WO2010084591A1 - カーブ半径推定装置 - Google Patents

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穣 佐伯
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    • B60W2540/18—Steering angle

Definitions

  • the present invention relates to a curve radius estimation device that estimates a curve radius of a lane in which a vehicle travels, and more particularly to a curve radius estimation device that estimates a curve radius more accurately in a low speed region.
  • a curve radius of a lane in which the host vehicle travels is determined based on a steering angle detected by a steering sensor, and the preceding vehicle passing through the curve is recognized while recognizing a preceding vehicle existing on the lane having the determined curve radius.
  • An inter-vehicle distance control device that controls the inter-vehicle distance between the vehicle and the host vehicle is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the curve radius calculated based on the steering angle or the yaw rate and the curve radius calculated based on the motion of the stationary object in front of the host vehicle detected by the laser sensor are averaged to derive the final curve radius, and the host vehicle
  • a traveling path estimation apparatus that estimates the traveling path of (see Patent Document 2, for example).
  • a radius estimation apparatus is known (for example, refer to Patent Document 3).
  • the curvature radius of the road on which the vehicle travels is derived based on the yaw rate and the steering angle, and the inter-vehicle distance from the preceding vehicle is controlled while recognizing the preceding vehicle existing on the road having the curvature radius.
  • a vehicle control device is known (for example, refer to Patent Document 4). JP-A-8-279099 JP 2001-328451 A JP 2004-217178 A JP 2007-331608 A
  • Patent Documents 1 to 4 are intended for a case where the host vehicle travels at a low speed and does not specify a target speed range (Patent Documents 1 and 2), or Whether the subject vehicle is traveling only at a predetermined speed or higher (Patent Documents 3 and 4).
  • Patent Documents 1 to 4 do not disclose any switching between a curve radius estimation method suitable for low-speed driving and a curve radius estimation method suitable for driving other than low-speed driving, or processing in the boundary speed region.
  • the curve radius is calculated based on the steering angle (Patent Document 1)
  • the curve radius is calculated based on either the steering angle or the yaw rate (Patent Document 2)
  • the steering angle is supplemented.
  • the curve radius is calculated based mainly on the yaw rate (Patent Document 3) or whether the curve radius is calculated based on both the steering angle and the yaw rate is disclosed (Patent Document 4).
  • the curve radii described in Patent Documents 1 to 4 are used to control the entire vehicle speed range ACC (Adaptive Cruise Control), which requires estimation of the curve radius with high reliability not only in the high speed range but also in the low speed range.
  • ACC Adaptive Cruise Control
  • the reliability of the curve radius estimation in the low speed range becomes insufficient.
  • the present invention maintains the high reliability for the estimation of the curve radius in the vehicle speed region other than the low speed region, while estimating the curve radius more reliably in the low speed region, thereby achieving the full vehicle speed region ACC.
  • An object of the present invention is to provide a curve radius estimation apparatus that can cope with the above-described problem.
  • a curve radius estimation device is a curve radius estimation device that estimates a curve radius of a lane in which the host vehicle travels, and is based on a steering angle.
  • First curve radius calculating means for calculating the second curve radius calculating means for calculating the second curve radius based on the yaw rate, and combining the first curve radius and the second curve radius at a predetermined composition ratio.
  • Curve radius estimating means for estimating a curve radius, wherein the curve radius estimating means changes the predetermined composition ratio according to a vehicle speed.
  • the second invention is a curve radius estimation device according to the first invention, wherein the curve radius estimation means changes the predetermined synthesis ratio stepwise according to the vehicle speed.
  • a third invention is a curve radius estimation device according to the first invention, wherein the curve radius estimation means calculates the predetermined composite ratio according to a bank angle or a road gradient of a road on which the host vehicle travels. It is characterized by changing.
  • the present invention maintains the high reliability with respect to the estimation of the curve radius in the vehicle speed range other than the low speed range, while estimating the curve radius more reliably in the low speed range, thereby achieving the full vehicle speed range ACC. Can be provided.
  • FIG. 6 is a diagram (part 3) illustrating a composite ratio map.
  • FIG. 6 is a diagram (part 4) illustrating a composition ratio map; It is a figure for demonstrating the recognition procedure of a preceding vehicle. It is a flowchart which shows the flow of a curve radius estimation process. It is a flowchart which shows the flow of an inter-vehicle distance control process. It is a block diagram which shows the structure of the 2nd Example of a curve radius estimation apparatus.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an inter-vehicle distance control system including a first embodiment of a curve radius estimation device.
  • the inter-vehicle distance control system SYS1 includes a curve radius estimation device 100 and an inter-vehicle distance control device 200.
  • the curve radius estimation device 100 is an in-vehicle device that estimates the curve radius of the lane in which the host vehicle travels, and separately calculates two provisional curve radii corresponding to the outputs of the yaw rate sensor 102 and the steering angle sensor 103, respectively. Then, the calculated two temporary curve radii are combined to estimate the final curve radius, and the estimation result is output to the inter-vehicle distance control device 200. Note that the curve radius estimation apparatus 100 determines the combined ratio of the calculated two temporary curve radii according to the output of the vehicle speed sensor 104.
  • the inter-vehicle distance control device 200 is an in-vehicle device that controls the speed of the host vehicle so that the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle is a constant distance, and the curve radius estimated by the curve radius estimation device 100 and the radar 202. Based on the output of the vehicle, it recognizes a preceding vehicle traveling in the same lane as the own vehicle, and transmits a control signal to the throttle actuator 203 and the brake actuator 204 to accelerate or decelerate the own vehicle and The distance between the vehicles should be a certain distance.
  • the control unit 101 of the curve radius estimation apparatus 100 is a computer including a CPU, RAM, ROM, NVRAM, and the like.
  • the first curve radius calculation unit 110, the second curve radius calculation unit 111, and the curve radius estimation unit While the program corresponding to each of 112 is stored in the ROM, the CPU executes processing corresponding to each means.
  • the yaw rate sensor 102 is a sensor that measures the rotational angular velocity (yaw rate) of the vehicle.
