JPH0765297A - 自動車の走行制御装置 - Google Patents
自動車の走行制御装置Info
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- JPH0765297A JPH0765297A JP5215695A JP21569593A JPH0765297A JP H0765297 A JPH0765297 A JP H0765297A JP 5215695 A JP5215695 A JP 5215695A JP 21569593 A JP21569593 A JP 21569593A JP H0765297 A JPH0765297 A JP H0765297A
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Abstract
動的に制御して衝突を回避する。 【構成】 自車の車速を検出する車速センサ7と、車間
距離Dを検出する車間距離認識部61cと、先行車と自
車との相対速度Vbaを求める相対速度演算部104と、
相対速度Vbaに応じたブレーキ力Fb1を求めるブレーキ
力演算部111と、安全車間距離Ds と実際の車間距離
Dとの差である危険車間距離Dd に応じたブレーキFb2
を求めるブレーキ力演算部110と、これらのブレーキ
力Fb1とFb2とを加算してブレーキ力Fb を求めるブレ
ーキ力演算部112と、このブレーキ力Fb に基づきブ
レーキを駆動制御するアクチュエータ4とからなる。
Description
関するものである。更に詳述すると、先行車との車間距
離及び相対速度に応じて自動的にブレーキをかけて減速
制御をするようにしたものである。
速走行装置が実用化され、また車間距離制御装置が開発
されている。
スピード・コントロール」や「クルーズ・コントロー
ル」とも呼ばれている。この装置を備えた自動車では、
セットスイッチを押すと、アクセルペダルから足を離し
ても、設定した車速を維持して走行を行う。設定車速は
コントロールスイッチの操作により変更することができ
る。運転者がブレーキを踏んだり、クラッチを踏んだ
り、ギヤシフトをするなどの操作をすると、この機能が
キャンセルされるようになっている。
全性を確保するため、次のような機能を付加したものも
ある。即ち先行車との距離をレーザレーダ等で検出して
おき、先行車に異常接近したときには、警報を発して運
転者に注意を促したり、ギヤシフト段を4速(オーバー
ドライブ)から3速へシフトダウンしてエンジンブレー
キを作動させるオーバドライブオフにより減速したりす
る。
では、セットスイッチを押すと、そのときの自車の車速
から目標車間距離を演算し、また先行車との車間距離を
検出し、先行車との車間距離が目標車間距離となるよう
にエンジン出力やブレーキの制御をして、先行車を追尾
して走行する。この場合、先行車との車間距離の検出
は、カメラでとらえた画像を画像処理して求めたり、レ
ーザレーダ等により求める。
車との車間距離を検出し、車間距離が安全車間距離より
小さくなったら、ブレーキの駆動を制御するという技術
は特開昭60−91500号公報に開示されている。
間距離、車速等から危険度指数を求め、この指数にした
がってブレーキのアクチュエータを制御するというもの
にとどまり、どのようにブレーキを制御するかまでを開
示するものではない。
には、その制御内容はきわめて大事であり、ドライバに
違和感を与えることがなく、安心感を与えるものでなけ
ればならない。
明に係る自動車の走行制御装置は、自車の車速を検出す
る車速検出手段と、先行車と自車との車間距離を検出す
る車間距離検出手段と、先行車と自車との相対速度を求
める相対速度演算部と、自車の車速と相対速度から安全
車間距離を求める安全車間距離演算部と、車間距離と安
全車間距離との差から危険車間距離を求める危険車間距
離演算部と、相対速度と危険車間距離とからブレーキ力
を求めるブレーキ力演算部と、ブレーキ力演算部の演算
結果に基づいてブレーキ手段を制御する制御手段とを有
することを特徴とする。
自車と先行車との相対速度及び危険車間距離それぞれに
応じてブレーキ力を求め、これらを加算してブレーキ力
としている。各ブレーキ力の割合を適正に設定すること
により、ドライバにとって違和感のない、減速制御が達
成できる。
行制御装置を説明する。この自動車の走行制御装置は、
高速道路を走行するときに使用する。
車を示す。同図において、1はステレオ視カメラ、2は
