JP2009083811A - 先行車検出装置および先行車検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 路面凹凸の有無にかかわらず、ヨーレートの検出に強く影響を与えるノイズ成分を効果的に除去でき、先行車検出精度を高めることができる先行車検出装置および先行車検出方法を提供する。
【解決手段】 走行中の道路が高速道路であるか一般道路であるかを判別する切り替え判定部１３を設け、フィルタ処理部７ａは、高速道路走行中は所定の第１カットオフ周波数（５Hz）によりローパスフィルタ処理を行い、一般道路走行中は第１カットオフ周波数よりも低い第２カットオフ周波数（１Hz）によりローパスフィルタ処理を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両のヨーレートに基づいて自車線を推定し、推定した自車線内で先行車を検出する先行車検出装置および先行車検出方法の技術分野に関する。

従来の先行車検出装置としては、ヨーレートセンサにより検出された自車のヨーレートから自車線の形状を推定し、推定した自車線に基づいて自車前方の対象車両を選別するための検出対象エリアを設定するものが知られている。ここで、ヨーレートの検出信号には、電気的なノイズや車体の微小振動などで、比較的高い周波数のノイズが加わる。よって、このノイズの影響を排除するために、ローパスフィルタを用いてフィルタ処理を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−３３５２２３号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、ローパスフィルタのカットオフ周波数を逸脱防止制御の動作に応じて変化させている。しかし、車線から逸脱傾向がない通常の走行時は固定値としている。このため、例えばカットオフ周波数を高めに設定していると、道路の突起乗り越しやわだち、段差など、路面凹凸の影響を強く受ける道路では、路面凹凸の影響による低周波ノイズ成分を除去することができない。逆に路面凹凸の影響をなくすためにカットオフ周波数を低めに設定していると、例えば路面凹凸の少ない曲線路の走行時において、道路への追従性が低くなるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、路面凹凸の有無にかかわらず、ヨーレートの検出に強く影響を与えるノイズ成分を効果的に除去でき、先行車検出精度を高めることができる先行車検出装置および先行車検出方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、検出されたヨーレートにローパフフィルタ処理を施した値に基づいて自車が走行する車線を推定し、推定された車線内で先行車を検出する先行車検出方法において、一般道路走行中は、高速道路走行中よりもローパスフィルタ処理のカットオフ周波数をより低い値に変更することを特徴とする。

ここで、「高速道路」とは、自動車の高速走行を前提として作られた道路であって、「一般道路」に対して路面が滑らかに整備され、路面凹凸が少ない道路をいう。また、「高速道路」は「一般道路」と比較して制限速度が高いことから、高速走行中は「高速道路走行中」とみなすことができる。したがって、「高速道路走行中」を高速走行中、「一般道路走行中」を低速走行中と置き換えてもよい。

よって、本発明によれば、一般道路走行中は、高速道路走行中よりもローパスフィルタのカットオフ周波数を低くするため、ヨーレートの検出信号が路面凹凸に起因する低周波ノイズの影響を強く受ける一般道路において、検出信号に含まれる低周波ノイズ成分を除去でき、車線認識精度を高めることができる。

一方、路面凹凸の少ない高速道路走行中は、一般道路走行中よりもローパスフィルタのカットオフ周波数を高くするため、電気的なノイズや車体の微小振動に起因する高周波ノイズの影響を強く受ける高速道路において、検出信号に含まれる高周波ノイズ成分を除去でき、車線認識精度を高めることができる。
この結果、路面凹凸の有無にかかわらず、ヨーレートの検出に強く影響を与えるノイズ成分を効果的に除去でき、先行車検出精度を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。

図１は、実施例１の先行車検出装置の構成を示す図である。実施例１の先行車検出装置は、車両に搭載されて使用されるものであって、車間距離センサ１と、車速センサ２と、ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）３と、スロットルアクチュエータ４と、ブレーキアクチュエータ５と、カメラ６と、制御装置７と、ナビゲーション８とを備えている。

車間距離センサ１は、レーザレーダ装置を備え、所定周期毎に車両前方の所定範囲にレーザ光を送出し、先行車に反射して戻ってくる反射光を受光することにより、先行車までの車間距離を検出する。車速センサ２は、自車の速度を検出する。ヨーレートセンサ３は、車両のヨーレートを検出する。

