JPH05173634A

JPH05173634A - 車上レーザレーダ装置

Info

Publication number: JPH05173634A
Application number: JP3341649A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Nakamura; 村光孝中; Kichiyoshi Suzuki; 木吉宜鈴; Hideki Kusunoki; 秀樹楠
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】距離，方位検出の信頼性を向上する。【構成】車両(1)の走行速度(v)を検出する車速センサ
(5)；車両(1)のステアリング操舵角(ast)を検出するス
テア角センサ(7)；車両(1)と車両外物体(8a,8b,8c)との
距離(d_in)を検出する距離検出手段(25,27)；車両外物体
(8a,8b,8c)の、車両(1)に対する方位角(α_in)を検出す
る方位角検出手段(25,26)；所定時間(tsmp)の間の検出
距離変化量(d_in-1-d_in)，検出方位角変化量(α_in-1-α
_in)を演算し、車速(v)およびステアリング操舵角(ast)
に基づいて車両(1)の位置変化量(Δd)，進向方向変化量
(Δα)を演算し、検出距離変化量(d_in-1-d_in)と位置変
化量(Δd)に基づいて距離検出手段(25,27)が検出した距
離(d_in)の適否を検出し、検出方位角変化量（α_in-1-α
_in）と検出方位角変化量(Δα)に基づいて、方位角検出
手段(25,26)が検出した方位角(α_in)の適否を検出する
モニタ手段(31)；を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車上レーザレーダ装置
に関し、特に対象物体までの距離および対象物体の方位
角を検出する車上レーザレーダ装置の信頼性の向上に関
する。

【０００２】

【従来技術】車両の自動又は半自動運転制御として、前
方にある障害物（前方走行車両又は路上異物体）を検出
して車両の加，減速，ブレーキ制御を行なう走行速度制
御や、道路の側端に道路に沿って所定間隔で配列された
マーカ（レトロリフレクタ）を検出して、車両を該マー
カの配列線に沿わせるように操舵制御（ラテラル制御）
する制御等がある。このような制御を用いた車両では、
一般に、距離，方位センサを用いて、被検出物（マー
カ、障害物等）と自車との距離または自車に対する被検
出物の方位等を検出している。

【０００３】距離センサとしては例えば、レーザビーム
走査により前方車両との車間距離を検出するレーダシス
テム（例えば米国特許第4,632,543号明細書）やレーザ
ビームのパルス時間差により距離を検出する装置（例え
ば米国特許第4,895,440号明細書）がある。また、被検
出物の方位を検出するセンサを用いた装置として、道路
端のマーカとの角度を検出し、該角度より自車位置を検
出する装置（例えば米国特許第4,729,660号明細書）が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両の自動
又は半自動運転制御においては、センサのノイズ（主
に、検出対象に想定していない物体のレーザ反射の検知
や、自車と検出対象との間の多重反射光や複数物体間の
順次反射光の検知等）により制御不能に陥る可能性があ
り、制御の安定性の面から何らかの対策が必要となる。
このため、距離，方位検出の信頼性の向上が望まれる。

【０００５】本発明は、距離，方位検出の信頼性を向上
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車上レーザレー
ダ装置(10)は、車両(1)上にあって、車両(1)の前方にレ
ーザ光を間断して照射するレーザ投光手段(21)；車両
(1)上にあって、車両(1)外の物体(8a,8b,8c)により反射
されたレーザ光を検知するための受光手段(22,23)；レ
ーザ投光手段(21)のレーザ光の照射と受光手段(22,23)
のレーザ光検知信号の時間差に対応して車両(1)と物体
(8a,8b,8c)の距離を検出する距離検出手段(25,27)；受
光手段(22,23)のレーザ光検知信号に基づいて車両(1)の
基準線に対する反射レーザ光の到来角度(α)を検出する
方位角検出手段(25,26)；車両(1)の走行速度(v)を検出
する車速検出手段(5)；車両(1)のステアリング操舵角
(ａst)を検出する操舵角検出手段(7)；所定時間(ｔsmp)
の間の距離検出手段(25,27)の検出距離変化量(d_in-1-d
_in)および方位角検出手段(25,26)の検出方位角変化量
(α_in-1-α_in)を演算し、走行速度(v)およびステアリン
グ操舵角(ａst)に基づいて所定時間(ｔsmp)の間の車両
(1)の位置変化量(Δd)および進行方向変化量(Δα)を演
算し、検出距離変化量(d_in-1-d_in)と位置変化量(Δd)に
基づいて距離検出手段(25,27)の距離検出の適否を検出
し、検出方位角変化量(α_in-1-α_in)と進行方向変化量
(Δα)に基づいて方位角検出手段(25,26)の方位角検出
の適否を検出するモニタ手段(31)；を備える。なお、カ
ッコ内の記号は、後述する実施例の対応要素又は対応事
項を示す。

