JP6480101B2

JP6480101B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6480101B2
Application number: JP2013248167A
Authority: JP
Inventors: 康孝松永; 健志吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015105881A

Description

本発明は、車両を制御する技術に関する。

車間距離制御(Adaptive Cruise Control: ACC)では、車両の前方に搭載したレーダを用いて、前方を走行する車両との車間距離を一定に保ち、必要に応じてドライバーへの警告を行う。

また、プリクラッシュセーフティシステムでは、車両が障害物を感知して衝突に備える。車両に搭載したレーダーやカメラからの情報をコンピュータが解析し、運転者への警告やブレーキの補助操作などを行う。

ACCに関して、自車に先行して走行する他車が自車と同一の車線上に存在する存在確率を特定する精度を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３３１６０８号公報

ACCでは、レーダから送信された電波は、前方を走行する車両で反射し、該反射した電波を受信することで、前方を走行する車両を検出する。

しかし、特にミリ波レーダが使用される場合、ミリ波が路面などによるマルチパスなどの影響を受け、前方を走行する車両で反射した電波の受信電力が低下する場合がある。前方を走行する車両で反射した電波の受信電力が低下した場合、受信電力の低下の度合いによっては、前方を走行する車両が検出されない場合がある。つまり、前方を走行する車両で反射した電波の受信電力が低下した場合、一瞬前方の車両を検出できず見失う場合がある。ACCでは、前方の車両を検出できない場合には、前方に車両が存在しないとみなして、加速する。加速した後に、前方を走行する車両で反射する電波が変化することなどにより、前方の車両を検出した場合には、減速する。

つまり、前方の車両を見失う場合、ACCは、車両を不要に加減速するため、前方の車両への追従性が悪くなる。

本発明の目的は、車間距離制御における追従性を向上させることである。

開示の一実施例の車両制御装置は、
車両に搭載される車両制御装置であって、
前記車両の前方の物標を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された物標が前記車両の走行している車線と同じ車線に存在する確率としての自車線確率を算出する車線存在確率算出手段と、
前記検出手段により検出された物標の中から車間距離の制御対象とする物標として、自車線確率が相対的に高い物標を選択する第１の選択手段と、
前記検出手段により検出された物標の中から衝突防止制御の対象とする物標として、自車線確率が相対的に高い物標を選択する第２の選択手段と、
前記第１の選択手段により選択された物標との間の前記車間距離を制御する距離制御手段と、
前記第２の選択手段により選択された物標との間で前記衝突防止制御を行う衝突防止制御手段と、
前記検出手段により検出された物標の各々について、前記車線存在確率算出手段により算出された現在の前記自車線確率を、過去の前記自車線確率に基づいて補正する、補正手段と
を備え、
前記第１の選択手段は、前記補正手段により補正された前記自車線確率に基づいて、前記検出手段により検出された物標の中から前記車間距離の制御対象とする物標を選択し、
前記第２の選択手段は、前記車線存在確率算出手段により算出された前記自車線確率であって、過去の前記自車線確率に基づく補正がなされていない前記自車線確率に基づいて、前記検出手段により検出された物標の中から前記衝突防止制御の対象とする物標を選択する。

開示の実施例によれば、車間距離制御における追従性を向上させることができる。

車間距離制御を示す図である。車両制御装置の一実施例を示す図である。車両制御装置の動作の一実施例を示すフローチャートである。 ACC対象とする物標の先行車番号（No.）の経時変化の一例を示す図である。 ACC対象の物標の横位置の経時変化の一例を示す図である。 ACC対象の物標の自車線確率の経時変化の一例を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施例は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施例に限られない。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

＜実施例＞
図１は、車間距離制御を示す図である。

図１には、車両制御装置が搭載され、該車両制御装置により車間距離制御(ACC)を行うACC車両１０と、該車両の前方を走行する先行車２０が示される。

ACC車両１０に搭載された車両制御装置は、該ACC車両１０の前方に搭載したレーダを用いて、先行車２０との間の車間距離を制御する。

＜車両制御装置＞
図２は、車両制御装置の一実施例を示す。

車両制御装置は、ミリ波レーダ２００を備える。

ミリ波レーダ２００は、送受信部２０２と、信号処理部２０４とを備える。

送受信部２０２は、ACC車両１０の前方にミリ波を送信するとともに、該ACC車両１０の前方に位置する物標（ターゲット）により該ミリ波が反射することにより生じる反射波を受信する。ACC車両１０の前方に位置する物標の一例は、先行車２０である。送受信部２０２は、機械的に垂直方向、水平方向にミリ波の送信方向を変更することができるように構成される。

