JP2001066361A - 車両用障害物検出装置の中心軸偏向量算出装置及び中心軸偏向量補正装置、操舵角中立学習装置並びに車間制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操舵角センサの出力を前提とせず、車両用障害
物検出装置自身の検出データのみに基づいて車両直進状
態を検出できるようにする。 【解決手段】複数の静止物についての相対移動ベクトル
を算出する（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。そして、複数の静
止物の位置関係が所定の条件に合致すれば（Ｓ３：ＹＥ
Ｓ）、静止物の相対移動ベクトルの平行度を算出する
（Ｓ４）。平行度が所定のしきい値以下であれば（Ｓ
５：ＹＥＳ）、車両直進状態であると判断し、平行度が
しきい値よりも大きければ（Ｓ５：ＮＯ）、車両旋回状
態であると判断する。つまり、複数の静止物体の相対移
動ベクトルがほぼ平行であれば、照射中心軸のずれの有
無にかかわらず車両は直進走行状態であると判定でき
る。そして、車両直進状態（Ｓ５：ＹＥＳ）での偏向量
を算出すれば、その偏向量に基づく照射中心軸の補正が
できる（Ｓ６，Ｓ７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の照射中心軸
を中心に所定角度に渡って送信波を照射し、その反射波
に基づいて障害物までの距離および角度を検出する車両
用障害物検出装置に対して用いられ、車両直進状態にお
いて前記照射中心軸の車両進行軸に対する偏向量を算出
する技術や、車両直進状態において操舵角の中立位置を
学習する技術などに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両に搭載され、車幅方向の
所定角度に渡って光波や電磁波などを照射し、その反射
波に基づいて先行車などの障害物までの距離および角度
を検出する車両用障害物検出装置が考えられている。こ
の種の車両用障害物検出装置は、先行車を検出して車間
を一定に保つ車間制御や、自車両が障害物に接近したと
きに警報を発生する警報制御などに利用されている。

【０００３】この車両用障害物検出装置を車両に固定す
るときには、送信波を所定角度に渡って照射する場合の
中心軸（照射中心軸）を車両進行軸に精度よく合わせる
必要がある。もし、両者がずれていると、検出される障
害物の角度に誤差が生じる。この場合、隣接車線を走行
している車両を先行車と判断したり、逆に、先行車を先
行車ではないと判断する可能性がある。しかし、車両用
障害物検出装置を車両に固定する際、その照射中心軸を
車両進行軸に精度よく合わせるためには、非常に微細な
調整が必要になり、きわめて手間がかかる。

【０００４】そのため、車両進行軸に対する照射中心軸
がずれた状態で配設されたとしても、その偏向量を算出
することによって照射中心軸の補正を容易にできるよう
にする技術が提案されている。この発明の技術思想は以
下の通りである。つまり、自車両が先行車に一定の車間
で追従している場合、自車両と先行車とが共に直進状態
であれば両者の相対的な位置関係は殆ど変化しない。そ
してこの場合、先行車は自車両の前方に検出される。そ
こで、先行車と推定される障害物に対して車両用障害物
検出装置が検出した角度に基づき、照射中心軸の偏向量
を算出する。例えば、その障害物に対して検出された角
度が照射中心軸と一致していれば照射中心軸は偏向して
おらず偏向量は０である。また、照射中心軸が偏向して
いると、先行車は照射中心軸からθだけずれた位置に検
出される。この場合は照射中心軸の偏向量は−θとな
る。

【０００５】また、停止物体については次のように対処
している。停止物体の相対速度の方向は車両進行軸と平
行である。したがって、照射中心軸の偏向がなければ、
停止物体の相対速度の方向が車両進行軸と平行でなるの
であるが、照射中心軸が偏向していると、停止物体の相
対速度の方向が照射中心軸からθだけずれることとな
る。この場合は、照射中心軸の偏向量は−θとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来手
法の場合には、ステアリングホイールの操作量を検出す
る操舵角センサの出力を利用して自車両が直進状態であ
ることを検出している。この操舵角センサは、直進状態
である中立位置を学習する必要があり、その学習にはあ
る程度の時間を要してしまう。したがって、従来の照射
中心軸の偏向量算出に際しては、以下のような問題点が
あった。

【０００７】車両用障害物検出装置の中心軸偏向量の
算出精度が、操舵角センサの検出精度の影響を受けてし
まう。したがって、上述したように、照射中心軸を車両
進行軸に精度よく合わせるための非常に微細な調整が必
要になり、きわめて手間がかかってしまう。

【０００８】操舵角センサの中立点学習が進行してか
らでないと、車両用障害物検出装置の中心軸偏向量の算
出ができない。したがって、中心軸偏向量の算出をする
のに比較的長時間要してしまう。そこで、本発明は、車
両進行軸に対する照射中心軸の偏向量を算出するに際し
て、操舵角センサの出力を前提とせず、車両用障害物検
出装置自身の検出データのみに基づいて車両直進状態を
検出できるようにし、従来よりも短時間で中心軸偏向量
の算出を実現できるようにすることを第１の目的とす
る。

【０００９】また、このように車両用障害物検出装置自
身の検出データのみに基づいて車両直進状態を検出でき
ることを利用して、操舵角センサの中立学習を行うこと
で、その中立学習も従来に比べて短時間で実現できるよ
うにすることを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】前記第１
の目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、
車両に搭載され、所定の照射中心軸を中心にして車幅方
向の所定角度に渡って送信波を照射し、その反射波に基
づいて障害物までの距離および角度を検出する車両用障
害物検出装置に対して用いられる中心軸偏向量算出装置
であって、物体認識手段と、直進判定手段と、偏向量算
出手段とを備えている。

【００１１】物体認識手段は、車両用障害物検出装置に
よって検出された障害物までの距離および角度に基づい
て自車両に対する障害物の相対位置および相対速度を算
出すると共に、その算出された相対速度に基づいて障害
物が移動物体であるか停止物体であるかを判断する。そ
して、直進判定手段は、この物体認識手段によって算出
された複数の異なる静止物体の相対移動ベクトルの大き
さ及び方向が同じである場合に、車両が直進走行状態で
あると判定する。