【０００７】

【作用】車両(1)上のレーザ投光手段(21)が、車両(1)の
前方にレーザ光を間断して照射し、車両(1)上の受光手
段(22,23)が、車両(1)外の物体(8a,8b,8c)により反射さ
れたレーザ光を検知し、距離検出手段(25,27)が、レー
ザ投光手段(21)のレーザ光の照射と受光手段(22,23)の
レーザ光検知信号の時間差に対応して車両(1)と物体(8
a,8b,8c)の距離を検出し、方位角検出手段(25,26)が、
受光手段(22,23)のレーザ光検知信号に基づいて車両(1)
の基準線に対する反射レーザ光の到来角度(α)を検出す
る。このように、車両(1)と車外の物体(8a,8b,8c)との
距離および車両(1)から見た物体(8a,8b,8c)の方位が同
時に検出されるので、これらを車両(1)の車速制御，操
舵制御等の、車両運転制御に用い得る。

【０００８】しかして、モニタ手段(31)が、所定時間
(ｔsmp)の間の距離検出手段(25,27)の検出距離変化量(d
_in-1-d_in)および方位角検出手段(25,26)の検出方位角変
化量(α_in-1-α_in)を演算し、走行速度(v)およびステア
リング操舵角(ａst)に基づいて所定時間(ｔsmp)の間の
車両(1)の位置変化量(Δd)および進行方向変化量(Δα)
を演算し、検出距離変化量(d_in-1-d_in)と位置変化量(Δ
d)に基づいて距離検出手段(25,27)の距離検出の適否を
検出し、検出方位角変化量(α_in-1-α_in)と進行方向変
化量(Δα)に基づいて方位角検出手段(25,26)の方位角
検出の適否を検出する。これにより、車上レーザレーダ
装置の信頼性が向上し、前記距離および方位が信頼しう
るものであるか否かが分かり、この適否検出結果を利用
して車両運転制御の、誤検出データに基づく誤制御もし
くは不安定性を回避することができる。すなわち車上レ
ーザレーダ装置の信頼性が向上する。

【０００９】本発明の好ましい実施例は、モニタ手段(3
1)が距離検出手段(25,27)の距離検出の不適を検出した
とき、所定時間(ｔsmp)後の距離検出手段(25,27)の検出
距離(d_in)を、所定時間(ｔsmp)の開始直前の検出距離(d
_in-1)を車両(1)の位置変化量(Δd)に基づいて補正した
値(d_in-1-Δd)に変更し、モニタ手段(31)が方位角検出
手段(25,26)の方位角検出の不適を検出したとき、所定
時間(ｔsmp)後の方位角検出手段(25,26)の検出方位角
を、所定時間(ｔsmp)の開始直前の検出方位角(α_in-1)
を車両(1)の進行方向変化量(Δα)に基づいて補正した
値(α_in-1+Δα)に変更する検出値変更手段(31)；を更
に備える。これによれば、検出が不適のときにも信頼性
が比較的に高いデータが補充されるので、車両運転制御
の、時系列データの欠損による不安定性を回避すること
ができる。すなわち車上レーザレーダ装置の信頼性が更
に向上する。

