JP3915742B2 - 車両用物体認識装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両前方の所定角度範囲に渡って複数の送信波を照射し、それらの反射波に基づいて、自車両前方の先行車両等の物体を認識する車両用物体認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両前方の所定角度に渡って、レーザ光などの送信波を照射し、その反射波を検出することによって、車両前方の物体を認識する物体認識装置が考えられている。この種の装置は、例えば、先行車両等との間隔が短くなったことを検出して警報を発生する装置や、先行車両と所定の車間距離を維持するように車速を制御する装置などに適用され、それらの制御対象としての先行車両の認識に利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、レーザレーダセンサによって車両の前方に、車幅方向の所定角度範囲に渡り複数のレーザ光を照射し、それらの反射光に基づいて先行車両等の物体を認識する車両用物体認識装置が開示されている。具体的には、車幅方向の所定角度範囲に渡って、所定角度おきに複数のレーザ光を照射することにより（ライン照射）、車幅方向における所定の角度範囲をスキャンさせている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２８２７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、物体認識装置においては、レーザレーダセンサ等を外部環境から保護するため、レーザ光の送受信面にはガラス板や樹脂板が取り付けられる。このため、そのガラス板等に、土埃等の汚れが付着すると、レーザ光がガラス板等を透過できなくなり、物体の認識能力が低下したり、認識自体が不可能になる。
【０００６】
従来は、その汚れによってレーザ光がレーザレーダセンサ内部に向けて反射された場合に、レーザ光が進行する経路上に受光素子を配置することによって、このようなガラス板等への汚れの付着を検出していた。
【０００７】
しかしながら、ガラス板等に氷やシャーベット状の雪等の汚れが付着した場合には、レーザ光は、必ずしもその汚れによって反射されず、一部はその氷やシャーベット状の雪の中に侵入する。この侵入したレーザ光は、氷やシャーベット状の雪の内部を伝播したり、再度外部に出射される時に散乱されため、車両の前方の物体の認識能力の低下等が生じる。従って、氷やシャーベット状の雪等の汚れが付着した場合も、その汚れの付着を検出する必要があるが、従来の受光素子によっては、レーザ光の反射量が十分ではないため、その汚れを確実に検出することはできなかった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、レーダ手段の表面に、送信波が内部を伝播したり、送信波を散乱させたりする汚れが付着した時であっても、その汚れの付着を検出することが可能な車両用物体認識装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用物体認識装置は、
車両前方へ所定の角度範囲に渡って複数の送信波を照射するとともに、各送信波が反射物によって反射され、その反射波を受信した際に、その反射波の強度に応じた受信信号を出力するレーダ手段と、
レーダ手段による送受信結果に基づいて、車両の前方に存在する物体を認識する認識手段とを備える車両用物体認識装置であって、
レーダ手段における、送信波の照射から反射波の受信までの時間を計測する計測手段と、
受信信号から反射波の強度を検出する強度検出手段と、
第１の所定数以上の送信波に関して、計測手段の計測時間が所定計測時間より短く、かつ強度検出手段によって検出される反射波の強度が所定強度以上であることを条件として、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
氷、シャーベット状の雪、水滴、道路に散布された塩、及び一部の種類の粘土等の汚れがレーダ手段に付着した場合、上述したように、送信波の一部はその内部を伝播したり、汚れによって散乱されたりする。汚れの内部を伝播する送信波の一部や、散乱された送信波の、レーダ手段の周囲の車体部分（ガーニッシュ）にて反射された一部は、再びレーダ手段に入射する。このようにして、汚れ内部の伝播や散乱によってレーダ手段に入射した送信波をレーダ手段が受信する場合、送信波の照射から受信までの時間は非常に短くなる。また、汚れが多くなるほど、このように汚れに起因してレーダ手段に入射する送信波の割合も多くなる。
【００１１】
このため請求項1記載の物体認識装置においては、所定の角度範囲に渡って複数照射される送信波の中で、照射から受信までの計測時間が所定計測時間より短く、かつ反射波の強度が所定強度以上であるレーダ波が第１の所定数以上であることを条件として、レーダ手段に汚れが付着していると判定することとした。これにより、送信波の伝播や散乱を生じる汚れが付着した場合であっても、その汚れの付着を検出することができる。
【００１２】
請求項２に記載したように、判定手段は、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、計測時間が所定計測時間より短く、かつ反射波の強度が所定強度以上である送信波の数が、第１の所定数よりも少ない第２の所定数以下に低下した場合に、汚れ付着判定を解除することが好ましい。例えば車両走行中に汚れがレーダ手段から脱落することもあり、その場合には、汚れ付着判定をキャンセルすることが好ましいためである。
【００１３】
請求項３に記載したように、レーダ手段は、所定の角度範囲への複数の送信波の照射を所定時間間隔で繰り返し行なうものであり、
判定手段は、所定角度範囲に照射される複数の送信波の内、第１の所定数以上の送信波に関して、計測時間が所定計測時間より短く、かつ反射波の強度が所定強度以上である状態が第１の所定時間継続したことを条件として、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することが好ましい。これにより汚れ付着の判定精度を向上することができる。
【００１４】
請求項４に記載したように、判定手段は、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、計測時間が所定計測時間より短く、かつ反射波の強度が所定強度以上である送信波の数が、第１の所定数よりも少ない第２の所定数以下に低下した状態が第２の所定時間継続した場合に、汚れ付着判定を解除することが好ましい。汚れの脱落等により汚れが取り除かれた時には、汚れ付着判定をキャンセルすべきだからである。この場合、請求項５に記載したように、第２の所定時間は、第１の所定時間よりも短いことが好ましい。汚れが取り除かれて、物体認識装置が物体の認識が可能となった場合には、速やかにその旨の判定を行なうべきだからである。
【００１５】
請求項６に記載したように、認識手段による物体の認識が可能な限界距離を求める限界距離検出手段を備え、判定手段は、上記の条件に加えて、限界距離検出手段によって検出された限界距離が第１の所定距離以下に低下したことを条件として、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することが好ましい。送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着しても、車両前方の物体が十分に認識できる場合には、特に汚れ付着判定を行って例えば車両の乗員に警報を与える必要もない。このため、上述したように、限界距離検出手段を設け、認識限界距離から認識能力を判定し、この認識能力の低下とのアンド条件で汚れ付着判定を行なうことが好ましい。
