JP4720166B2 - 車両の速度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される速度検出装置に関し、特に、車両の流れに合わせて走行する場合に、各車両に搭載される速度検出装置に関する。

高速道路での安全性向上と運転者の負担軽減、さらには、交通の効率向上のため、非連結状態の多数の車両が略等速で整然と走行する隊列走行を可能とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような隊列走行の際には、車速と、車間距離を制御して先行車への追従走行を行う自動走行制御を利用することで特別なインフラ整備を不要とするシステムが提案されている。しかしながら、各車両の速度センサには個体差があり、自動走行時の上限速度を同一に設定したとしても、この個体差により実際に実現可能な速度に差が生じ、隊列が乱れる可能性がある。特許文献１の技術は、こうした問題点を解消するために、隊列走行時の上限速度を通常の追従走行時より高めに設定するものである。
特開２００３−３１７１９９号公報

しかしながら、上限速度を通常の追従走行時より高めに設定しても、実際に実現可能な速度に差が生じうる以上は問題の解決にはならない。例えば、先行車の速度計が後行車の速度計より同一の車両速度でも低い値を示す場合を考える。速度計の値を参考にすると、先行車で実現可能な上限速度は後行車で実現可能な上限速度を上回る。この結果、先行車にとっての先行車との車間距離が開いている場合には、先行車はその上限速度まで加速するが、これは後行車の上限速度を上回るため、後行車は車間距離を詰めることができず、隊列を乱してしまうことになる。このことは、隊列内の任意の前後２車間で成立するから、隊列内に他車両と実際の車両速度が同一でも他車両より速い車速であると判定する車両があると、隊列を乱してしまうことになる。

そこで本発明は、隊列走行等の車両の流れに合わせた走行を行う時に各車両の基準となる速度を一致させることを可能とした車両の速度検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる車両の速度検出装置は、車両に搭載される速度検出装置であって、基準車両との車間距離を検出する手段と、基準車両の速度情報を受信する通信手段と、基準車両との車間距離、基準車両の速度情報、検出した自車速度を基にして基準車両との車間距離の時間変化量の絶対値または基準車両との相対速度の時間変化量の絶対値が予め設定されたしきい値以下である状態が所定時間以上継続している場合に自車両の速度情報を校正する手段と、を備えていることを特徴とする。

自車両の速度を独立に検出する手段としては、車速センサ、車輪速センサ等があげられる。基準車両との車間距離を検出する手段としては、レーダ装置や画像認識手段等がある。基準車両の速度情報を受信する通信手段としては、車々間通信装置があげられる。基準車両との相対距離は、基準車両の速度と自車両の速度に応じて変化するものであるから、各情報間の整合性を検証することで、自車両の速度情報の校正を行うことができる。

校正に際しては、基準車両の車速と自車の車速は略合致していると考えられるから、基準車両速度を自車両の速度とするとよい。

基準車両と自車との相対速度とは、基準車両の車速と自車の車速の差である。この相対速度は例えば、車間距離を時間微分することで得られる。すなわち、相対速度と基準車両の車速から自車の車速を求めることができ、これにより自車両の速度情報を算出または校正し得る。この基準車両は、例えば、自車両の直前を走行する先行車両であるとよい。

本発明によれば、（１）基準車両の速度情報と相対速度情報、あるいは、（２）基準車両の速度情報と自車の速度情報、基準車両と自車との車間距離を利用して自車速度の検証、校正を行うことができる。このため、隊列内の車両の速度検出装置のばらつきをなくして、整然と走行することが可能となる。さらに、個別に速度検出装置の点検・校正をする場合より校正後の車両間の誤差を小さくすることができ、安定した隊列走行が可能となる。

基準車両の速度情報を基準とすることで、設定を容易にするとともに、自車両の速度検出装置の誤差の影響を排除することができる。また、基準車両を先行車両とすると、相対速度情報や車間距離情報の取得が容易かつ確実になる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明にかかる車両の速度検出装置を搭載した車両のブロック構成図である。自車両Ｍには、先行車の位置、距離情報を取得するためのレーダ装置１、車両前方の画像を取得する前方カメラ２０、前方カメラ２０の取得画像から画像認識により先行車情報を取得する画像処理装置２１、自車速度を検出する車速センサ３、他車両と車々間通信を行うための通信装置４０およびアンテナ４１、隊列走行の際の車速制御を行う制御ＥＣＵ５を備えている。制御ＥＣＵ５には、レーダ装置１、画像処理装置２１、車速センサ３、通信装置４０から各出力が入力されるとともに、ブレーキＥＣＵ６、エンジンＥＣＵ７と協調することで自車の車速を制御する。制御ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、本発明にかかる速度検出装置の校正手段を兼ねている。

