JPH1116099A - 自動車走行支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自車の前方車両，歩行者までの距離を高速かつ
確実に検出して、警報，ブレーキ制御により衝突回避を
図る。 【解決手段】車の進行方向の赤外画像を撮影する赤外セ
ンサと該進行方向の障害物までの距離，方向を検出する
レーダ距離計を備え、該距離計で検出した障害物位置を
赤外センサ画像面へ重ねた結果から該障害物を検出す
る。 【効果】レーダ，赤外カメラ共に昼夜，霧中で測定可能
である。両者の対応関係を取ることにより誤検出を低減
でき、自動車の衝突防止のためのドライバ視覚支援装置
として効果を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車運転支援装
置、特に自車前方の車両，歩行者等の障害物を検出し
て、該障害物との衝突を回避する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザレーダと画像情報を用いた自動車
の衝突回避技術が開示されている（三菱電気技報、Vol.
70,No.9,p13〜P16）。レーザレーダは前方車両までの距
離と方向を、ＣＣＤカメラ（画像情報）が白線（車線）
を検出して走行レーンを認識し、自車の走行レーンにあ
る前方車両に近づき過ぎる恐れがある場合に、絞り弁を
閉じたり、変速機をシフトダウン、さらに警報を発して
運転者に注意を促すものである。

【０００３】しかし、レーザレーダは、雨，霧等の環境
下ではレーザ光が遮られ、距離の測定が不可能になる課
題がある。一方、ミリ波，マイクロ波を使った距離計
は、レーザより波長が長いので、雨，霧の環境に強い反
面、レーザのようにビームを絞り走査することが実用上
困難で、画像情報が得られず、直線路における車間距離
が測定できるのみであった。

【０００４】ＣＣＤカメラによる画像情報は、夜間，
霧，雨中で、走行障害物，車線(白線）の画像を得るこ
とが困難である。仮に鮮明な画像を得ることができて
も、路面上の陰影，道路標識（横断歩道，中央分離線
等）と障害物とを確実に判別認識することは困難であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術に対
し、本発明の目的は下記の機能を持つ自動車の走行支援
装置を提供することにある。

【０００６】・夜間，霧，雨中でも、障害物の位置（自
車からの距離と方向）を確実に検出する。

【０００７】・曲線路を含めて、車の進行方向を広角度
で走査し、前方障害物までの距離と障害物形状（四輪
車，二輪車，人の判別）を検出する。

【０００８】・前方障害物が、自車と同じ方向に走る
車，対向車線を走る車、または静止物であるか、さら
に、衝突回避動作の要否を判断してブレーキ等を自動的
に作動させる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、自車外のあ
る方向の画像を撮影する赤外センサと、前記赤外センサ
が撮影する方向へ電波を発射し、物体からの反射波を受
けて前記物体までの距離と方向とを検出するレーダと、
前記赤外センサで得られ情報と前記レーダで得られた情
報とを電子回路内で重ね合わせ手段と、前記レーダから
得た物体が前記赤外センサの画像上の温点であるか否か
を判断する判断手段と、前記判断手段の結果に基づい
て、前記温点が自車の走行上の障害物か否かを判断する
障害物判断手段と、を備えた自動車走行支援装置によっ
て達成される。

【００１０】また、上記目的は、自車外のある方向の画
像を撮影する撮影装置と、前記撮影装置が撮影する方向
へ電波を発射し、物体１からの反射波を受けて前記物体
１までの距離１と方向１とを検出するレーダと、前記レ
ーダで検出された前記物体１の前記距離１と前記方向１
に対応する前記画像上の点の周辺を部分的に画像処理し
て、前記物体１を判別し、前記物体１の前記画像上の座
標値１を得る手段と、前記撮影装置で撮影された画像の
前記レーダ検知域外を画像処理して、そこにある物体２
を判別し、前記物体２の前記画像上の座標値２を得る手
段と、前記物体１の前記距離１と前記方向１と前記座標
値１との関係を用いて、前記座標値２から前記物体２の
距離２と方向２とを求める手段と、を備えた自動車走行
支援装置によっても達成される。

【００１１】また、上記目的は、自車外のある方向へ電
波を発射し、物体からの反射波を受けて前記物体までの
距離と方向とを検出するレーダと、前記レーダの情報か
ら検出物体と自車との相対速度を得る手段と、前記相対
速度と自車の車速を比較して、前記検出物体が自車と同
一方向または逆方向に移動する物体、または静止物体の
何れであるかを判断する手段と、自車と同一方向に移動
する物体の位置または逆方向に移動する物体の位置また
は静止物体の位置から走行可能路を判断する手段と、を
備えた自動車走行支援装置によっても達成される。

