追従対象車特定装置
【課題】 追従対象車両と他の車両が近接している場合であっても、追従対象車両を精度よく特定することを可能とした追従対象車特定装置を提供する。
【解決手段】 車々間通信機３０で取得した周辺車両情報と、レーダ装置４１で取得した前方車両の車両情報とを追従走行ＥＣＵ１０が比較することで、追従対象車両を特定する追従対象車特定装置であって、車々間通信機３０で取得した他車両の速度とレーダ装置４１で取得した前方車両の速度とを自車両進行方向の速度成分で比較することにより、追従対象車を特定する。
【解決手段】 車々間通信機３０で取得した周辺車両情報と、レーダ装置４１で取得した前方車両の車両情報とを追従走行ＥＣＵ１０が比較することで、追従対象車両を特定する追従対象車特定装置であって、車々間通信機３０で取得した他車両の速度とレーダ装置４１で取得した前方車両の速度とを自車両進行方向の速度成分で比較することにより、追従対象車を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車両により隊列走行を行う際などに、追従対象車両を特定する追従対象車特定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自車両の周囲の車両の走行状況を検知する装置としては特許文献１に開示されている装置が知られている。この装置では、レーダ装置で取得した前方車両情報と、車々間通信装置から取得した前方車両情報との示す位置とを、自車を基準としたマッピング領域にマッピングし、車両位置が重複する場合には当該車両位置が示す情報の信頼度を算出してそれに基づいて位置推定を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高速道路などの自動車専用道路において、複数の車両が隊列を組んで走行することで、車間距離の変動にともなう不必要な加減速を抑制し、車両群の燃費を向上させるとともに相互の安全を確保する技術が知られている。こうした隊列走行においては、後続車両は先行車両を特定し、その位置、速度に応じた走行（追従走行）を行う必要がある。こうした追従走行の対象車両を特定に特許文献１記載の技術を用いた場合、車両位置が近い車両の中でどの位置の車両を追従対象と特定すべきか判定が困難な場合があり、追従対象車両を誤って選択してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、追従対象車両と他の車両が近接している場合であっても、追従対象車両を精度よく特定することを可能とした追従対象車特定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る追従対象車特定装置は、車々間通信により取得した周囲の車両事情と自車両に搭載した前方センサで取得した前方車両の車両情報とを比較することにより追従対象車両を特定する制御手段を備えた追従対象車特定装置において、この制御手段は車々間通信で取得した速度と前方センサで取得した速度とを自車進行方向の速度成分で比較することにより、追従対象車を特定することを特徴とする。
【０００７】
制御手段は車々間通信で取得した位置と前方センサで取得した位置とが略一致する車両についてこの速度成分の比較を行うとよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自車両の進行方向の車両速度成分に基づいて追従対象車両を特定することで、例えば、割り込み車両や同一車線からの離脱車両を対象から除外し、追従対象車両を精度よく判定することができる。さらに位置情報を参照して絞り込みを行うことで、精度よく判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る追従対象車特定装置のブロック構成図である。
【図２】図１の装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置における自車座標系への座標変換を説明する図である。
【図４】図１の装置における追従対象車の特定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１に本発明に係る追従対象車特定装置の構成を示すブロック図である。この装置は、制御部である追従走行ＥＣＵ１０を中心に、車両の挙動を制御する車両制御ＥＣＵ１１、経路案内を行うナビゲーションＥＣＵ１２等を組み合わせて構成されている。これらの各ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されるが、それぞれ専用のハードウェアとして構成されていてもよいし、複数のハードウェアを組み合わせたり、ハードウェアの一部または全部を共有する構成としてもよい。各ＥＣＵは、例えば、車内ＬＡＮ回線を用いてデータの授受を行う構成をとるとよい。
