JP4239210B2 - 追従走行制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両が自動車専用道路等において前方を走行する車両に追従した状態で、自動的または半自動的に走行するように制御する追従走行制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車の分野においては、自車両の前方を走行する車両のうち最も近い距離に位置する車両(以下、先行車両)と所定の車間距離を維持した状態で、自車両の走行状態を制御する技術が提案されており、このような技術の一例として、例えば特開平10−181487号には、先行車両と、その前方を走行する車両のうち最も近い距離に位置する車両(以下、先先行車両)との車間距離に基づいて自車両と先行車両との車間距離を算出し、その車間距離を維持するように自車両の走行状態を制御する技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例によれば、先行車両及び先先行車両が何れも順調に走行している場合には、自車両の先行車両との車間距離は安全な距離に保たれる。
【0004】
しかしながら、自車両が維持すべき先行車両との車間距離は、先行車両と先先行車両との車間距離が算出された後、その算出結果に基づいて求められるので、先先行車両が急激な減速を行った場合等には、自車両が維持すべき先行車両との新たな車間距離が算出できるまでの即応性が問題となり、自車両を安定した状態で減速させることができないことが予想される。
【0005】
そこで本発明は、前方を走行する車両のうち自車両から最も近い位置を走行する第1車両(先行車両)またはその第1車両の前方を走行する車両のうち当該第1車両から最も近い位置を走行する第2車両(先先行車両)の走行状態に応じて、安定した追従走行を行う追従走行装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る追従走行制御装置は、以下の構成を特徴とする。
【0007】
即ち、前方を走行する車両のうち自車両から最も近い位置を走行する第1車両(先行車両)の走行状態を表わす情報と、その第1車両の前方を走行する車両のうち該第1車両から最も近い位置を走行する第2車両(先先行車両)の走行状態とを表わす情報とを入手する情報入手手段と、記第1車両に対する前記自車両の追従走行状態を制御する追従走行制御手段と、を備え、前記追従走行制御手段は、前記第2車両の走行状態を表わす情報が所定の減速度を越えたことを表わすときに、所定時間にわたって前記自車両を制動した後、前記第1車両に対する前記自車両の追従走行を継続することを特徴とする。
【0009】
また、この場合、前記所定の減速度は、前記自車両と前記第1車両との車間距離が短くなるのに応じて、或いは、前記自車両の走行速度が高くなるのに応じて、小さな値を設定すると良い。
【0014】
【発明の効果】
上記の本発明によれば、第1車両(先行車両)または第2車両(先先行車両)の走行状態に応じて、安定した追従走行を行う追従走行装置の提供が実現する。
【0015】
即ち、請求項1の発明によれば、自車両において第1及び第2車両の走行状態を認識することができ、第2車両が急な減速を行ったときに、自車両が第1車両の走行状態に追従しているドライバの違和感を防止することができる。
【0016】
また、請求項2乃至請求項の発明によれば、第1車両への追突を防止すると共に、第2車両の減速に応じて、自車両を安定した状態で走行させることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る追従走行制御装置を、代表的な車両である自動車に適用した実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
【0022】
尚、以下の説明においては、自車両の前方を走行する他の車両のうち最も近い位置を走行する車両を、第1車両(所謂、先行車両)と称する。また、第1車両の前方を走行する他の車両のうち最も第1車両に近い位置を走行する車両を、第2車両(所謂、先先行車両に相当)と称する。
【0023】
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態における追従走行制御装置が搭載された車両のシステム構成を示す図である(尚、図1には、図示及び説明の便宜上、本実施形態では扱わない装置構成を含む)。
