JP5522157B2 - 先行車判定装置および車間制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車判定装置および車間制御装置に関する。

近年では、運転者の運転負荷を軽減するシステムとして、ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｕｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを搭載した車両が提供されている。ＡＣＣシステムは、自車両の走行速度を設定された車速に自動的に制御するとともに、自車両の前方を走行する先行車との間の車間距離を所定の間隔に自動的に制御する。言い換えると、先行車の車速が、上述の設定車速よりも遅い場合には、ブレーキ等を操作して自車両を減速させて所定の車間距離を確保し、当該先行車が前方からいなくなると自車両を設定車速まで加速させる制御を行うものである。

このような先行車との間の車間距離を制御する技術では、自車が先行車に追従して走行しているか否かの判定を行う必要がある。このような判定を行う技術としては、自車両から見た先行車両の相対位置と、自車両の推定軌跡を用いて、自車線確率マップから前方を走行している車両の先行車らしさを算出し、その先行車らしさの確度の高さに基づいて判断を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２６９００７号公報

しかしながら、例えばカーブ路などにおいては、自車両と先行車両の走行するカーブ路における位置の違いから、自車推定進路と先行車両の進路に差異が生じることがある。この場合、上述の特許文献１に記載の技術では、自車両の前方を走行する車両における先行車らしさの確度が低下し、自車両が走行する車線（以後、「自車線」と表記する。）上を走行する車両（つまり先行車）であっても、その車両が先行車ではない、と誤判定される可能性が高くなる。このような誤判定がなされると、先行車が存在するにもかかわらず自車両が加速するため、運転者に自車両の挙動に対する違和感を与えるという問題があった。

また、その逆に、カーブ路などにおいては、自車線とは異なる車線、例えば自車線に隣接する車線上を走行する車両を先行車であると誤判定する可能性もある。このような誤判定がなされると、先行車両が存在しないにもかかわらず、自車両が必要以上に減速するため、運転者に自車両の挙動に対する違和感を与えるという問題もあった。

このようなカーブ路などにおける先行車か否かの判定の誤りを抑制する方法として、自車両の近い位置において先行車か否かの判定を行う方法が知られている。しかしながら、当該判定を行う位置を自車両に近づけると、判定後の自車両の車速制御を行う時間的な余裕が少なくなるため、緩やかな減速を行うことが難しくなり、自車両の乗員に不快感を与える可能性があった。つまり、先行車か否かの判定精度の向上と、自車両の緩やかな減速と、を両立させることが難しいという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定精度を維持しつつ、当該判定のタイミングの遅れを抑制する先行車判定装置および車間制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の先行車判定装置は、車両に搭載され、自車両の前方を走行する前方車両が、前記自車両と同一の車線上を走行する先行車両であって、前記自車両が前記先行車両と追従しているか否かを判定する先行車判定装置であって、前記先行車両の位置を検出する位置検出部から出力される位置信号、および、前記自車両の走行ラインに関する状況を検出する状況検出部から出力される検出信号を取得する取得部と、離散的に取得された前記先行車両の前記位置信号が記憶され、前記自車両の予想される走行ラインである予想走行ラインから所定期間内の複数の異なる時点における前記先行車両の位置までの距離に応じて、前記自車両が前記先行車両を追従している確率である追従確率を定めた確率マップが予め記憶された記憶部と、前記検出信号に基づいて前記予想走行ラインを算出し、取得後の経過時間が異なる複数の前記位置信号に基づいて前記所定期間内の複数の異なる時点における前記先行車両の位置を求め、算出された前記予想走行ライン、求められた前記先行車両の位置および前記確率マップに基づいて、前記自車両が前記先行車両を追従しているか否かの判定を行う演算部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明の先行車判定装置によれば、算出された予想走行ラインおよび前方車両の位置と、予め記憶された確率マップと、に基づく判断を行うことにより、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定精度を維持しつつ、この判定のタイミングが遅くなることを抑制することができる。

予想走行ラインは、状況検出部が検出した自車両のヨーレートや、ステアリングの舵角などの検出信号に基づいて求められる。つまり、自車両が走行している道路の状況に応じて、例えばカーブ路を走行しているか等の状況に応じて、曲率の異なる曲線ラインとして求められる。そのため、カーブ路の曲率が異なる場合などにおいても、追従しているか否かの判定精度の低下を抑制できる。

先行車両の位置は、レーダーやレーザーレーダーなどの位置検出部から出力される位置信号に基づいて求められ、路面または地面を基準とした対地的な位置として求められる。また、上述の予想走行ラインも同様に対地的なラインとして求められる。そのため、先行車両の位置の検出タイミングと、自車両の走行ラインに関する状況の検出タイミングが異なっていても、算出された先行車両の位置および予想走行ラインとの相対位置関係に誤差が生じにくくなる。

上述の確率マップには、予想走行ラインから前方車両の位置までの最短距離に対する追従確率、言い換えると最短距離を変数とする追従確率の確率分布が定められている。演算部は、上述の最短距離および確率マップに基づいて定まる追従確率を用いて、先行車に追従しているか否かの判定処理を行う。そのため、予想走行ラインと実際のカーブ路などとの間に差があっても、上述の確率分布によって、追従しているか否かの判定処理を適切に行い、判定精度の低下を抑制することができる。また、上述の確率分布を用いることにより、上述の判定処理を行う地点を、自車両から離れた位置に設定しても、判定処理の精度低下を抑制することができる。
取得後の経過時間の異なる複数の位置信号に基づいて判定処理を行うことにより、一つの位置信号を用いて判定処理を行う場合と比較して、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定処理の精度低下を抑制することができる。
取得後の経過時間の異なる複数の位置信号は、言い換えると、先行車両の走行軌跡を表すものであり、この先行車両の走行軌跡、予想走行ラインおよび確率マップを用いて判定処理が行われる。このようにすることで、自車両の前方を横切る車両などのように、自車両と同一の車線を走行しないが、たまたまその時点に自車両の前方に存在する車両に対して、自車両が追従していると誤って判定することを防止できる。

