JPH09503975A

JPH09503975A - 自律的走行制御

Info

Publication number: JPH09503975A
Application number: JP7510865A
Authority: JP
Inventors: ウォール、ジェリィ; オールズ、ジョン
Original assignee: ヴォラッドセイフティシステムズ、インコーポレーテッド
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: WO1995010053A1; EP1167108A1; BR9407717A; EP0721594A1; DE69429010T2; DE69429010D1; EP0721594B1; JP3104998B2; EP0721594A4; CA2172160C; KR960705224A; US5493302A; CA2172160A1; ATE208508T1

Abstract

(57)【要約】車両の前方の目標に対する当該車両の車間距離と接近率を計測するための車両搭載レーダ（３２）を含む走行制御システム（１４）。この車間距離と接近率は、当該車両の運転者により走行制御部に入力された速度より小さくはあっても大きくはない、この制御システムのための新しい設定速度を決定するために、用いられる。この新設定速度は、車両が目標に追い付かないように選択され、そして理想的には目標よりの所定の最小間隔に達すると接近率をゼロに減少させる。このシステムはまた、選択されたゲインブーストを用い車両のスロットルの漸増運動を決定し、そしてスロットル衝動を最小にするように設計されている。目標が車両の車線から外れるか、または加速すれば、システムはこれに応じて調整し、そして最後に、可能ならば当初に入力された速度を車両に回復させる。

Description

【発明の詳細な説明】自律的走行制御発明の背景１．発明の属する産業分野本発明は車両の運転者が加速装置を使用せずにある設定速度を維持するための車両走行制御システムに関し、そしてより特殊的には運転者により走行制御システムに入力された速度を減速することによって、目標を追い越さないようにその車両に先行する目標に応答する走行制御システムに関するものである。２．従来の技術の説明乗用車のような車両のための走行制御システムはよく知られている。このようなシステムは、車両の運転者がこのシステムに所望の速度を入力することを可能にする。したがって、運転者が加速装置を使用する必要なしに、車両はその速度を維持する。走行制御システムは必要に応じて車両のスロットルを調整することによってその速度を維持する。走行制御システムは少ない交通量の状態で用いることが望ましくかつ最も安全である。従ってこのシステムは、ある合理的時間の間中断せずにその速度を維持することができるように、郊外の設定においてまたは少ない交通量を特徴とする他の状態において用いるのが、最も有効である。多くの走行制御システムにおいては、運転者はこのシステムの制御スイッチを切るか、または車両のブレーキをかけることによって、このシステムを切り離すことができる。幾つかのより高度で複雑な走行制御システムでは、運転者は、このシステムの制御部を操作して入力速度より車両を減速することが可能であり、そして次に再びこの制御部を操作することによって、入力速度を再び回復することができる。より多い交通量に巻き込まれている運転条件では、運転者の車両の車線にいる他の車両を追い越すときのように、運転者はしばしば走行制御システムを切り離したり、または調整することが必要になる。その結果、運転者はしばしば走行制御システムを切り離し、車両の速度の手動制御を再び始めることになる。走行制御システムを切らずにいると、運転者の車両の車線内に存在するはるかに遅い車両に急速に接近している時に、運転者がこの走行制御システムを切るかまたは調整しない場合のように、安全上の問題を生じる恐れがある。したがって、運転者の介入なしに適宜な割合で自動的に車両を減速することによって、当該の車両の前に存在する他の車両またはは他の目標に自動的に応答することができる走行制御システムを提供することが望ましいであろう。このようなシステムはまた、目標がもはや当該車両の車線から外れているか、または速度を上げている場合のような、車両がもはや目標に接近していない時には当該の車両の速度が再び上げられ、そして結局のところ運転者により入力されている速度を可能な限り再び回復することを決定できることが望ましい。このような走行制御システムは、少ない交通量の状態におけると同様に、中程度の交通量の状態でも運転者によって安全に利用できるシステムであることが望ましい。本発明の要約簡単に説明すれば、本発明は、当該車両の車線における目標との間隔と接近率に基づく自動的調整が可能な自律的走行制御システムを提供するものである。目標が存在しない時か、または運転者により入力された所望の速度より大きい速度で目標が移動している時には、このシステムは所望の一定の速度を維持する。しかし、車両が目標に接近し始めると、走行制御システムは、この車両が目標との安全な所定の最小間隔を維持するように、自動的に減速することによって調整を行う。それから、目標が速度を上げるか、または当該車両の車線から外れるならば、走行制御システムは速度を上げることによって応答し、可能な限り運転者が最初に入力した所望の速度を回復する。目標の存在を示すデータに応答して、走行制御システムはスロットルの衝動を最小にするようにスロットルの漸増的な動きを決定する。本発明による自律的走行制御の好ましい１施例において、衝突防止のために用いることができるタイプの車両搭載レーダシステムは、目標との車間距離と接近率との情報を供するために用いられる。目標との車間距離を用いて、システムは当該車両と目標との所定の許容最小間隔で接近率がゼロになるように理想的な接近率を計算する。次に接近率の差を決定するために、理想的接近率から実際の接近率を差し引く。さらに、目標の速度を計算しそして理想的接近率と当該の接近率の差とを目標の速度に加えることによって、この走行制御システムのための新しい「設定」速度が、決定される。新しい設定速度を決定した後に、このシステムは、設定速度から車両速度を差し引き、続いて速度差の所与の割合または百分率として理想の加速度が計算されることによって、速度の差を決定する。次に、理想的加速度から実際の加速度を差し引いて、加速度の差が計算される。スロットルの衝動を最小にするために、車両の速度に基づき速度のゲイン係数が計算され、また速度の差に基づきゲインブーストが計算される。