JP5189316B2 - ヨーレートセンサの出力判定装置および追従先行車判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のヨーレートセンサの出力のオフセットを判定するヨーレートセンサの出力判定装置と、その出力判定装置を用いて自車が追従走行制御の対象とする先行車を判定する追従先行車判定装置とに関する。

車両が直進走行状態にあるときに車両のヨーレートは０であるため、車両に搭載したヨーレートセンサの出力は０にならなければならない。しかしながらヨーレートセンサは、温度変化の影響や個体間のばらつきの影響によりゼロ点がドリフトすることが避けられず、何らかの方法でゼロ点の較正を行う必要がある。

そこで、車両が停止中あるいは直進走行中である場合には、比較的に短い所定時間におけるヨーレートセンサの出力の平均値を算出し、その平均値でヨーレートセンサのゼロ点の較正を行い、車両が停止中あるいは直進走行中でない場合には、比較的に長い所定時間におけるヨーレートセンサの出力の平均値を算出し、その平均値でヨーレートセンサのゼロ点の較正を行うものが、下記特許文献１により公知である。
特許第３１６４６７２号公報

ところでヨーレートセンサのゼロ点の較正を行うには、車両が直進走行状態にあるか否かを判定する必要があり、それはステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサの出力に基づいて判定される。操舵角センサには、ステアリングホイールがニュートラル位置を含む何れの位置にあるかを検出可能な絶対角センサと、ステアリングホイールが右あるいは左に何度回転したかを検出可能な相対角センサとがあり、車両が直進走行状態にあること、つまりステアリングホイールがニュートラル位置にあることを検出するには、高価な絶対角センサが必要となる。

また自車が追従走行制御に対象とする先行車を判定するとき、ヨーレートおよび車速に基づいて推定した自車の走行軌跡上に検知された車両を先行車と判定するが、ヨーレートのゼロ点にドリフトが存在すると自車の走行軌跡を誤って推定してしまい、隣車線の車両を先行車と誤認する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操舵角センサに安価な相対角センサを用いながら、ヨーレートセンサのゼロ点の較正を精度良く行うとともに、それにより追従走行制御における先行車の判定を精度良く行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、自車に搭載されたヨーレートセンサと、操舵角を検出する相対角センサからなる操舵角センサと、自車の進行方向に存在する先行車を検知する物体検知手段と、物体検知手段の出力に基づいて検知された先行車の自車正面位置からの横位置を算出する横位置算出手段と、前記ヨーレートの出力のオフセットを判定するヨーレート出力判定手段とを備え、前記ヨーレート出力判定手段は、前記ヨーレートセンサの出力が所定時間以上継続してコーナー走行中であることを示す第１閾値以上であり、かつ前記操舵角センサにより検出された操舵角の変化量が運転者が操舵角を保持していると判定される第２閾値未満であり、かつ先行車と自車との距離が縮まったときの前記横位置算出手段により算出された先行車の横位置の変化量が第３閾値未満の場合に、前記ヨーレートセンサは直進走行状態を示す基準位置からオフセットした値を出力していると判定することを特徴とするヨーレートセンサの出力判定装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ヨーレート出力判定手段は、直進走行状態を示す基準位置からオフセットした値を出力していると判定したときの前記ヨーレートセンサの出力に基づいて、前記基準位置からのオフセット量を算出することを特徴とするヨーレートセンサの出力判定装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２に記載のヨーレートセンサの出力判定装置を備えた追従先行車判定装置であって、自車の車速を検出する車速センサと、前記ヨーレートセンサおよび前記車速センサの出力に基づいて自車の走行軌跡を推定する走行軌跡推定手段と、前記物体検知手段および前記走行軌跡推定手段の出力に基づいて自車が追従走行制御の対象とする先行車を判定する先行車判定手段とを備え、前記先行車判定手段は、前記ヨーレート出力判定手段の出力に基づいて先行車判定ロジックを変更することを特徴とする追従先行車判定装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記先行車判定手段は、自車の走行軌跡を含む認識エリア内に存在する物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定するとともに、前記オフセット量の増加に応じて前記認識エリアの縦方向距離を短くすることを特徴とする追従先行車判定装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記先行車判定手段は、自車の走行軌跡を含む認識エリア内に存在する物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定するとともに、前記オフセット量の増加に応じて前記認識エリアの幅を狭くすることを特徴とする追従先行車判定装置が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記先行車判定手段は、自車の走行軌跡を含む認識エリア内に所定時間連続して検出された物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定するとともに、前記オフセット量の増加に応じて前記所定時間を長くすることを特徴とする追従先行車判定装置が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記走行軌跡推定手段は、前記ヨーレートセンサの出力を前記オフセット量で補正した値に基づいて前記走行軌跡の推定を行うことを特徴とする追従先行車判定装置が提案される。

