JP2009211212A - 先行車検出装置およびこれを用いた車速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 先行車の車線変更を検出できる先行車検出装置およびそれを用いた車速制御装置を提供する。
【解決手段】 先行車検出装置100は、先行車の自車両に対する進行角度である背面角度を検出する先行車横位置および車体傾き演算記憶部303と、自車両の直進状態を検出し、自車両の直進中に背面角度が増加後減少した場合、先行車は車線変更したと判定する先行車および走行路判定部302と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、先行車検出装置およびこれを用いた車速制御装置の技術分野に関する。

現在、ACCシステム(Adaptive Cruise Control System)やプリクラッシュブレーキシステム等の車速制御の先行車検出装置としては、赤外線を用いたレーザレーダやミリ波帯の電波を用いたミリ波レーダ等、走査型のレーダ装置が広く用いられている。ここで、ACCシステムとは、自車両前方を走行する先行車に追従して車速制御を行うもので、プリクラッシュブレーキシステムとは、前方物体との衝突可能性を推定し、衝突が不可避である場合、自動ブレーキを作動させるものである。

特許文献１には、ACCシステムにおいて、レーダ装置で捕捉した先行車の自車両に対する進行角度である背面角度を演算することで、前方の走路形状を推定し、推定した走路形状に応じて速度制御を行う技術が開示されている。
特開２０００−１３１４３６号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、先行車が自車両走行車線上を継続して走行している状況を前提としているため、先行車が自車両走行車線から隣接車線へ離脱する状況では、直線路であるにもかかわらず、先行車の背面角度から曲線路であるとの誤った走路形状が出力され、車速制御の円滑化が阻害されるという問題があった。

一方、車線検出を前方監視カメラで行う手法も公知であるが、前方監視カメラは、レーダ装置と比較して、射程が短いため、車線判定可能距離は自車両前方30〜40mまでとなる。よって、主にACCシステムを作動させる高速道路走行中に先行車との距離が長くなった場合、先行車の車線変更を検出することができない。

本発明は、上記従来技術が抱える課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、先行車の車線変更を検出できる先行車検出装置およびそれを用いた車速制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の先行車検出装置では、自車両の直進中に先行車の自車両に対する進行角度である背面角度が増加後減少した場合、先行車は車線変更したと判定する車線変更判定手段を備える。

先行車が車線変更を行う場合、その背面角度は増加後減少する。そして、自車両が直進走行をしている場合、自車両前方の道路形状も直線である可能性が高い。すなわち、本発明では、自車両の直進中における先行車の背面角度の変化をみることで、先行車の車線変更を検出できる。

以下、本発明の先行車検出装置およびそれを用いた車速制御装置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。

［実施例１］
図１は、実施例１のACCシステムを示す制御ブロック図であり、実施例１のACCシステムは、先行車検出装置100と、車両制御CPU部（車速制御手段）400と、車両センサ500と、を有している。
先行車検出装置100は、レーダヘッド部200と、物体識別部300と、を有している。物体識別部300は、CPU,ROM,RAMなどから構成し、内部で行う機能上、グルーピング処理部301と、先行車および走行路判定部302と、先行車横位置および車体傾き演算記憶部303と、を有している。

図２は、実施例１のレーダヘッド部200の構成図であり、レーダヘッド部200は、信号送信部210と、信号受信部220と、レーダ駆動処理部230と、を有している。
信号送信部210は、発光ダイオード等の発光素子211と、発光素子211の発光を制御する発光制御部212と、発光素子211の出力光を一点に集めてレーザ光を出力する集光レンズ213と、レーザ光を反射する反射ミラー214と、レーザ光の送出方位を変更するために反射ミラー214の角度を変更する反射ミラー角度変更部215と、を有している。

信号受信部220は、受光レンズ222と、受光素子221と、IF増幅器223と、を有している。レーダ駆動処理部230は、レーザ光の発光タイミングごとに発光トリガ信号を生成する送信トリガ発生部231と、反射ミラー214の角度を指定する送信方位設定部232と、送信タイミングから受信信号を観測するまでの時間差に基づいて距離を算出する距離検出部233と、を有している。