【００１０】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１１】

【実施例】図１に本発明の一実施例を搭載した車両１の
外観を示す。この車両１には、走行路の左又は右側端に
沿わせる自動操舵装置が搭載されており、この自動操舵
装置の一部として、車両１の前部の左右２箇所にレーザ
レーダ２，２ａが設置されている。レーザレーダ２は、
車両前方（車両の前端よりも前部）にレーザ光を投射
し、道路の車両走行路の左側端に配置されたリフレクト
マーカ８ａ，８ｂ，８ｃ，・・・（図６）で反射された
レーザ光を検知し、マーカ８ａ等から車両１までの距離
ｄ_1n等、ならびに、車両１の基準線（車両１の後部から
前部に延びる中心線≒車両進行方向）に対するマーカ８
ａ等の方位角α_1n等を算出する。車両走行路の左側端に
配置されたマーカを主たる検知対象とするために、レー
ザ光は、車両進行方向に対してやや左寄りの角度に投射
される。

【００１２】レーザレーダ２ａは、車両前方にレーザ光
を投射し、道路の車両走行路の右側端に配置されたマー
カで反射されたレーザ光を検知し、マーカから車両１ま
での距離、ならびに、車両進行方向に対するマーカの方
位角を算出する。車両走行路の右側端に配置されたマー
カを主たる検知対象とするために、レーザ光は、車両進
行方向に対してやや右寄りの角度に投射される。レーザ
レーダ２およびレーザレーダ２ａは、各々道路の車両走
行路の左側端および右側端に配置されたリフレクトマー
カを検知対象とし、該リフレクトマーカが検知され易い
ようにする為、車両１の前部（ヘッドランプ部付近）に
配置されている。

【００１３】走行路の左，右側端のいずれにマーカが設
置されているかに従って、また両側端にマーカが設置さ
れているときには、ドライバの選択により、ドライバが
設択しないときにはレーザレーダ２，２ａの検出距離が
短い方を自動選択して、一方のレーザレーダの検出距離
と方位に基づいて、車両が走行路の側端に実質上所定距
離を置いて沿うように自動操舵制御が行なわれるが、以
下においては、レーザレーダ２に着目して、レーザレー
ダ２およびその検出距離および方位に基づいた車両１上
の自動操舵制御を説明する。

【００１４】レーザレーダ装置（レーザレーダ２，２ａ
およびその制御部を含む装置）１０は電子制御ユニット
３に接続されている。また車両１には、車両走行速度を
検出する車速センサ５，車両のステアリング操舵角を検
出するステア角センサ７および車両のヨー角速度を検出
するヨー角速度センサ６が備わっており、それぞれの出
力は電子制御ユニット３に入力される。電子制御ユニッ
ト３は、レーザレーダ装置１０，車速センサ５，ステア
角センサ７およびヨー角速度センサ６からの出力を基に
所定のデータ処理を行なって、道路の車両走行路の左側
端のマーカの距離および方位を検出し、これらの検出デ
ータに基づいて、図示を省略した自動操舵装置を付勢し
て、車両１が車両走行路の左側端のマーカ配列より実質
上所定距離範囲内をマーカ配列に沿って走行するように
車両の自動操舵を行なう。

【００１５】図２に、図１に示すレーザレーダ２の正面
を、図３にその右側面を示す。レーザレーダ２には、前
方にレーザ光を投射する発光部２１と、マーカで反射さ
れたレーザ光を受光する受信部２２，２３が備わる。な
お、受信部２２は方位検出用の受信部であり、受信部２
３は距離検出用の受信部である。

【００１６】図４に、レーザレーダ２を含むレーザレー
ダ装置１０の構成を示す。レーザレーダ２の発光部２１
において、駆動回路２１３は、発振回路２４により形成
される所定タイミングで、レーザダイオード２１２の駆
動信号を形成する。レーザダイオード２１２より発生し
たレーザ光は、レンズ２１１を介して車両前方に投射さ
れる。

【００１７】図５に、レーザ光の発生タイミングを示
す。本実施例では、パルス幅１５nsecのパルス光を0.16
msecの周期で１６パルス射出し、この１６パルスを１回
の投射としている。またこの投射を８msec周期で繰返
す。なお、レーザパワーは６０Ｗであり、レーザの波長
は860nmである。このようなレーザ投射は、発振回路２
４が発生する電気パルスに基づいて行なわれる。前記１
６パルスの射出期間を表わすパルス信号と、0.16msecの
周期のパルスが、同期信号として信号処理回路２５に与
えられる。

