JP2861431B2 - 車載用測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車載用測距装置、特に近
距離用測距センサと遠距離用測距センサを併用して先行
車などの対象物までの距離を測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両周囲の対象物、例えば先
行車までの距離を検出し、この対象物との距離を維持し
つつ、あるいはこれらの対象物への衝突を避けながら車
両を自動走行させるシステムが開発されている。このよ
うな自動走行システムにおいては、対象物をいかに高精
度に認識するかが最重要課題となっている。このため、
従来より、例えばＣＣＤカメラを用いた検出装置、ある
いはレーザ光や超音波ビームを用いたレーダ装置により
対象物までの距離や相対速度を検出する装置が提案され
ている。しかし、レーザ光は対象物から反射されて戻っ
てくるまでの時間が短く、ある程度以上対象物までの距
離がなければ高精度に検出できないのに対し、ＣＣＤカ
メラや超音波等は明瞭に結像できない、あるいは超音波
が減衰してしまう等の理由により対象物がある程度以上
離れると測定困難となる。

【０００３】そこで、これら各センサの測距範囲の特性
を考慮しつつ、近距離測定用にはＣＣＤカメラや超音波
レーダ装置等を用い、一方遠距離用にはレーザレーダ装
置等を用いることにより、広範囲にわたって対象物まで
の距離を測定することが提案されている。

【０００４】例えば、特開昭６０−１９１９１３号公報
には、レーザ測距器と超音波を用いた近接センサの２個
の測距センサを設け、この２つの測距センサを車速に応
じて適宜切り換えて測距を行う構成が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、近距離用
測距センサと遠距離用測距センサを併用することによ
り、広範囲な測距が可能となるが、特に近距離用センサ
に用いられるＣＣＤカメラや超音波レーダ装置において
は先行車のコントラストが低い場合やほとんどない場
合、あるいは先行車の後部が曲面状に形成されて反射波
が散乱されてしまう場合には測定することができなくな
る問題があった。特に、このような近距離用測距センサ
及び遠距離用測距センサを用いて自動追従システムなど
の自動走行システムを構築する場合には、このような対
象物等のターゲットロストはシステムの信頼性を大きく
損う原因となる。

【０００６】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は近距離用測距センサと遠距離用測
距センサを併用する車載用測距装置において、近距離用
測距センサが対象物までの測距を不可能となった場合に
おいても対象物までの距離を高精度に算出することが可
能な車載用測距装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る車載用測距装置は、遠限界距離Ｒ１位
置まで測距可能な近距離用測距センサと近限界距離Ｒ２
（Ｒ１＞Ｒ２）以上測距可能な遠距離用測距センサを備
えた車載用測距装置において、距離出力がＲ２とＲ１と
の間にある場合に近距離用測距センサと遠距離用測距セ
ンサの測距値の比率を算出する比率演算手段と、近距離
用測距センサが検出不能である場合に検出不能直前の車
速から対象物までの距離を演算する第１距離演算手段
と、近距離用測距センサが検出不能である場合に遠距離
用測距センサの距離出力及び算出された比率に基づいて
対象物までの距離を演算する第２距離演算手段と、第１
及び第２手段にて算出された距離のうち、いずれか小な
る値を有する距離を対象物までの距離として採用する距
離選択手段とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の車載用測距装置はこのような構成を有
しており、先行車のコントラストがほとんどない場合や
超音波が反射されずに先行車までの測距を近距離用セン
サで行うことができなかった場合に車速から推定される
対象物までの距離及び本来距離出力として採用されない
遠距離用測距センサからの距離出力に基づき距離を演算
し、いずれか小なる方の距離を採用するのである。

【０００９】ここで、本来近限界距離Ｒ２以下の距離に
おいては遠距離用測距センサは正確に測距を行うことが
できないが、近距離用測距センサと遠距離用測距センサ
との重複範囲における両距離出力の関係を比率として求
めておき、この比率を基に遠距離用距離センサの距離出
力から距離を推定するのである。

【００１０】そして、演算された両距離のうちいずれか
小さい方を採用することにより、例えば追従走行等にお
いて安全な走行を行うものである。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る車載用
測距装置の一実施例を説明する。図１には本実施例の構
成ブロック図が示されており、図において近距離用測距
センサとしてＣＣＤカメラ１０が、そして遠距離用測距
センサとしてレーザレーダ１２が設けられる。ここで、
ＣＣＤカメラ１０は車両フロント部に所定距離離間して
２個上下に設置され、これらのＣＣＤカメラ１０の結像
位置の相違を検出して三角測量の原理により先行車まで
の車間距離を０〜２０ｍの範囲で検出する。一方、レー
ザレーダ１２はＣＣＤカメラ１０と同様に車両フロント
部に設けられ、細く絞ったレーザビームを前方に出射し
先行車より反射され戻ってくるまでの時間を測定するこ
とにより先行車までの車間距離を１０〜１００ｍの範囲
で検出する。従って、近距離センサＣＣＤカメラ１０の
遠限界距離は２０ｍ、遠距離用測距センサとしてのレー
ザレーダ１２の近限界距離は１０ｍとなる。