送受信部２０２は、反射波と送信波とをミキシングすることによりビート周波数を有する信号（以下、「ビート信号」という）を得る。ビート周波数は、ミリ波レーダ２００とACC車両１０の前方に位置する物標との間の距離Rと、ミリ波レーダ２００とACC車両１０の前方に位置する物標との間の相対速度Vに比例する。送受信部２０２は、信号処理部２０４にビート信号を入力する。

信号処理部２０４は、送受信部２０２と接続される。信号処理部２０４は、ビート信号に基づいて、ACC対象とする物標を選択する。例えば、送受信部２０２によりミリ波の送信方向が変更されるとともに、送受信部２０２により得られるビート信号をサンプリングすることにより得られるサンプリングデータに基づいて、ACC対象とする物標を選択する。ACC対象とする物標は１つであってもよいし、複数であってもよい。ACC対象とする物標の一実施例は、先行車２０である。

信号処理部２０４は、ACC対象とする物標について先行車情報を求める。先行車情報の一実施例は、ミリ波レーダ２００とACC車両１０の前方に位置する先行車２０との間の距離や方位、ACC車両１０の前方に位置する先行車２０の速度などである。ACC車両１０の前方に位置する先行車２０の速度は、ACC車両１０に対する該ACC車両１０の相対速度であってもよい。信号処理部２０４は、ビート信号に基づいて、距離に相当する周波数（以下、「距離周波数」という）と、相対速度に相当する周波数（以下、「相対速度周波数」という）を計算し、ミリ波レーダ２００とACC車両１０の前方に位置する先行車２０との間の距離、ACC車両１０に対する該ACC車両１０の相対速度を求める。ミリ波レーダ２００とACC車両１０の前方に位置する先行車２０との間の方位は、ミリ波の送信方向を機械的に垂直方向、水平方向に変更することにより得られるビート信号から求められる。信号処理部２０４は、DSS ECU１００に先行車情報を入力する。

また、信号処理部２０４は、DSS ECU１００から、ACC対象とする物標の先行車番号（No.）が入力される場合、該ACC対象とする物標の先行車番号（No.）が、選択したACC対象とする物標に含まれるか否かを判定する。信号処理部２０４は、DSS ECU１００にACC対象とする物標の先行車番号（No.）が選択したACC対象とする物標に含まれるか否かの判定結果を入力する。

DSS ECU１００は、ミリ波レーダ２００と接続される。DSS ECU１００は、ACC車両１０の先行車２０を選択するために、ACC車両１０の前方に位置する物標がACC車両１０と同一車線（以下、「自車線」ともいう）を走行している確率（以下、「自車線確率」という）を演算する。

例えば、DSS ECU１００は、ミリ波レーダ２００からの先行車情報に基づいて、道路上における一の車線上を走行するACC車両１０に対して先行して走行する先行車２０の相対位置を所定の座標上で特定する。DSS ECU１００は、ACC車両が走行する道路の形状を推定する。DSS ECU１００は、先行車の相対位置、道路形状推定結果などにより自車線確率の瞬時値P_sを算出する。

DSS ECU１００は、定期的または不定期に自車線確率の瞬時値P_sを算出するとともに、自車線確率の瞬時値P_sを算出した物標が、先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当するか否かを判定する。

DSS ECU１００は、自車線確率の瞬時値P_sを算出した物標が先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当すると判定した場合には自車線確率の時定数τをτ_Lとし、自車線確率の瞬時値P_sを算出した物標が先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当しないと判定した場合には自車線確率の時定数τをτ_sとする。ここで、τ_L＞τ_sは、τ_L＞τ_sの関係を有し、予め設定されるのが好ましい。

DSS ECU１００は、自車線確率の現在値P(t)をP_s（自車線確率の瞬時値P(t)）、P(t)の過去の値、τに基づいて算出する。ここでは、P(t)の過去の値として１回前の自車線確率P(t-1)を使用し、τとしてα(τ)、β(1-τ)を使用する。過去の値として、何回前の過去の値を使用するかについては、適宜設定可能である。また、過去の値として、過去の値を平均化するなどの統計処理した値を用いるようにしてもよい。例えば、DSS ECU１００は、自車線確率の瞬時値P_sを算出した物標に先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標があると判定した場合、式（１）にしたがって、自車線確率の現在値を算出する。