ここで、レーダヘッド部200の距離測定動作について説明する。
送信トリガ発生部231は、車両側のレーダ動作命令を受けると、発光制御部212へ矩形波の送信タイミング信号である発光指令を出力する。発光制御部212は、送信タイミング信号の立ち上がり（もしくは立ち下がり）のタイミングで発光素子211を発光させる。発光素子211は、極短時間幅（例えば、30ナノ秒）で発光する。反射ミラー214は、集光レンズ213で集光したパルス光を、前方に出射する。

距離検出部233では、パルス光を送信した時間から、信号受信部220の受光素子221で前方の物標で反射した反射パルス信号を受信する時間までの時間差（図３のΔt）に基づいて、前方物標までの距離を算出し、反射ミラー角度から算出される送信方位情報とともに、物体識別部300に出力する。

このとき、所定時間（例えば、100ミリ秒）内で必要な範囲の距離計測を行うように、送信方位設定部232により反射ミラー214の角度を変更して連続して距離計測を行っており、送信方位ごとの距離情報が物体識別部300に出力されることになる。

物体識別部300では、レーダヘッド部200から出力された距離情報と方位情報とに基づいて、同一物体である反射点群をまとめる処理を行う。まとめる条件としては、移動方向が同一で近接した反射点群をひとまとめにして、一つの物体とグルーピングする。グルーピングした物体群から自車両の進行方向に存在し、自車両との相対速度が小さく、リフレクタによる特徴的な反射や検出物体幅から車両らしい特徴を備えた物体を先行車と判定して、先行車までの距離と方位を車両制御CPU部400に出力する。

図１に戻り、車両制御CPU部400は、検出した先行車までの距離情報および方位情報に基づいて、先行車と目標車間時間を保つ追従走行制御を行う。この追従走行制御の実行中を「先行車追従モード」とする。ここで、目標車間時間とは、先行車と自車両との間の目標車間距離を自車両の車速で除算した時間である。目標車間距離は、自車両の車速が高いほど長い距離に設定する。
一方、車両制御CPU部400は、先行車が検出されない場合、自車速を目標車速に維持する定速走行制御を行う。この定速走行制御の実行中を「定速走行モード」とする。ここで、目標車速は、例えば、運転者により手動で設定された値とする。

車両センサ500は、横Gセンサ501と、車速センサ502と、ACCスイッチ503とを有している。横Gセンサ501は、自車両の横方向加速度（横G）を検出し、横G情報を先行車および走行路判定部302へ送信する。車速センサ502は、自車両の車体速（車速）を検出し、車速情報をグルーピング処理部301へ出力する。ACCスイッチ503は、運転者がACCシステムの作動または非作動を選択するスイッチであって、スイッチ信号をレーダヘッド部200へ送信する。

次に、測距動作タイミングについて説明する。
図３は、発光素子211からパルス光を送出させるために送信トリガ発生部231から送信されるトリガ信号と、発光制御部212で生成される発光パルス信号と、発光素子211から送出されるパルス光と、受光素子221が前方からの反射光を受光したときの受光信号との関係を示すタイムチャートである。

パルス光を送出させるために、送信トリガ発生部231から発光制御部212に対して矩形波の送信トリガ信号（図３(a)）が送られると、発光制御部212はトリガ信号の立ち上がりに同期してパルス幅τ（例えば、30ナノ秒）の発光パルスを生成し（図３(b)）、発光素子211から光パルスの送信信号（図３(c)）が反射ミラー214を介して前方に向けて送信される。

送信されたパルス光は自車両前方の反射物体で反射し、信号受信部220の受光素子221で反射信号（図３(d)）として受信される。パルス光を送出してから反射光が受光されるまでの時間をΔt、光速をCとすると、先行車検出装置100から反射物体までの距離Dは、下記の式(1)にて算出される。
D=C×Δt/2 …(1)
ここで、実際の距離算出に際しては、回路遅延などにより生じる計測距離の誤差を考慮し、この誤差を補正して物標までの距離を算出する。