【００１６】
請求項７に記載したように、判定手段は、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、限界距離が第１の所定距離よりも長い第２の所定距離以上となった場合に、汚れ付着判定を解除することが好ましい。この場合、物体の認識能力が改善されたのであるから、汚れ付着判定を維持する必要がないためである。
【００１７】
請求項８に記載したように、判定手段は、上記の条件に加えて、レーダ手段の送信波の照射から前記所定計測時間以上経過後に、レーダ手段に受信される反射波がゼロであることを条件として、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定しても良い。レーダ手段の送信波及び反射波の送受信面のほぼ全面に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着した場合には、その汚れの内部伝播や散乱に起因してレーダ手段に入射される送信波以外の、物体によって反射される反射波をレーダ手段は検出できなくなる。従って、このような２つの条件に基づいて汚れ付着判定を行なうことにより、汚れ付着判定の判定精度を向上することができる。
【００１８】
請求項９に記載したように、判定手段は、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、レーダ手段の送信波の照射から所定計測時間以上経過後に、レーダ手段に受信される反射波が生じた場合に、汚れ付着判定を解除することが好ましい。汚れの脱落等により汚れが取り除かれた場合には、汚れ付着判定をキャンセルすべきだからである。
【００１９】
請求項１０に記載したように、判定手段は、レーダ手段の送信波の照射から所定計測時間以上経過後に、前記レーダ手段に受信される反射波がゼロである状態が第３の所定時間継続したことを条件として、前記レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することが好ましい。これにより、レーダ手段のほぼ全面に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着している場合を確実に捉えて、汚れ付着判定が行われるので、その判定精度を向上することができる。
【００２０】
請求項１１に記載したように、判定手段は、レーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、レーダ手段の送信波の照射から所定計測時間以上経過後に、レーダ手段に受信される反射波が生じる状態が第４の所定時間継続した場合に、汚れ付着判定を解除することが好ましい。送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが取り除かれて、物体からの反射波の受信能力を回復した場合、汚れ付着判定をキャンセルすべきだからである。この場合、請求項１２に記載したように、第４の所定時間は、第３の所定時間よりも短いことが好ましい。汚れが取り除かれて、物体認識装置が物体の認識が可能となった場合には、速やかにその旨の判定を行なうべきだからである。
【００２１】
請求項１３に記載したように、認識手段は、レーダ手段の送信波の照射から所定計測時間以内に受信した反射波を、物体を認識するための対象データから除外することが好ましい。所定計測時間以内に受信した反射波は、汚れ内部を伝播したりガーニッシュによって反射したものであり、車両前方に存在する物体からの反射波である可能性はきわめて小さいためである。
【００２２】
請求項１４に記載したように、強度検出手段は、レーダ手段の受信信号を所定の閾値と比較することによって受信信号の強度を検出するものであり、
計測手段は、受信信号が閾値を上回り、その後、閾値を下回る時に、その閾値と交差する時点を受信時刻として、送信波の照射から反射波の受信までの時間を計測することが好ましい。本来ならば、受信信号の受信時刻は、受信信号が閾値を上回る時点と下回る時点との中間時点とすべきである。しかしながら、所定測定時間以内に受信した反射波は車両前方の物体によって反射されたものである可能性は極めて低く、その反射波に基づいて物体の認識を行なう必要はない。このため、中間時点を算出して演算負荷を増やすよりも、閾値を下回る時に閾値と交差する時点を便宜的に受信時刻とすることが好ましいのである。さらに、非常に近接した位置に物体が存在する場合には、受信信号が閾値を上回る時点は汚れに起因する受信信号と差が生じにくいが、通常、物体の反射強度は高く受信信号のピーク値は大きく異なるため、結果として閾値を下回る時点には大きな差が生じる。従って、閾値を下回る時点を受信時刻とすることにより、汚れに起因する受信信号と認識すべき物体からの反射波による受信信号とを識別することができる。
【００２３】
請求項１５に記載したように、判定手段によってレーダ手段に送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定された場合、認識手段は、物体の認識を中止することが好ましい。送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着した際には、物体の認識を正しく行なうことが困難であるためである。この場合、同時に車両の乗員に対して、物体認識装置が物体を認識不可能であることを警告するようにしても良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態における車両用物体認識装置について説明する。なお、本実施形態においては、車両用物体認識装置が車間制御装置１に適用された例について説明する。この車間制御装置１は、先行車両との車間を所望の車間距離に制御するとともに、警報すべき領域に障害物が存在する場合に警報を出力する機能も備えるものである。
【００２５】
図１は、車間制御装置１のシステムブロック図である。車間制御装置１は認識・車間制御ＥＣＵ３を中心に構成されている。認識・車間制御ＥＣＵ３はマイクロコンピュータを主な構成として、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）等を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００２６】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々検出信号を入力しており、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力する。また認識・車間制御ＥＣＵ３には、警報音量を設定する警報音量設定器２４、警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７、及び自動車に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ２８が接続されている。さらに、認識・車間制御ＥＣＵ３は、電源スイッチ２９を備え、電源スイッチ２９がオンされることにより、所定の処理を開始する。
【００２７】