上記発明において前記記憶部には、離散的に取得された前記先行車両の前記位置信号が累積して記憶され、前記演算部は、前記予想走行ライン、求められた前記先行車両の位置および前記確率マップに基づいて、前記自車両が前記先行車両に追従しているか否かの判定を行う際に、取得後の経過時間が異なる複数の前記位置信号、直近に取得された検出信号に基づいて算出された予想走行ライン、および、前記確率マップに基づいて、複数の前記位置信号に対する前記追従確率を求め、求められた複数の前記追従確率を統合した統合確率に基づいて、前記自車両が前記先行車両に追従しているか否かの判定を行うことが好ましい。

このように取得後の経過時間の異なる複数の位置信号、および、直近の予想走行ラインに基づいて判定処理を行うことにより、一つの位置信号を用いて判定処理を行う場合と比較して、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定処理の精度低下を抑制することができる。

取得後の経過時間の異なる複数の位置信号は、言い換えると、先行車両の走行軌跡を表すものであり、この先行車両の走行軌跡、直近の予想走行ラインおよび確率マップを用いて判定処理が行われる。このようにすることで、自車両の前方を横切る車両などのように、自車両と同一の車線を走行しないが、たまたまその時点に自車両の前方に存在する車両に対して、自車両が追従していると誤って判定することを防止できる。

なお、取得後の経過時間が長い位置信号は、先行車両から離れた地点（言い換えると自車両に近い地点）における位置を表す信号であり、取得後の経過時間が短い位置信号は、先行車両に近い地点（言い換えると自車両から遠い地点）における位置を表す信号である。

また、連続的に取得された先行車両の位置信号、直近の予想走行ライン、および、確率マップに基づいて、追従確率の積分値を算出する方法と比較して、判定処理に要する演算量を減らし、かつ、演算に要する時間を短縮することができる。

上記発明において前記確率マップは、前記予想走行ラインから前記先行車両の位置までの距離が所定範囲内では前記追従確率が比較的高く、前記所定範囲を超えると前記追従確率が比較的低くなり、取得後の経過時間が比較的長い前記位置情報に対応する前記確率マップは、取得後の経過時間が比較的短い前記位置情報に対応する前記確率マップと比較して、前記所定範囲が狭くなることが好ましい。

このように確率マップにおける追従確率が相対的に高くなる所定範囲について、取得後の経過時間が比較的短い位置情報に対応する確率マップと比較して、取得後の経過時間が比較的長い位置情報に対応する確率マップにおける上述の所定範囲を狭くすることにより、上述の判定処理の精度低下を抑制することができる。

ここで、取得後の経過時間が比較的短い位置情報に対応する確率マップは、言い換えると自車両から比較的離れた位置に対応する確率マップであり、取得後の経過時間が比較的長い位置情報に対応する確率マップは、言い換えると自車両に比較的近い位置に対応する確率マップである。

自車両が先行車両に追従している場合、自車両に比較的近い位置では、予想走行ラインと先行車両の走行軌跡との距離（オフセット量）は短くなる。これに対して、自車両が先行車両に追従していない場合には、同じ位置におけるオフセット量は大きくなる。そこで、自車両に比較的近い位置では、上述の所定範囲を狭くすることにより、自車両が先行車両を追従していない場合に、当該先行車に追従していると誤判定することを抑制できる。

また、自車両から比較的離れた位置では、自車両が走行する車線と、予想走行ラインとの間の誤差が大きくなるため、自車両が先行車両に追従していても、上述のオフセット量が大きくなる場合が多くなる。そこで、自車両から比較的離れた位置では、上述の所定範囲を広くすることにより、自車両が先行車両を追従している場合に、当該先行車両を追従していないと誤判定することを抑制できる。

上記発明において前記記憶部には、前記自車両の走行速度に応じた複数種類の前記確率マップが予め記憶され、前記演算部は、入力される前記自車両の走行速度の信号に基づいて、前記複数種類の前記確率マップから前記自車両の走行速度に応じた前記確率マップを選択し、選択した前記確率マップを用いて前記自車両が前記先行車両を追従しているか否かの判定を行うことが好ましい。

このように自車両の走行速度に応じた確率マップを用いることにより、上述の判定処理の精度低下を抑制することができる。つまり、自車両の走行速度が比較的速い場合には、自車両が高速道路などのように高速走行に適した曲率が小さなカーブ路が多い道路を走行していることが多く、走行速度が比較的遅い場合には、一般道等のように、曲率が大きなカーブ路が存在する道路を走行していることが多い。例えば、カーブ路の曲率が大きくなると、自車両が走行する車線と予想走行ラインとの誤差が大きくなるため、自車両が先行車両を追従している場合に、当該先行車両を追従していると判定するためには、確率分布の広がりが大きな確率マップを用いる必要がある。

逆に、カーブ路の曲率が小さくなると、自車両が走行する車線と予想走行ラインとの誤差が小さくなるため、自車両が先行車両を追従していない場合に、当該先行車両を追従していないと判断するためには、確率分布の広がりが小さな確率マップを用いる必要がある。その結果、自車両の走行速度に応じて上述のような種類の確率マップを使い分けることにより、判定処理の精度低下を抑制することができる。