尚、実施の形態のレーダー装置Ｒは本発明の物体検知手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ヨーレートンサの出力が所定時間以上継続してコーナー走行中であることを示す第１閾値以上であり、かつ相対角センサからなる操舵角センサにより検出された操舵角の変化量が運転者が操舵角を保持していると判定される第２閾値未満であるとき、つまり自車が定常旋回していると推定されるとき、先行車と自車との距離が縮まったときの物体検知手段で検知された先行車の横位置の変化量が第３閾値未満の場合に、ヨーレートセンサは直進走行状態を示す基準位置からオフセットした値を出力していると判定するので、操舵角センサに高価な絶対角センサを用いることなく安価な相対角センサを用いながら、ヨーレートセンサの出力が正常であるか否かを判定することができる。

また請求項２の構成によれば、ヨーレートセンサの出力が直進走行状態を示す基準位置からオフセットした値を出力していると判定されると、そのときのヨーレートセンサの出力を基準位置からのオフセット量とすることで、ヨーレートセンサの基準位置を精度良く較正することができる。

また請求項３の構成によれば、自車の車速およびヨーレートに基づいて自車の走行軌跡を推定し、走行軌跡上に検知された物体を自車が追従走行制御の対象とする先行車と判定する際に、ヨーレートセンサが正しいヨーレートを出力しているか否かに応じて先行車を判定するロジックを変更するので、誤差を含むヨーレートにより先行車を誤判定するのを防止することができる。

また請求項４の構成によれば、車速およびヨーレートに基づいて推定した自車の走行軌跡を含む認識エリア内に存在する物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定する際に、ヨーレートセンサの出力のオフセット量の増加に応じて前記認識エリアの縦方向距離を短くするので、オフセットしたヨーレートに基づいて自車の本来の走行軌跡から外れた物体を先行車と誤判定するのを防止することができる。

また請求項５の構成によれば、車速およびヨーレートに基づいて推定した自車の走行軌跡を含む認識エリア内に存在する物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定する際に、ヨーレートセンサの出力のオフセット量の増加に応じて前記認識エリアの幅を狭くするので、オフセットしたヨーレートに基づいて自車の本来の走行軌跡から外れた物体を先行車と誤判定するのを防止することができる。

また請求項６の構成によれば、車速およびヨーレートに基づいて推定した自車の走行軌跡を含む認識エリア内に所定時間連続して検出された物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定する際に、ヨーレートセンサの出力のオフセット量の増加に応じて前記所定時間を長くするので、オフセットしたヨーレートに基づいて自車の本来の走行軌跡から外れた物体を先行車と誤判定するのを防止することができる。

また請求項７の構成によれば、ヨーレートセンサの出力をそのオフセット量で補正した値に基づいて走行軌跡の推定を行うので、正しい走行軌跡を推定して先行車を精度良く判定することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１はヨーレートセンサの出力判定装置を備えた追従先行車判定装置のブロック図、図２は作用を説明するフローチャート、図３はヨーレート、操舵角および先行車の横位置の変化を示すタイムチャート、図４はコーナーを走行中の作用説明図、図５はオフセット量に基づく認識エリアの補正手法の説明図である。

図１に示すように、レーダー装置（物体検知手段）Ｒにより自車が追従走行すべき先行車を検知し、前記先行車に対して定車間距離制御を実行する車両制御や、前記先行車の停止・発進に追従して自車を停止・発進させる車両制御に用いられる電子制御ユニットＵは、走行軌跡推定手段Ｍ１と、先行車判定手段Ｍ２と、横位置算出手段Ｍ３と、ヨーレート出力判定手段Ｍ４とを備える。走行軌跡推定手段Ｍ１には車速センサＳａおよびヨーレートセンサＳｂが接続され、先行車判定手段Ｍ２には走行軌跡推定手段Ｍ１およびレーダー装置Ｒが接続され、横位置算出手段Ｍ３には先行車判定手段Ｍ２およびレーダー装置Ｒが接続され、ヨーレート出力判定手段Ｍ４には横位置算出手段Ｍ３、ヨーレートセンサＳｂおよび操舵角センサＳｃが接続される。