レーザレーダセンサ５は、図２に示すように、発光部、受光部及びレーザレーダＣＰＵ７０などを主要部として構成されている。発光部は、パルス状のレーザ光を、スキャナ７２及びレンズ７７を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）７５を備えている。そして、レーザダイオード７５は、レーザダイオード駆動回路７６を介してレーザレーダＣＰＵ７０に接続され、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号によりレーザ光を放射（発光）する。また、スキャナ７２にはポリゴンミラー７３が鉛直軸を中心に回転可能に設けられ、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号がモータ駆動部７４を介して入力されると、このポリゴンミラー７３は図示しないモータの駆動力により回転する。なお、このモータの回転位置は、図示しないモータ回転位置センサによって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０に出力される。
【００２８】
本実施形態のポリゴンミラー７３は、面倒れ角が異なる３つのミラーを備えているため、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲で不連続にレーザ光を掃引照射（スキャン）して出力する。このようにレーザ光を２次元的に走査するのであるが、その走査パターンを図３を参照して説明する。なお、図３において、出射されたレーザビームのパターン９２は測定エリア９１内の右端と左端に出射された場合のみを示しており、途中は省略している。また、出射レーザビームパターン９２は、図３では一例として楕円形のものを示しているが、この形に限られるものではなく長方形等でもよい。さらに、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。
【００２９】
図３に示すように、測定エリアの中心方向をＺ軸としたとき、レーザ光は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内の所定エリアを順次走査する。本実施形態では、高さ方向であるＹ軸を基準方向、車幅方向であるＸ軸を走査方向とし、スキャンエリアは、Ｘ軸方向には０．０８ｄｅｇ×２０１点＝約１６ｄｅｇであり、Ｙ軸方向には１．４ｄｅｇ×３ライン＝約４ｄｅｇである。また、スキャン方向はＸ軸方向については図３において左から右へ、Ｙ軸方向については図３において上から下へである。具体的には、まずＹ軸方向に見た最上部に位置する第１走査ラインについてＸ軸方向に０．０８ｄｅｇおきに２０１個のレーザ光を照射する。これで１走査ライン分の検出がなされるので、次に、Ｙ軸方向に見た次の位置にある第２走査ラインにおいても同様にＸ軸方向に０．０８ｄｅｇおきに２０１個のレーザ光を照射する。このようにして第３走査ラインまで同様のレーザ光の照射を繰り返す。従って、左上から右下に向かって、走査ラインごとにレーザ光が走査され、２０１点×３ライン＝６０３点分のデータが得られることとなる。
【００３０】
このような２次元的なスキャンにより、走査方向を示すスキャン角度θｘ，θｙと反射物までの距離に相当するレーザ光の照射から受光までの時間差とが得られる。なお、スキャン角度θｘは、出射されたレーザ光をＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度として定義し、スキャン角度θｙは、出射されたレーザ光をＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度として定義する。
【００３１】
レーザレーダセンサ５の受光部は、図示しない物体に反射されたレーザ光を受光レンズ８１を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子８３を備えている。なお、図示していないが、レーザレーダセンサ５の表面（レーザ光の発光・受光面）は、外部環境から保護すること等を目的として、レーザ光を透過可能なガラス板や樹脂板が取り付けられている。
【００３２】
受光素子８３の出力電圧は、増幅器８５にて増幅された後に、コンパレータ８７、８８に入力される。コンパレータ８７は増幅器８５の出力電圧（受光パルス）を基準電圧Ｖ０と比較し、出力電圧＞基準電圧Ｖ０となったとき所定の受信信号を時間計測回路８９へ出力する。この基準電圧Ｖ０は、ノイズ成分による影響を避けるために設定されるものであり、以下、下閾値Ｖ０と呼ぶことにする。コンパレータ８８は、増幅器８５の出力電圧（受光パルス）を基準電圧Ｖ１と比較し、出力電圧＞基準電圧Ｖ１となったとき所定の受信信号を時間計測回路８９へ出力する。この基準電圧Ｖ１は、例えば、車両の後部に設けられるリフレクタ等によって反射されたときに出力される電圧レベルに基づいて設定されるものであり、以下、上閾値Ｖ１と呼ぶことにする。
【００３３】
時間計測回路８９は、出力電圧が上閾値Ｖ１を越えている時間の開始時刻と終了時刻を計測するＶ１時間計測部９０と、出力電圧が下閾値Ｖ０を越えている時間の開始時刻と終了時刻を計測するＶ０時間計測部９１とを備えている。この時間計測回路８９は、Ｖ１時間計測部９０及びＶ０時間計測部９１とも、それぞれ、最大で４つの時刻を計測することができる。従って、例えば、図７に示すように、受信信号として２個の受光パルスが発生した場合、Ｖ１時間計測部９０によって４つの時刻ｔ１３，ｔ１４、ｔ２３、ｔ２４が計測され、Ｖ０時間計測部９１によっても４つの時刻ｔ１１，ｔ１２、ｔ２１、ｔ２２が計測される。
【００３４】
また、時間計測回路８９には、レーザレーダＣＰＵ７０からレーザダイオード駆動回路７６へ出力される駆動信号も入力される。そして、この駆動信号が入力された入力時刻ｔｓと、最大で８つの時刻ｔ１１〜ｔ１４、ｔ２１〜ｔ２４とを２進デジタル信号に符号化し、レーザレーダＣＰＵ７０へ出力する。なお、この符号化されたデータを時刻データと呼ぶこととする。
【００３５】
レーザレーダＣＰＵ７０では、入力時刻ｔｓと最大で８つの時刻ｔ１１〜ｔ１４、ｔ２１〜ｔ２４からなる時刻データに基づいて、反射物体までの距離（距離データ）を求める。そして、この距離データ、上述したスキャン角度θｘ，θｙ、及び後述する受光強度データΔｔを含む測距データを認識・車間制御ＥＣＵ３に出力する。
【００３６】
ここで、受光強度データΔｔについて説明する。図８は受光強度が異なる２つの反射光の受光パルスを示している。図９において、Ｐ１は、受光強度が比較的強い反射光の受光パルスに対応し、Ｐ２は、受光強度が比較的弱い反射光の受光パルスに対応する。
【００３７】
同図の受光パルスＰ１の立ち上がり過程における、コンパレータ８７に設定される下閾値Ｖ０と交差する時刻をｔＬ１、受光パルスＰ１の立ち下がり過程において下閾値Ｖ０と交差する時刻をｔＬ２、時刻ｔL１と時刻ｔL２との時間差をΔｔ１とする。また、受光パルスＰ２の立ち上がり過程における下閾値Ｖ０と交差する時刻をｔS１、受光パルスＰ２の立ち下がり過程における下閾値Ｖ０と交差する時刻をｔＳ２、時刻ｔＳ１と時刻ｔＳ２との時間差をΔｔ２とする。
【００３８】
さらに、受光パルスＰ１の立ち上がり過程における、コンパレータ８８に設定される上閾値Ｖ１と交差する時刻をｔＬ３、受光パルスＰ１の立ち下がり過程において上閾値Ｖ１と交差する時刻をｔＬ４、時刻ｔL３と時刻ｔL４との時間差をΔｔ３とする。
【００３９】
