JP4367127B2 - 先行車両検出装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、スキャニングレーザレーダを用いて自車両前方の先行車両を検出する先行車両検出装置及びその制御方法に関する。

従来、スキャニングレーザレーダを用いた先行車両検出装置が知られている。スキャニングレーザレーダは、自車両前方をレーザ光により所定のスキャン幅でスキャンして先行車両を検出するものであり、このようなスキャニングレーザレーダを用いた先行車両検出装置は、例えば、自車両を先行車両に対して所定の車間距離で追従させる自動追従走行を実現するものとして、実用化に向けての技術開発が様々な観点からなされている。

この種の先行車両検出装置で自動追従走行を実現する上で、特に重要な課題とされているのは、カーブ路走行における先行車両の検出精度向上である。カーブ路走行においては、先行車両がカーブに沿って先行したときに、その位置が自車両の走行方向前方から大きくずれてスキャニングレーザレーダのスキャン領域から外れ、先行車両を見失うことも想定される。

そこで、このようなカーブ路走行での走行車両の検出精度を向上させるべく、前方カメラで撮像された画像から自車両前方の道路形状を判定し、自車両前方の道路がカーブ路の場合にはその曲率に応じてスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を補正することで、カーブに沿って先行する先行車両を検出できるようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の技術では、前回の処理で検出された先行車両が今回の処理で検出されなくなった場合で、ステアリング操作を行っていない場合には、先行車両がカーブ路を走行中であるためにスキャニングレーザレーダのスキャン領域から外れたものと判定している。そして、このような場合には、前方カメラで撮像された画像から前方カーブ路の曲率を求め、それに基づき自車両前方の直線上からの先行車両の位置のずれ量を予測して、このずれ量に応じてスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を補正するようにしている。
特開平１０−６８７７７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術では、スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を実際に補正する際の動作に要する時間が考慮されていないため、例えば曲率が不規則に変動するようなカーブ路等においては、先行車両の検出を適切に行えない虞がある。すなわち、補正量を算出してから実際にアクチュエータ等によりスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を補正するまでの間にはアクチュエータの性能等に応じたタイムラグが生じるが、この間も自車両及び先行車両は走行を継続しているため、実際にスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心が補正されたときには、先行車両が予測位置とは異なる位置に移動してスキャニングレーザレーダのスキャン領域から外れてしまうといった問題が生じる。

本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解消すべく創案されたものであって、最適なタイミングでスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を適切に変化させることができ、様々な道路状況に応じて先行車両の検出を高精度に行うことが可能な先行車両検出装置及びその制御方法を提供することを目的としている。

本発明に係る先行車両検出装置は、スキャニングレーザレーダを用いて自車両前方の先行車両を検出するものであり、スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心をアクチュエータの動作で変化させることができるようにしている。そして、アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御部が、目標地点算出手段、目標変化量算出手段、動作所要時間算出手段、経過走行距離算出手段の各手段を有している。

このような構成の本発明に係る先行車両検出装置では、アクチュエータ制御部の目標地点算出手段により、スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる必要がある地点が算出され、目標変化量算出手段により、この地点で必要とされるスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量が算出される。また、動作所要時間算出手段により、アクチュエータがスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を前記変化量だけ変化させるのに要する時間がアクチュエータの可動速度に基づいて算出され、経過走行距離算出手段により、この時間で自車両が走行する距離が自車両の走行速度に基づいて算出される。そして、アクチュエータ制御部は、自車両が目標地点算出手段により算出された地点から経過走行距離算出手段により算出された距離分だけ手前の地点に到達した段階で、アクチュエータの動作を開始させる。したがって、自車両が目標地点算出手段により算出された地点に到達したときには、スキャン幅中心を変化させる動作が完了した状態で、スキャニングレーザレーダにより所望の領域を対象としたスキャンが実施されることになる。

