JP2001167396A - 車両用前方監視装置 - Google Patents

車両用前方監視装置

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JP2001167396A JP35108899A JP35108899A JP2001167396A JP 2001167396 A JP2001167396 A JP 2001167396A JP 35108899 A JP35108899 A JP 35108899A JP 35108899 A JP35108899 A JP 35108899A JP 2001167396 A JP2001167396 A JP 2001167396A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純な演算により前方道路の形状を確実に認
識することが可能な車両用前方監視装置を得る。 【解決手段】 複数の方向に電磁波などを放射し、自車
両８周辺の複数の物体までの距離と横方向位置とを検知
して進行方向と車幅方向との座標上に物体位置データを
計測する距離測定手段１と、この距離測定手段１が計測
した物体位置データをハフ変換することにより前方道路
の曲率を推定する道路曲率推定手段２と、この道路曲率
推定手段２が推定した道路曲率により前方車両が自車両
と同一車線に存在することの有無を判定する自車線判定
手段３とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、道路の形状を認
識して自車両の前方に存在する車両や障害物の位置を検
出する車両用前方監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車間距離制御などのために自車両前方の
道路状況を監視する車両用前方監視装置としては従来よ
り、電磁波や超音波を使用したレーダ方式や、ＣＣＤカ
メラなどを使用した光学方式などがよく知られており、
これらの技術は多数開示されている。光学式前方監視装
置は撮影用のカメラを車両の前部に取り付け、撮像され
た画像を処理することにより車線を区分する白線などを
抽出し、演算により道路が直線であるか曲線であるかを
知り、また、曲線の場合にはその曲率を検知するもので
あり、前方の道路状況を的確に知ることができる。
【０００３】また、レーダ方式によるものでは電磁波、
または、超音波を放射し、車両前方からの反射波をもと
に自車両に対する障害物の相対的な動きや位置を検出し
て自車両の走行車線前方に存在する障害物であるかどう
かを判定し、道路の形状については自車両に搭載された
車速センサとヨーレートセンサとの出力をもとに道路の
曲率を算出し、レーダでとらえた障害物の位置を補正し
て自車両の走行車線上にあるかどうかを判断するように
構成されていた。例えば、ヨーレートセンサから得られ
たヨーレートがω（ｒａｄ／ｓ）であり、車速がＶｓ
（ｍ／ｓ）であれば曲率ρをρ＝ω／Ｖｓとして得るも
のであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の車
両用前方監視装置において前方道路の曲線状態を知る場
合、光学方式では曲線道路にさしかかる前に検出が可能
であるが、カメラや画像処理装置を必要として高価な装
置にならざるを得ず、車線区分の白線がない場合などに
は道路形状を認識することができないものである。ま
た、レーダ方式の場合には上記のようにヨーレートを検
出して道路形状を判断するので、自車両が走行している
部分の曲率は知ることができるが、曲線部に進入しなけ
れば曲率が検出できないため、前方の道路形状を知るこ
とができず、曲線道路手前の直線道路を走行中に前方曲
線路の路肩に設置されたデリニエータなどの道路構造物
を検出した場合には、先行車両と誤認して警報を発した
り、不必要な減速制御を行うなど、認識精度に欠けるも
のであった。
【０００５】車間距離警報装置や車間距離制御装置など
に使用される車両用前方監視装置においては自車両前方
の道路曲率を安価な装置で知る必要があり、上記のレー
ダ方式の欠点を改善するために提案されているのが特開
平６−６８３９８号公報と特開平８−２４９５９８号公
報である。これらの公報に開示されている技術は、レー
ダ装置により検出された前方障害物の内、ガードレール
に沿って設けられたデリニエータの自車両に対する相対
位置や、複数の先行車両に設けられたリフレクタの自車
両に対する相対位置に基づき、または、これらの横方向
変位に基づき、あるいは、相対位置と横方向変位とに基
づき道路形状を推定するものである。この手法によれば
光学式手段を付加することなくレーダ方式のみで前方の
曲線道路を認識することができるが、検出した前方障害
物が道路構造物であるのか否かの判断や、曲線道路の左
右のいずれの側に存在するものであるかといった判断
や、相対速度の算出などに複雑な演算処理を必要とする
ものであった。
【０００６】この発明は、このような従来方式の課題を
解決するためになされたもので、光学式手段を付加する
ことなく、レーダ方式のみで、より単純な演算により前
方道路の形状を確実に認識することが可能な車両用前方
監視装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両用
前方監視装置は、複数の方向に電磁波などを放射し、自
車両周辺の複数の物体までの距離と進行方向に対する横
方向位置とを検知して進行方向（ｙｉ）と進行方向に対
する横方向（ｘｉ）との座標上に物体位置データ（ｘ
ｉ、ｙｉ）を計測する距離測定手段と、この距離測定手
段が計測した物体位置データをハフ変換することにより
前方道路の曲率を推定する道路曲率推定手段と、この道
