JP2010139330A - Following distance detection device and vehicle speed control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車間距離検出装置およびそれを用いた車速制御システムに関し、詳細には、先行車や後続車に対して超音波を送出し、その反射波を受信するまでの経過時間に応じて車間距離を検出する処理の改良に関する。 The present invention relates to an inter-vehicle distance detection device and a vehicle speed control system using the inter-vehicle distance detection device. The present invention relates to an improvement of a process for detecting a distance.
従来、走行中の車両と先行車との間の距離が過度に短くならないように、先行車との間の距離(車間距離)を検出し、この検出された車間距離が所定の距離を下回ったときは、車両に制動をかけるなどして車速を低下させ、車間距離を適度に保つことが行われている。 Conventionally, the distance between the preceding vehicle (inter-vehicle distance) is detected so that the distance between the running vehicle and the preceding vehicle does not become excessively short, and the detected inter-vehicle distance falls below a predetermined distance. In some cases, the vehicle speed is reduced by braking the vehicle to keep the inter-vehicle distance moderate.
この車間距離の検出は、例えば、自車両から先行車に向けてミリ波やレーザ光(以下、単に、ミリ波等という。)の指向性の良好な電磁波を送出し、先行車に当たって反射したミリ波等を受信し、このミリ波等の送信から反射したミリ波等の受信までに要した経過時間に基づいて求められている。 This inter-vehicle distance is detected, for example, by sending an electromagnetic wave having a good directivity of a millimeter wave or a laser beam (hereinafter simply referred to as a millimeter wave) from the own vehicle toward the preceding vehicle and reflecting the reflected millimeter light. It is obtained based on the elapsed time required from receiving a wave or the like and receiving the reflected millimeter wave or the like from the transmission of the millimeter wave or the like.
しかし、レーザ光は指向性が極めて強いため、ある程度の広がりを持った領域を検出対象とするときは、そのレーザ光を走査するビームスキャンを行う必要があり、そのための機械的な可動部を有する補機類を備える必要があるが、これらの可動部などは、長期間の使用により、その信頼性に難点がある。 However, since the directivity of laser light is extremely strong, when a region having a certain extent is to be detected, it is necessary to perform a beam scan for scanning the laser light, and there is a mechanical movable part for that purpose. Although it is necessary to provide auxiliary equipment, these movable parts have a difficulty in reliability due to long-term use.
また、黒い服を着た歩行者などは検出されない可能性もある。 Also, pedestrians wearing black clothes may not be detected.
一方、ミリ波を用いたものでは、専用の発信器を用いる必要性から、回路のサイズや送受信アンテナのサイズを小型化するのに限界があり、特に車載用としては、このサイズの問題は好ましいものではない。 On the other hand, in the case of using millimeter waves, there is a limit to downsizing the circuit size and the size of the transmission / reception antenna due to the necessity of using a dedicated transmitter, and this size problem is preferable especially for in-vehicle use. It is not a thing.
これに対して、比較的近距離を測定するのに適したものとして、超音波を用いた距離検出装置(ソナー)が知られており、これは、機械的な可動部が無いため耐用年数が長い、という特長がある。 On the other hand, a distance detection device (sonar) using ultrasonic waves is known as a device suitable for measuring a relatively short distance, and has a long service life because there is no mechanical moving part. There is a feature that it is long.
また、ソナーは、回路に特殊な部品を用いることなく比較的小規模で実現することができるため、装置全体の小型化を実現することができ、特に短距離の障害物を検知するための装置として、既に広く普及している。
しかし、ソナーは送信パルスのビーム幅が広いため、先行車との距離がある程度大きくなると、送出された超音波のうち一部は路面で反射し、この路面で反射した超音波も、受信機に入力される。 However, because the sonar has a wide transmission pulse beam width, when the distance from the preceding vehicle increases to some extent, some of the transmitted ultrasonic waves are reflected on the road surface, and the ultrasonic waves reflected on this road surface are also transmitted to the receiver. Entered.
この結果、本来は先行車からの反射超音波を受信するまでの経過時間を計時すべきところ、先行車よりも手前の路面で反射した超音波を受信したときまでの経過時間を峻別することができず、精度よく車間距離を検出することが難しいという問題がある。 As a result, the elapsed time until the reflected ultrasonic wave from the preceding vehicle is received should be counted, but the elapsed time until the ultrasonic wave reflected on the road surface before the preceding vehicle is received can be distinguished. There is a problem that it is difficult to accurately detect the inter-vehicle distance.
ここで、ソナーは、超音波を送出してからの時間が経過する(検出対象との距離が遠くなる)にしたがって、反射超音波の受信レベルが減衰するため、一般的に、経過時間が長くなるにしたがって、受信レベルを増幅して超音波を受信することで、この減衰を補償している。 Here, the sonar has a longer elapsed time since the reception level of the reflected ultrasonic wave is attenuated as time elapses after the ultrasonic wave is transmitted (the distance from the detection target becomes longer). As a result, the attenuation is compensated by amplifying the reception level and receiving the ultrasonic wave.
したがって、単に受信レベルの大小を以て、本来の検出対象である先行車からの反射波か否かを見極めるのも困難である。 Therefore, it is also difficult to determine whether the reflected wave is from the preceding vehicle that is the original detection object simply by the level of the reception level.
なお、上述した車間距離の計測時の問題は、自車の前方を走行する先行車との間の車間距離を計測する場合だけでなく、自車の後方を走行する後続車との間の車間距離を計測する場合にも同様に起こり得る。 In addition, the problem at the time of measuring the above-mentioned inter-vehicle distance is not only when measuring the inter-vehicle distance with the preceding vehicle traveling in front of the own vehicle, but also between the following vehicles traveling behind the own vehicle. The same may occur when measuring distance.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波を用いた車間距離の計測の精度を向上させることができる車間距離検出装置およびこの車間距離検出装置を用いた車速制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an inter-vehicle distance detection device capable of improving the accuracy of measurement of an inter-vehicle distance using ultrasonic waves and a vehicle speed control system using the inter-vehicle distance detection device. For the purpose.
本発明に係る車間距離検出装置は、超音波を用いた車間距離検出装置において、検出対象となる先行車や後続車からの反射超音波以外の、路面からの反射超音波をノイズ成分として除去することにより、車間距離の計測の精度を向上させるものである。 The inter-vehicle distance detection device according to the present invention removes reflected ultrasonic waves from the road surface as noise components other than the reflected ultrasonic waves from the preceding vehicle and the following vehicle to be detected in the inter-vehicle distance detecting device using ultrasonic waves. This improves the accuracy of measurement of the inter-vehicle distance.
すなわち、本発明に係る車間距離検出装置は、車両の前部または後部に設置され、前記車両の前方を先行する先行車または前記車両の後方に続く後続車に対して超音波を送信するとともに、前記先行車または前記後続車で反射して戻った超音波を受信する超音波送受信機と、前記超音波が前記超音波送受信機から送信されてから、前記超音波が反射波として受信されるまでの経過時間を計時する計時手段および前記経過時間に基づいて前記先行車または前記後続車との間の車間距離を算出する距離演算部を有する距離算出装置と、を備えた車間距離検出装置であって、前記距離算出装置は、前記反射波として受信した超音波のうち、路面から反射して受信したノイズ成分を除去するノイズ信号除去手段を備え、前記距離演算部は、前記ノイズ信号除去手段によって除去された後の超音波についての前記経過時間に基づいて、前記車間距離を算出するものであることを特徴とする。 That is, the inter-vehicle distance detection device according to the present invention is installed at the front or rear part of the vehicle, and transmits ultrasonic waves to the preceding vehicle preceding the front of the vehicle or the succeeding vehicle following the vehicle, An ultrasonic transmitter / receiver that receives an ultrasonic wave reflected and returned by the preceding vehicle or the subsequent vehicle, and after the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver until the ultrasonic wave is received as a reflected wave A distance calculation device having a time calculation means for measuring an elapsed time of the vehicle and a distance calculation device for calculating an inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the subsequent vehicle based on the elapsed time. The distance calculating device includes a noise signal removing unit that removes a noise component reflected from the road surface and received from the ultrasonic wave received as the reflected wave, and the distance calculating unit includes the noise calculating unit. Based on the elapsed time for ultrasonic waves after being removed by the No. removal means, characterized in that for calculating the inter-vehicle distance.