次に、この制御ＥＣＵ５による隊列走行について説明する。図２は、この隊列走行の状況を説明する図である。この隊列走行においては、先行車Ｐをレーダ装置１、画像処理装置２１により検出し、自車両Ｍと先行車Ｐとの車間距離Ｄｒを目標距離Ｄｔに略一致させるとともに、車間距離条件が満たされている場合には、車速Ｖ_Ｍを目標車速Ｖｔに維持することで隊列内の各車両が同一の速度で設定された車間距離を保ちながら整然と走行する隊列走行を実現するものである。

そして、車間距離Ｄｒが目標距離Ｄｔより開いている場合には、エンジンＥＣＵ７により、図示していない駆動系を制御して自車速Ｖ_Ｍを上限車速Ｖlimit1以下の範囲でＶｔより加速することで、車間距離Ｄｒを詰める。一方、車間距離Ｄｒが目標距離Ｄｔより詰まっている場合には、エンジンＥＣＵ７により、図示していない駆動系を制御して自車速Ｖ_ＭをＶｔより減速することで、車間距離Ｄｒを開く。なお、制御ＥＣＵ５が、減速は不十分と判定した場合には、シフトダウンによりエンジンブレーキをかけるか、ブレーキＥＣＵ６を制御して制動系を作動させることにより速やかに減速を行う。

隊列走行を安定して実現するためには、隊列内の各車両の車速が精度良く一致している必要がある。本発明にかかる車両の速度検出装置は、車速センサ３の車速情報の検証を行う機能を有している。以下、この検証手法について具体的に説明する。

図３は、この検証処理のフローチャートである。この検証処理は、制御ＥＣＵ５によって実行される。まず、車速センサ３から自車両の車速情報Ｖ_Ｍを得る（ステップＳ１）。次に、アンテナ４１を介して通信装置４０が受信した先行車両Ｐの速度情報Ｖ_Ｐを得る（ステップＳ２）。次に、レーダ装置１と画像処理装置２１の出力から先行車Ｐとの距離情報Ｄｒを得る（ステップＳ３）。車両前方の障害物の位置情報は、レーダ装置１、画像処理装置２１のいずれか一方のみでも判定は可能であるが、画像処理装置２１によりレーン情報を取り出し、レーダ装置１で検知した物体がこのレーン内にあることを検証することで、先行車を確実に判定することができる。いずれか一方のみを利用して判定を行うことも可能である。

そして、Ｄｒと前回のタイムステップにおける距離情報値であるＤｒoldの値を比較し（ステップＳ４）、その差の絶対値が閾値ΔＤｒth以内の場合には、カウンタ値ｉに１を加算し（ステップＳ５）、カウンタ値ｉの値が閾値ｉthを超えているかを判定する（ステップＳ６）。

カウンタ値ｉの値が閾値ｉthを超えていると判定された場合には、ステップＳ７へと移行して、自車両Ｍと先行車Ｐの車速差（相対速度）ΔＶ（＝Ｖ_Ｐ−Ｖ_Ｍ）を算出し、自車両の速度Ｖ_Ｍの校正値Ｖ_Ｍ’を、式Ｖ_Ｍ’＝Ｖ_Ｍ＋ΔＶにより得る（ステップＳ８）。

ステップＳ４で距離が変化中であると判定した場合には、ｉを０にリセットし（ステップＳ９）、直接ステップＳ８へと移行する。ステップＳ６でカウンタ値ｉの値が閾値ｉth以内と判定された場合も同様にステップＳ８へと直接移行する。

これにより、先行車Ｐの車速情報と自車両Ｍの車速情報との基準を整合させることができる。同様に先行車−後続車間でこれが繰り返されることで、隊列走行グループ内での車速の整合性をとることができ、整然と隊列走行を行うことが可能となる。

図４は、検証処理の別の処理例を示すフローチャートである。この検証処理も図３に示される検証処理と同様に制御ＥＣＵ５によって実行される。ステップＳ１〜Ｓ３の処理は、図３に示される検証処理と同様である。そして、距離情報の時間変化量を基にして、先行車Ｐと自車両Ｍとの相対速度ΔＶを算出する（ステップＳ１４）。ΔＶはレーダ装置から発射したレーダ波が先行車に衝突して反射される際にドップラー効果によってその周波数が変化することを利用して求めることもできる。次に、ΔＶと前回のタイムステップにおける距離情報値であるΔＶoldの値を比較し（ステップＳ１５）、その差の絶対値が閾値ΔＶth以内の場合には、カウンタ値ｉに１を加算し（ステップＳ１６）、カウンタ値ｉの値が閾値ｉthを超えているかを判定する（ステップＳ１７）。

