JP7394018B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
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Description
ステレオカメラ200(の画像処理部230)は、自車両周辺を撮像した画像データを処理することで自車両周辺の立体物の位置や種別を認識する立体物認識部231を備える。また、ステレオカメラ200(の画像処理部230)は、同様に撮像した画像データから区画線等の走行帯を識別する情報を検出し、自車両の走行する走行帯を検出する走行帯検出部232を備える。
そして、ステレオカメラ200と通信によって接続された車両制御装置100では、ライダーのスロットルおよびブレーキ操作を伴わず、自車の前方を走行している車両の速度、または、ライダーがACCコントロールスイッチ700を用いて設定した車速に合わせて走行できるようにするため、自車両に発生させるべき前後方向の加速度、つまり、目標加速度を決定し、その目標加速度を実現するためのエンジン出力、および、ブレーキ出力を計算する。そのため、車両制御装置100は、自車前方を走行している車両(先行車)の速度に合わせて走行するための目標加速度を計算する、先行車に対する目標加速度算出部130と、ライダーが設定した車速に合わせて走行するための目標加速度を計算する、設定車速に対する目標加速度算出部140とを備える。
次に、車両制御装置100で行うACCの加速度制御の処理内容について、図5のフローチャートを用いて説明する。車両制御装置100に組み込まれている処理は、図5のフローチャートに記載の処理を定周期で実施する。車両制御装置100は、前述した車間距離や、設定車速、自車速を受け取り、図5のフローチャートに記載の処理を繰り返し実行することでACCの加速度制御を行う。
自車両の速度をVhとする。
先行車両の速度をVpとする。
相対速度をVdiffとし、正の値を離れる方向とする。
設定車速をVtgtとする。
先行車との距離をlとする。
車頭時間をThとする。
先行車に追従して停車した場合の先行車との距離をLoffsetとする。
補正を行う前の目標車間距離(基本目標車間距離)をl_tgt_baseとする。
目標車間距離の補正量をl_tgt_offsetとする。
目標車間距離をl_tgtとする。
目標加速度をTgtAとする。
先行車に対する目標加速度をTgtA_Pvとする。
設定車速に対する目標加速度をTgtA_Spdとする。
エンジンへの加速度要求AccelReq_Egとする。
ブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkとする。
エンジンブレーキで発生する加速度をEgBrkAccelとする。
加速度制御処理の実行周期をTcとする。
先行車両の背面の幅(車幅)をwidth_pとする。
側方方向における自車中央から先行車両中央までの距離(側方位置)をside_posとする。
側方方向における自車中央から先行車両左右いずれか近い方の端位置までの距離(左右端側方位置)をside_pos_edgeとする。
自車の幅(車幅)をwidth_oとする。
側方方向における自車中央から自車両走行帯(走行車線)の左端までの距離(自車左方向路端位置)をleft_road_edgeとする。
側方方向における自車中央から自車両走行帯(走行車線)の右端までの距離(自車右方向路端位置)をright_road_edgeとする。
先行車と走行帯路端の間に存在する自車が進入しても先行車と衝突しない領域を示す側方方向距離(自車前方走行可能幅)をsafe_widthとする。
・故障が発生している。
・カメラの画像が取得できない(悪天候やレンズの汚れ)。
・スイッチ操作でACCを無効化している。
・ブレーキペダルを踏んでいる。
・ブレーキレバーを握っている。
・ドライブレンジ以外の選択ギア位置となっている。
・クラッチを離して一定時間経過している。
・制御ができないような速度で走行している。
・走行速度に対するギア位置が不適切な組み合わせで一定時間経過している。
・自車両のバンク角が一定以上になっている。
次に処理S130では、先行車に対する目標加速度TgtA_Pvを算出する。先行車に対する目標加速度を計算する処理を、図6のフローチャートを用いて説明する。
