JPH10197636A - レーザー測距装置及び当該測距装置を備えた車両の走行制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速道路のインターチェンジ、登板車線等の
ように低速で車両が進入する流入車線においても、安全
に定車間追従走行を行えるようにする。 【解決手段】 レーザー測距装置２１の車線幅検出部３
５は、ガイドレール等に設けられている路側リフレクタ
Ｒから反射したレーザーパルスＬを検出することによ
り、車線幅又は道路幅を検出する。流入車線検出部３６
は、車線幅ないし道路幅の変化から流入車線を検出す
る。走行制御部２２は、流入車線が発見されると、検知
領域を自車線のみから他車線まで広げ、流入車両も監視
する。そして、流入車両の速度や車間距離に応じて自車
両の走行速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー測距装置
及び当該測距装置を備えた車両の走行制御システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】レーザー測距装置を用いて道路の側縁に
沿った反射物、例えばガードレールに設けられたリフレ
クタなどを検知して道路形状を認識したり、車両等の反
射物、例えば自動車のリフレクタなどから前方車両を検
知して車間距離を一定間隔に保つようにした車両の走行
制御システムが従来より知られている。

【０００３】図１に示すものは、このようなレーザー測
距装置を用いた従来の走行制御システムを示す概略ブロ
ック図である。この走行制御システムは、レーザー測距
装置１と定車間走行制御部２とからなる。

【０００４】レーザー測距装置１は、半導体レーザー素
子（ＬＤ）３及び半導体レーザー素子駆動回路４からな
る投光部５、ポリゴンミラーのような光走査部（スキャ
ナ）６、フォトダイオード（ＰＤ）のような受光素子７
と受光回路８からなる受光部９、走査方向検出部１０、
制御回路１１、信号処理回路１２および距離算出部１３
から構成されている。

【０００５】しかして、制御回路１１から半導体レーザ
ー素子駆動回路４へ発光タイミング信号ａが出力される
と、半導体レーザー素子駆動回路４は半導体レーザー素
子３をパルス発光させ、半導体レーザー素子３から出射
されたレーザーパルスＬは光走査部６で左右に走査され
る。また、このとき光走査部６で走査されているレーザ
ーパルスＬの出射方向（走査方向）は走査方向検出部１
０によって検出され、レーザーパルスＬの走査方向を示
す走査方向情報ｂとして信号処理回路１２へ伝えられ
る。

【０００６】また、受光素子７が対象物で反射したレー
ザーパルスＬを受光すると、受光回路８は受光素子７か
ら出力される受光信号ｃを増幅して信号処理回路１２へ
出力する。一方、制御回路１１から信号処理回路１２へ
も発光タイミング信号ａが出力されており、信号処理回
路１２は、受光信号ｃのうちからレーザーパルスＬを選
別し、レーザーパルスＬの発光から受光までの遅延時間
を計測して距離算出部１３へ遅延時間信号ｄを出力し、
距離算出部１３は遅延時間信号ｄから対象物までの距離
を演算する。レーザー測距装置１により計測された対象
物までの距離情報ｅと走査方向情報（つまり、対象物の
方向に関する情報）ｂは、定車間走行制御部２へ出力さ
れる。定車間走行制御部２は、この距離情報ｅと走査方
向情報ｂに基づき、例えば前方車両との車間距離が一定
となるように自車両の速度を制御しながら定車間追従走
行する。

【０００７】しかしながら、このような走行制御システ
ムでは、高速道路で定車間追従走行していても、インタ
ーチェンジや登板車線などにおいて速度を落として車両
が流入しているような場所では、定車間追従走行を正し
く制御できないという問題があった。例えば、図２に示
すように、高速道路１４において高速走行している前方
車両１５に対し高速で定車間追従走行しているとき、イ
ンターチェンジの流入車線１６等から別な車両１７が速
度を落とした状態で突然進入してくると、自車両１８の
速度を急に落とすことができないため、衝突などの危険
な状態となる。なお、図２における矢印は各車両の速度
の大きさを示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、レーザー測距装置を用いて道路の幅を判断し、
高速道路のインターチェンジ、登板車線等のように低速
で車両が進入する流入車線にも適応することができるレ
ーザー測距装置と当該装置を用いた車両の走行制御シス
テムを提供することにある。

【０００９】

【発明の開示】本発明のレーザー測距装置は、レーザー
光を出射する投光部と、投光部から出射されたレーザー
光を走査させる光走査部と、対象物で反射されたレーザ
ー光を受光することによって対象物の位置を検出する受
光部とを備え、前記受光部により検出した路側リフレク
タの配置に基づいて、流入車線を検出することを特徴と
している。