【００１２】ここで、ＣＣＤカメラ１０及びレーザレー
ダ１２からの検出信号は所定の演算処理を行う電子制御
装置ＥＣＵ１４の信号処理回路１４ａに入力され、デジ
タル信号などに変換されＣＰＵ１４ｂに供給されて車間
距離が算出される。そして、算出された車間距離に応じ
てＣＰＵ１４ｂはスロットルアクチュエータ１６及びブ
レーキアクチュエータ１８に制御信号を供給して先行車
との車間距離に応じて追従走行を行う構成である。

【００１３】図２にはこの電子制御装置ＥＣＵ１４にて
行われる演算処理のフローチャートが示されている。ま
ず、Ｓ１０１にて現在時刻が車間距離計測時刻か否かが
判定される。計測時刻である場合には次のＳ１０２に移
行し、ＣＣＤカメラ１０及びレーザレーダ１２からの検
出信号を前述したように信号処理回路１４ａにてデジタ
ル信号に変換した後、結像位置の相違や反射時間から先
行車までの距離をＣＰＵ１４ｂにより算出する。なお本
実施例においてはＣＣＤカメラ１０にて検出された距離
をａ、レーザレーダ１２により検出された距離をｂとす
る。

【００１４】Ｓ１０２にて車間距離ａ、ｂが算出された
後、Ｓ１０３にてこの検出距離が両センサ１０、１２の
重複範囲か否か、すなわち図３におけるＡ領域（１０〜
２０ｍ）か否かが判定される。そして、このＳ１０３に
て検出距離が重複範囲内であると判定された場合には、
Ｓ１０４に移行し、両センサ１０、１２の距離出力ａ、
ｂの比率Ｒ＝ａ／ｂが演算され、さらにＳ１０５にてこ
の比率Ｒの時間平均Ｒａｖが算出されメモリに格納され
る。

【００１５】このように、両センサ１０、１２の距離出
力ａ、ｂの比率を求めるのは以下の理由による。すなわ
ち、遠距離用測距センサとしてのレーザレーダ１２の距
離出力は雨や霧などの車両走行環境条件により例えば図
３の車線領域の如く変化し（リニアリティは不変であ
る）、従ってこのレーザレーダ１２の距離出力を基に近
距離を推定する場合にはこのような環境条件に左右され
難い基準（本実施例においては近距離用測距センサとし
てのＣＣＤカメラ１０）との関係を予め求めておく必要
があるからである。

【００１６】そして、比率Ｒａｖが算出された後この重
複範囲内における先行車との車間距離をε、δを定数と
して Ｄ＝（ε・ａ＋δ・ｂ）／２ により算出する（Ｓ１０６）。

【００１７】一方、Ｓ１０３にて距離出力が重複範囲
外、すなわち０〜１０ｍかあるいは２０〜１００ｍの範
囲である場合には、Ｓ１０７に移行する。このＳ１０７
では距離出力がＣＣＤカメラ１０の有効範囲、すなわち
０〜１０ｍであるか否かが判定される。そして、このＳ
１０７にてＮＯ、すなわち２０〜１００ｍであると判定
された場合には、Ｓ１０８にてレーザレーダ１２の距離
出力ｂを用い、 Ｄ＝δ・ｂ により車間距離を算出する。

【００１８】一方、Ｓ１０７にてＹＥＳ、すなわち距離
出力がＣＣＤカメラ１０の有効範囲であると判定された
場合には、Ｓ１０９に移行する。

【００１９】このＳ１０９ではＣＣＤカメラ１０の距離
出力ａが正常であるか否かが判定される。すなわち、Ａ
１及びＡ２を定数として比率ａ／ｂがこのＡ１とＡ２の
間にあるか否かが判定される。先行車のコントラストが
低い場合やない場合にはＣＣＤカメラ１０にて距離を検
出することが不能となり、従ってこの場合の比率ａ／ｂ
はＡ１以下となるか、あるいは誤動作によりＡ２以上の
大なる値を示すことになる。従って、このＳ１０９にて
ＹＥＳと判定された場合には、ＣＣＤカメラ１０は正常
に動作していると判断され、Ｓ１１０にてこのＣＣＤカ
メラ１０の距離出力Ａを用い、 Ｄ＝ε・ａ により車間距離を算出し、さらにＳ１１１にて時間カウ
ントｔを１にリセットする。

