JP3417375B2 - 車両用道路形状認識方法及び装置、記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車幅方向の所定角
度範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて
車両前方の道路形状を認識する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、車両前方の所定角度に渡り、例えば光波，ミリ波な
どの送信波を照射し、その反射波を検出することによっ
て、上記車両前方の障害物を認識する車両用障害物認識
装置が考えられている。この種の装置としては、例え
ば、先行車両などの障害物を検出して警報を発生する装
置や、先行車両と所定の車間距離を保持するように車速
を制御する装置などに適用され、制御対象の先行車両な
どの障害物を認識するものが考えられている。

【０００３】この車両用障害物検出装置では、認識した
障害物の中から自車の前を走行する先行車を特定する必
要があり、これには、例えばステアリング操舵角センサ
やヨーレートセンサなどを用いるのが一般的である。し
かし、例えば自車が道路の直線部分を走行しているが、
その道路は前方でカーブしており、且つ先行車が既にそ
のカーブ部分に入っていると、先行車を誤って特定して
しまうおそれがある。このような先行車誤認識の問題を
鑑みて、デリニエータなどの路側物から道路形状を認識
する方法が考えられている。

【０００４】デリニエータが複数検出できる場合には、
検出時点での複数のデリニエータのみに基づいても道路
端の検出は可能であるが、１個の場合には、そのままで
は道路端の検出ができない。この問題を解決するための
技術として、例えば特開平８−２４９５９８号に開示さ
れた方法がある。この方法は、認識したデリニエータが
１個の場合には、そのデリニエータの軌跡（時間的な位
置の変化）に基づいて道路形状を認識している。そのた
め、カーブ半径が一定の場合には、この軌跡に基づいて
得た道路形状は実際の道路形状に近いものであり、先行
車の特定に際しても特段問題ない。

【０００５】しかしながら、実際の道路はカーブ半径が
徐々に変化している場合も多い。それに対して軌跡が表
す道路形状は、実際には過去のものであるため、軌跡の
内の終端部分、つまり自車に最も近い部分までの道路形
状までしか判らず、その先の道路形状は認識していな
い。したがって、カーブ半径が変化する場合には、自車
がこれから走行する道路形状を適切に認識するという観
点から問題となる。

【０００６】そこで、本発明は、認識した路側物が１個
であっても、その瞬間における道路形状を良好に認識で
きる技術を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の道路形状
認識方法によれば、車幅方向の所定角度範囲内に渡り送
信波を照射し、その反射波に基づいて車両前方の道路形
状を認識するにあたり、次のように認識を行う。つま
り、反射波に基づいて物体の位置及び相対速度を求め、
さらに、その相対速度及び自車速に基づいて移動物体か
停止物体という認識種別を判定する。そして、道路形状
を認識するために有効な停止物体が自車の横を通り過ぎ
るときの車幅方向位置を該停止物体の位置及び相対速度
に基づいて、、自車を基準とした左右の少なくともいず
れか一方について算出して記憶しておく。そして、現在
認識中の物体については、有効な停止物体という観点で
平均位置と対応する物体の位置と、記憶した車幅方向位
置とを結ぶことによって、道路端を認識する。なお、こ
のように道路端を認識する際には、例えば線分の集合し
て認識したり、滑らかな曲線として認識することが考え
られる。

【０００８】自車が同一レーンを走行していて、且つ車
線数が変化しなければ、左カーブ・右カーブあるいはカ
ーブの大きさにかかわらず、道路端と車幅方向の線上の
交点は、ほぼ一定である。したがって、道路形状認識に
有効な停止物体（例えばデリニエータ）が自車の横を通
り過ぎるときの横位置に相当する「車幅方向位置」はほ
ぼ一定であると考えられるため、本発明の道路形状認識
方法であれば、認識したデリニエータがたとえ１個であ
ってとしても、その瞬間における道路端を良好に認識す
ることができる。

【０００９】なお、道路形状を認識するために有効な停
止物体が自車の横を通り過ぎるときの車幅方向位置をそ
のまま使用するのではなく、請求項２に示すようにその
平均、つまり平均位置を使用しても良い。平均化するこ
とで、車幅方向位置の算出誤差による悪影響を低減させ
ることができる。一方、請求項３に示す発明は、請求項
１に示した道路形状認識方法を実現するための装置とし
ての一例であり、この道路形状認識装置においても、上
述と同様の効果を発揮できる。また、請求項４に示すよ
うに、車幅方向位置に代えて平均位置を用いれば、請求
項２に示した方法の場合と同様の効果が得られる。

【００１０】但し、これらの場合には、道路の左端ある
いは右端のいずれか一方しか認識しない場合もあるた
め、請求項５に示すように、自車を基準とした左右の両
方についてそれぞれ車幅方向位置又は平均位置を算出し
て記憶しておき、左右の道路端を認識すれば、より良好
な道路形状の認識が可能となる。つまり、道路幅が一定
であれば、左右いずれかの道路端の形状が判れば反対側
の道路端形状も自ずと判るため、道路全体の形状認識が
できる。しかし、車線数などの違いから道路幅が一定で
ない場合も多いため、推定ではなく、このように左右両
方の道路端の形状を認識するようにした方が現実的であ
り、確実である。