【0024】
図1に示す車両100において、1は、本実施形態における追従走行制御装置のシステム全体を統括制御する制御ユニットである。2は、外部から受信したGPS(グローバル・ポジショニング・システム)信号に基づいて、車両100の位置を検出するGPSセンサである。3は、車両100の車速を検出する車速センサである。
【0025】
また、4は、進路変更を希望するドライバが操作するターンスイッチ(ウインカスイッチ)である。5は、自車両(車両100)の走行状態を表わす情報を送信すると共に、他車両の走行状態を表わす情報を受信する車車間通信機である。本実施形態において、走行状態を表わす情報として、自車両、第1車両、並びに第2車両の間で送受信される情報としては、少なくとも位置情報と車速とがある。
【0026】
6は、各種情報を表示するディスプレイである。7は、音響装置の出力再生や警報を発報するスピーカである。8は、車両100の加速状態を調整するスロットル・アクチュエータである。9は、車両100の減速状態を調整するブレーキ・アクチュエータである。10は、自車両前方の走行中の車線及び隣接する車線を撮影するCCD(Charge coupled Device)等の撮像装置であり、撮像装置10は、画角が広い装置を1台備えても、或いは、撮影すべき車線単位で複数備えても良い。
【0027】
尚、図1に示す各検出端及び出力端の個別の装置構成については、現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【0028】
図2は、第1の実施形態における追従走行制御装置の制御ブロック図であり、制御ユニット1の内部に表わす各ブロックは、制御ユニット1が行う制御動作を入力信号の流れで表現しており、制御ユニット1は、図1及び図2に示す各種入力信号に基づいて、操作端であるスロットル・アクチュエータ8及びブレーキ・アクチュエータ9の動作を制御する。
【0029】
ここで、第1の実施形態における制御ユニット1の制御処理を概説する。
【0030】
本実施形態において、制御ユニット1は、第1車両または第2車両に対する追従走行制御を行うべく、スロットル・アクチュエータ8及びブレーキ・アクチュエータ9を動作させることによって車両100の加減速を行う。その際、第1または第2車両が選択されている状態における追従走行制御の方法自体は、選択されている車両との車頭時間Tm,Tsが基準となる目標車頭時間T1,T2となるように自車速を調整する現在では一般的な方法を採用するものとし、本実施形態における詳細な説明は省略する。但し、追従対象の車両が切り替えられた場合の制御応答性を高めるべく、追従走行を実現するために操作端であるスロットル・アクチュエータ8及びブレーキ・アクチュエータ9に設定すべき制御量は、別タスクにおいて、第1及び第2車両に対してそれぞれ並行(厳密には擬似並行処理による)して演算される。
【0031】
制御ユニット1は、第1及び第2車両の走行状態を表わす情報として、第1及び第2車両から、少なくともそれら車両の位置情報(所定の座標系における座標値データ)と車速Vm,Vsとを、車車間通信機5を介して入手すると共に、それらの情報に基づいて自車両との相対距離(車間距離)Lm,Lsを算出する。
【0032】
また、第1車両または第2車両のうち、追従対象として何れかの車両を選択する具体的な選択基準として、制御ユニット1は、それら車両のうち走行速度の減速度ΔVm,ΔVsが大きな方の車両を基本的に選択するが、減速度が大きいか否かの判断基準として使用される所定値(しきい値)は、自車両の走行速度、並びに自車両と第1車両との相対距離Lmによって補正される。
【0033】
制御ユニット1による上記の制御処理は、予めROM(不図示)等に格納されたソフトウエアを、CPU(不図示)が実行することによって実現される。その制御処理の詳細について説明する。
【0034】
図3は、第1の実施形態において制御ユニット1が行う制御処理を示すフローチャートであり、乗員による不図示のスイッチの操作により、追従走行モードが選択ているときに行われる処理の手順を示す。
【0035】
