JP4806627B2 - 車載用レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control)システムに好適な車載用レーダ装置に関する。

ＡＣＣシステムにおいては、先行車に対して所定の車間距離を保つように自車の駆動力や制動力を制御する機能（追従制御）が設定され、先行車の捕捉および車間距離の計測などに車載用レーダ装置が用いられる。特許文献１においては、車載レーダ装置を用いて自車から先行車までの車間距離などを検出する装置が開示される。
特許第３０８９８６４号

ＡＣＣシステムに好適な車載用レーダ装置については、先行車の捕捉性を高めるため、自車の車速とヨーレートとから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する手段と、自車進行路の車線幅を設定する手段、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段、車線形状上の最も近い前方車を所定の車間距離を保つべき対象の先行車と確定する手段、を備えるものがある（特願２００６−７９０６６号）。

自車のヨーレートを検出する手段としてヨーレートセンサが用いられる。ヨーレートは、エンジン振動などに起因するノイズ（高周波成分）が乗るため、ヨーレートセンサの出力からノイズを除去（平滑化）するため、フィルタが必要となるが、車両の操舵に伴ってヨーレートが変動すると、フィルタの応答遅れにより、自車の進行方向に沿う曲率を適確に推定しえなくなってしまう。このため、Ｓ字カーブ等においては、自車が追従するべき先行車を見失ったり、隣接車線の対向車を先行車と誤認しやすく、追従制御により、加速や減速を繰り返しかねない、という不具合が考えられる。

この発明は、このような不具合を解決するための有効な対策手段の提供を目的とする。

第１の発明は、自車のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、前記ヨーレートセンサの出力を平滑化し、自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定するのに用いる信号として出力する第１フィルタ、前記第１フィルタの出力と車速センサの出力とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する曲率推定手段、前記自車進行路の車線幅を設定する手段、前記曲率推定手段によって推定された曲率と前記車線幅とから前記自車進行路の車線形状を設定する手段、前記ヨーレートセンサの出力を平滑化し、ヨーレートの変動を演算するのに用いる信号として出力する第２フィルタ、前記第２フィルタの出力からヨーレートの変動を演算する変動演算手段、前記変動演算手段の演算結果からヨーレートの変動を判定すると前記第１フィルタの時定数を変更する手段、を備えることを特徴とする車載用レーダ装置である。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１フィルタの時定数を変更する手段は、前記変動演算手段の演算結果がヨーレートの絶対値が増大する場合には、増大用の時定数に変更し、ヨーレートの絶対値が減少する場合には、減少用の時定数に変更し、前記増大用の時定数と、前記減少用の時定数と、は異なる値であることを特徴とする。

第３の発明は、自車のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、前記ヨーレートセンサの出力を平滑化するフィルタ、前記フィルタの出力と車速センサの出力とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する曲率推定手段、前記自車進行路の車線幅を設定する手段、前記曲率推定手段によって推定された曲率と前記車線幅とから前記自車進行路の車線形状を設定する手段、前記ヨーレートセンサの出力からヨーレートの変動を演算する変動演算手段、前記変動演算手段の演算結果からヨーレートの変動を判定すると前記フィルタの時定数を変更する手段、を備える車載用レーダ装置において、前記フィルタの時定数を変更する手段は、前記変動演算手段の演算結果がヨーレートの絶対値が増大に変わった場合、瞬時に増大用の時定数に変更し、ヨーレートの絶対値が減少に変わった場合、瞬時に減少用の時定数に変更し、
前記増大用の時定数と、前記減少用の時定数と、は異なる値であることを特徴とする。

第１の発明においては、第２フィルタ処理後のヨーレートから変動が判定されると、第１フィルタの時定数が変更される。これにより、第１フィルタの応答遅れが小さくなり、Ｓ字カーブ等においても、先行車を適確に捕捉することができる。

この場合、第２フィルタの時定数により、ヨーレートの変動を感度よく判定可能となる。そのため、第１フィルタの時定数の変更が早められ、Ｓ字カーブ等においても、先行車を適確に捕捉することができる。
つまり、第２フィルタを加えることにより、ヨーレートの変動を感度よく判定しつつ、応答遅れも最小限に抑えることができる。

第２の発明においては、変動演算手段の演算結果がヨーレートの絶対値が増大する場合には、増大用の時定数に変更し、ヨーレートの絶対値が減少する場合には、減少用の時定数に変更し、増大用の時定数と、減少用の時定数と、は異なる値であることにより、例えば、減少用の時定数を増大用の時定数よりも小さく設定すると、旋回から直進へ移行する際の応答遅れが小さくなる。