【００１２】また、上記目的は、自車外のある方向の画
像を撮影する撮影装置と、前記撮影装置が撮影する方向
へ電波を発射し、物体１からの反射波を受けて前記物体
までの距離１と方向１とを検出するレーダと、前記レー
ダで検出された前記物体１と自車との相対速度１を得る
手段と、前記レーダで検出された前記物体１の前記距離
１と前記方向１に対応する前記画像上の点の周辺を部分
的に画像処理して、前記物体１を判別し、前記物体１の
前記画像上の座標値１を得る手段と、前記画像の前記レ
ーダ検知域外を画像処理して、そこにある物体２を判別
し、前記物体２の前記画像上の座標値２を得る手段と、
前記物体１の前記距離１と前記方向１と前記座標値１と
の関係を用いて、前記座標値２から前記物体２の距離２
と方向２とを求める手段と、前記レーダ検知域外の前記
物体２位置のフレーム毎の変化から自車との相対速度２
を得る手段と、前記相対速度１または前記相対速度２と
自車の車速を比較して、前記物体１または前記物体２が
自車と同一方向または逆方向に移動する物体、または静
止物体の何れであるかを判断する手段と、自車と同一方
向に移動する物体の位置と逆方向に移動する物体と静止
物体の位置から走行可能路を判断する手段と、を備えた
自動車走行支援装置によっても達成される。また、上記
目的は、自車外のある方向の画像を撮影する撮影装置
と、前記撮影装置が撮影する方向へ電波を発射し、物体
からの反射波を受けて前記物体までの距離と方向とを検
出するレーダと、前記レーダで検出された物体の距離と
方向とに対応する前記画像上の点の周辺を部分的に画像
処理して、前記物体を判別し、前記物体の前記画像上の
座標値を得る手段と、前記物体の前記距離と前記方向と
前記座標値との関係から、路面傾斜を求める手段と、を
備えた自動車走行支援装置によっても達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、可視光カメラまたは赤外
カメラ１とレーダ距離計２を用いて、自車の走行方向に
関係する障害物までの距離，方向を検出して、自動車の
絞り弁開度，変速比，ブレーキを制御し、適切な車間距
離を保持する自動定速走行装置のシステム図である。図
２はカメラ１からの画像とレーダ距離計２の検知域の関
係を示す。該カメラの視野角度は１５〜４０度，レーダ
距離計のビーム角度は３〜１２度であり、両者が検知す
る範囲は異なり、通常、カメラの検知範囲の方が広い。
図３は可視光カメラまたは赤外カメラ１とレーダ距離計
２の車載位置を示す。レーダ距離計２は車のボンネット
前方のフロントグリルに設置し、特に赤外カメラの場合
は、前方を撮影できるように車の屋根前方に設置する
か、または図４のように、赤外カメラ１のカメラフード
９をゴムパッキン１０を介してフロントグラス８の上部
から突き出す構造とする。これは、通常のフロントグラ
ス材料は赤外線を透過しにくいので、フロントグラスを
介さずに、前方の赤外画像を撮影するためである。さら
に、可視光カメラまたは赤外カメラ１は、レーダ距離計
２の上方Ｙｄの位置，車の水平方向から角度φで下向き
に設置されている。障害物検出回路６は、ＡＤ変換器等
の入出力装置，コンピュータからなり、可視光カメラま
たは赤外カメラ１の画像信号とレーダ距離計２の距離，
方向，相対速度信号が入力され、検出回路６の電子回路
上で、レーダ距離計２から検出した障害物位置（距離
ｒ，方向θ）を画像上の座標に変換して、図２に示すよ
うに、該座標点付近（即ち、レーダ距離計で検出した障
害物位置に対応する画像上の位置）を部分的に画像処理
して、温体部（相対的に温度が高い部分）の有無から障
害物の存在を確認、さらに障害物形状を把握する。該障
害物の位置はレーダ距離計により既知であり、よってレ
ーダ検知域内の障害物の形状、自車から障害物までの距
離がわかる。レーダ検知域外の赤外画像中の障害物につ
いては、レーダ検知域外を画像処理して温度が比較的高
い部分（温体部）を求め、画像上における該温体部の下
端の座標を求め、前述のレーダ検知域内の赤外画像にお
いて求めたレーダから得た距離と対応物体の下端の画像
上の座標値の関係を用いて、自車までの距離を得る。以
上により赤外カメラで撮影されたすべての物体までの距
離，方向が得られる。なお、赤外カメラは、非冷却型赤
外カメラ（例えば、日経エレクトロニクス、１９９６年
５月６日、２０−２１ページ記載）を使うと液体窒素等
の冷却材が不要でかつ構造が簡単であり、車載用として
好適である。レーダ距離計２は、図１５〜図１８で説明
する。上記の障害物までの距離，方向，相対速度と、さ
らに車速設定値，自車の車速，路面の摩擦係数，車間時
間を入力して適正車間距離，適正車速の演算４を行う。
この時、現在車速と車間距離及び該相対速度からブレー
キを動作させないと衝突の可能性があると判断した時
は、音声または表示による警報を出力する。さらに衝突
の可能性がある歩行者を表示装置にて運転者に表示す
る。該適正車速を実現するトルク５を演算し、該トルク
を得るように、絞り弁開度，変速比，ブレーキを制御す
る。上述の３，４，５の演算は、障害物制御回路６で行
われる。ここで、車間時間とは、障害物（または前方
車）までの距離を自車速で除算した値である。上述の制
御は、システム作動スイッチがＯＮの時、実施され、運
転者がブレーキ，アクセルを動作した時解除される。該
ブレーキ，アクセルの作動はペダルに取り付けられたス
イッチにより検出される。

