JPH06206507A

JPH06206507A - 車間距離検出装置

Info

Publication number: JPH06206507A
Application number: JP5001621A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Satonaka; 久志里中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-01-08
Filing date: 1993-01-08
Publication date: 1994-07-26
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JP2906894B2

Abstract

(57)【要約】【目的】外部環境によらず、正確な車間距離検出を行
う。【構成】近距離用カメラ２０からのデータによって、
道路の白線を認識する。そして、ＧＰＳ受信機４０から
のデータに基づいて現在位置を認識すると共に、地図デ
ータ記憶部７０からのデータによって、道路状況を認識
する。そして、このようなデータに基づいて、自車両の
進行方向を推定し、先行車両の存在すべき位置を推定す
る。そして、このようにして得た先行車の存在位置に対
し、ミリ波レーダ３０の指向方向を向け、正確な車間距
離検出を達成する。また、視界がよい場合には、遠距離
用カメラ１０を用いて先行の方向を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両前方に向けたミリ
波レーダを利用する車間距離検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、運転者の負担を軽減するための各
種装置が車両の搭載されるようになってきており、その
中に前方車両との車間距離に基づいて、警報を発した
り、加減速制御等を行う装置がある。このような装置を
利用する場合において、車間距離を正確に検出すること
が非常に重要である。これは、車間距離の検出が正確で
なければ、これに基づいた制御が適切なものでなくなっ
てしまうからである。

【０００３】そこで、従来より各種の車間距離検出装置
が提案されており、その測距手段としては、カメラ、レ
ーザ、超音波、レーダ等を用いたものがある。例えば、
特開平４−１５５２１１号公報には、カメラとレーザ測
距手段の両方を備え、カメラで得た画像データから目標
対象物となる先行車を決定し、この先行車の方向にレー
ザを向け、反射光を受光することによって、車間距離を
測定する装置が示されている。この装置によれば、測距
性能は良いが視野の狭いレーザと、視野は広いが測距が
難しいカメラの両方の長所を利用して高精度の車間距離
検出を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の装
置においては、雨、霧等により外部環境が悪化した場合
に、カメラによって得られる画像が悪くなり、十分な先
行車の検出が行えなくなり、レーザの指向方向の制御が
行えなくなってしまうという問題点があった。また、
雨、霧等の場合には、レーザによる測距もその機能が低
下してしまう。このため、このような場合における車間
距離検出の精度が大きく低下するという問題点があっ
た。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてなされたものであり、雨、霧などにより環境条
件が悪化した場合にも十分な精度を維持することができ
る車間距離検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両前方に向
けたミリ波レーダによって車間距離を検出する車間距離
検出装置において、車両の近傍に存在するガイドライン
を撮影するためのカメラと、このカメラで検出したガイ
ドラインより車両姿勢を算出する車両姿勢算出手段と、
車両の現在位置を標定する位置標定手段と、道路地図デ
ータを記憶する地図データ記憶手段と、上記車両姿勢算
出手段、位置標定手段および地図データ記憶手段によっ
て得られた車両姿勢、現在位置および道路地図データに
基づいてミリ波レーダの指向方向を決定する指向方向決
定手段と、を有することを特徴とする。

【０００７】また、車両前方に向けたミリ波レーダによ
って車間距離を検出する車間距離検出装置において、車
両の前方の比較的遠方に存在する目標対象物を撮影する
ための遠距離用カメラと、車両の近傍に存在するガイド
ラインを撮影するための近距離用カメラと、この近距離
用カメラで検出したガイドラインより車両の姿勢を算出
する車両姿勢算出手段と、車両の現在位置を標定する位
置標定手段と、道路地図データを記憶する地図データ記
憶手段と、車両の外部環境が遠距離用カメラの撮影デー
タから目標対象物を認識するのに適しているか否かを判
定する外部環境判定手段と、外部環境判定手段により外
部環境が好適であると判断された時は、遠距離用カメラ
による画像データに基づいてミリ波レーダの指向方向を
制御し、外部環境が不適な時は、車両姿勢、現在位置お
よび道路地図データに基づいてミリ波レーダの指向方向
を決定する指向方向決定手段と、を有することを特徴と
する。

