JP2002175599A - 先行車または物標の車線位置推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ジャイロセンサにより車線位置の補正を精度良
く行なうこと。 【解決手段】ミリ波レーダにより検知した先行車の横方
向の位置データの動きを一定時間の間観測し、その変動
が一定値以下である場合は、直線路走行中であると判断
し、自車のヨー角度方向の値を中立点に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の危険物
を検出するためのレーダなどを用いた推定方法および装
置に関係し、特に自車の走行軌跡を推定するヨー角度方
向情報を補正して検知精度を向上させる方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】信頼し得る危険物識別を行う多くの試み
が、危険物の距離およびその相対速度計測を行う車両レ
ーダ・システムの分野においてなされていた。特開平6-
282798号公報には、運行体の周辺を探索して目標を捕捉
し、運行体に対する目標の相対位置を得る目標捕捉手段
と、運行体の旋回運動において、運行体の円軌道を推定
する円軌道推定手段と、前記目標捕捉手段が得た目標の
相対位置と、前記円軌道推定手段が推定した運行体
（４）の円軌道とをもとに、前記目標が前記円軌道上に
位置しているかどうかを判定し、前記運行体の進路上に
位置する目標を識別する制御手段とを有することを特徴
とする目標捜索装置が記載されている。

【０００３】また、特開平8−83400号公報には、第１の
車線で走行する車両に対して接近位置の１つ以上の物体
の存在を検出することが可能である路面車両レーダ・シ
ステムにおいて車両に対する危険物となる物体を車両に
対する危険物ではない物体から識別する方法において、
前記第１の車線に隣接する第２の車線における物体を照
射するに充分なビーム幅を有する、車両の運動方向と実
質的に直角をなす第１の軸に沿って少なくとも一部が生
成されるレーダ・ビームを生成するステップと、照射さ
れた物体からの反射信号を受信するステップと、反射信
号に基づいて車両の運行方向と実質的に並行な第２の軸
（ｘ）の方向における車両速度に関する照射された物体
の速度を推定するステップと、少なくとも１つの速度セ
ンサを用いて車両の速度を計測するステップと、計測さ
れた車両速度と推定された並行物体の速度との和が予め
定めた閾値より大きければ、照射された物体が危険であ
ると判定するステップと、計測された車両速度と推定さ
れた並行物体の速度との和が予め定めた閾値より小さけ
れば、照射された物体が危険でないと判定するステップ
とを含む方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自車線前方の先行車
（停止車両，物体を含む。以下、物標という。）を検知
して、先行車との距離が目標値になるように制御する
（ＡＣＣ：Adaptive CruiseControl)、あるいは先行車
あるいは物標に接近し過ぎた場合に警報音を発生して衝
突警報を発するようなシステムを考える。

【０００５】ＡＣＣや衝突警報において、対象となる先
行車または物標は自車の走行する車線内に対してのみで
あり、隣接車線上に存在するものは制御や警報の対象に
ならない。この先行車または物標に対する車線判断は、
カメラなどを用いて白線検知できる場合を除き、自車に
対する横方向位置があらかじめ設定した片車線幅より大
きいか否かで判定している。また、このとき、自車のヨ
ー角度方向の動きを例えばジャイロセンサを用いてヨー
角速度を計測し、カーブ走行中はその曲率半径を計算し
て自車の走行軌跡を推定し、その軌跡による移動分を加
えて横位置を再計算し、改めて車線位置を判定してい
る。

【０００６】この場合、もしジャイロセンサなどヨー角
度方向を計測するセンサにオフセットが生じた場合、そ
のオフセット分だけ先行車位置が誤って推定されてしま
い、自車線上に車両が存在しないのにいると判定された
り、あるいはその逆が生じ、誤警報や誤制御の原因にな
る。特に、ジャイロセンサの場合、温度変化により中性
点電圧にＤＣ分のオフセット量（ＤＣドリフト）が発生
し、これが先行車横位置を誤って判定してしまう原因に
なる。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みて、自車線前方
の先行車あるいは物標の動きから自車がカーブ走行中で
あるか、直線を走行中であるか判定し、直線走行中であ
ると判定された場合は、発生したヨー角度情報は誤差で
あるとしてその分を補正し、常に正確な車線判断ができ
るような先行車または物標の車線位置推定装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、自
車の前方を探索して先行車または物標を捕捉し、少なく
とも自車と先行車または物標との距離と自車からの方向
角度を計測する装置を備え、距離と方向角度から自車に
対する先行車または物標の横方向位置を算出し、さらに
自車のヨー角度方向情報から自車の走行軌跡を推定し、
自車に対する先行車または物標が自車線上に存在するか
否かを判断する装置において、先行車の横方向の動きが
一定時間の間、一定値以下である場合は、直線路走行中
であると判断し、自車のヨー角度方向の値を中立点に設
定することを特徴としている。

