(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
新たに認識された先行車に対して所定時間ｔｓごとに車間距離ｌｒn（ｎ＝１，２，・・）を検出する車間距離検出手段と、
車間距離ｌｒnに数式、
【数１】
0003606070.tif 000002
（CF0、CF1は定数）で示すバンドパスフィルター演算を施し、相対速度ｖｒを演算する相対速度演算手段とを備えた車両用相対速度検出装置であって、
バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ1を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式、
【数２】
0003606070.tif 000003
により算出した値を設定する初期値設定手段を備えることを特徴とする車両用相対速度検出装置。
【請求項２】
新たに認識された先行車に対して所定時間ｔｓごとに車間距離ｌｒn（ｎ＝１，２，・・）を検出する車間距離検出手段と、
車間距離ｌｒnに数式、
【数３】
0003606070.tif 000004
（CF0、CF1は定数）で示すバンドパスフィルター演算を施し、相対速度ｖｒを演算する相対速度演算手段とを備えた車両用相対速度検出装置であって、
バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式、
【数４】
0003606070.tif 000005
により算出した値を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に数式、
【数５】
0003606070.tif 000006
により算出した値を設定する初期値設定手段を備えることを特徴とする車両用相対速度検出装置。
【請求項３】
新たに認識された先行車に対して所定時間ｔｓごとに車間距離ｌｒn（ｎ＝１，２，・・）を検出する車間距離検出手段と、
車間距離ｌｒnに数式、
【数６】
0003606070.tif 000007
（CF0、CF1は定数）で示すバンドパスフィルター演算を施し、相対速度ｖｒを演算する相対速度演算手段とを備えた車両用相対速度検出装置であって、
バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ1を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式、
【数７】
0003606070.tif 000008
により算出した値を設定する第１の初期値設定方法と、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式、
【数８】
0003606070.tif 000009
により算出した値を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に数式、
【数９】
0003606070.tif 000010
により算出した値を設定する第２の初期値設定方法とを有し、新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ１とｌｒ２との差に応じて前記第１の初期値設定方法または前記第２の初期値設定方法を選択する初期値設定手段を備えることを特徴とする車両用相対速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車との相対速度を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
所定のフィルター処理を施した車間距離データｄfn-1、ｄfnに基づいて、次式に示すディジタル微分演算により先行車との相対速度ｖrnを演算する装置が知られている（例えば、特開平６−１８７５９９号公報参照）。
【数１０】
ｖrn＝（ｄfn-1−ｄfn）／０．１    ［ｍ／ｓ］
ところが、この相対速度の演算方法によれば、車間距離検出信号に混入したノイズの影響を受けやすいという欠点がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、車間距離検出値にバンドパスフィルター演算を施して相対速度を演算することを提案している（例えば、特願平９−２３０６５１号参照）。この相対速度検出装置では、車間距離ｌr(t)に基づいて次式により相対速度をｖr(t)を演算する。
【数１１】
ｖr(t)＝｛ωn２・ｓ／（ｓ２＋２・ζ・ωn・ｓ＋ωn２）｝／ｌr(t)
上式において、ｓは微分演算子である。上式に示すバンドパスフィルターは数式、
【数１２】
ωn２／（ｓ２＋２・ζ・ωn・ｓ＋ωn２）
で示すローパスフィルターと、ハイパスフィルターとしての微分器ｓとの積で表される。ローパスフィルターは車間距離検出値に混入した周波数の高いノイズ成分を除去し、微分器ｓは車間距離ｌr(t)の微分から相対速度ｖr(t)を算出する。
