JP3196732B2 - 車間距離検出装置 - Google Patents

車間距離検出装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車間距離検出装置
に関し、特にレーザレーダ装置を自車両内に設置し他車
両との車間距離等を検出する車間距離検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、走行中の自動車間の車間距離の
計測手段として、自車両に設置したレーザレーダ装置か
ら他車両に向けてレーザ光を発射し、他車両からの反射
光を前記レーザレーダ装置で受けて車間距離を検出する
手段が知られている。かかるタイプの車間距離検出装置
を車内搭載型車間距離検出装置と呼ぶ。
【0003】図6(A),(B)は、従来の車内搭載型
車間距離検出装置の構成および動作の概念図である。図
6(A),(B)に示すように、自車両1のダッシュボ
ード2の上にはレーザレーダ装置3が設置されている。
フロントガラス4の外表面に沿ってワイパ5が扇状に移
動し、フロントガラス4の外側表面に付着した雨滴や埃
等を除去し、運転手の視界を良好に確保する。このよう
な構成の下に、レーザレーダ装置3はフロントガラス4
を介して他車両との車間距離を検知し、他車両の相対速
度を検出している。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、図6
(A),(B)に示す構成では、フロントガラスの汚れ
や揺動しているワイパが、車間距離の検知精度や他車両
の相対速度の検知精度の面で悪影響を及ぼすおそれがあ
る。この悪影響への対処手段としては、例えばフロント
ガラスの汚れを適宜の汚れ検出手段で検出し、ブザー,
ディスプレイ等により運転手に通知することが考えられ
る。しかし、この通知も度重なると運転手にとって気持
ちの良いものではなくなる。
【0005】そこで本発明の課題は、フロントガラスの
汚れや揺動するワイパの影響を受けること無しに車間距
離や他車両との相対速度を正確に検知・検出できる車間
距離検出装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、レーザ光の送出後、対象物により反射され
た反射レーザ光を受光するレーザレーダ手段と、該レー
ザレーダ手段によりレーザ光が送出されてから受光する
までの所要時間に基づき該レーザレーダ手段と前記対象
物との距離を求める距離測定手段と、該距離測定手段が
測定した距離データの内、予め設定した距離データ以下
の距離データは除外する除外手段とを備えたことを特徴
とする。
【0007】このようにすれば、距離測定手段が測定し
た距離データの内、極端に短いデータ(例えば1m)は
汚れやワイパに起因すると判断し、除外手段で除外す
る。従って、本来の対象物(例えば他車両)との距離を
正確に検知・検出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には同一
符号を付し、重複記載を省略する。
【0009】(I)第1の実施の形態 図1(A)は本実施の形態の車内搭載型車間距離検出装
置Dのブロック図であり、図1(B)はフロントガラス
4に汚れ120,ワイパ5等がある場合のレーザ光の反
射を示す概念図である。
【0010】図1(A)に示すように、車内搭載型車間
距離検出装置Dは、照射レーザ光Li を−10 °〜+
10°まで角度を変化させ一方向にスキャンしながら発
射する送光部101と、障害物102に当たり反射して
きた反射レーザ光Lr を受光する受光部103と、距離
測定部(測距部)104と、データ記憶部105と、デ
ータ群から重心を求めるクラスタリング部106と、ワ
イパ検出部107と、車両認識部108と、プログラム
により動作する制御部110と、測定された距離を表示
する表示装置109とを含む。前記送光部101は1ス
キャンで400回のレーザ光発射を行う。前記送光部1
01と受光部103とが「レーザレーダ手段」であり、
距離測定部104が「距離測定手段」であり、ワイパ検
出部107が「除外手段」である。
【0011】測距部104は送光部101のレーザ発射
パルスと受光部103のレーザ受光パルス間の時間を計
測し、障害物102までの距離を算出する。データ記憶
部105は、測距部104で算出された1スキャン内の
距離データを記憶する。クラスタリング部106は、1
フレーム分(1回のスキャンニング)の算出した距離に
基づき反射物(車両においては、例えばリフレクタ等の
比較的小さな単位反射物)毎にデータをまとめ、重心を
求める。
【0012】ワイパ検出部107は、クラスタリングさ
れた反射物毎のデータの中の最小値が、予め設定してあ
るしきい値low 以下のデータがlevel フレーム連続(le
velは任意整数:例えば3フレーム連続)して発生した
場合は、フロントガラス4の汚れ120と判断し〔図1
(B)参照〕、level フレーム連続してない場合はワイ
パ5と判断し、いずれも距離データを削除(無視)す
る。なお、フロントガラス4に固着した汚れ120の場
合は、例えば3回連続してしきい値low 以下になるが、
ワイパ5の場合は揺動しているので、例えば3回連続し
てしきい値low 以下になることはない。