【００２０】一方、Ｓ１０９にてＮＯ、すなわち先行車
のコントラスト不足等によりＣＣＤカメラ１０が検出不
能となった場合にはＳ１１２以降の処理ステップに移行
する。このＳ１１２〜Ｓ１１６のステップでは２つの推
定車間距離を算出している。すなわち、第１はＣＣＤカ
メラ１０にて検出不能となる直前の相対車速から推定さ
れる車間距離であり、第２は前述のＳ１０４、Ｓ１０５
にて算出された比率Ｒａｖに基づきレーザレーダ１２の
距離出力ｂから推定される車間距離である。そして、Ｓ
１１２〜Ｓ１１３が相対車速に基づく推定車間距離算出
ステップであり、Ｓ１１４がレーザレーダ１２の距離出
力ｂに基づく車間距離推定ステップである。 すなわ
ち、Ｓ１１２ではまずＣＣＤカメラ１０が検出不能とな
る直前の相対速度を算出しており、図４に示されるよう
に時刻ｔ１にてＣＣＤカメラ１０が検出不能となった場
合、この時刻ｔ１における距離出力ａ（１）と位置制御
時間前の距離出力ａ（０）との差を制御時間Δｔにて除
算することにより検出不能直前の相対車速Ｖを算出す
る。そして、Ｓ１１３にてこの相対速度Ｖから検出不能
状態の任意の時刻ｔにおける車間距離ａ（ｔ）を ａ（ｔ）＝ａ（１）−Ｖ・（ｔ−１） により算出する（図４参照）。

【００２１】また、Ｓ１１４ではＳ１０５にて算出され
たＲａｖを用いてレーザレーダ１２の距離出力ｂから ｂ（ｔ）＝Ｒａｖ・ｂ により時刻ｔにおける車間距離を推定する。

【００２２】このように、相対速度及びレーザレーダ１
２の距離出力から２つの車間距離を推定するが、Ｓ１１
５ではこのようにして推定された２つの車間距離のうち
その値の小さい方を車間距離Ｄとして採用する。すなわ
ち、 Ｄ＝ε・Ｍｉｎ（ａ（ｔ）、ｂ（ｔ）） により車間距離を算出する。このように、値の小さな方
を車間距離として採用するのは、車間距離を小さく見積
ることにより安全な追従制御を行うためである。そし
て、Ｓ１１６にて時間カウンタＴをΔｔだけインクリメ
ントし前述の各ステップを繰り返す。

【００２３】このように、近距離用測距センサとしての
ＣＣＤカメラが検出不能となった場合に検出不能直前の
相対速度及び通常状態における両センサの出力比率に基
づきレーザレーダの距離出力から車間距離を推定する２
通りの推定車間距離を算出し、いずれか小なる値の車間
距離をＣＣＤカメラの検出不能状態における車間距離と
みなすことにより車間距離を常時算出するものであり、
近距離から遠距離まで高精度に常時先行車を監視するこ
とができるので追従走行システムの信頼性を大幅に向上
させることが可能となる。

【００２４】なお、本実施例においては近距離用測距セ
ンサとしてＣＣＤカメラを用いたが、もちろん超音波レ
ーダ装置を用いても同様に適用可能であることは言うま
でもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車載
用測距装置によれば、近距離用測距センサと遠距離用測
距センサを併用し、かつ近距離用測距センサが検出不能
状態となった場合においても２通りの方法により車間距
離を推定するので、常時高精度な車間距離測定が可能と
なり、追従走行システムなどに適用した場合にシステム
の信頼性及び制御性を向上させることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車載用測距装置の一実施例の構成
ブロック図である。

【図２】同実施例における演算処理フローチャート図で
ある。

【図３】同実施例におけるＣＣＤカメラとレーザレーダ
の検出距離説明図である。

【図４】同実施例におけるＣＣＤカメラとレーザレーダ
の検出距離の時間プロファイル説明図である。

【符号の説明】

１０ ＣＣＤカメラ １２ レーザレーダ １４ 電子制御装置ＥＣＵ １６ スロットルアクチュエータ １８ ブレーキアクチュエータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遠限界距離Ｒ１位置まで測距可能な近距離
   用測距センサと近限界距離Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）以上測距
   可能な遠距離用測距センサを備えた車載用測距装置にお
   いて、距離出力がＲ２とＲ１との間にある場合に前記近
   距離用測距センサと遠距離用測距センサの測距値の比率
   を算出する比率演算手段と、前記近距離用測距センサが
   検出不能である場合に検出不能直前の車速から対象物ま
   での距離を演算する第１距離演算手段と、前記近距離用
   測距センサが検出不能である場合に前記遠距離用測距セ
   ンサの距離出力及び前記算出された比率に基づいて対象
   物までの距離を演算する第２距離演算手段と、前記第１
   及び第２演算手段にて算出された距離のいずれか小さい
   方を対象物までの距離として採用する距離選択手段と、
   を有することを特徴とする車載用測距装置。