JPH06148329A - 車間距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上下方向の広がり角をもったファンビームレ
ーザを用いながら、案内板などの影響を受けることなく
正確に先行車両を検出し車間距離を求める。 【構成】 レーダの各掃引角度で検出物標が複数あると
きはすべて抽出され、それらの位置を距離Ｌ、角度θで
表わして、同一距離で連続しているものは角度範囲から
物標の大きさＷが求められる。この大きさＷが車両用の
リフレックスリフレクタのサイズ範囲に含まれるものが
選別され、さらに相対的な距離変化を基に動いていない
ものを除外して先行車両を識別する。これにより、上下
広がり角の大きなファンビームレーザを用いて坂道に対
応してしかも、案内板などからの反射波は選別除外され
るから正確に先行車までの車間距離を求めることができ
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を確実に検出する車間距離
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車間距離検出装置としては、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。

【０００３】このような従来の車間距離検出装置にあっ
ては、物体検出の分解能を向上させるため、左右方向に
幅が狭く、縦方向に長い扇型のレーザ光、すなわちファ
ンビームレーザを出力するようにしている。このうち、
上下方向の広がり角は、図９の（ａ）に示すような上り
坂や、同図の（ｂ）に示すような下り坂など、光軸が路
面の勾配に対して水平でなくなる状況においても、先行
車両ＭのリフレックスリフレクタＲが確実にファンビー
ムレーザＺの照射範囲内に入るようになるべく大きく設
定するのが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
ビームレーザＺの上下方向の広がり角が大きいと、図１
０に示すような、自動車専用道路における行き先表示板
など道路上方に設置された案内板Ｇその他にもファンビ
ームレーザＺが照射され、その案内板などからの反射波
が発生する。そのため案内板Ｇの下方を通過してその先
の地点を走行中の先行車両Ｍがあるとき、案内板Ｇから
の反射波の方が先に検出されるために、その掃引角度に
おける検出距離は案内板Ｇまでの距離が出力され、先行
車両Ｍまでの距離を検出することが出来なくなるという
問題がある。したがってこの発明は、上記従来の問題点
に鑑み、坂道における検出確保のため上下方向の広がり
角をもったファンビームレーザを用いながら、案内板な
どの影響を受けることなく正確に先行車両を検出し車間
距離を求めることができる車間距離検出装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【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
ら放射する放射手段１と、掃引角度毎に物標から反射さ
れる反射波をそれぞれ受信する反射波受信手段３と、該
反射波受信手段３により前記掃引角度毎に得られた複数
の反射波に基づき自車両に対するそれぞれの物標の角度
および距離データを検出する角度・距離検出手段５と、
前記角度および距離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７と、該車両判別手段７によ
って抽出された角度および距離データで表わされる物標
のうち、自車両の走行車線上にある物標を識別してその
距離を出力する車間距離出力手段９とを有するものとし
た。

【０００６】

【作用】左右方向に電磁波が掃引送出され、掃引角度毎
に反射波を基に反射物体までの距離が求められる。同一
の掃引角度において複数の反射波があるときは、それぞ
れについて距離が求められる。検出された距離のうちか
ら車両判別手段により車両を表わすデータが抽出され
る。それからさらに車間距離出力手段が自車両の走行車
線上にあるものを識別して、その距離が車間距離とされ
る。上下広がり角の大きなファンビームレーザ光を用い
たときにも、案内板などからの反射波を受けても車両判
別手段により識別されるから正確に先行車との車間距離
が得られる。

【０００７】

【実施例】図２はこの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体から反射されて
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２５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
遅延時間を基に物体までの距離を検出する距離検出回路
２７から構成される。