【００１８】再度、図４を参照する。方位検出用の受信
部２２では、フィルタ２２１およびレンズ２２２を介し
て、ＣＣＤ素子２２３においてマーカで反射されたレー
ザ光を受光する。ＣＣＤ素子２２３は、一次元のＣＣＤ
センサであり、レーザ光が結像位置に対応したレベルの
電気信号を発生する。レーザ光（反射光）の結像位置は
反射光の入射角に対応するので、ＣＣＤ素子２２３より
発生する電気信号レベルは、反射光の入射角に対応す
る。ＣＣＤ素子２２３からの信号はさらに増幅回路２２
４で増幅されて信号処理回路２５に入力され、信号処理
回路２５で所定の処理（Ａ／Ｄ変換等）が施こされた
後、方位検出回路２６に入力される。方位検出回路２６
は、ＣＣＤ素子２２３の直線配列エレメントのいずれに
レーザ光の結像（受光信号レベル高）があるかを検出し
て、受信部２２の光学系，検出したエレメントおよび発
光部２１（光源）の倍率および位置関係から、レーザ光
（反射光）の入射角つまり車両進向方向に対する方位
（角度が大きいものから３点）を算出し、これを示すデ
ータ（方位角データ：３箇）を生成して測定装置２７に
与える。

【００１９】距離検出用の受信部２３では、フィルタ２
３１およびレンズ２３２を介して、ＡＰＤ素子２３３に
おいてマーカで反射されたレーザ光を受光する。ＡＰＤ
素子２３３においてレーザ光はそのレベルに応じた電気
信号に変換され、該信号はさらに増幅回路２３４で増幅
されて、信号処理回路２５に入力される。信号処理回路
２５では、前記１６パルスの射出期間を表わすパルス信
号の立上り点で計時を開始しＡＰＤ素子２３３の出力が
レーザ光受光を示すレベル以上のときの計時値を、早い
ものから３箇までレジスタにセーブする。そしてレジス
タにセーブした計時値を距離値に変換しそれを示すデー
タ（距離データ：３箇）を測定装置２７に与える。

【００２０】測定装置２７は、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）を主体とし双方向読み／書き可能なＲＡＭおよび
入出力指示ラッチを含むコンピュータであり、該ＣＰＵ
は、新たに方位角データおよび距離データが生成される
毎に、それらを該ＲＡＭに更新書込みして、入出力指示
ラッチをリセット（出力＝「０」）する。

【００２１】前述のように、レーザ投射が８msec周期で
繰返へされるので、方位検出回路２６および信号処理回
路２５は、８msec周期で最新の測定値（方位角データお
よび距離データ）を測定装置２７に与え、測定装置２７
の双方向読み／書き可能なＲＡＭのデータは、８msec周
期で最新のものに更新される。このＲＡＭの１組の読出
しラインが通信コントローラ２８に接続されており、測
定装置２７の入出力指示ラッチのセット信号ラインおよ
びデータ出力ラインが通信コントローラ２８を介して操
舵角演算装置３１に接続されている。この操舵角演算装
置３１は、通信コントローラ２８にも接続されている。
操舵角演算装置３１はＣＰＵを主体とするコンピュータ
であり、入出力指示ラッチのデータ出力ラインの信号レ
ベルが「０」（リセット）に立下ると外部割込処理を実
行して、通信コントローラ２８を介して、測定装置２７
の双方向読み／書き可能なＲＡＭのデータ（方位角デー
タおよび距離データ）を読取り、この読取を終えると入
出力指示ラッチのセット信号ラインに信号を送出して該
入出力指示ラッチをセット（出力＝「１」）する。

【００２２】操舵角演算装置３１はまた、速度センサ
５、ヨー角速度センサ６およびステア角センサ７の出力
データ（車速データ，ヨー角速度データおよび操舵角デ
ータ）を読取り、方位角データおよび距離データならび
に車速データ，ヨー角速度データおよび操舵角データに
基づいて、自動操舵の目標操舵角を算出し、操舵角デー
タが目標操舵角に合致する方向に、自動操舵装置を介し
て自動操舵を行なう。なお、電子制御ユニット３には、
他にも種々の車両制御を行なうためのＥＣＵが複数備わ
るが、ここでは説明を省略する。

