JP2000298172A - レーダ装置におけるデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例え、隊列が小旋回して前走車がレーダ検知
エリア外にはずれてデータが一時消失したのちに再度検
知エリア内にデータが出現した後でも、正しくそれを前
走車データと再決定する。 【解決手段】 走行中に最新の前走車データとして決定
された位置を記憶しておき、前走車データが消失したの
ちには、その後算出した代表値の中から、後続車位置か
ら見て記憶位置を中心とする所定角度以内にあり、か
つ、後続車位置から所定距離以内にある代表値を前走車
データとして決定する（ステップ１１、１２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両隊列追従走行
等にて使用されるレーダ装置におけるデータ処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、運転者により運転される有人の先
導車に対して複数の無人の後続車を自動追従走行させる
自動追従走行システムが提案されている。この自動追従
走行システムによれば、２台目以降の車輌における省力
化が図られる。

【０００３】本発明者等も、高速での追従走行が可能で
かつ前走車の走行軌跡に対する追従精度の高い自動追従
システムを案出し、先に特願平１０−２７８０８４号と
して出願した。

【０００４】上記出願の自動追従走行システムは、有人
運転による先導車の走行軌跡（Ｘ、Ｙ、θ）と操作量
（アクセル、ブレーキ、ステアリング）とを対で、無人
走行される後続車に送信し、後続車は、現時点において
倣うべき操作量を選択するため、現在地を求め、かつ、
対応する先導車の目標位置を求め、この目標位置と対に
なっている操作量を現在の操作量とするフィードフォワ
ード制御を行うとともに、目標位置と現在地との偏差に
基づくフィードバック制御を行うものである。

【０００５】上述の自動追従走行システムでは、後続車
は、自車の走行軌跡が、距離センサあるいは方位センサ
の出力積算値で求まり、隊列走行の場合他車の走行軌跡
も車々間通信で入手できるので、走行軌跡が一致するよ
うにアクセル、ブレーキ、ステアリングを制御すれば、
基本的に高精度の自動追従が行える。しかしながら、実
際上は、たとえ同一車種であっても、路面の違い、走行
性のバラツキ、センサ誤差等の要因によりそれぞれの車
の座標系は徐々にずれ、この座標系のずれ量を補正しな
い限り高精度の自動追従は行えない。この座標系のずれ
量を補正するために、車々間通信で前走車の軌跡情報を
得る他、該前走車と自車（後続車）との相対的な距離と
方向を測定することが必要となる。

【０００６】前走車と後続車との相対的な距離と方向を
測定する手段として、車両搭載用のレーダ装置を用い
る。レーダ装置を用いる場合、確実な距離検知を行うた
めに、前走車の後部に反射器を複数個設置することが多
いが、隊列走行での追従車間距離は短いため、車両搭載
用レーダ装置による計測では前走車の反射器部分だけで
なく後部ボディ全体からも複数の距離データを拾ってし
まう。これらのデータて重心計算等の処理を行うことに
よりグループの代表値を算出し、さらに、この代表値に
フィルタリング処理を行い、前走車と後続車間の相対的
な位置データとする。

【０００７】レーダ検知エリア内には前走車のデータ以
外にも路側物等の物体データがいくつか存在することが
あるが、隊列走行の最初にそれらのうちの一つが前走車
データだと決定され、それ以降はその決定データが追尾
されて多数のデータ中から前走車データが決定され続け
る。この前走車決定データが追従走行制御に使用され
る。