このように構成された本発明に係る車間距離検出装置によれば、距離算出装置のノイズ信号除去手段が、反射波として受信した超音波のうち、路面から反射して受信したノイズ成分を除去し、このノイズ成分が除去された後の超音波についての、超音波送受信機から送信から受信までの経過時間に基づいて、距離演算部が車間距離を算出するため、本来の検出対象である先行車や後続車からの反射超音波だけに基づいて、これら先行車や後続車との車間距離を検出することができ、車間距離の計測精度を向上させることができる。 According to the inter-vehicle distance detecting device according to the present invention configured as described above, the noise signal removing unit of the distance calculating device removes the noise component reflected and received from the road surface from the ultrasonic wave received as the reflected wave. Since the distance calculation unit calculates the inter-vehicle distance based on the elapsed time from the transmission / reception from the ultrasonic transmitter / receiver to the ultrasonic wave after the noise component is removed, the preceding vehicle that is the original detection target Further, based on only the reflected ultrasonic waves from the following vehicle, it is possible to detect the inter-vehicle distance from the preceding vehicle and the following vehicle and improve the measurement accuracy of the inter-vehicle distance.
本発明に係る車間距離検出装置においては、超音波送受信機を、一定周波数の超音波を送信するものとし、前記ノイズ信号除去手段を、前記反射波として受信した受信超音波のうち、前記超音波送受信機から送信された送信超音波の周波数との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分を前記ノイズ成分として除去するものとし、前記距離演算部は、前記超音波送受信機が前記送信超音波を送信したときから、前記受信超音波のうち前記ノイズ成分が除去された残りの受信超音波を受信したときまでを前記経過時間として、前記車間距離を求めるものとする、ことが好ましい。 In the inter-vehicle distance detection device according to the present invention, the ultrasonic transmitter / receiver transmits an ultrasonic wave having a constant frequency, and the noise signal removing unit receives the ultrasonic wave among the received ultrasonic waves received as the reflected wave. A frequency component having a frequency difference with a frequency of a transmission ultrasonic wave transmitted from the transceiver is a predetermined value or more is removed as the noise component, and the distance calculation unit is configured so that the ultrasonic transceiver It is preferable that the inter-vehicle distance is obtained with the elapsed time from when the transmission ultrasonic wave is transmitted to when the remaining reception ultrasonic wave from which the noise component is removed is received. .
同一の向きに走行している先行車や後続車と自車両との間の速度差は比較的少ない。一方、走行している自車両と動かない路面(速度ゼロ)との間の速度差は、自車両の車速と一致するため、上述した先行車や後続車との速度さに比べて極めて大きい。 The speed difference between the preceding vehicle or the following vehicle traveling in the same direction and the own vehicle is relatively small. On the other hand, the speed difference between the traveling vehicle and the non-moving road surface (zero speed) coincides with the vehicle speed of the host vehicle, and thus is extremely larger than the speeds of the preceding vehicle and the following vehicle.
そして、好ましく構成された車間距離検出装置によれば、超音波送受信機は一定周波数の超音波を送信するところ、自車両に対する相対的な速度差の小さい先行車や後続車で反射して、超音波送受信機により受信された反射超音波の周波数は、超音波送受信機から送信されたときの周波数と略同一となるか、またはドップラー効果による周波数偏移があったとしても極わずかであり、送信されたときの周波数から大きく偏移したものとはならない。 Then, according to the preferably configured inter-vehicle distance detection device, the ultrasonic transmitter / receiver transmits an ultrasonic wave having a constant frequency, and is reflected by a preceding vehicle or a succeeding vehicle having a small relative speed difference with respect to the own vehicle. The frequency of the reflected ultrasonic wave received by the ultrasonic transmitter / receiver is substantially the same as the frequency when transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver, or even if there is a frequency shift due to the Doppler effect. It does not deviate significantly from the frequency at which it was generated.
一方、自車両に対する相対的な速度差の大きい路面で反射して、超音波送受信機により受信された反射超音波の周波数は、ドップラー効果によって、送信されたときの周波数から大きく偏移したものとなる。 On the other hand, the frequency of the reflected ultrasonic wave reflected by the road surface with a large speed difference relative to the host vehicle and received by the ultrasonic transceiver is greatly deviated from the frequency at the time of transmission due to the Doppler effect. Become.
そして、ノイズ信号除去手段が、反射波として受信した受信超音波のうち超音波送受信機から送信された送信超音波の周波数との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分、すなわち路面で反射して受信された超音波を、ノイズ成分として除去することにより、距離演算部は、本来の検出対象である先行車や後続車で反射した成分を受信したときのタイミング(超音波送受信機により送信されてからの経過時間)に基づいて、車間距離を算出するため、車間距離の計測精度を向上させることができる。 Then, the noise signal removing means is a frequency component in which the frequency difference with the frequency of the transmission ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver among the received ultrasonic waves received as the reflected wave becomes a predetermined value or more, that is, the road surface The distance calculation unit removes the ultrasonic wave reflected and received as a noise component, so that the distance calculation unit receives the component reflected by the preceding vehicle or the subsequent vehicle that is the original detection target (ultrasonic transceiver) Since the inter-vehicle distance is calculated on the basis of the time elapsed since the transmission of the above-mentioned information, the measurement accuracy of the inter-vehicle distance can be improved.
本発明に係る車間距離検出装置においては、超音波送受信機を、一定周波数の超音波を一定時間間隔でパルス状に送信するものとし、ノイズ信号除去手段を、反射波として受信した受信超音波を予め設定した所定の時間間隔ごとに取り込むとともに、この所定時間間隔ごとに取り込まれた受信超音波を周波数成分に展開する周波数成分展開部と、周波数成分展開部によって展開して得られた周波数成分ごとの受信超音波のうち、超音波送受信機から送信された送信超音波の周波数との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分を前記ノイズ成分として除去するフィルタと、受信超音波を取り込むために区切られた複数の時間間隔のうち、前記フィルタにより前記ノイズ成分が除去された後の周波数成分の受信レベルが最大となる受信超音波が含まれた時間間隔までを、前記送信超音波が送信されてからの前記経過時間として出力する経過時間演算部とを備えたものとし、前記距離演算部を、前記経過時間演算部から出力された前記経過時間に基づいて前記車間距離を求めるものとすることが好ましい。 In the inter-vehicle distance detection device according to the present invention, the ultrasonic transmitter / receiver is configured to transmit ultrasonic waves with a constant frequency in pulses at regular time intervals, and the noise signal removing means receives received ultrasonic waves received as reflected waves. A frequency component expansion unit that expands the received ultrasonic waves captured at each predetermined time interval into frequency components, and a frequency component obtained by the frequency component expansion unit. Among the received ultrasonic waves, a filter that removes, as the noise component, a frequency component in which the frequency difference with the frequency of the transmitted ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transceiver is a predetermined value or more, and the received ultrasonic wave Among a plurality of time intervals divided for capturing, the reception level of the frequency component after the noise component is removed by the filter becomes maximum. An elapsed time calculation unit that outputs the elapsed time from when the transmission ultrasonic wave is transmitted up to a time interval including a transmission ultrasonic wave, and the distance calculation unit includes the elapsed time calculation unit. It is preferable that the inter-vehicle distance is obtained based on the elapsed time output from the vehicle.
先行車や後続車との車間距離が判明していない段階では、超音波が送信されてから反射超音波を受信するまでの経過時間を予め知ることはできない、
そこで、周波数展開部が、受信超音波を、超音波が送信されてから所定時間間隔ごとに取り込んで、各時間間隔ごとに取り込まれた受信周波数をそれぞれ周波数成分ごとに展開することで、各時間間隔内の受信超音波に含まれる周波数成分を知ることができる。
At the stage where the distance between the preceding vehicle and the following vehicle is not known, it is not possible to know in advance the elapsed time from when the ultrasonic wave is transmitted until the reflected ultrasonic wave is received.
