JPS604011B2 - 先行する車両に対する車両の安全間隔を独立調整する方法および装置 - Google Patents

先行する車両に対する車両の安全間隔を独立調整する方法および装置

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JPS604011B2
JPS604011B2 JP52060565A JP6056577A JPS604011B2 JP S604011 B2 JPS604011 B2 JP S604011B2 JP 52060565 A JP52060565 A JP 52060565A JP 6056577 A JP6056577 A JP 6056577A JP S604011 B2 JPS604011 B2 JP S604011B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、間隔および(あるいは)相対速度の測定によ
り、先行する車両特に軌条のない車両に対する車両の安
全間隔を独立調整する方法に関する。
さらに本発明は、この方法を実施するための装置にも関
する。このような装置は、おこり得る衝突の相手との間
隔を測定して、微分により相対速度を得るか(たとえば
パルスレーダ)、間隔と相対速度を直接測定する(たと
えばパルスドップラレーダ)。
複数の目標物との間隔および相対速度を同時に検知する
装置も普及している(たとえば多目標物レーダ)。自己
車両の速度を考慮して、必要な安全間隔以下になったこ
とを指示するか(警報装置)、あるいは自己車両の必要
な制動減速度を検知し、場合によっては自動的に車両の
制動を開始することができる(間隔調整)。上述した種
類の装置はまだ普及していない場合、たとえ多くの業者
がこのような装置の開発に強力に従事していても、これ
にはまだ原理的な困難が伴う。
これまでの研究から、おこり得る衝突の相手との間隔お
よび相対速度を検知する一連の測定方法が適当であるこ
とがわかった。
特にレーダ測定方法は、不利な気候条件(雪、雨、霧)
でも目標物の識別を可能にする。自動車のみならず歩行
者および物体の識別も原理的には可能である。自動車に
おける上述した種類の装置は、自己車両の前にある特定
の区域を走査できるので、車両あるいは自己の走行車線
上の車両あるいは障害物が識別されるのみならず、隣接
する走行車線上の車両あるいは走行車線の縁にある物体
も識別される。
特に曲線路では、誤警報すなわち運転者の誤警報あるい
は制動装置の不当な操作という危険もある。本発明の課
題は、謀警報を排しながら安全間隔の調整を可能にし、
特に測定距離および測定範囲を道路条件に合わせ、広が
った外乱目標物を抑制し、ほぼ同じ速度で先行する車両
を基準量として利用できる、方法を提示することである
この課題は、本発明によれば、次のようにすることによ
って解決される。
すなわちa かじ取りハンドル旋回角あるいは横方向加
速度により、アンテナの揺動角および開き角を考慮して
、識別された目標物が外乱のない最大測定距離以内にあ
るかどうかを決定し、b アンテナの揺動角と送信ビー
ムの開き角を、かじ取りハンドル旋回角あるいは横方向
加速度Zに関係して変化し、c 目標物との間隔および
相対速度を別々に測定し、測定された間隔変化と相対速
度から積分により計算される間隔変化との比較、あるい
は測定された相対速度と測定された間隔から微分にZよ
り計算される相対速度との比較によって、広がった目標
物を除去し、d すべての目標物から、先行する車両と
して識別された目標物を選択し、e aないしdにより
決定された値を、測定された間隔、測定された相対速度
および測定された自己速度と論理結合して、車両の調整
量あるいは運転者への警報信号を得る。
これら4つの判定基準を組合わせることによって、各判
定基準がそれだけで同様に存在する条件の改良を意味し
ていても、間隔調整装置の障害のない作動を異なる走行
状態において行なわせることができる。
たとえば判定基準aは、それだけでたとえば一定曲率半
径の曲線路における走行のみを処理する。
曲線路に入って出る際(クロソィド)、障害のない空間
の限定は必然的に不充分でなければならない。
** 判定基準bに対しても
、判定基準aにおけると同じようなことがいえる。揺動
可能なしーダアンテナの方向づけは、長く延びた曲線路
に対してのみ可能であるにすぎない。曲線路へ入りかつ
出る際における若干の謀方向づけは短時間避けられない
。しかしこれらの場合にも判定基準cは有効である。こ
の判定基準は、相対速度を間隔に関係なく決定できる(
ドップラ評価)ことを前提としているが、実際上は走行
路のいかなる曲率でも、常に存在する案内レールおよび
