JP4720137B2

JP4720137B2 - 障害物検出装置

Info

Publication number: JP4720137B2
Application number: JP2004284904A
Authority: JP
Inventors: 誠司武田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006098220A

Description

本発明は、自車両から発した照射波の反射波から、自車両の近くにある障害物を検出する障害物検出装置に関する。

この種の技術としては、マイクロ波やレーザ光を放射し、自車両の進行方向前方の先行車両を探知するレーダ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３１２５４９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術にあっては、反射波から自車両前方走行路上の先行車両を検出しているので、キャッツアイのような路面反射板や、道路上方にある案内標識等の路面上方構造物からの反射波を受光すると、障害物として判断すべきではない路面反射板や路面上方構造物を障害物として判断してしまうことがあるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、路面反射板や路面上方構造物を障害物として判断しない障害物検出装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明では、自車両から進行方向に照射した照射波の反射波を用いて障害物を検出する障害物検出装置において、進行方向で上向きに照射する上方照射波の照射領域と進行方向で下向きに照射する下方照射波の照射範囲とが一部重なり合いを生じるように照射波を照射する照射手段と、上方照射波と下方照射波とのそれぞれの反射波強度を比較して、その差に応じて進行方向に存在する物体が車両か否かを判定する判定手段と、を備えた。

本発明では、障害物検出装置にあっては、路面反射板や路面上方構造物を障害物と判断することを低減できる。

以下、本発明の障害物検出装置を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、構成を説明する。

図１は本実施例１の先行車両検出装置１３と車間距離制御装置１００とを備えた走行制御装置を搭載した車両の全体システム図であり、図２は走行制御装置の構成を示すシステムブロック図であり、図３は先行車両検出装置１３の構成を示すシステム図である。

走行制御装置搭載車は、エンジン１と、エンジン出力を走行状態に応じて変速する自動変速機２と、燃料噴射制御装置５による燃料噴射制御、及び変速機制御装置６による変速制御を利用した駆動力制御（場合によりエンジンブレーキ制御）と、制動流体圧制御装置８を利用した制動力制御と、後述の車間距離の制御を行う制御装置１２と、車間距離制御を行うために自車両前方の障害物の検出や先行車両との距離や相対速度を検出する先行車両検出装置１３と、を備えている。

エンジン１はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等からなり、エンジン１からの出力は自動変速機２に入力される。なお、エンジン１は内燃機関にかかわらず、電気モータなど駆動力を発生するものであれば良く、特に限定しない。

自動変速機２は、制御装置１２からの変速信号に応じて変速機制御装置６内の電磁ソレノイド弁を切り替えてクラッチ、ブレーキを締結、解放することにより、入出力間で変速を行い、自動変速機２からの出力された駆動力を減速機３を介して、駆動輪４ａ、４ｂへ伝達する。

制動流体圧制御装置８はブレーキペダル１０により操作されるマスタシリンダ１１からの制動流体圧を、制御装置１２から制御信号により調圧して、各車輪のホイールシリンダ７ａ〜７ｄへ供給する。

制御装置１２は、制動流体圧センサ９、先行車両検出装置１３、車輪速センサ１４、アクセル開度センサ１５、手動スイッチ１６等の各種検出装置から検出信号が入力され、これらの検出信号を基に演算を行って、燃料噴射制御装置５、変速機制御装置６、制動流体圧制御装置８等に制御信号を出力する。

図２に示すように、車間距離制御装置１００は、自車両の車速に応じ自車両と先行車両との車間距離から目標車速を算出決定する車間制御部１０１と、設定車速と車間制御部１０１で決定された目標走行速度との一方を選択して速度指令値とする車速指令値選択部１０２と、速度指令値によりエンジン等の駆動力やブレーキ等の制動力を制御する車速制御部１０３と、を備えている。

車速指令値選択部１０２には、手動スイッチ１６からの操作信号が入力される。手動スイッチ１６は、たとえば複数のボタンスイッチで構成され、ドライバがボタンスイッチを操作することにより希望の車速（追従走行における上限車速）や車間時間を設定できる。設定車速は、例えば50km/hから100km/hの間でボタンスイッチの操作により5km/hごとに入力設定できる。また設定車間時間は、例えば「長」、「中」、「短」といった３段階の車間時間をボタンスイッチを押すごとに切り替え設定ができる。

