JP2014502759A - 車間距離制御システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車（１）用の車間距離制御システムであって、装備車両（１）の予測経路及び隣接する経路で移動する複数の対象物（３、４、５）を同時に検知するように構成される前方物体検知手段を備えている。前記前方物体検知手段は更に前記対象物（３、４、５）の各々の速度、及び前記対象物（３、４、５）の各々までの距離を継続的に監視するように構成されている。前記車間距離制御システムは前記検知手段からの信号を処理して、前記装備車両（１）の前方を走行する車両（３、４、５）までの距離及び相対速度の情報を提供し、更に、前記装備車両（１）の前方を走行する車両（３、４，５）までの距離及び相対速度の情報に基づいて速度制御信号を反復的に生成するように構成された処理手段と、前記処理手段からの前記制御信号に応答して前記装備車両（１）の速度を制御する手段と、を備えている。前記処理手段は更に、前記装備車両（１）から仮想対象車両（６）までの時間距離、前記車両群の数に基づいて計算された前記仮想対象車両（６）までの距離及び前記仮想対象車両（６）の速度、前記車両群の距離の分散、ひいては前記車両群の車両密度、及び前記車両群内の位置の変動性を計算するように構成されることで、前記処理手段のアルゴリズムが上記パラメータから時間距離の許容偏差を決定し、前記処理手段が、前記装備車両（１）と前記仮想車両（６）との間の前記計算された時間距離に基づく前記装備車両（１）の速度を制御する前記手段への信号を生成するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、装備車両の予測経路と隣接経路で移動する複数の対象物を同時に検知するように構成された前方物体検知手段を備える、自動車用車間距離制御システムに関する。この手段は更に、前記対象物の各々の速度及び距離を継続的に監視するように構成されている。

本発明は更に、前記検知手段からの信号を処理して、装備車両の前方を走行する車両との距離及び相対速度の情報を提供するように構成された処理手段も備え、この処理手段は更に、装備車両の前方を走行する車両との距離及び相対速度の情報に基づいて、速度制御信号を反復的に生成するように構成されている。更に、処理手段からの制御信号に応答して装備車両の速度を制御する手段を備えている。

本発明は更に、上記のシステムを搭載した装備車両の速度を適応させる方法に関する。

現在、先行車までの時間距離（タイムギャップ）を保つように車両を快適に制御するために利用できる複数の車間距離制御システム、又は自律型車間距離制御システムが存在する。これらのシステムは一般に、車両が別の車両に近づくと減速し、交通量が許せばプリセット速度に再び加速することを可能にする、レーダー又はレーザー装置のいずれかを用いる。車間距離制御（ＡＣＣ）技術は次世代のインテリジェントカーの鍵を握る要素であることは広範に認められている。レーザーを用いるシステムはレーダーを用いるシステムよりも大幅に低コストである。しかし、レーザーを用いるＡＣＣシステムは、天候状態が悪い時は車両をさほど良好に検知及び追尾せず、また、極めて汚れた（非反射性の）車両をさほど良好に追尾しない。レーザーを用いるセンサは露出されている必要があり、センサ（かなり大きいブラックボックス）は通常は、車両の片側に片寄ったロアグリルにみられる。

レーダーを用いたセンサはプラスチック製ダッシュボードの背後に隠すことができる。しかし、ダッシュボードの外観はこの機能がない車両とは異なることがある。例えば、車両メーカーによってはレーダーを中央のアッパーグリルの背後に実装することができる。しかし、このような用途のグリルは、グリルの他の部分の上のスラットに似せるために、スラットを塗装した堅牢なプラスチックパネルをレーダーの前方に含んでいる。

単一式のレーダーシステムが最も一般的である。複数のセンサを含むシステムは、同類の２つのハードウエアセンサ、又は車両の隅に設置された２つの短距離レーダーセンサと結合された中央の１つの遠距離レーダーのいずれかを使用する。勿論、あらゆる組み合せが市販されている。

