JP2576638B2 - 先行車両認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は車両の前方を監視し、先行する車両を認識
する先行車両認識装置に関する。

［従来の技術］ 近年のエレクトロニクス技術の進歩に伴ない、各種分
野において電子制御機器が利用されるようになってきて
いる。特に、自動車（車両）等においては、燃料供給の
制御等の他、各種の走行状態の制御においても電子的な
制御機器が採用されるようになってきている。

そして、このような走行制御の中で、定速走行装置は
最近においてその採用率が非常に高い装置の１つであ
る。しかし、定速走行装置は、交通量の少ない高速道路
等においては有効であるが、交通量の多い場合には、定
速走行が行える期間が非常に短く、利用効果が小さいと
いう問題があった。

そこで、先行車両があった場合には、その先行車両と
の車間距離を適当なものに保持するよう車速を制御する
追従制御についても提案されている。このような追従制
御を定速走行と合わせて用いれば、先行車両がある場合
には追従制御を行い、先行車両がない場合には定速走行
制御を行うことができ、交通量の多い場合においても効
果的な速度制御を行うことができる。また、安全走行を
行うためには、車間距離を保持することが必要であり、
追従走行制御は定速走行時でなくても好適に利用するこ
とができる。

このように、追従制御は有用性の高いものであるが、
追従制御を行うためには、対象となる先行車両を認識す
る必要がある。このために、例えば電磁波や超音波を送
信するとともに、その反射波を受信し、反射波の送信か
ら受信までの時間により車間距離を測定するレーダを利
用することが提案されている。

しかしながら、レーダ装置によって得られるのは、電
磁波が送受される空間に存在する電磁波を反射するすべ
ての物体である。このため、レーダにおける検出結果に
は、ガードレール、中央分離帯等の固定の道路構造物も
含まれてしまう。従って、これらを排除しなければ、車
間距離を保持する追従制御のための先行車両の認識を行
うことができない。

そこで、これらの道路構造物等を認識対象から排除す
るため、これらが固定物であることを利用して、自車と
の相対速度の認識等が利用される。すなわち、検出され
た物体と自車との相対速度を算出し、相対速度がかけ離
れたものを道路構造物として排除すればよい。なお、相
対速度はレーダにより測定している車間距離の変化から
算出することができる。

なお、このような先行車両の認識については、例えば
特開昭61−259186号公報などに示されている。また、追
従制御においてける先行車両認識、特に隣接車線におけ
る車両と先行車両の識別については、この特開昭61−25
9186号公報の他、特開昭61−162776号公報、特開昭61−
23985号公報、特開昭61−278775号公報等に示されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、従来の装置においても道路構造物等を
排除して、先行車両を認識することができる。しかしな
がら、従来の装置においては、レーダの検出結果より、
相対速度等を演算算出した後初めて道路構造物などの固
定物を追従対象から排除している。このため、演算に時
間がかかるという問題点があった。すなわち、レーダの
検出結果から物体を認識し、認識された物体の１つ１つ
について算出された車間距離をを前回算出し記憶されて
いる車間距離と比較して相対速度を算出し、この相対速
度から判定を行わなければならない。このため、その演
算にかなりの時間がかかってしまうこととなる。

ところが、追従制御等の走行状態において行う制御
は、迅速に行わなければ状況の変化に十分追従できなく
なってしまう。そこで、演算時間を短縮し、追従性を改
善したいという課題がある。

この発明は、このような課題に鑑みなされたものであ
り、車両の認識を迅速に行える先行車両認識装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る先行車両認識装置は、第１図に示すよ
うに、自車の前方の所定角度範囲にわたり送信波を掃引
照射し、反射波を検出することにより前方に存在する物
体を検出する掃引型のレーダ手段Ａと、このレーダ手段
により検出される反射波が掃引角度方向に連続すること
に基づき物体の横方向の大きさを認識する幅認識手段Ｂ
と、レーダ手段により検出される反射波から反射した物
体までの距離データを得るとともに、得られた距離デー
タの物体の幅方向における変化に基づき前記物体の自車
の進行方向に対する角度を認識する角度認識手段Ｃと、
幅認識手段及び角度認識手段の認識結果より、自車の進
行方向にほぼ直角で所定範囲内の幅を有する物体を車両
と認識する車両認識手段Ｄと、を有することを特徴とす
る。

