JP6780555B2

JP6780555B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6780555B2
Application number: JP2017052414A
Authority: JP
Inventors: 岳生早笘
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2018154226A

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に、隊列走行可能な車両制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、レーダで検出した前方物体までの距離の履歴と、車車間通信装置を用いて取得した他車両との相対距離の履歴とを比較して先行車を特定するとともに、他車両からの、該他車両の先行車の車両ＩＤ、該他車両の車両ＩＤ及び両車両の前後関係を含む直近情報に基づいて、隊列の前後関係を決定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−２０５９６０号公報

例えば、隊列を形成する複数の車両のうち一台の車両が隊列から離脱した場合、該離脱した車両の直後を走行していた車両は新たな先行車を特定する必要がある。このとき、特許文献１に記載の技術では、新たな先行車が特定されるまでにかかる時間が比較的長くなる可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、隊列を形成する車両が該隊列から離脱した場合に、新たな先行車を比較的速やかに特定することができる車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明の車両制御装置は、上記課題を解決するために、車車間通信を用いて、自車両を含む複数の車両で隊列を形成して走行する隊列走行を実施可能な車両制御装置であって、前記自車両と、前記自車両の周辺に存在する物体との距離を検出する距離検出手段と、前記隊列走行が実施されている際に、隊列において前記自車両より前方を走行する一又は複数の車両から、前記車車間通信を介して、前記一又は複数の車両各々の先行車との相対距離を示す距離情報を取得して、前記自車両と前記一又は複数の車両各々との相対距離を推定する距離推定手段と、前記隊列走行が実施されている際に、前記自車両の直前を走行する現在の先行車が隊列から離脱した場合に、前記推定された相対距離、及び、前記距離検出手段により検出された前記自車両と前記自車両の前方を走行する車両との距離を比較して新たな先行車を特定する特定手段と、を備える。

当該車両制御装置では、隊列走行中に、自車両と、隊列において該自車両より前方を走行する各車両との相対距離が逐次推定される。このため、自車両の現在の先行車が隊列から離脱した場合であっても、予め推定された相対距離、及び、距離検出手段によって検出された距離に基づいて、新たな先行車を比較的速やかに特定することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係る先行車特定動作を示すフローチャートである。実施形態に係る車群構成処理を示すフローチャートである。実施形態に係る距離推定処理を示すフローチャートである。実施形態に係る先行車特定処理を示すフローチャートである。車両の走行状況の一例を示す図である。

本発明の車両制御装置に係る実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。

（構成）
実施形態に係る車両制御装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。

図１において、車両制御装置１００は、車両１に搭載されている。車両制御装置１００は、データ受信部１１、データ送信部１２、自車速度計測部１３、先行車距離計測部１４、車群判定部１５、距離推定部１６及び先行車特定部１７を備えて構成されている。

データ受信部１１及びデータ送信部１２は、車車間通信装置の一部として構成されている。自車速度計測部１３は、例えば車速センサ、車輪速センサ等の検出結果に基づいて、車両１の速度である自車速を計測する。先行車距離計測部１４は、例えばミリ波レーダ等の検出結果に基づいて、車両１と該車両１の直前を走行する車両との間の距離を計測する。

車群判定部１５、距離推定部１６及び先行車特定部１７各々は、物理的に実現される処理回路として構成されていてもよいし、例えばメモリ、プロセッサ等を備える制御ユニット内に論理的に実現される処理ブロックとして構成されていてもよい。

上述の如く構成された車両制御装置１００は、車車間通信を用いて、車両１を含む複数の車両で隊列を形成して走行する隊列走行を実施可能に構成されている。

データ受信部１１は、隊列走行時に、隊列を形成する複数の車両各々に係る情報を車車間通信により受信する。車両に係る情報（即ち、受信データ）には、車両１に対してデータを送信した車両のＩＤ（受信データの“自車ＩＤ”）、該車両が先行車として特定している車両のＩＤ（受信データの“先行車ＩＤ”）、該車両と、該車両が先行車として特定している車両との間の距離（受信データの“車間距離”）、該車両の前後方向の長さ（受信データの“自車長”）、及び該車両の速度（受信データの“自車速”）が含まれている。