  • the yaw rate sensor 102 has a configuration in which piezoelectric ceramics are attached to a U-shaped metal plate. The piezoelectric ceramic attached thereto is distorted to generate a voltage, and the rotational angular velocity of the vehicle is detected based on this voltage value, and the detected value is output to the control unit 101.
  • the steering angle sensor 103 is a sensor for measuring the rotation angle of the steering shaft related to the steering angle of the wheel. For example, a magnetic resistance by a magnet embedded in the steering shaft is read by an MR element and the rotation angle of the steering shaft is determined. The detected value is output to the control unit 101.
  • the vehicle speed sensor 104 is a sensor that measures the speed of the vehicle.
  • the MR element reads a change in the magnetic field caused by a magnet attached to each wheel and rotates with each wheel as a magnetic resistance, and this is a pulse signal proportional to the rotation speed.
  • the rotational speed of the wheel and the speed of the vehicle are detected, and the detected values are output to the control unit 101.
  • the control unit 201 of the inter-vehicle distance control device 200 is a computer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like.
  • a program corresponding to the preceding vehicle recognition unit 210 and the inter-vehicle distance control unit 211 is stored in the ROM.
  • the CPU causes the CPU to execute processing corresponding to each means.
  • the radar 202 is a sensor for detecting an object existing around the vehicle.
  • the radar 202 is attached to the surface of the vehicle body, and uses objects such as millimeter waves, ultrasonic waves, lasers, etc. Vehicle, obstacles, pedestrians, etc.), the relative speed of these objects with respect to the host vehicle, the distance between the host vehicle and these objects, and the like, and the detected values are output to the control unit 201.
  • the detection range of the radar 202 may change in direction or width depending on the steering angle, the yaw rate, or the vehicle speed.
  • the throttle actuator 203 is a device for controlling the throttle opening.
  • the throttle opening is controlled by a solenoid according to a control signal output from the control unit 201 to control the throttle opening.
  • the brake actuator 204 is a device for controlling the braking force of the brake device.
  • the brake actuator 204 increases or decreases the hydraulic pressure in the brake line according to a control signal output from the control unit 201 to increase the braking force. Control.
  • control unit 101 Next, various means of the control unit 101 will be described.
  • the first curve radius calculation means 110 is a means for calculating the curve radius of the lane in which the host vehicle travels based on the output of the yaw rate sensor 102.
  • the curve radius R yaw is obtained by dividing the vehicle speed by the yaw rate. Temporarily calculated, and the calculation result is output to the curve radius estimating means 112.
  • the second curve radius calculation means 111 is a means for calculating the curve radius of the lane in which the host vehicle travels based on the output of the steering angle sensor 103. For example, the second curve radius calculation unit 111 steers the wheel base of the host vehicle based on the Ackermann geometry.
  • the curve radius R str is provisionally calculated by dividing by the tangent tan ⁇ of the angle ⁇ , and the calculation result is output to the curve radius estimating means 112.
  • the curve radius estimation means 112 is a means for estimating the curve radius of the lane in which the host vehicle travels.
  • the curve radius R yaw calculated by the first curve radius calculation means 110 and the second curve radius calculation means 111 include The final curve radius is estimated by combining the calculated curve radius R str with a predetermined combination ratio.
  • FIG. 2 is an example of a composite ratio map showing the correspondence between the composite ratio R ratio and the vehicle speed V.
  • the composite ratio R ratio is arranged on the vertical axis, the vehicle speed V is arranged on the horizontal axis, and the vehicle speed V is It shows that the composite ratio R ratio increases from 0 as the minimum value to 1 as the maximum value according to the increase rate in five steps as it increases. It is assumed that the composite ratio map is stored in advance in the ROM or NVRAM of the control unit 101.
  • An increase in the composite ratio R ratio indicates that the contribution ratio in the estimated value R n of the curve radius R yaw calculated based on the yaw rate is increased, while the curve radius R yaw calculated based on the steering angle is increased. It shows that the contribution rate in the estimated value R n decreases.
  • the final estimated value R n of the curve radius is equal to R str (the curve radius R yaw is not affected by the estimated value R n , and the curve The estimated radius value R n is estimated based only on the curve radius R str .)
  • the composite ratio R ratio is “1”
  • the final estimated radius value R n is equal to R yaw. (The curve radius R str has no influence on the estimated value R n , and the curve radius estimated value R n is estimated based only on the curve radius R yaw .)
  • the low speed range Due to the fact that the resolution of the yaw rate sensor 102 is limited to a certain level (because the value output from the yaw rate sensor 102 is small in the low speed range and the influence of the resolution on the output value is large), the low speed range Then, the curve radius R str calculated based on the steering angle is more reliable than the curve radius R yaw calculated based on the yaw rate, while the yaw rate sensor 102 outputs as the vehicle speed V increases. And the influence of the resolution on the output value is reduced, and the curve radius R yaw calculated based on the yaw rate is more reliable than the curve radius R str calculated based on the steering angle. Because it becomes.
  • the composite ratio R ratio is a value from “0” according to the increase in the vehicle speed V.
  • the composite ratio R ratio is constant from a value R2 to a value R3 as the vehicle speed V increases. It increases at an increase rate ⁇ 2.
  • the composite ratio R ratio increases from the value R3 to the value R4 with a constant increase rate ⁇ 3 as the vehicle speed V increases.
  • V is between V4 and V5 (for example, 12 km / h)
  • the composite ratio R ratio increases from a value R4 to a value R5 with a constant increase rate ⁇ 4 as the vehicle speed V increases, and the vehicle speed V increases from V5.
  • V6 for example, 15 km / h
  • the composite ratio R ratio increases at a constant increase rate ⁇ 5 from the value R4 to the value “1” as the vehicle speed V increases.
  • FIG. 3-5 is another example of a combination ratio map showing the correspondence relationship between the combination ratio R ratio and the vehicle speed V
  • Figure 3 the combination ratio R ratio as the vehicle speed V increases from V1 to V5 is
  • FIG. 4 shows that the composite ratio R ratio increases stepwise in a curve as the vehicle speed V increases from V1 to V6, and FIG.
  • the composite ratio R ratio increases at a constant increase rate.
