(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両に搭載され、前記自車両が走行時に自車両の前方に存在する障害物および路面状態を検知して、前記自車両へ減速度指示を行う減速度指示装置であって、
前記自車両の前方に送信波を送信する送信部と、前記送信部からの送信波が障害物で反射された反射波ならびに路面から反射された反射波を受信する受信部と、前記受信部からの受信信号を処理して、少なくとも前記障害物までの距離および相対速度を算出する障害物検出部と、前記受信部からの受信信号を処理して、前記路面からの反射波の受信強度により路面状態を判定する路面状態判定部と、前記障害物検出部で検出した前記障害物までの距離および相対速度と、前記路面状態判定部で判定した路面状態から前記障害物との衝突を判断する衝突判定部と、前記衝突判定部による判定結果が前記障害物との衝突が避けられない場合に、目標減速度を算出して減速開始指示を行う減速度指示部を備え、
前記路面状態判定部は、低摩擦路面判定しきい値を有し、前記路面からの反射波の受信強度を履歴として記録し、前記受信強度の履歴がｎ（ｎは２以上）回連続して前記低摩擦路面判定しきい値を下回ることで低摩擦路面であると判定することを特徴とする減速度指示装置。
【請求項２】
自車両に搭載され、前記自車両が走行時に自車両の前方に存在する障害物および路面状態を検知して、前記自車両へ減速度指示を行う減速度指示装置であって、
前記自車両の前方に送信波を送信する送信部と、前記送信部からの送信波が障害物で反射された反射波ならびに路面から反射された反射波を受信する受信部と、前記受信部からの受信信号を処理して、少なくとも前記障害物までの距離および相対速度を算出する障害物検出部と、前記受信部からの受信信号を処理して、前記路面からの反射波の受信強度により路面状態を判定する路面状態判定部と、前記障害物検出部で検出した前記障害物までの距離および相対速度と、前記路面状態判定部で判定した路面状態から前記障害物との衝突を判断する衝突判定部と、前記衝突判定部による判定結果が前記障害物との衝突が避けられない場合に、目標減速度を算出して減速開始指示を行う減速度指示部を備え、
前記路面状態判定部は、低摩擦路面判定しきい値を有し、前記路面からの反射波の受信強度を履歴として記録し、前記受信強度の履歴のｎ（ｎは２以上）回平均が前記低摩擦路面判定しきい値を下回ることで低摩擦路面であると判定することを特徴とする減速度指示装置。
【請求項３】
前記減速度指示部が算出する目標減速度は、前記路面状態判定部で判定した路面状態が、通常路面の場合は通常路面用の最大減速度を、低摩擦路面の場合は低摩擦路面用の最大減速度を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減速度指示装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両等の移動物体（以下、自車両と称する）に搭載され、自車両が走行時に自車両の前方に存在する障害物の有無および路面状態を検知して、それらの情報から自車両へ減速度指示を行うための減速度指示装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
車両前方の障害物との衝突を回避するための制動動作を行う制動装置を有する車両の自動制動装置において、車輪の回転数の変化率やブレーキ油圧などの制動状態により路面摩擦係数を推定し、推定された路面摩擦係数から目標の減速度を設定する車両の自動制動装置（減速度設定装置）が知られている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７０３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された減速度設定装置は、制動中の車輪の回転数などに基づいて路面摩擦係数を設定するため、自動制動を開始する時点では路面状態が不明である。減速開始時に低摩擦係数路面だと判断しても、制動距離が足りず前方障害物への衝突を回避できない場合がある。