【００１１】なお、本発明の場合には、対応していると
判定された物体が１つであっても道路端の認識が可能で
はあるが、対応していると判定された物体が複数ある場
合には、それら物体の位置間を補間し、さらに、自車に
最も近い物体の位置と車幅方向位置又は平均位置とを結
ぶことによって、道路端を認識してもよい（請求項
６）。このようにした方が、より良好な道路形状の認識
ができる。

【００１２】上述した車幅方向位置は、例えば請求項７
に示すようにして求めることができる。つまり、停止物
体の相対速度ベクトルを接線ベクトルとし、自車の車幅
方向の線上に中心が存在する円を求め、その円と車幅方
向の線上との交点の位置を、車幅方向位置とするのであ
る。このようにすれば、物体認識手段にて求めた位置及
び相対速度に基づいて簡易に求められる。

【００１３】また、車幅方向位置は、複数の値を平均す
ることで精度よくすることができる。しかし、ただ単純
に平均するだけであると、例えば上方の看板などの余計
な車幅方向位置が混ざった場合、また車線数が変化した
後、レーンチェンジした後などで、大きな誤差を生じる
可能性がある。そこで、より精度の高い車幅方向位置の
平均位置を求めたいのであれば、請求項８に示すように
してもよい。つまり、所定数の車幅方向位置を単純平均
して仮平均位置を算出した後、その仮平均位置から所定
値以上の偏差がある車幅方向位置を排除する。そして、
排除後のデータ数が所定数以上であれば、その排除した
残りの車幅方向位置の平均位置を算出して採用し、所定
数未満であれば、平均位置は算出不能とするのである。
このようにすれば、ずれの大きな少数のデータによって
平均位置全体が影響されてしまうことを防止できる。

【００１４】一方、対応判定に関しては、物体の認識
種別が停止物体であり、物体までの距離が所定値以下
である、という実行許可条件を満たす物体についてのみ
判定対象とし、その判定対象の物体の車幅方向位置と、
記憶された車幅方向位置又は平均位置との偏差の絶対値
が所定値未満であれば、両者が対応すると判定すること
が考えられる（請求項９）。このようにすれば、道路形
状の認識に有効な停止物体についてのみ、平均位置との
対応を行うことができ、より良好な道路形状認識が実現
できる。

【００１５】この実行許可条件のにおける所定値に関
しては停止物体の相対速度の時間変化、あるいは、前記
有効な停止物体が自車の横を通り過ぎるときの車幅方向
位置の時間変化に基づいて、自車のレーンチェンジの可
能性を判断し、、自車がレーンチェンジの可能性がある
ときの値の方を、その可能性のないときよりも小さくす
ることが考えられる（請求項１０）。レーンチェンジに
関してこのような条件を採用する意図は、次の通りであ
る。まず、遠方の物体ほど車幅方向位置又は平均位置と
の対応付けを誤る可能性が高い。そして、レーンチェン
ジの可能性がある場合には対応付けを誤る可能性がさら
に高まる。そこで特に、レーンチェンジの場合には遠距
離での対応付けを禁止したのである。

【００１６】なお、レーンチェンジの可能性の有無につ
いては、例えば自車の操舵状態や車幅方向位置の変化状
態に基づいて判定することが考えられる。ところで、対
応判定に関しては、上述したように、判定対象物体の車
幅方向位置と平均位置との偏差に基づいて判定すること
などが考えられるが、このような手法で「対応してい
る」と判定された場合であっても、次のような理由で誤
った対応判定をしてしまう可能性がある。例えばカーブ
入口などでステアリングを切り足したり戻したりしてい
る状況では、実際は道路右側に存在するのに、誤って道
路左端に存在する停止物体であるとして、その車幅方向
位置が道路左端に対応する平均位置と対応している判定
してしまう可能性がある。

【００１７】そこで、対応判定手段によって対応すると
判定された物体について、過去所定時間内に得た道路の
曲がり具合と反対側の前記有効な停止物体が自車の横を
通り過ぎるときの車幅方向位置に基づいて、反対側の道
路端に存在する物体を誤って対応させていないか否かを
判定する。そして、誤対応であると判定した場合には、
一旦対応していると判定したものを「対応していない」
と訂正し、道路端認識手段における認識に用いないよう
にするのである（請求項１１）。このようにすれば、よ
り良好な道路形状認識ができる。

【００１８】また、この誤対応判定に際しては請求項１
２の手法が採用できる。つまり、任意の停止物体の相対
速度ベクトルを接線ベクトルとし、自車の車幅方向の線
上に中心が存在する円を求め、その円の半径を、道路の
曲がり具合を示す道路のカーブ半径とする。そして、過
去の所定時間内に得たカーブ半径にて予測した判定対象
の停止物体の車幅方向位置と、反対側の道路端に対応す
る車幅方向位置又は平均位置との偏差の絶対値が所定値
未満であれば、誤対応であると判定するのである。

【００１９】なお、反対側の道路端の停止物体が認識で
きないことによって、誤対応判定に用いる車幅方向位置
又は平均位置が得られない場合も考えられる。その場合
には、請求項１３に示す手法が採用できる。つまり、判
定対象の停止物体と同じ側の車幅方向位置又は平均位置
及び想定される幅員に基づいて、反対側の道路端に対応
する仮想車幅方向位置又は仮想平均位置を求め、その仮
想車幅方向位置又は仮想平均位置を誤対応判定に用いる
のである。幅員（ここでは車線幅＋路肩幅が該当）が想
定できれば、この仮想位置もある程度適切なものとなる
からである。

