JP6243302B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車両と自車両との車間距離が目標車間距離となるように自車両の走行を制御する車両制御装置に関する。

先行車両と自車両との車間距離が目標車間距離となるように自車両の走行を制御する車両制御装置が知られている。この種の車両制御装置では、先行車両との距離及び相対速度を検出するためにレーダ装置が用いられる場合がある。レーダ装置は、自車両の前方に送信した送信波の反射波を受信して、その反射波に含まれる信号のピークのうち閾値以上のピークを物標として特定する。また当該物標との距離、相対速度、横位置を算出して、物標に対する物標情報を作成して記憶する。

そして車両制御装置は、物標情報を用いて、複数の物標のうちで自車両との距離が最も短い物標を先行車両として特定する。そして先行車両に特定された物標と自車両との距離が設定された目標車間距離となるように自車両の走行を制御している（特許文献１参照）。

特開２０１３−１６４３９０号公報

しかし、先行車両の後端の反射面が小さい等の場合には、先行車両の後端からの反射波が弱く、先行車両の後端が物標として検出されないことが生じる。この場合、先行車両の後端に対する車間距離制御が適切に実施できなくなる課題が生じる。

本発明は、先行車両と自車両との車間距離制御を適切に実施可能な車両制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

本発明における車両制御装置は、自車両の前方に送出された送信波が、先行車両の反射部位である１以上の物標にて反射して戻ってくる際の反射波に基づいて、先行車両に対する自車両の車間距離制御を実施する車両制御装置（１２）であって、前記反射波により求められた自車両から前記物標までの距離を、検出距離として取得する距離取得手段と、前記物標と同一の先行車両において、当該物標よりも手前側に他の反射点が存在するときに、前記物標と前記他の反射点との距離を物標ペア距離として認識する物標ペア距離認識手段と、前記物標ペア距離認識手段により物標ペア距離が所定時間以上認識されているタイミングで、物標ペア距離をオフセットとして算出するオフセット算出手段と、前記物標ペア距離認識手段により、前記物標ペア距離が認識されているときには、物標ペア距離を減算した補正距離に基づいて前記車間距離を実施する制御手段と、前記物標ペア距離認識手段により、物標ペアが認識されていないときには、前記オフセットを減算した補正距離に基づいて前記車間距離制御を実施する制御手段と、を備えることを特徴とする。

先行車両において物標よりも手前に物標と判定されなかった他の反射点が存在するときに、物標と他の反射点との距離を物標ペア距離として算出する。そして、物標ペア距離が所定時間以上認識されているタイミングで、物標ペア距離をオフセットとして算出するようにした。そして物標ペア距離が認識されているときには、物標の検出距離から物標ペア距離を減算した補正距離に基づき車間距離を制御する。物標ペア距離が認識されていないときには、物標の検出距離からオフセットを減算した補正距離に基づいて車間距離制御を実施するようにした。これにより物標ペア距離の認識と非認識とが生じる場合においても、適正な車間距離制御を実施できる。

車両制御システムの概略構成図。 車間制御ＥＣＵの機能ブロック図。 先行車両の後端検出についての説明図。 物標移動判定処理の説明図。 物標ペア距離判定処理の説明図。 車間制御処理のフローチャート。 物標移動判定処理のフローチャート。 物標ペア距離判定処理のフローチャート。 物標ペア距離判定処理の説明図。 物標ペア距離の更新処理のフローチャート。 許可禁止判定処理のフローチャート。 車間制御ＥＣＵの実行例の説明図。 車間制御ＥＣＵの実行例の説明図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。車両制御装置は、レーダなどで検出した先行車両との距離が車速に応じた車間距離の目標値（以下、目標車間距離と称する）となるように追従走行する。この際、先行車両が停止した場合には、適正な車間距離を維持して停車する。先行車両が走行を再開した場合には、車速に応じた車間距離を維持しながら追従走行を再開する。また、先行車両が検出されなくなった場合には、追従走行を停止して、運転者が設定した車速で定常走行をするように切り替える。

なお、本実施形態の車両制御装置は、全車速ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）の機能を搭載している。全車速とはゼロ又は極低速から予め定められた高速領域（例えば法定速度や運転者が設定した上限速度等）をいう。全車速（特に低速領域）で車間距離制御が行えるようにすることで、渋滞中の頻繁な発進・停止操作による運転負荷を低減できる。なお、車間距離を制御することと追従走行は同じ意味ではないものの、本実施形態では特に区別せずに用いる。

図１において、車間距離制御ユニット１００は、レーダ装置１１、車間制御ＥＣＵ１２、エンジンＥＣＵ１３、及び、ブレーキＥＣＵ１４を備えており、主に車間制御ＥＣＵ１２が、レーダ装置１１や他のＥＣＵ１３，１４と協働して車間距離制御を実施する。

レーダ装置１１と各ＥＣＵ１２〜１４とはＣＡＮ（Controller Area Network)などの車載ネットワークを介して相互に通信可能に接続されている。車間制御ＥＣＵ１２にはＡＣＣスイッチ１５が、エンジンＥＣＵ１３にはトランスミッション１６、スロットルモータ１７及びスロットルセンサ１８が、ブレーキＥＣＵ１４には車速センサ１９及びブレーキＡＣＴ（アクチュエータ）２０がそれぞれシリアル通信などの専用線で接続されている。

レーダ装置１１及び各ＥＣＵ１２〜１４はマイコン、電源、ワイヤハーネスのインタフェースなどを搭載した情報処理装置である。また、マイコンは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、ＣＡＮ通信装置等を備えた公知の構成を有する。ＣＰＵはＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して実行し、Ｉ／Ｏを介してセンサからの信号の受信、アクチュエータの制御などを行う。また、ＣＡＮ通信装置はＣＡＮを介して他のＥＣＵなどと必要なデータを送受信する。なお、これらの機能の区分は一例であり、どのＥＣＵがどの機能を有するかは限定されない。