Therefore, the frequency expansion unit captures the received ultrasonic wave at every predetermined time interval after the ultrasonic wave is transmitted, and expands the received frequency captured at each time interval for each frequency component, so that each time. The frequency component contained in the received ultrasonic wave within the interval can be known.
すなわち、例えば、ある時間間隔内の受信超音波には、送信超音波と略同一の周波数の成分(先行車または後続車で反射されたと考えられる超音波)は含まれていないが、ノイズ成分は含まれている場合、これをノイズ信号除去手段に入力するとノイズ成分が除去されるため、この時間間隔内では、送信超音波と略同一の周波数の成分(先行車または後続車で反射されたと考えられる超音波)もノイズ成分も含まれない時間間隔となる。 That is, for example, a received ultrasonic wave within a certain time interval does not include a component having substantially the same frequency as that of a transmitted ultrasonic wave (an ultrasonic wave that is considered to be reflected by a preceding vehicle or a subsequent vehicle), but a noise component is not included. If it is included, the noise component is removed when it is input to the noise signal removal means. Therefore, within this time interval, the component having the same frequency as that of the transmitted ultrasonic wave (conceived to have been reflected by the preceding or succeeding vehicle). The time interval includes neither the ultrasonic wave nor the noise component.
一方、上記とは異なる時間間隔内の受信超音波には、送信超音波と略同一の周波数の成分(先行車または後続車で反射されたと考えられる超音波)が含まれているが、ノイズ成分も含まれている場合、これをノイズ信号除去手段に入力するとノイズ成分は除去されるが、送信超音波と略同一の周波数の成分は除去されないため、この時間間隔内では、送信超音波と略同一の周波数の成分が残る。 On the other hand, the received ultrasonic wave within a time interval different from the above includes a component having substantially the same frequency as the transmitted ultrasonic wave (an ultrasonic wave considered to be reflected by the preceding vehicle or the following vehicle), but the noise component. If this is input to the noise signal removal means, the noise component is removed, but the component having the same frequency as that of the transmission ultrasonic wave is not removed. The component of the same frequency remains.
そして、複数の時間間隔のうち、ノイズ成分が除去された後の受信超音波(送信超音波と略同一の周波数の成分)の受信レベルが最大となる受信超音波が含まれた時間間隔が、先行車や後続車から反射された超音波を受信したタイミングということができる。 And, among the plurality of time intervals, the time interval including the reception ultrasonic wave having the maximum reception level of the reception ultrasonic wave (component having substantially the same frequency as the transmission ultrasonic wave) after the noise component is removed, It can be said that the ultrasonic wave reflected from the preceding vehicle and the following vehicle is received.
したがって、超音波を送信してから、ノイズ成分が除去された後の受信レベルが最大となる受信超音波が含まれた時間間隔までの経過時間に基づいて、距離演算部が車間距離を算出することで、精度良く車間距離を検出することができる。 Therefore, the distance calculation unit calculates the inter-vehicle distance based on the elapsed time from the transmission of the ultrasonic wave to the time interval including the received ultrasonic wave having the maximum reception level after the noise component is removed. Thus, the inter-vehicle distance can be detected with high accuracy.
特に、距離算出装置が、経過時間が長くなるにしたがって受信レベルのゲインを増大させる制御を行うものの場合は、時系列的に後に受信した超音波であっても、減衰を補償するためのゲイン増大制御によって受信レベルが増幅されるため、路面の一部からの反射波であっても、先行車や後続車からの反射波と同様に比較的大きな受信レベルを示し、受信レベルの大きさに基づいて、検出対象の信号であるのか非対象のノイズであるのか、を判定するのは困難であるが、上述した好ましい構成の車間距離検出装置によれば、単に受信レベルの大きさ比較だけでなく、周波数による弁別によってノイズ成分を除去するため、一層精度の良い検出結果を得ることができる。 In particular, in the case where the distance calculation device performs control to increase the gain of the reception level as the elapsed time becomes longer, the gain increase for compensating the attenuation even for the ultrasonic waves received later in time series Since the reception level is amplified by the control, even a reflected wave from a part of the road surface shows a relatively large reception level in the same manner as the reflected wave from the preceding vehicle and the following vehicle, and is based on the magnitude of the reception level. Thus, it is difficult to determine whether the signal is a detection target signal or non-target noise. However, according to the above-described inter-vehicle distance detection device having a preferable configuration, it is not only a comparison of reception level magnitudes. Since noise components are removed by frequency discrimination, a more accurate detection result can be obtained.
また、本発明に係る車速制御システムは、上述した本発明に係る車間距離検出装置によって得られた精度の良い車間距離に応じて、車速制御装置が車速を制御することにより、精度良く車間距離を調整するものである。 Further, the vehicle speed control system according to the present invention controls the vehicle speed according to the accurate inter-vehicle distance obtained by the above-described inter-vehicle distance detection device according to the present invention, so that the inter-vehicle distance is accurately determined. To be adjusted.
すなわち、本発明に係る車速制御システムは、上述した本発明に係る車間距離検出装置と、前記車間距離検出装置によって検出された車間距離が予め設定された距離よりも短いときは、前記車間距離を拡げるように前記車両の車速を制御する車速制御装置と、を備えたことを特徴とする。 That is, the vehicle speed control system according to the present invention is configured such that the inter-vehicle distance is detected when the inter-vehicle distance detection device according to the present invention described above and the inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection device are shorter than a preset distance. And a vehicle speed control device for controlling the vehicle speed of the vehicle so as to expand.
このように構成された本発明に係る車速制御システムによれば、本発明に係る車間距離検出装置によって精度の良い車間距離を得ることができ、この車間距離検出装置によって検出された車間距離が予め設定された距離よりも短いときは、車速制御装置が、車間距離を拡げるように車両の車速を制御することにより、精度良く車間距離を調整することができる。 According to the vehicle speed control system according to the present invention configured as described above, an accurate inter-vehicle distance can be obtained by the inter-vehicle distance detection device according to the present invention, and the inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection device is determined in advance. When the distance is shorter than the set distance, the vehicle speed control device can adjust the inter-vehicle distance with high precision by controlling the vehicle speed so as to increase the inter-vehicle distance.
なお、車間距離に応じた車速の制御の具体的な内容は、先行車との関係における制御と後続車との関係における制御とで反対となる。すなわち、先行車との関係における制御では、車間距離が短くなったときは、車間距離を拡げるために、車速を減速する制御(例えば、エンジン回転を低下させたり、変速機の選択段数を低い段に落としたり、制動を行うなどの制御)を行う。 In addition, the specific content of the control of the vehicle speed according to the inter-vehicle distance is opposite between the control in the relationship with the preceding vehicle and the control in the relationship with the subsequent vehicle. In other words, in the control in relation to the preceding vehicle, when the inter-vehicle distance becomes short, the control for decelerating the vehicle speed (for example, lowering the engine speed or reducing the selected number of transmission stages) to increase the inter-vehicle distance. Control, etc.).
一方、後続車との関係における制御では、車間距離が短くなったときは、車間距離を拡げるために、車速を増速する制御(例えば、エンジン回転を高めたり、変速機の選択段数を挙げたり、制動を解除するなどの制御)を行う。 On the other hand, in the control of the relationship with the following vehicle, when the inter-vehicle distance becomes short, in order to increase the inter-vehicle distance, the control for increasing the vehicle speed (for example, increasing the engine speed or selecting the number of transmission stages) , Control such as releasing the brake).
本発明に係る車速制御システムにおいては、前記車速制御装置を、前記車間距離検出装置によって検出された車間距離が予め設定された第1の距離よりも短いときは、前記車間距離を急激に拡げるように前記車両の車速を制御し、前記車間距離検出装置によって検出された車間距離が、前記第1の距離よりも長く、かつ第1の距離よりも長く設定された第2の距離よりも短いときは、車間距離を緩く拡げるように前記車両の車速を制御するものとするのが好ましい。 In the vehicle speed control system according to the present invention, when the inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection device is shorter than a preset first distance, the vehicle speed control device may increase the inter-vehicle distance rapidly. When the vehicle speed of the vehicle is controlled and the inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection device is longer than the first distance and shorter than the second distance set longer than the first distance. Preferably, the vehicle speed of the vehicle is controlled so as to increase the inter-vehicle distance loosely.