【０００８】さらに、本発明は、請求項２記載の車間距
離検出装置において、上記外部環境判定手段による判定
が好適から不適に変化した直後は、指向方向決定手段に
おいて車両姿勢、現在位置、道路地図データに加え、遠
距離用のカメラによって得た変化直前の画像データに基
づいてミリ波レーダの指向方向を制御することを特徴と
する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、近距離用のカメラでガイドラ
インを撮影して車両姿勢を検出すると共に、現在位置お
よび地図データから車両周辺の道路状況を認識する。従
って、これらデータに基づき先行車の存在位置を推定す
ることにより、ミリ波レーダの指向方向の制御を好適な
ものとできる。特に、近距離用のカメラはその比較的近
い道路上のガイドライン（白線）を検出するため、雨等
の視界が悪い場合においても確実な検出が行える。そし
て、ミリ波レーダは、雨などの影響が小さいため、この
ような悪条件下においても先行車との車間距離を正確に
検出できる。

【００１０】また、視界がよい場合には、遠距離用のカ
メラを用いて先行車の方向を検出することが好適であ
る。

【００１１】また、遠距離用カメラから近距離用カメラ
に切り替えた時に、直前の遠距離用カメラの画像から得
た先行車方向を参考にすることによってミリ波レーダの
指向方向の制御をスムーズなものにできる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図１は、実施例の全体構成を示すブロッ
ク図である。遠距離用カメラ１０は、車両前方の比較的
遠方（例えば、１００ｍ程度前方）画像を得るテレビカ
メラであり、例えばＣＣＤなどを利用する。この遠距離
用カメラ１０で得た画像データは、画像処理ＥＣＵ１２
に供給される。この画像処理ＥＣＵ１２は、入力された
画像を処理し、１フレーム毎の所望の画像データにす
る。例えば、遠距離用カメラ１０によって得た画素毎の
データを２値化したり、車両認識のための所望のフィル
タリング処理を行ったりする。そして、この画像処理Ｅ
ＣＵ１２によって得た画像データは、環境認識ＥＣＵ１
４に供給される。また、この画像処理ＥＣＵ１２におい
ては、画像全体の明るさや、画像データのフレーム毎の
動きなどから最適な絞りやシャッタースピードなどを検
出する。そして、カメラコントロールユニット１８がこ
れらデータに応じて遠距離用カメラ１０における絞りや
シャッタースピードを制御する。

【００１３】また、車両の近傍の側部に存在するガイド
ラインを検出するためのカメラである近距離用カメラ２
０によって得た画像信号は、画像処理ＥＣＵ２２を介し
環境認識ＥＣＵ１４に供給される。また、近距離用カメ
ラ２０における絞りやシャッタースピードは、カメラコ
ントロールユニット２４を介し、画像処理ＥＣＵ２２に
よって制御される。さらに、遠距離用カメラ１０及び近
距離用カメラ２０の視野方向は、環境認識ＥＣＵ１４か
らの信号によって動作するステアコントローラ２６、２
８によってそれぞれ制御される。

【００１４】ミリ波レーダ３０は、車両の前方にミリ波
を送出すると共に、前方から反射されてくるミリ波を受
信し、送信、受信信号の状態から、前方の状況を認識す
るためのレーダである。そして、このミリ波レーダ３０
からの信号は信号処理ＥＣＵ３２によって、所定の処理
を受けた後、環境認識ＥＣＵ１４に供給される。そし
て、この環境認識ＥＣＵ１４は、ミリ波レーダから得ら
れる信号によって、前方に存在する先行車との距離（車
間距離）及び先行車との相対速度を検出する。一方、ミ
リ波レーダには、ステアコントローラ３４からの信号が
供給されるようになっており、このステアコントローラ
３４からの信号によってミリ波レーダの指向方向が制御
される。なお、ミリ波レーダ３０の指向方向は、環境認
識ＥＣＵ１４が、ステアコントローラ３４を介し制御す
る。

【００１５】さらに、ＧＰＳ受信機４０は、人工衛星
（通常４つ）からの所定の信号を受信し、車両の位置を
特定するためのものである。このＧＰＳ受信機４０から
の信号は、ＧＰＳＥＣＵ４２を介して環境認識ＥＣＵ１
４内に供給される。そこで、環境認識ＥＣＵはＧＰＳ受
信機４０からの信号に基づいて、自車両の緯度経度など
を認識することができる。