【０００８】ここで、隊列追従走行にて小旋回半径の旋
回走行が行われることがあるが、レーダ装置の物体デー
タ検出エリアには通常一定の限界があり、このため、旋
回半径が小さすぎると、前走車の位置が検出エリア外に
外れてしまうことがあって、その外れている間はデータ
がレーダ装置より得られなくなる。すると、前走車決定
データもその間なくなることになるので、その後検出エ
リア外に外れた前走車が再度検出エリア内に表れたとし
ても、前述したような前回前走車と決定されたデータを
追尾することによって今回の決定データを決定する方法
は行えず、前走車データを何らかの方法で決定しなけれ
ばならない。データ途切れやデータ不検知後に対象物を
再決定するために一般的に行なわれている手法として、
検出して決定された最後の前走車位置を記憶し、再度表
れたデータの中で最後の決定位置からある一定距離以内
なるものを前走車データに決定するというものがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の手法にあっては次の問題があった。すなわち、
検出エリア外に外れてレーダ距離情報が得られない状態
での追従走行は制御性能が大きく劣り、このため、その
間に追従が正確に行われず、追尾軌跡から大きく位置ず
れてしまうことが多い。そのため、再度データ検出エリ
ア内に前走車が出現しても、その位置データは最後に前
走車と決定されたデータの位置から大きく離れてしまう
ことがあり、特にこれは消失時間が長時間接続された場
合に顕著である。すると、その前走車が再出現したデー
タが前走車データとは再決定されなくなるという問題が
ある。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、例えば、隊列が小旋
回して前走車がレーダ検知エリア外にはずれてデータが
一時消失したのちに再度検知エリア内にデータが出現し
た後でも、正しくそれを前走車データと再決定できるレ
ーダ装置におけるデータ処理方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
後続車（例えば、実施形態における後続車２）の前部に
設けられた発信器（例えば、実施形態における発光器
４）から前記後続車の前方を走行する前走車（例えば、
実施形態における前走車１）の後部に向けて光あるいは
電波が発せられ、その反射波を受信する受信器（例え
ば、実施形態における受光器５）から送られてくる複数
の距離データを、一つの物体として想定される範囲でま
とめてそれぞれグループ分けし、これらグループ分けし
た距離データからそれぞれ代表値を算出し、該代表値の
一つを前記前走車データとして用いるレーダ装置におけ
るデータ処理方法において、走行中に最新の前走車デー
タとして決定された位置を記憶しておき（例えば、実施
形態におけるステップ９）、前走車データが消失した
（例えば、実施形態におけるステップ１０）時には、そ
の後算出した代表値の中から、後続車位置から見て前記
記憶位置を中心とする所定角度以内にある代表値を前走
車データとして決定する（例えば、実施形態におけるス
テップ１１）ことを特徴とする。

【００１２】この発明では、走行中に最新の前走車デー
タとして決定された位置が記憶され、前走車データが消
失した時には、該記憶位置から所定角度以内にある代表
値を前走車データとして決定する。すなわち、見失った
位置方向を監視し、その方向に再度データが表れたとき
に、それを前走車データと決定しており、基本的に、見
失ったのちは前走車と後続車の相対的な距離は多少変化
するものの、位置方向はそれほど変わるものではなく、
これを前走車データ決定要素として利用したものであ
る。

【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明に、さらに、算出した代表値が、後続車位置から所定
距離以内にあるか否かも判定して前走車データと決定す
る（例えば、実施形態におけるステップ１２）要件を加
えたことを特徴とする。

【００１４】この発明では、角度と距離の両面から前走
車データを決定しており、より信頼性の高いデータが得
られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は隊列追従走行を行
う電動車両の走行状態を表している。電動車両は、運転
者が運転する先頭の先導車とそれに続く後続車（単数と
複数の場合がある）に分かれるが、この図で示すもの
は、先導車とその直後の後続車、あるいはある後続車と
その直後の後続車の関係のみを表している。また、ここ
では、進行方向前側の車両を先導車、後続車のいずれに
かかわらず前走車１、該前走車１の直後を走行する車両
を後続車２と呼ぶこととする。