レーダ装置１１は、先行車両との距離を検出する距離検出手段の一例であり、物標ごとに距離、相対速度、及び、横位置を検出して車間制御ＥＣＵ１２に提供する。

レーダ装置１１は、主にミリ波帯の高周波信号を送信波とするレーダ装置であり、送信波の送信方式に応じてＦＭＣＷ（Frequency-modulated continuous-wave）方式やパルスレーダ方式などがある。いずれの方式も公知であり、本実施形態ではどのような方式のレーダ装置１１を用いてもよい。なお、パルスレーダは、所定範囲において送信波の送信方向を変えながら送信波を送信し、反射波を受信した際の送信方向から物標の方位を求める方法である。以下には、ＦＭＣＷ方式について簡単に説明する。

レーダ装置１１は、レーダ波を送受信する送受信部1１ａを有しており、送受信部１１ａは、送信波を、前方の所定の範囲に周波数を時間に対し所定の比率で直線的に上昇させながら送信し、また、所定の割合で直線的に下降させながら送信する。自車両の前方の物標で反射した電波はアンテナで受信され、送信波とミキシングされ、ビート信号となる。送受信部１１ａは、例えば車両のフロントグリル、バンパ、ルーフ、ピラー等、車両前側の所定の高さ位置に設けられている。

距離算出部１１ｂは、ビート信号に基づいて物標までの距離を算出する。すなわち、上昇区間のビート周波数をｆｂ１、下降区間のビート周波数をｆｂ２、相対速度がゼロの場合のビート周波数をｆｒ、相対速度がゼロでない場合のドップラ周波数（増減分）をｆｄとすると、
ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２
ｆｄ＝（ｆｂ２−ｆｂ１）／２
の関係がある。また、周波数の上昇・下降の傾きは既知なので、ｆｒと物標までの距離には一定の関係がある。そこで、距離算出部１１ｂは、ｆｂ１，ｆｂ２に基づいて物標までの距離を算出する。

また、送信波と受信波で変化した分のドップラ周波数はドップラ効果によるものなので、相対速度とｆｄには一定の関係がある。そこで、相対速度算出部１１ｃは、ｆｂ１，ｆｂ２に基づいて相対速度を算出する。なお、相対速度は、「自車両の車速−先行車両の車速」と定義して、車間距離が短くなる場合に正、長くなる場合に負である。

ビート信号からビート周波数ｆｂ１，ｆｂ２を抽出するには、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）でフーリエ変換を行い、どの周波数帯に主要な成分があるかを分析する。ビート信号のビート周波数には、パワー（電力）が大きくなるピークが生じる。よって、ピークがある周波数（予め定めた閾値以上のピーク周波数）をビート周波数として決定する。このピークにより物標が検出されたことになる。

相対速度算出部１１ｃは上昇区間のピークからビート周波数ｆｂ１、下降区間のピークからビート周波数ｆｂ２、をそれぞれ決定する。このようにして、物標までの距離と相対速度とを求めることができる。なお、レーダの送信範囲に複数の物標が存在する場合、ピークの数が複数になる。

方位算出部１１ｄは、自車両の正面に対する物標の方位（横位置）を算出する。送受信部１１ａは複数の受信アンテナを有しており、物標が正面以外に存在する場合には複数の受信アンテナが受信するビート信号の位相差が生じることから、その位相差を利用して物標の方位を算出する。ここではまず、フーリエ変換によりビート周波数の位相が得られている。物標の方位が正面でない場合、２本のアンテナに到達する受信波に経路差が生じ、経路差は２本の受信アンテナの間隔と方位により定まる。よって、定数として受信アンテナ間の間隔、電波の波長などを用い、位相差と経路差の間に成り立つ関係を利用すると、２本の受信アンテナのビート信号の位相差から経路差に含まれる方位を算出できる。このような方位の求め方をモノパルス方式という。

また、方位は、フェーズドアレーアンテナを信号処理で行うＤＢＦ（Digital Beam Forming）により求めることもできる。例えば、２つの受信アンテナで位相差があるビート信号の一方を位相差だけ進める（遅らせる）ことで、２つの受信アンテナが受信したビート信号の位相と同相にすることができる。この場合、信号強度が極大になる。したがって、複数の受信アンテナで受信したビート信号の移相量を変えながら信号強度の合計を求めることで、信号強度が極大になった移相量に相当する方位に物標があることが推定できる。この他、方位の求め方として、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）解析、Ｃａｐｏｎ解析などがあり、本実施形態では方位の検出方法は限定されるものではない。

レーダ装置１１は送信波の上昇と下降を１回のスキャンとして、スキャン毎に物標の距離、相対速度、及び、方位（以下、この３つの物標情報という）を車間制御ＥＣＵ１２に送信する。複数の物標がある場合は、物標毎に物標情報を送信する。レーダ装置１１は、各物標情報を所定時間周期で更新するものであり、その更新周期（１サイクル）は例えば５０ｍｓｅｃである。

また本実施形態のレーダ装置１１は、自車両の前方にある物標と、物標とは認識されていないが、当該物標と同一車両に属すると判定された反射点（他の反射点と称する）がある場合に、物標と他の反射点とのペア（以下、物標ペアと称する）の情報を車間制御ＥＣＵ１２に出力する。例えば、レーダ装置１１は、物標よりも近距離となる位置であって、物標からの距離が所定以内（例えば５ｍ以内）、物標に対する上下位置が車高以内、物標に対する左右位置が車幅以内、物標との相対速度が所定以内に、物標とは判定されないが所定のピークを有する反射点がある場合に他の反射点であるとして、物標と他の反射点との物標ペアの情報を出力する。

