JP3229226B2 - 先行車両認識装置及び認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
が同一レーン上の先行車両かどうかを認識する先行車両
認識装置及び認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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
たものがあるが、このような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、それが自
車の前方を走行する先行車両かどうか認識することが困
難である。

【０００３】そこで従来、前方を走行する先行車両かど
うか認識する手法として、図５、図６に示すような例が
ある。

【０００４】まず、図５に示す手法について説明する
と、図５（ａ）に示すように道路の路側に沿って所定間
隔ごとに設置されたリフレクタＲからの反射光を検出し
て自車から各リフレクタそれぞれまでの距離を求め、図
５（ｂ）に示すように各リフレクタＲを直線あるいはそ
れに近い曲線で結ぶことによって推定車線（同図（ｂ）
中の破線）を形成し、自車の前方を走行する車両のなか
にこの推定車線上を走行する車両があればその車両を先
行車両と判断し、自車の前方を走行する車両であっても
推定車線上を走行していないときには先行車両ではない
と判断するというものである。

【０００５】一方、図６に示す手法は、自車と自車の前
方を走行する車両との相対速度ベクトルを導出し、例え
ば前方を走行する車両が図示のように２台あるときに、
前方の車両それぞれの相対速度ベクトルＶ、Ｖ’が自車
に向かっているか否かによってその車両が自車と同じ車
線上を走行する先行車両であるのかそうでないのかを判
断するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す手
法では、リフレクタの設置間隔が非常に大きくてレーザ
光の走査によって検出できる範囲内に１個のリフレクタ
しか認められないような場合には、上記した推定車線を
形成することができないため、先行車両か否かの判断を
行うことが不可能になるという問題があり、図６に示す
手法では、自車と前方を走行する車両とがほとんど同じ
速度で走行する場合には相対速度がほぼゼロとなって上
記した相対速度ベクトルを導出することができなくなる
ため、やはり先行車両か否かの判断を行うことができな
いことがある。

【０００７】この発明が解決しようとする課題は、自車
の前方を走行する車両が自車と同じ車線上を走行する先
行車両か否かを的確に判断できるようにすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
自動車に搭載したスキャンレーザレーダにより前方の対
象物にレーザ光を照射し、前記対象物から反射光を受光
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
距離を算出して測距を行う際に、当該対象物が同一レー
ン上の先行車両かどうかを認識する先行車両認識装置に
おいて、前記スキャンレーザレーダを制御して自車の進
行方向に直交する方向にレーザ光を所定角度ずつ走査す
る走査制御手段と、前記走査制御手段の制御により走査
された前記レーザ光の各照射点ごとに自車から当該対象
物までの距離を算出する算出手段と、前記各照射点ごと
の演算距離を各々の記憶エリアに格納する記憶手段と、
前記記憶手段の格納データのなかに車幅相当に亘ってほ
ぼ同一距離の前記照射点のデータが複数個存在するか否
かにより先行車両候補を検出して自車と前記先行車両候
補との距離の変化から自車に対する前記先行車両候補の
相対速度を導出する導出手段と、導出した前記相対速度
が所定値よりも大きいときには、自車速度と前記先行車
両候補の相対速度との差、自車に対する前記先行車両候
補の車幅方向の位置ずれ量などの関数である適合度関数
を用いて先行車両であることの確かさを表わす確信度を
演算する一方、導出した前記相対速度が所定値よりも小
さいときには、前記格納データ中に路側リフレクタ等の
道路構造物上の前記照射点に対するデータがあればその
相対速度を前記先行車両候補の相対速度と仮想して前記
確信度を演算する演算処理手段と、前記レーザ光の走査
方向及び前記進行方向を座標軸とする座標系における前
記先行車両候補の位置の座標と前記相対速度を算出する
ごとに前記確信度の演算を繰り返し、前記確信度と基準
値との差を累積加算してその加算合計値が他の基準値よ
り小さいときに当該先行車両が同一レーン上を走行中と
判断し、大きいときには同一レーン上にないと判断する
判断手段とを備えていることを特徴としている。