制御装置７は、ヨーレートセンサ３により検出されたヨーレート、車速センサ２により検出された車速、およびナビゲーション８からの道路情報に基づいて、自車がこれから走行する道路（自車線）を推定する。自車線の推定は、既知の方法を用いることができる。このとき、自車線の推定に際し、ヨーレートの僅かな変動によって、推定する車線が変動しないように、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに対して、フィルタ処理を施す。このフィルタは、例えば、ローパスフィルタによって実現することができる。

図２は、実施例１の制御装置７の車線推定制御ブロック図である。
制御装置７は、内部で処理を行う処理機能上、フィルタ処理部（フィルタ手段）７ａおよび車線推定部（車線推定手段）７ｂを備えている。

フィルタ処理部７ａは、ヨーレートセンサ３により検出されたヨーレートに対して、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理を行う。このフィルタ処理部７ａは、第１のフィルタ１１と、第２のフィルタ１２と、切り替え判定部（道路種別判定手段）１３と、出力切り替え部（出力切り替え手段）１４とを備えている。

第１のフィルタ１１は、ヨーレートセンサ３の出力に含まれる、電気的なノイズや車体の微小振動に起因する比較的高い周波数のノイズ成分を除去するためのローパスフィルタであって、カットオフ周波数は、例えば、５Hz（第１カットオフ周波数）を有する。

第２のフィルタ１２は、第１のフィルタ１１の出力に含まれる、路面凹凸などの影響に起因する比較的低い周波数のノイズ成分を除去するためのローパスフィルタであって、カットオフ周波数は、第１カットオフ周波数よりも低い、例えば、１Hz（第２カットオフ周波数）に設定している。

切り替え判定部１３は、ナビゲーション８から得られる道路情報である道路種別（一般道路，高速道路）と、ヨーレートセンサ３により検出されたヨーレートから推定される車両の旋回状態（旋回，直進）とに基づいて、車線推定部７ｂに対する出力を第１のフィルタ１１の出力とすべきか、あるいは第２のフィルタ１２の出力とすべきかを判定する。

出力切り替え部１４は、切り替え判定部１３の判定結果に応じて、車線推定部７ｂへの出力を、第１のフィルタ１１の出力と、第２のフィルタ１２の出力とで切り替える。第１のフィルタ１１の出力を車線推定部７ｂに入力する経路を第１経路、第２のフィルタ１２の出力を車線推定部７ｂに入力する経路を第２経路とする。

車線推定部７ｂは、出力切り替え部１４から出力されるフィルタ処理が施されたヨーレートと、車速センサ２により検出された車速とに基づいて、自車線（先行車検出エリア）の推定を行う。具体的には、自車線の曲率を算出し、自車線の幅の情報を加えて自車線の推定を行う。このように、フィルタ処理後のヨーレートを用いて、自車線を推定することにより、ヨーレートをより高精度に検出することができるとともに、ヨーレートの僅かな変動に対して、推定する車線が変動することを防ぐことができる。

制御装置７は、また、車間距離センサ１により送出および受光されるレーザ光に基づいて、上述した方法により推定した自車線内に存在する先行車を検出し（先行車検出手段）、検出した先行車に自車が追従して自動走行するための先行車追従制御を行う。すなわち、車間距離センサ１により検出される車間距離、および車速センサ２により検出される車速に基づいて、自車と先行車との車間距離が一定距離に保たれるように、スロットルアクチュエータ４およびブレーキアクチュエータ５を制御する。

カメラ６は、自車前方を撮像する。制御装置７は、カメラ６により撮像される画像に対して既知の画像処理（例えば、白線検出処理）を施すことにより、自車が走行している車線（走行レーン）を規定する線（例えば、白線）を検出し、検出した線から車両が逸脱しそうであると判定すると、車線逸脱を防止する方向のヨーモーメントが車両に作用するように、車輪に制動力を加える。

すなわち、左右輪のうち、車線逸脱方向と反対側の車輪に制動力を加えることにより、車線からの逸脱を防止する。この車線逸脱防止制御は、既知の制御である。車両に対するヨーモーメントは、車速、車線内における車両の横位置、車線に対するヨー角等に基づいて算出される。このことは、特開２００３−１１２５４０号公報等で公知の技術を採用することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。