車間制御ＥＣＵ１２は、レーダ装置１１から送信される物標情報や、現在の車速、加速度等に基づき、要求駆動力又はブレーキ要求等を他のＥＣＵに送信する。

ＡＣＣスイッチ１５は、全車速ＡＣＣについて運転者の操作を受け付け、車間制御ＥＣＵ１２に通知する。例えば、全車速ＡＣＣのＯＮ／ＯＦＦ、車間距離制御モードと定速制御モードの切り替え、定速走行用の車速のセット、車間距離の設定等の操作信号を車間制御ＥＣＵ１２に通知する。本実施形態では車間距離制御モードで動作するものとし、先行車両が検出されない場合は、車間距離制御モードのまま自車両が定速走行する。詳細は後述する。

エンジンＥＣＵ１３は、スロットルセンサ１８が検出するスロットル開度を監視しながらスロットルモータ１７を制御する。例えば、車速と加速度指示値にスロットル開度が対応づけられたテーブルに基づき、車間制御ＥＣＵ１２から受信した加速度指示値と現在の車速に応じてスロットル開度を決定する。また、エンジンＥＣＵ１３は車速とスロットル開度に対して定められているシフトアップ線とシフトダウン線に基づき変速段の切り替えの必要性を判断し、必要であればトランスミッション１６に変速段を指示する。トランスミッション１６は、ＡＴ（オートマチックトランスミッション）又はＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）など、どのような機構でもよい。

ブレーキＥＣＵ１４は、ブレーキＡＣＴ２０のバルブの開閉及び開度を制御することで自車両を制動する。ブレーキＡＣＴ２０はポンプが作動流体に発生させた油圧により各輪のホイルシリンダ圧を増圧・維持・減圧することで、自車両の加速度（減速度）を制御する。ブレーキＥＣＵ１４は車間制御ＥＣＵ１２が送信する加速度指示値に応じて自車両を制動する。

車間制御ＥＣＵ１２が決定した加速度指示値がエンジンＥＣＵ１３及びブレーキＥＣＵ１４に送信される。この結果、スロットルモータ１７又はブレーキＡＣＴ２０が制御され、自車両は目標車間距離を維持しながら先行車両に追従走行する。なお、エンジンＥＣＵ１３とブレーキＥＣＵ１４の動作態様には、スロットル開度を大きくする態様と、スロットル開度を全閉してエンジンブレーキと空気・転がり抵抗で減速する態様と、スロットル開度を全閉してブレーキＡＣＴ２０がホイルシリンダ圧を増圧して減速する態様とがある。

〔車間制御ＥＣＵの機能〕
図２に車間制御ＥＣＵ１２の機能ブロック図の一例を示す。車間制御ＥＣＵ１２は、物標情報取得部３１、物標情報記録部３２、物標情報ＤＢ３３、物標移動判定部３４、物標ペア距離判定部３５、距離選択部３６、追従物標特定部３７、許可禁止判定部３８、の各機能を備えている。本実施形態では、同一のターゲットの別々の部位から得られた複数の物標情報のうち、自車両に最も近い物標(以下、追従物標と称する)を利用して、車間距離を制御するようにしている。なお、同一のターゲットとは、互いに同一の距離を保ちながら同一とみなせる速度で走行する複数の物標を有する対象物（先行車両）である。

物標情報取得部３１は、レーダ装置１１から１つ以上の物標の物標情報を取得する。物標情報記録部３２は、各物標を物標情報ＤＢ３３に記録する。詳しくは、物標情報記録部３２は、物標に重複しないＩＤ（識別情報）を付し、「距離」「相対速度」「横位置」を記録する。この場合、物標情報に含まれる「距離」が検出距離に相当する。また物標情報取得部３１は、レーダ装置１１からの物標ペアの情報を取得する。

なお、横位置は、自車両の幅方向の中心位置を基準に、例えば右方向を正、左方向を負として、方位と距離から算出される。全車速ＡＣＣは最も自車に近い先行車両に追従走行するが、走行レーン以外の先行車両に追従する必要はないので、記録すべき物標としては自車と同じ走行レーンの先行車両でよい。

レーダ装置１１はサイクル時間毎に物標情報を送信するので、物標情報記録部３２は、同一物標に同じＩＤを付与して、物標情報ＤＢ３３に記録する。例えば、レーダ装置１１から送信された横位置が、「物標情報ＤＢ３３に記録されている横位置＋サイクル時間内に変化しうる変化量」以内の場合、同一の物標であると判定する。さらに、距離で判定してもよく、距離のみで判定してもよい。物標情報記録部３２は、物標情報ＤＢ３３の同じＩＤの物標情報を更新する。

物標移動判定部３４は、物標情報ＤＢ３３に記憶された物標情報に基づいて、先行車両の後端に対応する物標ＩＤの検出状態が変化したか否か、すなわち検出距離が最短の物標について移動が生じたか否かを判定する。なお先行車両の後端は、先行車両と自車両との車間距離が所定以上離れた状態で、先行車両に対しても最も近い物標に決定されている。先行車両の後端に対応する物標ＩＤが変化した場合、すなわち物標の移動が生じた場合には、先行車両の後端に対してレーダの乗り上げ及び潜り込みのいずれかが発生したとする。そして、相対速度Ｖｚに基づいて推定距離を算出し、それを第１車間距離として距離選択部３６に出力する。物標移動判定部３４が「距離推定手段」、「反射部位判定手段」に相当する。物標移動判定部３４の処理の詳細は後述する。

物標ペア距離判定部３５は、物標ペアがある場合に、物標と他の反射点との距離（以下、物標ペア距離と称する）を算出する。そして物標ペア距離が所定時間以上認識される場合には、その物標ペア距離をオフセットとして設定する。そして物標ペア距離が認識されている際には、検出距離から物標ペア距離を減算した補正距離を第２車間距離として距離選択部３６に出力する。一方、物標ペア距離が認識されていないときには、検出距離からオフセットを減算した補正距離を第２車間距離として距離選択部３６に出力する。