レーザレーダ、3はスロットルアクチュエータ、4はブ
レーキアクチュエータ、5は操作スイッチ・情報表示
部、6はコントローラ、7は車速センサである。また、
7aはハンドル角センサ、7bはブレーキスイッチ、7
cはブレーキペダルスイッチ、7dはアクセルペダルス
イッチである。
に示すように、自動車の前方の景色を撮影する2つのC
CDカメラ11,12を横置き配置したものであり、ボ
ディー13内に映像基板,絞り基板等の電子部品を搭載
している。このステレオ視カメラ1は、車室内でルーム
ミラーの近傍に取り付けられている。各カメラ11,1
2の水平面内での視野角はそれぞれ23度である。そし
てカメラ11,12で撮影した画像を示すビデオ信号が
コントローラ6に送られる。
を、コントローラ6の画像処理部にて画像処理をするこ
とにより、次の認識をする。 先行する自動車(先行車)の認識。 高速道路の複数の車線(レーン)のうち、自車が走
行している車線を示す白線の認識。 先行車と自車との間の車間距離の認識。
ようにして行う。即ち画像の中から縦方向の直線に囲ま
れたエリアを抽出し、抽出したエリアのうち左右対称
で、且つ、次々と取り込んでいく画像の中で位置があま
り動かないものを、先行車として認識する。
認識は例えば次のようにして行う。即ち、図3(a)に
示すように、ステレオ視カメラ1から前方道路画面の取
り込みをし、次に図3(b)に示すように、水平方向4
本のラインW1〜W4に沿い画素の明度を調べ、明るい
点を白線候補として選定し、図3(c)に示すように、
上方の候補点と下方の候補点を補間して結んだ線分を白
線として抽出する。
離の認識は次のようにして行う。即ち、ステレオ視カメ
ラ1の2つのカメラ11,12からは、図4(a)
(b)に示すように2つの画像が得られる。右側の画像
のウインドウで囲まれた自動車画像と同じ画像は、左側
の画像の中に少し横方向にズレた位置にある。そこでウ
インドウで囲んだ右側の自動車画像を、左側の画像のサ
ーチ領域内で1画素づつシフトしながら、最も整合する
画の位置を求める。このとき図5に示すようにカメラ1
1,12のレンズの焦点距離をf、左右カメラ11,1
2の光軸間の距離をLとし、CCDの画素ピッチをP、
図4(a)(b)において左右の自動車画像が整合する
までに右画像をシフトした画素数をnとすると、先行し
ている自動車までの距離(車間距離)Rは、三角測量の
原理により、次式で計算できる。
置と前端左側位置に1本づつ配置されている。レーザレ
ーダ2から出射するレーザビームの広がり角は2度であ
る。そしてレーザレーダ2からレーザビームを出射して
から、対象物で反射してきたレーザビームが、再びレー
ザレーダ2に戻ってくるまでの時間を計測することによ
り、対象物までの距離を計測することができる。
m)の対象物であっても短時間でその有無を検出できる
が、対象物が自動車であるかどうかの判定はできない。
これに対しカメラを用いた画像処理は、対象物が自動車
であるかどうかの判定は正確にできるが、判定するまで
の処理時間が長くかかってしまう。そこでレーザレーダ
2により対象物の有無を検出し、対象物が存在すること
を確認したら、その検出エリアに絞ってカメラ画像の画
像処理をして自動車の有無を検出するように役割分担を
してもよい。このようにすれば先行車を迅速且つ正確に
検出することができる。
から見た図6に示すように、レーザレーダ2から出射す
るレーザビーム2aは直線状に進むのに対し、カメラ1
の視野1aは23度であるので、自車の前方に他車が急
に割り込んできたときには、まずレーザビーム2aが他
車に当って反射してくる(このとき割り込んできた他車
はカメラ1の視野1aに入ってきていない)。そこで割
り込み車の検出は、割り込み車を先に検出でき且つ応答
の早いレーザレーダ2が担当している。なお図6におい
て8,8a,8bは白線である。連続した白線8は高速
道路の端にあり、点線の白線8a,8bは車線を仕切る
位置にある。
クチュエータ3が作動しスロットルの開度が大きくなっ
ていったら、エンジンの回転数が上昇して車速が大きく
なる。逆にスロットルの開度を小さくしていくとエンジ
ンブレーキが作動して減速していく。追尾走行制御や定
速走行制御は、スロットル開度を調整して実行する。コ
ントローラ6の指令によりブレーキアクチュエータ4が
作動してブレーキがかかると、急減速していく。この急
減速は、自車の直前に他車が割り込んできたときや、後
述するブレーキ制御をするとき、即ち高速で走行してい
た自車が低速走行している先行車に近づいてきて、車間