図８から明らかなように、強い受光強度を持った反射光の受光パルスＰ１のパルス幅に対応する時間差Δｔ１と、弱い受光強度を持った反射光の受光パルスＰ２のパルス幅に相当する時間差Δｔ２とを対比すると、Δｔ１＞Δｔ２の関係が成立する。すなわち、反射光の受光パルスＰ１，Ｐ２が下閾値Ｖ０と交差する時刻ｔＬ１，ｔＬ２，ｔＳ１，ｔＳ２によって決定される時間差Δｔ１、Δｔ２の大きさは受光強度と対応し、受光強度が小さい時には時間差が短くなり、受光強度が大きい時には時間差が長くなる。従って、この時間差Δｔ１、Δｔ２は、受光した反射光の強度を特徴付ける指標となる。
【００４０】
また、時刻ｔＬ１と時刻ｔＬ２との中間時刻をｔｃ２、時刻ｔＳ１とｔＳ２との中間時刻をｔｃ１、受光パルスＰ１、Ｐ２が最大電圧に到達する時刻をｔｐ、中間時刻ｔｃ２と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差をΔα１、中間時刻ｔｃ１と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差をΔα２とする。なお、中間時刻ｔｃ２、ｔｃ１と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差Δα１、Δα2を補正時間と称す。
【００４１】
すると、上述した受光強度に対応する時間幅Δｔ１、Δｔ２と補正時間Δα１、Δα２とは所定の対応関係を有する。すなわち、図９に示すように、受光強度に対応する時間幅が大きくなるにしたがって補正時間も単調増加する傾向を有している。したがって、同図に示す対応関係を予め実験等により求めておくことにより、受光強度に対応する時間幅から補正時間を求めて、この補正時間に基づいて中間時刻ｔｃ２、ｔｃ１を最大電圧に達する時刻ｔｐに補正することができる。最大電圧に達する時刻ｔｐが算出されると、レーザダイオード７５の発光時刻ｔｓから最大電圧に達する時刻ｔｐまでの時間差に基づいて反射物体までの距離を測定する。
【００４２】
これにより、反射波の受光強度の違いによる測定誤差は補正時間によって補正され、同一の時刻ｔｐまでの時間差として物体までの距離が測定される。なお、受光強度に対応する時間幅と補正時間との関係はマップとしてＲＯＭ等に記憶しておけばよい。
【００４３】
なお、受光強度の強い反射波の場合には、その受光パルスＬ１は、上閾値Ｖ１と交差することがある。その場合には、上閾値Ｖ１と交差する時刻ｔＬ３とｔＬ４との時間幅Δｔ１１（図示せず）とその中間時刻ｔｃ２２（図示せず）を求め、予め用意される時間幅と補正時間との関係を示すマップから補正時間を求め、中間時刻ｔｃ２２を補正した上でその最大電圧に達する時刻までの時間差に基づいて物体までの距離を測定することも可能である。
【００４４】
また、本実施形態においては、時間計測回路８９からレーザレーダＣＰＵ７０に最大で８つの時刻データｔ１１〜ｔ１４、ｔ２１〜ｔ２４が入力される。レーザレーダＣＰＵ７０は、それらの８つの時刻データｔ１１〜ｔ１４、ｔ２１〜ｔ２４、すなわち、２個の受光パルスそれぞれに関して距離を測定するのではなく、まず、距離を測定すべき反射物体に対応する１個の受光パルスを選択した後に、上述した中間時刻、補正時間、及び最大電圧に達する時刻を求める。このようにして、事前に受光パルスを絞り込むことによって処理時間を短縮することができる。なお、2個の受光パルスが生じた場合に、その一方を選択する方法については後述する。
【００４５】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５からの測距データを基にして物体を認識し、その認識物体から得た先行車の状況に合わせて、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより車速を制御する、いわゆる車間制御を実施する。また、認識物体が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理も同時に実施する。この場合の物体としては、自車の前方を走行する先行車やまたは停止している車両、あるいは路側にあるガードレールや支柱物体等が該当する。
【００４６】
続いて認識・車間制御ＥＣＵ３の内部構成について、制御ブロックとして説明する。レーザレーダセンサ５から出力された測距データは物体認識ブロック４３に送られる。物体認識ブロック４３では、測距データとして得た距離データとスキャン角度θｘ，θｙとをレーザレーダセンサ５中心を原点（０，０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標に変換する。この際、所定の受光強度以下の受光強度データしか持たない測距データは、変換データから削除される。そして、ＸＹＺ直交座標に変換された測距データは、後述するプリセグメントデータ化、本セグメントデータ化、及び物標化という３種類の一体化処理がなされ、車両の前方に存在する物体毎に集約される。
【００４７】
そして、物体毎に集約された測距データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）を求める。さらに、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて自車位置を基準とする先行車両等の物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）と上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの識別が行なわれる。なお、物体の大きさを示す（Ｘ，Ｈ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，高さ，奥行き）である。このようなデータを持つ物体のモデルを「物標モデル」と呼ぶこととする。
【００４８】
この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値かどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。また、本実施形態においては、後述するように、レーザレーダセンサ５に、氷、シャーベット状の雪、水滴、道路に散布された塩、及び一部の種類の粘土等の汚れが付着したか否かを判定しており、このような汚れが付着したと判定した場合にも、センサ異常表示器１７にその旨が表示される。
【００４９】
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。そしてカーブ半径（曲率半径）算出ブロック５７では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。そして先行車判定ブロック５３では、このカーブ半径Ｒと、物体認識ブロック４３にて求められた中心位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、物体の大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）、及び相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とに基づいて、自車両との距離が最も短い先行車両を選択し、その先行車両との距離Ｚ及び相対速度Ｖｚを求める。
【００５０】
そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知する。
【００５１】
次に、レーザレーダＣＰＵ７０及び物体認識ブロック４３において実行されるレーザレーダセンサ５の汚れ付着判定及び物体認識にかかわる処理について説明する。図４は、レーザレーダＣＰＵ７０及び物体認識ブロック４３にて実行される処理全体を示すメインフローチャートである。まず、ステップＳ１０では、レーザレーダセンサ５から１走査ライン分ずつ時刻データの読み込みを行なう。なお、レーザレーダセンサ５での３走査ライン全体の測定周期は１００ｍｓｅｃである。