燃費の観点から、先行車が所望の「タイムギャップ」から外れる許容差を超えてブレーキをかけ、加速すると、装備車もブレーキをかけ、加速するので性能が低下することがある。このような経験は、かかるシステムの燃費に悪影響を及ぼす。

上記の問題を解決するために複数台の車両を同時に監視することができるが、それは、複数の車両を同時に追尾している場合、第１の動作を補償するために短時間で再び装備車両の加速／ブレーキが必要となりそうな場合、装備車両がブレーキ／加速を回避できれば、車間距離制御を向上させることができるからである。

特許文献１は、１台又は複数台の車両を監視して距離の値及び速度目標値を定める車間距離制御システムを開示している。このシステムは、個々の車両の検出により生じるそれぞれの制御命令を比較し、最も遅い速度を与える命令を選択する。

特許文献２には、センサが装備車両の前方の複数台の車両までの距離を検知する車間距離制御システムが開示されている。検知される各車両が対象となり、通常は装備車両の直接の経路内の最も近い対象である最適な対象が選択される。

更に、特許文献３は、周囲環境が少なくとも１つの近距離ゾーンと少なくとも１つの遠距離ゾーンとに区分される複数台の車両を監視する車間距離制御システムを開示している。監視される各車両の、例えば車線、速度、及び距離等の位置が近距離ゾーンと遠距離ゾーンに関して判定される。次いで装備車両の速度が当該位置に基づいて調節される。システムは、異なるゾーンに対して少なくとも２つの前方監視センサを備えている。

国際公開第２００７／０６９９９７号 米国特許第５，６２９，８５１号明細書 米国特許第６，８１６，０８４号明細書

本発明の目的は、１台の先行車だけではなく、先行し隣接する車両群を考慮に入れることによって、先行車の挙動の悪影響を軽減しようとする車間距離制御システムを提供することにある。更に別の目的は、１台の先行車だけではなく、先行し隣接する車両群を考慮に入れて車両の速度を適応させる方法を提供することにある。

上記の目的は、添付の特許請求の範囲に記載のシステム及び方法によって達成される。

本発明による自動車用の車間距離制御システムは、装備車両の予測経路及び隣接する経路で移動する複数の対象物を同時に検知するように構成された前方物体検知手段を備えている。これらの手段は更に、前記対象物の各々の速度、及び前記対象物の各々までの距離を継続的に監視するように構成されている。本システムは更に、前記検知手段からの信号を処理して、装備車両の前方を走行する車両までの距離及び相対速度の情報を提供する処理手段を備え、この処理手段は更に、装備車両の前方を走行する車両までの距離及び相対速度の情報に基づいて速度制御信号を反復的に生成するように構成されている。処理手段からの制御信号に応答して装備車両の速度を制御する手段も車間距離制御システムに備えられている。

処理手段は更に、装備車両から仮想対象車両までの時間距離、前記車両群の数に基づいて計算された前記仮想対象車両までの距離及び前記仮想対象車両の速度、前記車両群の距離の分散、ひいては前記車両群の車両密度、及び車両群内の位置の変動性を計算するように構成されている。処理手段のアルゴリズムは、上記パラメータから時間距離の許容偏差を決定し、処理手段は、装備車両と前記仮想車両との間の計算された時間距離に基づく装備車両の速度を制御するための手段への信号を生成するように構成されている。

好ましくは、角度並びに横方向距離を監視する。このシステム又は方法では、監視される車両を速度ベクトルと見なすことができる。

本発明の着想は、複数台の車両を同時に追尾し、車間距離制御の目的のうち１つだけを選択するのではなく全てを活用するというものである。対象車両群は１台の個々の車両よりも「スムーズ」に挙動する傾向にあり、方法／システムはこのスムーズさを評価しようとする。すぐに修正される必要にある動作を装備車両に実行させる動作が不明な場合は、これを予測し、装備車両を制御する際にこれを考慮する。車両群内の個々の車両の動きは、強く相関すると思われる。また、車両群内の全ての車両は必ずしも等しく「重要」とは限らず、好ましくは、例えば距離及び速度に基づいて重み付けされる。