【０００８】送光器２３においては、図３に示すよう
に、レーザダイオード４７から出力されるレーザ光が両
凸レンズ４９により広がり角約０．３度程度のビームに
形成された後、円筒形の凹面を有するレンズ５１により
上下方向に約４度程度の広がり角を与えられ、これによ
り上下方向の広がり角が約４度で左右方向の広がり角が
０．３度程度の細長い楕円形または長方形のレーザ光が
出力される。レーザ光を上下方向に細長いビームとする
ことにより、坂道においても前方物体に確実に照射する
ことができ、また左右方向に対して狭いビームとするこ
とにより自車両に対する物体の角度を精度良く検出する
ようにしている。

【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４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１０Ｈ
ｚで掃引する。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、信号処
理回路３５に供給される。 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】レーザレーダ装置２１の受光器２５は、図
５に示すような、送光タイミングから所定の受光レベル
を越える毎にその時の伝播遅延時間Ｔ１，Ｔ２…をそれ
ぞれ出力する。基準となる所定の受光レベルは送光タイ
ミングからの時間に依存して変化する。

【００１１】信号処理回路３５は、角度・距離算出部３
６と、車両判別部３７、および車間距離出力部３８を備
えている。角度・距離算出部３６はレーザレーダ装置２
１の距離検出回路２７から出力される距離信号と、レー
ザ光掃引方向検出装置３３から供給される掃引角度信号
に基づき、掃引角度毎の距離を求め、この角度・距離情
報から車両判別部３７が車両とそれ以外の停止物体を判
別する。判別された車両のうちから、車間距離出力部３
８が自車両の走行車線上を走行する先行車両を抽出す
る。そしてその先行車両との車間距離と、車速センサ３
９で検出した自車両の走行速度に対応する所定の安全車
間距離とを比較し、先行車両との車間距離が安全車間距
離より小さいときは、両車間距離の差に基づいてアクチ
ュエータ４１を介してスロットル４３を駆動する。これ
により、自車両の車速を変化させて先行車両との車間距
離が安全車間距離以上に維持されるよう制御する。

【００１２】以上の構成における先行車両との車間距離
が求められるまでの作動の流れが図６、図７のフローチ
ャートに示される。レーザの掃引は、角度範囲−θＭ〜
θＭ（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、信号処理回路の角度・距離算出部３
６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３９から読み込まれる。

【００１３】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で距離検出があ
るかどうかがチェックされる。距離検出があったときは
ステップ１３３へ進んで変数ｊがインクリメントされた
あと、ステップ１３５で検出距離Ｌｊが読み込まれる。
そしてステップ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。

【００１４】その後、ステップ１３１に戻り、同じ掃引
角度θで他の距離検出があるかどうかがチェックされ
る。この結果、同一角度で２回以上の距離検出があった
場合は、配列Ｄ（ｊ）のなかに角度の同じものが存在す
ることになる。すなわち、図５のような場合には、所定
の受光レベルを越える受光パルスが２回発生しており、
２個の物体が検出されたものとされ、その伝播遅延時間
がそれぞれＴ1 、Ｔ2 であったとすると、検出距離Ｌ1
、Ｌ2 が次のように求められる。 Ｌ1 ＝Ｃ×Ｔ1 ／２ Ｌ2 ＝Ｃ×Ｔ2 ／２ ただし、Ｃは光の速度である。そして、ｊ番目の配列デ
ータが、Ｄ（ｊ）＝（θａ、Ｌ1 ）、ｊ＋１番目のデー
タが、Ｄ（ｊ＋１）＝（θａ、Ｌ2 ）となる。

【００１５】ステップ１３１で距離検出がなければその
ままステップ１３９へ進んで、次の掃引角度指令値が出
力される。ステップ１４１でｋの値がチェックされ、Ｋ
ｍａｘ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、次のステップ１４３に進む。ステップ１０１〜
１４１が発明の角度・距離算出手段を構成している。

【００１６】ステップ１４３では、車両判別部３７にお
いて、１回の掃引ごとに、上記に求められた配列Ｄ
（ｊ）を基に、検出された物標それぞれの水平方向のサ
イズが算出され、ステップ１４４でその大きさが所定以
下の物体が抽出されて、リフレクタデータＣＲ（ｍ）と
される。 これは まず反射物体の大きさに基づいてこ
れが車両である可能性があるかどうかを選別するもので
ある。すなわち、車両のリフレックスリフレクタのサイ
ズは大きさが限定されるため、検出されるデータが例え
ば１ｍを越えるような大きな物体からのものであれば、
そのデータは車両のデータではないと判断される。