【００１２】ここで、直進判定手段による直進判定手法
に関して詳しく説明する。図１は、照射中心軸が適切に
調整され、車両進行軸と照射中心軸とが一致した状態に
おける、車両の直進運動による静止物標の相対的な移動
ベクトルを示す。なお、例えば車両用障害物検出装置と
してレーザレーダセンサを用いた場合にはレーザレーダ
光軸が照射中心軸である。この場合、車両用障害物検出
装置の座標系（ＸＬ−ＺＬ）と車両座標系（ＸＢ−Ｚ
Ｂ）が一致しており、各座標系下での移動ベクトルの解
釈は全く同一のものとなる。つまり、静止物標（イ），
（ロ），（ハ）について、それぞれ時刻ｔ＝ｔ１の位置
を始点とし、時刻ｔ＝ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の位置を終点
とするベクトルを移動ベクトルとすると、この場合の静
止物標（イ）〜（ハ）の位置は車両から見て平行移動し
ているだけである。したがって、３つの移動ベクトル
は、車両用障害物検出装置の座標系（ＸＬ−ＺＬ）及び
車両座標系（ＸＢ−ＺＢ）のいずれにおいても、その大
きさ及び方向は同じである。

【００１３】また、図２は、照射中心軸の調整が不適正
であり、車両進行軸と照射中心軸とが一致していない状
態における、車両の直進運動による静止物標の相対的な
移動ベクトルを示す。この場合、車両座標系（ＸＢ−Ｚ
Ｂ）においては３つの移動ベクトルがＺ軸に平行となる
が、車両用障害物検出装置の座標系（ＸＬ−ＺＬ）にお
いてはＺ軸に平行にはならない。したがって各座標系下
での移動ベクトルの解釈は全く同一のものとはならない
が、各座標系における３つの移動ベクトル相互間に関し
ては、いずれも移動ベクトルの大きさ及び方向は同じに
なる。

【００１４】これらのことから、車両進行軸と照射中心
軸とが一致しているか否かにかかわらず、車両が直進状
態の場合には、車両用障害物検出装置の座標系（ＸＬ−
ＺＬ）において３つの移動ベクトルの大きさ及び方向が
一致することとなる。しかし、このことだけでは、これ
ら３つの移動ベクトルの大きさ及び方向が一致した場合
には車両直進状態であると判定することはできない。そ
こで、車両直進状態でない場合、すなわち車両旋回状態
の場合の移動ベクトルについて検証してみる。

【００１５】図３に概念的に示したように、車両旋回運
動は、並進運動＋回転運動からなる運動と等価である。
すなわち、車両の旋回走行運動を行って、時刻ｔ＝ｔ１
における車両位置から、時刻ｔ＝ｔ２（ｔ１＜ｔ２）に
おける車両位置へ移動したとすると、旋回走行運動は、
車両位置の移動のみを考慮した並進運動と、車両上下軸
を中心とした回転運動とに分解可能である。

【００１６】したがって、車両旋回運動による静止物標
の相対移動ベクトルは、並進運動による静止物標の相対
移動ベクトル（図４（ａ）参照）と、回転運動による静
止物標の相対移動ベクトル（図４（ｂ）参照）の合成ベ
クトル（図４（ｃ）参照）と一致するはずである。並進
運動による相対移動ベクトルは、上述した車両直進運動
の場合からも判るように、静止物標の位置が異なってい
てもその大きさ及び方向は同一となる。しかし、回転運
動による相対移動ベクトルは、静止物標の位置が異なれ
ばその大きさあるいは方向のいずれか一方は必ず異な
る。したがって、合成ベクトルは、静止物標の位置が異
なれば同一とはならないのである。

【００１７】これらの検証から明らかなように、位置の
異なる複数の静止物標に対する相対移動ベクトルの大き
さ及び方向が同じであれば、それは車両が直進している
状態の場合だけである。したがって、位置の異なる複数
の静止物標に対する相対移動ベクトルの同一性に着目す
ることによって、車両が直進走行状態であるか否かを判
定することができる。

【００１８】なお、ここではＸ−Ｚ平面での２次元的な
観点でのみ解釈しているが、Ｙ−Ｚ座標系についても同
様に考えられる。つまり、平坦な道路上を走行している
場合が上述の直進状態に相当し、起伏のある道路を走行
している場合が上述の旋回状態に相当する。したがっ
て、Ｘ−Ｙ−Ｚの３次元的に解釈しても、「位置の異な
る複数の静止物標に対する相対移動ベクトルの同一性」
に着目することで車両が直進走行状態であるか否かを判
定できる点は変わらない。つまり、起伏のない直線道路
を走行している状態が「直進走行状態」であると言え
る。

【００１９】このような観点も踏まえ、理解を容易にす
るために、以下の説明においては基本的にＹ軸方向につ
いては省略する。そして、本発明の中心軸偏向量算出装
置における偏向量算出手段は、前記直進判定手段によっ
て車両が直進走行状態であると判定された場合に、前記
物体認識手段によって算出された静止物体の相対移動ベ
クトルを算出し、その相対移動ベクトルが車両用障害物
検出装置の照射中心軸となす角を、車両進行軸との偏向
量として算出する。

【００２０】ここで、静止物体の相対移動ベクトルが車
両用障害物検出装置の照射中心軸となす角を、車両進行
軸との偏向量として算出してよい理由について詳しく説
明する。図２を参照して説明したように、車両が直進状
態にあるとき、静止物標から発生する相対移動ベクトル
は車両進行軸と平行になる。したがって、図５に示すよ
うに、幾何学的な関係（錯角）より、静止物体の相対移
動ベクトルが車両用障害物検出装置の照射中心軸となす
角αは、車両用障害物検出装置の照射中心軸が車両進行
軸となす角βと等しくなる。この角βは、すなわち「照
射中心軸の車両進行軸に対する偏向量」である。