ヨーレートセンサＳｂは、車両が直進走行状態（ヨーレート＝０）のときに出力が０になるように調整されるべきものであるが、温度変化の影響や個体の性能のばらつきの影響に起因するドリフトにより、車両が直進走行状態にあっても出力が０にならない場合がある。ステアリングホイールがニュートラル位置にあるとき、車両は直進走行状態にあると推定されるため、ステアリングホイールの操舵角が０のときのヨーレートセンサＳｂの出力を０に設定することで、ヨーレートセンサＳｂの出力のドリフトを補償することが可能である。

しかしながら、操舵角センサには、操舵角の絶対角（例えばニュートラル位置を基準とするステアリングホイールの回転角）を検出する絶対角センサと、操舵角の相対角（ステアリングホイールの左右方向への回転角）を検出する相対角センサとがあるが、上述した方法でヨーレートセンサＳｂの出力のドリフトを補償しようとすると、高価な絶対角センサが必要となる問題がある。そこで本実施の形態では安価な相対角センサよりなる操舵角センサＳｃを用いてヨーレートセンサＳｂの出力のドリフトを補償している。

走行軌跡推定手段Ｍ１は、車速センサＳａで検出した車速と、ヨーレートセンサＳｂで検出したヨーレートとに基づいて自車の将来の走行軌跡を推定する。即ち、ヨーレートおよび車速に基づいて自車の旋回半径を算出することができるため、その旋回半径を有する円弧が自車の推定走行軌跡となる。

先行車判定手段Ｍ２には、前記推定走行軌跡上の所定幅（例えば、車線幅に相当する幅）を有するとともに、自車から前方に所定距離（例えば１００ｍ）を有する帯状の認識エリアを設定し、この認識エリア内でレーダー装置Ｒが検知した先行車のうち、自車に最も近い先行車を追従走行制御の対象となる先行車と判定する。

横位置算出手段Ｍ３は、自車の車体中心線の方向に対する、追従走行制御の対象となる先行車の横位置（左右方向のずれ）を算出する。一般にレーダー装置Ｒは車体中心線の方向を指向するように車両に搭載されているため、追従走行制御の対象となる先行車の横位置は、レーダー装置Ｒにより検知された先行車の左右方向の位置でもある。

ヨーレート出力判定手段Ｍ４は、ヨーレートセンサＳｂで検出したヨーレートと、操舵角センサで検出した操舵角と、横位置算出手段Ｍ３で検出した追従走行制御の対象となる先行車の横位置とに基づいて、ヨーレートセンサＳｂのオフセット量（実際のヨーレートが０のときに出力されるヨーレート）を算出する。

以下、ヨーレート出力判定手段Ｍ４の機能を、図２のフローチャートに基づいて説明する。

先ずステップＳ１でヨーレートセンサＳｂが出力するヨーレートのデータを所定時間保持し、ステップＳ２で操舵角センサＳｃが出力する操舵角のデータを所定時間保持し、ステップＳ３でレーダー装置Ｒが出力するデータを所定時間保持する。

続くステップＳ４で所定時間のヨーレートの変動が所定値未満であり、ステップＳ５で所定時間のヨーレートの平均値が所定値（第１閾値）以上であり、ステップＳ６で所定時間の操舵角の変動が所定値（第２閾値）未満であり、ステップＳ７でレーダー装置Ｒにより追従走行制御の対象となる先行車の接近を検知した場合に、ステップＳ８で追従走行制御の対象となる先行車のデータに着目し、ステップＳ９で所定時間の着目先行車のデータの横位置変動が所定値（第３閾値）未満であるとき、ヨーレートセンサＳｂの出力にオフセットが存在すると判定する。

前記ステップＳ８およびステップＳ９の内容を図３および図４に基づいて説明する。

図３（Ａ）に示すように、ヨーレートセンサＳｂが出力するヨーレートが０でない略一定に保持され、かつ操舵角センサＳｃが出力する操舵角（相対操舵角）が略一定に保持されている場合を考える（ステップＳ４〜Ｓ６参照）。この状態は、図４に示すように、自車が円弧状のコーナーを走行している場合に相当する。このとき、先行車に対する自車の車間距離が、図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態へと縮まったとする（ステップＳ７参照）。図４（Ａ）に示す車間距離が大きい場合の先行車の横位置をＸ１とすると、図４（Ｂ）に示す車間距離が小さい場合の先行車の横位置は前記Ｘ１よりも小さいＸ２へと減少するはずである（図３（Ｂ）の一点鎖線参照）。よって、この場合にはヨーレートセンサＳｂが正しいヨーレートを出力している（出力のオフセット量が０）であると判断することができる。