また、本発明に係る先行車両検出装置の制御方法は、スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心をアクチュエータの動作で変化させることができるようにした先行車両検出装置の制御方法であり、スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる必要がある地点を算出する第１のステップと、この第１のステップで算出された地点で必要とされるスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量を算出する第２のステップと、アクチュエータの可動速度に基づいて、アクチュエータがスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を第２のステップで算出された変化量だけ変化させるのに要する時間を算出する第３のステップと、自車両の走行速度に基づいて、第３のステップで算出された時間で自車両が走行する距離を算出する第４のステップと、自車両が第１のステップで算出された地点から第４のステップで算出された距離分だけ手前の地点に到達した段階で、アクチュエータの動作を開始させる第５のステップとを有することを特徴としている。

本発明によれば、アクチュエータによりスキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる動作が最適なタイミングで実行され、スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる必要がある地点に自車両が到達したときには、スキャン幅中心を変化させる動作が完了した状態で所望の領域を対象としたスキャンが実施されるので、様々な道路状況に対応して、常に高精度に先行車両の検出を行うことができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本発明を適用した先行車両検出装置の一構成例を図１に示す。この図１に示す先行車両検出装置は、スキャニングレーザレーダ１を用いて自車両前方を走行する先行車両を検出するものであり、特に、道路曲率が変化するカーブ路をはじめ、様々な道路状況に対応して高精度な検出を行えるようにしたものである。

スキャニングレーザレーダ１は、自車両前方に向けて出射したレーザ光が物体にて反射されて戻ってくるまでの経過時間に基づいて、自車両前方の物体までの距離を測定するものであり、レーザ光の出射角度を所定範囲で振りながらレーザ光の出射を微小間隔で連続的に行うことで、図２に示すように、自車両前方の所定の領域をレーザ光によりスキャンできるようにしたものである。このスキャニングレーザレーダ１でスキャンされる自車両前方の領域は、レーザ光の出射角度が振られる範囲に対応しており、ここでは、その領域をスキャン幅Ｓと呼び、その中心をスキャン幅中心Ｓｃと呼ぶ。

このスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃは、アクチュエータ２の動作により可変とされている。直線道路走行中においては、自車両前方の直線上を先行車両が走行しているので、自車両の向きに沿った延長線上をスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃとしておけばよいが、自車両がカーブ路手前に差し掛かったときやカーブ路走行中では、先行車両が自車両の向きに沿った延長線上から左右に変位した位置を走行することになるので、先行車両を確実に検出するためには、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを先行車両が走行している方向へと変化させる必要が生じる。そこで、本発明を適用した先行車両検出装置では、道路状況に応じて必要があると判断したときには、アクチュエータ２がスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃ（詳しくは、自車両に対するスキャン幅中心Ｓｃの向き）を変化させるようにしている。このアクチュエータ２の動作は、詳細を後述するが、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１によって制御される。

また、本発明を適用した先行車両検出装置では、スキャニングレーザレーダ１の他に、自車両前方の画像を撮像する前方カメラ３を備えている。この前方カメラ３で撮像された自車両前方の画像は、コントローラ１０の画像処理部１１に送られてここで処理される。この画像処理部１１における画像処理によって、自車両前方の道路形状等が認識されることになる。

また、コントローラ１０は、先行車両判定部１３を有している。この先行車両判定部１３は、スキャニングレーザレーダ１の測定結果と、画像処理部１１の処理結果とから、自車両前方の先行車両の有無や、先行車両がいる場合にはその先行車両の方位や自車両との車間距離等を判定する。

以上が本発明を適用した先行車両検出装置の基本構成であるが、この先行車両検出装置では、特にコントローラ１０のアクチュエータ制御部１１の処理に大きな特徴を有しており、アクチュエータ制御部１１が以下のような処理を行ってアクチュエータ２を動作させることで、最適なタイミングでスキャニングレーザレーダ２のスキャン幅中心を適切に変化させ、様々な道路状況に応じて先行車両の検出を高精度に行えるようにしている。

