JPH04248489A - 車両用先行車検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用先行車検出装置、
特にカーブ走路においても先行車を確実に捕捉する車両
用先行車検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動追従走行等を行うことを
目的とし、先行車までの車間距離や相対速度等を検出す
る車両用先行車検出装置が周知である。このような先行
車検出装置としては、従来よりレーザレーダ装置が用い
られているが、例えばカーブ走路における場合のように
、先行車と自車とが同一直線走路上に存在しない場合に
は、レーザレーダ装置から放射されるレーザビームの方
向が固定されていると先行車が検出できなくなる。そこ
で、従来より、レーザビームを所定範囲内で走査するス
キャン型レーザレーダ装置あるいはカーブ走路を何らか
の手段により検出し、このカーブ方向に応じてビームを
変向させるステア型レーザレーダ装置等が提案されてい
る。例えば、特開昭５１−３０４９０号公報に開示され
た車両用レーダセンサにおいては、レーダセンサの放射
器を車両のハンドルと連動させ、ハンドルのステアリン
グ角度に応じて放射器から放射されるレーダビームの方
向を変化させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにハンドルと連動させてレーザレーダ装置のレーザビ
ーム方向を変化させる構成では先行車はカーブ走路を走
行中であるにも拘らず、自車はいまだにカーブ手前の直
線路を走行中である場合には対応できなくなる。すなわ
ち、このような場合、自車のドライバーは未だハンドル
をカーブ走路に合わせて操作しておらず、従って、ハン
ドルと連動したレーザレーダ装置の放射器は依然車両前
方を探知するため、先行車を検出することができないと
いう問題があった。

【０００４】特に、先行車を検出し、先行車との車間距
離や相対速度に応じて先行車に自動追従させるシステム
にこのようなレーザレーダ装置を組み込む場合には、こ
のようなロストターゲットはシステムの信頼性に極めて
大きな影響を及ぼす問題があった。

【０００５】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、カーブ走路等が存在する場合に
おいても確実に先行車を検出でき、自動追従システム等
の信頼性を向上させることが可能な車両用先行車検出装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る車両用先行車検出装置は、車両前方の
所定範囲を探知するレーダ装置と、車両前方の道路形状
を撮影する撮影手段と、車両の操舵角を検出する操舵角
検出手段と、前記レーダ装置にて先行車が検出不能であ
る場合において前記操舵角検出手段にてほぼ無操舵状態
が検出された場合に、前記撮影手段にて得られた道路形
状に応じて前記レーダ装置の探知範囲を補正する制御手
段と、を有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の車両用先行車検出装置はこのような構
成を有しており、従来のように、ハンドルと連動させて
レーザレーダ装置の探知範囲を変更するのではなく、操
舵角検出手段にてほぼ無操舵状態が検出され自車が直線
走行を行っている場合であって、しかも先行車がカーブ
走路等を走行しているためにレーザレーダ装置の探知範
囲から離脱した場合には撮影手段からの道路形状情報に
よりレーダ装置の探知範囲を補正することにより先行車
を追尾するものである。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る車両用
先行車検出装置の好適な実施例を説明する。

【０００９】図１には本実施例の構成ブロック図が示さ
れており、車両のフロント部にスキャン型レーザレーダ
装置１０が設置される。周知の如くスキャン型レーザレ
ーダ装置は細く絞ったレーザビームを一定角度毎に水平
面内でスキャンさせ、そのレーザビームが送信されてか
ら物体に反射して反ってくるまでの時間より物体までの
距離を測定する装置であり、スキャン角度θ毎に物体ま
での距離Ｌが算出される。

【００１０】このスキャン型レーザレーダ装置１０から
の距離データ及び角度データは制御用コンピュータであ
るＥＣＵ１２に入力される。

【００１１】一方、自車の車速を検出する車速センサ１
４、自車のステアリング角度を検出するステアリングセ
ンサ１６及び本装置の作動ＯＮ・ＯＦＦするシステム作
動スイッチ１８がそれぞれ車両の所定位置に設けられ、
各センサからの検出信号もこのＥＣＵ１２に入力される
。なお、車速センサ１４としてはトランスミッションの
ギヤの回転数を検出するセンサ等を用いることができ、
またステアリングセンサ１６としてはステアリングシャ
フトに設けられたスリット板とフォトインタラプタを組
み合わせ、スリット板の回転に伴うフォトインタラプタ
の遮光状態を検出するセンサを用いることができる。