  • V TH of the vehicle speed V (corresponding to the vehicle speed V6 in FIG. 2 or the vehicle speed V5 in FIG. 3) when the composite ratio R ratio reaches the value “1” depends on the resolution of the yaw rate sensor 102, The higher the resolution (fine), the smaller V TH is. If the resolution of the yaw rate sensor 102 is high, the value of the yaw rate at a relatively small level when the vehicle speed V is low can be detected more accurately, and the reliability of the curve radius R yaw calculated based on the yaw rate increases. Because it does.
  • control unit 201 Next, various means included in the control unit 201 will be described.
  • the preceding vehicle recognition means 210 is a means for recognizing a preceding vehicle traveling in the same lane as the own vehicle. For example, among one or more other vehicles within the detection range detected by the radar 202, the curve radius estimation is performed. Based on the curve radius estimation value R n output from the apparatus 100, the other vehicle existing closest to the traveling track Z determined by the preceding vehicle recognition means 210 is recognized as the preceding vehicle.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the procedure for recognizing the preceding vehicle, and shows the host vehicle M1 traveling on a curve and the preceding vehicle M2 traveling in front of the host vehicle M1.
  • FIG. 6 shows the detection range W of the radar 202 mounted on the host vehicle M1 and the traveling tracks Z1 to Z4 determined based on the curve radius estimation value R n output from the curve radius estimation device 100.
  • Running track Z1 ⁇ Z4 are running track Z of the vehicle M1 that is determined based on the four different curve radius estimate R n, from the running track Z is Z1 as the curve radius estimate R n becomes smaller Z4 Change.
  • the four travel tracks Z1 to Z4 are illustrated for the purpose of explanation, and the preceding vehicle recognition means 210 is actually a single curve radius estimation value R output by the curve radius estimation device 100.
  • a single traveling track Z is adopted based on n . Further, it is assumed that the center of the circle drawn by the curve radius estimation value R n exists on a straight line extending in the vehicle width direction through the center of gravity of the host vehicle, for example.
  • the preceding vehicle recognition means 210 first determines the traveling track Z of the host vehicle M1 based on the curve radius estimated value R n output from the curve radius estimating device 100 ( assuming that the traveling track Z3 is adopted). Then, the nearest vehicle M2 among the other vehicles existing in the detection range W of the radar 202 and in the traveling track Z3 of the host vehicle M1 is recognized as a preceding vehicle.
  • the traveling track Z1, Z2, or Z4 is adopted, the vehicle M2 does not exist in the traveling track, and the preceding vehicle recognition unit 210 does not recognize the vehicle M2 as a preceding vehicle.
  • the inter-vehicle distance control unit 211 is a unit for controlling the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle. For example, the preceding vehicle recognized by the host vehicle M1 and the preceding vehicle recognition unit 210 based on the output of the radar 202. The distance to M2 is continuously calculated, and control signals are output to the throttle actuator 203 and the brake actuator 204 so that the distance is maintained constant, so that the host vehicle M1 is accelerated or decelerated.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the curve radius estimation process, and the curve radius estimation apparatus 100 executes the curve radius estimation process repeatedly at a predetermined cycle (for example, every 10 milliseconds). .
  • control unit 101 acquires the value of the yaw rate output from the yaw rate sensor 102 and the value of the steering angle output from the steering angle sensor 103 (step S1).
  • control unit 101 calculates the curve radius R yaw based on the yaw rate value by the first curve radius calculation unit 110 and the curve radius R str based on the steering angle value by the second curve radius calculation unit 111. Is calculated (step S2).
  • control unit 101 acquires the value of the vehicle speed V output from the vehicle speed sensor 104 (step S3), and refers to the combination ratio map stored in the ROM based on the acquired value of the vehicle speed V to determine the combination ratio R ratio . Determine (step S4).
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the inter-vehicle distance control process.
  • the inter-vehicle distance control apparatus 200 repeatedly executes the inter-vehicle distance control process according to the output of the curve radius estimation value R n by the curve radius estimation apparatus 100. Shall.
  • control unit 201 acquires a curve radius estimation value R n output from the curve radius estimation device 100 (step S11).
  • control unit 201 uses the preceding vehicle recognizing unit 210 to derive a traveling track from which the host vehicle will travel based on the estimated curve radius R n (step S12).
  • control unit 201 uses the preceding vehicle recognition unit 210 to set another vehicle that is within the detection range of the radar 202 and that is in the traveling track and that is closest to the host vehicle as the preceding vehicle. Recognize (step S13).
  • control unit 201 When the preceding vehicle is recognized (YES in step S13), the control unit 201 outputs a control signal to the throttle actuator 203 or the brake actuator 204 by the inter-vehicle distance control unit 211, so that the distance between the host vehicle and the preceding vehicle is reduced. It adjusts so that the distance between vehicles may become predetermined distance (step S14).
  • control unit 201 outputs a control signal to the throttle actuator 203 by the inter-vehicle distance control means 211 so that the vehicle speed of the host vehicle becomes a predetermined speed. Adjust (step S15).
  • the inter-vehicle distance control system SYS1 uses the contribution ratio of the curve radius Rstr based on the steering angle that is considered to be highly reliable in the low speed range when the host vehicle travels at a low speed. Therefore, even if the host vehicle passes the curve at a low speed, the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle can be controlled while recognizing the preceding vehicle with higher reliability.
  • the inter-vehicle distance control system SYS1 can continuously control the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle without losing sight of the preceding vehicle even when the host vehicle enters the curve at a low speed. it can.
  • the inter-vehicle distance control system SYS1 gradually changes the respective contribution ratios of the curve radius R yaw and the curve radius R str in the curve radius estimation value R n according to the change in the vehicle speed V. Even if the vehicle enters the curve while decelerating and passes through the curve at a low speed, it maintains a reliable estimate of the curve radius and does not lose sight of the preceding vehicle.
  • the inter-vehicle distance can be continuously controlled.
  • the inter-vehicle distance control system SYS1 loses sight of the preceding vehicle while maintaining a highly reliable estimation of the curve radius even when the own vehicle passing through the curve at a low speed exits the curve at a high speed while accelerating. In addition, it is possible to continuously control the inter-vehicle distance between the host vehicle and its preceding vehicle.