【００２０】なお、請求項１４に示すように、車両用道
路形状認識装置の認識手段をコンピュータシステムにて
実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起
動するプログラムとして備えることができる。このよう
なプログラムの場合、例えば、フロッピー（登録商標）
ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディ
スク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録
し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起
動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭ
やバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記
録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯ
ＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステム
に組み込んで用いても良い。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明が適用された車両制
御装置１について、図面と共に説明する。この車両制御
装置１は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物
が所定の状況で存在する場合に警報を出力したり、前車
（先行車両）に合わせて車速を制御したりする装置であ
る。

【００２２】図１は、そのシステムブロック図である。
車両制御装置１はコンピュータ３を中心に構成されてい
る。コンピュータ３はマイクロコンピュータを主な構成
として入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の
駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成
は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。

【００２３】コンピュータ３は、車両用障害物検出装置
としての距離・角度測定器５、車速センサ７、ブレーキ
スイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々所定の
検出データを入力している。またコンピュータ３は、警
報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１
７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および
自動変速機制御器２３に所定の駆動信号を出力してい
る。

【００２４】更にコンピュータ３は、警報音量を設定す
る警報音量設定器２４、後述の警報判定処理における感
度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロー
ルスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操
作量を検出するステアリングセンサ２７及びヨーレート
センサ２８を備えている。またコンピュータ３は、電源
スイッチ２９を備え、その「オン」により、所定の処理
を開始する。

【００２５】ここで、距離・角度測定器５は、送受信部
５ａおよび距離・角度演算部５ｂを備え、送受信部５ａ
からは所定の光軸（中心軸）を中心にして車両前方へレ
ーザ光を車幅方向の所定角度の範囲で不連続に掃引照射
（スキャン）して出力し、かつ反射光を検出すると共
に、距離・角度演算部５ｂにて反射光を捉えるまでの時
間に基づき、前方の物体までの距離ｒを検出する装置で
ある。なお、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の
電波や超音波等を用いるものであってもよいし、走査方
法についても、送信部をスキャンさせるものに限られる
ものではなく、例えば受信部をスキャンするものであっ
てもよい。

【００２６】コンピュータ３は、このように構成されて
いることにより、障害物が所定の警報領域に所定時間存
在した場合等に警報する警報判定処理を実施している。
障害物としては、自車の前方を走行する前車やまたは停
止している前車あるいは路側にある物体（ガードレール
や支柱物体等）等が該当する。また、コンピュータ３
は、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および
自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することによ
り、前車の状況に合わせて車速を制御する、いわゆる車
間制御も同時に実施している。

【００２７】続いてコンピュータ３の内部構成について
制御ブロックとして説明する。距離・角度測定器５の距
離・角度演算部５ｂから出力された距離ｒとスキャン角
度θとのデータは、極座標−直交座標間の座標変換ブロ
ック４１に送られ、レーザレーダ中心を原点（０，０）
とし、車幅方向をＸ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＺ
直交座標に変換された後、物体認識ブロック４３及び道
路形状認識ブロック４５へ出力される。

【００２８】物体認識ブロック４３では、直交座標に変
換された計測データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，
Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｄ）を求めると共に、中心位置
（Ｘ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車位置を基準と
する前車等の障害物の相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）を求め
る。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の
検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される
車速（自車速）Ｖと上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖ
ｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの
認識種別が求められ、この認識種別と物体の中心位置と
に基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、そ
の距離が距離表示器１５により表示される。なお、物体
の大きさを示す（Ｗ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，奥行
き）である。このようなデータを持つ物体のモデルを
「物標モデル」と呼ぶこととする。

【００２９】この物体認識ブロック４３にて求めたデー
タが異常な範囲の値がどうかがセンサ異常検出ブロック
４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、セ
ンサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。一方、
道路形状認識ブロック４５では、直交座標に変換された
計測データと、物体認識ブロック４３にて求めたデータ
とに基づいて道路形状の認識を行う。この道路形状の認
識処理の詳細は後述する。なお、道路形状認識ブロック
４５にて得られたデータは先行車判定ブロック５３へ出
力される。

【００３０】また、ステアリングセンサ２７からの信号
に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求めら
れ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレ
ート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。カ
ーブ半径（曲率半径）算出ブロック６３では、車速演算
ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９から
の操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレー
トとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出す
る。先行車判定ブロック５３では、このカーブ半径Ｒお
よび物体認識ブロック４３にて求められた認識種別、中
心位置座標（Ｘ，Ｚ）、物体の大きさ（Ｗ，Ｄ）、相対
速度（Ｖｘ，Ｖｚ）及び道路形状認識ブロック４５にて
得られた道路形状データに基づいて先行車を選択し、そ
の先行車に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。

【００３１】そして、車間制御部及び警報判定部ブロッ
ク５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、自車
速Ｖｎ、先行車加速度、物体中心位置、物体幅、認識種
別、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およ
びブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度
センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による
感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否か
を判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定す
る。その結果を、警報が必要ならば、警報発生信号を警
報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定なら
ば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９および
スロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制
御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離
表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況を
ドライバーに告知している。