このように好ましく構成された車速制御システムによれば、車間距離検出装置によって検出された車間距離が予め設定された第1の距離よりも短いときは、車速制御装置が車間距離を急激に拡げるように車両の車速を制御し、車間距離検出装置によって検出された車間距離が第1の距離よりも長く、かつ予め設定された第2の距離(第1の車間距離よりも長い距離)よりも短いときは、車速制御装置が車間距離を緩く拡げるように車両の車速を制御するため、車間距離の長短に応じた車速の制御を、緩・急の2段階で調整することができ、きめ細かく車間距離を調整することができる。 According to the vehicle speed control system that is preferably configured in this way, when the inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection device is shorter than the preset first distance, the vehicle speed control device can increase the inter-vehicle distance rapidly. The inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection device is longer than the first distance and shorter than a preset second distance (a distance longer than the first inter-vehicle distance). When the vehicle speed control device controls the vehicle speed so that the inter-vehicle distance is increased gradually, the vehicle speed control according to the length of the inter-vehicle distance can be adjusted in two steps, slow and steep, and the inter-vehicle distance is finely adjusted. Can be adjusted.
なお、車間距離が第1の距離よりも長く、かつ第2の距離よりも短いときに、車速制御装置が車間距離を拡げるスピードとしての「緩く」とは、車間距離が第1の距離よりも短いときに、車速制御装置が車間距離を拡げるスピードとしての「急激に」との関係において、この「急激」よりもゆっくりであればよい。 In addition, when the inter-vehicle distance is longer than the first distance and shorter than the second distance, “relaxed” as the speed at which the vehicle speed control device increases the inter-vehicle distance means that the inter-vehicle distance is less than the first distance. When it is short, it may be slower than the “rapid” in relation to “rapidly” as the speed at which the vehicle speed control device increases the inter-vehicle distance.
このように車間距離が第1の距離よりも長く、かつ第2の距離よりも短いときに、車速制御装置が車間距離を拡げるスピードを、車間距離が第1の距離よりも短いときに、車速制御装置が車間距離を拡げるスピードよりも緩くするのは、車間距離が第1の距離よりも長いため、先行車や後続車に近接乃至衝突するまでの距離的および時間的な余裕が、車間距離が第1の距離よりも短い場合よりも大きいからである。 As described above, when the inter-vehicle distance is longer than the first distance and shorter than the second distance, the speed at which the vehicle speed control device increases the inter-vehicle distance is set. When the inter-vehicle distance is shorter than the first distance, the vehicle speed is increased. The reason why the control device is slower than the speed at which the inter-vehicle distance is increased is that the inter-vehicle distance is longer than the first distance, so that the distance and time allowance until the vehicle approaches or collides with the preceding vehicle or the following vehicle is increased. This is because is larger than when the distance is shorter than the first distance.
本発明に係る車間距離検出装置によれば、超音波を用いた車間距離の計測の精度を向上させることができる。 The inter-vehicle distance detection device according to the present invention can improve the accuracy of inter-vehicle distance measurement using ultrasonic waves.
また、本発明に係る車間距離検出装置によれば、車間距離検出装置によって精度の良い車間距離を検出することができるため、この精度の良い車間距離に基づいて、精度良く車速を制御することができる。 In addition, according to the inter-vehicle distance detection device according to the present invention, the inter-vehicle distance detection device can detect the inter-vehicle distance with high accuracy. Therefore, the vehicle speed can be controlled with high accuracy based on the accurate inter-vehicle distance. it can.
以下、本発明に係る車間距離検出装置および車速制御システムの実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of an inter-vehicle distance detection device and a vehicle speed control system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る車速制御システム100を示すブロック図、図2は、図1に示した車速制御システム100が搭載された自車両200(以下、自車200という。)とこの自車200の走行方向前方を走る先行車両300(以下、先行車300という。)とを示す模式図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle
図示の車速制御システム100は、この車速制御システム100が搭載された自車200と先行車300との間の車間距離L(図2参照)を検出する車間距離検出装置60と、この車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lに応じて自車200の車速を制御する車速制御装置70とを備えた構成である。
The illustrated vehicle
車間距離検出装置60は、図3に示すように、自車200に設置されて前方に向かって超音波(送信超音波)Sを送信(発信)するとともに、前方の先行車300などから反射して戻った超音波(反射超音波)S′を受信する超音波送受信機10と、この反射超音波S′の受信に基づいて、超音波Sが反射した対象物までの距離を求める距離算出装置20とからなる。
As shown in FIG. 3, the inter-vehicle
距離算出装置20は、超音波Sが超音波送受信機10によって送信された時点(時刻t1)から、反射超音波S′として超音波送受信機10に受信された時点(時刻t2)までの経過時間ΔT(=t2−t1)を計時する計時手段30と、経過時間ΔTに基づいて先行車300との間の車間距離Lを算出する距離演算部50と、反射超音波S′のうち、路面500で反射して受信したノイズ成分S2′を除去するノイズ信号除去手段40とを備えている。
The
距離演算部50には、経過時間をΔT[sec]、送信超音波Sの伝搬速度をv[m/sec]として、次式(1)にしたがって車間距離L[m]を算出する処理手順が記憶されている。
L=(1/2)・ΔT・v (1)
ここで、自車200の前部に設けられた超音波送受信機10は、一定周波数f0[kHz]の超音波Sを一定間隔でパルス状の信号として送信する一方、その超音波Sを送信していない期間中に反射超音波S′を受信するように構成されているが、超音波送受信機10から送信される送信超音波Sは、レーザ光ほどの指向性を有するものではないため、ある程度の広がりを有している。
The
L = (1/2) · ΔT · v (1)
Here, the ultrasonic transmitter /
このため、例えば図4に示すように、前方の先行車を狙って水平に送信されるように設置されていても、水平方向からある程度の角度幅に広がり、水平方向に対して下方への角度θの路面500で反射された超音波S′も、超音波送受信機10に受信されることになる。
For this reason, for example, as shown in FIG. 4, even if it is installed so as to be transmitted horizontally aiming at the preceding vehicle ahead, it is spread to a certain angle width from the horizontal direction, and the angle downward with respect to the horizontal direction The ultrasonic wave S ′ reflected by the
このとき、図4のように先行車300の後部の下方の路面500で反射された反射超音波S2′は、先行車300の後部で反射された反射超音波S1′よりも伝搬距離が長くなる。
At this time, as shown in FIG. 4, the reflected ultrasonic wave S2 ′ reflected by the
