JP2000016117A - 追従走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な測距センサを用い、渋滞時の追従走行
に適した追従走行装置を提供する。 【解決手段】 まっすぐ前方に位置する先行車両７の左
右のエッジ（リフレクタ８など）を検出する２つの測距
センサ５Ｒ，５Ｌを車両（自車両６）の前面に取り付け
る。そして、渋滞時には、測距センサ５Ｒ，５Ｌが同時
に先行車両７の左右エッジを検出した場合には、先行車
両７ありと判断する。そして、先行車両７との距離が一
定となるように自車両６を追従走行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は追従走行装置に関す
る。具体的にいうと、本発明は、先行車両との車間距離
を計測し、渋滞時に先行車両に追従して走行するための
追従走行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】追従走行装置は、車載用車間測距センサ
によって先行車両との車間距離を計測しながら、先行車
両との間に所定の車間距離を保ちながら走行するもので
ある。このような追従走行装置に用いられている測距セ
ンサとしては、一般に拡散ビーム方式のものと、スキャ
ニング方式のものとが知られている。このうち、拡散ビ
ーム方式の測距センサは、特定の広がり角を持つ光ビー
ムを前方へ投射し、その反射光を受光して距離を測定す
るものである。また、スキャニング方式の測距センサ
は、細く絞った光ビームを前方へ投射し、これをポリゴ
ンスキャナ等で反射させることによって検知領域で走査
し、その反射光を受光することによって検知領域で対象
物の距離を計測するものである。

【０００３】これらの車間距離計測用の測距センサは、
高速走行時の定車間追従を実現するため、通常、強力な
光源と高感度の受光素子を備え、高速道路の最高速度１
００ｋｍ／ｈにおける車間距離１００ｍ程度の計測能力
を備えている。また、このような測距センサは遠方の対
象物を効率的に検出するので、自車両の前方の車線以外
の物体が視野内に入って先行車両と誤認することを防止
するため、視野角を制限した構成としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような高速走行時の追従走行に対応した追従走行装置に
より渋滞時の追従走行を実現しようとすると、ビーム拡
散方式の測距センサを用いた追従走行装置では、視野角
が不足するので、高価な車間距離計測用の測距センサを
複数台使用する必要がある。さらに、拡散ビーム方式の
測距センサを用いた追従走行装置では、先行車両の有無
や自車両との車間距離を測定する事は可能であるが、先
行車両の左右方向の位置を特定できない（できたとして
も分解能が低い）ため、追従のためのハンドル制御が困
難である。また、複数の車両が左右に存在した場合であ
ってもそれを分離して判別できないため、追従のための
ハンドル制御が困難である。これらの問題を解決するた
めにも、先行車両の背面を左エッジから右エッジまで隙
間なく検出できるだけの多数の測距センサを左右に並べ
て設置し、これらの測距センサによって先行車両を左エ
ッジから右エッジまで連続的にとらえ、測距センサの分
解能を上げる必要がある。しかし、このような解決方法
では、高価な測距センサを複数台設置する必要があり、
設置場所を考えると非効率であり、追従走行装置も高価
になるという問題があった。

【０００５】また、スキャニング方式の車間距離計測用
の測距センサを用いた追従走行装置においては、渋滞時
の追従走行にも対応できるようにするためには、光ビー
ムの走査範囲を広くするか、拡散ビーム方式と同様に高
価な測距センサを多数設置する必要がある。しかし、光
ビームの走査範囲を広くすれば、高速走行時に、先行車
両以外の物体が視野内に入り易くなり、先行車両と誤認
する恐れがある。また、高価な測距センサを複数台設置
すれば、追従走行装置のコストが高くつく問題がある。

【０００６】また、車間距離計測用の測距センサを用い
ない方式としては、ＣＣＤカメラなどを用いて前方の風
景を画像データとして取り込み、画像処理によって先行
車両の有無や車間距離、左右の走行車両の相対位置など
を求め、これらのデータに基づいて車両制御を行い、追
従走行を実現するものがある。しかし、この方式では、
画像という大量データを高速で処理する必要があるた
め、高価な画像処理装置が必要となり、装置が非常に高
価につく問題がある。