まず、処理S131から開始して、処理S132にて、TgtA_Pvを無効値で初期化する。
次に、処理S133へ進み、ステレオカメラ200から得た情報を用いて、自車の追従対象とする先行車情報を生成する。自車の追従対象とする先行車情報は、ステレオカメラ200(の立体物認識部231)から、自車前方向に存在する立体物の情報として、立体物の自車から見た側方方向における幅の中央位置から自車両幅中央位置までを計測した側方方向位置である側方位置side_pos(図10等参照)、立体物後端から自車先端までの前後方向位置である距離l(図10等参照)、パターンマッチングによって取得した、四輪自動車、歩行者、自転車、バイク、その他立体物といった立体物種別、立体物の自車から見た(背面の)幅width_p(図10等参照)を取得する。この時、自車前方に存在する立体物の情報は1つに限られるものではなく、通常複数の立体物情報を同時に取得する。また、立体物と合わせて、ステレオカメラ200(の走行帯検出部232)から、車両右方向の走行帯路端位置、および、左方向の走行帯路端位置を取得する。そして、複数検出した立体物に対して、対象が自車走行帯上に存在しているかを、側方位置、および、幅の情報から判断する。具体的には、側方位置と、幅の半分とを左右方向にそれぞれ加算した立体物側方方向左端位置、立体物側方方向右端位置を算出する。そして、立体物側方方向左端位置が自車走行帯右端位置より左側になっており、立体物側方方向右端位置が自車走行帯左端位置より右側になっていることを判断して、自車走行帯上にその立体物が存在していることを判断して、自車の追従対象として選択する。
処理S135では、追従対象とした先行車両と自車両の相対速度Vdiffを計算する。追従対象先行車情報の中には、ステレオカメラ200で取得した立体物に対する前後方向の距離lと、逐次RAMに保存しておいた1周期前、つまり、制御周期Tc前の前後方向の距離lを含んでいる。その差をとって制御周期Tcで除算することで、相対速度Vdiffを得ることができる。
次に、処理S136bを用いて、処理S136aで計算した基本目標車間距離l_tgt_baseに対して補正を行い、目標車間距離l_tgtを計算する。処理S136bの処理を、図7のフローチャートを用いて説明する。
(数3)
(数4)
(数5)
処理S136b72では、車群走行中情報group_rideの更新を行う。処理S136b71の処理を行う場合は、自車両が先行車両を含んだ車群で千鳥走行(並行走行)を行っていることを示している。次周期の車両制御処理へ反映させる目的で、追従対象先行車情報に属する車群走行中情報group_rideをOnで設定し、処理S136b9へ進み、処理S136bを終了する。
図6に戻り、次に、判定S137d1を行い、先行車が目標車間距離より近くなっているのか(l_tgt≧l?)を判断し、近い場合は、処理S137p1で離間するための目標加速度を計算し、TgtA_Tmpに設定する。また、判定S137d1の結果、先行車が目標車間距離より遠かった場合は、判定S137d2を行い、処理S135で計算した相対速度が離れる、つまり、先行車の方が自車より速いか(Vdiff≧0?)の判断を行う。先行車の方が自車より速い場合は、処理S137p2にてTgtA_Tmpに無効値を設定する。
次に、判定S138dによって、処理S137p1、処理S137p2、または、処理S137p3によって得たTgtA_Tmpと処理S132によって無効値で初期化したTgtA_Pvとを比較する。TgtA_TmpがTgtA_Pvより小さい場合、処理S138pへ進み、TgtA_PvをTgtA_Tmpの値で上書き更新する。TgtA_TmpがTgtA_Pvより小さいということは、目標加速度が負の方向に対して大きい、つまり、先行車が、自車がより強い減速制御を用いて車間距離を制御する必要がある追従対象である。そのため、目標加速度の最も小さな対象を選択する。この時、TgtA_TmpまたはTgtA_Pvに無効値が設定されている場合は、無効値を最大の値として定義する。例えばTgtA_Tmpが+1[m/s2]、TgtA_Pvが無効値であった場合は、TgtA_Tmpの方が小さな値として扱い、処理S138pでTgtA_Pvを+1[m/s2]へと更新する。こうして、TgtA_Pvを更新した後は、判定S134へと進む。また、判定S138dで、TgtA_TmpとTgtA_Pvを比較した結果、TgtA_TmpがTgtA_Pv以上となっている場合は、処理S138pを行わず、判定S134へ進む。