【０００９】また、その認識方法として請求項２記載の
ように、前記スキャンレーザレーダによりレーザ光を自
車の進行方向に直交する方向に所定角度ずつ走査して各
照射点ごとに自車から当該対象物までの距離を演算して
前記各照射点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、これら格納データのなかに車幅相
当に亘ってほぼ同一距離の前記照射点のデータが複数個
存在するか否かにより先行車両候補を検出し、自車と前
記先行車両候補との距離の変化から自車に対する前記先
行車両候補の相対速度を導出し、導出した前記相対速度
が所定値よりも大きいときには、自車速度と前記先行車
両候補の相対速度との差、自車に対する前記先行車両候
補の車幅方向の位置ずれ量などの関数である適合度関数
を用いて先行車両であることの確かさを表わす確信度を
演算する一方、導出した前記相対速度が所定値よりも小
さいときには、前記格納データ中に路側リフレクタ等の
道路構造物上の前記照射点に対するデータがあればその
相対速度を前記先行車両候補の相対速度と仮想して前記
確信度を演算し、前記レーザ光の走査方向及び前記進行
方向を座標軸とする座標系における前記先行車両候補の
位置の座標と前記相対速度を算出するごとに前記確信度
の演算を繰り返し、前記確信度と基準値との差を累積加
算してその加算合計値が他の基準値より大きいか否かを
判断し、小さいときに当該先行車両が同一レーン上を走
行中と判断し、大きいときに同一レーン上にないと判断
するのが望ましい。

【００１０】このような構成によれば、検出された先行
車両候補の相対速度が所定値より大きいときと小さいと
きとで確信度の演算が異なり、特に自車と先行車両とが
ほぼ等速で走行している状態で先行車両候補の相対速度
が所定値よりも小さくなるときには、路側リフレクタ等
の道路構造物の相対速度を前記先行車両候補の相対速度
と仮想して確信度の演算を行う方が、先行車両候補の相
対速度をそのまま用いて確信度の演算を行う場合に比べ
てより正確な確信度を得ることが可能になる。

【００１１】また、検出された先行車両候補の相対速度
が所定値よりも大きいときには、その相対速度を用いて
確信度を演算すればよく、従来の如く路側リフレクタの
反射光から推定車線を求めて自車と同一車線上を走行す
る先行車両の有無を判断する場合のように、路側リフレ
クタの設置間隔が広すぎて推定車線を求めることができ
ず、先行車両の有無を判断できないという不都合が生じ
ることもない。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
１ないし図４を参照して説明する。ここで、図１は動作
説明用のフローチャート、図２は全体の概略構成を示す
ブロック図、図３及び図４は動作説明図である。

【００１３】まず、測距装置の構成について説明する
と、図２に示すように、半導体レーザ等から成るレーザ
レーダ１が走査制御手段としてのレーザコントロール電
子ユニット（以下、電子ユニットをＥＣＵという）２に
より駆動され、レーザレーダ１からのレーザ光がミラー
３により反射されて自車の前方に投射される。

【００１４】このとき、ステッピングモータ４がＥＣＵ
２により駆動制御されてミラー３が回転されると共に、
ミラー角度センサ５によりミラー３の回転角度が検出さ
れてこの回転角度が一定角度になるようにモータ４が制
御され、ミラー３の回転により前方に投射されるレーザ
光が例えば１゜などの所定角度ずつ自車の進行方向の直
交方向に走査される。

【００１５】そして、このように所定角度ずつ走査され
たレーザ光が前方の先行車両等の対象物に照射され、フ
ォトトランジスタ等の受光素子（図示せず）により対象
物からの反射光が受光され、算出手段としてのホストＥ
ＣＵ６により、各照射点ごとに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。