【００３２】次に、以上のように構成される車両制御装
置１において実行される道路形状の認識にかかる動作に
ついて、図２のフローチャートに従って説明する。図２
の最初のステップであるＳ１０００では、距離・角度計
測データの読み込みを行う。この処理は距離・角度測定
器５にて実行されるのであるが、１スキャン分の距離・
角度計測データを取り込む。このスキャン周期は１００
ｍｓｅｃとし、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込むこ
ととする。

【００３３】続くＳ２０００では、極→直交座標変換ブ
ロック４１において距離・角度計測データを極座標系か
らＸＺ直交座標系に変換し、その変換後のデータに基づ
いて物体認識ブロック４３にて物体認識を行う。この物
体認識の内容は上述した通りである。ここで認識された
物体は、物標あるいは物標モデルと呼ぶこととする。

【００３４】続くＳ３０００〜Ｓ８０００の処理は、道
路形状認識ブロック４５にて実行される処理である。ま
ずＳ３０００では、Ｘcross テーブルのデータをセット
する。ここで、Ｘcross とは、デリニエータが自車の横
を通り過ぎるときの横位置、つまりＸ軸との交点のＸ座
標のことである（図５（ａ）参照）。このＸcross の算
出の仕方はＳ６０００にて詳述する。本実施形態におけ
るＸcross テーブルは、Ｘcross の符号が正の場合（つ
まり道路の右側）のＸcross（Ｒ） と負の場合（つまり
道路の左側）のＸcross（Ｌ） でそれぞれ５個ずつセッ
トできる。なお、以下の説明で左右の区別をしない場合
には、単にＸcross と表し、左右の区別をする場合に
は、（Ｒ）・（Ｌ）を付すこととする。

【００３５】なお、今回の処理時に距離・角度測定器５
の検知エリアから外れて見失ってしまった停止物標に対
しては、前回の処理時にＳ６０００で算出した停止物標
の予測Ｘcross を、対応する符号のＸcross テーブルに
セットする。但し本実施形態の場合には５個のＸcross
しか記憶できないので、数がオーバーした場合には、古
いデリニエータから順に取り除いていく。また、仮に数
がオーバーしていなくても、３０秒以上前のデータも取
り除くものとする。

【００３６】続くＳ４０００では、Ｘcross テーブルの
データについて統計処理を施して、Ｘcross の平均値を
算出する。Ｘcross（Ｌ） の平均値をＸcross_ave
（Ｌ） とし、Ｘcross （Ｒ） の平均値を Ｘcross_ave
（Ｒ） とする。この処理の詳細を図３のフローチャー
トを参照して説明する。なお、以下の説明で左右の区別
をしない場合には、単にＸcross_ave と表し、左右の区
別をする場合には、（Ｒ）・（Ｌ）を付すこととする。

【００３７】図３のＳ４１００では仮Ｘcross_ave を算
出する。ここでは、それぞれ最大５個のＸcross
（Ｌ），Ｘcross（Ｒ）の単純平均にて求める。続くＳ
４２００においては、例えば道路の左側のデータである
Ｘcross（Ｌ） であれば、仮Ｘcross_ave（Ｌ） から
１．０ｍ以上の差があるＸcross（Ｌ） は排除し、残っ
たデータで再度平均を求める。残ったデータ数が３以上
のときは、この平均値をＸcross_ave（Ｌ） とし、３未
満のときは、Ｘcross_ave（Ｌ） を算出不能とする。道
路右側のデータであるＸcross（Ｒ） についても同様の
処理を行う。Ｓ４２００の処理後は、本ルーチンを終了
して図２のＳ５０００へ移行する。

【００３８】Ｓ５０００では、Ｘcross_ave と物標モデ
ルとの対応付けをする。ここで、Ｘcross（Ｌ） と対応
がとれる物標がある場合には、それらの間を道路左端と
して認識し、Ｘcross（Ｒ） と対応がとれる物標がある
場合には、それらの間を道路右端として認識する。この
処理の詳細を図４のフローチャートを参照して説明す
る。

【００３９】図４のＳ５１００で物標番号ｉを１にす
る。物標には１から順番に番号が付いており、その番号
をｉとする。なお、以下の説明では、物標番号ｉの物標
を「物標ｉ」と表す。続くＳ５２００では、物標ｉが存
在しているか否かを判断し、物標ｉが存在すれば、Ｓ５
３００以降のＸcross_ave との対応付け処理を実行し、
物標ｉが存在しなけば、Ｘcross_ave との対応付け処理
を完了して、本ルーチンを終了する。

【００４０】Ｓ５３００では、Ｘcross_ave との対応付
けをよいか否かの判断を行う。具体的には、以下に示す
対応付け許可条件を満たす物標は、Ｓ５４００以降の対
応付け処理を実行する。 ［対応付け許可条件］ （１）停止物標であること （２）物標の距離Ｚが以下の条件を満たすこと 通常時 距離Ｚ≦１００ｍ 自車がレーンチェンジ中の可能性があるとき 距離Ｚ≦５０ｍ なお、上記（２）のにおける自車がレーンチェンジ中
の可能性があるかどうかの判定は、 （ａ）停止物標の相対速度の時間変化に基づいて、自車
が大きく操舵を切ったり戻したりしたかを判定 （ｂ）Ｘcross の時間変化に基づいて、道路端とＸ軸と
の交点が変化したかどうかを判定という２つの判定を行
い、両者の判定結果に基づいて、レーンチェンジの可能
性の有無を判定する。