【００１６】また、ビーコン受信機５０は、道路の所定
位置に設けられているビーコンからの信号を受信するも
のであり、この受信信号をビーコンＥＣＵ５２を介し環
境認識ＥＣＵ１４に供給する。ビーコンから供給される
情報としては、ビーコンの位置情報、交差点の信号状
態、この交差点に進入しようとしている他車の位置、接
近道路、レーン、速度などの情報である。なお、図示は
していないが、車両よりビーコンに向けて、各種情報を
送信するため、上述のような情報が他車において得られ
ることとなる。

【００１７】さらに、環境認識ＥＣＵ１４には、車両に
備えているヨーレートセンサ、横Ｇセンサ、ワイパスイ
ッチなどからの信号が供給される。

【００１８】ここで、環境認識ＥＣＵ１４内には、先行
車認識部６２、車両姿勢認識部６４、外部環境判定部６
６、指向方向決定部６８、実データ記憶部７０が設けら
れている。先行車認識部６２は、画像処理ＥＣＵ１２か
ら供給される遠距離用カメラ１０の画像データから、先
行車を認識するものである。すなわち、画像データの中
から、輝度の変化を抽出することによって、車両の輪郭
を認識し、先行車の位置、方向を検出する。また、車両
姿勢認識部６４は、画像処理ＥＣＵ２２を介し供給され
る近距離用カメラ２０からの画像データから、道路に形
成されているガイドライン（白線）を抽出し、抽出した
白線の画像データ内における位置から、道路に対する車
両の姿勢を認識する。外部環境判定部６６は、ワイパー
スイッチから供給される情報によって、雨、霧等の状態
を認識し、外部環境が、遠距離用カメラ１０において先
行車を認識するのに適しているか否かを判定する。すな
わち、ワイパーが高速で駆動されている場合には、雨が
強いと考えられ、遠距離用カメラ１０によって先行車を
認識するのに適していないと考えられる。一方、ワイパ
ースイッチがＯＦＦであれば、外部環境は悪くないと判
定できる。また、遠距離用カメラ１０において得られた
画像データに基づいて、先行車を認識するのに適してい
るか否かを判定しても良い。

【００１９】指向方向決定部６８は、ミリ波レーダ３０
の指向方向を決定するものであり、後述する各種条件に
応じて、指向方向を決定する。さらに地図データ記憶部
７０は、道路形状、道路端形状、道路高さ、交差点位
置、形状、横断歩道位置、停止線位置、信号の有無、一
時停止の有無など図２に示すようなデータを記憶してい
るものである。従って、環境認識ＥＣＵ１４は、この地
図データ記憶部７０に記憶されている地図データと、Ｇ
ＰＳ受信機４０から供給される信号に基づく自車両の絶
対位置との両方から、自車両の状況を知ることができ
る。

【００２０】そして、環境認識ＥＣＵ１４には、車両制
御ＥＣＵ８０が接続されており、この車両制御ＥＣＵ８
０が環境認識ＥＣＵ１４により得られた車間距離、相対
速度（車間距離の時間変化により検出される）に基づい
て、警報の発生、加減速制御などを行う。

【００２１】次に、図３に基づいて、実施例の車間距離
検出装置における検出の動作について説明する。まず、
ＧＰＳ受信機４０からの信号に応じて、環境認識ＥＣＵ
１４が、自車位置を認識する。そして、このようにして
認識された自車位置を推定現在位置とする（Ｓ１）。次
に、近距離用カメラ２０からの信号に基づいて、白線の
位置を検出して、車両の横偏位、ヨー角等の車両姿勢を
検出する（Ｓ２）。ここで、地図データ記憶部７０によ
って得られる道路形状、交差点形状などを参照すること
によって、横偏位、ヨウ角の検出精度を向上することが
できる。なお、この近距離用カメラ２０は、車両前方２
０〜４０ｍ位の位置を撮影するものであるため、雨霧等
の悪天候時においても、ガイドライン（白線）を検出す
ることができる。

【００２２】次に、ビーコンを通過したか否かを判定し
（Ｓ３）、ビーコンを通過した時には、ビーコンから得
られる情報によって、自車の進行方向、自車位置等を補
正する（Ｓ４）。これは、ビーコンからの情報は、非常
に正確なものであり、ＧＰＳ受信機４０によって得た現
在位置などより精度が高いからである。また、交差点に
おいては、遠距離用カメラ１０及び近距離用カメラ２２
の指向方向を変更しなければならない。すなわち、交差
点においては遠距離用カメラは対向車を撮影するのが好
ましく、近距離用カメラ２０は、自車の進行方向を撮影
するのが好ましい。そこで、ステアコントローラ２６、
２８に信号を送り、カメラ１０、２０のステアを制御す
る（Ｓ７）。

