(57)【要約】【課題】先行車の走行状態を連続的に自車両に反映し、円滑な制御によりドライバが自然な感覚で利用できる。【解決手段】走行制御ユニット５における自動追従制御では、予め設定した２つの領域からなる先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップを参照し、現在の先行車の減速度と速度が属する領域の自車目標減速度演算式を選択し、この選択した自車目標減速度演算式により自車目標減速度を演算して、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行う。【選択図】図２
2007076472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の走行情報を検出する自車走行情報検出手段と、
先行車を認識し、先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、
予め設定しておいた複数の演算式の中から、検出した先行車の走行状態に応じて自車両の目標とする減速度を演算する演算式を選択し、該選択した演算式に上記自車両の走行情報と上記先行車情報を代入して目標とする減速度を演算する目標減速度演算手段と、
上記目標とする減速度に基づき加減速制御する加減速制御手段とを備え、
上記複数の演算式は、上記現在の先行車の車速と減速度に応じて形成した領域毎に設定され、現在の領域から異なる領域に移行する場合と、上記異なる領域から上記現在の領域に移行する場合のそれぞれにヒステリシス特性を持たせたことを特徴とする車両の運転支援装置。
【請求項２】
上記複数の演算式は  先行車が走行を継続することを前提に自車両が予め設定した車間距離を上記先行車に対し維持して追従走行するための第１の領域に設定する第１の演算式と、先行車が停止することを前提に自車両が予め設定する車間距離で上記先行車に対して追従停止するための第２の領域に設定する第２の演算式であり、
上記第１の領域から上記第２の領域に移行する場合と、上記第２の領域から上記第１の領域に移行する場合のそれぞれにヒステリシス特性を持たせることを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で検出した自車両前方の先行車に対して自動追従制御を行う車両の運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載したカメラ等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから先行車を検出して、この先行車に対する追従走行制御や、先行車との車間距離等を一定以上に保つ走行制御装置が開発され、実用化されている。
【０００３】
例えば、特開２００２−１２７７８１号公報では、車間距離及び自車速に基づき自車両が先行車の現在位置に到達するまでの時間差である車間時間を演算し、演算した車間時間を予め定めた目標車間時間（一定値）に保持すべく電子スロットル及びブレーキアクチュエータを制御する技術が開示されている。このとき、先行車の減速度の大きさが、第１の規定値以上になった場合は、所定の補正値を目標車間時間に加えて補正車間時間とし、この補正車間時間を目標として加減速制御する。
【特許文献１】特開２００２−１２７７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１のように目標車間時間を補正して制御する技術では、先行車の運転の影響を自車両も受けてしまい、例えば、先行車が急減速をした後、緩やかな減速を行うと、自車両も同様に制御されてしまう。このため、本来、先行車との車間距離を適切に保ちながら緩やかに減速することが好ましいのにもかかわらず、この補正で切り替わる部分での自車両の運転が円滑に行われずに不連続となり、不自然な感覚が生じてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車の走行状態を連続的に自車両に反映し、円滑な制御によりドライバが自然な感覚で利用できる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、自車両の走行情報を検出する自車走行情報検出手段と、先行車を認識し、先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、予め設定しておいた複数の演算式の中から、検出した先行車の走行状態に応じて自車両の目標とする減速度を演算する演算式を選択し、該選択した演算式に上記自車両の走行情報と上記先行車情報を代入して目標とする減速度を演算する目標減速度演算手段と、上記目標とする減速度に基づき加減速制御する加減速制御手段とを備え、上記複数の演算式は、上記現在の先行車の車速と減速度に応じて形成した領域毎に設定され、現在の領域から異なる領域に移行する場合と、上記異なる領域から上記現在の領域に移行する場合のそれぞれにヒステリシス特性を持たせたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による車両の運転支援装置は、先行車の走行状態を連続的に自車両に反映し、円滑な制御によりドライバが自然な感覚で利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１乃至図６は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図、図２は自動追従制御プログラムのフローチャート、図３は先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップの説明図、図４は図３とは異なる例の先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップの説明図、図５は図３及び図４とは異なる例の先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップの説明図、図６は数式において用いるパラメータの説明図である。
