JP3427815B2 - 先行車選択方法及び装置、記録媒体 - Google Patents

先行車選択方法及び装置、記録媒体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自車の前方を走行
する車両(先行車)を選択するための技術に関する。
【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、車両周囲の所定角度に渡り、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、上記車両周囲の障害物を認識し、その中から自車に
とっての先行車を選択する装置が考えられている。この
ようにして選択された先行車は、その先行車に対して警
報を発生する装置や、先行車と所定の車間を保持するよ
うに車速を制御する装置などに適用される。
【0003】この種の装置では、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。この例として、
特開平8−279099号に開示された技術がある。こ
こでは、簡単に先行車を見失ったり、先行車以外のもの
を誤って先行車と認識しないように、先行車の確からし
さを表すパラメータという概念を用いている。しかしな
がら、自車が直線を走行していて、前方が既にカーブに
入っている場合には、先行車を誤ってしまうおそれがあ
る。この問題を考えた場合、道路形状をダイレクトに認
識する技術が必要になる。
【0004】これには特開平5−288847号に開示
されるのように、路側に設けられたデリニエータから道
路形状を認識する方法がある。画像センサなどの追加が
ないので、コストアップにならなくてよいが、デリニエ
ータが設置されていなかったり、前方の車両などの死角
でデリニエータを検出できない場合には、道路形状を認
識できないという問題がある。
【0005】また、遠方までデリニエータが検出できて
いる場合は先行車判定の信頼度が高いが、近距離のデリ
ニエータにしか検出できていないときやデリニエータ以
外の看板、標識などを検出しているときには、先行車判
定の信頼度が低いという問題もある。
【0006】そこで、本発明は、道路形状が認識できな
くても適切な先行車選択ができると共に、道路形状が認
識できればより精度の高い先行車選択を実現できる技術
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記載の先行車選
択方法は、自車の旋回状態と自車速とに基づいて演算し
た自車走行路の曲率と物体の相対位置とに基づいて、物
体が自車と同一車線上にいる確率である自車線確率を算
出し、その算出した自車線確率に次のような補正を施し
てから、先行車を選択する。すなわち、物体までの距離
及び車幅方向の角度に基づき、車両前方の道路形状を認
識し、その認識された道路形状及びその認識程度に基づ
き、物体が自車と同一車線上にいる可能性を判定する。
そして、その判定結果に基づいて自車線確率を補正する
ための補正値を算出し、その補正値によって自車線確率
を補正するのである。
【0008】上述したように、ヨーレートセンサやステ
アリングセンサなどによって検出した自車の旋回状態か
ら算出したカーブ曲率に基づく自車線確率は、例えば自
車が直線を走行していて、前方が既にカーブに入ってい
る場合などには先行車の誤判定につながる。そこで、こ
のような自車線確率の算出とは別に、道路形状をダイレ
クトに認識した結果に基づいて独自に判定を行う。そし
て判定結果に基づいて補正値を得る。
【0009】このような補正を行うことによって、次の
ような効果が得られる。つまり、ステアリングセンサか
ら得た操舵角などの「車両旋回状態」を用いて推定した
走行路のカーブは、あくまで現在までに検出した自車の
旋回状態に基づいて推定したものであり、精度をさらに
向上させたいという課題がある。そこで、本発明では、
実際に前方道路に沿って設けられたデリニエータなどの
反射体を検出して道路形状を認識し、補正に用いた。特
開平5−288847号では、デリニエータなどの反射
体を検出して道路形状を認識しているが、これだけだと
検出できない場合には全く対応できない。そこで、基本
的には自車が備えるステアリングセンサなどから得た操
舵角などのデータに基づいてカーブを推定して、最低限
の精度の自車線確率を確保した上で、デリニエータなど
の反射体を検出できた場合には、それに基づいて認識し
た道路形状を用いて補正することで、総合的に先行車選
択の精度を向上させることができるのである。
【0010】一方、請求項2に示す発明は、請求項1に
示した先行車選択方法を実現するための装置としての一
例であり、この先行車選択装置においても、上述と同様
の効果を発揮できる。基本的には、補正をすることで精
度向上が期待できるのであるが、どれだけ補正するかは
道路形状の認識の程度によっても変わってくる。例え
ば、道路形状認識手段によって認識された道路形状によ
っては自車線上の車両か他車線上の車両かを判断できな
い、または前記道路形状認識手段によって道路形状を認
識できないため、先行車判定が正しくできないと車線同
一判定手段が判定した場合、補正値を0にすることが考
えられる(請求項3)。この場合は、補正することで精
度を低下させてしまう可能性があるので補正しないよう
にする。
【0011】また、車線同一判定手段によって道路形状