【００４１】対応付け許可条件を満たす場合（Ｓ５３０
０：ＹＥＳ）に移行するＳ５４００では、対応付け許可
条件を満たした物標とＸcross_ave（Ｌ） との対応付け
をする。次の条件を満たせば、両者が対応するものと判
断する。 ｜物標ｉの予測Ｘcross−Ｘcross_ave（Ｌ）｜＜１．５
ｍ なお、このような条件を採用したのは、例えばレーンチ
ェンジ前のデータや登坂車線などのように急激に道路端
が変化している場合を除くためである。例えば図５
（ｂ）に示す例では、物標１の予測Ｘcross はＸcross_
ave（Ｌ） と対応していないが、物標２の予測Ｘcross
はＸcross_ave（Ｌ） と対応している。

【００４２】続くＳ５５００では、Ｘcross_ave（Ｌ）
と対応している物標に対して、誤対応の可能性が高いか
どうかを判定する。これは、例えばカーブ入口などでス
テアリングを切り足したり戻したりしている状況では、
実際は道路右側に存在する物標であるのに、誤ってＸcr
oss_ave（Ｌ） と対応している判定してしまう可能性が
あることを鑑み、誤っている可能性が高いと判定した場
合には、「対応無し」と判定内容を訂正する。

【００４３】それでは、この誤対応判定の内容について
詳しく説明する。判定に際しては、過去５秒間の道路の
曲がり具合を考慮したときに、物標がＸcross_ave
（Ｒ） に対応する可能性があるかどうか、を主要観点
として行う。道路の曲がり具合については、停止物標か
ら求めた推定Ｒ（自車走行路のカーブ半径推定値）を使
う。認識の停止物標に対して、その中心を通り、相対速
度ベクトルを接線ベクトルとする円を求める。円の中心
がＸ軸上にあると仮定すると、その円はＸ軸と直交する
こととなるため、半径Ｒは一意に決まる。実際には、次
のような近似計算をしている。

【００４４】｜Ｘ｜≪｜Ｒ｜，Ｚという仮定のもとで、
円を放物線近似すると、物標の中心を通り、Ｘ軸に直交
する円の方程式は、 Ｘ ＝ Ｘｏ＋（Ｚ−Ｚｏ）＾２／２Ｒ …［式１］ となる。なお、式１中の「＾」は「＾」の前の数値を
「＾」の後の数値の回数、累乗することを意味する。ま
た、物標の相対速度ベクトルが円の接線ベクトルである
ことより、 ｄＸ／ｄＺ ＝ Ｖｘ／Ｖｚ …［式２］ と表すことができる。これら２式より、半径Ｒは、 Ｒ ＝（Ｚ−Ｚｏ）・Ｖｚ／Ｖｘ と表すことができる（図６（ａ）参照）。ここで使う停
止物標はなんでもよい。したがって、複数の停止物標が
あるときには、それぞれに基づいて求めた推定Ｒを平均
して使うことにする。

【００４５】次に、過去の推定Ｒを使って、物標がＸcr
oss_ave（Ｒ） と対応するかどうかを判定する。図６
（ｂ）に示すように、過去の推定Ｒを半径とし、物標の
中心を通ってＸ軸に直交する円を求める。以上の関係よ
り、円の方程式は、 Ｘ ＝ Ｘｏ＋（Ｚ−Ｚｏ）・Ｖｘ／２Ｖｚ と変形できる。ここで、Ｚ＝０ のとき、 Ｘ ＝ Ｘｏ−Ｚｏ・Ｖｘ／２Ｖｚ となる。したがって、その円とＸ軸との交点を予測Ｘcr
oss とすると、 予測Ｘcross ＝ Ｘｏ−Ｚｏ・Ｖｘ／２Ｖｚ と、求められる。

【００４６】そして、過去５秒間にわたり、下記の式３
を満たすことが一度でもある場合には、Ｘcross_ave
（Ｒ） と対応する可能性があると判断する。 ｜Ｎ周期前の推定Ｒを使った予測Ｘcross−Ｘcross_ave（Ｒ）｜＜１．５ｍ （Ｎ：１〜５０，スキャン周期：１００ｍｓｅｃ） …［式３］ この場合には、「対応無し」と判定を訂正する。なお、
場合によっては道路左側のデリニエータしか検出できな
くて、Ｘcross_ave（Ｒ） を算出できない場合も想定さ
れる。その場合は、図６（ｃ）に示すように、Ｘcross_
ave（Ｌ） から所定距離（ここでは８．５ｍ）離れたと
ころを仮想Ｘcross_ave（Ｒ） として処理する。なお、
ここで所定距離として採用した８．５ｍは、道路２車線
分の幅＋路肩幅を想定した値である。

【００４７】続くＳ５６００，Ｓ５７００では、Ｓ５４
００，Ｓ５５００にて実行した内容を、左右逆にして実
行する。まずＳ５６００では、対応付け許可条件を満た
した物標とＸcross_ave（Ｒ）との対応付けをする。次
の条件を満たせば、両者が対応するものと判断する。 ｜物標ｉの予測Ｘcross−Ｘcross_ave（Ｒ）｜＜１．５
ｍ 続くＳ５７００では、Ｘcross_ave（Ｒ） と対応してい
る物標に対して、誤対応の可能性が高いかどうかを判定
する。