【００１４】障害物検出回路６の信号処理のフローを図
５により説明する。Ｓ１で自車のステア角、車速から自
車の進行路を推定する（図６，図７で詳述する）。Ｓ２
でレーダ距離計２から検知物体までの距離，方向，相対
速度を読み込む。Ｓ３で、レーダ距離計の有効範囲内
（距離計の精度が保証される出力信号内）に検知物体が
あるか否かを判断する。該レーダ距離計により物体が検
知されない時はＳ４に進む。レーダ距離計が障害物を検
知しない理由が、カーブ，車線変更のためであると判断
される時は、Ｓ５に進み、現在の車速を維持するように
絞り弁開度を制御する。Ｓ４で、前方に障害物がないと
判断した時はＳ６にて定速走行装置に入力した目標車速
となるように絞り弁開度を制御する。なお、カーブ，車
線変更はナビゲーション装置，ステア角から判断する。
Ｓ３にてレーダ距離計が物体を検知した時は、Ｓ７に進
み、該物体がＳ１で得た推定走行路内にあり、かつ、物
体までの距離を自車速で除算した値が所定値Ｃ１より小
さい、即ち衝突の可能性があるかを判断する。なおＣ１
の値は、通常１〜２秒である。衝突の可能性がある時
は、Ｓ８に進み、絞り弁を閉じ、ブレーキ圧を制御して
減速させる。同時に運転者に表示装置，音により衝突の
可能性を知らせる。Ｓ７にて、該除算値が所定値Ｃ１よ
り大きい、即ち検知障害物が安全車間距離より遠くにあ
ると判断した時は、Ｓ９に進む。Ｓ９では、図８，図９
にて詳述する方法により、レーダ距離計２が検出した物
体位置（距離ｒ，方向θ）に対応する赤外画像における
該物体位置の座標（ｘ，ｙ）を求める。Ｓ１０で、赤外
カメラの画像データをＡＤコンバータを介して読み込
み、Ｓ１１にて該対応する座標値周辺を部分的に２値化
等の画像処理を行い温体部（相対的に温度が高い部分）
を抽出して、該温体部を長方形で近似し、該長方形の面
積，該長方形の下辺の画像上の座標値を求める。Ｓ１１
の詳細を図１０に示す。Ｓ１２では、Ｓ１１で求めた該
座標値とレーダ距離計信号の関係を求める（図１１〜図
１２で詳述する）。Ｓ１３では、該赤外画像のうち、該
レーダ距離計検知域外を図１０のフローと同様の方法で
画像処理して、得た物体を長方形で近似して、その下辺
の座標値を求める。Ｓ１４では、Ｓ１３で求めた下辺の
座標値からＳ１２で求めた関係を用いて、自車から物体
までの距離，方向を得る。Ｓ１５ではレーダ距離計と画
像から得た物体が静止物，自車と同じ方向に走行する
車、または対向車線を走行する車であるかを判断する
（図１４で詳述する）。Ｓ１６ではＳ１と同様に、自車
のステア角，車速から自車の進行路を推定する。Ｓ１７
では、Ｓ１５で求めた周囲の車の状況からＳ１６で得た
走行路を修正する。具体的には、図１３に示すように、
自車周囲の車，静止物を自車に固定した座標系（自車と
共に運動する座標系）で表現して、静止物を含む左側と
対向車を含む右側は走行不可域，自車と同じ方向に走る
他車の周辺は走行可能域と判断する。Ｓ１６で求めた進
行路と該走行不可域外の和を走行路とする。Ｓ１８で、
該走行路中（Ｓ１７で求めた物)にカメラ１，レーダ距
離計２で検知した物体があるか否かを判断する。ない時
はＳ４へ進み、検知物体がある時はＳ19へ進む。Ｓ１９
では、検知物体までの距離を自車速で除算した値が所定
値Ｃ６より大きい時（即ち、衝突の可能性がない時）は
Ｓ４へ進む。所定値Ｃ６より小さい時はＳ５０へ進み、
Ｓ１７で求めた走行路内で該検知物体の側方に通り抜け
可能な空間があるか否かを判断する。通り抜け可能な時
はＳ４へ進み、不可能な時はＳ８へ進む。

【００１５】図６，図７は、図５のＳ１の詳細である。
ステア角と車速等から前方の走行路を予測するもので、
図６はステア角θ０とホイールベースｂから走行路の曲
率半径Ｒｃを求めて、自車が通り抜け可能な幅Ｌを考慮
して走行路を予測する方法である。該予測走行路は、障
害物検出回路６（図３）内で、自車に固定した座標で表
し、ビーム角θ１０のレーダ距離計２で検出された物体
が該予測走行路内にあるか否かをＳ２，Ｓ３（図５）で
行う。なお予測の周期が長いと実際の走行路から大きく
ずれるので、該周期を短くする必要がある。図７は図６
の変形例で、ステア角θ０と車速Ｖから走行路の曲率半
径Ｒｃを求めて、自車が通り抜け可能な幅Ｌを考慮して
走行路を予測する方法である。なお、ΔＴは、走行路予
測の計算の時間刻みである。

