JPH03111785A - 先行車両認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は車両の前方を監視し、先行する車両を認識す
る先行車両認識装置に関する。

［従来の技術］ 近年のエレクトロニクス技術の進歩に伴ない、各種分野
において電子制御機器が利用されるようになってきてい
る。特に、自動車（車両）等においては、燃料供給の制
御等の他、各種の走行状態の制御においても電子的な制
御機器が採用されるようになってきている。

そして、このような走行制御の中で、定速走行装置は最
近においてその採用率が非常に高い装置の１つである。

しかし、定速走行装置は、交通量の少ない高速道路等に
おいては有効であるが、交通量の多い場合には、定速走
行が行える期間が非常に短く、利用効果が小さいという
問題があった。

そこで、先行車両があった場合には、その先行車両との
車間距離を適当なものに保持するよう車速を制御する追
従制御についても提案されている。

このような追従制御を定速走行と合わせて用いれば、先
行車両がある場合には追従制御を行い、先行車両がない
場合には定速走行制御を行うことができ、交通量の多い
場合においても効果的な速度制御を行うことができる。

また、安全走行を行うためには、車間距離を保持するこ
とが必要であり、追従走行制御は定速走行時でなくても
好適に利用することができる。

このように、追従制御は有用性の高いものであるが、追
従制御を行うためには、対象となる先行車両を認識する
必要がある。このために、例えば電磁波や超音波を送信
するとともに、その反射波を受信し、反射波の送信から
受信までの時間により車間距離を測定するレーダを利用
することが提案されている。

しかしながら、レーダ装置によって得られるのは、電磁
波が送受される空間に存在する電磁波を反射するすべて
の物体である。このため、レーダにおける検出結果には
、ガードレール、中央分離帯等の固定の道路構造物も含
まれてしまう。従って、これらを排除しなければ、車間
距離を保持する追従制御のための先行車両の認識を行う
ことができない。

そこで、これらの道路構造物等を認識対象から排除する
ため、これらが固定物であることを利用して、自車との
相対速度の認識等が利用される。

すなわち、検出された物体と自車との相対速度を算出し
、相対速度がかけ離れたものを道路構造物として排除す
ればよい。なお、相対速度はレーダにより測定している
車間距離の変化から算出することができる。

なお、このような先行車両の認識については、例えば特
開昭６１−２５９１８６号公報などに示されている。ま
た、追従制御においてける先行車両認識、特に隣接車線
における車両と先行車両の識別については、この特開昭
６１−２２５９１８６号公報の他、特開昭６１−１６２
７７６号公報、特開昭６１−２３９８５号公報、特開昭
６１−２７８７７５号公報等に示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、従来の装置においても道路構造物等を排
除して、先行車両を認識することができる。しかしなが
ら、従来の装置においては、レーダの検出結果より、相
対速度等を演算算出した後初めて道路構造物などの固定
物を追従対象から排除している。このため、演算に時間
がかかるという問題点があった。すなわち、レーダの検
出結果から物体を認識し、認識された物体の１つ１つに
ついて算出された車間距離をを前回算出し記憶されてい
る車間距離と比較して相対速度を算出し、この相対速度
から判定を行わなければならない。

このため、その演算にかなりの時間がかかってしまうこ
ととなる。

ところが、追従制御等の走行状態において行う制御は、
迅速に行わなければ状況の変化に十分追従できなくなっ
てしまう。そこで、演算時間を短縮し、追従性を改善し
たいという課題がある。

この発明は、このような課題に鑑みなされたものであり
、車両の認識を迅速に行える先行車両認識装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る先行車両認識装置は、第１図に示すよう
に、自車の前方の所定の角度範囲にわたり送信波を掃引
照射し、反射波を検出することにより前方に存在する物
体を検出する掃引型のレーダ手段Ａと、このレーダ手段
の結果より物体の横方向の大きさを認識する幅認識手段
Ｂと、レーダ手段の検出結果から物体の自車に対する角
度を認識する角度認識手段Ｃと、幅認識手段及び角度認
識手段の認識結果より、自車の進行方向にほぼ直角で所
定範囲内の幅を有する物体を車両と認識する車両認識手
段りと、を有することを特徴とする。