データ送信部１２は、隊列走行時に、隊列を形成する複数の車両各々に対して車両１に係る情報を車車間通信により送信する。車両１に係る情報（即ち、送信データ）には、車両１のＩＤ（送信データの“自車ＩＤ”）、車両１が先行車として特定している車両のＩＤ（送信データの“先行車ＩＤ”）、車両１と、車両１が先行車として特定している車両との間の距離（送信データの“車間距離”）、車両１の前後方向の長さ（送信データの“自車長”）、及び車両１の速度（送信データの“自車速”）が含まれている。

車両制御装置１００は、隊列走行時に、受信データ等に基づいて車両１を制御するとともに、車両１に係る情報を、隊列を形成する複数の車両に送信する。本実施形態では特に、隊列走行時における先行車特定動作について説明する。

（先行車特定動作）
車両制御装置１００が実施する先行車特定動作について、図２乃至図６を参照して説明する。

先行車特定動作の全体像について、図２のフローチャートを参照して説明する。図２において、車両制御装置１００の車群判定部１５は、車両１を含む隊列を形成する複数の車両（車群）を特定するために車群構成処理を行う（ステップＳ１）。次に、車両制御装置１００の距離推定部１６は、車両１を含む隊列を構成する又は構成していた車両と、車両１との間の距離を推定するために距離推定処理を行う（ステップＳ２）。

次に、車両制御装置１００は、自車両（即ち、車両１）の先行車が特定されているか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定において、先行車が特定されていると判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、図２に示す先行車特定動作は終了される。その後、微小時間Δｔ（例えば数ミリ秒〜数十ミリ秒）経過後にステップＳ１の処理が実施される。つまり、図２に示す先行車特定動作は、微小時間Δｔに応じた周期で繰り返し行われる。

ステップＳ３の判定において、先行車が特定されていないと判定された場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、車両制御装置１００の先行車特定部１７は、先行車を特定するために先行車特定処理を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理の後、微小時間Δｔ経過後にステップＳ１の処理が実施される。

車群構成処理
車群構成処理（Ｓ１）について、図３のフローチャートを参照して具体的に説明する。図３において、車群判定部１５は、車両１の先行車が特定されているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定において、車両１の先行車が特定されていないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、後述するステップＳ１０４の処理が行われる。

他方、ステップＳ１０１の判定において、車両１の先行車が特定されていると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、車群判定部１５は、車両１の先行車を、車両１を含む車群に加える（ステップＳ１０２）。

尚、先行車の特定方法には、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略するが、例えば次のような方法で先行車を特定することができる。即ち、車車間通信で取得された他車両の速度等の時間変化と、ミリ波レーダ等（先行車距離計測部１４に相当）により検出された車両１の直前を走行する車両の速度等の時間変化とを比較し、両者が一致（又はほぼ一致）していれば、車両１の直前を走行する車両が先行車として特定される。

ステップＳ１０２の後、車群判定部１５は、更なる先行車が特定されているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。車群判定部１５は、受信データ（図１参照）に「先行車ＩＤ」が含まれている場合、更なる先行車が特定されていると判定する。この判定において、更なる先行車が特定されていると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、車群判定部１５は、更なる先行車を、車両１を含む車群に加える（ステップＳ１０２）。車群判定部１５は、ステップＳ１０３の判定において、更なる先行車が特定されていないと判定されるまで、即ち“Ｎｏ”となるまで、ステップＳ１０２及びＳ１０３の処理を繰り返す。

ここで、図６（ａ）に示すように、車両１及び車両ａ〜ｆが走行しているとする。車両１は、車両ａを先行車として特定しているものとする。また、車両ａ、ｂ、ｃ及びｄは、夫々、車両ｂ、ｃ、ｄ及びｅを先行車として特定しているものとする。車両ｅは、車両ｆを先行車として特定していないものとする。

この場合、車両１の先行車である車両ａからの受信データには、車両ａのＩＤと、車両ａの先行車である車両ｂのＩＤとが含まれるので、車群判定部１５は、上記ステップＳ１０２の処理において、車両１を含む車群に車両ｂを加える（車両ａは、車両１を含む車群に既に加えられているものとする）。車両ｂからの受信データには、車両ｂのＩＤと、車両ｂの先行車である車両ｃのＩＤとが含まれるので、車群判定部１５は、上記ステップＳ１０２の処理において、車両１を含む車群に車両ｃを加える。車両ｃからの受信データには、車両ｃのＩＤと、車両ｃの先行車である車両ｄのＩＤとが含まれるので、車群判定部１５は、上記ステップＳ１０２の処理において、車両１を含む車群に車両ｄを加える。車両ｄからの受信データには、車両ｄのＩＤと、車両ｄの先行車である車両ｅのＩＤとが含まれるので、車群判定部１５は、上記ステップＳ１０２の処理において、車両１を含む車群に車両ｅを加える。車両ｅからの受信データには、先行車のＩＤがないので、上記ステップＳ１０３の判定において、更なる先行車が特定されていないと判定される（ステップＳ１０３：Ｎｏ）。