［作用］ この発明に係る先行車両認識装置は、上述のような構
成を有しており、レーダ手段の検出結果から前方物体の
幅及び角度（向き）を認識する。そして、自車の進行方
向にほぼ直角で所定の幅を有する物体を車両と認識す
る。従って、車両か否かの判定を迅速、確実に行うこと
ができる。

［実施例］ 以下、この発明に係る先行車両認識装置について図面
に基づいて説明する。

第２図は、この発明に係る先行車両認識装置を含む車
両走行制御装置の構成図である。

レーダ10は、レーザ光を射出するとともに、反射光を
受光して車両前方の物体を検出するものである。このた
めに、レーダ10は送信部12、受信部14を有しており、送
信部12よりレーザ光を射出し、受信部14において反射光
を受信する。

また、送信部12は掃引式のものが用いられ、レーダ10
の前方の所定角度範囲にわたってレーザ光を掃引照射す
る。そして、この掃引位置は掃引位置検出部16によって
検出される。

ここで、このようなレーダの構成の一例について第３
図に基づいて説明する。

図に示すように、送信部12は、発光駆動部120、半導
体レーザ122、ミラー124、スキャンミラー126、掃引駆
動部128からなっている。そして、発光駆動部120から供
給される電力によって半導体レーザ122が駆動され所定
の赤外線レーザが半導体レーザ122から射出される。こ
こで、レーザ10は前方反射物体との距離を反射光到達時
間で検出するため、通常の場合所定間隔のパルス光が用
いられる。

そして、半導体レーザ122から射出されたレーザ光
は、ミラー122によってスキャンミラー126に導入され、
このスキャンミラー126により反射されたものが前方に
射出される。ここで、スキャンミラー126は掃引駆動部1
28によって所定の往復回転駆動される。従って、スキャ
ンミラー126から射出されるレーザ光は、その回転に伴
なって所定範囲（図における角度ψの範囲）に掃引され
ることになる。なお、掃引角度は例えば30゜程度に設定
され、射出されるレーザ光の射出角度（ビーム幅）は縦
３゜、横0.5゜程度のものが採用される。また、掃引
は、30゜に対し、200〜400のビームの射出により行われ
る。

このようにして、送信部12からレーザ光が角度ψの範
囲で掃引照射されると、一般的に反射物体は十分遠いた
め、反射光も角度ψの範囲で入射してくる。そこで、送
信部12とほぼ同一平面に形成された受信部14によって角
度ψの範囲の反射光を受信する。この受信部14は集光レ
ンズ140、フィルタ142、フォトダイオード144及び受光
増幅部146からなっている。そこで、受光部14への入射
光は集光レンズ140によって集光されてフルタ142を介し
フォトダイオード144に入射する。そして、このフォト
ダイオード144により対応した電気信号に変換される。
ここで、フィルタ142は入射光から反射光以外の波長の
ものをカットするためのものであり、この例では、送信
部12から射出された赤外線のみを透過するような特性を
有するものが採用される。

そして、フォトダイオード144によって得られた反射
光の強度に対応する電気信号が、受光増幅部146により
所定の増幅処理をうけ受信部14から出力される。

また、送信部12からどのような角度にレーザ光が射出
されているかという掃引位置についての信号は、掃引駆
動部128の駆動状況を掃引検出部16によって検出するこ
とによって得ている。

そして、レーダ10の送信部12におけるパルスレーザ光
の送信タイミングと、受信部14からの受信タイミングに
ついての信号は第２図に示すように、距離情報演算手段
20に供給される。距離情報演算部20は、送信から受信ま
での時間に光速を乗算して光路長を演算し、これを２で
除算し前方の反射物体との距離を検出する。なお、掃引
部送信部10から射出されるパルスレーザ光はパルス幅数
10nsec、繰返し周期10μsec程度に設定されるため、例
えば前方450mの反射物体からの反射光が受信部14に到達
する間での時間３μsecは繰返し周期より短く、これを
分離して距離を検出することができる。

