JPH06148319A - 先行車両検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 適切な車間距離算出に必要な先行車両の走行
速度を得るため、自車両のヨーレートを精度よく求め
る。 【構成】 自車両の前進時レーダ検出データの全体平均
は距離データが進行距離分だけ短くなり、角度は変わら
ない。自車両がヨーレート発生時は全体に同じ量だけ角
度変化する。τ時間前のデータと比較してこれらの特徴
を基に検出する。今回の掃引角度θに対する検出距離関
数をＬ＝Ｆ（θ）、τ時間前の検出距離を補正した関数
をＬ’＝Ｇ（θ）として、ＦとΔθだけずらしたＧの相
関関数 【数１】 を最大にするようなΔθｍを求める。このΔθｍが時間
τの間に変化した自車両のヨー角であり、ヨーレートが
ｄφ／ｄｔ＝Δθｍ／τ で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自車両の前方を走行
中の先行車両までの車間距離や先行車両の走行速度など
の情報を検出する先行車両検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の検出装置としては、例え
ば、特開昭６１−２３９８５号公報に開示されたものが
ある。これは、車両前方に例えばレーザ光などの電磁波
を掃引しながら出力し、その電磁波の対象物体からの反
射波を受信して、出力から受信までの伝播経過時間から
物体までの距離を検出するものである。伝播経過時間と
しては、出力タイミングから所定受信レベルを初めて越
える受信信号を受けるまでの伝播遅延時間が用いられ
る。これにより、自車両から反射物までの方向と距離の
情報を得ることができ、障害物となる恐れがあるかどう
かなどを知ることができる。この際一般に、車両には後
方からの視認性を向上するためにその後部にリフレック
スリフレクタが設置されており、このリフレックスリフ
レクタが反射体となって電磁波を反射するので、これか
ら車両を識別することもできる。このようにして検出さ
れた車間距離は車両の自動走行や、追突警報などに用い
られる。

【０００３】ここで、とくに追突事故を防止するための
追突警報装置に用いられるときには、先行車両との車間
距離に加え、先行車と自車両の走行速度に応じた安全車
間距離を算出するため先行車両の走行速度も正確に検出
することが求められる。このため、先行車両の速度につ
いては、過去の掃引時における当該先行車両までの距離
に対する今回の検出距離の変化量を計算するとともに、
さらに角度方向の変化量についても計算して、これらに
基づいて自車両に対する先行車両の相対速度を算出する
ことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
先行車両検出装置においては、過去の掃引時における同
一先行車両のデータを確実に得ることが難しく、距離の
変化量および角度の変化量の算出が困難であるという問
題がある。すなわち、車両はその走行中ヨーレートを伴
なっており、この自車両のヨーレート分だけ角度方向に
データのズレを生じることになるので、現在時点の自車
両のヨーレートを求めて補正する必要がある。このため
に一般に入手されるヨーレートセンサを用いることも考
えられるが、現在のヨーレートセンサでは信号に遅れを
生じたり、ノイズを含むことが多いため、実際上実用に
ならない。

【０００５】仮に同じ先行車両の過去の掃引時のデータ
が把握され、距離の変化量および角度の変化量が検出で
きたとしても、これらは自車両のレーザレーダ装置を原
点とし自車両前方を座標軸の１つとする車両座標系にお
ける相対的な変化量である。したがって、これをそのま
ま通常の道路を基準とした道路座標系上の速度データに
置き換えるためには、車両座標系の運動（速度、角速
度）、つまり自車両の運動を考慮する必要がある。自車
両の運動のうち、速度に関しては車速センサを用いて精
度よく求められるが、角速度つまりヨーレートに関して
上述の問題を抱えている。そのため、先行車両の速度検
出精度が低く、正確な安全車間距離を算出することがで
きず、適切な警報を発することができないという問題が
ある。したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、
自車両のヨーレートが精度よく求められ、先行車両との
車間距離と正確な先行車両の走行速度が求められる先行
車両検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、図１
に示すように、 自車両の走行方向に電磁波を掃引しな
がら放射し物標からの反射波の伝播遅延時間に基づいて
自車両から物標までの距離と掃引角度を検出するレーダ
手段１と、該レーダ手段１で検出された距離および角度
データを記憶する記憶手段２と、前記レーダ手段１で検
出された距離および角度データと前記記憶手段２に記憶
された所定時間前の掃引による距離および角度データと
を比較し、角度方向のズレ量を検出して自車両のヨーレ
ートを算出するヨーレート検出手段３と、該ヨーレート
検出手段３からのヨーレートに基づいて前記レーダ手段
１で検出された距離および角度データを補正する距離・
角度データ補正手段４と、該距離・角度データ補正手段
４で補正された距離および角度データのうちから車両を
表わすデータを抽出する車両判別手段５と、抽出された
データにより表わされる物標に関する情報を出力する先
行車両情報出力手段６を有するものとした。

