JP2000298173A

JP2000298173A - レーダ装置におけるデータ処理方法

Info

Publication number: JP2000298173A
Application number: JP11108605A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Mochizuki; 和彦望月
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】特に走り出し・停止時の車間距離の変動が生
じる場合でも、ばらつきの少ないの実車間距離に近い距
離データを得る。【解決手段】追従走行を行う後続車に設けられた発光
器から、前走車の後部に向けて発せられるレーザ光の反
射波に基づいて前走車と後続車間の距離データを得、こ
の距離データをフィルタリング処理する。フィルタリン
グ処理は、後続車が所定値以下の車速で走行する場合の
フィルタ時定数を、後続車が所定値を超える車速で走行
する場合のフィルタ時定数よりも大きくなるように、デ
ジタルフィルタ係数を変化させて処理する（ステップ４
〜７）。

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
性のばらつき、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が行えなくなる。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が使用さ
れる。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。これらのデータをグループ分けし、まとまった
一つのデータ群に対して重心計算等の処理を行うことに
より代表値を算出し（ブロック化処理）、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。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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなレーダ装
置を用いる測定にあっては次の問題があった。すなわ
ち、隊列追従走行では、車両間通信等によって停止・走
行のタイミングは各車両ともほぼ同時に指令されるが、
処理タイミング・車両間のばらつきなどによって実際の
動作挙動はどうしても各車両ともずれが生じる。そのた
め、車間距離一定で追従制御を行うにも拘わらず、走り
出し・停止時には特に車間距離に変動が生じる。ここ
で、計測されるレーダ距離データは、反射器部分は反射
レベルが強いため多少の車間距離の変動があっても実距
離値との誤差が少ないが、車両ボディ部分は反射レベル
が比較的弱いためばらつきも多く、車間距離が変動する
とその変動値以上に実距離値との誤差が多いデータにな
ってしまう。すると、そのようなばらつきの多いボディ
部分を含むデータ群にグループ化処理を行うと、グルー
プ化された代表値データもばらつきを多く含んだものに
なってしまい、それをそのまま前走車距離データとして
追従制御に使用すると制御性能が悪化するという問題が
生じていた。

【０００８】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とは、特に走り出し・停止
時の車間距離の変動が生じる場合でも、ばらつきの少な
いの実車間距離に近い距離データが得られるレーダ装置
におけるデータ処理方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
前走車（例えば、実施形態における前走車１）の後部と
前記前走車の後方を走行する後続車（例えば、実施形態
における後続車２）の前部のいずれか一方に設けられた
発信器（例えば、実施形態における発光器４）から、前
記前走車の後部と後続車の前部の他方に向けて発せられ
る光あるいは電波の反射波に基づいて前記前走車と後続
車間の距離データを得、該距離データをフィルタリング
処理（例えば、実施形態におけるステップ４〜７）して
前記前走車と後続車間の相対的な位置データとするレー
ダ装置におけるデータ処理方法において、前記フィルタ
リング処理が、前記発信器を搭載する前走車または後続
車が所定値以下の車速で走行する場合のフィルタ時定数
を、同前走車または後続車が前記所定値を超える車速で
走行する場合のフィルタ時定数よりも大きくなるように
設定して処理（例えば、実施形態におけるステップ５〜
７）を行うことを特徴とする。

【００１０】この発明では、ボディの距離データのばら
つきの影響を最も顕著に受ける所定値（極低速車速）以
下の走り出し・停止時においては、通常走行時に比べて
フィルタ時定数が大きくなるようなフィルタリング処
理、つまりデータ変動の影響が小さくなるようなフィル
タリング処理を行うため、上述のように、例え、ばらつ
きの多い距離データしか検出し得ない場合でも、その後
のフィルタリング処理によって、誤差の影響が少ない形
に変換して出力する。

【００１１】

【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。

【００１２】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
を受光部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リフレクタ（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、受光部５から送信されて
くるデータ処理行うデータ処理装置８が組み込まれてい
る。

【００１３】データ処理装置８は、ブロック化処理手段
９と、フィルタリング処理手段１０と、補間処理手段１
１と、前走車データ決定処理手段１２とからなってい
る。

【００１４】前記ブロック化処理手段９は、受光部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
想定される範囲でまとめてそれらの代表値を算出するも
のである。代表値を算出するには、例えば、いわゆるデ
ータの重心計算の手法を用いる。