先行車両検出装置１３は、図３に示すように車両の前部車体に設けられ、反射波から自車両の前方に障害物や先行車両があるか否かの判定や、自車両と先行車両との車間距離及び相対速度を演算処理により求め、ここで生成した車両有無の判定情報、車間距離情報や相対速度情報を車間制御部１０１と車速制御部１０３とに出力する。この先行車両検出装置１３は、図４に示すようにCPU２０１からの指令により照射波としてレーザを発光するレーザ発光素子２０３と、レーザ発光素子２０３を制御するレーザ発光回路２０２と、レーザを先行車両検出装置１３の外へ照射するための投光窓２０５と、照射波を走査するための反射ミラー２０４と、反射ミラー２０４を上下左右に回転させるステッピングモータ２０７と、ステッピングモータ２０７を駆動するためのモータ駆動回路２０６と、反射波を受光するための受光窓２０８と、反射波を検出するレーザ受光素子２０９と、レーザ受光素子２０９からの信号を増幅する受光信号増幅回路２１０とを有する。なお、先行車両検出装置１３は本発明の障害物検出装置に相当する。

車輪速センサ１４は、車輪速度Vwjを検出する。車輪速度Vwjにより自車両の車速を算出し、この車速情報を車間制御部１０１及び車速制御部１０３に出力する。

車間制御部１０１は、車間距離情報、相対速度情報、設定車速情報、設定車間時間情報等が入力されて、これらの情報から車速に応じた車間距離を設定し、併せて目標車速を算出する。

車速指令値選択部１０２は、設定車速と目標車速とを比べて小さい方の車速を車速指令値として車速制御部１０３へ出力する。

車速制御部１０３は、設定車速情報、設定車間時間情報、先行車両車間距離情報、相対速度情報、及び車速情報等が入力されて、車間距離制御に応じて決定したエンジントルク指令値Tengを燃料噴射制御装置５に、また車間距離制御に応じて決定したブレーキトルク指令値Tbkを制動流体圧制御装置８にそれぞれ出力する。

燃料噴射制御装置５は、車速制御部１０３から入力されたエンジントルク指令値Tengに応じ、燃料噴射量FIを制御する。

制動流体圧制御装置８は、車速制御部１０３から入力されたブレーキトルク指令値Tbkに応じ、例えば、ABSアクチュエータを用い、車輪に制動力を付与するブレーキ液圧Pbkを作り出す。

エンジン１及びホイールシリンダ７ａ〜７ｄは、燃料噴射制御装置５による燃料噴射量FIと、制動流体圧制御装置８によるブレーキ液圧Pbkとに応じ、車両を定速走行させたり加速したり減速したりして、車両が設定車間時間や設定車速となるように制御される。

次に、作用を説明する。

［先行車両検出処理］
先行車両検出処理では、照射波を水平走査したときに検出した物体が、例えば、先行車両であるか、キャッツアイ等の路面反射板であるか、案内標識等の路面上方構造物であるかを判断する。図５はCPU２０１で実行される先行車両検出処理の流れを示したフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、先行車両検出装置１３の検出範囲（例えば100m）内に物体を検出したか否かを判断し、YESであればステップＳ２へ移行し、NOでステップＳ８へ移行する。

ステップＳ２では、上方照射波３０を照射して上方走査を行い、物体を検出した場合、上方照射波３０の反射波の上方反射波強度Buと物体までの距離と方位とを格納する。ステップＳ３では下方照射波３１を照射して下方走査を行い、物体を検出した場合、上方照射波３０の反射波の上方反射波強度Buと物体までの距離と方位とを格納する。図６（ａ）に示すように上方照射波３０と下方照射波３１とは、垂直方向位置が先行車両３２後方に装着されたリフレクタ３３の位置で重なりが生じるように照射される。具体的には、図７に示すように、通常、車両後方に装着するリフレクタは上縁の地上からの高さ1500mm以下であり、下縁の地上からの高さが250mm以上となるように取り付けられているので、上方照射波３０の照射領域と下方照射波３１の照射領域とは物体検出が始まる位置（例えば100m先）において地上から250mm以上1500mm以下の範囲で重なりが生じるように照射する。なお、ステップＳ２とステップＳ３とは本発明の上下照射手段に相当する。

ステップＳ４では、上方照射波３０からの反射波の上方反射波強度Buと下方照射波３１からの反射波の下方反射波強度Bdとの差(Bu-Bd)が所定の範囲内、すなわち-d1よりも大きくd2よりも小さいときはステップＳ５へ移行して先行車両と判断し、-d1以下のとき、すなわち(Bd-Bu)がd1以上のときはステップＳ６へ移行して路面反射板と判断し、(Bu-Bd)が所定の値d2以上のときはステップＳ７へ移行して路面上方構造物と判断する。なお、d1及びd2は先行車両３２からの上方反射波強度Buと下方反射波強度Bdとのノイズ等による誤差であり、予め実験や計算により求めた値である。また、d2は本発明の第１の所定値にあたり、d1は本発明の第２の所定値にあたる。ステップＳ４の判断を図６を用いて説明する。図６（ａ）が示すように、先行車両３２のリフレクタ３３には上方照射波３０と下方照射波３１とが照射されるので、上方反射波強度Buと下方反射波強度Bdとの差はノイズ等の誤差の範囲である。また、図６（ｂ）に示すように路面反射板３４は下方照射波３１のみが照射されるので、下方反射波強度Bdは大きくなる。また、図６（ｃ）に示すように路面上方構造物３５は上方照射波３０のみが照射されるので、上方反射波強度Buは大きくなる。なお、ステップＳ４〜ステップＳ７は本発明の反射物体種類判定手段に相当する。

