JP2005291788A - 車両用物体認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】障害物中の反射物体が高い位置にある場合においても、送信波をその反射物体に照射でき、正確な距離検出を行うことができる。
【解決手段】 低速状態もしくは近距離状態であることが検出された場合に、通常走行時の場合と比べて上方にレーザ光が照射されるようにする。例えば、ポリゴンミラーの各側面のうち認識使用範囲に相当するものが面番号４、５、６であったとすると、低速状態もしくは近距離状態のときには、その面番号を１つ減らし、認識使用範囲を面番号３、４、５に切り替える。これにより、トラック等と自車両との距離が近づいたとしても、レーザ光が上方に照射され、高い位置のリフレクタに当たるようにすることが可能となる。したがって、トラック等と自車両との距離が近づいて、レーザ光がリフレクタに当たらなくなり、突然距離検出が正確に行えなくなるという状態を防ぐことができる。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、車幅方向及び高さ方向それぞれの所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて自車両の前方の物体を認識する車両用物体認識装置に関するものである。

従来より、車両に搭載される距離検出装置として、例えばレーザ光によって先行車等の障害物との距離を測定するもの（レーザレーダ）が知られている。この距離検出装置は、レーザダイオードを断続的に発光させて車両の前方に照射し、前方の障害物からの反射光をフォトセンサで検出し、発光時刻と受光時刻との時間差に基づいて、障害物までの距離を測定する。

具体的には、距離検出装置は、レーザ光を照射する発光部と、そのレーザ光を反射する六角錐台形状の回転可能なスキャンミラーとなるポリゴンミラーと、反射してきたレーザ光を受け取る受光部とを備えた構成となっている。このような構成により、発光部が照射したレーザ光をポリゴンミラーにて反射させて車両前方に導く。このとき、ポリゴンミラーを回転させ、ポリゴンミラーの各側面に発光部からのレーザ光が当たるようにすることで、ポリゴンミラーでのレーザ光の反射角度を調整し、車両前方の所定範囲にレーザ光がスキャンされるようにする。そして、例えば先行車両におけるリフレクタを障害物中の反射対象として、このリフレクタで反射したレーザ光を受光部で受け取ることで距離の測定を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−０３１６８５号公報

従来の距離検出装置では、車両前方に向けて照射されるレーザ光は、例えば上下左右において所定の範囲でスキャンされるようになっている。このスキャン範囲は、距離検出装置による検出距離を考慮して決められており、例えば上下方向において４ｄｅｇ、左右方向において±１８ｄｅｇ程度に設定される。

しかしながら、このようなスキャン範囲とした場合、トラック等のように、車高が高く、リフレクタの設置位置が高い車両では、レーザ光が照射される範囲よりもリフレクタの設置位置の方が高くなってしまい、レーザ光が上手くリフレクタに当たらくなる。特に、車両におけるバンパーの下部のような低い位置に距離検出装置が装着されるような場合には、それが顕著になる。このため、トラック等と自車両との距離が近づいたときに、レーザ光がリフレクタに当たらなくなって、突然距離検出が行えなくなるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、例えば車高が高い車等のように、障害物中の反射物体が高い位置にある場合においても、送信波をその反射物体に照射でき、正確な距離検出を行うことができる車両用物体認識装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両の車速を検出する車速検出手段（４７）と、車速検出手段によって検出された車速が所定車速よりも小さい低速状態のときに、認識使用範囲（９３）の切り替えを行い、この切り替え前に設定されていた認識使用範囲よりも車両の上方に送信波が照射されるように、スキャン手段（７３）にて照射可能な複数の角度範囲から新たな認識使用範囲を設定する認識使用範囲切替手段（２００〜２３０）と、を備えていることを特徴としている。

このように、低速状態になったときには、先行車両との車間距離が短くなる可能性が高いものとして、認識使用範囲切替手段を用いて、切り替え前に設定されていた認識使用範囲よりも車両の上方に送信波が照射されるようにしている。このため、トラック等と自車両との距離が近づいたとしても、レーザ光が上方に照射され、高い位置のリフレクタに当たるようにすることが可能となる
したがって、トラック等と自車両との距離が近づいて、レーザ光がリフレクタに当たらなくなり、突然距離検出が正確に行えなくなるという状態を防ぐことができる。

請求項２および３に記載の発明では、認識手段によって認識された反射物体が先行車両であることを判定すると共に、先行車両までの車間距離（Ｚ）を求める先行車判定手段（５３）を有し、認識使用範囲切替手段は、先行車判定手段によって検出された先行車両までの車間距離が所定値よりも小さい近距離状態のときに、認識使用範囲の切り替えを行い、この切り替え以前に設定されていた認識使用範囲よりも車両の上方に送信波が照射されるように、スキャン手段にて照射可能な複数の角度範囲から新たな認識使用範囲を設定するようになっていることを特徴としている。

このように、自車両と先行車両との間の車間距離が所定値よりも短くなったときに、認識使用範囲を切り替えるようにしても良い。これにより、請求項１と同様の効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、スキャン手段として、面倒れ角が異なる複数の側面を有する多面ミラー、例えばポリゴンミラーなどが用いられる場合を示している。この場合、例えば、認識使用範囲設定手段は、多面ミラーの各側面の面倒れ角に応じた面番号を記憶し、多面ミラーの各側面のうち認識使用範囲に相当する面番号のもので送信波を反射させることにより、認識使用範囲における送信波の照射を行うように構成される。

したがって、認識使用範囲切替手段にて、多面ミラーの各側面のうち認識使用範囲設定手段に記憶された面番号のものよりも送信波が車両の上方に照射されるものの面番号を新たな認識使用範囲に相当する面番号とし、多面ミラーの各側面のうち切り替え後の面番号のもので送信波が照射されるようにする。

例えば、請求項５に示されるように、多面ミラーの各側面に、送信波を車両の高さ方向の一番上方に照射する側面から順に面番号が付けられていれば、認識使用範囲切替手段にて、切り替え前の認識使用範囲に相当する面番号と比べて、送信波を車両の高さ方向の上方にする面番号に切り替えるようにすれば良い。

この場合において、請求項６に示されるように、認識使用範囲設定手段が、認識使用範囲に相当する面番号として、車両の前方方向に対して所定の基準角度（ΔＡ）が含まれる面番号のものと、その面番号の両側の面番号の３つを設定するものであれば、認識範囲切替手段は、切り替え前の認識使用範囲に相当する面番号と比べて、送信波を車両の高さ方向の上方にする面番号のものと、所定の基準角度（ΔＡ）が含まれる面番号のものとに切り替えるようにするのが好ましい。

このようにすれば、遠距離に存在する物体の検知を行いつつ、送信波を車両の高さ方向の上方に照射することが可能となる。

また、請求項７または８に示されるように、多面ミラーの各側面に、送信波を車両の高さ方向の一番上方に照射する側面から順に面番号が付けられている場合に、認識使用範囲切替手段にて、切り替え前の認識使用範囲に相当する面番号に対して、面番号を１つ減少または増加させるようにしても良い。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下に、本発明による車両用物体認識装置が適用された車両制御装置１について、図面とともに説明する。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存在する場合に警報を出力したり、前車（先行車両）に合わせて車速を制御したりする装置である。

図１は、車両制御装置１のシステムブロック図である。車両制御装置１は認識・車間制御ＥＣＵ３を中心に構成されている。認識・車間制御ＥＣＵ３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。

認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ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から各々検出信号を入力しており、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、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。また認識・車間制御ＥＣＵ３には、警報音量を設定する警報音量設定器２４、警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７、及び自動車に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ２８が接続されている。また認識・車間制御ＥＣＵ３は、電源スイッチ２９を備え、電源スイッチ２９がオンされることにより、所定の処理を開始する。

レーザレーダセンサ５は、認識・車間制御ＥＣＵ３からの制御信号に基づいて駆動されるもので、図２に示すように、発光部、受光部及びレーザレーダＣＰＵ７０などを主要部として構成されている。すなわち、レーザレーダセンサ５は、レーダユニットとしての発光部、受光部に加え、その発光・受光部における検出結果から、反射物体までの距離やその車幅方向及び車高方向における位置を演算するレーザレーダＣＰＵ７０も備えている。

