JP5949721B2 - 先行車選択装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自車の前方を走行する車両(先行車)を選択する技術に関する。
車両を運転する運転者の操作負担を軽減する技術の一つとして、自車の前方を走行する車両(先行車)を検出し、先行車との車間を一定に保持するように車速等を制御して、自動的に追従させる車間制御装置が知られている。
この種の装置では、レーダ等を用いて自車の前方に存在する物体を検出し、その検出した物体の中から自車が追従すべき先行車を選択する。その際、同一物標に基づくものとしてクラスタリングされた複数の位置情報のうち、特定(例えば中心)の位置情報(以下「特定位置情報」という)ではなく、自車に近い端の位置情報(以下「端部位置情報」という)を利用することによって、前サイクルでの検出結果と今サイクルでの検出結果とが同一車両に基づくものであるか否かの判断精度を向上させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。
特許第4904983号公報
ところで、車両の前方に存在する物標の位置情報に基づいて、その物標が先行車であるか否かの判断を行う際に、判断を早期化するために、端部位置情報を利用することが考えられている。即ち、端部位置情報は特定位置情報より自車に近いため、その物体が自車線に存在するか否かの判断を早期化することができる。
なお、端部位置情報は、上述したように同一物標にクラスタリングされた個々の位置情報を利用する以外に、レーダが検出した物標の特定位置情報と幅情報(クラスタリングされた位置情報が存在する範囲の横幅)から推定することも可能である。
但し、レーダ等が検出する物標の特定位置情報(特に車幅方向の位置を表す横位置)は、正確に特定の位置(例えば、車両の中心)を示すものではなく、バラツキを含んだものとなる。また、自車が走行する推定経路は、遠距離になるほど誤差が大きくなり、幅情報は、経路の曲率半径が小さくなる(急カーブになる)ほど誤差が大きくなる。このため、先行車の選択,解除に、特定位置情報や幅情報から推定した端部位置情報を用いる場合、誤選択が発生し易くなってしまう場合があるという問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、幅情報を利用して補正した物標の位置情報を利用する先行車の選択において誤選択を抑制する技術を提供することを目的とする。
本発明の先行車選択装置は、物体検出手段と、横位置補正手段と、自車線確率算出手段と、先行車選択手段と、補正量調整手段とを備える。
物体検出手段は、自車の前方に存在する物体である前方物体を検出し、該前方物体毎に、自車に対する相対位置および相対速度、前方物体の横幅を表す幅情報を求める。横位置補正手段は、自車の進行方向を基準とした前方物体の横位置を、その前方物体の幅情報を用いて補正する。但し、補正量調整手段は、横位置の誤差または幅情報の誤差と相関関係を有する相関パラメータに従って、その相関パラメータが横位置の誤差または幅情報の誤差を大きくする値であるほど、横位置の補正量を小さくする。自車線確率算出手段は、横位置補正手段により横位置が補正された前方物体の相対位置に基づいて、前方物体毎に、該前方物体が自車と同一車線上に存在する確率である自車線確率を算出する。先行車選択手段は、自車線確率算出手段にて算出された自車線確率に基づいて前方物体の中から先行車を選択する。
このように構成された本発明の先行車選択装置によれば、幅情報を用いて補正した横位置、即ち、前方物体の車幅方向端の推定位置を利用して自車線確率の算出、ひいては先行車の選択を行っているため、自車線に進入または自車線から離脱する車両を早期に判断することができ、その結果、先行車の選択を早期化することができる。
また、横位置の補正量を、横位置の誤差または幅情報の誤差と相関関係を有する相関パラメータに従って調整しているため、例えば、近距離での早期な判断を確保しつつ、横位置の誤差が大きくなる傾向にある遠距離や曲率半径の小さい道路での誤判定を抑制することができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
また、本発明は、前述した先行車選択装置の他、当該先行車選択装置を構成要素とするシステム、当該先行車選択装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムなど、種々の形態で実現することができる。
車間制御システムの全体構成を示すブロック図である。 車間制御コントローラが実行する先行車選択処理のフローチャートである。 推定R用補正係数テーブルの内容を示すグラフである。 距離用補正係数テーブルの内容を示すグラフである。 横位置を幅情報で補正した場合の作用を示す説明図である。 補正係数による補正量の調整内容を例示する説明図である。 レーダセンサによって検出された反射位置と物標について求められる特定位置、幅情報等との関係を示す説明図である。
以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
<全体構成>