が先行車候補となる物体よりも近距離までしか認識でき
ていないと判定された場合には、補正値算出手段は、補
正値の絶対値を相対的に小さくすることが好ましい(請
求項4)。なお、「相対的に」とは、物体位置まである
いはそれよりも遠くまで道路形状を認識できている場合
よりも小さくするという意味である。近距離までしか認
識できていない場合には、物体と自車位置とを結ぶ円
(弧)を想定して判定している。したがって、そのよう
な推定要素が存在することを鑑みれば、補正値を相対的
に小さくすることが好ましいのである。
【0012】一方、このように車線同一判定手段によっ
て道路形状が先行車候補となる物体よりも近距離までし
か認識できていないと判定された場合には、補正値算出
手段が、認識できている距離に応じて補正値の絶対値を
相対的に小さくするようにしてもよい(請求項5)。
【0013】また、先行車候補となる物体が道路の端部
近傍に存在する場合には、補正値を負の方向に相対的に
大きくすることが考えられる(請求項6)。物体が道路
端近傍に存在するということは、路側物である可能性が
高く、逆に言えば先行車である確率が低いことを意味し
ている。そのため、補正値を負の方向へ大きくすること
で、たとえ旋回状態に基づいて得た自車線確率が高かっ
たとしても、補正することで確率を下げることができ、
誤選択を防止できる。例えば、上述した「自車が直線を
走行していて、前方が既にカーブに入っている」ような
場合には、このような対処が特に有効となる。
【0014】なお、道路形状が先行車候補となる物体よ
りも近距離までしか認識できていない場合には、請求項
7に示すように、先行車候補となる物体の位置と道路形
状を認識する際に用いた各物体の位置との関係を総合的
に加味して同一車線上にいる可能性を判定してもよい。
【0015】また、道路形状に基づいて物体が自車と同
一車線上にいる可能性を判定する際には、認識された道
路形状の道路の左右いずれかの端部を基準として判定し
てもよいが、両端をそれぞれ基準として、物体が自車と
同一車線上にいる可能性を判定するようにしてもよい。
左右端をそれぞれ基準とすることで、より精度のよい先
行車選択ができると考えられるからである。但し、左右
端に対する認識度合いが異なっており、それぞれ基準と
した場合の同一車線上にいる可能性に違いが生じる場合
も想定される。したがって、その場合には、道路形状の
認識程度に基づいて優先度も判定し、左右端をそれぞれ
基準とした場合の優先度が高い方の判定結果に基づいて
補正値を算出すればよい(請求項8)。具体的には、道
路左端は物体以遠まで道路形状を認識できているが、道
路右端は物体よりも近距離までしか道路形状を認識でき
ていない場合には、道路左端による判定結果の優先度を
高くする。こうすれば、道路左端側を基準とした補正値
によって補正された自車線確率に基づいて先行車選択が
行われ、精度向上に有効である。
【0016】なお、この優先度に関しては、例えば先行
車候補となる物体よりも道路形状が近距離までしか認識
できていない場合に優先度を相対的に低く判定したり
(請求項9)、あるいは先行車候補となる物体が道路の
端部近傍に存在する場合に優先度を相対的に高く判定す
ることが考えられる(請求項10)。このような優先度
の高低を付ける理由は、上述した補正値に大小を付ける
理由と同様である。
【0017】また、この優先度に関しても請求項7と同
様の考え方を適用しても良い。すなわち、先行車候補と
なる物体の位置と道路形状を認識する際に用いた各物体
の位置との関係を総合的に加味して優先度を判定するの
である(請求項11)。このようにすることで、道路形
状全体を加味した優先度の判定が行える。
【0018】なお、車線同一判定手段は、例えば、その
候補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、その円を
加味して上述の各判定を行うことが考えられる。例え
ば、請求項7の場合に適用すれば、先行車候補となる物
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、その円と道路形
状を認識する際に用いた各物体の位置との関係を総合的
に加味して同一車線上にいる可能性を判定することとな
る。また、請求項8に適用すれば、上述と同様の円
(弧)を求め、その円と道路形状と認識する際に用いた
各物体の位置との関係を総合的に加味して優先度を判定
することができる。例えば道路形状と認識する際に5個
の物体を用いたのであれば、その5個と円(弧)との位
置関係を勘案するのである。例えば全ての位置において
肯定的な判定がされた場合には、補正値を相対的に大き
くし、全ての位置で肯定的な判定がなされなかった場合
には、補正値を相対的に小さくする、といったこともで
きる。このようにすることで、道路形状全体を加味した
判定(同一車線上にいる判定や優先度の判定)が行え
る。
【0019】なお、請求項12に示すように、先行車選
択装置のカーブ曲率演算手段、物体認識手段、自車線確
率算出手段、先行車選択手段、道路形状認識手段、車線
同一判定手段、補正値算出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、FD、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ROMあるいはバックアップR