  • the inter-vehicle distance control system SYS1 since the inter-vehicle distance control system SYS1 according to the present embodiment can recognize the preceding vehicle with high reliability even when passing through a curve at a low speed, it is suitable for use in the entire vehicle speed range ACC.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an inter-vehicle distance control system including a second embodiment of the curve radius estimating apparatus.
  • the inter-vehicle distance control system SYS2 includes a curve radius estimating apparatus 100, an inter-vehicle distance control apparatus 200 in FIG. Is different from the inter-vehicle distance control system SYS1.
  • the inter-vehicle distance control system SYS2 includes the first curve radius calculating unit 310, the second curve radius calculating unit 311, the curve radius estimating unit 312, and the preceding vehicle recognizing unit according to the present embodiment. This is realized by incorporating 313.
  • the curve radius estimation means 112 has a contribution ratio of the curve radius R yaw based on the yaw rate (corresponding to R ratio ) and a contribution ratio of the curve radius R str based on the steering angle ((1-R corresponding to ratio).) and the total but the value "1" (100%) and so as to derive the curve radius estimate R n, and always contribution of the curve radius R yaw and contribution of the curve radius R str of
  • the curve radius calculated based on other output values for example, the curve radius calculated based on the change in the relative position of the lane marking image acquired by the in-vehicle camera) is not necessary.
  • the curve radius estimated value R n may be derived.
  • the weights of the curve radius R yaw and the curve radius R str when calculating the weighted average are determined according to the vehicle speed V. Basically, as the vehicle speed V decreases, the curve radius R It is assumed that the weight of str is relatively increased and the weight of the curve radius R yaw is relatively decreased.
  • the curve radius estimation means 112 derives the curve radius estimation value R n while determining the synthesis ratio using a predetermined synthesis ratio map stored in the ROM or NVRAM.
  • the composite ratio map may be switched according to the bank angle or road gradient of the road to be operated.
  • the curve radius estimation means 112 may detect a bank angle of a road on which the host vehicle runs, a road gradient, etc. based on road information held by the navigation system, or a tilt sensor mounted on the host vehicle.
  • the bank angle or road gradient of the road on which the vehicle travels may be detected based on the output of the acceleration sensor.
  • the curve radius estimating means 112 travels at the same vehicle speed V in a low speed range (for example, 15 km / h or less), the larger the bank angle, the larger the composite ratio R ratio becomes (the yaw rate is increased).