距離が安全車間距離よりも短くなったときなどに行な
う。なお、本システムではコントローラ6の指令によ
り、急減速することはあっても急停車することはなく、
急停車は運転者がブレーキペダルを踏むことによっての
み行なわれる。
して行う走行制御の概要を説明する。コントローラ6の
画像処理部61は、ステレオ視カメラ1で撮影した画像
を画像処理し、車両認識部61aでは前方の景色の中か
ら自動車の画像を認識し、レーン認識部61bでは自車
が走行している車線を示す白線を認識し、車間距離認識
部61cでは先行車と自車との間の車間距離を認識す
る。目標追尾車両認識部62は、自車が走行している車
線に先行する自動車があった場合に、この自動車を目標
追尾車両と認識する。
両を認識したときには、設定指令部63は追尾走行制御
をする。つまり設定指令部63は車間距離認識部61c
またはレーザレーダ2を利用して目標追尾車両までの車
間距離Dを求めると共に、車速センサ7から得た自車の
車速Va に設定時間(例えば2秒)を乗算して目標車間
距離D0 を求める。そして実際の車間距離Dが目標車間
距離D0 に等しくなるように、スロットルアクチュエー
タ3を作動させてエンジン回転数(スロットル開度)を
コントロールする。このようにすれば、車速に応じた目
標車間距離D0をとった状態で、目標追尾車両を追尾し
つつ自車が走行していく。したがって、目標追尾車両が
高速走行(例えば120km/h)しているときには、目
標車間距離D0 が長くなり(例えば66.7m)、自車
は目標追尾車両を追尾しつつ高速走行(例えば120km
/h)する。また目標追尾車両が低速走行(例えば60
km/h)しているときには、目標車間距離D0 が短くな
り(例えば33.3m)、自車は目標追尾車両を追尾し
つつ低速走行(例えば60km/h)する。
車両が高速走行して自車よりも先に進みステレオ視カメ
ラ1やレーザレーダ2により目標追尾車両を捕捉するこ
とができなくなったり、目標追尾車両が他の車線に移っ
たりしたときには、設定指令部63は、その時点の自車
の速度をあらかじめ設定した保持時間(例えば2秒)だ
け保持するように、スロットルアクチュエータ3による
スロットル開度(∽エンジン回転数)をコントロールす
る。つまり追尾走行制御から車速保持制御に移行する
(図8参照)。
行車を目標追尾車両と認識したとき、つまり自車の走行
車線上に先行車を捕捉することができたときには、再び
前述した追尾走行制御をする。上述した保持時間が経過
したら、次に述べる定速走行制御に移る(図8参照)。
は、先行車を捕捉できなくなった時点の速度V0 、また
はあらかじめ設定した設定速度Vs で自車が走行するよ
うに、スロットルアクチュエータ3によるスロットル開
度(∽エンジン回転数)をコントロールする。定速走行
制御中に目標追尾車両を捕捉したら追尾走行制御に移る
(図8参照)。
行制御をしているときに、レーザレーダ2により割り込
み車の存在が検出されたときは割り込み制御に移行し、
設定指令部63は、一定時間スロットルを全閉とするよ
うスロットルアクチュエータ3をコントロールする。全
閉とする一定時が経過した後は、目標追尾車両を捕捉で
きるときは追尾走行制御に移行し、目標追尾車両を捕捉
できないときは定速走行制御に移行する(図8参照)。
御、割り込み制御をしている際に、安全車間距離(後述
するように自車と走行車との相対速度と、自車車速によ
り決定する)よりも近い位置に先行車が存在することを
検出したときには、減速走行制御に移行する。つまり設
定指令部63は、スロットルアクチュエータ3を作動さ
せてスロットルを全閉とすると共に、ブレーキアクチュ
エータ4を作動させてブレーキを作動させて減速する。
この減速走行制御は、低速走行している先行車に高速走
行している自車が追いついていったときや、先行車が急
に減速したときなどに行なわれる。そして減速制御は、
先行車との車間距離が安全車間距離に戻るまで行なわれ
る。減速走行制御が終了したときに、目標追尾車両を捕
捉できるときは追尾走行制御に移行し、目標追尾車両を
捕捉できないときは車速保持制御に移行する(図8参
照)。
御、割り込み制御、減速走行制御をしているときに、運
転者がアクセルペダル、ブレーキペダル、ウインカを操
作したときにはマニュアル操作に移行する。このときに
は、設定指令部63からスロットルアクチュエータ3及
びブレーキアクチュエータ4への制御指令を解除し、運
転者の操作を優先させる。マニュアル操作時にセットス