【００１２】
ナビゲーションＥＣＵ１２には、アンテナ２１を用いてＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機２０と、他車両との間でアンテナ３１を介して各車両の車両情報（車両事情）を相互通信する車々間通信機３０と、自律航法のためのジャイロ装置２２、地図情報を格納する地図ＤＢ（Database）２３と、表示用のディスプレイ２４、音声出力用のスピーカー２５が接続されている。
【００１３】
追従走行ＥＣＵ１０には、車両前部に配置されるレーダ装置４１の出力に基づいて周辺の障害物、他車両を検出する周辺検知手段４０と、自車両の車両状態を検出する車両状態量センサ５０の出力が入力される。ここで、車両状態量センサ５０としては、各車輪の回転を検出する車輪速センサ、車両の前後方向に働く加速度を検出する加速度センサ、横方向に働く加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、操舵角を検出する操舵角センサ等が含まれる。レーダ装置４１は、車両前方に電磁波（例えばミリ波）を照射し、他の物体からの反射波を受信し、それに基づいて他の物体の位置、相対速度情報を取得するものである。
【００１４】
次に、この装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。この動作は、追従走行ＥＣＵ１０がナビゲーションＥＣＵ１２、車両制御ＥＣＵ１１と協調して運転者が追従走行を行うよう設定してから、設定が解除されるまで（運転者による解除のほか、追従走行を行う条件が満たされず、自動的に解除される場合を含む。）の間、設定されたタイミングで繰り返し実行される。
【００１５】
最初に、車々間通信機３０から周辺車両情報を受信する（ステップＳ１）。ここで、得られる周辺車両情報とは、車両ごとに固有に設定された車両ＩＤ、車両の速度、加速度、位置、進行方向を示す方位といった情報である。車々間通信機３０はまた、車両状態量センサ５０で取得した車両の速度、加速度とナビゲーションＥＣＵ１２で取得した車両の位置、進行方向情報を自車両の車両ＩＤとともに他の車両に対して送信しており、他の車両も同様のデータ送受信を行うことで、車々間通信機能を有する車両間で、車両情報を授受することができる。このとき、ＧＰＳデータのみから位置情報を算出した場合には、その誤差が大きいため、自律航法データによって修正したうえで送信することが好ましい。
【００１６】
次に、周辺車両情報として得られた各車両データの位置、速度を自車両の進行方向座標系に変換して相対位置、相対速度を演算する（ステップＳ３）。図３を参照してこの座標系変換を具体的に説明する。車々間通信において車両位置、進行方向を表す座標系を図３（ａ）に示すＸＹ座標系であるとする。ここでは、各車両の位置座標は、車両の重心位置であるとする。このＸＹ座標系における自車両１００の位置座標は（Ｘ２，Ｙ２）であり、他車両１１０の位置座標は（Ｘ１，Ｙ１）であり、それぞれの位置座標誤差の半径は、σ２、σ１である。自車両１００の速度がＶ０、他車両１１０の速度がＶ１であって、各速度ベクトルがＸ軸となす角度をそれぞれθ０、θ１とする。この座標系を自車両１００の重心位置を原点とし、その速度ベクトル方向をｘ軸、それに直交する方向をｙ軸とする図３（ｂ）に示す座標系に変換する。
【００１７】
この変換は回転変換であるから、
【数１】
が成立し、相対位置の誤差σr1は、分散の加法性から、
【数２】
により求めることができる。
【００１８】
そして、他車両１１０の速度ベクトルのｘ軸となす角度θr1は、（θ１−θ０）であるから、その速度Ｖ１の自車両１００の進行方向（ｘ軸方向）の速度成分Ｖ１ｘは、下記の式で表せる。
【数３】
【００１９】
次に、レーダ装置４１を用いて取得した他車両の相対位置と、ステップＳ３で求めた相対位置とが所定の距離、例えば、前述の誤差範囲σr1内で合致するものを抽出する（ステップＳ５）。続いて、合致したものの中から、自車両の進行方向の相対速度が所定の誤差範囲しきい値Ｖth内で一致するものを抽出する（ステップＳ７）。図３（ｂ）に示される例では、ステップＳ３で求めたＶ１ｘとＶ０の差（Ｖ１ｘ−Ｖ０）が周辺車両情報として得られた他車両の自車両進行方向の相対速度であり、これをレーダ装置４１で取得した相対速度Ｖｒと比較して、その差が±Ｖth以内であれば合致すると判定すればよい。このしきい値Ｖthはレーダ装置４１やナビゲーションシステムの測定精度等に基づいて設定される。
【００２０】