発光部は、パルス状のレーザ光を、発光レンズ７１、スキャナ７２及びガラス板７７を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）７５を備えている。レーザダイオード７５は、レーザダイオード駆動回路７６を介してレーザレーダＣＰＵ７０に接続され、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号によりレーザ光を放射（発光）する。また、スキャナ７２には反射体としてのポリゴンミラー７３が回転可能に設けられ、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号がモータ駆動部７４を介して入力されると、このポリゴンミラー７３は図示しないモータの駆動力により回転する。なお、このモータの回転位置は、モータ回転位置センサ７８によって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０に出力される。

ポリゴンミラー７３は、略六角錐台形状を成し、その６つの側面がミラーを構成している。そして、各側面の底面に対する面倒れ角が異なっていることから、ポリゴンミラー７３は、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲で不連続にレーザ光を走査するように、レーザ光を出力することができる。本実施形態では、このポリゴンミラー７３におけるミラーを構成する各側面は、面倒れ角の大きさに応じて順に１面、２面・・６面と面番号が付けられている。

レーザレーダセンサ５の受光部は、図示しない物体に反射されたレーザ光を受光レンズ８１を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子（フォトダイオード）８３とを備えている。そして、この受光素子８３の出力電圧は、増幅器８５にて増幅された後にコンパレータ８７に出力される。コンパレータ８７は増幅器８５の出力電圧を基準電圧と比較し、出力電圧＞基準電圧となったとき所定の受光信号を時間計測回路８９へ出力する。

時間計測回路８９には、レーザレーダＣＰＵ７０からレーザダイオード駆動回路７６へ出力される駆動信号も入力される。そして、図２（ｂ）に示すように、上記駆動信号をスタートパルスＰＡ、上記受光信号をストップパルスＰＢとし、２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の位相差（すなわちレーザ光を出射した時刻Ｔ０と反射光を受信した時刻Ｔ１との差ΔＴ）を２進デジタル信号に符号化する。また、ストップパルスＰＢのパルス幅も時間として計測する。

ここで、レーザ光の照射可能エリア及び、実際に先行車両等の物体を認識する時に使用される認識使用エリアについて、図３〜図９を用いて説明する。

図３は、レーザレーダセンサの照射領域を示す斜視図を示している。出射されたレーザビームは、測定エリア１２１内の右端から左端にかけて例えば等間隔で出射されるが、図３では、測定エリア１２１内の右端および左端のパターン１２２のみが示してあり、その途中は省略してある。また、レーザ光パターン９２は、図３では一例として楕円形のものを示しているが、この形に限られるものではなく長方形等でもよい。さらに、レーザ光を用いる他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外にＸ方向、Ｙ方向における方位を測定できる方式であればよい。

図３に示すように、レーザレーダセンサ５は、レーザ光の照射方向をＺ軸としたとき、これに垂直なＸＹ平面内の照射可能エリア９１内を順次走査することが可能である。

図４は、ポリゴンミラー７３の各側面（１面〜６面）で反射されたレーザ光のＹ軸方向における広がり角、および、Ｙ軸方向において隣接するレーザ光の重複範囲を示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、車高方向（Ｙ軸方向）に隣接するレーザ光が、その境界領域において一部重複するようにレーザ光の照射角度が設定されている。すなわち、Ｙ軸方向において、各レーザ光は１．５７ｄｅｇの広がり角を有している。その内、隣接するレーザ光が重複する角度範囲は、０．１４５ｄｅｇである。従って、各レーザ光の中心軸間の角度は１．４２５ｄｅｇとなる。

このように、Ｙ軸方向において隣接するレーザ光が一部重複するように照射角度を設定することにより、Ｙ軸方向における分解能を向上することができる。つまり、図４の各レーザ光を上から下に向かってそれぞれ１面、２面、３面と定義した場合、１面のレーザ光のみを反射する場合、１面と２面のレーザ光を反射する場合、２面のレーザ光のみ反射する場合、２面と３面のレーザ光を反射する場合、及び３面のレーザ光のみ反射する場合の５つのパターンに識別できる。特に、２面のレーザ光においては、その両側に重複領域があるため、２面のレーザ光付近の分解能の向上度合いを高めることができる。

本実施形態の照射可能エリア９１は、高さ方向であるＹ軸を基準方向、車幅方向であるＸ軸を走査方向とし、Ｘ軸方向には０．０８ｄｅｇ×５０１点＝±２０ｄｅｇであり、Ｙ軸方向には１．５７ｄｅｇ×６ライン−０．１４５ｄｅｇ×５（重複領域）＝８．６９５ｄｅｇである。また、スキャン方向はＸ軸方向については図３において左から右へ、Ｙ軸方向については図３において上から下へである。

次に、図５〜図９に基づいて、認識使用エリア９３について説明する。レーザレーダセンサ５は、車両の前面、例えば車両のバンパーの下部に装着される。このレーザレーダセンサ５から照射されるレーザ光は、自車両の前方に存在する物体、すなわち先行車両や走行車線を判定するためのデリニエータ（キャッツアイ）、ガードレール等に的確に向けられることが必要である。従って、レーザ光の照射エリアが上下左右にずれないように、レーザレーダセンサ５の装着角度を装着基準角度に合わせ込みながら車両に装着する必要がある。

ここでの合わせ込みを、作業者が調整ボルト等のメカニカルな手段によってレーザレーダセンサ５の装着角度を調整するメカ調整によって行うことが可能であるが、メカ調整は、レーザレーダセンサ５の装着角度の装着基準角度に対する公差範囲が小さくなるほど困難な作業となり、またその作業時間も長くなってしまう。

このため、本実施形態においては、メカ調整に加えて、レーザレーダセンサ５におけるソフト的な処理によるソフト調整を実行することで、レーザレーダセンサ５から照射されるレーザ光の角度範囲を、所望の基準角度範囲に合わせ込むようにしている。

図６は、ソフト調整時の様子を示した模式図である。この図に示すように、レーザ光に対する反射率が高いターゲット１００を所定高さの位置に設置しておき、このターゲット１００から所定距離だけ離れた位置にレーザレーダセンサ５を装着した車両を移動させる。

この状態において、車両制御装置を作動させ、レーザレーダＣＰＵ７０にて、図７のフローチャートに示す処理を実行することにより、認識使用範囲９３を設定する。すなわち、ステップ１０では、ターゲット１００に向けて発光部からレーザ光を照射させ、その反射光を受光部に受光させる。このときに照射するレーザ光の照射角度範囲は、図５に示すように、レーザレーダセンサ５の装着角度の公差範囲と一致したものとされる。なお、図５の例では、その公差範囲は、車幅方向及び車高方向にそれぞれ±２ｄｅｇであり、従来に比較して大幅に緩和されている。

ここで、ターゲット１００は、レーザレーダセンサ５の装着角度が装着基準角度に一致している場合、レーザ光の照射角度範囲の中心に位置するように設置される。従って、上記したレーザレーダセンサ５の装着角度の公差範囲に対応する照射角度範囲においてレーザ光を照射することにより、レーザレーダセンサ５はターゲット１００からの反射光を必ず受光するができる。

次に、ステップ２０では、Ｘ軸及びＹ軸方向において、受光した反射波の中から最も受光強度の高い反射波に対応するレーザ光を中心レーザ光として特定する。この中心レーザ光の特定に関して、図８及び図９を用いて説明する。図８は、上述したレーザ光の照射角度範囲において、Ｘ軸方向にレーザ光を走査した場合における、各レーザ光に対するターゲット１００による反射光の受光強度を示す。また、図９は、Ｙ軸方向にレーザ光を走査した場合における、各レーザ光に対するターゲット１００による反射光の受光強度を示す。図８及び図９から明らかなように、最も高い受光強度を示す反射光に対応するレーザ光をＸ軸中心レーザ光及びＹ軸中心レーザ光とするのである。

なお、図８、図９の例は、図５に示されるように、ターゲット１００の位置が、レーザレーダセンサ５の装着角度の公差範囲においてもっとも中心からずれた（Ｘ、Ｙ軸方向にそれぞれ+２ｄｅｇ）場合を示している。従って、この場合には、それぞれレーザ光の照射角度範囲の端部において照射されるレーザ光がＸ軸及びＹ軸中心レーザ光となる。

