JP4692077B2 - 先行車検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車検出範囲内で先行車を検出する先行車検出装置に関する。

従来、車両前方にビーム光を送出し、反射ビーム光を受信することによって、先行車を検出する装置が知られている（特許文献１参照）。この従来の装置では、高速走行時にはビーム光の広がり角を狭くして、自車両遠方におけるレーダ性能を確保するとともに、低速走行時には広がり角を広くして、自車両近方での広い範囲でのレーダ性能を確保している。

実開平３−１４４７７号公報

しかしながら、従来の装置では、先行車の走行状態に関係なく、自車両の速度に応じて、ビーム光の送出範囲を変更しているので、低速走行時に、自車両近方で先行車を検出している場合に、先行車が加速して車間距離が大きくなると、先行車を見失う可能性があるという問題があった。

本発明による先行車検出装置は、自車両前方の障害物検出範囲内に、先行車として認識するための先行車検出範囲を予め設定し、先行車検出範囲内に先行車が存在するか否かを判定する装置であって、自車両に対する先行車の相対速度、または、相対加速度を、先行車の自車両に対する走行状態として検出し、検出した自車両に対して先行車が離れる方向への相対速度或いは相対加速度が大きいほど、先行車検出範囲を進行方向に拡大することを特徴とする。

本発明による先行車検出装置によれば、自車両に対する先行車の走行状態に応じて、先行車検出範囲を変更するので、先行車の走行状態に応じて、適切な先行車検出範囲を設定することができ、先行車の見失いを低減することができる。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における先行車検出装置の構成を示す図である。第１の実施の形態における先行車検出装置は、シフトポジションセンサ１と、アクセルセンサ２と、車速センサ３と、レーダ装置４と、スロットルアクチュエータ５と、ブレーキアクチュエータ６と、ディスプレイ７と、スピーカ８と、通信機能付きナビゲーション装置９と、制御装置１０とを備える。

シフトポジションセンサ１は、現在のシフトポジションを検出する。アクセルセンサ２は、図示しないアクセルペダルが操作されたことを検知する。車速センサ３は、車両の速度を検出する。レーダ装置４は、自車両前方にレーザ光を送出し、反射信号を受信することにより、自車両前方を走行する先行車両を検出するとともに、先行車両までの距離を検出する。

スロットルアクチュエータ５は、制御装置１０からの指令に基づいて、図示しないスロットルバルブの開閉を制御することによって、車両の加減速を制御する。ブレーキアクチュエータ６は、制御装置１０からの指令に基づいて、各車輪に設けられている油圧ブレーキ（不図示）の制動力を制御する。

制御装置１０は、レーダ装置４によって検出される車間距離、および、車速センサ３によって検出される自車両の速度に基づいて、自車両が先行車両に追従して自動走行するための先行車追従制御を行う。例えば、先行車両を検出している場合には、自車両と先行車両との車間距離が一定距離に保たれるように、スロットルアクチュエータ５およびブレーキアクチュエータ６を制御する。

ディスプレイ７は、ドライバが見やすい位置に設けられており、先行車追従制御の作動の有無等を表示する。スピーカ８は、警告音を発したり、車両の状況等を音声にて出力する。

通信機能付きナビゲーション装置９は、目的地までの推奨ルートの演算や、車両の現在地付近の地図表示など、カーナビゲーション装置の一般的な処理を行うとともに、図示しない路側装置から、一時停止位置を示す信号や、赤信号による停止指示の信号を受信する。制御装置１０は、先行車追従制御を行っているときに、通信機能付きナビゲーション装置９が一時停止位置を示す信号を受信した場合や、赤信号による停止指示の信号を受信した場合に、受信した信号に基づいて、自車両を停止させるために、ブレーキアクチュエータ６を作動させる。