第３の発明においては、ヨーレートセンサの出力からヨーレートの変動が判定されると、フィルタの時定数がヨーレートの変動に補正される。これにより、フィルタの応答遅れが小さくなり、先行車を適確に捕捉することができる。フィルタの時定数は、前記変動演算手段の演算結果がヨーレートの絶対値が増大に変わった場合、瞬時に増大用の時定数に変更し、ヨーレートの絶対値が減少に変わった場合、瞬時に減少用の時定数に変更し、前記増大用の時定数と、前記減少用の時定数と、は異なる値であることにより、例えば、減少用の時定数を増大用の時定数よりも小さく設定すると、旋回から直進へ移行する際の応答遅れが小さくなる。

図１において、１０はトラックに搭載されるＡＣＣシステムの電子制御ユニット(ＡＣＣ-ＥＣＵ)であり、先行車との実車間距離を目標車間距離に維持するように車両の制駆動力を制御する車間距離制御系１１（追従走行制御系）を備える。１２はＡＣＣシステム１０の操作系であり、メインスイッチのほか、各種機能スイッチが配置される。１３はＡＣＣシステムの表示系であり、各種のＡＣＣ情報を表示する。１４は車間警報ブザーである。

１５はエンジンの電子制御ユニット（エンジン-ＥＣＵ）であり、１６はリターダの電子制御ユニット（リターダ-ＥＣＵ）であり、１７はトランスミッションの電子制御ユニット（Ｔ／Ｍ-ＥＣＵ）であり、１８は前方車との実車間距離を検出する車間距離レーダ装置であり、１９は車両の重心点回りの角速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサであり、これらはＡＣＣ-ＥＣＵの車間距離制御系１１にＣＡＮバスを介して接続される。

エンジン-ＥＣＵ１５は、ＡＣＣ-ＥＣＵ１１からの車速指令に基づいて車速制御系が燃料噴射制御系の燃料噴射量およびエキゾーストブレーキのON-OFFを制御する。Ｔ／Ｍ-ＥＣＵ１７は、ＡＣＣ-ＥＣＵ１１から車速指令に基づいて車両の変速（クラッチの断続およびトランスミッションのギヤシフト）を制御する。リターダ-ＥＣＵ１６は、ＡＣＣ-ＥＣＵ１１からの車速指令に基づいてリターダのON-OFFを制御する。

図２は、レーダ装置１８の構成に説明する概要図であり、図外のレーダ（ミリ波の送信部およびその反射波の受信部）、その受信情報から前方車の位置（距離，角度）を検出する手段２１、自車の車速とヨーレートとから自車進行路（自車の進行方向に沿う曲率）を推定する手段２３、自車進行路の車線幅（マップデータ）を格納する手段２４、自車進行路の推定曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段２５、前方車の位置情報に基づいて自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車（追従制御対象）と確定しつつその先行車の位置情報をＡＣＣユニット１１へ出力する手段２６、を備える。２７は自車の車速を検出する車速センサである。

図３は、車線形状の説明図であり、自車のヨーレートと車速とから自車進行路（進行方向の中心線）が推定され、この中心線（図４、参照）に車線幅を与えることにより、自車進行路の車線形状（網掛領域）が設定される。左は直進走行時の車線形状であり、右は旋回走行時の車線形状である。車線幅は、自車進行路（図４、参照）の水平方向に設定される。図示の旋回走行時においては、進行方向の中心線が推定曲率に沿って湾曲するため、その接線と垂直に交わる方向の車線幅（図示せず）が水平方向の車線幅より小さくなるので、実際の車線形状との整合を取る上から、車線幅の補正手段（図示せず）が備えられる。

補正手段においては、図５の表のような車線幅変更マップが設定され、曲率半径（推定曲率の逆数）および距離に対応するゲイン（補正係数）により、自車進行路に与える水平方向の車線幅（マップデータの設定値）を補正するようになっている。補正後の車線幅＝マップデータの設定値×ゲイン、となる。図５の表において、各ゲインの中間値は、補間処理により求められる。

図４は、先行車確定方法の説明図であり、先行車は車線形状と前方車位置情報とから確定される、図４においては、３台の前方車がレーダにより捕捉され、○の２台の前方車については、車線形状上になく、先行車候補とならない。●の１台の前方車については、車線形状上にあるため、先行車候補となり、●の先行車候補は、１台のみのため、これが自車の追従走行すべき対象の先行車と確定されるのである。この先行車の位置情報はＡＣＣシステム１１へ出力され、車間距離制御系において、先行車との実車間距離を目標車間距離に保つように車両の制駆動力が制御される。