【０００９】
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、車両用運転支援装置の一例としてのクルーズコントロールシステム（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システム）２が搭載されている。
【００１０】
このＡＣＣシステム２は、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、走行制御ユニット５等を有して主要に構成され、このＡＣＣシステム２では、基本的に、先行車が存在しない定速走行制御状態のときにはドライバが設定した車速を保持した状態で走行し、先行車が存在する場合には、後述の図２の自動追従制御プログラムにより制御される。
【００１１】
この自動追従制御プログラムは、詳細は後述するが、予め設定した２つの領域からなる先行車減速度ａｆ−先行車速Ｖｆの自車目標減速度演算式の領域マップを参照し、現在の先行車の減速度ａｆと速度Ｖｆが属する領域の自車目標減速度演算式を選択し、この選択した自車目標減速度演算式により自車目標減速度ａを演算して、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うものである。この自動追従制御プログラムは、走行制御ユニット５にて実行されるものであり、従って、走行制御ユニット５は目標減速度演算手段及び加減速制御手段としての機能を備えて構成されるものである。
【００１２】
ステレオカメラ３は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の個体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、ステレオ画像認識装置４に出力される。
【００１３】
また、自車両１には、自車走行情報検出手段としての、自車速Ｖ０を検出する車速センサ６が設けられており、この自車速Ｖ０は、ステレオ画像認識装置４と走行制御ユニット５とに出力される。更に、自車両１のブレーキスイッチ７からのブレーキペダルのＯＮ−ＯＦＦ信号は、走行制御ユニット５に入力される。
【００１４】
ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３からの画像、車速センサ６からの自車速Ｖ０が入力され、ステレオカメラ３からの画像に基づき自車両１前方の立体物データと白線データの前方情報を検出し、自車両１の進行路（自車進行路）を推定する。そして、自車両１前方の先行車を抽出して、先行車距離（車間距離）Ｌ、先行車速（（車間距離Ｌの変化量）＋（自車速Ｖ０））Ｖｆ、先行車減速度（先行車速Ｖｆの微分値）ａｆ、先行車以外の静止物位置、白線座標、白線認識距離、自車進行路座標等の各データを走行制御ユニット５に出力する。
【００１５】
ここで、ステレオ画像認識装置４における、ステレオカメラ３からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ３のＣＣＤカメラで撮像した自車両１の進行方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。そして、この距離情報を基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた三次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化（自車両１に対する相対速度）が求められ、特に自車進行路上にあるもっとも近い車両で、自車両１と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行するものが先行車として抽出される。尚、先行車の中で速度Ｖｆが略０km/hである車両は、停止した先行車として認識される。このように、ステレオカメラ３及びステレオ画像認識装置４は、先行車情報検出手段として設けられている。
【００１６】
走行制御ユニット５は、ドライバの操作入力によって設定される走行速度を維持するよう定速走行制御を行う定速走行制御の機能、及び、後述の図２に示す自動追従制御の機能を実現するもので、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結される複数のスイッチ類で構成された定速走行スイッチ８、ステレオ画像認識装置４、車速センサ６、ブレーキスイッチ７等が接続されている。
【００１７】