また、路面やタイヤ面を光電センサや温度センサなどを用いて路面摩擦係数を推定することも提案されているが、複数のセンサが必要となり、システムが複雑になり、コストも増加してしまうという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、自車両前方の障害物までの距離や相対速度を算出するセンサを用いて路面状態を検知することで、制動開始前に路面状態を検出して減速度を設定することで、前方障害物への衝突回避に寄与する減速度指示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る減速度指示装置は、自車両に搭載され、自車両が走行時に自車両の前方に存在する障害物および路面状態を検知して、自車両へ減速度指示を行う減速度指示装置であって、自車両の前方に送信波を送信する送信部と、送信部からの送信波が障害物で反射された反射波ならびに路面から反射された反射波を受信する受信部と、受信部からの受信信号を処理して、少なくとも前記障害物までの距離および相対速度を算出する障害物検出部と、受信部からの受信信号を処理して、路面からの反射波の受信強度により路面状態を判定する路面状態判定部と、障害物検出部で検出した障害物までの距離および相対速度と、路面状態判定部で判定した路面状態から障害物との衝突を判断する衝突判定部と、衝突判定部による判定結果が障害物との衝突が避けられない場合に、目標減速度を算出して減速開始指示を行う減速度指示部を備え、路面状態判定部は、低摩擦路面判定しきい値を有し、路面からの反射波の受信強度を履歴として記録し、受信強度の履歴がｎ（ｎは２以上）回連続して低摩擦路面判定しきい値を下回ることで低摩擦路面であると判定するものである。 
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、自車両の前方に送信波を送信して、その反射波からの受信信号を処理して前方障害物を検知する手段を用いて路面の状況を同時に得ることにより、制動開始前に路面状態を検出して減速度を算出することで、前方障害物との衝突回避を行うようにしているから、システムの全体構成を簡素化し、装置のコスト上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る減速度指示装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る減速度指示装置において、障害物までの距離を算出する原理を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る減速度指示装置において、障害物検出しきい値および低摩擦路面判定しきい値を示す図である。
【図４】路面の反射状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る減速度指示装置を図１から図４に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１における減速度指示装置を示すブロック構成図である。図１において、減速度指示装置１は、超音波の送受信に関わるアナログ回路や専用ロジック回路、汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）内のプログラム、データ記憶回路（メモリ）などで構成され、少なくとも送受信部１０１、送受信制御部１０２、障害物検出部１０３、路面状態判定部１０４、衝突判定部１０５、減速度指示部１０６で構成される。減速度指示装置１の減速度指示部１０６からの出力はブレーキなど制動装置を制御する車両制御部２に入力される。
【００１０】
送受信部１０１は、電気信号を変換して自車両の前方に超音波の送信波を送信する送信部ＴＷと、送信部ＴＷからの送信波が障害物（図示省略）で反射された反射波ならびに路面（図示省略）から反射された反射波を受信して電気信号に変換する受信部ＲＷを有している。
送受信制御部１０２は、後段の障害物検出部１０３で公知の測距方法が実現できるように、送受信部１０１の送信部ＴＷから送信される送信波の強度や周期を制御したりするよう構成される。障害物検出部１０３は、受信部ＲＷからの受信信号を処理して、少なくとも障害物までの距離および相対速度を算出する。
【００１１】
路面状態判定部１０４は、送受信部１０１の受信部ＲＷからの受信信号を処理して、路面からの反射波の受信強度により路面状態を判定する。衝突判定部１０５は、障害物検出部１０３で検出した障害物までの距離および相対速度と、路面状態判定部１０４で判定した路面状態から、自車両と障害物が衝突するか否か判断する。減速度指示部１０６は、衝突判定部１０５による判定結果が障害物との衝突が避けられない場合に、目標減速度を算出して減速開始指示を行い、車両制御部２に制動信号を出力する。
