JP4757668B2 - 車両検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、自車両の前方を電磁波ビームで走査するレーダを備え、その検出データに基づいて先行車両等の物体を検出する車両検出装置に関する。

走行中の自車両の前方を監視し車間距離制御等に資するための車載装置として、自車両の前方を電磁波ビーム（レーザビーム等）で走査して先行車両等の物体を検出するレーダが実用化されている。また、道路形状が曲線の場合に、そのカーブを推定するために自車両の回転速度を検出するヨーレートセンサが使用されることがある。ヨーレートセンサは、例えば、Ｕ字型の金属板に圧電セラミックスを貼り付けて構成され、車両の回転動作に伴って圧電セラミックスが歪み、それにより電圧が発生することを利用して、車両の回転速度が検出される。

ヨーレートセンサには、ノイズの影響を防ぎ、ハンドル操作の微妙な揺れや車両の姿勢変化等による誤動作を防ぐために、一般には、適切な時定数を持つフィルタ（遅延フィルタ）が接続される。

フィルタを接続したヨーレートセンサを使用してカーブを推定する従来の装置としては特許文献１〜３に提案されているものがある。

特許文献１では、自車両と先行車両の走行軌跡を推定し、それらの推定軌跡に基づいて先行車両が自車両の走行軌跡に存在するかどうかを判定する。すなわち、両者の推定走行軌跡の偏差を求めて、直線路からカーブに連なる走行路、カーブから直線路に連なる走行路、又はＳ時カーブなどで、自車両と先行車両が同じ走行路上を走行しているかどうかを判定する。

特許文献２では、フィルタの時定数を適宜変更することによりカーブの曲率変化に対する追従性を上げている。

特許文献３では、自車両がカーブを走行していると判断しているきには、誤認識を防ぐために先行車両についての判断をしない。
特開平１０−００２９５号公報 特開２００４−２１７１７８号公報 特開平０９−２０７６０９号公報

しかしながら、上記の車両検出装置においても、自車両がカーブに進入するときやカーブを脱出するとき等ハンドル操作が急になるときに、フィルタの遅延に起因してカーブ推定に大きな誤差が生じるため、所期の目的を達成できなくなる不都合がある。すなわち、先行車両が自車線上に実際には存在していても、存在しないとして先行車両ロストの状態と判定したり、先行車両が自車線上に実際には存在していなくても、存在すると判断したりする可能性があり、その結果、車両検出装置の出力に基づいて速度制御を行う場合に、先行車両との衝突事故や不必要な急ブレーキを引き起こすなどの様々な問題が生じることがあった。

本発明の目的は、カーブ脱出時やカーブ進入時など、道路形状を原因として急激なハンドル操作が行われた場合に、誤動作を防ぐために先行車両についての判断を行わないようにする車両検出装置を提供することにある。

本発明は、自車両の前方を電磁波ビームで走査して先行車両等の物体を検出するレーダと、自車両の回転速度を検出するヨーレートセンサと、自車両の速度を検出する車速検出センサと、を備えている。

電磁波ビームとしては、例えばレーザビームがあり、レーダは、このビームを車両前方に水平面で扇形状となるように左から右にスキャンする。ビームは２次元にスキャンすることもでき、この場合は、左から右へのスキャンを繰り返しながら上下方向にスキャン位置を順次移動することにより実現出来る
ヨーレートセンサは、自車両の回転時に生じる遠心力で圧電センサの歪みを生じさせ、これにより発生する電圧により自車両の回転速度を検出する。

本発明は、さらに、前記ヨーレートセンサの出力を第１の時定数でフィルタリングする第１のフィルタと、前記ヨーレートセンサの出力を前記第１の時定数よりも値の小さい第２の時定数でフィルタリングする第２のフィルタと、を備えている。

第１のフィルタは、通常使用のためのもので、適当な時定数を持たせることによりノイズ、ハンドル操作の揺れ、車両の姿勢変化等による誤動作を防ぐためのもので、例えばＣＲ成分を含む遅延フィルタで構成される。第２のフィルタは、第１のフィルタよりも時定数が小さく設定され、応答性が高速となるようにされる。

本発明は、さらに、前記第１のフィルタの出力と前記自車両の速度から推定した第１のカーブと、前記第２のフィルタの出力と前記自車両の速度から推定した第２のカーブとのズレ量を検出し、そのズレ量が一定値以下のときには、前記レーダで検出した物体が自車線内にある先行車両であるか否かの判定を行い、前記ズレ量が一定値を超えているときにはその判定を行わない自車線判定手段を備えている。

