JP2008516851A - 関連物体の確認方法 - Google Patents

Abstract

周囲検出センサを持つ自動車の近傍範囲にある関連物体の確認方法が紹介される。その際物体の予測される運動過程の計算は必要でない。回避操縦及び／又は制動過程のような普通の運転者反応にもかかわらず大きい確率で衝突が起こる物体のみが、関連するものとして分類される。そのため車両及び周囲のデータから計算される少なくとも２つの値に関係して、衝突確率が求められる。第１の値が今後の又は既に開始された回避操縦を記述し、第２の値が制動過程を記述する。少なくとも２つの値の各々が、危険な範囲の開始を示す閾値により限定される。求められる値の少なくとも１つが危険な範囲内で動く時、制動手段の動作が開始される。

Description

本発明は、自動車の近傍範囲にある関連物体の確認方法に関する。

安全機能及び快適機能を持つ運転者補助システムの重要な構成部分は衝突警告機能である。このような警告装置は国際公開第２００５０５５１７１号に示されている。そこでは先行する車両が自発的に減速することを仮定して、衝突の確率が計算される。その際運転者が多くの場合回避操縦により衝突を回避できるか、又は運転者が追越しを意図しているかは、考慮されない。ドイツ連邦共和国特許第１０３５６３０９号明細書も同様に衝突警告装置を記載している。そのため自己の車両のすべての可能な軌道及び検出されるすべての物体のすべての可能な軌道が評価される。これは多くの計算能力及び物体軌道を求めるための大きい到達距離を持つ費用のかかるセンサを必要とする。

本発明の課題は、高い確率で衝突を起こす物体を確実に簡単にかつ安価に確認することである。

この課題は独立請求項に記載の発明により解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態及び展開を示している。

周囲検出センサを持つ自動車の近傍範囲にある関連物体確認方法が示される。そのために、従来技術に記載されているように、物体の起こり得る運動過程の計算は必要でない。近傍範囲にある物体の確認が行われるので、周囲検出センサの例えば８ｍ〜１５ｍの最大到達距離で充分である。近接範囲センサは、約１５０ｍ〜２００ｍの到達距離を持つ運転者補助システムのセンサより著しく安価である。本発明による方法では、回避操縦及び制動過程のような普通の運転者反応にもかかわらず大きい確率で衝突が起こる物体のみが、関連するものとして分類される。そのため車両及び周囲のデータから計算される少なくとも２つの衝突に関連して、衝突確率が求められる。衝突に関連する値の計算に、車両速度、物体に対する相対速度及びカーブ走行が入る。衝突に関連する第１の値は、例えば障害物が車線上にある時普通の運転者が行うであろう今後の又は既に開始された回避操縦を特徴づける。衝突に関連する第２の値は、例えば衝突回避のため普通の運転者が行う制動過程を記述する。

衝突に関連する少なくとも２つの値の各々は、危険な範囲の始めを示す上又は下の閾値により限定されている。衝突に関連する第１及び／又は第２の値が危険な範囲内で動く時、運転者への事前の警告なしに制動手段の動作が開始される。

この処置は、近傍範囲監視の際危険な緩速走行状態と必要な防止策の実施との間に経過してもよい僅かな時間にその根拠がある。運転者への警告は行われず、防止策即ち車両の自動制動が行われる。この動作は運転者の挙動モデルに関係づけられ、常に運転者により自明な反応例えば加速ベダルの駆動と一致せしめられる。この処置の機能は低い誤警告速度に設定されている。

好ましい実施形態では、衝突に関連する第１の値が車両と物体との間隔（ｘ）を示す。対応する閾値即ち関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）が、普通の回避操縦により物体を迂回できる間隔を精確に示す。直進走行の際の関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）が、センサの外側検出範囲と最大に可能な軌道変化との交点から求められる。最大に可能な軌道変化は、車両速度（ｖ＿ｃａｒ）及び横加速度に関係して計算される。

特に車両のカーブ走行中に、関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）がかじ取り角の関数として規定されて、誤警報の数を減少する。関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）を規定する考えは、現在のかじ取り角から始まって、特定の時間内に両方向におけるかじ取り方向における今後の特定の変化が仮定されることである。その際最大に可能な軌道変化が上述したように決定される。