【００１６】さらに、車体に取り付けたヨーレイトセン
サの信号ωと車速Ｖから式（１）により走行路の曲率半
径Ｒｃを求めても良い。

【００１７】 Ｒｃ＝Ｖ／ω …（１） 上述のステア角は、ハンドルの回転角で計測するが、該
回転角には遊びがあり正確にはかるのは難しいのに対
し、ヨーレイトは、センサを車体、特に障害物検出回路
６内に取り付けて、比較的正確に求めることができる。
ヨーレイトセンサから求める方法は、該曲率半径を正確
に求め得る効果がある。

【００１８】図８，図９は、図５のＳ９の詳細である。
レーダ距離計２で測定した障害物までの距離と方向
（ｒ，θ）を車体固定座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ、次に画像
座標系（ｘ，ｙ）へ変換するステップを説明する。車体
固定座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は車両に対して固定された座
標系で、原点Ｏ（０，０，０）は赤外カメラ１のレンズ
の中心、車両進行方向をＺ軸とする右手座標系である。

【００１９】図８に示すように、レーダ距離計２の信号
（ｒ，θ）は極座標系で、θは車体固定座標系のＺ軸か
ら反時計回りとし、かつレーダ距離計２の信号（ｒ，
θ）の原点（レーダ距離計の設置位置）を車体固定座標
系では（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）とすると、レーダ距離計で
検知した物体の位置Ｐは、車体固定座標系では、式(２)
となる。

【００２０】 Ｘ＝Ｘｄ−ｒsinθ Ｙ＝Ｙｄ Ｚ＝Ｚｄ＋ｒcosθ …（２） 図９は車体固定座標系と画像座標系の関係を示す。画像
座標系（ｘ，ｙ）のｘ軸は車体固定座標系のＸ軸に平行
で逆方向、ｙ軸はＹ軸と逆方向でカメラ１のふ角φだけ
傾いている。カメラ２の焦点距離をＦとすると、画像座
標系の原点を車体固定座標系で表すと（０，Ｆsinφ，
−Ｆcosφ）となる。車体固定座標系の点Ｐ（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）が画像上に写された時の画像座標系上の点ｑ（ｘ，
ｙ）は式（３）で表せる。

【００２１】 ｘ＝−ＦＸ／（Ｚcosφ−Ｙsinφ） ｙ＝−Ｆ（Ｙcosφ−Ｚsinφ）／（Ｚcosφ−Ｙsinφ） …（３） 式（２）（３）より、Ｘ，Ｙ，Ｚを消去して、式（４）
を得る。

【００２２】 ｘ＝−Ｆ(Ｘｄ−ｒsinθ)／((Ｚｄ＋ｒcosθ)cosφ−Ｙｄsinφ） ｙ＝−Ｆ(Ｙｄcosφ−(Ｚｄ＋ｒcosθ）sinφ)／((Ｚｄ＋ｒcosθ)cosφ −Ｙｄsinφ） …（４） 式（４）に、レーダ２で検知した障害物Ｐの距離，方向
（ｒ，θ）を代入すると、障害物Ｐの画像上の座標値
（ｘ，ｙ）を求めることができる。なお、カメラ１のレ
ンズの焦点距離Ｆ，ふ角φ，レーダ信号の原点（Ｘｄ，
Ｙｄ，Ｚｄ）は一定値であるが、ふ角φ，カメラの高さ
Ｙｄは、車体姿勢，路面傾斜により変化して、画像上の
座標値（ｘ，ｙ）とレーダ信号（ｒ，θ）の関係に大き
く影響する。

【００２３】図１０は、図５のＳ１１の詳細である。Ｓ
２０で２値化のしきい値を求める。先行車，歩行者は周
囲に比べて温度が高いので、赤外画像中において輝度値
の高い領域となる。レーダ距離計信号が所定値以上の時
は、自車の直前は道路であり、入力画像の中から自車直
前部分を切り出し、その輝度値の平均値を求める。該平
均値を２値化のしきい値とする。Ｓ２１で、Ｓ９の処理
に基づき、画像処理をする画像領域を設定する。Ｓ２２
で赤外画像を２値化して、先行車，歩行者を背景から分
離する。Ｓ２３で２値化された画像に対して走行障害物
(人，動物)以下の大きさの部分はノイズとして除去す
る。Ｓ２４で温体部を含む外接長方形を求めてその面積
を求める。該温体部は、必ず路面に接していると仮定し
て、Ｓ２５で該長方形の下辺の画像上の座標値を求め
る。Ｓ２６で、画像上における該長方形の面積に距離の
２乗をかけて、実際の面積を求める。Ｓ２７で該実際の
面積と所定値を比較して、四輪車，二輪車，人かを判別
する。

