JP4055584B2

JP4055584B2 - 衝突予測装置

Info

Publication number: JP4055584B2
Application number: JP2003011852A
Authority: JP
Inventors: 清貴森泉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: JP2004224098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両と衝突対象物とが衝突するか否かを予測する衝突予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、特許文献１に示すように、車間距離制御装置は知られている。この車間距離制御装置は、自車両と前方または後方の車両との車間距離が所定の車間距離となるように自車両の速度を制御することにより、衝突を回避するものである。このため、車間距離制御装置は、自車両と前方または後方の車両との間の車間距離を検出するためのレーダ装置と、所定の車間距離となるように自車両の車速を調整する速度調整装置とを備えた構成とされている。このように構成された車間距離制御装置においては、速度調整装置が、レーダ装置によって検出された車間距離に基づいて現在の車間距離を確認するとともに、所定の車間距離となるように自車両の車速を調整するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３３６６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記車間距離制御装置においては、速度調整装置による車速を調整する車速調整処理の処理間隔が、車間距離を検出する時間間隔よりも短い場合には、速度調整装置は、前回検出された車間距離と同一の値を用いて車速調整処理に係る処理演算を行う場合がある。このため、演算結果が同一となるにもかかわらず、車速調整処理演算を行わなければならず、速度調整装置の車速調整処理演算に係る負担が大きくなる場合がある。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、演算負担の軽減および演算の信頼性を向上させた衝突予測装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の特徴は、衝突予測装置が、自車両と衝突対象物との間の相対量を第１所定時間間隔で検出する相対量検出手段と、前記相対量検出手段によって検出した相対量を利用して、前記第１所定時間間隔よりも短い第２所定時間間隔で、前記衝突対象物と自車両とが衝突するか否かを演算して予測する衝突予測演算手段と、前記衝突予測演算手段が演算に利用する相対量が、今回の演算の直前の演算に利用した相対量と同一であるか否かを判定する判定手段とを備え、前記衝突予測演算手段は、前記判定手段によって前記相対量が同一であると判定されると、前記衝突対象物と自車両とが衝突するか否かの演算を中止することにある。
【０００７】
これによれば、相対量検出手段によって、第１所定間隔で検出された相対量、例えば、自車両を基準としたときの衝突対象物の相対距離などを利用して、衝突予測演算手段は、第２所定間隔で前記衝突対象物と自車両とが衝突するか否かの演算を実行して衝突を予測することができる。このとき、第２所定間隔は、第１所定間隔に比して短いため、衝突予測演算手段は、同一の相対量を利用して前記衝突対象物と自車両とが衝突するか否かの演算を実行する場合がある。
【０００８】
このため、判定手段は、衝突予測演算手段の演算に利用する相対量が、今回の演算の直前の演算に利用した相対量と同一であるか否かを判定し、相対量が今回の演算の直前に利用した相対量と同一であると判定したときには、演算結果が同一となるため、衝突予測演算手段の演算を中止させることができる。ここで、今回の演算の直前に利用された相対量は、今回の相対量と同一である可能性が高いため、衝突予測演算手段の演算による負担を軽減することができるとともに、相対量を記憶するための記憶装置の記憶容量を小さくすることができる。