すなわち、高速のハンドル操作等に対しても追従するフィルタ（第２のフィルタ）出力により推定された第２のカーブと、追従に一定の遅延があるフィルタ（第１のフィルタ）出力により推定される第１のカーブとのズレ量が大きい場合、つまり、車速が高速であったり、カーブの曲率が大きかったりする場合に、誤差が大きくなると見做して、レーダで検出した物体が自車線内を走行する先行車両であるかどうかの判定を行わない。このズレ量が一定値以上のときは、典型的には自車両がカーブに進入したときやカーブを脱出したときであり、ハンドル操作が急でないカーブ走行中にはズレ量は一定値以下である。したがって、この発明では、カーブ進入時とカーブ脱出時において先行車両についての判断を停止して誤認識（誤動作）を防ぎ、カーブ走行中においては先行車両についての判断を行う。このため、先行車両について判断をしない時間が短時間で済む。

本発明によれば、カーブ脱出時やカーブ進入時など急激なハンドル操作が行われた場合等に、先行車両についての誤った判断を防ぐことができる。

図１は、本発明の実施形態である車両検出装置の要部ブロック図である。

レーザレーダ１は、自車両の前方をレーザビームで走査して先行車両等の物体を検出する。レーザビームの発射方向（受光方向）から物体の位置を検出し、同ビームの発射タイミングと同ビームの受波タイミングとの時間差から物体までの距離を測定する。また、同ビームの発射方向から物体の方位を検出する。

受光信号は物体認識部２に出力される。物体認識部２は、受光信号（方位情報と距離情報を含む）から物体を認識する。例えば、物体からの反射パターン、物体までの距離、方位により、該物体が先行車両であると認識する。

物体認識部２で認識した物体情報は自車線判定部３に入力する。

自車線判定部３は、後述の２つのフィルタ出力で各々推定した２つのカーブのズレ量を検出し、そのズレ量が一定値以下のときには、前記レーダレーダ１で検出した物体が自車線内にある先行車両であるか否かの判定を行い、前記ズレ量が一定値を超えているときにはその判定を行わない。

自車両にはヨーレートセンサ４が設置されている。ヨーレートセンサ４は、自車両の回転時に生じる遠心力で圧電センサに歪みを生じさせ、これにより発生する電圧により自車両の回転速度をヨー信号として検出する。ヨー信号は、フィルタＡ（第１のフィルタ）とフィルタＢ（第２のフィルタ）に入力する。フィルタＡは、通常の自車線推定用のフィルタであり、例えばＣＲフィルタ（遅延フィルタ）で構成される。フィルタの構造は、アナログであってもデジタルであっても良く、遅延時間が時定数の設定により決まるものであればよい。フィルタＢは、フィルタＡよりも時定数が小さく、高速のヨー信号の変化に追従することができる。例えは、直線路からカーブに進入するときやカーブを脱出して直線路に進入するときのハンドルの高速操作に対しても追従して出力する。これに対して、フィルタＡには、ノイズ、通常のハンドル操作の揺れ、車両の姿勢変化等による誤動作を防ぐために時定数が比較的大きいものが選択され、直線路からカーブに突入するときのハンドルの高速操作等に対しては追従できない。なお、フィルタＢは、自車両の車速（数１０ｋｍ／時）に対して殆ど遅延が生じず、ヨー信号の波形を略保ったまま出力する。

上記２つのフィルタ出力は、ヨー遅延監視部５に入力する。ヨー遅延監視部５は、２つのフィルタ出力の差を監視し、その差（ヨー遅延）が一定値以下かどうかの情報を自車線判定部３に対して出力する。車速センサ６は、自車両の車速を常に検出し、検出している速度を自車線判定部３に出力する。

次に、上記の構成からなる車両検出装置の動作概要について説明する。

最初に、上記フィルタＡだけを使用する場合の不具合について詳細に説明する。

図２は、ヨーレートセンサから出力されるヨー信号（以下、実ヨーと称する）と、上記フィルタＡに対応する通常のフィルタを通過した後のフィルタ通過後ヨー信号（以下、フィルタ後ヨーと称する）とを示している。同図は、直線路から曲線路に進入した時や、曲線路から直線路に通過した時など、ハンドル操作が急なときの信号変化を示している。