本発明の特別な展開では、三次元分解度即ち複数の受信チャネルを持つ周囲検出センサが設けられる。この場合各空間部分に対して関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）が求められる。

本発明の好ましい展開では、物体の大きさが関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）の判断に利用される。大きい物体は、センサの複数又はすべての検出範囲においてほぼ同じ間隔で検出される。この場合回避は起こりそうではない。従って修正された大きい関連間隔が設けられる。

本発明の特別な展開では、衝突に関連する第２の値が、物体に追突しないために必要な制動減速度（ａ）を示し、対応する閾値が関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）である。この関連減速度は、普通の運転者が普通の交通状況において導入するであろう最大減速度を示す。

特に関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）のために、０．２ｇ〜０．４ｇの固定値が選ばれる。物体との衝突回避のために、関連減速度より大きい走行減速度が必要であると、危険な状況は存在しない。本発明の特別な実施形態では、関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）が０．２ｇ〜０．４ｇの固定値である。衝突回避のため制動介入の際実際に必要な減速度は、閾値としてのみ役立つ関連減速度とは相違していてもよい。

本発明の特別な展開では、衝突回避のため制動介入の最大強さが、車両速度により段階づけられる。それにより介入は、例えば４０〜４０ｋｍ／ｈで、０．３ｇから０ｇに減少可能である。同様に介入は車両の停止状態でなくすことができる。

特に方法は、車両速度又は車両と物体との相対速度の所定の範囲においてのみ行われる。所定の範囲はセンサの検出範囲と関係している。２５ｋｍ／ｈの相対速度Δｖ，０．３ｇの関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）及び制動機の４００ｍｓの動作時間（Δｔ＿ｂ）により次の関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）が得られる。
ｘ＿ｒｅｌ＝Δｖ^２／（２^＊ａ＿ｒｅｌ）＋Δｖ^＊Δｔ＿ｂ＝１１ｍ

本発明の特別な実施形態では、車両の後退走行の際方法が実施されない。

本発明の特別な実施形態では、センサの検出範囲が実質的に１５ｍより小さい。これはほぼ前衝突センサの到達距離に相当する。従って設けられる周囲検出センサ多機能利用は、種々の安全機能のために考慮され、費用節約の理由から有利である。

更に上述したような方法を実施するため、周囲検出センサ及び記録されるプログラミングを持つ制御装置が紹介される。

本発明が実施例及び５つの図により以下に説明される。

図１には、関連間隔ｘ＿ｒｅｌの確認が概略的に示されている。関連間隔ｘ＿ｒｅｌは、車両の符号を持つ自己速度ｖ＿ｃａｒに関係して求められ、後退走行は負の符号を持っている。車両に対する関連間隔ｘ＿ｒｅｌより小さい間隔を持つ物体を、典型的なかじ取り挙動ではもはや迂回することができない。典型的なかじ取り挙動は、大体において最大横加速度ａ＿ｙｍａｘにより記述される。更に簡単化して、そのつど可能な横加速度を形成するまでの減速時間Δｔ＿ｑ、及び危険な状況が認識されるようにする側方安全間隔ｙｓが仮定される。前記の３つの量の典型的な値は、例えばａ＿ｙｍａｘ＝０．１５ｇ，Δｔ＿ｑ＝２００及びｙ＿ｓ＝０．２ｍである。車両速度ｖ＿ｃａｒ及び横加速度ａ＿ｙｍａｘから、最小半径ｒ＿ｍｉｎがｒ＿ｍｉｎ＝ｖ＿ｃａｒ^２／ａ＿ｙｍａｘとして求められる。