そして、負担が軽減された分だけ、他の処理（例えば、ＡＬＵチェックロジックなど）の実行が可能となり、処理効率を向上することができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、衝突予測装置を、前記相対量検出手段によって検出した相対量に対して、同検出した相対量を識別するための識別情報を付与する識別情報付与手段を備える構成としたことにもある。これによれば、識別情報（例えば、番号など）が、検出された相対量に対して付与されるため、判定手段は、識別情報を利用して、容易に相対量が同一であるか否かを判定することができる。したがって、判定手段の判定による負担を軽減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る衝突予測装置の全体を概略的に示すブロック図である。この衝突予測装置は、衝突予測判断コンピュータ１０の車両衝突予測に基づいて、乗員保護装置２０を作動させるようになっている。
【００１１】
衝突予測判断コンピュータ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品としており、自車両に搭載されたセンサから供給された各信号を取得して、図２のプログラムを実行する。このため、衝突予測判断コンピュータ１０には、車速センサ１１およびレーダセンサ１２が接続されている。車速センサ１１は、車速に応じた周期でパルス信号を衝突予測判断コンピュータ１０に対して出力する。この出力されたパルス信号に基づいて、衝突予測判断コンピュータ１０は、車速Ｖを検出する。
【００１２】
レーダセンサ１２は、ミリ波や赤外線を利用したレーダ装置によって構成されており、自車両の前方を走行している先行車両までの距離に応じた信号を所定の時間間隔Ｔ１で出力する。ここで、レーザ装置について簡単に説明しておく。レーダ装置は、自車両の前端部（例えば、フロントグリル付近）に組み付けられており、鉛直方向に伸びる回転軸を中心にして回転可能なレーダアンテナを備えている。レーダアンテナは、指向性を有するアンテナであり、所定のビーム角の広がりを持って、ミリ波や赤外線を送受信する。そして、レーダアンテナは、衝突予測判断コンピュータ１０からの指示に基づいて、前記回転軸を中心として所定の角度範囲内で回転してミリ波や赤外線を送信するとともに、前記所定の角度範囲内に存在する先行車両によって反射されたミリ波や赤外線を受信するようになっている。
【００１３】
これにより、レーダセンサ１２は、レーダアンテナがミリ波や赤外線を送信し、反射されたミリ波や赤外線を受信するまでの時間差を、所定の角度範囲内に存在する先行車両までの距離に応じた信号として、衝突予測判断コンピュータ１０に対して出力する。衝突予測判断コンピュータ１０は、レーダセンサ１２から前記信号を取得すると、同取得した信号に基づいて、自車両と先行車両間の車間距離Ｌを検出する。そして、衝突予測判断コンピュータ１０は、検出した車間距離Ｌに対し、識別情報としての車間距離データＮｏ．を付与するとともに、車間距離データＮｏ．が付与された車間距離Ｌを図示しないＲＡＭの所定記憶位置に記憶する。
【００１４】
ここで、車間距離データＮｏ．は、図示しないインクリメンタルカウンターを利用して付与されるものであり、レーダセンサ１２から出力される信号が更新されて、車間距離Ｌが更新されるごとに、車間距離データＮｏ．は、例えば、「１」だけ増加するようになっている。また、衝突予測判断コンピュータ１０は、ＲＡＭに車間距離データＮｏ．Ｎの車間距離Ｌを更新して記憶するときに、車間距離データＮｏ．（Ｎ−１）の車間距離Ｌすなわち前回の車間距離Ｌも一時的に記憶するようになっている。
【００１５】
乗員保護装置２０は、衝突予測時に衝突を回避するために車両の走行状態を制御する装置や車両衝突時に乗員に与えるダメージを軽減するための装置である。この乗員保護装置２０としては、例えば、運転者のブレーキ踏力を補助する装置、衝突時に乗員の前方への移動を防止する装置、エアバック作動時の衝撃吸収効率を適正化する装置、衝撃エネルギーの吸収荷重を変更する装置、操作ペダルを移動する装置や乗員保護装置２０および車両の走行状態制御装置以外の装置への電源供給を遮断する遮断回路などがある。なお、これらの乗員保護装置２０を構成する各装置は、車両の衝突直前または衝突直後に作動するものであり、本発明とは直接関係しない。したがって、本明細書において、これら各装置の作動の詳細な説明は省略するが、以下に簡単に説明しておく。