すなわち、超音波送受信機10から水平に伝搬し、先行車300の後部で反射されて水平に戻る超音波S,S1′の経路に沿った伝搬距離は2Lであるが、水平方向に対して角度θの下方に向かって伝搬し、その路面500で反射して戻る超音波S,S2′の経路に沿った伝搬距離は2L/cosθとなる。
That is, the propagation distance along the path of the ultrasonic waves S and S1 ′ that propagates horizontally from the
この結果、路面500で反射した超音波を検出するのに要する経過時間ΔTは、本来の検出対象である先行車300で反射した超音波を検出するのに要する経過時間ΔTよりも長くなる。
As a result, the elapsed time ΔT required to detect the ultrasonic wave reflected by the
これを、横軸に時刻t、縦軸に超音波の受信レベルRを表すと、図5(a)に示すようになり、時刻t1において超音波送受信機10から超音波Sが送信され、時刻t2,t3等において、超音波送受信機10が反射超音波S′をそれぞれ受信することになるが、いずれの受信信号が先行車300からの反射超音波S1′であるかが、このままでは分からない。
When the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents ultrasonic reception level R, the result is as shown in FIG. 5A. At time t1, the ultrasonic wave S is transmitted from the
そこで、本実施形態の車間距離検出装置60における距離算出装置20には、反射波として受信した超音波S′のうち、路面500から反射して受信したノイズ成分S2′を除去するノイズ信号除去手段40を備え、距離演算部50は、このノイズ信号除去手段40によってノイズ成分S2′が除去された後の超音波S′、すなわち先行車300で反射された本来の検出対象である反射超音波S1′についての経過時間ΔTに基づいて、車間距離Lを算出するものとして構成されている。
Therefore, the
このノイズ信号除去手段40は、反射波として受信した受信超音波(反射超音波)S′のうち、超音波送受信機10から送信された送信超音波Sの周波数f0[kHz]との周波数差Δfが、予め設定された所定値以上となる周波数成分をノイズ成分として除去するものとし、距離演算部50は、超音波送受信機10が送信超音波Sを送信したとき(時刻t1)から、受信超音波S′のうちノイズ成分S2′が除去された残りの受信超音波S1′を受信したとき(時刻t2)までを経過時間ΔTとして、車間距離Lを求めるように構成されている。
This noise signal removing means 40 has a frequency difference Δf with respect to the frequency f0 [kHz] of the transmitted ultrasonic wave S transmitted from the
ここで、同一の向きに走行している先行車300と自車200との間の走行速度差は比較的少ない一方、走行している自車200と動かない路面500(速度ゼロ)との間の速度差は、上述した先行車300と自車200との速度差に比べて極めて大きい。
Here, while the traveling speed difference between the preceding
すなわち、超音波送受信機10は一定周波数f0[kHz]の超音波Sを送信するところ、自車200に対する相対的な速度差の小さい先行車300で反射して、超音波送受信機10により受信された反射超音波S1′の周波数f1[kHz]は、超音波送受信機10から送信されたときの周波数f0[kHz]と略同一となるか、またはドップラー効果による周波数偏移があったとしても極わずかであり、送信されたときの周波数から大きく偏移したものとはならない。つまり、f1≒f0である。
That is, the ultrasonic transmitter /
一方、自車200に対する相対的な速度差の大きい路面500で反射して、超音波送受信機10により受信された反射超音波S2′の周波数f2[kHz]は、ドップラー効果によって、送信されたときの周波数f0[kHz]から大きく偏移したものとなる。つまり、f2≠f0(|f2−f0|>>|f1−f0|)である。
On the other hand, when the frequency f2 [kHz] of the reflected ultrasonic wave S2 ′ reflected by the
そして、ノイズ信号除去手段40が、反射波として受信した受信超音波S′のうち超音波送受信機10から送信された送信超音波Sの周波数f0との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分、すなわち路面500で反射して受信された超音波S2′を、ノイズ成分として除去することにより、距離演算部50は、本来の検出対象である先行車300で反射した成分S1′を受信したときの時刻t2までの経過時間(超音波送受信機10により送信されてからの経過時間ΔT(=t2−t1))に基づいて、車間距離Lを算出するため、車間距離Lの計測精度を向上させることができる。
Then, the noise signal removing means 40 has a frequency difference with the frequency f0 of the transmission ultrasonic wave S transmitted from the
そこで、本実施形態のノイズ信号除去手段40は、反射波として受信した受信超音波S′を予め設定した所定の時間間隔Δtごと(例えば図5(a)に示すΔtごと)に取り込むとともに、この所定時間間隔Δtごとに取り込まれた受信超音波S′を周波数成分に展開する周波数成分展開部41を備えている。
Therefore, the noise
この周波数成分展開部41は、例えば高速フーリエ変換(FFT)の処理手順を適用すればよい。
The frequency
周波数成分展開部41が、受信超音波S′を周波数成分f1,f2,…ごとに弁別して、周波数成分ごとの受信レベルRを検出することで、受信超音波S′から、本来の検出対象の周波数f1と周波数差が所定値以上となっているノイズ成分f2を除去するのが容易になる。
The frequency
この不要なノイズ成分を除去するための構成として、ノイズ信号除去手段40には、周波数成分展開部41によって展開して得られた周波数成分ごとの受信超音波S1′,S2′,…のうち、超音波送受信機10から送信された送信超音波Sの周波数f0との周波数差(=|f−f0|)が予め設定された所定値以上となる周波数成分をノイズ成分として除去するフィルタを適用することができるが、このフィルターは、ソフトウェアによるものであってもよいし、ハードウェアによるものであってもよい。
As a configuration for removing this unnecessary noise component, the noise
ところで、超音波送受信機10は所定の時間間隔Δtごとに反射超音波S′を受信するが、単に時間に対する反射超音波S′の受信レベルRを検出しただけでは、本来の受信対象である先行車300からの反射超音波S1′だけを、受信レベルRにのみ基づいて検出するのは困難である。
By the way, the
すなわち、所定時間間隔Δtごとに検出される反射超音波S′は、前述したように本来の検出対象である先行車300からの反射超音波S1′の他に、路面500で反射したノイズ成分となる反射超音波S2′も重畳して包絡線化された信号(図5(a)参照)として検出されだけであり、しかも路面500のうち自車200に近い領域で反射されたノイズ成分を含む反射超音波や遠い領域で反射されたノイズ成分を含む反射超音波が次々に受信されるため、図5(a)に示した時系列の受信レベルRの包絡線のプロファイルにおける山部分(受信レベルRの高い部分)のうち、いずれの山の部分が、本来の受信対象である先行車300からの反射超音波S1′が含まれているのかを、その受信レベルRのみに基づいて判定することはできない。
That is, the reflected ultrasonic wave S ′ detected at every predetermined time interval Δt includes the noise component reflected by the
しかし、本実施形態における周波数成分展開部41は、超音波送受信機10が反射波として受信した受信超音波S′を、予め設定した所定時間間隔Δtごとに取り込むとともに、この所定時間間隔Δtごとに取り込まれた受信超音波S′をそれぞれ、周波数成分に展開するため、時系列の受信レベルRの包絡線のプロファイルにおける山部分(受信レベルRの高い部分)にそれぞれ含まれる周波数成分を、それぞれの時間間隔Δtごとに抽出することができる。
However, the frequency
したがって、図5(a)に示す時刻t2から時間間隔Δtの期間中に検出された受信超音波S′を、周波数成分展開部41が周波数成分ごとに展開することで、例えば図5(b)に示すように、周波数f1の成分(S1′)、周波数f2の成分(S2′)等ごとに、受信レベルRが求められる。
Accordingly, when the frequency
同様に、図5(a)に示す時刻t3から時間間隔Δtの期間中に検出された受信超音波S′を、周波数成分展開部41が周波数成分ごとに展開することで、例えば図5(c)に示すように、周波数f1の成分(S1′)、周波数f2の成分(S2′)等ごとに、受信レベルRが求められる。 Similarly, when the received ultrasonic wave S ′ detected during the time interval Δt from time t3 shown in FIG. 5A is developed for each frequency component, for example, FIG. ), A reception level R is obtained for each component (S1 ′) of frequency f1, component (S2 ′) of frequency f2, and the like.
そして、フィルタ42が、各時間間隔Δt単位で周波数成分展開部41によって展開して得られた周波数成分ごとの受信超音波S′のうち、送信超音波Sの周波数f0との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分をノイズ成分として除去する。
And the frequency difference with the frequency f0 of the transmission ultrasonic wave S is preset among the reception ultrasonic waves S 'for every frequency component which the
この予め設定された周波数差の所定値は、実験などを通じて予め求めておくことができる。 The predetermined value of the preset frequency difference can be obtained in advance through experiments or the like.