同図において、ステップS1:GPSセンサ2より自車両の現在位置を検出すると共に、車速センサ3により自車両の車速を検出する。更に、車車間通信機5を介して、第1及び第2車両についての現在位置情報及び車速Vm,Vsを入手する。そして、自車両の現在位置(現在位置情報)と、第1及び第2車両の現在位置情報とに基づいて、自車両と第1車両との相対距離Lm、並びに自車両と第2車両との相対距離Lsとを算出する。
【0036】
ステップS2:第1及び第2車両について車頭時間Tm,Tsを算出する。ここで、車頭時間とは、自車両が先行車両(第1及び第2車両)に追従走行している状態において、自車両が、現時点において自車両が位置する場所から、その時点において当該先行車両が位置する場所まで到達するまでに要する走行時間であり、算出方法については現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【0037】
ステップS3:第1及び第2車両についてステップS1にて入手した車速Vm,Vsと前回の制御周期におけるステップS1にて入手した車速Vm,Vsとの差分を算出することにより、第1車両の減速度ΔVmと、第2車両の減速度ΔVsとを算出する。
【0038】
ステップS4:第1及び第2車両についてステップS1にて入手した現在位置情報に基づいて、第1車両と第2車両との相対距離Lmsを算出する。
【0039】
ステップS5:追従すべき対象を第1車両から第2車両に切り替える判定に使用するしきい値aを、ステップS1にて検出した自車速に応じて補正する。具体的に、しきい値aは、自車両の走行速度が高くなるのに応じて、大きな値を設定する。これにより、ステップS6の判断処理においては、高速で走行するほど車間距離は長くとるというドライバの一般的な運転特性が考慮された制御が実現する。
【0040】
ステップS6:ステップS4にて算出した第1車両と第2車両との相対距離Lmsと、しきい値aとの比較を行い、その比較結果がLms≦aのときには、第2車両の減速に応じて第1車両が間もなく減速を開始することも予想され、且つ第1車両の減速を検出してから自車両を減速させるのでは、自車両が第1車両に追突する、或いは追突を防止すべく急制動が必要となる事態が予想されるため、これから起きるであろう前方の走行環境の変化に迅速に対応することによって自車両の安定走行を継続するために(即ち、急制動による危険回避はできるだけ避けるために)、追従すべき対象を第1車両から第2車両に切り替え、第2車両に対する追従走行を行うべくステップS12に進む。
【0041】
一方、比較の結果がLms>aのときには、追従すべき対象は第1車両のままとしてステップS7に進む。
【0042】
ステップS7:追従すべき対象を第1車両から第2車両に切り替える判定に使用するしきい値bを、ステップS1にて算出した自車両と第1車両との相対距離Lmに応じて補正する。具体的に、しきい値bは、相対距離Lmが短くなるのに応じて、小さな値を設定する。これにより、ステップS9における判断処理においては、第2車両が減速した場合においても、自車両と第1車両との相対距離Lmがある程度大きければ、追従対象を第1車両に設定したまま自車両を安定した状態で制動することができる。
【0043】
ステップS8:ステップS7にて補正されたしきい値bを、ステップS1にて検出した自車速に応じて更に補正する。具体的に、しきい値bは、自車両の走行速度が高くなるのに応じて、小さな値を設定する。これにより、ステップS9における判断処理においては、第2車両が減速した場合に、自車両の走行速度が高いときほど早めに制動を行うことができる。
【0044】
ステップS9:ステップS3にて算出した第2車両の減速度ΔVsと、しきい値bとの比較を行い、その比較結果がΔVs≧bのときには、ステップS6において上述したのと同様な事態が予想されるため、この場合もステップS12に進む。一方、比較の結果がΔVs<bのときには、追従すべき対象は第1車両のままとしてステップS10に進む。
【0045】
ステップS10:ステップS3にて算出した第1車両の減速度ΔVmと、第2車両の減速度ΔVsとの比較を行い、その比較結果がΔVs>ΔVmのときには、ステップS6において上述したのと同様な事態が予想されるため、この場合もステップS12に進む。一方、比較の結果がΔVs≦ΔVmのときには、第1車両に発生した大きな減速状態に迅速に対応すべきであるため、追従すべき対象は第1車両のままとしてステップS11に進む。
【0046】
ステップS11:ROM等のメモリに予め格納されている目標車頭時間T1から、ステップS2にて算出した自車両の第1車両に対する車頭時間Tmとの差分に応じて、第1車両に追従するための追従制御を実行し、リターンする。