【００２１】このように、本発明の中心軸偏向量算出装
置によれば、車両進行軸に対する照射中心軸の偏向量を
算出するに際して、従来のように操舵角センサの出力を
前提とせず、車両用障害物検出装置自身の検出データの
みに基づいて車両直進状態を検出している。そのため、
従来よりも短時間で中心軸偏向量を算出を実現できるよ
うになった。

【００２２】ところで、車両が直進走行状態にあれば複
数の静止物体の相対移動ベクトルは理論的には完全に一
致するはずであるが、検出誤差などによって多少のずれ
が生じる可能性がある。その場合に、完全一致を厳格に
解釈しすぎると現実にそぐわないので、「方向がほぼ同
じ」状態でもよいこととするのが好ましい。そこで、請
求項２に示すように、直進判定手段が、物体認識手段に
よって算出された複数の異なる静止物体の相対移動ベク
トルの方向の平行度を統計的処理によって算出し、その
平行度が所定の閾値以下である場合に車両が直進走行状
態であると判定する構成を採用しても良い。平行度を統
計的処理によって算出する手法としては、例えば分散を
利用すればよい。分散は、平均値からの偏差の平方の平
均値であるため、分散が小さいほど、相対移動ベクトル
の方向の分布の散らばり度合いが小さいと言える。そこ
で、分散が所定の閾値以下であれば直進走行状態である
と判定することは適切な処理である。もちろん、分散以
外の、分布の散らばり度合いを表す散布度を用いて同様
の判定をしてもよい。

【００２３】また、このように複数の相対移動ベクトル
の方向が完全には一致しないことを前提とすると、偏向
量の算出に際しても請求項３に示すような手法を採用す
ることが考えられる。つまり、直進判定手段によって車
両が直進走行状態であると判定された場合に物体認識手
段によって算出された複数の静止物体の相対移動ベクト
ルの方向の平均を算出し、その平均の方向が照射中心軸
となす角を車両進行軸との偏向量として算出するのであ
る。

【００２４】一方、請求項４記載の発明は、上述した中
心軸偏向量算出装置にて算出された前記偏向量に基づ
き、前記車両用障害物検出装置にて検出された障害物ま
での角度を補正する角度補正手段を備えたことを特徴と
する車両用障害物検出装置の中心軸偏向量補正装置であ
る。

【００２５】このように構成された中心軸偏向量補正装
置では、車両用障害物検出装置にて検出された障害物ま
での角度を、中心軸偏向量算出手段にて算出された上記
偏向量に基づいて角度補正手段が補正する。この補正
は、照射中心軸のソフトウェア的な調整であり、図２の
ような車両進行軸からずれて搭載された物理的な照射中
心軸をソフトウェア的に調整し、車両進行軸を一致させ
ることである。

【００２６】具体的な補正手法の説明の前に、車両用障
害物検出装置としてレーザレーダセンサを用いた場合の
レーザレーダ座標系とレーザレーダ物標データの表現法
について説明する。図６には、車両用障害物検出装置
（レーザレーダ）の座標系と極（座標）形式で表現した
レーザレーダ物標データを示す。レーザレーダ物標デー
タは、物標までの距離ｒと、物理的な照射中心軸（レー
ザレーダの光軸）となす角θを用いて、（ｒ，θ）と表
される。また、直交座標で表した場合の対象物標座標
（Ｘ，Ｚ）は下記の式１のように表される。

【００２７】 （Ｘ，Ｚ）＝（ｒ・ｓｉｎθ，ｒ・ｃｏｓθ） …（式１） そして、補正は次のように行う。図７は、車両進行軸に
対して照射中心軸がβだけずれており、そのずれ方向と
同じ方向にθだけ対象物標の位置が照射中心軸からずれ
ている状態を示している。この場合は、上記式１におい
て、θ＝θ＋βとすることによって、極形式表現された
物標データ（ｒ，θ）を車両座標系上のデータとして変
換可能である。このような処理を施すことによって、車
両進行軸と照射中心軸が一致している状態（図１に示す
状態）であるかのように取り扱うことができる。

【００２８】ずれ量β、すなわち「照射中心軸の車両進
行軸に対する偏向量β」は、図５を参照して説明したよ
うに、静止物体の相対移動ベクトルが車両用障害物検出
装置の照射中心軸となす角αと等しくなり、上述した中
心軸偏向量算出装置によって算出されている。したがっ
て、この角βを用いれば、適切な補正を行うことができ
るのである。そして、このような補正をすることで、車
両用障害物検出装置の中心軸を、実質的に車両進行軸に
合わせることができ、車間制御や警報制御などの制御精
度を向上させることができる。

【００２９】上述したように、この補正の前提となる中
心軸偏向量を従来よりも短時間で算出できるため、当然
ながら、この補正も従来よりも短時間で行える。したが
って、より早期に適切な補正のなされた状態を実現で
き、制御精度を向上させた車間制御や警報制御などを、
やはりより早期に実現できるのである。

【００３０】また、このような車両用障害物検出装置の
中心軸偏向量補正装置において角度補正する場合には、
請求項５に示すように、中心軸偏向量算出手段が一定時
間内に個々に算出した複数の偏向量の平均値に基づき、
障害物までの角度を補正するようにしてもよい。このよ
うにすれば、検出誤差などを影響をより少なくすること
ができる。

【００３１】以上は、照射中心軸の偏向量の算出及びそ
の算出された偏向量に基づく補正について説明した。こ
れらにおいてはいずれも、車両進行軸に対する照射中心
軸の偏向量を算出するに際して、操舵角センサの出力を
前提とせず、車両用障害物検出装置自身の検出データの
みに基づいて車両直進状態を検出できることが特徴とな
っている。つまり直進判定手段による判定手法が特徴的
である。