例えば、送信超音波Sの周波数f0=30[kHz](空中伝搬損失:0.84[dB/m])、周波数成分展開部41による受信超音波S′の取り込み時間間隔Δt(サンプリング周波数fs=75[kHz]、サンプリングデータ数N=64[sample])、超音波の伝搬速度v=340[m/sec]とすると、このシステム100によって検出することができる車間距離の分解能ΔLは次式(2)により0.29[m]となり、検出することができる周波数の分解能Δfは次式(3)により1.17[kHz]となる。
ΔL=N・(1/fs)・v (2)
Δf=fs/N (3)
ここで、超音波送受信機10から送信される超音波S′の、水平方向に対する下方への広がり角度θを30[度]とし、自車200の車速V1[km/h]および他車300の車速度V2[km/h]をそれぞれ時速60[km/h]とすると、先行車300の後部の真下の路面(自車200における超音波送受信機10の設置位置から視て下向き30[度]の路面500)から反射して受信された所謂ノイズ成分S2′の周波数f2は、ドップラー効果による式(4)に基づいて、32.6[kHz]に偏移する。
f2=f0・(v+V1・cosθ)/(v−V1・cosθ) (4)
したがって、送信超音波Sの周波数f0との差である2.6[kHz](=|32.6−30|[kHz])を弁別できればよいところ、上述した本システム100の周波数分解能Δfは1.17[kHz]であるから、周波数f1(≒f0)と所定の周波数差2.6[kHz]を有する路面500からの反射超音波S2′を弁別することができる。
For example, the frequency f0 of the transmission ultrasonic wave S = 30 [kHz] (air propagation loss: 0.84 [dB / m]), the reception ultrasonic wave S ′ capture time interval Δt by the frequency component development unit 41 (sampling frequency fs = 75 [kHz], sampling data number N = 64 [sample]), ultrasonic wave propagation velocity v = 340 [m / sec], the inter-vehicle distance resolution ΔL that can be detected by the
ΔL = N · (1 / fs) · v (2)
Δf = fs / N (3)
Here, the downward spread angle θ of the ultrasonic wave S ′ transmitted from the
f2 = f0 · (v + V1 · cos θ) / (v−V1 · cos θ) (4)
Therefore, it is only necessary to distinguish 2.6 [kHz] (= | 32.6-30 | [kHz]), which is the difference from the frequency f0 of the transmission ultrasonic wave S. However, the frequency resolution Δf of the
なお、上述した車間距離検出装置60の条件によれば、周波数分解能Δfより、最低車両速度Vmin[km/h]は、次式(5)より、27.07[km/h]となり、概ね時速30[km/h]程度までは、上述した弁別能を維持してノイズ成分を除去することができる。
Vmin=v・Δf/{(2・f0+Δf)・cosθ} (5)
一方、この車間距離検出装置60の条件で除去可能な最大下向き放射角度θm(ノイズ成分として超音波送受信機10に入力してくる反射超音波S′の、水平方向に対する角度)は、次式(6)より、67.04[度]であり、超音波送受信機10としては上下両側の放射角度2・θmとして、概ね130[度](≒2×67.04)程度のものまで使用することができる。
θm=cos−1[v・Δf/{(2・f0+Δf)・V1}] (6)
そして、フィルタ42が、この弁別された周波数f2の路面500からの反射超音波S2′を除去すると、図5(b),(c)に示された周波数f1の反射超音波S1′以外はそれぞれ同図(d),(e)において破線で示すように消去され、実線で示した周波数f1の反射超音波S1′だけが残る。
According to the conditions of the inter-vehicle
Vmin = v · Δf / {(2 · f0 + Δf) · cosθ} (5)
On the other hand, the maximum downward radiation angle θm (angle of the reflected ultrasonic wave S ′ input to the
θm = cos−1 [v · Δf / {(2 · f0 + Δf) · V1}] (6)
Then, when the
さらに、ノイズ信号除去手段40は、経過時間演算部43を備えているが、この経過時間演算部43は、反射超音波S′を取り込むために区切られた複数の時間間隔Δt(時刻t2からの時間間隔Δt、時刻t3からの時間間隔Δt、…)のうち、フィルタ42によりノイズ成分S2′が除去された後の周波数成分S1′(周波数f1)の受信レベルRが最大となる受信超音波S′が含まれた時間間隔Δt(時刻t2からの時間間隔Δt)までを、送信超音波Sが送信されてからの経過時間ΔTとして出力する。
Further, the noise
つまり、先行車300からの反射超音波S1′が最も強く検出された時間帯(図5(d)に示した時刻t2からの時間間隔Δt)までの経過時間ΔTが、本来の検出対象である反射超音波を検出した時点までの経過時間として精度良く検出することができる。
That is, the elapsed time ΔT until the time zone in which the reflected ultrasonic wave S1 ′ from the preceding
経過時間演算部43による上述した作用は、より具体的には、周波数成分ごとに展開され、ノイズ成分が除去された後の反射超音波S′(図5(d)および同図(e))を逆フーリエ変換により、時間領域に展開し直し、図5(f)に示すように時間tと受信レベルRとの関係に戻す。
More specifically, the above-described operation by the elapsed
そして、この時間tと受信レベルRとの対応関係において、受信レベルRを所定の閾値R1で二値化し(図5(g))、二値化後の受信レベルRの立ち上がり間の時間を経過時間ΔTとして求める。 Then, in the correspondence between the time t and the reception level R, the reception level R is binarized with a predetermined threshold value R1 (FIG. 5 (g)), and the time between the rising of the reception level R after binarization has elapsed. Obtained as time ΔT.
そして、距離演算部50が、この経過時間演算部43によって求められた経過時間ΔTに基づいて先行車300との間の車間距離Lを求める。
Then, the
このように、本実施形態の車速制御システム100を構成している車間距離検出装置60によれば、検出される車間距離の精度を従来よりも向上させることができる。
Thus, according to the inter-vehicle
なお、この車間距離検出装置60は、本発明に係る車間距離検出装置の一実施形態でもある。
The inter-vehicle
図6は、図3に示した距離算出装置20を、より具体的な構成に適用したブロック図であり、トリガ発生部21は、図3における計時手段30に対応し、データ取り込み部22および時間・周波数変換部23は、図3における周波数成分展開部41に対応し、計時手段30および経過時間演算部43に対応し、周波数選択部24は、図3におけるフィルタ42に相当し、周波数・時間変換部25、二値化部26およびカウンタ部27は、図3における経過時間演算部43に相当し、演算部28は、図3における距離演算部50に相当する。
FIG. 6 is a block diagram in which the
トリガ発生部21は、超音波送受信機10から超音波Sの発信を行わせるためのトリガとなる信号を発生し、この信号を超音波送受信機10に入力し、このトリガ信号の発生時刻が超音波Sの送信時刻t1として、カウンタ部27による経過時間ΔTのカウントアップの開始信号となっている。
The
なお、時間・周波数変換部23による時間・周波数変換は、時間t−受信レベルRの対応関係を、フーリエ変換により、周波数f−受信レベルRの対応関係に変換する処理であり、周波数・時間変換部25による周波数・時間変換は、周波数f−受信レベルRの対応関係を、逆フーリエ変換により、時間t−受信レベルRの対応関係に変換する処理である。
The time / frequency conversion by the time /
以上のようにして、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lは、車速制御装置70に入力される。
As described above, the inter-vehicle distance L detected by the inter-vehicle
ここで、車速制御装置70は、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが予め設定された距離L1よりも短いときは、検出される車間距離Lを急激に拡げるように自車200の車速を急激に変化させ、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが予め設定された距離L2(>L1)よりも短く、かつL1より長いときは、検出される車間距離Lを緩やかに拡げるように自車200の車速を緩やかに変化させるものである。
Here, when the inter-vehicle distance L detected by the inter-vehicle
