JPH064800A

JPH064800A - 車両の安全走行制御装置

Info

Publication number: JPH064800A
Application number: JP15926192A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Kajiwara; 康也梶原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】車両が他車との間に安全でかつドライバにと
って違和感のない車間距離を保って走行することができ
る安全走行制御装置を得る。【構成】目標車間距離をドライバにより車間距離制御
走行を指示したときの車間距離を基準にして設定し、車
間距離がこの目標車間距離となるように車速を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両の安全走行制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車間距離を制御しながら走行する制御シ
ステムは、例えば特開平３−９２４３６号公報，特開平
３−９２４３７号公報に開示されている。図３に従来装
置の構成を示す。図において、１はレーザレーダ装置、
２は車速センサ、３は操舵角センサ、４は危険度算出手
段、５は適正車間距離算出手段、６は適正車速操作量制
御手段、７はスロットルアクチュエータ、８はブレーキ
アクチュエータである。

【０００３】次に、図３に示した従来装置の動作を説明
する。まず、危険度算出手段４は、レーザレーダ装置１
からの車間距離、相対速度信号と、車速センサ２からの
車速信号と、操舵角センサ２からの操舵方向信号とによ
り、ファジー演算を行なって危険度を算出する。適正車
間距離算出手段５はこの算出された危険度指数から適正
な車間距離を算出し、この適正車間距離から適正車速操
作量制御手段６はスロットルアクチュエータ７及びブレ
ーキアクチュエータ８の操作量を演算し、この操作量に
応じてこれらを制御する。

【０００４】又、特公昭５５−１５３３７号公報に示さ
れている従来装置においては、車間距離をＲ、相対速度
をＶ_M、制動をかけたときの減速度をα、自車速度をＶ
₀としたときに、必要最小車間距離Ｒ_minは（１）式で
与えられる。Ｒ_min＝Ｖ_M（２Ｖ₀−Ｖ_M）／２α （１）いま、Ｒ≦Ｒ_min＋Ｒ_D（安全余裕距離）であれば、危
険とみなして警報を発している。又、特開平２−１６４
８４号公報に示された従来装置においては、Ｒ≦Ｖ₀Ｔ_a＋Ｖ_M（２Ｖ₀−Ｖ_M）／２α （２）が成立したときに警報を発している。ただし、Ｔ_aはド
ライバの応答遅れ時間である。ここで、減速度αは予め
設定された一定値、あるいはワイパスイッチのオンオフ
により雨か否かを検知し、これによって切換えられる値
である。あるいは、ドライバが状況に応じてαを任意に
設定し、警報出力の条件としているものもある。

【０００５】又、従来の後方監視制御システムにおいて
は、例えば特開平３−８５０６９号公報に示されている
ように、カメラにより後方を画面上で確認するととも
に、距離センサで測定した情報をパターンに変換して表
示するものがある。又、特開平２−１３５６００号公報
ではレーダにより後方の障害物を検知することが示され
ており、特開昭６３−３１２２７０号公報には後退時に
障害物を検出し、障害物に接触しないように後輪を操舵
するものが示されている。又、特開平３−８５０６９号
公報では、複数のレーダなどのアクティブな距離計を設
け、物体がある場所までの距離を計測し、その値のみを
カメラ画像と重畳してディスプレイに表示している。
又、特開平２−１３５６００号公報では、アンテナの形
状を適切に設計することによりサイドローブを大きく
し、後方及び後側方の検出範囲を拡大している。又、特
開昭６３−３１２２７０号公報では、後退時に側面の障
害物を検出し、前輪の操舵とは無関係にコンピュータに
より後輪を操舵して車体の後部が障害物に接触しないよ
うにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の安全走行制御装
置は以上のように構成されており、ファジー制御ではあ
るが、車間距離、相対速度、車速などにより適正車間距
離を一義的に決めている。しかし、適正車間距離はドラ
イバの感覚によって差があり、あるドライバには適正で
あっても他のドライバには違和感があり、場合によって
は割り込み車が多く、制御不能となる場合があった。