【０００７】本発明は上記の技術的問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、安
価な測距センサを用いて構成された、渋滞時の追従走行
に適した追従走行装置を提供することにある。

【０００８】

【発明の開示】請求項１に記載の追従走行装置は、先行
車両との車間距離を計測し、計測距離データに基づいて
先行車両に追従走行する追従走行装置であって、先行車
両の背面左右のエッジを個別に検出するための検出手段
と、当該検出手段による先行車両の背面左右のエッジの
検出状況に基づいて先行車両が存在するか否かを判定す
る手段とを備えたことを特徴としている。ここで、エッ
ジ検出手段は、先行車両との車間距離を計測する機能を
備えていてもよいが、備えていなくてもよい。また、エ
ッジ検出手段は、指向性の高いものでも低いものでもよ
い。

【０００９】この追従走行装置は、渋滞時において先行
車両を検出し、先行車両が存在する場合には当該先行車
両に追従して走行するためのものである。このような渋
滞した状況で使用される追従走行装置では、先行車両は
自車両のほぼまっすぐ前方に位置していると判断できる
ので、先行車両の左右のエッジの検出状況に基づいて先
行車両が存在するか否かを判断することができる。

【００１０】このような追従走行装置によれば、先行車
両のエッジからエッジまで連続的に認識する必要がな
く、左右エッジを検出できればよいので、光ビームを走
査する必要がなく、また検出手段も最低２個あればよい
ので、簡易な構成で渋滞時において先行車両を検出する
ことができ、渋滞時用の追従走行装置を安価に提供する
ことができる。

【００１１】請求項２に記載の実施態様は、請求項１記
載の追従走行装置において、前記判定手段が、先行車両
背面のエッジからの反射光に相当する強度の光を左右で
同時に検出している場合には、先行車両が存在すると判
定するものである。

【００１２】車両が渋滞している状況では、自車両の前
方に先行車両が存在すると、先行車両は自車両のまっす
ぐ前方に位置することになるので、基本となる判断ルー
ルとしては、左右のエッジを検出している場合には先行
車両が存在すると判断することができる。

【００１３】請求項３に記載の実施態様は、請求項１記
載の追従走行装置において、前記判定手段が、先行車両
の背面左右のエッジの検出状況を経時的に監視すること
により、先行車両が存在するか否かを判定するものであ
る。

【００１４】また、基本的な判断ルールだけでは正確に
判断できない恐れがある場合には、先行車両の左右エッ
ジの検出状況を経時的に監視することにより、判断精度
を高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の一実施形態による追従走行装置１の構成を示すブロッ
ク図である。追従走行装置１は、先行車両検出部２、先
行車両判定部３および車両制御部４から構成されてい
る。先行車両検出部２は、渋滞時における車間距離計測
用の２台の測距センサ５Ｒ，５Ｌを備えている。この測
距センサ５Ｒ，５Ｌは、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半
導体レーザー素子（ＬＤ）等の安価な発光素子から定視
野角の光ビームＢを出射する非接触式のセンサであっ
て、光ビームＢの走査機構は備えていない。この先行車
両検出部２は、渋滞時の追従走行を目的としており、必
要最小限ないし近距離での測定能力があればよいため、
簡易な測距センサ５Ｒ，５Ｌで足りる。２台の測距セン
サ５Ｒ，５Ｌは、先行車両７の後端部の左右エッジを検
出できる位置に設置される。例えば、自車両６の先端の
左右エッジにそれぞれ測距センサ５Ｒ，５Ｌを設置すれ
ばよい（図８を参照）。

【００１６】先行車両判定部３は、後述のような方法に
より、先行車両検出部２が検出した先行車両７の左右エ
ッジ候補が１台の車両のものであるか否かを判定する。
すなわち、先行車両検出部２により、多数の測距センサ
を用いたり光ビームを走査したりすることなく、先行車
両７の判定を可能とする。