AMをコンピュータシステムに組み込んで用いても良
い。
【0020】
【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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】S3000では、ヨーレートセンサ28か
ら得られたヨーレートあるいはステアリングセンサ27
から得られたステアリング操舵角に基づいて、推定R
(自車進行曲線のカーブ半径)を算出する。ここでは、
ステアリング操舵角から推定Rを算出することにする。
以下のように求める。 推定R=定数÷操舵角 なお、操舵角から推定R(カーブ半径)を求めるための
定数については、当業者において一般的に知られている
ものであるので、詳細な説明は省略する。
【0034】S4000では、S2000で認識した物
標の自車線確率瞬時値を算出する。自車線確率とは、物
標が自車と同一レーンを走行している車両である確から
しさを表すパラメータである。自車線確率瞬時値とは、
その瞬間の検出データに基づいて算出された値である。
【0035】まず、物体認識処理(S2000)にて得
られたすべての物標の位置を、直線路走行時の位置に換
算する。もともとの物標の中心位置を(Xo,Zo)、
X軸方向の幅をWoとしたとき、次の変換式により、直
線路変換位置(X,Z,W)が得られる(図3参照). X ← Xo−Zo^2/2R …[式1] Z ← Zo …[式2] W ← Wo …[式3] R:推定Rのこと 右カーブ:符号正 左カーブ:符号負 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。本明細書の他
の部分でも同じである。ここでは、円の方程式は、|X
|≪|R|,Zという仮定のもとで、近似した。また、
距離・角度測定器5が車両中心から離れたところに取り
付けられている場合には、車両中心が原点になるように
X座標を補正するものとする。すなわち、ここでは実質
的にはX座標のみ変換している。
【0036】このように直進路に変換して得られた中心
位置(X,Z)を、図4に示す自車線確率マップ上に配
置して、各物体の瞬時自車線確率、すなわち、その時点
で自車線に存在する確率を求める。確率として存在する
のは、操舵角から求めたカーブ曲率半径Rと実際のカー
ブ曲率半径との間に誤差が存在するからであり、その誤
差を考慮した制御をするために、ここで各物体の瞬時自
車線確率を求める。
【0037】図4において、横軸はX軸、すなわち自車
の左右方向であり、縦軸はZ軸、すなわち自車の前方を
示している。本実施形態では、左右5m、前方100m
までの領域を示している。ここで領域は、領域a(自車
線確率80%)、領域b(自車線確率60%)、領域c
(自車線確率30%)、領域d(自車線確率100
%)、それ以外の領域(自車線確率0%)に別れてい
る。この領域の設定は、実測により定めたものである。
特に、領域dは自車直前への割込も考慮することにより
設定された領域である。
【0038】領域a,b,c,dを区切る境界線La、
Lb,Lc,Ldは、例えば次の式4〜7で与えられる
ものである。なお、境界線La′、Lb′,Lc′,L
d′は、それぞれ境界線La、Lb,Lc,LdとはY
軸で対称の関係にある。 La: X=0.7+(1.75-0.7)・(Z/100)^2 …[式4] Lb: X=0.7+( 3.5-0.7)・(Z/100)^2 …[式5] Lc: X=1.0+( 5.0-1.0)・(Z/100)^2 …[式6] Ld: X=1.5・(1-Z/60) …[式7] これを一般式で表すと次式8〜11のようになる。 La: X=A1+B1・(Z/C1)^2 …[式8] Lb: X=A2+B2・(Z/C2)^2 …[式9] Lc: X=A3+B3・(Z/C3)^2 …[式10] Ld: X=A4・(B4-Z/C4) …[式11] この式8〜11から一般的には、次の式12〜14を満
足させるように領域を設定する。実際の数値の決定は、
実験にて決定する。 A1≦A2≦A3<A4 …[式12] B1≦B2≦B3 および B4=1 …[式13] C1=C2=C3 (C4に制約無し) …[式14] なお、図4の境界線La、Lb,Lc,La′、L
b′,Lc′は、計算処理速度の点から、放物線として
いるが、処理速度が許すならば、円弧にて表す方が良
い。境界線Ld,Ld′についても処理速度が許すなら
ば外側に膨らんだ放物線または円弧にて表す方が良い。
【0039】次に、各物標の直線路換算位置を図4の自
車線確率マップと照合する。下記要領で、マップと照合
することで、自車線確率瞬時値P0 が得られる。 領域dを少しでも有する物体 → P0=100% 領域a内に中心が存在する物体 → P0= 80% 領域b内に中心が存在する物体 → P0= 60% 領域c内に中心が存在する物体 → P0= 30% 上記〜を全て満たさない物体 → P0= 0% S5000では、路側に設けられているデリニエータら
しい物標データに基づいて、道路形状を認識する。
【0040】まず最初に、横幅Wが1m未満の認識種別
が停止物体である物標を抽出する。これにより、車両、
案内標識、看板などを、ほとんど除去できる。抽出され
た停止物標ごとに、X軸と交わる点を予測する。この予
測X軸交点を算出する上で、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、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。