【０００７】又、必要最小車間距離の演算に際して、制
動による減速度αを予め一定値としいるので、積載荷重
や路面の状況変化などに対して柔軟に対応することがで
きなかった。そのため、安全距離を不必要に長く見積も
ることとなり、交通の実情にそぐわない面が多かった。

【０００８】又、障害物をカメラで撮像して表示するよ
うにしているが、得られた距離情報がその映像の中のど
の物体までの距離なのかが判明しなかったり、あるいは
後方と後側方のいずれにある物体までの距離なのか不明
であったりし、特定物までの距離制御が困難であり、ま
た警報を出す場合にもどの物体に対するものなのかが明
確でないなどの課題があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、車両がドライバに違和感がな
い車間距離でかつ安全で不必要に長くない車間距離を保
って走行することができる安全走行制御装置を得ること
を目的とする。又、後方又は後側方の特定のものを認識
し、それをトラッキングしながら距離を計測し、この特
定物が自車に対して危険か否かを判断することができる
安全走行制御装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１，２に係る安全
走行制御装置は、車間距離を制御しながら走行すること
を指示する手段と、車間距離制御走行を指示されたとき
の車間距離を基準にして車速又は車速と走行抵抗に応じ
て目標車間距離を設定する手段を設けたものである。

【００１１】請求項３に係る安全走行制御装置は、車重
と変速比から減速度を求める手段と、車速と相対速度と
減速度から必要最小車間距離を求める手段と、車間距離
が必要最小車間距離に基づいた限界値以下になったとき
に警報を発生させる手段を設けたものである。請求項４
に係る安全走行制御装置は、車重と変速比から減速度を
求める手段と、車速と相対速度と減速度から必要最小車
間距離を求める手段と、車間距離が必要最小車間距離に
基づいた目標車間距離になるように車速を制御する手段
を設けたものである。

【００１２】請求項５に係る安全走行制御装置は、車両
の斜め後方を含む後方の複数の対象物までの距離を測定
する手段と、この距離を時系列的に記憶し、後方の交通
状況を判断する手段と、車線変更又は減速の意志を示す
信号を検出したとき、後方が危険か否かを判断する手段
と、危険と判断したときに警報を発生する手段を設けた
ものである。

【００１３】

【作用】請求項１，２においては、目標車間距離が車間
距離制御走行を指示されたときの車間距離を基準にして
車速又は車速と走行抵抗に応じて設定され、ドライバの
違和感がなく、安全な車間距離で走行する。請求項３，
４においては、車重と変速比から実際に合った減速度が
求められ、必要最小車間距離も実情に沿ったものが求め
られ、交通の実情に合った制御が行われる。請求項５に
おいては、後方または後側方を走行するものが認識さ
れ、これが追尾されて距離が時系列的に測定され、自車
に対する後続車両の動きがとらえられる。自車が車線変
更又は減速しようとする場合、後続車両の動きから危険
が予測され、危険な場合には警報が発せられる。

【００１４】

【実施例】

実施例１以下、この発明の実施例１について説明する。図１にお
いて、１１は先行車を追尾しながら車間距離を検出する
追尾式車間距離計、１３はエンジン制御用コンピュータ
であり、エンジンの出力パワーに相当する情報を送り出
している。１４はドライバが車間距離制御走行を指示す
る指示手段、１５は目標車間距離を演算し、目標車間距
離になるように車速を制御するコンピュータである。