【００１２】
次に、図１に示す減速度指示装置１による減速開始指示動作について図２から図４に基づいて説明する。
まず、図２において、送受信制御部１０２および障害物検出部１０３により、障害物までの距離および相対速度を算出する動作を説明する。一例として、送受信部１０１がパルス方式の超音波センサである場合について説明する。
パルス方式の超音波センサでは、まず、送受信制御部１０２から送受信部１０１の送信部ＴＷに電気信号を出力し、送信部ＴＷは所定の時間間隔（測定周期）で超音波の送信パルスＰＴを出力する。送信パルスＰＴは障害物で反射されて、送受信部１０１の受信部ＲＷで超音波の受信パルスＰＲとして受信され、受信パルスＰＲは送受信部１０１の受信部ＲＷで電気信号に変換されて障害物検出部１０３へ出力される。
なお、測定周期は必ずしも一定の間隔である必要はない。
【００１３】
障害物検出部１０３は、送信パルスＰＴに対する受信パルスＰＲの遅延時間τ（ｓ）を測定し、音速ｃ（ｍ／ｓ）を用いて反射物体（障害物）までの距離Ｒ（ｍ）を式（１）により算出する。
Ｒ= ｃ×τ／２      ・・・（１）
反射物体の距離が遠くなるほど超音波の伝搬に時間を要することを考慮すると、反射物体に自車両が接近している場合には、超音波を送信した時点での実際の距離よりも式（１）で計算される距離の方が短くなる。一方、反射物体に自車両から離反している場合には、超音波を送信した時点での実際の距離よりも式（１）で計算される距離の方が遠くなる。式（１）で計算された距離Ｒに相対速度と超音波の伝搬時間に比例する成分を加算しても良い。
【００１４】
障害物検出部１０３に入力された受信パルスＰＲは、障害物検出部１０３内のＡＤコンバータでサンプリングされ、ディジタル化された後、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、全波整流、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）の処理を施され、検波波形Ｓｄとして得られる。この検波波形Ｓｄから障害物までの距離が得られると共に、反射信号の強度が得られる。障害物までの相対速度については式（１）で得られた距離Ｒを微分することにより得られる。
なお、路面からの反射信号も障害物からの反射信号と同様の方法で検波波形Ｓｄとして得られる。
【００１５】
次に、図３および図４を用いて、障害物検出部１０３による障害物の検出と、路面状態判定部１０４による路面状態の判定方法について説明する。
図３（ａ）および図４（ａ）は通常路面の場合、図３（ｂ）および図４（ｂ）は、低摩擦路面（凍結路面等）の場合を示している。
障害物検出部１０３は、図３（ａ）（ｂ）に示す通り障害物検出しきい値を備えている。この障害物検出しきい値は、路面状態を判定する領域ではしきい値のレベルを、低摩擦路面判定しきい値より高く設定し、それ以外の領域ではしきい値のレベルを低く設定（但し、雑音レベルよりも高く設定）するよう、しきい値のレベルを２段階に変えている。
そして、図２に示す検波波形Ｓｄとして得られた障害物からの反射信号の強度が、障害物検出しきい値を超えた場合に障害物として検出する。
【００１６】
路面状態判定部１０４は、図３（ａ）（ｂ）に示す通り低摩擦路面判定しきい値を備えている。この低摩擦路面判定しきい値は、路面状態を判定する領域において、障害物検知しきい値より低く設定されている。なお、この図３では超音波センサである送受信部１０１の至近距離から路面からの反射が戻ってくる場合で説明しているため、時間軸の最初の時間である左端が路面状態を判定する領域となっている。
図３（ａ）の通常路面の場合、路面からの反射の強度は、障害物検知しきい値より低く、且つ、低摩擦路面判定しきい値より高くなっている。一方、図３（ｂ）の低摩擦路面の場合、路面からの反射の強度は、低摩擦路面判定しきい値より低くなっている。
【００１７】
図４（ａ）に示す通り、通常路面（乾燥路）では凹凸が多く、反射波が散乱し、送信波方向に反射する信号が多く発生する。一方、図４（ｂ）に示す通り、低摩擦路面（凍結路面等）では通常路面の凹凸は雪や氷で覆われることにより、鏡面反射状態になるため、通常路面（乾燥路）に比べ、路面の反射強度が小さくなる。
そのため、図３（ｂ）に示す通り、検波波形Ｓｄの信号強度が路面からの反射強度であり、この路面からの反射強度が路面状態判定部１０４で設定した低摩擦路面（凍結路面等）判定しきい値より小さい（下回る）場合には低摩擦路面であると判定する。