［作用］ この発明に係る先行車両認識装置は、上述のような構成
を有しており、レーダ手段の検出結果から前方物体の幅
及び角度（向き）を認識する。そして、自車の進行方向
にほぼ直角で所定の幅を有する物体を車両と認識する。

従って、車両か否かの判定を迅速、確実に行うことがで
きる。

［実施例］ 以下、この発明に係る先行車両認識装置について図面に
基づいて説明する。

第２図は、この発明に係る先行車両認識装置を含む車両
走行制御装置の構成図である。

レーダｌＯは、レーザ光を射出するとともに、反射光を
受光して車両前方の物体を検出するものである。このた
めに、レーダ１０は送信部１２、受信部１４を有してお
り、送信部１２よりレーザ光を射出し、受信部１４にお
いて反射光を受信する。

また、送信部１２は掃引式のものが用いられ、レーダエ
０の前方の所定角度範囲にわたってレーザ光を掃引照射
する。そして、この掃引位置は掃引位置検出部１６によ
って検出される。

ここで、このようなレーダの構成の一例について第３図
に基づいて説明する。

図に示すように、送信部１２は、発光駆動部１２０、半
導体レーザ１２２、ミラー１２４、スキャンミラー１２
６、掃引駆動部１２８からなっている。そして、発光駆
動部１２０から供給される電力によって半導体レーザ１
２２が駆動され所定の赤外線レーザが半導体レーザ１２
２から射出される。ここで、レーザ１０は前方反射物体
との距離を反射光到達時間で検出するため、通常の場合
所定間隔のパルス光が用いられる。

そして、半導体レーザ１２２から射出されたレーザ光は
、ミラー１２２によってスキャンミラー１２６に導入さ
れ、このスキャンミラー１２６により反射されたものが
前方に射出される。ここで、スキャンミラー１２６は掃
引駆動部１２８によって所定の往復回転駆動される。従
って、スキャンミラー１２６から射出されるレーザ光は
、その回転に伴なって所定範囲（図における角度ψの範
囲）に掃引されることになる。なお、掃引角度は例えば
３０°程度に設定され、射出されるレーザ光の射出角度
（ビーム幅）は縦３°、横０．５°程度のものが採用さ
れる。また、掃引は、３０°に対し、２００〜４００の
ビームの射出により行われる。

このようにして、送信部１２からレーザ光が角度ψの範
囲で掃引照射されると、−船釣に反射物体は十分遠いた
め、反射光も角度ψの範囲で入射してくる。そこで、送
信部１２とほぼ同一平面に形成された受信部１４によっ
て角度ψの範囲の反射光を受信する。この受信部１４は
集光レンズ１４０、フィルタ１４２、フォトダイオード
１４４及び受光増幅部１４６からなっている。そこで、
受光部１４への入射光は集光レンズ１４０によって集光
されてフルタ１４２を介しフォトダイオード１４４に入
射する。そして、このフォトダイオード１４４により対
応した電気信号に変換される。

ここで、フィルタ１４２は入射光から反射光以外の波長
のものをカットするためのものであり、この例では、送
信部１２から射出された赤外線のみを透過するような特
性を有するものが採用される。

そして、フォトダイオード１４４によって得られた反射
光の強度に対応する電気信号が、受光増幅部１４６によ
り所定の増幅処理をうけ受信部１４から出力される。

また、送信部１２からどのような角度にレーザ光が射出
されているかという掃引位置についての信号は、掃引駆
動部１２８の駆動状況を掃引検出部１６によって検出す
ることによって得ている。

そして、レーダ１０の送信部１２におけるパルスレーザ
光の送信タイミングと、受信部１４からの受信タイミン
グについての信号は第２図に示すように、距離情報演算
手段２０に供給される。距離情報演算部２０は、送信か
ら受信までの時間に光速を乗算して光路長を演算し、こ
れを２で除算し前方の反射物体との距離を検出する。な
お、掃引部送信部１０から射出されるパルスレーザ光は
パルス幅数ＩＱｎｓｅｅｓ繰返し周期１０μｓｅｃ程度
に設定されるため、例えば前方４５０ｍの反射物体から
の反射光が受信部１４に到達する間での時間３μＳｅｅ
は繰返し周期より短く、これを分離して距離を検出する
ことができる。