  • the yaw rate value is corrected based on a value output from an inclination sensor or an acceleration sensor that measures vertical acceleration (for example, gravitational acceleration). This is because when the bank angle exists, the value of the yaw rate measured by the yaw rate sensor 102 includes the influence of gravitational acceleration.
  • the curve radius estimation device 100 outputs the estimated curve radius to the inter-vehicle distance control device 200.
  • the curve radius estimation device 100 estimates other curve devices such as a navigation system and a parking assistance device. The radius may be output.

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Abstract

　自車両が走行する車線のカーブ半径を推定するカーブ半径推定装置（１００）は、操舵角に基づいて第一カーブ半径を算出する第一カーブ半径算出手段（１１０）と、ヨーレートに基づいて第二カーブ半径を算出する第二カーブ半径算出手段（１１１）と、第一カーブ半径と第二カーブ半径とを所定の合成比で合成してカーブ半径を推定するカーブ半径推定手段（１１２）と、を備え、カーブ半径推定手段（１１２）は、車速に応じて前記所定の合成比を変化させる。

Description

カーブ半径推定装置
　本発明は、車両が走行する車線のカーブ半径を推定するカーブ半径推定装置に関し、特に、低速域においてカーブ半径をより正確に推定するカーブ半径推定装置に関する。
　従来、ステアリングセンサが検出した操舵角に基づいて自車両が走行する車線のカーブ半径を決定し、決定したカーブ半径を有する車線上に存在する先行車両を認識しながら、カーブを通過するその先行車両と自車両との間の車間距離を制御する車間距離制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　また、操舵角又はヨーレートに基づいて算出したカーブ半径と、レーザセンサで検出した自車両前方の停止物体の動きに基づいて算出したカーブ半径とを平均化して最終的なカーブ半径を導き出し、自車両の進行路を推定する進行路推定装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
　また、自車両が時速１０ｋｍ以上の速度で走行している場合（極低速走行中でない場合）に、ヨーレートに基づいて算出したカーブ半径を操舵角で補正して最終的なカーブ半径を推定するカーブ半径推定装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
　また、ヨーレート及び操舵角に基づいて自車両が走行する道路の曲率半径を導き出し、その曲率半径を有する道路上に存在する先行車両を認識しながら、その先行車両との間の車間距離を制御する車両制御装置が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
特開平８－２７９０９９号公報 特開２００１－３２８４５１号公報 特開２００４－２１７１７８号公報 特開２００７－３３１６０８号公報
　しかしながら、特許文献１～４に記載の装置は何れも、自車両が低速で走行する場合を対象としておらず、対象とする速度域を特定していないか（特許文献１及び２）、或いは、自車両が所定速度以上で走行する場合のみを対象とするか（特許文献３及び４）の何れかである。
　そのため、特許文献１～４は、低速走行に適したカーブ半径の推定方法と低速走行以外の走行に適したカーブ半径の推定方法との切り替えやその境界速度域における処理を何ら開示しておらず、汎用的に、操舵角に基づいてカーブ半径を算出するか（特許文献１）、操舵角又はヨーレートの何れか一方に基づいてカーブ半径を算出するか（特許文献２）、操舵角を補助的に考慮しながら主にヨーレートに基づいてカーブ半径を算出するか（特許文献３）、或いは、操舵角及びヨーレートの双方に基づいてカーブ半径を算出するか（特許文献４）を開示するだけであるため、高速域ばかりでなく低速域においても信頼性が高いカーブ半径の推定が必要とされる全車速域ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）の制御に特許文献１～４に記載のカーブ半径算出方法を採用した場合には、低速域におけるカーブ半径の推定に対する信頼性が不十分となってしまう。
　上述の点に鑑み、本発明は、低速域以外での車速域におけるカーブ半径の推定に対する高い信頼性を維持しながらも、低速域でより信頼性高くカーブ半径を推定することで全車速域ＡＣＣにも対応可能なカーブ半径推定装置を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、第一の発明に係るカーブ半径推定装置は、自車両が走行する車線のカーブ半径を推定するカーブ半径推定装置であって、操舵角に基づいて第一カーブ半径を算出する第一カーブ半径算出手段と、ヨーレートに基づいて第二カーブ半径を算出する第二カーブ半径算出手段と、前記第一カーブ半径と前記第二カーブ半径とを所定の合成比で合成してカーブ半径を推定するカーブ半径推定手段と、を備え、前記カーブ半径推定手段は、車速に応じて前記所定の合成比を変化させることを特徴とする。
　また、第二の発明は、第一の発明に係るカーブ半径推定装置であって、前記カーブ半径推定手段は、車速に応じて前記所定の合成比を段階的に変化させることを特徴とする。
　また、第三の発明は、第一の発明に係るカーブ半径推定装置であって、前記カーブ半径推定手段は、自車両が走行する道路のバンク角又は道路勾配に応じて前記所定の合成比を変化させることを特徴とする。
　上述の手段により、本発明は、低速域以外での車速域におけるカーブ半径の推定に対する高い信頼性を維持しながらも、低速域でより信頼性高くカーブ半径を推定することで全車速域ＡＣＣにも対応可能なカーブ半径推定装置を提供することができる。
カーブ半径推定装置の第一実施例の構成を示すブロック図である。 合成比マップを示す図（その１）である。 合成比マップを示す図（その２）である。 合成比マップを示す図（その３）である。 合成比マップを示す図（その４）である。 先行車両の認識手順を説明するための図である。 カーブ半径推定処理の流れを示すフローチャートである。 車間距離制御処理の流れを示すフローチャートである。 カーブ半径推定装置の第二実施例の構成を示すブロック図である。
符号の説明
　１００　カーブ半径推定装置
　１０１、２０１、３０１　制御部
　１０２、３０３　ヨーレートセンサ
　１０３、３０４　操舵角センサ
　１０４、３０５　車速センサ