図5に戻り、処理S140では、設定車速Vtgtに対する目標加速度TgtA_Spdを算出する。TgtA_Spdは、以下の式により計算する。
(数7)
処理S150では、自車両の目標加速度TgtAを決定する。目標加速度TgtAは、処理S130で算出したTgtA_Pvと処理S140で算出したTgtA_Spdとを比較して小さい方、つまり、より減速する方を選択し、TgtAとする。また、TgtAの値が急変してしまうと車両の挙動が不安定になってしまうため、変化量リミットや一次遅れフィルタを用いることで、TgtAの値の変化を滑らかにするのが望ましい。更に加速側の変化量リミットは、乗り心地の良さを優先して抑制を強くし、減速側の変化量リミットは、安全性を優先して、変化量リミットを正負の方向に応じて非対称にし、加速をしにくく、減速をしやすくするのが望ましい。
処理S160では、自車両のエンジン510への加速度要求AccelReq_Egを算出する。
エンジンへの加速度要求AccelReq_Egは、処理S150で算出した目標加速度TgtAに基づいて計算される。処理S160の内容を図8を用いて説明する。
処理S170では、自車両のブレーキ410への加速度要求AccelReq_Brkを算出する。
ブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkは、処理S150で算出した目標加速度TgtAと、処理S160で算出した加速度要求AccelReq_Egに基づいて計算される。処理S170の内容を図9を用いて説明する。
変形例1として、車両構成について説明する。
図1で示す車両構成では、エンジンを用いる車両を記載しているが、本発明は、車両加速度の制御方法を対象としているため、電気車両やハイブリッド車両、水素車両等、あらゆる原動機を使用する車両に対して有効となる。例えば電気車両を対象とする場合は、エンジンをモータに置き換えることができる。電気車両を対象とする場合は、エンジン車両と異なり、エンジンブレーキが無くなって回生ブレーキやバッテリーマネジメントの観点が入ってくるため、処理S162(図8)で算出するEgBrkAccelを変更することで、本実施形態を容易に流用することができる。
変形例2として、処理S133(図6)の追従対象先行車情報生成について説明する。
変形例3として、処理S136b(図6)の目標車間距離補正、及び、車両番号(ナンバー)検出の連携方法について説明する。
上記実施形態の構成では、自車両がバイクに対してACCを用いて追従する場合、追従対象とする車両が、車群(集団)外の割り込み車であり、同一車群として走行したい車両でない場合がある(図19参照)。この時、追従対象とした車両と自車両の側方位置が離れている場合、処理S136b71(図7)が実行され、同一車群を想定した車間距離での走行を行うことがある。この場合、追従されている先行車両のライダー、および、自車両を操縦するライダーは、車間距離が近いことに対して違和感を覚えることがある。この問題に対して自車両の所属する車群の車両を一意に識別する機能を設けることが好ましい。その方法として、図4に記載の機能ブロック図の構成から、図20に示す機能ブロック図の構成とする。
変形例4として、自車両の走行環境の検出、認識手段について説明する。
上記実施形態の構成では、外界認識装置であるステレオカメラ200を用いて、自車両周辺の障害物、先行車、自車走行帯の検出を行うように記載している。しかし、自車両の走行環境の検出、認識手段は、ステレオカメラを用いた方式に限られるものだけではなく、例えばミリ波レーダーと単眼カメラを用いた方式が挙げられる。この場合、ミリ波レーダーを用いて自車前方の障害物や先行車と自車との前後方向および側方方向の距離を計測する。更に単眼カメラで得た画像から、車道区画線を検出することで、自車走行帯を認識する。また、ミリ波レーダーで得た情報に対して、単眼カメラで得た画像情報をパターンマッチングさせることによって、追従対象の先行車が4輪車両であるか、2輪車両であるか、すなわち、追従対象の先行車の種別を判別することもできる。この構成とすることで、比較的に安価なセンサであるミリ波レーダーや単眼カメラを組み合わせて使用することで、安価なシステムとすることが可能となる。また、ステレオカメラのように2つのカメラの取り付け位置に縛られないようなレイアウトが可能となり、車両デザインの際の自由度を上げることができる。また、センサの選択は、ソナーやレーザーレーダーなど、カメラやミリ波レーダーに限らず、その他のセンサを組み合わせて自車両に搭載することで、自車両の走行環境の検出、認識を可能にすることができる。