信号受信部220の受光素子221は、照明や日射などの連続して入射する光（定常光）も感知する。そこで、受光素子221の直後の信号伝送線路に適切な容量のコンデンサを直列に挿入することで、定常光などのDC成分を除去しつつ、測距用のパルス光の高周波信号成分を検出することができる。

［先行車追従走行制御処理］
図４は、実施例１のACCシステムがプログラムとして備える先行車追従走行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、ACCシステム作動時（ACCスイッチ503ON時）であって、先行車追従モードが実行されている間、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップS1では、レーダヘッド部200において、レーダによる測距動作を行い、距離情報および方位情報を物体識別部300に送信して、ステップS2へ移行する。

ステップS2では、グルーピング処理部301において、レーダヘッド部200により検出された方位情報および距離情報に基づくグルーピング処理を行い、自車両進行方位に存在している走行車両と判定された車両を先行車として抽出し、ステップS3へ移行する。

ステップS3では、先行車および走行路判定部302において、横Gセンサ501からの横G情報と、先行車の方位情報および距離情報とに基づき、自車両が直進状態であり、先行車の横位置ずれ量が所定値以下であるか否かを判定する。YESの場合はステップS4へ移行し、NOの場合はステップS5へ移行する。ここで、横位置ずれ量とは、自車両に対する先行車の車幅方向の位置ずれ量である。

ステップS4では、先行車および走行路判定部（曲線路判定手段）302において、先行車は曲線路を走行していると判定すると共に、車両制御CPU部400において、「先行車追従モード」を継続し、リターンへ移行する。

ステップS5は、先行車横位置および車体傾き演算記憶部（背面角度検出手段，横位置ずれ量検出手段）303において、先行車の横位置ずれ量と背面角度（車体傾き）とを算出してメモリに記憶し、ステップS6へ移行する。ここで、背面角度とは、先行車の自車両に対する進行角度である。

ステップS6では、先行車および走行路判定部（直進状態検出手段）302において、横Gセンサ501からの横G情報に基づき、自車両の横Gが所定値以下であるか否か、すなわち、自車両は直進路走行中であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS7へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。ここで、横G情報に代えて、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ（不図示）からの操舵角情報に基づいて、自車両は直進路走行中であるか否かを判定してもよい。

ステップS7では、先行車および走行路判定部302において、ステップS5でのメモリ記憶の開始時点から追従走行制御の目標車間時間が経過したか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。

ステップS8では、先行車および走行路判定部302において、目標車間時間内に、先行車の横位置ずれ量が車線幅に相当する変位量で、背面角度が増加後減少する変化を示したか否かを判定する。YESの場合にはステップS9へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。

ステップS9では、先行車および走行路判定部（車線変更判定手段）302において、先行車は車線変更した（先行車離脱）と判定すると共に、車両制御CPU部400において、設定車速での「定速走行モード」へと移行し、リターンへ移行する。

次に、作用を説明する。
［先行車の車線変更判定］
図５は、自車両601がレーダ装置の検知エリア610に存在する先行車602に対して追従走行制御を行っている際、先行車602が曲線路に差し掛かった状態を示している。このとき、レーダ装置で観測されるのは、図６に示すように、先行車602の反射リフレクタの位置（２つのリフレクタ反射点603）である。先行車602の距離と方位は、２つのリフレクタ反射点603の中心位置の座標から演算している。

実施例１では、このような状況において、２つのリフレクタ反射点603の中心位置の横位置ずれ量および距離に加え、２つのリフレクタ反射点603を結んだ線の傾きを演算し、先行車602の背面角度として記録する。

図７のように先行車602が曲線路を走行して、その位置が602a→602b→602cと遷移する場合、横位置ずれ量と背面角度の時間変化は、一様な増加変化を示す（図８）。
一方、図９に示すような先行車602が隣接車線への車線変更を行い、602d→602e→602fと遷移する場合においては、時刻t1までの横位置ずれ量および背面角度の時間変化は図８と同様であるが、時刻t1以降、横位置ずれ量の変化が少なくなり、かつ背面角度が減少を示すようになる（図１０）。