【０００７】

【作用】レーダ手段で検出された物標の距離および角度
データを所定時間前の掃引時に得られた距離および角度
データと比較して角度方向のズレ量を検出することによ
り自車両のヨーレートが検出される。そのヨーレートに
基づいて距離および角度データを補正するようにしたか
ら、先行車両の正確な速度が検出される。

【０００８】

【実施例】図２は本発明の実施例の構成を示すブロック
図である。まず、レーザレーダ装置２１が、レーザ光を
出力する送光器２３と、送光器２３から出力されたレー
ザ光のうち車両前方に存在する物標から反射されてきた
レーザ光を受光し、光電変換して増幅出力する受光器２
５と、そして送光器２３からのレーザ光の出力から受光
器２５における反射光の受光までのレーザ光の伝播遅延
時間を基に物標までの距離を検出する距離検出回路２７
から構成される。

【０００９】送光器２３から出力されるレーザ光は、ス
テップモータで駆動されるミラーを用いてその方向を揺
動させるレーザ光掃引装置３１により、図３に示すよう
に、自車両Ｂの中心線Ｘに対して一点鎖線ｕ１，ｕ２で
示されるように車両の左右にそれぞれθＭの角度の範囲
内で掃引されるようになっている。このθＭは車両の前
方方向を中心に左右に振幅±１０度程度、周波数５０Ｈ
ｚで掃引する。 一回の掃引において、掃引角度刻みは
２００回とし、角度方向に０．１度程度の分解能を有す
るこのレーザ光掃引装置３１の掃引角度はレーザ光掃引
方向検出装置３３により検出され、記憶回路３４および
信号処理回路３５に供給されている。 レーザ光掃引方
向検出装置３３は、例えばミラーを制御するステップモ
ータの駆動パルス数から上記掃引角度を検出する。

【００１０】記憶回路３４には、レーザ光掃引方向検出
装置３３からの掃引角度と、距離検出回路２７からの検
出距離データが供給され、記憶される。信号処理回路３
５は、ヨーレート検出部３６、距離・角度データ補正部
３７および位置・速度算出部３８を備える。ヨーレート
検出部３６は、レーザレーダ装置２１の距離検出回路２
７から供給される距離およびレーザ光掃引方向検出装置
３３から供給される掃引角度と、記憶回路３４から供給
される所定時間前における掃引時の掃引角度および検出
距離データとを基に、演算を行ない、自車両のヨーレー
トを求める。

【００１１】距離・角度データ補正部３７は、ヨーレー
ト検出部３６で求められたヨーレートに応じて、距離検
出回路２７から供給される距離およびレーザ光掃引方向
検出装置３３から供給される掃引角度のデータを補正す
る。そしてこの補正されたデータを基に位置・速度算出
部３８が先行車両の位置および速度を算出する。算出さ
れた先行車両の位置および速度は、先行車両位置・速度
出力回路４０を経て警報装置４１に出力され、あらかじ
め定められた基準に基づいて追突事故を防止するための
警報が発せられる。

【００１２】次にヨーレート検出部３６におけるヨーレ
ート検出の原理を説明する。自車両Ｂのレーザレーダ装
置２１が車体中心線Ｘを中心にして左右に角度θＭの範
囲で掃引しており、先行車両Ｍの後尾にはリフレックス
リフレクタＲａ，Ｒｂが設置されていて、図３のように
自車両Ｂが緩い右カーブを走行中であるとする。道路の
左右の路側帯にはガードレールなどに反射器Ｗａ，Ｗｂ
が設置されている。