上記発明において前記演算部により算出される前記予想走行ラインは、緩和曲線を含むことが好ましい。
このように予想走行ラインに緩和曲線を含ませることにより、予想走行ラインに緩和曲線を含まない場合と比較して、自車両が走行する車線と予想走行ラインとの誤差を小さくすることができ、上述の判定処理の精度低下を抑制することができる。つまり、車両が走行する道路などのカーブ路においては、車線における曲率の変化を緩やかに変化させる緩和曲線、より具体的にはクロソイド曲線を含めて形成されている場合が多い。そのため、予想走行ラインに緩和曲線、より好ましくはクロソイド曲線を含ませることにより、自車両の走行車線と予想走行ラインとの誤差の発生が抑制される。

本発明の車間制御装置は、車両に搭載され、自車両の前方を走行する前方車両のうち、前記自車両と同一の車線上を走行する先行車両に対して前記自車両が追従している場合に、前記自車両と前記先行車両との間の車間距離を制御する車間制御装置であって、上記本発明の先行車判定装置と、該先行車判定装置により前記自車両が追従していると判定した前記先行車両から、前記自車両までの前記車間距離に基づいて、前記自車両の走行速度を制御することにより、前記車間距離を所定の範囲内に制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明の車間制御装置によれば、上記本発明の先行車判定装置が設けられていない場合と比較して、先行車両との車間距離を確保するために行われる自車両の速度変化を緩やかにすることができる。つまり、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定タイミングの遅れが抑制されるため、その後に行われる、自車両と先行車両との間の車間距離の判定、および、自車両の走行速度制御を実施する期間を確保することが容易となる。その結果、自車両の走行速度を緩やかに変化させることが可能となる。

本発明の先行車判定装置および車間制御装置によれば、算出された予想走行ラインおよび前方車両の位置と、予め記憶された確率マップと、に基づく判断を行うことにより、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定精度を維持しつつ、当該判定のタイミングの遅れを抑制するという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る車間制御コントローラの構成を説明する模式図である。 図１の制御対象物選択部における先行車両の選択補正処理を説明するフローチャートである。 レーダーセンサによるカーブ路等の存在確率を求める演算処理を説明するフローチャートである。 先行車両の軌跡によるカーブ路等の存在確率を求める演算処理を説明するフローチャートである。 ヨーレートセンサによるカーブ路等の存在確率を求める演算処理を説明するフローチャートである。 前方車両に対する追従確率を求める演算処理を説明するフローチャートである。 前方車両の走行軌跡を求める演算処理を説明するフローチャートである。 前方車両の走行軌跡の近似曲線を求める演算処理を説明する模式図である。 追従確率を求める比較位置を説明する模式図である。 記憶部に予め記憶されている確率マップを説明する図である。 本実施形態の車間制御コントローラにおける効果を説明する模式図である。 自車両から離れた位置を走行する先行車両に対する判定処理タイミングを説明する図である。

この発明の一実施形態に係る車間制御コントローラ（車間制御装置）１について、図１から図１２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る車間制御コントローラ１の構成を説明する模式図である。

本実施形態の車間制御コントローラ１は、ＡＣＣシステムを備えた車両に搭載されるものであり、ＡＣＣシステムによって自車両の前方を走行する前方車両のうち、自車両と同じ車線上を走行する先行車両に追従して走行している際の、自車両と先行車両との間の車間距離を制御するものである。

車間制御コントローラ１には、図１に示すように、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定を行う制御対象物選択部（先行車判定装置）１０と、自車両と先行車両との車間距離の制御を行う制御目標値演算部（制御部）２１と、が主に設けられている。

制御対象物選択部１０には、カーブ確率演算部（演算部）１１と、追従確率演算部（演算部）１２と、制御対象候補演算部（演算部）１３と、制御対象物設定部（演算部）１４と、記憶部１５と、Ｉ／Ｏインターフェース（取得部）１６と、が主に設けられている。

カーブ確率演算部１１は、自車両の前方に存在するカーブ路の曲率や、曲率の変化率を演算により推定するとともに、自車両の前方にカーブ路が存在する確率を演算により推定するものである。

追従確率演算部１２は、自車両が、制御対象候補として選択された先行車両を追従している確率である追従確率を演算により求めるものである。制御対象候補演算部１３は、レーダーセンサ３１により検出された自車両の前方に存在する検出対象のなかから、制御対象候補である先行車両を演算により選択するものである。

制御対象物設定部１４は、演算により求められた追従確率に基づいて、自車両が、制御対象物である先行車両を追従している否か判定するとともに、追従していると判定された場合には、当該先行車両を制御対象物であると設定するものである。

なお、上述のカーブ確率演算部１１、追従確率演算部１２、制御対象候補演算部１３および制御対象物設定部１４における演算処理などの内容は、車間制御コントローラ１の制御の説明において詳述する。

また、本実施形態では、カーブ確率演算部１１、追従確率演算部１２、制御対象候補演算部１３および制御対象物設定部１４が独立して設けられている例に適用して説明するが、一つの演算部によって、これら複数の演算部などの機能が実現されていてもよく、演算部などの数を限定するものではない。

記憶部１５は、上述のカーブ確率演算部１１、追従確率演算部１２、制御対象候補演算部１３および制御対象物設定部１４における演算処理に用いられる各種の情報などが予め記憶されるものである。例えば、追従確率演算部１２における追従確率を求める演算処理に用いられる確率マップが記憶されるものである。

Ｉ／Ｏインターフェース１６は、レーダーセンサ３１などのセンサから出力された信号が入力されるものである。
Ｉ／Ｏインターフェース１６には、自車両の前方を走行する先行車両などの位置を検出する走査型センサであるレーダーセンサ（位置検出部）３１、自車両における旋回方向への回転角の変化する速度を検出するヨーレートセンサ（状況検出部）３２、自車両の車輪の回転速度を検出することにより自車両の走行速度を検出する車輪速度センサ（状況検出部）３３、車間制御コントローラ１による制御の許可または不許可を入力する許可スイッチ３４、車間制御コントローラ１における制御モードの選択を行う選択スイッチ３５からそれぞれの信号が入力されるように構成されている。

