JP3098349B2 - スキャンレーザレーダによる車両認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車に搭載したス
キャンレーザレーダにより測距を行う際に対象物が前方
を走行する先行車両かどうか及び前方に停車した車両か
どうかを認識するスキャンレーザレーダによる車両認識
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車載用の測距装置として、レーザ
レーダを自動車に搭載し、対象物にレーザ光を照射して
対象物からの反射光を受光するまでの時間に基づき自車
から対象物までの間の距離を演算回路により演算するよ
うにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したレー
ザレーダによる場合、前方に対象物が存在することは検
出できても、前方を走行する先行車両かどうか識別する
ことは非常に困難であり、例えば使用環境を高速道路に
限定し、自車との相対速度に基づき、即ち単位時間当た
りの距離の変化の規則性に基づき、対象物が先行車両か
どうか認識することも考えられるが、演算結果があいま
いであるという不都合がある。

【０００４】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、先行車両及び前方停止
車両を的確に認識できるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスキャン
レーザレーダによる車両認識方法は、自動車に搭載した
スキャンレーザレーダにより前方所定の長距離離れた対
象物にレーザ光を照射し、前記対象物からの反射光を受
光するまでの時間に基づき自車から前記対象物までの間
の距離を演算回路により演算して測距を行う際に、当該
対象物が前方を走行する先行車両かどうか及び前方に停
車した車両かどうかを認識するスキャンレーザレーダに
よる車両認識方法であって、前記スキャンレーザレーダ
によりレーザ光を所定角度ずつ走査するごとに当該対象
物までの距離を演算し、各走査角度ごとの演算距離を記
憶手段の各々の記憶エリアに格納しておき、前記各記憶
エリアのうち対象物までの距離データが存在する記憶エ
リアを特定し、特定した前記記憶エリアに対応する対象
物が停止しているとした場合に次のレーザ光の走査時に
到達している予想位置を、自車の走行速度及びレーザ光
の走査周期に基づいて演算し、前記予想位置と距離演算
によって得られる当該対象物の実際位置とを比較し、前
記実際位置が前記予想位置よりも遠方にずれている場合
は、当該対象物を前方を走行する先行車両の一部と判断
して先行車両を認識する一方、前記実際位置が前記予想
位置とほぼ一致している場合は、前記対象物を停止体に
設けられた高反射体と判断し、これら高反射体のうち該
高反射体の間隔がほぼ一定でかつ連続しているものを結
んで得られる左端に位置する線を自車の走行車線のライ
ンと仮定し、前記ライン上にある前記高反射体以外の前
記高反射体の前記ラインに対する分布状態から前記ライ
ンが自車走行車線の左端のラインであるか若しくは右端
のラインであるかを判断し、左端のラインと判断した場
合は、左端のラインの右側の自車前方に前記高反射体に
相当するデータがあるか否かを判定する一方、右端のラ
インと判断した場合は、右端のラインの左側の自車前方
に前記高反射体に相当するデータがあるか否かを判定
し、無い場合は、車両なしと判断し、有る場合は、有る
と判断された前記高反射体を自車走行車線において停車
中の車両に設けられたものと判断して停車中の車両を認
識することを特徴としている。

【０００６】

【作用】この発明においては、例えば９０ｍ以上の長距
離範囲では、自動車後部やガードレール等に設けられた
リフレクタなどの高反射体からの反射光しか受光でき
ず、レーザ光の１回目の走査によるこれら高反射体まで
の距離と自車の走行速度，走査周期とから、高反射体を
停止物体と仮定したときの２回目の走査時の高反射体の
予想位置が求められ、高反射体の２回目の走査時におけ
る実際位置が予想位置とほぼ一致していれば当該高反射
体は、停止車両又はガードレールなどの停止体に設けら
れたものであると判断でき、実際位置が予想位置より遠
方にあれば当該高反射体は移動しており先行車両に設け
られたものであると判断できるため、実際にレーザ光を
照射して演算した走査角度ごとの距離を記憶手段の記憶
エリアに格納し、これらの格納データのなかに該当する
データがあるかどうかを検索することによって先行車両
が存在するか否かを認識できる。また、実際位置が予想
位置とほぼ一致していいれば、当該高反射体は停止体と
判断でき、更に、当該高反射体からの反射光の中から自
車の走行車線の右端若しくは左端のラインを識別し、左
端のラインの場合は、そのラインの右側の自車前方に高
反射体があるか、右端のラインの場合は、そのラインの
左側の自車前方に高反射体があるかを判断し、有る場合
は、当該高反射体は停止車両と判断でき、無い場合は、
車両は無いと判断できるため、停止した前方車両が存在
するか否かを認識できる。