P(t)=α_１P(t-1)+β_１P(t) （１）
また、例えば、DSS ECU１００は、自車線確率の瞬時値P_sを算出した物標に先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標がないと判定した場合、式（２）にしたがって、自車線確率の現在値を算出する。

P(t)=α_２P(t-1)+β_２P(t) （２）
式（１）、式（２）において、α_１、α_２、β_１、β_２は、重み付け係数であり、α_１+β_１=1、α_２+β_２=1、α_２＜α_１、β_２＞β_１である。

DSS ECU１００は、自車線確率の現在値に基づいて、ACC対象とする物標の先行車番号（No.）を設定し、そのACC対象とする物標との車間距離を適切に調節するための制御指令値として、EFI ECU(Electronic Fuel Injection ECU)（電子制御燃料噴射装置）に加速度要求などの制御情報を入力する。DSS ECU１００は、自車線確率の現在値が所定の閾値（先行車認識判定値）以上である場合に、該自車線確率の現在値に対応するACC対象とする物標の先行車番号（No.）を設定し、そのACC対象とする物標との車間距離を適切に調節するための制御指令値を作成する。DSS ECU１００は、信号処理部２０４にACC対象とする物標の先行車番号（No.）を入力する。

EFI ECU３００は、DSS ECU１００と接続される。EFI ECU３００は、DSS ECU１００からの加速度要求にしたがって、EFIやVSC(Vehicle Stability Control)を制御する。EFI ECU３００は、CPU、ROM、及びRAMなどで主に構成される制御回路である。
EFI ECU３００は、ACC車両１０に搭載された種々のセンサで、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量、及び排気管内の空燃比などを測定値として逐次測定し、その結果に基づいてEFIに対して燃料噴射量などを制御する。EFI ECU３００は、測定値を測定する度に、少なくともエンジン回転数を示すエンジン回転数情報を生成する。

VSCは、ACC車両１０の走行速度、各タイヤの回転数、及びトルクなどを測定値として逐次測定する。VSCは、測定値に基づいて自ACC車両１０の走行路面に対する滑り具合などを判断し、判断の結果に基づいて各タイヤのブレーキなどを制御することにより、自ACC車両１０を安定して走行させる。

＜車両制御装置の動作＞
図３は、車両制御装置の動作の一実施例を示す。

図３に示す車両制御装置の動作の一実施例では、ミリ波レーダ２００により先行車情報が求められるとともに、DSS ECU１００からACC対象とする物標の先行車番号（No.）が入力され、該先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標が、ビート信号に基づいて選択されるACC対象とする物標に該当するか否かが判定された後の動作が主に示される。

ステップＳ３０２では、DSS ECU１００は、ACC対象とする物標について、物標位置、道路形状推定結果などから自車線確率の瞬時値P_sを算出する。

ステップＳ３０４では、DSS ECU１００は、検出した物標などのACC対象とする物標がACC制御対象としての先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当するか否かを判定する。

ステップＳ３０６では、ACC対象とする物標が先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当すると判定した場合、DSS ECU１００は、自車線確率の時定数τをτ_Lに設定する。

ステップＳ３０８では、ACC対象とする物標が先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当しないと判定した場合、DSS ECU１００は、自車線確率の時定数τをτ_sに設定する。

ステップＳ３１０では、DSS ECU１００は、自車線確率の現在値P(t)をP_s、P(t)の過去の値、τに基づいて演算する。

ステップＳ３１０の右図は、自車線確率の現在値P(t)の演算結果を示す。

この図によれば、実線により表されるP(t)_ACC制御対象、つまり先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当するACC対象とする物標は、P_sがACC判定閾値より小さくなることによりACC対象とする物標から外れる場合であっても、P_s、P(t)の過去の値、τに基づいて自車線確率の現在値P(t)が演算されることにより、ACC判定閾値より大きくすることができる。自車線確率の現在値P(t)がACC判定閾値より大きくすることができることにより、先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当するACC対象とする物標がACC対象とする物標から外れる頻度を低減できる。

一方、破線により表されるP(t)_ACC制御対象以外、つまり先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当しないACC対象とする物標は、P_sがACC判定閾値より小さくなることによりACC対象とする物標から外れても、そのままである。

先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標に該当しないACC対象とする物標については、自車線確率の現在値P(t)が演算されないことにより、P_sがACC判定閾値より小さくなることによりACC対象とする物標から外れるため、不要作動件数を低減できる。