図２は、制御装置１０によって行われる処理内容を示すフローチャートである。先行車追従制御を開始するためのスイッチ（不図示）がドライバによって操作され、レーダ装置４からレーザ光が送出されると、制御装置１０は、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、車速センサ３によって検出される車速が所定車速より高いか否かを判定する。ここでは、所定車速を４０ｋｍ／ｈとする。自車両の速度が所定車速以下であると判定するとステップＳ２０に進み、所定車速より高いと判定すると、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ２０では、レーダ装置４から送出するレーザ光に基づいて、先行車を検出するための先行車検出範囲を低速用の検出範囲に設定する。一方、ステップＳ３０では、先行車検出範囲を高速用の検出範囲に設定する。先行車検出範囲は、先行車として認識するための範囲であり、自車両前方の障害物検出範囲内で設定される。

図３は、低速走行用の先行車検出範囲を示す図であり、図４は、高速走行用の先行車検出範囲を示す図である。自車両が低速で走行している場合には、追従対象となる先行車は、近距離に存在すると考えられるので、先行車検出範囲を広角かつ近距離とする。ここでは、直進方向の検出距離を４５ｍとする。一方、自車両が高速で走行している場合には、追従対象となる先行車は、遠距離に存在している可能性があるため、先行車検出範囲を狭角かつ遠距離とする。ここでは、直進方向の検出距離を１５０ｍとする。

なお、車速に応じて、先行車検出範囲は変更するが、レーザ光の送出範囲は変更しない。すなわち、車速が所定車速（４０ｋｍ／ｈ）以下の場合には、図３に示す先行車検出範囲内に存在する車両を先行車として認識し、車速が所定車速より高い場合には、図４に示す先行車検出範囲内に存在する車両を先行車として認識する。逆に、検出していた先行車が先行車検出範囲から外れると、先行車を見失ったと判断する。

ステップＳ２０またはステップＳ３０の処理を終了すると、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、ステップＳ２０またはステップＳ３０で設定された先行車検出範囲内において、レーダ装置４によって先行車が検出されたか否かを判定する。設定された先行車検出範囲内において、先行車が検出されたと判定するとステップＳ５０に進み、先行車が検出されていないと判定すると、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ５０では、先行車検出範囲を変更するための余裕距離を算出する。余裕距離の算出方法について説明する。制御装置１０は、まず、レーダ装置４によって複数回検出された先行車までの車間距離に基づいて、自車両に対する先行車の相対速度を求めるとともに、求めた相対速度に基づいて、自車両に対する先行車の相対加速度を算出する。なお、相対速度および相対加速度は、自車両から離れる方向をプラスとし、自車両に近づく方向をマイナスとする。

次に、制御装置１０は、求めた相対速度および相対加速度に対応する余裕距離を求める。制御装置１０内のメモリ（不図示）には、相対速度と余裕距離との関係を示すテーブル、および、相対加速度と余裕距離との関係を示すテーブルが格納されている。図５は、相対速度と余裕距離との関係の一例を示す図である。ここでは、図５に示すように、自車両に対する先行車の相対速度が０ｋｍ／ｈ以下の時の余裕距離を５ｍとし、相対速度が大きくなるほど、余裕距離が大きくなるようにしている。ただし、相対速度が３０ｋｍ／ｈ以上になると、余裕距離は１０ｍとする。

図６は、相対加速度と余裕距離との関係の一例を示す図である。ここでは、図６に示すように、自車両に対する先行車の相対加速度が０Ｇ以下の時の余裕距離を５ｍとし、相対加速度が大きくなるほど、余裕距離が大きくなるようにしている。ただし、相対加速度が０．２Ｇ以上の場合には、余裕距離を１０ｍとする。

制御装置１０は、メモリ（不図示）に格納されているテーブルを参照して、相対速度に対応する余裕距離および相対加速度に対応する余裕距離を求め、求めた余裕距離を加算することにより、最終的な余裕距離を求める。余裕距離を求めると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ステップＳ５０で求めた余裕距離に基づいて、先行車検出範囲を変更する。図７は、余裕距離に基づいて変更した先行車検出範囲を示す図である。図７に示すように、ステップＳ２０またはステップＳ３０で設定した先行車検出範囲に対して、余裕距離の分だけ先行車検出範囲を進行方向に広げる。すなわち、相対速度が大きくなるほど、自車両遠方方向に、先行車検出範囲を拡大するとともに、相対加速度が大きくなるほど、自車両遠方方向に先行車検出範囲を拡大する。これにより、先行車が加速した場合でも、先行車を見失わずに、先行車追従制御を継続して行うことができる。余裕距離に基づいて、先行車検出範囲を変更すると、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、先行車を見失ったか否かを判定する。レーダ装置４から入力される信号に基づいて、先行車を検出し続けていると判定するとステップＳ５０に戻り、検出していた先行車を見失ったと判定すると、ステップＳ１０に戻る。