　１１０、３１０　第一カーブ半径算出手段
　１１１、３１１　第二カーブ半径算出手段
　１１２、３１２　カーブ半径推定手段
　２００　車間距離制御装置
　２０２、３０２　レーダ
　２０３、３０６　スロットルアクチュエータ
　２０４、３０７　ブレーキアクチュエータ
　２１０、３１３　先行車両認識手段
　２１１、３１４　車間距離制御手段
　ＳＹＳ１、ＳＹＳ２　車間距離制御システム
　以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
　図１は、カーブ半径推定装置の第一実施例を含む車間距離制御システムの構成を示すブロック図であり、車間距離制御システムＳＹＳ１は、カーブ半径推定装置１００及び車間距離制御装置２００を有する。
　カーブ半径推定装置１００は、自車両が走行する車線のカーブ半径を推定する車載装置であり、ヨーレートセンサ１０２及び操舵角センサ１０３のそれぞれの出力に対応する二つの暫定的なカーブ半径を別々に算出し、それら算出した二つの暫定的なカーブ半径を合成して最終的なカーブ半径を推定し、その推定結果を車間距離制御装置２００に出力する。なお、カーブ半径推定装置１００は、車速センサ１０４の出力に応じて、それら算出した暫定的な二つのカーブ半径の合成比を決定する。
　車間距離制御装置２００は、自車両と先行車両との間の車間距離が一定距離となるように自車両の速度を制御する車載装置であり、カーブ半径推定装置１００が推定したカーブ半径とレーダ２０２の出力とに基づいて自車両と同じ車線を走行する先行車両を認識し、スロットルアクチュエータ２０３及びブレーキアクチュエータ２０４に制御信号を送信して自車両を加速或いは減速させて自車両と先行車両との間の車間距離が一定距離となるようにする。
　カーブ半径推定装置１００の制御部１０１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を備えたコンピュータであって、例えば、第一カーブ半径算出手段１１０、第二カーブ半径算出手段１１１、及びカーブ半径推定手段１１２のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、各手段に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
　ヨーレートセンサ１０２は、車両の回転角速度（ヨーレート）を測定するセンサであり、例えば、U字型の金属板に圧電セラミックスを貼り付けた構成であって、回転力が金属板に加わると金属板及びそれに貼り付けた圧電セラミックスが歪んで電圧を発生させ、この電圧値によって車両の回転角速度を検出し、検出した値を制御部１０１に対して出力する。
　操舵角センサ１０３は、車輪の操舵角に関連するステアリングシャフトの回転角を測定するためのセンサであり、例えば、ステアリングシャフトに埋め込まれた磁石による磁気抵抗をＭＲ素子によって読み取りステアリングシャフトの回転角を検出し、検出した値を制御部１０１に対して出力する。
　車速センサ１０４は、車両の速度を測定するセンサであり、例えば、各車輪に取り付けられ各車輪と共に回転する磁石による磁界の変化をＭＲ素子が磁気抵抗として読み取り、これを回転速度に比例したパルス信号として取り出すことで車輪の回転速度及び車両の速度を検出し、検出した値を制御部１０１に対して出力する。
　車間距離制御装置２００の制御部２０１は、制御部１０１と同様、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータであって、例えば、先行車両認識手段２１０及び車間距離制御手段２１１に対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、各手段に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
　レーダ２０２は、車両周辺に存在する物体を検出するためのセンサであり、例えば、車体表面に取り付けられ、ミリ波、超音波又はレーザー等を用いて、自車両の前後左右に存在する物体（他車両、障害物、歩行者等）の位置、それら物体の自車両に対する相対速度、自車両とそれら物体との間の距離等を検出し、検出した値を制御部２０１に対して出力する。なお、レーダ２０２の探知範囲は、操舵角、ヨーレート又は車速に応じてその向き又は広狭が変化するものであってもよい。
　スロットルアクチュエータ２０３は、スロットル開度を制御するための装置であり、例えば、制御部２０１が出力する制御信号に応じてソレノイドによりスロットルバルブを開閉させてスロットル開度を制御する。
　ブレーキアクチュエータ２０４は、ブレーキ装置による制動力を制御するための装置であり、例えば、制御部２０１が出力する制御信号に応じてソレノイドによりブレーキラインにおける油圧を増大させたり減少させたりして制動力を制御する。
　次に、制御部１０１が有する各種手段について説明する。
　第一カーブ半径算出手段１１０は、ヨーレートセンサ１０２の出力に基づいて自車両が走行する車線のカーブ半径を算出するための手段であり、例えば、車速をヨーレートで除算することによってカーブ半径Ｒyawを暫定的に算出し、算出結果をカーブ半径推定手段１１２に出力する。
　第二カーブ半径算出手段１１１は、操舵角センサ１０３の出力に基づいて自車両が走行する車線のカーブ半径を算出するための手段であり、例えば、アッカーマンジオメトリに基づいて自車両のホイールベースを操舵角θの正接tanθで除算することによってカーブ半径Ｒstrを暫定的に算出し、算出結果をカーブ半径推定手段１１２に出力する。
　カーブ半径推定手段１１２は、自車両が走行する車線のカーブ半径を推定するための手段であり、例えば、第一カーブ半径算出手段１１０が算出したカーブ半径Ｒyawと第二カーブ半径算出手段１１１が算出したカーブ半径Ｒstrとを所定の合成比で合成して最終的なカーブ半径を推定する。
　合成比Ｒratioは、０以上１未満の値であり、最終的なカーブ半径の推定値をＲnとすると、Ｒn＝Ｒyaw×Ｒratio＋Ｒstr×（１－Ｒratio）の関係を満たすものとする。
　図２は、合成比Ｒratioと車速Ｖとの間の対応関係を示す合成比マップの一例であり、縦軸に合成比Ｒratioを配し、横軸に車速Ｖを配し、車速Ｖが増大するにつれて合成比Ｒratioが五段階の増加率に従って最小値である０から最大値である１まで増加することを示す。なお、合成比マップは、制御部１０１のＲＯＭやＮＶＲＡＭに予め記憶されているものとする。
　合成比Ｒratioの増加は、ヨーレートに基づいて算出されるカーブ半径Ｒyawの推定値Ｒnにおける寄与率が増大することを示し、一方で、操舵角に基づいて算出されるカーブ半径Ｒyawの推定値Ｒnにおける寄与率が減少することを示す。
　また、合成比Ｒratioが値「０」の場合、最終的なカーブ半径の推定値ＲnはＲstrに等しい値となり（カーブ半径Ｒyawの推定値Ｒnに対する影響が無い状態であり、カーブ半径推定値Ｒnは、カーブ半径Ｒstrのみに基づいて推定される。）、合成比Ｒratioが値「１」の場合、最終的なカーブ半径の推定値ＲnはＲyawに等しい値となる（カーブ半径Ｒstrの推定値Ｒnに対する影響が無い状態であり、カーブ半径推定値Ｒnは、カーブ半径Ｒyawのみに基づいて推定される。）。