【００２３】図６に、図４に示すレーザレーダ装置１０
による、レーザレーダ２を用いた、走行路左側端マーカ
の検出態様を示す。本実施例においては、車両前方の３
個の、走行路左側端のマーカついての距離および方位角
の検出を行なっている。車両１は、まず、マーカ８ａを
目標に進み、車速によって決定されるプレビュー半径Ｒ
pminのサークル９内に到達すると、次のマーカ８ｂを目
標に切り換えて走行する。また、マーカ８ｂのプレビュ
ー半径Ｒpminのサークル内に到達すると、次のマーカ８
ｃを目標に切り換えて走行する。このように、車両が目
標とするマーカを通過する手前で次のマーカを目標とす
る。目標とするマーカの距離および方位角データに基づ
いて操舵角を制御することにより、車両をマーカに沿わ
せて走行させる自動操舵制御が実現する。

【００２４】図７に、電子制御ユニット３に備わる操舵
角演算装置３１の制御動作を示す。プログラム上設定さ
れた自動操舵条件が成立すると操舵角演算装置３１は、
まず初期化を行なう（ステップ１０：以下、カッコ内で
はステップと言う語を省略する）。この初期化では、変
数（レジスタ）の初期化、割込みタイマの初期化、およ
び通信コントローラ２８の初期化等を行なう。その後、
自動操舵制御を開始するためのオートスイッチがオンに
なるまで待機する（１１）。オートスイッチがオンにな
ると、自動操舵制御を開始したことを示す「１」を自動
操舵フラグに書込み（１２，１３）、通信コントローラ
２８を介して、測定装置２７の入出力指示ラッチにセッ
ト信号を送出する（１４）。このセット信号に応答して
測定装置２７は、発振回路２４をオンにしてレーザレー
ダ２の、前述の方位角検出および距角検出を開始する。
なおその後、ｔsmp＝８msec周期と略同等の周期でセッ
ト信号を受けている間、測定装置２７前述の方位角検出
および距角検出を継続し、セット信号により測定装置２
７の入出力指示ラッチがセット（出力＝「１」）され
る。

【００２５】操舵角演算装置３１は次に、それ自身の外
部割込を許可して（１５）、「操舵角制御」（２０）に
進み、そこで所定の制御処理ループを経ると、オートス
イッチのオン／オフチェック（１１）を経て、オートス
イッチがオンであるとまた「操舵角制御」（２０）に進
む。以下、オーススイッチがオンである間「操舵角制
御」（２０）を実行するが、測定装置２７の入出力指示
ラッチの出力データが「０」（リセット）になると、す
なわち測定装置２７の双方向読み／書き可能なＲＡＭに
最新の方位角データ（３箇）および距離データ（３箇）
が書込まれると、この「０」への立下りに応答して、図
８に示す「外部割込処理」（３０）を実行する。この内
容は後述する。

【００２６】オートスイッチがオフになると操舵角演算
装置３１は、自動操舵フラグの内容を「０」（自動操舵
制御なし）に更新（フラグクリア）し（１６）、外部割
込を禁止し（１７）、操舵角制御を解除して（１８）、
オートスイッチがオンになるのを待つ。これにより、測
定装置２７にはセット信号が与えられなくなるので、最
後にセット信号を受けてからｔsmp＝８msecよりわずか
に長い所定時間が経過したときに測定装置２７は、レー
ザレーダ２の回路２１〜２６をオフにする。

【００２７】図８を参照して、「外部割込処理」（３
０）の内容を説明する。これにおいて操舵角演算装置３
１は、まず、通信コントローラ２８を介して測定装置２
７から読んだ最新の距離データを格納する測定距離レジ
スタｄ_1n，ｄ_2n，ｄ_3nのデータｄ_1n，ｄ_2n，ｄ_3nを前回
距離レジスタｄ_1n-1，ｄ_2n-1，ｄ_3n-1に書込み（３
１）、最新の方位角データを格納する測定方位角レジス
タα_1n，α_2n，α_3nのデータα_1n，α_2n，α_3nを前回方
位角レジスタα_1n-1，α_2n-1，α_3n-1に書込む（３
２）。そして、通信コントローラ２８を介して測定装置
２７のＲＡＭの距離データｄ_1n，ｄ_2n，ｄ_3n（３箇）お
よび方位角データα_1n，α_2n，α_3n（３箇）を読取って
（３３）、測定装置２７にセット信号を送出する。これ
により、レーザレーダ２が検出した最新の距離および方
位角を示すデータが操舵角演算装置３１に読込まれ、し
かも測定装置２７の入出力指示ラッチがセット（出力＝
「１」）されたことになる。なお、ｔsmp＝８msec後に
測定装置２７がまた最新のデータをＲＡＭに書込むと入
出力ラッチがリセット（出力＝「０」）され、これに応
答してまた図４に示す「外部割込処理」（３０）が先頭
から実行されるので、結局、操舵角演算装置３１は、測
定装置２７がｔsmp＝８msec周期で最新の距離および方
位角を示すデータを２７内のＲＡＭに更新書込みするの
に連動して、同一周期でそれらのデータを読取ることに
なる。