なお物標ペア距離判定部３５が「物標距離認識手段」、「オフセット算出手段」に相当する。

距離選択部３６は、各物標に対して、物標情報取得部３１から取得した検出距離、物標移動判定部３４から取得した第１車間距離、物標ペア距離判定部３５から取得した第２車間距離から、いずれか１つを当該物標に対する車間距離として選択する。この場合、例えば最も短い距離を車間距離として選択する。追従物標特定部３７は、各物標のうちで車間距離が最短となる物標を追従物標に特定する。

許可禁止判定部３８は、追従物標特定部３７から通知された車間距離及び追従物標のＩＤに基づいて、追従物標の検出状態が不安定であると判定した際に追従走行をキャンセルし、追従物標の検出状態が安定した場合に追従走行の再開を許可する。なお、許可禁止判定部３８が「運転移行手段」に相当する。

車両が走行する走行環境や天候によっては、物標移動判定処理、物標ペア距離判定処理等を実施しているにも関わらず、先行車両からの反射波が不安定になるため、後端が安定して推定できなくなることが生じうる。そこで許可禁止判定部３８は、所定の条件で、追従物標に特定された物標が安定して検出されない場合には、先行車両の後端を推定できないとして、ドライバ操作に移行させる。

次に物標移動判定部３４、物標ペア距離判定部３５について詳しく説明する。

［物標移動判定］
大型車両等の後端が高い車両や、低床車両等の後端が低い車両が先行車両となる場合には、その先行車両の後端（背面部）の高さ位置とレーダ装置１１の高さ位置とのずれが生じる。そのため、先行車両と自車両との車間距離が短くなると、先行車両の後端をレーダ装置１１により物標として捉えられなくなることが生じる。

例えば図３（ａ）のように、先行車両７０と自車両８０との車間距離が離れており、レーダ波の検知角度θに先行車両７０の後端７２が含まれる場合には、後端７２を物標として検出できる。しかし図３（ｂ）のように、先行車両７０と自車両８０とが接近して車間距離が短くなり、レーダ波の検知角度θが後端７２からはずれると、レーダ波が後端７２の上方に乗り上げる乗り上げや、レーダ波が後端７２の下側に潜り込む潜り込みといった、物標移動が発生する。この場合、先行車両の後端よりも前側(例えばシャーシ等)が物標と認識されることとなり、先行車両と自車両との車間距離が目標車間距離よりも短くなることが生じる。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、図中のＬはいずれも、先行車両７０の後端物標までの距離として認識される検出距離（例えば、検出距離のうちで最短の距離）であり、以下これを「後端検出距離」とも言う。

そこで本実施形態では、乗り上げや潜り込み（物標移動）が生じる場合に、先行車両と自車両との相対速度を用いて、所定時間あたりの先行車両と自車両との車間距離の変化量を算出し、その距離変化量により車間距離の推定（すなわち、第１車間距離の算出）を実施する。この場合、乗り上げや潜り込みに起因する車間距離の急変が抑制される。詳しくは以下のとおりである。

レーダ装置１１における距離計測周期（５０ｍｓｅｃ）での先行車両と自車両との車間距離の変化量は、以下の（１）式又は（２）式を用いて算出できる。（１）式では、レーダ計測距離である検出距離を用いて、距離変化量ΔＤ１が算出される。なお、Ｄ(i)は検出距離の今回値、Ｄ(i-1)は検出距離の前回値である。これら検出距離の今回値及び前回値は、それぞれ先行車両に対する後端検出距離（図３参照）であり、仮に乗り上げや潜り込みが生じている場合には異なる物標ＩＤの検出距離がそれらに相当する。また、（２）式では、先行車両と自車両との相対速度を用いて、距離変化量ΔＤ２が算出される。なお、Ｖｚ(i)は相対速度の今回値、Ｖｚ(i-1)は相対速度の前回値、ｔｍはレーダ装置１１による距離計測周期である。
ΔＤ１＝Ｄ(i)−Ｄ(i-1) …（１）
ΔＤ２＝（Ｖｚ(i)＋Ｖｚ(i-1)）／２×ｔｍ …（２）
ここで、先行車両に対して自車両が接近して乗り上げや潜り込み（物標移動）が生じる場合には、（１）式により算出される距離変化量ΔＤ１は、物標移動に伴う距離変化がそのまま反映されたものになるのに対し、（２）式により算出される距離変化量ΔＤ２は、物標移動に伴う影響を受けにくいものとなっている。本実施形態では、車間距離の前回値に対して、距離変化量ΔＤ２を逐次加算していくことで、推定距離（第１車間距離）の算出を実施する。

先行車両に対して自車両が接近して乗り上げや潜り込み（物標移動）が生じる場合には、検出距離の前回値及び今回値により算出される距離変化量ΔＤ１と、相対速度の前回値及び今回値により算出される距離変化量ΔＤ２との関係性が崩れ、これらΔＤ１，ΔＤ２の差が大きくなる。そのため、これらΔＤ１，ΔＤ２の関係性を参照すれば、乗り上げや潜り込み（物標移動）の有無の判定が可能になっている。

また、乗り上げや潜り込み（物標移動）の判定がなされている状態において、先行車両に対して自車両が離れると、その乗り上げや潜り込みが解消される。図３で言えば、（ｂ）の状態から（ａ）の状態に戻る場合である。この場合、先行車両７０と自車両８０との検出距離（後端検出距離）や推定距離に基づいて、乗り上げや潜り込みが解消したかどうかを判定する。具体的には、図４（ａ）に示すように、後端検出距離Ａと推定距離Ｂとが一致した場合、図４（ｂ）に示すように、後端検出距離Ａと推定距離Ｂとの差分が規定範囲内になった場合、図４（ｃ）に示すように、後端検出距離Ａが急変して一気に推定距離Ｂに近づいた場合に、乗り上げや潜り込みが解消したと判定する。乗り上げや潜り込みが解消した際には、後端検出距離を第１車間距離として出力するように切り替えることで、後端検出距離に基づく車間距離制御を復帰する。