【００５２】
ステップＳ２０では、読み込まれた時刻データから、レーザレーダセンサ５の汚れ付着判定を行なうとともに、汚れが付着していないと判定した場合には距離データ、スキャン角度θｘ，θｙ、及び受光強度データΔｔを含む測距データを出力する。ステップＳ３０では、データのセグメント化を行なう。上述したように、測距データとして得た３次元位置データをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化においては、所定の接続条件（一体化条件）に合致するデータ同士を集めて１つのプリセグメントデータを生成し、さらにそのプリセグメントデータ同士の内で所定の接続条件（一体化条件）に合致するものを集めて１つの本セグメントデータとするというものである。プリセグメントデータは、例えば点認識されたデータ同士のＸ軸方向の距離△Ｘが０．２ｍ以下、Ｚ軸方向の距離△Ｚが２ｍ以下という２条件を共に満たす場合に、その点集合を一体化して求める。本実施形態では。Ｙ軸方向に３つの走査ラインがあるため、プリセグメント化によって、ライン毎にプリセグメントデータが生成される。次に、本セグメント化では、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間で近接するプリセグメントデータ同士を一体化（本セグメント化）する。本セグメントデータは、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行な３辺を持つ直方体の領域であり、その中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と大きさを示すための３辺の長さ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、特に断らない限り、本セグメントデータのことを単にセグメントデータと称することとする。
【００５３】
ステップＳ４０では、認識対象の個々の車両などを物標化する物標化処理を行う。物標とは、ひとまとまりのセグメントに対して作成される物体のモデルである。この物標化の内容は、上述したように、ステップＳ３０で得たセグメントデータに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）を求めると共に、中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車両位置を基準とする先行車両等の障害物の相対速度（Ｖｘ、Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに、物体が停止物体であるか移動物体であるかの認識種別が求められ、この認識種別と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択される。このようなデータを持つ物標モデルが図１に示す物体認識ブロック４３から先行車判定ブロック５３へ出力される。
【００５４】
次に、本実施形態の特徴部分である、汚れ判定処理について図５及び図６のフローチャートを用いて説明する。なお、図５は、レーザレーダセンサ５の表面に汚れが付着したか否かを判定するための処理を示すフローチャートであり、図６は、一旦、汚れが付着したとの判定がなされた後に、汚れの脱落等によって汚れが取り除かれた場合に、汚れ付着判定を解除するための処理を示すフローチャートである。これらのフローチャートの説明に入る前に、レーザレーダセンサ５の表面に氷やシャーベット状の雪等の汚れが付着した場合の、レーザダイオード７５から照射されるレーザ光の様子を図１０を用いて説明する。
【００５５】
図１０に示すように、レーザレーダセンサ５の表面に氷やシャーベット状の雪が付着した場合、レーザ光の一部はその内部を伝播し、また汚れによって散乱されたりする。汚れの内部を伝播するレーザ光の一部や、散乱されたレーザ光の、車体部分（ガーニッシュ）にて反射された一部は、受光素子８３によって受光される。このようにして、汚れ内部の伝播や散乱によってレーザ光の一部が受光素子８３に受光された場合、そのレーザ光の照射から受光までの時間は非常に短くなる。また、汚れが多くなるほど、このように汚れ内部の伝播や、散乱によって受光素子８３に受光されるレーザ光の割合も多くなる。
【００５６】
本実施形態では、このような点を鑑みて、汚れに起因して受光素子８３に受光されたレーザ光が所定数よりも多くなった場合、レーザレーダセンサ５に氷やシャーベット状の汚れが付着したと判定するものである。以下、図５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５７】
まず、ステップＳ１００では、後述するステップＳ２１０またはステップＳ２３０にて、すでに汚れが付着したとの判定がなされているか否かを判定する。汚れ付着判定がすでになされている場合には、Ｓステップ２５０に進み、その詳細が図６のフローチャートに示される汚れ付着解除判定ルーチンを実行する。一方、汚れ付着判定が行われていない場合には、ステップＳ１１０に進む。
【００５８】
ステップＳ１１０では、受光パルスが有るか否か、すなわち、１走査ラインのレーザ光の照射に対して、反射光が受光され、その時刻データがレーザレーダＣＰＵ７０に入力されたか否かを判定する。このとき、受光パルスが無いと判定された場合には、本フローチャートの処理を一旦終了する。一方、受光パルス、つまり時刻データがあると判定された場合には、ステップＳ１２０の処理に進む。
【００５９】
ステップＳ１２０では、入力時刻ｔｓと受光パルスの立ち下がり過程において上閾値Ｖ１と交差する時刻ｔ１４との差に相当する時間Ｔ１４と、所定計測時間とを比較する。この所定計測時間は、汚れに起因する受光パルスが上閾値Ｖ１と交差する時刻までの時間よりも長く、車両前方の反射物体からの受光パルスが上閾値Ｖ１と交差する時刻までの時間よりも短くなるように設定されている。つまり、非常に近接した位置に物体が存在する場合に、受信パルスが上閾値Ｖ１を上回る時点は汚れに起因する受信パルスと差が生じにくいが、通常、物体の反射強度は高く受信パルスのピーク値は大きく異なるため、結果として上閾値Ｖ１を下回る時点には大きな差が生じる。従って、上閾値Ｖ１を下回る時刻ｔ１４を受信時刻として所定計測時刻と比較することにより、汚れに起因する受信パルスと認識すべき物体からの反射波による受信パルスとを識別することができる。
【００６０】
ここで、本実施形態においては、Ｖ１時間計測部９０が最大4個の時刻データを測定することが可能である。Ｖ１時間計測部９０から4個の時刻データが入力された時には、最初の受光パルスの立下り過程において上閾値Ｖ１と交差する時刻ｔ１４に基づく時間Ｔ１４が所定計測時間と比較される。Ｖ１時間計測部９０が2個の時刻データしか計測していない場合には、その時刻データの内、受光パルスの立下り過程において上閾値Ｖ１と交差した時刻ｔ１４に基づく時間Ｔ１４が所定計測時間と比較される。
【００６１】
この時間Ｔ１４が所定計測時間以下である場合には、レーザレーダセンサ５にある程度の汚れが付着しており、かつその汚れに起因して受光パルスが生じたものとみなせる。つまり、上閾値Ｖ１を超えるには、汚れ内部を伝播したり、ガーニッシュによって反射されるレーザ光の割合が多くなる必要がある。このため、上閾値Ｖ１を越えたことから、ある程度の汚れが付着していることが推測できるのである。すなわち、この上閾値Ｖ１を超えたか否かによって、汚れに起因して受光されたレーザ光の強度を判別することができる。