路曲率推定手段が推定した道路曲率により前方車両が自
車両と同一車線に存在することの有無を判定する自車線
判定手段とを備えたものである。
【０００８】また、自車速を計測する速度計測手段と、
ヨーレートを計測するヨーレート計測手段と、複数の方
向に電磁波などを放射し、自車両周辺の複数の物体まで
の距離と進行方向に対する横方向位置とを検知して進行
方向（ｙｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）との座
標上に物体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する距離測
定手段と、この距離測定手段が計測した過去の物体位置
データを速度計測手段とヨーレート計測手段との出力に
より変換して記憶する検出物体情報記憶手段と、この検
出物体情報記憶手段が記憶する過去の物体位置データと
距離測定手段による最新の物体位置データとにより停止
物体を判定する停止判定手段と、この停止判定手段が停
止と判定した物体位置データをハフ変換することにより
前方道路の曲率を推定する道路曲率推定手段と、この道
路曲率推定手段の推定した道路の曲率により前方車両が
自車両と同一車線に存在することの有無を判定する自車
線判定手段とを備えたものである。
【０００９】さらに、自車速を計測する速度計測手段
と、ヨーレートを計測するヨーレート計測手段と、複数
の方向に電磁波などを放射し、自車両周辺の複数の物体
までの距離と進行方向に対する横方向位置とを検知して
進行方向（ｙｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）と
の座標上に物体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する距
離測定手段と、この距離測定手段が計測した過去の物体
位置データを速度計測手段とヨーレート計測手段との出
力により変換して記憶する検出物体情報記憶手段と、こ
の検出物体情報記憶手段が記憶する過去の物体位置デー
タと距離測定手段による最新の物体位置データとにより
停止物体を判定する停止判定手段と、この停止判定手段
が停止状態でないと判定した移動物体の物体位置データ
を速度計測手段とヨーレート計測手段とにより変換して
記憶する移動物体情報記憶手段と、停止判定手段が停止
状態と判定した最新の物体位置データと、停止判定手段
が停止状態でないと判定した最新の物体位置データと、
移動物体情報記憶手段の複数回の物体位置データとをハ
フ変換することにより前方道路の曲率を推定する道路曲
率推定手段と、この道路曲率推定手段の推定した道路の
曲率により前方車両が自車両と同一の車線に存在するこ
との有無を判定する自車線判定手段とを備えたものであ
る。
【００１０】さらにまた、自車速を計測する速度計測手
段と、ヨーレートを計測するヨーレート計測手段と、複
数の方向に電磁波などを放射し、自車両周辺の複数の物
体までの距離と進行方向に対する横方向位置とを検知し
て進行方向（ｙｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）
との座標上に物体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する
距離測定手段と、この距離測定手段が計測した物体位置
データをハフ変換することにより前方道路の曲率を推定
する第一の道路曲率推定手段と、速度計測手段とヨーレ
ート計測手段との出力により道路の曲率を推定し、この
推定結果により第一の道路曲率推定手段が推定する道路
曲率の推定範囲を変更する第二の道路曲率推定手段と、
第一の道路曲率推定手段が推定した道路の曲率により前
方車両が自車両と同一車線に存在することの有無を判定
する自車線判定手段とを備えたものである。
【００１１】また、自車速を検出する車速検出手段と、
複数の方向に電磁波などを放射し、自車両周辺の複数の
物体までの距離と進行方向に対する横方向位置とを検知
して進行方向（ｙｉ）と進行方向に対する横方向（ｘ
ｉ）との座標上に物体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測
する距離測定手段と、この距離測定手段が計測した物体
位置データをハフ変換することにより前方道路の曲率を
推定する道路曲率推定手段と、この道路曲率推定手段が
推定した道路の曲率により前方車両が自車両と同一車線
に存在することの有無を判定する自車線判定手段とを備
え、車速検出手段が検出した車速に応じて道路曲率推定
手段が推定する道路曲率の推定範囲と推定精度とが変更
されるように構成したものである。
【００１２】さらに、検出した物体位置データの自車両
位置を原点とする座標を（ｘｉ、ｙｉ）とし、道路の曲
率をρ、検出した物体の自車両中心からの横ずれ量をｄ
ｉとするとき、道路曲率推定手段が （ｘｉ−１／ρ）2 ＋ｙｉ2 ＝（１／ρ−ｄｉ）2 の関係式を用いてハフ変換するようにしたものである。
【００１３】さらにまた、検出物体情報記憶手段が記憶
する過去の物体位置データと、最新の物体位置データと
の比較により検出物体の停止状態が判定されるようにし
たものである。また、検出物体情報記憶手段が記憶する
過去の物体位置データが、自車速検出手段による移動距
離とヨーレート検出手段による進行方向の変化をもと
に、自車の現在位置を原点とする座標に変換されて記憶
されるようにしたものである。
【００１４】さらに、ヨーレートが車両に搭載されたヨ
ーレートセンサにより計測されるようにしたものであ
る。さらにまた、ヨーレートの計測がハンドル角センサ
と車速センサとの出力により行われるようにしたもので