　ヨーレートセンサ１０２の分解能が一定レベルで制限されることに起因して（低速域ではヨーレートセンサ１０２が出力する値が小さく、分解能による出力値への影響が大きくなることに起因して）、低速域では、操舵角に基づいて算出されるカーブ半径Ｒstrの方がヨーレートに基づいて算出されるカーブ半径Ｒyawよりも信頼性が高くなり、一方で、車速Ｖが増大するにつれてヨーレートセンサ１０２が出力する値が大きくなり、分解能による出力値への影響が小さくなって、ヨーレートに基づいて算出されるカーブ半径Ｒyawの方が操舵角に基づいて算出されるカーブ半径Ｒstrよりも信頼性が高くなるからである。
　図２を参照すると、車速ＶがＶ１（例えば、２ｋｍ／ｈ）からＶ２（例えば、７ｋｍ／ｈ）の間にある場合、合成比Ｒratioは車速Ｖの増大に応じて値「０」から値Ｒ２まで一定の増加率α１で増加し、車速ＶがＶ２からＶ３（例えば、９ｋｍ／ｈ）の間にある場合、合成比Ｒratioは車速Ｖの増大に応じて値Ｒ２から値Ｒ３まで一定の増加率α２で増加する。
　同様に、車速ＶがＶ３からＶ４（例えば、１０ｋｍ／ｈ）の間にある場合、合成比Ｒratioは車速Ｖの増大に応じて値Ｒ３から値Ｒ４まで一定の増加率α３で増加し、車速ＶがＶ４からＶ５（例えば、１２ｋｍ／ｈ）の間にある場合、合成比Ｒratioは車速Ｖの増大に応じて値Ｒ４から値Ｒ５まで一定の増加率α４で増加し、車速ＶがＶ５からＶ６（例えば、１５ｋｍ／ｈ）の間にある場合、合成比Ｒratioは車速Ｖの増大に応じて値Ｒ４から値「１」まで一定の増加率α５で増加する。
　図３～５は、合成比Ｒratioと車速Ｖとの間の対応関係を示す合成比マップの別の例であり、図３は、車速ＶがＶ１からＶ５まで増大するにつれて合成比Ｒratioが五段階のステップで階段状に増加することを示し、図４は、車速ＶがＶ１からＶ６まで増大するにつれて合成比Ｒratioが曲線状に無段階に増加することを示し、また、図５は、車速ＶがＶ１からＶ６の間にある場合に合成比Ｒratioが一定の増加率で増加することを示す。
　なお、合成比Ｒratioが値「１」に達するときの車速Ｖの値ＶTH（図２の車速Ｖ６又は図３の車速Ｖ５等に相当する。）は、ヨーレートセンサ１０２の分解能に依存し、分解能が高い（細かい）程ＶTHは小さい値となる。ヨーレートセンサ１０２の分解能が高いと、車速Ｖが低い場合における比較的小さなレベルにあるヨーレートの値をより正確に検出することができ、ヨーレートに基づいて算出されるカーブ半径Ｒyawの信頼性が増大するからである。
　次に、制御部２０１が有する各種手段について説明する。
　先行車両認識手段２１０は、自車両と同じ車線を走行する先行車両を認識するための手段であり、例えば、レーダ２０２が検出したその探知範囲内にある一以上の他車両のうち、カーブ半径推定装置１００が出力するカーブ半径推定値Ｒnに基づいて先行車両認識手段２１０が決定する走行軌道Ｚ内の最も近いところに存在する他車両を先行車両として認識する。
　図６は、先行車両の認識手順を説明するための図であり、カーブを走行する自車両Ｍ１と、自車両Ｍ１の前方を走行する先行車両Ｍ２とを示す。
　また、図６は、自車両Ｍ１に搭載されたレーダ２０２の探知範囲Ｗと、カーブ半径推定装置１００が出力するカーブ半径推定値Ｒnに基づいて決定される走行軌道Ｚ１～Ｚ４とを示す。
　走行軌道Ｚ１～Ｚ４は、四つの異なるカーブ半径推定値Ｒnに基づいて決定される自車両Ｍ１の走行軌道Ｚであり、カーブ半径推定値Ｒnが小さくなるにつれて走行軌道ＺがＺ１からＺ４に変化する。なお、四つの走行軌道Ｚ１～Ｚ４は、説明目的のために図示されるものであり、先行車両認識手段２１０は、実際には、カーブ半径推定装置１００が出力する単一のカーブ半径推定値Ｒnに基づいて単一の走行軌道Ｚを採用するものとする。また、カーブ半径推定値Ｒnが描く円の中心は、例えば、自車両の重心を通って車幅方向に延びる直線上に存在するものとする。
　先行車両認識手段２１０は、最初に、カーブ半径推定装置１００が出力するカーブ半径推定値Ｒnに基づいて自車両Ｍ１の走行軌道Ｚを決定し（走行軌道Ｚ３を採用したものとする。）、その上で、レーダ２０２の探知範囲Ｗ内に存在し、且つ、自車両Ｍ１の走行軌道Ｚ３内に存在する他車両のうち最も近くにある車両Ｍ２を先行車両として認識する。
　仮に走行軌道Ｚ１、Ｚ２又はＺ４を採用した場合、車両Ｍ２は走行軌道内に存在しないこととなり、先行車両認識手段２１０は、車両Ｍ２を先行車両として認識しないこととなる。
　車間距離制御手段２１１は、自車両と先行車両との間の車間距離を制御するための手段であり、例えば、レーダ２０２の出力に基づいて自車両Ｍ１と先行車両認識手段２１０が認識した先行車両Ｍ２との間の距離を継続的に算出し、その距離が一定に維持されるようにスロットルアクチュエータ２０３及びブレーキアクチュエータ２０４に制御信号を出力して自車両Ｍ１を加速又は減速させるようにする。
　次に、図７を参照しながら、カーブ半径推定装置１００がカーブ半径Ｒnを推定する処理（以下、「カーブ半径推定処理」とする。）について説明する。なお、図７は、カーブ半径推定処理の流れを示すフローチャートであり、カーブ半径推定装置１００は、所定周期（例えば、１０ミリ秒毎である。）で繰り返しカーブ半径推定処理を実行するものとする。
　最初に、制御部１０１は、ヨーレートセンサ１０２が出力するヨーレートの値、及び、操舵角センサ１０３が出力する操舵角の値を取得する（ステップＳ１）。
　その後、制御部１０１は、第一カーブ半径算出手段１１０によりヨーレートの値に基づいてカーブ半径Ｒyawを算出し、且つ、第二カーブ半径算出手段１１１により操舵角の値に基づいてカーブ半径Ｒstrを算出する（ステップＳ２）。
　その後、制御部１０１は、車速センサ１０４が出力する車速Ｖの値を取得し（ステップＳ３）、取得した車速Ｖの値に基づいてＲＯＭに記憶された合成比マップを参照し合成比Ｒratioを決定する（ステップＳ４）。
　その後、制御部１０１は、カーブ半径推定手段１１２により、カーブ半径Ｒyaw、カーブ半径Ｒstr、及び合成比Ｒratioのそれぞれの値を計算式Ｒn＝Ｒyaw×Ｒratio＋Ｒstr×（１－Ｒratio）に当てはめてカーブ半径推定値Ｒnを算出し（ステップＳ５）、算出したカーブ半径推定値Ｒnを車間距離制御装置２００に対して出力する。
　次に、図８を参照しながら、車間距離制御装置２００が自車両と先行車両との間の車間距離を制御する処理（以下、「車間距離制御処理」とする。）について説明する。なお、図８は、車間距離制御処理の流れを示すフローチャートであり、車間距離制御装置２００は、カーブ半径推定装置１００によるカーブ半径推定値Ｒnの出力に応じて繰り返し車間距離制御処理を実行するものとする。
　最初に、制御部２０１は、カーブ半径推定装置１００が出力するカーブ半径推定値Ｒnを取得する（ステップＳ１１）。
　その後、制御部２０１は、先行車両認識手段２１０により、カーブ半径推定値Ｒnに基づいて自車両がこれから走行しようとする走行軌道を導き出す（ステップＳ１２）。