【００１６】後続車２の前部にはレーザレーダ装置３が
搭載されている。レーザレーダ装置３は、レーザダイオ
ード等の発光器４から発せられるパルス変調されたレー
ザ光を所定角度の範囲（例えば、２７０°）にわたって
光学的に走査して照射し、そのときの物体からの反射光
を受光器５で受け、この反射波の遅れ時間から物体まで
の距離とそのときの方向を測定するものである（図２参
照）。前走車１の後部左右には、レーザレーダ装置３の
受光器５に強い反射波を返すための反射器（反射テー
プ）１ａ、１ｂがそれぞれ取り付けられている。また、
レーザレーダ装置３には、受光器５から送信されてくる
データ処理を行うデータ処理装置８が組み込まれてい
る。

【００１７】データ処理装置８は、ブロック化処理手段
９と、フィルタリング・補間処理手段１０と、前走車デ
ータ決定処理手段１１とから構成されている。

【００１８】前記ブロック化処理手段９は、受光器５か
ら送信されてくる複数の距離データを一つの物体として
想定される範囲ごとにグループ分けし、かつ、それらグ
ループの代表値（以下、ブロック化データと呼ぶことも
ある）を算出するものである。代表値を算出するには、
例えば、いわゆるデータの重心計算等の手法が用いられ
る。

【００１９】前記フィルタリング・補間処理手段１０
は、前記ブロック化処理手段９より得られたブロック化
データに対してまず最初にフィルタリング処理を行い次
いで補間処理を行う。

【００２０】図４の反射レベルパターンは、レーザレー
ダ装置３の１回のスキャン（走査）による図である。実
際は、該スキャンを所定時間毎（例えば、数ｍｓ〜数十
ｍｓ毎）に行い、時間軸で連続し反射パターンが得られ
る。前記フィルタリング処理は、該時間的に連続した
（実際は計測時間で離散している）測定データに対し
て、時間軸上にフィルタ（例えば、デジタルフィルタに
よるローパスフィルタ）をかけ、データの急変を防止す
る処理を行う。発光器４と受光器５の間の実際の距離は
急には変動しないので、距離の急変動は測定ノイズと見
なせる。

【００２１】また、外乱の影響で、あるスキャン時に反
射波が得られない時があるので、その測定抜けに対して
は計測距離を埋め込む処理を行う。これが補間処理であ
る。つまり、ブロック化処理手段９からいずれかの物体
に関するブロック化データが得られなかった場合に、そ
の得られなかったブロック化データが極短時間の場合に
は、あたかもそのデータが得られたかの如く扱う処理を
行うのである。

【００２２】前記前走車データ決定処理手段１１は、上
記のような過程を経て得られる処理後の複数のブロック
化データから、前走車のものと推定されるブロック化デ
ータを一つ選択して前走車処理データとして決定し、該
データ、すなわち、前走車の（相対）位置（距離と方
位）データを、当該後続車２の全体的な制御処理手段で
ある走行ＥＣＵ（図示略）に送る処理を行う。なお、図
２において、追従走行性御装置の詳細については記載し
ていないが、従来技術の記載、あるいは特願平１０−２
７８０８４号に記載されているような、有人運転による
先導車の走行軌跡（Ｘ、Ｙ、θ）と操作量（アクセル、
ブレーキ、ステアリング）とを対で、無人走行される後
続車に送信し、後続車は、現時点において倣うべき操作
量を選択するため、現在地を求め、かつ、対応する先導
車の目標位置を求め、この目標位置と対になっている操
作量を現在の操作量とするフィードフォワード制御を行
うとともに、目標位置と現在地との偏差に基づくフィー
ドバック制御を行う。

【００２３】前記前走車データ決定処理手段１１は、走
行中に最新の前走車データとして決定された位置を記憶
する記憶部１１ａと、算出した代表値が、後続車位置か
ら見て前記記憶位置を中心とする所定角度以内にあるか
否かを判定する角度判定部１１ｂと、算出した代表値
が、後続車位置から所定距離以内にあるか否かを判定す
る距離判定部１１ｃとを備える（図３参照）。