一方、図３（Ｂ）に二点鎖線で示すように、自車が先行車に接近しても先行車の横位置が変化しない場合には、自車および先行車が走行している道路はコーナー路ではなく直線路であるということになる。この場合、自車は直進走行していてヨーレートセンサＳｂの出力は０であるはずなのに、図３（Ａ）に実線で示すヨーレートが出力されていれば、そのヨーレートはヨーレートセンサＳｂのオフセット量に相当するものであると判断することができる。

図１に戻り、上述のようにしてヨーレート出力判定手段Ｍ４がヨーレートセンサＳｂの出力にドリフトが存在すると判定した場合、図３（Ａ）に実線で示すヨーレートをオフセット量としてヨーレートセンサＳｂのゼロ点補正を実行する。ヨーレート出力判定手段Ｍ４が出力するオフセット量は走行軌跡推定手段Ｍ１に入力され、走行軌跡推定手段Ｍ１はオフセット量を補償するように較正された正しいヨーレートに基づいて正しい走行軌跡を推定することができる（図５（Ａ）参照）。これにより、隣車線の車両を自車の先行車と誤認する可能性を減少させることができる。

あるいは、ヨーレート出力判定手段Ｍ４が出力するオフセット量は先行車判定手段Ｍ２に入力され、先行車判定手段Ｍ２は、通常は自車から前方１００ｍである認識エリアの前端までの距離をオフセット量の大きさに応じて短縮する（図５（Ｂ）参照）。また認識エリアの前端までの距離をオフセット量の大きさに応じて短縮する代わりに、認識エリアの幅をオフセット量の大きさに応じて前方側ほど狭くなるように先細りにする（図５（Ｃ）参照）。このように、認識エリアの形状・寸法を変化させる前記二つの手法の何れか一方あるいは両方を採用することで、ヨーレートセンサＳｂの出力にドリフトが存在していても、隣車線の車両を自車の先行車と誤認する可能性を減少させることができる。

図６〜図８は本発明の参考例を示すもので、図６は作用を説明するフローチャート、図７はヨーレート、操舵角および先行車の横位置の変化を示すタイムチャート、図８はコーナーを走行中の作用説明図である。

実施の形態では自車に対する先行車の横位置に基づいてヨーレートセンサＳｂの出力のドリフトを判定しているが、参考例では路側に固定された物体（路側物）に基づいてヨーレートセンサＳｂの出力のドリフトを判定する。

参考例の図６のフローチャートと、実施の形態の図２のフローチャートとを比較すると明らかなように、ステップＳ１〜ステップＳ６およびステップＳ１０は共通であり、実施の形態のステップＳ８およびステップＳ９が参考例のステップＳ８′およびステップＳ９′に変更になり、実施の形態のステップＳ７が削除されている。

ステップＳ８′では先行車の代わりにレーダー装置Ｒで検知した路側物に着目し、ステップＳ９′で所定時間の着目路側物のデータの横位置変動が所定値（第３閾値）未満であるとき、ヨーレートセンサＳｂの出力にオフセットが存在すると判定する。

これを図７および図８に基づいて説明する。

図７（Ａ）に示すように、ヨーレートセンサＳｂが出力するヨーレートが０でない略一定に保持され、かつ操舵角センサＳｃが出力する操舵角（相対操舵角）が略一定に保持されている場合を考える（ステップＳ４〜Ｓ６参照）。この状態は、図８に示すように、自車が円弧状のコーナーを走行している場合に相当する。このとき、自車が右旋回しているとすると、最初に自車の右側にあった路側物は次第に左側に移動し、更に自車の前方を通過して左側へと移動する（図７（Ｂ）の一点鎖線参照）。よって、この場合にはヨーレートセンサＳｂが正しいヨーレート出力している（出力のオフセット量が０）であると判断することができる。

一方、図７（Ｂ）に二点鎖線で示すように、自車が走行しても路側物の横位置が変化しない場合には、自車が走行している道路はコーナー路ではなく直線路であるということになる。この場合、自車は直進走行していてヨーレートセンサＳｂの出力は０であるはずなのに、図７（Ａ）に実線で示す所定の大きさのヨーレートが出力されていれば、そのヨーレートはヨーレートセンサＳｂのオフセット量に相当するものであると判断することができる。

この参考例によっても、実施の形態と同様にヨーレートセンサＳｂのオフセット量を走行軌跡推定手段Ｍ１および先行車判定手段Ｍ２に入力し、認識エリア寸法や形状を変化させることで、追従走行制御の対象となる先行車を的確に判定することができる。

