JP4281456B2 - 先行車両検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を走査して先行車両の検出を行う先行車両検出装置に関する。

従来、所定の仰角で自車両前方の左右にレーザ光を走査すると共に、先行車両によって反射されたレーザ光の反射光を受光し、レーザ光の出射から反射光の受光までの時間によって先行車両と自車両との距離や相対速度などを検出する先行車両検出装置が知られている（たとえば、特開２００３−５７３３９号、特開２００３−１２１５４６号）。
このような先行車両検出装置においては先行車両からの反射光強度を確保するために、通常、出射するレーザ光の仰角および上下方向の広がり角度は自車両から所定距離前方の先行車両のリフレクタにレーザ光が照射される角度に設定されている。
特開２００３−５７３３９号公報 特開２００３−１２１５４６号公報

しかしながら、このような従来の先行車両検出装置にあっては、先行車両と自車両との車間距離が上記所定距離よりも短い場合には出射したレーザ光が先行車両のリフレクタに照射されなくなるため、反射強度が低下して先行車両の検出精度が悪化する可能性があった。
これを解決するために、たとえば先行車両と自車両との車間距離が短い場合であっても先行車両のリフレクタにレーザ光が照射されるように、出射するレーザ光の上下方向の広がり角を広くすることも考えられるが、走行路上方の標識等を先行車両として誤検出する可能性があるといった問題があった。

そこで本発明はこのような問題点に鑑み、自車両前方の先行車両を精度よく検出することができる先行車両検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両前方左右方向にレーザ光を走査して、該レーザ光の反射光より先行車両を検出する先行車両検出装置において、検出された先行車両の後部に設けられたリフレクタの高さを検出するリフレクタ高さ検出手段と、自車両と先行車両との車間距離および相対速度から、次回の走査時における先行車両の自車両に対する位置を推定する位置推定手段と、自車両前方左右方向に走査するレーザ光の仰角を設定する出射角度設定手段とを備え、リフレクタ高さ検出手段は、複数の仰角でレーザ光を左右に走査し、反射光の強度が所定値以上となるときの仰角と、自車両と先行車両との車間距離とに基づいて、先行車両のリフレクタの高さ位置を検出し、出射角度設定手段は、リフレクタ高さ検出手段によって検出されたリフレクタ高さと、位置推定手段によって推定された次回の走査時における先行車両の自車両に対する位置とから、次回の走査時に先行車両のリフレクタにレーザ光が照射されるように、レーザ光の仰角を設定するものとした。

本発明によれば、リフレクタ高さ検出手段によって検出されたリフレクタ高さと、位置推定手段によって推定された次回の走査時における先行車両の自車両に対する位置とを用い、次回の走査時に先行車両のリフレクタにレーザ光が照射されるように、レーザ光の仰角を設定することにより、先行車両のリフレクタを捉え続けることが可能となり、走行路上方の標識等を先行車両として誤検出することなく、安定して先行車両を検出することができる。

次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は先行車両検出装置の取り付け位置を示し、図２は先行車両検出装置の全体構成を示す。
図１に示すように、自車両１２の前方の車両を検出する先行車両検出装置１６が、自車両１２の前部の幅方向中心位置に設置される。先行車両検出装置１６は、自車両１２の前方に向けてレーザ光を出射光として出射して、該出射光が先行車両によって反射し先行車両検出装置１６に戻ってくる反射光を受光するまでの時間をもとに先行車両との車間距離を検出するものである。

次に図２を用いて先行車両検出装置１６の構成について説明する。
先行車両検出装置１６のケース１７に、レンズ機能を有する投光窓２０１および受光窓２０２が設けられている。このケース１７の内部に、近赤外線波長域のレーザ光を出射光として出射するレーザ発光素子（ＬＤ）２０６、レーザ発光素子２０６から出射された出射光が先行車両等に反射して戻ってくる反射光を受光するレーザ受光素子（ＰＤ）２０５、レーザ発光素子２０６を駆動する駆動回路２０８、レーザ受光素子２０５からの微弱な受光信号を増幅する増幅回路２０７を備える。

さらにケース１７内部には、レーザ発光素子２０６から出射された出射光を自車両前方に反射させる反射ミラー２０３を備える。反射ミラー２０３は上下左右に回転し、モータ駆動回路２０９によって駆動されるステッピングモータ２０４によって反射ミラー２０３が所定の角度分解能（ｎ本×ｍ本）で回転する。これにより左右方向の所定角度範囲にｎ本のビーム、垂直方向の所定角度範囲にｍ本のビームとして自車両前方の走査が行われる。