【００１０】また、本発明の車両の走行制御システム
は、請求項１に記載のレーザー測距装置を備えた車両の
走行制御システムであって、流入車線の検出と、流入車
両及び自車両の走行状態の関係とに基づいて、自車両の
走行状態を制御することを特徴としている。

【００１１】本発明のレーザー測距装置もしくは当該レ
ーザー測距装置を用いた車両の走行制御システムによれ
ば、路側リフレクタの配置に基づいて流入車線を検出す
ることができるので、流入車線を検出した場合には、流
入車両と自車両との走行状態（例えば、走行速度の違い
や車間距離）に基づいて自車両の走行状態（例えば、走
行速度）を制御することができる。例えば、自車両の走
行速度が大きく、流入車両の走行速度が小さく、しかも
車間距離が短い場合には、自車両の走行速度を落として
流入車両との衝突を避けることができるので、流入車線
などでも安全に走行することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図３は本発明の一実施形態による
車両の走行制御システムの構成を示す概略ブロック図で
ある。この車両の走行制御システムは、レーザー測距装
置２１や走行制御部２２、速度センサ２３等から構成さ
れている。レーザー測距装置２１は、車両前面の例えば
バンパーの上部に搭載されており、検知領域内に存在す
る前方車両の距離や方向（つまり、位置）を計測すると
共に、ガイドレールに取り付けられているリフレクタの
ように道路の両側に位置するリフレクタ（路側リフレク
タ）の配置に基づいて、流入車線を検出することができ
る。走行制御部２２は、レーザー測距装置２１の計測結
果等に基づいて車両のアクセル３７やブレーキ３８を制
御し、前方車両に追従走行する機能を有している。以
下、この車両の走行制御システムを詳細に説明する。

【００１３】レーザー測距装置２１は、半導体レーザー
素子（ＬＤ）２４及び半導体レーザー素子２４を駆動す
る半導体レーザー素子駆動回路（ＬＤ駆動回路）２５か
らなる投光部２６と、半導体レーザー素子２４から出射
されたレーザーパルスＬを検知領域で走査させる光走査
部（スキャナ）２７とを備えている。半導体レーザー素
子駆動回路２５は、制御回路２８から出力された発光タ
イミング信号ａと同期して半導体レーザー素子２４をパ
ルス発光させる。半導体レーザー素子２４から出射され
たレーザーパルスＬは、サーボモータで回転するポリゴ
ンミラーや圧電振動子で回動する振動板等からなる光走
査部２７の鏡面で反射され、所定の検知領域を走査され
る。

【００１４】ここで、レーザー測距装置２１における投
光動作を図４により具体的に説明する。半導体レーザー
素子２４は、制御回路２８及び半導体レーザー素子駆動
回路２５により２５μsec毎に発光している。一方、光
走査装置２７は、２００mradの測定レンジにわたって５
０msecの周期でレーザーパルスＬを走査する。レーザー
パルスＬは２５μsec毎に発光しているので、この１走
査の５０msecの間に半導体レーザー素子２４は２０００
回発光し、２０００サンプルの距離測定が実行される。
この１走査内における２０００サンプルのうち、２０１
〜１８００番までの１６００サンプルは距離計測に使用
され、端点エリア（１〜２００番サンプルおよび１８０
１〜２０００番サンプル）では距離計測は行なわれな
い。距離計測に使用される１６００サンプル（２０１〜
１８００番サンプル）は２０サンプル毎の８０領域に分
割される。

【００１５】図３に示す走査方向検出装置２９は、端点
エリアのレーザーパルスＬを基準として、光走査部２７
によるレーザーパルスＬの走査方向（光出射方向）を検
出しており、走査方向検出装置２９によって検出された
レーザーパルスＬの走査方向は走査方向情報ｂとして信
号処理回路３０に伝えられる。

【００１６】レーザー測距装置２１は、さらに、フォト
ダイオード（ＰＤ）のような受光素子３１と受光回路３
２とからなる受光部３３を備えている。半導体レーザー
素子２４から出射され光走査部２７により走査されたレ
ーザーパルスＬは、前方に向けて投射され、前方車両や
路側リフレクタ等の対象物で反射された後、レーザー測
距装置２１に向けて戻ってきて受光素子３１で受光され
る。受光素子３１から出力される受光信号ｃは受光回路
３２で増幅され、受光素子３１の受光レベルに応じた受
光信号ｃが受光回路３２から信号処理回路３０へ出力さ
れる。