以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、ヨーレート出力判定手段Ｍ４がヨーレートセンサＳｂのドリフトを判定した場合、先行車判定手段Ｍ２は、図２および図６のフローチャートのステップＳ４〜Ｓ１０およびステップＳ１０における所定時間を、オフセット量の大きさに応じて延長しても良い。このようにすることで、オフセットしたヨーレートに基づいて自車の本来の走行軌跡から外れた物体を先行車と誤判定するのを防止することができる。

ヨーレートセンサの出力判定装置を備えた追従先行車判定装置のブロック図。（実施の形態） 作用を説明するフローチャート。（実施の形態） ヨーレート、操舵角および先行車の横位置の変化を示すタイムチャート。（実施の形態） コーナーを走行中の作用説明図。（実施の形態） オフセット量に基づく認識エリアの補正手法の説明図。（実施の形態） 作用を説明するフローチャート。（参考例） ヨーレート、操舵角および先行車の横位置の変化を示すタイムチャート。（参考例） コーナーを走行中の作用説明図。（参考例）

Ｍ１ 走行軌跡推定手段
Ｍ２ 先行車判定手段
Ｍ３ 横移位置算出手段
Ｍ４ ヨーレート出力判定手段
Ｒ レーダー装置（物体検知手段）
Ｓａ 車速センサ
Ｓｂ ヨーレートセンサ
Ｓｃ 操舵角センサ

Claims (7)

1. 自車に搭載されたヨーレートセンサ（Ｓｂ）と、
   操舵角を検出する相対角センサからなる操舵角センサ（Ｓｃ）と、
   自車の進行方向に存在する先行車を検知する物体検知手段（Ｒ）と、
   物体検知手段（Ｒ）の出力に基づいて検知された先行車の自車正面位置からの横位置を算出する横位置算出手段（Ｍ３）と、
   前記ヨーレートの出力のオフセットを判定するヨーレート出力判定手段（Ｍ４）と、
   を備え、
   前記ヨーレート出力判定手段（Ｍ４）は、前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の出力が所定時間以上継続してコーナー走行中であることを示す第１閾値以上であり、かつ前記操舵角センサ（Ｓｃ）により検出された操舵角の変化量が運転者が操舵角を保持していると判定される第２閾値未満であり、かつ先行車と自車との距離が縮まったときの前記横位置算出手段（Ｍ３）により算出された先行車の横位置の変化量が第３閾値未満の場合に、前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）は直進走行状態を示す基準位置からオフセットした値を出力していると判定することを特徴とするヨーレートセンサの出力判定装置。
2. 前記ヨーレート出力判定手段（Ｍ４）は、
   直進走行状態を示す基準位置からオフセットした値を出力していると判定したときの前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の出力に基づいて、前記基準位置からのオフセット量を算出することを特徴とする、請求項１に記載のヨーレートセンサの出力判定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のヨーレートセンサの出力判定装置を備えた追従先行車判定装置であって、
   自車の車速を検出する車速センサ（Ｓａ）と、
   前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）および前記車速センサ（Ｓａ）の出力に基づいて自車の走行軌跡を推定する走行軌跡推定手段（Ｍ１）と、
   前記物体検知手段（Ｒ）および前記走行軌跡推定手段（Ｍ１）の出力に基づいて自車が追従走行制御の対象とする先行車を判定する先行車判定手段（Ｍ２）と、
   を備え、
   前記先行車判定手段（Ｍ２）は、前記ヨーレート出力判定手段（Ｍ４）の出力に基づいて先行車判定ロジックを変更することを特徴とする追従先行車判定装置。
4. 前記先行車判定手段（Ｍ２）は、自車の走行軌跡を含む認識エリア内に存在する物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定するとともに、前記オフセット量の増加に応じて前記認識エリアの縦方向距離を短くすることを特徴とする、請求項３に記載の追従先行車判定装置。
5. 前記先行車判定手段（Ｍ２）は、自車の走行軌跡を含む認識エリア内に存在する物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定するとともに、前記オフセット量の増加に応じて前記認識エリアの幅を狭くすることを特徴とする、請求項３に記載の追従先行車判定装置。
6. 前記先行車判定手段（Ｍ２）は、自車の走行軌跡を含む認識エリア内に所定時間連続して検出された物体を追従走行制御の対象となる先行車と判定するとともに、前記オフセット量の増加に応じて前記所定時間を長くすることを特徴とする、請求項３に記載の追従先行車判定装置。
7. 前記走行軌跡推定手段（Ｍ１）は、前記ヨーレートセンサ（Ｓｂ）の出力を前記オフセット量で補正した値に基づいて前記走行軌跡の推定を行うことを特徴とする、請求項３〜請求項６の何れか１項に記載の追従先行車判定装置。

Images