イッチ(後述)を投入すると、追尾走行制御や定速走行
制御に移行する。
を説明する。51はメイン電源スイッチであり、ONす
ると走行制御装置及びスロットルアクチュエータ駆動
部,ブレーキアクチュエータ駆動部に電源が入り、OF
Fすると制御出力をクリアしさらに前記アクチュエータ
駆動部の電源を切り、プログラムを終了する。52は制
御スイッチであり、セット側に投入するとそのときに走
行条件に応じて追尾走行制御か定速走行制御が行なわれ
ると共に、セット側に投入したときの車速が定速走行制
御モードでの設定速度Vs となる。制御スイッチ52を
キャンセル側に投入すると運転者による通常の手動運転
を行うモードになる。53は増減スイッチであり、定速
走行制御モードの場合において+側に投入すると設定速
度Vs が大きくなり−側に投入すると設定速度Vs が小
さくなり、追尾走行制御モードの場合において+側に投
入すると車速が一旦増加することにより目標車間距離D
0 が小さくなり−側に投入すると目標車間距離D0 が大
きくなる。
速(km/h)を表示する。55は車間距離表示部であ
り、目標追尾車両との車間距離を表示する。また追尾走
行制御モード時に増減スイッチ53を+側や−側に投入
すると、補正した目標車間距離D0 が車間距離表示部5
5に表示されると共に、定速走行制御モード時に増減ス
イッチ53を+側や−側に投入すると、補正した設定速
度Vs が車速表示部54に表示される。56は追尾ラン
プ、57は定速ランプであり、追尾走行制御モードでは
追尾ランプ56のみが点灯し、定速走行制御モードでは
定速ランプのみが点灯し、手動運転モードではランプ5
6,57が共に点灯する。58はシステム異常ランプで
あり、システム異常時に点灯する。59はモニタであ
り、ステレオ視カメラ1で得た画像及びこの画像を画像
処理した画像を表示する。
指令部63により、追尾走行制御や減速走行制御をする
ときの制御状態を説明する。
1は、車速センサ7から得られる自車車速Va に時間T
1(例えば2秒)を乗算することにより、目標車間距離
D0を求める。車間距離誤差演算部102は、車間距離
認識部61cまたはレーザレーダ2から得られる車間距
離Dと、目標車間距離D0 の差である車間距離誤差ΔD
を求める。補正速度演算部103は、あらかじめ設定し
ているデータ変換特性(図中に特性を示している)を基
に、車間距離誤差ΔDに応じた補正速度Vc を求める。
ΔDの値が正のとき(D0 >Dのとき)にはVc の値は
負になり、ΔDの値が負のとき(D0 <Dのとき)には
Vc の値は正になる。
61cまたはレーザレーダ2から一定時間毎に車間距離
Dを示すデータを受けており、今回の車間距離Dn と遅
延回路104aで遅延させた1回前の車間距離Dn-1 と
の差Dn −Dn-1 を、減算器104bで求め、更に演算
器104cにて差Dn −Dn-1 を時間T4で割り算し、
割り算したデータ値の移動平均をとることにより、自車
と先行車との相対速度Vbaを求める。ここで言う先行車
とは、目標追尾車両認識部62(図7参照)により目標
追尾車両と認識された車両、つまり自車と同じ車線で自
車に先行して走行している車両である。
と相対速度Vbaとを加えることにより先行車車速Vb を
求める。つまり、相対速度VbaはVba=Vb −Va とし
て表すことができる。目標速度演算部106は、先行車
車速Vb に補正速度Vc を加えることにより目標速度V
0 を求める。
が目標車速V0 となるようにスロットルアクチュエータ
3にスロットル指令を出し、この指令に応じてスロット
ルアクチュエータ3がスロットルの開度を制御する。こ
のため自車は目標車間距離D 0 をとりつつ先行車に追尾
して走行することができる。
器108aにより自車車速Va に時間T2を乗算して値
Va ・T2を得、乗算器108bにより相対速度Vbaに
時間T3を乗算して値Vba・T3を得、減算器108c
にて値Va ・T2から値Vba・T3を減算して安全車間
距離Ds を求める。危険車間距離演算部109は、安全
車間距離Ds から車間距離Dを減算して危険車間距離D
d を求める。つまり、危険車間距離はDd =Ds −Dと
して求められる。
あらかじめ設定してある図12に示すデータ変換特性に
基づき危険車間距離Dd に応じた危険車間距離ブレーキ
力Fb2を求める。ブレーキ力Fb2は、Dd が正のとき、
つまり車間距離Dが安全車間距離Ds よりも短くなった
ときに生じ、その値はDd の大きさに比例する。
かじめ設定してある図11に示すデータ変換特性に基づ