【００１８】
このように路面状態判定部１０４は、路面が低摩擦路面である否かの路面状態の判定を反射波の受信強度が低摩擦路面判定しきい値より小さい（下回る）かどうかで判定する。
また、路面からの反射信号の強度は時間等による変動があるため、路面からの反射波の受信強度を履歴として記録し、この受信強度の履歴がｎ（ｎは２以上）回連続して低摩擦路面判定しきい値を下回ることで低摩擦路面であると判定すれば、低摩擦路面である否かの判定がさらに向上する。
【００１９】
また、同様に路面からの反射波の受信強度を履歴として記録し、この受信強度の履歴がｎ（ｎは２以上）回平均値が低摩擦路面判定しきい値を下回ることで低摩擦路面であると判定すれば、低摩擦路面である否かの判定がさらに向上する。
低摩擦路面判定しきい値は実際のセンサの感度によって決定し、最大減速度の設定は車両用アプリケーションの要求条件に応じて適切な値に設定する。
【００２０】
次に衝突判定部１０５は、路面状態判定部１０４において低摩擦路面と判定された場合には低摩擦路面用衝突判定とし、通常路面と判定された場合には通常路面用衝突判定とする。
例えば、摩擦係数０．２の路面で減速度０．８ｇの減速を行っても、摩擦係数より大きな減速度で減速できないことが知られており、等加速度直線運動を考えた場合、同速度まで減速する場合、減速度の小さい方が時間を要する。また言い換えれば、同速度まで減速する場合、長い距離が必要となる。
【００２１】
そのため衝突判定部１０５では、障害物検出部１０３で検出した障害物までの距離および相対速度と、路面状態判定部１０４で判定した路面状態から障害物との衝突を判断し、路面状態判定部１０４の結果において低摩擦路面と判定された場合は、通常路面に比べて遠い距離から減速を開始するように衝突判定を行う。
【００２２】
次に減速度指示部１０６は、路面状態判定部１０４において低摩擦路面と判定された場合には最大減速度は低摩擦路面用として例えば０．４Ｇとし、通常路面と判定された場合には最大減速度は通常路面用の例えば１．０Ｇのように、低摩擦路面用の最大減速度は通常路面用の最大減速度より、小さな減速度に設定する。
なお、実際の最大減速度は実際のセンサの感度や、実際の低摩擦路面判定しきい値を鑑みて適切な値に調整する。
この際、減速を開始する距離においては相対速度が速い方が長い距離が必要であることは言うまでもない。
【００２３】
減速度指示部１０６は、衝突判定部１０５による判定結果が障害物との衝突が避けられない場合に、障害物検出部１０３で検出した障害物までの距離、相対速度に応じて目標減速度を算出し、その最大減速度については前述のように決定され、その決定した減速度が原則開始指示信号として車両制御部２へ入力される。
以上説明したように、実施の形態による減速度指示装置は、通常路面と低摩擦路面を判定する路面状態判定部を備え、判定した路面状態に応じて最大減速度を決定する手段を備える。
【００２４】
以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１：減速度指示装置、２：車両制御部、  １０１：送受信部、１０２：送受信制御部、
１０３：障害物検出部、  １０４：路面状態判定部、  １０５：衝突判定部、
１０６：減速度指示部、  ＴＷ：送信部、  ＲＷ：受信部
【要約】
【課題】制動距離が足りず前方障害物への衝突を回避できない場合があったり、システムが複雑になり、コストも増加する。
【解決手段】自車両の前方に送信波を送信する送信部ＴＷと、送信部からの送信波が障害物で反射された反射波ならびに路面から反射された反射波を受信する受信部ＲＷと、受信部ＲＷからの受信信号を処理して障害物までの距離および相対速度を算出する障害物検出部１０３と、受信部からの受信信号を処理して路面からの反射波の受信強度により路面状態を判定する路面状態判定部１０４と、障害物検出部で検出した障害物までの距離および相対速度と、路面状態判定部で判定した路面状態から障害物との衝突を判断する衝突判定部１０５と、衝突判定部による判定結果が障害物との衝突が避けられない場合に、目標減速度を算出して減速開始指示を行う減速度指示部１０６を備えた。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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