【００６２】
ステップＳ１２０にて時間Ｔ１４が所定計測時間以下と判定されると、ステップＳ１６０に進み、カウンタＰ１を１だけインクリメントする。そしてステップＳ１７０において、カウンタＰ１の値が第１の所定数（例えば１００）以上である状態が、第１の所定時間（例えば、５秒）継続しているか否かを判定する。つまり、図５に示す処理は、各走査ラインを単位として実行され、各走査ラインにおいて照射される２０１本のレーザ光に対し、１００本のレーザ光に関して汚れに起因する受光パルスが生じる状態が継続的に生じているか否かを判定する。この判定結果が「Ｙｅｓ」である場合には、レーザ光の照射範囲（約１６ｄｅｇ×約４ｄｅｇ）の少なくとも半分の領域に氷等の汚れが付着しているとみなせる。このため、さらにステップＳ１８０以降の処理に進んで、実際に検知能力が低下しているか、もしくは、全く検知不可能となっているかを判定する。
【００６３】
すなわち、ステップＳ１８０では、上述した所定計測時間経過後に測定された時刻データからなる、2番目の受光パルスがあるか否かを、時刻データに基づいて判定する。なお、このとき、少なくとも下閾値Ｖ０を上回った受光パルスに関する時刻データがある場合には、２番目の受光パルス有りと判定される。このステップＳ１８０において、２番目の受光パルス有りと判定された場合には、ステップＳ１９０に進み、その受光パルスの時刻データに基づいて距離を算出するとともに、受光強度データΔｔを算出する。そして、ステップＳ２００において、算出された距離と、受光強度データΔｔとの関係から検知限界距離が第１の所定距離（例えば５５ｍ）以下に低下したか否かを判定する。
【００６４】
この検知限界距離の検出方法について説明する。本実施形態においては、前方に存在する物体に自車両が接近して、その物体が検知され始めたとき、あるいは既に検知された物体が自車両から遠ざかって行って、その物体が検知できなくなったときの、その物体との距離から検知限界距離を検出する。ただし、反射強度の異なる割り込み車両等の影響を排除するため、検知限界距離が検出されたときの受光パルスから得られる受光強度データΔｔが所定レベル以下である場合のみ、その検知限界距離を採用する。レーザ光が物体から反射される場合、その反射光の強度（反射光の明るさ）は、通常、物体までの距離に応じて変化する。すなわち、原則的に、物体までの距離が長い場合には反射光の強度は小さくなり、逆に、物体までの距離が短い場合には、反射光の強度は大きくなる。従って、ある受光パルスから検知限界距離が得られる場合、その受光パルスの受光強度データΔｔは小さくなるはずである。従って、受光強度データΔｔを用いることによって、検知限界距離を正確に検出することができる。
【００６５】
なお、ある物体が検知され始めたとき、あるいは物体が検知できなくなったとき、その物体からの複数の反射光により複数の受光パルスが発生している場合、その複数の受光パルスから得られる中で、最大の受光強度データΔｔを上述した所定レベルと比較することが好ましい。また、直線走行中、所定速度以上で走行している、先行車両との相対速度が５ｋｍ／ｈ以上等の条件が成立したときに検知限界距離を算出することにより、さらにその精度を高めることができる。
【００６６】
ステップＳ２００において、検知限界距離が低下したと判定された場合、ステップＳ２１０に進み、汚れの付着によりレーザレーダセンサ５の検知能力が低下していることを示す汚れ付着判定Ａが行われる。この汚れ付着判定Ａが行われた場合、センサ異常表示器１７に表示が行なわれるとともに、認識・車間制御ＥＣＵ３における認識処理、車間制御処理等を禁止する。
【００６７】
上述したステップＳ１８０において、2番目の受光パルス無しと判定された場合には、ステップＳ２２０に進み、2番目の受光パルス無しとの判定が、第３の所定時間（例えば２０秒）継続してなされたか否かを判定する。この場合、汚れに起因する受光パルス以外の受光パルスが無い状態が第３の所定時間継続したのであるから、レーザレーダセンサ５は、そのほぼ全面に汚れが付着し、前方に存在する物体を全く検知できない状態となっているものと推測できる。このため、ステップＳ２２０において、「Ｙｅｓ」と判定された場合には、ステップＳ２３０に進み、レーザレーダセンサ５が検知不可能となっていることを示す汚れ付着判定Ｂが行われる。この汚れ付着判定Ｂが行われた場合、上述した汚れ付着判定Ａと同様に、センサ異常表示器１７に表示するとともに、認識・車間制御ＥＣＵ３の各種の処理を禁止する。
【００６８】
一方、ステップＳ２２０にて、「Ｎｏ」と判定されると、ステップＳ２４０に進み、処理対象となっている走査ラインにおける全ての受光パルスに関して、処理が完了したか否かを判定し、まだ全ての受光パルスに関しての処理が完了していない場合には、ステップＳ１２０の処理に戻る。
【００６９】
上述したステップＳ１２０において、「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１２０において「Ｎｏ」と判定されるのは、時間Ｔ１４が所定計測時間よりも長い場合と、受光パルスが上閾値Ｖ１を超えておらず、上閾値Ｖ１と交差する時刻データが無い場合である。なお、ステップＳ１７０において、「Ｎｏ」と判定された場合にもステップＳ１３０の処理が実行される。
【００７０】
ステップＳ１３０では、距離算出のための受光パルスを選択する。時間計測回路８９は２つの受光パルスに相当する8個の時刻データを測定し、レーザレーダＣＰＵ７０に出力する場合がある。この２つの受光パルスそれぞれについて距離等の算出を行なうと処理負荷が増加してしまうので、事前に距離を検知すべき受光パルスの選択を行なう。この受光パルスの選択においては、まず、入力時刻ｔｓと受光パルスの立ち下がり過程において上閾値Ｖ１と交差する時刻ｔ１４との差に相当する時間Ｔ１４が、所定計測時間よりも短いパルスが除外される。また、上閾値Ｖ１を越えていなくとも、入力時刻ｔｓから下閾値Ｖ０と交差する時刻ｔ１２までの時間Ｔ１２が、上述した所定計測時間に相当する時間よりも短い受光パルスも除外される。従って、このような受光パルスの後に、少なくとも下閾値Ｖ０を超える受光パルスに関する時刻データが有る場合には、その2番目の受光パルスが距離を算出する受光パルスとして選択される。一方、上述した所定計測時間以内の受光パルスしかない場合には、距離を算出する受光パルスは選択されない。
【００７１】
また、受光パルスが2個あるが、ともに上述した所定計測時間経過後の時刻データを有している場合には、より近距離の物体からの反射光によって発生した受光パルスを選択するために、最初に発生した受光パルスを選択する。また、受光パルスが1個だけ発生し、その受光パルスの時刻データが上述した所定計測時間経過後に相当する場合には、その受光パルスを選択する。
【００７２】
このようにして距離算出のための受光パルスが選択されると、ステップＳ１４０において、選択された受光パルスの時刻データに基づき、反射物体までの距離を算出する。さらに、その距離を算出した受光パルスの受光強度データΔｔを算出する。このようにしてステップＳ１４０にて距離等が算出されるか、ステップＳ２００において検知限界距離が所定距離以下に低下していないと判定された場合に、ステップＳ１５０の処理が実行され、算出された距離に関する距離データ、受光強度データ、及び受光パルスのスキャン角度θｘ、θｙからなる測距データを認識・車間制御ＥＣＵ３に出力する。その後、上述したステップＳ２４０の処理が実行され、全ての受光パルスに関しての処理が完了した場合には、本ルーチンの処理を終了する。