そして、ステップ３０において、Ｘ軸及びＹ軸中心レーザ光を基準として認識使用範囲９３を設定する。すなわち、図５に示すように、そのＸ軸及びＹ軸中心レーザ光を中心として、Ｘ軸方向に±１８ｄｅｇ（レーザ光４５１本に相当）の範囲を持った左右領域、Ｙ軸方向に４．４２ｄｅｇ（レーザ光３本に相当）の範囲を持った上下領域を定め、これを認識使用範囲９３とする。そして、ポリゴンミラー７３のうち認識使用範囲９３に相当する面番号がレーザレーダＣＰＵ７０内のメモリ等に記憶され、実際に先行車両等の物体を認識する時には、ポリゴンミラー７３における認識使用範囲９３に相当する面番号にレーザ光が照射されることで、スキャニングが行われる。

このようにしてターゲット１００を用いて認識使用範囲９３を設定することにより、認識使用範囲９３の中心に位置する中心レーザ光を狙いとする基準角度に合わせ込むことができるので、結果として、その中心レーザ光を基準として設定される認識使用範囲９３も、所望の認識領域に合致したものとなる。

ただし、上述したように、Ｘ軸方向におけるレーザ光の分解能は０．０８ｄｅｇと非常に高いが、それに比較してＹ軸方向におけるレーザ光の広がり角は１．５７ｄｅｇであり、Ｙ軸方向の分解能は低い。そのため、Ｙ軸方向における中心レーザ光の照射角度をより高精度に認識するために上下光軸学習角度の算出処理を行なう。この上下光軸学習角度の算出処理について図１０のフローチャート、図１１及び図１２の説明図に基づいて説明する。

まず、図１１に基づいて、レーザレーダセンサ５の装着高さΔＹと、Ｙ軸中心レーザ光の目標とする基準角度ΔＡの関係について説明する。レーザレーダセンサ５は車両のバンパー下部等に装着されるものであるが、その装着高さΔＹは、車種ごとに変化する。このとき、装着高さΔＹが小さい、すなわち地上から低い位置にレーザレーダセンサ５が装着される場合には、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度が上向きに設定されることが好ましい。一方、その装着高さΔＹが大きい場合には、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度がほぼ水平に設定されることが好ましい。

このように、レーザレーダセンサ５の装着高さΔＹに応じて、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度の狙いとする基準角度は異なる。そのため、本実施形態では、この基準角度をΔＡとし、車種ごとに設定する。例えば、装着高さΔＹが小さい車種に対しては、基準角度ΔＡを０．５ｄｅｇに設定し、装着高さΔＹが大きい車種に対しては、基準角度ΔＡを０ｄｅｇに設定する。そして、以下に説明する上下光軸学習角度Δθelvは、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度が基準角度ΔＡに対してどの程度ずれているかを示すずれ角として算出されるものである。

図１０のステップ５０において、認識使用範囲９３が設定された後に、その認識使用範囲９３のターゲット１００が存在する中心付近において、Ｙ軸中心レーザ光及びその両側のレーザ光を照射するとともに、その反射光を受光する。例えば図１２に示す例では、Ｙ軸中心レーザ光は面番号が５のレーザ光であり、その両側において照射されるレーザ光は、面番号が４及び６のレーザ光となる。

そして、ステップ６０において、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光による反射光の受光強度を計測する。この受光強度の計測においては、複数のレーザ光の受光強度を平均化した平均化受光強度を用いても良いし、１つのレーザ光の受光強度をそのまま用いても良い。

ステップ７０では、計測した受光強度に基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度の基準角度ΔＡに対するずれ角度Δθelvを算出する。すなわち、図１２に示す例においては、面番号４及び６のレーザ光による反射光の受光強度に基づいて、Ｙ軸中心レーザ光である面番号５のレーザ光内において、その中心角度が基準角度ΔＡに対して、どの程度ずれているかを示すずれ角Δθelvを算出する。具体的な算出方法としては、例えば、面番号４の受光強度：面番号６の受光強度＝３：１である場合には、（広がり角１．５７ｄｅｇ−重複範囲０．１４５×２）×３／（３＋１）−０．６４ｄｅｇ＝０．３２ｄｅｇとして、面番号４のレーザ光側に０．３２ｄｅｇだけずれていると算出することができる。

この算出式で示される０．６４ｄｅｇとは、広がり角１．５７ｄｅｇから重複範囲０．１４５×２を減算したものを１／２倍したものであり、面番号４および６の受光強度の比から想定される基準角度ΔＡから面番号５のレーザ光の中心角度を差し引くことで、そのずれ角Δθelvが求められる。

このとき、基準角度ΔＡに対応する角度が面番号５のレーザ光の中心角度に対して面番号４のレーザ光側に位置している場合、レーザレーダセンサ５の光軸の向きが全体として下向きとなっていることになる。このため、この場合には、ずれ角Δθelvは、マイナス（−）の符号を付けて表される。一方、面番号６のレーザ光側にずれている場合には、レーザレーダセンサ５の光軸の向きが上向きとなっていることになる。このため、この場合には、ずれ角Δθelvは、プラス（＋）の符号を付けて表される。

なお、基準角度ΔＡに対するずれ角Δθelvの算出方法については、上述した手法に限られるものではない。例えば、面番号４及び６の受光強度の差を求め、その差に応じてずれ角Δθelvを求めても良い。さらに、面番号５のＹ軸中心レーザ光の受光強度を基準として、面番号４及び６のレーザ光の受光強度に応じた角度をそれぞれ求め、それらの角度を減算することにより、ずれ角Δθelvを求めても良い。

本来であれば、面番号５のレーザ光のＹ軸方向における広がり角度の中心角度が基準角度ΔＡに一致するようにターゲット１００を設置することが理想である。しかしＹ軸方向のレーザ光の広がり角が大きいため、その広がり角内でターゲット１００の位置が変化しても、それを検知することができない。そこで、上述したように、Ｙ軸中心レーザ光の両側において照射されるレーザ光の受光強度を用いることにより、より詳細なレーザ光の上下光軸中心を算出できるのである。このＹ軸中心レーザ光の広がり角の中心角度が、基準角度ΔＡからずれている場合に、そのずれ角度Δθelvを上下光軸学習角度として記憶する。

このようにして上下光軸学習角度Δθelvを求めることで、後述するように、先行車両等の物体の認識をより高精度に行なうことが可能になる。

レーザレーダセンサ５が、上述した手順で、認識使用範囲９３を設定した後、実際に自車両の前方に存在する物体を認識する際には、レーザレーダＣＰＵ７０が認識使用範囲９３内を２次元的にレーザ光をスキャンさせる。このような２次元的なスキャンにより、走査方向を示すスキャン角度θｘ，θｙと測距された距離ｒとが得られる。なお、２つのスキャン角度θｘ，θｙは、それぞれ出射されたレーザビームとＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度を縦スキャン角θｙ、出射されたレーザビームをＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度を横スキャン角θｘと定義する。

レーザレーダＣＰＵ７０は、時間計測回路８９から入力された２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の時間差ΔＴから物体までの距離を算出し、その距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを基にして位置データを作成する。つまり、レーザレーダ中心を原点（０，０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標に変換する。そして、このＸＹＺ直交座標に変換された（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データ及び受光信号強度データ（ストップパルスＰＢのパルス幅が相当する）を測距データとして認識・車間制御ＥＣＵ３へ出力する。

認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５からの測距データを基にして物体を認識し、その認識物体から得た先行車の状況に合わせて、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車速を制御する、いわゆる車間制御を実施する。また、認識物体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も同時に実施する。この場合の物体としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車等が該当する。

続いて認識・車間制御ＥＣＵ３の内部構成について制御ブロックとして説明する。レーザレーダセンサ５から出力された測距データは物体認識ブロック４３に送られる。物体認識ブロック４３では、測距データとして得た３次元位置データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び幅、奥行き、高さ等の大きさ（Ｗ，Ｄ，Ｈ）を求める。さらに、中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とするその物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）と上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの識別が行なわれる。この識別結果と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。