カウンタ値ｉの値が閾値ｉthを超えていると判定された場合には、ステップＳ１８へと移行して、自車両の速度Ｖ_Ｍの校正値Ｖ_Ｍ’を、式Ｖ_Ｍ’＝Ｖ_Ｐ＋ΔＶにより得る。そして、Ｖ_Ｍ’とＶ_Ｍの差ΔＶ_Ｍ（＝Ｖ_Ｍ’−Ｖ_Ｍ）を求めて（ステップＳ１９）、処理を終了する。このΔＶ_Ｍが補正値となる。

ステップＳ１４で相対速度の変化量が大きいと判定した場合には、ｉを０にリセットし（ステップＳ２０）、校正値Ｖ_Ｍ’をＶ_Ｍ＋ΔＶ_Ｍにより求める（ステップＳ２１）。ステップＳ１７でカウンタ値ｉの値が閾値ｉth以内と判定された場合も同様にステップＳ２１へと直接移行する。

ここでは、補正値を校正値と車速センサ３の出力から求めた算出値との差としたが、車速センサ３の特性に応じて、校正値と算出値の比を用いたり、算出値から所定の関数を用いて誤差修正を行うようにしてもよい。また、補正値をＶ_Ｍごとの学習値としてもよい。

このように相対速度情報と先行車の車速情報を利用して自車速度を設定することで、自車両Ｍの車速センサ３の誤差や先行車Ｐの速度検出装置との偏差によらずに、先行車Ｐの速度情報と整合性をとるのが容易である。同様に先行車−後続車間でこれを繰り返すことで、隊列走行グループ内での車速の整合性をとることができ、整然と隊列走行を行うことが可能となる。

以上の説明では、隊列走行の走行制御に用いる車速を調整する例を説明したが、この調整に応じて運転者に対して車速を表示する速度計の表示値自体を変更してもよい。速度計の表示値と走行制御に用いる車速とを合わせることで、運転者が表示速度に関して感じる違和感を軽減することができる。また、ここでは、先行車を基準車両として車速を調整する例を説明したが、基準車両は直前の先行車に限られるものではなく、２台以上前の先行車両や後行車両、あるいは並走車両等であってもその相対速度や車両間の距離の進行方向成分が判定可能であれば調整が可能である。例えば、隊列走行の場合には、グループ内で１台ないし数台の特定の車両を他の車両に対する基準車両とすればよく、数台の基準車両が存在する場合には、１台を除く各基準車両に対してそれぞれに対する基準車両を設定すればよい。

また、本発明にかかる車両の速度検出装置は、隊列走行時以外にも速度検出装置の校正が可能である。例えば、追従走行時に追従車と先行車間で車速を合わせたりするなど、車両の流れに合致した走行を行っている場合に、各車両間で車速を合致させることが可能である。また、図５に示されるように、路上または路側に配置される通信装置を備える車速計測手段８により、測定された通過する自車両Ｍの車速情報を、通信装置４０を介して受信し、自車両の速度検出装置を校正することもできる。

本発明にかかる車両の速度検出装置を搭載した車両のブロック構成図である。 隊列走行の状況を説明する図である。 図１に示される速度検出装置の検証処理のフローチャートである。 検証処理の別の処理例を示すフローチャートである。 本発明にかかる車両の速度検出装置による車速校正の別の例を説明する図である。

符号の説明

１…レーダ装置、３…車速センサ、５…制御ＥＣＵ、６…ブレーキＥＣＵ、７…エンジンＥＣＵ、８…車速計測手段、２０…前方カメラ、２１…画像処理装置、４０…通信装置、４１…アンテナ。

Claims (3)

1. 車両に搭載される速度検出装置であって、
   自車両の速度を独立に検出する手段と、
   基準車両との車間距離を検出する手段と、
   基準車両の速度情報を受信する通信手段と、
   基準車両との車間距離、基準車両の速度情報、検出した自車速度を基にして基準車両との車間距離の時間変化量の絶対値または基準車両との相対速度の時間変化量の絶対値が予め設定されたしきい値以下である状態が所定時間以上継続している場合に自車両の速度情報を校正する手段と、
   を備えていることを特徴とする車両の速度検出装置。
2. 自車両の速度情報を校正する場合は、受信した基準車両速度を自車両の速度とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の速度検出装置。
3. 前記基準車両は自車両の直前を走行する先行車両であることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の車両の速度検出装置。

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