(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の横方向位置を制御する車両制御装置において、
自車の先行車を検出し、前記自車と前記先行車との距離、前記先行車の高さを検知または、算出する検知部と、
車両用信号機を検出し前記自車と前記車両用信号機との距離、前記車両用信号機の高さを検知または、算出する検知部と、
前記検知状態に基づいて、前記自車が前記車両用信号機を認識可能な位置に移動するよう前記自車の横方向位置を制御する横方向位置制御を行う制御部と、を有することを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行時において、先行車と自車の運転・走行状態が所定の条件を満たすとき、自車の横方向制御を行うような車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自車の前方に先行車が存在したとき、先行車が陰になって信号機を死角に入って認識できないことがないように車両を制御する技術が存在する。
【０００３】
特許文献１には、自車と信号機、自車と先行車の位置関係、先行車の高さから、信号機を認識できるように自車の速度を制御する技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の記載の技術では、先行車の高さが高い場合には信号機を認識するために、先行車が高ければ高いほど、先行車との車間距離を広くとることになり、運転者に違和感を与える。また、自車の後続車の運転者にも違和感を与えかねず、交通状況を乱してしまうおそれもある。
【０００６】
本発明の目的とするところは、運転者の違和感を軽減しつつ、信号機の認識を可能にする車両制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、自車両の横方向位置を制御する車両制御装置において、自車の先行車を検出し、自車と先行車との距離、先行車の高さを検知または、算出する検知部と、信号機を検出し自車と信号機との距離、信号機の高さを検知または、算出する検知部と、前記検知状態に基づいて、横方向位置制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、運転者の違和感を軽減しつつ、信号機の認識を可能にする車両制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による車両制御装置の車両構成図。
【図２】図１に示す車両制御装置の主要部を示す機能ブロック図。
【図３】本発明の一実施形態による車両制御装置の動作を示すフローチャート
【図４】本発明の一実施形態による車両制御装置の横方向制御計算部における詳細な制御内容を示すフローチャート
【図５】本発明の一実施形態による車両制御装置による動作態様の説明図
【図６】本発明の一実施形態による車両制御装置による動作態様の説明図
【図７】本発明の一実施形態による車両制御装置が使用する車両モデルの図
【図８】本発明の一実施形態による車両制御装置の制御の例を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る車両制御装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両制御装置の一実施形態の車両構成図、図２は、図１に示す車両制御装置の主要部を示す機能ブロック図である。
【００１１】
図１の車両の構成図において、図示例の車両１は、走行用動力源としての、例えば筒内噴射式ガソリンエンジン１１、該エンジン１１に接離可能な自動変速機１３、プロペラシャフト１５、ディファレンシャルギア１６、ドライブシャフト１７、４つの車輪１８及び車輪速センサを備えた液圧式ブレーキ２３、電動パワーステアリング２６を備えた一般的な構成の後輪駆動車である。
【００１２】
車両１には、これに搭載配備された装置、アクチュエータ、機器類の統合制御を司る、本発明の車両制御装置２０の主要部を構成する車両統合制御ユニット２８、エンジン制御を司るエンジン制御ユニット１２、変速機制御を司る変速機制御ユニット１４、電動パワーステアリングを司る電動パワーステアリング制御ユニット２７、ブレーキ制御を司るブレーキ制御ユニット２４、ナビ装置３４等の、マイクロコンピュータを内蔵した各制御ユニットが所定部位に配置されている。各制御ユニット及び後述するセンサ類を含む装置、アクチュエータ、機器類は、車内ＬＡＮやＣＡＮ通信を通じて信号・データの授受を行えるようになっている。
【００１３】