自車200の車速を低下させる方法としては、本実施形態においては、制動装置を作動させて車速を低下させるものであるが、この形態に限らず、エンジン回転数を低下させたり、動力伝達装置(トランスミッション)の段数を、減速比の大きい段に切り替えるなどを適用することもできる。
In the present embodiment, the vehicle speed of the
車速制御装置70の具体的な構成は、急制動によって車間距離を急激に拡げるように車速を制御するのに必要な第1距離L1が記憶された第1距離設定部73と、第1距離よりも長く、かつ緩制動によって車間距離を緩やかに拡げるように車速を制御するのに必要な第2距離L2が記憶された第2距離設定部74と、第1距離設定部73に記憶された第1距離L1と車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lとを大小比較し、その比較結果を出力する第1距離比較部71と、第2距離設定部74に記憶された第2距離L2と車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lとを大小比較し、その比較結果を出力する第2距離比較部72と、第1距離比較部71による比較結果において、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが第1距離L1よりも短いとき(L<L1)は、車両の制動装置に対して強制動(急制動)を行わせる操作が出力される強制動操作部75と、第1距離比較部71による比較結果において、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが第1距離L1よりも長く(L1<L)、かつ第2距離比較部72による比較結果において、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが第2距離L2よりも短いとき(L<L2)は、車両の制動装置に対して弱制動(緩制動)を行わせる操作が出力される弱制動操作部76と、を備えた構成である。
A specific configuration of the vehicle
次に、このように構成された車速制御システム100の作用について、図8のフローチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the vehicle
まず、前述した車間距離検出装置60の超音波送受信機10から先行車300に向かって、パルス状の超音波Sが時刻t1において送信される(図8においてステップ(S1))。その後、車間距離検出装置60は、この送信超音波Sの反射波としての反射超音波S′を受信し(S2)、既述した作用により、ノイズ成分が除去された反射超音波S1′に基づいて、自車200と先行車300との間の車間距離L精度良く検出する(S3)。
First, a pulsed ultrasonic wave S is transmitted from the ultrasonic transmitter /
車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lは車速制御装置70に入力され、第1距離比較部71が、入力された車間距離Lと第1距離設定部73に予め記憶された第1距離L1とを大小比較し(S4)、検出された車間距離Lが第1距離L1より小さいときは、強制動操作部75に対して、超音波をパルス状に送信する送信時間間隔Δtに対応した時間Δtだけ強制動操作を行わせ(S7)、これによって、自車200は強制動される。
The inter-vehicle distance L detected by the inter-vehicle
この強制動操作(S7)が行われている間、車速制御装置70は、この強制動によって車間距離Lが適正な距離(L2<)に達したか否かを、超音波の送信時間間隔Δtに対応した時間Δtごとに判定を繰り返す(S6→S1→S2→…→S6)。
While this forced motion operation (S7) is being performed, the vehicle
なお、ステップ6(S6)における、制御動作を終了する(S6→制御終了)か否か(S6→S1)の判定の基準は、例えば、この車速制御システム100への通電の有無にしたがうものであり、具体的には、車両200のキースイッチがオフにされたときはシステム100への通電が遮断されるため、制御動作は終了する(S6→制御終了)。
In step 6 (S6), the criterion for determining whether to end the control operation (S6 → control end) or not (S6 → S1) depends on, for example, whether or not the vehicle
一方、この車速制御システム100への通電が行われている間は、制御動作を終了することはなく、常に時間Δtの間隔で処理のループ(S6→S1→…→S6)を繰り返す。
On the other hand, while the vehicle
時間Δtの間隔ごとに制御の処理ループが繰り返されている間は、ステップ1(S1)の処理に戻り、検出された車間距離Lが未だ第1距離L1以下のとき(S4→S7)は、さらに強制動の操作時間を時間Δtだけ延長する(S7)。 While the control processing loop is repeated at intervals of time Δt, the process returns to step 1 (S1), and when the detected inter-vehicle distance L is still less than or equal to the first distance L1 (S4 → S7), Further, the operation time of forced movement is extended by time Δt (S7).
この処理のループ(S6→S1→S2→…→S6)は時間Δtごとに繰り返され、しかも強制動操作(S7)も時間Δtだけ毎回延長されるため、車間距離Lが第1距離L1を超えるまでは(S4→S5)、連続的に強制動操作(S7)が持続されていることになる。 This processing loop (S6 → S1 → S2 →... → S6) is repeated every time Δt, and the forced operation (S7) is also extended every time Δt, so the inter-vehicle distance L exceeds the first distance L1. Until (S4 → S5), the forced motion operation (S7) is continuously continued.
ここで、強制動操作によって自車200が強制動されると、自車200と先行車300との間の車間距離Lは急激に開き始める。
Here, when the
強制動操作(S7)が持続している間(時間Δt)に検出された車間距離Lが第1距離L1を超えて第2距離L2(>L1)以下となったとき(S4→S5→S8)は、車速制御装置70は、強制動操作から、時間Δtの弱制動操作(S8)に切り替える。
When the inter-vehicle distance L detected during the forced movement operation (S7) (time Δt) exceeds the first distance L1 and becomes equal to or less than the second distance L2 (> L1) (S4 → S5 → S8). ) Switches the vehicle
制動操作が強制動操作(S7)から弱制動操作(S8)に切り替えられた後も、車速制御装置70は、弱制動操作によって車間距離Lが適正な距離(L2<)に達したか否かを、超音波の送信時間間隔Δtに対応した時間Δtごとに判定を繰り返す(S6→S1→S2→…→S6)。
Even after the braking operation is switched from the forced operation (S7) to the weak braking operation (S8), the vehicle
キースイッチがオフにされない限り、車速制御装置70は時間Δtごとに、ステップ1(S1)の処理に戻り、検出された車間距離Lが未だ第2距離L2以下のとき(S4→S5→S8)は、さらに弱制動操作を時間Δtだけ延長する(S8)。
Unless the key switch is turned off, the vehicle
この処理のループ(S6→S1→S2→…→S6)は時間Δtごとに繰り返され、しかも弱制動操作(S8)も時間Δtだけ毎回延長されるため、車間距離Lが第2距離L2を超えるまでは(S5→S6)、連続的に弱制動操作(S8)がなされていることになる。 This processing loop (S6 → S1 → S2 →... → S6) is repeated every time Δt, and the weak braking operation (S8) is also extended every time Δt, so the inter-vehicle distance L exceeds the second distance L2. Until (S5 → S6), the weak braking operation (S8) is continuously performed.
ここで、弱制動操作によって自車200が弱制動されると、自車200と先行車300との間の車間距離Lは第1距離L1から緩やかに開いて行く。
Here, when the
弱制動操作(S7)が行われている間(時間Δt)に検出された車間距離Lが第2距離L2を超えたとき(S5→S6)は、時間Δtだけ弱制動操作を延長すること(S8)が行われないため、弱制動操作は自動的に終了する(S5→S6)。 When the inter-vehicle distance L detected during the weak braking operation (S7) (time Δt) exceeds the second distance L2 (S5 → S6), the weak braking operation is extended by the time Δt ( Since S8) is not performed, the weak braking operation is automatically terminated (S5 → S6).