【００２４】図５のＳ１２の詳細を図１１，図１２によ
り説明する。図１１に示すように、前方が下り坂の時、
画像上の物体位置の縦方向座標は下方に移動，登り坂の
時、画像上の物体位置の縦方向座標は上方に移動する。
従って、画像上の物体位置の縦方向座標のみでは距離を
得られない。しかし、該移動は、式（３）のふ角φ（図
３参照）の変化で近似できる。本発明では、レーダ検知
域と赤外画像が重なる範囲にある物体のレーダ距離計の
信号（ｒ，θ）と画像上の位置（長方形の下辺の位置
（ｘ，ｙ））とを用いて、ふ角φ，赤外カメラの高さＹ
ｄを適宜求めて、更新されたφとＹｄを用いて画像上の
位置から距離を求める。

【００２５】図１２は、該φとＹｄを求めるフローであ
る。Ｓ２８は初期化処理、Ｓ２９で、φとＹｄを更新可
能か否かを判断する。自車が突起を乗り越え上下振動す
る時、急加速，減速により一時的に車体姿勢が変化する
時は、一時的状態であるので、φとＹｄを更新しない。
該上下振動は車体に取り付けた加速度センサから、該急
加速，減速は、アクセル踏角，ブレーキ踏角から判断す
る。Ｓ３０でレーダ距離計の信号（ｒ，θ）と画像上の
位置（ｘ，ｙ）のデータ数を決める。レーダ距離計検知
域内で、レーダ距離計２とカメラ１共に有効に検知でき
たデータ数Ｎ１を決める。Ｓ３１では、上記（ｒ，θ）
と（ｘ，ｙ）を式（２）（３）に代入して、該φとＹｄ
を求める。但し、焦点距離Ｆ，カメラ位置Ｘｄ，Ｚｄは
定数であり、あらかじめコンピュータに記憶してある。
Ｓ３２で、得られたφとＹｄが所定値内であるかを判断
し、所定値外である時は、最も近い所定値Ｃ２,Ｃ３,Ｃ
４，Ｃ５にする（Ｓ３３）。これは、Ｓ３１で更新する
φとＹｄが異常値となるのを防ぐ目的である。Ｓ３４で
は、Ｓ３２，Ｓ３３で得られたφとＹｄを記憶する。Ｓ
３１からＳ３５をＮ１回繰り返して、Ｓ３７で、毎回得
られたφとＹｄの平均値を更新値として記憶する。Ｓ３
８では、該得られたφと基準値φ０（φ０は平坦路にお
けるふ角φで、予めコンピュータに記憶されている）と
の差から路面傾斜φ１を求め、記憶する。該路面傾斜
は、定速走行制御の絞り弁開度の決定や、変速機の変速
比の決定の際に使う。図１２では、φとＹｄの２ケを求
めたが、簡便には、ふ角φの算出だけでも良い。その時
は、式（３）の内、下段の式を用いて、画像上の物体の
縦方向座標値ｙからふ角φを求める。

【００２６】図５のＳ１４の詳細を説明する。Ｓ１３で
得られたレーダ検知域外の画像中の物体の下辺の座標値
（ｘ，ｙ）を式（３）において、Ｙ＝０とおいた式に代
入して、車体固定座標での物体位置（Ｘ，０，Ｚ）を求
め、該（Ｘ，０，Ｚ）を式（２）に代入して、自車から
物体まで距離ｒ，方向θを求める。

【００２７】上記構成により路面傾斜，車体姿勢によら
ず、赤外カメラで撮影されたすべての物体までの距離，
方向を精度良く距離を検出できる。

【００２８】図１３，図１４は、図５のＳ１５の詳細で
ある。自車前方には、図１３に示すように、同じ方向に
走る車，対向車線を走る車，静止物（停車中の車，ガー
ドレール，歩行者等）がある。レーダ距離計２は、自車
のフロントグリルに取り付けられ、該前方車，静止物ま
での距離，方向，相対速度を検出する。レーダ距離計検
知域外のカメラ１の画像中の物体については、Ｓ１４の
処理により距離，方向を得、画像のフレーム毎の物体位
置の変化から自車との相対速度を求める。

【００２９】以下、上記の並走車，対向車，静止物の判
断の方法を示す。

【００３０】相対速度＝前方車の車速−自車速であるか
ら (1）相対速度＜−１＊自車速の時 前方物体は自車に向かって走る車 (2）相対速度＝−１＊自車速の時 前方物体は静止物 (3）相対速度＞−１＊自車速の時 前方物体は自車と同じ方向に走る車 となる。なお、車速の符号は、自車の進行方向をプラス
とする。処理フローを図１４に示す。Ｓ４０でレーダ距
離計２から検知物体までの距離，方向，相対速度を読み
込む。Ｓ４１においてＳ１４で求めたレーダ距離計検知
域外の画像中の物体の位置を読み込み、かつ自車との相
対速度を演算する。Ｓ４２で、該相対速度と自車の車速
に−１を乗じた値との大小を比較する。該相対速度の方
が小さい時は、検知物体は自車に向かってくる車である
と判断する（Ｓ４３）。逆に該相対速度の方が大きい時
は、検知物体は自車と同じ方向に走る車であると判断す
る（Ｓ４６）。該相対速度と自車の車速に−１を乗じた
値とがほぼ等しい時、検知物体は静止物であると判断す
る（Ｓ４５）。εは、歩行者等の低速で移動する物体は
静止物であると判断するために用いるしきい値である。