【００７３】
次に、ステップＳ２５０の汚れ付着解除判定ルーチンに関して、図６に基づいて詳しく説明する。この汚れ付着解除ルーチンでは、まずステップＳ３００において、前述したステップＳ１２０と同様に、入力時刻ｔｓと受光パルスの立ち下がり過程において上閾値Ｖ１と交差する時刻ｔ１４との差に相当する時間Ｔ１４と、所定計測時間とを比較する。すなわち、このステップＳ３００では、依然として汚れに起因する受光パルスが受光素子８３によって発生されているか否かを判定するのである。
【００７４】
ステップＳ３００にて時間Ｔ１４が所定計測時間以下と判定されると、ステップＳ３１０に進み、カウンタＰ２を１だけインクリメントする。そしてステップＳ３２０において、カウンタＰ２の値が、第１の所定数よりも少ない第２の所定数（例えば４０）以下である状態が、第１の所定時間よりも短い第２の所定時間（例えば、１秒）継続しているか否かを判定する。なお、ステップＳ３００において「Ｎｏ」と判定された場合には、ステップＳ３１０をスキップしてステップＳ３２０の処理に進む。ステップＳ３２０において「Ｙｅｓ」と判定された場合、汚れに起因して受光されるレーザ光の本数が減少したのであるから、汚れが脱落等によって取り除かれたものと推測することができる。このため、ステップＳ３３０に進んで、汚れ付着判定Ａ，Ｂのいずれも解除する。これにより、異常表示器１７における表示が停止されるとともに、認識・車間制御ＥＣＵ３における各種の処理が再開される。なお、ステップＳ３２０では、汚れ付着判定を行なうための第１の所定時間よりも短い第２の所定時間を基準として、汚れ付着判定の解除を行っている。このため、汚れが取り除かれて、反射物体の検知が可能となった場合には、速やかにその旨の判定を行なうことができる。
【００７５】
一方、ステップＳ３２０において「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ３４０以降の処理に進み、まだ汚れは付着しているが、実際の検知能力の低下が改善されたり、全く検知不可能となっている状態が解除されたか否かを判定する。すなわち、ステップＳ３４０では、上述した所定計測時間以降に計測された時刻データを有する受光パルスが有るか否かを判定する。ステップＳ３４０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合には、ステップＳ３５０及びステップＳ３８０に進む。
【００７６】
まずステップＳ３５０では、その受光パルスの時刻データに基づいて距離を算出するとともに、受光強度データΔｔを算出する。そして、ステップＳ３６０において、算出された距離と、受光強度データΔｔとの関係から検知限界距離が第１の所定距離よりも長い第２の所定距離（例えば６５ｍ）以上に回復したか否かを判定する。この検知限界距離の検出方法は、上述したものと同様である。そして、ステップＳ３６０において、検知限界距離が回復したと判定された場合、ステップＳ３７０に進み、レーザレーダセンサ５の検知能力が改善したと推測できるため汚れ付着判定Ａを解除する。なお、検知限界距離が回復したと判定するための基準距離として、第１の所定距離よりも長い第２の所定距離を用いているため、検知限界距離の低下・回復の判定を安定的かつ確実に行なうことができる。
【００７７】
またステップＳ３８０においては、所定計測時間以降に計測された時刻データを有する受光パルスが有る状態が、第３の所定時間よりも短い第４の所定時間（例えば３秒）継続したか否かを判定する。このステップＳ３８０において「Ｙｅｓ」と判定された場合、レーザレーダセンサ５のほぼ全面に付着した汚れが、少なくとも一部取り除かれ、前方に存在する反射物体の検知が可能になったと推測できるため、ステップＳ３９０において、汚れ付着判定Ｂを解除する。このように、レーザレーダセンサ５の全面に汚れが付着したことを示す汚れ付着判定Ｂを解除するために、第３の所定時間よりも短い第４の所定時間を用いているので、汚れの少なくとも一部が取り除かれた場合には、速やかに物体の検知能力が回復したことを判定できる。
【００７８】
そして、ステップＳ４００において、処理対象となっている走査ラインにおける全ての受光パルスに関して、処理が完了したか否かを判定し、まだ全ての受光パルスに関しての処理が完了していない場合には、ステップＳ３００の処理に戻る。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態による物体認識装置によれば、氷やシャーベット状の雪等、レーザ光が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れがレーザレーダセンサ５に付着した場合であっても、その汚れの付着状態の検出精度を向上することができる。
【００８０】
なお、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において異なる形態で実施し得る。
【００８１】
例えば、上述した実施形態では、上閾値Ｖ１を超える受光強度を持つ受光パルスの数と、検知限界距離もしくは所定計測時間以降の受光パルスの有無のアンド条件によって汚れの付着判定を行っていたが、上閾値Ｖ１を超える受光強度を持つ受光パルスの数のみに基づいて、汚れ付着判定を行っても良い。また、上閾値Ｖ１を越える受光強度を持つ受光パルスの数が第１の所定数を超える状態が継続したときに、汚れ付着判定を行なうことで、その判定精度（汚れの検知精度）を向上することができるが、所定時間継続することを待たずに、汚れ付着判定を行なっても良い。
【００８２】
上記実施形態では、レーザ光の２次元スキャンを行うために面倒れ角が異なるポリゴンミラー７３を用いたが、例えば車幅方向にスキャン可能なガルバノミラーを用い、そのミラー面の倒れ角を変更可能な機構を用いても同様に実現できる。但し、ポリゴンミラー７３の場合には、回転駆動だけで２次元スキャンが実現できるという利点がある。
【００８３】
上記実施形態では、物体認識ブロック４３において、距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを極座標系からＸＹＺ直交座標系に変換していたが、その処理をレーザレーダセンサ５において行っても良い。
【００８４】
上記実施形態では、レーザ光を用いたレーザレーダセンサ５を採用したが、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。
【００８５】
また、上述した汚れ付着判定を実施しつつ、従来の、汚れによる反射光を受光する受光素子を設けることにより、さらに各種の汚れの付着検知を行なうようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による物体認識装置が適用された車間制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】レーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【図３】レーザレーダセンサの照射可能領域を示す斜視図である。
【図４】物体認識に係わる処理を示すフローチャートである。
【図５】汚れ付着判定処理を示すフローチャートである。
【図６】汚れ付着判定解除処理を示すフローチャートである。
【図７】レーザレーダセンサ５において発生される受光パルスの一例を示す波形図である。
【図８】距離を算出する際に実行される、受光パルスの時刻データに対する補正処理を説明する受光パルスの波形図である。
【図９】受光強度に対応する時間幅と補正次官との対応関係を示す特性図である。
