JPH04158293A - 車両用光レーダ装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光等の光を走査して自車線上の前方に
存在する先行車等の障害物を検出し、必要に応じて警告
を発生する車両用光レーダ装置に関する。

（従来の技術） この種の車両用光レーダ装置は、第７図に示すように、
電源回路７で作動し、トリガパルス発生回路６によって
駆動されるレーザダイオード駆動回路５によってレーザ
ダイオード４が作動し、該レーザダイオード４から出力
されるレーザ光が送光レンズ３によって所望の形に変換
され、スキャナ１のミラーによって反射され、車両前方
に照射されるようになっている。前記スキャナ１はスキ
ャナ駆動回路２により制御され、そのスキャニング角度
である角度情報がマイクロコンピュータ１３に供給され
るようになっている。一方、車両前方を照射したレーザ
光は車両前方に存在する例えば先行車等に当たり、反射
光として受光レンズ８を介して受光素子９上に集光され
、増幅器１０で増幅されてから、距離計数回路１１に供
給される。距離計数回路１１はトリガパルス発生回路６
からのトリガパルスと増幅器１０からの受光信号とを人
力され、これらの信号間の時間がクロック発生回路１２
からのクロック信号により測定され、距離が算出される
。この距離信号は距離計数回路１１からマイクロコンピ
ュータ１３に供給される。

また、マイクロコンピュータ１３には車速センサ１４が
接続され、該車速センサ１４から車速信号が供給されて
いる。マイクロコンピュータ１３は前記距離信号、角度
情報、車速信号に基づいて車線判別、危険判断等を行い
、必要な場合には警告が出力されるようになっている。

マイクロコンピュータ１３は、上述したように、車両前
方の先行車までの距離信号、角度情報、車速信号に基づ
いて車線判別、危険判断等を行うが、この場合の前記距
離信号および角度情報に基づいて車両前方の先行車が自
車線上を走行しているものであるか、または隣接車線上
を走行しているものであるかを判断する方法について説
明する。

上述したように測定した車両前方の先行車までの距離お
よび角度を第８図に示すように横軸に角度をとり、縦軸
に距離をとったグラフにプロットすると、自車線前方を
走行している先行車が接近してくる場合の軌跡は（イ）
に示すようにグラフの原点を通るが、隣接車線前方を走
行している先行車が接近してくる場合の軌跡は原点を大
きくそれることがわかる。なお、この場合、各車両は第
９図に示すように曲線半径３００ｍのカーブを走行して
おり、追越し車線を走行している場合の自車線上の先行
車２１の車両の中心と隣接する走行車線上の先行車２２
の車両の中心の軌跡を示すものであり、車両用光レーダ
装置を搭載した自車両は２３で示されている。

自車線上の先行車が接近してくる場合の軌跡は原点を通
り、自車線上でない先行車が接近してくる場合の軌跡は
原点を大きくそれるので、この軌跡をマイクロコンピュ
ータ１３で算出して識別すれば、前方にある障害物が自
車線上にあるのかを判別することができる。また、これ
らの軌跡の傾きの方向と大きさによりカーブの方向と曲
線も判別することができる。

上述したように、前記軌跡を直接識別することも考えら
れるが、この計算は非常に複雑になり、効率が悪いので
、データをいくつか収集して、これらの点の最小自乗法
等により近似直線を求め、この直線が原点付近を通過す
るか否かを判別する方法が考えられる。このように近似
直線による方法を第１Ｏ図に示す。

第１０図は第８図と同様に横軸に角度θを取り、縦軸に
距離Ｒをとったグラフであり、同図においては、原点付
近に斜線で示すように車線判別基準領域Ａを予め設定し
ておき、図示のように近似直線２．のように車線判別基
準領域Ａを通過すれば、自車線上の障害物であり、近似
直線ン２のように車線判別基準領域Ａを通過しない場合
には、自車線上の障害物てないと判断する。なお、車線
判別基準領域Ａは長方形である必要はなく、また角度軸
または距離軸の一定範囲を横切ることにより判断するこ
とも考えられる。

そして、上述したような識別方法により自車線上の障害
物と判断した物標についてのみ所定の警告ロジックで追
突警報を出力すれば、他車線障害物等による誤警報のな
い信頼性の高い警報を出力することができる。