図３に戻り、ステップＳ１０３の判定において、更なる先行車が特定されていないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、車群判定部１５は、車両１が後方車の先行車として特定されているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。車群判定部１５は、受信データの「先行車ＩＤ」として車両１のＩＤが含まれている場合、車両１が後方車の先行車として特定されている判定する。

ステップＳ１０４の判定において、車両１が後方車の先行車として特定されていないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、図３に示す処理は終了される。他方、ステップＳ１０４の判定において、車両１が後方車の先行車として特定されていると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、車群判定部１５は、後方車を車両１を含む車群に加える（ステップＳ１０５）。

次に、車群判定部１５は、後方車が更なる後方車の先行車として特定されているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。この判定において、後方車が更なる後方車の先行車として特定されていないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、図３に示す処理は終了される。

他方、ステップＳ１０６の判定において、後方車が更なる後方車の先行車として特定されていると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、車群判定部１５は、更なる後方車を車両１を含む車群に加える（ステップＳ１０５）。車群判定部１５は、ステップＳ１０６の判定において、後方車が更なる後方車の先行車として特定されていないと判定されるまで、即ち“Ｎｏ”となるまで、ステップＳ１０５及びＳ１０６の処理を繰り返す。

車群判定部１５は、図３に示す処理の結果としての車群データ配列（図１参照）を生成する。この車群データ配列には、車両１を含む車群に含まれる各車両の前後関係に加えて、各車両とその先行車との間の距離（即ち、車間距離）、及び各車両の前後方向の長さ（即ち、自車長）が含まれる。車群データ配列は、距離推定部１６に送信される。

距離推定処理
距離推定処理（Ｓ２）について、図４のフローチャートを参照して具体的に説明する。本実施形態に係る距離の計算（推定）方法には、２つの方法がある。第１の方法は、車群データ配列等に基づいて、車両１を含む車群に含まれる各車両と、車両１との間の距離を計算する方法である。図６（ａ）に示す場合、例えば車両１と車両ｂとの間の距離は、「（先行車距離計測部１４により計測された）車両１及び車両ａ間の距離」と、「（車群データ配列により示される）車両ａの前後方向の長さ」と、「（車群データ配列により示される）車両ａ及び車両ｂ間の距離」との和として求められる。同様に、例えば車両１と車両ｅとの間の距離は、「車両１及び車両ａ間の距離」と、「車両ａの前後方向の長さ」と、「車両ａ及び車両ｂ間の距離」と、「車両ｂの前後方向の長さ」と、「車両ｂ及び車両ｃ間の距離」と、「車両ｃの前後方向の長さ」と、「車両ｃ及び車両ｄ間の距離」と、「車両ｄの前後方向の長さ」と、「車両ｄ及び車両ｅ間の距離」との和として求められる。

第２の方法は、車両１を含む車群から離脱した車両と、車両１との間の距離を推定する方法である。図６（ｂ）に示すように、車両１及び車両ａ〜ｅを含む車群（図６（ａ）参照）から車両ａが離脱した場合、車両１及び車両ａ間の距離は、車両ａが車群が離脱したときの「車両１及び車両ａ間の距離」と、車両ａが離脱してから現在までの「車両ａの速度の積分値」との和から、車両ａが離脱してから現在までの「（自車速度計測部１３により計測された）車両１の速度の積分値」を引いた値として求められる（即ち、現在の“車両１及び車両ａ間の距離”＝離脱時の“車両１及び車両ａ間の距離”＋“車両ａの速度の積分値”−“車両１の速度の積分値”）。言い換えれば、現在の車両１及び車両ａ間の距離は、離脱時の車両１及び車両ａ間の距離と、車両ａの速度と車両１の速度との速度差の車両ａが離脱してから現在までの積分値との和として求められる。本実施形態では、第２の方法により求められる距離を「推定距離」と称する。