【００１６】また、ホイールスピードセンサ７により自
車の速度が検出されてホストＥＣＵ６にその検出信号が
出力され、同様にステアリング角センサ８によりステア
リング角が検出されてホストＥＣＵ６に検出信号が出力
される。尚、９はホストＥＣＵ６の指令により危険回避
のためのブレーキング等の車両制御を行う危険回避制御
部である。

【００１７】さらに、ホストＥＣＵ６は、レーザコント
ロールＥＣＵ２の制御により所定角度ずつ走査されたレ
ーザ光の各照射点ごとの演算距離を各々の記憶エリアに
格納する記憶手段であるメモリを内蔵しており、上記し
た算出手段としての機能を有するだけでなく、次のよう
な機能を有している。

【００１８】即ち、ホストＥＣＵ６は、内蔵メモリの格
納データのなかに車幅相当に亘ってほぼ同一距離の照射
点のデータが複数個存在するか否かにより先行車両候補
を検出して自車と先行車両候補との距離の変化から自車
に対する先行車両候補の相対速度を導出する導出手段と
しての機能と、導出した相対速度が所定値よりも大きい
ときには、自車速度と先行車両候補の相対速度との差、
自車に対する先行車両候補の車幅方向の位置ずれ量など
の関数である適合度関数を用いて先行車両であることの
確かさを表わす確信度を演算する一方、導出した相対速
度が所定値よりも小さいときには、内蔵メモリの格納デ
ータ中に路側リフレクタ等の道路構造物上の照射点に対
するデータがあればその相対速度を先行車両候補の相対
速度と仮想し、自車速度と自車に対するその仮想した相
対速度との差を用いて確信度を演算する演算処理手段と
しての機能と、レーザ光の走査方向及び自車の進行方向
を座標軸とする座標系における先行車両候補の位置の座
標と相対速度を算出するごとに確信度の演算を繰り返
し、確信度と基準値との差を累積加算してその加算合計
値が他の基準値より小さいときにその先行車両が同一レ
ーン上を走行中と判断し、大きいときには同一レーン上
にないと判断する判断手段としての機能とを有する。

【００１９】つぎに、ホストＥＣＵ６の先行車両の認識
処理について詳述すると、上記したように、まず内蔵メ
モリの格納データのなかに車幅相当に亘ってほぼ同一距
離の照射点のデータが複数個存在するか否かを判断し、
存在する場合にはこれら同一距離の照射点は先行車両の
後面上のものと判断できるため、これら同一距離の照射
点のグループを先行車両候補として検出し、複数の先行
車両候補のなかから対向車以外の接近車両を選択するた
めに、自車速度ベクトルＶs の大きさと先行車両候補の
自車に対する相対速度ベクトルＶk の大きさとを比較
し、０＜｜Ｖk｜≦｜Ｖs｜を満たす先行車両候補Ｃk だ
けを抽出し、抽出した先行車両候補Ｃkの相対速度ベク
トルを以下のようにして調べる。

【００２０】いま、抽出した先行車両候補Ｃk の相対速
度が例えば１０ｋｍ／ｈ等の所定速度以上である場合、
図４に示すように、自車Ｃj 及び同一レーン上に先行車
両Ｃk1，他のレーン上に車両Ｃk2があると、同一レーン
上の車両Ｃk1の相対速度ベクトルＶk1は自車Ｃj の方向
に向かうが、他のレーン上の車両Ｃk2の相対速度ベクト
ルＶk2は自車Ｃj 以外の方向に向かうため、自車Ｃj に
対する先行車両の車幅方向の位置ずれ量｜Ｌk｜が数式
１を満たすか否かを判断することによって同一レーン上
にないかどうかを判断でき、数式１を満たす場合にはこ
の車両は同一レーン上にない可能性が高いと判断する。

【００２１】

【数１】

【００２２】なお、数式１において、Ｘk ，Ｙk はレー
ザ光の走査方向及び自車の進行方向を座標軸とする座標
系における先行車両の位置を示すＸ軸，Ｙ軸上の座標
値、Ｖkx，Ｖkyは先行車両の相対速度ベクトルＶkのＸ
軸方向成分，Ｙ軸方向成分、βは車幅寸法である。