【００１３】この状況における掃引角度毎に検出される
物標の検出距離が図４に示される。図４において、今回
の検出位置が点Ａで表わされるデータを持ったある物標
の前回の掃引における位置が点Ｑであったとすると、点
Ｑから点Ａに掃引角度θおよび検出距離Ｌが変化する理
由としては以下のようなことが考えられる。 （１）自車両Ｂが、前方方向に進行したため、距離が短
くなり、角度が変化した。 （２）自車両Ｂが向きを変えた、すなわちヨーレートを
持ったため、角度方向が変化した。 （３）自車両Ｂが、物標に対して相対的に横方向に移動
したため角度方向が変化した。

【００１４】上記（１）の場合には、自車両Ｂが前方に
進行した距離だけ矢Ｙ１、Ｙ２のように他のデータもす
べてその距離が短くなってＫ位置となり、角度に関して
は自車両の右側に存在する物標のデータは角度が増加
し、左側に存在する物標のデータの角度は減少する。こ
れは矢Ｙ１、Ｙ２がθに関して互いに逆方向に向いてい
ることで表わされる。したがって、物標が偏在せず自車
両Ｂの左右に適度に分布している場合には、全体の平均
をとったとき距離データは進行距離分だけ短くなり、角
度はほとんど変わらない。（２）の場合には、自車両の
ヨーレートによる成分は大きいだけでなく、全体に矢Ｙ
３、Ｙ４のように同じ量だけ発生する。したがって、一
定時間τだけ前のデータに対して前記（１）による距離
変化分を補正したデータを平均的に見て、今回検出され
たデータと比較すれば、自車両のヨーレートを検出する
事が可能となる。（３）の場合には、一般的に車両の横
方向移動量はあまり発生せず、先の（１）、（２）と比
較すると非常に小さく無視出来る。

【００１５】以上から、上記（２）によるヨーレート検
出は次のようになる。今回の掃引角度θに対する検出距
離Ｌの関数を Ｌ＝Ｆ（θ） とし、一定時間τだけ以前の掃引角度θに対する検出距
離Ｌを補正した関数を Ｌ’＝Ｇ（θ） とする。ただし、自車速をＶとしたときに、距離変化Δ
Ｌは、 ΔＬ＝Ｖ×τ また、Ｌ’は、 Ｌ’＝Ｌ−ΔＬ で表わされる。そして、ＦとΔθだけずらしたＧの相関
関数Ｈ（Δθ）を、次のように定義する。

【数１】

【００１６】このＨ（Δθ）を最大にするようなΔθと
してΔθｍを求めれば、このΔθｍが一定時間τの間に
変化した自車両のヨー角ということになる。ヨーレート
ｄφ／ｄｔの値は、このΔθｍから得られ、 ｄφ／ｄｔ＝Δθｍ／τ となる。このようにして算出されたヨーレートに起因す
る角度変化Δθと距離変化ΔＬ分を道路固定物の検出デ
ータに対して補正すれば、自車両の運動による変化分を
打ち消すことができる。この結果、物標の位置を道路座
標系の上に求めることができ、また、その時間に対する
変化量から物標の速度も求められる。

【００１７】次にこの実施例における動作のメインフロ
ーを図５に示す。まず、ステップ１０１で掃引角度毎の
検出距離を算出し記憶する距離・角度算出処理が行なわ
れ、記憶された距離・角度情報を基に、ステップ１０３
において一定時間τだけ前のデータとの相関を計算する
ための関数を算出する距離・角度関数算出処理が行なわ
れる。次のステップ１０５で角度ズレ量検出処理により
距離・角度の関数から相関を最大にするΔθが検出さ
れ、ステップ１０７でΔθを用いてヨーレートが算出さ
れる。このあとステップ１０９で距離・角度情報を補正
するデータ補正処理が行なわれて、物標の速度算出処理
がなされる。ステップ１１１において、データのなかか
ら先行車両のデータを識別してその先行車両の位置・速
度出力処理が行なわれる。

【００１８】図６はステップ１０１の角度・距離算出処
理の詳細を示す。レーザの掃引は、角度範囲−θＭ〜θ
Ｍ（ｄｅｇ）の間で行われ、この間２θＭ／Ｋｍａｘ
（ｄｅｇ）毎にレーザが出力される。これにより一回の
掃引あたりＫｍａｘ回の出力が行われる。この一回の掃
引におけるレーザ出力の番号を変数ｋで表わすとｋの最
大値はＫｍａｘとなる。また、一回の掃引において、距
離検出があった回数を変数ｊで表わす。まず、ステップ
１２１，１２３で、信号処理回路３７において、処理作
業用の上記変数ｋとｊが０にセットされる。次に、ステ
ップ１２５において、自車両の走行車速が車速センサ３
９から読み込まれる。