一方、距離情報演算手段２０において算出された前方反
射物体との距離についての情報は、レーダ１０の掃引位
置検出部１６からの掃引位置についての信号とともに主
メモリ２２に記憶される。

そして、本実施例においては、この主メモリ２２に記憶
されている掃引位置と反射物体の距離は候補識別部３０
に供給され、ここで候補−車両が識別される。

そこで、この候補車両識別処理について第４図に基づい
て説明する。

まず、主メモリ２２より１掃引分の距離、掃引位置（角
度）についての情報を読み込む（Ｓｌ）。

次に、読み込んだデータについて不要なデータ（例えば
、点データ等）を除去するフィルタリング処理を行う（
Ｓ２）。

このようにして、反射物体についてのデータを得た場合
には、これを物体毎のグループに分ける（Ｓ３）。すな
わち、反射物体はある程度の大きさを持ったものであり
、その距離データが連続している部分、すなわち物体毎
にグループ分けすることができる。

そして、このようにして得た物体毎のデータについて候
補車両か否かについての判定を行う訳であるが、この判
定を容易にするために予め座標変換処理を行う（Ｓ４）
。

すなわち、物体ＡＳＢが前方に存在した場合、送信部１
２から送信照射されたレーザ光に基づいて距離を算出し
た結果によれば、第５図（ａ）のようなデータが得られ
る。しかし、ここでは掃引角度θに対する距離Ｒで表わ
されており、このままでは物体の形状を認識しにくい。

すなわち、第５図（ａ）においてＡで示した正面の先行
車両についてはそれ程問題はないが、Ｂで示したガード
レールのような車両に平行に存在する物体は円弧状の物
体として認識されてしまう。そこで、この実施例におい
ては、次の関係式によって、直角座標（Ｘ、　Ｙ）に座
標変換する。

Ｘ−Ｒ５１ｎθ Ｙ−Ｒｃｏｓθ このように、直角座標に変換すると、物体は実際の形状
に近付き、第５図（ｂ）に示すように、ガードレール等
の形状として認識できる。

このような座標変換を行った場合には、次に認識した１
つの物体について、縦方向の距離（Ｙ）の横（Ｘ）に対
する変化率ｄＹ／ｄＸ　（自車進行方向に対する角度）
を算出する（Ｓ５）。

そして、認識された物体が先行車両であれば、同一方向
に向けて走行しているはずであり、この変化率ｄＹ／ｄ
Ｘはかなり小さいはずである。そこで、この変化率ｄＹ
／ｄＸを所定のしきい値と比較する（Ｓ６）。

変化率ｄＹ／ｄＸが大きければ、例えばガードレール等
の車両以外のものなので、これは車両でないと識別し、
次の物体についての判定に移る。

一方、変化率ｄＹ／ｄＸが小さければ、これを車両らし
きものとして認識する。そして、この車両らしきものに
ついてその幅（Ｘ方向に連続する長さ）が予め記憶して
いる範囲内か（車両の幅か）否かについて判定する（Ｓ
７）。この例においては、検出した幅が一般的に車両と
みなせる軽自動車の車幅からトラックの車幅の間に入っ
ているかを判定する。なお、このこの車幅についてのデ
ータは第２図におけるローカルメモリ４２に記憶されて
いる。

そして、車両と判断された場合には、これを候補車両と
判断し、記憶する（Ｓ８）。この範囲内でなかった場合
には、判定対象となった物体が車両か否かの判定は終了
したため、次のグループの処理に移る。

このようにして、候補車両であるか否かの判定処理が終
了した場合には、次のグループ（物体）の処理を行い、
すべてのグループについての処理が終了するまでこれを
繰り返す（Ｓ９）。そして、すべてのグループ（物体）
について候補車両か否かの判定を行った場合に候補車両
識別処理を終了する。

このように、この実施例においては、物体の変化率ｄＹ
／ｄＸと、物体の幅によ７て候補車両の判定を行ってい
る。従って、レーダ１０による一度の測定結果に基づい
て、判定が行え、その処理が簡略であり、かつ迅速な判
定が行える。

このようにして、候補車両の識別が終了した場合には、
この候補車両について、追従すべき先行車両か否かを判
定するが、これは第２図の追従車両識別部４０によって
行われる。