【0047】
具体的には、追従走行を実現するために操作端に設定すべき制御量は、上述したように、追従対象として第1車両が選択されるか、第2車両が選択されるかに関らずに別タスクにおいて擬似並行処理によって逐次算出されているため、本ステップでは、第1車両に対する車頭時間Tmと目標車頭時間T1とに基づいて算出されていた制御量を、スロットル・アクチュエータ8及びブレーキ・アクチュエータ9に対してそのまま設定すれば良い。
【0048】
ステップS12:ステップS11と同様に、目標車頭時間T2から、ステップS2にて算出した自車両の第2車両に対する車頭時間Tsとの差分に応じて、第2車両に追従するための追従制御を実行し、リターンする。
【0049】
上述した本実施形態によれば、自車両において第1及び第2車両の走行状態を認識することができ、それらの情報に基づいて、追従対象として何れか最適な車両が選択されるので、応答性に優れた追従制御を実現することができる。
【0050】
尚、走行速度を減速させる態様としては、上記の如くブレーキアクチュエータ9を動作させても良いが、自動変速機のシフトダウン動作によって実現しても良い。
【0051】
[第2の実施形態]
次に、上述した第1の実施形態に係る追従走行制御装置を基本とする第2の実施形態を説明する。以下の説明においては、第1の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【0052】
図4は、第2の実施形態における追従走行制御装置の制御ブロック図であり、制御ユニット1の内部に表わす各ブロックは、本実施形態において制御ユニット1が行う制御動作を入力信号の流れで表現しており、制御ユニット1は、図1及び図4に示す各種入力信号に基づいて、操作端であるスロットル・アクチュエータ8及びブレーキ・アクチュエータ9の動作を制御する。
【0053】
ここで、第2の実施形態における制御ユニット1の制御処理を概説する。
【0054】
本実施形態において、制御ユニット1が追従制御の対象とする車両は、第1車両であり、第1の実施形態とは異なり追従対象の切り替えは行われないが、第2車両が急制動をかけた場合、即ち第2車両の減速度ΔVsがしきい値cより大きい場合は、ブレーキ・アクチュエータ9を作動させて、自車両を減速させる。
【0055】
図5は、第2の実施形態において制御ユニット1が行う制御処理を示すフローチャートであり、乗員による不図示のスイッチの操作により、追従走行モードが選択ているときに行われる処理の手順を示す。
【0056】
同図において、ステップS21:GPSセンサ2より自車両の現在位置を検出すると共に、車速センサ3により自車両の車速を検出する。更に、車車間通信機5を介して、第1車両の現在位置情報及び車速Vm、並びに第2車両の車速Vsを入手する。そして、自車両の現在位置(現在位置情報)と、第1車両の現在位置情報とに基づいて、自車両と第1車両との相対距離Lmを算出する。
【0057】
ステップS22,ステップS23:図3のステップS2及びステップS3と同様の手順で、第1車両との車頭時間Tmと、第2車両の減速度ΔVsとを算出する。
【0058】
ステップS24:図3のステップS7と同様の手順で、追従すべき対象を第1車両から第2車両に切り替える判定に使用するしきい値cを、ステップS21にて算出した自車両と第1車両との相対距離Lmに応じて補正する。具体的に、しきい値cは、相対距離Lmが短くなるのに応じて、小さな値を設定する。
【0059】
ステップS25:図3のステップS8と同様に、ステップS24にて補正されたしきい値cを、ステップS21にて検出した自車速に応じて更に補正する。具体的に、しきい値cは、自車両の走行速度が高くなるのに応じて、小さな値を設定する。
【0060】
ステップS26〜ステップS28:ステップS23にて算出した第2車両の減速度ΔVsと、しきい値cとの比較を行い(ステップS26)、その比較結果がΔVs≧cのときには、第2車両の減速に応じて第1車両が間もなく減速を開始することも予想され、且つ第1車両の減速を検出してから自車両を減速させるのでは、自車両が第1車両に追突する、或いは追突を防止すべく急制動が必要となる事態が予想されるため、ステップS28において、ブレーキ・アクチュエータ9を所定時間にわたって作動させることにより、直ちに制動を行う。