【００１７】車両制御部４は、追従すべき先行車両７が
検出され、先行車両７の移動により車間距離が開き、走
行可能となった場合に、先行車両７に追従して走行する
ように自車両６を制御する。

【００１８】つぎに、上記追従走行装置１、特に先行車
両判定部３における先行車両有無の判定方法を説明す
る。この追従走行装置１は、渋滞時における先行車の有
無判断を行うので、つぎの５つの状件を前提としてい
る。 前提条件１： 渋滞時の追従を前提にしているので、先
行車両７との車間距離は短い。 前提条件２： 渋滞時で車間距離が短い状態での追従を
前提にしているので、先行車両７とはほぼ同一線上に自
車両６が存在する。 前提条件３： 先行車両７のリフレクタ８は、ほば車両
の両端部（＝エッジ）に設置されている。 前提条件４： 先行車両７に設置されたリフレクタ８か
らは、強い反射光が戻ってくる。 前提条件５： 車体（リフレクタ８以外の部分）から
も、ある程度の反射光が戻ってくる。

【００１９】つぎに、上記先行車両判定部３における判
定ルールを説明する。先行車両判定部３は、主として、
つぎの判定ルール１，２によって先行車両７が存在する
か否かを判定する。 判定ルール１： 右又は左の測距センサ５Ｒ，５Ｌだけ
しか反射光を受光しない場合、あるいは左右のいずれの
測距センサ５Ｒ，５Ｌも反射光を受光しない場合には、
追従すべき先行車両７が存在しないと判断する。 判定ルール２： 左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌがいずれ
も反射光を受光して測距可能状態となった場合には、追
従すべき先行車両７が存在すると判断する。 判定ルール３： 判定ルール２によって追従すべき先行
車両７が存在すると判断した場合でも、左側の測距セン
サ５Ｌにより計測された車間距離と右側の測距センサ５
Ｒにより計測された車間距離が著しく異なるときには、
１台の車両の左右エッジではないとし、追従すべき先行
車両７ではないと判断する。 判定ルール４： 追従すべき先行車両７が存在すると判
断した場合には、先行車両７の左右のエッジ位置から先
行車両７の車両幅を推定し、その車両幅が通常道路を走
行している車両の幅（１ナンバーのトラックから軽自動
車の幅）の範囲から外れるときには、正常に検出できて
いないとして、追従すべき先行車両７でないと判断す
る。

【００２０】上記判定ルールの根拠を説明する。図２〜
図８は先行車両７と自車両６との位置関係をあらわした
ものである。図２は先行車両７と自車両６とが大きくず
れており、図２から図８に向けて次第に先行車両７と自
車両６との重なり具合が大きくなり、図８では自車両６
の直前に先行車両７が位置している。これらの各状況に
おける左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌの受光強度を考える
と以下のようになる。図２のような状況では、自車両６
の左側の測距センサ５Ｌから出射された光ビームＢが先
行車両７の車体端部で反射され、弱い反射光が左側の測
距センサ５Ｌに戻って受光される。右側の測距センサ５
Ｒには反射光は戻らず、右側の測距センサ５Ｒは先行車
両７を検知しない。図３のような状況では、自車両６の
左側の測距センサ５Ｌから出射された光ビームＢは先行
車両７の右のリフレクタ８で反射され、強い反射光が左
側の測距センサ５Ｌに戻って受光される。右側の測距セ
ンサ５Ｒには反射光は戻らず、右側の測距センサ５Ｒは
先行車両７を検知しない。図４のような状況では、自車
両６の左側の測距センサ５Ｌから出射された光ビームＢ
は先行車両７の右のリフレクタ８で部分的に反射され、
中程度の反射光が左側の測距センサ５Ｌに戻って受光さ
れる。右側の測距センサ５Ｒには反射光は戻らず、右側
の測距センサ５Ｒは先行車両７を検知しない。図５のよ
うな状況では、自車両６の左側の測距センサ５Ｌから出
射された光ビームＢは先行車両７の車体で反射され、弱
い反射光が左側の測距センサ５Ｌに戻って受光される。
右側の測距センサ５Ｒには反射光は戻らず、右側の測距
センサ５Ｒは先行車両７を検知しない。