ある。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１の車両用前方監視装置の構成を示すブロ
ック図、図２、ないし、図５は、その動作内容を説明す
る説明図である。図１において、１は距離測定手段で、
例えば、近赤外線を自車両周辺の複数方向に放射し、そ
の反射光を検出して自車両周辺に存在する複数の物体ま
での距離と自車両に対する横方向位置とを検出するもの
であり、車両の幅方向をｘ軸とし、進行方向をｙ軸とす
る座標上に複数の検出物体位置（ｘｉ、ｙｉ）を計測し
て出力し、例えば、スキャンレーザレーダなどにより構
成される。２は距離測定手段１が検出した物体位置デー
タを基に前方道路の曲率を演算して推定する道路曲率推
定手段、３は距離測定手段１の出力と道路曲率推定手段
２の出力とを受けて検出された物体が自車の走行車線内
にあるかどうかを判定する自車線判定手段、４は、例え
ばＲＳ２３２Ｃなど、シリアル通信にて検出物体の位置
データや自車線判定の判定結果を出力する出力手段であ
り、道路曲率推定手段２と、自車線判定手段３と、出力
手段４とはマイクロコンピュータを内蔵したコントロー
ルユニットに含まれる機能として構成される。
【００１６】道路曲率推定手段２は次のようにして道路
の曲率を演算するものである。図２の（ａ）に示すよう
な曲率ρを持つ円形の道路を仮定すると、円周上の点は （ｘ−１／ρ）2 ＋ｙ2 ＝（１／ρ）2 ・・・・ （１） の式にて表される。また、図２の（ｂ）のように中心位
置が等しく半径がＡだけ異なる円の円周上の点は、 （ｘ−１／ρ）2 ＋ｙ2 ＝（１／ρ−Ａ）2 ・・・・ （２） 式にて示される。従って、図２の（Ｃ）に示すような道
路上の物体、デリニエータ５や他車両６および７は上記
の距離Ａの異なる同心円上にあると考えることができる
ので、自車両８の位置を原点として次のように推定する
ことができる。
【００１７】自車両８に対し、車両の幅方向をｘ方向、
進行方向をｙ方向とする座標上にて自車両中心からの横
ずれ量をｄとすると道路上で検出される各物体の位置
は、 （ｘ−１／ρ）2 ＋ｙ2 ＝（１／ρ−ｄ）2 ・・・・ （３） として表され、図２の（ｄ）に示されるような各円周上
にあると考えることができる。この実施の形態における
道路曲率推定手段２では、検出された物体の位置を図３
の（ａ）に示されるようなｘ、ｙ座標に置き換え、図３
の（ｂ）に示すように横ずれ量ｄと曲率ρとを軸とする
座標上にハフ変換することにより道路の曲率ρを推定す
るようにしたもので、その推定には上記の（３）式を変
形し、 ρ＝２・（ｘ−ｄ）／（ｘ2 ＋ｙ2 −ｄ2 ） ・・・・ （４） として演算するものである。
【００１８】具体的には、道路曲率推定手段２では検出
した各物体のデータ（ｘｉ、ｙｉ）をハフ変換するため
の自車両中心からの横ずれ量ｄと道路の曲率ρとの平面
（ｄーρ平面）を設定し、これを図４に示すようにｄの
方向にＮｄ個に分割し、ρの方向にＮρ個に分割してｄ
ーρ平面をＮｄ×Ｎρのメッシュに分割し、それぞれの
メッシュに対応した記憶配列Ｍｐｑ（ｐ＝１〜Ｎｄ、ｑ
＝１〜Ｎρ）を設定する。ここで、ＮｄとＮρとの値は
次の式にて求められる。 Ｎｄ＝（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／Δｄ ・・・・ （５） Ｎρ＝（ρｍａｘ＝ρｍｉｎ）／Δρ ・・・・ （６） ここに、ｄｍａｘは自車両中心線からの横ずれ量の最大
値、ｄｍｉｎは自車両中心線からの横ずれ量の最小値、
Δｄは自車両中心線からの横ずれ量の分解能であり、ρ
ｍａｘは道路曲率の最大値、ρｍｉｎは道路曲率の最小
値、Δρは道路曲率の分解能である。ｄ、ρそれぞれの
最大値と最小値は道路構造例などを参考にして実際にあ
る道路の曲率や道路幅などをもとにして設定され、分解
能は推定に使用可能なメモリ領域と演算速度をもとに決
定される。
【００１９】処理内容を図５のＰＡＤ図（問題分析図）
を用いて説明する。この処理では検出した全物体のそれ
ぞれの位置データ（ｘｉ、ｙｉ）について次の演算を行
うものである。ここで、ｉ＝１〜Ｎｂｊであり、Ｎｂｊ
は検出した物体の数である。まず、図５のステップ１０
１では次の（７）式を用いて上記した記憶配列Ｍｐｑの
ｐに対するｄｐの値を求める。 ｄｐ＝ｄｍｉｎ＋ｐ・Δｄ ・・・・ （７） 続いてステップ１０２ではこのｄｐの値と位置データ
（ｘｉ、ｙｉ）とから上記の（４）式を用いてρｔｍｐ
の値を式（８）により計算する。 ρｔｍｐ＝２・（ｘｉ−ｄｐ）／（ｘｉ2 ＋ｙｉ2 −ｄｐ2 ）・・・（８） ステップ１０３では計算されたρｔｍｐの値に対応する
配列番号ｑを ｑ＝（ρｔｍｐ＝ρｍｉｎ）／Δρ ・・・・ （９） として求め、ｑの値が１〜Ｎρの範囲にあればステップ
１０４にてＭｐｑの値をインクリメントする。すべての
検出物体について演算が終了した後、ステップ１０５に
てＭｐｑの中で最も大きな値を持つ配列要素を検索し、
その配列要素の配列番号ｑｍを求め、ステップ１０６に
てこのｑｍにより、 ρｅｓｔ＝ρｍｉｎ＋ｑｍ・Δρ ・・・・ （１０） として道路曲率ρｅｓｔを求める。
【００２０】自車線判定手段３は検出物体の位置データ
（ｘｉ、ｙｉ）と道路曲率推定手段２が求めた道路の曲
率ρとにより、検出した各物体の自車両中心線からの横
ずれ量ｄを演算する。この演算は上記の（３）式を変形
した式 ｄ±＝１／ρ±√（（ｘｉ−１／ρ）2 ＋ｙｉ2 ） ・・・・（１１） ただし、ｄはｄ＋とｄ−の内の絶対値の小さい方、とし
て求められ、この横ずれ量ｄが所定値ｄｔｈより小さい
場合には自車線内にあると判定する。また、出力手段４
は予め決められた通信仕様に従って、検出した物体の数
と、検出した各物体までの距離と、自車両に対する横位
置と、自車線内に存在するかどうかの判定結果とをシリ