【００１５】次に、実施例１の動作を図２のフローチャ
ートを用いて説明する。ステップ１では、先行車がある
場合、ドライバがその先行車を追尾しながら車間距離制
御走行をしようと思えば、ドライバが適正と思う車間距
離になったときに指示手段１４によりコンピュータ１５
に指示を与える。ステップ２では、指示を与えられたと
きの車間距離、車速、相対速度、エンジン出力パワーな
どのデータをメモリする。相対速度は、車間距離の変化
から求められる。ステップ３では、車速とエンジン出力
パワーから走行抵抗を演算し、上り坂、下り坂などの判
定をし、さらに車速、相対速度などを加えて、適正な車
間距離の範囲を演算する。演算式は次のようになる。（１）相対速度が負（先行車が自車より速い。）の時Ｒ≧Ｒ₀ Ｒは車間距離、Ｒ₀は定数（２）相対速度が０又は正（先行車が自車より遅い。）
の時Ｒ≧Ｒ₀＋ａＶ₀−ｂＦ＋ｃＶ_M Ｖ₀は自車速度、Ｖ_Mは相対速度、Ｆは走行抵抗、ａ，
ｂ，ｃは予め定められた係数である。

【００１６】ステップ４では、実際の車間距離が適正車
間距離範囲に入っているか否かを判定し、適正範囲に入
っていない場合にはステップ５で車間距離が短かいか否
かを判定し、短かい場合にはステップ９で適正減速度を
演算し、ステップ１０でこの減速度となるように各アク
チュエータ７，８を制御する。即ち、小さな減速度の場
合にはスロットルアクチュエータ７によりスロットル弁
を閉じる方向に動かし、大きな減速度の場合にはブレー
キアクチュエータ８により車両のブレーキを作動させ
る。

【００１７】ステップ４で車間距離が適正範囲に入って
いる場合、あるいはステップ５で車間距離が長い方にず
れている場合にはステップ６に進み、目標範囲を設定す
る。例えば、ドライバが車間距離制御を指示したときの
車間距離を中心に何ｍかの幅を設けて目標車間距離範囲
とし、以後これを基準にして車速又は車速と走行抵抗に
応じて目標を設定する。ステップ７では現在の車間距離
が目標範囲内か否かを判定し、範囲内であればステップ
１１で現在の車速を維持し、範囲外であればステップ８
で加速又は減速操作を行う。

【００１８】以上の操作を行って最初に戻り、データ入
力から始める。操作の結果、あるいは先行車の速度が変
化することにより、次の入力データは異なった入力デー
タとなり、再びステップ３で適正車間距離範囲を演算す
る。この適正車間距離範囲に入っている場合でも、ドラ
イバが車間距離制御を指示したときの目標範囲を基準と
して演算した新たな目標範囲に入っていない場合には、
加速又は減速して目標範囲に近づける操作を行う。この
ような操作を繰り返し行うことにより、適正な車間距離
を維持して走行することができる。

【００１９】実施例２図４は実施例２による構成を示し、９は車間距離セン
サ、２は車速センサ、１０は変速比検出部、１２は重量
検出器、１７は演算制御部、１６は警報器である。次
に、動作について説明する。車間距離センサ９からは時
々刻々車間距離データが出力され、演算制御部１７には
車間距離Ｒが取り込まれるとともに、演算制御部１７内
では相対速度Ｖ_Mが演算される。又、車速センサ１から
は車速Ｖ₀が入力され、変速比検出部１０からは変速機
の現在の変速比Ｍが入力され、エンジンブレーキの程度
が演算され、重量検出部１２からは車両重量Ｗが入力さ
れる。

【００２０】実施例２では、必要最小車間距離Ｒ_minは
（３）式により求められる。Ｒ_min＝Ｖ_M（２Ｖ₀−Ｖ_M）／｛２・α（Ｗ，Ｍ）｝（３）ここで、α（Ｗ，Ｍ）は減速度αが車両重量Ｗと変速比
Ｍの関数であることを表わしている。一般に、この関数
は複雑な関数になるので、ＷとＭに対するαのテーブル
を作り、補完演算を行ってαを求める。このαを使って
求めた必要最小車間距離Ｒ_minに車両の空走距離を加え
た距離を警報を発する限界値とする。実測した車間距離
がこの限界値以下になると、演算制御部１７から警報器
１６に警報信号を出力して警報を発生させる。実施例２
ではこのように減速度及び必要最小車間距離が実際のも
のに近く求められるので、警報出力を交通の実情に合っ
たものにすることができる。