【0061】
一方、比較の結果がΔVs<cのときには、ROM等のメモリに予め格納されている目標車頭時間T1から、ステップS2にて算出した自車両の第1車両に対する車頭時間Tmとの差分に応じて、第1車両に追従するための追従制御を実行し(ステップS27)、リターンする。
【0062】
上述した本実施形態によれば、第1車両に追従して走行している自車両において、第2車両の走行状態を認識することができ、第2車両が大きく減速した場合には、所定時間にわたって直ちに制動が行われるので、応答性に優れた追従制御を実現することができると共に、このような場合において自車両が第1車両の走行状態に追従した際のドライバの違和感を防止することができる。
【0063】
尚、上述した各実施形態においては、車車間通信機5によって第1及び第2車両の走行状態を表わす情報を直接入手したが、このシステム構成に限られるものではなく、道路側の所定の地上設備との通信を行う路車間通信機を介して入手しても良い。その場合、自車両と第1車両との相対距離Lm、第1車両と第2車両との相対距離Lsは、地上設備から直接入手できることも想定される。
【0064】
<参考例>
次に、上述した実施形態にて説明した追従走行制御が可能な走行レーンが複数車線ある場合において、ドライバが、現在走行中の車線における自車両の追従走行モードを解除し、マニュアル操作にて隣接する車線にレーンチェンジし、再び追従走行モードに設定しようとする場合に採用して好適な参考技術について説明する。
【0065】
図6は、第1及び第2実施形態を基本とする参考技術に係る追従走行制御装置の制御ブロック図であり、制御ユニット1の内部に表わす各ブロックは、本参考例において制御ユニット1が行う警報動作を入力信号の流れで表現しており、制御ユニット1は、図1及び図6に示す各種入力信号に基づいて、マンマシンインタフェースであるディスプレ6及びスピーカ7を利用した警報制御を行う。
【0066】
ここで、本参考例における制御ユニット1の警報処理を概説する。
【0067】
制御ユニット1は、自車両が現在走行中の車線に隣接する他の車線にドライバによるマニュアル操作によってレーンチェンジを行うに際して、これから走行しようとする車線を走行する前方の車両のうち最も自車両に近い車両を上述した第1及び第2実施形態における第1車両として追従すべく、その前方車両と自車両との車頭時間Tmと目標車頭時間T1との差分がしきい値dより小さく、且つ相対速度がしきい値eより小さい場合に、追従走行が可能であると判断し、その前方車両を、ディスプレイ6に表示する。
【0068】
また、制御ユニット1は、本参考例においても、車車間通信機5を介して、周囲に存在する他車両の走行状態を把握することができる。上記のレーンチェンジの条件が満足された場合において、ドライバのマニュアル操作によってレーンチェンジが行われるときに、制御ユニット1は、新たに走行しようとする車線(移行レーン)において自車両の後方を走行する車両が、自車両が追従対象に設定しようとした前方車両を、既に追従対象として走行しているときには、その車線へのレーンチェンジを禁止すべく、スピーカ7による警報を発報する。
【0069】
図7は、第1及び第2実施形態を基本とする参考技術として制御ユニット1が行う警報処理を示すフローチャートであり、乗員による不図示のスイッチの操作により、追従走行モードが解除されているときに行われる処理の手順を示す。
【0070】
同図において、ステップS31:乗員によるターンスイッチ4の操作状態を検出することにより、乗員がこれから移行しようとする隣接する車線(移行レーン)を判定する。
【0071】
ステップS32:GPSセンサ2より自車両の現在位置を検出すると共に、車速センサ3により自車両の車速を検出する。更に、車車間通信機5を介して、移行レーンにおける前方車両(以下、目標第1車両と称する)についての現在位置情報及び車速Vmを入手する。そして、自車両の現在位置(現在位置情報)と、目標第1車両の現在位置情報とに基づいて、自車両と目標第1車両との相対距離Lmを算出する。
【0072】
ステップS33:目標第1車両について車頭時間Tmを算出すると共に、ステップS3にて入手した自車両の車速と、目標第1車両の車速Vmとに従って、自車両と目標第1車両との相対速度Vm1を算出する。
【0073】