【００４８】そして、これらの処理を経た後は、Ｓ５８
００へ移行して、物標番号ｉをインクリメントする。そ
の後、Ｓ５２００へ戻り、物標ｉが存在してば（Ｓ５２
００：ＹＥＳ）、Ｓ５３００以降の処理を再び実行し、
物標ｉが存在しなけば（Ｓ５２００：ＮＯ）、Ｘcross_
ave との対応付け処理を完了して、本ルーチンを終了
し、図２のＳ６０００へ移行する。

【００４９】Ｓ６０００では、各停止物標の予測Ｘcros
s を計算する。図７（ａ）に示すように、停止物標の中
心を通り、相対速度ベクトルを接線ベクトルとする円を
求める。円の中心がＸ軸上にあると仮定すると、その円
はＸ軸と直交することとなるため、円は一意に決まる。
ここまでは、上述の推定Ｒを求めた場合と同じ手順であ
る。Ｘ軸との交点を、停止物標の予測Ｘcross とする。
ここで求めた予測Ｘcross を実際に使うには、次の周期
での処理中である。つまり、次回の処理で、停止物標が
距離・角度測定器５の検知エリアから外れて見失ってし
まった場合に、Ｓ３０００にてＸcross テーブルにデー
タがセットされる。この点は既に説明した。

【００５０】続くＳ７０００では、次回も各停止物標が
距離・角度測定器５の検知エリア内かどうかを判定す
る。具体的には、今回の中心位置（Ｘｏ，Ｚｏ）、相対
速度（Ｖｘ，Ｖｚ）、スキャン周期ΔＴ（＝１００ｍｓ
ｅｃ）とすると、次回の中心位置は、（Ｘｏ＋Ｖｘ・Δ
Ｔ，Ｚｏ＋Ｖｚ・ΔＴ）となるので、これが検知エリア
内かどうかで判定する。検知エリアは、レーザビームの
照射角度範囲から決まる。ここでは２０ｄｅｇとする。
ここで、次回は検知エリア外と判定された停止物標で、
実際に次回検出できなかった停止物標は、距離・角度測
定器５の検知エリア外に消えたと判断されることとな
り、Ｓ３０００で活用される。

【００５１】Ｓ８０００では、Ｓ５０００にて対応がと
れたＸcross_ave と停止物標の間を道路端として認識す
る。Ｘcross_ave（Ｌ） とＸcross_ave（Ｒ） とがある
ので、図７（ｂ）に示すように道路左端と道路右端を認
識できる。Ｘcross_ave に対応する停止物標が多数ある
場合には、図７（ｃ）に示すように、それらの間を補間
することで、道路端を認識する。なお、補間によって線
分の集合として認識してもよいし、曲線によって補間
し、道路端を滑らかな曲線として認識してもよい。

【００５２】なお、本実施形態においては、距離・角度
測定器５がレーダ手段に相当し、コンピュータ３の極・
直交座標変換ブロック４１、物体認識ブロック４３及び
道路形状認識ブロック４５が認識手段に相当する。但
し、その内のデータの極・直交座標変換ブロック４１及
び物体認識ブロック４３が物体認識手段に相当し、道路
形状認識ブロック４５が平均位置算出・記憶手段、対応
判定手段、誤対応判定手段及び道路端認識手段に相当す
る。

【００５３】続いて、本実施形態による効果を説明す
る。自車が同一レーンを走行していて、且つ車線数が変
化しなければ、左カーブ・右カーブあるいはカーブの大
きさにかかわらず、道路端とＸとの交点（つまり、デリ
ニエータが自車の横を通り過ぎるときの横位置に相当）
はほぼ一定である。したがって、本実施形態にて示した
道路形状認識を行えば、認識したデリニエータがたとえ
１個であったとしてても、その瞬間における道路端を良
好に認識することが可能である。また、カーブ半径が徐
々に変化する場合でも、停止物標とＸcross_ave との対
応付けの際の条件にある程度余裕を持たせているので、
安定して道路端を認識することが可能である。これは、
Ｘcross を求めるのに相対速度ベクトルを用いている
が、カーブ半径が徐々に変化する場合はこの相対速度ベ
クトルが徐々に変化するため、ある程度余裕を持たせる
ことで、この相対速度ベクトルの変化も反映できるから
である。

【００５４】そしてなおかつ、従来技術にて示したよう
な軌跡を用いる方法ではないので、その瞬間の道路端の
認識できる。また、ドライバのステアリングがふらつく
と、相対速度ベクトルもふらついてしまうが、平均位置
Ｘcross_ave を用いると共に、それに対応する物標位置
のみを用いるため、そういう場合でも良好に道路端を認
識できる。

【００５５】そして、このように良好に認識された道路
形状を用いて先行車を判定し、車間制御や車間警報を行
うので、これらの制御が良好に実施されることとなる。
なお、本発明はこのような実施形態に何等限定されるも
のではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種
々なる形態で実施し得る。

【００５６】（１）例えば、上記実施形態では、Ｓ５０
００にて対応が取れた停止物標が複数ある場合には、そ
れら全ての位置とＸcross_ave とに基づいて道路端を認
識するようにした（Ｓ８０００）。対応づけられた停止
物標が左右１つずつ存在すれば、道路端認識は可能であ
るが、複数の停止物標位置があった方がより認識精度が
上がるため、それら全ての位置を用いている。また、道
路の左端あるいは右端のいずれか一方しか認識せず、反
対側については、想定される幅員を加味して仮定するこ
とも可能ではある。但し、車線数などの違いから道路幅
が一定でない場合も多いため、推定に頼るのではなく、
上記実施形態のように左右両方の道路端の形状を認識す
るようにした方が好ましい。