【0041】|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15] となる。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、式15は、 dX/dZ = Vx/Vz …[式16] 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5(a)参照)。そして、Z=
0 のとき、 X=Xo−Zo・Vx/2Vz となるため、予測X軸交点は、以下のように求められ
る。 予測X軸交点 = Xo−Zo・Vx/2Vz このようにして全ての停止物標の予測X軸交点が算出で
きたら、符号が負と正に分けて、おのおの次の統計処理
をする。まず、全停止物標の予測X軸交点を単純平均
し、それを仮平均値とする。次に、仮平均から2m以上
離れているデータは全て排除し、残ったデータで再度平
均する。ここで排除されたデータは、道路形状認識に
は、使用しないものとする。
【0042】このような処理を施す理由は次の通りであ
る。デリニエータ以外に、例えば上方の看板などが除去
できずに混入しているときには、誤った道路形状を認識
することとなる。そこで、このような平均化処理をする
ことで、デリニエータの存在すべき位置から大きく外れ
たものを排除することができるので、精度よく道路形状
を認識することができる。
【0043】そして、図5(b)に示すように、道路の
左右それぞれについて、残った停止物標を補間して結ぶ
ことで、道路端を認識する。ここで、道路端とX軸との
交点については、道路左端、右端それぞれ、構成物標の
中から最も近い距離(Z小)のものを選び、その物標の
予測X軸交点を道路端とX軸との交点として使用する。
認識した道路端は、道路端座標テーブルにセットされ
る。道路端座標テーブルは、道路左端用と右端用とがあ
り、距離5mごとに道路端のX座標値が格納される。距
離範囲は0m〜150mである。道路端を構成する物標
の距離を、端数を落とすことで5m単位に丸めて、該当
するテーブルにデータをセットしていく。該当データが
ないテーブルは、空きのままとする。
【0044】S6000では、S5000で認識した道
路形状に基づいて、各物標が自車と同一レーン上の車両
かどうかを判定し、その結果に応じて「自車線確率瞬時
値の補正値」を算出する。最初に、各物標ごとに、自車
と同一レーン上の車両かどうかの基本判定を行う。基本
判定は、次の3つから成る。
【0045】[基本判定1]この判定は、物標よりも遠
くまで道路端が認識できているときの判定であり、道路
左側、右側、それぞれ判定する。 (a)道路左側 図6(a)にて、 Z_MAX≧Zo且つ|ΔXZ=Zo−ΔXZ=0|<1.2
mのとき ◆基本判定1(L)結果 ← 1 Z_MAX≧Zo且つ|ΔXZ=Zo−ΔXZ=0|≧ 2.0
mのとき ◆基本判定1(L)結果 ← −1 それ以外のとき ◆基本判定1(L)結果 ← 0 (b)道路右側 道路左側と同様で、 Z_MAX≧Zo且つ|ΔXZ=Zo−ΔXZ=0|<1.2
mのとき ◆基本判定1(R)結果 ← 1 Z_MAX≧Zo且つ|ΔXZ=Zo−ΔXZ=0|≧2.0
mのとき ◆基本判定1(R)結果 ← −1 それ以外のとき ◆基本判定1(R)結果 ← 0 このような基本判定1の結果が「1」のときは、ほぼ確
実に自車線上の先行車と判断でき、「−1」のときは、
ほぼ確実に他車線の車両あるいは路側物と判断できる。
また、「0」は、いずれかに判定するのが困難あるいは
道路端が認識できない場合である。
【0046】[基本判定2]この判定は、物標の位置ま
では道路端が認識できていないときの判定であり、道路
左側、右側、それぞれ判定する。 (a)道路左側 図6(b)にて、 |ΔXZ=Z#MAX−ΔXZ=0|<1.2m・(Z#MAX/Zo)^
2 または |ΔXZ=Z#MAX−ΔXZ=0|<0.3mのとき ◆基本判定2(L)結果 ← 1 |ΔXZ=Z#MAX−ΔXZ=0|≧2.0m・(Z#MAX/Zo)^
2 且つ |ΔXZ=Z#MAX−ΔXZ=0|≧0.3mのとき ◆基本判定2(L)結果 ← −1 それ以外のとき ◆基本判定2(L)結果 ← 0 ここで、Z_MAX>Zo/2のとき ◇基本判定2(L)信頼度 ← 1(高) Z_MAX≦Zo/2のとき ◇基本判定2(L)信頼度 ← −1(低) (b)道路右側 道路左側と同様の方法で、基本判定2(R)結果及び基
本判定2(R)信頼度を算出する。
【0047】なお、図6(b)中の自車−物標カーブ
は、物標と原点の間をX軸に直交する円弧で結んだ曲線
である。円の方程式は、|X|≪|R|,Zという仮定
のもとで、下記の式で放物線近似するものとする。 X=Z^2/R (R:半径) なお、図6(b)からも判るように、認識最遠点(距離
Z_MAX)からX軸に平行な方向における自車−物標
カーブまでの距離(ΔXZ=Z#MAX) を判定に用いてい
る。放物線近似したため、上述した基本判定1の場合の
判定値1.2m,2.0mに対して(Z#MAX/Zo)^2を
掛けてある。
【0048】このような基本判定2の結果が「1」のと
きは、自車線上の先行車の可能性が高いと判断でき、
「−1」のときは、他車線の車両あるいは路側物の可能