また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。そしてカーブ半径（曲率半径）算出ブロック５７では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。そして物体認識ブロック４３では、このカーブ半径Ｒおよび中心位置座標（Ｘ，Ｚ）などに基づいて車両形状確率や自車線確率を算出する。この車両形状確率や自車線確率については後述する。

このようなデータを持つ物体のモデルを「物標モデル」と呼ぶこととする。この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値がどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。

一方、先行車判定ブロック５３では、物体認識ブロック４３から得た各種データに基づいて先行車両を選択し、その先行車両に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車両との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、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。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知する。

このような車間制御や警報判定に際しては、その前提となる物体認識、さらに詳しく言えば、ここでの認識対象物体である車両の認識が適切に行われていることが重要である。そこで、その車両認識を適切に行なうため、認識・車間制御ＥＣＵ３の物体認識ブロック４３において実行される物体認識に関する処理について説明する。

図１３（ａ）のフローチャートに物体認識に係るメイン処理を示す。図１３（ａ）のステップ１１０では、レーザレーダセンサ５から１スキャン分の測距データの読み込みを行なう。レーザレーダセンサ５でのスキャン周期は例えば１００ｍｓｅｃであり、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込む。

ステップ１２０では、データのセグメント化を行なう。上述したように、測距データとして得た３次元位置データをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化においては、所定の接続条件（一体化条件）に合致するデータ同士を集めて１つのプリセグメントデータを生成し、さらにそのプリセグメントデータ同士の内で所定の接続条件（一体化条件）に合致するものを集めて１つの本セグメントデータとするというものである。プリセグメントデータは、例えば点認識されたデータ同士のＸ軸方向の距離△Ｘが０．２ｍ以下、Ｚ軸方向の距離△Ｚが２ｍ以下という２条件を共に満たす場合に、その点集合を一体化して求める。本実施形態では、Ｙ軸方向に３つの走査ラインがあるが、プリセグメント化によって各ライン毎にプリセグメントデータが生成されている。そのため、本セグメント化では、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間で近接するプリセグメントデータ同士を一体化（本セグメント化）する。本セグメントデータは、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行な３辺を持つ直方体の領域であり、その中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と大きさを示すための３辺の長さ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、特に断らない限り、本セグメント（データ）のことを単にセグメント（データ）と称することとする。

ステップ１３０では、各セグメントデータをプリ物標とし、各プリ物標について、物標モデルとして物標化処理の対象となる確率である物標化優先確率を計算する。ここで、物標モデルとは、一まとまりのセグメントに対して作成される物体のモデルであり、プリ物標とは、物標化処理を行なう物標モデルの候補となるものである。本実施形態においては、プリ物標は最大で１８個選択可能であり、物標モデルは、それらプリ物標の中から物標化優先確立の高い順に４個選択される。

各プリ物標の物標化優先確率は、車両形状確率が所定確率（例えば５０％）以上か否か、移動物か否か、自車両に対する横方向位置が所定距離（例えば左右それぞれに６ｍ）以内であるか否か、所定時間以上継続して検出されているか否か等を判定要素として、該当する項目が多いほど確率が高くなるように算出される。

ここで、車両形状確率について説明する。

路側にデリニエータが狭い間隔で多数設置されているような場合やガードレールを検出しているような場合には、これらの停止物を移動物であると誤認識してしまう可能性がある。これは、同一位置に常に何かを検出することにより、その位置に自車と同速度で走行している車両が存在すると判定してしまうからである。そこで、このように移動物であると誤認識した物体が誤って先行車と判定されてしまわないように、車両形状確率を算出する。そして、先行車判定ブロック５３においてこの車両形状確率が例えば５０％未満の場合に路側物であると判定するようにすれば、繰り返し現れる停止物を誤って先行車両と判定することを防止できる。

車両形状確率の取り得る範囲は０〜１００％であり、瞬間的なノイズやバラツキによる影響を低減するために、数式１のように加重平均して求める。

（数１）
今回の車両形状確率←前回値×α＋今回の瞬時値×（１−α）
なお、初期値は５０％とし、αは例えば０．８といった値を採用する。また、車両形状確率の瞬時値は、相対加速度、縦横の長さＤ，Ｗ、検出時間などに基づいて算出する。なお、この車両形状確率の算出方法は、特開２００２−４０１３９の段落番号００４５から００４９に詳しく記載されているため、これ以上の説明は省略する。

ステップ１４０では、物標化優先確率の高い４つのプリ物標を物標として選択し、それらに対して物標化処理を行なう。この物標化処理を図１３（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。物標化処理においてはまず、物標モデルの対応セグメントを検索する（ステップ１４１）。これは、前回までに得た物標モデルが、今回検出したセグメントの内のいずれと一致するかを検索する処理であり、物標モデルに対応するセグメントとは次のように定義する。まず、物標モデルが前回処理時の位置から前回処理時における相対速度で移動したと仮定した場合、現在物標モデルが存在するであろう推定位置を算出する。続いて、その推定位置の周囲に、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向それぞれに所定量の幅を有する推定移動範囲を設定する。そして、その推定移動範囲に少なくとも一部が含まれるセグメントを対応セグメントとする。

ステップ１４２では、物標モデルのデータ更新処理を実行する。この処理は、対応するセグメントがあれば物標モデルの過去データを現在のデータに基づいて更新するもので、更新されるデータは、中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤ、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）、中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の過去４回分のデータ、自車線確率などである。なお、対応するセグメントがない場合は、物標モデルのデータ更新は行なわず、新規物標モデルの登録を行なう。

その後、ステップ１４３にて、自車線確率の算出を行なう。自車線確率とは、物標モデルが自車と同一レーンを走行している車両である確からしさを表すパラメータである。具体的には、まず物標モデルの位置を算出し、その算出した位置を自車線確率マップに重ねて、物標モデルの自車線確率瞬時値を求める。なお、自車線確率マップとは、自車の前方の所定の範囲（例えば左右それぞれ５ｍ、前方１００ｍ）を複数の領域に分け、距離が近いほど、また、自車の進路上に近いほど、確率が高くなるように各領域に確率が付与されているマップである。

自車線確率瞬時値を求めた後は、数式２のように加重平均して自車線確率を求める。

（数２）
自車線確率←自車線確率前回値×α＋自車線確率瞬時値×（１−α）
ここで、αは一定値でも良いし、物標モデルとの距離や物標モデルが存在する領域に応じて変化するものであっても良い。なお、自車線確率の算出方法についても、特開２００２−４０１３９の段落番号００５０から００５６に詳しく記載されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。

そして、車両形状確率や自車線確率も含めた物標モデルのデータが、図１に示す物体認識ブロック４３から先行車判定ブロック５３へ出力される。なお、先行車判定ブロック５３では、例えば車両形状確率が所定のしきい値（例えば５０％）以上、且つ自車線確率が所定のしきい値（例えば５０％）以上の物標モデルの中で、距離Ｚが最小のものを先行車と判定する。この判定結果は車間制御部及び警報判定部ブロック５５に出力されることとなる。

次に、レーザレーダセンサ５の光軸中心の学習処理について説明する。

ターゲット１００を用いてレーザレーダセンサ５における認識使用エリア９３の中心レーザ光の照射角度を基準角度ΔＡに一致するように設定した場合であっても、実際のレーザ光の照射範囲は、種々の要因で変動する。例えば、車両の積載状態や搭乗人員等によって、特にＹ軸（上下）方向において、レーザレーダセンサ５のレーザ光照射範囲は、認識使用エリア９３として設定した範囲からずれる場合がある。また、車両が走行を繰り返すことにより、走行振動等の影響を受けてレーザレーダセンサ５の車両装着状態が変化することもありえる。このように、特にＹ軸方向におけるレーザ光の照射角度が変動し易いため、上述したように所定のターゲット１００に基づいて算出した上下光軸学習角度Δθelvがずれているかどうかを判別して、ずれている場合には、補正を行なうことが好ましいのである。

本実施形態においては、乗用車に必ず装着されているリフレクタを用いて、レーザレーダセンサ５の光軸中心の学習を行なう。その理由は、乗用車のリフレクタは地上から約７５ｃｍの位置に設置され、車種ごとの取り付け高さのばらつき範囲も小さいためである。