【０００７】

【実施例】図１，図２はこの発明のスキャンレーザレー
ダによる車両認識方法の一実施例の動作説明用フローチ
ャート、図３は測距装置のブロック図、図４及び図５は
動作説明図である。

【０００８】まず、測距装置の構成について説明する
と、図３に示すように、半導体レーザ等からなる投光器
１により前方にレーザ光が照射され、フォトトランジス
タ等の受光素子からなる受光器２により前方の先行車両
等の対象物からの反射光が受光され、演算回路３によ
り、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時
間及び光速に基づき自車から対象物までの距離が算出さ
れる。

【０００９】このとき、スキャニング手段４により投光
器１からのレーザ光が走査されて水平方向に所定の角度
で広がる測距範囲内に所定の走査角度，例えば１°ごと
にレーザ光が照射され、この測距範囲内に対象物が存在
すればこの対象物からの反射光が受光器２により受光さ
れ、走査角度ごとの距離が演算回路３により算出され
る。

【００１０】そして、演算回路３によって算出された各
走査角度ごとの距離が記憶手段としてのデータ処理回路
５の内蔵メモリの各々の記憶エリアに格納され、格納さ
れた各距離データが処理されて前方を走行する先行車両
かそれ以外の道路構造物かの判断が行われ、このデータ
処理の結果に基づき、ビーム方向制御回路６によりスキ
ャニング手段４が制御されてレーザ光の照射方向が制御
されるようになっており、図３において１点鎖線で囲ま
れた回路，即ち投光器１，受光器２，演算回路３，スキ
ャニング手段４，データ処理回路５及びビーム方向制御
回路６によりスキャンレーザレーダ７が構成されてい
る。

【００１１】さらに、データ処理回路５によるデータ処
理の結果に基づいて、追突判断装置８により、対象車両
との追突のおそれの有無が判断され、この判断の結果、
追突のおそれがある場合には、車両自動制御装置９によ
り自車のブレーキ制御等追突の回避が自動的に行われ
る。

【００１２】ところで、図４（ａ）に示すように、自車
に搭載した上記のスキャンレーザレーダ７の投光器１か
らレーザ光を照射し（同図中の１点鎖線）、対象物から
の反射光を受光器２により受光し、演算回路３により距
離を演算する場合、自車の正面を基準として左側，右側
に１°刻みに角度を設定し、これを走査角度としてレー
ザ光を走査し、左側に２０°〜３０°の位置から右側に
１°の走査角度ごとに走査すると、９０ｍ以上の長距離
範囲では、ガードレール１１や先行車両１２の後部に設
けられた高反射体であるリフレクタ１３からの反射光し
か受光できず、しかもガードレール１１のリフレクタ１
３は１個の点，先行車両１２のリフレクタ１３は１或い
は２個の点として検出され、１回のレーザ光の走査によ
り得られたデータからは、当該対象物がガードレール１
１，先行車両１２のいずれに設けられたリフレクタ１３
であるか識別できない。

【００１３】そこで、１回目のレーザ光の走査による各
リフレクタ１３までの距離と自車の走行速度，走査周期
とから、リフレクタ１３を停止物体と仮定したときの２
回目の走査時のリフレクタ１３の予想位置が求められ、
リフレクタ１３の２回目の走査時における実際位置が予
想位置とほぼ一致していればリフレクタ１３はガードレ
ール１１などの停止体に設けられたものであると判断で
き、実際位置が予想位置より遠方にあればリフレクタ１
３は先行車両１２に設けられたものであると判断でき
る。