また本実施形態では、乗り上げや潜り込みの判定がなされている状態で車両が停車した場合に、レーダ装置１１の計測距離である後端検出距離を用いて第１車間距離を算出し、その第１車間距離を出力するように切り替える。この際、車両の停車時の後端検出距離と推定距離とのオフセットを算出するとともに、車両停車中は、その後端検出距離からオフセットを差し引いた車間距離を第１車間距離として出力する。この場合、車両の停車状態において先行車両の後端に対する車間距離を認識できるとともに、停車状態で生じた距離変動を車間距離に反映できる。

〔物標ペア距離判定処理〕
本実施形態では、自車両の前方で最も近い物標が車間制御対象の物標として認識されるが、その物標が先行車両の後端に対応する物標でない場合（先行車両の中間部分が物標として認識されている場合）には、物標までの距離よりも自車両に近い位置に、物標としては認識されない他の反射点が存在することがある。

例えば、図５に示すように、先行車両７０がキャリアカーを有している場合等において、後端の面積が小さい場合には、後端での反射波が弱いことで、物標７３よりも自車両に近距離の位置に物標として認識されない他の反射点７２が生じることがある。このように、物標７３よりも自車両に近い位置に他の反射点７２が存在する場合には、他の反射点７２を考慮して車間距離制御が行われることが好ましい。

そこで、本実施形態では、物標とは認識されていない他の反射点が存在していることで、車間制御ＥＣＵ１２が、物標ペアを検出した場合には、物標ペアにおける物標７３と他の反射点７２との物標ペア距離Ｌ２を算出する。そして物標ペア距離が所定時間以上認識された際に、当該物標ペア距離をオフセットＬ３として保持する。そして、物標ペア距離が認識されている際には、物標の検出距離Ｌ１から物標ペア距離Ｌ２を減算した第２車間距離を距離選択部３６に出力する。一方、物標ペア距離が認識されていない際には、物標までの検出距離Ｌ１からオフセットＬ３を減算した補正距離を第２車間距離として距離選択部３６に出力する。

なお、本システムでは、基本的に、自車両の前方を走行する先行車両の後端の距離や方位がレーダ装置１１により計測され、その後端の計測結果に基づいて車間距離制御が実施される。ただしこの場合、先行車両の後端について検出が安定しないと、車間距離を目標距離に制御する上で支障が生じる。

例えば、先行車両の後端（例えば背面部分）の高さ位置がレーダ装置１１の高さ位置に対して上方又は下方にずれている場合には、先行車両と自車両との間の実距離によっては、レーダ装置１１の検知領域（レーダ波の検知角度θ）から先行車両の後端が外れてしまうことが考えられる。かかる場合には、先行車両の後端が存在しているにもかかわらず、レーダ装置１１でその後端が検出できなくなる。これが図３に示す状況である。こうした物標移動の対策として、物標移動判定部３４において、物標の移動判定とオフセット補正による第１車間距離の算出とを実施する。

また、先行車両の後端部分の面積が小さい場合には、先行車両の後端にて反射される反射波が弱く、その反射強度の弱さに起因して、物標よりも自車両に近距離の位置に物標と認識されない他の反射点が存在することが考えられる。かかる場合には、やはり先行車両の後端に対する車間距離を目標車間距離に制御する上で支障が生じる。これが図５に示す状況である。こうした反射強度の弱さに起因して物標ペアが存在することの対策として、物標ペア距離判定部３５において、物標ペア距離又はオフセット補正による第２車間距離の算出とを実施する。

〔動作手順〕
次に、車間制御ＥＣＵ１２が車間制御する手順を示すフローチャートの一例を示す。本処理は、車間制御ＥＣＵ１２により所定周期で繰り返し実施される。

図６において、ステップＳ１０では、物標情報取得処理として、レーダ装置１１から物標情報を取得する。ステップＳ１１では、物標情報記録処理として、同一物標に同じＩＤを付与して、物標情報ＤＢ３３に記録する。

ステップＳ１２では、物標移動判定処理として、先行車両の後端の検出状態から乗り上げ／潜り込みの有無を判定するとともに、乗り上げ／潜り込みが生じている場合に第１車間距離を算出する。

ステップＳ１３では、物標ペア距離判定処理として、物標ペアが存在する場合に物標ペア距離を算出する。また、物標ペア距離が所定時間以上認識される際に物標ペア距離をオフセットとして算出する。そして物標ペア距離の認識の有無に応じて、物標ペア距離又はオフセットで補正して第２車間距離を算出する。

ステップＳ１４では、距離選択処理として、物標ごとに検出距離、第１車間距離、第２車間距離のうちで最短の車間距離を求め、各物標に対して選択した車間距離を対応付ける。ステップＳ１５では、追従物標特定処理として、ステップＳ１４で選択した最短の車間距離が対応付けられた物標を追従物標に特定する。

ステップＳ１６では、許可禁止判定処理として、追従物標が安定して検出されているか否かを判定し、追従物標が安定して検出されていると判定した場合には、選択された追従物標に対して自車両の車間距離制御を実施する。一方、追従物標が安定して検出されていない場合には、追従走行を終了して、ドライバの運転操作による車両走行に移行する。

なお、ステップＳ１２の物標移動判定処理における第１車間距離の算出は図３に示す状況下で実施され、ステップＳ１３の物標ペア距離判定処理における第２車間距離の算出は図５に示す状況下で実施されるものであり、これらは、先行車両に対して自車両が如何なる走行状態にあるかに応じて、選択的に実施されるとよい。

次に、図６のステップＳ１２の物標移動判定処理の手順について説明する。図７において、ステップＳ２０では、物標移動の判定条件が成立しているか否かを判定する。この判定条件は、検出距離が所定以下（例えば３０〜４０ｍ以下）であること、相対速度が所定範囲内であること、車速が所定未満（例えば２００〜１００ｋｍ／ｈ未満）であることが全て満たされる場合に成立する条件である。