図１には回避操縦が示されている。平面図において、左方及び右方へ最小半径ｒ＿ｍｉｎを持つ車両軌道が破線で示されている。カーブ走行は、簡単化して、そのつど可能な横加速度の形成のために必要な横加速度の減速時間Δｔ＿ｑ後に開始される。この時間に車両は距離ｘ＿ ｔｑ進む。更に車両の軌道に対して、側方安全間隔ｙ＿ｓが加算される。灰色の面３は、普通のかじ取り挙動において物体と衝突するであろう関連範囲を示す。センサの検出範囲は、実線で示されている。センサの外側検出範囲と最小半径ｒ＿ｍｉｎを持つ車両軌道との交点は、関連間隔ｘ＿ｒｅｌを示す。図１には、１つの受入れチャネルを持つセンサ用の関連間隔ｘ＿ｒｅｌの確認が示されている。別の実施形態では、別の受入れチャネルにより側方範囲が監視される。この範囲に対しても、関連間隔ｘ＿ｒｅｌが前述したように求められる。

別の運転者反応として、制動が考えられる。その場合制動機の動作時間Δｔ＿ｂ及び安全間隔ｘ＿ｓが考慮されている。動作時間及び安全間隔の典型的な値はΔｔ＿ｂ＝４００ｍｓ及びｘ＿ｓ＝０．２ｍである。計算される制動過程は３つの部分から構成される。まず制動機を動作させるために時間Δｔ＿ｂが必要とされる。この時間中に区間ｘ＿ｔｂだけ進む。実際の制動距離ｘ＿ｂに安全間隔ｘ＿ｓが加算される。３つの間隔ｘ＿ｔｂ，ｘ＿ｂ及びｘ＿ｓの和は、関連制動距離ｘ＿ｒｅｌ＿ｂを生じる。物体との衝突を回避するため普通の運転者挙動において必要とされる減速度ａは、例えば次の関係により計算することができる。
ａ＝（Δｖ）^２／２／（ｘ−ｘ＿ｓ−Δｖ^＊Δｔ＿ｂ）
ここでｘは車両と物体との間隔、Δｖは相対速度を示す。

最も簡単な運転事例では、必要な車両減速度ａが約ａ＿ｒｅｌ＝０．３ｇの閾値を超過し、間隔が関連間隔ｘ＿ｒｅｌを下回った時、制動機が動作せしめられる。この処理は誤警告の数を非常に効果的に減少する。しかし値の１つｘ＿ｒｅｌ又はａ＿ｒｅｌだけが危険な範囲で動く時、車両の制動を開始するのが有意義である場合も、考えられる。

方法の応答感度を調節するか又は制動機介入を衝突回数減少に限定するため、安全間隔ｘ＿ｓ及びｙ＿ｓが計算で負の値をとることもできる。

静止している物体の場合、回避操縦のための関連間隔ｘ＿ｒｅｌ又は関連制動距離ｘｒｅｌ＿ｂは、車両速度ｖ＿ｃａｒについての線図に記入される。なぜならば、車両速度ｖ＿ｃａｒは相対速度Δｖに相当するからである。結果が図４に示されている。約１５ｋｍ／ｈ以下の速度における制動機の動作が、関連制動距離によってのみ制御されることは明らかである。更に関連制動距離は関連間隔範囲によって限定される。従ってこの範囲では、衝突は少なくされるが、回避されない。

車両が既にカーブにあると、中央の検出範囲及びそれに対して側方に設けられる検出範囲を持つ周囲検出センサに対して、中央の検出範囲の場合図３の上にまた側方の検出範囲の場合図３の下にカーブ半径に関して記入されている関連間隔ｘ＿ｒｅｌが生じる。この記入は、センサの種々の開き角に対して行われた。側方検出範囲に対する関連間隔ｘ＿ｒｅｌは、更にそのつど可能な最小カーブ半径を介して、車両速度ｖ＿ｃａｒにも関係している。

特定の条件で、衝突回避の範囲を広げることができる。これは、例えば幅の広い物体を確認する場合に有意義であり、即ちセンサすべての検出範囲において、ほぼ同じ間隔及びほぼ同じ速度を持つ物体が検出される。この場合回避は実際にはもはや不可能なので、約１５ｋｍ／ｈ以上の速度でも、この場合関連間隔ｘ＿ｒｅｌを超過する時にも、関連減速度ａ＿ｒｅｌの超過を始動基準として用いることができる。