【００２１】図６のような状況では、自車両６の左側の
測距センサ５Ｌから出射された光ビームＢは先行車両７
の左のリフレクタ８で部分的に反射され、中程度の反射
光が左側の測距センサ５Ｌに戻って受光される。右側の
測距センサ５Ｒには反射光は戻らず、右側の測距センサ
５Ｒは先行車両７を検知しない。図７のような状況で
は、自車両６の左側の測距センサ５Ｌから出射された光
ビームＢは先行車両７の左のリフレクタ８で反射され、
強い反射光が左側の測距センサ５Ｌに戻って受光され
る。右側の測距センサ５Ｒには反射光は戻らず、右側の
測距センサ５Ｒは先行車両７を検知しない。図８のよう
な状況では、自車両６の左側の測距センサ５Ｌから出射
された光ビームＢが先行車両７の左のリフレクタ８で部
分的に反射され、中程度の反射光が左側の測距センサ５
Ｌに戻って受光される。同様に、右側の測距センサ５Ｒ
から出射された光ビームＢは先行車両７の右のリフレク
タ８で部分的に反射され、中程度の反射光が右側の測距
センサ５Ｒに戻って受光される。

【００２２】この追従走行装置１は、渋滞時の追従を前
提としているので、図２〜図７のように先行車両７と自
車両６との位置ずれが大きい状況では、先行車両７から
の反射光はオーバラップしている側の測距センサ５Ｌに
のみ戻ってくる。従って、このように右側又は左側のう
ち一方の測距センサ５Ｒ，５Ｌしか受光していない場合
には、追従すべき先行車両７が存在しないと判断する。
一方、図８のように、先行車両７と自車両６がほぼ重な
っている状況では、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌがとも
に先行車両７からの反射光を受光される。従って、この
先行車両７の左右エッジを検出した場合には、先行車両
７ありと判断する。

【００２３】ただし、図８では先行車両７が自車両６と
同じ大きさの車両である場合を説明したので、先行車両
７と自車両６の大きさが異なる場合についてはもう少し
検討する必要がある。図９は先行車両７の方が自車両６
よりも大きい場合を表しており、図１０は逆に先行車両
７が自車両６よりも小さい場合を表している。図９のよ
うに先行車両７の幅が広い場合には、左右の測距センサ
５Ｒ，５Ｌが先行車両７の左右のリフレクタ８から反射
光を受けとる可能性が高い。リフレクタ８からの反射光
を受光できない場合でも、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌ
が先行車両７の車体から反射光を受け取って測距可能と
なる。一方、図１０のように先行車両７の幅が狭い場合
には、いずれの測距センサ５Ｒ，５Ｌも反射光を受光せ
ず、測距不能となる場合がある。しかし、この場合であ
っても、図１１のように先行車両７が進行し車間距離が
開くと、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌが反射光を受光
し、測距可能となる。結果として、先行車両７の大小に
関わりなく、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌが反射光を受
光した場合には、先行車両７が存在すると判断すること
ができる。

【００２４】しかし、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌが先
行車両７を検出していても、図１２に示すように２台の
先行車両７の左右エッジの片側どうしを検出している状
況を考えることができる。このような場合には、左右の
測距センサ５Ｒ，５Ｌの計測距離が著しく異なると考え
られるので、判定条件３によって追従すべき先行車両７
が存在しないと判断する。なお、左右の計測距離が著し
く異なるか否かは、測距センサ５Ｒ，５Ｌの分解能と、
先行車両７と自車両６の傾きから生じる左右の距離差を
加えたものに対して、計測距離の違いが明らかに大きい
か否かによって判断する。