すなわち、本発明を適用した先行車両検出装置において、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１は、先ず、自車両前方の道路曲率の変化率に基づいて、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変化させる必要がある地点（以下、目標地点という。）を算出する（目標値点算出手段）。また、この目標地点で必要とされるスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの変化量（以下、目標変化量という。）を算出する（目標変化量算出手段）。ここで、自車両前方の道路曲率やその変化率は、前方カメラ３により撮像された自車両前方の画像をコントローラ１０の画像処理部１２で処理したデータに基づき認識される。

次に、アクチュエータ制御部１１は、アクチュエータ２の可動速度に基づいて、アクチュエータ２がスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを前記目標変化量だけ変化させるのに要する時間（以下、動作所要時間という。）を算出する（動作所要時間算出手段）。ここで、アクチュエータ２の可動速度は、アクチュエータ２の性能により決まる固有のパラメータであり、アクチュエータ制御部１１は、このパラメータを予め記憶しておく。

次に、アクチュエータ制御部１１は、自車両の走行速度に基づいて、前記動作所要時間で自車両が走行する距離（以下、経過走行距離という。）を算出する（走行距離算出手段）。ここで、自車両の走行速度は、自車両の左右前後輪に各々設置された車輪速センサ４の検出値に基づいて算出される。

そして、アクチュエータ制御部１１は、自車両が前記目標地点から前記経過走行距離分だけ手前の地点に到達した段階で、アクチュエータ２の動作を開始させる。これにより、自車両が目標地点に到達したときには、アクチュエータ２によるスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変化させる動作が完了することになり、道路曲率に対応してスキャン幅中心Ｓｃを変化させた状態で、スキャニングレーザレーダ１により所望の領域を対象としたスキャンが実施されることになる。

図３は、以上のようなコントローラ１０のアクチュエータ制御部１１により所定周期で繰り返し実行される処理の具体的な一例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１により実行される処理について、更に詳しく説明する。

アクチュエータ制御部１１は、先ず、ステップＳ１０１において、車輪速センサ４から自車両の車輪速度を示すセンサ信号を読み込むと共に、画像処理部１２から、自車両が走行している走行レーンのレーン形状を示すデータや、自車両のヨー角（走行レーンに対する傾き）φｒのデータ等、自車両の走行環境に関するデータを読み込む。

次に、ステップＳ１０２において、車輪速センサ４から読み込んだセンサ信号に基づいて、下記式（１）により、自車両の走行速度Ｖを算出する。なお、Ｖｒは自車両の右側車輪に取り付けられた車輪速センサ４からのセンサ信号であり、Ｖｌは自車両の左側車輪に取り付けられた車輪速センサ４からのセンサ信号である。

Ｖ＝（Ｖｒ＋Ｖｌ）／２ ・・・（１）
次に、ステップＳ１０３において、画像処理部１２からのデータに基づき、自車両前方に等間隔で並ぶ複数の地点を前方注視点Ｐ（ｉ：ｉ＝１〜ｎ）としてサンプリングし、各前方注視点Ｐ（ｉ）における走行レーンの曲率推定値ρ（ｉ）を求める。具体的には、例えば図４に示すように、前方注視点Ｐ（ｉ）の走行レーン境界線に対する横変位量をｙｓ（ｉ）、走行レーン中央に対する自車両の横変位量をｙｃｒ、前方注視点Ｐ（ｉ）における走行レーンの接線に対する自車両の傾き（ヨー角）をφｒ、自車両から前方注視点Ｐ（ｉ）までの距離をＬ（ｉ）とすると、前方注視点Ｐ（ｉ）における走行レーンの曲率推定値ρ（ｉ）は、下記式（２）から求められる。

ｙｓ（ｉ）＝ｙｃｒ＋Ｌ（ｉ）・φｒ−Ｌ（ｉ）^２／２・ρ（ｉ） ・・・（２）
なお、前方注視点をサンプリングする間隔は、自車両の走行速度Ｖやアクチュエータ２の性能、コントローラ１０の処理能力等に応じて適宜設定すればよい。