【００５７】（２）上記実施形態において、各種判定の
ための数値を挙げたが、これはあくまで一例であり、数
値を変更することでより精度の高いデータのみを用いる
ようにして認識精度を重視する判定内容とすることもで
きる。逆に、使用できるデータが少なすぎると道路形状
認識ができる機会が少なくなるので、なるべく多くの機
会において認識できるようにする点を重視することもで
きる。したがって、これらの数値を適用状況などに応じ
て適宜変更することは、当然可能である。

【００５８】（３）上記実施例形態では「レーダ手段」
としてレーザ光を用いた距離・角度測定器５を採用した
が、ミリ波等を用いてもよいことは既に述べた。そし
て、例えばミリ波でＦＭＣＷレーダ又はドップラーレー
ダなどを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車
までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られ
るため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基
づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用された車両制御装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】 道路形状認識処理の概要を示す説明図であ
る。

【図３】 図２の道路形状認識処理中で実行されるＸcr
oss データ統計処理ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図４】 図２の道路形状認識処理中で実行されるＸcr
oss_ave と物標モデルとの対応付けルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図５】 （ａ）はＸcross の説明図であり、（ｂ）は
Ｘcross_ave と物標モデルとの対応付けの説明図であ
る。

【図６】 （ａ）〜（ｃ）は誤対応判定のための説明図
である。

【図７】 （ａ）は停止物標の予測Ｘcross の説明図で
あり、（ｂ）及び（ｃ）は道路端認識の説明図である。

【符号の説明】

１…車両制御装置 ３…コンピュー
タ ５…距離・角度測定器 ５ａ…送受信部 ５ｂ…距離・角度演算部 ７…車速セン
サ ９…ブレーキスイッチ １１…スロットル
開度センサ １３…警報音発生器 １５…距離表示
器 １７…センサ異常表示器 １９…ブレーキ
駆動器 ２１…スロットル駆動器 ２３…自動変速
機制御器 ２４…警報音量設定器 ２５…警報感度
設定器 ２６…クルーズコントロールスイッチ ２７…ステアリ
ングセンサ ２８…ヨーレートセンサ ２９…電源スイ
ッチ ４１…極・直交座標変換ブロック ４３…物体認識
ブロック ４４…センサ異常検出ブロック ４５…道路形状
認識ブロック ４７…車速演算ブロック ４９…操舵角演
算ブロック ５１…ヨーレート演算ブロック ５３…先行車判
定ブロック ５５…車間制御部及び警報判定部ブロック ６３…カーブ半径算出ブロック

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/00 - 1/16 G01S 13/93 G01S 17/93 G01S 13/34 B60R 21/00 624