好ましくは、処理手段によって生成される、速度を制御する手段への信号は、所望の速度値を示す。

本発明の好ましい実施形態では、処理手段は検知される車両群内の全ての対象物の共分散を計算するように構成され、この共分散は仮想対象車両の挙動を予測するためのアルゴリズムで使用される。

本発明の別の好ましい実施形態では、仮想対象車両はエコドライブ特性を有するように導出される。

本発明の更に別の実施形態では、物体検知手段は、検知される各対象物の距離の値及び速度値を定めるためのレーダーユニット、又はＬＩＤＡＲユニット、又はカメラユニットを備えている。ＬＩＤＡＲ（光検出及び測距）は、散乱光の特性を計測して遠隔対象までの距離及び／又はその他の情報を得る遠隔光検出技術である。物体又は表面までの距離を判定する一般的な方法は、レーザーパルスを使用するものである。無線波を使用する類似するレーダー技術と同様に、パルスの伝送と反射信号の検出との間の時間遅延を測定することによって、物体までの距離を測定する。「レーザーレーダー」という用語は、レーダーを定義付けるマイクロ波又は無線波をＬＩＤＡＲが使用しない場合にも用いられる。

好ましくは、路面状態を測定するセンサが備えられる。例えば、道路が凍結している場合、速度制御信号は、装備車両の前方車両の速度だけではなく、ホイールと道路間の摩擦の低減に関する危険性の分析にも基づくべきである。

また、好ましくは、車間距離制御システムにおいて、処理手段からの制御信号に応答して装備車両の速度を制御する手段が、エンジン制御手段とブレーキ制御手段を更に備える。

好ましくは、車間距離制御システムは更に、プリクラッシュシステムを備えるか、又はこれに結合されている。このようなシステムは、衝突の危険が大きい場合はドライバーに警告し、且つ／又はブレーキをかける。更に、ある種の車両では、車間距離制御システムが起動すると、コーナーでのステアリング入力の負担を軽減するためにパワーステアリングアシストを行う車線維持システムも有することが好ましい。

更に別の実施形態では、車間距離制御システムはＧＰＳを援用する。ＧＰＳナビゲーションシステムは、車間距離制御システムへのガイダンス入力を提供する。例えば、自動車道上で、前方車両が減速するがウインカがオンになり、車両は実際に高速道路の出口に向かっているとする。通常は、車間距離制御システムは、前方車両が減速していることを検知し、それに応じてブレーキをかけて装備車両を減速する。しかし、ＧＰＳ援用車間距離制御システムは、高速道路の出口に接近していることを考慮に入れ、同時にカメラからの画像を受信する。カメラは前方車両のウインカを検知できる。したがって、この新規のシステムで、前方車両が車線から外れることがわかるので、ブレーキをかけるのではなく、停滞のない状態を持続する。ナビゲーションシステムの場合は、様々な種類の地図データベースを使用できる。更に、本発明はＧＰＳシステムに限定されず、別のシステムを使用できよう。例えば、ロシア運用グローバルナビゲーション衛星測位システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）、中国運用コンパスナビゲーションシステム、又は欧州連合のガリレオ測位システムである。

車間距離制御システムを搭載した自動車の速度を制御するための本発明の方法の第１の実施形態によれば、装備車両の予測経路と隣接経路で移動する複数の対象物を、前方物体検知手段で同時に検知するステップを含む。更に、前記各々の対象物の速度及び対象物までの距離を継続的に監視し、検知手段からの信号を処理手段で処理して、装備車両の前方を走行する車両までの距離及びその速度の情報を提供し、処理手段を使用して、装備車両の前方を走行する車両までの距離及びその相対速度の情報に基づいて速度制御信号を反復的に生成し、処理手段からの制御信号に応答して装備車両の速度を制御するステップを含む。