【０００９】さらに、自車のヨー角度方向情報にジャイ
ロセンサを用いる場合には、先行車の横方向の動きが一
定時間の間、一定値以下である場合は、直線路走行中で
あると判断し、ジャイロセンサの電圧を中立点位置に補
正することを特徴としている。さらに、計測装置とし
て、ミリ波レーダを使用することを特徴とすることもで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施例を図
面に基づいて説明する。

【００１１】図１は、ミリ波レーダ，シャイロセンサを
使用した車間距離警報システム１を示す。図は、自車２
から先行車３に向けてアンテナユニット４からミリ波レ
ーダ信号を発し、接近時警報を行う場合のシステム構成
を示している。ミリ波レーダのアンテナユニット４によ
って公知方法により先行車３との車間距離・相対速度・
角度計測５を行う。また、ジャイロセンサ６により角速
度計測８を行う。計測された角速度により、後述するア
ルゴリズムに従い車線判断１０を行う。計測された車間
距離・相対速度・角度（先行車３）と車線判断により先
行車判定１１および自車前方の静止物判定１２を行う。
これらの判定に基づき、警報判定アルゴリズム１３を使
用し、および車速信号，ブレーキ信号２６を使用して警
報判断１４を行う。警報判断に基づいて警報指示１５を
作り、警報信号１６を発してドライバディスプレイ１７
において警報音発生，点灯及び表示を行う。

【００１２】図２は、他の実施例で、ミリ波レーダ，ジ
ャイロセンサを使用し、先行車と一定の車間距離を保ち
つつ追従走行を行うＡＣＣシステム２１を示す。自車２
から走行車３に向けてアンテナユニット４からミリ波レ
ーダ信号を発し、計測された車間距離・相対速度・角度
と車線判断により先行車検知２２および静止物検知２３
を行う。これらの検知に基づき、車間距離制御アルゴリ
ズム２４を使用し、かつ車速信号，ブレーキ信号２６を
使用して加減速判断２５を行う。その判断結果に基づい
て車速維持、加速減速信号２７を発し、スロットル制御
２９，Ａ／Ｔシステム制御３０，ブレーキ制御３１から
なる車間距離制御２８を行っている。

【００１３】なお、図１，図２のシステム、すなわち警
報システムとＡＣＣシステムは、必ずしも別個のシステ
ムとしてのみ存在するのではなく、両者の機能を合わせ
て有するシステム構成を取ることもできる。

【００１４】次に、図３は図１および図２に示すシステ
ム実施例を実現するためのハードウエア構成をブロック
図で示したものである。図に示す構成は、一体型ミリ波
レーダ装置３５，車両側制御部３６、およびドライバデ
ィスプレイ３７からなる。

【００１５】該一体型ミリ波レーダ装置３５は、例えば
ＣＡＮを用いた通信ネットワーク機能を有し、車両側制
御部３６，ドライバディスプレイ３７とシリアル通信を
行なっている。図において、３５に内蔵される送信アン
テナ４１，受信アンテナ４２及び高周波回路４３により
得たレーダ検知信号およびジャイロセンサ６からのアナ
ログ信号はＡ／Ｄ変換４４され、ディジタル信号処理回
路（ＣＰＵ，ＤＳＰ等で構成）４５により信号処理され
る。該ディジタル信号処理回路４５は、内蔵ソフトウェ
ア４７として、レーダ信号処理，先行車捕捉，自車線判
断等に基づき、警報においては危険度判断，警報指令，
ＡＣＣにおいてはＡＣＣ追従指令，加速減速指令などの
処理を行うためのソフトウェアを内蔵している。これら
の各種信号は、データ通信部４６を介してシリアル通信
３８を介して通信される。

【００１６】ドライバディスプレイ３７は、受信した通
信信号にしたがい、警報音の発生や点灯、先行車との車
間距離表示などを行う。逆にドライバの設定変更に応じ
て、警報においては警報発生距離の調整，ＡＣＣにおい
ては先行車との目標車間距離の調整信号などを送出し、
３５に送る。３５のディジタル信号処理回路では、該調
整信号に基づき、各種パラメータの変更が実施される。