現在のかじ取り角に応じて、評価のため周囲検出センサの検出範囲を切換えることができる。その際個々の検出範囲の関連減速度ａ＿ｒｅｌのオーバラップが行われ、第２の検出範囲の関連間隔が第１の検出範囲の関連間隔より大きいと、このオーバラップが始まる。

誤警告し易い別のシナリオは、車道縁で物体が確認される。カーブへの急速な進入と、それに続いて運転者による急制動である。この場合ここに紹介される方法は、制動機の望まれない動作を開始しないようにする。静止している物体の場合、回避操縦のための関連間隔ｘ＿ｒｅｌ又は関連制動距離ｘ＿ｒｅｌ＿ｂは、線図に車両速度ｖ＿ｃａｒについて記入される。なぜならば、車両速度ｖ＿ｃａｒは相対速度ｖ＿ｒｅｌに相当しているからである。結果が図４に示されている。通常の運転、即ち幅の広い物体が確認されなかった場合、１５ｋｍ／ｈ以上の関連間隔の限界は、０．３ｇにおける関連制動距離の限界より低い所に延びており、即ちカーブへ急速に近づく段階において運転者は、衝突の危険なしに制動機の始動範囲に達しない。１５ｋｍ／ｈ以下では、関連間隔は、障害物への中心への突進のための関連減速度ａ＿ｒｅｌにより決定される。運転者が衝突なしにカーブを通過しようとする場合、車両の旋回円周も考慮せねばならない。その場合この旋回円周は、制動機の制御を抑制する付加的な安全間隔である。従ってカーブへの急速な突進は誤警告を開始しない。

静止している物体及び動く物体は、紹介された方法によって絶対に考慮される。なぜならば、関連間隔ｘ＿ｒｅｌは車両速度ｖ＿ｃａｒに関係するが、関連減速度は相対速度ｖｒｅｌに関係するからである。従って静止している物体に対して、図４の上に示される幅の狭い物体及び幅の広い物体用の始動曲線が生じる。幅の狭い物体では、約１５ｋｍ／ｈまで衝突を防止でき、幅の広い物体では２７ｋｍ／ｈまで衝突を防止できる。車両速度が相対速度より大きい（物体が車両と同じ方向に動いている）と、それに応じて関連間隔が増大する。下の線図は、２０ｋｍ／ｈで動く物体に対する同じ曲線を示している。衝突は、幅の狭い物体でも約２８ｋｍ／ｈまで防止される。

本発明による方法の実施例が図５に示されている。まず必要な車両データが読み取られる。それから符号を持つ車両速度ｖ＿ｃａｒが計算される。周囲検出センサのＮ個の検出範囲に対して、関連間隔ｘ＿ｒｅｌが計算される。更に幅の広い物体に対して関連間隔が計算される。更に関連加速度の閾値が求められる。更に関連相対速度Δｖ＿ｒｅｌに対して閾値が計算される。制動機の動作がまだ有意義であるか否か又は例えば制動機制御の不動作時間が衝突までの残り時間より大きいか否かを、上の閾値Δｖ＿ｒｅｌが示す。

付加的な基準として、別の閾値即ち衝突までの時間差Δｔ＿ｒｅｌを利用できる。この時間差は、特定の時間内に運転者が例えば車線変更を行うことができ、従ってこの時間の開始前に制動介入を行わないことを考慮する。時間差Δｔは相対速度Δｖ及び間隔ｘから次式により得られる。
Δｔ＝ｘ／Δｖ