それからこのシステムは、加速度差と速度のゲイン係数とそしてゲインブーストに基づき漸増的なスロットルの動きを計算する。このようにして、計算された漸増的なスロットルの動きが車両によって用いられ、迅速かつ有効にそしてスロットルの衝動をほとんどかまたは全く起こさせずに、新たに設定された速度に当該の車両の速度を調整する。走行制御システムは、車両が目標に接近していると計測された時に設定速度を減少させるように機能するのと全く同様に、運転者により入力された速度より設定速度が小さくかつ目標が車両から離れているかまたは車両の車線から外れていれば、最初に運転者が所望した速度を再び回復させる。この時、可能ならいつでも、車両速度が運転者により最初に入力された速度に増大されるまで、システムはより速い新たな設定速度を決定する。本発明の好ましい実施例の詳細は、添付の図面と下記の説明に示されている。当該技術に熟達している専門家にとっては、一旦本発明の詳細を知れば、多くの新たな追加や変更が可能であることは、明らかであろう。図面の簡単な説明図１は、本発明による自律的走行制御を搭載している車両が走行している道路の一部の平面図である。図２は、自律的走行制御が目標として他の車両を追跡している様子を示す、図１と同様な平面図である。図３は、図１と２の車両の走行制御システムのブロックダイヤグラムである。図４Ａと４Ｂは一体として、遠隔操作を行う際に図３の自律的走行制御システムにより実行される各ステップの１枚のフローチャートを示している。図５は、速度制御を行う際に図３の自律的走行制御システムにより実行されるステップのフローチャートである。図６は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明するのに有用である、間隔の差の関数としての理想的接近率のグラフである。図７は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明するのに有用である、間隔の差の関数としての理想的加速度のグラフである。図８は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明するのに有用である、設定速度に達するまでの時間の関数としての設定速度のグラフである。図９は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明するのに有用である、設定速度に達するまでの時間の関数としての加速度のグラフである。図１０は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明するのに有用である、速度差の関数としてのスロットルのゲインブーストのグラフである。様々な図面における同様な参照番号と符号は、同様な要素を示している。本発明の詳細な説明この説明全てにおいて、示されている具体例と実施例は、本発明を限定するものではなく例証として考えられるべきものである。図１は、本発明による自律的走行制御システム１４を搭載している車両１２が走行している高速道路１０の一部を示している。この車両１２は高速道路１０の車線１８内を矢印１６で示されている方向に走行していると見なされる。自律的走行制御システム１４には、後に図３に関連して説明されるように、車両１２の前端から前方に延びているビーム幅パターン２０を有するレーダシステムが含まれている。後に説明されるように、車両１２の自律的走行制御システム１４内のレーダシステムは車間間隔と接近率の情報を供給し、自律的走行制御システム１４が車両１２の前方にある他の車両のような目標を検知できるようにする。走行制御システム１４は、目標に対する安全な速度と安全な間隔を車両１２に維持させるために、自動的に新しい「設定」速度を選択する。図１は、少ない交通量に伴う状況（すなわち、車両１２の前方でかつ車両１２が走行している同一車線１８内に他の車両が存在せず、同様に、この高速道路１０の第２の車線２２にも車両１２に接近している車両はない状況）を示している。したがって、図１に示されている少ない交通量の状態は従来の走行制御システムを使用するという点では理想的である。本発明による自律的走行制御システム１４の場合では、車両１２の運転者は走行制御システム１４のスイッチを入れ、このシステム１４上で『入力』制御を作動させることによってシステム内に所望の速度を入力する。車両１２に接近している車両が存在しない限り、この走行制御システム１４は、運転者が入力した速度を維持する。走行制御システム１４内のレーダシステムのビーム幅パターン２０は車両１２の前方にある高速道路１０を走査する。車両１２の前方にあって、接近し過ぎておりかつビーム幅２０内にある車両が存在しない限り、走行制御システム１４は運転者が入力した速度を維持する。図２は、図１で説明されているものよりも交通量の状態が混んでいる高速道路１０の一部を示している。図２の場合、第２の車両２４が車線１８内の車両１２の前方を、矢印２６で表されている車両１２と同一方向に走行している。第３の車両２８は車線２２を、矢印３０によって示されている逆方向に走行している。図２における車線２２内の第３の車両２８は、走行制御システム１４のレーダシステムのビーム幅パターン２０の外にある。したがって、この様なレーダシステムは目標として第３の車両２８を検知しない。しかし、第３の車両２８は隣接の車線２２内を走行しており、したがって車両１２と衝突する危険は直ちにはないので、レーダシステムによって検知される必要はない。同時に、第２の車両２４は車両１２と同じ車線を走行していて、その結果ビーム幅パターン２０の中に含まれる。したがって、第２の車両２４は車両１２にとって潜在的な危険になる。走行制御システム１４のレーダシステムはレーダ信号を発し、この信号は第２の車両２４に当たり、そして走行制御システム１４内のレーダシステムに送り返される。本発明のビーム幅パターンは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第０８／１０１，９４５号の中請書に開示されているようなシステムを用いることによって、制御することができる。走行制御システム１４内のレーダシステムは、従来の方法で、図２に示されている間隔「ｄ」によって表されている第２の車両２４との車間距離を計算する。車間距離ｄが変化するごとに、この車間距離情報が連続して更新されるように、走行制御システム１４内のレーダシステムはこのように変化する車間距離の値を検出し続ける。