【００１５】前記フィルタリング処理手段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
対して処理を行うものであり、例えば、デジタルフィル
タによるローパスフィルタ等の演算処理を行う。

【００１６】図５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
なせるのである。

【００１７】ここでは、デジタルフィルタ係数を車速に
よって変化させている。すなわち、フィルタリング処理
を行うにあたり、前記発信器４を搭載する後続車２が走
り出し直後または停止直前の所定値（極低速：例えば２
ｋｍ／ｈ）以下の車速で走行する場合のフィルタ時定数
を、同後続車２が前記所定値を超える車速で走行する場
合のフィルタ時定数よりも大きくなるように、デジタル
フィルタ係数を変化させている。ここで、前記所定値と
は、車間距離一定で追従制御を行っているにも拘わら
ず、車間距離に変動が生じがちな、走り出し直後あるい
は停止直前の極低速の車速をいう。これは、追従走行の
制御内容、車の性能等にも影響されるが、今のところ、
前述したように２ｋｍ程度を考えている。

【００１８】フィルタリング処理手段１０は、具体的に
は、図３に示すように、フィルタ時定数が少なくとも大
小２種類あるように、デジタルフィルタ係数を複数組設
定するデジタルフィルタ係数設定部１０ａと、前記前走
車または後続車のレーダ装置が搭載される車両の車速が
所定値以下か否か判定する判定部１０ｂと、該判定部１
０ｂによる判定結果に基づき、前記車両が所定値以下の
場合小のフィルタ時定数となるように、他方、前記車両
が所定値を超える車速で走行する場合大のフィルタ時定
数となるように前記デジタルフィルタ係数の組み合わせ
を選択する選択部１０ｃと、該選択部１０ｃで選択され
たデジタルフィルタ係数により、前記距離データに対し
て処理演算を行う演算部１０ｄとを備える。

【００１９】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。

【００２０】前記前走車データ決定処理手段１２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。

【００２１】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１０−２７８０８４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。

【００２２】次に、上記構成のレーダ装置３及びそれに
付随するデータ処理装置８の作用について図４を参照し
ながら説明する。

【００２３】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（ステップ１、２）。図５は読み込まれた距離データ
を示す（Ｘ印が距離データを示す）。

【００２４】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
離データが一つの物体から得られたデータであると判断
する。そして、それら距離データを加算しかつその加算
値を距離データ数で割って得られる値を代表値として算
出する処理を行う。つまり、一つの物体から得られたと
判断した距離データに対して、重心計算の手法を導入し
て代表値として算出する処理を行う（ステップ３）。

【００２５】図１および図５を参照しながら具体的に説
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Ｃａを算出する。

【００２６】次いで、判定部１０ｂにより、自車（後続
車２）の車速が所定値以下であるか否か判断する（ステ
ップ４）。そして、選択部１０ｃにて、所定値を超える
場合、つまり通常の走行時である場合には、フィルタの
時定数が小さくなるように、フィルタリング処理のデジ
タルフィルタ係数の組み合わせを設定・選択する（ステ
ップ５）。なお、デジタルフィルタ設定部１０ａにて、
フィルタ時定数が大小２種類あるように予めデジタルフ
ィルタ係数の組み合わせを設定しておく。そして、演算
部１０ｄにて、上記選択されたデジタルフィルタ係数に
より、距離データに対して処理演算を行う（ステップ
７）。

【００２７】具体的には、例えば、一つの物体Ａに関
し、今回測定の代表値Ａ₁、前回測定の代表値Ａ₂、前々
回測定の代表値Ａ₃、…、Ｎ回前の測定の代表値Ａ
_N+1に、それぞれデジタルフィルタ係数ａ₁、ａ₂、ａ₃、
…、ａ_N+1を乗ずる計算を行い、それら得られた値を加
算する（Ｎは整数）。