性が高いと判断できる。また、基本判定2信頼度によっ
て、その判定の信頼度を2段階で表す。判定結果又は判
定信頼度が「0」の場合は、いずれかに判定するのが困
難あるいは道路端が認識できない場合である。
【0049】[基本判定3]この判定は、Z=Zo、Z
_MAX以外での距離での判定であり、道路左側、右
側、それぞれ判定する。 (a)道路左側 次に示す2種類の判定を行う。
【0050】[判定3a]図7(a)にて、i・dZ≦
Zo(dZ=5m)を満たす全ての正数iについて、Z
_MAX→i・dZとして、基本判定2(L)結果=1
と同じ判定を実施する。
【0051】全てのiに対して、基本判定2(L)=1
の条件を満たすとき、 ◆基本判定3a(L)結果 ← 1 条件を満たさないiが1つ以上あるときは、 ◆基本判定3a(L)結果 ← −1 判定すべきiが1つも存在しないとき ◆基本判定3a(L)結果 ← 0 [判定3b]図7(a)にて、i・dZ≦Zo(dZ=
5m)を満たす全ての正数iについて、Z_MAX→i
・dZとして、基本判定2(L)結果=−1と同じ判定
を実施する。
【0052】全てのiに対して、基本判定2(L)=−
1 の条件を満たすとき、 ◆基本判定3b(L)結果 ← 1 条件を満たさないiが1つ以上あるときは、 ◆基本判定3b(L)結果 ← −1 判定すべきiが1つも存在しないとき ◆基本判定3b(L)結果 ← 0 (b)道路右側 道路左側と同様の方法で、基本判定3a(R)結果及び
基本判定3b(R)結果を算出する。
【0053】このような基本判定3aの結果が「1」の
ときは、どの距離の道路端データを使っても自車線上の
先行車と判断でき、「−1」のときは、距離によっては
自車線上の先行車とは決めつけられない場合である。ま
た基本判定3aの結果が「0」のときは、物標よりも近
距離に道路端座標データがない場合である。
【0054】一方、基本判定3bの結果が「1」のとき
は、どの距離の道路端データを使っても他車線の車両あ
るいは路側物と判断でき。「−1」のときは、距離によ
っては他車線の車両あるいは路側物と決めつけられない
場合である。また基本判定3bの結果が「0」のとき
は、物標よりも近距離に道路端座標データがない場合で
ある。
【0055】以上の3つの基本判定の結果に基づき、下
記の6種類の分類に従って、自車線確率瞬時値の補正値
を算出する。複数の条件を満たす場合は、優先度が高い
瞬時値を採用するものとする。 [第1分類]物標よりも遠くまで道路端が認識できてい
て、自車線上の先行車と判断できるとき 道路左側については、 基本判定1(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 40% 優先度:5 基本判定1(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
−1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 0% 優先度:3 基本判定1(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
0 ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 40% 優先度:2 道路右側については、道路左側と同様の方法で、補正
値を算出する。
【0056】[第2分類]物標よりも遠くまで道路端が
認識できていて、他車線の車両あるいは路側物と判断で
きるとき 道路左側については、 基本判定1(L)結果=−1のとき、基本判定3a
(L)=1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← −40% 優先度:5 基本判定1(L)結果=−1のとき、基本判定3a
(L)=−1 ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 0% 優先度:3 基本判定1(L)結果=−1のとき、基本判定3a
(L)=0 ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← −40% 優先度:2 道路右側については、道路左側と同様の方法で、補正
値を算出する。
【0057】[第3分類]物標の位置までは道路端が認
識できていなくて、自車線上の先行車と判断できるとき 道路左側については、 基本判定2(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 40% 優先度:1 基本判定2(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
−1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 0% 優先度:1 基本判定2(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
0、且つ基本判定2(L)信頼度=1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 40% 優先度:1 基本判定2(L)結果=1、且つ基本判定3a(L)=
0、且つ基本判定2(L)信頼度=−1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 20% 優先度:1 道路右側については、道路左側と同様の方法で、補正