【００２５】また、検出された１対の反射光が１台の車
両で反射されたものであるかどうかは、先行車両７の幅
寸法を推定することにより確認できる。自車両６に取付
けられている測距センサ５Ｒ，５Ｌの左右分解能が高い
場合には、測距センサ５Ｒ，５Ｌの間隔と視野角は事前
に分かっているので、計測された先行車両７との距離を
考慮することにより、観測された反射光の反射地点を推
定することができる。推定した結果の値が通常走行して
いる車両の幅寸法からはずれている場合には、判定ルー
ル４によって、追従すべきではないと判断する。

【００２６】しかして、上記判定ルール１〜４を適用し
て、その結果追従すべき先行車両７の候補が検出された
場合には、検出された先行車両７候補の左右エッジのそ
れぞれの位置関係を経時的に観察することにより、１台
の車両のエッジであるかどうかを判断する。複数の車両
のエッジを１台の車両候補として誤認識していた場合に
おいては、移動タイミング、各エッジ相互の相対位置関
係などが崩れるため、１台の先行車両７のエッジでない
ことが判明する。１台の車両のエッジを検出した場合に
は、先行車両７が移動したとき左右のエッジは当然互い
の相対的位置関係を保ったまま、同時に自車両６との相
対的距離が同程度変化する。これにより、先行車両７の
候補として残った１対のエッジが１台の車両のものであ
ると判断することができる。

【００２７】さらには、見えていた先行車両７の左右エ
ッジの全体又は一部が計測不能になった場合には、自車
両６と先行車両７の間に歩行者が存在する恐れがあるの
で、運転者による確認が得られるまで自車両６を発車さ
せない。特に、一方のエッジからの反射光を遮って自車
両６と先行車両７の間に進入した歩行者らしき存在が、
いずれかのエッジからの反射光を再び遮ったとしても、
２人の歩行者が重なって先行車両７との間に進入して１
人だけが外へ出たかも知れず、先行車両７と自車両６の
間に誰もいないという保証にはならないから、このよう
な場合には、ただちに自車両６を発進させず、運転者に
よる確認を求め、運転者による確認の入力があるまで
は、自車両６を発進させない。

【００２８】また、それまで見えていた先行車両７の左
右エッジの全体又は一部からの反射光強度が大きくなっ
た場合には、歩行者の携帯しているバックや自転車など
からの反射光を受光している恐れがあるので、先行車両
７と自車両６の間に歩行者が存在する恐れがあると判断
し、運転者の確認があるまでは自車両６を発進させな
い。

【００２９】こうして追従すべき先行車両７が確定した
場合には、測距センサ５Ｒ，５Ｌは先行車両７までの距
離を計測し、先行車両７との車間距離が設定距離に保た
れるよう、運転者に報知し、あるいは自動走行する。

【００３０】（第２の実施形態）高分解能の測距センサ
５Ｒ，５Ｌを用いて先行車両７の左右エッジをそれぞれ
高分解能で検出できれば、渋滞時における先行車両７の
判定をより正確に行える。高分解能の測距センサ５Ｒ，
５Ｌとしては、複数の測距用ユニット（発光部及び受光
部）により測距を行うようにするのが望ましい。あるい
は、発光部だけを複数個設け、発光タイミングと受光タ
イミングにより先行車両７の存在方向を判別可能にして
もよい。逆に、受光部を複数個設けることにより、先行
車両７の存在方向を検知可能としてもよい。

【００３１】このような高分解能の測距センサ５Ｒ，５
Ｌを用いれば、左側及び右側の各測距センサ５Ｒ，５Ｌ
の視野内における受光強度の分布を知ることができるの
で、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌが反射光を受光して測
距可能である場合でも、さらに次の判定ルールを用いて
正確な判定をすることができる。判定ルール３Ａ： 先
行車両７の各リフレクタ８による反射光の存在する領域
が互いに内側に位置している場合には、先行車両７の候
補と判断する。各リフレクタ８による反射光の存在する
領域が互いに外側に位置している場合には、追従すべき
先行車両７ではないと判断する。