アル通信にて出力する。
【００２１】このように、この発明の実施の形態１の車
両用前方監視装置によれば、距離測定手段１による自車
両前方の各物体の配列情報により道路形状を演算するの
で、曲線道路の入口などにおいてより高精度の道路の曲
率が推定でき、前方車両が自車両の走行車線内に存在す
るかどうかの判定も高精度化することができ、また、以
前に検出した物体と今回検出した物体との対応から相対
速度を求めるように展開することも可能である。さら
に、検出された物体が自車両中心に対し左方にあるか右
方にあるかという複雑な処理をすることなく、簡単な処
理で道路の曲率を推定することができるものである。な
お、上記では横ずれ量ｄの値を変えてρｔｍｐを求めて
記憶配列の値を変えたが、道路曲率ρの値を変えてｄｔ
ｍｐを求め、記憶配列の値を変えることもでき、同様の
効果を得ることができる。
【００２２】実施の形態２．図６は、この発明の実施の
形態２の車両用前方監視装置の構成を示すブロック図、
図７、ないし、図１０は、その動作内容を説明する説明
図である。図６において１は実施の形態１と同様の距離
測定手段であり、９は距離測定手段１が出力した物体位
置データの内、後述する停止判定手段１０が停止と判断
した物体位置データをもとに前方道路の曲率を推定する
道路曲率推定手段である。３は実施の形態１と同様の自
車線判定手段、４は実施の形態１と同様の出力手段であ
る。１１は自車速を検出する車速センサ、１２は自車の
ヨーレートを検出するヨーレートセンサであり、１３は
距離測定手段１が過去に検出した各物体の物体位置デー
タを記憶する検出物体情報記憶手段である。１０は検出
物体情報記憶手段１３に記憶された過去の物体位置デー
タと、車速センサ１１の出力、および、ヨーレートセン
サ１２の出力を用いて今回検出した物体が停止状態にあ
るかどうかを判定する停止判定手段であり、これらの
内、道路曲率推定手段９と、自車線判定手段３と、出力
手段４と、停止判定手段１０と、検出物体情報記憶手段
１３とはマイクロコンピュータを内蔵したコントロール
ユニットに含まれる機能として構成される。
【００２３】この実施の形態の道路曲率推定手段９は、
停止判定手段１０により停止と判定された検出物体の物
体位置データを入力データとするものであり、図７に示
すように路肩に設けられたデリニエータ５などの物体位
置データを入力してハフ変換に使用し、車両６、およ
び、７などの移動物体についてはハフ変換に使用しない
ように構成される以外は実施の形態１で説明した道路曲
率推定手段２と同じである。また、出力手段４は停止判
定手段１０による停止判定結果を含めて出力する点以外
は実施の形態１の出力手段４と同様である。
【００２４】検出物体情報記憶手段１３は距離測定手段
１が過去に検出した各物体の物体位置データを記憶し、
後述する停止判定手段１０の処理を簡単にするために、
検出時点からの自車両の移動距離や進行方向により、過
去の検出位置を現時点での自車両位置を原点とする座標
位置に変換して記憶する。図８はこの座標位置変換の内
容を説明するもので、前回の検出時点から時間Δｔ（ｓ
ｅｃ）後の現時点まで曲率半径Ｒで移動したときの進行
方向の変化をθとすると、Δｔ前に検出した位置（ｘｏ
ｌｄ、ｙｏｌｄ）は次の式により現在位置（ｘｎｅｗ、
ｙｎｅｗ）に変換される。
【数１】
【００２５】そして、自車速Ｖｓ（ｍ／ｓ）とヨーレー
トω（ｒａｄ／ｓ）を用いると移動距離ｄＬと進行方向
の変化θは ｄＬ＝Ｖｓ・Δｔ＝Ｒ・θ ・・・・ （１３） θ＝ω・Δｔ ・・・・ （１４） として表され、θが微少であると仮定すれば式（１２）
は、
【数２】 のように変形される。検出物体情報記憶手段１３は処理
周期ごとに前回までに記憶しているそれぞれの物体位置
データを式（１５）にて変換して記憶すると共に、最新
の検出物体位置データはそのまま記憶する。
【００２６】このように、検出物体情報記憶手段１３は
式（１５）を用いて過去の検出物体を常に自車の現在位
置を原点とする座標に変換して記憶するので、停止物体
であれば前回の物体位置と今回の物体位置とが重なるこ
とになり、停止判定手段１０はこの重なりが所定の回数
に達した場合にその物体が停止していると判断する。具
体的には停止判定手段１０は、物体位置データのｘーｙ
平面をｘ方向にはＮｘ個に分割し、ｙ方向にはＮｙ分割
して図９に示すようなＮｘ×Ｎｙ個のメッシュに分割
し、それぞれのメッシュに対応する記憶配列Ｍ´ｐｑ
（ｐ＝１〜Ｎｘ、ｑ＝１〜Ｎｙ）を設定する。
【００２７】ここで、Ｎｘ、Ｎｙは、次の式にて求めら
れる。 Ｎｘ＝（ｘｍａｘ−ｘｍｉｎ）／Δｘ ・・・・ （１６） Ｎｙ＝（ｙｍａｘ−ｙｍｉｎ）／Δｙ ・・・・ （１７） ここに、ｘｍａｘはｘの最大値、ｘｍｉｎはｘの最小
値、Δｘはｘの分解能、ｙｍａｘはｙ最大値、ｙｍｉｎ
はｙの最小値、Δｙはｙの分解能である。これらのｘの
最大値や最小値は、道路構造例などを参考にして実際に
ある道路の曲率や道路幅などをもとにして設定され、ｙ
の最大値は距離測定手段１の最大検出距離、ｙの最小値
は０と設定される。また、ｘ、ｙの分解能は距離測定手
段１の測定精度をもとに決定される。
【００２８】実際の処理について図１０のＰＡＤ図によ
り説明する。この処理は検出物体情報記憶手段１３が記
憶している過去に検出した全物体のそれぞれの物体位置
データ（ｘｉｊ、ｙｉｊ）について次の演算を行うもの
である。ここで、ｉ＝１〜Ｎｂｊ、ｊ＝１〜Ｎｏｌｄで
あり、Ｎｂｊは検出した物体の数、Ｎｏｌｄは記憶して
いる過去のデータ数である。まず、ステップ２０１では
各物体位置データから（１８）、（１９）の式により対
応する配列番号ｐｑを求める。 ｐ＝（ｘｉｊ−ｘｍｉｎ）／Δｘ ・・・・ （１８） ｑ＝（ｙｉｊ−ｙｍｉｎ）／Δｙ ・・・・ （１９） この結果、１≦ｐ≦Ｎｘ、１≦ｑ≦Ｎｙであれば、ステ