なお、本実施形態では、レーダーセンサ３１がミリ波帯の電波を用いるものである例に適用して説明するが、電波の他にレーザー光を用いた走査型のレーザーレーダー（またはライダー：ＬＩＤＡＲ）を用いてもよく、その形式を特に限定するものではない。また、ヨーレートセンサ３２および車輪速度センサ３３としては、公知のセンサを用いることができ、特にセンサの形式や検出方法を限定するものではない。

制御目標値演算部２１は、自車両の走行速度を制御することにより、制御対象物選択部１０において設定された先行車両と自車両との間の車間距離を予め設定された間隔に保つものである。より具体的には、エンジンＥＣＵ４１によるエンジン出力の制御目標値や、ブレーキＥＣＵ４２によるブレーキ動作の制御目標値などを演算により求めるとともに、エンジンＥＣＵ４１やブレーキＥＣＵ４２に出力する制御信号を生成するものである。

次に、本実施形態の車間制御コントローラ１による先行車両との間の車間距離の制御、および、先行車両の選択補正処理について図２から図１１を参照しながら説明する。なお、先行車両の選択補正処理は、車間距離制御の対象である先行車両を選択する際、または、選択し続ける際に行われる処理であり、車間距離制御の一部を構成するものである。

まず、車間制御コントローラ１の制御対象物選択部１０において実行される先行車両の選択補正処理について説明する。
車間制御コントローラ１の制御対象物選択部１０は、自車両の運転者がＡＣＣシステムを利用して先行車両の後方を所定の車両間隔をあけて、所定の走行速度で自動追従を行う制御を開始させると、図２に示すように、自車両の前方のカーブ路等の存在確率を求める演算処理を開始する（Ｓ１０）。ここで、カーブ路等とは、自車両が走行する車線が含まれる道路であって、所定の曲率を有する曲線路や、無限大の曲率を有する直線路などを含むものである。

カーブ路等の存在確率を求める演算処理としては、レーダーセンサ３１から出力された自車両の前方の状況に関する検出信号に基づく演算処理（図３参照）と、先行車両の軌跡に基づく演算処理（図４参照）と、ヨーレートセンサ３２から出力された検出信号に基づく演算処理（図５参照）が行われる。それぞれの演算処理について、以下に説明する。

まず、図３を参照しながら、レーダーセンサ３１から出力された自車両の前方の状況に関する検出信号に基づく、カーブ路等の存在確率Ｐ_Snsを求める演算処理について説明する。

制御対象物選択部１０のカーブ確率演算部１１は、レーダーセンサ３１の検出信号に基づいて自車両の前方に存在するカーブ路等を推定する演算処理を実行し、演算により求められた推定カーブ路等の曲率を演算処理によって求める（Ｓ１１Ａ）。

推定カーブ路等の曲率が算出されると、カーブ確率演算部１１は、算出された曲率に基づいて、曲率の変化率を演算処理により求める（Ｓ１２Ａ）。次に、カーブ確率演算部１１は、算出された曲率および曲率の変化率に基づき自車両の前方にカーブ路が存在する確率である存在確率Ｐ_Snsを求める演算処理を実行する（Ｓ１３Ａ）。演算により求められた存在確率Ｐ_Snsは、記憶部１５に記憶される。以上により、レーダーセンサ３１によるカーブ路等の存在確率Ｐ_Snsを求める演算処理は終了する。

次に、図４を参照しながら、先行車両の軌跡に基づく、カーブ路等の存在確率Ｐ_Trajを求める演算処理について説明する。
カーブ確率演算部１１は、記憶部１５に記憶されている先行車両に関するレーダーセンサ３１の検出信号に基づいて、先行車両の軌跡の近似曲線を演算処理によって求める（Ｓ１１Ｂ）。つまり、レーダーセンサ３１によって検出されてから経過した時間の異なる複数の検出信号に基づいて、所定期間内の複数の異なる時点における先行車両の位置を表す軌跡を求めて、この軌跡から近似曲線を演算により求めている。なお、近似曲線は、先行車両の軌跡との距離が最小になる曲線であればよく、その求め方を限定するものではない。

その後カーブ確率演算部１１は、求められた近似曲線に基づいて、推定カーブ路等の曲率を求める演算処理を行う（Ｓ１２Ｂ）。ここで、求められた近似曲線は、推定カーブ路等の形状を表すものとみなされている。次にカーブ確率演算部１１は、求められた推定カーブ路等の曲率に基づいて曲率の変化率を求める演算処理を行う（Ｓ１３Ｂ）。

さらにカーブ確率演算部１１は、算出された曲率および曲率の変化率に基づき自車両の前方にカーブ路が存在する確率である存在確率Ｐ_Trajを求める演算処理を実行する（Ｓ１４Ｂ）。演算により求められた存在確率Ｐ_Trajは、記憶部１５に記憶される。以上により、先行車両の軌跡に基づく、カーブ路等の存在確率Ｐ_Trajを求める演算処理は終了する。

最後に、図５を参照しながら、自車両のヨーレートに基づく、カーブ路等の存在確率Ｐ_Yawを求める演算処理について説明する。
カーブ確率演算部１１は、自車両のヨーレートを検出したヨーレートセンサ３２から出力された検出信号に対して、不要な信号などであるノイズを除去するフィルタ補正処理を行う（Ｓ１１Ｃ）。ヨーレートの検出信号に対するフィルタ補正が終わると、カーブ確率演算部１１は、自車両の位置における推定カーブ路等の曲率を求める演算処理を行う（Ｓ１２Ｃ）。具体的には、ヨーレートの検出信号に基づいて、自車両前方のカーブ路等を推定する演算処理が行われ、求められた推定カーブ路等の曲率を求める演算処理が行われる。