【図１０】レーザレーダセンサの表面に氷やシャーベット状の雪等の汚れが付着した場合の、レーザダイオードから照射されるレーザ光の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１…車間制御装置、３…認識・車間制御ＥＣＵ、５…レーザレーダセンサ、７…車速センサ、９…ブレーキスイッチ、１１…スロットル開度センサ、１３…警報音発生器、１５…距離表示器、１７…センサ異常表示器、１９…ブレーキ駆動器、２１…スロットル駆動器、２３…自動変速機制御器、２４…警報音量設定器、２５…警報感度設定器、２６…クルーズコントロールスイッチ、２７…ステアリングセンサ、２８…ヨーレートセンサ、２９…電源スイッチ、３０…ワイパスイッチ、４３…物体認識ブロック、４４…センサ異常検出ブロック、４７…車速演算ブロック、４９…操舵角演算ブロック、５１…ヨーレート演算ブロック、５３…先行車判定ブロック、５５…車間制御部及び警報判定部ブロック、５７…カーブ半径算出ブロック、７０…レーザレーダＣＰＵ、７２…スキャナ、７３…ポリゴンミラー、７４…モータ駆動回路、７５…レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、７７…ガラス板、８１…受光レンズ、８３…受光素子、８５…増幅器、８７…コンパレータ、８８…コンパレータ、８９…時間計測回路

Claims (15)

1. 車両前方へ所定の角度範囲に渡って複数の送信波を照射するとともに、各送信波が反射物によって反射され、その反射波を受信した際に、その反射波の強度に応じた受信信号を出力するレーダ手段と、
   前記レーダ手段による送受信結果に基づいて、車両の前方に存在する物体を認識する認識手段とを備える車両用物体認識装置であって、
   前記レーダ手段における、前記送信波の照射から前記反射波の受信までの時間を計測する計測手段と、
   前記受信信号から前記反射波の強度を検出する強度検出手段と、
   第１の所定数以上の送信波に関して、前記計測手段の計測時間が所定計測時間より短く、かつ前記強度検出手段によって検出される反射波の強度が所定強度以上であることを条件として、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定する判定手段とを備えることを特徴とする車両用物体認識装置。
2. 前記判定手段は、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、前記計測時間が所定計測時間より短く、かつ前記反射波の強度が所定強度以上である送信波の数が、前記第１の所定数よりも少ない第２の所定数以下に低下した場合に、汚れ付着判定を解除することを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
3. 前記レーダ手段は、前記所定の角度範囲への複数の送信波の照射を所定時間間隔で繰り返し行なうものであり、
   前記判定手段は、前記所定角度範囲に照射される複数の送信波の内、前記第１の所定数以上の送信波に関して、前記計測時間が所定計測時間より短く、かつ前記反射波の強度が所定強度以上である状態が第１の所定時間継続したことを条件として、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
4. 前記判定手段は、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、前記計測時間が所定計測時間より短く、かつ前記反射波の強度が所定強度以上である送信波の数が、前記第１の所定数よりも少ない第２の所定数以下に低下した状態が第２の所定時間継続した場合に、汚れ付着判定を解除することを特徴とする請求項３に記載の車両用物体認識装置。
5. 前記第２の所定時間は、前記第１の所定時間よりも短いことを特徴とする請求項４に記載の車両用物体認識装置。
6. 前記認識手段による物体の認識が可能な限界距離を求める限界距離検出手段を備え、
   前記判定手段は、上記の条件に加えて、前記限界距離検出手段によって検出された限界距離が第１の所定距離以下に低下したことを条件として、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の車両用物体認識装置。
7. 前記判定手段は、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、前記限界距離が前記第１の所定距離よりも長い第２の所定距離以上となった場合に、汚れ付着判定を解除することを特徴とする請求項６に記載の車両用物体認識装置。
8. 前記判定手段は、上記の条件に加えて、前記レーダ手段の送信波の照射から前記所定計測時間以上経過後に、前記レーダ手段に受信される反射波がゼロであることを条件として、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の車両用物体認識装置。
9. 前記判定手段は、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、前記レーダ手段の送信波の照射から前記所定計測時間以上経過後に、前記レーダ手段に受信される反射波が生じた場合に、汚れ付着判定を解除することを特徴とする請求項８に記載の車両用物体認識装置。
10. 前記判定手段は、前記レーダ手段の送信波の照射から前記所定計測時間以上経過後に、前記レーダ手段に受信される反射波がゼロである状態が第３の所定時間継続したことを条件として、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定することを特徴とする請求項８に記載の車両用物体認識装置。
11. 前記判定手段は、前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着したと判定した後に、前記レーダ手段の送信波の照射から前記所定計測時間以上経過後に、前記レーダ手段に受信される反射波が生じる状態が第４の所定時間継続した場合に、汚れ付着判定を解除することを特徴とする請求項１０に記載の車両用物体認識装置。
12. 前記第４の所定時間は、前記第３の所定時間よりも短いことを特徴とする請求項１１に記載の車両用物体認識装置。
13. 前記認識手段は、前記レーダ手段の送信波の照射から前記所定計測時間以内に受信した反射波を、前記物体を認識するための対象データから除外することを特徴とする請求項1乃至請求項１２のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
14. 前記強度検出手段は、前記レーダ手段の前記受信信号を所定の閾値と比較することによって前記受信信号の強度を検出するものであり、
    前記計測手段は、前記受信信号が前記閾値を上回り、その後、前記閾値を下回る時に、その閾値と交差する時点を受信時刻として、前記送信波の照射から前記反射波の受信までの時間を計測することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
15. 前記判定手段によって前記レーダ手段に前記送信波が内部を伝播したり、散乱されたりする汚れが付着していると判定された場合、前記認識手段は、前記物体の認識を中止することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の車両用物体認識装置。

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