［車線推定制御処理］
図３は、実施例１の制御装置７で実行される車線推定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

ステップS1では、切り替え判定部１３において、ナビゲーション８から道路種別情報を読み込み、ステップS2へ移行する。

ステップS2では、第１のフィルタ１１において、ヨーレートセンサ３により検出されたヨーレートを入力し、ステップS3へ移行する。

ステップS3では、切り替え判定部１３において、ステップS1で得られた道路種別が一般道路であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。

ステップS4では、切り替え判定部１３において、第２のフィルタ１２の出力を選択し、ステップS6へ移行する。これにより、出力切り替え部１４は、第２のフィルタ１２の出力を車線推定部７ｂへと出力する。

ステップS5では、切り替え判定部１３において、第１のフィルタ１１の出力を選択し、ステップS6へ移行する。これにより、出力切り替え部１４は、第１のフィルタ１１の出力を車線推定部７ｂへと出力する。

ステップS6では、車線推定部７ｂにおいて、出力切り替え部１４から出力されるフィルタ処理が施されたヨーレートと、車速センサ２により検出された車速とに基づいて、自車線（先行車検出エリア）の推定を行い、リターンへ移行する。

次に、作用を説明する。
［フィルタ切り替え作用］
実施例１の先行車検出装置は、車速センサ２とヨーレートセンサ３を内蔵しており、制御装置７は、車速センサ２とヨーレートセンサ３の出力に基づいて車線（走行曲線半径、自車線の幅等）を推定し、推定した車線に応じた先行車検出エリアを設定し、車間距離センサ１により、先行車の検出を行っている。

ここで、実施例１の車線推定制御では、道路種別が一般道路か高速道路かにより、ヨーレートセンサ３の検出信号をフィルタ処理するフィルタ処理部７ａのカットオフ周波数を変更する。

一般道路走行中は、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS6へと進む流れとなり、ステップS4では、第２のフィルタ１２の出力を選択し、ステップS6では、第２のフィルタ１２によりフィルタ処理されたヨーレートに基づいて車線推定を行う。このため、道路の突起乗り越しやわだち、段差などの路面凹凸に起因する低周波のノイズ成分の影響を強く受ける一般道路において、これら低周波ノイズ成分による影響を除去できる。

一方、路面凹凸が少ない高速道路走行中は、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS5→ステップS6へと進む流れとなり、ステップS5では、第１のフィルタ１１の出力を選択し、ステップS6では、第１のフィルタ１１によりフィルタ処理されたヨーレートに基づいて車線推定を行う。このため、電気的なノイズや車体の微小振動など、比較的高い周波数のノイズ成分の影響を強く受ける高速道路において、これら高周波ノイズ成分による影響を除去できる。

すなわち、実施例１の先行車検出装置では、路面凹凸が多い道路であるか否かを、一般道路であるか否かという道路種別により判定し、一般道路（路面凹凸が多い道路）を走行中の場合にはローパスフィルタのカットオフ周波数を低くし、高速道路（路面凹凸が少ない道路）を走行中の場合にはローパスフィルタのカットオフ周波数を高くする。これにより、路面凹凸の有無にかかわらず、ヨーレートの検出に強く影響を与えるノイズ成分を効果的に除去することができる。言い換えると、走行環境（道路種別）の変化に伴いヨーレートの検出信号に強く影響を及ぼすノイズの周波数帯域が変化するのに対し、最適なローパスフィルタのカットオフ周波数を設定することができる。
なお、本実施形態ではナビゲーション８から得られる道路情報である道路種別（一般道路，高速道路）に応じてローパスフィルタのカットオフ周波数を変更しているが、これ以外に、車線数の情報、有料道路か否かの情報、などを用いても良い。

次に、効果を説明する。
実施例１の先行車検出装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 走行中の道路が高速道路であるか一般道路であるかを判別する切り替え判定部１３を設け、フィルタ処理部７ａは、高速道路走行中は所定の第１カットオフ周波数（５Hz）によりローパスフィルタ処理を行い、一般道路走行中は第１カットオフ周波数よりも低い第２カットオフ周波数（１Hz）によりローパスフィルタ処理を行う。これにより、路面凹凸の有無にかかわらず、ヨーレートの検出に強く影響を与えるノイズ成分を効果的に除去でき、先行車検出精度を高めることができる。