同時に、走行制御システム１４内のレーダシステムは、第２の車両２４に対する車両１２の接近率の計測を連続的に更新し続ける。車両１２が第２の車両２４より高速で走行しており、そのために車両２４に追い付こうとしている時のように、この接近率は増大することがある。反対に、第２の車両２４は車両１２より高速で走行し始め、そのために車両１２から離れていく時のように、接近率は減少することもある。もし第２の車両２４が車両１２と同じ速度で走行しているならば、そのとき接近率はゼロであり、そして車間距離ｄは一定に保たれる。本発明においては、後述するように、車両１２に搭載されている自律的走行制御システム１４は、第２の車両２４によって代表されている目標に対する安全な速度と間隔を維持するように、車両１２の運転者の介入を必要とすることなしに、車両１２の速度を自動的に調整するためにレーダシステムによって連続的に供給される車間距離と接近率との情報を利用する。図１に関連して前に説明されているように、走行制御システム１４がスイッチを入れられそして運転者により所望の速度が入力されているとき、走行制御システム１４は第２の車両２４を追跡している間、適宜に設定速度を調整する。もし車両１２が車両２４に接近しているならば、走行制御システム１４は新たな設定速度を選択することによって応答し、これによって車間距離ｄが最小許容値まで減少したとき、車両１２は基本的に車両２４と等しい速度に減速されることになる。本発明の１具体例では、許容可能な率で車両を減速するために、走行制御システム１４によって能動的制動が始動されることがある。第２の車両２４が車両１２を引き離し始めるほどその速度を早めれば、走行制御システム１４は車両１２をより加速しながらも、同時に車両１２と２４との安全な車間距離ｄを維持するように、設定速度を上げることによって応答する。可能な時には、車両１２の速度は最初に運転者によって入力された速度まで上げられる。しかしながら、何事もなければ、この走行制御システム１４は車両１２の運転者によって入力された速度より速い速度を設定することができる。走行制御システム１４はまた、最初に運転者によって入力された速度で車両１２を加速することにより、目標の消滅に応答する。これは、例えば第２の車両２４が高速道路１０から外れたりあるいは車線を変更したりして、レーダシステムのビーム幅パターン２０から出た場合に、起こることである。車両１２の運転者がブレーキを踏むか、または走行制御システム１４の制御スイッチを切ると、走行制御システム１４は切り離され、運転者が車両１２の速度を完全に手動制御することになる。また、本発明のもう一つの実施例では、運転者はこのシステムを切り離さずにアクセルペダルを作動させることによって、人力操作で車両を加速することができる。図３は、車両１２内の自律的走行制御システム１４のブロックダイヤグラムである。この走行制御システム１４には、車両搭載レーダシステム３２と、走行制御プロセッサ３４（ある実施例では、このプロセッサが独立しているが、場合によっては、レーダシステム３２と共用されていることもある）と、そして車両走行制御部３６とが含まれる。車両走行制御部３６は従来の設計でよく、車両１２の運転者により入力された所望の速度を維持するために、従来の方法で、車両１２のスロットルを制御する機能を有している。この車両搭載レーダシステム３２は、衝突防止システムと組み合わせて使用されるタイプである。車両搭載レーダシステム３２は走行制御プロセッサ３４に車間距離と接近率の情報を供給する。車両搭載レーダシステム３２は例えば、渡辺などに与えられた米国特許ＵＳ− ３，９５２，３０３号、または本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願、通し番号第０８／０２０，６００号『多周波数の自動車用レーダシステム』に記載されているレーダシステムの一つから成る。本発明の好ましい実施例では、本発明の譲受人に譲渡され、そして参考のために当文書に挿入されている米国特許出願、通し番号第０７／９３０，０６６号『デジタル信号処理を用いる多周波数、多数標的の自動車用レーダシステム』のようなデジタル信号プロセッサを含むレーダシステムが、含まれている。走行制御システム１４はここでは、車両搭載レーダシステム３２と組み合わせて説明されるが、この走行制御システム１４は車間距離と接近率の情報を供給できる他のどのような装置と組み併せて使用できることは、理解されよう。本発明の１実施例では、ほぼ３２ｍｓｅｃごとにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、所定の振幅を越える反射信号レベルを有する、ＤＳＰが検出した全ての目標（それぞれ車間距離と接近率を含む情報）を従来の方法で目標追跡アルゴリズムに送る。この追跡アルゴリズムは、新しい各信号に識別番号を付け、そして存在する目標の動きを監視する。もし存在する１つの目標までの車間距離が、（所定の車間距離内において）その目標と対応付けられている接近率によって予想されている量だけ変化するならば、その時この目標に対して１つの「ヒット」カウントが増分される。このヒットが３を越えるまで、目標は有効と見なされない。特定の１目標のヒットカウントが（１周期３２ｍｓｅｃの１０連続周期のような）所定の時間内に増分されなければ、その時、目標はもはや有効とは見なされず、目標追跡アルゴリズムから外される。ＤＳＰによって目標追跡アルゴリズムに送られた各目標までの幾つかの間隔は比較されることが望ましく、そして最も接近している目標の車間距離と接近率はそれぞれ車間距離の変数域と接近率の変数域に記憶される。有効な目標が存在しないならば、その時車間距離の変数域は３５０ｆｔに設定される。次に走行制御ルーチンは最接近目標の車間距離値を検査し、そしてそれが３００ｆｔより大きければ、目標は有効でないと見なされる。本発明の好ましい実施例には、本発明の譲受人に譲渡され、そして参考のために当文書に挿入されている『自動車レーダシステムにおける干渉防止システム』と題された、共同出願中の米国特許出願第０７／９３０，７６０号に記載されているような干渉防止システムが含まれている。この干渉防止システムは、好ましくは異なる２つの周波数帯域において、受信信号のノイズの下限が所定のレベルを越えた時を検出する。各周波数帯域のノイズ下限において信号の出力を所定のレベル（このレベルは、周囲環境における正常なノイズレベルを決定するために受信信号の履歴を監視することによって決定された運転者によって入力されたものでも、また所与の固定値でもよい）と比較することによって、このシステムは干渉が存在することを決定し、そして送信器に所定量だけ周波数を変更させる。