ステップS34:移行レーンにおける後方車両が、目標第1車両を、第1車両とする追従走行中(追従走行モード)であるか否かを、車車間通信機5を介して当該後方車両から受信した情報により判断し、この判断でYESのとき(目標第1車両に対して追従走行中のとき)にはステップS38に進み、NOのとき(目標第1車両に対して追従走行中ではないとき)にはステップS35に進む。
【0074】
ステップS35:ステップS34の判断で、当該後方車両は、目標第1車両に対して追従走行中ではないと判断されたので、本ステップでは、移行レーンにおける目標第1車両の走行位置が自車両の追従可能な範囲に位置するかを判定するしきい値dと、ステップS33にて算出した目標第1車両についての車頭時間Tmと目標車頭時間T1との差分を比較し、その比較の結果がTm≦dのときにはステップS36に進み、Tm>dのときにはリターンする。
【0075】
ステップS36:移行レーンにおける目標第1車両の走行位置が自車両の追従可能な範囲に位置するかを判定するしきい値eと、ステップS33にて算出した自車両と目標第1車両との相対速度Vm1の絶対値とを比較し、その比較の結果が|Vm1|≦eのときにはステップS37に進み、|Vm1|>eのときにはリターンする。
【0076】
ステップS37:ドライバが希望する移行レーンへのレーンチェンジが可能であることを報知すべく、撮像装置10によって撮像されている移行レーンの第1車両を、ディスプレイ6に表示し、リターンする。
【0077】
ステップS38:ステップS34の判断において、移行レーンにおける後方車両が、目標第1車両を第1車両とする追従走行中であると判断されたため、自車両は、当該後方車両と目標第1車両との間に割り込み、追従走行を行うことができないことを報知すべく、本ステップでは、スピーカ7からその旨を表わすガイダンスや疑似的なクラクション音を出力し、リターンする。
【0078】
上記の参考技術によれば、追従走行可能な走行レーンが複数車線存在する道路において、追従走行中の周囲の他の車両のトラフィックを乱すことなく、マニュアル操作によるレーンチェンジを、円滑且つ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における追従走行制御装置が搭載された車両のシステム構成を示す図である。
【図2】第1の実施形態における追従走行制御装置の制御ブロック図である。
【図3】第1の実施形態において制御ユニット1が行う制御処理を示すフローチャートである。
【図4】第2の実施形態における追従走行制御装置の制御ブロック図である。
【図5】第2の実施形態において制御ユニット1が行う制御処理を示すフローチャートである。
【図6】第1及び第2実施形態を基本とする参考技術に係る追従走行制御装置の制御ブロック図である。
【図7】第1及び第2実施形態を基本とする参考技術として制御ユニット1が行う警報処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1:制御ユニット,
2:GPSセンサ,
3:車速センサ,
4:ターンスイッチ,
5:車車間通信機,
6:ディスプレイ,
7:スピーカ,
8:スロットル・アクチュエータ,
9:ブレーキ・アクチュエータ,
10:撮像装置,

Claims (3)

  1. 前方を走行する車両のうち自車両から最も近い位置を走行する第1車両の走行状態を表わす情報と、その第1車両の前方を走行する車両のうち該第1車両から最も近い位置を走行する第2車両の走行状態とを表わす情報とを入手する情報入手手段と、
    記第1車両に対する前記自車両の追従走行状態を制御する追従走行制御手段と、
    を備え
    前記追従走行制御手段は、前記第2車両の走行状態を表わす情報が所定の減速度を越えたことを表わすときに、所定時間にわたって前記自車両を制動した後、前記第1車両に対する前記自車両の追従走行を継続することを特徴とする追従走行制御装置。
  2. 前記追従走行制御手段において、前記所定の減速度は、前記自車両と前記第1車両との車間距離が短くなるのに応じて、小さな値が設定されることを特徴とする請求項記載の追従走行制御装置。
  3. 前記追従走行制御手段において、前記所定の減速度は、前記自車両の走行速度が高くなるのに応じて、小さな値が設定されることを特徴とする請求項記載の追従走行制御装置。
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