(2) フィルタ処理部７ａは、第１カットオフ周波数を有する第１のフィルタ１１と、第２カットオフ周波数を有し、第１のフィルタ１１によりローパスフィルタ処理されたヨーレートに対し、さらにローパスフィルタ処理を行う第２のフィルタ１２と、道路種別と走行状態に基づいて、第１のフィルタ１１の出力を車線推定部７ｂに出力する第１経路と、第２のフィルタの出力を車線推定部７ｂに出力する第２経路とを切り替える出力切り替え部１４と、を備える。これにより、道路種別（一般道路，高速道路）に応じてカットオフ周波数を変更する手段を、安価な構成で実現することができる。

(3) 検出されたヨーレートにローパフフィルタ処理を施した値に基づいて自車が走行する車線を推定し、推定された車線内で先行車を検出する先行車検出方法において、一般道路走行中は、高速道路走行中よりもローパスフィルタ処理のカットオフ周波数をより低い値に変更する。これにより、路面凹凸の有無にかかわらず、ヨーレートの検出に強く影響を与えるノイズ成分を効果的に除去でき、先行車検出精度を高めることができる。

実施例２は、一般道路走行中であっても、車両が旋回している場合には、第１のフィルタの出力で車線推定を行う例である。
なお、全体構成および制御装置７の車線推定制御ブロックについては、図１および図２に示した実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。

［車線推定制御処理］
図４は、実施例２の制御装置７で実行される車線推定制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この制御処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。なお、図３に示した実施例１と同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS11では、切り替え判定部１３において、旋回状態であるか否かを判定する（旋回状態検出手段）。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。ここで、旋回状態の判定は、第１のフィルタ１１の出力を基にした曲線半径の推定値が所定時間（例えば、１秒）以上左右同一方向に1,000m以下である場合、旋回状態と判定する。一方、第１のフィルタ１１の出力を基にした曲線半径の推定値が所定時間（例えば、１秒）以上左右同一方向に1,000mを超える場合、直進状態と判定する。

次に、作用を説明する。
［フィルタ切り替え作用］
実施例２では、一般道路走行中、旋回状態が検出された場合、図４のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS11→ステップS5→ステップS6へと進み、第１のフィルタ１１の出力に基づいて車線推定を行う。

一般道路で直進走行している場合、ヨーレートセンサ３の出力が比較的小さな値を示し、変化量も少ないため、ヨーレートの検出信号は、路面凹凸に起因する低周波ノイズの影響を強く受けるが、旋回中はヨーレートが大きくなり、変化量も多いため、低周波ノイズの影響は比較的受けない。また、旋回中にカットオフ周波数を低くした場合、ヨーレートの検出感度が非常に鈍くなり、ヨーレートの検出信号の大部分がカットされるのと等しい状態となるため、ヨーレートを精度良く検出することができない。

そこで、実施例２では、一般道路走行中であっても、車両が旋回している場合には、第１のフィルタ１１の出力に基づいて先行車を検出することで、一般道路で直線路からカーブへ移行した場合や、交差点右左折時など、旋回中に不要な第２のフィルタ１２を無効化し、ヨーレートの検出感度が鈍くなるのを防止している。

そして、旋回状態から直進状態へと移行した場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS11→ステップS4→ステップS6へと進み、第２のフィルタ１２の出力に基づいて車線推定を行う。旋回状態から直進状態へと変化した場合には、路面凹凸など低周波数のノイズの影響を強く受けるため、この場合は、第１のフィルタ１１の出力に基づいて車線推定を行うことで、一般道路でカーブから直線路へ移行した場合や、交差点右左折終了後において、第２のフィルタ１２の効果を発揮することができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の先行車検出装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下に列挙する効果を奏する。