もし干渉に再び遭遇したならば、システムはこのプロセスを繰り返す。本発明によれば、レーダシステム３２からの車間距離と接近率の情報が、図２に示されている第２の車両２４のような目標に車両１２が接近しつつあることを表しているとき、走行制御プロセッサ３４は車両走行制御部３６の正規の動作を中断して運転者が入れた速度を無視しそしてより小さい速度を選択する。走行制御ブロセッサ３４はレーダシステム３２からの車間距離と接近率の情報に応答し、車両１２と目標との車間距離および車両１２の速度を双方とも制御する。走行制御プロセッサ３４はまた、車両走行制御部３６内に（従来の速度計のような）速度センサ３７と、ブレーキシステム３８と、そして走行制御部（すなわち、走行のオン／オフ、走行の設定、走行の再開を行う）とからの入力を受信する。間隔の制御は、図４Ａと４Ｂのブロックダイヤグラムに示されているルーチンを実行することによって、達成される。速度の制御は、図５のブロックダイヤグラムに示されているルーチンを実行することによって、達成される。図４Ａと４Ｂを説明すると、間隔制御ルーチン４０は、衝突防止のような走行制御システムに関係のない他の活動を管理する実行ルーチンによって、所与の時間間隔で呼び出されることが好ましい。間隔制御ルーチンは、この好ましい実施例においては目標追跡アルゴリズムにより車間距離と接近率の変数域に記憶されている最接近目標の車間距離と接近率の情報を利用する。本発明のこの好ましい実施例においては、データ収集プロセスには、共に出願中の米国特許出願第０７／９３０，０６６号に記載されているように、送信信号の反射を受信することと、この受信信号を送信信号とヘテロダイン結合してドップラー信号を作り出すことと、ドップラー信号をデジタル化することと、モトローラ社製のデジタル信号プロセッサＤＳＰ５６００１のようなデジタル信号プロセッサによって時間定義域から周波数定義域にデジタル化されたドップラー信号を写像することと、そして、送信信号と受信信号の位相差を計測することとが含まれる。ドップラー信号をデジタル化し、そして周波数定義域に信号を写像することによって、「目標の車間距離と相対的速度が計測される。更に、共に出願中の米国特許出願第０７／９３０，７６０号に記載されているように、干渉があるか否かの決定をすることもできる。図４Ａと４Ｂのシステムは一連の周期にわたって作動し、各周期の持続時間は約５００ｍｓｅｃであることが好ましい。各周期の終わりに、システムは最後の周期における速度の変化（Δ速度）に基づく車両１２の実際の加速度を計算する（ステップ４６）。これに続いて、車両走行制御部３６がオンになっているか、そして最後に走行制御システム１４が終了した時以降、車両１２の運転手が『入力』制御を作動させているか否かについて、判断がなされる（ステップ５０）。もし回答が否定ならば、その時このプロセスは終了する。もし回答が肯定ならば、その時、通常の機械的速度計、電気機械的速度計、レーダベースの速度計、または車両の速度を測定するための何らかのその他の手段によって計測されるような車両速度の現在値が、走行制御プロセッサ３４内の『設定速度』と『所望速度』の変数域にロードされ、または記憶装置に登録される（ステップ５２）。車両走行制御部３６の『再始動』制御キーが押されると、その時『所望の速度』変数域の値が『設定速度』変数域にロードされる（ステップ５４）。車両１２のブレーキがかけられるか、または車両走行制御部３６の『制御』スイッチが切られるかすると、その時走行制御システム１４による車両スロットルの制御が停止されそしてこのプロセスは終了する（ステップ５６）。次に、このシステムは有効データが収集されているか否かを判断する（ステップ５８）。本発明の好ましい実施例では、ヒットカウントが３を越えたとき、有効データが収集されていると見なされ、（上に定義されたように、最後の１０連続周期内のような）所定の時間内にヒットカウントは増分される。接近率がゼロにまで減少すると（すなわち、目標が車両１２と同じ速度で移動している場合）、その時有効データは収集されないであろう。有効データが収集されていなければ、その時『有効データ』フラッグがクリアされる（ステップ６０）。ステップ５８において判断されているように、有効データが収集されていれば、その時システムは『有効データ』のフラッグの設定を行う（図４Ｂのステップ６２）。所定の時間を過ぎてこのフラッグがクリアされているか否かについて、判断がなされる（ステップ６４）。もし否定ならば、その時、現在の速度を『設定速度』の変数域にロードすることによって、車両１２の現在の速度は維持される（ステップ６６）。それから、システムは図５の速度制御ルーチンを入力する。所定の時間を過ぎてこのフラッグがクリアされていると判断されれば（ステップ６４）、その時システムは『所望の速度』の変数を設定速度変数域にロードし、そして『追跡』フラッグをクリアすることによって、運転者が入力した速度に戻る（ステップ７０）。その後、このシステムは図５に示されている速度制御ルーチンを入力する。このようにして、データが獲得され、そして全ての計算とスロットルの動きが、各周期の終わりに行われる。もし周期の終わりに収集されたデータが有効でなければ、その時目標は一時的に失われ、そしてシステムは、（目標の一時的消失は目標の速度の合致のためであるという仮定に基づき）車両１２の現在の速度を維持する。もしこの一時的消失が少なくとも２秒間継続すれば、その時目標は完全に消失したと見なされ、そしてシステムは、上述のように、運転者によって最初に入力された速度に戻る。図４Ｂを説明すると、システムは、目標の実際の車間距離ｄから所望の走行間隔を差し引いた値である間隔の差を計算する（ステップ７４）。この実施例では、走行間隔を示すために車両１２と目標との７５フィートの最小安全間隔が選択されることが好ましい。この所望走行間隔と実際の車間距離ｄとの差は、間隔の差を表す。現在の間隔の差から、定数０．２５ｆ／ｓ²で減速するために、このシステムは理想的接近率を計算する（ステップ７６）。理想的接近率は（後に説明される他の計算値と同様に）、こうした数値がプラスであるか、またはマイナスであるかということを示す「符号」を付される。接近率は正である時には、開離率はマイナスである。理想的な接近率を計算するためにシステムは下記の式を用いることが好ましい。すなわち：符号付きの理想的接近率_f/s ＝（１／２間隔差_ft）^1/2 図６は、フィート単位で表された間隔の差の関数として１時間ごとのマイル数（ｍｐｈ）単位で表された好ましい理想的接近率のグラフである。