【００２８】さて、最新の距離データｄ_1n，ｄ_2n，ｄ_3n
および方位角データα_1n，α_2n，α_3nを読込むと操舵角
演算装置３１は、車速センサ５で検出された車速を読込
み（３５）、車速を秒速ｖに変換する（３６）。次に、
ステア角センサ６で得られる操舵角ａstおよびヨー角速
度センサ７で得られるヨー角速度Ｙv、をそれぞれ読込
み（３７，３８）、そして「異常データ処理」（４０）
を実行する。この「異常データ処理」（４０）の内容は
後述する。操舵角演算装置３１は次に、車速によって決
められる最小プレビュー半径の算出を行ない（５０）、
算出された最小プレビュー半径に基づいて、車両のマー
カに対するヘッディング角の算出を行なう（６０）。さ
らに、算出したヘッディング角を基に、操舵角（目標
値）の算出を行なう（７０）。これらの内容は後述す
る。操舵角（目標値）の算出を行なう（７０）と操舵角
演算装置３１は、外部割込処理（３０）を終了する。す
なわち図７に示すメインルーチンに戻る。

【００２９】図９に、図７に示す「異常データ処理」
（４０）の内容を示す。概略で言うとこの処理は、レー
ザレーダ２で検出した距離および方位角データが誤りが
ないかチェックし、誤りがあると判定した場合には、誤
りと認めたデータを、距離および方位角検出ロジックと
は別のロジックで得た比較的に信頼性が高いデータに置
換するものである。距離データについては、サンプリン
グ周期ｔsmp内の車両移動量以上の距離変化は起こりえ
ず、また、方位角データについてはサンプリング周期ｔ
smp内の、ステアリング操舵角ａstあるいはＹv・ｔsmp以
上の角度変化は起こりえない。従って本実施例では、距
離データおよび方位角データの、サンプリング1周期ｔs
mpの間の変化量が、車両移動量およびステアリング操舵
角ａstあるいはＹv・ｔsmpを越えた場合に、レーザレー
ダ２の距離検出異常および方位角検出異常と判断する。

【００３０】詳細に説明すると、ｔsmpの間の車速ｖに
よる車両移動量Δｄ、ステア角ａstによる方向変化量Δ
αを、 Δｄ＝ｖ×tsmp， Δα＝Ｋ×ａst、（但し、Ｋは比例ゲインであり、ヨー角速度Ｙvに対応
して、それが高いと大きい値に決定される）、により計
算する（４１）。

【００３１】次に、それぞれのマーカに対する前回の距
離データと最新の距離データの差｜ｄ_in-1−ｄ_in｜（ｉ
＝１，２，３）、すなわちデータの変化量が、Δｄ以上
かをチェックし、データの変化量がΔｄ以上であると異
常フラグを１にセットし、前回の距離データｄ_in-1から
Δｄｖを引いた値を、レジスタｄ_inに更新書込みする
（４２ａ〜４７ａ）。すなわち異常と判定したデ−タ
を、ｔsmpの間の車速ｖによる車両移動量Δｄを導入し
て算出したものに変更する。