次に、ステップＳ１０４において、自車両に最も近い前方注視点から順に、この前方注視点における走行レーンの曲率と、次の前方注視点における走行レーンの曲率との変化率ρａ（ｉ）を、下記式（３）により算出する。

ρａ（ｉ）＝ρ（ｉ）−ρ（ｉ＋１） ・・・（３）
次に、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で算出した変化率ρａ（ｉ）が基準値α以上となっているかどうかを判定し、変化率ρａ（ｉ）が基準値α以上となっている場合には、前方注視点Ｐ（ｉ）がスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変化させる必要のある目標地点であると判断して、次のステップＳ１０６へと進む。一方、変化率ρａ（ｉ）が基準値αを下回っている場合には、ステップＳ１１１へと処理を移行する。

ステップＳ１０６では、目標地点である前方注視点Ｐ（ｉ）において必要とされるスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの変化量（目標変化量）θ_ｗａｎｔを算出する。具体的には、先ず、図５に示すように、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変更しない状態で自車両が前方注視点Ｐ（ｉ）に到達したときのスキャン幅中心Ｓｃの向き（自車両が走行レーンに沿って走行していると仮定した場合には、前方注視点Ｐ（ｉ）における走行レーンの接線）と、前方注視点Ｐ（ｉ）と次の前方注視点Ｐ（ｉ＋１）における走行レーン境界を結ぶ線とがなす角θ_ｌａｎｅを求める。そして、この求めた値θ_ｌａｎｅとスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅Ｓの角度θ_{ｒａｄｅｒ}とから、下記式（４）により、スキャン幅中心Ｓｃの目標変化量θ_ｗａｎｔを算出する。

θ_ｗａｎｔ＝θ_ｌａｎｅ−θ_{ｒａｄｅｒ}／２ ・・・（４）
次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で求めた目標変化量θ_ｗａｎｔとアクチュエータ２の可動速度Ｓとに基づいて、下記式（５）により、アクチュエータ２がスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを目標変化量θ_ｗａｎｔ分だけ変化させるのに要する動作所要時間Ｔを算出する。

Ｔ＝θ_ｗａｎｔ／Ｓ ・・・（５）
次に、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０２で算出した自車両の走行速度Ｖと、ステップＳ１０７で算出した動作所要時間Ｔとに基づいて、下記式（６）により、動作所要時間Ｔが経過する間に自車両が走行する経過走行距離Ｙを算出する。

Ｙ＝Ｖ・Ｔ ・・・（６）
次に、ステップＳ１０９において、自車両が目標地点である前方注視点Ｐ（ｉ）から経過走行距離Ｙ分だけ手前の地点に到達したかどうかを判定し、到達した段階でアクチュエータ２の動作を開始させる（ステップＳ１１０）。

以上のステップＳ１０４からステップＳ１１０までの処理は、ステップＳ１０３においてサンプリングした各前方注視点Ｐ（ｎ）毎にそれぞれ行われる。すなわち、ステップＳ１１１においてｉ＝ｎであるかどうかが判定され、ｉ＝ｎでない場合、すなわち未処理の前方注視点Ｐ（ｉ）が残されている場合には、ステップＳ１１２でｉの値がインクリメントされた上でステップＳ１０４に戻り、以降の処理が繰り返し行われる。そして、最後の前方注視点Ｐ（ｎ）に対する処理が終了した段階で、一連の処理が終了する。

なお、以上の例では、サンプリングした各前方注視点Ｐ（ｎ）に対して、それぞれスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変更する必要があるかどうかを判定するようにしているが、複数の前方注視点Ｐ（ｎ）の中で曲率の変化率が最も大きい地点を判定してここを目標地点とし、この地点を対象とした処理のみを行うようにしてもよい。