同図に示すように、実ヨーＹ１に対して、フィルタ後ヨーＹ２は、応答が遅れているため、この遅延による誤差Ｅが生じている。誤差Ｅは、実ヨーとフィルタ後ヨーとの差であり、自車線推定誤差となる。したがって、フィルタとして図２に示すような通常のフィルタだけを使用する限り、この誤差Ｅのために、急なハンドル操作時に自車線判定を誤り、そのため、先行車両を検出していたとしても、この先行車両が自車線上にない先行者ロストの状態と判定したり、自車線上に先行車両が存在していても、存在しないと判断したりしてしまい、その結果、速度制御を行う場合には衝突や急ブレーキなどの様々な問題を起こすことになる。

上記誤差については、自車両が直線路から曲線路に進入するシーンや、自車両が曲線路から直線路に進入するシーンに生じやすい。例えば、図３に示すように、前者のシーンでは、フィルタ後ヨーにより推定した推定自車線（以下、推定カーブと称する）と、実際のカーブとのずれ量（自車線推定誤差）は相当大きく、同様に、図４に示すように、後者のシーンでも、フィルタ後ヨーにより推定した推定カーブと、実際のカーブとのずれ量（自車線推定誤差）は相当大きくなる。したがって、通常のフィルタを１つ使うだけでは、上述の問題を解決できない。

本実施形態の装置では、図５に示すように、２つのフィルタを使用して、各フィルタを通過したフィルタ後ヨーのズレ量（差）εを検出し、そのズレ量εに基づいて、先行車両について判定を行うかどうかを決める。２つのフィルタは、図１に示すような通常の時定数を持つフィルタＡ（第１のフィルタ）と、時定数が第２のフィルタよりも小さな値に設定されているフィルタＢ（第２のフィルタ）で構成される。フィルタＡの出力と車速とに基づいて第１のカーブを推定し、フィルタＢの出力と車速とに基づいて第２のカーブを推定する。道路のカーブにクロソイド曲線を使う場合は（通常の道路ではクロソイド曲線を使っている）、カーブの推定をするのにこのクロソイド曲線をパラメータとして使用する。そして、この２つのカーブのズレ量εが一定値以内のとき、レーザレーダ１で検出した物体が前記第１のカーブ内にあるか否かを判定し、該第１のカーブ内にあると判定したときには該物体を自車線内にある先行車両であると判定し、該第１のカーブ内にないと判定したとき、又は前記ズレ量εが一定値を超えているときは該物体についての判定をしない。つまり、レーザレーダ１で検出した物体が第１のカーブ内にないと判定したとき、又は前記ズレ量εが一定値を超えているときは、その判定を停止する。上記ズレ量εは、例えば、車速が早い場合や、カーブの曲率が大きい場合に一定値を超える可能性が高くなる。

上記２つのカーブのズレ量εは、自車両Ｐの現在位置から所定時間経過したタイミングでの計算値で良いが、好ましくは、先行車両の追従目標とする車間時間に設定する。この時間は例えば、２.５秒程度である。また、ズレ量εは、車線幅に設定するのが好ましく、この程度の大きさに設定することで、先行車両判定誤差をほぼなくすことができる。

次に、本実施形態の車両検出装置の動作を図６のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳＴ１では、物体認識部２において受信信号を処理して物体ＯＢＪを認識する。ステップＳＴ２では、フィルタＢの出力であるヨーＹＢ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）を取得する。ステップＳＴ３では、フィルタＡの出力であるヨーＹＡ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）を取得する。ステップＳＴ４では、ヨーＹＢと車速（自車速度）とに基づいてカーブ半径を求めカーブＣ１（図５参照）を推定する。このとき道路のカーブ曲線がクロソイド曲線として設計されているなら、このクロソイド曲線をパラメータとして使用する。ステップＳＴ５では、ヨーＹＡと車速とに基づいて、２.５秒（先行車両の追従目標とする車間時間）後の推定自車座標（ＡＸ，ＡＹ）を求める。ステップＳＴ６では、ヨーＹＢと車速とに基づいて、２.５秒（先行車両の追従目標とする車間時間）後の推定自車座標（ＢＸ，ＢＹ）を求めるｑ
次に、ステップＳＴ７において、推定自車座標（ＡＸ，ＡＹ）と推定自車座標（ＢＸ，ＢＹ）との差が車線幅以下かどうかを判定する。すなわち、図５において２つのカーブＣ１、Ｃ２のズレ量εが車線幅以下かどうかを判定する。もし、車線幅以下であるなら、ステップＳＴ８で物体ＯＢＪがカーブＣ１の推定車線内にあるかどうかを判定する。物体ＯＢＪがカーブＣ１の推定車線内にあれば、その物体を先行車両として判定する（ステップＳＴ9）。推定車線内に無ければ、何もせずに終了する。