【００１９】ステップ１２７，１２９で、掃引角度θが
レーザ光掃引方向検出装置３３から読み込まれるととも
に、ステップ１３１で距離検出回路２７より検出距離Ｌ
が読み込まれる。次のステップ１３３において、検出距
離の有無がチェックされ、距離検出があったときはステ
ップ１３５へ進んで変数ｊがインクリメントされたあ
と、ステップ１３７で、配列Ｄ（ｊ）として、掃引角度
θｊと検出距離Ｌｊのデータが記憶される。すなわち、
Ｄ（ｊ）＝（検出角度θｊ，検出距離Ｌｊ）で表わされ
る。

【００２０】その後、ステップ１３９で次の掃引角度指
令値が出力される。ステップ１３１で距離検出がない場
合もステップ１３３からステップ１３９へ進んで、次の
掃引角度指令値が出力される。そして、ステップ１４１
でｋの値がチェックされ、Ｋｍａｘ以下の間はステップ
１２７へ戻って次のレーザ出力について上記が繰り返さ
れる。ステップ１４１でｋ＝Ｋｍａｘとなったら、全角
度の掃引が終了したことになるから、ステップ１０３の
距離・角度関数算出処理に進む。ステップ１３５〜１３
７が発明の記憶手段を構成している。

【００２１】図７はメインフローにおけるステップ１０
３の距離・角度関数算出以降の処理の詳細を示す。ヨー
レート検出部においてまず、距離・角度関数算出処理と
して、ステップ１４３において、配列データＤ（ｊ）か
ら、角度θに関する距離Ｌの関数Ｌ＝Ｆ（θ）が算出さ
れる。次にステップ１４５で、一定時間τだけ前のデー
タの距離・角度関数Ｌ’＝Ｇ（θ）が算出される。ここ
では前述のようにＬを自車速Ｖで補正して、 Ｌ’＝Ｌ−Ｖ×τ が算出される。

【００２２】次に、角度ズレ量検出処理として、ステッ
プ１４７でズレ量Δθに−Δθ０がセットされたあと、
ステップ１４９〜１５３においてズレ量Δθを−Δθ０
からΔθ０までδ刻みで変化させたときの、相関関数Ｈ
（Δθ）が求められる。そしてステップ１５５におい
て、−Δθ０からΔθ０までのＨ（Δθ）の中から、最
大値を示すものを選び、そのときのΔθの値を一定時間
τの間の角度ズレ量Δθｍとする。

【００２３】次にデータ補正処理として、ステップ１５
７において、角度ズレ量Δθｍを基にヨーレートｄφ／
ｄｔの値が算出される。そして、ステップ１５９で、距
離・角度データ補正部において、配列データＤ（ｊ）
が、距離方向に自車速Ｖによる変化分ΔＬ＝Ｖ×τ、角
度方向にヨーレートによる分Δθｍだけ補正され、この
補正されたデータがＳ（ｊ）として記憶される。ステッ
プ１４３〜１５７が発明のヨーレート検出手段を構成
し、ステップ１５９が距離・角度データ補正手段を構成
する。

【００２４】次にステップ１０９において、位置・速度
算出部で、前述のとおり一定時間τだけ前のＳ（ｊ）の
値と今回Ｓ（ｊ）の値を比較されて、速度データΔＳ
（ｊ）が算出される。このあと位置・速度出力処理とし
て、ステップ１６１においてデータＳ（ｊ）の中から先
行車両のデータが判別される。検出された物標のなかか
ら先行車両のデータを判別抽出するには、例えば速度デ
ータΔＳ（ｊ）を基に、道路座標軸上で停止していない
ものを車両とすればよい。なお、停止している物標であ
っても自車両の正面に存在するものは先行車両とみなし
てそのデータも抽出することができる。