推定カーブ路等の曲率が求められると、カーブ確率演算部１１は、求められた曲率に基づいて、曲率の変化率を求める演算処理を行う（Ｓ１３Ｃ）。その後、カーブ確率演算部１１は、算出された曲率および曲率の変化率に基づき自車両の前方にカーブ路が存在する確率である存在確率Ｐ_Yawを求める演算処理を実行する（Ｓ１４Ｃ）。演算により求められた存在確率Ｐ_Yawは、記憶部１５に記憶される。以上により、自車両のヨーレートに基づく、カーブ路等の存在確率Ｐ_Yawを求める演算処理は終了する。

カーブ路等の存在確率を求める演算処理が終了すると、制御対象物選択部１０は、図２に戻り、前方のカーブ路等での追従確率を求める演算処理を行う（Ｓ２０）。具体的には、図６に示すフローチャートに従って追従確率を求める演算処理が追従確率演算部１２において行われる。

つまり、追従確率演算部１２は、制御対象候補演算部１３により選択された先行車両の過去位置と、自車両の走行速度およびヨーレートの値を保持する処理を行う（Ｓ２１）。先行車両の過去位置とは、レーダーセンサ３１の検出信号、または、当該検出信号から演算により求められた先行車両の位置情報であり、過去の複数の時点で制御対象物選択部１０に入力され、記憶部１５などに一時的に記憶されていたものである。自車両の走行速度は、車輪速度センサ３３の検出信号、または、当該検出信号から演算により求められた自車両の走行速度の情報であり、ヨーレートは、ヨーレートセンサ３２の検出信号、または、当該検出信号から演算により求められた自車両のヨーレートの情報である。

その後、追従確率演算部１２は、先行車両の走行軌跡を求める演算処理を行う（Ｓ２２）。具体的には、図７に示すフローチャートに従って前方車両の走行軌跡を求める演算処理が行われる。

まず追従確率演算部１２は、自車両座標上での前方車両軌跡を求める演算を行う（Ｓ３１）。ここで自車両座標とは、自車両の任意位置に原点を置いた、自車両に対して不動の座標系のことであり、通常は自車両の前端中央に原点を置いた直交座標系が用いられる。言い換えると、レーダーセンサ３１の検出信号に基づいて、自車両を基準とした前方車両の相対的な位置の時間変化を求める演算を行う。

次に追従確率演算部１２は、対地座標上での自車両の走行軌跡を求める演算処理を行う（Ｓ３２）。ここで対地座標とは、任意の位置に原点を置いた、地面に対して不動の座標系のことであり、通常は地面に対して不動の直交座標系が用いられる。つまり、車輪速度センサ３３の検出信号およびヨーレートセンサ３２の検出信号に基づいて、地面に対する自車両の位置の時間変化を求める演算を行う。

そして追従確率演算部１２は、対地座標上での先行車両の走行軌跡を求める演算処理を行う（Ｓ３３）。つまり、Ｓ３２の処理で求めた対地座標上での自車両の走行軌跡に基づいて、Ｓ３１の処理で求めた自車両座標上での先行車両軌跡を、対地座標上での先行車両の走行軌跡に変換する演算処理を行う。

最後に追従確率演算部１２は、Ｓ３３の処理で求めた先行車両走行軌跡の近似曲線を求める演算処理を行う（Ｓ３４）。具体的には、図８に示すように、最小二乗法を用いて先行車両の走行軌跡の近似曲線を求める。図８における白抜きの丸（○）が先行車両の走行軌跡であり、緩やかな曲線を描く実線が近似曲線である。当該近似曲線は以下の式（１）によって表される曲線である。

ｄｘ＝αｄ²＋γ ・・・（１）
ここで、αおよびγは、以下の式（２）および式（３）により定まる定数である。

ここで、ｎは先行車両の走行軌跡の数に応じて定まる自然数である。

追従確率演算部１２は、先行車両走行軌跡の近似曲線を求める演算処理が終了すると、図６の示すフローチャートに戻り、自車両の予想走行ラインと先行車両の走行軌跡との間のオフセット量を求める演算処理を行う（Ｓ２３）。

自車両の予想走行ラインは、自車両がこれから先、走行すると推定される走行ラインであり、ヨーレートセンサ３２の検出信号、および、車輪速度センサ３３の検出信号に基づいて、追従確率演算部１２における演算処理によって求められる曲線である。当該曲線は、緩和曲線として求められることが好ましく、緩和曲線の中でもクロソイド曲線として求められることがさらに好ましい。オフセット量は、自車両と先行車両との間の所定位置における、予想走行ラインと先行車両走行軌跡の近似曲線との間の最短距離、言い換えると車両進行方向に対する横方向のズレ量のことである。

オフセット量が求められると、追従確率演算部１２は、求められたオフセット量および確率マップに基づいて、追従確率を求める演算処理を行う（Ｓ２４）。本実施形態では、まず追従確率演算部１２は、図９に示すような自車両から先行車両との間の３つの比較位置Ｃ１からＣ３のそれぞれにおいて、追従確率を求めている。なお、図９における白抜きの丸（○）が先行車両の走行軌跡であり、点線が先行車両の走行軌跡の近似曲線であり、実線矢印が予想走行ラインである。

確率マップは記憶部１５に予め記憶されているものであり、図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すように、オフセット量と追従確率との対応関係が定められたマップである。追従確率は、自車両が制御対象候補演算部１３により選択された先行車両を追従している確率、言い換えると、制御対象候補演算部１３により選択された先行車両が、自車両と同一の車線上を走行する先行車である確率である。一般的に、オフセット量が大きくなると追従確率が低くなり、オフセット量が小さくなると追従確率が大きくなる。