図８は、先行車追従制御が行われている状態で車両が停止した後に制御装置１０によって行われる処理内容を示すフローチャートである。先行車追従制御が行われている状態で車両が停止する状況として、先行車が停止したことに伴って自車両が停止する場合と、通信機能付きナビゲーション装置９が一時停止位置を示す信号を受信したり、赤信号による停止指示の信号を受信した場合とがある。

ステップＳ１００では、車速センサ３によって検出される車速に基づいて、自車両が停止したか否かを判定する。自車両が停止していないと判定するとステップＳ１００で待機し、停止したと判定すると、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、レーダ装置４によって、レーザ光の照射範囲内において、人が検出されたか否かを判定する。レーダ装置４は、自車両前方にレーザ光を送出し、物体に反射して戻ってくる反射光を受光することにより、車両前方に存在する物体を検出する。ここで、車に反射して戻ってくる反射光と、人に反射して戻ってくる反射光とでは、検出した距離に対する反射光強度が大きく異なる（人は車に比べてレーザ光を吸収する量が多く、正反射光成分が少ない）ので、レーダ装置４は、受光したレーザ光の強度に基づいて、レーザ光の照射範囲内に人が存在するか否かを検出する。レーザ光の照射範囲内に人が存在すると判定するとステップＳ１２０に進み、人が存在しないと判定するとステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１２０では、レーダ装置４に対して、レーザ光の送出を停止する指令を出す。これにより、レーダ装置４は、レーザ光の送出を停止するので、歩行者に長時間レーザ光が当たることを防止することができる。レーザ光の送出を停止する指令を出すと、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、シフトポジションがドライブ（Ｄ）の位置にある状態で、ドライバが図示しないアクセルペダルを操作したか否かを判定する。シフトポジションセンサ１によって検出されるシフト位置、および、アクセルセンサ２から入力される信号に基づいて、シフトポジションがドライブ（Ｄ）の位置にある状態で、ドライバがアクセルペダルを操作したと判定すると、ステップＳ１４０に進み、それ以外の場合には、Ｓ１１０に戻る。

ステップＳ１４０では、レーダ装置４に対して、レーザ光の送出を開始する指令を出す。これにより、レーダ装置４は、レーザ光の送出を開始する。レーザ光の送出を開始する指令を出すと、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、自車両の停止前に、先行車に追従して走行していたか否かを判定する。先行車に追従して走行しておらず、通信機能付きナビゲーション装置９が一時停止位置を示す信号を受信したり、赤信号による停止指示の信号を受信することによって、車両が停止した場合には、ステップＳ１００に戻る。一方、先行車に追従して走行しており、先行車が停止したことに伴って、自車両が停止したと判定すると、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、ドライバによってアクセルペダルが踏まれている間、先行車検出範囲を拡大する。図９は、拡大前の先行車検出範囲および拡大後の先行車検出範囲を示す図である。図９に示す例では、拡大前の先行車検出範囲に対して、直進方向に１５ｍだけ、先行車検出範囲を拡大している。このように、車両の停止前に先行車を検出していた場合において、自車両の発進時に、先行車検出範囲を拡大することにより、先行車を見失ってしまうことを防ぐことができる。例えば、先行車の発進よりも自車両の発進が遅れた場合でも、先行車を見失わずに、先行車追従制御を継続して行うことができる。