なお、レーザ光を利用したレーダ装置の場合、車両後部
に設けられているリフレクタからの反射光を頼りに前方
車両との車間距離を計測している。

従って、１車両に対してレーザ光を角度変化させながら
走査していくと、通常距離のほぼ同じ点が２つ存在する
ため、その中間点を採用して、前述した各近似直線１．
．１２を算出している。すなわち、車幅の中間点を車両
の存在点と考え、識別している。したがって、片方のり
フレフタが汚れたり、破損しているような場合には、も
う一方の正常なりフレフタの存在する点を車両が存在す
る点として近似直線を求めるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の車両用光レーダ装置では、車両の後部の
２個のりフレフタからの反射光に基づいて距離情報を算
出し、近似直線を求める場合には、２個のりフレフタの
中間点を車両の存在する点として近似直線を求め、この
近似直線が車線判別基準領域を通過するか否かを判断し
、またリフレクタが１個の場合には、その点を車両存在
点として車線を判別しているため、例えば左車線に存在
する車両の右側リフレクタしか存在しない場合には、車
両の存在点が実際より短く算出されるため、距離−角度
曲線が下方にオフセットし、自車線に存在する車両と誤
判別されてしまうという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、正常な状態よりもオフセットした距離−角
度曲線を補正して、車線判別を適確に行う車両用光レー
ダ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の車両用光レーダ装置
は、光を走査して放射するとともに放射したことを示す
放射信号および放射時の走査角を示す走査角信号を出力
する光放射手段と、放射した光の反射体による反射光を
受光する受光手段と、前記放射信号の入力から前記反射
光の受光までの伝搬遅延時間に基づいて反射体までの距
離を算出する距離算出手段と、前記走査角信号および前
記距離情報に基づいて前記反射体に対する距離−角度曲
線を算出する距離−角度曲線算出手段と、前記反射光の
受光強度を検出する強度検出手段と、該強度検出手段で
検出した受光強度の変化から反射体の幅を算出する幅算
出手段と、前記反射体からの反射光が一対のものでない
場合、該反射体に対する近似直線を前記幅算出手段で算
出した幅に基づいて補正する補正手段と、前記距離−角
度曲線が所定の領域を通過するか否かに基づいて車線を
判定する判定手段とを有することを要旨とする。

（作用） 本発明の車両用光レーダ装置では、光を走査して放射し
、反射体による反射光を受光し、該光の放射から反射光
の受光までの伝搬遅延時間に基づいて反射体までの距離
を算出し、光の走査角および反射体までの距離に基づい
て反射体に対する距離−角度曲線を算出するとともに、
反射光の受光強度の変化から反射体の幅を算出し、反射
体がらの反射光が一対のものでない場合、該反射体に対
する距離−角度曲線を前記幅に基づいて補正し、該補正
された距離−角度曲線が所定の領域を通過するか否かに
基づいて車線を判定している。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる車両用光レーダ装置
の構成を示すブロック図である。同図に示す車両用光レ
ーダ装置は、第７図に示した車両用光レーダ装置におい
て受光素子９で受光した反射光の受光強度をディジタル
信号に変換してマイクロコンピュータ１３に供給するＡ
／Ｄ変換回路１５およびマイクロコンピュータ１３から
の出力信号に基づいて警報を出力する警報出力装置１６
が追加された点が異なるものであり、その他の構成は同
じであるので、同し構成要素には同じ符号を付して説明
を省略する。

次に、第２図および第３図を参照して作用を説明する。

第２図は車両の配置の一例を示しているが、Ａは自車線
上の先行車、Ｂは他車線上の先行車、Ｃは自車両である
。自車線上の先行車Ａは２個のりフレフタを装着してい
るが、他車線上の先行車Ｂは後部から見て左側のりフレ
フタが破損して取り除かれたり、または汚れて光を反射
しないようになっているものとする。

自車両Ｃに搭載されている車両用光レーダ装置によりス
キャニングが開始されると、先行車Ａに対しては２個の
りフレフタの各々に対応して角度−距離情報が得られる
。この一対の情報は例えばその中間点を車両中心位置と
して近似直線１．が第３図に示すように求まる。すなわ
ち、第３図において、ｒｘＪて示す中間点として求まる
。この近似直線ｅ１は第３図の原点付近に示す車線判別
基準領域Ａを通過することから自車線上の車両と判断す
ることができる。