なお、図１０（ａ）は、比較位置Ｃ１における確率マップを説明する図であり、図１０（ｂ）は、比較位置Ｃ２における確率マップを説明する図であり、図１０（ｃ）は、比較位置Ｃ３における確率マップを説明する図である。確率マップは、図１０に示すように、自車両から離れた比較位置Ｃ１から自車両に近い比較位置Ｃ３になるに伴い、オフセット量が０ｍにおける追従確率が高くなる。また、それぞれの確率マップにおける追従確率が高い領域、言い換えるとオフセット量の範囲が狭くなる。

つまり、自車両が先行車両を追従している場合には、自車両に近づくに伴い、先行車両の走行軌跡の近似曲線と予想走行ラインとの間の誤差であるオフセット量が小さくなることを反映している。逆に、予想走行ラインと実際の走行車線との間の誤差を反映して、自車両が先行車両を追従していても、自車両から離れるに伴い、オフセット量が小さくなる可能性があることを反映している。

本実施形態では、確率マップは、事前に収集されたデータに基づいて作成されたものである例に適用して説明する。確率マップを作成するのに必要なパラメータ（データ）としては、自車両の走行速度、先行車両の走行速度、自車両と先行車両との間の車間距離、車間距離の設定値、先行車両の推定カーブ半径、自車両の推定カーブ半径などを例示することができる。

また、本実施形態では、３つの異なる比較位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３において追従確率を求める例に適用して説明したが、追従確率を求める位置は、１つの比較位置であってもよいし、複数の比較位置であってもよく、その数を限定するものではない。

比較位置Ｃ１からＣ３のそれぞれにおける追従確率が求められると、追従確率演算部１２は、それぞれの追従確率を統合した統合追従確率を求める演算処理を行う。具体的には、以下の式（４）に基づいて統合追従確率Ｐ_followを算出する。

ここで、Ｐ₁は比較位置Ｃ１における追従確率（割合換算値）であり、Ｐ₂は比較位置Ｃ２における追従確率（割合換算値）であり、Ｐ₃は比較位置Ｃ３における追従確率（割合換算値）である。

統合追従確率Ｐ_followを求める演算処理が終了すると、追従確率演算部１２は、図２のフローチャートに戻り、後述するＳ５０の補正処理を開始するか終了するかの補正条件の判定処理を行う（Ｓ４０）。

Ｓ５０の補正処理を開始するための条件は、次に述べる４つの条件の全てが成立することである。
（Ｙ１）自車両の走行速度が所定の閾値以上であること。
（Ｙ２）先行車両が存在すること。
（Ｙ３）先行車両に追従している時間が所定の閾値以上であること。
（Ｙ４）先行車両との間の車間距離がある閾値以上に設定されていること。

Ｓ５０の補正処理を終了するための条件は、次に述べる４つの条件のいずれかが成立することである。
（Ｎ１）自車両の走行速度が所定の閾値未満であること。
（Ｎ２）先行車両が存在しないこと。
（Ｎ３）先行車両に追従している時間が所定の閾値未満であること。
（Ｎ４）先行車両との間の車間距離がある閾値未満に設定されていること。

上述の（Ｎ１）から（Ｎ４）までの少なくとも一つの条件が成立すると判定された場合には、Ｓ５０の処理が行われず、制御対象物選択部１０において実行される先行車両の選択補正処理が終了する。

上述の（Ｙ１）から（Ｙ４）までの全ての条件が成立すると判定された場合には、追従確率演算部１２は、先行車両の自車線確率を補正する演算処理を実行する（Ｓ５０）。具体的には図１１に示すフローチャートに従って先行車両の自車線確率を補正する演算処理が行われる。

まず、追従確率演算部１２は、記憶部１５に記憶されたカーブ路等の存在確率Ｐ_Sns、Ｐ_Traj、Ｐ_Yawおよび以下の式（５）に基づいて、自車両の前方にカーブ路等が存在する統合された確率である、統合存在確率Ｐ_Crvを求める演算処理を行う（Ｓ５１）。

統合存在確率Ｐ_Crvを算出すると、追従確率演算部１２は、次に自車線確率の補正演算処理を行う（Ｓ５２）。具体的には、Ｓ５１で求められた統合存在確率Ｐ_Crv、補正前の自車線確率Ｐ_Prob、Ｓ２４で求められた統合追従確率Ｐ_follow、および、下記の式（６）に基づいて、補正後の自車線確率Ｐ_Prob#cmpを求める演算処理を行う。

補正後の自車線確率Ｐ_Prob#cmpが求められると、図２に戻り、先行車両選択補正処理が終了する。

制御対象物設定部１４は、演算により求められた統合追従確率Ｐ_followに基づいて、自車両が、制御対象物である先行車両を追従している否か判定する。自車両が先行車両を追従していると判定された場合には、制御対象物設定部１４は車両間隔を制御する対象物として、当該先行車両を設定する処理を実行する。

制御対象物が設定されると、次に、制御目標値演算部２１は、先行車両と自車両との間の車間距離を予め設定された間隔に保つために、自車両の速度の制御処理を実行する。例えば、実際の車間距離が設定された間隔より狭い場合には、当該車間距離を広くするために自車両の速度を落とす制御処理を行う。具体的には、エンジンの出力を落とす制御新信号を生成してエンジンＥＣＵ４１に出力したり、自車両のブレーキを動作させる制御信号を生成してブレーキＥＣＵ４２に出力したりする。

逆に、自車両の走行速度が遅くなっていた状態で、先行車両が離れる等して車間距離が設定された間隔よりも広くなった場合には、自車両の走行速度を元に戻すために自車両の速度を上げる制御処理を行う。具体的には、エンジンの出力を増加させる制御信号を生成してエンジンＥＣＵ４１に出力する。