値を算出する。
【0058】[第4分類]物標の位置までは道路端が認
識できていなくて、他車線の車両あるいは路側物と判断
できるとき 道路左側については、 基本判定2(L)結果=−1、且つ基本判定3a(L)
=1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← −40% 優先度:1 基本判定2(L)結果=−1、且つ基本判定3a(L)
=−1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← 0% 優先度:1 基本判定2(L)結果=−1、且つ基本判定3a(L)
=0、且つ基本判定2(L)信頼度=1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← −40% 優先度:1 基本判定2(L)結果=−1、且つ基本判定3a(L)
=0、且つ基本判定2(L)信頼度=−1ならば 自車線確率瞬時値補正値 ← −20% 優先度:1 道路右側については、道路左側と同様の方法で、補正
値を算出する。
【0059】[第5分類]道路左端、道路右端とも認識
されていないなどで、上記第1〜4分類までの条件を一
つも満たさないとき 自車線確率瞬時値補正値 ← 0% 優先度:0 [第6分類] 道路端上の路側物と判定された物標 図7(b)で示す領域、すなわち認識した道路端(左端
及び右端)から左右それぞれに0.5mの領域に中心が
ある物標は、路側物と判定し、以下のような補正値及び
優先度を設定する。
【0060】自車線確率瞬時値補正値 ← −70%
優先度:6 以上のように、認識した道路形状に応じた自車線確率瞬
時値の補正値を算出したが、概略的には次のように算出
結果となっている。 道路形状から先行車を正しく判定するのが困難なとき
には、補正をしない(第5分類参照)。この場合は、補
正することで精度を低下させてしまう可能性があるので
補正しないようにした。
【0061】道路形状が近い距離しか認識できていな
い場合には、(遠くまで認識できている場合に比べて)
補正値を小さめにする(基本判定2の結果が加味されて
いる内容を参照)。近距離までしか認識できていない場
合には、物体と自車位置とを結ぶ円(弧)を想定して判
定している。したがって、そのような推定要素が存在す
ることを鑑みれば、補正値を相対的に小さくすることが
好ましい。
【0062】道路端上の路側物と判定されれば、補正
値を大きめにする(第6分類参照)。なお、道路端上の
路側物と判定したのであるから、自車線上以外に存在す
る可能性が高いため、−70%という負方向の大きな補
正値にした。そのため、自車線確率瞬時値が高かったと
しても、補正することで確率を下げることができ、誤選
択を防止できる。例えば、「自車が直線を走行してい
て、前方が既にカーブに入っている」ような場合には、
このような対処が特に有効となる。
【0063】また、優先度は次のように用いる。本実施
形態では、左右の道路端のいずれを基準としても判定で
きる。但し、左右端に対する認識度合いが異なってお
り、それぞれ基準とした場合の同一車線上にいる可能性
に違いが生じる場合も想定される。したがって、その場
合には、優先度が高い方の判定結果に基づいて補正値を
算出する。上述例であれば、物体以遠まで道路形状を認
識できている場合の第1分類及び第2分類においては、
優先度が5,3,2であるが、物体よりも近距離までし
か道路形状を認識できていない場合の第3分類及び第4
分類においては、優先度が1であるため、第1,2分類
による判定結果の方が優先されることとなる。
【0064】なお、基本判定3の結果を基本判定1ある
いは2と組み合わせて上記分類をしている。このように
すれば、道路形状と認識する際に用いた各物体の位置も
総合的に加味して優先度を判定することとなるため、道
路形状全体を加味した優先度の判定が行える。
【0065】図2の説明に戻り、S7000では、自車
線確率を算出する。まず、各物標ごとに、S4000で
算出した自車線確率瞬時値にS6000で算出した補正
値を加算する。このとき、上限100%、下限0%でリ
ミット処理する。次に、下式を用いて、フィルタ処理を
する。ここで、αは距離Zに依存するパラメータであ
り、図8のマップを用いて求める。自車線確率の初期値
は、0%とする。 自車線確率←自車線確率前回値×α+自車線確率瞬時値
×(1−α) 続くS8000では、先行車を判定する。S7000で
算出した自車線確率が50%以上の物標の中で、距離Z
が最小のものを先行車と判断する。先行車と判断した物
標の距離や相対速度に従って、先行車との車間を一定に
保つように制御したり、先行車に衝突の危険があるとき
に警報を鳴らしたりする。
【0066】なお、本実施形態においては、ステアリン
グセンサ27及び操舵角演算ブロック49、ヨーレート
センサ28及びヨーレート演算ブロック51の少なくと
も1組が旋回検出手段に相当し、カーブ半径算出ブロッ
ク63がカーブ曲率演算手段に相当する。また、距離・
角度測定器5がレーダ手段に相当し、極・直交座標変換
ブロック41、物体認識ブロック43が物体認識手段に
相当する。また、先行車判定ブロック53が自車線確率
算出手段、先行車選択手段、車線同一判定手段及び補正
値算出手段に相当し、道路形状認識ブロック45が道路
形状認識手段に相当する。
【0067】続いて、本実施形態による効果を説明す