図４において、距離推定部１６は、周辺車両ｎを対象とする（ステップＳ２０１）。次に、距離推定部１６は、周辺車両ｎが推定距離を計算中の車両（即ち、推定距離の計算対象の車両）であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。この判定において、周辺車両ｎが推定距離を計算中の車両ではないと判定された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、後述するステップＳ２０７の処理が行われる。

他方、ステップＳ２０２の判定において、周辺車両ｎが推定距離を計算中の車両であると判定された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、距離推定部１６は、周辺車両ｎが車両１を含む車群内の車両であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。この判定において、周辺車両ｎが車両１を含む車群内の車両ではないと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、距離推定部１６は、車両１と周辺車両ｎとの速度差から推定距離を更新する（ステップＳ２０４）。

次に、距離推定部１６は、周辺車両ｎについて積度限界で推定距離の計算を終了するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、「積度限界」とは、積分により累積する誤差の許容範囲の上限値を意味する。この判定において、推定距離の計算を終了しないと判定された場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、後述するステップＳ２０７の処理が行われる。

ステップＳ２０３の判定において、周辺車両ｎが車両１を含む車群内の車両であると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）又はステップＳ２０５の判定において、推定距離の計算を終了すると判定された場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、距離推定部１６は、周辺車両ｎを推定距離を計算中の車両から除外する（即ち、推定距離の計算対象から除外する）（ステップＳ２０６）。

次に、距離推定部１６は、周辺車両ｎが車両１を含む車群内の車両であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。この判定において、周辺車両ｎが車両１を含む車群内の車両であると判定された場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、距離推定部１６は、車群データ配列等に基づいて、即ち、車群内の各車両とその先行車との間の距離（即ち、車間距離）、及び各車両の前後方向の長さ（即ち、車長）を加算することにより、車両１と周辺車両ｎとの間の距離を計算する（ステップＳ２０８）。その後、後述するステップＳ２１２の処理が行われる。

他方、ステップＳ２０７の判定において、周辺車両ｎが車両１を含む車群内の車両ではないと判定された場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、距離推定部１６は、周辺車両ｎが、前時刻（即ち、図２に示す先行車特定動作の前回実施時）では、車両１を含む車群内の車両であったか否かを判定する（ステップＳ２０９）。この判定において、周辺車両ｎが、前時刻でも車両１を含む車群内の車両ではないと判定された場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、後述するステップＳ２１２の処理が行われる。

他方、ステップＳ２０９の判定において、周辺車両ｎが、前時刻では車両１を含む車群内の車両であったと判定された場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、距離推定部１６は、前時刻での（言い換えれば、車両１を含む車群からの離脱時の）車両１と周辺車両ｎとの間の距離と、車両１の速度と周辺車両ｎの速度との速度差とに基づいて推定距離を算出する（ステップＳ２１０）。距離推定部１６は、ステップＳ２１０の処理と並行して、周辺車両ｎを推定距離を計算中の車両に追加する（ステップＳ２１１）。

次に、距離推定部１６は、車両１の周辺に未処理の（即ち、未だ当該距離推定処理の対象になっていない）周辺車両があるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。この判定において、未処理の周辺車両があると判定された場合（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、距離推定部１６は、対象とする周辺車両を変更して（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０２以降の処理を行う。

他方、ステップＳ２１２の判定において、未処理の周辺車両がないと判定された場合（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、図４に示す処理は終了される。距離推定部１６は、図４に示す処理の結果としての推定距離データ配列（図１参照）を生成する。推定距離データ配列は、先行車特定部１７に送信される。尚、推定距離データ配列には、車両１と周辺車両ｎとの間の距離に加えて、車群データ配列により示されるデータも含まれる。

先行車特定処理
先行車特定処理（Ｓ４）について、図５のフローチャートを参照して具体的に説明する。図５において、先行車特定部１７は、周辺車両ｎを対象とする（ステップＳ４０１）。次に、先行車特定部１７は、推定距離データ配列に基づいて、周辺車両ｎが推定距離を計算中の車両（即ち、推定距離の計算対象の車両）であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。この判定において、周辺車両ｎが推定距離を計算中の車両ではないと判定された場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、後述するステップＳ４０６の処理が行われる。