【００２１】実施例３図５は実施例３による構成を示し、１８は変速機を制御
する変速機制御装置、１９はサスペンションを制御する
サスペンション制御装置であり、他の構成は図４と同様
である。変速機制御装置１８は通常、車速とエンジン出
力から変速比を決定し、制御しており、変速機制御装置
１８は車速と変速比のデータを常時持っている。又、サ
スペンション制御装置１９は車高、サスペンション減衰
率、ばね常数を制御するために車重のデータを持ってお
り、車速や前後加速度、上下加速度などのデータを持っ
ている。従って、これらのデータを制御装置間のデータ
通信により取得することにより、車速センサ２、変速比
検出部１０及び重量検出機１２などを省略することがで
きる。

【００２２】実施例４図６は実施例４による構成を示し、２０は演算制御部で
あり、他の構成は前述と同様である。従って、実施例２
と比べると、警報器１６の代りにスロットルアクチュエ
ータ（エンジン出力調整装置）７及びブレーキアクチュ
エータ８を設けており、必要最小車間距離Ｒ_minを
（３）式により求めるまでは実施例２と同じである。演
算制御部２０は車間距離制御を行い、この場合目標車間
距離を必要最小車間距離Ｒ_min以上の値とする。例え
ば、システムの応答遅れをＴ_Sとすると、Ｖ₀Ｔ_S＋Ｒ
_min以上が適正車間距離であり、車間距離制御のフィー
リングを考えると、目標車間距離に幅を設けて不感帯を
設けたり、制御ゲインに最適な値を選択することも必要
である。演算制御部２０は車間距離が目標車間距離とな
るようにスロットルアクチュエータ７及びブレーキアク
チュエータ８を制御する。

【００２３】実施例５図７は実施例５による構成を示し、実施例３の警報器１
６の代りにアクチュエータ７，８を設けたものであり、
各制御装置１８，１９には車速、変速比、車重、加速度
などのデータが内蔵されており、これらのデータをデー
タ通信により取得することにより車速センサ２、変速比
検出部１０及び重量検出器１２を省略することができ
る。動作は実施例４と同様であるが、演算制御部２０か
ら変速機制御装置１８へデータ通信ラインを通じて望ま
しい変速比を指示して変速比を変更し、よりフィーリン
グよく目標車間距離に制御することができる。

【００２４】実施例６図８は実施例６による構成を示し、２１は複数の対象物
までの距離を検出する距離センサ、２２はターンシグナ
ルスイッチ、２３はブレーキスイッチ、２４は演算制御
部、２５はディスプレイ、２６は回転角速度センサ、２
７は横方向加速度センサである。距離センサ２１は図９
のような構成になっている。２８は対象物、２９ａ，２
９ｂは一対の光学系、３０ａ，３０ｂは一対のイメージ
センサであり、それぞれのイメージ信号は画像メモリ３
１ａ，３１ｂに記憶される。３２も画像メモリである。
イメージセンサ３０ａ，３０ｂや画像メモリ３１ａ，３
１ｂ，３２は、マイクロコンピュータ３３により制御さ
れる。

【００２５】距離センサ２１においては、一対のイメー
ジセンサ３０ａ，３０ｂに撮像された画像を電気的に重
ね合せ操作することにより、対象物２８の像が最も良く
一致するときの像のイメージセンサ３０ａ，３０ｂ上で
の位置ずれ量Ａ＋Ｂを求め、光学系２９ａ，２９ｂの幾
何学的構成である基線長Ｌと焦点距離ｆとから距離Ｒを
次式により求める。Ｒ＝ｆＬ／（Ａ＋Ｂ）（４）ここで、図１０に示すように画面上に複数のウィンドウ
３４を設定し、各ウィンドウ３４内に入った対象物２８
までの距離をそれぞれ計算する。このウィンドウ３４は
ドライバが画面上で操作して自由に動かすことによって
設定してもよいし、自動的に後続車両であることを認識
して設定してもよい。