【００３１】図１５，図１６はレーダ距離計２の取付け
図である。レーダ距離計２は平面アンテナ内に送受信回
路が内蔵された平板型の構造である。図１５は車の正面
の両端に電波式距離計(２ａ，２ｂ)を距離Ｌ１だけ離し
て設置した例である。電波ビームの広がり角θ１０は、
アンテナの大きさと電波の周波数で決まるが±２〜６度
程度で、アンテナ面に垂直に電波ビームが出ていく。レ
ーダ距離計２が１ケの場合に比べて、車の両端に設置す
ることにより広範囲の先行車及び障害物を検出できる。
レーダ距離計２の原理はUSP5402129の図４，図５で開示
された方式を用い、前方物体までの距離，方向，相対速
度が得られる。レーダ電波は、前方物体のレーダ反射断
面積，アンテナビーム幅の影響を受けて、図１５中、太
い実線で示す方向に反射し、その結果距離，方向信号と
して(ｒ１，θ１),（ｒ２，θ２)を出力する。図１６は
平面アンテナ３ケ（２ａ，２ｂ，２ｃ）を角度θ１１傾
けて車の正面中央部に設置した実施例である。図１５と
同様に、各アンテナ毎に、前方物体までの距離，方向信
号として、それぞれ（ｒ１，θ１),（ｒ２，θ２),（ｒ
３，θ３）の信号が得られる。

【００３２】図１５，図１６の構成により、距離，方向
信号（ｒ１，θ１),（ｒ２，θ２),（ｒ３，θ３）を得
て、これらとレーダ距離計２の設置定数（距離Ｌ１，設
置角度θ１１）から、前方物体の概略形状，位置を把握
できる。

【００３３】図１７は図１５のレーダ距離計２の電子走
査の構成である。２組のレーダ距離計からなり、その内
の１組を以下説明する。発信器１９でマイクロ波，ミリ
波に相当する波長の電波が作られ、送受信切り替え器１
８，前値比較器１７を通ってアンテナ１５，１６からア
ンテナ面に直角に送信される。送信電波は前方障害物で
反射され、その反射波はアンテナ１５，１６で受信す
る。アンテナの送信受信の制御は、ＤＳＰ（Digital Si
gnal Processor）２７からの信号により、送受信切り替
え器１８で行われる。１８は低損失のＧａＡｓスイッチ
ＩＣを用いる。前値比較器１７でアンテナ１５，１６の
受信信号の和（Σ）と差（Δ）を求める。前値比較器１
７は２ケのフィードホーンと導波管によって接続し、高
周波のまま、和信号，差信号を合成する立体回路であ
る。和（Σ）と差（Δ）信号は送受信切り替え器１８を
通ってそれぞれ増幅器２０，２１で増幅され、和信号は
信号処理回路２４で発振器１９の信号と混合して、ドプ
ラビート信号を得、マルチプレクサ２５に入力する。さ
らに、和信号と差信号の比をΔ／Σ検出器２３で演算し
てマルチプレクサ２５に入力する。ＡＤコンバータ２
６，ＤＳＰ２７で、周波数分析，位相差検出，和信号と
差信号の比と角度の関係により、前方障害物との相対速
度ΔＶ，距離ｒ，方向θを求めて、通信ＩＣ２８を介し
て障害物検出回路６へ出力する。２組目のレーダ距離計
も図のように全く同じである。２ケのレーダ距離計はＤ
ＳＰ２７から送受信切り替え器１８へ信号を送って交互
に作動させる。

【００３４】なお、前値比較器１７から信号処理回路２
４，Δ／Σ検出器２３までの回路はマイクロ波，ミリ波
を扱うので、寄生インダクタンスを生じないように、可
能な限り単一の半導体チップ上にトランジスタ，容量，
インダクタンス，平面状線路（スロット線路，コプレー
ナ線路）が集積化されている。アンテナは車載用に、薄
型，軽量であるプリントアンテナを用い、かつ給電用線
路を短く構成して給電ロスを低減する。図１７の回路
は、送受信切り替え器１８を用いずに特開平8−105963
号で開示のように、送信アンテナと受信アンテナをそれ
ぞれ別に設けた方式でも良い。