【００１７】したがって、同じ検出距離が、ある掃引角
度範囲内に連続して存在し、その角度範囲から算出され
る反射物体の大きさが、標準的な車両用リフレックスリ
フレクタのサイズ以上の場合には、そのデータは除外さ
れる。配列Ｄ（ｊ）のデータをθ，Ｌを両軸としてプロ
ットした例を示す図８の場合においては、同一距離Ｌ
で、角度θが連続している角度範囲（θ１〜θ２）が抽
出される。これらの距離Ｌで角度（θ１〜θ２）のデー
タは全て同一の反射物体からの検出データであるとみら
れ、この反射物体の水平方向の大きさＷは次式で求めら
れる。 Ｗ＝Ｌ×（ｓｉｎθ２−ｓｉｎθ１）

【００１８】この大きさＷがステップ１４４で比較され
て、車両用のリフレックスリフレクタの水平方向のサイ
ズ範囲に含まれる場合には、車両のリフレックスリフレ
クタである可能性が高いため、リフレクタデータＣＲ
（ｍ）として残されることになる。 リフレクタデータ
ＣＲ（ｍ）は次式で表わされる。 ＣＲ（ｍ）＝（角度（θ１＋θ２）／２，距離Ｌ） ここでは角度θ方向に連続していない単点データも、Ｃ
Ｒ（ｍ）として残される。

【００１９】次のステップ１４５では、前回の掃引によ
って得られたリフレクタデータをＣＲ’（ｍ’）＝（θ
ｃ，Ｌｃ）として、車両の想定位置範囲が、 Ｐ｛θｃ＋Δθ±Δθｖ，Ｌｃ−ΔＬ±ΔＬｖ｝ として算出される。ここで、ΔθおよびΔＬは、物標が
停止しているとき自車両の走行によって全ての物標位置
が相対的に変化する量であり、ΔＬは自車両の走行速度
を掃引周期で割った距離として求めることができる。

【００２０】また、Δθは自車両のヨーレートに依存す
る変数であるので、例えば操舵角と走行速度が大きくな
ればそれに対応して値が大きくなるようなマップから読
み出すようにすることができる。角度と距離の両方がこ
れらの変化量のみであるときには物標は停止しているこ
とになる。ΔθｖおよびΔＬｖは、前方を走行している
車両が動くと想定される移動幅であり、この値は、車
速、操舵角等の関数として設定される。

【００２１】ステップ１４６で、今回求められたリフレ
クタデータＣＲ（ｍ）のなかから、想定位置範囲Ｐに入
るものが抽出されて、車両データＳ（ｎ）とされる。上
記Ｐは物標が車両であるとしたときの想定位置範囲であ
り、角度と距離の両方がその範囲の中点にあるときを除
きこの想定位置範囲内にあるリフレクタデータＣＲ
（ｍ）は、前回のデータＣＲ’（ｍ’）と同一物標のも
のでしかもその物標は車両であると判断される。なお、
上記範囲Ｐ内にＣＲ（ｍ）が複数個存在する場合には、
他の前回データＣＲ’（ｍ’）との関連から同一物標の
ものを識別すればよいし、あるいは、単純に範囲の中心
（θｃ＋Δθ，ＬＣ−ΔＬ）により近いＣＲ（ｍ）を車
両データＳ（ｎ）として簡略化を図ってもよい。