防舷柵に対して有効である。判定基準aないしcは、大
体において水平方向すなわち自己走行車線の左側方およ
び右側方の外乱目標物に対する外乱除去を行なうが、判
定基準dにより、垂直方向すなわち走行路の上方の目標
物に対する外乱除去が可能である。
本発明を図示された実施例について以下に説明する。
まず第1図ないし第5図について判定基準aないしdを
個々に説明する。
判定基準 a 第1図のように曲線路走行の際、外乱のない最大測定距
離aが限定され、換言すれば、距離am〉aにおける目
標物が抑制される。
横方向加速度夕および速度あるいはかじ取りハンドル旋
回角を測定すると、曲線路の曲率1/R(R=曲線路の
曲率半径)を決定することができる。中央を走行する車
両を仮定すると、測定ビームの開き角はおよび平均走行
車線幅bを考慮して、外乱のない最大0測定距離aが決
定される。送信機が車両の縦軸の方向を向いている場合
、次式が成立する。
a=−!Rlsin。
/2十ノR2sin2Q/2十b・IRIRの決定には
、特に高い速度の場合、自己速度Vに関連して横方向加
速度bqが適しており、低い速度では、かじ取りハンド
ル旋回角8Lが用いられる。横方向加速度あるいはかじ
取りハンドル旋回角の測定を省略し、したがって走行路
曲率の決定をやめると、走行すべき道路上に生ずる最小
曲率半径から出発せねばならないであろう。
それから式‘1}により、誤警報が確実に生じないよう
な外乱のない測定距離が算出される。たとえば、最小曲
率半径が約60血の自動車路で計算すると、Q=240
、b=4.15肌に対して4伍hの外乱のない測定距離
が得られる。判定基準 b 前照灯あるいは測定装置が自動車に揺動可能に設けられ
、かつ曲線路走行の際かじ取りハンドル旋回角あるいは
横方向加速度に関係して曲線路の方へ揺動するような装
置は、公知である。
揺動角は、たとえば所定の速度で静止障害物が適時に識
別され、すなわち所定の道路状態において理論的に可能
な減速度で制動できるように、選ばれる。このような揺
動条件は曲線路の監視を改善するが、最適な外乱条件を
与えない。たとえば静止した障害物が現われた場合、警
報装置を備えた車両内の運転者が全制動で反応すると、
必然的に秦上げ事故になる。したがって外乱のない最大
測定距離において充分な曲線路の監視が行なわれるよう
に、曲線路における揺動角yを選ぶのが有利である。
すなわちそうすると、曲線路における謀警報が最少にな
る。このため(高速道路上の)きつい曲線路では、曲線
路の内縁まで揺動させねばならない(第2図)。
揺動角yに対しては、精確に次式が成立する。
R>0において y=のT一Q/2 【2}R<0
において y=−のT+Q/2 ‘31*なでのT刊
す・三号半非常によい近似では 仲禦.康 【41 とおくことができる。
ゆるい曲線路(Q=2.40に対してたとえばIRI>
25胸h)‐では、曲線路の内縁まで揺動させる必要は
なく、左縁と右縁に対して同じ間隔aが生ずるようにす
ればよい(第3図)。
これらの条件から、揺動角が計算され、 IRI>250肌鮒してy宅 【5) となり、たとえばQ=2.40 、b=4.15hに対
してk=297約rd/mが得られる。
揺動可能なアンテナに対しても、判定基準aを同機に適
用することができる。
測定ビームが揺動される場合、外乱のない測定距離aに
対して、a=−IRlsin(Q/2−y)+ノR2s
in2(Q/2−y)十IRl・b ■可能な簡単
化を行なうと、sin(Q/2−y):蘭(Q/2−y
)(7)この場合も誤警報の抑制は、障害物に対して見
出された間隔amを外乱のない測定距離aと比較するこ
とによって、行なうことができる。
am<aの目標物は自己の走行車線上にある。送信ビー
ムの開き角Qもたとえばかじ取りハンドル旋回角あるい
は横方向加速度に関係して変化されると、曲線路におけ
る外乱のない測定距離をある意味で最適化することがで
きる。
判定基準 c 謀警報の大部分は、走行路の縁にある固定目標物、特に
曲線路にある案内レールおよび防舷柵および橋と看板に
基因する。
さて案内レール、防舷柵やトンネルのように、少なくと
もそばを通りすぎる広がった目標物に対しては、間隔お
よび相対速度が別々に(すなわち相対速度が距離の微分
によらず)得られる場合、広がった目標物を接近する静
止車両あるいは障害物から区別することができる。これ
に対する典型的な場合が、曲線路にある案内レールある
し、は防舷柵のそばを通りすぎるときである(第4図)
測定ビームが曲線路内へ揺動されるかされないかに関係
なく、測定装置(たとえばパルスドップラレーダ)は、
一定曲率の曲線路を通過する際、1つあるいはそれ以上
(多目標物レーダ)の比較的一定な間隔を表示する。