本方法は更に、装備車両から仮想対象車両までの時間距離、前記車両群の車両数に基づいて計算された前記仮想対象車両までの距離及びその速度、前記車両群の車両距離の分散、ひいては前記車両群の車両密度、及び車両群の位置の変動性を計算し、処理手段のアルゴリズムで上記パラメータから時間距離の許容偏差を決定し、最後に装備車両と前記仮想車両との間の計算された時間距離に基づく装備車両の速度を制御するための手段への信号を、処理手段を用いて生成するステップを含む。

本発明のシステム及び方法を、図面を参照して以下により詳細に説明する。

本発明のシステム及び方法を使用できる状況を例示する図である。 センサを車両に取付け可能な方法を示す図である。

本発明のシステム及び方法を、添付図面を参照して説明する。実施例は本発明のシステム及び方法を読み、理解し易くするために選択されている。

図１は、車間距離制御システムを搭載した車両１が同じ方向に通行する２車線の道路２上を走行する例示的状況の概略図である。図示のように、３台の別の車両、即ち第１の車両３、第２の車両４、及び第３の車両５が示されている。第３の車両５に一部重なり、その少し左前方に仮想対象車両６がある。３台の車両３、４、５は車間距離制御アルゴリズムでは１つの車両群とみなされる。先行技術のアルゴリズムでは、装備車両の前方の車両群が監視対象の車両であるか、単に最も近い車両であるかにかかわらず、一般に最も近い車両、即ち図１の第３の車両５が先行車として選択される。

本発明の着想は、複数台の車両を同時に追尾し、車間距離制御の目的の１つだけを選択するのではなく全てを活用するというものである。対象車両群は１台の個々の車両よりも「スムーズ」に挙動する傾向にあり、それらの動作も強く相関する傾向にある。例えば、図１の第２の車両４にブレーキがかけられると、第３の車両５もブレーキをかけることが予測される。逆の場合も当てはまる場合、即ち第２の車両４が加速すると、ドライバーがその先行車、即ち第２の車両４にどのように適応するかを評価することによって、第３の車両５の非エコドライブ動作を無視することができる。

更に別の例は、第２の車両４がブレーキをかけ、第３の車両５がブレーキをかけ、その後、第２の車両４が加速する例である。従来型の車間距離制御システムは、第３の車両５の速度及びブレーキに適応する。本発明のシステムは、１台の対象車両として車両群全体、この場合は第２の車両４と第３の車両５を利用する。したがって、装備車両１もブレーキをかけてもよいが、第３の車両５がすぐに加速するものと予期されるので、第３の車両５と同程度のブレーキではない公算が高い。

同様に、第３の車両５がブレーキをかけるのを待つのではなく、装備車両１のシステムはここで前もって動作することが可能である。したがって、第２の車両４と第３の車両５との間に強い相関が予期される場合は、第２の車両４は再び加速するものと予期されるため、車間距離制御システムのホスト、即ち装備車両１のブレーキ動作を避けるか、又は少なくとも最小限に抑えることができる。本発明のシステムは、一実施形態では、異なる車線での交通密度と速度の相関を考慮に入れる。

本発明によるシステム及び方法は主として、２台以上の車両の情報が本発明のアルゴリズムで入力データとして使用される点で先行技術の方法とは異なっている。装備車両１の前方に１台の車両しか見えない場合、又は装備車両１に最も近い車両が、通常予期されるようには動作しない場合は、本発明のシステム又は本発明の方法と先行技術との間には最も基本的な形態に差異はない。したがって、一部の極端な場合に、システムが特定の状況を認識しない場合、車間距離制御システムが先行技術のモードに戻ることがより良い代替策であることもある。しかし、ナビゲーションシステムと組み合わせた実施形態では、道路の出口が近付き、装備車両の前方の最も近い車両が減速することがあるが、このことは相関がない挙動を説明することになり得る。したがって、本発明によるシステムを搭載した車両は、道路から離れる車両だけではなく、間もなく道路を離れる、車両の前方の別の車両をも考慮に入れて、車両の速度を調節できる。