ップ２０２にて記憶配列Ｍ´ｐｑの値をインクリメント
する。ステップ２０３では最新の検出物体位置データ
（ｘｉ、ｙｉ）のそれぞれについて、式（１８）（１
９）によりｐ、ｑを求め、ステップ２０４と２０５とで
このｐ、ｑで表される記憶配列Ｍ´ｐｑの値が所定値Ｍ
ｔｈ以上の場合にはその検出物体は停止しているものと
判定する。そして、この停止物体の物体位置データをも
とに実施の形態１と同様に道路の曲率が推定され、前方
車両の位置が判定される。
【００２９】このように、この発明の実施の形態２の車
両用前方監視装置によれば、従来装置のように過去に検
出した物体と今回検出した物体とを対応させ、その時間
内における移動量から相対速度を求める複雑な処理を行
うことなく、検出物体が静止しているかどうかを判定
し、道路上の静止物体の情報から道路の曲率を推定する
ので簡単な処理により高精度で道路形状を知ることがで
きるものである。なお、上記の説明では単位時間におけ
る進行方向の変化θをヨーレートセンサ１２にて求める
ようにしたが、ハンドル角センサを設け、ハンドル角と
車速と車両に関するパラメータとを用いて次のようにし
てヨーレートを求めることもできる。 ω＝Ｖｓ・Ｋ・δ／（１＋Ａ・Ｖｓ2 ）／Ｌｗｂ ・・・（２０） ここに、Ｋはハンドル角をｒａｄ単位の実舵角に変換す
る係数、δはハンドル角（ｒａｄ）、Ａは車両のスタビ
リティファクタ、Ｌｗｂは車両のホイールベースであ
る。
【００３０】実施の形態３．図１１は、この発明の実施
の形態３の車両用前方監視装置の構成を示すブロック
図、図１２は、その動作内容を説明する説明図である。
図１１において、１は実施の形態１と同様の距離測定手
段、１１は自車速を検出する車速センサ、１２は自車の
ヨーレートを検出するヨーレートセンサである。１３は
検出物体情報記憶手段、１０は停止判定手段、３は自車
線判定手段、４は出力手段であり、これらは実施の形態
１、および、実施の形態２で説明したものと同様のもの
である。１５は停止判定手段１０が停止状態にないと判
定した物体、すなわち、移動物体の位置情報を記憶する
移動物体情報記憶手段、１４は距離測定手段１が検出し
た物体位置データの内、停止判定手段１０が停止状態と
判定した最新の停止物体位置データ、および、停止判定
手段１０が停止状態にないと判定した最新の移動物体位
置データと、移動物体情報記憶手段１５に記憶された過
去の移動物体位置データとをもとに前方道路の曲率を推
定する道路曲率推定手段である。
【００３１】この実施の形態の車両用前方監視装置にお
いては、移動物体情報記憶手段１５は停止判定手段１０
が停止状態にないと判定した検出物体の過去の物体位置
データを、実施の形態２にて説明した式（１２）、ない
し、（１５）により現時点での自車両位置を原点とする
座標位置に変換して記憶する。そして、この変換は処理
周期ごとに行われると共に、最新のデータはそのまま記
憶する。道路曲率推定手段１４は停止判定手段１０から
停止と判定された最新の停止物体位置と、停止状態にな
いと判定された検出物体の最新の移動物体位置と、移動
物体情報記憶手段１５に記憶された過去の移動物体位置
との各物体位置データが入力され、実施の形態１にて説
明した処理により道路の曲率が推定され、自車線判定手
段により前方車両の位置が判定される。
【００３２】すなわち、図１２に示すように、移動しな
い物体としての、例えば、路肩に設置されたデリニエー
タ５などの道路構造物と、前方を走行する車両６、およ
び、７などの位置情報をもとに道路形状を推定するもの
であり、例えば、デリニエータ５などの道路構造物のな
い道路を走行するときにも、その道路上を走行する前方
車両６および７の位置情報により道路の曲率が推定でき
るものである。
【００３３】実施の形態４．図１３は、この発明の実施
の形態４の車両用前方監視装置の構成を示すブロック
図、図１４と図１５は、この実施の形態の動作内容を説
明する説明図である。この実施の形態は図１３に示すよ
うに、実施の形態１の車両用前方監視装置と比べ、距離
測定手段１が検出した物体位置をもとに前方道路の曲率
を演算して推定する第一の道路曲率推定手段１６と、車
速センサ１１とヨーレートセンサ１２との出力により道
路の曲率を演算して推定する第二の道路曲率推定手段１
７とを備えるようにしたもので、第一の道路曲率推定手
段１６が実施の形態１にて説明した式（４）を用い、距
離測定手段１が検出した各物体位置（ｘ、ｙ）を、自車
両中心線からの横ずれ量ｄと道路曲率ρを軸とする座標
上にハフ変換して道路曲率を推定すると共に、第二の道
路曲率推定手段１７が自車速度とヨーレートとにより道
路曲率を推定し、この第二の道路曲率推定手段１７の出
力により第一の道路曲率推定手段１６がハフ変換する領
域を限定するようにしたものである。
【００３４】この実施の形態においても検出した物体位
置データ（ｘｉ、ｙｉ）は、ハフ変換するために、自車
両中心線からの横ずれ量ｄと道路曲率ρとの平面である
ｄーρ平面がｄ方向にはＮｄ個、ρ方向にはＮρ個に分
割され、図１４に示すようにＮｄ×Ｎρのメッシュに分
割される。そして、それぞれのメッシュに対応した記憶
配列Ｍｐｑ（ｐ＝１〜Ｎｄ、ｑ＝１〜Ｎρ）が設定さ
れ、ＮｄとＮρは実施の形態１と同様に次の式にて求め
られる。 Ｎｄ＝（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／Δｄ ・・・・ （２１） Ｎρ＝（ρｍａｘ＝ρｍｉｎ）／Δρ ・・・・ （２２） ここに、ｄｍａｘは自車両中心線からの横ずれ量の最大
値、ｄｍｉｎは最小値、Δｄは自車両中心線からの横ず
れ量の分解能、ρｍａｘは道路曲率の最大値、ρｍｉｎ