【０００４】
ところが、車間距離検出値にバンドパスフィルター演算を施して相対速度を検出する方法では、車間距離と相対速度の初期値を正しく設定しないと、先行車認識直後の演算値と実際の相対速度との間に大きな誤差を生じる。例えば割り込みなどにより突然、新たな先行車が出現した場合には、その直後から先行車との間に車間距離と相対速度が発生するはずであるから、フィルター処理における初期値を正しく設定しないと先行車認識直後の相対速度演算誤差が大きくなる。このような初期誤差の大きい相対速度演算結果を先行車追従制御のフィードバック信号に用いると、減速などの動作に遅れを生じ、乗員に違和感を与える。
【０００５】
本発明の目的は、先行車認識直後から正確な相対速度を演算することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）  請求項１の発明は、新たに認識された先行車に対して所定時間ｔｓごとに車間距離ｌｒn（ｎ＝１，２，・・）を検出する車間距離検出手段と、車間距離ｌｒnに数式１｛CF0・ｓ／（ｓ２＋CF1・ｓ＋CF0）｝（CF0、CF1は定数）で示すバンドパスフィルター演算を施し、相対速度ｖｒを演算する相対速度演算手段とを備えた車両用相対速度検出装置であって、バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ1を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式２｛ｖｒ0＝（ｌｒ2−ｌｒ1）・（CF0／CF1）｝により算出した値を設定する初期値設定手段を備える。
（２）  請求項２の発明は、新たに認識された先行車に対して所定時間ｔｓごとに車間距離ｌｒn（ｎ＝１，２，・・）を検出する車間距離検出手段と、車間距離ｌｒnに数式３｛CF0・ｓ／（ｓ２＋CF1・ｓ＋CF0）｝（CF0、CF1は定数）で示すバンドパスフィルター演算を施し、相対速度ｖｒを演算する相対速度演算手段とを備えた車両用相対速度検出装置であって、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式４｛ｖｒ0＝（ｌｒ2−ｌｒ1）／ｔｓ｝により算出した値を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に数式５｛ｌｒ0＝ｌｒ2−（CF1／CF0）・ｖｒ0｝により算出した値を設定する初期値設定手段を備える。
（３）  請求項３の発明は、新たに認識された先行車に対して所定時間ｔｓごとに車間距離ｌｒn（ｎ＝１，２，・・）を検出する車間距離検出手段と、車間距離ｌｒnに数式６｛CF0・ｓ／（ｓ２＋CF1・ｓ＋CF0）｝（CF0、CF1は定数）で示すバンドパスフィルター演算を施し、相対速度ｖｒを演算する相対速度演算手段とを備えた車両用相対速度検出装置であって、バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ1を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式７｛ｖｒ0＝（ｌｒ2−ｌｒ1）・（CF0／CF1）｝により算出した値を設定する第１の初期値設定方法と、バンドパスフィルター演算における相対速度初期値ｖｒ0に数式８｛ｖｒ0＝（ｌｒ2−ｌｒ1）／ｔｓ｝により算出した値を設定するとともに、バンドパスフィルター演算における車間距離初期値ｌｒ0に数式９｛ｌｒ0＝ｌｒ2−（CF1／CF0）・ｖｒ0｝により算出した値を設定する第２の初期値設定方法とを有し、新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ１とｌｒ２との差に応じて前記第１の初期値設定方法または前記第２の初期値設定方法を選択する初期値設定手段を備える。
【０００７】
【発明の効果】
（１）  請求項１〜２の発明によれば、新しい先行車を認識した直後から正確な相対速度を検出することができ、演算した相対速度を先行車追従制御に用いた場合、先行車認識直後の減速などの動作遅れがなく、新しい先行車に対してスムーズに追従制御を開始することができる。
（２）  請求項３の発明によれば、新しい先行車を認識した直後の車間距離ｌｒ１とｌｒ２との差に応じて第１の初期値設定方法または第２の初期値設定方法を選択するようにしたので、例えば、車間距離ｌｒ１とｌｒ２との差、つまり相対速度が大きい場合はディジタル微分の精度が保てるので第２の初期値設定方法を採用し、相対速度が小さい場合はディジタル微分の精度が悪化するので第１の初期値設定方法を採用することができ、先行車への追従状況に応じてより正確な相対速度が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を先行車追従制御装置に応用した一実施の形態を説明する。図１は一実施の形態の構成を示す図である。