【００１７】信号処理回路３０は、受光回路３２から出
力された受光信号ｃを一定のスレッショルド値と比較
し、受光回路３２から出力された受光信号ｃが一定のス
レッショルド値以上であれば、受光素子３１がレーザー
パルスＬを受光したと判断することによって、レーザー
パルスＬを選別する。さらに、制御回路２８からの発光
タイミング信号ａは信号処理回路３０にも入力されてお
り、半導体レーザー素子２４の発光タイミングと受光素
子３１によるレーザーパルスＬの受光タイミングとか
ら、発光から受光までの遅延時間ｄを求める。信号処理
回路３０は求めた遅延時間ｄと走査方向情報ｂを距離算
出部３４と車線幅検出部３５に出力する。

【００１８】距離算出部３４は前方車両までの距離を算
出するものである。すなわち、距離算出部３４は、図４
に示した２０サンプル毎の分割された８０領域の各領域
において受光信号ｃの平均化などの処理を行い、各領域
毎に前方車両で反射して戻ってきたレーザーパルスＬの
遅延時間ｄから前方車両までの距離を演算する。

【００１９】距離算出部３４で求められた前方車両まで
の距離を示す距離情報ｅは、走行制御部２２へ出力され
る。走行制御部２２は、オートクルーズ走行と定車間追
従走行との２つの走行モードを有している。オートクル
ーズ走行はオートクルーズスイッチ３９をオンにするこ
とによって設定され、設定された走行速度で自動走行す
るものである。定車間追従走行はオートクルーズ走行中
に定車間追従スイッチ４０をオンにすることによって設
定され、距離算出部３４により演算された前方車両まで
の距離と走査方向情報ｂに基づき、アクセル３７やブレ
ーキ３８を制御して前方車両までの距離が一定となるよ
うに追従走行する。但し、走行制御部２２は、前方車両
が設定速度以下の速度で走行している場合にのみ定車間
追従走行に移行できる。

【００２０】また、車線幅検出部３５では、路側リフレ
クタで反射したレーザーパルスＬの遅延時間ｄから路側
リフレクタまでの距離を求め、その距離と走査方向情報
ｂから走行している道路の車線幅もしくは道路幅を検出
する。例えば、図５（ａ）に示すように、道路４１又は
自車線４１ａの両側に、ガードレール等に設けられてい
る路側リフレクタＲが並んでいるとすると、各路側リフ
レクタＲの検出位置から道路幅又は車線幅を検知するこ
とができる。車線幅検出部３５で検出された泥幅又は車
線幅の情報ｆは流入車線検出部３６へ出力される。

【００２１】流入車線検出部３６は、図５（ｂ）に示す
ような道路幅又は車線幅の変化から流入車線４２の有無
を判断する。すなわち、高速道路等のインターチェンジ
や登板車線終了地点などにおいて図５（ａ）に示すよう
に流入車線４２が存在するとき、道路幅又は車線幅は図
５（ｂ）に示すように次第に狭くなるので、流入車線検
出部３６は、道路幅又は車線幅が狭くなってきたら進行
方向左側に流入車線４２があると判定する。流入車線検
出部３６が流入車線４２を発見すると、流入車線検出部
３６は流入車線発見情報ｇを走行制御部２２へ伝える。

【００２２】走行制御部２２は、通常の定車間追従走行
においては、自車線４１ａ以外の車両に対しては追従走
行の対象物外とみなしているが、流入車線４２が発見さ
れると、流入車線４２上の流入車両も定車間追従の対象
物とみなす。そして、前方車両４５の速度、斜め左前方
から進入しようとする流入車両の速度及び流入車両との
車間距離を求め、これらの情報に基づいて所定のルール
を適用し、流入車線４２を通過する際にも定車間追従走
行が可能となるよう、アクセル３７やブレーキ３８を制
御する。

【００２３】このルールは、例えば次のように、if-the
n形式で記述される。 ルール１ ： if （前方車両の速度が大 and 流入車両
の速度が大 and 流入車両の車間距離が大） then 自車
両を定速で走行させる ルール２ ： if （前方車両の速度が小 and 流入車両
の速度が大 and 流入車両の車間距離が小） then 自車
両を減速する （ルール３以下は省略する） このルール１の条件の場合には、図６に示すように、前
方車両４５に追従走行している自車両４４の速度が大き
く、流入車両４３の速度と車間距離も大きいため、自車
両４４が流入車線４２を通過するも早く、流入車両４３
が自車線４１ａに進入し終えるので、自車両４４を定速
に維持しようとするものである。また、ルール２の条件
の場合には、図７に示すように、流入車両４３の速度が
自車両４４の速度よりも大きく、しかも流入車両４３と
の車間距離が小さいので、自車両４４が流入車線４２を
通過するとほぼ同時に流入車両４３が自車線４１ａに進
入する恐れがあるので、この場合には、自車両４４を減
速して流入車両４３の後ろを追従走行させようとするも
のである。