ここで、従来技術では、先行車が自車両走行車線上を継続して走行している状況を前提とし、先行車の背面角度に基づいて前方の道路形状を推定していたため、直線路であるにもかかわらず、先行車の背面角度から曲線路であるとの誤った走路形状を出力していた。このため、不要な減速制御が行われることで、円滑な車速制御を継続することができなかった。

これに対し、実施例１では、物体識別部300の先行車および走行路判定部302において、先行車横位置および車体傾き演算記憶部303で記憶されている先行車の横位置ずれ量と背面角度の時間変化が、図１０に示したような変化である場合には、先行車602が車線変更を行ったと判定することができる。

すなわち、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S5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS9へと進み、ステップS9では、先行車および走行路判定部302において、先行車は車線変更したと判定し、車両制御CPU部400において、「先行車追従モード」から「定速走行モード」へと移行する。

これにより、誤った追従走行制御を継続することなく、先行車不在時の目標車速での「定速走行モード」、または先行車を変更しての「先行車追従モード」へと安定して移行することができる。また、先行車の車線変更が検出不能である場合には、状態が安定するまえ車速制御を待機する必要があるが、実施例１では、待機時間を短縮することができ、先行車追従応答性の高いクルーズコントロールを実現できる。

一方、先行車および走行路判定部302において、先行車横位置および車体傾き演算記憶部303で記憶されている先行車の横位置ずれ量と背面角度の時間変化が、図７に示したような変化である場合には、自車前方に曲線路が存在すると判定することができる。

すなわち、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S4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS4へと進み、ステップS4では、先行車および走行路判定部302において、前方に曲線路が存在すると判定し、車両制御CPU部400において、曲線路に応じた「先行車追従モード」を継続する。これにより、先行車の背面角度の変化から自車前方の曲線路を検出でき、例えば、曲率半径に応じた減速等、当該曲線路に適した車速制御を実現できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の先行車検出装置100およびACCシステムにあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 先行車検出装置100は、先行車の自車両に対する進行角度である背面角度を検出する先行車横位置および車体傾き演算記憶部303と、自車両の直進状態を検出し、自車両の直進中に背面角度が増加後減少した場合、先行車は車線変更したと判定する先行車および走行路判定部302と、を備える。これにより、先行車の車線変更を検出できる。

(2) 先行車検出装置100は、自車両に対する先行車の車幅方向の位置ずれ量である横位置ずれ量を検出する横先行車横位置および車体傾き演算記憶部303と、背面角度または横位置ずれ量の少なくとも一方が増加し始めてから、自車両が直進状態でなくなるまでの間、背面角度および横位置ずれ量が増加し続けている場合、先行車は曲線路を走行していると判定する先行車および走行路判定部302と、を備える。これにより、自車両前方に曲線路があることを検出できる。

(3) 先行車および走行路判定部302は、操舵角に基づいて直進状態を検出するため、直進状態を精度良く検出できる。

(4) 先行車および走行路判定部302は、自車両の車両挙動である横Gに基づいて直進状態を検出するため、直進状態を精度良く検出できる。

(5) 自車両前方に出射した電磁波の反射波から目標物の位置情報を検出する走査型のレーダヘッド部200を備え、先行車横位置および車体傾き演算記憶部303は、レーダヘッド部200からの情報に基づいて先行車の背面角度を算出する。詳述すると、実施例１では、レーダヘッド部200として、赤外光を横方向に走査しながら送受信するレーザレーダを用い、先行車横位置および車体傾き演算記憶部303では、先行車が有する一対の反射リフレクタの距離情報と方位情報とから、先行車の背面角度を算出する。これにより、先行車との車間距離が市街地走行時と比較して長くなる高速道路走行時においても、先行車の背面角度を安定して検出できる。

(6) 車速制御CPU部400は、「先行車追従モード」の実行中に先行車が車線変更したと判定された場合、「定速走行モード」に移行するため、これにより、誤った追従走行制御を継続することなく、先行車不在時の目標車速での「定速走行モード」、または先行車を変更しての「先行車追従モード」へと安定して移行することができる。