上述のように、間隔の差ゼロは車間間隔７５フィートに相当する。図６の目盛りの他方の端では、１８０フィートの間隔の差は２５５フィートの車間距離（すなわち、１８０＋７５）に相当する。図６によって、理想的接近率は間隔の差ゼロにおける０ｍｐｈから、間隔の差１８０フィートにおける約６．５ｍｐｈの数値まで増大することが、判るであろう。間隔の差０（７５フィート）が達成されると同時に接近率０が達成されるように、計算される理想的接近率は定数０．２５ｆ／ｓ／ｓ（０．１７ｍｐｈ／ｓ²または０．００８ｇ）で車両１２を減速するようになっている。図を簡略にするため、図６は、理想的接近率も間隔の差もプラスの値である第１象限についてのみ表示してある。しかしながら、実際は、理想的接近率も間隔の差もマイナスの値である鏡像の第３象限も存在する。また、マイナスの接近率は事実上は開離率である。再び図４Ｂを説明すると、符号付きの接近率差が計算される（ステッブ７８）。この計算は下記の式を用いてなされる。すなわち：符号付き接近率差_mph＝符号付きの理想的接近率_mph−符号付きの実際の接近率_mph ステッブ８０において判断されるように、接近率差が０より小さければ、その時『追跡』フラッグが設定される（ステップ８２）。反対に、接近率が０より小さくなければ、その時は『追跡』フラッグが設定されているか否かを検査して、このシステムが先行の目標車両を現在追跡しているかどうかに関して判断を行う（ステップ８６）。もし『追跡』フラッグが設定されていなければ、その時システムは図５の速度制御プロセスを実行し始める。もし『追跡』フラッグが設定されていれば、その時車両１２の速度を調節するために、１つの数値が計算されそして図５の速度制御ルーチンに送られる（ステッブ８４）。この計算は下記の式を用いてなされる。すなわち：新しい設定速度_mph＝目標の速度_mph＋符号付きの理想的接近率_mph＋符号付き接近速度差_mph この新しい設定速度は、車両が最初に入力された速度を決して越えないように、運転者が当初入力した速度以下に制限される。このようにして、図４Ａと４Ｂの間隔制御ルーチンは上述の様々なステップを通って実行され、もし有効データが所与の持続時間（この好ましい実施例では、１周期５００ｍｓｅｃの１０％）以上の間存在していれば、上記のように、車間距離と接近率の情報に応答して車両１２のための新しい設定速度を計算する。上述のように、もし所定の持続時間を越えてもデータが有効でなければ、その時目標は一時的に失われたと見なされ、そして目標の一時的消失は目標との速度の合致のためであるという仮定に基づき、システムは車両１２の現在の速度を維持する。もしこの一時的消失が少なくとも（この好ましい実施例における２秒間のような）ある所定時間の間持続すれば、その時「目標は完全に消失したと見なされ、そしてシステムは運転者によって最初に入力された速度を回復する。速度制御ルーチンは図５に示されている。運転者が車両走行制御部３６に所望の速度を設定した後に、システムは符号付きの速度差を計算する（ステップ９２）。この計算は下記の式を用いてなされる。すなわち：符号付き速度差_mph＝設定速度−実際の車両速度符号付き速度差を決定した後に、符号付きの理想的加速度が決定される（ステップ９４）。これは下記の式によって計算される。すなわち：符号付きの理想的加速度_mph/s ＝０．２５×符号付き速度差_mph この符号付きの理想的加速度は最大値約１ｍｐｈ／ｓに制限されることが好ましい。図７は、１時間ごとのマイル数（ｍｐｈ）を単位とする速度差の関数である１秒ごとの時速マイル数（ｍｐｈ／ｓ）を単位とする理想的加速度のグラフである。図７に示されているように、理想的加速度は、速度差０における０から、速度差約４ｍｐｈにおける最大許容値約１ｍｐｈ／ｓまで増加することが好ましい。より大きい速度差値に対しても、理想的加速度は約１ｍｐｈ／ｓの最大許容値を維持する。図８は、設定速度に達するのに必要な秒単位の時間の関数である時速マイル単位の車両１２の速度のグラフである。図４Ａおよび４Ｂと関連させて上に説明されているように、システムは当該車両の新しい設定速度を計算することができる。図８には、実際の車両速度が６０ｍｐｈより小さい時に、６０ｍｐｈの設定速度に到達する理想的な手法が示されている。例えば、図８に示されているように、実際の車両速度が４０ｍｐｈならば、その時６０ｍｐｈの新しい設定速度に達するには約３０秒かかる。実際の車両速度が５０ｍｐｈならば、その時６０ｍｐｈの新しい設定速度に達するには、ちょうど２０秒かかる。図９は、新しい設定速度に達する秒単位の時間の関数である秒時速マイル（ｍｐｈ／ｓ）単位の車両１２の加速度のグラフである。この場合も、車両の加速度は約１ｍｐｈ／ｓに制限されることが好ましい。図９に示されている理想的な条件においては、設定速度に到達する時間が４０秒以上から約１４秒に減少するまで、加速度は約１ｍｐｈ／ｓに維持されている。設定速度に達するのに約１４秒かかる時点において、加速度は、新しい設定速度が達成された時に最終的に０になるまで減少し続ける。再び図５に戻ると、理想的加速度を決定して（ステップ９４）、システムは次に符号付きの加速度差を決定する（ステップ９６）。この計算は下記の式を用いてなされる。すなわち：符号付きの加速度差_mph/s＝符号付きの理想的加速度_mph/s−符号付きの実際の加速度_mph/s 次に、高速道路の場合より小さい速度において車両１２のスロットルの衝動を最小にするために、速度ゲイン係数が計算される（ステップ９８）。これは以下の式によって計算される。すなわち：速度ゲイン係数＝車両速度_mph÷６０どのような場合でも、この速度ゲイン係数は約０．５〜１．０の範囲に限定されることが好ましい。車両スロットルの動きにおけるブーストは、このシステムが低周波数の振動を起こさないように新しい設定速度を導入する時に必要とされる。したがって、ゲインブーストは下記の式によって計算されることが好ましい。すなわち：ゲインブースト＝５０−（速度差_mph×２．５）ただし、好ましい最小値は約２０である（ステップ１００）。これは、スロットルゲインブーストのグラフである図１０に、時速マイル数（ｍｐｈ）単位の速度差の関数としてスロットルゲインブーストが示されている。スロットゲインブーストは単位のない数値として示されている。スロットルゲインブーストはこの好ましい実施例において、速度差０における５０から１２ｍｐｈの速度差における最小値２０まで減少する。１２ｍｐｈを越える速度差においては、スロットルゲインブーストは最小値（すなわち、この好ましい実施例では２０）に留まっている。