【００３２】同様に、それぞれのマーカに対する前回の
方位角データと最新の方位角データの差｜α_in-1−α_in
｜（ｉ＝１，２，３）、すなわちデータの変化量が、Δ
α以上かをチェックし、データの変化量がΔα以上であ
ると異常フラグを１にセットし、前回の方位角データα
_in-1にΔαを加えた値を、レジスタα_inに更新書込みす
る（４２ｂ〜４７ｂ）。すなわち異常と判定したデ−タ
を、ｔsmpの間のステア角ａstによる車両進行方向の変
化量Δαを導入して算出したものに変更する。このよう
に異常データ処理（４０）では、車速センサ５，ステア
角センサ７，ヨー角速度センサ６のそれぞれのセンサ出
力を用い、レーザレーダ２で検出した距離データまたは
方位角データの変化量が必要以上に大きな値となり異常
と判断される場合には、異常フラグを１にセットすると
ともに、距離データ，方位角データの変更を行なう。な
お、異常フラグが１のときには、操舵角演算装置３１
は、前記「操舵角制御」（２０：図７）で、これを認識
して警報を報知すると共に、異常フラグが１の間、目標
操舵角（後述の「要求ステア角算出」（７２）で設定し
たもの：図１２）と実操舵角ａstとの偏差を０とするた
めのステアリング自動駆動制御の制御ゲインを低くす
る。

【００３３】図１０に、図８に示す最小プレビュー半径
の算出（５０）の内容を示す。最小プレビュー半径は、
マーカを中心とした円の半径（図６）を示し、該円内の
領域にレーザレーダ２があるか否かにより、円中心のマ
ーカを操舵角制御の基準とするか否を判定するための設
定値である。最小プレビュー半径の算出処理（５０）で
は、車速（時速）に対応して最小プレビュー半径Ｒpmin
を決定する。車速が６０Ｋｍ／ｈ未満のときは最小プレ
ビュー半径Ｒpminを５ｍとし（５１，５４）、車速が６
０Ｋｍ／ｈ以上８０Ｋｍ／ｈ未満のときは最小プレビュ
ー半径Ｒpminを７ｍとし（５２，５５）、車速が８０Ｋ
ｍ／ｈ以上１００Ｋｍ／ｈ未満のときは最小プレビュー
半径Ｒpminを１１ｍとし（５３，５６）、車速が１００
Ｋｍ／ｈ以上のときは最小プレビュー半径Ｒpminを１５
ｍとする（５３，５７）。

【００３４】図１１に、図８に示すヘッディング角の算
出（６０）の内容を示す。この処理では、車両前方の一
番近いマーカ（図６のマーカ８ａに相当）までの距離ｄ
_1nが最小プレビュー半径Ｒpminより大きい場合は、車両
前方の一番近いマーカ８ａに対する方位角データα_1nを
ヘッディング角データAheadとする（６１，６３）。車
両前方の一番近いマーカ８ａまでの距離ｄ_1nが最小プレ
ビュー半径Ｒpmin以下で、かつ車両前方の２番目に近い
マーカ（図６のマーカ８ｂに相当）までの距離ｄ_2nが最
小プレビュー半径Ｒpminより大きい場合は、車両前方の
２番目に近いマーカ８ｂに対する方位角データα_2nをヘ
ッディング角データAheadとする（６２，６４）。それ
以外の場合は、３番目のマーカ（図６のマーカ８ｃに相
当）に対する方位角データα_3nをヘッディング角データ
Aheadとする（６５）。

【００３５】図１２は、図８に示す操舵角の算出（７
０）の内容を示す。この処理では、ヘッディング角デー
タAheadおよび制御ゲインＫに対応して、Ａstr＝Ｋ×Ahead により目標操舵角Ａstrを算出する（７１）。

【００３６】操舵角演算装置３１は、図７の「操舵角制
御」（２０）で、以上のようにして得た目標操舵角Ａst
rを目標値として、ステア角センサ７が検出する操舵角
ａstが目標値Ａstrに合致する方向に、自動操舵装置を
介して自動操舵を行なう。

【００３７】なお、何回も連続してレーザレーダ２の、
距離データ又は方位角データの異常が検出されるような
場合は、自動操舵制御（図７の２０）を直ちに解除する
ようにすれば、安全性がいっそう高まる。

【００３８】

【発明の効果】車上レーザレーダ装置の信頼性が向上
し、車上レーザレーダ装置が検出した距離および方位が
信頼しうるものであるか否かが分かり、この適否を利用
して車両運転制御の、誤検出データに基づく誤制御もし
くは不安定性を回避することができる。すなわち車上レ
ーザレーダ装置の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を搭載した車両の外観を示す斜視図で
ある。