は最小値、Δρは道路曲率の分解能である。横ずれ量ｄ
の最大値と最小値とは道路構造例などを参考に実際にあ
る道路の曲率や道路幅などをもとにして設定され、曲率
ρの最大値と最小値とは第二の道路曲率推定手段１７に
より求められた道路曲率を中心として道路曲率の時間当
たりの最大変化量をもとに設定される。また、各分解能
は推定に使用可能なメモリ領域と演算速度をもとに決定
される。このように構成することにより、道路曲率の時
間変化率から実際にあり得ない道路曲率の範囲は処理範
囲から削除される。
【００３５】実際の処理方法について図１５に示すＰＡ
Ｄ図を用いて説明する。この実施の形態の処理では今回
検出した全物体の検出位置データ（ｘｉ、ｙｉ）につい
て次のような演算を行うものである。ただし、ｉ＝１〜
Ｎｂｊであり、Ｎｂｊは検出した物体の数である。ま
ず、ステップ３０１では式（２３）により上記の記憶配
列Ｍｐｑのｐに対するｄｐの値を求める。 ｄｐ＝ｄｍｉｎ＋ｐ・Δｄ ・・・・ （２３） 次にステップ３０２でこのｄｐの値と検出物体位置デー
タ（ｘｉ、ｙｉ）とから式（２４）にてρｔｍｐの値を
求める。 ρｔｍｐ＝２・（ｘｉ−ｄｐ）／（ｘｉ2 ＋ｙｉ2 −ｄｐ2 ）・・（２４）
【００３６】次に、ステップ３０３ではこのρｔｍｐに
対応する配列番号ｑを次式（２５）により求める。 ｑ＝（ρｔｍｐ−ρｍｉｎ）／Δρ ・・・・ （２５） ステップ３０４では式（２５）で求めたｑの値が１から
Ｎρの範囲内にあれば記憶配列Ｍｐｑの値をインクリメ
ントする。すべての検出物体についてこの演算が終了し
たらステップ３０５にてＭｐｑの中で最も大きい値を持
つ配列要素を検索し、その配列要素のｑｍを求める。最
後にステップ３０６にてこのｑｍから次式により道路曲
率を求める。 ρｅｓｔ＝ρｍｉｎ＋ｑｍ・Δρ ・・・・ （２６）
【００３７】以上のように、この実施の形態の車両用前
方監視装置によれば、ヨーレートセンサ１２の出力から
推定した道路曲率をもとにハフ変換する領域を限定でき
るので必要とするメモリ量の削減が可能となり、処理量
が減少するので処理時間の短縮が可能になるものであ
る。なお、第二の道路曲率推定手段１７に入力されるヨ
ーレートは、実施の形態２の場合と同様にヨーレートセ
ンサ１２に代わりハンドル角センサを設け、ハンドル角
と車速と車両に関するパラメータとを用いて次の式によ
り道路曲率ρを求めることができる。 ρ＝（１＋Ａ・Ｖｓ2 ）・Ｌｗｂ／（Ｋ・δ） ・・・・ （２７） ここに、Ｖｓは自車速度（ｍ／ｓ）、Ｋはハンドル角を
ｒａｄ単位の実舵角に変換する係数、δはハンドル角、
Ａはスタビリティファクタ、Ｌｗｂは車両のホイールベ
ース（ｍ）である。
【００３８】実施の形態５．図１６は、この発明の実施
の形態５の車両用前方監視装置の構成を示すブロック
図、図１７は、この実施の形態の動作内容を説明する説
明図であり、この実施の形態は実施の形態１に対して車
速センサ１１を設け、道路曲率推定手段１８の入力とし
て距離測定手段１の他に車速センサ１１を追加したもの
である。この実施の形態においては、道路曲率推定手段
１８が図１７に示すＰＡＤ図に従ってハフ変換を行い道
路の曲率を演算するが、この演算範囲と分解能とを車速
に応じて変更するようにしたものである。
【００３９】道路曲率推定手段１８は実施の形態１にて
説明した式（４）を用い、距離測定手段１が検出した各
物体位置データをハフ変換して道路曲率を推定する。図
１７において、ステップ４０１ではハフ変換における道
路曲率ρの範囲、すなわち、ρの最大値と最小値と分解
能とを設定する。例えば、表１に示すように自車速度が
８０ｋｍ／ｈ以上のときにはそれぞれを、ρｍｉｎ＝−
１／２３０（／ｍ）、ρｍａｘ＝１／２３０（／ｍ）、
Δρ＝１／４６００（／ｍ）として設定すると共に、記
憶配列の分割数Ｎρを、 Ｎρ＝（ρｍａｘ＝ρｍｉｎ）／Δρ ・・・・ （２８） として求める。なお、この表１に示す値は道路構造例の
曲線半径の規定に基づくものであり、自車両中心線から
の横ずれ量ｄの最大値ｄｍａｘと最小値ｄｍｉｎと分解
能Δｄと分割数Ｎｄとは実施の形態１と同様に予め設定
しておく。
【表１】
【００４０】ステップ４０２では次式（２９）を用いて
ｐ（ｐ＝１〜Ｎｄ）に対するｄｐの値を求める。 ｄｐ＝ｄｍｉｎ＋ｐ・Δｄ ・・・・ （２９） 続いてステップ４０３ではこのｄｐの値と検出物体位置
データ（ｘｉ、ｙｉ）とから次の式を用いてρｔｍｐの
値を計算する。 ρｔｍｐ＝２・（ｘｉ−ｄｐ）／（ｘｉ2 ＋ｙｉ2 −ｄｐ2 ） （３０） ステップ４０４ではこのρｔｍｐの値に対応する配列番
号ｑを次式（３１）により求める。 ｑ＝（ρｔｍｐ−ρｍｉｎ）／Δρ ・・・・ （３１） ステップ４０５ではこのｑの値が１からＮρの範囲内に
あれば記憶配列Ｍｐｑの値をインクリメントする。すべ
ての検出物体についてこの演算が終了すればステップ４
０６でＭｐｑの中で最も大きな値を持つ配列要素を検索
し、その配列要素の配列番号ｑｍを求める。最後にステ
ップ４０７においてこのｑｍから次式により推定した道
路曲率ρｅｓｔを求める。 ρｅｓｔ＝ρｍｉｎ＋ｑｍ・Δρ ・・・・ （３２）
【００４１】以上のようにこの発明の実施の形態５の車
両用前方監視装置によれば、自車速度が低くなるに従
い、ハフ変換における道路曲率ρの範囲と分解能とを拡
大するので、高速時においては道路構造上あり得ない道
路曲線の範囲まで処理することがなく、処理時間の短縮
ができると共に、低速時にはより大きな道路曲率まで適
切な分解能で推定することができるものである。
【００４２】
【発明の効果】以上に説明したようにこの発明の車両用
前方監視装置によれば、自車両前方の道路構築物や車両
などの位置をレーダなどの測距手段により検知し、各物