図１４にレーザレーダセンサ５の光軸中心の学習処理のフローチャートを示す。まず、ステップ２００において、複数のプリ物標に対する物標化優先確率を算出する。この物標化優先確立の算出方法は、既に図１３（ａ）のフローチャートのステップ１３０にて説明した方法と基本的に同様である。

ただし、本学習処理では、上述した上下光軸学習角度Δθelvを用いて、より詳細に車両と車両以外のプリ物標を識別し、車両以外のプリ物標に関しての物標化優先確率を、所定の低い確率（例えば２０％）に制限する。以下、上下光軸学習角度Δθelvを用いた車両と車両以外のプリ物標の識別方法について説明する。なお、この識別方法は、図１３（ａ）のフローチャートのステップ１３０において適用し、車両以外のプリ物標の物標化優先確率を所定の低い確率に制限しても良い。

まず、上下光軸学習角度Δθelvと上向き判定角度（例えば＋０．５ｄｅｇ）及び下向き判定角度（例えば−０．５ｄｅｇ）と比較することにより、光軸の上向きもしくは下向き判定を行なう。すなわち、上下光軸学習角度Δθelv≧＋０．５ｄｅｇであれば上向き判定がなされ、上下光軸学習角度Δθelv≦−０．５ｄｅｇであれば下向き判定がなされる。

そして、光軸上向き判定がなされている場合には、以下の条件（１）もしくは（２）が成立するプリ物標に関する物標化優先確率を所定の低い確率に制限する。なお、各条件の説明に際して、適宜図１１に示す例を参照する。

（１）Ｙ軸中心レーザ光の下側のレーザ光のみによって反射光が受光され、かつプリ物標との距離Ｚ（ｃｍ）＞装着高さΔＹ（ｃｍ）×４０＋Ｄ（ｃｍ）が成立した場合
図１１に示すように、本実施形態においては、Ｙ軸方向のレーザ光の広がり角は１．５７ｄｅｇであり、ｔａｎ（１．５７ｄｅｇ）≒１／３７となる。また、中心レーザ光下側のレーザ光のみの広がり角度、すなわち重複領域を除くレーザ光の広がり角度は、１．５７−０．１４５＝１．４２５ｄｅｇであり、ｔａｎ（１．４２５ｄｅｇ）≒１／４０となる。

ここで、Ｙ軸中心レーザ光の下側のレーザ光（６面のレーザ光）は、原則として水平よりも下向きに照射される。しかし、光軸上向き判定がなされたときには、６面のレーザ光の上端がほぼ水平となる場合もある。そのような場合であっても、プリ物標との距離Ｚが上記の式を満足する場合には、６面のレーザ光の下端は少なくとも路面に達している。また、６面のレーザ光に対して反射光が生じ、Ｙ軸中心レーザ光である５面のレーザ光によって反射光が生じていないのであるから、その反射光を生じているプリ物標は路面上もしくは路面に非常に近い位置にあると推測できる。このため、このプリ物標は、例えばデリニエータ等の車両以外の物体と推測できる。

なお、上記した式におけるＤ（ｃｍ）は、測距誤差と道路の勾配等を考慮して設定した余裕値であり、例えば５００（ｃｍ）に設定される。

（２）Ｙ軸中心レーザ光の上側のレーザ光、もしくはＹ軸中心レーザ光とその上側のレーザ光の両方に対して反射光が受光され、かつプリ物標との距離Ｚ（ｃｍ）＞（３５０（ｃｍ）−ΔＹ（ｃｍ））×３７＋Ｄ（ｃｍ）が成立した場合
光軸上向き判定がなされている場合には、上述したように、Ｙ軸中心レーザ光の下端がほぼ水平に近くなる場合がある。従って、図１１に示す例では、Ｙ軸中心レーザ光である５面のレーザ光及びその上側に照射される４面のレーザ光の照射方向は、上方に広がるようになる。ここで、道路上方には標識や看板等の物体が多数設置されており、上方に広がる４面及び５面のレーザ光によって、それらの物体による反射光を受光しやすくなる。上記の（２）の条件は、そのような道路上方の物体からの反射光を受光する可能性がある場合に成立するものである。

すなわち、例えばトラック等の車高の高い車両であっても、その車高の最大値は３５０（ｃｍ）程度である。そのため、４面及び５面のレーザ光による反射があり、その反射光を生じたプリ物標までの距離Ｚが、５面のレーザ光（Ｙ軸中心レーザ光）の照射高さがその３５０（ｃｍ）を超える距離よりも長い場合、車両以外の物体からの反射光である可能性が高い。従って、そのような場合には、プリ物標の物標化優先確率を制限するのである。なお、４面のレーザ光のみによって反射光が生じている場合も同様である。

次に、光軸下向き判定がなされている場合について説明する。光軸下向き判定がなされている場合は、以下の条件（３）もしくは（４）が成立すると、プリ物標に関する物標化優先確率を所定の低い確率に制限する。

（３）Ｙ軸中心レーザ光の下側のレーザ光、もしくはＹ軸中心レーザ光とその下側のレーザ光の両方によって反射光が受光され、かつプリ物標との距離Ｚ（ｃｍ）＞ΔＹ（ｃｍ）×３７＋Ｄ（ｃｍ）が成立した場合
光軸下向き判定がなされている場合には、光軸上向き判定の場合とは逆に、Ｙ軸中心レーザ光の上端が水平に近づく場合がある。従って、図１１に示す例では、Ｙ軸中心レーザ光である５面のレーザ光及びその下側に照射される６面のレーザ光の照射方向は、下方に広がり、路面や路面上の低い位置にある物体からの反射光を受光しやすくなる。上記の（３）の条件は、そのような路面や路面上の低い位置にある物体からの反射光を受光する可能性がある場合に成立するものである。

すなわち、上述したように、レーザ光の広がり角度が１．５７ｄｅｇであるため、そのｔａｎ（１．５７ｄｅｇ）の値にレーザレーダセンサ５の装着高さΔＹを乗算することによって、Ｙ軸中心レーザ光である５面のレーザ光がほぼ路面に達する距離が算出される。その距離に余裕値Ｄ（ｃｍ）を加えた距離よりも、プリ物標までの距離Ｚが長く、かつ５面及び６面のレーザ光の両方、もしくは６面のレーザ光のみに対して反射光を受光している場合には、路面上の非常に低い位置からの反射であると推測できる。従って、そのような場合には、プリ物標の物標化優先確率を制限する。

（４）Ｙ軸中心レーザ光の上側のレーザ光のみによって反射光が受光され、かつプリ物標との距離Ｚ（ｃｍ）＞（３５０（ｃｍ）―ΔＹ（ｃｍ））×４０＋Ｄ（ｃｍ）が成立した場合
光軸下向き判定がなされた場合、Ｙ軸中心レーザ光の上側のレーザ光（４面のレーザ光）は、水平よりも上方ではあるが、相対的に水平方向に近い向きに照射される。このような場合であっても、プリ物標との距離Ｚが上記の式を満足する場合には、４面のレーザ光の上端は少なくとも最も高い車高以上の高さに達している。また、４面のレーザ光に対して反射光が生じ、Ｙ軸中心レーザ光である５面のレーザ光によって反射光が生じていないのであるから、その反射光を生じているプリ物標は路面上の非常に高い位置にあると推測できる。このため、（４）の条件が成立した場合には、プリ物標が、標識や看板等の車両以外の物体である可能性があると推測できるのである。

また、上述した（１）〜（４）の条件に加えて、次のような条件が成立した場合にも、プリ物標の物標化優先確率を制限しても良い。

（５）図１１に示されるように、水平方向と５面のレーザ光の下端とのなす角度Δθが、所定角度Θ以上であり、プリ物標との距離が所定の近距離ｌ（例えば３０ｍ）以内であり、プリ物標の幅が車両の幅よりも短く（例えば０．５ｍ以下）、６面のレーザ光のみによって反射光を受光している場合
上記所定角度Θの設定方法について説明する。まず、Ｙ軸中心レーザ光である５面のレーザ光下端の、所定の近距離ｌにおける基準照射高さｈを定める（例えば地上から３０ｃｍ）。この基準照射高さｈに基づき、数式３によって所定角度Θを演算する。