本発明を適用した先行車両検出装置では、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１が、以上のような一連の処理を所定周期で繰り返し実行することにより、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを、道路状況に応じて常に最適な状態に保つことができ、様々な道路形状に対応して、先行車両の検出を高精度に行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を適用した先行車両検出装置の他の例について説明する。本実施形態の先行車両検出装置は、基本構成を上述した第１の実施形態と同様とし、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１による処理内容が、第１の実施形態とは若干異なるものである。すなわち、本実施形態の先行車両検出装置では、自車両が複数のレーンを有する道路を走行しており、自車両の走行レーンよりも曲率の大きな内側レーンが存在する場合を想定して、そのような道路環境でのカーブ路走行における傾向をふまえて、自車両が走行している走行車線前方の先行車両を追跡しているときと、走行車線前方に先行車両が存在していないときとで、前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量として、異なる値を算出するようにしている。

本実施形態の先行車両検出装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様であるので、ここでは図示及び詳細な説明を省略し、以下、本実施形態に特徴的なアクチュエータ制御部１１による処理内容について具体的な例を挙げながら説明する。

図６及び図７は、本実施形態の先行車両検出装置におけるコントローラ１０のアクチュエータ制御部１１により所定周期で実行される処理の具体的な一例を示すフローチャートである。

本実施形態の先行車両検出装置では、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１が、先ず、ステップＳ２０１において、車輪速センサ４から自車両の車輪速度を示すセンサ信号を読み込むと共に、画像処理部１２から、自車両が走行している走行レーンのレーン形状を示すデータや、自車両のヨー角（走行レーンに対する傾き）φｒのデータ等、自車両の走行環境に関するデータを読み込む。

次に、ステップＳ２０２において、車輪速センサ４から読み込んだセンサ信号に基づいて、第１の実施形態と同様の手法で、自車両の走行速度Ｖを算出する。

次に、ステップＳ２０３において、画像処理部１２からのデータに基づき、自車両が走行している走行レーンを検出する。具体的には、例えば図７（ａ）に示すように、自車両が３つのレーンを有する道路を走行している場合において、自車両の走行レーンが左側のレーンである場合（車両位置がＡの場合）には、前方カメラ２で撮像される画像は図７（ｂ）のようになり、画面右側に隣接レーンが現れるが画面左側には隣接レーンが認められない。また、自車両の走行レーンが中央のレーンである場合（車両位置がＢの場合）には、前方カメラ２で撮像される画像は図７（ｃ）のようになり、画面の左右に隣接レーンが現れる。また、自車両の走行レーンが右側レーンの場合（車両位置がＣの場合）には、前方カメラ２で撮像される画像は図７（ｄ）のようになり、画面左側に隣接レーンが現れるが画面右側には隣接レーンが認められない。このように、自車両が複数のレーンを有する道路を走行している場合には、自車両がどのレーンを走行しているかによって前方カメラ２で撮像される画像に違いが現れるので、前方カメラ２で撮像された画像を処理する画像処理部１２からのデータを解析することで、自車両が走行している走行レーンを検出することができる。

次に、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０３で検出した走行レーンに先行車両が存在するか否か、すなわち、今回の処理が先行車両の追跡を行っている状態での処理であるかどうかを判定する。

次に、ステップＳ２０５において、画像処理部１２からのデータに基づき、自車両前方に等間隔で並ぶ複数の地点を前方注視点Ｐ（ｉ：ｉ＝１〜ｎ）としてサンプリングし、第１の実施形態と同様の手法で、各前方注視点Ｐ（ｉ）における走行レーンの曲率推定値ρ（ｉ）を求める。このとき、自車両が走行している走行レーンよりも曲率の大きい内側レーンがあるときは、この内側レーンの曲率推定値も合わせて算出する。

次に、ステップＳ２０６において、自車両に最も近い前方注視点から順に、この前方注視点における走行レーンの曲率と、次の前方注視点における走行レーンの曲率との変化率ρａ（ｉ）を、第１の実施形態と同様の手法で算出する。