る。本実施形態における先行車選択は、まず、従来通
り、操舵角やヨーレートに基づいて得た自車の旋回状態
と自車速とに基づいて自車走行路のカーブ半径を算出し
(図2のS3000)、その走行路上に認識物標が存在
する確率である自車線確率瞬時値を算出する(S400
0)。但し、それをそのまま用いるのではなく、次のよ
うな補正を施す。つまり、デリニエータなどに基づいて
道路形状を認識し(S5000)、その道路形状に基づ
いて自車線確率瞬時値を補正する(S6000)。そし
て、その補正された自車線確率瞬時値を用いて所定のフ
ィルタ処理などを施して自車線確率を算出し(S700
0)、その自車線確率に基づいて先行車を選択する(S
8000)のである。
【0068】このように、基本的には自車が備えるステ
アリングセンサ27から得た操舵角などのデータに基づ
いてカーブを推定して、最低限の精度の自車線確率を確
保した上で、デリニエータなどの反射体を検出できた場
合には、それに基づいて認識した道路形状を用いて補正
することで、総合的に先行車選択の精度を向上させるこ
とができる。
【0069】また、道路形状の認識程度に補正値の大小
や優先度を変えているので、より適切な補正ができ、結
果として、より精度の高い先行車選択ができる。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。
【0070】(1)例えば、上記実施形態では、道路の
左右端を基準とする判定を行い、その判定結果が異なっ
た場合には優先度が高い方を採用したが、左右の道路端
のいずれか一方のみを基準とする判定でも実現は可能で
ある。しかしながら、常に安定して道路端を認識できる
とは限らないので、上記実施形態のように左右両方の道
路端の形状をダイレクトに認識するようにした方が好ま
しい。
【0071】(2)上記実施形態において、補正値や優
先度に具体的な数値を挙げたが、これはあくまで一例で
あり、数値は適宜変更可能である。 (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】 先行車選択処理の概要を示す説明図である。
【図3】 各物標位置を直線路走行時の位置に変換する
際の説明図である。
【図4】 自車線確率マップの説明図である。
【図5】 (a)は予測X軸交点の説明図であり、
(b)は道路端認識の説明図である。
【図6】 (a)は物標以遠まで道路端が認識できてい
る場合の判定手法の説明図であり、(b)は物標より近
距離までしか道路端が認識できていない場合の判定手法
の説明図である。
【図7】 (a)は道路端認識に用いた各物標の位置と
自車−物標カーブとの距離を用いる場合の判定手法の説
明図であり、(b)は道路端近傍の領域の説明図であ
る。
【図8】 自車線確率を求めるためのパラメータαのマ
ップの説明図である。
【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 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 (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01S 13/60 G01S 13/60 C 13/93 13/93 Z (56)参考文献 特開 平8−279099(JP,A) 特開 平7−134179(JP,A) 特開 平10−239436(JP,A) 特開 平5−288847(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08G 1/16 B60K 31/00 B62D 6/00 G01S 7/295 G01S 13/42 G01S 13/60 G01S 13/93 B62D 101:00 B62D 113:00 B62D 137:00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】認識対象の物体の自車に対する相対位置を
    求め、自車の旋回状態と自車速とに基づいて演算した自
    車走行路の曲率と前記物体の相対位置とに基づいて、前
    記物体が自車と同一車線上にいる確率である自車線確率
    を算出し、その算出した自車線確率に基づいて先行車を
    選択する先行車選択方法において、 物体までの距離及び車幅方向の角度に基づき、車両前方
    の道路形状を認識し、 その認識された道路形状及びその認識程度に基づき、前
    記物体が自車と同一車線上にいる可能性を判定し、 その判定結果に基づいて前記自車線確率を補正するため
    の補正値を算出し、 前記自車線確率を前記補正値にて補正し、その補正後の
    自車線確率に基づいて先行車を選択することを特徴とす
    る先行車選択方法。
  2. 【請求項2】自車の旋回状態を検出する旋回検出手段
    と、 該旋回検出手段にて検出された自車の旋回状態と自車速
    とに基づいて、走行路の曲率を演算するカーブ曲率演算
    手段と、 車幅方向の所定角度範囲内に渡り送信波を照射し、その
    反射波に基づいて反射物体までの距離と前記車幅方向の
    角度とを検出するレーダ手段と、 該レーダ手段による検出結果である距離及び前記車幅方
    向の角度に基づき、前記物体の相対位置を求める物体認
    識手段と、 前記カーブ曲率演算手段によって求められた前記自車走