【0013】車両認識部108は、ワイパ検出部107
で除外した反射物以外の反射物を車両等の障害物として
認識する。表示部109は、車両認識部108で車両と
認識された障害物(対象物)との距離データ及びエラー
番号を表示する。ここに、エラー番号の表示とは、レー
ザレーダ装置の故障等が一目で識別可能なように、予め
定めた番号(エラー番号)を表示することをいう。例え
ば、「1」が信号線の断線、「2」が汚れ、「3」が車
内搭載型車間距離検出装置の故障等である。
【0014】次に、本実施の形態の動作を図2を参照し
つつ詳細に説明する。 (1)概略動作説明 先ず、しきい値low 以下のデータのフレーム連続回数を
計数するcnt(カウンタ)をゼロにする(ステップS
101)。送光部101からレーザビームを発射し、そ
の発射信号をスタートパルスとする。障害物102に当
たり反射してきた光を受光部103で受光し、その受光
信号をストップパルスとする。スタートパルスとストッ
プパルスとの時間間隔をカウントして、レーザビームの
往復時間を計測する。
【0015】そして、下記の式(1)に基づき往復時間
から距離データ(測距距離)dist〔n〕(nはデータの
個数)を算出し、レーザ光の発射角度〔図3(A)の照
射角度θ〕を変えて、再びレーザ光を発射し同様にして
距離データdist〔n+1〕を算出する(ステップS10
2)。算出した距離データをデータ記憶部105に格納
し(ステップS103)、1走査が終了するまで繰り返
す(ステップS104)。また、障害物が存在せず反射
光が次のレーザを発射するまでに帰ってこない場合は、
距離データdistを0にする。前記データバッファ(デー
タ記憶部105)に記憶させたデータに基づき反射物サ
イズ(例えば、リフレクタの大きさ)に対してクラスタ
リングを行う(ステップS105)。クラスタリング
は、反射物からのデータとして、図3(A),(B)に
示すように、データの中には有効データと無効データが
存在するので、有効データ〔図3(B)の○印、障害物
が存在する場合のデータ〕のみを残し、その他のデータ
〔図3(B)の×印、障害物が存在しない場合のデー
タ〕は削除する処理を行う。
【0016】また、スキャンの際に時系列的に隣り合う
距離データの差{dist〔n〕−dist〔n+1〕}の値が
或るしきい値以下の場合は、同一の反射物からのデータ
であると判断し、そのデータを残す。1フレーム終了し
たら、同様にして、フレームの〔最後のデータ〕から
〔最後の直前のデータ〕を引いた差{dist〔n〕−dist
〔n−1〕}の値が或るしきい値以下の時、同一の反射
物からのデータであると判断し、そのデータを残す処理
を行う。残ったデータの最小値と角度データの中心を反
射物の重心とする〔例えば図3(B)の点p〕。即ち、
1個のデータ(例えば点p)が角度と距離の双方のデー
タ(情報)を有している。この場合、しきい値はデータ
の値により可変させる。即ち、同一サイズのリフレクタ
(反射板)に対して等角度でスキャニングしているた
め、図4(A),(B)に示すように、近距離R1 の場
合はデータ数を多量に採取できるが、遠距離R2 の場合
はデータ数が少なくなる。従って、隣接したデータの差
分は同一物体(リフレクタ)に照射していても遠距離の
方が大きくなる(H2 >H1 )。そこで、距離によって
しきい値を可変させる。
【0017】また、差分{dist〔n〕−dist〔n−
1〕}を計算中、データdist〔n〕の値として、1スキ
ャンで400回レーザ光を発射した内、図5に示すよう
に、距離データ0(即ち、対象物が存在しない場合)が
L回連続した場合は、別の反射物(例えば左側のリフレ
クタに対する右側のリフレクタ、或いは他の車両のリフ
レクタ)として、差分の計算を開始する。
【0018】クラスタリング処理の後、n(測定したデ
ータの個数)をゼロにし(ステップS106)、flagを
ゼロにする(ステップS107)。クラスタリング処理
を終えたデータの中で或るしきい値low 以下のデータに
フラグflagを立てて、カウンタ値cnt を増やす。この或
るしきい値low 以下のデータがlevel フレーム以上続い
たとき、フロントガラス4の汚れ120としてデータを
残し、表示部109でフロントガラス4の汚れを知らせ
る。即ち、汚れの場合はフロントガラスに固着している
ので、或るしきい値low 以下のデータがlevel フレーム
(例えば3回)以上続くことになる。また、Levelフレ
ーム以下の場合はワイパ5のデータとして、データを削
除する。即ち、ワイパは揺動しているので或るしきい値
low 以下のデータが例えば3回連続することがない。
【0019】(2)詳細説明 次にフローチャートを使い詳細を説明する。クラスタリ
ングされたデータの中の最小値とデータをしきい値low
と比較し(ステップS108)、{dist〔n〕<low }
のときワイパデータ候補としてカウンタcnt をインクリ
メントとする(ステップS109)。そして、カウンタ
cnt とlevel を比較する(ステップS110)。〔cnt
<level 〕のとき(ステップS108:YES)、ワイ
パデータとして削除する(ステップS111)。
【0020】1フレーム終了したか判断し(ステップS
112)、終了していなければnをインクリメントする