（数３）
Θ＝ｔａｎ−１（ΔＹ−ｈ）／ｌ
水平方向と５面のレーザ光の下端とのなす角度Δθが、このように設定した所定角度Θ以上である場合、上述したように基準照射高さｈは、比較的低い位置に設定されるので、５面のレーザ光の照射範囲が少なくとも距離ｌ以上においては地上高３０ｃｍの対象物をカバーすることになる。換言すれば、距離ｌ以内において、６面のレーザ光のみに対して反射光が生じている場合、その反射物の高さは、せいぜい基準照射高さｈ程度の高さしか持たないことになる。

従って、反射物が車両であり、所定の近距離以内に接近した場合には、上述した基準照射高さｈ程度の高さしか持たないことはなく、５面のビーム光によっても反射光を受光するはずである。

従って、上記の条件が成立した場合には、その反射物（プリ物標）は、車両以外の例えばデリニエータ等と推測できるので、物標化優先確率を所定の低い確率に制限する。

なお、上記の条件（５）においては、プリ物標の幅が所定の幅以下であることも、条件の成立要件の１つとしているが、これは確認的な意味であり、この成立要件は省略しても良い。

このようにして、各プリ物標に対して物標化優先確率を算出した後は、図１４のフローチャートのステップ２１０において、学習対象候補の第１抽出を行なう。この第１抽出では、移動物として認識しており、その認識が所定時間（例えば５秒）以上継続し、前述した車両形状確率が５０％以上のプリ物標の中で、最も物標化優先確率の高いプリ物標を第１抽出による学習対象候補とする。従って、上述の（１）から（５）の条件に該当するプリ物標に関しては、その物標化優先確率が低く抑えられるので、車両として学習対象候補に選定される可能性は非常に低くなる。

次に、ステップ２２０において、学習対象候補の第２抽出を行なう。この第２抽出では、第１抽出によって選定された学習対象候補と自車両との横方向相対速度Ｖｘが所定の速度以下（例えば０．２ｍ／ｓ）であり、かつ前後方向相対速度Ｖｚも所定の速度以下（例えば０．１ｍ／ｓ）である状態が、所定時間継続しているか否かを判定する。すなわち、学習対象候補が、自車両との相対的位置関係がほぼ安定しているかどうかを判定するのである。この場合、学習対象候補の測距誤差が小さくなるためである。横方向相対速度Ｖｘ及び前後方向相対速度Ｖｚとも所定の速度以下（例えば０．１ｍ／ｓ）である状態が、所定時間継続していれば、第２抽出による学習対象候補とする。

さらに、ステップ２３０にて学習対象候補の第３抽出を行なう。この第３抽出では、第２抽出された学習対象候補に対して、さらに、その幅が所定の範囲（例えば１．２ｍ以上２．１ｍ以下）に属し、かつ学習対象候補との距離Ｚが所定の範囲（例えば３０ｍ以上８０ｍ以下）に属するかを判定する。

学習対象候補の幅を判定する理由は、本実施形態では、学習対象候補として、リフレクタの設置高さがほぼ統一されている乗用車を選定するためである。また、学習対象候補との距離Ｚを判定する理由は、接近しすぎると、リフレクタ以外のボディ反射による受光強度も高くなり、リフレクタを識別しにくくなるためであり、また距離が長くなりすぎると、受光状態が不安定となり、いずれにしても誤学習の可能性があるためである。

幅及び距離Ｚとも所定の範囲に属すると判定された場合、第３抽出による学習対象候補とする。そして、このように第１抽出から第３抽出を経て選定された学習対象候補を用いて、ステップ２４０において、上下光軸ずれ角度瞬時値θｕを算出する。この上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの算出式を数式４に示す。

（数４）
θｕ[LSB＝０．０１deg]＝（リフレクタの検出面番号−５）×１．４２５[deg] −ΔＡ[deg]＋tan^-1（７５[cm]−ΔＹ[cm]）／Ｚ[cm]
なお、リフレクタの検出面番号とは、図１５に示すように、学習対象候補となる乗用車に設けられたリフレクタからの反射光を生じさせるレーザ光の面番号である。本実施形態では、その検出面番号として、４（上面）、４．５（上面と中面の中間），５（中面），５．５（中面と下面の中間），６（下面）のいずれかの値となる。ちなみに、図１５に示す例では、リフレクタの検出面番号は、５．５（中面と下面の中間）である。

この数式４によって、Ｙ軸中心レーザ光である面番号５のレーザ光の広がり角の中心角度が、狙いとする基準角度ΔＡからどの程度ずれているのかを示す上下光軸ずれ角度瞬時値θｕを算出することができる。

そして、この数式４によって算出された上下光軸ずれ角度瞬時値θｕが、例えば±１．４２４ｄｅｇ以内の範囲に属するか否かによって正常値か否かを判定する。このとき、異常値と判定されると、上下光軸ずれ角度瞬時値θｕは未算出とする。

一方、正常値と判定された場合には、数式５に示すように上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの算出回数Ｎｕをインクリメントするとともに、数式６に示すように、上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの瞬時値の総和を求める。

（数５）
Ｎｕ＝Ｎｕ＋１

さらに、上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの算出回数Ｎｕが所定回数（例えば２００回）に達した時点で、数式７に示すように上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの平均値θｕaveを算出する。

このθｕaveの算出に伴って、算出回数Ｎｕ及び総和Σθｕはそれぞれ０に初期化する。

次に、ステップ２５０において、上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの平均値θｕaveに基づいて、上下光軸学習角度Δθelvを補正する。具体的には、上下光軸学習角度Δθelvの急激な変化を防止するため、上下光軸学習角度Δθelvに０．０５ｄｅｇを加算した値及び上下光軸学習角度Δθelvから０．０５ｄｅｇを減算した値と、上下光軸ずれ角度瞬時値θｕの平均値θｕaveとを比較する。この比較において、平均値θｕaveが上下光軸学習角度Δθelvに０．０５ｄｅｇを加算した値よりも大きいと判定したときには、上下光軸学習角度Δθelvに０．０５ｄｅｇを加算する。また、平均値θｕaveが上下光軸学習角度Δθelvから０．０５ｄｅｇを減算した値よりも小さいと判定したときには、上下光軸学習角度Δθelvから０．０５ｄｅｇを減算する。このようにして、上下光軸学習角度Δθelvの変化量を所定角度（０．０５ｄｅｇ）に制限しながら、上下光軸学習角度Δθelvを補正する。

これにより、積載状態や搭乗人員等によって、特にＹ軸（上下）方向において、レーザレーダセンサ５のレーザ光の照射角度が、初期の設定角度（上下光軸学習角度Δθelv）からずれている場合でも、適切に補正することができる。

続いて、本発明の特徴部分について説明する。本実施形態では、車両制御装置を実際に使用する際に、上記のように設定される認識使用範囲９３を車速もしくは先行車両と自車両との車間距離に応じて切り替えるようにしている。この切り替えは、レーザレーダＣＰＵ７０によって実行される認識使用範囲切り替え処理に従って行われる。図１６に、この認識使用範囲切り替え処理のフローチャートを示し、この図を参照して認識使用範囲９３の切り替えについて説明する。

図１６におけるステップ２００では、車速および車間距離の取得処理が実行される。ここでいう車速は、車速センサ７からの検出信号に基づいて車速演算ブロック４７で演算された車速を意味しており、認識・車間制御ＥＣＵ３から取得される。また、車間距離に関しては、レーザレーダＣＰＵ７０で測距された物体のうち、先行車判定ブロック５３で先行車両と判定されたものの車間距離（距離Ｚ）を意味しており、それに該当する物体の測距データが認識・車間制御ＥＣＵ３から取得される。

そして、ステップ２１０では、ステップ２００で取得された車速が所定車速（例えば、３０ｋｍ／ｈ）よりも低い低速状態であることと、車間距離が所定値（例えば、３０ｍ）よりも短い近距離状態であることの少なくとも一方が成立するか否かが判定される。すなわち、渋滞時のような低速状態のときには先行車両との車間距離が短くなり易く、トラック等と自車両との距離が近づいて、レーザ光がリフレクタに当たらなくなり、突然距離検出が行えなくなる可能性がある。また、実際に測距された車間距離が短く、近距離状態である場合には、同様に距離検出が行えなくなる可能性がある。