【００２３】そして、上記した判断の確かさを調べるた
めに、自車速度と先行車両候補の相対速度との差、自車
に対する先行車両の車幅方向の位置ずれ量等の関数であ
る適合度関数を用いて先行車両であることの確かさを表
わす確信度を演算すると共に、レーザ光の走査方向及び
進行方向を座標軸とする座標系における先行車両候補の
位置の座標と相対速度の算出ごとに、この確信度の演算
を繰り返す。

【００２４】このとき、確信度の演算に用いられる適合
度関数は、図３（ａ）に示すように自車速度ベクトルＶ
s と先行車両候補の相対速度ベクトルＶk との差Ｖskの
関数Ｆ１（Ｖsk）、図３（ｂ）に示すように自車に対す
る先行車両の車幅方向の位置ずれ量｜Ｌk｜の関数Ｆ２
（｜Ｌk｜）であり、これらの関数Ｆ１（Ｖsk），Ｆ２
（｜Ｌk｜）を用いて数式２の演算により確信度Ｗskを
演算する。

【００２５】

【数２】

【００２６】さらに、数式２の演算を先行車両候補Ｃk
の位置座標（Ｘk，Ｙk）及び相対速度の算出ごとに繰り
返し、確信度Ｗskと基準値Ｗrfとの差を累積加算し、こ
の加算合計値が数式３の演算により追突危険性の評価基
準値Ｗnrf より大きいか否かを判断し、小さいときには
対象としている先行車両は同一レーン上を走行中と判断
して危険回避制御部９による危険回避のための車両制御
を行い、大きいときには対象としている先行車両は同一
レーン上にないと判断して危険回避制御部９による危険
回避のための車両制御は行わない。

【００２７】

【数３】

【００２８】一方、自車速度ベクトルＶs の大きさと先
行車両候補の自車に対する相対速度ベクトルＶk の大き
さとの比較によって抽出した先行車両候補Ｃk の相対速
度が上記した１０ｋｍ／ｈ等の所定速度より小さい場
合、例えば自車とほぼ等速で先行車両が走行するときに
は、先行車両候補Ｃk の相対速度が小さすぎて上記した
各数式の演算処理等と同様の処理を行うことができない
ため、次のような処理を行う。

【００２９】即ち、ホストＥＣＵ６の内蔵メモリの格納
データ中に路側リフレクタ等の道路構造物上の照射点に
対するデータがあれば、その道路構造物の自車に対する
相対速度ベクトルを先行車両候補の相対速度ベクトルと
仮想し、この仮想した先行車両候補の相対速度ベクトル
を用いて数式１及び２の演算を行って確信度を求め、そ
の結果に基づいて数式３の演算を行い、危険回避のため
の制御が必要かどうかを判断するのである。

【００３０】つぎに、一連の動作について図１のフロー
チャートを参照して説明する。

【００３１】まず、図１に示すように、先行車両候補を
すべてチェックしたか否かの判定がなされ（ステップＳ
１）、判定結果がＮＯであれば、先行車両候補の相対速
度が判明しているか否かの判定がなされ（ステップＳ
２）、この判定結果がＮＯであれば後述するステップＳ
１０に移行し、判定結果がＹＥＳであれば、判明してい
る先行車両候補の相対速度が所定値以上か否かの判定が
なされ（ステップＳ３）、この判定結果がＹＥＳであれ
ば、上記した数式２による確信度Ｗskの演算が行われる
（ステップＳ４）。

【００３２】一方、上記したステップＳ３の判定結果が
ＮＯであれば、路側リフレクタの相対速度があるか否か
の判定がなされ（ステップＳ５）、この判定結果がＮＯ
であれば後述するステップＳ１０に移行し、判定結果が
ＹＥＳであればそのリフレクタの相対速度を用いて数式
１，２による確信度Ｗskの演算が行われ（ステップＳ
６）、その後ステップＳ４の処理を経たのちと共に、得
られた確信度Ｗskと基準値Ｗrfとの差の累積加算が行わ
れる（ステップＳ７）。