相対速度は実際上走行速度と同一である(固定目標物)
。自己走行車線上にある障害物へ近づくと、間隔が比較
的不変である案内レールと異なり、走行速度に応じて間
隔が連続的に減少する。時間t,において間隔a,と相
対速度vR,が検知され、その後の時刻t2に間隔a2
と相対速度vR2が検知されると、(間隔変化と(相対
)速度との基本的な関係に応じて)次式が成立せねばな
らない。
t2→t,について△a=a.−a2=ノモ手VR・d
tらVR2・t2−VR・・し ‘8)あるいは策‐
雫守らvR 側 上式は、間隔および相対速度のアナログ測定の際にも精
確に成立する。
間隔と相対速度が(特定の精度にしたがって)ディジタ
ルに測定されると、式{8}により計算された予期され
る間隔変化がディジタルに測定可能な最小間隔変化より
大きいかあるいは等しい場合にはじめて、たとえば案内
レールのような目標物であるか自己走行車線上の障害物
であるかの決定が可能となる。この時刻に予期された間
隔変化がおこらないと、確実に誤警報が問題となる。
Zしたがって間隔のディジ
タル測定法では、予期される間隔変化の時刻が決定され
る。この時刻に間隔変化がおこらないと、検出された測
定値が抑制される。アナログ測定法あるいは間隔を非常
に精確に検出する方法では、測定された間隔を微分Zし
て、こうして得られた速度を測定された速度と比較する
。ここで注意すべきことは、この方法が固定目標物すな
わち走行速度v=相対速度vRに対して適用可能である
のみならず、vR≠vに対しても通2用できることであ
り、これは、たとえば曲線路において遅い車両のそばを
通過するとき生ずる誤警報の抑制に特に有効に使用でき
る。
上述した方法では、特に短時間の外乱を抑制することが
できる。
なぜならば、測定された間隔は、たとえば安全間隔の計
算のため測定値が受け入れられる前に、相対速度および
測定値の精度によって与えられる特定の時間にわたって
、常に求められるからである。判定基準 d この判定基準により、少なくとも運転者が先行する車両
の後を長時間ついて行くような場合に、誤警報の割合を
甚だしく減少することができる。
そのための前提は、以下にわかるように、測定装置が最
も近い目標物を測定できるだけではないということであ
る。道路交通に使用するように構想されたこれまで公知
の間隔測定装置は、最も近い目標物と多くの場合次に近
い目標物との間隔および相対速度が決定されるという特
徴をもつ固定検索方法を使用できる。
この定められた検索方法は、たとえば橋のような外乱目
標物が先行車両より短い間隔において測定ビームにより
識別されるとき、この目標物が自動的に謀警報を出すよ
うにしてしまう(第5図)。軍事分野で使用される目標
物追跡方法(トラッキング)にしたがって可変検索方法
が開発されて、なるべく優先された目標物が測定される
ようにしている。
これはたとえば先行車両であってもよく、この車両の後
に所定の時間が経過する。このような方法は、装置が再
び同じ目標物を識別できることを前提としている。しか
しこれは、車両が一般に所定の検索時間内に生ずる間隔
および相対速度の予め計算可能な最大変化△amおよび
△vRのみを行なうことを考慮する場合、非常に容易に
行なうことができる。生ずる最大間隔および相対速度の
変化は、検索時間Tにおいて、測定されるかまたはおこ
り得る最大減速度あるいは加速度bmaxに塞いておこ
る。先行車両の最大減速度一粒h/sec2および後続
車両の最大加速度5h/sec2から、(まず衝突を度
外視して)検索時間内に生ずる最大相対速度変化につい
て次式が得られる。VR(t)−VR(t十T)ニ△V
RニbmaX,TbmaX=一粒h/sec2−5m/
sec2 (1瓜)これに対し検索時間内に生ずる
次の最大間隔変化が得られる。
am(t)−am(t+T)=△am=−1/2bma
XX oT2 (lo
b)先行車両が耳h/sec2で加速し、後続車両が一
粒h/sec2で減速する場合に対して、次式が成立す
る。
vR(t)−vR(t+T)=△vR=一bmaXoT
0 (11a)a
m(t)一am(t十T)=△am=1/2bMXoT
2 (lib)し
たがって同じ目標物が、時間t+Tに、式側および(1
1)によって与えられる範囲内で見つけ出夕される。
この範囲内に目標物がないと、目標物はもはや識別され
ないか、衝突している。
そのときは、目標物はvR=v(走行速度)およびam
(t)一am(t+T)≦v・Tで検索される。この範
囲に0も目標物がないと、新しい目標物(場合によって
は最も近い目標物)が検索される。上記の判定基準は、
追跡される目標物との明らかに異なる相対速度をもつ外
乱目標物の抑制に特に適している。