【００２４】次に、上記構成のレーザレーダ装置３及び
それに付随するデータ処理装置８の作用について説明す
る。

【００２５】レーザレーダ装置３のメインスイッチがオ
ン操作されると、距離データの読み込みが行われる。つ
まり、発光器４からパルス変調されたレーザ光が発せら
れ、物体からの反射光が戻ってくるまでの時間を計算す
ることで、レーダ装置３から物体までの距離データが算
出される。図４は読み込まれた距離データを示す。図中
×印が距離データを示す。

【００２６】次いで、ブロック化処理手段９にてデータ
ブロック化処理が行われる。すなわち、前記複数の距離
データのうちいくつかがある距離値以内にある場合に、
それら複数の距離データどうしが一つの物体から得られ
たデータであると判断してグループ分けし、それらグル
ープ分けした一つ一つの物体と想定されるデータ群から
それぞれ代表値を算出する。代表値の算出には、前述し
たように、データの重心計算の手法が用いられる。この
ようにして得た代表値をブロック化データとする。

【００２７】図１および図４を参照しながらデータブロ
ック化処理について具体的に説明すると、走査角がＺａ
領域にある距離データは、ある距離範囲内にあるので、
一つの物体Ａに関するデータとして認識する。これらの
距離データに、例えばデータの重心計算等の手法を導入
して代表値Ａａを算出する。同様に、走査角Ｚｂ領域に
ある各距離データを物体Ｂに関するものとして認識し、
上記データの重心計算等の手法を導入して代表値Ｂａを
算出する。同様に、走査角Ｚｃ領域にある各距離データ
に対しても物体Ｃに関するものとして認識し、代表値Ｃ
ａを算出する。

【００２８】次いで、ブロック化処理手段９により処理
されたブロック化データに対し、フィルタリング処理を
行い、測定のばらつきの影響を受けにくくし、多少誤差
が含まれる測定であっても、後処理によって実距離デー
タに近い値が得られるよう補正する。その後、さらにデ
ータ補間処理を行う。すなわち、前記ブロック化処理手
段９から、いずれかの物体に関するブロック化データが
得られず途切れた場合であっても、その得られなかった
ブロック化データが極短時間の場合には、過去のブロッ
ク化データを基に、たまたまなんらかの理由により距離
データが得られなかっただけで、実際には物体があるも
のと処理し、前回のデータをそのまま今回のデータとし
て用いるような処理を行う。そして、ブロック化データ
が複数回にわたって連続して得られなかった場合に、初
めてその物体はなくなったものと判断する。

【００２９】次いで、前走車データ決定処理手段１１に
より、上記フィルタリング・補間処理後の複数のブロッ
ク化データのうち、前回前走車のものと決定されて記憶
されている前走車位置からある一定距離以内にあるもの
を前走車データとして再決定し、この前走車データを走
行ＥＣＵに送る処理を行う。

【００３０】この前走車データ決定処理手段１１を、図
５を参照しながら具体的に説明すると、まず、処理が初
回か否か判定し（ステップ１、２）、初回と判定した場
合には隊列走行の開始時に上記のようにして求められた
ブロック化データの中から、１つのデータを前走車のも
のとして決定する（ステップ４）。隊列走行の開始時は
必ず車と車の位置関係が既知の場所から始めることと
し、したがって、最初のデータ決定は、その前走車の初
期想定位置の範囲内にあるデータをそのまま前走車のも
のと見なすことができる。そして、最初に前走車距離デ
ータが決定された後は、記憶部１１ａにてその決定され
た位置を一旦記憶する（ステップ９）。