【００２８】一方、自車の車速が所定値以下の場合に
は、走り出し直後あるいは停止直前であると判断し、ば
らつきの多い距離データしか測定し得ないことから、自
車の車速が所定値を超える場合に比べてフィルタ時定数
が大きくなるようにデジタルフィルタ係数（ａ₁、ａ₂、
ａ₃、…、ａ_N+1）を設定・選択し（ステップ６）、この
選択したデジタルフィルタ係数によりフィルタリング演
算を行う（ステップ７）。これにより、走り出し直後、
停止直前の車間距離が変動し易い状況下にあって、距離
データとして実距離値以上に誤差が大きい測定データし
か得られない場合でも、その後の上記フィルタリング処
理により、誤差の影響の少ない形に変換することがで
き、結果的に、実距離値に近い信頼性の高い測定データ
が得られる。なお、図４のフローチャートの内、ステッ
プ４〜９がフィルタリング処理手段１０に相当する。

【００２９】次いで、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（ステップ８）。

【００３０】次いで、前走車データ決定処理手段１２に
より、上記フィルタリング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ＥＣ
Ｕに送る処理を行う。

【００３１】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、後続車２にレーダ装置３を搭載し、そこからレー
ザ光を前走車１の後部に向けて発しているが、これに限
られることなく前走車１の後部にレーダ装置３を搭載
し、そこから後続車２の前部に向けてレーザ光を発し、
この反射光（波）から距離データを得て、それを車々通
信により後続車２に通信するような構成にしても良い。
また、レーダ装置としては、レーザ光を用いたものの
他、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、フィルタリング処理手段１０によ
って処理する対象は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であるが、これに限られることな
く、例えば、距離データが１つしか検知し得ない場合に
は、この距離データをフィルタリング処理手段１０によ
って処理する対象としてもよい。また、デジタルフィル
タ係数設定部による、設定は時定数が大小２種類に限ら
ず、３種類以上設定しても良い。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。

【００３２】

【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、ボディの距離データのばらつきの
影響を最も顕著に受ける極低速車速以下の走り出し・停
止時において、通常走行時に比べてフィルタ時定数が大
きくなるようなフィルタリング処理、つまりデータ変動
の影響が小さくなるようなフィルタリング処理を行うた
め、例え、ばらつきの多い距離データしか検出し得ない
場合でも、その後のフィルタリング処理によって、誤差
の影響が少ない形に変換して出力することができる。こ
のため、誤差の大きいデータの影響を極力抑えることが
でき、前走車と後続車間の相対的な位置データとして信
頼性の高いデータが得られることとなり、該データを使
用することによって高精度の追従走行を行うことができ
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
るデータ処理装置を備えて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
置の構成図。

【図３】フィルタリング処理手段の詳細を示す構成
図。

【図４】データ処理装置の処理を示すフローチャー
ト。

【図５】レーダ装置により検出された距離データを示
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……受光部、８
……データ処理装置、９……ブロック化処理手段、
１０……フィルタリング処理手段、１０ａ……デ
ジタルフィルタ設定部、１０ｂ……判定部、１０ｃ…
…選択部、１０ｄ……演算部、１１
……補間処理手段、１２……前走車デー
タ決定処理手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２４Ｂ６２４ＤＧ０１Ｓ 13/93 ＺＦターム(参考） 5J070 AB01 AB24 AC02 AC06 AC13 AG03 AH14 AH19 AH39 AH45 AJ13 AK04 AK22 BB04 BF02 BF04 BF11 BF16 5J084 AA05 AA07 AA10 AB01 AC02 AD03 AD12 BA04 BA11 BA14 CA25 CA26 CA32 CA49 CA57 CA72 EA04 EA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前走車の後部と該前走車の後方を走行す
る後続車の前部のいずれか一方に設けられた発信器か
ら、前記前走車の後部と後続車の前部の他方に向けて発
せられる光あるいは電波の反射波に基づいて前記前走車
と後続車間の距離データを得、該距離データをフィルタ
リング処理して前記前走車と後続車間の相対的な位置デ
ータとするレーダ装置におけるデータ処理方法におい
て、前記フィルタリング処理は、前記発信器を搭載する前走
車または後続車が所定値以下の車速で走行する場合のフ
ィルタ時定数を、同前走車または後続車が前記所定値を
超える車速で走行する場合のフィルタ時定数よりも大き
くなるように設定して処理を行うことを特徴とするレー
ダ装置におけるデータ処理方法。