【００１４】ところで、１回のレーザ光の走査による測
距結果を模式的に図示すると、図４（ｂ）に示すように
なり、図中のＡがガードレールのリフレクタ、Ｂが先行
車両のリフレクタにそれぞれ相当する。

【００１５】そして、実際に１°ごとにレーザ光を走査
して得られた各走査角度ごとの演算距離のデータは、デ
ータ処理回路５の内蔵メモリの図５に示すような各々の
記憶エリアに格納され、このとき左から右にレーザ光が
走査されるため、左側の走査角度が最も大きいときのデ
ータから順次格納され、これらの距離データが処理され
て対象物が先行車両かどうかの判断がなされるが、以下
に図１，図２のフローチャートを参照しつつ距離データ
の処理について説明する。

【００１６】図１に示すように、レーザ光による測距処
理が行われ（ステップＳ１）、この測距処理により、上
記したようにレーザ光が１°の走査角度ごとに走査され
て前方の対象物に照射され、レーザ光が照射されてから
反射光を受光するまでの時間及び光速に基づき自車から
対象物までの距離が演算され、このようにして得られた
各走査角度ごとの演算距離データがデータ処理回路５の
内蔵メモリの各記憶エリアに格納される。

【００１７】つぎに、各記憶エリアのなかに対象物まで
の距離データが存在しているか否かの判定がなされ（ス
テップＳ２）、この判定結果がＮＯであればスタートに
戻り、判定結果がＹＥＳであれば、距離データが存在す
る記憶エリアが特定され、特定された記憶エリアに対応
する対象物が停止していると仮定して、次回のレーザ光
の走査時に到達している当該対象物の予想位置が自車の
走行速度及びレーザ光の走査周期Δｔに基づいて演算さ
れたのち（ステップＳ３）、走査周期Δｔに相当する時
間が経過したか否かの判定がなされ（ステップＳ４）、
この判定結果がＮＯであればＹＥＳになるまで，即ちΔ
ｔ時間が経過するまでステップＳ４の判定が繰り返され
る。

【００１８】一方、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳで
あれば、次のレーザ光の走査による測距処理が行われ
（ステップＳ５）、この処理により得られた対象物の実
際位置とステップＳ３の処理による予想位置とが比較さ
れ（ステップＳ６）、実際位置が予想位置とほぼ一致し
ていれば当該対象物はガードレール１１或いは停止車両
に設けられたリフレクタ１３であると判断され、実際位
置が予想位置よりも遠方にあれば当該対象物は先行車両
１２に設けられたリフレクタ１３であると判断される。

【００１９】そして、先行車両１２のリフレクタ１３と
判断されると、当該対象物（リフレクタ）の実際位置が
先行車両１２の位置としてメモリに記憶保持され（ステ
ップＳ７）、先行車両１２以外のリフレクタ１３と判断
されたものについては、これらリフレクタ１３間の間隔
が算出され（ステップＳ８）、算出された各々の間隔が
許容誤差範囲内でほぼ一定でかつ連続しているかどうか
の判定がなされ（ステップＳ９）、この判定結果がＮＯ
であればデータ処理回路５の不明フラグがセットされた
のち（ステップＳ１０）、スタートに戻る。

【００２０】一方、ステップＳ９の判定結果がＹＥＳで
あれば、図２に示すように、連続するリフレクタを結ん
で得られる左端に位置する線が自車の走行車線のライン
と仮定され（ステップＳ１１）、このとき仮定されたラ
インが直線にならない場合には２次曲線によって近似さ
れたのち（ステップＳ１２）、仮定されたライン上のリ
フレクタ以外のリフレクタのうちの２／３以上がこの仮
定ラインの右側，左側のいずれに存在しているか判定さ
れ（ステップＳ１３）、右側にあれば当該仮定ラインを
自車走行車線の左端のラインと判断され（ステップＳ１
４）、左側にあれば当該仮定ラインを自車走行車両の右
端のラインと判断される（ステップＳ１５）。