ここで、この追従車両識別４０には、候補車両識別部３
０からのデータの他、主メモリ２２からの相対速度につ
いてのデータや自車速、自車の操舵角、自車運動予測値
も供給されており、追従車両識別部４０は、第６図に示
すような手順で候補車両の中から追従車両を識別する。

まず、候補車両についてその車幅を前回の追従目標であ
った車両のものと比較する（Ｓ４１）。

この比較によって前回の追従車両が候補車両のうちのど
の車両であるかを認識することができる場合が多い。し
かし、車幅は同一の車両も多く、この比較だけては十分
正確な結論は得られない。このため、次に候補車両のす
べてについて相対速度を求め、これを前回の相対速度と
比較する（Ｓ４２）。前回の追従車両は相対速度が前回
とほぼ同一であり、この比較の結果を追従車両決定の有
効なデータとなる。

次に、候補車両についてその運動方向、すなわち自車の
進行方向に直角な方向における自車に対する位置変化を
検出しく今回検出の位置と前回検出の位置を比較して検
出する）、これを例えば操舵角センサ等から得た自車の
運動方向と比較する（Ｓ　４３）。そして、どの候補車
両の運動方向が自車の運動方向に近いかによって追従車
両決定のデータとする。この運動方向の比較を行うため
、前回の追従車両が車線変更等を行った場合に追従車両
の変更が行える。

そして、このような車幅、相対速度、運動方向比較（８
４１〜４３）の結果に応じて、追従車両を決定する（Ｓ
　４４）。この追従車両決定の処理は、候補車両につい
てのみ行うため、データ量が少なく迅速に行うことがで
きる。また、車幅、相対速度、運動方向の３つの比較を
行うため、その結果の信顆度が非常に高い。特に車幅の
比較（Ｓ４１）を行うため、前回の追従車両の確認を正
確に行える。ここで、これら３つの条件からの追従車両
の決定は、例えばそれぞれの比較結果に適当な重み付け
を行いその加算結果の比較等によって行うことができる
。

なお、追従車両識別部４０において利用する前回のデー
タ等は、ローカルメモリ４２に記憶しておく。そこで、
追従車両識別部４０において、追従車両が決定した場合
にはこれについてのデータをローカルメモリ４２に記憶
する（８４５）。

また、この追従車両についてのデータは追従用の加減速
制御のためのデータとされるが、この実施例においては
、追従車両が決定した場合には、次に割込車両判定部５
０において、割り込み車両についての処理を行う。

すなわち、この実施例の場合、上述の候補車両識別部３
０における処理により隣接車線を走行する車両について
も認識しており、追従車両識別部４０においては、これ
らについての運動方向の認識も行っている。そこで、こ
の割込車両判定部５０において、割込の危険度を算出す
ることができる。例えば、自車と隣接車線の走行車両の
位置関係、相対速度、運動方向より割込の確率をファジ
ィ推論等により推定し、危険度を計算することができる
。

このようにして、追従車両識別処理、割込車両判定が終
了した場合には、この結果が車速制御部６０に供給され
る。車速制御部６０は、追従車両についての相対速度、
自車速、車間距離等に基づいて危険度を算出する。そし
て、この危険度に応じて適当な車間距離を算出し、これ
によって自動的に加減速（アクセル、ブレーキ）制御を
行う。

ここで、この実施例においては、追従車両に基づく危険
度のみでなく割込車両に基づく危険度も合わせて算出す
る。そこで、割込危険度が大きい場合には、これに対応
して設定車間距離が自動的に大きくなり、安全性を保持
できる。

なお、この危険度算出等の制御にもファジィ推論を利用
することが好適である。

このようにして、車速制御部６０は設定車間距離を算出
し、車間距離がこの値に近付くように加減速（アクセル
、ブレーキ）の制御を行う。従って、定速走行時におい
て先行車両がある場合に、自動的に車間距離を所望のも
のとでき、ドライバの負担を軽くし、快適な走行を達成
できる。

また、追従車両、割込車両等のデータは出力手段７０よ
り出力する。すなわち、追従車両、割込車両についての
デイスプレィ表示や危険度が大きい場合に警報のランプ
表示やスピーカによる音声表示を行う。

なお、第２図における距離情報演算手段２０、主メモリ
２２、候補車両識別部３０、追従車両識別部４０、割込
車両判定部５０、車速制御部６０等はＥ　ＣＵ　（Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｎｔｏｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）に内部構
成として形成され、そのハード構成を第７図に示す。