したがって、このステップで否定判定された場合には、自車両も低速状態ではなく、先行車両に対して近距離状態でもないため、認識使用範囲９３の切り替えの必要性は無いものとして、ステップ２２０に進む。この場合、ステップ２２０において、レーザレーダＣＰＵ７０に記憶された認識使用範囲９３に相当する面番号、例えば本実施形態の場合には面番号４、５、６におけるポリゴンミラー７３の側面を用いたスキャニングがそのまま維持されることになる。このため、ポリゴンミラー７３のうち面番号４、５、６の側面が車両前方側に向いたときにレーザダイオード７５からレーザ光が照射され、面番号４、５、６の側面の面倒れ角に応じた角度で車両前方にレーザ光が照射される。

一方、ステップ２１０で肯定判定された場合には、ステップ２３０に進んで、認識使用範囲９３の切り替えが実行される。

具体的には、ステップ２３０では、レーザレーダＣＰＵ７０に記憶された認識使用範囲９３に相当する面番号から１つ減らした面番号におけるポリゴンミラー７３の側面を用いたスキャニングが実行される。例えば、本実施形態のように面番号４、５、６がレーザレーダＣＰＵ７０に記憶されていたとすると、その面番号を１つ小さくした面番号３、４、５におけるポリゴンミラー７３の側面がスキャニングに用いられる。

したがって、この場合には、ポリゴンミラー７３のうち面番号３〜５の側面が車両前方側に向いたときにレーザダイオード７５からレーザ光が照射され、面番号３〜５の側面の面倒れ角に応じた角度で車両前方にレーザ光が照射される。

これら、認識使用範囲９３の切り替えを実行していない場合と実行した場合それぞれにおけるレーザ光の照射角度を図１７（ａ）、（ｂ）に示す。

図１７（ａ）に示されるように、認識使用範囲９３の切り替えを実行していない場合には、ポリゴンミラー７３における面番号４、５、６の側面で反射されたレーザ光が用いられる。すなわち、通常走行時には、高速走行時などのように遠距離に存在する物体の検知も必要とされる場合に対応できるように、基準角度ΔＡを含む面番号５のレーザ光がＹ軸中心レーザ光とされる。そして、Ｙ軸中心レーザ光の照射角度が、道路の凹凸等による車両のピッチング振動によって変化することを考慮し、それに対応できるように、Ｙ軸中心レーザ光の両側となる面番号４及び６のレーザ光が認識使用範囲９３に含められる。

これに対し、図１７（ｂ）に示されるように、認識使用範囲９３の切り替えを実行した場合には、ポリゴンミラー７３における面番号４、５、６の側面で反射されたレーザ光が用いられる。すなわち、最低限、基準角度ΔＡを含む面番号５のレーザ光が車両前方に照射されるようにしつつ、トラック等と自車両との距離が近づいて、レーザ光がリフレクタに当たらなくなることを考慮して、通常走行時に設定された認識使用範囲９３よりも上方位置もレーザ光が照射されるように、面番号３及び４のレーザ光が認識使用範囲９３に含められる。

なお、一旦、低速状態もしくは近距離状態となって面番号３、４、５に切り替えられたとしても、その後、低速状態および近距離状態が解消された場合には、再びステップ２２０に進むことになる。この場合には、再度、通常走行時の認識使用範囲９３に戻すべく、通常走行時の認識使用範囲９３に相当する面番号としてレーザレーダＣＰＵ７０に記憶されたものに切り替えられる。

このように、本実施形態では、低速状態もしくは近距離状態であることが検出された場合に、通常走行時の場合と比べて上方にレーザ光が照射されるようにしている。このため、トラック等と自車両との距離が近づいたとしても、レーザ光が上方に照射され、高い位置のリフレクタに当たるようにすることが可能となる。

したがって、トラック等と自車両との距離が近づいて、レーザ光がリフレクタに当たらなくなり、突然距離検出が正確に行えなくなるという状態を防ぐことができる。

そして、このようなレーザ光を上方に向けて照射することをレーザレーダセンサ５の機械的な構成を従来の構成から何ら変更することなく、ソフト的な手段によって実行できるようにしている。このため、従来の構造のレーザレーダセンサ５をそのまま用いて、上記効果を得ることが可能となる。

なお、本実施形態では、レーザレーダセンサ５の装着角度の調整をメカ調整およびソフト調整によって行い、大まかな調整をメカ調整によって行った後、ソフト調整を行うという説明を行った。これにより、上述したように、例えば、ポリゴンミラー７３の各側面のうち認識使用範囲９３に相当する面として面番号４、５、６が記憶されるようになっている。しかしながら、ポリゴンミラー７３の各側面のうち認識使用範囲９３に相当するものの面番号が１、２、３となった場合には、面番号１で反射されたレーザ光よりも上方にレーザ光を照射することができなくなる。このため、メカ調整では、少なくとも認識使用範囲９３に相当する面として面番号２〜６の中から３つが選択される程度に、調整を行う必要がある。ただし、この程度の精度にメカ調整をするのは煩雑な作業を要するものではないため、作業時間が長時間になるという影響はない。

（他の実施形態）
なお、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。

（１）上記実施形態では、面番号１〜６にかけて面番号が増加するにつれてレーザ光が徐々に下方にずれていくような場合について説明している。このため、低速状態や近距離状態のときに、認識使用範囲９３に相当する面番号としてレーザレーダＣＰＵ７０に記憶されたものから面番号を１つ減らしたものを用いるようにしている。

しかしながら、面番号１〜６にかけて面番号が増加するにつれてレーザ光が徐々に上方にずれていくように面番号が付けてある場合もある。例えば、ポリゴンミラー７３における各側面が上方に向くようにレーザレーダセンサ５が車両に搭載される場合（正転搭載）と、ポリゴンミラー７３における各側面が下方に向くようにレーザレーダセンサ５が車両に搭載される場合（反転搭載）とで、面番号とレーザ光の照射高さとの関係が逆になる場合がある。

このような場合には、低速状態や近距離状態のときに、例えば、認識使用範囲９３に相当する面番号としてレーザレーダＣＰＵ７０に記憶されたものから面番号を１つ増やしたものを用いるようにすれば、通常走行時と比べて上方にレーザ光を照射させることが可能である。

（２）上記実施形態では、低速状態や近距離状態のときに、認識使用範囲９３に相当する面番号としてレーザレーダＣＰＵ７０に記憶されたものから面番号を１つ減少もしくは増加したものを例に挙げて説明した。しかしながら、通常走行時に認識使用範囲９３として設定される面番号で照射されるレーザ光よりも上方にレーザ光を照射させることが可能な面番号のものを含むように、認識使用範囲９３を切り替えるものであれば、どの面番号であっても構わない。

また、低速状態や近距離状態においても、基準角度ΔＡを含む面番号を利用したスキャニングを行うようにしているが、必ずしも含んでいなくても良い。ただし、低速状態や近距離状態でも、ある程度は遠距離に存在する物体の検知を行えるように、基準角度ΔＡを含む面番号を利用したスキャニングを行うのが好ましい。

（３）上記実施形態においては、Ｘ軸及びＹ軸方向とも、レーザレーダセンサ５の装着角度の公差範囲に余裕を持たせ、ターゲット１００を用いて、Ｘ軸及びＹ軸において受光強度の最も高いレーザ光を中心として認識使用範囲９３を設定していた。しかしながら、例えば一方の軸（Ｘ軸もしくはＹ軸）に関しては、装着角度の公差範囲を狭くし、他方の軸方向においてのみ、ターゲット１００を用いて認識使用範囲９３を設定するようにしても良い。この場合も、従来技術と比較した場合、レーザレーダセンサ５の装着角度の調整作業の負担を軽減することができる。

（４）上記実施形態では、レーザ光の２次元スキャンを行なうために面倒れ角が異なるポリゴンミラー７３を用いたが、例えば車幅方向にスキャン可能なガルバノミラーを用い、そのミラー面の倒れ角を変更可能な機構を用いても同様に実現できる。但し、ポリゴンミラー７３の場合には、回転駆動だけで２次元スキャンが実現できるという利点がある。