(7) 車速制御CPU部400は、「先行車追従モード」の実行中に先行車が曲線路を走行していると判定された場合、当該曲線路の路面形状に応じた追従走行制御を継続するため、曲線路に適した車速制御を実現できる。

(8) 先行車検出装置100は、自車両の直進中であって、追従走行制御の目標車間時間内に背面角度が増加後減少した場合、先行車は車線変更したと判定する。ここで、車線変更または曲線路判定の判定時間を短くすると、判定精度の悪化を伴う。逆に、判定時間を長くすると、待機時間が長くなり、前方に曲線路がある場合、制御が間に合わなくなる。これに対し、実施例１では、判定時間を目標車間時間としたため、判定精度と制御応答性との両立を図ることができる。

［実施例２］
実施例２は、レーダ装置としてミリ波帯やマイクロ波帯の電波を用いた例である。
図１１は、実施例２のACCシステムを示す制御ブロック図である。なお、車両センサ500については図示を省略しているが、図１に示した実施例１と同様であるため、説明を省略する。

実施例２の先行車検出装置101は、レーダ部240a,240bおよびレーダ信号処理部250a,250bを備えたレーダヘッド部700と、物体識別部800と、車両制御CPU部400と、を有している。

レーダ部240a,240bは、それぞれ車両の前方空間に電磁波の送信信号1,2を送信する送信手段210a,210bと、前方の物体で反射された電磁波よりなる受信信号1,2,3,4を受信する２つの受信手段220a,220bと、を有する。レーダ部240a,240bは、三角波（または鋸波状波等でもよい）で周波数変調した送信信号を用いるFM-CW方式（Frequency Modlated-Continuous Wave Method；周波数変調連続波レーダ方式）のレーダヘッドである。

距離計測方法としては、三角波で周波数変調した送信信号を用いて、計時時間に応じて周波数上昇変調と周波数下降変調とを行い、周波数上昇変調時の送信信号と受信信号との周波数差と、周波数下降変調時の送信信号と受信信号との周波数差との平均値から距離を算出する。さらに、その差分値から相対速度を計測する。

図１２に示すように、レーダ部240a,240bは車両に対して車幅方向に所定間隔で配置し、車両の前方で互いに重なるように設定した観測領域内の移動ベクトルV0を持つ反射物体（先行車）602に送信信号を送る。

図１１に戻り、レーダ部240aの送信手段210aは、電圧制御発信器であるVCO（Voltage Controlled Oscillator）216aと、電力分配器217aと、送信アンテナ218aとを有している。VCO216aは、レーダ信号処理部250aの三角波発生部251aから送られた三角波信号（変調信号１）に応じて周波数変調した送信信号を生成する。電力分配器217aは、VCO216aで生成した送信信号を所定の電力比で２つの信号に電力分配し、一方を送信信号1として送信アンテナ218aから送信し、他方を２つの受信手段220a,220bのミキサ回路225a,225bに入力するローカル信号とする。送信アンテナ218aは送信信号1を前方空間に送信する。

レーダ部240aの２つの受信手段220a,220bは、それぞれ受信アンテナ224a,224bと、ミキサ回路225a,225bと、増幅回路223a,223bと、を有する。受信アンテナ224a,224bは、送信アンテナ218aから送出された送信信号が前方の物体で反射して戻ってきた受信信号1,2（反射信号）を受信する。ミキサ回路225a,225bは、電力分配器217aで分岐した送信信号1の一部と受信信号1,2とをミキシングして送信信号周波数と受信信号周波数との差分周波数のIF（Intermediate Frequency）信号1,2を生成する。増幅回路223a,223bは、ミキサ回路225a,225bで生成したIF信号1,2を増幅してレーダ信号処理部250aのFFT（高速フーリエ変換）処理部252a,252bへ出力する。