一方、距離情報演算手段20において算出された前方反
射物体との距離についての情報は、レーダ10の掃引位置
検出部16からの掃引位置についての信号とともに主メモ
リ22に記憶される。

そして、本実施例においては、この主メモリ22に記憶
されている掃引位置と反射物体の距離は候補識別部30に
供給され、ここで候補車両が識別される。

そこで、この候補車両識別処理について第４図に基づ
いて説明する。

まず、主メモリ22より１掃引分の距離、掃引位置（角
度）についての情報を読み込む（S1）。次に、読み込ん
だデータについて不要なデータ（例えば、点データ等）
を除去するフィルタリング処理を行う（S2）。

このようにして、反射物体についてのデータを得た場
合には、これを物体毎のグループに分ける（S3）。すな
わち、反射物体はある程度の大きさを持ったものであ
り、その距離データが連続している部分、すなわち物体
毎にグループ分けすることができる。

そして、このようにして得た物体毎のデータについて
候補車両か否かについての判定を行う訳であるが、この
判定を容易にするために予め座標変換処理を行う（S
4）。

すなわち、物体Ａ、Ｂが前方に存在した場合、送信部
12から送信照射されたレーザ光に基づいて距離を算出し
た結果によれば、第５図（ａ）のようなデータが得られ
る。しかし、ここでは掃引角度θに対する距離Ｒで表わ
されており、このままでは物体の形状を認識しにくい。
すなわち、第５図（ａ）においてＡで示した正面の先行
車両についてはそれ程問題はないが、Ｂで示したガード
レールのような車両に平行に存在する物体は円弧状の物
体として認識されてしまう。そこで、この実施例におい
ては、次の関係式によって、直角座標（X,Y）に座標変
換する。

Ｘ＝Rsinθ Ｙ＝Rcosθ このように、直角座標に変換すると、物体は実際の形
状に近付き、第５図（ｂ）に示すように、ガードレール
等の形状として認識できる。

このような座標変換を行った場合には、次に認識した
１つの物体について、縦方向の距離（Ｙ）の横（Ｘ）に
対する変化率dY/dX（自車進行方向に対する角度）を算
出する（S5）。

そして、認識された物体が先行車両であれば、同一方
向に向けて走行しているはずであり、この変化率dY/dX
はかなり小さいはずである。そこで、この変化率dY/dX
を所定のしきい値と比較する（S6）。

変化率dY/dXが大きければ、例えばガードレール等の
車両以外のものなので、これは車両でないと識別し、次
の物体についての判定に移る。一方、変化率dY/dXが小
さければ、これを車両らしきものとして認識する。そし
て、この車両らしきものについてその幅（Ｘ方向に連続
する長さ）が予め記憶している範囲か（車両の幅か）否
かについて判定する（S7）。この例においては、検出し
た幅が一般的に車両とみなせる軽自動車の車幅からトラ
ックの車幅の間に入っているかを判定する。なお、この
この車幅についてのデータは第２図におけるローカルメ
モリ42に記憶されている。

そして、車両と判断された場合には、これを候補車両
と判断し、記憶する（S8）。この範囲内でなかった場合
には、判定対象となった物体が車両か否かの判定は終了
したため、次のグループの処理に移る。

このようにして、候補車両であるか否かの判定処理が
終了した場合には、次のグループ（物体）の処理を行
い、すべてのグループについての処理が終了するまでこ
れを繰り返す（S9）。そして、すべてのグループ（物
体）について候補車両か否かの判定を行った場合に候補
車両識別処理を終了する。

このように、この実施例においては、物体の変化率dY
/dXと、物体の幅によって候補車両の判定を行ってい
る。従って、レーダ10による一度の測定結果に基づい
て、判定が行え、その処理が簡略であり、かつ迅速な判
定が行える。

このようにして、候補車両の識別が終了した場合に
は、この候補車両について、追従すべき先行車両か否か
を判定するが、これは第２図の追従車両識別部40によっ
て行われる。

ここで、この追従車両識別40には、候補車両識別部30
からのデータの他、主メモリ22からの相対速度について
のデータや自車速、自車の操舵角、自車運動予測値も供
給されており、追従車両識別部40は、第６図に示すよう
な手順で候補車両の中で追従車両を識別する。