本発明の一実施形態によれば、システムは、車両数、車両群の広がり又は長さ、車両群内の位置の変動性、及び予測の目的で使用される車両群のモデル適応に基づいて車両群の特性を評価する。これらのパラメータから、車間距離制御アルゴリズムは時間距離の許容偏差を決定する。

別の実施形態では、車両群内の全車両の共分散を表すために適応モデルを使用する。全車両の移動を利用して、予測制御アルゴリズムを前提に、仮想車両６の位置及び動作を予測する。この場合、仮想車両の挙動を理解し予測するために、一般的にドライバーの相互作用をモデリングすることも可能である。代替実施形態では、仮想車両は装備車両の前方の最も近い車両であってもよい。

更に別の実施形態では、図１に示すように、仮想対象車両６を、車両群に類似する動的挙動を有する車間距離制御システムによって作成する。この仮想車両６がエコドライブ特性を有するように導出されると、装備車両１も同様に導出される。第３の車両５の少し左側の仮想車両６の位置は、この場合、システムが第１の車両３を考慮に入れていることを示す。

図２から、センサを取り付けて装備車両１のすぐ前の車両の他の車両も見ることができるので、トラックプラットフォームが本発明のアプローチには特に有利であることが分かる。更に、レーダーは、レーダービームのマルチパス挙動により、隠れていると思われる車両を捉えることができる場合も多いことも示されている。更に、トラック上で、カメラを比較的高い位置に取付けることができるので、複数台の車両を監視するためにカメラを使用してもよい。

更に別の選択肢は、装備車両の前方車両だけではなく、横方向から来る車両も監視することである。場合によっては、より高速で走行する別の車両が装備車両を追い越し、装備車両の手前に割り込むことがある。追い越し車両が減速しない限り、装備車両は速度を保つことができよう。監視対象が前方車両だけではない場合は、システムがこのような状況に対処するのはより容易になる。

以上、本発明の実施例を開示してきた。しかし、修正及び改変を組み込んだ方法が当業者には自明であることは明らかである。前述の開示は当業者が本発明を実施できるようにすることを意図しているため、これに限定されるものと解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に含まれる修正及び変形形態を含むものと解釈されるべきである。例えば、実施形態によっては、仮想車両６を、実際に複数の「実物の」車両のうち１台であるものとして選択してもよい。

Claims (15)