【００３２】そこで、このように車両用障害物検出装置
自身の検出データのみに基づいて車両直進状態を検出で
きることを利用し、操舵角センサの中立学習を行うこと
もできる。そして、このようにすれば中立学習も従来に
比べて短時間で実現できることとなる。

【００３３】この目的のためになされた請求項６記載の
操舵角中立学習装置は、物体認識手段が、車両用障害物
検出装置によって検出された障害物までの距離および角
度に基づいて自車両に対する障害物の相対位置および相
対速度を算出すると共に、その算出された相対速度に基
づいて障害物が移動物体であるか停止物体であるかを判
断する。直進判定手段は、この物体認識手段によって算
出された複数の異なる静止物体の相対移動ベクトルの大
きさ及び方向が同じである場合に、車両が直進走行状態
であると判定する。そして、学習手段が、直進判定手段
によって車両が直進走行状態であると判定された際に操
舵角検出手段にて検出した車両の操舵角に基づき、操舵
角中立位置の学習を行うのである。

【００３４】従来の操舵角中立位置学習は、操舵角検出
手段の出力を利用して自車両が直進状態であることを検
出し、その直進状態における操舵角に基づいて中立位置
を学習していたため、その学習にはある程度の時間を要
してしまっていた。それに対して本発明の操舵角中立学
習装置によれば、物体認識手段によって算出された複数
の異なる静止物体の相対移動ベクトルの大きさ及び方向
が同じである、という条件のみで判定できるため、中立
位置の学習が従来に比べて短時間で実現できることとな
る。

【００３５】なお、このような操舵角中立学習装置にお
いても、上述した請求項２と同様に平行度を考慮した判
定を行うことが好ましい。すなわち、請求項７に示すよ
うに、直進判定手段が、物体認識手段によって算出され
た複数の異なる静止物体の相対移動ベクトルの方向の平
行度を統計的処理によって算出し、その平行度が所定の
閾値以下である場合に車両が直進走行状態であると判定
するのである。

【００３６】ところで、ここまでは、車両用障害物検出
装置の中心軸偏向量算出装置や操舵角中立学習装置とし
て実現した場合を説明したが、これらを用いた車間制御
装置として実現することもできる。まず、請求項８は、
車両用障害物検出装置の中心軸偏向量算出装置を用いた
車間制御装置として実現した場合の構成である。この車
間制御装置によれば、判定手段が、物体認識手段によっ
て算出された物体の相対位置に基づき、物体が自車の進
行方向を基準として定められた自車線領域内に存在する
か否かを判定する、そして先行車選択手段が、その判定
手段による判定結果に基づいて自車に対する先行車を選
択する。すると、車間制御手段は、その選択された先行
車と自車との間の距離に相当する物理量である実車間物
理量と、自車と先行車との目標車間距離に相当する物理
量である目標車間物理量との差である車間偏差、及び自
車と先行車との相対速度に基づき、加速手段及び減速手
段を駆動制御することによって、自車を先行車に追従さ
せて走行させる。

【００３７】なお、実車間物理量としては、例えばレー
ザ光あるいは送信波などを先行車に対して照射し、その
反射光あるいは反射波の受けるまでの時間を検出する構
成を採用した場合には、その検出した時間そのものを用
いてもよいし、車間距離に換算した値を用いてもよい
し、さらには、車速にて除算した車間時間を用いてもよ
い。また、車間制御量としては、目標加速度や加速度偏
差（目標加速度−実加速度）、あるいは目標トルクや目
標相対速度などが考えられる。

【００３８】このような車間制御を実行する上で、上述
した中心軸偏向量算出装置を用いることで、車両用障害
物検出装置の中心軸を車両進行軸に合わせる補正が早期
に行えるため、自車線領域をより早期に且つより適切に
定めることができ、より適切な車間制御の実現に寄与す
ることができるのである。

【００３９】一方、請求項９は、操舵角中立学習装置を
用いた車間制御装置として実現した場合の構成である。
この車間制御装置によれば、請求項８の場合と同様の基
本的な車間制御を実行する上で、判定手段が自車線領域
を定めるための自車の進行方向を決定する場合に、操舵
角中立学習装置により得られている操舵角中立位置と、
操舵角検出手段にて検出された車両の操舵角との差を用
いる。上述したように、中立位置の学習が従来に比べて
短時間で実現できるため、そのように学習された中立位
置を用いた判定を行えば、自車線領域をより早期に且つ
より適切に定めることができ、より適切な車間制御の実
現に寄与することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】次に、本発明が適用された車両制
御装置１について、図面と共に説明する。この車両制御
装置１は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物
が所定の状況で存在する場合に警報を出力したり、先行
車に合わせて適切な車間となるように車速を制御したり
する装置である。

【００４１】図８は、そのシステムブロック図である。
車両制御装置１はコンピュータ３を中心に構成されてい
る。コンピュータ３はマイクロコンピュータを主な構成
として入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の
駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成
は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。

【００４２】コンピュータ３は、車両用障害物検出装置
としての距離・角度測定器５、車速センサ７、ブレーキ
スイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々所定の
検出データを入力している。またコンピュータ３は、警
報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１
７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および
自動変速機制御器２３に所定の駆動信号を出力してい
る。

【００４３】さらにコンピュータ３は、警報感度を設定
する警報感度設定器２５、および図示しないステアリン
グホイールの操作量を検出する操舵角センサ２７を備え
ている。またコンピュータ３は、電源スイッチ２９を備
え、その「オン」により、所定の処理を開始する。

【００４４】ここで、距離・角度測定器５は、送受信部
３１および距離・角度演算部３３を備え、送受信部３１
からは所定の光軸（照射中心軸）を中心にして車両前方
へレーザ光を所定角度の範囲でスキャンして出力かつ反
射光を検出すると共に、距離・角度演算部３３にて反射
光を捉えるまでの時間に基づき、前方の物体までの距離
を検出する装置である。レーザレーダセンサとも呼ば
れ、装置構成も既によく知られているので詳細な説明は
省略する。またレーザ光を用いるものの他に、マイクロ
波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。さ
らに、スキャン式ではなく、モノパルス式、すなわち、
送受信部３１が二つ以上の受信部を有し、距離・角度演
算部３３が受信信号の強度差や位相差（時間差）などに
基づいて距離および角度を演算するものであってもよ
い。