【００１７】車両側制御部３６は、ＡＣＣシステムを構
成する場合に用いられる。これは、エンジンコントロー
ルユニット５１，ＡＴコントロールユニット５２および
ブレーキコントロールユニット５３からなり、一体型ミ
リ波レーダ装置３５からの信号を受けて、加速減速を行
うために、エンジン出力，ＡＴシフト位置、及び大きな
減速を行うために自動ブレーキなどを行う。３６には車
両側制御で必要な車速信号２６・ブレーキ信号２６０及
びシフトポジション信号５５などが入力されている。そ
して、一体型ミリ波レーダ装置３５側で必要な信号、例
えば車速信号２６はシリアル通信３８を介して送出され
る。

【００１８】これらのシステム構成において、特に車両
側制御部３６については公知技術であるのでこれ以上詳
しくは述べない。

【００１９】次に、前記内蔵ソフトウエア４７におい
て、特にカーブにおいてジャイロセンサ６を用いて、カ
ーブ走行時に発生するヨー角速度からカーブ曲率半径を
推定し、先行車の車線位置を補正する方法および演算式
の導出について説明する。

【００２０】図４は、曲率半径Ｒ_s の円曲線上にある自
車とＲ_f 上にある先行車の関係を示している。自車から
みて先行車が自車線上にあるか、隣接車線上にあるかは
本来は自車と先行車の曲率半径の差ΔＲで判断できる。

【００２１】演算の方法は以下の通りである。 １．ミリ波レーダを用いて、距離Ｔ_R と方位角度α、内
蔵ジャイロセンサ６で自車角速度ω_s 及び自車速度ｖ_s
を計測する。 ２．横変位Ｔ_C ，縦変位Ｔ_D 及び自車曲率半径Ｒ_s を次
式で計算する。

【００２２】 Ｔ_C＝Ｔ_Rsinα，Ｔ_D＝Ｔ_Rcosα，Ｒ_s＝ｖ_s／ω_s ３．図４に示すように先行車の回転半径Ｒ_f は、次式が
成立する。

【００２３】

【数１】 Ｒ_f ²＝Ｒ_x ²＋Ｔ_D ² ＝(Ｒ_s−Ｔ_C)²＋Ｔ_D ² ４．よって、次式より求める。

【００２４】

【数２】今、車線幅としてＬｙを仮定すると、

【００２５】

【数３】｜ΔＲ｜＜Ｌｙ のとき自車線と判断する。であれば自車線内にあると判
断し、そうでない場合は隣接車線の車両と判断すること
を示している。

【００２６】図５（ａ）（ｂ）は、直線走行時とカーブ
走行時に発生するヨー角速度の一例である。高速道路に
おいては、直線からいきなりある曲率を持った真円のカ
ーブに進入するということはなく、徐々に曲率半径が変
化して最大曲率の真円カーブ区間に達する緩和曲線区間
が存在する。このため、一定速度でカーブ走行する場
合、図５（ｂ）に示すようにヨー角速度は徐々に大きく
なってゆき、カーブ頂点で最大のヨー角速度を取る。そ
の後カーブ曲率半径が減少し直線に復帰していく区間に
おいてはヨー角速度も減少していく。

【００２７】次に、図６（ａ）（ｂ）は、先行車に追従
走行している時の、ミリ波レーダによる先行車の横位置
計測結果の一例を示している。（ａ）が直線走行時、
（ｂ）がカーブ走行時を示す。（ｂ）においては緩和曲
線の存在の為に先行車の計測角度も、（車間距離が一定
ならば）徐々に変化していくヨー角速度と同一のパター
ンを取る。ここで破線は設定した車線の幅を示しており
正負この範囲内に存在するとき自車線上に存在すると判
断される。

【００２８】ここで、カーブ走行において発生したヨー
角速度と自車速度からカーブでの曲率半径が推定され、
横位置の補正量に換算される。図７（ａ）の点線はその
換算された補正量を示している。計測値に対して補正量
の変化が遅れるのは緩和曲線の存在によりカーブ入口区
間では先行車が自車より大きな曲率半径のカーブを走行
し、カーブ頂点通過後は、先行車が自車より小さい曲率
半径のカーブを走行しているためである。

【００２９】この実線の横位置計測値から点線の補正値
を差し引いた結果を図７（ｂ）に示す。遅れの為に横位
置は変化するが、破線内にとどまる変化であれば自車線
内車両であると判定される。