更にまた図５に戻ると、スロットルの漸増運動を決定するために最後の計算が実行される（ステップ１０２）。システムは、下記の式を用いてスロットル全開に対する百分率としてスロットルの位置の変化を計算する。すなわち： Δスロットル位置［絞り全開に対する百分率］＝（符号付き加速度差_mph/s×速度ゲイン係数×ゲインブースト）÷１０この計算結果はスロットルの可能な最小と最大の位置に制限される。そのから、スロットル位置の変化が車両のスロットルシステムのためのアクチュエータへ出力される（ステップ１０４）。本発明の幾つかの実施例が上記において説明されたが、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、様々な修正が可能であることは、理解されよう。例えば、送受信器は超青波放射を送信しかつ受信することができる。また、無線伝送周波数は、各周波数が他の周波数と時分割多重化されている多くの周波数を有する多重周波数信号であってもよい。更に、無線伝送周波数は連続波信号であってもよい。そのうえ、無線伝送周波数は、ガンダイオードが完全に切られず、２つの離散的出力レベルのいずれかに交替する疑似パルス信号であってもよい。更にまた、障害物の存在を運転者に警告するために幅広い種類の機構または方法を用いることができる。それには例えば、ベル、物理的な振動、ダッシュボードやフロントガラスに配置されている視覚表示装置、および／または、走行制御システムが車両の車線に障害物を検出したとき、視覚的特性を変えたり、色を変えたりする（すなわち赤くなる）物質（例えば、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、すなわちＰＬＺＴ）を含むミラーの使用がある。そのうえまた、開示された数々の数値は所望に応じて変更可能であり、そして開示された特定の数値に限定されない。したがって、本発明は説明された特定の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９５年２月２８日【補正内容】請求の範囲１．車両のための走行制御システムにおいて、該システムには、ａ）前記車両の速度を前記車両の運転者により選択された所望速度に制御するために前記車両に組合わされた走行制御手段と、ｂ）間隔差を計測するための手段と、ｃ）目標と前記車両との間隔を比較することにより目標を確認し、かつ前記目標の先行する検出に基づき該目標が予想車間距離内にあると決定し、そして該目標が予想車間距離内にあるという連続する３回の決定に基づいたときにのみ該目標を確認するための手段と、そしてｄ）前記走行制御手段が、前記目標に追い付かないように、設定されている速度を自動的に調整するために、前記間隔差の平方根に応答する手段と、が含まれている走行制御システム。２．前記間隔差の平方根に応答する手段は、前記車両の速度を増大させることもまた減少させることもできる、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。３．前記間隔差の平方根に応答する前記手段は、前記走行制御システムが設定されている速度を、前記運転者によって選択された前記所望速度より大きい速度に調整できない、特許請求の範囲第２項記載の走行制御システム。４．前記間隔差の平方根に応答する前記手段は、前記車両に取り付けられているレーダシステムを含む、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。５．前記間隔差の平方根に応答する前記手段は、また前記目標に対する前記車両の接近率に応答する、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。６．前記間隔差の平方根に応答する前記手段は、前記間隔差と前記接近率に基づき、前記走行制御システムが設定される新速度を決定し、該新速度に基づき、前記車両のためにスロットルの漸増運動を決定する、特許請求の範囲第５項記載の走行制御システム。７．前記間隔差の平方根に応答する前記手段は、前記接近率がゼロに決定される時は、前記走行制御システムが設定されている速度を調整しない、特許請求の範囲第５項記載の走行制御システム。８．車両のための走行制御システムにおいて、該システムには、ａ）前記車両の運転者によって選択された前記車両のための所望速度に該走行制御システムを設定するための設定手段と、ｂ）前記車両から前記目標までの間隔と前記目標への前記車両の接近率とを連続的に計測するために前記車両の前方の目標に応答する手段と、ｃ）目標と前記車両との間隔を比較することにより目標を確認し、かつ前記目標の先行する検出に基づき該目標が予想車間距離内にあると決定し、そして該目標が予想車間距離内にあるという連続する３回の決定に基づいたときにのみ該目標を確認するための手段と、そしてｄ）前記車両が前記目標に接近している時、前記目標を追跡しかつ前記走行制御システムが設定されている速度を減少させるために、前記間隔と前記接近率とに応答する手段と、が含まれている走行制御システム。９．目標に応答する前記手段は、前記車両に取り付けられているレーダシステムを含む、特許請求の範囲第８項記載の走行制御システム。１０．前記間隔と前記接近率に応答する前記手段は、前記目標が前記車両から離れ去っていくと決定されている時、前記運転者によって選択された前記車両のための所望速度に等しい最高速度まで、前記走行制御システムが設定されている速度を増大させることができる、特許請求の範囲第８項記載の走行制御システム。１１．中断された時を除き、車両の運転者によって選択された設定速度に前記車両を維持するための走行制御部を有する、前記車両のための走行制御システムにおいて、該システムには、ａ）前記車両から前記目標までの間隔と前記目標への前記車両の接近率とを計測するために前記車両の前方の目標に応答する手段と、そしてｂ）前記車両と前記目標との間の最小間隔を維持するために、前記運転者によって選択された前記設定速度を変更することによって前記走行制御を中断するための前記間隔と前記接近率に応答する手段と、が含まれているる走行制御システム。１２．目標に応答する前記手段は、前記目標にレーダ信号を伝送しそして前記目標より反射して戻った前記レーダ信号を検知する車両搭載レーダシステムを含む、特許請求の範囲第１１項記載の走行制御システム。１３．