【００２２】次のステップ１５１において、車両データ
Ｓ（ｎ）のうち、自車両の走行車線内に存在する車両か
らのものがあるかがチェックされる。これは、自車両の
走行条件に応じて決定される掃引角度および検出距離の
範囲内に属するものがあるかどうかで判別される。自車
両の走行車線内に存在するものの車両データＳがあると
きには、ステップ１５２に進み、検出距離のうち、最も
近距離にあるものが抽出され、ステップ１５３で車間距
離Ｌｓとして出力される。自車両の走行車線内に存在す
る車両データがないときは、ステップ１２１に戻って次
の掃引に移る。ステップ１４３〜１４６が車両判別手段
を構成し、ステップ１５１〜１５３が車間距離出力手段
を構成している。

【００２３】この実施例は以上のように、上下方向に細
長く左右方向に狭いビームのレーザ光を左右に総引し、
掃引角度毎に物標を示す複数のデータを取り込むととも
に、同一距離で左右方向に連続するものから所定の大き
さのものを除外するようにしたから、坂道においても走
行道路上の物標を漏れなく検知しながら、道路上方に設
けられた案内板などの影響をなくすることができる。さ
らにまた、検出された物標の移動変化量から停止してい
るものを識別除外するようにしたから、確実に前方車両
を検出してその車間距離を求めることができる。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の効果】以上のとおり本発明は、掃引角度毎に複
数の反射波があるときは、それぞれについて反射物体ま
での距離を求め、そ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、それからさらに自車両の走行車
線上にあるものを識別してその距離を出力する車間距離
出力手段とを有するものとしたから、坂道に対応できる
ような上下広がり角の大きなファンビームレーザ光を用
いたとき、案内板などからの反射波を受けてもこれに影
響されず正確に先行車までの車間距離を求めることがで
きる。したがって、車間距離制御装置に用いて的確な制
御が確保され、他の物標を車両と誤認して無用の制動を
行なったりすることがない。

【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】発明の実施例を示すブロック図である。

【図３】実施例に用いられるファンビームレーザの説明
図である。

【図４】レーザ光掃引角度の説明図である。

【図５】送光パルスと受光パルスの関係を示す図であ
る。

【図６】作動の流れを示すフローチャートである。

【図７】作動の流れを示すフローチャートである。

【図８】角度・距離算出部における検出結果の例を示す
図である。

【図９】ビームの広がり角と照射範囲の関係を示す説明
図である。

【図１０】ビームの広がり角と照射範囲の関係を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 放射手段 ３ 反射波受信手段 ５ 角度・距離検出手段 ７ 車両判別手段 ９ 車間距離出力手段 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 ３５ 信号処理回路 ３６ 角度・距離算出部 ３７ 車両判別部 ３８ 車間距離出力部 ３９ 車速センサ ４１ アクチュエータ ４３ スロットル ４７ レーザダイオード ４９、５１ レンズ Ｂ 自車両 Ｍ 先行車両 Ｇ 案内板 Ｒ リフレックスリフレクタ Ｚ ファンビームレーザ

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
   ら放射する放射手段と、掃引角度毎に物標から反射され
   る反射波をそれぞれ受信する反射波受信手段と、該反射
   波受信手段により前記掃引角度毎に得られた複数の反射
   波に基づき自車両に対するそれぞれの物標の角度および
   距離データを検出する角度・距離検出手段と、前記角度
   および距離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、該車両判別手段によって抽出され
   た角度および距離データで表わされる物標のうち、自車
   両の走行車線上にある物標を識別してその距離を出力す
   る車間距離出力手段とを有することを特徴とする車間距
   離検出手段。
2. 【請求項２】 前記車両判別手段が、前記角度および距
   離データから検出物標のサイズを演算する手段と、前記
   サイズが予め定めた所定値以上である物標を非車両とし
   て識別する手段を備えるものであることを特徴とする請
   求項１記載の車間距離検出手段。
3. 【請求項３】 前記車両判別手段が、自車両の走行速度
   を検出する手段と、前記走行速度に基づいて物標の想定
   位置範囲を算出する手段と、該想定位置範囲と前記角度
   および距離データから求められる検出物標の位置との比
   較に基づいて、停止していない物標を車両として識別す
   る手段を備えるものであることを特徴とする請求項１記
   載の車間距離検出手段。