第１の実施の形態における先行車検出装置によれば、自車両に対する先行車の走行状態に応じて、先行車を検出するための先行車検出範囲を変更する。特に、自車両に対する先行車の相対速度が大きいほど、先行車検出範囲を進行方向に拡大するとともに、自車両に対する先行車の相対加速度が大きいほど、先行車検出範囲を進行方向に拡大するので、捕捉している先行車を見失わずに、捕捉し続けることができる。また、低速走行時の先行車検出範囲を、高速走行時の先行車検出範囲に比べて、自車両に近いエリアに設定するシステムにおいては、低速走行時に先行車が加速した場合でも、先行車を見失うのを防ぐことができるという効果がより大きくなる。

また、第１の実施の形態における先行車検出装置によれば、車両の停止時に、レーザ光の照射範囲内で人を検出すると、レーザ光の送出を停止し、自車両の発進に伴ってレーザ光の送出を再開するので、人に長時間レーザ光が当たることを防止するとともに、車両の発進後には、自動的に先行車を検出して追従する制御を行うことができる。また、自車両の発進時に、先行車検出範囲を拡大するので、先行車の発進に遅れて自車両が発進した場合でも、先行車を見失ってしまうことを防ぐことができる。

なお、低速走行時においても、先行車検出範囲を拡大しておく方法も考えられるが、この場合には、隣接車線を走行している車を誤って先行車として認識してしまう可能性がある。しかし、第１の実施の形態における先行車検出装置によれば、低速走行時の先行車検出範囲を高速走行時の先行車検出範囲に比べて近距離にしておき、自車両と先行車との間の走行状態に応じて、先行車検出範囲を変更するので、上述した先行車の誤検出の問題を回避しつつ、検出している先行車を見失ってしまう事態が生じるのを防ぐことができる。

−第２の実施の形態−
第２の実施の形態における先行車検出装置の構成は、図１に示す第１の実施の形態における先行車検出装置の構成と同じである。また、先行車追従制御を行っている時に、自車両に対する先行車の相対速度および相対加速度に応じて、先行車検出範囲を変更する制御、すなわち、図２に示すフローチャートの処理も、第１の実施の形態における先行車検出装置と同様に行う。第２の実施の形態における先行車検出装置が第１の実施の形態における先行車検出装置と異なるのは、先行車追従制御時に車両が停止した後に行う処理内容である。

図１０は、先行車追従制御が行われている状態で車両が停止した後に、第２の実施の形態における先行車検出装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートの処理と同じ処理内容のステップについては、同一の番号を付して詳しい説明は省略する。

ステップＳ１００では、車両が停止したか否かを判定し、車両が停止したと判定するとステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、レーダ照射範囲内で人が検出されたか否かを判定する。レーダ照射範囲内で人が検出されたと判定するとステップＳ２００に進み、人が検出されていないと判定すると、ステップＳ１００に戻る。ステップＳ２００では、レーザ光の送出頻度を減少させる。これにより、歩行者にレーザ光が照射される頻度を低減させることができる。

ステップＳ２００に続くステップＳ１３０では、シフトポジションがドライブ（Ｄ）の位置にある状態で、ドライバが図示しないアクセルペダルを操作したか否かを判定する。シフトポジションセンサ１によって検出されるシフト位置、および、アクセルセンサ２から入力される信号に基づいて、シフトポジションがドライブ（Ｄ）の位置にある状態で、ドライバがアクセルペダルを操作したと判定すると、ステップＳ２１０に進み、それ以外の場合には、Ｓ１１０に戻る。

ステップＳ２１０では、ステップＳ２００で減少させたレーザ光の送出頻度を、減少前の状態に戻して、ステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０では、自車両の停止前に、先行車に追従して走行していたか否かを判定する。停止前に先行車に追従して走行していたしていたと判定するとステップＳ２３０に進み、先行車に追従していなかったと判定すると、ステップＳ１００に戻る。