前記車間距離と接近速度に応答する手段には、前記車両と前記目標との前記最小車間距離において接近速度がゼロになる理想的接近率を計算するための手段と、目標に応答する前記手段によって決定される前記理想的接近率および前記接近率を用いて接近率差を計算するための手段と、そして前記理想的接近率および前記接近率差に基づきかつ前記目標の速度を計測することによって走行制御部のための新設定速度を計算するための手段と、が含まれる特許請求の範囲第１１項記載の走行制御システム。１４．前記車間距離と接近速度に応答する手段には、更に、前記新設定速度に基づきかつ前記車両の速度を計測することによって速度差を計算するための手段と、前記速度差の関数として理想的加速度を計算するための手段と、前記理想的加速度に基づきかつ前記車両の実際の加速度を計測することによって加速度差を計算する手段と、そして前記車両速度と前記速度差と前記加速度差とに基づき前記走行制御部を制御するための手段と、が含まれる特許請求の範囲第１３項記載の走行制御システム。１５．前記走行制御部を制御するための前記手段には、前記車両速度に基づき速度のゲイン係数を計算するための手段と、前記速度差に基づきゲインブーストを計算する手段と、前記加速度差と前記速度ゲイン係数とそして前記ゲインブーストとに基づき前記車両のための漸増スロットル運動を計算するための手段と、が含まれる特許請求の範囲第１４項記載の走行制御システム。１６．接近率差を計算するための手段は前記接近率差を決定するために目標に応答する手段によって計測された前記接近率を理想的接近率から差し引くための手段を含み、そして新設定速度を計算するための手段は前記新設定速度を決定するために前記理想的接近率と前記接近率差とそして前記目標の前記速度とを加算するための手段を含む特許請求の範囲第１３項記載の走行制御システム。１７．速度差を計算するための手段は、前記速度差を決定するために前記設定速度から前記車両速度を差し引くための手段を含み、そして加速度差を計算するための手段は、前記車両の前記の実際の加速度を前記理想加速度から差し引くための手段を含む、特許請求の範囲第１４項記載の走行制御システム。１８．車両のための走行制御システムにおいて、該システムは、ａ）前記車両の運転者により選択された所望速度に前記車両の速度を制御するために、前記車両に組合わされ、かつ前記目標に追い付かないように前記走行制御手段が設定されている速度を自動的に調整するために前記車両の前方の目標に応答する、走行制御回路と、そしてｂ）各目標と前記車両との間隔を比較することにより２つ以上の目標を確認し、かつ各目標の先行する検出に基づき各目標が予想車間距離内にあると決定し、そしてある１つの目標が予想車間距離内にあるという連続する３回の決定に基づいたときにのみ該目標を確認するための手段と、を含む走行制御システム。１９．該車両の前方の目標を避けるために、車両のための走行制御部の設定速度を変更する方法であって、該方法は以下の各ステップ、すなわちａ）前記車両からの前記目標の車間距離を計測することとｂ）前記目標に対する前記車両の実際の接近率を計測することと、そしてｃ）前記車間距離と前記の実際の接近率とに基づき、前記車両と前記目標間の選択された最小間隔を維持するであろう前記走行制御部のための設定速度を決定することと、からなる方法。２０．設定速度を決定するステップは、以下のステップ、すなわち、ａ）前記目標からの前記車両の選択された前記最小間隔において、前記の実際の接近率がゼロに減少する理想的接近率を決定することとｂ）接近率差を決定するために前記理想的接近率から前記の実際の接近率を差し引くことと、ｃ）前記目標の速度を計測することと、そしてｄ）前記走行制御部のための新設定速度を決定するために前記理想的接近率に前記目標の前記速度を加算することと、からなる特許請求の範囲第１８項記載の方法。２１．更に、以下のステップ、すなわちａ）前記車両の実際の速度を計測することと、ｂ）速度差を決定するために前記設定速度から前記車両の実際の速度を差し引くことと、ｃ）前記速度差の選抜された分数として前記理想的加速度を計算することと、ｄ）前記車両の実際の加速度を計測することと、ｅ）加速度差を決定するために前記理想的加速度から前記車両の実際の加速度を差し引くことと、そしてｆ）前記車両の実際の速度と前記速度差とそして前記加速度差とに基づき前記車両のスロットルを制御することと、を含む特許請求の範囲第１９項記載の方法。２２．スロットルを制御するステップは以下のステップ、すなわちａ）スロットルの衝動を最小にするために前記車両の実際の速度に基づき速度ゲイン係数を計算することと、ｂ）前記速度差に基づきゲインブーストを計算することと、そしてｃ）前記加速度差と前記速度ゲイン係数とそして前記ゲインブーストとに基づき漸増スロットル運動を計算することと、からなる特許請求の範囲第２０項記載の方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．車両のための走行制御システムにおいて、該システムには、ａ）前記車両の速度を前記車両の運転者により選択された所望速度に制御するために前記車両に組合わされた走行制御手段と、そしてｂ）前記車両の前方の目標に応答する手段であって、前記走行制御手段が設定されている速度を、前記目標に追い付かないように自動的に調整するための調整手段と、が含まれている走行制御システム。２．目標に応答する手段は、前記車両に対する該目標の相対的位置と速度に基づき、前記車両の速度を増大させることもまた減少させることもできる、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。３．目標に応答する前記手段は、前記走行制御システムが設定されている速度を、前記運転者によって選択された前記所望速度より大きい速度に調整できない、特許請求の範囲第２項記載の走行制御システム。４．目標に応答する前記手段は、前記車両に取り付けられているレーダシステムを含む、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。５．目標に応答する前記手段は、前記車両より前記目標までの間隔と前記目標に対する前記車両の接近率とを計測することによって、前記走行制御システムが設定されている前記速度を自動的に調整する、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。６．目標に応答する前記手段は、前記間隔と前記接近率に基づき、前記走行制御システムが設定される新速度を決定し、該新速度に基づき、前記車両のためにスロットルの漸増運動を決定する、特許請求の範囲第５項記載の走行制御システム。７．