【００２１】つぎに、ステップＳ１４の処理による左端
のラインの右側２〜６ｍの範囲内に１個のリフレクタに
相当するデータがあるか否かの判定がなされ（ステップ
Ｓ１６）、同様にステップＳ１５の処理による右端のラ
インの左側２〜６ｍの範囲内に少なくとも１個のリフレ
クタに相当するデータがあるか否かの判定がなされ（ス
テップＳ１７）、ステップＳ１６，Ｓ１７それぞれの判
定結果がＮＯであれば先行車両なしと判断され（ステッ
プＳ１８）、その後スタートに戻る。

【００２２】一方、ステップＳ１６，Ｓ１７のそれぞれ
の判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１６，Ｓ１７
において有と判断されたリフレクタは自車走行車線にお
いて停車中の車両に設けられたものと判断され、当該リ
フレクタの位置が停車車両の位置としてメモリに記憶保
持され（ステップＳ１９）、データ処理回路５の曖昧フ
ラグがセットされたのち（ステップＳ２０）、スタート
に戻る。

【００２３】従って、１回目のレーザ光の走査による演
算距離から求められる対象物の予想位置と、２回目のレ
ーザ光の走査による演算距離から求められる同じ対象物
の実際位置とのずれから、先行車両の有無を判断できる
ため、９０ｍ以上の長距離離れた先行車両を的確に認識
することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明のスキャンレー
ザレーダによる車両認識方法によれば、２回のレーザ光
の走査により、例えば９０ｍ以上の長距離離れた先行車
両を的確に認識することができ、しかも自車の走行車線
のラインを認識し、そのラインとの位置関係から停止車
両も認識することもできるため、事故回避のための適切
な措置を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のスキャンレーザレーダによる車両認
識方法の一実施例の動作説明用フローチャートである。

【図２】この発明の一実施例の動作説明用フローチャー
トである。

【図３】この発明に適用される車載用の測距装置のブロ
ック図である。

【図４】この発明の動作説明図である。

【図５】この発明の動作説明図である。

【符号の説明】

３ 演算回路 ５ データ処理回路 ７ スキャンレーザレーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車に搭載したスキャンレーザレーダ
   により前方所定の長距離離れた対象物にレーザ光を照射
   し、前記対象物からの反射光を受光するまでの時間に基
   づき自車から前記対象物までの間の距離を演算回路によ
   り演算して測距を行う際に、当該対象物が前方を走行す
   る先行車両かどうか及び前方に停車した車両かどうかを
   認識するスキャンレーザレーダによる車両認識方法であ
   って、前記スキャンレーザレーダによりレーザ光を所定
   角度ずつ走査するごとに当該対象物までの距離を演算
   し、各走査角度ごとの演算距離を記憶手段の各々の記憶
   エリアに格納しておき、前記各記憶エリアのうち対象物
   までの距離データが存在する記憶エリアを特定し、特定
   した前記記憶エリアに対応する対象物が停止していると
   した場合に次のレーザ光の走査時に到達している予想位
   置を、自車の走行速度及びレーザ光の走査周期に基づい
   て演算し、前記予想位置と距離演算によって得られる当
   該対象物の実際位置とを比較し、前記実際位置が前記予
   想位置よりも遠方にずれている場合は、当該対象物を前
   方を走行する先行車両の一部と判断して先行車両を認識
   する一方、前記実際位置が前記予想位置とほぼ一致して
   いる場合は、前記対象物を停止体に設けられた高反射体
   と判断し、これら高反射体のうち該高反射体の間隔がほ
   ぼ一定でかつ連続しているものを結んで得られる左端に
   位置する線を自車の走行車線のラインと仮定し、前記ラ
   イン上にある前記高反射体以外の前記高反射体の前記ラ
   インに対する分布状態から前記ラインが自車走行車線の
   左端のラインであるか若しくは右端のラインであるかを
   判断し、左端のラインと判断した場合は、左端のライン
   の右側の自車前方に前記高反射体に相当するデータがあ
   るか否かを判定する一方、右端のラインと判断した場合
   は、右端のラインの左側の自車前方に前記高反射体に相
   当するデータがあるか否かを判定し、無い場合は、車両
   なしと判断し、有る場合は、有ると判断された前記高反
   射体を自車走行車線において停車中の車両に設けられた
   ものと判断して停車中の車両を認識することを特徴とす
   るスキャンレーザレーダによる車両認識方法。