次に、この実施例による追従車両識別の例について第８
図に基づいて説明する。第８図（ａ）〜（Ｃ）には異な
る時間におけるレーダ１０による１掃引分のデータが例
示してあり、第８図（ａ）においてはフィルタリング処
理の結果として、ＡｌＢＳＣの３つの物体が認識される
。そして、これにういて座標変換した後、候補車両識別
処理を行えば、物体Ｂ（ガードレール）は自車の進行方
向にほぼ平行であり、物体Ｃ（工事板）も自車進行方向
と直角な方向（追従すべき車両のリヤ部は、通常この方
向）からの傾きが大きく候補車両でないと判断される。

従って、候補車両として物体Ａ（車両）のみが選択され
、この車両Ａについてのデータを基に制御が行われる。

次に第８図（ｂ）の場合においては、上述と同様にして
、物体Ｂ（ガードレール）のみが車両でないとされ、物
体Ａ、Ｃが候補車両として選択される。そして、この車
両Ａ、Ｃについて追従車両識別処理が行われるが、この
例においては、車両Ａと車両Ｃは車幅が相違する。この
ため、車幅の比較結果により、前回の追従車両に車幅が
近い車両Ａが追従目標に近いと判断される。そして、車
両Ａ、Ｃについて、自車との相対速度、その運動方向が
前回の位置との比較により演算され、これを前回におけ
る相対速度、運動方向と比較する。

これにより前回の追従目標の車両Ａが正確に認識できる
。

ここで、この実施例においては、自車の運動方向の変化
から得た運動予測及び操舵角センサから得た操舵角より
自車の進行方向を加味した最適追従目標を定める。すな
わち、自車の相対的な進行方向に実質的な変更があった
場合には、追従目標は物体Ｃに変更すべきであるからで
ある。しかしこの例においては運動方向の変更がないた
め、物体Ａをそのまま追従目標に決定する。なお、この
決定は、変更についての確率をファジィ推論を利用して
計算することにより行う。そして、この追従車両の相対
速度、車間距離、自車速等に基づいて加減速制御を行う
。

また、カーブを走行中の場合、物体Ａ、ＢＳＣは、第８
図（ｃ）に示すように認識される。この場合も上述と同
様の処理を行うことにより、特に車幅、自車の操舵角等
の予測より、追従車両として車両Ａが選択される。

また、この例においては、運動方向等のデータから車両
Ｃに割込の危険があると判断されたならば、危険度算出
の際にこれが考慮され、割込の危険を考慮した車間距離
が保持されるように制御される。

［発明の効果］ 以上説明したように、先行車両認識装置によれば、物体
の横方向の大きさ及びその角度に応じて車両か否かを認
識するため、その後の処理において車両以外の無駄な物
体に対する演算処理を省略することができ、効果的な車
両走行制御のために、迅速な先行車両を認識を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る先行車両認識装置の構成を示す
ブロック図、 第２図は実施例を適用した車両走行制御装置の構成を示
すブロック図、 第３図は実施例に好適なレーダ１０の構成を示す構成図
、 第４図は実施例を候補車両識別処理のフローを示すフロ
ーチャート、 第５図は実施例の座標変換を示す説明図、第６図は実施
例の追従車両識別処理のフローを示すフローチャート、 第７図は実施例を適用した車両走行制御装置のハード構
成を示す構成図、 第８図は先行車両との位置関係に応じたレーダ検出結果
との関係を示す説明図である。 １０　・・・　レーダ 距離情報演算手段 候補車両識別部 追従車両識別部 割込車両判定部 車速制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自車の前方の所定の角度範囲にわたり送信波を掃
   引照射し、反射波を検出することにより前方に存在する
   物体を検出する掃引型のレーダ手段と、 このレーダ手段の結果より物体の横方向の大きさを認識
   する幅認識手段と、 レーダ手段の検出結果から物体の自車に対する角度を認
   識する角度認識手段と、 幅認識手段及び角度認識手段の認識結果より、自車の進
   行方向にほぼ直角で所定範囲内の幅を有する物体を車両
   と認識する車両認識手段と、を有することを特徴とする
   先行車両認識装置。