ステップＳ８では、処理結果である先行車両、路面反射板、路面上方構造物、又は路上物体未検出を制御装置１２に出力する。

［先行車両情報測定］
CPU２０１ではレーザ受光素子２０９からの受光信号の時間変化から、自車両と先行車両３２との距離や相対距離を測定し、車間距離制御装置１００へ出力する。

［定速走行］
車両の車間距離制御装置１００は、先行車両検出装置１３により先行車両３２が検出されなかった場合には、手動スイッチ１６でドライバが設定した設定車速を保つようにエンジン１の駆動力及びホイールシリンダ７ａ〜７ｄによる制動力を制御する。例えば、ドライバが手動スイッチ１６にて設定車速を100km/hに設定したとすると、車間制御部１０１では、先行車両３２が検出されていないので目標車速は出力されず、この結果、車速指令値選択部１０２では、手動スイッチ１６から入力された設定車速情報の100km/hを選択して、100km/hを車速指令値として車速制御部１０３に出力する。その後、車速制御部１０３はドライバの設定車速100km/hを保つように車速情報等を監視しながら燃料噴射制御装置５を介して、エンジン１を制御する。

［減速走行］
自車両の進行方向に自車両の現在車速より遅い先行車両３２がいるときは、車間時間を保つように減速する。したがって、ドライバの設定車速（例えば100km/h）より遅い先行車両３２（例えば80km/h）を検出したときは、車間制御部１０１ではドライバの設定車間時間情報を基に速度に応じた車間距離と、自車両と先行車両３２との相対速度とから算出した目標車速を車速指令値選択部１０２に出力する。車速指令値選択部１０２では、手動スイッチ１６からの設定車速情報（ここでは100km/h）と、車間制御部１０１からの目標車速情報（ここでは80km/h）とが入力されるが、車速の小さい方の目標車速を車速指令値（ここでは80km/h）として車速制御部１０３へ出力する。車速制御部１０３では入力された車速指令値に基づき、設定車間時間を達成するように燃料噴射制御装置５及び制動流体圧制御装置８を制御して、エンジン１の駆動力及びホイールシリンダ７ａ〜７ｄによる制動力を制御する。

［追従走行］
ドライバが設定した設定車間時間を基に速度に応じて算出した車間時間を保って、先行車両３２に追従して走行するように車両を制御する。車間制御部１０１では、入力された車速情報、車間距離情報、相対車速情報、設定車間時間情報基づいて、車速に応じた車間距離を設定し、目標車速を算出する。車速指令値選択部１０２では、ドライバの設定車速情報と車間制御部１０１からの目標車速とから、車速の小さいものを選択し指令車速値として車速制御部１０３に出力する。車速制御部１０３では、車速指令値等により燃料噴射制御装置５及び制動流体圧制御装置８を介して、自車両の加減速制御を行う。

なお、このときの車速はドライバが設定した設定車速を上限とし、車速が設定車速を超えると追従走行をやめて、定速走行を行う。

［加速走行］
自車両の進行方向にいる先行車両３２が走行レーンを変更するなどしてそれまでの走行レーンからいなくなったときには、ドライバの設定車速を上限に加速をする。このとき、車速指令値選択部１０２では、車間制御部１０１では目標車速が設定されないのでドライバの設定車速を車速指令値として車速制御部１０３へ入力する。車速制御部１０３では、燃料噴射制御装置５よる燃料噴射量を増やして、自車両を車速指令値まで加速させる。

次に、本実施例１の障害物検出装置の効果を説明する。

（１）上方照射波３０と下方照射波３１とは、垂直方向位置が先行車両後方に装着されたリフレクタ３３の位置で一部重なりが生じるように照射し、上方反射波強度Buと下方反射波強度Bdとの反射強度により、検出した物体の種類を特定することができるので、路面反射板３４や路面上方構造物３５を検出してもブレーキ等を作動させることが無く、より精確な車間距離制御を行うことができる。

（２）上方反射波強度Buと下方反射波強度Bdとの差が所定の範囲内(-d1以上d2以下)のときは、上方照射波３０と下方照射波３１とを反射した物体は先行車両３２であると判断する。上方照射波３０と下方照射波３１とは、先行車両のリフレクタが検出できるエリアで重なっているため、反射波の強度差は小さく、また仮にリフレクタ３３の汚れや破損によってリフレクタからの反射が無い場合にも、車体からの反射によってほぼ同じ強度の反射波が得られる為、障害物が先行車両であると判断できる。