前方車の位置情報は、エンジン振動などによる誤差を含むため、前方車との角度（レーダの前方車角度情報）については、誤差を補正する手段３０（図２、参照）が備えられる。補正手段３０においては、図６の表のような前方車位置情報補正マップが設定され、レーダの前方車位置情報（角度と距離）に対応するゲイン（補正係数）により、レーダの前方車角度情報を補正するようになっている。補正後の前方車角度情報＝レーダの前方車角度情報×ゲイン、となる。図６の表において、各ゲインの中間値は、補間処理により求められる。

図２において、３１はヨーレートセンサ１９が持つ応答遅れを補正する手段である。ヨーレートセンサ１９の応答遅れは、ヨーレートの変動に比例するため、図７の表のようなヨーレート補正マップが設定され、曲率半径（推定曲率の逆数）に対応するゲイン（補正係数）により、ヨーレートセンサ１９の応答遅れを補正するようになっている。補正後のヨーレート＝ヨーレートセンサの出力値×ゲイン、となる。３５は補正手段３１への推定曲率を車速と後述の第２フィルタ処理後のヨーレートとから演算する手段である。図７のゲインの中間値は、補間処理により求められる。

３２はヨーレートに乗るノイズ（高周波成分）を除去（平滑化）する第１フィルタであり、３３は同じく第２フィルタであり、３４は第２フィルタ処理後のヨーレートの変動を演算する手段である。第１フィルタ３２は、演算手段３５からの入力（ヨーレートの変動の演算値）に基づいて、車両の操舵に伴うヨーレートの変動（低周波成分）の発生を判定すると、時定数を直進時よりも相対的に小さく補正する手段（図示せず）を備える。第２フィルタ３３の時定数は、所定の固定値に設定される。

これにより、第２フィルタ処理後のヨーレートから車両の操舵に伴う変動（低周波成分）が判定されると、第１フィルタ３２の時定数が小さく補正される。このため、第１フィルタ３２の応答遅れが小さくなり、Ｓ字カーブ等においても、先行車を適確に捕捉することができる。第１フィルタ３２の直進時の時定数は、ヨーレートに乗るノイズの除去率を高めるため、大きく設定することが可能となるのである。

第２フィルタ３３の時定数を小さく設定することにより、ヨーレートの変動を感度よく判定可能となり、第１フィルタ３２の時定数の変更時期が早まるため、Ｓ字カーブ等においても、先行車を適確に捕捉することができる。第１フィルタ３２のみの場合、直進時の時定数の設定が難しい。つまり、第２フィルタ３３を加えることにより、ヨーレートの変動を感度よく判定しつつ、応答遅れも最小限に抑えることができる。また、第１フィルタ３２の時定数は、第２フィルタ３３の時定数が固定値のため、これを基準に設定しやすくなる。

図８は、レーダ装置の制御内容を説明するフローチャートであり、所定の周期毎に実行される。S1においては、車速の検出信号を読み込む。S2においては、ヨーレートセンサの検出信号（図７のヨーレート補正マップに基づく補正後のヨーレート）を読み込む。S3においては、第２フィルタ処理後のヨーレートの変動を演算する。

S4においては、この演算値から車両の操舵に伴う変動の発生かどうかを判定する。S4の判定がyesのときは、S6へ進み、S4の判定がnoのときは、S5へ進み、第１フィルタ３２の時定数を直進用の時定数に設定する。

S6においては、車両の操舵に伴う変動が直進から右旋回（ヨーレートが右側へ増加）によるものかどうかを判定する。S6の判定がyesのときは、S7へ進み、第１フィルタ３２の時定数を直進から右旋回用の時定数に設定する。S6の判定がnoのときは、S8へ進み、車両の操舵に伴う変動が直進から左旋回（ヨーレートが左側へ増加）によるものかどうかを判定する。

S8の判定がyesのときは、S9へ進み、第１フィルタ３２の時定数を直進から左旋回用の時定数に設定する。S8の判定がnoのときは、S10へ進み、車両の操舵に伴う変動が右旋回から直進（ヨーレートが左側へ減少）によるものかどうかを判定する。

S10の判定がyesのときは、S11へ進み、第１フィルタ３２の時定数を右旋回から直進用の時定数に設定する。S10の判定がnoのときは、S12へ進み、車両の操舵に伴う変動が左旋回から直進（ヨーレートの変動が右側へ減少）によるものと判定する。S13においては、第１フィルタ３２の時定数を左旋回から直進用の時定数に設定する。