目標物追跡の開始については、特定の限定条件が考えら
れる。たとえば所定の追跡時間後あるいは全く外乱のな
い間隔への接近後における目標物追跡への移行(判定基
準aを参照)。第6図は本発明による装置の概略接続図
を示している。
送信機とアンテナ1と測定された間隔amおよび測定さ
れた相対速度vRを検知する信号評価回路2とからなる
公知のレーダ装置には、アンテナを揺動しかつ送信ビ−
ムを変化する装置3と本発明による計算装置4とが付属
している。計算装置4は5つの部分aないしeからなり
、そのうち部分aないしdは判定基準aないしdに対応
し、部分eは測定された値と個々の判定基準の決定から
調整量と警報信号とを決定する調整装置を示す。第1の
決定装置aには、かじ取りハンドル旋回角Bしあるいは
横方向加速度bqと自己速度vから走行路の曲率1/R
を計算する曲率計算機5がある。
この曲率の値は「揺動角計算機6と開き角計算機7とを
もつ部分bへ与えられ「 この部分b中でアンテナ1の
揺動角yと送信ビームの開き角Qが計算される。これら
の値yおよびの‘まアンテナーへ達して、このアンテナ
をそれに応じて調節し、また第1の決定装置aへ戻り「
そこで曲率1/Rと共に測定距離計算機8へ与えられ、
これらの値(式mないし{7め)らこの計算機が外乱の
ない最大測定距離aを決定する。次の第1の比較装置9
において、この最大測定距離aと、アンテナ1により識
別されたすべての目標物とが比較され、a,Q,yによ
り決定される測定範囲内にあるかないかが決定される。
この範囲外にあるすべての目標物は外乱目標物として抑
制される。部分cは、式棚および{9)にしたがって目
標物の測定された間隔amからその相対速度vRを計算
する微分素子10からなる第2の決定装置を含み、この
相対速度は、次の第2の比較装置11中で、測定された
相対速度vRと比較される。ここで両方の値が相違する
かしないかが決定される。なお間隔amを微分する素子
10の代りに、相対速度vRを積分する積分素子を設け
、この積分により得られる間隔と測定された間隔amと
を比較装置11におし、て比較することもできる。部分
dには目標物追跡装置12が含まれ、この装置へ測定値
たる間隔am、相対速度vR、自己速度vおよび検索時
間Tが与えられ、この追跡装置12により、式(1のお
よび(11)にしたがって、目標物に先行車両があるか
ないかが確認される。目標物追跡装置12は、この実施
例では、目標物が測定範囲内にありかつ広がった外乱目
標物がないときに、始動される。先行車両のあることが
確認されると、これが信号0評価回路2へ通報され、そ
れによりこの目標物が優先して追跡される。先行する車
両がないと、目標物追跡装置12は再び停止され、新し
い目標物が現われると再び始動される。第1の比較装置
9と第2の比較装置11および目標物追跡装置12の決
定は、測定値am,vRおよびvと共に、部分eにある
調整装置13へ供給される。この調整装置13において
、測定量から、個々の手段に必要は安全間隔が計算され
(たとえば燃料の減少により駆動装置への作用が制動装
置の軽い操作より早く行なわれ、この操作が非常制動よ
り早く行なわれるようにせねばならない)、かつ測定さ
れた間隔amと比較され、それからこの安全間隔以下に
なった際、比較装置および目標物追跡装置の決定を考慮
して、警報信号Wまたは調整量Rがその目的を果たすさ
め発生される。
先行車両の後に特定の間隔をおいて従うように、したが
ってこの間隔を調整するように、この方法または装置を
構想することも容易に考えられる。
同様に自己車両の速度を障害のない最大測定距離に合わ
せ、換言すれば、曲線路における自己速度を自動的に減
少することも同様に考えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は判定基準aの原理的説明図、第2図は判定基準
bの原理的説明図、第3図は判定基準bの別の原理的説
明図、第4図は判定基準cの原理的説明図、第5図は判
定基準dの原理的説明図、第6図は本発明による装置の
概略接続図である。 1・・・アンテナ、2…信号評価回路、3・・・アンテ
ナ揺動および送信ビーム変化装置、4…計算装置。 Fね・1 Fi9.2 F;9.3 Fi9.4 Fig.5 Fi9.6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 a かじ取りハンドル旋回角β_Lあるいは横方向
    加速度b_qにより、アンテナ1の揺動角および開き角
    を考慮して、識別された目標物が外乱のない最大測定距
    離a以内にあるかどうかを決定し、b アンテナ1の揺
    動角γと送信ビームの開き角αを、かじ取りハンドル旋