(ステップS113)。level フレーム以上データがあ
ったとき〔cnt >level 〕(ステップS108:N
O)、汚れとしてデータを記憶する。1フレーム内でlo
w 以下のデータがない場合は(ステップS114:YE
S)、フレーム連続回数カウンタcnt を0にする(ステ
ップS115)。その後、車両認識(ステップS11
6)を行う。 dist=c*time/2 ……(1) dist: 測距距離[m] c :光速(2.99 ×108)[m/sec] time: 送光から受光までの時間[sec]
【0021】(II)第2の実施の形態 図2のフローチャートにおいて、クラスタリング(ステ
ップS105)終了後のワイパ判断処理(ステップS1
08)の前で車速を取込み、或る速度以上で走行中はワ
イパ判断処理(ステップS108〜S111)を行わ
ず、或るしきい値level 以下のデータは全て削除する。
即ち、車両が或る速度(例えば50時速Km)で走行中
には、ワイパやフロントガラスの汚れに基づく至近距離
データ(例えば2〜3m)の検出はあり得ないので(車
間距離の確保が不十分のため衝突のおそれがある)、或
るしきい値level 以下のデータは全て削除しても実用
上、支障がない。この判断処理(車速の取り込みと或る
しきい値以下の削除)を追加することにより、或る速度
以上での走行中の処理時間を削減するができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を奏することができる。第1の効果は、ワイパ
やフロントガラスに付着した汚れ等によるデータを除外
しているので、車間距離のふらつきをなくすことができ
る。本発明による処理を実行しない場合は、ワイパ等の
データが障害物データとして残ることになり、車両認識
処理において、同一車両と認識しないことや時系列的に
見たとき、急に近距離の車両と認識したりと不安定にな
る可能性があるが、本発明による処理を実行することに
より、ワイパ等の近距離データを削除する。その結果、
車両認識の確信度を上げることができる。第2の効果
は、フロントガラスの汚れを知らせる警報装置(例えば
ブザー)を備えた場合に、誤警報をなくすことができ
る。本発明による処理を実行しない場合は、ワイパがレ
ーザ光の前を横切るたびに、警報が鳴る可能性があるが
(誤警報)、本発明による処理を実行することによりワ
イパのデータを削除するので、フロントガラスの汚れを
認識することができる。その結果、フロントガラスの汚
れを知らせる誤警報をなくすことができる第3の効果
は、ワイパレバーの押下により発生するオン又はオフの
ワイパ動作信号無しでデータの識別を行うことができ
る。ワイパの動作信号が有れば動作中のみ処理を行えば
よいが、この場合は無いので、データの連続性をみてデ
ータの識別をしている。その結果、ワイパの動作信号が
不要となり、その分コストを押さえることができる。そ
の理由は、ワイパの動作の特徴から極近距離データでle
vel フレーム以上連続しないデータをワイパと識別する
ようにしたことによる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の実施の形態のブロック図、
(B)はワイパや汚れの存在を示す概念図である。
【図2】同実施の形態の動作フローチャートである。
【図3】(A)は同実施の形態において、送光部と障害
物と受光部との位置・角度の関係を示す図、(B)はデ
ータに有効データと無効データが存在することを説明す
る図である。
【図4】反射物との距離に応じて採取データの数が異な
ることを説明する図であって、(A)は照射角度が同一
で距離が異なる場合の図、(B)は距離が異なると隣接
するデータの差分が異なることを説明する図である。
【図5】反射物が存在しない場合の処理を説明するため
の図である。
【図6】従来の自車両内に設置したレーザレーダ装置の
概念を説明する図である。
【符号の説明】
D 車内搭載型車間距離検出装置 4 フロントガラス 5 ワイパ 101 送光部(レーザレーダ手段) 102 障害物 103 受光部(レーザレーダ手段) 104 距離測定部(距離測定手段) 105 データ記憶部 106 クラスタリング部 107 ワイパ検出部(除外手段) 108 車両認識部 109 表示部 110 制御部 120 汚れ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光の送出後、対象物により反射さ
    れた反射レーザ光を受光するレーザレーダ手段と、 該レーザレーダ手段によりレーザ光が送出されてから受
    光するまでの所要時間に基づき該レーザレーダ手段と前
    記対象物との距離を求める距離測定手段と、 該距離測定手段が測定した距離データの内、前記レーザ
    レーダ手段からフロントガラス迄の距離以下の距離デー
    タか否かを判断し、該距離以下の距離データが、所定時
    間内に連続した場合はフロントガラスの汚れによると判
    断し、該所定時間内に連続しない場合はワイパの揺動に
    よると判断する判断手段とを備えたことを特徴とする車
    間距離検出装置。
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