閾値は一定であるか、又は車両速度の関数である。この第１のデータセットが計算された後、まず車両速度が所定の間隔内にあるか否かが検査される。車両が速すぎ、即ち近傍範囲センサがもはや衝突回避のため有意義に使用不可能であると、プログラムが終了される。同じことが後退走行に当てはまる。車両速度が所定の間隔内にあると、センサの検出範囲にある物体が動いているか否か、またどんな間隔ｘ及びどんな相対速度で動いているかを示すセンサデータが読み取られる。第１のセンサ検出範囲ｋに対して、時間差Δｔ及び必要な車両減速度ａが計算される。車両と物体との相対速度Δｖが閾値Δｖ＿ｒｅｌより小さいか又はこれに等しく、物体に対する間隔ｘが関連間隔ｘ＿ｒｅｌより小さいか又はこれに等しく、必要な車両減速度ａが関連減速度ａ＿ｒｅｌより大きいか又はこれに等しく時間差Δｔが閾値Δｖ＿ｒｅｌより小さいか又はこれに等しいと、対抗手段が動作せしめられる。４つの基準の１つ又はそれ以上が満たされていないと、大きい物体が存在するか否か、また大きい物体に対する４つの前記の基準が満たされているか否かが、検査される。“ｙｅｓ”で終わると、対抗手段が開始される。検査が“ｎｏ”で終わり、すべてのセンサ範囲が評価されていると、次のセンサ範囲ｋ＋１が選ばれ、すべてのステップが時間差Δｔの計算から新たに実行される。

関連間隔ｘ＿ｒｅｌの確認（回避操縦）を示す。 関連車両減速度ａ＿ｒｅｌの確認を示す。 カーブ走行の際における半径について関連間隔を示す。 上に静止している大きい物体及び幅の狭い物体に対する車両速度に関係して関連間隔ｘ＿ｒｅｌを示し、下に、動いている大きい物体及び幅の狭い物体に対する相対速度に関係して関連間隔ｘ＿ｒｅｌを示す。 方法のブロックダイアグラムを示す。

Claims (13)

1. 周囲検出センサを持つ自動車の近傍範囲にある関連物体の確認方法であって、周囲検出センサのデータから、物体に対する間隔及び相対速度が計算され、別の車両センサのデータから、車両の現在の運動状態特に車両速度及びかじ取り角が計算されるものにおいて、
   回避操縦及び／又は制動過程のような普通の運転者反応にもかかわらず大きい確率で衝突が起こる物体のみが、関連するものとして分類され、その際
   衝突に関連する少なくとも２つの値が、車両及び／又は周囲センサのデータから計算され、
   衝突に関連する第１の値が、今後の又は既に開始された回避操縦を記述し、衝突に関連する第２の値が、衝突回避のための制動過程を記述し、
   衝突に関連する値の各々が、危険な範囲の開始を示す上又は下の閾値により限定され、
   関係する閾値が車両センサのみから確認され、
   衝突に関連する値の少なくとも１つが危険な範囲内で動く時、制動手段の動作が開始される
   ことを特徴とする、方法。
2. 衝突に関連する第１の値が車両と物体との間隔（ｘ）を示し、対応する閾値が、普通の回避操縦により物体を迂回できる関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）を示し、直進走行の際の関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）が、センサの外側検出範囲と最小半径を持つ車両軌道との交点及び減速度値から求められ、その際最小間隔が車両速度（ｖ＿ｃａｒ）に関係して求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 車両のカーブ走行中に、関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）がかじ取り角の関数として規定され、その際現在のかじ取り角から始まって、特定の時間内に両方向におけるかじ取り方向における今後の特定の変化が仮定されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
4. 三次元分解度を持つ多チャネル周囲検出センサにおいて、各空間部分に対して関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）が求められることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
5. 物体の大きさが関連間隔（ｘ＿ｒｅｌ）の判断に利用されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
6. 衝突に関連する第２の値が、物体に追突しないために必要な制動減速度（ａ）を示し、対応する閾値が関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）により示され、その際関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）が、車両と物体との相対速度（Δｖ）及び間隔（ｘ）と付加的な安全パラメータとに関係し、かつ普通の運転者が導入するであろう最大減速度を示すことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
7. 関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）が０．２ｇ〜０．４ｇの値をとることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
8. 衝突回避のため制動介入の強さ従って関連減速度（ａ＿ｒｅｌ）が、車両速度により段階づけられることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
9. 方法が、センサの検出範囲と関係する車両速度の所定の範囲においてのみ実施されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
10. 後退走行の際方法が実施されないことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. センサの検出範囲が実質的に１５ｍより小さいことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
12. 先行する請求項の１つに記載の方法を実施するため、周囲検出センサ及び記録されるプログラミングを持つ制御装置を有する装置。
13. 請求項１２に記載の装置を持つ自動車。

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