S14においては、車速と第１フィルタ処理後のヨーレートとから自車進行路（進行方向の中心線）の曲率を推定する。S15においては、自車の進行方向の推定曲率と車線幅（図５の車線幅変更マップに基づく補正後の車線幅）とから車線形状を設定する。S16においては、前方車位置情報（図６の前方車位置情報マップに基づく補正後の前方車角度情報を含む）と車線形状との照合により、車線形状上で最も自車に近い前方車を先行車と確定するのである。

第１フィルタ３２において、直進から右旋回用の時定数，直進から左旋回用の時定数，右旋回から直進用の時定数，左旋回から直進用の時定数、は直進用の時定数よりも相対的に小さく設定される。Ｓ字カーブにおいては、図９の(a)〜（d）の各領域毎に最適な時定数に設定されるのである。θは第１フィルタ処理後のヨーレートを示す。

車両の操舵に伴うヨーレートの絶対値が増大する(a)，(c)の時定数と、同じくヨーレートの絶対値が減少する (b)，(d)の時定数と、を異なる値に設定することにより、直進から旋回または旋回から直進への応答遅れを効率よく抑えられる。例えば、ヨーレートの絶対値が減少する(b)，(d)の時定数をヨーレートの絶対値が増大する(a)，(c)の時定数よりも小さく設定すると、旋回から直進への応答遅れが小さくなり、直進用の時定数へ早く復帰させることが可能となる。

ＡＣＣシステムの構成を説明する概要図である レーダ装置の構成を説明するブロック図である。 車線形状の説明図である。 先行車の確定方法の説明図である。 車線幅変更マップを例示する表である。 前方車位置情報補正マップを例示する表である。 ヨーレート補正マップを例示する表である。 レーダ装置の制御内容を説明するフローチャートである。 車両の操舵に伴うヨーレートの変動を例示する説明図である。

符号の説明

１０ ＡＣＣシステム
１１ 車間距離制御系
１５ エンジン-ＥＣＵ
１７ Ｔ／Ｍ-ＥＣＵ
１８ 車間距離レーダ装置
１９ ヨーレートセンサ
２１ 前方車位置情報検出手段
２３ 自車進行路推定手段
２４ 車線幅設定手段
２５ 車線形状設定手段
２６ 先行車判定手段
２７ 車速センサ
３２ 第１フィルタ
３３ 第２フィルタ
３４ ヨーレート変動演算手段

Claims (3)

1. 自車のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、
   前記ヨーレートセンサの出力を平滑化し、自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定するのに用いる信号として出力する第１フィルタ、
   前記第１フィルタの出力と車速センサの出力とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する曲率推定手段、
   前記自車進行路の車線幅を設定する手段、
   前記曲率推定手段によって推定された曲率と前記車線幅とから前記自車進行路の車線形状を設定する手段、
   前記ヨーレートセンサの出力を平滑化し、ヨーレートの変動を演算するのに用いる信号として出力する第２フィルタ、
   前記第２フィルタの出力からヨーレートの変動を演算する変動演算手段、
   前記変動演算手段の演算結果からヨーレートの変動を判定すると前記第１フィルタの時定数を変更する手段、を備えることを特徴とする車載用レーダ装置。
2. 前記第１フィルタの時定数を変更する手段は、
   前記変動演算手段の演算結果がヨーレートの絶対値が増大する場合には、増大用の時定数に変更し、ヨーレートの絶対値が減少する場合には、減少用の時定数に変更し、
   前記増大用の時定数と、前記減少用の時定数と、は異なる値であることを特徴とする請求項１に記載の車載用レーダ装置。
3. 自車のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、
   前記ヨーレートセンサの出力を平滑化するフィルタ、
   前記フィルタの出力と車速センサの出力とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する曲率推定手段、
   前記自車進行路の車線幅を設定する手段、
   前記曲率推定手段によって推定された曲率と前記車線幅とから前記自車進行路の車線形状を設定する手段、
   前記ヨーレートセンサの出力からヨーレートの変動を演算する変動演算手段、
   前記変動演算手段の演算結果からヨーレートの変動を判定すると前記フィルタの時定数を変更する手段、を備える車載用レーダ装置において、
   前記フィルタの時定数を変更する手段は、
   前記変動演算手段の演算結果がヨーレートの絶対値が増大に変わった場合、瞬時に増大用の時定数に変更し、ヨーレートの絶対値が減少に変わった場合、瞬時に減少用の時定数に変更し、
   前記増大用の時定数と、前記減少用の時定数と、は異なる値であることを特徴とする車載用レーダ装置。