車両１の前部には、ステレオカメラ１９が配備されている。このステレオカメラ１９は、検知部を構成するものであり、マイクロコンピュータを内蔵した制御ユニット部分を持っており、制御ユニット部分は、撮影された映像に基づいて、前方障害物の走行状態を検知する。具体的には前方障害物の高さ、前方障害物と自車との相対速度、前方障害物と自車との距離、前方障害物との重なり具合(以下ラップ率)、自車位置を基準としたときの前方障害物の横位置などを検知又は算出し、それを車両統合制御ユニット２８に供給する。
【００１４】
ナビ装置３４は、検知部を構成するものであり、逐次前方の信号機までの距離を算出し、信号機の高さ情報、信号機の横位置情報とともに車両統合制御ユニット２８に供給する。
【００１５】
車両統合制御ユニット２８には、各車輪１８の回転速度を検出する４つの車輪速センサ２３、アクセルペダル２１の開度（踏込量）を検出するアクセルペダルセンサ２９(図示せず)、ブレーキペダル２２の踏込量を検出するブレーキセンサ３０(図示せず)、ステアリング２５の操舵角度を検出する操舵角センサ３１(図示せず)、自車の加速度を検出するジャイロセンサ３２(図示せず)等、方向指示器３３の押下信号、運転者の音声認識部３５からの判定信号も供給される。
【００１６】
また、ブレーキペダル２２の踏込量は、前記ブレーキセンサ３０の他に、ブレーキ２３の制御系のブレーキ液圧を検出する液圧センサ（図示せず）によっても検出するようになっている。
【００１７】
なお、図示の車両１は、本発明を適用可能な車両の一例であり、本発明は適用可能な車両の構成を限定するものではない。例えば、前記自動変速機１３に代えて無段変速機（ＣＶＴ）を採用した車両でもよいし、外界認識センサとして、ステレオカメラ１９に代えてレーザーレーダーやミリ波レーダー、車車間通信（Ｃ２Ｃ）・インフラ間通信（Ｃ２Ｉ）等のＣ２Ｘ通信、モノカメラなどのうちの一つないし複数の組み合わせを用いて構成し、先行車の走行状態、すなわち先行車との相対速度、車間距離、高さ等を求めるようにしてもよい。またナビ装置に代えて、インフラ間通信（Ｃ２Ｉ）等のＣ２Ｘ通信を用いて、信号機までの距離、高さを取得するようにしてよい。
【００１８】
以下、図３〜図８を用いて、本発明の一実施形態を説明する。
最初に、図３を用いて、本実施形態による車両制御装置に用いる車両統合制御ユニット２０における制御内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるステアリング制御装置に用いる車両統合制御ユニット２０における制御内容を示すフローチャートである。
最初に、ステップＳ１０において、車両統合制御ユニット２０は、図５、図６で示すように、ステレオカメラ１９で検出した先行車両２の高さｈｐ、先行車両２の長さｌｐ、先行車両２の速度ｖｐ、先行車横位置ｔｐ、自車両１と先行車両２との車間距離ｄｐと、ナビ装置３４で検出された自車両１の位置から車両用信号機４までの距離ｄＳＩＣ，自車両１の横位置を基準としたときの歩行者用信号機３の横位置ｔＳＩＣ、車両用信号機４の高さｈＳＩＧ、を読みこむ。
【００１９】
次に、ステップＳ２０において、車輪速センサ２３は、ステップＳ１０で読み込んだ車輪回転数から自車両１の走行速度ｖｏを算出する。
【００２０】
次に、ステップＳ３０での処理を図５を用いて説明する。信号検知可能判断部５１は、ステップＳ１０で読み込んだ信号機までの距離ｄＳＩＧと車間距離ｄｐと先行車両の高さｈｐと自車両1に取り付いているカメラの地面からの高さｈａから、カメラで車両用信号機４の色を認識するために必要な高さｈＣＡＭを算出する。ここで、カメラで車両用信号機４の色を認識するために必要な高さｈＣＡＭは、以下の式（１）で求めることができる。ここで、ｔａｎφ＝ （ｈｐ−ｈａ）／ｄｐ）である。
ｈＣＡＭ＝ｄＳＩＧ・ｔａｎφ  …（１）
次に、ステップＳ４０において、横方向制御計算部５２は、ステップＳ１０で読み込まれた情報や、ステップＳ２０、Ｓ３０で算出された情報に基づいて、標横移動量ｘ、目標移動時間ｔＳＴＯＰを算出する。目標横移動量ｘ、目標移動時間ｔＳＴＯＰの算出については図６を用いて、ステップＳ４０のフローチャートの説明の中で改めて述べる。
【００２１】
次に、ステップＳ５０において、指令値算出部５４は、ステップＳ４０での横方向の制御指示を達成するために、目標横位置を算出する。
【００２２】
次に、ステップＳ６０において、指令値算出部５４は、ステップＳ５０で設定された目標横位置になるように目標旋回量を算出する。
【００２３】
次に、ステップＳ７０において、指令値算出部５４は、ステップＳ６０で設定された目標旋回量を達成するために、目標ステアトルクを算出し、ステアリング制御ユニット２７に指示する。
【００２４】
車両統合制御ユニット２０では、図２に示すこの一連の処理を規定の制御周期で反復して行う。
【００２５】