車間制御システム1は、自動車に搭載され、自車の前方を走行する車両(先行車)との車間距離を適切に保持するように車速を制御する装置である。
車間制御システム1は、図1に示すように、車間制御コントローラ4を中心に構成され、車両周辺の状況や車両の挙動や状態を検出するための各種センサからなるセンサ群2、車間制御コントローラ4への指示を入力するための各種スイッチからなるスイッチ群3、車間制御コントローラ4からの指令に従って各種制御を実行するECU群5を備えている。
<センサ群>
センサ群2は、レーダセンサ21、ヨーレートセンサ22、車輪速度センサ23、ステアリングセンサ24を少なくとも含む。
レーダセンサ21は、車両前方へレーザ光を所定角度の範囲でスキャンして出力すると共に、その反射光を検出し、レーザ光を反射した物体との間をレーザ光が往復するのに要した時間から物体までの距離を求めると共に、反射光を検出した時にレーザ光を照射した方向から物体が存在する方位を求める。なお、レーダセンサ21は、レーザ光を利用するものに限らず、ミリ波帯またはマイクロ波帯の電波を利用するものや、超音波を利用するものの他、カメラ等を使用してもよい。
ヨーレートセンサ22は、車両の旋回角速度(ヨーレート)に応じた信号を出力する。
車輪速度センサ23は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪のそれぞれに取り付けられ、各車輪軸の回転に応じて所定角度毎にエッジが生じるパルス信号、即ち、車輪軸の回転速度に応じたパルス間隔を有するパルス信号を出力する。
ステアリングセンサ24は、ハンドルの相対的な操舵角(操舵角の変化量)、あるいはハンドルの絶対的な操舵角(直進時の操舵位置を基準とした実際の操舵角)に応じた信号を出力する。
<スイッチ群>
スイッチ群3は、制御許可スイッチ31、制御モード選択スイッチ32を少なくとも含む。
制御許可スイッチ31は、アダプティブクルーズコントロール(ACC)の実行を許可するか否かを入力するためのスイッチである。ACCは、先行車が存在しない場合に、所定の設定速度で走行し、先行車が存在する場合に、所定の車間距離を保った追従走行を実行する周知の制御である。
制御モード選択スイッチ32は、ACCの制御モードを選択するためのスイッチである。
<ECU群>
ECU群5は、エンジンECU51、ブレーキECU52、メータECU53を少なくとも含む。
エンジンECU51は、エンジンの始動/停止、燃料噴射量、点火時期等を制御する電子制御装置であって、CPU、ROM、RAM等を備える。具体的には、エンジンECU51は、吸気管に設けられたスロットルを開閉するアクチュエータであるスロットルACTを、アクセルペダルの踏込量を検出するセンサの検出値に応じて制御する。また、エンジンECU51は、車間制御コントローラ4からの指示に従い、内燃機関の駆動力を増減させるようにスロットルACTを制御する。
ブレーキECU52は、自車の制動を制御する電子制御装置であって、CPU,ROM,RAM等を備える。具体的には、ブレーキECU52は、ブレーキ液圧回路に設けられた増圧制御弁および減圧制御弁を開閉するアクチュエータであるブレーキACTを、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサの検出値に応じて制御する。また、ブレーキECU52は、車間制御コントローラ4からの指示に従い、自車の制動力を増減させるようにブレーキACTを制御する。
メータECU53、車間制御コントローラ4を含む車両各部からの指示に従って、車両に設けられたメータディスプレイの表示制御を行う電子制御装置であって、CPU,ROM,RAMなどを備える。具体的には、メータECU53は、メータディスプレイに、車速やエンジンの回転数、車間制御コントローラが実行する制御の実行状態や制御モードを表示する。
<車間制御コントローラ>
車間制御コントローラ4は、CPU,ROM,RAM等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。また、車間制御コントローラ4は、センサ群2から出力される信号を検出してデジタル値に変換する検出回路,A/D変換回路、スイッチ群3からの入力を受け付ける入出力インターフェース(I/O)、ECU群5との通信を行う通信回路などを備えている。これらのハードウェア構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
車間制御コントローラ4は、制御許可スイッチ31によりACCが許可されると、先行車判定処理を周期的(例えば100ms毎)に実行すると共に、その先行車判定処理での判定結果を用いて、制御モード選択スイッチによって選択された車間制御処理を実行する。
このうち、車間制御処理では、通常は、エンジンECU51に対してアクセル操作量を増減する指令を出力することによって車速を制御し、アクセル操作量で対応することができない場合に、ブレーキECU52に対して制動指令を出力することによって車速を制限する。また、これと共に、メータECU53に対して、ACCに関する各種表示情報や、所定の条件に適合した場合に警報を発生させるための指令を出力する。
<先行車判定処理>