体の配列情報をハフ変換して道路の形状を演算するよう
にしたので、曲線道路にさしかかる以前に簡単な処理で
前方道路の曲率を推定することができ、前方車両が自車
両の走行車線内に存在するかどうかの判定も高精度化す
ることができる。また、以前に検出した物体と今回検出
した物体との対応から静止物体を選定し、静止物体の配
列によりハフ変換するようにしたので高精度に道路形状
の推定することができ、静止物体のない場合には車両な
どの移動物体にてハフ変換するようにしたので道路の条
件を問わずに道路形状を推定することができる。さら
に、道路形状を推定するとき、車速やヨーレートによる
演算の限定を行うようにしたので、記憶容量の低減や処
理の高速化が可能となり、安価で優れた性能を有する車
両用前方監視装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の車両用前方監視装
置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の動作説明図であ
る。
【図３】 この発明の実施の形態１のハフ変換を説明す
る説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の動作説明図であ
る。
【図５】 この発明の実施の形態１の動作を説明するＰ
ＡＤ図である。
【図６】 この発明の実施の形態２の車両用前方監視装
置の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態２の動作説明図であ
る。
【図８】 この発明の実施の形態２の動作説明図であ
る。
【図９】 この発明の実施の形態２の動作説明図であ
る。
【図１０】 この発明の実施の形態２の動作を説明する
ＰＡＤ図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３の車両用前方監視
装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３の動作説明図であ
る。
【図１３】 この発明の実施の形態４の車両用前方監視
装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態４の動作説明図であ
る。
【図１５】 この発明の実施の形態４の動作を説明する
ＰＡＤ図である。
【図１６】 この発明の実施の形態５の車両用前方監視
装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】 この発明の実施の形態５の動作を説明する
ＰＡＤ図である。
【符号の説明】
１ 距離測定手段、２、９、１４、１８ 道路曲率推定
手段、３ 自車線判定手段、４ 出力手段、５ 道路構
造物、６、７ 前方車両、８ 自車両、１０ 停止判定
手段、１１ 車速センサ、１２ ヨーレートセンサ、１
３ 検出物体情報記憶手段、１５ 移動物体情報記憶手
段、１６ 第一道路曲率推定手段、１７ 第二道路曲率
推定手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 茂一 兵庫県姫路市土山一丁目５番15号 総合自 動車安全・公害技術研究組合内 (72)発明者 西田 稔 兵庫県姫路市土山一丁目５番15号 総合自 動車安全・公害技術研究組合内 Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC02 CC03 CC12 CC14 LL01 LL02 LL15 5H301 BB20 CC03 DD05 DD11 DD16 DD17 EE02 EE08 EE12 FF06 FF10 FF11 FF23 GG03 LL01 LL06 LL07 LL11 LL14 LL16 5J070 AC01 AC02 AE01 AF03 AK22 BF18 BF19 BF20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の方向に電磁波などを放射し、自車
    両周辺の複数の物体までの距離と進行方向に対する横方
    向位置とを検知して進行方向（ｙｉ）と進行方向に対す
    る横方向（ｘｉ）との座標上に物体位置データ（ｘｉ、
    ｙｉ）を計測する距離測定手段、この距離測定手段が計
    測した物体位置データをハフ変換することにより前方道
    路の曲率を推定する道路曲率推定手段、この道路曲率推
    定手段が推定した道路曲率により前方車両が自車両と同
    一車線に存在することの有無を判定する自車線判定手段
    を備えたことを特徴とする車両用前方監視装置。
  2. 【請求項２】 自車速を計測する速度計測手段、ヨーレ
    ートを計測するヨーレート計測手段、複数の方向に電磁
    波などを放射し、自車両周辺の複数の物体までの距離と
    進行方向に対する横方向位置とを検知して進行方向（ｙ
    ｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）との座標上に物
    体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する距離測定手段、
    この距離測定手段が計測した過去の物体位置データを前
    記速度計測手段と前記ヨーレート計測手段との出力によ
    り変換して記憶する検出物体情報記憶手段、この検出物
    体情報記憶手段が記憶する過去の物体位置データと前記
    距離測定手段による最新の物体位置データとにより停止
    物体を判定する停止判定手段、この停止判定手段が停止
    と判定した物体位置データをハフ変換することにより前
    方道路の曲率を推定する道路曲率推定手段、この道路曲