こうして条件を満たすとして抽出された車両を先行車候補に設定し（ステップＳ９）、候補が複数ある場合には、その中から一致度の最も高いものを先行車として確定する（ステップＳ１１）。車両制御ＥＣＵ１１は、こうして先行車両として確定された他車両に追従して走行できるようエンジンやブレーキの状態を制御することで、車両の速度を調整する。
【００２１】
図４は、本発明に係る追従対象車特定装置による特定の模様を説明する図である。自車両１００が合流地点手前に位置し、そこから近い位置に他車両２００〜２２０が存在している。他車両２００〜２２０の速度Ｖ１〜Ｖ３が近似している場合であっても、それらの進行方向の違いにより、自車両１００の走行車線に合流しようとしている車両２１０、２２０では、自車両１００の進行方向の速度成分Ｖ１ｘ、Ｖ２ｘは本来の速度Ｖ１、Ｖ２より小さくなる。一方、自車両１００が追従すべき車両２００の自車進行方向速度成分は、その本来の速度Ｖ３に一致し、レーダ装置４１で取得した速度成分とほぼ一致する。このため、合流しようとする車両２１０、２２０や自車両から離れた車両２３０〜２７０ではなく、車両２００を追従対象車として確実に特定することができる。
【００２２】
以上の説明では、前方センサとしてレーダ装置を用いる場合を例に説明したが、赤外線センサや、超音波ソナーを用いてもよく、あるいは、前方カメラで取得した画像中から画像処理により他車両画像を取得し、それに基づいて他車両の距離、速度を判定してもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０…追従走行ＥＣＵ、１１…車両制御ＥＣＵ、１２…ナビゲーションＥＣＵ、２０…受信機、２１…アンテナ、２２…ジャイロ装置、２４…ディスプレイ、２５…スピーカー、３０…間通信機、３１…アンテナ、４０…周辺検知手段、４１…レーダ装置、５０…車両状態量センサ、１００…自車両、１１０、２００〜２７０…他車両。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車両により隊列走行を行う際などに、追従対象車両を特定する追従対象車特定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自車両の周囲の車両の走行状況を検知する装置としては特許文献１に開示されている装置が知られている。この装置では、レーダ装置で取得した前方車両情報と、車々間通信装置から取得した前方車両情報との示す位置とを、自車を基準としたマッピング領域にマッピングし、車両位置が重複する場合には当該車両位置が示す情報の信頼度を算出してそれに基づいて位置推定を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高速道路などの自動車専用道路において、複数の車両が隊列を組んで走行することで、車間距離の変動にともなう不必要な加減速を抑制し、車両群の燃費を向上させるとともに相互の安全を確保する技術が知られている。こうした隊列走行においては、後続車両は先行車両を特定し、その位置、速度に応じた走行（追従走行）を行う必要がある。こうした追従走行の対象車両を特定に特許文献１記載の技術を用いた場合、車両位置が近い車両の中でどの位置の車両を追従対象と特定すべきか判定が困難な場合があり、追従対象車両を誤って選択してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、追従対象車両と他の車両が近接している場合であっても、追従対象車両を精度よく特定することを可能とした追従対象車特定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る追従対象車特定装置は、車々間通信により取得した周囲の車両事情と自車両に搭載した前方センサで取得した前方車両の車両情報とを比較することにより追従対象車両を特定する制御手段を備えた追従対象車特定装置において、この制御手段は車々間通信で取得した速度と前方センサで取得した速度とを自車進行方向の速度成分で比較することにより、追従対象車を特定することを特徴とする。
【０００７】
制御手段は車々間通信で取得した位置と前方センサで取得した位置とが略一致する車両についてこの速度成分の比較を行うとよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自車両の進行方向の車両速度成分に基づいて追従対象車両を特定することで、例えば、割り込み車両や同一車線からの離脱車両を対象から除外し、追従対象車両を精度よく判定することができる。さらに位置情報を参照して絞り込みを行うことで、精度よく判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る追従対象車特定装置のブロック構成図である。