肯定判定した場合には、ステップＳ２１で、潜り込み／乗り上げが生じているか否かを判定する。このとき、検出距離の変化と相対速度の変化との関係性に基づいて、乗り上げや潜り込みの有無を判定する。より具体的には、検出距離の前回値及び今回値により算出される距離変化量ΔＤ１と、相対速度の前回値及び今回値により算出される距離変化量ΔＤ２とを比較し、「ΔＤ１−ΔＤ２」が所定値以上であれば、乗り上げや潜り込み（物標移動）が生じていると判定する。

なおこれに代えて、検出距離の前回値及び今回値により算出される距離変化量ΔＤ１が、所定値以上であるか否かを判定し、ΔＤ１が所定値以上である場合に、乗り上げや潜り込み（物標移動）が生じていると判定する構成であってもよい。

ステップＳ２１で肯定判定した場合には、ステップＳ２２で、先行車両と自車両とが走行中であるか否かを判定する。走行中の場合には、ステップＳ２３で、相対速度に基づいて推定距離を算出するとともに、その推定距離を第１車間距離とする。一方、停車中の場合には、ステップＳ２４で、車両の停車時に取得した推定距離と後端検出距離とのオフセットが未算出であるか否かを判定する。オフセットが未算出の場合には、ステップＳ２５で、後端検出距離から、車両の停車時に取得した推定距離を減算してオフセットを算出する。

オフセットを算出済みの場合は、ステップＳ２６で、後端検出距離からオフセットを差し引いた距離を第１車間距離とする。

一方、ステップＳ２０、２１で否定判定した場合には、ステップＳ２７で推定距離の算出を停止する。すなわち、推定距離を第１車間距離とする処理を停止する。

次に、図６のステップＳ１３の物標ペア距離判定処理の手順について説明する。図８において、ステップＳ３０１で、先行車両（物標）と自車両との検出距離が所定距離未満であるか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ３０１で、物標ペアがある場合に物標ペア距離を算出する。ステップＳ３０３では、物標ペア距離を所定時間以上認識しているか否かを判定する。例えば、図９に示すように設定時間内において一定回数以上物標ペアを検出している際に、物標ペア距離を認識していると判定する。

ステップＳ３０３で肯定判定した場合には、ステップＳ３０４で物標ペア距離をオフセットとして設定する。続くステップＳ３０５では、検出距離から物標ペア距離を減算した補正距離を第２車間距離とする。

ステップＳ３０３で否定判定した場合、すなわち、物標ペア距離を認識していないと判定した場合には、ステップＳ３０６でオフセットが設定されているか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ３０７で検出距離からオフセットを減算した補正距離を第２車間距離とする。一方、オフセットが設定されていないと判定した場合には、ステップＳ３０８で検出距離を第２車間距離とする。

ステップＳ３０１で否定判定した場合、すなわち検出距離が所定以上の場合には、ステップＳ３０９で、オフセットが設定されているか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ３１０でオフセットを消去する（無効とする）。Ｓ３０９で否定判定した場合には処理を終了する。

なお、他の反射点の信号レベルが小さいことで、検出位置が進行方向に対して前後方向等に変動しうる。そのため、他の反射点が先行車両の前方へと移る場合には、物標ペア距離が減少することとなる。物標ペア距離に基づき算出されるオフセットが減少側に更新された場合には、先行車両に対して自車両が目標車間距離以上に接近するおそれがある。そこで、物標ペア距離に基づくオフセットは増加側にのみ更新されることが好ましい。

図１０を用いて説明すると、ステップＳ４１で物標ペア距離が認識されているか否かを判定する。ステップＳ４１で肯定判定した場合には、ステップＳ４２でカウンタＮの前回値に「１」を加算する。なおカウンタＮの初期値はゼロである。ステップＳ４３では、カウンタＮが閾値以上であるか否かを判定する。なお閾値は１よりも大きい整数であり、実験などに基づき設定されている。ステップＳ４３で肯定判定した場合には、ステップＳ４４で、カウンタＮが閾値に達した際の物標ペア距離が前回値よりも増加しているか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ４５で、オフセットを更新する。この場合、オフセットは増加側に更新されることとなる。続くステップＳ４６ではカウンタをリセットする。一方、物標ペア距離が認識されておらずステップＳ４１で否定判定した場合には、ステップＳ４６でカウンタＮをゼロにリセットする。なおステップＳ４３，Ｓ４４で否定判定した場合には処理を終了する。

〔許可禁止判定処理〕
次に、図６のステップＳ１６の許可禁止判定処理の手順について説明する。なお以下の処理は、自車両がレーンチェンジをしていない状況下で所定のステップで繰り返し実施する。図１１において、ステップＳ５１で、車間距離制御の実施中であるか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ５２で、先行車両に対して自車両が接近中であるか否かを判定する。ステップＳ５２で肯定判定した場合には、ステップＳ５３で、先行車両の後端を認定するための物標情報が取得できなくなったか否かを判定する。例えば、先行車両における所定の物標が前側に想定以上に移動した場合や、物標情報が安定して取得できなくなった場合に、物標情報が取得できなくなったと判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ５４で車間距離制御を停止するとともに、ドライバの運転操作による車両走行に移行させる。この際、図示を略すディスプレイ等の表示画面への表示、または、図示を略すスピーカ等による音声による報知により、車間距離制御が終了して運転操作に切り替えらえた旨がユーザに報知されるようにする。なお車間距離制御の停止中も、レーダ装置１１、エンジンＥＣＵ１３、ブレーキＥＣＵ１４からの情報は継続して取得される。

ステップＳ５２で否定判定した場合には、ステップＳ５５で、自車両の走行速度が所定の低速域であるか否かを判定する。すなわち自車両の車速が所定未満であるか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ５３の処理を実施する。そしてステップＳ５３で肯定判定した場合には、ステップＳ５４の処理に進む。一方、ステップＳ５５で否定判定した場合には、処理を終了する。この場合には車間距離制御の実施が継続されることとなる。