【００２６】又、距離センサ２１においては、画像メモ
リ３２に画像メモリ３１ａからある時刻の画像内容を転
送し、その後ある時間経過した時刻の画像を画像メモリ
３１ａに記憶し、画像メモリ３１ａ，３２の画像を比較
することにより、ウィンドウ３４内の対象物を追尾する
ことができる。その手順を図１１に示す。まず、（ａ）
に示すｔ＝ｔ₀でのウィンドウ３４内の対象物が設定さ
れる。次に、この画像を画像メモリ３２に転送し、
（ｂ）に示すｔ＝ｔ₀＋Δｔでの画像を画像メモリ３１
ａに取り込み、ｔ＝ｔ₀でのウィンドウ３４の周囲を含
めたサーチ範囲３５内でｔ＝ｔ₀でのウィンドウ３４内
画像と良く一致する画像を探し出す。そして、良く一致
する画像に新しいウィンドウ３４を設定する。この操作
を次々に時系列的に進めてゆくと、対象物をウィンドウ
で追尾して行くことになる。こうして、設定した複数の
対象物を追尾しながら距離を測定する。これらの情報
は、ディスプレイ２５に映像と共に表示する。

【００２７】後続車両の認識とウィンドウ３４の設定、
解除は、ある決まったアルゴリズムにより常時行われて
いる。例えば、認識については、予め設定した数個のウ
ィンドウ３４において距離が安定し、左右対称性の良い
ものを後続車両と認識する。この認識した後続車両に第
１のウィンドウ３４を設定して追尾するとともに、画像
の他の領域にもこのように左右対称で距離が安定してい
るものがあるか否かを常時チェックし、あった場合には
第２のウィンドウ３４を設定して追尾する。こうして、
複数のウィンドウ３４により複数の対象物を追尾する。
追尾中の対象物が画面から見えなくなったり、極端に遠
方になった場合には、追尾を解除する。

【００２８】又、直線路走行中は操舵角センサ３又は回
転角速度センサ２６からの信号は零であり、逆にこれら
の信号が零であれば直線走行中であると判断できるが、
そのときの後方又は斜め後方の車両は、画面の中央付近
の対象物２８が同一車線の後続車であり、画面の端の方
の対象物２８が並行車線の後続車である。従って、例え
ば、右の車線に車線変更しようとして右方のターンシグ
ナルスイッチ２２を入れたとき、画像の右の端に車両が
存在し、その距離と速度から車線変更が安全か否かを判
断することができ、危険な場合には警報器１６から警報
を発生させる。

【００２９】一方、図１２に示すように、自車３６が曲
線路を走行中はこの実施例装置の視野３７は図示の通り
であり、後続車両３８の画面上の位置は曲線路の曲率と
後続車３８までの距離によって決まる。曲線路の曲率
は、車速と回転角速度、横方向加速度、操舵角とから求
めることができる。後続車３８までの距離は、ウィンド
ウ３４で追尾しながら測定しているので、これらにより
演算し、後続車３８が同一車線上を走行しているのか、
並行車線上を走行しているのかを判断する。

【００３０】このような曲線路を走行中、ターンシグナ
ルスイッチ２２を入れて車線変更をしようとしたとき、
並行車線の車両は画面の端ではないので、上記のように
求めた曲率と距離から想定される位置を画面上で検知
し、危険か安全かを予め定めた論理に従って判断する。
危険と判断した場合には、警報を発する。又、速度を下
げるためにブレーキを踏んだときには、上記のように求
めた曲率と距離により後続車が同一車線上を走行してい
るか否かを判断し、距離と車速とから危険か否かを判断
する。危険であれば警報を発生する。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１，２によれば、車
間距離制御の目標値を、ドライバが車間距離制御走行を
指示したときの車間距離を基準にして、車速又は車速と
走行抵抗に応じて設定しているので、ドライバの違和感
はなく、しかも安全な車間距離を保って車両走行を行う
ことができる。請求項３，４によれば、減速度及び必要
最小車間距離が実際に近いものとなるので、交通の実情
に合った警報出力及び車間距離制御を行うことができ、
フィーリングを良好にすることができる。請求項５によ
れば、後方又は後側方を走行するものを認識して追尾
し、距離を連続的に測定するので、後方を走行する車両
が自車の動きに対して危険か否かを予測することがで
き、危険な場合には警報を発生することにより、事故を
回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明装置の実施例１による構成図である。