【図２】図１の装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置における自車座標系への座標変換を説明する図である。
【図４】図１の装置における追従対象車の特定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１に本発明に係る追従対象車特定装置の構成を示すブロック図である。この装置は、制御部である追従走行ＥＣＵ１０を中心に、車両の挙動を制御する車両制御ＥＣＵ１１、経路案内を行うナビゲーションＥＣＵ１２等を組み合わせて構成されている。これらの各ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されるが、それぞれ専用のハードウェアとして構成されていてもよいし、複数のハードウェアを組み合わせたり、ハードウェアの一部または全部を共有する構成としてもよい。各ＥＣＵは、例えば、車内ＬＡＮ回線を用いてデータの授受を行う構成をとるとよい。
【００１２】
ナビゲーションＥＣＵ１２には、アンテナ２１を用いてＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機２０と、他車両との間でアンテナ３１を介して各車両の車両情報（車両事情）を相互通信する車々間通信機３０と、自律航法のためのジャイロ装置２２、地図情報を格納する地図ＤＢ（Database）２３と、表示用のディスプレイ２４、音声出力用のスピーカー２５が接続されている。
【００１３】
追従走行ＥＣＵ１０には、車両前部に配置されるレーダ装置４１の出力に基づいて周辺の障害物、他車両を検出する周辺検知手段４０と、自車両の車両状態を検出する車両状態量センサ５０の出力が入力される。ここで、車両状態量センサ５０としては、各車輪の回転を検出する車輪速センサ、車両の前後方向に働く加速度を検出する加速度センサ、横方向に働く加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、操舵角を検出する操舵角センサ等が含まれる。レーダ装置４１は、車両前方に電磁波（例えばミリ波）を照射し、他の物体からの反射波を受信し、それに基づいて他の物体の位置、相対速度情報を取得するものである。
【００１４】
次に、この装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。この動作は、追従走行ＥＣＵ１０がナビゲーションＥＣＵ１２、車両制御ＥＣＵ１１と協調して運転者が追従走行を行うよう設定してから、設定が解除されるまで（運転者による解除のほか、追従走行を行う条件が満たされず、自動的に解除される場合を含む。）の間、設定されたタイミングで繰り返し実行される。
【００１５】
最初に、車々間通信機３０から周辺車両情報を受信する（ステップＳ１）。ここで、得られる周辺車両情報とは、車両ごとに固有に設定された車両ＩＤ、車両の速度、加速度、位置、進行方向を示す方位といった情報である。車々間通信機３０はまた、車両状態量センサ５０で取得した車両の速度、加速度とナビゲーションＥＣＵ１２で取得した車両の位置、進行方向情報を自車両の車両ＩＤとともに他の車両に対して送信しており、他の車両も同様のデータ送受信を行うことで、車々間通信機能を有する車両間で、車両情報を授受することができる。このとき、ＧＰＳデータのみから位置情報を算出した場合には、その誤差が大きいため、自律航法データによって修正したうえで送信することが好ましい。
【００１６】
次に、周辺車両情報として得られた各車両データの位置、速度を自車両の進行方向座標系に変換して相対位置、相対速度を演算する（ステップＳ３）。図３を参照してこの座標系変換を具体的に説明する。車々間通信において車両位置、進行方向を表す座標系を図３（ａ）に示すＸＹ座標系であるとする。ここでは、各車両の位置座標は、車両の重心位置であるとする。このＸＹ座標系における自車両１００の位置座標は（Ｘ２，Ｙ２）であり、他車両１１０の位置座標は（Ｘ１，Ｙ１）であり、それぞれの位置座標誤差の半径は、σ２、σ１である。自車両１００の速度がＶ０、他車両１１０の速度がＶ１であって、各速度ベクトルがＸ軸となす角度をそれぞれθ０、θ１とする。この座標系を自車両１００の重心位置を原点とし、その速度ベクトル方向をｘ軸、それに直交する方向をｙ軸とする図３（ｂ）に示す座標系に変換する。
【００１７】
この変換は回転変換であるから、
【数１】
が成立し、相対位置の誤差σr1は、分散の加法性から、
【数２】
により求めることができる。
【００１８】
そして、他車両１１０の速度ベクトルのｘ軸となす角度θr1は、（θ１−θ０）であるから、その速度Ｖ１の自車両１００の進行方向（ｘ軸方向）の速度成分Ｖ１ｘは、下記の式で表せる。