図１３にFM-CW方式のレーダ部240aにおける送受信信号例を示す。図１３(a)〜(d)の横軸は時間t、図１３(a)の縦軸は信号強度、図１３(b)〜(d)の縦軸は周波数fである。まず、図１３(a)の三角波変調信号（図１３の三角波発生部251aから出力される）に応じて、図１３(b)に示すように送信信号を周波数変調する。前方の物体からの反射信号（受信信号）の周波数は、図１３(c)に示すように、点線の送信信号と比して空間伝搬分だけ時間遅延して観測される。図１１のミキサ回路225a,225bから出力されるIF信号の周波数は、図１３(d)に示されるように、三角波の周波数上昇区間と周波数下降区間とで異なる周波数f1,f2を示す。この２つの周波数f1,f2の平均値が空間伝搬遅延時間に比例することから物体までの距離が算出できる。また、周波数差Δf(=f2-f1)がドップラ周波数に比例することから物体の相対速度を算出することができる。

図１１に戻り、レーダ部240aに方位検出機能を備える場合、送受信アンテナを１次元的に機械的に走査する機械式スキャン方式、受信系を２つ設けて各々で受信する反射信号の強度差から方位を算出するモノパルス方式、または２つの反射信号の位相差から方位を算出する位相差方式などがある。実施例２では、モノパルス方式を用いた方法について、被検物体を反射物体として説明する。

レーダ部240aの送信手段210aの送信アンテナ218aのアンテナゲインを受信手段220a,220bの受信アンテナ224a,224bのアンテナゲインの２分の１とし、受信アンテナ224a,224bの半値角で重なるように受信方位を異ならせている。一例として、図１４に示すように、受信アンテナ224a,224bの半値幅が30度である場合には、受信アンテナ224a,224bの受信感度方向を各々+15度、-15度とし、送信アンテナ218aは半値幅60度、送信方位0度とする。なお、図１４の縦軸は、受信アンテナ224a,224bに対する反射物体の方位（ここでは、車両の前方方向に対して路面に平行な方向に沿って成す角度）θ(deg)である。

図１１の送信手段210aから送信された送信信号1は、前方の反射物体から反射され、受信手段220a,220bで受信される。ここで受信アンテナ224aおよび224bで観測される反射信号を受信信号1および2とし、受信信号1の信号強度をA1、受信信号2の信号強度をA2とすると、信号強度A1およびA2（感度）は図１４の曲線R+およびR-で表される。また、下記の式(2)から信号強度の規格化された差分ΔAを算出し、図１４の感度差／感度和を示す規格化された曲線RA(=(R+ − R-)/(R+ ＋ R-))と比較することで、反射物体の方位θを求めることができる。
ΔA=(A1-A2)/(A1+A2) …(2)

図１１のレーダ部240bについても、レーダ部240aと同様に送信手段210bから送信信号2を出力し、受信手段220c,220dで受信信号3,4を受信し、これらの受信信号3,4を処理して得られるIF信号3,4をレーダ信号処理部250bのFFT処理部252c,252dへ出力する。

レーダ信号処理部250aは、三角波発生部251aと、レーダ部240aから供給されるIF信号1,2の周波数解析を行うFFT処理部252a,252bと、IF信号1,2の周波数平均値、周波数差、およびIF信号1,2の規格化された強度さ（＝強度差／強度和）から、反射物体までの距離、相対速度、および方位を算出する物体情報検出部253aと、を有する。

同様に、レーダ信号処理部250bは、三角波発生部251bと、FFT処理部252c,252dと、物体情報検出部253bとを有し、レーダ部240bから出力されるIF信号3,4を用いて、反射物体までの距離、相対速度、および方位を算出する。

物体識別部800は、レーダ信号処理部250a,250bから出力された反射物体の距離情報および方位情報を用いて反射物体の同定を行う検出物体同定判定部811と、レーダ信号処理部250a,250bから出力された反射物体の相対速度（これをV2,V1とする）および方位（これをθ2,θ1とする）を用いて反射物体の移動ベクトルを算出する移動ベクトル検出部812と、算出された移動ベクトルを記憶する移動ベクトル記憶部813と、先行車および走行路判定部302と、を有する。