次に、ステップＳ２０７において、ステップＳ２０６で算出した変化率ρａ（ｉ）が基準値α以上となっているかどうかを判定し、変化率ρａ（ｉ）が基準値α以上となっている場合には、前方注視点Ｐ（ｉ）がスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変化させる必要のある目標地点であると判断して、次のステップＳ２０８へと進む。一方、変化率ρａ（ｉ）が基準値αを下回っている場合には、ステップＳ２１３へと処理を移行する。

ステップＳ２０８では、目標地点である前方注視点Ｐ（ｉ）において必要とされるスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの変化量（目標変化量）θ_ｗａｎｔを算出する。ここで、特に本実施形態では、図７に示すように、自車両が走行している道路に内側レーンがあるかどうか、更には内側レーンがある場合には先行車両追跡中であるかどうかによって、目標変化量θ_ｗａｎｔとして異なる値を算出するようにしている。図７は図６のステップＳ２０８での処理の詳細を示すサブルーチンであり、先ず、ステップＳ３０１において、走行レーンの内側に内側レーンがあるかどうかをステップＳ２０３での検出結果に基づいて判定する。そして、内側レーンがない場合には、ステップＳ３０２において、第１の実施形態と同様の手法で、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃが、走行レーンの中の内側の領域をスキャンできる向きとなるように、目標変化量θ_ｗａｎｔを算出する。

一方、内側レーンがある場合には、次にステップＳ３０３において、ステップＳ２０４での判定結果に基づいて、先行車両追跡中であるかどうかを判定する。そして、先行車両追跡中である場合には、ステップＳ３０４において、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃが、走行レーンと内側レーンとの境界周辺の領域をスキャンできる向きとなるように、目標変化量θ_ｗａｎｔを算出する。

具体的には、先ず、図９に示すように、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変更しない状態で自車両が前方注視点Ｐ（ｉ）に到達したときのスキャン幅中心Ｓｃの向きと、前方注視点Ｐ（ｉ）と次の前方注視点Ｐ（ｉ＋１）における内側レーン中央位置を結ぶ線とがなす角θ_{ｌａｎｅ＿ｃｅｎｔｅｒ}を求める。そして、この求めた値θ_{ｌａｎｅ＿ｃｅｎｔｅｒ}とスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅Ｓの角度θ_{ｒａｄｅｒ}とから、下記式（７）により、スキャン幅中心Ｓｃの目標変化量θ_ｗａｎｔを算出する。

θ_ｗａｎｔ＝θ_{ｌａｎｅ＿ｃｅｎｔｅｒ}−θ_{ｒａｄｅｒ}／２ ・・・（７）
一方、ステップＳ３０３で先行車両追跡中でないと判定された場合には、ステップＳ３０５において、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃが、内側レーンを中心とした領域をスキャンできる向きとなるように、目標変化量θ_ｗａｎｔを算出する。

具体的には、先ず、図１０に示すように、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変更しない状態で自車両が前方注視点Ｐ（ｉ）に到達したときのスキャン幅中心Ｓｃの向きと、前方注視点Ｐ（ｉ）と次の前方注視点Ｐ（ｉ＋１）における内側レーンの内側の境界を結ぶ線とがなす角θ_{ｌａｎｅ＿ｉｎｎｅｒ}を求める。そして、この求めた値θ_{ｌａｎｅ＿ｉｎｎｅｒ}とスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅Ｓの角度θ_{ｒａｄｅｒ}とから、下記式（８）により、スキャン幅中心Ｓｃの目標変化量θ_ｗａｎｔを算出する。

θ_ｗａｎｔ＝θ_{ｌａｎｅ＿ｉｎｎｅｒ}−θ_{ｒａｄｅｒ}／２ ・・・（８）
カーブ路走行中において、走行レーンの内側に走行レーンよりも曲率の大きな内側レーンがあるときは、車両はこの内側レーンよりを走行する傾向にある。そこで、本実施形態では、以上のような傾向をふまえ、内側レーンがある走行レーンを自車両が走行しているときで、先行車両を追跡中の場合には、先行車両が内側レーンよりを走行する可能性が高いので、走行レーンと内側レーンとの境界周辺を中心にスキャンできるように、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの目標変化量θ_ｗａｎｔを算出するようにしている。また、内側レーンがある走行レーンを自車両が走行しているときで、走行レーン上に先行車両が存在しない場合には、自車両が内側レーンに車線変更することも考慮して、内側レーンを中心にスキャンできるように、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの目標変化量θ_ｗａｎｔを算出するようにしている。