【００３０】ここで、ジャイロセンサとして振動タイプ
のものを用いた場合、温度変化による０点電圧圧の変動
（ＤＣドリフト）という問題を宿命的に抱えているた
め、直線走行時であってもこのＤＣドリフトの影響によ
り横位置の補正が過大になる可能性がある。図８（ａ）
（ｂ）は直線走行中にＤＣドリフトにヨー角速度誤差が
発生した場合を示している。（ａ）に示すようにＤＣド
リフトが発生した場合、ヨー角速度がある方向に増大
し、（ｂ）に示すように横位置が過大に補正され、自車
線上の先行車を隣接車線上の車両と誤認識してしまう結
果となる。

【００３１】発生したジャイロセンサの電圧がカーブで
のヨー角速度によるものかＤＣドリフトによる誤差であ
るかそれだけで判定するのは難しい。しかしながら、カ
ーブ走行中であれば、先行車は緩和区間を走行中、時々
刻々横位置計測値が変化する筈である。また、山岳区間
などではカーブは左右に変化するためヨー角速度も左右
に変化する。したがって、先行車の横位置を一定の時間
計測し、左右への変化が存在しないか一定値以下である
場合は直線路走行中であると見なすことができる。

【００３２】図９は、先行車の横位置変化を用いたヨー
角速度の補正を行なうフローチャートを示している。な
お、以降の実施例に示すフローチャートでは、ミリ波レ
ーダによる先行車の距離・相対速度・角度測定や自車速
度測定といった項目は当然行なうべきことであるから、
ここではあえて述べない。

【００３３】まずステップ１０１において、先行車横位
置Δｙと自車ヨー角速度ωの計測を一定周期で行なう。
次にステップ１０２において、ある計測周期区間での横
位置平均値｜Δｙ｜meanとヨー角速度平均｜ω｜meanを
計測する。

【００３４】次にステップ１０３において、｜Δｙ｜me
anと横位置変化に対するしきい値｜Δｙ｜thd と比較す
る。そして、｜Δｙ｜meanがしきい値以下である場合
は、直線であると判定し、ステップ１０４に進む。そし
て、ステップ１０４では同時に計測したヨー角速度の平
均値｜ω｜meanとこれに対するしきい値｜ω｜thd を比
較する。そして、しきい値より大きいと判定された場合
はステップ１０５に進み、その分を補正する。

【００３５】同様の判定は、路側静止物を用いてもでき
る。図１０（ａ）（ｂ）は（ａ）直線路走行中、（ｂ）
左カーブ路走行中の路側静止物の横位置検知結果を示し
ている。実線は左側の路側静止物、破線は右側の路側静
止物である。静止物に対しては自車速度と等しい接近速
度で急速に接近してくるが、図に示すように直線路では
横位置は一定である。一方、カーブでは左・右カーブに
応じて一定方向に横位置が変化していく。

【００３６】図１１は、静止物の横位置変化を用いたＤ
Ｃドリフトによるヨー角速度の補正を行なうフローチャ
ートを示している。

【００３７】まずステップ２０１において、先行車横位
置Δｙと自車ヨー角速度ωの計測を一定周期で行なう。
次にステップ２０２において、ある計測周期区間での路
側静止物の横位置平均値｜Δｙｓ｜meanとヨー角速度平
均｜ω｜meanを計測する。

【００３８】次にステップ２０３において、｜Δｙｓ｜
meanと横位置変化に対するしきい値｜Δｙｓ｜thd と比
較する。そして、｜Δｙｓ｜meanがしきい値以下である
場合は、直線であると判定し、ステップ２０４に進む。
そして、ステップ２０４では同時に計測したヨー角速度
の平均値｜ω｜meanとこれに対するしきい値｜ω｜thd
を比較する。そして、しきい値より大きいと判定された
場合はステップ205に進み、その分を補正する。

【００３９】ところで、これまで示した先行車もしくは
静止物の横位置の動きはミリ波レーダの光軸がずれてい
た場合、異なってくる。図１２（ａ）（ｂ）は光軸が
（ａ）左側，（ｂ）右側にずれていた場合の、直線走行
時の路側静止物の横位置の動きを示している。このよう
に、光軸がずれていると路側静止物の横位置が変化し、
直線路走行時でもカーブ走行時のように見えてしまう。
しかしながら、光軸ずれの場合、総体的に常に同じ方向
に横位置が変化していく傾向がある。カーブ走行では必
ず入口に対する出口があり、そこで直線に復帰すれば横
位置は一定になる。あるいは逆方向にカーブすれば、逆
方向に横位置が変化していくようになる。