次に、図４を用いて、本実施形態による車両制御装置における横方向制御計算部５２による制御、すなわち、図３のステップＳ４０の制御の詳細な内容について説明する。図４は、本発明の一実施形態による車両制御装置における横方向制御計算部５２による制御の詳細な制御内容を示すフローチャートである。  
まず、ステレオカメラ１９で自車両の前方に障害物がある場合、制御対象になりうる先行車両か判定する（ステップＳ４０１）。
【００２６】
もし、ステレオカメラ１９で先行車両２を検知しなければ（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、横方向制御計算部５２は目標横移動量ｘをゼロとし、本実施形態による車両制御装置はステアリング制御をおこなわない（ステップＳ４０７）。
【００２７】
ステレオカメラ１９で先行車両２を検知したら（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、続いて車両用信号機４までの距離ｄＳＩＧがある規定値以下であるか判定する（ステップＳ４０２）。本例では、このある規定値を“カメラ認識装置が信号機を認識できる距離ｄＬＩＭ（以下、信号機認識限界距離）”と定義する。
もし、車両用信号機４までの距離ｄＳＩＧがこの信号機認識限界距離ｄＬＩＭより大きいなら（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、横方向制御計算部５２は目標横移動量ｘをゼロとし、本実施形態による車両制御装置はステアリング制御をおこなわない（ステップＳ４０７）。
【００２８】
もし、ステップＳ４０２で車両用信号機４までの距離ｄＳＩＧが信号機認識限界距離ｄＬＩＭ以下なら（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、横方向制御計算部５２で、このステレオカメラ１９で車両用信号機４の色を認識できる高さｈＣＡＭと、車両用信号機４の高さｈＳＩＧから自車両１の高さｈａを減算した値を比較する（ステップＳ４０３）。
【００２９】
ｈＣＡＭは図５に示すように、自車両１、先行車両２、車両用信号機の位置関係から求められる、自車両１の搭載されたステレオカメラ１９から車両用信号機４の色を認識するのに必要な車両用信号機４の高さである。
【００３０】
ｈＣＡＭの値が車両用信号機４の高さｈｓｉｇから自車両１の高さｈａを減算した値より大きいならステップＳ４０３：Ｎｏ）、横方向制御計算部５２はステレオカメラ１９が車両用信号機４の色を識別できない状況にあると判定し、横方向制御計算部５２は目標横移動量ｘと目標移動時間ｔＳＴＯＰを計算し（ステップＳ４０４）、目標横移動量ｘと目標移動時間ｔＳＴＯＰを算出する。算出方法については図６を用いて説明する。
【００３１】
ｈＣＡＭの値が車両用信号機４の高さｈｓｉｇから自車両１の高さｈａを減算した値より大きいなら（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、横方向制御計算部５２は目標横移動量ｘをゼロとし、本実施形態による車両制御装置はステアリング制御をおこなわない（ステップＳ４０７）。
【００３２】
ステップＳ４０５、ステップＳ４０６において、横方向への制御のキャンセル判定を行う。ステップＳ４０５においては、目標横移動量ｘが最大左横移動量ｘＬＩＭＬ以上あるいは、目標横移動量ｘが最大右横移動量ｘＬＩＭＲ以下のとき（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、目標横移動量ｘをゼロとし、横方向制御をキャンセルする（ステップＳ４０７）。ｘＬＩＭＬ、ｘＬＩＭＲは道路幅、自車両の走行可能領域に応じて算出される。
【００３３】
目標横移動量ｘが最大左横移動量ｘＬＩＭＬより小さいあるいは、目標横移動量ｘが最大右横移動量ｘＬＩＭＲより大きいときステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０６に移行する。
【００３４】
ステップＳ４０６においては、自車両１のヨーレートθ’がある所定値ＹａｗＬＩＭ以上の場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、目標横移動量ｘをゼロとし、横方向制御をキャンセルする（ステップＳ４０７）。
【００３５】
自車両１のヨーレートθ’がある所定値ＹａｗＬＩＭより小さい場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４で算出された目標横移動量ｘと目標移動時間ｔＳＴＯＰを指令値算出部５３に出力する（ステップＳ４０８）。図４で示すフローチャートの解説は以上である。
【００３６】