これらの制御と並行して、制御目標値演算部２１は、メーター表示部において、現在の制御状態を運転者に知らせる表示を行う制御信号を生成し、メーター表示部を制御するメーターＥＣＵ４３に出力する処理を行う。

上記の構成の制御対象物選択部１０によれば、算出された予想走行ラインおよび先行車両の位置と、予め記憶された確率マップと、に基づくことにより、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定精度を維持しつつ、この判定のタイミングが遅くなることを抑制することができる。

予想走行ラインは、ヨーレートセンサ３２が検出した自車両のヨーレートなどの検出信号に基づいて求められる。つまり、自車両が走行している道路（車線）の状況に応じて、例えばカーブ路を走行しているか等の状況に応じて、曲率の異なる曲線ラインとして求められる。そのため、カーブ路の曲率が異なる場合などにおいても、追従しているか否かの判定精度の低下を抑制できる。

先行車両の位置は、レーダーセンサ３１から出力される検出信号（位置信号）に基づいて求められ、路面または地面を基準とした対地的な位置として求められる。また、上述の予想走行ラインも同様に対地的なラインとして求められる。そのため、先行車両の位置の検出タイミングと、自車両の走行ラインの算出に用いられる自車両ヨーレートの検出タイミングが異なっていても、算出された先行車両の位置および予想走行ラインとの相対位置関係に誤差が生じにくくなる。

上述の確率マップには、予想走行ラインから先行車両の位置までの最短距離であるオフセット量に対する追従確率、言い換えるとオフセット量を変数とする追従確率の分布が定められている。制御対象物設定部１４は、上述のオフセット量および確率マップに基づいて定まる追従確率を用いて、先行車に追従しているか否かの判定処理を行う。そのため、予想走行ラインと実際のカーブ路などとの間に差があっても、上述の確率分布によって、追従しているか否かの判定処理を適切に行い、判定精度の低下を抑制することができる。また、上述の確率分布を用いることにより、上述の判定処理を行う地点を、自車両から離れた位置に設定しても、判定処理の精度低下を抑制することができる。

先行車両の走行軌跡、および、直近の予想走行ラインに基づいて判定処理を行うことにより、走行軌跡を用いないで判定処理を行う場合と比較して、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定処理の精度低下を抑制することができる。

例えば、自車両の前方を横切る車両などのように、自車両と同一の車線を走行しないが、たまたまその時点に自車両の前方に存在する車両に対して、自車両が追従していると誤って判定することを防止できる。また、追従確率の積分値を算出する方法と比較して、判定処理に要する演算量を減らし、かつ、演算に要する時間を短縮することができる。

確率マップにおける追従確率が相対的に高くなるオフセット量の範囲（所定範囲）について、自車両から比較的離れた位置に対応する確率マップと比較して、自車両に比較的近い位置に対応する確率マップにおける上述の所定範囲を狭くすることにより、上述の判定処理の精度低下を抑制することができる。なお、上述の所定範囲としては、自車両や先行車両の車幅や、自車両などが走行する車線の幅などを基準として定めることができる。

つまり、自車両が先行車両に追従している場合、自車両に比較的近い位置では、予想走行ラインと先行車両の走行軌跡との距離（オフセット量）は短くなる。これに対して、自車両が先行車両に追従していない場合には、同じ位置におけるオフセット量は大きくなる。そこで、自車両に比較的近い位置では、上述の所定範囲を狭くすることにより、自車両が先行車両を追従していない場合に、当該先行車に追従していると誤判定することを抑制することができる。

また、自車両から比較的離れた位置では、自車両が走行する車線と、予想走行ラインとの間の誤差が大きくなるため、自車両が先行車両に追従していても、上述のオフセット量が大きくなる場合が多くなる。そこで、自車両から比較的離れた位置では、上述の所定範囲を広くすることにより、自車両が先行車両を追従している場合に、当該先行車両を追従していないと誤判定することを抑制することができる。

さらに、確率マップにおける相対的に追従確率が高いオフセット量の所定範囲は、予想走行ラインにおける曲率に応じて変化してもよい。つまり、予想走行ラインの曲率が小さい場合と比較して、曲率が大きい場合の上述の所定範囲を広く設定してもよい。このようにすることで、自車両が実際に走行する車線と、予想走行ラインとの誤差が大きくなる曲率が大きい場合であっても、自車両が先行車両を追従していても、当該先行車両を追従していないと誤判定することを抑制できる。逆に、予想走行ラインの曲率が小さい場合に、自車両が先行車両を追従していないときに、当該先行車両を追従していると誤判定することを抑制できる。

その他に図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、自車両から離れた位置を走行する先行車両について、自車両が当該車両を追従しているか否かの判定処理を行うことができる。言い換えると当該判定処理のタイミングが遅くなることを抑制することができる。

つまり、先行車両の走行軌跡、および、直近の予想走行ラインに基づいて判定処理を行うとともに、自車両に比較的近い位置では追従マップの上記の所定範囲を狭くし、自車両から比較的離れた位置では上記の所定範囲を広くすることで、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す状況を区別して識別することができる。さらに、図１２（ｂ）に示すような状態では、当該先行車両を追従していないと判定することができる。

予想走行ラインに緩和曲線、特にクロソイド曲線を含ませることにより、予想走行ラインにクロソイド曲線を含まない場合と比較して、自車両が走行する車線と予想走行ラインとの誤差を小さくすることができ、上述の判定処理の精度低下を抑制することができる。つまり、車両が走行する道路などのカーブ路においては、車線における曲率の変化を緩やかに変化させるクロソイド曲線を含めて形成されている場合が多い。そのため、予想走行ラインにクロソイド曲線を含ませることにより、自車両の走行車線と予想走行ラインとの誤差の発生を抑制することができる。