【００４０】図１３は、これを考慮し、最初に軸ずれ判
断を行ない、その後ＤＣドリフトの判定を行なう場合の
フローチャートを示している。

【００４１】まずステップ３０１において、先行車横位
置Δｙと自車ヨー角速度ωの計測を一定周期で行なう。
次にステップ３０２において、ある計測周期区間での路
側静止物の横位置平均値｜Δｙｓ｜meanとヨー角速度平
均｜ω｜meanを計測する。

【００４２】まずステップ３０１において、先行車横位
置Δｙと自車ヨー角速度ωの計測を一定周期で行なう。
次にステップ３０２において、ある計測周期区間での路
側静止物の横位置平均値｜Δｙｓ｜meanとヨー角速度平
均｜ω｜meanを計測する。

【００４３】次にステップ３０３において、｜Δｙｓ｜
meanと横位置変化に対するしきい値｜Δｙｓ｜thd と比
較する。そして、｜Δｙｓ｜meanがしきい値以下である
場合は、直線であると判定し、ステップ３０４に進む。
そして、ステップ３０４では同時に計測したヨー角速度
の平均値｜ω｜meanとこれに対するしきい値｜ω｜thd
を比較する。そして、しきい値より大きいと判定された
場合はステップ305に進み、その分を補正する。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明では、ジャイロセ
ンサにＤＣドリフトが発生して自車のヨー角度方向に誤
差が発生しても、先行車の横方向の動きから直線路走行
中であることを判断して、これを補正することが出来る
ので、他のセンサを設ける必要が無く、正しい検知情報
を得ることが出来る。したがって、例えば自車線前方の
先行車を検知して、先行車との距離が目標値になるよう
に制御するＡＣＣ、あるいは、先行車と接近し過ぎた場
合に警報音を発生する衝突警報などを精度良く行なうこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車間距離警報システムの概略構成図。

【図２】ＡＣＣシステムの概略構成図。

【図３】制御ブロック図。

【図４】曲率半径説明図。

【図５】直線とカーブでのヨー角速度の変化。

【図６】直線とカーブでの横位置の変化。

【図７】カーブでの横位置の補正。

【図８】ＤＣドリフトによる誤差。

【図９】先行車を用いたヨー角速度補正フローチャー
ト。

【図１０】路側静止物の横位置変化。

【図１１】静止物を用いたヨー角速度補正フローチャー
ト。

【図１２】軸ずれがある場合の横位置変化。

【図１３】軸ずれ診断も含めたフローチャート。

【符号の説明】

１…車間距離警報システム、２…自車、３…先行車、４
…アンテナユニット、５…車間距離・対向速度・角度計
測、６…ジャイロセンサ、８…角速度、１０…車線判
断、１１…先行車判定、１２…静止物判定、１３…警報
判定アルゴリズム、１４…警報判断、１５…警報指示、
２１…ＡＣＣシステム、２２…先行車検知、２３…静止
物検知、２４…車間距離制御アルゴリズム、２５…加減
速判断、２６…車速信号・ブレーキ信号、２８…車間距
離制御、７０…車間距離警報システム。

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/00 ６２６ Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２６Ｂ ６２６Ｅ ６２７ ６２７ Ｇ０１Ｃ 21/12 Ｇ０１Ｃ 21/12 Ｎ Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｚ // Ｇ０１Ｓ 13/50 13/50 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自車の前方を探索して先行車または物標を
   捕捉し、少なくとも自車と先行車または物標との距離と
   自車からの方向角度を計測する装置を備え、距離と方向
   角度から自車に対する先行車または物標の横方向位置を
   算出し、さらに自車のヨー角度方向情報から自車の走行
   軌跡を推定し、自車に対する先行車または物標が自車線
   上に存在するか否かを判断する装置において、先行車の
   横方向の動きが一定時間の間、一定値以下である場合
   は、直線路走行中であると判断し、自車のヨー角度方向
   の値を中立点に設定することを特徴とする先行車または
   物標の車線位置推定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、自車のヨー角度方向情
   報にジャイロセンサを用いる場合、 先行車の横方向の動きが一定時間の間、一定値以下であ
   る場合は、直線路走行中であると判断し、ジャイロセン
   サの電圧を中立点位置に補正することを特徴とする先行
   車または物標の車線位置推定装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記計測装置として、
   ミリ波レーダを使用することを特徴とする先行車または
   物標の車線位置推定装置。