【数３】
【００１９】
次に、レーダ装置４１を用いて取得した他車両の相対位置と、ステップＳ３で求めた相対位置とが所定の距離、例えば、前述の誤差範囲σr1内で合致するものを抽出する（ステップＳ５）。続いて、合致したものの中から、自車両の進行方向の相対速度が所定の誤差範囲しきい値Ｖth内で一致するものを抽出する（ステップＳ７）。図３（ｂ）に示される例では、ステップＳ３で求めたＶ１ｘとＶ０の差（Ｖ１ｘ−Ｖ０）が周辺車両情報として得られた他車両の自車両進行方向の相対速度であり、これをレーダ装置４１で取得した相対速度Ｖｒと比較して、その差が±Ｖth以内であれば合致すると判定すればよい。このしきい値Ｖthはレーダ装置４１やナビゲーションシステムの測定精度等に基づいて設定される。
【００２０】
こうして条件を満たすとして抽出された車両を先行車候補に設定し（ステップＳ９）、候補が複数ある場合には、その中から一致度の最も高いものを先行車として確定する（ステップＳ１１）。車両制御ＥＣＵ１１は、こうして先行車両として確定された他車両に追従して走行できるようエンジンやブレーキの状態を制御することで、車両の速度を調整する。
【００２１】
図４は、本発明に係る追従対象車特定装置による特定の模様を説明する図である。自車両１００が合流地点手前に位置し、そこから近い位置に他車両２００〜２２０が存在している。他車両２００〜２２０の速度Ｖ１〜Ｖ３が近似している場合であっても、それらの進行方向の違いにより、自車両１００の走行車線に合流しようとしている車両２１０、２２０では、自車両１００の進行方向の速度成分Ｖ１ｘ、Ｖ２ｘは本来の速度Ｖ１、Ｖ２より小さくなる。一方、自車両１００が追従すべき車両２００の自車進行方向速度成分は、その本来の速度Ｖ３に一致し、レーダ装置４１で取得した速度成分とほぼ一致する。このため、合流しようとする車両２１０、２２０や自車両から離れた車両２３０〜２７０ではなく、車両２００を追従対象車として確実に特定することができる。
【００２２】
以上の説明では、前方センサとしてレーダ装置を用いる場合を例に説明したが、赤外線センサや、超音波ソナーを用いてもよく、あるいは、前方カメラで取得した画像中から画像処理により他車両画像を取得し、それに基づいて他車両の距離、速度を判定してもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０…追従走行ＥＣＵ、１１…車両制御ＥＣＵ、１２…ナビゲーションＥＣＵ、２０…受信機、２１…アンテナ、２２…ジャイロ装置、２４…ディスプレイ、２５…スピーカー、３０…間通信機、３１…アンテナ、４０…周辺検知手段、４１…レーダ装置、５０…車両状態量センサ、１００…自車両、１１０、２００〜２７０…他車両。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車々間通信により取得した周囲の車両事情と自車両に搭載した前方センサで取得した前方車両の車両情報とを比較することにより追従対象車両を特定する制御手段を備えた追従対象車特定装置において、
前記制御手段は前記車々間通信で取得した速度と前記前方センサで取得した速度とを自車進行方向の速度成分で比較することにより、前記追従対象車を特定することを特徴とする追従対象車特定装置。
【請求項２】
前記制御手段は前記車々間通信で取得した位置と前記前方センサで取得した位置とが略一致する車両について前記速度成分の比較を行うことを特徴とする請求項１記載の追従対象車特定装置。
【請求項１】
車々間通信により取得した周囲の車両事情と自車両に搭載した前方センサで取得した前方車両の車両情報とを比較することにより追従対象車両を特定する制御手段を備えた追従対象車特定装置において、
前記制御手段は前記車々間通信で取得した速度と前記前方センサで取得した速度とを自車進行方向の速度成分で比較することにより、前記追従対象車を特定することを特徴とする追従対象車特定装置。
【請求項２】
前記制御手段は前記車々間通信で取得した位置と前記前方センサで取得した位置とが略一致する車両について前記速度成分の比較を行うことを特徴とする請求項１記載の追従対象車特定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２１６５３（Ｐ２０１１−２２１６５３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７９７４（Ｐ２０１０−８７９７４）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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