JPH1113507A

JPH1113507A - 自動追従走行システム

Info

Publication number: JPH1113507A
Application number: JP9171934A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Kimura; 亮司木村; Shigeki Fukushima; 滋樹福島
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-19
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JP3480484B2

Abstract

(57)【要約】【課題】先導車の加減速状態の変化に応答性良く追従
して加減速制御し、その車間距離を安定に保ち得る自動
追従走行システムを提供する。【解決手段】先導車に追従する後続車において、先導
車との車間距離と目標車間距離との偏差と、車々間通信
によって求められる先導車の加減速調整情報とに基づい
て自車両を加減速制御する。また先導車が求めた絶対位
置情報を車々間通信によって得、自車両にて計測される
自車両の絶対位置情報とから先導車との車間距離を求め
る。更に偏差に対応して求められる制御量と、車々間通
信によって求められた先導車の加減速調整情報に対応し
て求められる制御量とを加算し、その加算結果に従って
自車両を加減速制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先導車の急激な加
減速に対しても、後続車を安定に追従させて走行制御す
ることのできる自動追従走行システムに関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、輸送の合理化を図る上での
一手法として、自動追従走行システムが注目されてい
る。この種の自動追従走行システムは、例えば特開平６
−１６８３９９号公報に開示されるように、先導車との
車間距離および相対速度に基づいて自車両（追従車）を
加減速制御し、これによって先導車の走行に追従した自
動走行を実現するものである。具体的にはレーザレーダ
等によって先導車との車間距離を計測すると共に、その
車間距離の変化から先導車との相対速度を求めている。
そしてこれらの計測情報に従ってスロットルアクチュエ
ータおよびブレーキアクチュエータの作動を制御するこ
とで自車両の走行速度を調整し、先導車との車間距離を
一定に保った自動追従走行を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記自動追従
走行の為の加減速制御に用いられる制御量は、前述した
如く計測される車間距離や相対速度等の、先導車との間
に生じる物理的な関係である。換言すれば、先導車が加
減速操作した結果として生じる車両間の変動情報を検出
し、これを制御パラメータとしていることになる。この
為、先導車の加減速変動に対して制御応答遅れが生じる
ことが否めない。

【０００４】特に先導車が急激な加減速操作を行った場
合、その操作に応じた先導車の挙動（走行速度）の変
化、また先導車の加減速によって変化する車両間の状
態、更にこの車両間の状態変化の検出、そして検出した
車両間の状態情報に基づく後続車（追従車）における加
減速制御の実行までに時間が掛かり、先導車の加減速に
速やかに追従した応答性の良い自動追従走行制御を実現
することが困難である等の問題がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、先導車の加減速状態の変化に応
答性良く追従した後続車での加減速制御を実現すること
ができ、先導車が急激に加減速した場合であっても、そ
の車間距離を安定に保つことのできる自動追従走行シス
テムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る自動追従走行システムは、先導車に追
従する後続車において、車々間通信によって前記先導車
から送信される該先導車の加減速調整情報を受信する通
信手段と、前記先導車との車間距離と目標車間距離との
偏差を検出する偏差検出手段と、この偏差と前記車々間
通信によって求められた先導車の加減速調整情報とに基
づいて自車両を加減速制御する制御手段とを備えたこと
を特徴としている。

【０００７】つまり本発明は、先導車との車間距離と目
標車間距離との偏差のみならず、車々間通信によって求
められる先導車の加減速調整情報を積極的に利用して自
車両を加減速制御することで、先導車の加減速調整状
態、具体的にはアクセル操作やブレーキ操作の情報を早
期に取り込んだフィードフォワード制御により、先導車
の挙動（速度）変化に対する応答遅れを解消したことを
特徴としている。

【０００８】また本発明は請求項２に記載するように、
特に前記通信手段において、前記先導車が送信する該先
導車の絶対位置情報をも受信するものとし、車々間通信
によって得られる前記先導車の絶対位置情報と、自車両
にて計測される自車両の絶対位置情報とから前記先導車
との車間距離を求めることで、先導車の見失いや誤認識
を防ぎ、安定で確実な車間距離制御を実現することを特
徴としている。