き相対速度Vbaに応じた相対車速ブレーキ力Fb1を求め
る。ブレーキ力Fb1は、相対速度Vbaが負のとき、つま
り自車車速Va が先行車車速Vb よりも大きいときに生
じ、その値はVbaの絶対値に比例する。
b1とFb2とを加えてブレーキ力Fbを求める。ブレーキ
力Fb を求める式は下記の数2の如くなる。
応じたブレーキ力Fb1は定数K1 により傾向が決まり、
危険車間距離Dd に応じたブレーキ力Fb2は定数K2 に
より傾向が決まる。ここで、このK1 ,K2 は、時間の
経過とブレーキ力(減速度)の変化を表す図13中実線
で示すように、ブレーキ力が初期の段階で強めにかか
り、徐々に弱くなって消滅するように定められる。つま
り、K1 の重み付けを大きくするのである。このように
ブレーキ力を設定すると、車速は二次関数的に減少する
一方、車間距離の減少割合がゆるやかになり、ドライバ
に不安感を与えることのない減速が達成できる。この減
速パターンは、通常の走行の際にドライバが行う好まし
い減速パターンと一致する。また、危険車間距離も加味
してブレーキ力Fb を決めているので、先行車に近づき
すぎることもない。
くブレーキがかかるようにすると、車速は一次関数的に
減少する一方、車間距離がブレーキの初期段階において
急減するため、ドライバに不安感を与えることになって
しまう。
レーキアクチュエータ4が制御される。ブレーキアクチ
ュエータ4は、ブレーキブースタにブレーキ力Fb に応
じた制御圧をかけるようにした機構などにより実現され
る。つまり、マスタシリンダからホイールシリンダへの
油圧が制御され、ブレーキがかけられるのである。尚、
本発明を実施するためのブレーキ手段としては、これに
限らず種々のものが採用できる。
れば、自車と先行車との車間距離が小さくなった場合に
は自動的にブレーキがかかるようにしたので、前車への
追突が確実に防止できる。しかも、ブレーキ力を相対速
度及び危険車間距離に基づいて定めるようにしたので、
ドライバに違和感、不安感を与えることのない安全な減
速が実現できる。
成図である。
図である。
説明図である。
説明図。
ある。
る。
御をする機能部を示すブロック図である。
ある。
図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 自車の車速を検出する車速検出手段と、
先行車と自車との車間距離を検出する車間距離検出手段
と、 先行車と自車との相対速度を求める相対速度演算部と、 自車の車速と相対速度から安全車間距離を求める安全車
間距離演算部と、 車間距離と安全車間距離との差から危険車間距離を求め
る危険車間距離演算部と、 相対速度と危険車間距離とからブレーキ力を求めるブレ
ーキ力演算部と、 ブレーキ力演算部の演算結果に基づいてブレーキ手段を
制御する制御手段とを有することを特徴とする自動車の
走行制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21569593A JP3588806B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 自動車の走行制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21569593A JP3588806B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 自動車の走行制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0765297A true JPH0765297A (ja) | 1995-03-10 |
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ID=16676630
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21569593A Expired - Fee Related JP3588806B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 自動車の走行制御装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3588806B2 (ja) |
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