ステップＳ２３０では、車両の停止中に、先行車を見失ったか否かを判定する。車両の停止中に、レーザ光の送出頻度を減少させたために、先行車を見失ったと判定するとステップＳ２４０に進み、先行車を検出し続けていると判定すると、先行車検出範囲を変更せずに、ステップＳ１００に戻る。この場合でも、先行車を検出している間は、図２に示す処理、すなわち、自車両に対する先行車の相対速度および相対加速度に応じて、先行車検出範囲を進行方向に拡大する処理が行われる。

ステップＳ２４０では、ドライバによるアクセルペダル操作が行われているか否かを判定する。ドライバによるアクセルペダル操作が行われていると判定するとステップＳ１６０に進み、アクセルペダル操作が行われていないと判定すると、先行車検出範囲を変更せずに、ステップＳ１００に戻る。ステップＳ１６０では、ドライバによってアクセルペダルが踏まれている間、先行車検出範囲を進行方向に拡大する。

第２の実施の形態における先行車検出装置によれば、車両の停止時に、レーザ光の照射範囲内で人を検出すると、レーザ光の送出頻度を減少させ、自車両の発進に伴ってレーザ光の送出頻度を元に戻すので、車両が停止している間に、人にレーザ光が当たる頻度を減少させることができる。また、レーザ光の送出頻度を減少させている間に、先行車を見失った場合において、ドライバが先行車に追従して走行するためにアクセルペダル操作を行うと、先行車検出範囲を進行方向に拡大するので、見失った先行車を迅速に検出することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されることはない。例えば、先行車検出範囲を変更するための余裕距離は、自車両に対する先行車の相対速度および相対加速度に基づいて決定したが、自車両と先行車との間の車間距離も考慮して決定することもできる。この場合、車間距離が大きくなるほど、余裕距離を大きくすればよい。

上述した第１および第２の実施の形態では、車両が停止した後に、レーダ照射範囲内で人を検出すると、レーザ光の送出を停止したり、レーザ光の送出頻度を減少させたが、車両の停止状態が所定時間以上継続した後に、レーダ照射範囲内で人を検出すると、レーザ光の送出を停止したり、レーザ光の送出頻度を減少させるようにしてもよい。また、第２の実施の形態における先行車検出装置では、車両の停止時に、レーダ照射範囲内で人を検出すると、レーザ光の送出頻度を減少させたが、送出頻度を変えずに、レーザ光の発光強度を低減させることもできる。

図８に示すフローチャートおよび図１０に示すフローチャートのステップＳ１３０では、シフトポジションがドライブ（Ｄ）の位置にある状態で、ドライバが図示しないアクセルペダルを操作したか否かを判定したが、停止している車両が発進したか否かを判定できればよい。従って、先行車に追従して自動発進するシステムでは、車速センサ３によって検出される車速に基づいて、自車両が発進したか否かを判定することができる。また、車両の停止時に、ドライバが図示しない発進スイッチを操作することによって車両が発進するシステムでは、発進スイッチが操作されたか否かを判定するようにしてもよい。

先行車の検出、および、車両停車中における人の検出（障害物検出）は、レーダ装置４からレーザ光を送出・受光することにより行ったが、レーザ光以外の波長（例えば、ミリ波）を利用することもできるし、レーダ装置以外の機器を利用することもできる。例えば、車両前方を撮像するカメラを車両に搭載して、撮像した画像に基づいて、先行車および人等の障害物を検出するようにしてもよい。また、ソナー（超音波装置）を利用して障害物を検出することもできる。さらに、レーダ装置、車載カメラ、および、ソナー等、複数の機器を備えるようにしてもよい。

特許請求の範囲の構成要素と第１および第２の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、制御装置１０およびレーダ装置４が先行車検出手段、走行状態検出手段、および、人検知手段を、制御装置１０が先行車検出範囲変更手段および信号制御手段を、アクセルセンサ２がアクセル検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