【００１６】
運転者のブレーキ踏力を補助する装置は、衝突を回避するために運転者がブレーキペダルを操作して自車両を停車させるときに、運転者の踏力を補助（詳しくは、ブレーキ油圧の増圧および増圧状態の維持）して、自車両のブレーキ装置を確実に作動させる装置である。
【００１７】
衝突時の乗員の前方への移動を防止する装置としては、例えば、シートベルトの巻き取り装置がある。このシートベルト巻き取り装置は、車両が対象物に衝突した際に、慣性によって乗員が前方へ移動することを防止する。すなわち、シートベルト巻き取り装置は、車両の衝突を検出すると、シートベルトを巻き取るとともに巻き取った位置でロックし、シートベルトが引き出されることを防止するようになっている。なお、この機能を実現するために、シートベルトを電動モータまたは圧縮ガスを利用して巻き取りロックする装置が実施されている。
【００１８】
エアバック作動時の衝撃吸収効率を適正化する装置としては、例えば、乗員のシートベルト装着の有無あるいは乗員の体格（体重）に応じて、ステアリングコラムを移動させるコラム移動装置がある。このコラム移動装置は、乗車した乗員とステアリングとの距離を、エアバックの展開に必要な距離として効率よく衝撃を吸収するために、ステアリングコラムを移動させるようになっている。なお、この機能を実現するために、ステアリングコラムの角度を変更する装置、ステアリングと乗員との距離を変更する装置あるいはシートを前後方向に移動させる装置などが実施されている。
【００１９】
衝撃エネルギーの吸収荷重を変更する装置としては、例えば、ステアリングコラムの変形に伴うエネルギー吸収によって、運転者の操舵ハンドルへの衝突を緩和する衝撃エネルギー吸収装置がある。この衝撃エネルギー吸収装置は、車両衝突に伴って、運転者がステアリングに衝突しても、衝突に伴い生じた衝撃エネルギーをステアリングコラムの変形に伴うエネルギー吸収によって的確に緩和するようになっている。なお、この機能を実現するために、例えば、ステアリングコラムの外周面方向から円錐状のピンを挿入し、所定量挿入されたピンがステアリングコラムの外周面を裂きながら相対移動するときの変形抵抗を利用する衝撃エネルギー吸収装置などが実施されている。
【００２０】
操作ペダルを移動する装置としては、例えば、車両衝突時に、操作ペダルを車両前方へ移動させるペダル移動装置がある。このペダル移動装置は、車両衝突を検出すると、慣性によって投げ出される運転者の脚部と操作ペダル（例えば、アクセルペダル、ブレーキペダルなど）との衝突を回避するために、操作ペダルを車両前方へ移動させるようになっている。なお、この機能を実現するために、例えば、電動モータの駆動力によって操作ペダルを移動させたり、アクセルペダルとブレーキペダルとの移動タイミングを変更して移動させるペダル移動装置などが実施されている。
【００２１】
乗員保護装置２０および車両の走行状態制御装置以外の装置への電源供給を遮断する遮断回路は、上記の乗員保護装置２０や車両走行制御装置（例えば、ＡＢＳや車両安定制御装置など）に、優先的に電源を供給するために、その他の装置への電源供給を遮断する遮断回路である。すなわち、遮断回路は、車両衝突や衝突回避に必要でない装置、例えば、オーディオ装置などへの電源供給を遮断する。
【００２２】
次に、上記のように構成した本実施形態に係る衝突予測装置の作動について説明する。図示しないイグニッションスイッチの投入により、衝突予測装置の衝突予測判断コンピュータ１０は、レーダ装置に対して、その作動を指示する。この作動指示により、レーダアンテナが所定の角度範囲で動作し、レーダセンサ１２は、所定の間隔Ｔ１ごとに、所定角度範囲内に存在する先行車両までの距離に応じた信号の出力を開始する。
【００２３】
また、図示しないイグニッションスイッチの投入により、衝突予測判断コンピュータ１０は、図２の衝突予測プログラムを所定の時間Ｔ２ごとに繰り返し実行し始める。ここで、プログラムの実行間隔Ｔ２は、レーダセンサ１２の出力間隔Ｔ１よりも短く設定されている。この衝突予測プログラムの実行はステップ１００にて開始され、ステップ１０２にて車速センサ１１からの信号に基づいて検出した車速Ｖを入力して、同車速Ｖが所定の車速Ｖo（例えば、時速５Km/h）以上であるか否かを判定する。車速Ｖが所定の車速Ｖo未満であれば、自車両が走行していないと判定して、ステップ１０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１２２にて、プログラムの実行を一旦終了する。