【図２】この発明装置の実施例１による動作を示すフロ
ーチャートである。

【図３】従来装置の構成図である。

【図４】この発明装置の実施例２による構成図である。

【図５】この発明装置の実施例３による構成図である。

【図６】この発明装置の実施例４による構成図である。

【図７】この発明装置の実施例５による構成図である。

【図８】この発明装置の実施例６による構成図である。

【図９】この発明装置の実施例６による距離センサの構
成図である。

【図１０】この発明装置の実施例６による画面上のウィ
ンドウ設定の説明図である。

【図１１】この発明装置の実施例６によるウィンドウに
よる追尾を説明する図である。

【図１２】この発明装置の実施例６による曲線路走行時
の後方車両の画面位置を説明する図である。

【符号の説明】

２車速センサ７スロットルアクチュエータ８ブレーキアクチュエータ９車間距離センサ１０変速比検出部１１追尾式車間距離計１２重量検出器１３，１５コンピュータ１４指示手段１６警報器１７，２０，２４演算制御部１８変速機制御装置１９サスペンション制御装置２１距離センサ２２ターンシグナルスイッチ２３ブレーキスイッチ２５ディスプレイ２６回転角速度センサ２７横方向加速度センサ３４ウィンドウ３８後続車両

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先行車を追尾しながら先行車と自車との
車間距離を検出する手段と、車間距離を制御しながら走
行することを指示する手段と、車速を検出する手段と、
車間距離制御走行を指示されたときの車間距離を基準に
して車速に応じて目標車間距離を設定する手段と、実際
の車間距離が目標車間距離となるように車速を制御する
手段を備えたことを特徴とする車両の安全走行制御装
置。
【請求項２】先行車を追尾しながら先行車と自車との
車間距離を検出する手段と、車間距離を制御しながら走
行することを指示する手段と、車速を検出する手段と、
走行抵抗を検出する手段と、車間距離制御走行を指示さ
れたときの車間距離を基準にして車速及び走行抵抗に応
じて目標車間距離を設定する手段と、実際の車間距離が
目標車間距離となるように車速を制御する手段を備えた
ことを特徴とする車両の安全走行制御装置。
【請求項３】車間距離を検出する手段と、車間距離か
ら相対速度を演算する手段と、車速を検出する手段と、
車重を検出する手段と、変速比を検出する手段と、車重
と変速比から減速度を求める手段と、警報を発生する手
段と、車速と相対速度と減速度から必要最小車間距離を
求める手段と、車間距離が必要最小車間距離に基づいた
限界値以下となった際に警報を発生させる手段を備えた
ことを特徴とする車両の安全走行制御装置。
【請求項４】車間距離を検出する手段と、車間距離か
ら相対速度を演算する手段と、車速を検出する手段と、
車重を検出する手段と、変速比を検出する手段と、車重
と変速比から減速度を検出する手段と、車速と相対速度
と減速度から必要最小車間距離を求める手段と、必要最
小車間距離に基づいて目標車間距離を設定する手段と、
実際の車間距離が目標車間距離となるように車速を制御
する手段を備えたことを特徴とする車両の安全走行制御
装置。
【請求項５】車両の斜め後方を含む後方の複数の対象
物までのそれぞれの距離を測定する手段と、この距離を
時系列的に記憶し、後方の交通状況を判断する手段と、
車速変更又は減速の意志を示す信号を検出したとき、後
方が危険か否かを判断する手段と、危険と判断したとき
に警報を発生する手段を備えたことを特徴とする車両の
安全走行制御装置。