【００４５】コンピュータ３は、このように構成されて
いることにより、障害物が所定の警報領域に所定時間存
在した場合等に警報する警報判定処理を実施している。
障害物としては、自車両の前方を走行する先行車やまた
は停止している先行車あるいは路側にある物体（ガード
レールや支柱物体等）等が該当する。また、コンピュー
タ３は、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１お
よび自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することに
より、先行車の状況に合わせて車速を制御する、いわゆ
るクルーズ制御も同時に実施している。

【００４６】図９はコンピュータ３の制御ブロック図を
示している。距離・角度測定器５の距離・角度演算部３
３から出力された距離ｒとスキャン角度θとのデータ
は、座標変換ブロック４１により自車両を原点（０，
０）とするＸＺ直交座標データに変換される。なお、こ
のＸ方向，Ｚ方向は、図１〜図７で示す方向と同じであ
る。センサ異常検出ブロック４３により、この変換結果
の値が異常な範囲を示していれば、センサ異常表示器１
７にその旨の表示がなされる。

【００４７】また、ＸＺ直交座標データからは、物体認
識ブロック４５で認識種別、物体の中心位置座標（Ｘ，
Ｚ）、相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）などが求められる。認識
種別とは停止物体であるか移動物体であるかを認識する
ものである。物体の中心位置に基づいて距離表示物体選
択ブロック４７により走行に影響する物体が選択され
て、その距離が距離表示器１５により表示される。ま
た、上述した相対速度は、車速センサ７の検出値に基づ
いて車速演算ブロック４９から出力される車速（自車
速）Ｖと、前記物体の中心位置とに基づき、自車位置を
基準とした障害物の相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）として求め
られる。

【００４８】そして、警報判定およびクルーズ判定ブロ
ック５５が、自車速、先行車相対速度、先行車加速度、
物体中心位置、認識種別、ブレーキスイッチ９の出力、
スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設
定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば
警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御
の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警
報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クル
ーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動
器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力し
て、必要な制御を実施する。

【００４９】さらに、コンピュータ３には、距離・角度
測定器５の照射中心軸（光軸）を補正するための照射中
心軸補正ブロック６１が設けられ、上述した自車速、先
行車相対速度、物体中心位置、認識種別に加えて、自車
速と操舵角センサ２７の出力とに基づいて走行カーブ半
径演算ブロック６３が演算したカーブ半径Ｒに基づいて
前記照射中心軸の偏向量（ずれ量）を補正するための偏
向補正量を算出する。また、コンピュータ３には、照射
中心軸補正ブロック６１が前記偏向補正量の算出に当た
ってデータを記憶するための不揮発性メモリ６７が設け
られている。さらに、照射中心軸補正ブロック６１は、
距離・角度測定器５および座標変換ブロック４１に後述
の信号を出力し、算出した照射中心軸の偏向量を補正す
る。

【００５０】次に、照射中心軸補正ブロック６１が実行
する照射中心軸補正処理について説明する。図１０はこ
の照射中心軸補正処理の全体を示すフローチャートであ
り、最初のステップＳ１では、複数の静止物についてデ
ータが得られたか否かを判定する。複数の静止物につい
てのデータが得られていることが、後述する車両直進状
態の判定の前提であるので、静止物のデータが得られて
いない場合、及び静止物のデータが得られていてもそれ
が１つの場合には（Ｓ１：ＮＯ）、本処理ルーチンを終
了する。

【００５１】一方、複数の静止物についてデータが得ら
れている場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、それら各静止物に
ついての相対移動ベクトルを算出する（Ｓ２）。つま
り、時間経過が生じた２つのシーンについて、静止物の
座標位置の差分を求め、相対移動ベクトルとする。

【００５２】続くＳ３では、静止物の位置関係が条件に
合致するか否かを判定する。この位置関係を規定する条
件としては、例えば次のようなものが考えられる。図１
１において、Ｄ１は時刻ｔ＝ｔ１における静止物標
（イ）と（ロ）との間の３次元距離、Ｄ２は時刻ｔ＝ｔ
１における静止物標（イ）と（ハ）との間の３次元距
離、Ｄ３は時刻ｔ＝ｔ１における静止物標（ロ）と
（ハ）との間の３次元距離をそれぞれ示している。この
場合に、位置関係の条件として下式を採用する。

【００５３】Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＞Ｋ （Ｋは定数） 静止物の位置関係が、直進状態判定あるいは照射中心軸
算出の誤差要因となっており、定数Ｋを大きくすると精
度が上がり、逆に定数Ｋを小さくすると精度が悪くな
る。したがって、精度との関係も考慮して適切な定数Ｋ
を決定することが好ましい。

【００５４】なお、条件としては、上述した以外にも、
例えば静止物までの距離の分散が定数よりも大きいこ
と、あるいは静止物へのベクトルの分散が定数よりも大
きいこと、などの条件を採用することもできる。そし
て、この条件に合致しない場合には（Ｓ３：ＮＯ）、本
処理ルーチンを終了する。

【００５５】一方、条件に合致している場合には（Ｓ
３：ＹＥＳ）、静止物の相対移動ベクトルの平行度を算
出し（Ｓ４）、平行度が所定のしきい値以下かどうかを
判断する（Ｓ５）。そして、平行度がしきい値以下であ
れば（Ｓ５：ＹＥＳ）、車両直進状態であると判断して
Ｓ６へ移行するが、平行度がしきい値よりも大きければ
（Ｓ５：ＮＯ）、車両旋回状態であると判断して本処理
ルーチンを終了する。