他方、周辺車両ｎが推定距離を計算中の車両であると判定された場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、先行車特定部１７は、周辺車両ｎが、その後方車（即ち、車両１以外の車両）の先行車として特定されているか否かを判定する（ステップＳ４０３）。この判定において周辺車両ｎが、その後方車の先行車として特定されていると判定された場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、後述するステップＳ４０６の処理が行われる。この場合、周辺車両ｎが車両１の先行車であることはないからである。

他方、ステップＳ４０３の判定において、周辺車両ｎが、その後方車の先行車として特定されていないと判定された場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、先行車特定部１７は、推定距離と、先行車距離計測部１４により計測された距離とが一致するか否かを判定する（ステップＳ４０４）。この判定において、推定距離と、先行車距離計測部１４により計測された距離とが一致すると判定された場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、先行車特定部１７は、周辺車両ｎを新たな先行車として特定して（ステップＳ４０５）、図５に示す処理を終了する。

他方、ステップＳ４０４の判定において、推定距離と、先行車距離計測部１４により計測された距離とが一致しないと判定された場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、先行車特定部１７は、車両１の周辺に未処理の（即ち、未だ当該先行車特定処理の対象になっていない）周辺車両があるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。この判定において、未処理の周辺車両があると判定された場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、先行車特定部１７は、対象とする周辺車両を変更して（ステップＳ４０７）、ステップＳ４０２以降の処理を行う。他方、ステップＳ４０６の判定において、未処理の周辺車両がないと判定された場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、図５に示す処理は終了される。

図６（ｂ）に示すように、車両１及び車両ａ〜ｅを含む車群（図６（ａ）参照）から車両ａが離脱した場合、車両ａの離脱直後は、車両ａ〜ｅが、推定距離を計算中の車両となる。このため、上述の先行車特定処理では、車両ａ〜ｅ各々について、ステップＳ４０３以降の処理が行われる。車両ｃ、ｄ及びｅは、夫々、車両ｂ、ｃ及びｄの先行車であるので、ステップＳ４０３の判定において“Ｙｅｓ”となり、車両１の新たな先行車候補から除外される。

図６（ｂ）に示す場合、先行車距離計測部１４は、計測結果として、車両１から車両ｂまでの距離を出力するので、ステップＳ４０４の判定において、車両１及び車両ｂ間の距離と、先行車距離計測部１４により計測された距離とが一致することになる。従って、車両ｂが車両１の新たな先行車として特定される。この結果、図６（ｃ）に示すように、車両１及び車両ｂ〜ｅにより新たな車群（隊列）が形成される。

（技術的効果）
仮に、車両１の先行車が特定された後、車両１と周辺車両との間の距離が計算されないとすると、車両１を含む車群から該車両１の先行車が離脱した場合、車両１と周辺車両との間の距離の計算を一からやり直す必要がある。

当該車両制御装置１００では、隊列走行時に、上述した距離推定処理により、車両１と周辺車両との間の距離が逐次計算（推定）されている。このため、車両１の現在の先行車が車両１を含む車群から離脱した場合であっても、車両１と周辺車両との間の距離の計算をやり直す必要がないので、新たな先行車を比較的速やかに特定することができる。

実施形態に係る「先行車距離計測部１４」、「距離推定部１６」及び「先行車特定部１７」は、夫々、本発明に係る「距離検出手段」、「距離推定手段」及び「特定手段」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１１…データ受信部、１２…データ送信部、１３…自車速度計測部、１４…先行車距離計測部、１５…車群判定部、１６…距離推定部、１７…先行車特定部、１００…車両制御装置

Claims

車車間通信を用いて、自車両を含む複数の車両で隊列を形成して走行する隊列走行を実施可能な車両制御装置であって、
前記自車両と、前記自車両の周辺に存在する物体との距離を検出する距離検出手段と、
前記隊列走行が実施されている際に、隊列において前記自車両より前方を走行する一又は複数の車両から、前記車車間通信を介して、前記一又は複数の車両各々の先行車との相対距離を示す距離情報を取得して、前記自車両と前記一又は複数の車両各々との相対距離を推定する距離推定手段と、
前記隊列走行が実施されている際に、前記自車両の直前を走行する現在の先行車が隊列から離脱した場合に、前記推定された相対距離、及び、前記距離検出手段により検出された前記自車両と前記自車両の前方を走行する車両との距離を比較して新たな先行車を特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。