【図２】図１に示すレーザレーダ２の正面図である。

【図３】図１に示すレーザレーダ２の側面図である。

【図４】レーザレーダ装置１０の構成を示すブロック
図である。

【図５】レーザレーダ２のレーザ光の発光タイミング
を示すタイムチャートである。

【図６】レーザレーダ装置１０を搭載した車両１のマ
ーカ検出状態を示す平面図である。

【図７】レーザレーダ装置１０に備わる操舵角演算装
置３１の制御フローチャートである。

【図８】外部割込処理の内容を示すフローチャートで
ある。

【図９】図８に示す異常データ処理（４０）の内容を
示すフローチャートである。

【図１０】図８に示す最小プレビュー半径の算出（５
０）の内容を示すフローチャートである。

【図１１】図８に示すヘッディング角の算出（６０）
の内容を示すフローチャートである。

【図１２】図８に示す操舵角の算出（７０）の内容を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１：車両２：レーザレーダ３：電子制御ユニット５：車速センサ（車
速検出手段）６：ヨー角速度センサ７：ステア角センサ
（操舵角検出手段）８ａ，８ｂ，８ｃ：リフレクトマーカ（物体）１０：レーザレーダ装置２１：発光部（レーザ投光手段）２２：方位検出用受
信部２３：距離検出用受信部（２２，２３：受光手段）２４：発振回路２５：信号処理回路２６：方位検出回路２７：測定装置（２５，２６：方位角検出手段）（２５，２７：距離検出手段）２８：通信コントローラ３１：操舵角演算装置（モニタ手段，検出値変更手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０８Ｇ 1/04 Ａ 7828−3Ｈ (72)発明者楠秀樹愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両上にあって、該車両の前方にレーザ光
を間断して照射するレーザ投光手段；前記車両上にあ
って、該車両外の物体により反射された前記レーザ光を
検知するための受光手段；前記レーザ投光手段のレーザ
光の照射と前記受光手段のレーザ光検知信号の時間差に
対応して前記車両と前記物体の距離を検出する距離検出
手段；前記受光手段のレーザ光検知信号に基づいて前記
車両の基準線に対する反射レーザ光の到来角度を検出す
る方位角検出手段；前記車両の走行速度を検出する車速
検出手段；前記車両のステアリング操舵角を検出する操
舵角検出手段；所定時間の間の前記距離検出手段の検出
距離変化量および前記方位角検出手段の検出方位角変化
量を演算し、前記走行速度およびステアリング操舵角に
基づいて前記所定時間の間の前記車両の位置変化量およ
び進行方向変化量を演算し、検出距離変化量と位置変化
量に基づいて前記距離検出手段の距離検出の適否を検出
し、検出方位角変化量と進行方向変化量に基づいて前記
方位角検出手段の方位角検出の適否を検出するモニタ手
段；を備える、車上レーザレーダ装置。
【請求項２】モニタ手段が距離検出手段の距離検出の不
適を検出したとき、前記所定時間後の距離検出手段の検
出距離を、前記所定時間の開始直前の検出距離を前記車
両の位置変化量に基づいて補正した値に変更し、モニタ
手段が方位角検出手段の方位角検出の不適を検出したと
き、前記所定時間後の方位角検出手段の検出方位角を、
前記所定時間の開始直前の検出方位角を前記車両の進行
方向変化量に基づいて補正した値に変更する検出値変更
手段；を更に備える請求項１記載の車上レーザレーダ装
置。
【請求項３】受光手段は距離検出用受光素子および方位
角検出用受光素子を含み、前記距離検出手段は、レーザ
投光手段のレーザ光の照射と前記距離検出用受光素子の
レーザ光検知信号の時間差に対応して前記車両と前記物
体の距離を検出し、前記方位角検出手段は、前記方位角
検出用受光素子のレーザ光検知信号に基づいて前記車両
の基準線に対する反射レーザ光の到来角度を検出する、
請求項１又は２記載の車上レーザレーダ装置。
【請求項４】受光手段は、車両走行路の側端に該走行路
に沿って所定間隔で配列された物体により反射された前
記レーザ光を検知する、請求項１，２又は３記載の車上
レーザレーダ装置。