車間距離センサー１は、レーザービームを車両前方の左右方向に走査して先行車からの反射光を受光する。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。車速センサー２は変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス信号を出力する。スロットルアクチュエーター３は、スロットルバルブ開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンへの吸入空気量を制御してエンジン出力を調節する。また、自動変速機４は変速比信号に応じて変速比を変え、制動装置６は車両に制動力を発生させる。なお、自動変速機４の代わりに無段変速機を用いてもよい。
【０００９】
追従制御コントローラー５はマイクロコンピューターとその周辺部品を備え、先行車との車間距離と相対速度を検出して目標車速を求め、自車速が目標車速に一致するようにスロットルアクチュエーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。追従制御コントローラー５は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により図２に示す制御ブロック１１、２１、５０、５１を構成する。
【００１０】
図２において、測距信号処理部１１は、車間距離センサー１によって自車両の前方に検出される物体を先行車と認識し、レーザー光を照射してから先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車間距離ｌrを検出する。なお、前方に複数の先行車がいる場合には、例えば自車両と同一車線上の最至近にある車両を追従すべき先行車に特定して車間距離ｌｒを検出する。この先行車の特定方法についてはすでに公知であるから詳細な説明を省略する。測距信号処理部１１はまた、所定時間、例えば１００ｍｓの間に車間距離計測値ｌｒが所定値、例えば５ｍ以上変化した場合には、割り込みなどにより新しい先行車が出現したと判断し、新先行車認識情報flg0を出力する。車速信号処理部２１は、車速センサー２からのパルス信号の周期を計測し、自車両の速度ｖｓを検出する。
【００１１】
先行車追従制御部５０は、相対速度演算部５０１、車間距離制御部５０２および目標車間距離設定部５０３を備え、車間距離ｌｒと自車速ｖｓとに基づいて目標車間距離ＬT*と目標車速ＶS*を演算する。相対速度演算部５０１は、測距信号処理部１１により検出された車間距離ｌｒと新先行車認識情報flg0とに基づいて先行車との相対速度ｖｒを演算する。車間距離制御部５０２は、相対速度ｖｒを考慮して車間距離ｌｒを目標車間距離ＬT*に一致させるための目標車速ＶS*を演算する。目標車間距離設定部５０３は、先行車の車速ｖｔまたは自車速ｖｓに応じた目標車間距離ＬT*を設定する。車速制御部５１は、自車速ｖｓが目標車速ＶS*となるように車両の制駆動力および変速比を制御する。
【００１２】
図３は相対速度演算部の構成を示す図である。
相対速度演算部５０１は、初期値設定部５０１ａとバンドパスフィルター演算部５０１ｂから構成される。初期値設定部５０１ａは、測距信号処理部１１から送られる車間距離データｌｒに基づいて、バンドパスフィルター演算の車間距離初期値ｌｒ0と相対速度初期値ｖｒ0を設定する。この初期値の設定方法については後述する。バンドパスフィルター演算部５０１ｂは、測距信号処理部１１から新先行車認識情報flg0が出力されると、車間距離検出値ｌｒ(t)に基づいて次式により相対速度ｖｒ(t)を演算する。
【数１３】
ｖr(t)＝｛CF0・ｓ／（ｓ２＋CF1・ｓ＋CF0）｝ｌr(t)
上式において、CF0は車間距離に関するバンドパスフィルターの定数であり、CF1は相対速度に関するバンドパスフィルターの定数である。
【００１３】
図４は、バンドパスフィルターをブロック図に展開したものである。
バンドパスフィルターは、相対速度ｖｒに関わる積分器１と車間距離ｌｒに関わる積分器２の直列回路に展開することができる。図において、積分器１の入力ｇｒは相対加速度を示し、次式で表される。
【数１４】
ｇｒ(t)＝CF0・ｌｒ(t)−CF1・ｖｒ(t)−CF0・ｌｒ’(t)
この相対加速度ｇｒ(t)を積分すると相対速度ｖｒ(t)が得られる。
【数１５】
ｖｒ(t)＝∫ｇｒ(t)dt＋ｖｒ0
上式において、ｖｒ0はバンドパスフィルターの積分器１の初期値、すなわち相対速度の初期値である。さらに、この相対速度ｖｒ(t)を積分すると車間距離ｌｒ(t)が得られる。
【数１６】
ｌｒ’(t)＝∫ｖｒ(t)dt＋ｌｒ0
上式において、ｌｒ0はバンドパスフィルターの積分器２の初期値、すなわち車間距離の初期値である。
【００１４】