【００３１】一方、初回ではなく次回の処理にあたると
きには、次いで前回に前走車距離データが決定されて存
在したかどうかを判定する（ステップ３）。ここで、前
回に前走車距離データが存在したと判定した場合には、
その距離データが今回どの位置に存在しそうかを推定算
出する（ステップ５）。これは、前回までの前走車距離
データの動き方から前走車１と後続車２との相対速度が
求められるため、それを用いて今回における前走車１の
位置を推定する。そして、その推定した位置から一定距
離内に、今回のブロック化データがあるか否か判定し
（ステップ６）、存在すればそのブロック化データを選
択する。もし、複数のブロック化データが存在すれば、
一番推定位置に近いブロック化データを選択する（ステ
ップ７）。そして、その選択されたブロック化データを
今回の前走車決定データとする（ステップ８）。なお、
ステップ６でＮＯと判定した場合、つまり、推定した前
走車データ位置から一定距離内にブロック化データが存
在しなければ、今回の前走車決定データはないことにな
る（ステップ１０）。

【００３２】また、前記ステップ３でＮＯと判定した場
合、つまり、前回に前走車距離データが存在しなかった
場合には、角度判定部１１ｂにて、最後に前走車距離デ
ータが決定されて記憶されている位置、言い換えれば、
最新の前走車距離データが決定されて記憶されている位
置を中心とした所定角度以内に今回のブロック化データ
があるか否か判定し（ステップ１１）、かつ、距離判定
部１１ｃにて、自車（後続車２）位置から所定距離以内
に今回のブロック化データがあるか否か判定し（ステッ
プ１２）、それらの条件に該当するブロック化データを
選択する。すなわち、図６に示すように、最後に前走車
距離データが決定されて記憶されている位置Ｙを中心と
した所定角度θ以内で、かつ、自車位置から所定距離Ｌ
（例えば、８ｍ）以内に今回のブロック化データがある
か否かを判定し、あればそれらのブロック化データを選
択するのである。もし、上記条件を満足するブロック化
データが複数存在する場合には、前記記憶位置Ｙとの距
離が一番近いブロック化データを選択する（ステップ１
３）。ここで、前記所定角度θは、一旦消失した前走車
データが、前走車の存在により再度検知されるときに、
前走車が記憶位置から再度出現するであろう角度範囲を
念頭に設定されるもので、制御のサイクルタイム、車
速、旋回許容半径等の要素により設定される。また、前
記所定距離Ｌは、一旦消失した前走車データが、前走車
の存在により再度検知されるときに、前走車が再度出現
するであろう自車からの距離を念頭に設定されるもの
で、制御のサイクルタイム、車速等の要素により設定さ
れる。

【００３３】また、仮に、これらの条件を満足するブロ
ック化データが一つも存在しなければ、今回の前走車決
定データはないことになる（ステップ１０）。このよう
にブロック化データを前走車距離データとして決定する
が、この決定後はその位置を再度記憶する（ステップ
９）。そして、この一連の処理を繰り返し行う（ステッ
プ１〜１４）。

【００３４】ここで、上述した条件設定を行っている根
拠について説明すると、前走車１を見失っている場合で
も追従制御上は前走車１が走ったと想定される方向に向
かって後続車２（自車）の走行が継続されており、正確
な追従走行はできないものの全く間違った方向には走行
していない。そのため、このような場合でも例えば視野
角の右方向で見失った物体が視野角の全く反対側の左方
向から再度出現することはまず考えられない。従って、
見失った位置方向を監視していれば、そちら方向へ再度
出現してくるものとして考えられ、見失った位置方向の
ある所定角度以内を監視するものである。なお、データ
が消失するのは、対象物がレーダ装置の視野角外に至る
場合の他、何らかの理由でデータが検出できない場合も
あり、そのときでも見失った位置方向のある所定角度以
内を監視するのは同様である。

【００３５】とはいっても、見失った角度方向だけ着目
すると、前走車１が再出現する前にその角度方向の遠方
に別の路側障害物等が出現してしまうことが予想され
る。よって、それを避けるために、記憶位置からある所
定角度以内でかつ自車から所定距離以内に再度出現する
物体のみを前走車と見なすことにする。以上のことか
ら、前走車１が見失った位置から距離がある程度離れた
位置に再出現した場合でも、見失った位置から所定角度
以内で再度出現する物体を前走車と決定することによっ
て、再度前走車距離データと決定することができる。