（５）上記実施形態では、レーザレーダセンサ５内部において、距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを極座標系からＸＹＺ直交座標系に変換していたが、その処理を物体認識ブロック４３において行っても良い。

（６）上記実施形態ではレーザ光を用いたレーザレーダセンサ５を採用したが、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外に方位を測定できる方式であればよい。そして、例えばミリ波でＦＭＣＷレーダ又はドップラーレーダなどを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られるため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。

なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。

本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）はレーザレーダセンサの構成を示す構成図であり、（ｂ）はレーザレーダセンサにおける距離検出方法を説明するための説明図である。 レーザレーダセンサの照射可能領域を示す斜視図である。 レーザレーダセンサから照射されるレーザ光の、Ｙ軸方向における広がり角及び重複範囲を説明するための説明図である。 レーザレーダセンサの認識使用範囲の設定方法を説明するための説明図である。 車両とターゲットとの位置関係を示す斜視図である。 認識使用範囲を設定するための処理を示すフローチャートである。 レーザレーダセンサ５の装着角度の公差範囲に対応するレーザ光の照射角度範囲において、Ｘ軸方向にレーザ光を走査した場合における、各レーザ光に対するターゲットによる反射光の受光強度を示すグラフである。 レーザレーダセンサ５の装着角度の公差範囲に対応するレーザ光の照射角度範囲において、Ｙ軸方向にレーザ光を走査した場合における、各レーザ光に対するターゲットによる反射光の受光強度を示すグラフである。 上下光軸学習角度の算出処理を示すフローチャートである。 レーザレーダセンサの装着高さΔＹと、Ｙ軸中心レーザ光の目標とする基準角度ΔＡの関係について説明するための説明図である。 Ｙ軸中心レーザ光の中心角度の基準角度ΔＡに対するずれ角度Δθelvを算出する方法を説明するための説明図である。 （ａ）物体認識に係わる処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は（ａ）のフローチャートにおいて実行される物標化処理を示すフローチャートである。 レーザレーダセンサの光軸中心の学習処理を示すフローチャートである。 リフレクタの検出面番号について説明するための説明図である。 認識使用範囲切り替え処理のフローチャートである。 認識使用範囲の切り替えを実行していない場合と実行した場合それぞれにおけるレーザ光の照射角度を示した図である。

符号の説明

１…車両制御装置、３…認識・車間制御ＥＣＵ、５…レーザレーダセンサ、７…車速センサ、７０…レーザレーダＣＰＵ、７１…発光レンズ、７２…スキャナ、７３…ポリゴンミラー、７４…モータ駆動回路、７５…半導体レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、８１…受光レンズ、８３…受光素子。

Claims (8)

1. 車両の高さ方向において、複数の角度範囲に渡って送信波を照射可能なスキャン手段（７３）を有しており、前記スキャン手段にて照射可能な前記複数の角度範囲から設定された認識使用範囲（９３）において前記送信波を照射するすると共に、反射物体での前記送信波の反射波を受信するレーダユニット（５）と、
   前記認識使用範囲を設定し、前記スキャン手段から前記認識使用範囲において前記送信波が照射されるようにする認識使用範囲設定手段（３０）と、
   前記レーダユニットの送受信結果に基づいて、前記反射物体を認識する認識手段（３）とを備えた車両用物体認識装置において、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段（４７）と、
   前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速よりも小さい低速状態のときに、前記認識使用範囲の切り替えを行い、この切り替え以前に設定されていた前記認識使用範囲よりも前記車両の上方に前記送信波が照射されるように、前記スキャン手段にて照射可能な前記複数の角度範囲から新たな認識使用範囲を設定する認識使用範囲切替手段（２００〜２３０）と、を備えていることを特徴とする車両用物体認識装置。
2. 前記認識手段によって認識された反射物体が先行車両であることを判定すると共に、前記先行車両までの車間距離（Ｚ）を求める先行車判定手段（５３）を有し、
   前記認識使用範囲切替手段は、前記先行車判定手段によって検出された前記先行車両までの車間距離が所定値よりも小さい近距離状態のときに、前記認識使用範囲の切り替えを行い、この切り替え以前に設定されていた前記認識使用範囲よりも前記車両の上方に前記送信波が照射されるように、前記スキャン手段にて照射可能な前記複数の角度範囲から新たな認識使用範囲を設定するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
3. 車両の高さ方向において、複数の角度範囲に渡って送信波を照射可能なスキャン手段（７３）を有しており、前記スキャン手段にて照射可能な前記複数の角度範囲から設定された認識使用範囲（９３）において前記送信波を照射するすると共に、反射物体での前記送信波の反射波を受信するレーダユニット（５）と、
   前記認識使用範囲を設定し、前記スキャン手段から前記認識使用範囲において前記送信波が照射されるようにする認識使用範囲設定手段（３０）と、
   前記レーダユニットの送受信結果に基づいて、前記反射物体を認識する認識手段（３）とを備えた車両用物体認識装置において、
   前記認識手段によって認識された反射物体が先行車両であることを判定すると共に、前記先行車両までの車間距離（Ｚ）を求める先行車判定手段（５３）と、
   前記先行車判定手段によって検出された前記先行車両までの車間距離が所定値よりも小さい近距離状態のときに、前記認識使用範囲の切り替えを行い、この切り替え以前に設定されていた前記認識使用範囲よりも前記車両の上方に前記送信波が照射されるように、前記スキャン手段にて照射可能な前記複数の角度範囲から新たな認識使用範囲を設定する認識使用範囲切替手段（２００〜２３０）と、を備えていることを特徴とする車両用物体認識装置。
4. 前記スキャン手段は、面倒れ角が異なる複数の側面を有する多面ミラーであり、前記送信波を前記多面ミラーの各側面で反射することによって、前記車両の高さ方向において前記送信波を照射するようになっており、
   前記認識使用範囲設定手段は、前記多面ミラーの各側面の面倒れ角に応じた面番号を記憶し、前記多面ミラーの各側面のうち前記認識使用範囲に相当する面番号のもので前記送信波を反射させることにより、前記認識使用範囲における前記送信波の照射を行うようになっており、
   前記認識使用範囲切替手段は、前記多面ミラーの各側面のうち前記認識使用範囲設定手段に記憶された面番号のものと比べ、前記送信波が前記車両の上方に照射されるものの面番号を前記新たな認識使用範囲に相当する面番号として、前記多面ミラーにおける切り替え後の面番号の各側面で前記送信波が照射されるようにすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用物体認識装置。
5. 前記多面ミラーの各側面には、前記送信波を前記車両の高さ方向の一番上方に照射する側面から順に面番号が付けられており、
   前記認識使用範囲切替手段は、切り替え前の前記認識使用範囲に相当する面番号と比べて、前記送信波を前記車両の高さ方向の上方にする面番号に切り替えるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の車両用物体認識装置。
6. 前記認識使用範囲設定手段は、前記認識使用範囲に相当する面番号として、前記車両の前方方向に対して所定の基準角度（ΔＡ）が含まれる面番号のものと、その面番号の両側の面番号の３つを設定し、
   前記認識範囲切替手段は、切り替え前の前記認識使用範囲に相当する面番号と比べて、前記送信波を前記車両の高さ方向の上方にする面番号のものと、前記所定の基準角度（ΔＡ）が含まれる面番号のものとに切り替えるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の車両用物体認識装置。
7. 前記多面ミラーの各側面には、前記送信波を前記車両の高さ方向の一番上方に照射する側面から順に面番号が付けられており、
   前記認識使用範囲切替手段は、切り替え前の前記認識使用範囲に相当する面番号に対して、面番号を１つ減少または増加させるようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載の車両用物体認識装置。
8. 前記多面ミラーの各側面には、前記送信波を前記車両の高さ方向の一番上方に照射する側面から順に面番号が付けられており、
   前記認識使用範囲設定手段は、前記各側面のうち面番号が連続する所定個数を前記認識使用範囲に相当するものとして設定し、
   前記認識範囲切替手段は、切り替え前の前記認識使用範囲に相当する複数の連続した面番号それぞれに対して、面番号を１つ減少または増加させるようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載の車両用物体認識装置。
   

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