1. 自動車（１）用の車間距離制御システムであって、
   −装備車両（１）の予測経路及び隣接する経路で移動する複数の対象物（３、４、５）を同時に検知するように構成され、更に前記対象物（３、４、５）の各々の速度、及び前記対象物（３、４、５）の各々までの距離を継続的に監視するように構成された前方物体検知手段と、
   −前記検知手段からの信号を処理して、前記装備車両（１）の前方を走行する車両（３、４、５）までの距離及び相対速度の情報を提供し、更に、前記装備車両（１）の前方を走行する車両（３、４，５）までの距離及び相対速度の情報に基づいて速度制御信号を反復的に生成するように構成された処理手段と、
   −前記処理手段からの前記制御信号に応答して前記装備車両（１）の速度を制御する手段と、を備え、
   前記処理手段が更に、前記装備車両（１）から仮想対象車両（６）までの時間距離、前記車両群の数に基づいて計算された前記仮想対象車両（６）までの距離及び前記仮想対象車両（６）の速度、前記車両群の距離の分散、ひいては前記車両群の車両密度、及び前記車両群内の位置の変動性を計算するように構成されることで、前記処理手段のアルゴリズムが上記パラメータから時間距離の許容偏差を決定し、前記処理手段が、前記装備車両（１）と前記仮想車両（６）との間の前記計算された時間距離に基づく前記装備車両（１）の速度を制御する前記手段への信号を生成するように構成される、車間距離制御システム。
2. 前記処理手段により生成された、速度を制御する前記手段への前記信号が、所望の速度値を表す、請求項１に記載の車間距離制御システム。
3. 前記処理手段が、前記検知される車両群内の全ての対象物（３、４、５）の共分散を計算するように構成され、該共分散は前記仮想対象車両（６）の挙動を予測するためのアルゴリズムで使用される、請求項１又は２に記載の車間距離制御システム。
4. 前記仮想対象車両（６）が、エコドライブ特性を有するように導出される、請求項１乃至３のいずれかに記載の車間距離制御システム。
5. 前記物体検知手段が、前記検知される対象物（３、４、５）の各々の距離の値及び速度値を定めるためのレーダーユニット、又はＬＩＤＡＲユニット、又はカメラユニットを備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の車間距離制御システム。
6. 前記道路（２）の表面状態を測定するセンサが備えられる、請求項１乃至５のいずれかに記載の車間距離制御システム。
7. 前記処理手段からの前記制御信号に応答して前記装備車両（１）の速度を制御する前記手段が、エンジン制御手段とブレーキ制御手段を備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の車間距離制御システム。
8. 前記システムがプリクラッシュシステムに結合される、請求項１乃至７のいずれかに記載の車間距離制御システム。
9. 前記システムがナビゲーションシステムと組み合わされる、請求項１乃至８のいずれかに記載の車間距離制御システム。
10. 前記システムが更に、前記装備車両の横方向の車両を監視する手段を備える、請求項１乃至９のいずれかに記載の車間距離制御システム。
11. 車間距離制御システムを搭載した自動車（１）の速度を制御するための方法であって、
    −前記装備車両の予測経路と隣接経路で移動する複数の対象物（３、４、５）を、前方物体検知手段で同時に検知するステップと、
    −前記対象物（３、４、５）の各々の速度及び前記対象物の各々までの距離を継続的に監視するステップと、
    −前記検知手段からの信号を処理手段で処理して、前記装備車両（１）の前方を走行する車両（３、４、５）までの距離及び前記車両（３、４、５）の相対速度の情報を提供するステップと、
    −前記処理手段を使用して、前記装備車両（１）の前方を走行する前記車両（３、４、５）までの距離及び前記車両（３、４、５）の相対速度の前記情報に基づいて速度制御信号を反復的に生成するステップと、
    −前記処理手段からの前記制御信号に応答して前記装備車両（１）の速度を制御するステップと、
    を含み、
    前記方法が更に、
    −前記装備車両（１）から仮想対象車両（６）までの時間距離、前記車両群の車両数に基づいて計算された前記仮想対象車両（６）までの距離及び前記仮想対象車両（６）の速度、前記車両群の車両距離の分散、ひいては前記車両群の車両密度、及び前記車両群の位置の変動性を計算するステップと、
    −前記処理手段のアルゴリズムで上記パラメータから時間距離の許容偏差を決定するステップと、
    −前記装備車両（１）と前記仮想車両（６）との間の計算された時間距離に基づく前記装備車両（１）の速度を制御する手段への信号を前記処理手段で生成するステップと、
    を含む、方法。
12. 前記処理手段を使用して、検知される前記車両群内の全ての対象物（３、４、５）の共分散を計算するステップを更に含み、該共分散が前記仮想対象車両（６）の挙動を予測するための前記アルゴリズムで使用される、請求項１１に記載の方法。
13. レーダーユニット、又はＬＩＤＡＲユニット、又はカメラユニットを使用して、検知される前記対象物（３、４、５）の各々の距離の値及び速度値を定めるステップを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. センサ手段を使用して、前記道路（２）の表面状態を測定するステップを含む、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の方法。
15. ナビゲーションシステムからの情報を用いて対象車両の速度を予測するステップを含む、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の方法。

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