上記の構成の車間制御コントローラ１によれば、上記の構成の制御対象物選択部１０が設けられていない場合と比較して、先行車両との車間距離を確保するために行われる自車両の速度変化を緩やかにすることができる。つまり、自車両が先行車両に追従しているか否かの判定タイミングの遅れが抑制されるため、その後に行われる、自車両と先行車両との間の車間距離の判定、および、自車両の走行速度制御を実施する期間を確保することが容易となる。その結果、自車両の走行速度を緩やかに変化させることが可能となる。

なお、確率マップは、自車両の走行速度に関わらず１種類の確率マップを用いてもよいし、自車両の走行速度に応じた複数の確率マップを用いてもよい。１種類の確率マップを用いる場合には、記憶部１５に記憶させる確率マップの数の増加を抑制することができる。

また、自車両の走行速度に応じた複数の確率マップを用いる場合には、自車両が先行車両を追従しているか否かの判定処理の精度低下を抑制することができる。つまり、自車両の走行速度が比較的速い場合には、自車両が高速道路などのように高速走行に適した曲率が小さなカーブ路が多い道路を走行していることが多く、走行速度が比較的遅い場合には、一般道等のように、曲率が大きなカーブ路が存在する道路を走行していることが多い。例えば、カーブ路の曲率が大きくなると、自車両が走行する車線と予想走行ラインとの誤差が大きくなるため、自車両が先行車両を追従している場合に、当該先行車両を追従していると判定するためには、確率分布の広がりが大きな確率マップを用いる必要がある。

逆に、カーブ路の曲率が小さくなると、自車両が走行する車線と予想走行ラインとの誤差が小さくなるため、自車両が先行車両を追従していない場合に、当該先行車両を追従していないと判断するためには、確率分布の広がりが小さな確率マップを用いる必要がある。その結果、自車両の走行速度に応じて上述のような種類の確率マップを使い分けることにより、判定処理の精度低下を抑制することができる。

１…車間制御コントローラ（車間制御装置）、１０…制御対象物選択部（先行車判定装置）、２１…制御目標値演算部（制御部）、１１…カーブ確率演算部（演算部）、１２…追従確率演算部（演算部）、１３…制御対象候補演算部（演算部）、１４…制御対象物設定部（演算部）、１５…記憶部、１６…Ｉ／Ｏインターフェース（取得部）、３１…レーダーセンサ（位置検出部）、３２…ヨーレートセンサ（状況検出部）、３３…車輪速度センサ（状況検出部）

Claims (6)

1. 車両に搭載され、自車両の前方を走行する前方車両が、前記自車両と同一の車線上を走行する先行車両であって、前記自車両が前記先行車両と追従しているか否かを判定する先行車判定装置であって、
   前記先行車両の位置を検出する位置検出部から出力される位置信号、および、前記自車両の走行ラインに関する状況を検出する状況検出部から出力される検出信号を取得する取得部と、
   離散的に取得された前記先行車両の前記位置信号が記憶され、前記自車両の予想される走行ラインである予想走行ラインから所定期間内の複数の異なる時点における前記先行車両の位置までの距離に応じて、前記自車両が前記先行車両を追従している確率である追従確率を定めた確率マップが予め記憶された記憶部と、
   前記検出信号に基づいて前記予想走行ラインを算出し、取得後の経過時間が異なる複数の前記位置信号に基づいて前記所定期間内の複数の異なる時点における前記先行車両の位置を求め、算出された前記予想走行ライン、求められた前記先行車両の位置および前記確率マップに基づいて、前記自車両が前記先行車両を追従しているか否かの判定を行う演算部と、
   が設けられていることを特徴とする先行車判定装置。
2. 前記記憶部には、離散的に取得された前記先行車両の前記位置信号が累積して記憶され、
   前記演算部は、前記予想走行ライン、求められた前記先行車両の位置および前記確率マップに基づいて、前記自車両が前記先行車両に追従しているか否かの判定を行う際に、
   取得後の経過時間が異なる複数の前記位置信号、直近に取得された検出信号に基づいて算出された予想走行ライン、および、前記確率マップに基づいて、複数の前記位置信号に対する前記追従確率を求め、
   求められた複数の前記追従確率を統合した統合確率に基づいて、前記自車両が前記先行車両に追従しているか否かの判定を行うことを特徴とする請求項１記載の先行車判定装置。
3. 前記確率マップは、前記予想走行ラインから前記先行車両の位置までの距離が所定範囲内では前記追従確率が比較的高く、前記所定範囲を超えると前記追従確率が比較的低くなり、
   取得後の経過時間が比較的長い前記位置情報に対応する前記確率マップは、取得後の経過時間が比較的短い前記位置情報に対応する前記確率マップと比較して、前記所定範囲が狭くなることを特徴とする請求項２記載の先行車判定装置。
4. 前記記憶部には、前記自車両の走行速度に応じた複数種類の前記確率マップが予め記憶され、
   前記演算部は、入力される前記自車両の走行速度の信号に基づいて、前記複数種類の前記確率マップから前記自車両の走行速度に応じた前記確率マップを選択し、
   選択した前記確率マップを用いて前記自車両が前記先行車両を追従しているか否かの判定を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の先行車判定装置。
5. 前記演算部により算出される前記予想走行ラインは、緩和曲線を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の先行車判定装置。
6. 車両に搭載され、自車両の前方を走行する前方車両のうち、前記自車両と同一の車線上を走行する先行車両に対して前記自車両が追従している場合に、前記自車両と前記先行車両との間の車間距離を制御する車間制御装置であって、
   請求項１から５のいずれかに記載の先行車判定装置と、
   該先行車判定装置により前記自車両が追従していると判定した前記先行車両から、前記自車両までの前記車間距離に基づいて、前記自車両の走行速度を制御することにより、前記車間距離を所定の範囲内に制御する制御部と、
   が設けられていることを特徴とする車間制御装置。