他車線上の先行車Ｂは、リフレクタが１個のみであるの
で、これにより得られる（距離、角度）座標から直線近
似で求まる近似直線は第３図においてｅ２として示され
る。先行車Ｂは他車線上の車両にも関わらず、その近似
直線ｅ２は第３図に示すように車線判別基準領域Ａを通
過するので、自車線上の車両と誤判断されてしまうが、
これは実際には右側のりフレフタの位置であり、車両中
心点とは別のものであるからである。従って、先行車Ｂ
の車両中心点を考慮すると、第３図に示す直線ｅ、のよ
うになり、これは車線判別基準領域Ａを通過せず、他車
線上の車両であることがわかる。すなわち、上述した誤
判断は、リフレクタが１個のために発生するものである
。

従って、リフレクタが１個の場合、すなわち走査角があ
る範囲内で距離のほぼ等しい１組の（距離、角度）を見
つけられない場合には、これを車両の中心に補正して判
断すればよいことになるか、これは車両の幅情報を入手
し、これにより距離−角度曲線を補正して行われる。

そして、車両の幅情報は、反射体からの反射光の強度情
報を距離、角度情報と同時に人手し、この強度情報から
算出することができる。強度情報は受光素子９の出力を
前記Ａ／Ｄ変換回路１５でディジタル信号に変換してマ
イクロコンピュータ１３に供給される。

次に、強度情報から車幅を求める原理について第４図を
参照して説明する。例えば、車両を真正面においてレー
ザ光を照射した時の反射光の強度は第４図（ａ）に示す
ようになる。２つのピークは２つのりフレフタからのも
のであり、その他の反射レベルの若干存在する部分は車
両の本体からの反射である。同図（ａ）、（ｂ）におい
て、角度θ１およびθ２に対する距離情報をＲ１および
Ｒ２とすると、車幅りは次式のようになる。

Ｄ−Ｒ，ｃｏｓ　　θ、　　−Ｒ２ｃｏｓ　　θまたと
えば、他車線に存在する先行車Ｂに対してレーザ光を走
査していった場合、走査角度θ、て反射強度が第４図（
ａ）に示す設定レベルＩｏを超え、この時の距離をＲ１
とし、更に反射強度が設定レベルＩｏを下回った時の角
度および距離をθ２およびＲ２とすると、車幅りは上式
のようになる。

ここで、角度θのとり方を第５図（ａ）に示すようにと
れば、自車線の車両と他車線の車両との位置関係に関わ
らず、車幅りを求める上の式は一般性を持つことができ
る。

従って、リフレクタが１個の場合には、リフレクタの座
標（角度、距離）が求まると、車両中心を求める必要が
あり、これは第５図（ｂ）を参照して次のように求める
ことができる。

車両中心までの距離ＯＰは第５図（ｂ）から次式のよう
になる。

了ｆｆ２−Ｔ’ｌΣ２　＋でコｙ２ −２　ＰＱ　−ＱＯ−ＣＯＳ　（π　−θ）＝　　（Ｄ
／２）　　２　＋Ｒ２ ＋　２　・　（Ｄ／２）　　・　Ｒｃｏｓ　　θ−Ｄ　
２　／４＋Ｒ２＋Ｄ　　−Ｒ＊　　ｃ　　ｏ　　ｓ　　
θ従って、 ＯＰ−（Ｄ２／４＋Ｒ２ ＋Ｄ１１Ｒφｃｏｓθ）ｌ／２ ここで、ΔＯＰＱに対して正弦定理を利用して、ｓｉｎ
θｐ／Ｒ−ｓｉｎ（π−θ）１０Ｐｓｉｎθｐ　＝　（
Ｒ１０Ｐ）ｓ　ｉ　ｎθ従って、 θｐ　−ｓ　ｉｎ−’（Ｒｓ　ｉｎθ１０Ｐ）すなわち
、（θ、Ｒ）なる角度、距離座標に対して、例えば （ｓ　ｉ　ｎ−’　（Ｒｓ　ｉ　ｎθ１０Ｐ）、ＯＰ）
但し、ＯＰ　−（Ｄ２／４＋Ｒ２ 十〇−Ｒ−ｃｏｓθ）１７２ なる座標変換を行い、この点の集合を直線近似し、該直
線が車線判別基準領域Ａを通過するか否かを判断すれば
よい。