一方、ステップＳ５１において、車間距離制御が停止中であり（すなわちステップＳ５４により制御停止されており）、否定判定した場合には、ステップＳ５６に進み、先行車両の後端を認定するための物標情報が取得可能であるか否かを判定する。例えば、先行車両との車間距離が所定以上の場合、または先行車両との相対速度が所定以上であることで、先行車両と自車両との車間距離が長くなる場合に、物標情報が取得可能であると判定する。

ステップＳ５６で肯定判定した場合には、ステップＳ５７に進み、車間距離制御の停止を解除する。すなわち車間距離制御の再開を許可する。ステップＳ５６で否定判定した場合には処理を終了する。この場合には、車間距離制御の再開の禁止状態が継続されることとなる。

〔実行例〕
次に、本実施形態の実行例を説明する。図１２は第１車間距離が、自車両に対する最短距離と判定された場合の実行例である。なお図１２において、レーダ装置１１による検出距離がＡ、先行車両と自車両の実際の車間距離に略一致する推定距離がＢである。なお先行車両は大型の低床車両であるとする。

時刻ｔ１以前、先行車両７０と自車両８０との車間距離が離れている場合には、レーダ波の検知角度θに先行車両７０の後端７２が含まれるため、当該後端７２を物標として検出できる（図３（ａ）参照）。この場合、潜り込み／乗り上げが発生していないと判定され、レーダ装置１１の検出距離に基づいて、先行車両と自車両との車間距離が制御される。

時刻ｔ１で、先行車両７０と自車両８０とが接近し車間距離が短くなると、レーダ装置１１の検知角度θが後端７２からはずれ、後端７２が検出できなくなる（図３（ｂ）参照）。この場合、潜り込み等が生じていると判定される。この場合には、相対速度Ｖｚに基づき算出した推定距離を用いた車間距離制御が実施される。

時刻ｔ２で、自車両と先行車両とが信号待ち等で停車すると、停車した際の推定距離と、検出距離との差分がオフセットΔＤとして記憶される。車間制御ＥＣＵ１２は、検出距離からオフセットΔＤを減算して算出した第１車間距離を停車中の車間距離として取得する。

時刻ｔ３で、先行車両及び自車両が発進すると、潜り込みが発生していることにより、推定距離を用いた車間距離制御に切り替えられる。そして時刻ｔ４で、先行車両と自車両との車間距離が所定以上に大きくなることで、レーダ装置１１が先行車両の後端を検出可能な状態となると、潜り込み判定を終了する。そして、推定距離に代えて検出距離を車間距離として認識する。そしてレーダ装置１１による実際の検出距離に基づく車間距離制御が実施される。

次に、図１３を用いて本実施形態の他の実行例を説明する。図１３は、物標ペア距離判定処理にて算出した第２車間距離が、自車両に対して最も近距離の車間距離を判定された場合の実行例である。

まず時刻ｔ１１以前で処理が開始された際、物標ペアが検出された際に物標ペア距離が算出される。そして時刻ｔ１１で、物標ペア距離が所定時間以上連続して認識されたと判定されると、カウンタＮのカウントが開始される。また、その際の物標ペア距離がオフセットとして記憶される。そして時刻ｔ１１以降、物標ペア距離が認識されていると判定されることで、検出距離から物標ペア距離を減算して算出した第２車間距離を用いて車間距離制御が実施される。

その後、時刻ｔ１２で、物標ペア距離が認識されなくなったと判定されると、カウンタＮがリセットされる（Ｎ＝０）。そして時刻ｔ１３に至るまでは、物標ペア距離が認識されないことで、検出距離からオフセットを減算して算出した第２車間距離を用いて車間距離制御が実施される。

その後、時刻ｔ１３で物標ペア距離が認識されていると判定されると、再びカウンタＮのカウントが開始される。そして時刻ｔ１４でカウンタＮが閾値ＴＨ以上と判定された際、物標ペア距離が増加していることで、その物標ペア距離の増加分αだけオフセットが増加側に更新される。そしてカウンタＮがリセットされる（Ｎ＝０）。

上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。

・先行車両においては、前側物標よりも自車両に近い位置に物標とは認識されない他の反射点が存在するときに、その物標と他の反射点との物標ペアの距離を物標ペア距離として算出し、物標ペア距離が所定以上認識されているタイミングで、物標ペア距離をオフセットとして算出するようにした。そして、物標ペア距離が認識されているときには、物標ペア距離を減算した補正距離に基づいて車間距離制御を実施するようにし、物標ペア距離が認識されていないときには、物標の検出距離からオフセットを減算した補正距離に基づいて車間距離制御を実施するようにした。これにより物標ペア距離の認識と非認識とが生じる場合においても、適正な車間距離制御を実施できる。

・オフセットが記憶された状態で、先行車両と自車両との車間距離が広くなることで、物標ペア距離を検出可能な状態となった際に、オフセットを解除するようにした。この場合、物標ペア距離が検出可能な状況下で、実際の物標ペア距離の検出距離に基づく車間距離制御を実施できる。

・物標ペア距離が増加した状態が所定以上継続した際に、オフセットを増加側に更新するようにしたため、物標ペア距離が増加した場合における車間距離を適切に確保できる。

本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。

・上記の物標判定処理において、ステップＳ２１で潜り込み等が生じていると判定されている状況下で、検出距離が減少方向に急変した場合には、レーダ装置１１が後端物標を検出した可能性が高いため、この場合には、推定距離に代えて検出距離を車間距離として使用してもよい。これ以外にも、自車両が先行車両の後端を検出可能な距離まで離れた際に、推定距離に代えて検出距離を車間距離として用いるようにしてもよい。なお自車両が先行車両の後端を検出可能であるか否かはレーダ装置１１の仕様等に基づき決定できる。