    行路の曲率と前記物体認識手段によって算出された前記
    物体の相対位置とに基づいて、前記物体が自車と同一車
    線上にいる確率を求める自車線確率算出手段と、 前記自車線確率算出手段によって求められた確率に基づ
    いて先行車を選択する先行車選択手段と、 を備えた先行車選択装置において、 前記物体認識手段は、前記物体の相対速度及び自車速に
    基づいて移動物体か停止物体かという認識種別を判定可
    能であり、 さらに、 前記物体認識手段によって得られた物体の相対位置及び
    認識種別を用いて道路形状を認識するために有効な停止
    物体データを抽出し、その抽出したデータに基づいて道
    路形状を認識する道路形状認識手段と、 該道路形状認識手段によって認識された道路形状及びそ
    の認識程度に基づき、前記物体が自車と同一車線上にい
    る可能性を判定する車線同一判定手段と、 該車線同一判定手段による判定結果に基づいて前記自車
    線確率を補正するための補正値を算出する補正値算出手
    段とを備え、 前記自車線確率算出手段にて算出された自車線確率を前
    記補正値算出手段にて算出された補正値にて補正し、前
    記先行車選択手段は、その補正後の自車線確率に基づい
    て先行車を選択することを特徴とする先行車選択装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の先行車選択装置におい
    て、前記道路形状認識手段によって 認識された道路形状によ
    っては自車線上の車両か他車線上の車両かを判断できな
    い、または前記道路形状認識手段によって道路形状を認
    識できないため、先行車判定が正しくできないと前記車
    線同一判定手段が判定した場合には、前記補正値算出手
    段は、前記補正値を0にすることを特徴とする先行車選
    択装置。
  4. 【請求項4】請求項2又は3に記載の先行車選択装置に
    おいて、 前記車線同一判定手段によって道路形状が先行車候補と
    なる物体よりも近距離までしか認識できていないと判定
    された場合には、前記補正値算出手段は、前記補正値の
    絶対値を相対的に小さくすることを特徴とする先行車選
    択装置。
  5. 【請求項5】請求項2又は3に記載の先行車選択装置に
    おいて、 前記車線同一判定手段によって道路形状が先行車候補と
    なる物体よりも近距離までしか認識できていないと判定
    された場合には、前記補正値算出手段は、認識できてい
    る距離に応じて、前記補正値の絶対値を相対的に小さく
    することを特徴とする先行車選択装置。
  6. 【請求項6】請求項2〜5のいずれか記載の先行車選択
    装置において、 先行車候補となる物体が道路の端部近傍に存在すると前
    記車線同一判定手段が判定した場合には、前記補正値算
    出手段は、前記補正値を負の方向に相対的に大きくする
    ことを特徴とする先行車選択装置。
  7. 【請求項7】請求項2〜6のいずれか記載の先行車選択
    装置において、 前記車線同一判定手段は、先行車候補となる物体の位置
    と前記道路形状を認識する際に用いた各物体の位置との
    関係を総合的に加味して前記同一車線上にいる可能性を
    判定することを特徴とする先行車選択装置。
  8. 【請求項8】請求項2〜7のいずれか記載の先行車選択
    装置において、 前記車線同一判定手段は、前記道路形状認識手段によっ
    て認識された道路形状の道路の左右端をそれぞれ基準と
    して、前記物体が自車と同一車線上にいる可能性を判定
    すると共に、その認識程度に基づいて優先度も判定し、 前記補正値算出手段は、前記道路の左右端をそれぞれ基
    準とした場合の優先度が高い方の判定結果に基づいて前
    記補正値を算出することを特徴とする先行車選択装置。
  9. 【請求項9】請求項8記載の先行車選択装置において、 前記車線同一判定手段は、先行車候補となる物体よりも
    道路形状が近距離までしか認識できていないと判定した
    場合には、前記優先度を相対的に低いと判定することを
    特徴とする先行車選択装置。
  10. 【請求項10】請求項8又は9記載の先行車選択装置に
    おいて、 前記車線同一判定手段は、先行車候補となる物体が道路
    の端部近傍に存在すると判定した場合には、前記優先度
    を相対的に高いと判定することを特徴とする先行車選択
    装置。
  11. 【請求項11】請求項8〜10のいずれか記載の先行車
    選択装置において、 前記車線同一判定手段は、先行車候補となる物体の位置
    と前記道路形状を認識する際に用いた各物体の位置との
    関係を総合的に加味して前記優先度を判定することを特
    徴とする先行車選択装置。
  12. 【請求項12】請求項2〜11のいずれか記載の先行車
    選択装置のカーブ曲率演算手段、物体認識手段、自車線
    確率算出手段、先行車選択手段、道路形状認識手段、車
    線同一判定手段、補正値算出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。
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