【０００９】更に本発明は請求項３に記載するように、
前記偏差に対応して求められる制御量と、車々間通信に
よって求められる前記先導車の加減速調整情報に対応し
て求められる制御量とを加算し、その加算結果に従って
自車両を加減速制御することで、比較的簡単な処理によ
り、安定で高精度な加減速制御、ひいては車間距離制御
を実現することを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る自動追従走行システムについて説明す
る。図１は自動追従走行システムの概略構成を示すもの
で、１１は先導車、３１は先導車１１に追従して走行す
る追従車（後続車）である。尚、この追従車３１に更に
追従して走行する車両（図示せず）が配備される場合も
あり、この場合には当該車両に対して上記追従車３１が
先導車としての役割を果たすことになる。

【００１１】さて前記先導車１１および追従車３１は、
基本的にはドライバ１２によって操作されるステアリン
グ１３,３３、エンジン１４,３４、トランスミッション
（Ｔ／Ｍ）１５,３５、ブレーキ１６,３６からなる運転
機能をそれぞれ備えている。特に追従車３１は、後述す
るようにドライバ１２に代わって上記各運転機能を操作
する制御ＥＣＵ（電子コントロールユニット）３２を備
えている。尚、この制御ＥＣＵ３２は、運転モード切換
スイッチ４２の切り換えによってドライバ１２によるマ
ニュアル運転モードと、後述する自動追従走行制御によ
るオート運転モードとが選択的に設定される。また先導
車１１および追従車３１には、その車速を検出する為の
車速センサ１７,３７、およびヨー角速度を検出する為
のヨーレイトセンサ１８,３８がそれぞれ設けられてい
る。

【００１２】更に先導車１１および追従車３１には、衛
星航法システム用のアンテナ２４,４４とＧＰＳ（グロ
ーバル・ポジショニング・システム）受信機２５,４５
とがそれぞれ設けられ、人工衛星５０からの受信データ
に基づいて自車両の絶対位置情報（緯度と経度）とが求
められている。尚、ＧＰＳ受信機２５,４５において
は、緯度および経度の明確な基地局５１からの情報も受
信することで、より高精度に自車両の絶対位置を求める
ものとなっている。つまり先導車１１および追従車３１
には高精度ＧＰＳが搭載されている。

【００１３】しかして先導車１１におけるＥＣＵ１９、
および追従車３１における制御ＥＣＵ３２は、前記ＧＰ
Ｓ受信機２５,４５において求められた自車両の絶対位
置情報と、前記車速センサ１７,３７およびヨーレイト
センサ１８,３８によりそれぞれ検出された車速Ｖおよ
びヨーレイト（ヨー角θ）とに従い、例えば位置座標デ
ータ（ｘ,ｙ）の時系列として示される走行軌跡を求め
ている。更に前記ステアリング１３,３３、エンジン１
４,３４、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１５,３５、お
よびブレーキ１６,３６の各操作状態、具体的にはエン
ジン１４,３４の作動を制御するアクセル・アクチュエ
ータの操作状態や、ブレーキ１６,３６の作動を制御す
るアクセル・アクチュエータの操作状態、更にはステア
リング１３,３３の操舵角等を検出し、これを監視して
いる。

【００１４】さて先導車１１および追従車３１には通信
ＥＣＵ２０,４０がそれぞれ搭載され、車々間通信機２
１,４１ａ,４１ｂを介して前述した走行軌跡情報や運転
操作状態情報を相互に通信している。特に追従車３１に
おいてはオート運転モードの設定時、先導車１１から送
られてくる走行軌跡情報（絶対位置情報）および運転操
作状態情報、特に先導車１１の絶対位置情報と加減速調
整情報とを制御ＥＣＵ３２に取り込み、後述する自動追
従走行制御を実行するものとなっている。

【００１５】尚、制御ＥＣＵ３２は、基本的には車々間
通信によって求められる先導車１１の絶対位置情報と、
ＧＰＳ受信機４５によって検出される自車両の絶対位置
情報とから先導車１１との車間距離を求めるが、適宜、
車間距離センサ３９によって検出される先導車１１との
車間距離の情報を取り込んでいる。この車間距離センサ
３９は、例えば先導車１１に設けられたリフレクタ２３
にレーザ光を照射し、その反射光を受信して車間距離を
計測レーザレーダ等からなる。