（３）上方反射波強度Buと下方反射波強度Bdとの差(Bu-Bd)がd2以上であれば、検出した物体は路面上方構造物であると判断するので、路面上方構造物に対してブレーキ等を作動させることが無くより精確な車間距離制御を行うことができる。

（４）下方反射波強度Bdと上反射波強度Buとの差(Bd-Bu)がd1以下であれば、検出した障害物は路面反射板であると判断するので、路面反射板に対してブレーキ等を作動させることが無くより精確な車間距離制御を行うことができる。

以上、本発明の障害物検出装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。

例えば、本実施例１の障害物検出装置では、照射波としてレーザ光を用いた例を示したが、ミリ波レーダや赤外線レーザ等を用いても良い。また、本実施例では先行車両の検出を行っているが、路上のある障害物等を検出して衝突防止装置等にも用いても良い。
なお、本実施形態においては上方照射波３０と下方照射波３１とを時間的に分離して交互に照射しているが、本発明はこれに限らず、例えば上方照射波３０と下方照射波３１とを同時に照射しても良い。この場合、上方照射波３０からの反射波と下方照射波３１からの反射波とを区別するため、例えばそれぞれの照射波の周波数を異なる周波数帯域とし、それぞれの周波数帯域に感応する検出器を別々に設けておけばよい。

本発明は、自車両から照射した照射波の反射波を用いて検出した障害物の種類を特定し、先行車両に対して車間距離制御を行うだけでなく、路上の先行車両以外の障害物等を検出し、警報等をドライバに与える衝突防止装置など他の車両制御にも利用することができる。

実施例１に係る、走行制御装置搭載車の全体システム図である。実施例１に係る、走行制御装置の構成を示すシステムブロック図である。実施例１に係る、先行車両検出装置の取り付け位置を示す図である。実施例１に係る、先行車両検出装置の構成を示すシステムブロック図である。実施例１に係る、先行車両検出処理の流れを示すフローチャートである。実施例１に係る、先行車両検出装置による先行車両、路面反射板、路面上方構造物の検出方法を説明する図である。実施例１に係る、上方照射波と下方照射波との重なりの様子を示す図である。

符号の説明

１エンジン
２自動変速機
３減速機
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ駆動輪
５燃料噴射制御装置
６変速機制御装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄホイールシリンダ
８制動流体圧制御装置
９制動流体圧センサ
１０ブレーキペダル
１１マスタシリンダ
１２制御装置
１３先行車両検出装置
１４車輪速センサ
１５アクセル開度センサ
１６手動スイッチ
３０上方照射波
３１下方照射波
３２先行車両
３３リフレクタ
３４路面反射板
３５路面上方構造物
１００車間距離制御装置
１０１車間制御部
１０２車速指令値選択部
１０２速度指令値選択部
１０３車速制御部
２０１ CPU
２０２レーザ発光回路
２０３レーザ発光素子
２０４反射ミラー
２０５投光窓
２０６モータ駆動回路
２０７ステッピングモータ
２０８受光窓
２０９レーザ受光素子
２１０受光信号増幅回路

Claims

自車両から進行方向に照射した照射波の反射波を用いて障害物を検出する障害物検出装置において、
前記進行方向で上向きに照射する上方照射波の照射領域と前記進行方向で下向きに照射する下方照射波の照射範囲とが一部重なり合いを生じるように前記照射波を照射する照射手段と、
前記上方照射波と前記下方照射波とのそれぞれの反射波強度を比較して、その差に応じて前記進行方向に存在する物体が車両か否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする障害物検出装置。
請求項１に記載の障害物検出装置において、
前記判定手段は、前記上方照射波の反射波の強度と前記下方照射波の反射波の強度との差が所定の範囲内のときに、前記反射した物体が車両であると判断することを特徴とする障害物検出装置。
請求項１又は請求項２に記載の障害物検出装置において、
前記判定手段は、前記上方照射波の反射波の強度から前記下方照射波の反射波の強度を差し引いた値が第１の所定値以上のときに、前記反射した物体が道路上方に存在する構造物であると判断することを特徴とする障害物検出装置。
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の障害物検出装置において、
前記判定手段は、前記下方照射波の反射波の強度から前記上方照射波の反射波の強度を差し引いた値が第２の所定値以上のときに、前記反射した物体が道路表面上の構造物であると判断することを特徴とする障害物検出装置。
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の障害物検出装置において、
前記照射手段は、前記上方照射波及び前記下方照射波として、同一の照射波を進行方向上向きと下向きに交互に照射することを特徴とする障害物検出装置。