    回角あるいは横方向加速度に関係して変化し、c 目標
    物との間隔a_mおよび相対速度V_Rを別々に測定し
    、測定された間隔変化Δa_mと相対速度V_Rから積
    分により計算される間隔変化Δa_mとの比較、あるい
    は測定された相対速度V_Rと測定された間隔a_mか
    ら微分により計算される相対速度■との比較によって、
    広がった目標物を除去し、d すべての目標物から、先
    行する車両として識別された目標物を選択し、e aな
    いしdにより決定された値を、測定された間隔、測定さ
    れた相対速度および測定された自己速度と論理結合して
    、車両の調整量Rあるいは運転者への警報信号Wを得る
    ことを特徴とする、間隔測定あるいは相対速度測定によ
    り、先行する車両に対する車両の安全間隔を独立調整す
    る方法。 2 測定範囲にある目標物との間隔a_mおよびこれら
    目標物と自己車両との相対速度V_Rを決定するレーダ
    装置1,2に計算装置4が接続され、この計算装置4に
    、間隔a_m、相対速度V_R、自己速度V、かじ取り
    ハンドル旋回角β_Lまたは横方向加速度b_q、およ
    び検索時間Tが与えられ、この計算装置4が、アンテナ
    1の揺動角γと送信ビームの開き角αとに対する制御量
    、駆動装置あるいは制動装置の操作部の調整量Rを計算
    するか、あるいは運転者への警報信号Wを発生すること
    を特徴とする、先行する車両に対する車両の安全間隔を
    独立調整する装置。 3 計算装置4が第1の決定装置aを含み、この決定装
    置a中に、かじ取りハンドル旋回角β_Lまたは横方向
    加速度b_qと自己速度Vとから走行路曲率を計算する
    曲率計算機5と、走行路曲率半径と揺動角γおよび開き
    角αから外乱のない最大測定距離aを計算する測定距離
    計算機8と、識別された目標物が外乱のない最大測定距
    離a内にあるかないかを決定する第1の比較装置9とが
    設けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第2
    項に記載の装置。 4 計算装置4が、曲率半径から車両縦軸に対するアン
    テナの最適揺動角γを決定する揺動角計算機6と、曲率
    半径あるいは揺動角γから送信ビームの開き角αを決定
    する開き角計算機7とを含んでいることを特徴とする、
    特許請求の範囲第2項に記載の装置。 5 計算装置4が第2の決定装置cを含み、この決定装
    置c中に、目標物の測定された間隔a_mからその相対
    速度■を計算する微分素子10と、計算されたこの相対
    速度■を測定された相対速度V_Rと比較する第2の比
    較装置11とが設けられていることを特徴とする、特許
    請求の範囲第2項に記載の装置。 6 計算装置4が第2の決定装置を含み、この決定装置
    中に、目標物の測定された相対速度V_Rからその間隔
    を計算する積分素子と、計算された間隔を測定された間
    隔a_mと比較する第2の比較装置とが設けられている
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第2項に記載の装置
    。 7 計算装置4が、識別された目標物の相対速度および
    間隔の変化が所定の範囲内にとどまっているかどうかを
    決定しかつこの範囲にとどまっている場合レーダ装置に
    よりこの目標物を追跡させる目標物追跡装置12を含み
    、目標物が外乱のない最大測定距離a内にありかつ広が
    った外乱目標物が存在しない場合、この目標物追跡装置
    12が始動され、目標物が所定の範囲を越えている場合
    、この目標物追跡装置12が停止されることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第2項に記載の装置。 8 計算装置4が、目標物の相対速度と間隔、自己速度
    、第1および第2の比較装置9および11の決定結果、
    および目標物追跡装置12の決定結果を供給される調整
    装置13を含み、この調整装置13が、駆動装置への作
    用または制動装置の操作に必要な安全間隔を計算し、前
    記の決定結果に基いて調整量Rあるいは警報信号Wの発
    生時刻および振幅を定めることを特徴とする、特許請求
    の範囲第2項ないし第7項のいずれか1つに記載の装置
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