100 車両制御装置
130 先行車に対する目標加速度算出部
133 追従対象先行車情報生成部(追従対象選択部)
135 相対速度計算部
136a 基本目標車間距離計算部
136b 目標車間距離補正部
136b6 自車前方走行可能幅計算部
137 先行車毎目標加速度計算部
138 目標加速度選択部
140 設定車速に対する目標加速度算出部
150 目標加速度決定部
160 エンジン加速度要求算出部
170 ブレーキ加速度要求算出部
191 ナンバー取得部
192 ナンバー記録部
200 ステレオカメラ(外界認識装置)
210 CCDカメラ(右)
220 CCDカメラ(左)
230 画像処理部
231 立体物認識部
231n ナンバー検出部
232 走行帯検出部
250 通信処理部
300 車輪速センサ
400 ブレーキコントロールユニット
410 ブレーキ
500 エンジンコントロールユニット
510 エンジン
600 メータコントロールユニット
610 表示装置
620 ブザー
700 ACCコントロールスイッチ
Claims (13)
- 外界認識装置を用いて自車両前方の先行車両との間に設定した目標車間距離に基づいて、前記自車両の加速度制御を行う車両制御装置において、
前記自車両が複数台並行走行可能な走行帯を前記先行車両に追従して走行する際に、前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両および前記走行帯の情報に基づき、前記先行車両と前記走行帯の側方方向の走行帯路端との距離に応じて、前記先行車両への追従時の目標車間距離を補正する目標車間距離補正部を有し、
前記目標車間距離補正部は、複数の先行車両を追従対象として検出している場合、前記自車両に対して前後方向距離が最も近い先行車両に対してのみ補正を行い、前記自車両に対して前後方向距離が最も近い先行車両でない先行車両に対しては補正を行わないことを特徴とする車両制御装置。 - 外界認識装置を用いて自車両前方の先行車両との間に設定した目標車間距離に基づいて、前記自車両の加速度制御を行う車両制御装置において、
前記自車両が複数台並行走行可能な走行帯を前記先行車両に追従して走行する際に、前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両および前記走行帯の情報に基づき、前記先行車両と前記走行帯の側方方向の走行帯路端との距離に応じて、前記先行車両への追従時の目標車間距離を補正する目標車間距離補正部を有し、
前記目標車間距離補正部は、前記先行車両と前記走行帯路端との距離が前記自車両の車幅以上である先行車両に対してのみ補正を行い、前記先行車両と前記走行帯路端との距離が前記自車両の車幅未満である先行車両に対しては補正を行わないことを特徴とする車両制御装置。 - 外界認識装置を用いて自車両前方の先行車両との間に設定した目標車間距離に基づいて、前記自車両の加速度制御を行う車両制御装置において、
前記自車両が複数台並行走行可能な走行帯を前記先行車両に追従して走行する際に、前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両および前記走行帯の情報に基づき、前記先行車両と前記走行帯の側方方向の走行帯路端との距離に応じて、前記先行車両への追従時の目標車間距離を補正する目標車間距離補正部を有し、
前記目標車間距離補正部が前記目標車間距離を短く補正している最中に、前記自車両が車線変更を行った後一定時間以内は、前記自車両が車線変更を行う前の走行帯を、前記自車両の前記走行帯として扱うことを特徴とする車両制御装置。 - 外界認識装置を用いて自車両前方の先行車両との間に設定した目標車間距離に基づいて、前記自車両の加速度制御を行う車両制御装置において、
前記自車両が複数台並行走行可能な走行帯を前記先行車両に追従して走行する際に、前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両および前記走行帯の情報に基づき、前記先行車両と前記走行帯の側方方向の走行帯路端との距離に応じて、前記先行車両への追従時の目標車間距離を補正する目標車間距離補正部を有し、