【００１６】また先導車１１においては、例えば追従車
３１がオート運転モードにより無人運転されている場
合、追従車３１から送られてくる運転操作状態情報等を
適宜表示パネル２２上に表示することで、追従車３１の
挙動を監視し得るようになっている。尚、上記追従車３
１に更に追従する車両がある場合、この車両も追従車３
１と同様に構成され、該追従車３１との間で車々間通信
を行いながら、その追従走行制御が実行される。

【００１７】全体的には上述した如く構成される自動追
従走行システムにおいて、前記追従車３１における自動
追従走行制御を実現する機能を抽出すると、図２に示す
機能ブロックとして表現できる。即ち、この自動追従走
行制御機能は、先導車１１との間で車々間通信して該先
導車１１から発せられる先導車１１の絶対位置情報およ
び加減速調整情報を受信する車々間通信機４１ａを備え
ている。尚、上記加減速調整情報は、例えば先導車１１
におけるアクセル操作情報（アクセル開度）とブレーキ
操作情報（ブレーキ開度）とからなる。この車々間通信
機４１ａを介して受信される先導車１１に関する情報、
およびＧＰＳ受信機４５によって検出される自車両の絶
対位置情報は、通信ＥＣＵ４０から、Ｉ／Ｏインターフ
ェースとしての２ポートＲＡＭ（ランダム・アクセス・
メモリ）４６を介して制御ＥＣＵ３２に取り込まれる。
この制御ＥＣＵ３２は、前述したように車間距離センサ
３９によって検出される先導車１１との車間距離情報も
適宜取り込む。また制御ＥＣＵ３２は、車速センサ３７
によって検出される自車両の車速情報も取り込んでい
る。

【００１８】しかして制御ＥＣＵ３２は、例えば図３に
示すような処理機能を備えて実現され、上述した如く求
められる各種情報に従って、先導車１１の挙動（速度変
化）に追従した加減速制御を実行する上でのアクセル制
御量およびブレーキ制御量を生成している。そして制御
ＥＣＵ３２は、これらの各制御量をＤ／Ａ変換器４７を
介して出力し、アクセル・アクチュエータ３４ａおよび
ブレーキ・アクチュエータ３６ａの各作動をそれぞれ制
御するものとなっている。

【００１９】図３を参照して制御ＥＣＵ３２が持つ加減
速制御の為の処理機能について説明すると、路面固定座
標変換部５１は、ＧＰＳ受信機４５によって求められた
自車両の緯度と経度とからなる絶対位置情報を入力し、
予め設定された路面固定座標系における絶対座標(ｘs,
ｙs)に変換する。尚、先導車１１においても同様にして
ＧＰＳ受信機２５にて求められた絶対位置情報を、同じ
路面固定座標系における絶対座標(ｘf,ｙf)として変換
している。

【００２０】また車間距離計算部５２は、上記路面固定
座標変換部５１にて求められた自車両（追従車３１）の
絶対座標(ｘs,ｙs)を入力すると共に、前記先導車１１
において同様にして求められて車々間通信によって受信
される先導車１１の絶対座標(ｘf,ｙf)とを入力してい
る。そしてこれらの絶対座標(ｘs,ｙs),(ｘf,ｙf)間の
距離ＬをＬ＝［(ｘs−ｘf)²＋(ｙs−ｙf)²］^1/2 として計算することで、先導車１１との車間距離Ｌを算
出している。

【００２１】一方、目標車間距離計算部５３は、車速セ
ンサ３７によって検出される車速Ｖから、その車速Ｖに
適合した車間距離を目標車間距離Ｌ₀として求めてい
る。この目標車間距離Ｌ₀は、例えば１.５秒程度の走行
距離に相当するものとして、上記車速Ｖに応じて計算さ
れる。尚、車速Ｖと目標車間距離Ｌ₀との関係を予めマ
ップ化して準備しておき、このマップを参照することで
車速Ｖに応じた目標車間距離Ｌ₀を求めるようにしても
良い。