　その後、制御部２０１は、先行車両認識手段２１０により、レーダ２０２の探知範囲内で、且つ、走行軌道内に存在する他車両であって、自車両から最も近い位置にある他車両を先行車両として認識する（ステップＳ１３）。
　先行車両を認識した場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、制御部２０１は、車間距離制御手段２１１により、スロットルアクチュエータ２０３又はブレーキアクチュエータ２０４に対して制御信号を出力し、自車両と先行車両との間の車間距離が所定距離となるように調整する（ステップＳ１４）。
　一方、先行車両を認識しない場合（ステップＳ１３のＮＯ）、制御部２０１は、車間距離制御手段２１１により、スロットルアクチュエータ２０３に対して制御信号を出力し、自車両の車速が所定速度となるように調整する（ステップＳ１５）。
　以上の構成により、本実施例に係る車間距離制御システムＳＹＳ１は、自車両が低速で走行する場合には低速域での信頼性が高いとされる操舵角に基づくカーブ半径Ｒstrの寄与率を高めるようにするので、自車両が低速でカーブを通過する場合であっても、より信頼性高く先行車両を認識しながら、自車両と先行車両との間の車間距離を制御することができる。
　また、車間距離制御システムＳＹＳ１は、自車両が低速でカーブに進入する場合であっても先行車両を見失うことなく、自車両とその先行車両との間の車間距離を継続的に制御することができる。
　また、車間距離制御システムＳＹＳ１は、車速Ｖの変化に応じて、カーブ半径推定値Ｒnにおけるカーブ半径Ｒyaw及びカーブ半径Ｒstrのそれぞれの寄与率を徐々に変化させるので、高速で走行する自車両が減速しながらカーブに進入し低速でカーブを通過する場合であっても、信頼性の高いカーブ半径の推定を維持しながら先行車両を見失うことなく、自車両とその先行車両との間の車間距離を継続的に制御することができる。
　また、車間距離制御システムＳＹＳ１は、低速でカーブを通過する自車両が加速しながら高速でカーブから退出する場合であっても、信頼性の高いカーブ半径の推定を維持しながら先行車両を見失うことなく、自車両とその先行車両との間の車間距離を継続的に制御することができる。
　また、本実施例に係る車間距離制御システムＳＹＳ１は、低速でカーブを通過する場合にも信頼性高く先行車両を認識できるので、全車速域ＡＣＣでの使用に適している。
　図９は、カーブ半径推定装置の第二実施例を含む車間距離制御システムの構成を示すブロック図であり、車間距離制御システムＳＹＳ２は、図１におけるカーブ半径推定装置１００と車間距離制御装置２００とを一体化した点で車間距離制御システムＳＹＳ１と相違する。
　このように、車間距離制御システムＳＹＳ２は、既存の車間距離制御装置に本実施例に係る第一カーブ半径算出手段３１０、第二カーブ半径算出手段３１１、カーブ半径推定手段３１２、及び先行車両認識手段３１３を組み込むことによって実現される。
　以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
　例えば、上述の実施例において、カーブ半径推定手段１１２は、ヨーレートに基づくカーブ半径Ｒyawの寄与率（Ｒratioに相当する。）と操舵角に基づくカーブ半径Ｒstrの寄与率（（１－Ｒratio）に相当する。）との合計が値「１」（１００％）となるようにカーブ半径推定値Ｒnを導き出すが、必ずしもカーブ半径Ｒyawの寄与率とカーブ半径Ｒstrの寄与率との合計が１００％となる必要はなく、他の出力値に基づいて算出されるカーブ半径（例えば、車載カメラが取得する車線区分線画像の相対位置の変化に基づいて算出されるカーブ半径である。）による寄与率を組み入れながら、或いは、カーブ半径Ｒyawとカーブ半径Ｒstrとの加重平均を算出しながら、カーブ半径推定値Ｒnを導き出すようにしてもよい。なお、加重平均を算出する場合のカーブ半径Ｒyaw及びカーブ半径Ｒstrのそれぞれの重みは、車速Ｖに応じて決定されるものとし、基本的には、車速Ｖが減少するにつれて、カーブ半径Ｒstrの重みが相対的に増大しカーブ半径Ｒyawの重みが相対的に減少するものとする。
　また、上述の実施例において、カーブ半径推定手段１１２は、ＲＯＭやＮＶＲＡＭに記憶された所定の合成比マップを用いて合成比を決定しながらカーブ半径推定値Ｒnを導き出すが、自車両が走行する道路のバンク角や道路勾配等に応じて合成比マップを切り換えるようにしてもよい。
　この場合、カーブ半径推定手段１１２は、ナビゲーションシステムが保持する道路情報に基づいて自車両が走行する道路のバンク角や道路勾配等を検出するようにしてもよく、自車両に搭載された傾斜センサや加速度センサの出力に基づいて自車両が走行する道路のバンク角や道路勾配等を検出するようにしてもよい。
　また、カーブ半径推定手段１１２は、低速域（例えば１５ｋｍ／ｈ以下である。）における同じ車速Ｖで走行する場合であっても、バンク角が大きいほど合成比Ｒratioが大きくなるよう（ヨーレートに基づいて算出されるカーブ半径Ｒyawの推定値Ｒnにおける寄与率が大きくなるよう）、バンク角毎に用意された複数の合成比マップから特定のバンク角に対応する特定の合成比マップを選択する。
　車両は、カーブにおけるバンク角が大きいほどより小さい操舵角でそのカーブを通過することができるからであり、その結果として、操舵角に基づいて算出されるカーブ半径Ｒstrの推定値Ｒnにおける寄与率は、低減させられるべきだからである。
　なお、ヨーレートの値は、傾斜センサ、又は、鉛直方向の加速度（例えば、重力加速度である。）を測定する加速度センサが出力する値に基づいて補正されるものとする。バンク角が存在する場合、ヨーレートセンサ１０２によって測定されるヨーレートの値は、重力加速度による影響を含むからである。
　また、上述の実施例において、カーブ半径推定装置１００は、推定したカーブ半径を車間距離制御装置２００に対して出力するが、ナビゲーションシステムや駐車支援装置等の他の車載装置に対して推定したカーブ半径を出力するようにしてもよい。

Claims (3)

  1. 　自車両が走行する車線のカーブ半径を推定するカーブ半径推定装置であって、
    　操舵角に基づいて第一カーブ半径を算出する第一カーブ半径算出手段と、
    　ヨーレートに基づいて第二カーブ半径を算出する第二カーブ半径算出手段と、
    　前記第一カーブ半径と前記第二カーブ半径とを所定の合成比で合成してカーブ半径を推定するカーブ半径推定手段と、を備え、
    　前記カーブ半径推定手段は、車速に応じて前記所定の合成比を変化させる、
    　ことを特徴とするカーブ半径推定装置。
  2. 　前記カーブ半径推定手段は、車速に応じて前記所定の合成比を段階的に変化させる、
    　ことを特徴とする請求項1に記載のカーブ半径推定装置。
  3. 　前記カーブ半径推定手段は、自車両が走行する道路のバンク角又は道路勾配に応じて前記所定の合成比を変化させる、
    　ことを特徴とする請求項1に記載のカーブ半径推定装置。
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