【００５６】このように平行度に基づく判定を行う理由
は次の通りである。すなわち、車両が直進走行状態にあ
れば複数の静止物体の相対移動ベクトルは理論的には完
全に一致するはずであるが、検出誤差などによって多少
のずれが生じる可能性がある。その場合に、完全一致を
厳格に解釈しすぎると現実にそぐわないので、「方向が
ほぼ同じ」状態でもよいこととするのが好ましい。そこ
で、本実施形態においては、複数の異なる静止物体の相
対移動ベクトルの方向の平行度を統計的処理によって算
出し、その平行度が所定の閾値以下である場合に車両が
直進走行状態であると判定するようにしたのである。

【００５７】なお、平行度は、例えば分散を利用するこ
とが考えられる。分散は、平均値からの偏差の平方の平
均値であるため、分散が小さいほど、相対移動ベクトル
の方向の分布の散らばり度合いが小さいと言える。そこ
で、分散が所定の閾値以下であれば直進走行状態である
と判定することは適切な処理である。もちろん、分散以
外の、分布の散らばり度合いを表す散布度を用いて同様
の判定をしてもよい。

【００５８】そして、このように車両直進状態であるこ
とが判定された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６へ移行
して、相対移動ベクトル方向と照射中心軸のなす角αを
算出する。上述したように、複数の相対移動ベクトルの
方向が完全には一致しないことを前提としてＳ４にて平
行度算出したので、このＳ６で用いる相対移動ベクトル
方向に関しても、例えばそのベクトル方向の平均を算出
し、その平均方向が照射中心軸となす角αを算出すれば
よい。

【００５９】このようにして、照射中心軸の偏向補正量
である「なす角α」が算出されると（Ｓ６）、続くＳ７
では、そのなす角αによって照射中心軸を補正する。具
体的な補正は、照射中心軸補正ブロック６１からなす角
αのデータが距離・角度測定器５および座標変換ブロッ
ク４１に入力されて行われる。

【００６０】なお、Ｓ６で算出したなす角αが車両進行
軸との偏向量βと等しくなる点については、上述の「課
題を解決するための手段及び発明の効果」の欄におい
て、図５を用いて詳しく説明し、また偏向量βを用いて
補正する手法については、図７を用いて詳しく説明した
ので、そちらを参照されたい。

【００６１】このような補正により、物体認識ブロック
４５へ入力されるデータは偏向量βが補正された状態と
なり、物体の中心位置座標（Ｘ，Ｚ）などを正確に算出
することができる。従って、警報判定およびクルーズ判
定ブロック５５では、警報判定やクルーズ判定の制御を
正確に実行することができる。

【００６２】このように、本実施形態の車両制御装置１
によれば、距離・角度測定器５における照射中心軸の、
車両進行軸に対する偏向量を算出するに際して、従来の
ように操舵角センサ２７の出力を前提とせず、距離・角
度測定器５自身の検出データのみに基づいて車両直進状
態を検出している。そのため、従来よりも短時間で中心
軸偏向量を算出を実現できるようになった。そして、当
然ながら、この算出した中心軸偏向量を用いて行う補正
も、従来よりも短時間で行える。したがって、より早期
に適切な補正のなされた状態を実現でき、制御精度を向
上させた車間制御や警報制御などを、やはりより早期に
実現できる。

【００６３】次に、前記処理により算出された照射中心
軸の偏向補正量に対応して実行されるクルーズ制御の
内、先行車に所定の車間で追従走行するための車間制御
処理を図１２のフローチャートを用いて説明する。この
処理では、まず、距離・角度測定器５を介して検出し、
前記偏向補正量βによって補正が施された障害物までの
距離・角度データを読み込む（Ｓ３１０）、続いて、そ
の距離・角度データから前方障害物の認識処理を行う
（Ｓ３２０）。なお、この処理は、Ｓ３１０にて読み込
んだ距離・角度データから、自車両に対する障害物の相
対位置を算出すると共に、その障害物の自車両に対する
相対速度を算出する処理である。また、この処理は、前
述の物体認識ブロック４５や相対速度演算ブロック５１
の処理結果に基づいて実行される。

【００６４】続くＳ３３０では、自車両の走行路のカー
ブ半径を検出する。なお、この検出は、前述の走行カー
ブ半径演算ブロック６３が演算したカーブ半径Ｒを読み
込んでなされる。次に、そのカーブ半径Ｒに基づいて、
前記障害物が自車両と同一車線上に存在する確率を算出
する（Ｓ３４０）。すなわち、Ｓ３１０，Ｓ３２０の処
理により各障害物の２次元的位置が判明するので、Ｓ３
３０で検出したカーブ半径Ｒに基づき、その各障害物が
自車両線上に存在する確率を個々に算出する。続く、Ｓ
３５０では、その算出された確率に基づいて車間制御す
べき先行車としての障害物を選択する。

【００６５】続いて、Ｓ３６０にて運転者の入力に応じ
て目標車間を算出し、Ｓ３７０にて目標とする加減速率
を算出する。続くＳ３８０では、前記算出された加減速
率と前回の処理で算出された目標車速とに基づき、今回
の目標車速を算出する。さらに、続くＳ３９０では、ブ
レーキ駆動器１９やスロットル駆動器２１に駆動信号を
出力して、実際の車速を目標車速に近づける車速制御を
実行して一旦処理を終了する。以上の処理によって、先
行車との車間を一定に保って自車両を追従走行させる制
御が実行される。

【００６６】このように、本実施形態の車間制御処理で
は、前述の処理によって偏向補正量βによる補正を施し
た距離・角度データを用いて車間を制御するので、制御
の安全性を確保することができる。なお、本実施形態に
おいては、物体認識ブロック４５が物体認識手段に相当
し、照射中心軸補正ブロック６１が直進判定手段、偏向
量算出手段に相当する。また、照射中心軸補正ブロック
６１及び距離・角度測定器５が角度補正手段に相当す
る。そして、照射中心軸補正ブロック６１において実行
される処理の内、図１０のＳ１〜Ｓ５が直進判定手段と
しての処理の実行に相当し、Ｓ６が中心軸偏向量算出手
段としての処理の実行に相当する。また、Ｓ７が角度補
正手段としての処理の実行に相当する。