定速走行スイッチ８は、定速走行時の目標車速を設定する車速セットスイッチ、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されている。更に、この定速走行操作レバーの近傍には、定速走行制御及び自動追従制御のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されている。
【００１８】
ドライバが図示しないメインスイッチをＯＮし、定速走行操作レバーにより、希望する車速をセットすると、定速走行スイッチ８からの信号が走行制御ユニット５に入力される。そして、車速センサ６で検出した車速が、ドライバのセットした設定車速に収束するように、スロットル弁制御装置９に信号出力してスロットル弁１０の開度をフィードバック制御し、自車両１を定速状態で自動的に走行させ、或いは、自動ブレーキ制御装置１１に減速信号を出力して自動ブレーキを作動させる。
【００１９】
また、走行制御ユニット５は、定速走行制御を行っている際に、ステレオ画像認識装置４にて先行車を認識した場合には、所定の条件で後述する自動追従制御へ自動的に切り換えられる。尚、定速走行制御の機能、及び、自動追従制御の機能は、ドライバがブレーキを踏んだ場合や、自車速Ｖ０が予め設定しておいた上限値を超える場合、或いは、メインスイッチがＯＦＦされた場合には、解除される。
【００２０】
すなわち、走行制御ユニット５における自動追従制御プログラムは、図２に示すように、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要パラメータの読み込みを行い、Ｓ１０２に進み、演算式選択フラグＦａを参照する。この演算式選択フラグＦａは、前回、先行車の走行状態（減速度ａｆ、車速Ｖｆ）によって後述する第１の演算式が選択されている場合には「１」がセットされ、後述する第２の演算式が選択されている場合には「２」がセットされるフラグである。
【００２１】
ここで、本実施の形態において、予め設定した２つの領域からなる先行車減速度ａｆ−先行車速Ｖｆの自車目標減速度演算式の領域マップと、それぞれの領域に設定される演算式（第１の演算式及び第２の演算式）について説明する。
【００２２】
先行車減速度ａｆ−先行車速Ｖｆの自車目標減速度演算式の領域とは、例えば、図３（ａ）に示すように、先行車の減速度ａｆと速度Ｖｆとの関係において、Ｖｆ＝１．０・ａｆを境界線Ｔthとし、上側の領域（先行車の車速Ｖｆが高いが減速度ａｆが小さい領域）が第１の演算式を選択する第１の領域として設定され、下側の領域（先行車の車速Ｖｆが低いが減速度ａｆが高い領域）が第２の演算式を選択する第２の領域として予め設定されている。
【００２３】
そして、第１の演算式とは、先行車が走行を継続することを前提に自車両が予め設定した車間距離を先行車に対し維持して追従走行するための演算式であり、自車両１と先行車とが、図６に示すような関係、すなわち、現在、自車速Ｖ０、自車減速度ａ０、先行車速Ｖｆ、先行車減速度ａｆ、車間距離Ｌである状態が、ｔ秒後に、自車両１が距離Ｌｓ前進し、先行車が先行車予測位置まで距離Ｌｆ前進し、自車両１との車間距離が目標車間距離Ｄtgt（マップ或いは演算により設定される距離）となるとすると、以下の（１）式が成立する。  
Ｌ＋Ｌｆ＝Ｌｓ＋Ｄtgt              …（１）
ここで、
Ｌｆ＝Ｖｆ・ｔ−（１／２）・ａｆ・ｔ２    …（２）
Ｌｓ＝Ｖ０・ｔ−（１／２）・ａ０・ｔ２    …（３）
であるから、これら（２）式、（３）式を、上述の（１）式に代入し、ｔを削除してａ０について解き、このａ０を自車両１の目標減速度ａとすると、以下の（４）式を得る。  
ａ＝ａｆ＋（（Ｖ０−Ｖｆ）２／（Ｌ−Ｄtgt））    …（４）
従って、この（４）式が、第１の領域における第１の演算式として定められている。
【００２４】
同様に、第２の演算式とは、先行車が停止することを前提に自車両１が予め設定する車間距離で先行車に対して追従停止するための演算式であり、図６に示すような関係、すなわち、現在、自車速Ｖ０、自車減速度ａ０、先行車速Ｖｆ、先行車減速度ａｆ、車間距離Ｌである状態が、ｔ秒後に、自車両１が距離Ｌｓ前進し、先行車が先行車予測位置まで距離Ｌｆ前進し、自車両１との車間距離が目標停止車間距離Ｄstop（一定値：例えば５ｍ）となって停車すると仮定すると、以下の（５）式が成立する。  
Ｌ＋Ｌｆ＝Ｌｓ＋Ｄstop          …（５）
ここで、
Ｌｆ＝Ｖｆ２／（２・ａｆ）      …（６）
Ｌｓ＝Ｖ０２／（２・ａ０）      …（７）
であるから、これら（６）式、（７）式を、上述の（５）式に代入し、ａ０について解き、このａ０を自車両１の目標減速度ａとすると、以下の（８）式を得る。
【００２５】
ａ＝（ａｆ・Ｖ０２）／（Ｖｆ２＋２・ａｆ・（Ｌ−Ｄstop））    …（８）
従って、この（８）式が、第２の領域における第２の演算式として定められている。尚、上述の全ての減速度は、減速方向の符号を正とする。
【００２６】
また、予め設定した２つの領域からなる先行車減速度ａｆ−先行車速度Ｖｆの自車目標減速度演算式の領域マップは、図３（ａ）の例に限ることは無く、図４（ａ）に示すような領域マップであっても良く、更に、図５（ａ）に示すような領域マップであっても良い。
【００２７】
すなわち、図４（ａ）の領域マップは、先行車速ＶｆがＶfc1（例えば３５km/h以下の低速）になるまでは、Ｖｆ＝Ｖfc1の境界線Ｔth11とし、それを超える領域は、Ｖｆ＝１．０・ａｆの境界線Ｔth12とするものである。そして、これら境界線Ｔth11、Ｔth12の上方を第１の領域とし、第１の演算式が設定される領域として定め、下方を第２の領域とし、第２の演算式が設定される領域として定めるのである。