ステップＳ４０４で算出する目標横移動量ｘと目標移動時間ｔＳＴＯＰの算出方法を図６を用いて説明する。目標横移動量ｘとは、歩行者用信号３をステレオカメラ１９で認識するために必要な、横方向の移動量である。目標横移動量ｘは自車両１と歩行者用信号機３との距離ｄＳＩＧ、自車両１と先行車両２との車間距離ｄｐ、自車両横位置を基準としたときの歩行者用信号機３の横位置ｔＳＩＧ、先行車両２の横位置ｔｐ、先行車両の幅ｗｐを用いて、
ｘ＝ｔＳＩＧ−ｓ・ＩＧ／（ｄＳＩＧ−ｄｐ）
ただし、
ｓ＝ｔＳＩＧ−ｔｐ−ｗｐ／２
とする。
ｘの正の方向を、自車両１の進行方向に対して、左向きの横移動量とする。
【００３７】
目標移動時間ｔＳＴＯＰとは先行車両２が前方の車両用信号機４の存在する交差点に到達するまでの時間である。つまり、歩行者用信号機３を自車両１が認識するためには、目標移動時間ｔＳＴＯＰの間に自車両１が目標横移動量ｘまで横方向移動する必要がある。先行車両２と歩行者用信号機３との距離は、自車両１と歩行者用信号機３との距離ｄＳＩＧ、自車両１と先行車両２との車間距離ｄｐ、先行車両２の長さｌｐを用いて、ｄＳＩＧ−ｌｐ−ｄｐと計算できるので、目標移動時間ｔＳＴＯＰは先行車両２の速度ｖｐを用いて、
ｔＳＴＯＰ＝（ｄＳＩＧ−ｌｐ−ｄｐ）/ｖｐ
となる。
【００３８】
ステップＳ４０６においてヨーレートによるキャンセル条件が存在するのは、横方向制御により大きなヨーレートが発生し、ドライバーに危険を感じさせないためである。ヨーレートθ’は舵角θの時間についての微分と仮定し、自車両１の速度ｖｏを用いて、以下の式で表せる。
θ’＝ｄ／ｄｔ（ｖｏｍ／ｖｏ）
舵角θは図７に示す角度であり、またｖｏｍは自車両速度ｖｏの車軸方向の速度成分である。
【００３９】
以上をまとめると、本実施形態による車両制御装置は、図８のように目標移動時間ｔＳＴＯＰまでに目標横移動量ｘだけ自車両１に横方向制御を行い、横方向に移動する速度はｘ／ｔＳＴＯＰとなる。ただし、目標横移動量ｘが最大左横移動量ｘＬＩＭＬ、最大右横移動量ｘＬＩＭＲに収まらない場合は横方向制御をおこなわない。また、車両に発生するヨーレートが所定値ＹａｗＬＩＭを超えるような場合、つまり横方向移動速度ｘ／ｔＳＴＯＰが大きくなる場合には横方向制御をおこなわない。なお、図８中の一点鎖線で示したように横方向移動速度ｘ／ｔＳＴＯＰは横方向制御中に一定でなくてもよい。例えば、運転者の音声認識装置３５に向かって、立ち上がりを速く、あるいは立ち上がりを遅く、といった発声し横方向制御で生じるヨーレートの立ち上がりを速くしたり、あるいは遅くしたりするようにしてもよい。またドライバーのステアリング操作によって、ドライバーの意図をくみ取り、横方向制御で生じるヨーレートの立ち上がりを速くしたり、あるいは遅くしたりするようにしてもよい。
【００４０】
以上のとおり、本実施例の車両制御装置では、計算部で自車で信号機を認識するために必要な横移動量を計算し、前記横移動量と自車横位置に基づいて横位置制御する。具体的には、先行車の幅、先行車の横位置、信号機の横位置、自車と先行車との距離、自車と信号機との距離に基づいて、自車を信号機が認識可能な位置に移動させる制御ができる。このように、本実施形態では運転者の意図に基づいた横方向制御ができるため、交通状況で生じる運転者の違和感なく、信号機を認識する走行制御を達成することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１  エンジン
１２  エンジン制御ユニット
１３  変速機
１４  変速機制御ユニット
１５  プロペラシャフト
１６  ディファレンシャルギア
１７  ドライブシャフト
１８  車輪
１９  ステレオカメラ
２０  車両統合制御ユニット
２１  アクセルペダル
２２  ブレーキペダル
２３  液圧式ブレーキ
２４  ブレーキ制御ユニット
２５  ステアリング
２６  電動パワーステアリング
２７  電動パワーステアリング制御ユニット
２８  車両統合制御ユニット
２９  アクセルペダルセンサ
３０  ブレーキセンサ
３１  操舵角センサ
３２  ジャイロセンサ
３３  方向指示器
３４  ナビ装置
３５  音声認識装置
５１  信号検知可能判断部
５２  横方向制御計算部
５３  指令値算出部
【図１】
0006623082.tif 000002
【図２】
0006623082.tif 000003
【図３】
0006623082.tif 000004
【図４】
0006623082.tif 000005
【図５】
0006623082.tif 000006
【図６】
0006623082.tif 000007
【図７】
0006623082.tif 000008
【図８】
0006623082.tif 000009