【００６７】またさらに、警報判定およびクルーズ判定
ブロック５５は、先行車選択手段及び車間制御手段に相
当する。そして、警報判定およびクルーズ判定ブロック
５５において実行される処理の内、図１１のＳ３５０が
先行車選択手段としての処理の実行に相当し、Ｓ３６０
〜Ｓ３９０の処理が車間制御手段としての処理の実行に
相当する。

【００６８】［別実施形態］上述した実施形態では、照
射中心軸の偏向量の算出及びその算出された偏向量に基
づく補正について説明した。車両進行軸に対する照射中
心軸の偏向量を算出するに際して、操舵角センサ２７の
出力を前提とせず、距離・角度測定器５自身の検出デー
タのみに基づいて車両直進状態を検出できることが特徴
となっている。つまり直進判定手段による判定手法が特
徴的である。

【００６９】そこで、このように距離・角度測定器５自
身の検出データのみに基づいて車両直進状態を検出でき
ることを利用し、操舵角センサ２７の中立学習を行うこ
ともできる。そして、このようにすれば中立学習も従来
に比べて短時間で実現できることとなる。

【００７０】この場合の操舵角中立位置学習処理につい
て、図１３のフローチャートを参照して説明する。図１
３のＳ１１〜Ｓ１５の内容は、図１０のＳ１〜Ｓ５の内
容と同様である。つまり、車両が直進状態であるか否か
を判定するまでの手法は全く同じで構わない。そして、
車両直進状態である場合に移行するＳ１６においては、
現在の操舵角センサ２７の出力を中立位置として学習す
るのである。

【００７１】従来の操舵角中立位置学習は、操舵角セン
サ２７の出力を利用して自車両が直進状態であることを
検出し、その直進状態における操舵角に基づいて中立位
置を学習していたため、その学習にはある程度の時間を
要していた。それに対して本実施形態のように、複数の
異なる静止物体の相対移動ベクトルの大きさ及び方向が
同じ（平行度がしきい値以下）である、という条件のみ
で判定できるため、中立位置の学習が従来に比べて短時
間で実現できることとなる。

【００７２】そして、この場合も車間制御に利用すれ
ば、自車線領域をより早期に且つより適切に定めること
ができ、より適切な車間制御の実現に寄与することがで
きる。以上、本発明はこのような実施形態に何等限定さ
れるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる形態で実施し得る。

【００７３】（１）例えば、上述した実施形態では物体
中心位置（Ｘ，Ｚ）をＸ−Ｚ平面での２次元的な観点で
のみ解釈しているが、Ｙ−Ｚ座標系についても同様に考
えられる。つまり、平坦な道路上を走行している場合が
上述の直進状態に相当し、起伏のある道路を走行してい
る場合が上述の旋回状態に相当する。したがって、Ｘ−
Ｙ−Ｚの３次元的に解釈しても、「位置の異なる複数の
静止物標に対する相対移動ベクトルの同一性」に着目す
ることで車両が直進走行状態であるか否かを判定できる
点は変わらない。つまり、起伏のない直線道路を走行し
ている状態が「直進走行状態」であると言える。

【００７４】（２）また、上述した実施形態では偏向補
正量βに基づき距離・角度測定器５におけるデータ処理
の内容をソフトウェア的に補正しているが、特開平５−
１５７８４３号に記載のものと同様の機構により送受信
部３１そのものを揺動させてもよく、また、偏向補正量
βを単にデータとして記憶しておき、車両の整備時に手
動で送受信部３１を揺動させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 照射中心軸が適切に調整され、車両進行軸と
照射中心軸とが一致した状態における、車両の直進運動
による静止物標の相対的な移動ベクトルを示す説明図で
ある。

【図２】 照射中心軸の調整が不適正であり、車両進行
軸と照射中心軸とが一致していない状態における、車両
の直進運動による静止物標の相対的な移動ベクトルを示
す説明図である。

【図３】 車両旋回運動を、並進運動と回転運動とに分
解した状態を示す説明図である。

【図４】 車両旋回運動による静止物標の相対移動ベク
トルを、並進運動、回転運動及びその合成運動による移
動ベクトルとして示した説明図である。

【図５】 照射中心軸ずれ角βと移動ベクトルなす角α
の説明図である。

【図６】 車両用障害物検出装置の座標系と極形式で表
現した物標データを示す説明図である。

【図７】 照射中心軸と車両進行軸の関係を示す説明図
である。

【図８】 本発明が適用された車両制御装置の構成を示
すシステムブロック図である。

【図９】 車両制御装置のコンピュータの制御ブロック
図である。

【図１０】 コンピュータにおいて実行される照射中心
軸補正処理を示すフローチャートである。

【図１１】複数の静止物に要求される位置条件を示す説
明図である。

【図１２】 コンピュータにおいて実行される車間制御
処理のメインルーチンを示すフローチャートである。

【図１３】 コンピュータにおいて実行される操舵角中
立位置学習処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…車両制御装置 ３…コンピュータ ５…距離・角度測定器 ７…車速センサ ２７…操舵角センサ ３１…送受信部 ３３…距離・角度演算部 ４１…座標変換ブ
ロック ４５…物体認識ブロック ４９…車速演算ブ
ロック ５１…相対速度演算ブロック ５３…先行車加速
度演算ブロック ５５…警報判定およびクルーズ判定ブロック ６１…照射中心軸補正ブロック ６３…走行カーブ
半径演算ブロック ６７…不揮発性メモリ