また増幅回路２０７、駆動回路２０８およびモータ駆動回路２０９を制御するＣＰＵ２１０を備える。ＣＰＵ２１０が駆動回路２０８や増幅回路２０７を制御することによってレーザ発光素子２０６からレーザ光が出射光として送出され、レーザ受光素子２０５によってレーザ光の反射光が受光される。

ＣＰＵ２１０は、自車両の速度などが入力情報として入力される
またＣＰＵ２１０が、レーザ受光素子２０５によって受光される受光信号の強度を時間分解して記録し、先行車両との距離や検出方向、相対速度などを算出する。
ＣＰＵ２１０による算出結果は出力情報として、図示しない表示装置へ出力されたり、車両の制御装置へ出力される。

図３にレーザ光の照射範囲と先行車両に取り付けられたリフレクタとの関係について説明する。
ここで、車両後方に設置されるリフレクタは、たとえば道路運送車両の保安基準によると、路面からの高さが２５０ｍｍ以上、１５００ｍｍ以下の位置に装着されている。

先行車両検出装置１６は、たとえば車両の前側バンパー上部に設置され、その取り付け角度は自車両１２から先行車両１３までの検出を行いたい距離（たとえば１００ｍ）において、初期値の出射光の光軸で走査した場合に当該出射光のビーム内に先行車両１３の後部に取り付けられたリフレクタ１９の高さの上限と下限とが含まれるように設定される。
以降、この先行車両検出装置１６が初期値において出射光を左右に走査する際の仰角を所定仰角と呼ぶ。

次に図４〜図８のフローチャートを用いてＣＰＵ２１０が行う処理の内容について説明する。
ステップ３０１において、前回の処理サイクルで先行車両が検出されているか否かを判断する。これは後述の先行車両検出フラグを参照することによって判断を行うものである。前回の処理サイクルで先行車両が検出されて先行車両検出フラグ＝１である場合にはステップ３０２へ進む。また先行車両が検出されておらず先行車両検出フラグ＝０である場合には、図５のステップ４０１へ進む。

ステップ３０２において、後述のリフレクタ高さ推定済みフラグを参照し、先行車両のリフレクタ高さが推定されているか否かを判定する。先行車両のリフレクタ高さが推定済みでありリフレクタ高さ推定済みフラグ＝１である場合にはステップ３０３へ進み、リフレクタ高さが推定されておらずリフレクタ高さ推定済みフラグ＝０である場合には、図６のステップ５０１以降のリフレクタ高さ推定処理を行う。

ステップ３０３において、前回の先行車両の検出位置から１処理周期後の先行車両の位置を自車両との相対速度差をもとに算出する。
先行車両と自車両との距離をｄ［ｍ］、相対速度差をｖ［ｍ／ｓ］、処理周期をｔ［ｓ］とすると、１処理周期後の先行車両と自車両との距離はｄ＋ｖ×ｔとなる。

ステップ３０４において、ビームの照射範囲に後述のステップ５０７において推定した先行車両のリフレクタ高さを含む仰角を設定する。
これは先行車両のリフレクタ高さの下限がＨ［ｍ］、先行車両検出装置１６の取り付け高さをｈ［ｍ］とすると、ビームの照射範囲を水平方向からｔａｎ^−１（（Ｈ−ｈ）／（ｄ＋ｖ×ｔ））以上上向きの範囲を含むように左右に走査する際の仰角を設定する。

ここで、本実施例においてビームの上下方向の広がり角が一定の先行車両検出装置を用いるため、先行車両の接近に伴い一回の走査でカバーできる上下範囲が狭くなる。しかしながら、ビームの照射範囲にリフレクタ高さの下限を含むこととしたので、先行車両の接近に伴いビームの照射範囲からリフレクタがずれたとしても、今回の走査における仰角よりも上方の位置にリフレクタは存在するので、随時仰角を上方にずらしながら走査を行うことにより接近する先行車両のリフレクタを捉えることができる。

ステップ３０５において、設定された仰角で左右に１次元走査を行う。
ステップ３０６では、走査の結果先行車両が検出されたか否かを判断する。
この判断は、出射光の反射光が受光された場合に、先行車両が検出されたものとするものである。
反射光が受光され、先行車両が存在すると判断された場合には、ステップ３０７へ進み、今回の走査において実際に検出された先行車両の位置と、前回の走査において検出された先行車両が今回の走査時に存在すると推定された位置との差を比較する。

この比較の結果、実際に検出された先行車両の位置と、推定した先行車両の位置との差がたとえば１車長以上ずれていたとすれば、前回の走査において検出した先行車両との間に割り込み車両が存在する場合など、前回検出した先行車両と今回検出した先行車両とが違う車両である可能性が高くなる。よって再度、今回の走査において検出した先行車両のリフレクタ高さを推定する必要がある。
推定された位置で先行車両が検出されなかった場合には、図７のステップ６０１へ進み、推定された位置で先行車両が検出された場合にはステップ３０８へ進む。