    率推定手段の推定した道路の曲率により前方車両が自車
    両と同一車線に存在することの有無を判定する自車線判
    定手段を備えたことを特徴とする車両用前方監視装置。
  3. 【請求項３】 自車速を計測する速度計測手段、ヨーレ
    ートを計測するヨーレート計測手段、複数の方向に電磁
    波などを放射し、自車両周辺の複数の物体までの距離と
    進行方向に対する横方向位置とを検知して進行方向（ｙ
    ｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）との座標上に物
    体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する距離測定手段、
    この距離測定手段が計測した過去の物体位置データを前
    記速度計測手段と前記ヨーレート計測手段との出力によ
    り変換して記憶する検出物体情報記憶手段、この検出物
    体情報記憶手段が記憶する過去の物体位置データと前記
    距離測定手段による最新の物体位置データとにより停止
    物体を判定する停止判定手段、この停止判定手段が停止
    状態でないと判定した移動物体の物体位置データを前記
    速度計測手段と前記ヨーレート計測手段との出力により
    変換して記憶する移動物体情報記憶手段、前記停止判定
    手段が停止状態と判定した最新の物体位置データと、前
    記停止判定手段が停止状態でないと判定した最新の物体
    位置データと、前記移動物体情報記憶手段の過去の物体
    位置データとをハフ変換することにより前方道路の曲率
    を推定する道路曲率推定手段、この道路曲率推定手段の
    推定した道路の曲率により前方車両が自車両と同一の車
    線に存在することの有無を判定する自車線判定手段を備
    えたことを特徴とする車両用前方監視装置。
  4. 【請求項４】 自車速を計測する速度計測手段、ヨーレ
    ートを計測するヨーレート計測手段、複数の方向に電磁
    波などを放射し、自車両周辺の複数の物体までの距離と
    進行方向に対する横方向位置とを検知して進行方向（ｙ
    ｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）との座標上に物
    体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する距離測定手段、
    この距離測定手段が計測した物体位置データをハフ変換
    することにより前方道路の曲率を推定する第一の道路曲
    率推定手段、前記速度計測手段と前記ヨーレート計測手
    段との出力により道路の曲率を推定し、この推定結果に
    より前記第一の道路曲率推定手段が推定する道路曲率の
    推定範囲を変更する第二の道路曲率推定手段、前記第一
    の道路曲率推定手段が推定した道路の曲率により前方車
    両が自車両と同一車線に存在することの有無を判定する
    自車線判定手段を備えたことを特徴とする車両用前方監
    視装置。
  5. 【請求項５】 自車速を検出する車速検出手段、複数の
    方向に電磁波などを放射し、自車両周辺の複数の物体ま
    での距離と進行方向に対する横方向位置とを検知して進
    行方向（ｙｉ）と進行方向に対する横方向（ｘｉ）との
    座標上に物体位置データ（ｘｉ、ｙｉ）を計測する距離
    測定手段、この距離測定手段が計測した物体位置データ
    をハフ変換することにより前方道路の曲率を推定する道
    路曲率推定手段、この道路曲率推定手段が推定した道路
    の曲率により前方車両が自車両と同一車線に存在するこ
    との有無を判定する自車線判定手段を備え、前記車速検
    出手段が検出した車速に応じて前記道路曲率推定手段が
    推定する道路曲率の推定範囲と推定精度とが変更される
    ことを特徴とする車両用前方監視装置。
  6. 【請求項６】 検出した物体位置データの自車両位置を
    原点とする座標を（ｘｉ、ｙｉ）とし、道路の曲率を
    ρ、検出した物体の自車両中心からの横ずれ量をｄｉと
    するとき、道路曲率推定手段が （ｘｉ−１／ρ）2 ＋ｙｉ2 ＝（１／ρ−ｄｉ）2 の関係式を用いてハフ変換することを特徴とする請求項
    １〜請求項５のいずれか一項に記載の車両用前方監視装
    置。
  7. 【請求項７】 検出物体情報記憶手段が記憶する過去の
    物体位置データと、最新の物体位置データとの比較によ
    り検出物体の停止状態が判定されることを特徴とする請
    求項２または請求項３に記載の車両用前方監視装置。
  8. 【請求項８】 検出物体情報記憶手段が記憶する過去の
    物体位置データが、自車速検出手段による移動距離とヨ
    ーレート検出手段による進行方向の変化をもとに、自車
    の現在位置を原点とする座標に変換されて記憶されるこ
    とを特徴とする請求項２、または、請求項３、あるい
    は、請求項７に記載の車両用前方監視装置。
  9. 【請求項９】 ヨーレートが車両に搭載されたヨーレー
    トセンサにより計測されることを特徴とする請求項２〜
    請求項４および請求項８のいずれか一項に記載の車両用
    前方監視装置。
  10. 【請求項１０】 ヨーレートの計測がハンドル角センサ
    と車速センサとの出力により行われることを特徴とする
    請求項２〜請求項４および請求項８のいずれか一項に記
    載の車両用前方監視装置。
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