以上の処理によってスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの目標変化量θ_ｗａｎｔを算出したら、次に、ステップＳ２０９において、ステップＳ２０８で求めた目標変化量θ_ｗａｎｔとアクチュエータ２の可動速度Ｓとに基づいて、第１の実施形態と同様の手法で、アクチュエータ２がスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを目標変化量θ_ｗａｎｔ分だけ変化させるのに要する動作所要時間Ｔを算出する。

次に、ステップＳ２１０において、ステップＳ２０２で算出した自車両の走行速度Ｖと、ステップＳ２０９で算出した動作所要時間Ｔとに基づいて、第１の実施形態と同様の手法で、動作所要時間Ｔが経過する間に自車両が走行する経過走行距離Ｙを算出する。

次に、ステップＳ２１１において、自車両が目標地点である前方注視点Ｐ（ｉ）から経過走行距離Ｙ分だけ手前の地点に到達したかどうかを判定し、到達した段階でアクチュエータ２の動作を開始させる（ステップＳ２１２）。

以上のステップＳ２０６からステップＳ２１２までの処理は、ステップＳ２０５においてサンプリングした各前方注視点Ｐ（ｎ）毎にそれぞれ行われる。すなわち、ステップＳ２１３においてｉ＝ｎであるかどうかが判定され、ｉ＝ｎでない場合、すなわち未処理の前方注視点Ｐ（ｉ）が残されている場合には、ステップＳ２１４でｉの値がインクリメントされた上でステップＳ２０６に戻り、以降の処理が繰り返し行われる。そして、最後の前方注視点Ｐ（ｎ）に対する処理が終了した段階で、一連の処理が終了する。

なお、以上の例では、サンプリングした各前方注視点Ｐ（ｎ）に対して、それぞれスキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを変更する必要があるかどうかを判定するようにしているが、複数の前方注視点Ｐ（ｎ）の中で曲率の変化率が最も大きい地点を判定してここを目標地点とし、この地点を対象とした処理のみを行うようにしてもよい。

本実施形態の先行車両検出装置では、コントローラ１０のアクチュエータ制御部１１が、以上のような一連の処理を所定周期で繰り返し実行することにより、第１の実施形態と同様に、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃを道路状況に応じて常に最適な状態に保つことができ、様々な道路形状に対応して、先行車両の検出を高精度に行うことが可能となる。

特に、本実施形態の先行車両検出装置では、走行レーンの内側に内側レーンがある道路でのカーブ路走行における運転傾向をふまえ、スキャニングレーザレーダ１のスキャン幅中心Ｓｃの向きをこの運転傾向に沿ったかたちで決定するようにしているので、更に高精度な検出を行うことができる。

本発明を適用した先行車両検出装置の一構成例を示すブロック図である。 前記先行車両検出装置が備えるスキャニングレーザレーダの動作を説明する模式図である。 前記先行車両検出装置が備えるコントローラのアクチュエータ制御部により実行される一連の処理を示すフローチャートである。 前方注視点における走行レーンの曲率推定値を算出する方法を説明する図である。 前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の目標変化量を算出する手法を説明する図である。 第２の実施の形態を説明する図であり、コントローラのアクチュエータ制御部により実行される一連の処理を示すフローチャートである。 図６におけるステップＳ２０８での処理の詳細を示すフローチャートである。 複数のレーンを有する道路の中で自車両が走行する走行レーンを検出する手法を説明する図であり、（ａ）は車両位置を示す図、（ｂ）は（ａ）における車両位置Ａにて撮像されたカメラ画像を示す図、（ｃ）は（ａ）における車両位置Ｂにて撮像されたカメラ画像を示す図、（ｄ）は（ａ）における車両位置Ｃにて撮像されたカメラ画像を示す図である。 前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の目標変化量を算出する手法の他の例を説明する図であり、内側レーンのある走行レーンで先行車両を追跡中に前記目標変化量を算出する場合の例である。 前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の目標変化量を算出する手法の更に他の例を説明する図であり、内側レーンのある走行レーンを走行中で走行レーン上に先行車両が存在しないときに前記目標変化量を算出する場合の例である。