ステップ３０８において、受光した反射光の強度が所定値以上か否かをチェックする。
このチェックは、受光された反射光がリフレクタによる反射光か、またはボディーによる反射光であるかをチェックするものであり、所定値以上の反射光強度が検出された場合にはリフレクタによる反射光であるとしてステップ３０９へ進み、所定値以下の反射光強度である場合にはボディーによる反射光であるとして図８のステップ７０１へ進む。
受光された反射光がボディーによる反射光である場合には、再度リフレクタの高さを推定する必要がある。

一方、ステップ３０６で先行車両が存在しないと判断された場合にはステップ３１０において、先行車両検出フラグ＝０を設定し、ステップ３１１においてリフレクタ高さ推定済みフラグ＝０を設定する。
ステップ３０９では、先行車両の検出結果を出力情報として出力する。

ステップ３０１で前回の処理サイクルで先行車両が検出されていないと判断された場合には図５に示すステップ４０１において、所定仰角で水平方向に１次元走査を行う。
この走査の結果、先行車両を検出したか否かをステップ４０２において判断し、先行車両が検出されていない場合にはステップ４０５へ進む。また、先行車両が検出された場合にはステップ４０３へ進み、先行車両検出フラグ＝１を設定する。
ステップ４０４において、先行車両初検出フラグ＝１を設定する。ステップ４０５において、検出結果を出力情報として出力する。

図６に、先行車両のリフレクタ高さ推定処理の流れを示す。
ステップ５０１において、前回の処理サイクルで検出された先行車両が、初めて検出した車両であるか否かを判定するため、先行車両初検出フラグをチェックする。先行車両初検出フラグ＝１である場合には、ステップ５０２において先行車両初検出フラグを０に設定したあと、ステップ５０３において上下２段の仰角を設定する。

この上下２段の仰角の設定は図９に示すように、下段の仰角は所定仰角を設定し、上段の仰角においては所定仰角よりも上向きの角度を設定する。
また上段の仰角は、ビーム１８を上下２段の仰角で左右に走査した際に上段のビーム１８と下段のビーム１８との間に隙間ができないように設定される。

一方、ステップ５０１のチェックで先行車初検出フラグ＝０である場合には、ステップ５１０において、前回左右に上下２段の仰角で行った走査の上段の仰角を、今回上下２段の仰角で走査を行う際の下段の仰角として設定し、該新たに設定した下段の仰角よりも上向きの仰角を今回走査を行う際の上段の仰角として設定する。
ステップ５０４では、ステップ５０３またはステップ５１０で設定された仰角をもとに、左右に上下２段の仰角で走査を行う。

ステップ５０５では、走査の結果先行車両が検出されたか否かを判断する。
この判断は、出射したレーザ光の反射光が受光された場合に、先行車両が検出されたものとするものである。
先行車両が検出された場合ステップ５０６において、受光した反射光の強度が所定値以上か否かをチェックし、所定値以上のときはステップ５０７において、検出した先行車両までの距離と出射したレーザ光の仰角より、リフレクタ高さを推定する。

リフレクタ高さの推定後、ステップ５０８においてリフレクタ高さ推定済みフラグ＝１を設定し、ステップ５０９において検出結果を出力情報として出力する。
またステップ５０６のチェックにおいて、受光した反射光の強度が所定値未満である場合には、ステップ５１１において、今回左右に上下２段の走査を行った際の上段の仰角を、次回左右に上下２段に走査を行う際の下段の仰角として設定する。

一方、ステップ５０５において先行車両が検出されていない場合には、ステップ５１２で先行車両検出フラグ＝０を設定し、ステップ５１３においてリフレクタ高さ推定済みフラグ＝０を設定する。

ステップ３０７における判断で推定した位置で先行車両が検出されなかった場合には、図７に示すステップ６０１において先行車両初検出フラグ＝１を設定し、ステップ６０２においてリフレクタ高さ推定済みフラグ＝０を設定する。ステップ６０３において先行車両の検出結果を出力情報として出力し、再度先行車両のリフレクタ高さの推定を行うため、ステップ３０１、３０２から図６に示すリフレクタ高さ推定フローへ進む。

ステップ３０８における判断で受光された反射光強度が所定値未満の場合には、図８に示すステップ７０１においてリフレクタ高さ推定済みフラグ＝０を設定する。
ステップ７０２において今回左右に走査を行った際の仰角を、次回左右に上下２段の走査を行う際の下段の仰角として設定し、ステップ７０３において先行車両の検出結果を出力情報として出力する。
なお本実施例において、ステップ５０７が本発明におけるリフレクタ高さ検出手段を構成し、ステップ３０３が本発明における位置推定手段を構成する。またステップ３０４、５０３、５１０、５１１、７０２が本発明における出射角度設定手段を構成する。