・上記の物標ペア距離判定処理において、前側物標が不意に変更される等して、前側物標が自車両寄りの物標に移動する場合等においては、オフセット補正によって検出距離が過剰に短縮されることが生じうる。そこで、レーダ装置１１が認識する物標の検出距離が短縮側に急変した場合には、オフセット補正を中止するようにしてもよい。この場合、物標の検出距離が過剰に短縮されるとオフセット補正が中止されるため、物標の検出距離が過剰に短縮補正されるといった不都合を抑制できる。

・上記の物標ペア距離判定処理において、前記物標の検出距離が短縮側に急変したと判定され、オフセット補正を中止した後に、新たに物標ペアが認識された場合には、直ちにその物標ペアの物標ペア距離をオフセットとして設定する。この場合、オフセットを用いた補正をすぐに再開することができる。

・上記の物標ペア距離判定処理において、車間制御ＥＣＵ１２が、レーダ装置１１の反射波の信号を直接取り込み可能な構成としてもよい。この場合、車間制御ＥＣＵ１２が反射波を解析することによって、レーダ装置１１が認識した物標以外に自車両に近距離の位置（検出距離よりも近距離の位置）に他の反射点があるか否かを判定できる。

・上記では距離検出センサとしてレーダ装置１１を用いる例を示した。これ以外にも、カメラ、ステレオカメラが採用されてもよい。カメラ、ステレオカメラの場合も同様の情報が得られる。レーダとカメラでは、物標の検出範囲や精度が異なるので、両方を搭載して検出範囲や精度を補い合うセンサフュージョンによる距離検出を採用することも有効である。これにより、レーダ装置１１が苦手とする近距離の距離情報や横位置をステレオカメラで撮影したり、ステレオカメラが苦手とする中距離から長距離の距離情報をレーダ装置１１で補ったりするなどの補完が可能になる。これ以外にも、音波、光波、電波を用いる測距センサを用いて、先行車両等の物標情報を取得してもよい。

・車両制御装置は、プリクラッシュセーフティ（ＰＣＳ）、レーンキーピングアシスト（ＬＫＳ）等の機能を搭載したものであってもよい。この場合、許可禁止判定部３８は、ステップＳ５４において、車間距離制御を停止してドライバの運転操作による車両走行に切り替える際に、車両制御としてＡＣＣを終了し、その他のＰＣＳ等の機能を継続するようにしてもよい。また、ＡＣＣ,ＰＣＳ等の機能を全て終了するようにしても良い。

１１…レーダ装置、１２…車間制御ＥＣＵ、３５…物標ペア距離判定部。

Claims (6)

1. 自車両の前方に送出された送信波が、先行車両の１以上の反射部位で反射して戻ってくる際の反射波のうち所定の反射強度を有するものが物標として認識される場合に、前記自車両との距離が最も短い前記物標と前記自車両との距離が設定された目標車間距離となるように前記自車両の車間距離制御を実施する車両制御装置（１２）であって、
   前記物標までの距離を、検出距離として取得する距離取得手段と、
   前記反射波のうち所定の前記反射強度を有しておらず、前記物標として認識されない他の反射点が、前記物標よりも前記自車両に対して近距離の位置にある場合に、前記物標と前記他の反射点との距離を物標ペア距離として認識する物標ペア距離認識手段と、
   前記物標ペア距離認識手段により物標ペア距離が所定時間以上認識されているタイミングで、物標ペア距離をオフセットとして算出して保持するオフセット算出手段と、
   前記物標ペア距離認識手段により、前記物標ペア距離が認識されているときには、前記検出距離から物標ペア距離を減算した補正距離に基づいて前記車間距離制御を実施し、前記物標ペア距離認識手段により、前記物標ペア距離が認識されていないときには、前記検出距離から前記オフセットを減算した補正距離に基づいて前記車間距離制御を実施する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 自車両が先行車両から離れて前記検出距離が所定以上になったことを判定する手段と、
   前記検出距離が所定以上になったと判定された場合に、それ以前に算出したオフセットを無効とする手段と、
   を備える請求項１に記載の車両制御装置。
3. 自車両の前方に送出された送信波が、先行車両の反射部位である１以上の物標にて反射して戻ってくる際の反射波に基づいて、先行車両に対する自車両の車間距離制御を実施する車両制御装置（１２）であって、
   前記反射波により求められた自車両から前記物標までの距離を、検出距離として取得する距離取得手段と、
   前記物標と同一の先行車両において、当該物標よりも手前側に他の反射点が存在するときに、前記物標と前記他の反射点との距離を物標ペア距離として認識する物標ペア距離認識手段と、
   前記物標ペア距離認識手段により物標ペア距離が所定時間以上認識されているタイミングで、物標ペア距離をオフセットとして算出するオフセット算出手段と、
   前記物標ペア距離認識手段により、前記物標ペア距離が認識されているときには、前記検出距離から物標ペア距離を減算した補正距離に基づいて前記車間距離制御を実施する制御手段と、
   前記物標ペア距離認識手段により、物標ペア距離が認識されていないときには、前記検出距離からオフセットを減算した補正距離に基づいて前記車間距離制御を実施する制御手段と、
   自車両が先行車両から離れて前記検出距離が所定以上になったことを判定する手段と、
   前記検出距離が所定以上になったと判定された場合に、それ以前に算出したオフセットを無効とする手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
4. 前記オフセット算出手段は、前記物標ペア距離が増加した状態が所定時間以上継続した際に、前記オフセットを増加側に更新する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記先行車両の検出距離が短縮側に急変したことを判定する手段を備え、
   前記検出距離が短縮側に急変したと判定された場合に、前記オフセットを用いたオフセット補正を中止する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記検出距離が短縮側に急変したと判定され、オフセット補正を中止した後に、前記物標ペア距離認識手段により、新たに物標ペア距離が認識された場合に、直ちにその物標ペア距離をオフセットとして算出し、オフセット補正を再開する請求項５に記載の車両制御装置。

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