前記ステップＳＴ７において、推定自車座標（ＡＸ，ＡＹ）と推定自車座標（ＢＸ，ＢＹ）との差が車線幅を超えていれば、ステップＳＴ１０において物体ＯＢＪがすでに先行車両として認識されているかどうか（前回の物体認識時に先行車両として判断されているかどうか）を判定する。すでに先行車両として認識されていればステップＳＴ８に進み、反対に先行車両として認識されていなければ何もせず終了する。

したがって、図５において２つのカーブＣ１、Ｃ２のズレ量εが車線幅を超えていて、且つ、物体ＯＢＪが既に先行車両として認識されていなければ、その物体について先行車両の判定を行わない。つまり、物体ＯＢＪが自車線内にある先行車両であるか否かの判定を行わない。

図７は、動作特性を示す図である。縦軸はヨー、横軸は時間である。実ヨーＹｒは、カーブへの進入時とカーブからの脱出時（直線路への進入時）においてハンドル操作が急となるため、その立ち上がり部分と立ち下がり部分が急峻である。フィルタＢによるフィルタ後ヨーＹｂは、時定数が小さいために、その特性は実ヨーＹｒと略同じである。一方、フィルタＡによるフィルタ後ヨーＹａは、時定数のためにその立ち上がり部分と立ち下がり部分において特性が鈍る。この特性が鈍っている時間領域Ｐ１、Ｐ２において、カーブＣ１、Ｃ２のズレ量εが車線幅を超える可能性が高く、先行車両の判定を行わないときはこの時間領域に含まれる。中央部分の時間領域Ｑにおいては、実ヨーＹｒとフィルタ後ヨーＹｂは略同じ特性にあるため、ズレ量εが車線幅を超えることはない。そこで、この領域においては先行車両の判定を行う。

以上のように制御することにより、カーブへの進入時やカーブからの脱出時などにおいて先行車両についての誤認識がなくなり、また、カーブの走行中はフィルタＡにより実ヨーに対するフィルタリングを行うため安定した自車線判定と先行車両判定を行うことができる。

本発明の実施形態である車両検出装置の要部ブロック図を示している。 実ヨーとフィルタ後ヨーとの特性図を示している。 カーブ進入時に生じる自車線誤差を示している。 カーブ脱出時に生じる自車線誤差を示している。 ２つの推定カーブ間のズレ量εを示している。 車両検出装置の動作を示すフローチャートである。 車両検出装置の動作特性を示す図である。

Claims (3)

1. 自車両の前方を電磁波ビームで走査して先行車両等の物体を検出するレーダと、
   自車両の回転速度を検出するヨーレートセンサと、
   自車両の速度を検出する車両検出センサと、
   前記ヨーレートセンサの出力を第１の時定数でフィルタリングする第１のフィルタと、
   前記ヨーレートセンサの出力を前記第１の時定数よりも値の小さい第２の時定数でフィルタリングする第２のフィルタと、
   前記第１のフィルタの出力と前記自車両の速度から推定した第１のカーブと、前記第２のフィルタの出力と前記自車両の速度から推定した第２のカーブとのズレ量を検出し、そのズレ量が一定値以下のときには、前記レーダで検出した物体が自車線内にある先行車両であるか否かの判定を行い、前記ズレ量が一定値を超えているときにはその判定を行わない自車線判定手段と、
   を備えてなる車両検出装置。
2. 前記自車線判定手段は、前記ズレ量が一定値以下のとき、前記レーダで検出した物体が前記第１のカーブ内にあるか否かを判定し、該第１のカーブ内にあると判定したときには該物体を自車線内にある先行車両であると判定し、該第１のカーブ内にないと判定したとき、又は前記ズレ量が一定値を超えているときは該物体を自車線内にある先行車両ではないと判定する、請求項１記載の車両検出装置。
3. 前記自車線判定手段は、前記第１のカーブにおいて前記自車両が一定時間後に移動する位置として推定した第１の推定位置と、前記第１のカーブにおいて前記自車両が一定時間後に移動する位置として推定した第１の推定位置とを比較することにより、前記ズレ量を検出する、請求項１又は２記載の車両検出装置。

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