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を
   照射し、その反射波に基づいて車両前方の道路形状を認
   識する車両用道路形状認識方法であって、 前記反射波に基づいて物体の位置及び相対速度を求め、
   さらに、その相対速度及び自車速に基づいて移動物体か
   停止物体という認識種別を判定し、 前記物体の位置及び認識種別の判定結果に基づいて、道
   路形状を認識するために有効な停止物体が自車の横を通
   り過ぎるときの車幅方向位置を、該停止物体の位置及び
   相対速度に基づいて、自車を基準とした左右の少なくと
   もいずれか一方について算出して記憶しておき、 前記有効な停止物体と対応する、現在認識中の物体の位
   置と、前記記憶した車幅方向位置とを結ぶことによっ
   て、道路端を認識することを特徴とする車両用道路形状
   認識方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両用道路形状認識方法に
   おいて、 前記有効な停止物体が自車の横を通り過ぎるときの車幅
   方向位置を逐次記憶して、それらの平均を算出してお
   き、前記道路端認識の際には、その平均位置を用いるこ
   とを特徴とする車両用道路形状認識方法。
3. 【請求項３】車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を
   照射し、その反射波に基づいて物体を検出するレーダ手
   段と、 該レーダ手段による検出結果に基づき、車両前方の道路
   形状を認識する認識手段とを備えた車両用道路形状認識
   装置であって、 前記認識手段は、 前記レーダ手段による検出結果に基づき、物体の位置及
   び相対速度を求め、さらに、その相対速度及び自車速に
   基づいて移動物体か停止物体という認識種別を判定する
   物体認識手段と、 該物体認識手段による認識結果に基づき、道路形状を認
   識するために有効な停止物体が自車の横を通り過ぎると
   きの車幅方向位置を、該停止物体の位置及び相対速度に
   基づいて、自車を基準とした左右の少なくともいずれか
   一方について算出して記憶しておく位置算出・記憶手段
   と、 前記物体認識手段にて現在認識中の物体についての車幅
   方向位置が、過去に前記位置算出・記憶手段に記憶され
   た前記有効な停止物体が自車の横を通り過ぎるときの車
   幅方向位置と対応するか否かを判定する対応判定手段
   と、 該対応判定手段によって対応していると判定された場合
   には、その判定された物体の位置と前記車幅方向位置と
   を結ぶことによって道路端を認識する道路端認識手段と
   を備えることを特徴とする車両用道路形状認識装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の車両用道路形状認識装置に
   おいて、 前記位置算出・記憶手段は、前記有効な停止物体が自車
   の横を通り過ぎるときの車幅方向位置の平均を算出して
   記憶しておき、 前記対応判定手段及び前記道路端認識手段は、それぞれ
   の処理において、前記車幅方向位置に代えて、前記平均
   位置を用いることを特徴とする車両用道路形状認識装
   置。
5. 【請求項５】請求項３又は４記載の車両用道路形状認識
   装置において、 前記位置算出・記憶手段は、自車を基準とした左右の両
   方についてそれぞれ車幅方向位置又は平均位置を算出し
   て記憶しておき、 前記対応判定手段及び前記道路端認識手段は、それぞれ
   の処理において、その左右の車幅方向位置又は平均位置
   に基づいて左右の道路端を認識することを特徴とする車
   両用道路形状認識装置。
6. 【請求項６】請求項３〜５のいずれか記載の車両用道路
   形状認識装置において、 前記対応していると判定された物体が複数ある場合に
   は、それら物体の位置間を補間し、且つ、自車に最も近
   い物体の位置と前記記憶された車幅方向位置又は平均位
   置とを結ぶことによって、前記道路端を認識することを
   特徴とする車両用道路形状認識装置。
7. 【請求項７】請求項２〜６のいずれか記載の車両用道路
   形状認識装置において、 前記有効な停止物体の相対速度ベクトルを接線ベクトル
   とし、自車の車幅方向の線上に中心が存在する円を求
   め、その円と車幅方向の線上との交点の位置を、前記車
   幅方向位置とすることを特徴とする車両用道路形状認識
   装置。
8. 【請求項８】請求項４〜７のいずれか記載の車両用道路
   形状認識装置において、 前記位置算出・記憶手段は、前記平均位置を用いるにあ
   たり、 所定数の車幅方向位置を単純平均して仮平均位置を算出
   した後、その仮平均位置から所定値以上の偏差がある車
   幅方向位置を排除し、排除後のデータ数が所定数以上で
   あれば、その排除した残りの車幅方向位置の平均位置を
   算出して採用し、所定数未満であれば、平均位置は算出
   不能とすることを特徴とする車両用道路形状認識装置。
9. 【請求項９】請求項３〜８のいずれか記載の車両用道路
   形状認識装置において、 前記対応判定手段は、 物体の認識種別が停止物体であること、及び物体までの
   距離が所定値以下であること、という実行許可条件を満
   たす物体についてのみ判定対象とし、当該判定対象の物
   体の車幅方向位置と、前記位置算出・記憶手段に記憶さ
   れた車幅方向位置又は平均位置との偏差の絶対値が所定
   値未満であれば、両者が対応すると判定することを特徴
   とする車両用道路形状認識装置。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の車両用道路形状認識装
    置において、停止物体の相対速度の時間変化、あるいは、前記有効な
    停止物体が自車の横を通り過ぎるときの車幅方向位置の
    時間変化に基づいて、自車のレーンチェンジの可能性を
    判断し、 前記実行許可条件における所定値は、自車がレーンチェ
    ンジの可能性があるときの値の方が、その可能性のない
    ときよりも小さくされていることを特徴とする車両用道
    路形状認識装置。
11. 【請求項１１】請求項３〜１０のいずれか記載の車両用
    道路形状認識装置において、 さらに、前記対応判定手段によって対応すると判定され
    た物体について、過去所定時間内に得た道路の曲がり具
    合と反対側の前記有効な停止物体が自車の横を通り過ぎ
    るときの車幅方向位置に基づいて、反対側の道路端に存
    在する物体を誤って対応させていないか否かを判定する
    誤対応判定手段を備え、 該誤対応判定手段によって誤対応であると判定した場合
    には、対応していないと訂正し、前記道路端認識手段に
    おける認識に用いないようにすることを特徴とする車両
    用道路形状認識装置。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の車両用道路形状認識装
    置において、 前記誤対応判定手段は、 任意の停止物体の相対速度ベクトルを接線ベクトルと
    し、自車の車幅方向の線上に中心が存在する円を求め、
    その円の半径を、前記道路の曲がり具合を示す道路のカ
    ーブ半径とし、 過去の所定時間内に得たカーブ半径にて予測した判定対
    象の停止物体の車幅方向位置と、反対側の道路端に対応
    する前記記憶された車幅方向位置又は平均位置との偏差
    の絶対値が所定値未満であれば、誤対応であると判定す
    ることを特徴とする車両用道路形状認識装置。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の車両用道路形状認識装
    置において、 前記誤対応判定手段は、 前記反対側の道路端の停止物体が認識できないことによ
    って、誤対応判定に用いる前記車幅方向位置又は平均位
    置が得られない場合には、判定対象の停止物体と同じ側
    の前記車幅方向位置又は平均位置及び想定される幅員に
    基づいて、前記反対側の道路端に対応する仮想車幅方向
    位置又は仮想平均位置を求め、その仮想車幅方向位置又
    は仮想平均位置を前記誤対応判定に用いることを特徴と
    する車両用道路形状認識装置。
14. 【請求項１４】請求項３〜１３のいずれか記載の車両用
    道路形状認識装置の認識手段としてコンピュータシステ
    ムを機能させるためのプログラムを記録したコンピュー
    タ読み取り可能な記録媒体。