なお、強制動操作(S7)も弱制動操作(S8)も行われていない場合(S4→S5→S6)であっても、キースイッチがオフにされない限り、車速制御装置70は時間Δtごとに、ステップ1(S1)の処理に戻り、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lを、車速制御装置70が、第1距離L1および第2距離L2と比較し続け、キースイッチがオンの期間中は常に車間距離Lの監視と、制動制御の準備が行われた状態となっている。
Even when neither the forced movement operation (S7) nor the weak braking operation (S8) is performed (S4 → S5 → S6), the vehicle
以上のように、本実施形態に係る車速制御システム100によれば、上述した本発明の実施形態に係る車間距離検出装置60によって精度の良い車間距離Lを得ることができ、この車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが予め設定された距離L1,L2よりも短いか否かに応じて、車速制御装置が車間距離を拡げるように車両の車速を制御することで、精度良く車間距離Lを調整することができる。
As described above, according to the vehicle
また、本実施形態に係る車速制御システム100によれば、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが予め設定された第1距離L1よりも短いときは、車速制御装置70が車間距離Lを急激に拡げるように自車200の車速を制御し、車間距離検出装置60によって検出された車間距離Lが第1距離L1よりも長く、かつ予め設定された第2距離L2(第1距離L1よりも長い距離:L1<L2)よりも短いときは、車速制御装置70が車間距離Lを緩く拡げるように自車200の車速を制御するため、車間距離Lの長短に応じた車速の制御を、緩・急の2段階で調整することができ、きめ細かく車間距離を調整することができる。
Further, according to the vehicle
本実施形態に係る車速制御システム100および車間距離検出装置60は、自車200と、自車の前方を走行する先行車300との関係における車間距離Lについて説明したが、本発明に係る車速制御システムおよび車間距離検出装置はこの形態に限定されるものではなく、自車と自車の後方を走行する後続車との関係における車間距離についても適用可能である。
Although the vehicle
この場合、超音波送受信機10は、自車200の後部に設置され、車両後方に向けて発信されるものとすればよい。
In this case, the
そして、超音波送受信機10から、走行向き(前方向き)とは反対向き(後方向き)に送信された超音波Sの、自車200の後方路面で反射した反射超音波S′は、ドップラー効果により、自車200の前方路面で反射した反射超音波S′とは反対に、発信されたときの周波数f0よりも低い周波数となる。
The reflected ultrasonic wave S ′ reflected from the rear road surface of the
この場合も、後続車で反射した反射超音波は、送信された超音波Sの周波数と略同一であるため、本発明の車間距離検出装置は、自車200の後方路面で反射した超音波をノイズ成分として容易に除去することができる。
Also in this case, since the reflected ultrasonic wave reflected by the following vehicle is substantially the same as the frequency of the transmitted ultrasonic wave S, the inter-vehicle distance detection device of the present invention uses the ultrasonic wave reflected by the rear road surface of the
また、上記実施形態の車速制御システム100における車速制御装置70は、後続車との車間距離との関係では、後続車が自車に近くなるほど車間距離を拡げることが求められるため、強制動操作部75に代えて強加速操作部を設け、弱制動操作部76に代えて弱加速操作部を設け、これら強加速操作部および弱加速操作部は、自車の加速装置に対して操作を行うものとすればよい。
Further, the vehicle
このような自車の加速装置としては、エンジン回転数を高める燃料噴射装置の開度を開くものなどを適用することができる。 As such an acceleration device of the own vehicle, one that opens the opening of a fuel injection device that increases the engine speed can be applied.
そして、後続車との車間距離Lが、第1距離設定部73に予め記憶された第1距離L1より小さいときは、強加速操作部に対して、強加速操作を行わせ、これによって、自車200は急加速され、後続車との車間距離を急激に拡げることができる。
Then, when the inter-vehicle distance L with the following vehicle is smaller than the first distance L1 stored in the first
一方、検出された車間距離Lが第1距離L1より大きいときは、第2距離比較部72が、入力された車間距離Lと第2距離設定部74に予め記憶された第2距離L2とを大小比較し、検出された車間距離Lが第2距離L2より小さいときは、第2距離比較部72は、弱加速操作部に対して、弱加速操作を行わせ、これによって、自車200は緩やかに加速され、後続車との車間距離を緩やかに拡げることができる。
On the other hand, when the detected inter-vehicle distance L is greater than the first distance L1, the second
なお、検出された車間距離Lが第2距離L2よりも大きいときは、強加速操作も弱加速操作も行われない。 When the detected inter-vehicle distance L is greater than the second distance L2, neither strong acceleration operation nor weak acceleration operation is performed.
そして、このように構成された実施形態の車速制御システムによっても、上述した先行車300との関係における車間距離を対象とした実施形態の車速制御システム100と同様に、後続車との車間距離を精度良く調整することができるとともに、車間距離Lの長短に応じた車速の制御を、緩・急の2段階で調整することができ、きめ細かく車間距離を調整することができる。
And also with the vehicle speed control system of the embodiment configured as described above, the inter-vehicle distance to the following vehicle can be reduced in the same manner as the vehicle
本実施形態の車速制御システム100は、例えば車両の定速走行システムであるクルーズコントロールシステムに用いることで、車間距離に応じて車速を適応的に制御することが可能となり、いわゆる適応的定速走行システム(ACC:Adaptive Cruise Control system)における制御の精度を効果的に向上させることができる。
The vehicle
10 超音波送受信機
20 距離算出装置
30 計時手段
40 ノイズ信号除去部
50 距離演算部
60 車間距離検出装置
200 自車両
300 先行車
500 路面
ΔT 経過時間
L 車間距離
S 送信超音波
S′ 反射(受信)超音波
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記距離算出装置は、前記反射波として受信した超音波のうち、路面から反射して受信したノイズ成分を除去するノイズ信号除去手段を備え、前記距離演算部は、前記ノイズ信号除去手段によって除去された後の超音波についての前記経過時間に基づいて、前記車間距離を算出するものであることを特徴とする車間距離検出装置。 It is installed at the front or rear of the vehicle and transmits ultrasonic waves to the preceding vehicle preceding the front of the vehicle or the succeeding vehicle following the rear of the vehicle and reflected back by the preceding vehicle or the following vehicle. An ultrasonic transmitter / receiver for receiving the ultrasonic wave, time measuring means for measuring an elapsed time from when the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver until the ultrasonic wave is received as a reflected wave, and the elapsed time A distance calculation device having a distance calculation unit for calculating an inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the subsequent vehicle based on
The distance calculating device includes a noise signal removing unit that removes a noise component reflected and received from a road surface among ultrasonic waves received as the reflected wave, and the distance calculation unit is removed by the noise signal removing unit. The inter-vehicle distance detection device is characterized in that the inter-vehicle distance is calculated based on the elapsed time of the ultrasonic wave after the operation.
前記ノイズ信号除去手段は、前記反射波として受信した受信超音波のうち、前記超音波送受信機から送信された送信超音波の周波数との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分を前記ノイズ成分として除去するものであり、
前記距離演算部は、前記超音波送受信機が前記送信超音波を送信したときから、前記受信超音波のうち前記ノイズ成分が除去された残りの受信超音波を受信したときまでを前記経過時間として、前記車間距離を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の車間距離検出装置。 The ultrasonic transceiver is for transmitting ultrasonic waves of a certain frequency,
The noise signal removing means includes a frequency component having a frequency difference with a frequency of a transmission ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transceiver out of a reception ultrasonic wave received as the reflected wave is a predetermined value or more. Removing as the noise component,
The distance calculation unit uses the elapsed time from when the ultrasonic transmitter / receiver transmits the transmitted ultrasonic wave to when the remaining received ultrasonic wave from which the noise component is removed is received as the elapsed time. The inter-vehicle distance detection device according to claim 1, wherein the inter-vehicle distance is obtained.
前記ノイズ信号除去手段は、前記反射波として受信した受信超音波を予め設定した所定の時間間隔ごとに取り込むとともに、この所定時間間隔ごとに取り込まれた受信超音波を周波数成分に展開する周波数成分展開部と、前記周波数成分展開部によって展開して得られた周波数成分ごとの受信超音波のうち、前記超音波送受信機から送信された送信超音波の周波数との周波数差が予め設定された所定値以上となる周波数成分を前記ノイズ成分として除去するフィルタと、前記受信超音波を取り込むために区切られた複数の時間間隔のうち、前記フィルタにより前記ノイズ成分が除去された後の周波数成分の受信レベルが最大となる受信超音波が含まれた時間間隔までを、前記送信超音波が送信されてからの前記経過時間として出力する経過時間演算部とを備え、
前記距離演算部は、前記経過時間演算部から出力された前記経過時間に基づいて前記車間距離を求めるものであることを特徴とする請求項2に記載の車間距離検出装置。 The ultrasonic transmitter / receiver transmits ultrasonic waves of a constant frequency in a pulse shape at regular time intervals,
The noise signal removing means captures the received ultrasonic wave received as the reflected wave at a predetermined time interval set in advance, and expands the received ultrasonic wave captured at the predetermined time interval into a frequency component. And a predetermined value in which a frequency difference between the frequency of the transmission ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transceiver is set in advance among the received ultrasonic waves for each frequency component developed by the frequency component expansion unit A filter that removes the above frequency component as the noise component, and a reception level of the frequency component after the noise component is removed by the filter out of a plurality of time intervals divided for capturing the received ultrasonic waves Elapsed time to output as the elapsed time since the transmission ultrasonic wave is transmitted until the time interval including the reception ultrasonic wave that maximizes And an arithmetic unit,
The inter-vehicle distance detection device according to claim 2, wherein the distance calculation unit calculates the inter-vehicle distance based on the elapsed time output from the elapsed time calculation unit.
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