符号の説明

１ スキャニングレーザレーダ
２ アクチュエータ
３ 前方カメラ
１０ コントローラ
１１ アクチュエータ制御部
１２ 画像処理部
１３ 先行車両判定部

Claims (7)

1. 自車両前方をレーザ光により所定のスキャン幅でスキャンして先行車両を検出するスキャニングレーザレーダと、
   前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を可変にするアクチュエータと、
   前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御部とを備え、
   前記アクチュエータ制御部が、
   前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる必要がある地点を算出する目標地点算出手段と、
   前記目標地点算出手段により算出された地点で必要とされる前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量を算出する目標変化量算出手段と、
   前記アクチュエータの可動速度に基づき、前記アクチュエータが前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を前記目標変化量算出手段により算出された変化量だけ変化させるのに要する時間を算出する動作所要時間算出手段と、
   自車両の走行速度に基づき、前記動作所要時間算出手段により算出された時間で自車両が走行する距離を算出する経過走行距離算出手段とを有し、
   自車両が前記目標地点算出手段により算出された地点から前記経過走行距離算出手段により算出された距離分だけ手前の地点に到達した段階で、前記アクチュエータの動作を開始させること
   を特徴とする先行車両検出装置。
2. 前記目標地点算出手段は、自車両前方の道路曲率の変化率に基づいて、前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる必要がある地点を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の先行車両検出装置。
3. 自車両前方の画像を撮像する前方カメラをさらに備え、当該前方カメラにより撮像された画像に基づいて、前記自車両前方の道路曲率の変化率が認識されること
   を特徴とする請求項２に記載の先行車両検出装置。
4. 前記前方カメラにより撮像された画像に現れる車線の関係から、自車両が走行している走行車線が認識されること
   を特徴とする請求項３に記載の先行車両検出装置。
5. 前記目標変化量算出手段は、自車両が走行している走行車線前方の先行車両を追跡しているときと、走行車線前方に先行車両が存在していないときとで、前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量として、異なる値を算出すること
   を特徴とする請求項４に記載の先行車両検出装置。
6. 前記目標変化量算出手段は、自車両が走行している走行車線前方の先行車両を追跡しているときは、走行車線とこの走行車線よりも曲率の大きな内側車線との境界周辺がスキャンされるように前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量を算出し、走行車線前方に先行車両が存在していないときは、前記内側車線がスキャンされるように前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量を算出すること
   を特徴とする請求項５に記載の先行車両検出装置。
7. 自車両前方をレーザ光により所定のスキャン幅でスキャンして先行車両を検出するスキャニングレーザレーダと、当該スキャニングレーザレーダのスキャン中心幅を可変にするアクチュエータとを備える走行車両検出装置の制御方法であって、
   前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を変化させる必要がある地点を算出する第１のステップと、
   前記第１のステップで算出された地点で必要とされる前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心の変化量を算出する第２のステップと、
   前記アクチュエータの可動速度に基づき、前記アクチュエータが前記スキャニングレーザレーダのスキャン幅中心を前記第２のステップで算出された変化量だけ変化させるのに要する時間を算出する第３のステップと、
   自車両の走行速度に基づき、前記第３のステップで算出された時間で自車両が走行する距離を算出する第４のステップと、
   自車両が前記第１のステップで算出された地点から前記第４のステップで算出された距離分だけ手前の地点に到達した段階で、前記アクチュエータの動作を開始させる第５のステップとを有すること
   を特徴とする先行車両検出装置の制御方法。

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