【００２４】
一方、車両が走行を開始しており、ステップ１０２にて「Ｙｅｓ」すなわち車速Ｖが所定の車速Ｖo以上であると判定すると、衝突予測判断コンピュータ１０は、ステップ１０４以降の処理を実行する。ステップ１０４においては、衝突予測判断コンピュータ１０は、今回のプログラムの実行に利用する車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．が、前回のプログラムの実行に利用された車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．と異なるか否かを判定する。
【００２５】
これについて、以下に具体的に説明すると、図３に示すように、レーダセンサ１２から出力される信号の出力間隔Ｔ１と、衝突予測判断コンピュータ１０が衝突予測プログラムを実行する実行間隔Ｔ２とは、異なっている。このため、図３に示すように、衝突予測判断コンピュータ１０は、レーダセンサ１２から出力された信号を利用して車間距離データＮｏ．１の車間距離Ｌを検出し、次回車間距離データＮｏ．２の車間距離Ｌを検出するまでの間に、図２の衝突予測プログラムを２回実行することになってしまう。
【００２６】
具体的には、衝突予測判断コンピュータ１０は、車間距離データＮｏ．１の車間距離Ｌを利用して、後述するステップ１１８にて衝突を予測する演算を２回行い、Ａ，Ｂの演算結果を得る。しかしながら、演算結果Ａ，Ｂは、ＲＡＭに記憶された同一の車間距離Ｌに基づいて演算された結果であるため、同一の演算結果１となる。これは、車間距離データＮｏ．２の車間距離Ｌに基づいて演算された演算結果Ｃ，Ｄおよび車間距離データＮｏ．３の車間距離Ｌに基づいて演算された演算結果Ｅ，Ｆにおいても同様である。すなわち、演算結果Ｃ，Ｄは、同一の演算結果２となり、演算結果Ｅ，Ｆは、同一の演算結果３となってしまう。
【００２７】
このような無駄を避けるため、衝突予測判断コンピュータ１０は、ステップ１０４にて、ＲＡＭの所定記憶位置に記憶している車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．を確認する。そして、今回のプログラム実行時に利用する車間距離データＮｏ．が変更されておらず、前回利用した車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．と一致していれば、「Ｎｏ」と判定して、ステップ１２２に進み、プログラムの実行を一旦終了する。これは、車間距離データＮｏ．の変更がなければ記憶している車間距離Ｌも更新されていないため、上記説明のように衝突予測の演算結果が前回の演算結果と同一となるためである。このように、本実施形態の衝突予測プログラムにおいては、今回の車間距離データＮｏ．と前回の車間距離データＮｏ．とが同一の場合には、衝突予測判断コンピュータ１０は、衝突予測演算を実行しない。
【００２８】
一方、今回のプログラムの実行時に利用する車間距離データＮｏ．が変更されており、前回利用した車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．と異なっていれば、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１０６に進む。ステップ１０６においては、今回のプログラムの実行に利用する車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．が、前回（直前）のプログラムの実行に利用された車間距離Ｌの車間距離データＮｏ．に対して「１」だけ増加しているかすなわち車間距離Ｌが更新されたか否かを判定する。これは、車間距離データＮｏ．は、上述したように、車間距離Ｌが更新されるごとに「１」ずつ増加しており、車間距離Ｌが確実に順次更新されていれば、車間距離データＮｏ．が「１」だけ増加しているからである。
【００２９】