本実施例は以上のように構成され、先行車両を検出していない状態においては左右に１次元の走査を行う。先行車両を検出すると左右に上下２段の仰角で２次元の走査を行いリフレクタ高さを推定する。次にリフレクタ高さが推定されると、ビームの照射範囲に推定された先行車両のリフレクタ高さを含む仰角を、前回の走査において検出した先行車両との距離、相対速度より求め、該仰角で左右に１次元の走査を行う。
このようにレーザ光の仰角を設定することにより、先行車両のリフレクタを捉え続けることが可能となり、走行路上方の標識等を先行車両として誤検出することなく、安定して先行車両を検出することができる。

また先行車両が検出された場合には、上下２段の仰角で左右に走査を行うことにより、すばやく先行車両のリフレクタをビームの照射範囲内に捉えることができ、リフレクタの高さを推定することができる。
さらに先行車両のリフレクタ高さが推定されている場合には、推定されたリフレクタの高さをビームの照射範囲に含む単一の仰角で左右に走査を行うことにより、遠方にある道路標識などを先行車両として誤検出することなく、正確に先行車両のリフレクタを捉え続けることができる。

受光した反射光の強度が所定値以上である場合にリフレクタからの反射光であるとし、その走査時の仰角をもとにリフレクタの高さを推定するものとしたので、容易にボディーによる反射光かリフレクタによる反射光かを区別することができ、所定強度以上の反射光が検出されたときの仰角を用いて正確にリフレクタ高さを推定することができる。

本発明における実施例を示す図である。 先行車両検出装置の構成を示す図である。 レーザ光の照射範囲と先行車両に取り付けられたリフレクタとの関係を示す図である。 ＣＰＵが行う先行車両検出処理の流れを示す図である。 ＣＰＵが行う先行車両検出処理の流れを示す図である。 ＣＰＵが行う先行車両検出処理の流れを示す図である。 ＣＰＵが行う先行車両検出処理の流れを示す図である。 ＣＰＵが行う先行車両検出処理の流れを示す図である。 ビームの照射範囲を示す図である。

符号の説明

１２ 自車両
１３ 先行車両
１６ 先行車両検出装置
１７ 本体
１８ ビーム
１９ リフレクタ
２０１ 投光窓
２０２ 受光窓
２０３ 反射ミラー
２０４ ステッピングモータ
２０５ レーザ受光素子
２０６ レーザ発光素子
２０７ 増幅回路
２０８ 駆動回路
２０９ モータ駆動回路
２１０ 投光窓

Claims (4)

1. 自車両前方左右方向にレーザ光を走査して、該レーザ光の反射光より先行車両を検出する先行車両検出装置において、
   検出された先行車両の後部に設けられたリフレクタの高さを検出するリフレクタ高さ検出手段と、
   自車両と先行車両との車間距離および相対速度から、次回の走査時における先行車両の自車両に対する位置を推定する位置推定手段と、
   自車両前方左右方向に走査するレーザ光の仰角を設定する出射角度設定手段とを備え、
   前記リフレクタ高さ検出手段は、複数の仰角でレーザ光を左右に走査し、反射光の強度が所定値以上となるときの仰角と、自車両と先行車両との車間距離とに基づいて、先行車両のリフレクタの高さ位置を検出し、
   前記出射角度設定手段は、前記リフレクタ高さ検出手段によって検出されたリフレクタ高さと、前記位置推定手段によって推定された次回の走査時における先行車両の自車両に対する位置とから、次回の走査時に先行車両のリフレクタにレーザ光が照射されるように、レーザ光の仰角を設定することを特徴とする先行車両検出装置。
2. 前記出射角度設定手段によって設定された仰角でレーザ光を左右に走査した時に、前記位置推定手段によって推定された位置とは異なる位置で先行車両が検出された場合には、再度前記リフレクタ高さ検出手段によって先行車両のリフレクタ高さの検出を行うことを特徴とする請求項１記載の先行車両検出装置。
3. 前記出射角度設定手段は、前記リフレクタ高さ検出手段によって先行車両のリフレクタ高さが検出された場合には、レーザ光の仰角として次回の走査時に先行車両のリフレクタにレーザ光が照射される単一の角度を設定することを特徴とする請求項１または２記載の先行車両検出装置。
4. 前記出射角度設定手段によって設定された仰角でレーザ光を左右に走査した時に、反射光の強度が所定値未満である場合には、再度前記リフレクタ高さ検出手段によって先行車両のリフレクタ高さの検出を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の先行車両検出装置。

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