ステップＳ３１０の処理の終了後、ステップＳ３０２に戻る。

図４は、DSS ECU１００により設定されるACC対象とする物標の先行車番号（No.）の経時変化を示す。図４において、横軸は時間(Time)[s]であり、縦軸はACC対象とする物標の先行車番号（No.）を示す。図４によれば、ACC対象とする物標の先行車番号（No.）として、先行車No.3が選択されているのが分かる。また、図４によれば、21[s]-22[s]の間で、0.15s程度の時間の間、先行車No.3が選択されていないのが分かる。つまり、21[s]-22[s]の間で、0.15s程度の時間の間、先行車の選択外れが生じている。

図５は、ACC対象の物標の横方向の位置（横位置）の経時変化を示す。図５において、横軸は時間(Time)[s]であり、縦軸は横位置[m]、換言すれば水平方向の位置を示す。図５によれば、先行車番号により特定されるACC対象とする物標（先行車No.3）の横位置は、ほぼ1[ｍ]であるのが分かる。また、図５によれば、21[s]-22[s]の間で、0.15s程度の時間の間先行車No.3の横位置が2[m]以上となるのが分かる。

この場合、先行車は、車線の中心から車線を示す白線ギリギリである0.9[m]程度右にオフセットして走行しているものと想定される。先行車がこのように車線の中心からオフセットして走行することにより、先行車の選択外れが生じることがある。

図６は、DSS ECU１００により選択されるACC対象の物標の自車線確率[%]の経時変化を示す。図６において、横軸は時間(Time)[s]であり、縦軸は自車線確率[%]を示す。図６によれば、ACC対象の物標として、先行車の自車線確率は１００[%]である時間が長いのが分かる。また、図６によれば、21[s]-22[s]の間で、0.15s程度の時間の間自車線確率が低下しているのが分かる。

車両制御装置の一実施例によれば、ACC対象とする物標のうち、先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標の現在の自車線確率を過去の自車線確率に基づいて補正することにより、ACC中に一瞬前方車両を見失うことによるACCによる加減速を低減できる。この加減速は不要な制御であるためである。

また、ACC対象とする物標について、先行車番号（No.）により特定されるACC対象とする物標の現在の自車線確率を過去の自車線確率に基づいて補正し、例えば、PCS(Pre-crash Safety System)などの他の対象とする物標については、自車線確率を補正しないことにより、不要な作動件数を増加させることなく、車間距離制御における追従性を向上させることができる。

つまり、ACC対象とする物標のうち、先行車番号により特定されるACC対象とする物標の１つを過去の自車線確率に基づいて補正することにより、全ての対象について一律に自車線確率のフィルタをかけることにより補正する場合と比較して、不要な作動件数を増加させることなく、ACC中に一瞬前方車両を見失うことによるACCによる不要に加減速することを低減できる。

以上、本発明は特定の実施例及び変形例を参照しながら説明されてきたが、各実施例及び変形例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。

１０ ACC車両
２０先行車
１００ DSS ECU
２００ミリ波レーダ
２０２送受信部
２０４信号処理部
３００ EFI ECU

Claims

車両に搭載される車両制御装置であって、
前記車両の前方の物標を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された物標が前記車両の走行している車線と同じ車線に存在する確率としての自車線確率を算出する車線存在確率算出手段と、
前記検出手段により検出された物標の中から車間距離の制御対象とする物標として、自車線確率が相対的に高い物標を選択する第１の選択手段と、
前記検出手段により検出された物標の中から衝突防止制御の対象とする物標として、自車線確率が相対的に高い物標を選択する第２の選択手段と、
前記第１の選択手段により選択された物標との間の前記車間距離を制御する距離制御手段と、
前記第２の選択手段により選択された物標との間で前記衝突防止制御を行う衝突防止制御手段と、
前記検出手段により検出された物標の各々について、前記車線存在確率算出手段により算出された現在の前記自車線確率を、過去の前記自車線確率に基づいて補正する、補正手段と
を備え、
前記第１の選択手段は、前記補正手段により補正された前記自車線確率に基づいて、前記検出手段により検出された物標の中から前記車間距離の制御対象とする物標を選択し、
前記第２の選択手段は、前記車線存在確率算出手段により算出された前記自車線確率であって、過去の前記自車線確率に基づく補正がなされていない前記自車線確率に基づいて、前記検出手段により検出された物標の中から前記衝突防止制御の対象とする物標を選択する、
車両制御装置。