【００３５】図１８は図１６のレーダ距離計２の電子走
査の構成である。２ケのアンテナ１５，１６を１組と
し、外部に向かって角度θ１１で電波を放射するように
３組のアンテナを設ける。該３組のアンテナは近接して
いるので、図１７の送受信切り替え器１８以降の回路を
該３組で共通にしたものである。図１７と同じ番号を付
加した部分は同一の機能を持つ。発信器１９でマイクロ
波，ミリ波に相当する波長の信号が作られ、送受信切り
替え器１８，前値比較器１７を通ってアンテナ１５，１
６からアンテナ面に直角に送信される。送信電波は前方
障害物で反射され、その反射波はアンテナ１５，１６で
受信する。アンテナの送信受信の制御は、ＤＳＰ２７か
らの信号により、送受信切り替え器１８で行われる。１
８は低損失のＧａＡｓスイッチＩＣを用いる。前値比較
器１７でアンテナ１５，１６の受信信号の和（Σ）と差
（Δ）を求める。前値比較器１７は２ケのフィードホー
ンと導波管によって接続し、高周波のまま、和信号，差
信号を合成する立体回路である。和（Σ）と差（Δ）信
号は送受信切り替え器１８を通って、マルチプレクサ２
２で各アンテナ毎に和（Σ）と差（Δ）信号が選ばれ、
それぞれ増幅器２０，２１に接続する。マルチプレクサ
２２はＤＳＰ２７の信号で制御され、距離測定が必要な
アンテナが選ばれる。和信号は信号処理回路２４で発振
器１９の信号と混合して、ドプラビート信号を得、マル
チプレクサ２５に入力する。さらに、和信号と差信号の
比をΔ／Σ検出器２３で求めてマルチプレクサ２９に入
力する。該ドプラビート信号及び和と差信号の比は、Ｄ
ＳＰ２７の信号でＡＤコンバータ２６，ＤＳＰ２７に適
宜入力されて、前方障害物との相対速度ΔＶ，距離ｒ，
方向θを求めて、通信ＩＣ２８を介して障害物検出回路
６へ入力する。３組のアンテナはＤＳＰ２７から送受信
切り替え器１８へ信号を送って交互に作動、または必要
なアンテナを作動させて必要な方向の相対速度，距離，
方向を測定する。上記のように、２組以上の受信アンテ
ナを用いれば、前方物体の概略形状を得られる効果があ
る。また、時分割動作により回路の重複を回避でき、レ
ーダ距離計の回路構成が簡単になる効果がある。

【００３６】以上の実施例では、赤外カメラとレーダ距
離計の組み合わせについて記載したが、可視光カメラの
画像とレーダ距離計の組み合わせでも同様の効果が得ら
れる。

【００３７】

【発明の効果】レーダ距離計と画像を組み合わせること
により、画像の３次元化、即ちカメラで撮影されたすべ
ての物体までの距離，方向，自車との相対速度を得るこ
とができる。かつ、画像処理により該物体の大きさもわ
かり、走行可能空間，衝突の可能性の判断もできる。ま
た両者の対応関係を取ることにより検知部の診断が可能
であり、誤検出を低減できる。さらに、レーダ距離計が
検出した物体の対応する画像位置周辺のみを部分的に画
像処理するので画像処理も早い効果がある。

【００３８】さらに、画像として赤外カメラ画像を用い
ると、レーダ，赤外カメラ共に昼夜，雨霧中で測定可能
であり、かつ赤外画像は可視画像に比べると、熱分布に
よる特徴抽出ができるため、路面上の標識，陰影等のノ
イズがなく、人，車等の熱源形状を簡単に正確に得られ
る効果がある。よって、夜間，霧等の悪条件下におけ
る、ドライバ視覚支援装置として効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム図である。