第１の実施の形態における先行車検出装置の構成を示す図 自車両と先行車との走行状態に応じて、先行車検出範囲を変更する処理内容を示すフローチャート 低速走行時の先行車検出範囲を示す図 高速走行時の先行車検出範囲を示す図 相対速度と余裕距離との関係の一例を示す図 相対加速度と余裕距離との関係の一例を示す図 余裕距離に基づいて変更した先行車検出範囲を示す図 第１の実施の形態における先行車検出装置において、先行車追従制御が行われている状態で車両が停止した後に制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 拡大前の先行車検出範囲および拡大後の先行車検出範囲を示す図 第２の実施の形態における先行車検出装置において、先行車追従制御が行われている状態で車両が停止した後に制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１…シフトポジションセンサ、２…アクセルセンサ、３…車速センサ、４…レーダ装置、５…スロットルアクチュエータ、６…ブレーキアクチュエータ、７…ディスプレイ、８…スピーカ、９…通信機能付きナビゲーション装置、１０…制御装置

Claims (6)

1. 自車両前方の障害物検出範囲内に、先行車として認識するための先行車検出範囲を予め設定し、該先行車検出範囲内に先行車が存在するか否かを判定する先行車検出手段と、
   前記先行車検出手段によって検出された先行車の、自車両に対する相対速度、または自車両に対する相対加速度を、先行車の自車両に対する走行状態として検出する走行状態検出手段と、
   前記走行状態検出手段によって検出される、自車両に対する先行車の走行状態に応じて、前記先行車検出範囲を変更する先行車検出範囲変更手段とを備え、
   前記先行車検出範囲変更手段は、前記走行状態検出手段によって検出される、自車両に対して先行車が離れる方向への相対速度或いは相対加速度が大きいほど、前記先行車検出範囲を進行方向に拡大することを特徴とする先行車検出装置。
2. 請求項１に記載の先行車検出装置において、
   前記先行車検出手段は、自車両前方に信号を送出し、反射信号を受信することにより、
   先行車を検出するものであって、
   自車両の停止時に、前記信号の送出範囲内に人が存在するか否かを判定する人検知手段と、
   前記人検知手段によって、信号の送出範囲内に人が存在すると判定されると、信号の送出を停止させるとともに、車両が発進すると、信号の送出を再開する信号制御手段とをさらに備えることを特徴とする先行車検出装置。
3. 請求項１に記載の先行車検出装置において、
   前記先行車検出手段は、自車両前方に信号を送出し、反射信号を受信することにより、
   先行車を検出するものであって、
   自車両の停止時に、前記信号の送出範囲内に人が存在するか否かを判定する人検知手段と、
   前記人検知手段によって、信号の送出範囲内に人が存在すると判定されると、信号の送出頻度を低減させるとともに、車両が発進すると、信号の送出頻度を元に戻す信号制御手段とをさらに備えることを特徴とする先行車検出装置。
4. 請求項１に記載の先行車検出装置において、
   前記先行車検出手段は、自車両前方に信号を送出し、反射信号を受信することにより、
   先行車を検出するものであって、
   自車両の停止時に、前記信号の送出範囲内に人が存在するか否かを判定する人検知手段と、
   前記人検知手段によって、信号の送出範囲内に人が存在すると判定されると、送出する信号の信号強度を低減させるとともに、車両が発進すると、信号強度を元に戻す信号制御手段とをさらに備えることを特徴とする先行車検出装置。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の先行車検出装置において、
   ドライバによるアクセルペダル操作を検出するアクセル検出手段をさらに備え、
   前記先行車検出範囲変更手段は、車両の停止時に信号の送出範囲内に人が存在すると判定された後に、前記信号制御手段によって信号の送出状態が変更された場合において、車両の発進時に、前記アクセル検出手段によってドライバによるアクセルペダル操作が検出された場合には、前記先行車検出範囲を進行方向に拡大することを特徴とする先行車検出装置。
6. 自車両前方の障害物検出範囲内に、先行車として認識するための先行車検出範囲を予め設定し、該先行車検出範囲内に先行車が存在するか否かを判定する先行車検出装置において、
   自車両に対する先行車の相対速度、または、相対加速度を、先行車の自車両に対する走行状態として検出し、検出した自車両に対して先行車が離れる方向への相対速度或いは相対加速度が大きいほど、前記先行車検出範囲を進行方向に拡大することを特徴とする先行車検出装置。
   

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