【００２２】しかして車間距離偏差計算部５４は、上述
した如く求められた先導車１１との車間距離Ｌと、目標
車間距離Ｌ₀とのずれ（偏差）εを求めており、アクセ
ル・ブレーキＰＩＤ制御量計算部５５は上記車間距離偏
差εに相当する制御量を算出している。この制御量は、
アクセル・アクチュエータ３４ａに対するアクセル制御
量と、ブレーキ・アクチュエータ３６ａに対するブレー
キ制御量とからなる。これらのアクセル制御量およびブ
レーキ制御量は、例えば車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ₀
よりも大きく、車間距離偏差εがプラス（＋）である場
合、自車両を加速させて車間距離Ｌを縮めて前記車間距
離偏差εを零（０）とするような制御量として求められ
る。逆に前記車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ₀よりも小さ
く、車間距離偏差εがマイナス（−）である場合には、
自車両を減速させて車間距離Ｌを広げて前記車間距離偏
差εを零（０）とするような制御量として求められる。

【００２３】以上のようにして求められるアクセル制御
量およびブレーキ制御量は、基本的にはアクセル・ブレ
ーキ制御出力量計算部５６を介して出力され、これらの
制御量に応じたＰＩＤ制御の下で前述したようにアクセ
ル・アクチュエータ３４ａおよびブレーキ・アクチュエ
ータ３６ａがそれぞれ駆動されて加減速制御、つまり先
導車１１との車間距離偏差εを零（０）とする車間距離
制御が実行される。

【００２４】ここで本発明に係る加減速制御が特徴とし
ているところは、上述した制御に加えて、更に前述した
車々間通信によって求められる先導車１１の加減速調整
情報である、先導車１１のアクセル開度とブレーキ開度
とに従い、これらの情報に相当する制御量を、前記車間
距離偏差εに基づいて求められた制御量に加えて前記ア
クセル・アクチュエータ３４ａおよびブレーキ・アクチ
ュエータ３６ａの作動を制御している点にある。

【００２５】即ち、車々間通信によって求められた先導
車１１のアクセル開度およびブレーキ開度の各情報は、
開度量補正部５７を介して各開度に相当する制御量に変
換される。これらの先導車１１の加減速調整状態に応じ
て求められる上記制御量は、アクセル・アクチュエータ
３４ａおよびブレーキ・アクチュエータ３６ａに対する
フィードフォワード制御量として前記アクセル・ブレー
キ制御出力量計算部５６に与えられる。アクセル・ブレ
ーキ制御出力量計算部５６は、車間距離偏差εに基づい
て求められた各制御量と、上記先導車１１の加減速調整
状態に応じて求められた制御量とをそれぞれ加算してお
り、その加算結果に従って前記アクセル・アクチュエー
タ３４ａおよびブレーキ・アクチュエータ３６ａをそれ
ぞれ制御するものとなっている。つまり車間距離偏差ε
に基づくフィードバック制御系によるＰＩＤ制御と、先
導車１１の加減速調整状態に応じたフィードフォワード
制御系による制御とを併用して、その加減速制御を実行
するものとなっている。

【００２６】尚、トンネル内を走行する等して、ＧＰＳ
受信機２５,４５による絶対位置情報の検出が一時的に
中断するような場合には、例えば車速センサ１７,３７
によって求められる車速Ｖと、ヨーレイトセンサ１８,
３８によって求められるヨーレイトγに従って車両の移
動位置をそれぞれ推定し、これらの推定位置情報に基づ
いて車間距離Ｌが算出するようにすれば良い。或いは前
述した車間距離センサ３９により求められる車間距離情
報を用いることも勿論可能である。

【００２７】かくして上述した如く制御系が構成される
本システムによれば、先導車１１のとの車間距離に基づ
く加減速制御に、先導車１１の加減速調整情報に基づく
フィードフォワード制御を加えているので、先導車１１
の挙動（走行速度）の変化に速やかに追従した加減速制
御を行うことができる。即ち、先導車１１の加減速調整
によって生じる該先導車１１の挙動（走行速度）の変化
を、その加減速調整情報から先取りしてフィードフォワ
ード的に加減速制御を実行するので、先導車１１の加減
速に対して高精度に追従した走行制御が可能であり、応
答性の高い車間距離制御による自動追従走行を実現する
ことができる。