まず、候補車両についてその車幅を前回の追従目標で
あった車両のものと比較する（S41）。この比較によっ
て前回の追従車両が候補車両のうちのどの車両であるか
を認識することができる場合が多い。しかし、車幅は同
一の車両も多く、この比較だけでは十分正確な結論は得
られない。このため、次に候補車両のすべてについて相
対速度を求め、これを前回の相対速度と比較する（S4
2）。前回の追従車両は相対速度が前回とほぼ同一であ
り、この比較の結果を追従車両決定の有効なデータとな
る。

次に、候補車両についてその運動方向、すなわち自車
の進行方向に直角な方向における自車に対する位置変化
を検出し（今回検出の位置と前回検出の位置を比較して
検出する）、これを例えば操舵角センサ等から得た自車
の運動方向と比較する（S43）。そして、どの候補車両
の運動方向が自車の運動方向に近いかによって追従車両
決定のデータとする。この運動方向の比較を行うため、
前回の追従車両が車線変更等を行った場合に追従車両の
変更が行える。

そして、このような車幅、相対速度、運動方向比較
（S41〜43）の結果に応じて、追従車両を決定する（S4
4）。この追従車両決定の処理は、候補車両についての
み行うため、データ量が少なく迅速に行うことができ
る。また、車幅、相対速度、運動方向の３つの比較を行
うため、その結果の信頼度が非常に高い。特に車幅の比
較（S41）を行うため、前回の追従車両の確認を正確に
行える。ここで、これら３つの条件からの追従車両の決
定は、例えばそれぞれの比較結果に適当な重み付けを行
いその加算結果の比較等によって行うことができる。

なお、追従車両識別部40において利用する前回のデー
タ等は、ローカルメモリ42に記憶しておく。そこで、追
従車両識別部40において、追従車両が決定した場合には
これについてのデータをローカルメモリ42に記憶する
（S45）。

また、この追従車両についてのデータは追従用の加減
速制御のためのデータとされるが、この実施例において
は、追従車両が決定した場合には、次に割込車両判定部
50において、割り込み車両についての処理を行う。

すなわち、この実施例の場合、上述の候補車両識別部
30における処理により隣接車線を走行する車両について
も認識しており、追従車両識別部40においては、これら
についての運動方向の認識も行っている。そこで、この
割込車両判定部50において、割込の危険度を算出するこ
とができる。例えば、自車と隣接車線の走行車両の位置
関係、相対速度、運動方向より割込の確率をファジィ推
論等により推定し、危険度を計算することができる。

このようにして、追従車両識別処理、割込車両判定が
終了した場合には、この結果が車速制御部60に供給され
る。車速制御部60は、追従車両についての想定速度、自
車速、車間距離等に基づいて危険度を算出する。そし
て、この危険度に応じて適当な車間距離を算出し、これ
によって自動的に加減速（アクセル、ブレーキ）制御を
行う。

ここで、この実施例においては、追従車両に基づく危
険度のみでなく割込車両に基づく危険度も合わせて算出
する。そこで、割込危険度が大きい場合には、これに対
応して設定車間距離が自動的に大きくなり、安全性を保
持できる。

なお、この危険度算出等の制御にもファジィ推論を利
用することが好適である。

このようにして、車速制御部60は設定車間距離を算出
し、車間距離がこの値に近付くように加減速（アクセ
ル、ブレーキ）の制御を行う。従って、定速走行時にお
いて先行車両がある場合に、自動的に車間距離を所望の
ものとでき、ドライバの負担を軽くし、快適な走行を達
成できる。

また、追従車両、割込車両等のデータは出力手段70よ
り出力する。すなわち、追従車両、割込車両についての
ディスプレイ表示や危険度が大きい場合に警報のランプ
表示やスピーカによる音声表示を行う。

なお、第２図における距離情報演算手段20、主メモリ
22、候補車両識別部30、追従車両識別部40、割込車両判
定部50、車速制御部60等はECU（Electric Contorol Uni
t）に内部構成として形成され、そのハード構成を第７
図に示す。