なお、第２図では、先行車Ｂの右側のリフレクタしかな
い場合を想定したが、左側のリフレクタしかない場合に
は、近似直線は車両中心点を採用するよりも車線判別基
準領域Ａから離れるため、この場合は特別な場合として
考える必要はない。

次に、第６図に示すフローチャートを参照して作用を説
明する。

まず、レーザ光によるスキャニングが開始され、（θ、
Ｒ）の角度、距離情報および反射光の受光強度情報が順
次蓄積される（ステップ１１０）。

このように順次蓄積される情報の中からりフレフタが１
個のものであるか否がチエツクされる（ステップ１２０
）。これは、前述したようにスキャニング角がある範囲
内で距離のほぼ等しい１組の（Ｒ，θ）が見つけられれ
ば、２個のりフレフタを有し、それ以外はりフレフタ１
個と考えられる。

リフレクタが２個の場合には、ステップ１３０に進み、
（θ、Ｒ）の情報を更に蓄積し、これらの情報から直線
近似して近似直線ｌ、を算出する（ステップ１５０）。

また、ステップ１２０のチエツクで、リフレクタが１個
と判断された場合には、ステップ１４０に進んで、座標
変換を行い、この変換された点で直線近似を行う（ステ
ップ１５０）。

それから、ステップ１５０で算出された近似直線１１が
車線判別基準領域Ａを通過するか否かを判定する（ステ
ップ１６０）。通過しない場合には、他車線上の車両で
あるので、測距対象とせずにステップ１１０に戻る。ま
た、近似直線１２が車線判別基準領域Ａを通過する場合
には、対象物は自車線上の先行車であると判定され、ス
テップ１７０に進む。

ステップ１７０では、自車線前方の対象物が危険物であ
るか否か判定し、危険物の場合には、警報を出力する（
ステップ１８０）。また、危険物でない場合には、ステ
ップ１１０に戻って最初から測定開始する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光を走査して放
射し、反射体による反射光を受光し、該光の放射から反
射光の受光までの伝搬遅延時間に基づいて反射体までの
距離を算出し、光の走査角および反射体までの距離に基
づいて反射体に対する近似直線を算出するとともに、反
射光の受光強度の変化から反射体の幅を算出し、反射体
からの反射光が一対のものでない場合、該反射体にたい
す近似直線を前記幅に基づいて補正し、該補正された近
似直線が所定の領域を通過するか否かに基づいて車線を
判定しているので、他車線に存在する車両のりフレフタ
が１個しかない場合でも、この車線を適確に判別するこ
とができ、誤判断を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる車両用光レーダ装置
の構成を示すブロック図、第２図および第３図は第１図
の車両用光レーダ装置の作用を説明するための説明図、
第４図および第５図は第１図の車両用光レーダ装置にお
いて反射光の受光強度情報から車幅を求める方法を説明
するための説明図、第６図は第１図の車両用光レーダ装
置の作用を示すフローチャート、第７図は従来の車両用
光レーダ装置の構成を示すブロック図、第８図は角度−
距離曲線を示すグラフ、第９図は自車両に対して自車線
を走行する先行車と他車線を走行する先行車の関係を示
す説明図、第１０図は近似直線を示すグラフである。 １φ・・スキャナ、 ４・・・レーザダイオード、 ９・・・受光素子、 １１・・・距離計数回路、 １３・・・マイクロコンピュータ、 １５・・・Ａ／Ｄ変換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光を走査して放射するとともに放射したことを示す放射
   信号および放射時の走査角を示す走査角信号を出力する
   光放射手段と、放射した光の反射体による反射光を受光
   する受光手段と、前記放射信号の入力から前記反射光の
   受光までの伝搬遅延時間に基づいて反射体までの距離を
   算出する距離算出手段と、前記走査角信号および前記距
   離情報に基づいて前記反射体に対する距離−角度曲線を
   算出する距離−角度曲線算出手段と、前記反射光の受光
   強度を検出する強度検出手段と、該強度検出手段で検出
   した受光強度の変化から反射体の幅を算出する幅算出手
   段と、前記反射体からの反射光が一対のものでない場合
   、該反射体に対する距離−角度曲線を前記幅算出手段で
   算出した幅に基づいて補正する補正手段と、前記距離−
   角度曲線が所定の領域を通過するか否かに基づいて車線
   を判定する判定手段とを有することを特徴とする車両用
   光レーダ装置。