【００２３】次に、実際に先行車との車間距離を検出す
るのに用いるミリ波レーダ３０のステア角を決定し（Ｓ
８）、決定されたステア角にミリ波レーダをステアする
（Ｓ９）。そして、ミリ波レーダ３０からの信号に基づ
いて、環境認識ＥＣＵ１４が、先行車との車間距離、相
対速度を算出する（Ｓ１０）。

【００２４】次に、ミリ波レーダ１０のステア角決定に
ついて、図４に基づいて説明する。Ｓ８のミリ波ステア
角決定の動作について図４に基づいて説明する。まず、
遠距離用カメラ１０の動作環境が良好か否かを判定する
（Ｓ２１）。このカメラの動作環境が良好か否かは、上
述のように、外部環境判定部６６の判定結果によって行
う。そして、動作環境が良好であった場合には、変数Ｎ
＝０（Ｓ２２）とし、遠距離用カメラ１０からの画像デ
ータを取り込み、これに基づいて先行車認識部６２が先
行車を認識する。そして、この認識された先行車の位置
によって、カメラ１０における先行車の方向を推定する
（Ｓ２４）。なお、Ｓ２３において、取り込んだ遠距離
用カメラ１０からの画像データは、環境認識ＥＣＵ１４
内のメモリに記憶しておく。そして、Ｓ２４において推
定された先行車の方向にミリ波レーダ３０の指向方向を
決定する（Ｓ２５）。

【００２５】一方、Ｓ２１においてカメラ動作環境が良
好でなかった場合には、変数ｎが所定の値ｎ₀より大き
いか否かを判定する（Ｓ２６）。変数ｎは、Ｓ２１にお
いて動作環境が良好であるとされた場合にはＳ２２にお
いて０にセットされているため、カメラ動作環境が良好
でなくなった時の最初においては必ず０である。一方、
ｎ₀は、例えば２に設定されており、カメラ動作環境が
良好でなくなった最初においては，Ｓ２６の判定が必ず
Ｎｏとなる。そこで、この場合においては、ｎ＝ｎ＋１
とし（Ｓ２７）、記憶している遠距離用カメラ１０の画
像データを読み出す（Ｓ２８）。このように、ｎがｎ₀
以下である場合には、Ｓ２７において変数ｎに１が加算
される。従って、ｎ₀＝２とすれば、Ｓ２１においてカ
メラ動作環境が良好でなくなってから２度のループにお
いては、Ｓ２８を経由する。

【００２６】そして、Ｓ２８を経た場合でも、Ｓ２６に
おいてＹの場合でも、次に近距離用カメラ２０からの画
像データを取り込む（Ｓ２９）。そして、この近距離用
カメラ２０からの画像データに基づいて、車両姿勢を算
出する（Ｓ３０）。そして、地図データ記憶部７０から
地図データを取り込む（Ｓ３１）。そして、車両姿勢上
述のＳ１〜Ｓ４において得られた現在位置と、地図デー
タより、自車両の現在位置及び周辺の状況を検出すると
共に、車両姿勢を考慮して、先行車の存在する方向を推
定する（Ｓ３２）。このように、本実施例においては、
近距離用カメラ２０からのデータによって自車両の姿勢
を算出し、この車両姿勢と、現在位置及び周辺の状況を
考慮して、先行車の方向を推定するため、先行車が存在
すると推定された方向が非常に確実なものとなる。

【００２７】このようにＳ３２において先行車の方向が
推定された場合には、これに基づいてミリ波レーダ３０
の指向方向を決定しステア角を決定する（Ｓ２５）。

【００２８】一方、Ｓ２８を経由している、カメラ動作
環境が悪化した直後においては、直前の遠距離用カメラ
１０の画像データを読み出している。そして、このデー
タに基づいて先行車の認識ができている場合がある。こ
のような場合においては、Ｓ３２において得られた結果
を修正する。すなわち、直前の処理ループにおいては、
遠距離用カメラ１０の画像データに基づいて、ミリ波レ
ーダ３０の指向方向を決定していたわけであり、入力さ
れるデータが、他のものに変ったからといってあまり大
幅にミリ波レーダの指向方向が変化するのは好ましくな
いと考えられる。そこで、この場合においては、Ｓ３２
における先行車の方向の推定において、前回のループに
よる遠距離用カメラ１０によって得た画像データから抽
出した先行車の方向を参考にして、ミリ波レーダの指向
方向を大きく変化することを禁止する。すなわち、ミリ
波レーダの指向方向の変化を、所定の小範囲に限定して
おき、カメラ動作環境が悪化した場合においては、徐々
に、近距離用カメラ２０の検出結果に応じたミリ波レー
ダの指向方向に変更していく。