このステップ１０６の処理により、今回利用する車間距離データＮｏ．が前回（直前に）利用した車間距離データＮｏ．に対して「１」だけ増加していなければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップ１０８に進み、予め設定されているセンサ異常検出処理を実行する。そして、センサ異常検出処理の実行後、ステップ１２２に進み、この衝突予測プログラムの実行を一旦終了する。
【００３０】
一方、今回利用する車間距離データＮｏ．が前回（直前に）利用した車間距離データＮｏ．に対して「１」だけ増加して増加していれば、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１１０に進む。ステップ１１０においては、衝突予測判断コンピュータ１０は、ＲＡＭに一時的に記憶して今回のプログラムの実行に利用する車間距離Ｌを入力し、今回のプログラムの実行による入力距離を表す今回車間距離Ｌnewとして設定する。
【００３１】
次に、ステップ１１２にて、前回（直前）のプログラムの実行時に入力した車間距離Ｌ（以降、前回車間距離Ｌoldという）から今回車間距離Ｌnewを減算した減算値Ｌold−Ｌnewを、この衝突予測プログラムの実行時間間隔Δｔで除算することにより、対象物との相対速度ＶＲ（＝（Ｌold−Ｌnew）／Δｔ）を演算する。なお、前回車間距離Ｌoldは、図示しない初期設定処理によって「０」に設定されている。この場合、初回に演算される相対速度ＶＲは負となり、後述するステップ１１６にて「Ｎｏ」と判定されるため、実質的な処理が実行されないので、初回に演算される相対速度ＶＲが不適切であっても、この点が問題となることはない。
【００３２】
前記相対速度ＶＲの演算後、ステップ１１４にて、次回の相対速度ＶＲの計算のために、前回車間距離Ｌoldを今回車間距離Ｌnewに更新しておく。次に、ステップ１１６において、前記ステップ１１２にて計算した相対速度ＶＲが正であるか否かを判定する。相対速度ＶＲが正でなければ、前述のように、ステップ１１６にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２２に進み、プログラムの実行を一旦終了する。これは、相対速度ＶＲが正でないことは自車両と先行車両の車間距離Ｌが変化しないまたは増加していることを意味し、この場合には自車両が先行車両に衝突する可能性がないので、衝突予測する必要がないからである。
【００３３】
一方、相対速度ＶＲが正であれば、ステップ１１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１１８に進む。ステップ１１８においては、衝突予測判断コンピュータ１０は、自車両と先行車両との衝突を予測する。この種の衝突予測については、種々の変数（パラメータ）に基づく種々の予測式が採用され得るが、本実施形態においては、自車両と先行車両との車間距離Ｌ、相対速度ＶＲおよび衝突回避に必要な所定時間Ｔｃに基づく予測式を採用して、衝突を予測する場合を例として説明する。
【００３４】
衝突予測判断コンピュータ１０は、ステップ１１８にて、所定時間Ｔcと相対速度ＶＲとを乗じて計算される距離と今回車間距離Ｌnewとを比較して、自車両と先行車両とが衝突するか否かを判定する。すなわち、衝突予測判断コンピュータ１０は、所定時間Ｔcと相対速度ＶＲとを乗算して車両の移動距離を予測し、同予測移動距離と今回距離Ｌnewとの比較に基づいて車両と対象物との衝突を予測する。ここで、所定時間Ｔcは、自車両の車速を減速して衝突回避するために必要な時間に基づいて予め定められており、種々の値を有する。
【００３５】
具体的に説明すると、衝突予測判断コンピュータ１０は、所定時間Ｔcを相対速度ＶＲに乗算して予測移動距離を演算する。そして、演算した予測移動距離よりも今回距離Ｌnewが大きければ、自車両を減速して先行車両との衝突が回避可能すなわち「Ｎｏ」と判定し、ステップ１２２にて、プログラムの実行を一旦終了する。一方、衝突予測判断コンピュータ１０は、演算した予測移動距離よりも今回距離Ｌnewが小さければ、衝突する可能性が高いすなわち「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１２０に進む。
【００３６】