【００２５】ここで先行車両が抽出されればステップ１
６３からステップ１６５に進み、先行車両の位置および
速度が出力されたあと、ステップステップ１０１の距離
・角度算出処理に戻る。また、先行車両が抽出されなけ
れば、ステップ１６３からそのままステップステップ１
０１の距離・角度算出処理に戻る。ステップ１０９、１
６１が車両判別手段を、ステップ１６３、１６５が先行
車両情報出力手段を構成している。

【００２６】この実施例は以上のように、ヨーレートセ
ンサを用いずに、レーダ手段で検出された距離および角
度データの時間的な変化状態を掃引範囲に関して全体的
に見て、角度方向のズレ量を検出することによって自車
両のヨーレートを検出するから、現在処理中の距離およ
び角度データを材料とするので、時間的遅れやノイズか
ら開放され正確な先行車両の走行速度が求められる。

【００２７】なお、上記実施例では、レーザ光掃引装置
３１としてステップモータで駆動されるミラーを用いて
その方向を揺動させるものを用いているが、このほか例
えばガルバノメータ方式のものを用いることもでき、そ
の場合にはレーザ光掃引方向検出装置３３においては、
ガルバノメータを制御する制御信号を掃引角度に対応し
た信号として使用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明はレーダ手段で検
出された物標の距離および角度データを所定時間前の掃
引時に得られた距離および角度データと比較して、角度
方向のズレ量を検出することにより自車両のヨーレート
が検出するとともに、そのヨーレートに基づいて距離お
よび角度データを補正するようにしたから、先行車両の
正確な速度が検出される。これにより、適切な安全車間
距離を算出でき、追突警報装置などに用いて精度の高い
警報を発生させることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例の構成を示すブロック図である。

【図３】車両の走行環境およびレーザ光掃引角度を示す
説明図である。

【図４】物標の検出データ例を示す図である。

【図５】実施例における動作の流れを示すメインフロー
チャートである。

【図６】動作の流れの詳細を示すフローチャートであ
る。

【図７】動作の流れの詳細を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ レーダ手段 ２ 記憶手段 ３ ヨーレート検出手段 ４ 距離・角度データ補正手段 ５ 車両判別手段 ６ 先行車両情報出力手段 ２１ レーザレーダ装置 ２３ 送光器 ２５ 受光器 ２７ 距離検出回路 ３１ レーザ光掃引装置 ３３ レーザ光掃引方向検出装置 ３４ 記憶回路 ３５ 信号処理回路 ３６ ヨーレート検出部 ３７ 距離・角度データ補正部 ３８ 位置・速度算出部 ３９ 車速センサ ４０ 先行車両位置・速度出力回路 ４１ 警報装置 Ｂ 自車両 Ｍ 先行車両 Ｒａ，Ｒｂ リフレックスリフレクタ Ｗａ，Ｗｂ 反射器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自車両の走行方向に電磁波を掃引しながら
   放射し物標からの反射波の伝播遅延時間に基づいて自車
   両から物標までの距離と掃引角度を検出するレーダ手段
   と、該レーダ手段で検出された距離および角度データを
   記憶する記憶手段と、 前記レーダ手段で検出された距離および角度データと前
   記記憶手段に記憶された所定時間前の掃引による距離お
   よび角度データとを比較し、角度方向のズレ量を検出し
   て自車両のヨーレートを算出するヨーレート検出手段
   と、 該ヨーレート検出手段からのヨーレートに基づいて前記
   レーダ手段で検出された距離および角度データを補正す
   る距離・角度データ補正手段と、 該距離・角度データ補正手段で補正された距離および角
   度データのうちから車両を表わすデータを抽出する車両
   判別手段と、抽出されたデータにより表わされる物標に
   関する情報を出力する先行車両情報出力手段を有するこ
   とを特徴とする先行車両検出装置。
2. 【請求項２】 前記ヨーレート検出手段は、前記所定時
   間前の掃引による距離および角度データを角度方向にあ
   る角度ずらした値と現在の距離および角度データとの相
   関をとり、相関関数値が最大となるときのずらし角度を
   ヨーレートによる前記ズレ量として自車両のヨーレート
   を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の
   先行車両検出装置。
3. 【請求項３】 前記ヨーレート検出手段は、前記レーダ
   手段で検出された距離および角度データと比較される前
   記所定時間前の掃引による距離および角度データを、自
   車速で補正するものであることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の先行車両検出装置。