【００２８】特に各車両に搭載されたＧＰＳ受信機２
５,４５によって求められる高精度な絶対座標を車々間
通信して車間距離Ｌを計測し、目標車間距離Ｌ₀との偏
差εを求めて加減速制御を実行するので、先導車１１を
見失ってその制御が不能となったり、先導車１１を誤認
識してその制御が曖昧となる等の不具合を未然に防ぐこ
とができる。更には上述した如く安定・確実に検出され
る車間距離Ｌの下で、その車間距離偏差εを零（０）と
するように求められるＰＩＤ制御量と、先導車１１の加
減速調整状態に応じて求められるフィードフォワード制
御量とを加算して加減速制御を実行するので、比較的簡
単な処理でありながら、安定で精度の高い追従走行制御
を実行することが可能となる。

【００２９】従って先導車１１が急激に加減速するよう
な場合であっても、これに速やかに追従した高精度な自
動追従走行が可能となり、応答性の高い車間距離制御が
可能となる。特に先導車１１の加減速により車両間の状
態が変化したとき、これを検出して自車量を加減速制御
する場合のような応答遅れがなく、先導車１１の加減速
を早期に反映させた加減速制御を行い得る等の効果が奏
せられる。

【００３０】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。実施形態においてはＰＩＤ制御系を用
いて加減速制御を行ったが、ＰＤ制御系やＰ制御系によ
り加減速制御を実行することも勿論可能である。また先
導車１１との車間距離Ｌの計測手法についても、ステレ
オ視カメラによる計測や、超音波を用いた計測手法を採
用することができる。要するに本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、先
導車との車間距離と目標車間距離との偏差、および車々
間通信によって求められる先導車の加減速調整情報を用
いて自車両を加減速制御するので、先導車が急激に加減
速する場合であっても、その加減速調整の情報を逸早く
反映させて応答性良く自動追従走行制御することができ
る。

【００３２】特に請求項２に記載するように、先導車が
求めている絶対座標情報を車々間通信により受信し、自
車両において求めた絶対座標情報とに従って車間距離を
求めるので、種々の走行条件に拘わらず、先導車を見失
ったり、誤認識することなく安定に車間距離を求めて車
間距離制御を実行することができる。更には請求項３に
示すように車間距離偏差に対応した制御量と、先導車の
加減速調整情報に対応した制御量とを加算して加減速制
御を実行するので、簡単な処理により安定で精度の高い
追従走行制御を実現することができる等の効果が奏せら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る自動追従走行システ
ムの概略構成を示す図。

【図２】本発明の一実施形態に係る自動追従走行制御系
の概略的なブロック構成図。

【図３】自動追従走行制御を実行する制御ＥＣＵにおけ
る制御処理機能を示すブロック図。

【符号の説明】

１１先導車３１追従車１３,３３ステアリング１４,３４エンジン１５,３５トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１６,３６ブレーキ１７,３７車速センサ１８,３８ヨーレイトセンサ１９ＥＣＵ３２制御ＥＣＵ（電子コントロールユニット）２５,４５ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・シ
ステム）受信機２０,４０通信ＥＣＵ２１,４１ａ,４１ｂ車々間通信機３９車間距離センサ５１路面固定座標変換部５２車間距離計算部５３目標車間距離計算部５４車間距離偏差計算部５５アクセル・ブレーキＰＩＤ制御量計算部５６アクセル・ブレーキ制御出力量計算部５７開度量補正部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先導車に追従させて後続車を走行制御す
る自動追従走行システムであって、前記先導車に追従す
る後続車は、前記先導車との車間距離と目標車間距離との偏差を検出
する偏差検出手段と、前記先導車が送信する該先導車の
加減速調整情報を受信する通信手段と、前記偏差と前記
先導車の加減速調整情報とに基づいて自車両を加減速制
御する制御手段とを具備したことを特徴とする自動追従
走行システム。
【請求項２】前記通信手段は、前記先導車が送信する
該先導車の絶対位置情報も受信するものであって、前記偏差検出手段は、前記先導車から送信された該先導
車の絶対位置情報と、自車両にて計測した自車両の絶対
位置情報とから前記先導車との車間距離を求めることを
特徴とする請求項１に記載の自動追従走行システム。
【請求項３】前記制御手段は、前記偏差に対応した制
御量と、前記先導車の加減速調整情報に対応した制御量
とを加算し、その加算結果に従って自車両を加減速制御
することを特徴とする請求項１に記載の自動追従走行シ
ステム。