ステップ１２０においては、衝突予測判断コンピュータ１０は、乗員保護装置２０を作動させる。すなわち、衝突予測判断コンピュータ１０は、所定時間Ｔcに応じて、例えば、ＡＢＳやブレーキの踏力を補助する装置などを作動させて車両を減速制御し、衝突を回避するように制御したり、ペダル移動装置の作動、遮断回路の作動などを制御し、衝突による乗員へのダメージを軽減するように乗員保護装置２０を作動させる。
【００３７】
前記ステップ１２０の処理後、ステップ１２２にて、プログラムの実行を一旦終了する。
【００３８】
以上の説明からも理解することができるように、本実施形態の衝突予測装置によれば、衝突予測判断コンピュータ１０は、レーダセンサ１２から出力された信号に基づいて、車間距離Ｌを検出するとともに、同検出した車間距離Ｌに識別情報としての車間距離データＮｏ．を付与することができる。これにより、衝突予測判断コンピュータ１０は、今回利用する車間距離Ｌが前回利用した車間距離Ｌと同一であるか否かの判定を容易に判定することができて、この判定に係る負担を軽減することができる。また、衝突予測判断コンピュータ１０は、今回利用する車間距離ＬをＲＡＭに記憶する際に、直前に利用した車間距離Ｌのみを記憶する。これにより、ＲＡＭの記憶容量を小さくすることができる。
【００３９】
また、衝突予測判断コンピュータ１０は、今回利用する車間距離Ｌが前回利用した車間距離Ｌと同一であると判定すると、衝突予測に係る演算を実行しない。これにより、衝突予測に係る演算による衝突予測判断コンピュータ１０の負担を軽減することができる。そして、衝突予測判断コンピュータ１０は、衝突予測に係る演算の負担が軽減された分だけ、他の処理（例えば、ＡＬＵチェックロジックなど）の実行が可能となり、車両全体としての処理効率を向上することができる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、自車両と先行車両との車間距離Ｌ、相対速度ＶＲおよび衝突回避に必要な所定時間Ｔｃに基づく予測式を採用して、衝突を予測する場合を例として説明したが、複数の予測式（例えば、旋回を伴ったときの衝突の予測など）を採用して実施可能であることは言うまでもない。このように、複数の予測式を採用して多数結果を出力する場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、処理効率を向上することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施に当たっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る衝突判定装置の全体概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係り、図１の衝突予測判断コンピュータによって実行される衝突予測プログラムのフローチャートである。
【図３】レーダセンサの信号出力間隔、車間距離データＮｏ．の付与間隔および図１の衝突予測判断コンピュータの演算間隔を概略的に示したタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…衝突予測判断コンピュータ、１１…車速センサ、１２…レーダセンサ、２０…乗員保護装置

Claims

自車両と衝突対象物との間の相対量を第１所定時間間隔で検出する相対量検出手段と、
前記相対量検出手段によって検出した相対量を利用して、前記第１所定時間間隔よりも短い第２所定時間間隔で、前記衝突対象物と自車両とが衝突するか否かを演算して予測する衝突予測演算手段と、
前記衝突予測演算手段が演算に利用する相対量が、今回の演算の直前の演算に利用した相対量と同一であるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記衝突予測演算手段は、前記判定手段によって前記相対量が同一であると判定されると、前記衝突対象物と自車両とが衝突するか否かの演算を中止することを特徴とする衝突予測装置。
前記請求項１に記載した衝突予測装置において、
前記相対量検出手段によって検出した相対量に対して、同検出した相対量を識別するための識別情報を付与する識別情報付与手段を備える構成としたことを特徴とする衝突予測装置。