【００３６】なお、上記実施の形態で表したものはあく
まで本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲
で適宜設計変更可能である。例えば、上記の実施の形態
では、レーザ光を用いたレーダ装置を用いているが、こ
れに限られることなく、例えばミリ波を用いたものであ
ってもよい。また、上記実施の形態では、本発明方法を
隊列追従走行を例にとって説明したが、本発明方法は、
これに限られることなく、障害物検知や、運転者の報
知、自動回避等の場合にも、適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に係るレーダ装置におけるデー
タ処理方法によれば、見失った位置方向を監視し、その
方向に再度データが表れたときに、それを前走車データ
と決定しており、基本的に、見失ったのちは前走車と後
続車の相対的な距離は多少変化するものの、位置方向は
それほど変わるものではなく、これを利用したものであ
る。したがって、従来のデータ途切れ等に採用される距
離のみによる再決定手法に比べて高い信頼性が得られ、
ひいては、このデータを用いることにより高精度の追従
走行を行うことができる。

【００３８】請求項２に係る発明によれば、角度と距離
の両面から前走車データを決定しており、より一層信頼
性の高いデータが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態によるレーダ装置におけ
るデータ処理方法により追従走行を行った状況を示す概
略平面図。

【図２】 レーダ装置及びそれに付随するデータ処理装
置のブロック図。

【図３】 ブロック化処理手段の内容を示すブロック
図。

【図４】 レーダ装置により検出された距離データの例
を示す図。

【図５】 データ処理装置の処理を示すフローチャー
ト。

【図６】 レーダ装置により前走車データと再決定され
るエリアを示す図。

【符号の説明】

１……前走車、 ２……後続車、
３……レーザレーダ装置、 ４……発光器
（発信器）、５……受光器、 ８
……データ処理装置、９……ブロック化処理手段、
１０……フィルタリング・補間処理手段、１１…
…前走車データ決定処理手段、 １１ａ……記憶部、１
１ｂ……角度判定部、 １１ｃ……距離判
定部。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H301 AA03 AA10 CC03 CC06 DD08 DD17 GG08 5J070 AB01 AB24 AC02 AC13 AG03 AH14 AH19 AH39 AH45 AJ13 AK04 AK22 BB04 BF02 BF04 BF11 BF16 5J084 AA05 AA10 AB01 AC02 AD03 AD12 BA04 BA11 BA14 CA25 CA26 CA32 CA49 CA57 CA72 DA07 EA04 EA11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後続車の前部に設けられた発信器から、
   前記後続車の前方を走行する前走車の後部に向けて光あ
   るいは電波が発せられ、その反射波を受信する受信器か
   ら送られてくる複数の距離データを、一つの物体として
   想定される範囲でまとめてそれぞれグループ分けし、こ
   れらグループ分けした距離データからそれぞれ代表値を
   算出し、該代表値の一つを前記前走車データとして用い
   るレーダ装置におけるデータ処理方法において、 走行中に最新の前走車データとして決定された位置を記
   憶しておき、前走車データが消失した時には、その後算
   出した代表値の中から、後続車位置から見て前記記憶位
   置を中心とする所定角度以内にある代表値を前走車デー
   タとして決定することを特徴とするレーダ装置における
   データ処理方法。
2. 【請求項２】 前記前走車データが消失した時には、そ
   の後再度算出した代表値の中から、後続車位置から見て
   前記記憶位置を中心とする所定角度以内にある代表値
   で、かつ、後続車位置から所定距離以内にある代表値を
   前走車データとして決定することを特徴とする請求項１
   記載のレーダ装置におけるデータ処理方法。