【００３３】そして、この加算合計値ΣＷが“０”より
小さいか否かの判定がなされ（ステップＳ８）、判定結
果がＹＥＳであれば加算合計値ΣＷが“０”に据え置か
れ（ステップＳ９）、判定結果がＮＯであればステップ
Ｓ９の処理を経たのちと共にステップＳ１０に移行して
その次のデータ待ちの状態となり（ステップＳ１０）、
その後ステップＳ１に戻る。

【００３４】ところで、上記したステップＳ１の判定結
果がＹＥＳであれば、検出された先行車両候補すべてに
ついて、周知の追突危険性の判断処理と同様に相対速
度、車間距離、自車速度等に基づき追突危険性のチェッ
ク処理が行われ（ステップＳ１１）、追突危険性レベル
が危険回避制御部９を制御すべき所定レベルに達した先
行車両候補があるか否かの判定がなされ（ステップＳ１
２）、この判定結果がＮＯであれば危険回避制御部９は
非作動状態に制御される（ステップＳ１３）。

【００３５】また、ステップＳ１２の判定結果がＹＥＳ
であれば、対象としている先行車両候補の確信度Ｗskと
基準値Ｗrfとの差の累積加算合計値ΣＷが評価基準値Ｗ
nrfより大きいか否かの判定がなされ（ステップＳ１
４）、この判定結果がＹＥＳであればステップＳ１３に
移行し、判定結果がＮＯであれば危険回避制御部９が作
動されて先行車両との追突の回避行動がとられ（ステッ
プＳ１５）、その後ステップＳ１３の処理を経た後と共
にスタートに戻る。

【００３６】従って、自車と先行車両とが同じような速
度で走行している状態で先行車両候補の相対速度ベクト
ルの大きさが例えば１０ｋｍ／ｈ等の所定値よりも小さ
くなるときには、路側リフレクタ等の道路構造物の相対
速度ベクトルを前記先行車両候補の相対速度ベクトルと
仮想して確信度の演算を行う方が、先行車両候補の相対
速度をそのまま用いて確信度の演算を行う場合に比べて
より正確な確信度を得ることが可能になり、自車の前方
を走行する車両が自車と同じ車線上を走行する先行車両
か否かを的確に判断することができる。

【００３７】また、検出された先行車両候補の相対速度
が所定値より大きいときには、その相対速度を用いて確
信度を演算すればよく、従来の如く路側リフレクタの反
射光から推定車線を求めて自車と同一車線上を走行する
先行車両の有無を判断する場合のように、路側リフレク
タの設置間隔が広すぎて推定車線を求めることができず
に先行車両の有無を判断できないという不都合が生じる
こともなく、自車の前方を走行する車両が自車と同じ車
線上を走行する先行車両か否かを的確に判断することが
できる。

【００３８】なお、適合度関数は、上記したＦ１（Ｖs
k），Ｆ２（｜Ｌk｜）に限るものでないのは勿論であ
る。

【００３９】また、道路構成物も上記した路側リフレク
タに限定されるものではない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、請求項１及び２記載の発
明によれば、適合度関数を用いて先行車両であることの
確かさを表わす確信度の演算を行う際に、先行車両候補
の相対速度が所定値よりも小さいときには、リフレクタ
等の道路構成物の相対速度を先行車両候補の相対速度と
仮想してその仮想した相対速度を用いて確信度の演算を
行うようにしたため、自車の前方を走行する車両が自車
と同じ車線上を走行する先行車両か否かを的確に判断す
ることができ、自動車の走行時の安全性向上を図る上で
極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の動作説明用のフローチ
ャートである。