【００３２】測距センサ５Ｒ，５Ｌの分解能が高い場合
には、左右の測距センサ５Ｒ，５Ｌにおいて、それぞれ
受光強度の分布を知ることができるので、リフレクタ８
により反射された反射強度の高い部分と車体により反射
された反射強度の弱い部分との位置関係から先行車両７
が１台か２台かを判定することができる。先行車両７が
１台であれば、リフレクタ８間に車体が位置しているか
ら、図１３に示すような受光強度分布が得られた場合に
は、１台の先行車両７であると判断する。これに対し、
たまたま前方に２台の先行車両７が存在し（図１２参
照）、それらの車両で反射した反射光を検知している場
合には、検知されているリフレクタ８の外側に車体が位
置するので、図１４に示すような受光強度分布が得られ
た場合には、２台の先行車両７であると判断する。

【００３３】従って、例えば判定ルール２によって先行
車両７が存在すると判断した場合でも、判定ルール３Ａ
を適用することによって１台の先行車両７か否か判断す
ることができ、判定ルール３をさらに補強することがで
き、追従すべき先行車両７が存在するか否かをより正確
に判断できるようになる。

【００３４】なお、検知している先行車両７からの反射
情報の中に、他の部分と反射強度が異なる部分が存在
し、その部分だけが移動している場合、あるいは、その
部分が他の部分と異なる速度で移動している場合には、
先行車両７と自車両６の間に歩行者等が進入していると
判断し、運転者による確認があるまで自車両６を発進さ
せない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置実施形態による追従走行装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】先行車両と自車両との位置関係を示す図であ
る。

【図３】先行車両と自車両との異なる位置関係を示す図
である。

【図４】先行車両と自車両とのさらに異なる位置関係を
示す図である。

【図５】先行車両と自車両とのさらに異なる位置関係を
示す図である。

【図６】先行車両と自車両とのさらに異なる位置関係を
示す図である。

【図７】先行車両と自車両とのさらに異なる位置関係を
示す図である。

【図８】先行車両と自車両とのさらに異なる位置関係を
示す図である。

【図９】自車両よりも大きな先行車両が前方に位置して
いる状況を示す図である。

【図１０】自車両よりも小さな先行車両が前方に位置し
ている状況を示す図である。

【図１１】自車両よりも小さな先行車両が前方へ進んだ
状況を示す図である。

【図１２】自車両の前方に２台の先行車両が位置してい
る状況を示す図である。

【図１３】１台の先行車両による受光強度分布を示す図
である。

【図１４】２台の先行車両による受光強度分布を示す図
である。

【符号の説明】

５Ｒ，５Ｌ 測距センサ ６ 自車両 ７ 先行車両

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D044 AA49 AB01 3G093 AA01 BA23 BA27 CB10 DB16 5H180 AA01 CC03 LL01 LL04 LL09 5J084 AA01 AA05 AB01 AC02 AD01 AD02 AD03 BA02 BA06 BA39 BA41 BA56 CA23 CA80 DA01 EA23 EA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行車両との車間距離を計測し、計測距
   離データに基づいて先行車両に追従走行する追従走行装
   置であって、 先行車両の背面左右のエッジを個別に検出するための複
   数の検出手段と、 当該検出手段による先行車両の背面左右のエッジの検出
   状況に基づいて先行車両が存在するか否かを判定する手
   段とを備えた追従走行装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段は、先行車両背面のエッジ
   からの反射光に相当する強度の光を左右で同時に検出し
   ている場合には、先行車両が存在すると判定することを
   特徴とする、請求項１に記載の追従走行装置。
3. 【請求項３】 前記判定手段は、先行車両の背面左右の
   エッジの検出状況を経時的に監視することにより、先行
   車両が存在するか否かを判定する、請求項１に記載の追
   従走行装置。