以下、物体識別部800の各部の動作について説明する。
検出物体同定判定部811は、レーダ信号処理部250a,250bで検出された反射物体の距離情報および方位情報から反射物体の２次元的な位置情報を検出し、検出結果を車両制御CPU部400に出力するとともに、レーダ部240a,240bで観測される反射物体の情報を抽出して移動ベクトル検出部812へ出力する。

移動ベクトル検出部812では、検出物体同定判定部811で２台のレーダ部240a,240bで検出されていると判定された反射物体の相対速度V1,V2と方位θ1,θ2とを下記の式(3),(4)に代入し、反射物体（先行車602）の実移動方向θ0と実移動ベクトルV0を算出する。
θ0=tan^-1{(V2cosθ1-V1cosθ2)/(V1sinθ2-V2sinθ1)} …(3)
|V0|=V1/cos(θ0-θ1) …(4)

レーダ部240a,240bでは、実際の移動物体の移動ベクトルのレーダ受信方位に直交する速度成分は計測できず、レーダ受信方位の速度成分のみ計測される（V1,V2）。実際には、レーダ受信方位に直交する成分が存在するため、直交する補助線（θ1⊥,θ2⊥）上に、実際の移動ベクトルが存在することがわかる。よって、２つのレーダ部240a,240bで求められた補助線の交点を移動物体の移動ベクトルとして作図することができる。これを数式で表すと、上記式(3),(4)のようになる。

［先行車追従走行制御処理］
図１５は、実施例２のACCシステムがプログラムとして備える先行車追従走行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、図４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、レーダヘッド部700の２つのレーダ部240a,240bにおいて、測距動作により距離、相対速度、方位の各情報を取得し、ステップS2へ移行する。

ステップS12では、移動ベクトル検出部（背面角度検出手段，横位置ずれ量検出手段）812において、先行車の移動ベクトルを算出すると共に、移動ベクトル記憶部813において、算出した移動ベクトルをメモリに記憶し、ステップS6へ移行する。

ステップS13では、先行車および走行路判定部302において、先行車の横位置が所定値以上で、移動ベクトルの方位変化に増加後減少する傾向が見られるか否かを判定する。YESの場合にはステップS9へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。

次に、作用を説明する。
実施例１のレーダ装置では、レーダ装置として光レーダを用いたため、一対の反射リフレクタの検出から前方車両の背面角度（車体傾き）を検出することが可能であった。一方、実施例２のように、電波レーダを用いた場合、先行車の車体傾きは反射強度に反映されるため検出可能であるが、反射強度と車体傾きとは一意的な関係にないため、車体傾きは直接検出することができない。
そこで、実施例２では、先行車の移動ベクトルを演算し、移動ベクトルをパラメータとすることで、先行車の距離情報および方位情報の検出が可能となり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の先行車検出装置100およびACCシステムにあっては、実施例１の効果(1)〜(4),(6)〜(8)に加え、以下の効果を奏する。

(9) 自車両前方に出射した電磁波の反射波から目標物の位置情報を検出する走査型のレーダヘッド部700を備え、検出物体移動ベクトル検出部812は、レーダヘッド部700からの情報に基づいて先行車の背面角度を算出する。詳述すると、実施例２では、レーダヘッド部700として、ミリ波帯の電波を送受信する一対のレーダ部210a,210bを用い、検出物体移動ベクトル検出部812では、両レーダ部210a,210bで計測される相対速度から先行車の移動ベクトルを算出する。これにより、実施例１と同様に、背面角度を安定して検出できる。

（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では、車両挙動から自車両の直進状態を検出する方法として、横Gを用いたが、車両のヨーレートやヨーモーメントを用いて直進状態を検出してもよい。