【図２】同上の全体の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図３】同上の動作説明図である。

【図４】同上の動作説明図である。

【図５】従来例の動作説明図である。

【図６】他の従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ レーザレーダ ２ レーザコントロールＥＣＵ ６ ホストＥＣＵ

Claims (2)

(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
   により前方の対象物にレーザ光を照射し、前記対象物か
   ら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算出して測距を行う際に、当該対
   象物が同一レーン上の先行車両かどうかを認識する先行
   車両認識装置において、 前記スキャンレーザレーダを制御して自車の進行方向に
   直交する方向にレーザ光を所定角度ずつ走査する走査制
   御手段と、 前記走査制御手段の制御により走査された前記レーザ光
   の各照射点ごとに自車から当該対象物までの距離を算出
   する算出手段と、 前記各照射点ごとの演算距離を各々の記憶エリアに格納
   する記憶手段と、 前記記憶手段の格納データのなかに車幅相当に亘ってほ
   ぼ同一距離の前記照射点のデータが複数個存在するか否
   かにより先行車両候補を検出して自車と前記先行車両候
   補との距離の変化から自車に対する前記先行車両候補の
   相対速度を導出する導出手段と、 導出した前記相対速度が所定値よりも大きいときには、
   自車速度と前記先行車両候補の相対速度との差、自車に
   対する前記先行車両候補の車幅方向の位置ずれ量などの
   関数である適合度関数を用いて先行車両であることの確
   かさを表わす確信度を演算する一方、導出した前記相対
   速度が所定値よりも小さいときには、前記格納データ中
   に路側リフレクタ等の道路構造物上の前記照射点に対す
   るデータがあればその相対速度を前記先行車両候補の相
   対速度と仮想して前記確信度を演算する演算処理手段
   と、 前記レーザ光の走査方向及び前記進行方向を座標軸とす
   る座標系における前記先行車両候補の位置の座標と前記
   相対速度を算出するごとに前記確信度の演算を繰り返
   し、前記確信度と基準値との差を累積加算してその加算
   合計値が他の基準値より小さいときに当該先行車両が同
   一レーン上を走行中と判断し、大きいときには同一レー
   ン上にないと判断する判断手段とを備えていることを特
   徴とする先行車両認識装置。
2. 【請求項２】 自動車に搭載したスキャンレーザレーダ
   により前方の対象物にレーザ光を照射し、前記対象物か
   ら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算出手段により算出して測距を行
   う際に、当該対象物が同一レーン上の先行車両かどうか
   を認識する先行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自車の進行
   方向に直交する方向に所定角度ずつ走査して各照射点ご
   とに自車から当該対象物までの距離を演算して前記各照
   射点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、 これら格納データのなかに車幅相当に亘ってほぼ同一距
   離の前記照射点のデータが複数個存在するか否かにより
   先行車両候補を検出し、 自車と前記先行車両候補との距離の変化から自車に対す
   る前記先行車両候補の相対速度を導出し、 導出した前記相対速度が所定値よりも大きいときには、
   自車速度と前記先行車両候補の相対速度との差、自車に
   対する前記先行車両候補の車幅方向の位置ずれ量などの
   関数である適合度関数を用いて先行車両であることの確
   かさを表わす確信度を演算する一方、 導出した前記相対速度が所定値よりも小さいときには、
   前記格納データ中に路側リフレクタ等の道路構造物上の
   前記照射点に対するデータがあればその相対速度を前記
   先行車両候補の相対速度と仮想して前記確信度を演算
   し、 前記レーザ光の走査方向及び前記進行方向を座標軸とす
   る座標系における前記先行車両候補の位置の座標と前記
   相対速度を算出するごとに前記確信度の演算を繰り返
   し、 前記確信度と基準値との差を累積加算してその加算合計
   値が他の基準値より大きいか否かを判断し、小さいとき
   に当該先行車両が同一レーン上を走行中と判断し、大き
   いときに同一レーン上にないと判断することを特徴とす
   る先行車両認識方法。