【００２８】
また、図５（ａ）の領域マップは、先行車速ＶｆがＶfc1（例えば３５km/h以下の低速）になるまでは、Ｖｆ＝Ｖfc1の境界線Ｔth21とし、Ｖfc1＜Ｖｆ≦Ｖfc2（例えば６０km/h）の中低速域では、Ｖｆ＝１．０・ａｆの境界線Ｔth22とし、Ｖfc2＜Ｖｆ≦Ｖfc3（例えば１００km/h）の中高速では、Ｖｆ＝１．３・ａｆの境界線Ｔth23とし、Ｖfc3＜Ｖｆの高速域では、Ｖｆ＝１．５・ａｆの境界線Ｔth24とするものである。そして、これら境界線Ｔth21、Ｔth22、Ｔth23、Ｔth24の上方を第１の領域とし、第１の演算式が設定される領域として定め、下方を第２の領域とし、第２の演算式が設定される領域として定めるのである。更に、これら以外にも、境界線を曲線等で表現して設けても良い。
【００２９】
図２のフローチャートのＳ１０２の判定の結果、演算式選択フラグＦａが「１」であって、前回、第１の演算式が選択されている場合には、Ｓ１０３に進み、第１の領域から第２の領域に遷移するのにヒステリシス特性を持たせるため第１の領域を広げるようにＳ１だけ境界Ｔthを下方に移動させて補正設定する。例えば、図３（ａ）、或いは、図４（ａ）、或いは、図５（ａ）のように補正する。
【００３０】
逆に、Ｓ１０２の判定の結果、演算式選択フラグＦａが「２」であって、前回、第２の演算式が選択されている場合には、Ｓ１０４に進み、第２の領域から第１の領域に遷移するのにヒステリシス特性を持たせるため第２の領域を広げるようにＳ２だけ境界Ｔthを上方に移動させて補正設定する。例えば、図３（ｂ）、或いは、図４（ｂ）、或いは、図５（ｂ）のように補正する。ここで、ヒステリシスを設ける幅は、Ｓ１＞Ｓ２であり、第１の演算式から第２の演算式への遷移の方が、第２の演算式から第１の演算式への遷移より、し難い特性に設定されている。
【００３１】
Ｓ１０３、或いは、Ｓ１０４でヒステリシスを考慮した領域補正を行った後は、Ｓ１０５に進み、現在の先行車の走行状態（先行車減速度ａｆ−先行車速Ｖｆ）が第１の領域内か否か判定する。
【００３２】
このＳ１０５の判定の結果、現在の先行車の走行状態（先行車減速度ａｆ−先行車速Ｖｆ）が第１の領域内の場合は、Ｓ１０６に進み、第１の演算式（上述の（４）式）により自車目標減速度ａを演算し、Ｓ１０７に進んで、演算式選択フラグＦａを「１」とし、Ｓ１０８に進んで、Ｓ１０６で演算した目標減速度ａに基づき、スロットル弁制御装置９、或いは、自動ブレーキ制御装置１１に指示信号を出力して加減速制御を行わせ、プログラムを抜ける。
【００３３】
また、Ｓ１０５の判定の結果、現在の先行車の走行状態（先行車減速度ａｆ−先行車速Ｖｆ）が第２の領域内の場合は、Ｓ１０９に進み、第２の演算式（上述の（８）式）により自車目標減速度ａを演算し、Ｓ１１０に進んで、演算式選択フラグＦａを「２」とし、Ｓ１０８に進んで、Ｓ１０９で演算した目標減速度ａに基づき、スロットル弁制御装置９、或いは、自動ブレーキ制御装置１１に指示信号を出力して加減速制御を行わせ、プログラムを抜ける。
【００３４】
このように、本発明の実施の形態によれば、先行車の走行状態に応じて追従走行するための式を切り替えて追従走行制御させるようになっているので、制御が連続的に行われ、円滑な制御によりドライバが自然な感覚で利用することが可能となる。また、領域の設定も、境界線がヒステリシスを考慮して設定されるため、制御がハンチングすることもなく、安定した制御が行えるようになっている。
【００３５】
尚、本実施の形態では、先行車の認識をステレオカメラからの画像を基に行うようになっているが、他の技術、例えば、ミリ波レーダと単眼カメラからの情報を基に認識するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】車両に搭載した運転支援装置の概略構成図
【図２】自動追従制御プログラムのフローチャート
【図３】先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップの説明図
【図４】図３とは異なる例の先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップの説明図
【図５】図３及び図４とは異なる例の先行車減速度−先行車速の自車目標減速度演算式の領域マップの説明図
【図６】数式において用いるパラメータの説明図
【符号の説明】
【００３７】
１    自車両
２    ＡＣＣシステム（運転支援装置）
３    ステレオカメラ（先行車情報検出手段）
４    ステレオ画像認識装置（先行車情報検出手段）
５    走行制御ユニット（目標減速度演算手段、加減速制御手段）
６    車速センサ（自車走行情報検出手段）
９    スロットル弁制御装置
１０    スロットル弁
１１    自動ブレーキ制御装置
【図１】
2007076472.tif 000003
【図２】
2007076472.tif 000004
【図３】
2007076472.tif 000005
【図４】
2007076472.tif 000006
【図５】
2007076472.tif 000007
【図６】
2007076472.tif 000008