ここで、車間制御コントローラ4が実行する先行車判定処理の内容を、図2に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が起動すると、まず、S110では、レーダセンサ21で検出されたレーザ光の反射位置を表す距離・角度計測データを読み込む。
続くS120では、読み込んだ距離・角度計測データを、これらのデータによって表現される極座標系から直交座標系に変換し、その変換後のデータに基づき、自車の前方に存在する物体を認識する物体認識処理を実行する。この物体認識処理では、図7に示すように、距離・角度計測データをクラスタリングし、クラスタ毎に物体の特定位置(ここでは反射強度最大位置)の座標、クラスタの車幅方向の大きさを表す幅情報WL,WR、自車に対する相対速度などを求める。なお、幅情報のうちWLは、特定位置からクラスタの左端位置までの幅(左幅)を表すものであり、WRは特定位置からクラスタの右端位置までの幅(右幅)を表すものである。また、特定位置は、反射強度最大位置に限るものではなく、クラスタに属する反射点の中心位置や重心位置であってもよい。以下では、ここで認識された物体(前方物体に相当)を「物標」と呼ぶこととする。
続くS130では、ヨーレートセンサ22にて検出されたヨーレートγと、車輪速度センサ23での検出結果に基づいて算出された自車速Vに基づき、(1)式に従って、自車進行曲線の曲率半径(曲率の逆数)である推定Rを算出する。
以下で説明するS140〜S190については、S120(物体認識処理)で認識された全ての物標について同じ処理を実行する。
S140では、物標の特定位置座標を、S130で算出された推定Rを用いて、自車が走行する走行路を直線路であると見なした位置座標に換算する。このとき、処理を簡単にするために、車幅方向をX軸、車幅方向に直交した車両の進行方向をY軸として、X軸方向の位置座標(以下「横位置」という)だけを換算してもよい。また、X軸の座標は、直線路に換算後に自車の正面となる位置を原点として左側を負の値、右側を正の値で表すものとする。
続くS150では、予め設定された推定R用補正係数テーブルを用いて、S130で求めた推定Rから、0〜1の値をとる補正係数αを求める。推定R用補正係数テーブルは、図3に示すように、推定Rが短経閾値Raより小さい場合は、補正係数αが所定の下限値となり、推定Rが長経閾値Rbより大きい場合は、補正係数αが所定の上限値となり、推定Rが短経閾値Ra以上で長経閾値Rb以下の場合は推定Rが増大するに従って、補正係数αが下限値から上限値まで増大するように設定されている。
続くS160では、予め設定された距離用補正係数テーブルを用いて、S120での算出結果から得られる物標までの距離(Y軸方向の位置座標で代用してもよい)から、0〜1の値をとる補正係数βを求める。距離用補正係数テーブルは、図4に示すように、物標までの距離が近距離閾値Laより小さい場合は、補正係数βが所定の上限値となり、物標までの距離が遠距離閾値Lbより大きい場合は、補正係数βが所定の下限値となり、物標までの距離が近距離閾値La以上で遠距離閾値Lb以下の場合は、補正係数βが物標までの距離が増大するに従って、上限値から下限値まで減少するように設定されている。なお、ここでは、補正係数βを、物標までの距離に応じて設定しているが、物標までの車間時間に応じて設定してもよい。この場合、補正係数テーブルは図4に示したものと同様の傾向を有する。
続くS170では、S140で求めた換算後の特定位置座標の横位置Xを、S150,S160で求めた補正係数α,βおよびS120で求めた幅情報WL,WRに基づき、自車の正面より左側に存在する物標については(2)を用い、自車の正面より右側に存在する物標については(3)式を用いて補正する。なお、補正された横位置をXrで表すものとする。
これにより、自車両の右前方を走行中の物標が自車線に車線変更をした場合、図5に示すように、補正された横位置Xr(ここでは左端位置)は、補正前の横位置Xより近くの位置で検出されることになる。
以下では、S140で換算されS170で横位置が補正された物標の特定位置座標を、「確率演算用位置座標」という。
続くS180では、確率演算用位置座標に基づき、予め設定された自車線確率マップを用いて自車線確率瞬時値を算出する。自車線確率とは、物標が自車と同一レーンを走行している車両である確からしさを表すパラメータである。自車線確率瞬時値とは、今回の処理サイクルでの検出データに基づいて算出された瞬間的な自車線確率の値のことをいう。自車線確率マップは、確率演算用位置座標が自車の正面付近かつ近距離である場合に最も確率が高く、距離が離れるほど、また、自車の正面から横方向に外れるほど確率が低くなる傾向を有した周知のものである。この自車線確率マップは、例えば、特許第3427815号公報等に、その具体例が使い方と共に詳述されている。なお、自車線であるか否かを確率的に表現する理由は、ヨーレートから求められるカーブ曲率半径(推定R)と、実際のカーブ曲率半径との間に誤差が存在するからである。
続くS190では、S180で求めた自車線確率瞬時値に対してフィルタ演算を実行することによって、先行車の判定に使用する自車線確率を算出する。フィルタ演算は、いわゆるローパスフィルタとして作用するものであればよく、例えば、自車線確率瞬時値と、前回の処理サイクルで求めた自車線確率とを加重平均してもよい。