前記目標車間距離補正部が前記目標車間距離を短く補正している追従対象の先行車両より走行速度が一定以上低い車両、且つ、前記自車両の進行路上に存在しない車両である場合、当該車両を前記自車両の追従対象としないことを特徴とする車両制御装置。 - 外界認識装置を用いて自車両前方の先行車両との間に設定した目標車間距離に基づいて、前記自車両の加速度制御を行う車両制御装置において、
前記自車両が複数台並行走行可能な走行帯を前記先行車両に追従して走行する際に、前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両および前記走行帯の情報に基づき、前記先行車両と前記走行帯の側方方向の走行帯路端との距離に応じて、前記先行車両への追従時の目標車間距離を補正する目標車間距離補正部を有し、
前記目標車間距離補正部は、前記自車両前方の走行帯の曲率を取得し、前記走行帯の曲率が一定以上大きい場合は、前記目標車間距離を短くするための補正量を小さくすることを特徴とする車両制御装置。 - 外界認識装置を用いて自車両前方の先行車両との間に設定した目標車間距離に基づいて、前記自車両の加速度制御を行う車両制御装置において、
前記自車両が複数台並行走行可能な走行帯を前記先行車両に追従して走行する際に、前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両および前記走行帯の情報に基づき、前記先行車両と前記走行帯の側方方向の走行帯路端との距離に応じて、前記先行車両への追従時の目標車間距離を補正する目標車間距離補正部と、前記自車両と集団走行を行う車両の車両番号標に記載されたナンバーを取得するナンバー取得部と、前記ナンバー取得部で取得したナンバーを記録するナンバー記録部とを有し、
前記外界認識装置を用いて認識した前記先行車両のナンバーが前記ナンバー記録部に記録されている場合のみ、前記目標車間距離補正部による前記目標車間距離の補正を有効とすることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記目標車間距離補正部は、前記先行車両と前記走行帯路端との距離が長いほど、前記目標車間距離を短く補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記目標車間距離補正部は、前記先行車両と前記走行帯路端との距離が所定の補正上限閾値より大きい場合、または、前記先行車両と前記走行帯路端との距離が所定の補正下限閾値より小さい場合、前記目標車間距離を一定に補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記自車両の前記走行帯上に存在する車両を前記自車両の追従対象として選択する追従対象選択部を有することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記先行車両と前記走行帯路端との距離を得る際、前記先行車両から見て前記自車両が存在する側方方向に存在する前記走行帯路端との距離を用いることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記外界認識装置は、2つのカメラによるステレオ視を行って得られた視差情報から、前記先行車両と前記走行帯路端との距離を得ることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記外界認識装置は、車道外側線または車道中央線を含む区画線、車道と歩道を分離する段差、道路の色の変化、わだち、ガードレール、ポール、壁、ボッツドッツ、チャッターバー、駐車車両または道路工事表示を含む路上障害物のうちいずれか、または全てを検出して前記自車両の前記走行帯を取得し、前記走行帯を判断するための外界認識情報を取得できない場合は、前記自車両の進行路から左右側方に一定間隔の幅を持った領域を前記走行帯として扱うことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の車両制御装置において、
前記自車両は、二輪の鞍乗り型車両であることを特徴とする車両制御装置。
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