この実施の形態では、新しい先行車を認識した直後の相対加速度ｇｒを０として、相対速度初期値ｖｒ0と車間距離初期値ｌｒ0を次のようにして設定する。なお、以下では測距信号処理部１１から所定時間ｔｓごとに車間距離データｌｒn（ｎ＝１，２，・・）が出力されるものとする。
【００１５】
《第１の初期値設定方法》
新先行車認識情報flg0により新しい先行車の認識が報知されると、新先行車認識直後の車間距離ｌｒ1をメモリに格納するとともに、バンドパスフィルター演算をリセットする。次の車間距離ｌｒ2が得られたら次式により相対速度初期値ｖｒ0を演算する。
【数１７】
ｖｒ0＝（ｌｒ2−ｌｒ1）・（CF0／CF1）
そして、新先行車認識直後の車間距離ｌｒ1を車間距離初期値ｌｒ0とし、次の車間距離ｌｒ2を１回目の入力として相対速度ｖｒのバンドパスフィルター演算を開始する。
【００１６】
《第２の初期値設定方法》
新先行車認識情報flg0により新しい先行車の認識が報知されると、新先行車認識直後の車間距離ｌｒ1をメモリに格納するとともに、バンドパスフィルター演算をリセットする。次の車間距離ｌｒ2が得られたら次式に示すディジタル微分により相対速度初期値ｖｒ0を演算する。
【数１８】
ｖｒ0＝（ｌｒ2−ｌｒ1）／ｔｓ
上式において、ｔｓは上述した車間距離のサンプリングタイムである。さらに、この相対速度初期値ｖｒ0を用いて次式により車間距離初期値ｌｒ0を演算する。
【数１９】
ｌｒ0＝ｌｒ2−（CF1／CF0）・ｖｒ0
そして、車間距離ｌｒ2を１回目の入力として相対速度ｖｒのバンドパスフィルター演算を開始する。
【００１７】
《第３の初期値設定方法》
上述した第１の方法と第２の方法を組み合わせて初期値を設定してもよい。すなわち、車間距離ｌｒ1とｌｒ2の偏差の絶対値、つまり相対速度が大きい場合はディジタル微分の精度が保てるので第２の方法を採用し、相対速度が小さい場合はディジタル微分の精度が悪化するので第１の方法を採用する。
【００１８】
図５〜図７はこの実施の形態による演算結果を示す図であり、図５が車間距離ｌｒを示し、図６が自車速ｖｓを示し、図７が演算結果の相対速度ｖｒを示す。なお、図７において、実線が実際の相対速度を示し、破線がこの実施の形態による演算結果を示す。
車速１１０km/hで走行中、前方１００ｍに新しい先行車を認識した場合に、相対速度演算値（破線）は初期値−５５km/hから実際の相対速度（実線）に沿って変化し、相対速度の演算誤差は小さい。特に、相対速度と車間距離の初期値ｖｒ0、ｌｒ0を正しく設定してバンドパスフィルター演算を行ったことにより、新しい先行車を認識した直後の誤差が小さい。したがって、この実施の形態により演算した相対速度を先行車追従制御に用いた場合、先行車認識直後の減速などの動作遅れがなく、新しい先行車に対してスムーズに追従制御を開始することができる。
【００１９】
これに対し、相対速度と車間距離の初期値ｖｒ0、ｌｒ0を考慮せずに車間距離にバンドパスフィルター演算を施した従来装置の場合には、図８に示すように、相対速度演算値（破線）が０から立ち下がるので、先行車認識直後の実際の相対速度（実線）と演算結果（破線）との間に大きな誤差を生じる。したがって、このような演算結果の相対速度を先行車追従制御に用いると、先行車認識直後に減速などの動作遅れが発生し、新しい先行車に対して追従制御を開始する場合に乗員に違和感を与えることになる。
【００２０】
以上の一実施の形態の構成において、車間距離センサー１および測距信号処理部１１が車間距離検出手段を、バンドパスフィルター演算部５０１ｂが相対速度演算手段を、初期値設定部５０１ａが初期値設定手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の追従制御コントローラーの構成を示す図である。
【図３】相対速度演算部の構成を示す図である。
【図４】バンドパスフィルター演算部の構成を示す図である。
【図５】一実施の形態による追従制御時の車間距離変化を示す図である。
【図６】一実施の形態による追従制御時の自車速の変化を示す図である。
【図７】一実施の形態の相対速度演算結果を示す図である。
【図８】従来の装置による相対速度演算結果を示す図である。
【符号の説明】
１  車間距離センサー
２  車速センサー
３  スロットルアクチュエーター
４  自動変速機
５  追従制御コントローラー
６  制動装置
１１  測距信号処理部
２１  車速信号処理部
５０  先行車追従制御部
５１  車速制御部
５０１  相対速度演算部
５０２  車間距離制御部
５０３  目標車間距離設定部
【図１】
0003606070.tif 000011
【図２】
0003606070.tif 000012
【図３】
0003606070.tif 000013
【図４】
0003606070.tif 000014
【図５】
0003606070.tif 000015
【図６】
0003606070.tif 000016
【図７】
0003606070.tif 000017
【図８】
0003606070.tif 000018