実施例１のACCシステムを示す制御ブロック図である。 実施例１のレーダヘッド部200の構成図である。 トリガ信号、発光パルス、送信信号および受光信号の関係を示すタイムチャートである。 実施例１のACCシステムがプログラムとして備える先行車追従走行制御処理の流れを示すフローチャートである。 曲線路において先行車を検出する状態を示す図である。 先行車の背面角度算出方法を示す図である。 曲線路走行中の先行車の状態遷移を示す図である。 曲線路走行中の先行車の横位置と背面角度の変化を示すタイムチャートである。 直線路走行中の先行車が車線変更する際の状態遷移を示す図である。 車線変更時の先行車の横位置と背面角度の変化を示すタイムチャートである。 実施例２のACCシステムを示す制御ブロック図である。 ２つのレーダ部を用いて、移動物体の移動ベクトルを算出する方法を示す図である。 FM-CW方式のレーダ装置の変調信号、送信信号、反射信号およびIF信号の一例を示す図である。 モノパルス方式における２つの受信アンテナの感度曲線と、２つの信号の強度差を強度和で除して得られる方位検出用の曲線とを示す図である。 実施例２のACCシステムがプログラムとして備える先行車追従走行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

100 先行車検出装置
200 レーダヘッド部
210 信号送信部
211 発光素子
212 発光制御部
213 集光ミラー
214 反射ミラー
215 反射ミラー角度変更部
220 信号受信部
221 受光素子
222 受光レンズ
223 増幅器
230 レーダ駆動処理部
231 送信トリガ発生部
232 送信方位設定部
233 距離検出部
300 物体識別部
301 グルーピング処理部
302 先行車および走行路判定部（曲線路判定手段，直進状態検出手段，車線変更判定手段）
303 先行車横位置および車体傾き演算記憶部（背面角度検出手段，横位置ずれ量検出手段）
400 車両制御CPU部（車速制御手段）
500 車両センサ
501 横Gセンサ
502 車速センサ
503 ACCスイッチ
601 自車両
602 先行車
603 リフレクタ反射点
610 検知エリア

Claims (8)

1. 先行車の自車両に対する進行角度である背面角度を検出する背面角度検出手段と、
   自車両の直進状態を検出する直進状態検出手段と、
   自車両の直進中に前記背面角度が増加後減少した場合、先行車は車線変更したと判定する車線変更判定手段と、
   を備える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、
   自車両に対する先行車の車幅方向の位置ずれ量である横位置ずれ量を検出する横位置ずれ量検出手段と、
   前記背面角度または前記横位置ずれ量の少なくとも一方が増加し始めてから、自車両が直進状態でなくなるまでの間、前記背面角度および前記横位置ずれ量が増加し続けている場合、先行車は曲線路を走行していると判定する曲線路判定手段と、
   を備えることを特徴とする先行車検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の先行車検出装置において、
   前記直進状態検出手段は、操舵角に基づいて直進状態を検出することを特徴とする先行車検出装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の先行車検出装置において、
   前記直進状態検出手段は、自車両の車両挙動に基づいて直進状態を検出することを特徴とする先行車検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の先行車検出装置において、
   自車両前方に出射した電磁波の反射波から目標物の情報を検出する走査型のレーダを備え、
   前記背面角度検出手段は、前記レーダからの位置情報に基づいて先行車の背面角度を算出することを特徴とする先行車検出装置。
6. 先行車の自車両に対する進行角度である背面角度を検出する先行車検出装置と、
   先行車が確認されないと自車速を目標車速に維持する定速走行制御を行い、先行車が確認されると前記背面角度から推定された自車両前方の道路形状に応じて先行車との目標車間距離を保つ追従走行制御を行う車速制御手段と、
   を有する車速制御装置において、
   前記先行車検出装置として、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の先行車検出装置を用い、
   前記車速制御手段は、追従走行中に先行車が車線変更したと判定された場合、前記定速走行に移行することを特徴とする車速制御装置。
7. 請求項６に記載の車速制御装置において、
   前記車速制御手段は、追従走行中に先行車が曲線路を走行していると判定された場合、当該曲線路の路面形状に応じた追従走行制御を継続することを特徴とする車速制御装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の車速制御装置において、
   前記先行車検出装置は、自車両の直進中であって、前記追従走行制御の目標車間時間内に前記背面角度が増加後減少した場合、先行車は車線変更したと判定することを特徴とする車速制御装置。

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