【００２４】このように定車間追従走行中に、インター
チェンジや登板車線からの流入車両４３を発見すると、
その危険度に応じて自車両４４の走行速度を落として追
従走行するので、流入車線４２から低速で車両が進入し
てくる場合にも安全に定車間追従走行を維持することが
できる。また、カメラ等の情報によることなく、レーザ
ー測距装置のみで流入車線４２を安全に通過できるの
で、コストも安価にできる。

【００２５】図８は、走行制御システムにより自動走行
する場合の一動作例を説明するフロー図であって、流入
車線４２における処理を含んでいる。走行速度を例えば
８０ｋｍ／ｈに設定して自車両４４のオートクルーズス
イッチ３９をオンにすると（Ｓ１）、走行制御部２２は
設定速度（８０ｋｍ／ｈ）で自車両４４をオートクルー
ズ走行させる（Ｓ２）。オートクルーズ走行中にブレー
キを踏むと（Ｓ３）、オートクルーズ走行は終了し、マ
ニュアル運転に移行する（Ｓ４）。ブレーキを踏むこと
なくオートクルーズ走行している場合、定車間追従スイ
ッチ４０をオンにすると（Ｓ５）、定車間追従走行の条
件を満足しているか、否か判断される（Ｓ６，Ｓ７）。
すなわち、走行制御部２２は、前方車両４５の有無（Ｓ
６）と前方車両４５の走行速度が自車両４４の設定速度
以下であるか（Ｓ７）を判断し、両条件が満たされてい
ると前方車両４５と設定車間距離（例えば、５ｍ）を保
って走行する定車間追従走行に移行する（Ｓ８）。定車
間追従走行中にブレーキを踏むと（Ｓ９）、定車間追従
走行は終了し、マニュアル運転に移行する（Ｓ１０）。
ブレーキを踏むことなく定車間追従走行している場合に
は、流入車線検出部３６は車線幅の変化から流入車線４
２の有無を監視しており、流入車線４２を発見すると自
車線４１ａ以外の車両も検出するように検知範囲を切り
替える。そして、流入車線４２に流入車両４３を発見す
ると（Ｓ１１）、走行制御部２２は、前方車両４５の速
度、流入車両４３の速度、流入車両４３との車間距離か
ら危険な状態か否か判断し（Ｓ１２）、危険な状態であ
ると判断されると、自車両４４を減速し（Ｓ１３）、前
方車両４５と自車両４４との間に割り込んだ流入車両４
３に定車間追従走行する。

【００２６】なお、上記フロー図では、定車間追従走行
において流入車両を発見し、危険であると判断した時に
減速するようにしたが、オートクルーズ走行において流
入車両を発見して危険であると判断した時にも減速する
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の車両の走行制御システムの構成を示す概
略ブロック図である。

【図２】同上の走行制御システムによる問題点を説明す
る図である。

【図３】本発明の一実施形態によるレーザー測距装置を
用いた車両の走行制御システムの構成を示す概略ブロッ
ク図である。

【図４】同上のレーザー測距装置から出射されるレーザ
ーパルスを説明する図である。

【図５】（ａ）（ｂ）は同上のレーザー測距装置により
道路幅又は車線幅を認識する様子を示す図である。

【図６】流入車線から車両が進入してくる状況を示す図
である。

【図７】流入車線から車両が進入してくる別な状況を示
す図である。

【図８】同上の走行制御システムによる自動走行の動作
を説明するフロー図である。

【符号の説明】

Ｒ 路側リフレクタ ２１ レーザー測距装置 ２２ 走行制御部 ２４ 半導体レーザー素子 ２６ 投光部 ２７ 光走査部 ２９ 走査方向検出部 ３０ 信号処理回路 ３１ 受光素子 ３３ 受光部 ３４ 距離算出部 ３５ 車線幅検出部 ３６ 流入車線検出部 ４２ 流入車線 ４３ 流入車両

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光を出射する投光部と、 投光部から出射されたレーザー光を走査させる光走査部
   と、 対象物で反射されたレーザー光を受光することによって
   対象物の位置を検出する受光部とを備え、 前記受光部により検出した路側リフレクタの配置に基づ
   いて、流入車線を検出することを特徴とするレーザー測
   距装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザー測距装置を備
   えた車両の走行制御システムであって、 流入車線の検出と、流入車両及び自車両の走行状態の関
   係とに基づいて、自車両の走行状態を制御することを特
   徴とする車両の走行制御システム。