目標に応答する前記手段は、前記接近率がゼロに決定される時は、前記走行制御システムが設定されている速度を調整しない、特許請求の範囲第５項記載の走行制御システム。８．車両のための走行制御システムにおいて、該システムには、ａ）前記車両の運転者によって選択された前記車両のための所望速度に該走行制御システムを設定するための設定手段と、ｂ）前記車両から前記目標までの間隔と前記目標への前記車両の接近率とを連続的に計測するために前記車両の前方の目標に応答する手段と、そしてｃ）前記車両が前記目標に接近している時、前記目標を追跡しかつ前記走行制御システムが設定されている速度を減少させるために、前記間隔と前記接近率とに応答する手段と、が含まれている走行制御システム。９．目標に応答する前記手段は、前記車両に取り付けられているレーダシステムを含む、特許請求の範囲第８項記載の走行制御システム。１０．前記間隔と前記接近率に応答する前記手段は、前記目標が前記車両から離れ去っていくと決定されている時、前記運転者によって選択された前記車両のための所望速度に等しい最高速度まで、前記走行制御システムが設定されている速度を増大させることができる、特許請求の範囲第８項記載の走行制御システム。１１．中断された時を除き、車両の運転者によって選択された設定速度に前記車両を維持するための走行制御部を有する、前記車両のための走行制御システムにおいて、該システムには、ａ）前記車両から前記目標までの間隔と前記目標への前記車両の接近率とを計測するために前記車両の前方の目標に応答する手段と、そしてｂ）前記車両と前記目標との間の最小間隔を維持するために、前記運転者によって選択された前記設定速度を変更することによって前記走行制御を中断するための前記間隔と前記接近率に応答する手段と、が含まれているる走行制御システム。１２．目標に応答する前記手段は、前記目標にレーダ信号を伝送しそして前記目標より反射して戻った前記レーダ信号を検知する車両搭載レーダシステムを含む、特許請求の範囲第１１項記載の走行制御システム。１３．前記車間距離と前記接近速度に応答する手段には、前記車両と前記目標との前記最小車間距離において接近速度がゼロになる理想的接近率を計算するための手段と、目標に応答する前記手段によって決定される前記理想的接近率および前記接近率を用いて接近率差を計算するための手段と、そして前記理想的接近率および前記接近率差に基づきかつ前記目標の速度を決定することによって走行制御部のための新設定速度を計算するための手段と、が含まれる特許請求の範囲第１１項記載の走行制御システム。１４．前記車間距離と前記接近速度に応答する手段には、更に、前記新設定速度に基づきかつ前記車両の速度を計測することによって速度差を計算するための手段と、前記速度差の関数として理想的加速度を計算するための手段と、前記理想的加速度に基づきかつ前記車両の実際の加速度を計測することによって加速度差を計算する手段と、そして前記車両速度と前記速度差と前記加速度差とに基づき前記走行制御部を制御するための手段と、が含まれる特許請求の範囲第１３項記載の走行制御システム。１５．前記走行制御部を制御するための前記手段には、前記車両速度に基づき速度のゲイン係数を計算するための手段と、前記速度差に基づきゲインブーストを計算する手段と、前記加速度差と前記速度ゲイン係数とそして前記ゲインブーストとに基づき前記車両のための漸増スロットル運動を計算するための手段と、が含まれる特許請求の範囲第１４項記載の走行制御システム。１６．接近率差を計算するための手段は前記接近率差を計測するために目標に応答する手段によって計測された前記接近率を理想的接近率から差し引くための手段を含み、そして新設定速度を計算するための手段は前記新設定速度を決定するために前記理想的接近率と前記接近率差とそして前記目標の前記速度とを加算するための手段を含む特許請求の範囲第１３項記載の走行制御システム。１７．速度差を計算するための手段は、前記速度差を決定するために前記設定速度から前記車両速度を差し引くための手段を含み、そして加速度差を計算するための手段は、前記車両の前記の実際の加速度を前記理想加速度から差し引くための手段を含む、特許請求の範囲第１４項記載の走行制御システム。１８．車両のための走行制御システムにおいて、該システムは、ａ）前記車両の運転者により選択された所望速度に前記車両の速度を制御するために、前記車両に組合わされ、かつ前記目標に追い付かないように前記走行制御手段が設定されている速度を自動的に調整するために前記車両の前方の目標に応答する、走行制御回路を含む走行制御システム。１９．該車両の前方の目標を避けるために、車両のための走行制御部の設定速度を変更する方法であって、該方法は以下の各ステップ、すなわちａ）前記車両からの前記目標の車間距離を計測することとｂ）前記目標に対する前記車両の実際の接近率を計測することと、そしてｃ）前記車間距離と前記の実際の接近率とに基づき、前記車両と前記目標間の選択された最小間隔を維持するであろう前記走行制御部のための設定速度を決定することと、からなる方法。２０．設定速度を決定するステップは、以下のステップ、すなわち、ａ）前記目標からの前記車両の選択された前記最小間隔において、前記の実際の接近率がゼロに減少する理想的接近率を決定することとｂ）接近率差を決定するために前記理想的接近率から前記の実際の接近率を差し引くことと、ｃ）前記目標の速度を計測することと、そしてｄ）前記走行制御部のための新設定速度を決定するために前記理想的接近率に前記目標の前記速度を加算することと、からなる特許請求の範囲第１８項記載の方法。２１．更に、以下のステップ、すなわちａ）前記車両の実際の速度を計測することと、ｂ）速度差を決定するために前記設定速度から前記車両の実際の速度を差し引くことと、ｃ）前記速度差の選抜された分数として前記理想的加速度を計算することと、ｄ）前記車両の実際の加速度を計測することと、ｅ）加速度差を決定するために前記理想的加速度から前記車両の実際の加速度を差し引くことと、そしてｆ）前記車両の実際の速度と前記速度差とそして前記加速度差とに基づき前記車両のスロットルを制御することと、を含む特許請求の範囲第１９項記載の方法。２２．スロットルを制御するステップは以下のステップ、すなわちａ）スロットルの衝動を最小にするために前記車両の実際の速度に基づき速度ゲイン係数を計算することと、ｂ）前記速度差に基づきゲインブーストを計算することと、そしてｃ）前記加速度差と前記速度ゲイン係数とそして前記ゲインブーストとに基づき漸増スロットル運動を計算することと、からなる特許請求の範囲第２０項記載の方法。