【図２】赤外カメラの画像とレーダ距離計の検知域の関
係を示す。

【図３】赤外カメラとレーダ距離計の車載位置を示す。

【図４】赤外カメラの車載位置を示す。

【図５】障害物検出回路６の信号処理のフローである。

【図６】図５のＳ１の詳細である。

【図７】図５のＳ１の詳細である。

【図８】図５のＳ９の詳細である。

【図９】図５のＳ９の詳細である。

【図１０】図５のＳ１１の詳細である。

【図１１】図５のＳ１２の詳細である。

【図１２】図５のＳ１２の詳細である。

【図１３】図５のＳ１７の説明図である。

【図１４】図５のＳ１５の説明図である。

【図１５】レーダ距離計２の取付け図である。

【図１６】レーダ距離計２の取付け図である。

【図１７】図１５のレーダ距離計２の電子走査の構成で
ある。

【図１８】図１６のレーダ距離計２の電子走査の構成で
ある。

【符号の説明】

１…可視光カメラまたは赤外カメラ、２…レーダ距離
計、６…障害物検出回路、７…駆動力制御回路、８…フ
ロントグラス、９…カメラフード、１０…ゴムパッキ
ン、１５，１６…アンテナ、１７…前値比較器、１８…
送受信切り替え器、１９…発信器、２０，２１…増幅
器、２３…Δ／Σ検出器、２４…信号処理回路、２５…
マルチプレクサ、２６…ＡＤコンバータ、２７…ＤＳ
Ｐ、２８…通信ＩＣ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 宜茂 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自車外のある方向の画像を撮影する赤外セ
   ンサと、 前記赤外センサが撮影する方向へ電波を発射し、物体か
   らの反射波を受けて前記物体までの距離と方向とを検出
   するレーダと、 前記赤外センサで得られ情報と前記レーダで得られた情
   報とを電子回路内で重ね合わせ手段と、 前記レーダから得た物体が前記赤外センサの画像上の温
   点であるか否かを判断する判断手段と、 前記判断手段の結果に基づいて、前記温点が自車の走行
   上の障害物か否かを判断する障害物判断手段と、を備え
   た自動車走行支援装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記重ね合わせ手段は、前記レーダで検出された物体ま
   での距離と方向と、自車に搭載された前記赤外センサの
   路面に対する高さと角度とを用いて、前記レーダで検出
   された物体の位置に対応する前記赤外センサの画像上の
   座標値を求めることを特徴とする自動車走行支援装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記判断手段の結果、温点を持たないと判断された物体
   が自車の走行上の障害物であるか否かを判断する第２の
   障害物判断手段と、 前記障害物判断手段または前記第２の障害物判断手段の
   結果により警報を発生する手段と、を備えたことを特徴
   とする自動車走行支援装置。
4. 【請求項４】自車外のある方向の画像を撮影する撮影装
   置と、 前記撮影装置が撮影する方向へ電波を発射し、物体１か
   らの反射波を受けて前記物体１までの距離１と方向１と
   を検出するレーダと、 前記レーダで検出された前記物体１の前記距離１と前記
   方向１に対応する前記画像上の点の周辺を部分的に画像
   処理して、前記物体１を判別し、前記物体１の前記画像
   上の座標値１を得る手段と、 前記撮影装置で撮影された画像の前記レーダ検知域外を
   画像処理して、そこにある物体２を判別し、前記物体２
   の前記画像上の座標値２を得る手段と、 前記物体１の前記距離１と前記方向１と前記座標値１と
   の関係を用いて、前記座標値２から前記物体２の距離２
   と方向２とを求める手段と、を備えた自動車走行支援装
   置。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記画像処理は、画像中の物体を長方形で近似して、前
   記物体までの距離と前記長方形の縦横比から、前記物体
   が四輪車，二輪車，人のいずれであるかを判断する手段
   を備えたことを特徴とする自動車走行支援装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の自動車走行支援装置と、 前記障害物判断手段の結果により、駆動力またはブレー
   キ力を制御する手段と、を備えた自動車。
7. 【請求項７】自車外のある方向へ電波を発射し、物体か
   らの反射波を受けて前記物体までの距離と方向とを検出
   するレーダと、 前記レーダの情報から検出物体と自車との相対速度を得
   る手段と、 前記相対速度と自車の車速を比較して、前記検出物体が
   自車と同一方向または逆方向に移動する物体、または静
   止物体の何れであるかを判断する手段と、 自車と同一方向に移動する物体の位置または逆方向に移
   動する物体の位置または静止物体の位置から走行可能路
   を判断する手段と、を備えた自動車走行支援装置。
8. 【請求項８】自車外のある方向の画像を撮影する撮影装
   置と、 前記撮影装置が撮影する方向へ電波を発射し、物体１か
   らの反射波を受けて前記物体までの距離１と方向１とを
   検出するレーダと、 前記レーダで検出された前記物体１と自車との相対速度
   １を得る手段と、 前記レーダで検出された前記物体１の前記距離１と前記
   方向１に対応する前記画像上の点の周辺を部分的に画像
   処理して、前記物体１を判別し、前記物体１の前記画像
   上の座標値１を得る手段と、 前記画像の前記レーダ検知域外を画像処理して、そこに
   ある物体２を判別し、前記物体２の前記画像上の座標値
   ２を得る手段と、 前記物体１の前記距離１と前記方向１と前記座標値１と
   の関係を用いて、前記座標値２から前記物体２の距離２
   と方向２とを求める手段と、 前記レーダ検知域外の前記物体２位置のフレーム毎の変
   化から自車との相対速度２を得る手段と、 前記相対速度１または前記相対速度２と自車の車速を比
   較して、前記物体１または前記物体２が自車と同一方向
   または逆方向に移動する物体、または静止物体の何れで
   あるかを判断する手段と、 自車と同一方向に移動する物体の位置と逆方向に移動す
   る物体と静止物体の位置から走行可能路を判断する手段
   と、を備えた自動車走行支援装置。
9. 【請求項９】自車外のある方向の画像を撮影する撮影装
   置と、 前記撮影装置が撮影する方向へ電波を発射し、物体から
   の反射波を受けて前記物体までの距離と方向とを検出す
   るレーダと、 前記レーダで検出された物体の距離と方向とに対応する
   前記画像上の点の周辺を部分的に画像処理して、前記物
   体を判別し、前記物体の前記画像上の座標値を得る手段
   と、 前記物体の前記距離と前記方向と前記座標値との関係か
   ら、路面傾斜を求める手段と、を備えた自動車走行支援
   装置。
10. 【請求項１０】２ケ以上の送信アンテナから互いに異な
    る方向に時分割で電波を送信して、各送信アンテナから
    障害物までの少なくとも距離と方向を計測する前記レー
    ダを備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか
    記載の自動車走行支援装置。
11. 【請求項１１】前記赤外センサはフード部を車室外に設
    け、前記フード部以外は車室内に設けることを特徴とす
    る請求項１から６のいずれか記載の自動車走行支援装
    置。