続くS200では、S190にて算出された自車線確率に基づき先行車を判定して、本処理を終了する。具体的には、例えば、自車線確率が閾値(例えば50%)以上の物標の中で、自車との距離が最小のものを先行車と判断する。
そして、車間制御コントローラ4は、この先行車判定処理によって先行車と判断した物標との距離や相対速度に従って、車間制御処理を実行し、ECU群5に対して各種指令を出力する。
<作用>
図6に示すように、走行路の推定Rが大きい(直進路に近い)状況で、物標(前方を走行する車両)が隣接車線から自車線に車線変更をしようとしている場合、物標が近距離であれば、補正係数α,βはいずれも大きな値に設定されるため、横位置の補正量は大(幅情報WL,WRが制限することなく補正に使用される)となり、物標が遠距離であれば、補正係数αは大きな値、補正係数βは小さな値に設定されるため、補正量は中程度となる。
また、走行路の推定Rが小さい(カーブがきつい)状況で、物標が隣接車線から自車線に車線変更をしようとしている場合、物標が近距離であれば、補正係数αは小さな値、補正係数βは大きな値に設定されるため、補正量は中程度となり、物標が遠距離であれば、補正係数α,βはいずれも小さな値に設定されるため、補正量は小(ほぼゼロ)となる。
<効果>
以上説明したように、車間制御システム1では、幅情報WL,WRを用いて補正した横位置Xr、即ち、検出された物標の車幅方向端の推定位置(図5参照)を利用して自車線確率の算出、ひいては先行車の選択を行っているため、自車線に進入または自車線から離脱する車両を早期に判断することができ、その結果、先行車の選択を早期化することができる。
また、横位置の補正量を、横位置Xの誤差と相関関係を有する物標との距離Lと、幅情報WL,WRの誤差と相関関係を有する走行路の推定Rに従って補正係数α,βを設定することにより、誤差が大きくなる状況では補正量が小さくなるように調整しているため、近距離での早期な判断を確保しつつ、物標との距離が遠い状況や走行路の推定Rが小さい状況での誤判定を抑制することができる。
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
(1)上記実施形態では、推定Rを、ヨーレートセンサによって検出されるヨーレートから算出しているが、ステアリングセンサによって検出される操舵角から算出するように構成してもよい。
(2)上記実施形態では、本発明を車間制御システムに適用した例を示したが、これに限るものではなく、先行車を設定し、先行車の状況または先行車と自車との間の相対的な状況に応じて何等かの制御を実行するものであれば、どのようなシステムに適用してもよい。
(3)本発明の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。
1…車間制御システム 2…センサ群 3…スイッチ群 4…車間制御コントローラ 5…ECU群 21…レーダセンサ 22…ヨーレートセンサ 23…車輪速度センサ 24…ステアリングセンサ 31…制御許可スイッチ 32…制御モード選択スイッチ 51…エンジンECU 52…ブレーキECU 53…メータECU

Claims (3)

  1. 自車の前方に存在する物体である前方物体を検出し、該前方物体毎に、自車に対する相対位置および相対速度、前記前方物体の横幅を表す幅情報を求める物体検出手段(S120)と、
    自車の進行方向を基準とした前記前方物体の横位置を、前記幅情報を用いて補正することにより、前記進行方向に直交する方向を車幅方向として、前記前方物体の前記車幅方向端の推定位置を表すように前記前方物体の相対位置を補正する横位置補正手段(S170)と、
    前記横位置補正手段により求めた横位置が補正された前記前方物体の相対位置に基づいて、前記前方物体毎に、該前方物体が自車と同一車線上に存在する確率である自車線確率を算出する自車線確率算出手段(S180〜S190)と、
    前記自車線確率算出手段にて算出された自車線確率に基づいて前記前方物体の中から先行車を選択する先行車選択手段(S200)と、
    前記横位置の誤差または前記幅情報の誤差と相関関係を有する相関パラメータに従って、該相関パラメータが前記横位置の誤差または前記幅情報の誤差を大きくする値であるほど、前記横位置の補正量を小さくする補正量調整手段(S150,S160)と、
    を備えることを特徴とする先行車選択装置。
  2. 前記補正量調整手段は、自車が走行する走行路の曲率半径、前記物体検出手段で検出された前記前方物体との距離または車間時間のうち、少なくとも一つを前記相関パラメータとして用いることを特徴とする請求項1に記載の先行車選択装置。
  3. 前記横位置補正手段は、0以上1以下に設定された補正係数を、前記幅情報に乗じた値を補正値として前記横位置に加算または減算することで該横位置を補正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の先行車選択装置。
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