次に、この実施例による追従車両識別の例について第
８図に基づいて説明する。第８図（ａ）〜（ｃ）には異
なる時間におけるレーダ10による１掃引分のデータが例
示してあり、第８図（ａ）においてはフィルタリング処
理の結果として、Ａ、Ｂ、Ｃの３つの物体が認識され
る。そして、これにおいて座標変換した後、候補車両識
別処理を行えば、物体Ｂ（カードレール）は自車の進行
方向にほぼ平行であり、物体Ｃ（工事板）も自車進行方
向と直角な方向（追従すべき車両のリヤ部は、通常この
方向）からの傾きが大きく候補車両でないと判断され
る。従って、候補車両として物体Ａ（車両）のみが選択
され、この車両Ａについてのデータを基に制御が行われ
る。

次に第８図（ｂ）の場合においては、上述と同様にし
て、物体Ｂ（ガードレール）のみが車両でないとされ、
物体Ａ、Ｃが候補車両として選択される。そして、この
車両Ａ、Ｃについて追従車両識別処理が行われるが、こ
の例においては、車両Ａと車両Ｃは車幅が相違する。こ
のため、車幅の比較結果により、前回の追従車両に車幅
が近い車両Ａが追従目標に近いと判断される。そして、
車両Ａ、Ｃについて、自車との相対速度、その運動方向
が前回の位置との比較により演算され、これを前回にお
ける相対速度、運動方向と比較する。これにより前回の
追従目標の車両Ａが正確に認識できる。

ここで、この実施例においては、自車の運動方向の変
化から得た運動予測及び操舵角センサから得た操舵角よ
り自車の進行方向を加味した最適追従目標を定める。す
なわち、自車の相対的な進行方向に実質的な変更があっ
た場合には、追従目標は物体Ｃに変更すべきであるから
である、しかしこの例においては運動方向の変更がない
ため、物体Ａをそのまま追従目標に決定する。なお、こ
の決定は、変更についての確率をファジィ推論を利用し
て計算することにより行う。そして、この追従車両の相
対速度、車間距離、自車速等に基づいて加減速制御を行
う。

また、カーブを走行中の場合、物体Ａ、Ｂ、Ｃは、第
８図（ｃ）に示すように認識される。この場合も上述と
同様の処理を行うことにより、特に車幅、自車の操舵角
等の予測より、追従車両として車両Ａが選択される。

また、この例においては、運動方向等のデータから車
両Ｃに割込の危険があると判断されたならば、危険度算
出の際にこれが考慮され、割込の危険を考慮した車間距
離が保持されるように制御される。

［発明の効果］ 以上説明したように、先行車両認識装置によれば、物
体の横方向の大きさ及びその角度に応じて車両か否かを
認識するため、その後の処理において車両以外の無駄な
物体に対する演算処理を省略することができ、効果的な
車両走行制御のために、迅速な先行車両を認識を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る先行車両認識装置の構成を示す
ブロック図、 第２図は実施例を適用した車両走行制御装置の構成を示
すブロック図、 第３図は実施例に好適なレーダ10の構成を示す構成図、 第４図は実施例を候補車両識別処理のフローを示すフロ
ーチャート、 第５図は実施例の座標変換を示す説明図、 第６図は実施例の追従車両識別処理のフローを示すフロ
ーチャート、 第７図は実施例を適用した車両走行制御装置のハード構
成を示す構成図、 第８図は先行車両との位置関係に応じたレーダ検出結果
との関係を示す説明図である。 10……レーダ 20……距離情報演算手段 30……候補車両識別部 40……追従車両識別部 50……割込車両判定部 60……車速制御部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自車の前方の所定角度範囲にわたり送信波
   を掃引照射し、反射波を検出することにより前方に存在
   する物体を検出する掃引型のレーダ手段と、 このレーダ手段により検出される反射波が掃引角度方向
   に連続することに基づき物体の横方向の大きさを認識す
   る幅認識手段と、 レーダ手段により検出される反射波から反射した物体ま
   での距離データを得るとともに、得られた距離データの
   物体の幅方向における変化に基づき前記物体の自車の進
   行方向に対する角度を認識する角度認識手段と、 幅認識手段及び角度認識手段の認識結果より、自車の進
   行方向にほぼ直角で所定範囲内の幅を有する物体を車両
   と認識する車両認識手段と、 を有することを特徴とする先行車両認識装置。