【００２９】以上のように、本実施例においては、雨、
霧などによって、遠距離用カメラ１０の動作環境が悪化
した場合には、比較的近距離の画像を得ており、動作環
境が悪化しても確実な画像が得られる近距離用カメラ２
０の画像データを基に車両姿勢を認識する。そしてこの
車両姿勢と、ＧＰＳ受信機４０から得られる現在位置デ
ータや、地図データ記憶部７０から得られる地図データ
中の道路形状等から、先行車が存在すべきと考えられる
方向を決定する。そこで、遠距離用カメラ１０の動作環
境が悪化し、この画像データにおいて先行車が認識でき
ない場合においても、先行車が存在すると考えられる方
向を精度良く推定することができる。そして、ミリ波レ
ーダを用い、高精度の車間距離検出、相対速度検出を行
うことができる。なお、ミリ波レーダ３０は、ミリ波を
用いているため、雨、霧等の影響は受けない。そこで、
外部環境の変化に応じて、好適な車間距離検出を行うこ
とができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車間
距離検出装置によれば、ミリ波レーダの指向方向を、自
車の車両姿勢及び、現在位置、周辺状況に応じて決定で
きる。そこで、雨や霧などによってカメラによって前方
の先行車を捕えられない場合においても、先行車が存在
するべき方向を高精度で推定することができ、その方向
にミリ波レーダの指向方向を向けることができる。そこ
で、常にミリ波レーダによって、好適な車指向離検出を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図２】地図データの内容を説明する説明図である。

【図３】実施例の全体動作を説明するフローチャートで
ある。

【図４】ミリ波ステア角決定の動作を説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０遠距離用カメラ１４環境認識ＥＣＵ２０近距離用カメラ３０ミリ波レーダ４０ＧＰＳ受信機５０ビーコン受信機６２先行車認識部６４車両姿勢認識部６６外部環境判定部６８指向方向決定部７０地図データ記憶部８０車両制御ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両前方に向けたミリ波レーダによって
車間距離を検出する車間距離検出装置において、車両の近傍に存在するガイドラインを撮影するためのカ
メラと、このカメラで検出したガイドラインより車両姿勢を算出
する車両姿勢算出手段と、車両の現在位置を標定する位置標定手段と、道路地図データを記憶する地図データ記憶手段と、上記車両姿勢算出手段、位置標定手段および地図データ
記憶手段によって得られた車両姿勢、現在位置および道
路地図データに基づいてミリ波レーダの指向方向を決定
する指向方向決定手段と、を有することを特徴とする車間距離検出装置。
【請求項２】車両前方に向けたミリ波レーダによって
車間距離を検出する車間距離検出装置において、車両の前方の比較的遠方に存在する目標対象物を撮影す
るための遠距離用カメラと、車両の近傍に存在するガイドラインを撮影するための近
距離用カメラと、この近距離用カメラで検出したガイドラインより車両の
姿勢を算出する車両姿勢算出手段と、車両の現在位置を標定する位置標定手段と、道路地図データを記憶する地図データ記憶手段と、車両の外部環境が遠距離用カメラの撮影データから目標
対象物を認識するのに適しているか否かを判定する外部
環境判定手段と、外部環境判定手段により外部環境が好適であると判断さ
れた時は、遠距離用カメラによる画像データに基づいて
ミリ波レーダの指向方向を制御し、外部環境が不適な時
は、車両姿勢、現在位置および道路地図データに基づい
てミリ波レーダの指向方向を決定する指向方向決定手段
と、を有することを特徴とする車間距離検出装置。
【請求項３】請求項２記載の車間距離検出装置におい
て、上記外部環境判定手段による判定が好適から不適に変化
した直後は、指向方向決定手段において車両姿勢、現在
位置、道路地図データに加え、遠距離用のカメラによっ
て得た変化直前の画像データに基づいてミリ波レーダの
指向方向を制御することを特徴とする車間距離検出装
置。