(4) 車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段（ステップS11）を備え、フィルタ処理部７ａは、一般道路走行中、旋回状態が検出された場合には第２カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行い、直進状態が検出された場合には第１カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行う。これにより、電気的なノイズや車体の微小振動に起因する高周波ノイズの影響を除去してカーブや交差点通過時の車線認識精度を高めることができる。

(5) フィルタ処理部７ａは、一般道路走行中であって第１カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行っている際、直進状態が検出された場合には、第２カットオフ周波数によるローパスフィルタ処理に戻す。これにより、路面凹凸の影響による低周波ノイズの影響を除去して交差点通過後の車線認識精度を高めることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例１，２により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１，２に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１，２では、５Hzのカットオフ周波数を有する第１のフィルタの出力と、１Hzのカットオフ周波数を有する第２のフィルタの出力とを切り替える構成を示したが、カットオフ周波数が変更可能なローパスフィルタを用いてもよい。

また、実施例１，２では、第１カットオフ周波数を５Hz、第２カットオフ周波数を１Hzとしたが、第１カットオフ周波数は、電気的なノイズや車体の微小振動に起因する高周波ノイズの影響を除去できる周波数であればよい。また、第２カットオフ周波数は、道路の突起乗り越しやわだち、段差など路面凹凸の影響に起因する低周波ノイズの影響を除去できる周波数であればよい。
実施例２では、ヨーレートに基づいて旋回状態を判定する例を示したが、旋回状態は、ハンドルや前輪（操向輪）の舵角等から判定してもよい。

実施例１の先行車検出装置の構成を示す図である。 実施例１の制御装置７の車線推定制御ブロック図である。 実施例１の制御装置７で実行される車線推定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の制御装置７で実行される車線推定制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車間距離センサ
２ 車速センサ
３ ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
４ スロットルアクチュエータ
５ ブレーキアクチュエータ
６ カメラ
７ 制御装置
７ａ フィルタ処理部（フィルタ手段）
７ｂ 車線推定部（車線推定手段）
８ ナビゲーション
１１ 第１のフィルタ
１２ 第２のフィルタ
１３ 切り替え判定部（道路種別判定手段）
１４ 出力切り替え部（出力切り替え手段）

Claims (5)

1. 車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   検出されたヨーレートにローパフフィルタ処理を施すフィルタ手段と、
   ローパスフィルタ処理されたヨーレートに基づいて、自車が走行する車線を推定する車線推定手段と、
   推定された車線内で、先行車を検出する先行車検出手段と、
   を有する先行車検出装置において、
   走行中の道路が高速道路であるか一般道路であるかを判別する道路種別判定手段を設け、
   前記フィルタ手段は、高速道路走行中は所定の第１カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行い、一般道路走行中は前記第１カットオフ周波数よりも低い第２カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行うことを特徴とする先行車検出装置。
2. 請求項１に記載の先行車検出装置において、
   車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段を備え、
   前記フィルタ手段は、一般道路走行中、旋回状態が検出された場合には前記第１カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行い、直進状態が検出された場合には前記第２カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行うことを特徴とする先行車検出装置。
3. 請求項２に記載の先行車検出装置において、
   前記フィルタ手段は、一般道路走行中であって前記第１カットオフ周波数によりローパスフィルタ処理を行っている際、直進状態が検出された場合には、前記第２カットオフ周波数によるローパスフィルタ処理に戻すことを特徴とする先行車検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の先行車検出装置において、
   前記フィルタ手段は、
   前記第１カットオフ周波数を有する第１のフィルタと、
   前記第２カットオフ周波数を有し、第１のフィルタによりローパスフィルタ処理されたヨーレートに対し、さらにローパスフィルタ処理を行う第２のフィルタと、
   道路種別と走行状態に基づいて、前記第１のフィルタの出力を前記車線推定手段に出力する第１経路と、前記第２のフィルタの出力を前記車線推定手段に出力する第２経路とを切り替える出力切り替え手段と、
   を備えることを特徴とする先行車検出装置。
5. 検出されたヨーレートにローパフフィルタ処理を施した値に基づいて自車が走行する車線を推定し、推定された車線内で先行車を検出する先行車検出方法において、
   一般道路走行中は、高速道路走行中よりもローパスフィルタ処理のカットオフ周波数をより低い値に変更することを特徴とする先行車検出方法。

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