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０１Ｓ 17/42 Ｇ０１Ｓ 17/42 17/93 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｅ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０１Ｓ 17/88 Ａ // Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 (72)発明者 白井 孝昌 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3D032 CC30 DA01 DA03 DA19 DA22 DA23 DA47 DA76 DA77 DA84 DA88 DA93 DC04 DC34 DD15 FF01 FF02 FF07 GG01 5H180 CC03 CC14 LL01 LL04 LL09 5J070 AC02 AC11 AE01 AE20 AF03 AH14 AH19 AK04 AK40 BF02 BF04 BF10 BF12 BF14 BF16 BF19 5J084 AA05 AA10 AB01 AB20 AC02 AD01 AD06 BA03 CA22 CA32 EA11 EA22 EA27 EA29

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載され、所定の照射中心軸を中心
   にして車幅方向の所定角度に渡って送信波を照射し、そ
   の反射波に基づいて障害物までの距離および角度を検出
   する車両用障害物検出装置に対して用いられ、 前記車両用障害物検出装置によって検出された障害物ま
   での距離および角度に基づいて自車両に対する前記障害
   物の相対位置および相対速度を算出すると共に、その算
   出された相対速度に基づいて障害物が移動物体であるか
   停止物体であるかを判断する物体認識手段と、 該物体認識手段によって算出された複数の異なる静止物
   体の相対移動ベクトルの大きさ及び方向が同じである場
   合に、車両が直進走行状態であると判定する直進判定手
   段と、 該直進判定手段によって車両が直進走行状態であると判
   定された場合に前記物体認識手段によって算出された静
   止物体の相対移動ベクトルを算出し、その相対移動ベク
   トルが前記車両用障害物検出装置の前記照射中心軸とな
   す角を、車両進行軸との偏向量として算出する偏向量算
   出手段と、 を備えることを特徴とする車両用障害物検出装置の中心
   軸偏向量算出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の中心軸偏向量算出装置にお
   いて、 前記直進判定手段は、前記物体認識手段によって算出さ
   れた複数の異なる静止物体の相対移動ベクトルの方向の
   平行度を統計的処理によって算出し、その平行度が所定
   の閾値以下である場合に車両が直進走行状態であると判
   定することを特徴とする車両用障害物検出装置の中心軸
   偏向量算出装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の中心軸偏向量算出装
   置において、 前記偏向量算出手段は、前記直進判定手段によって車両
   が直進走行状態であると判定された場合に前記物体認識
   手段によって算出された複数の静止物体の相対移動ベク
   トルの方向の平均を算出し、その平均の方向が前記照射
   中心軸となす角を前記車両進行軸との偏向量として算出
   することを特徴とする車両用障害物検出装置の中心軸偏
   向量算出装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか記載の車両用障害
   物検出装置の中心軸偏向量算出装置にて算出された前記
   偏向量に基づき、前記車両用障害物検出装置にて検出さ
   れた障害物までの角度を補正する角度補正手段を備えた
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置の中心軸偏向量
   補正装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の車両用障害物検出装置の中
   心軸偏向量補正装置において、 前記角度補正手段は、前記中心軸偏向量算出手段が一定
   時間内に算出した複数の前記偏向量の平均値に基づき、
   前記障害物までの角度を補正することを特徴とする車両
   用障害物検出装置の中心軸偏向量補正装置。
6. 【請求項６】車両の操舵角を検出する操舵角検出手段
   と、 車両に搭載され、所定の照射中心軸を中心にして車幅方
   向の所定角度に渡って送信波を照射し、その反射波に基
   づいて障害物までの距離および角度を検出する車両用障
   害物検出装置と、 該車両用障害物検出装置によって検出された障害物まで
   の距離および角度に基づいて、自車両に対する前記障害
   物の相対位置および相対速度を算出すると共に、その算
   出された相対速度に基づいて障害物が移動物体であるか
   停止物体であるかを判断する物体認識手段と、 該物体認識手段によって算出された複数の異なる静止物
   体の相対移動ベクトルの大きさ及び方向が同じである場
   合に、車両が直進走行状態であると判定する直進判定手
   段と、 該直進判定手段によって車両が直進走行状態であると判
   定された際に前記操舵角検出手段にて検出した車両の操
   舵角に基づき、操舵角中立位置の学習を行う学習手段
   と、 を備えることを特徴とする操舵角中立学習装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の操舵角中立学習装置におい
   て、 前記直進判定手段は、前記物体認識手段によって算出さ
   れた複数の異なる静止物体の相対移動ベクトルの方向の
   平行度を統計的処理によって算出し、その平行度が所定
   の閾値以下である場合に車両が直進走行状態であると判
   定することを特徴とする操舵角中立学習装置。
8. 【請求項８】車両を加減速させる加速手段及び減速手段
   と、 車両に搭載され、所定の照射中心軸を中心にして車幅方
   向の所定角度に渡って送信波を照射し、その反射波に基
   づいて障害物までの距離および角度を検出する車両用障
   害物検出装置と、 その車両用障害物検出装置に対して用いられる請求項４
   又は５記載の中心軸偏向量補正装置と、 前記物体認識手段によって算出された物体の相対位置に
   基づき、前記物体が自車の進行方向を基準として定めら
   れた自車線領域内に存在するか否かを判定する判定手段
   と、 該判定手段による判定結果に基づいて自車に対する先行
   車を選択する先行車選択手段と、 該先行車選択手段にて選択された先行車との車間を制御
   する車間制御手段とを備えることを特徴とする車間制御
   装置。
9. 【請求項９】車両を加減速させる加速手段及び減速手段
   と、 請求項６又は７記載の操舵角中立学習装置と、 前記物体認識手段によって算出された物体の相対位置に
   基づき、前記物体が自車の進行方向を基準として定めら
   れた自車線領域内に存在するか否かを判定する判定手段
   と、 該判定手段による判定結果に基づいて自車に対する先行
   車を選択する先行車選択手段と、 該先行車選択手段にて選択された先行車との車間を制御
   する車間制御手段と、 を備えた車間制御装置であって、 前記判定手段は、 前記自車線領域を定めるための自車の進行方向を決定す
   る場合に、前記操舵角中立学習装置により得られている
   操舵角中立位置と、前記操舵角検出手段にて検出された
   車両の操舵角との差を用いること、 を特徴とする車間制御装置。