【００１２】ＥＣＵ１２は各センサからの検出信号を入
力する入力ポート１２ａ、入力した検出信号から車両前
方に存在する障害物を抽出する車両障害物認識部１２ｂ
、抽出された障害物から更にターゲットである先行車を
抽出するターゲット車両識別部１２ｃ、識別された先行
車との車間距離や相対速度を算出する演算部１２ｄ、処
理信号を外部へ出力する出力ポート１２ｅ及びデータを
格納するメモリ１２ｆを含んで構成されており、先行車
との車間距離や相対速度に応じて出力ポート１２ｅから
制御信号を出力し、スロットルアクチュエータ２０、ブ
レーキアクチュエータ２２を作動させ、車両の加減速を
行う構成である。

【００１３】ここで、本実施例において特徴的なことは
、スキャン型レーザレーダ装置１０に加えて更に前方走
路検出用のカメラ２４を車両のフロント部に設置し、こ
のカメラ２４からの画像データを処理する画像処理用コ
ンピュータ２６にて前方の道路形状（例えば、カーブ走
路におけるカーブ半径Ｒ）を検出してＥＣＵ１２に出力
し、この道路形状情報に応じてＥＣＵ１２がスキャン型
レーザレーダ装置１０のレーザビーム放射方向を補正す
ることにある。

【００１４】以下、このＥＣＵ１２にて行われる処理を
図２を用いて詳細に説明する。

【００１５】図２はＥＣＵ１２の処理フローチャートを
示したものであり、まずＳ１０１にてシステム作動スイ
ッチ１８がＯＮされているか否かが判定される。このＳ
１０１にてＹＥＳと判定された場合には、次のＳ１０２
に移行し、ドライバーが設定した設定車速Ｖ０　を入力
する。この設定車速はシステム作動スイッチ１８を介し
て入力される。この設定車速Ｖ０　は追従走行時におけ
る最大速度を与えるものであり、このＶ０　以下の車速
で追従走行が行われることになる。

【００１６】設定車速Ｖ０　が入力された後、入力ポー
ト１２ａを介してスキャン型レーザレーダ装置１０から
の距離データＬ及び角度データθが入力される。更に、
Ｓ１０４にて車速センサ１４からの車速Ｖを入力する。 そして、次のＳ１０５にて車両前方に存在する障害物の
認識が車両障害物認識部１２ｂにて行われる。

【００１７】すなわち、スキャン型レーザレーダ装置１
０が障害物を距離Ｌにて角度θｎ　〜θｎ＋ｍ　まで検
出した場合、その障害物の大きさは図４に示されるよう
にＬ（θｎ＋ｍ　−θｎ　）＝Ｌｍθで算出される。

【００１８】Ｓ１０５にて車両あるいは障害物を認識し
た後、次のＳ１０６に移行し、ステアリングセンサ１６
からのステアリング角θｓ　が入力され、Ｓ１０７にて
入力されたこのステアリング角θｓ　を用いて認識され
た車両が自車と同一の車線上を走行する自車線ターゲッ
トであるか否かが識別される。認識した車両が自車線タ
ーゲットであるか否かはカーブ半径Ｒによって決定され
るが、このカーブＲはステアリング角θｓ　によって判
断される。もちろん、このカーブ半径Ｒとθｓ　との関
係は車速により変化し、一般にＲ＝Ｐ・θｓ　・Ｖ（Ｐ
は定数）にて表現される。そして、このカーブ半径Ｒに
基づきレーザレーダ装置１０にて検出された車両が同一
車線上にあるかどうかが判定される。（Ｓ１０８）。

【００１９】このＳ１０８にて自車線ターゲットありと
判定された場合には、Ｓ１０９に移行し、追従走行を行
うための車間制御演算が行われる。本実施例においては
、この追従走行用の車間制御演算は以下のようにして行
われる。すなわち、まずＳ１０５にて算出された相対速
度ＶＲとＳ１０４にて入力された車速Ｖとから安全車間
距離ＲＳが算出される。この安全車間距離ＲＳは先行車
に追突することなく安全に停止することができる車間距
離で定義され、一般に自車速Ｖと相対速度ＶＲ及び自車
の加速度α、先行車の加速度βの関数としてＲＳ＝ｆ１
　（Ｖ，ＶＲ，α，β） にて表現される。例えば ＲＳ＝Ｖ・ｔ＋Ｖ２　／２α−（Ｖ＋ＶＲ）２　／２β
となる。ここで、ｔは空走時間であり、αは自車速Ｖの
時間微分、βはＶ＋ＶＲの時間微分で求められる。この
ように求められた安全車間距離ＲＳはスロットルのみを
制御する範囲内での安全車間距離である。これに対し、
他車線からの割り込みあるいは追い越し等の割り込み等
によって急激に先行車との車間距離が小さくなった場合
にはこのようなスロットル制御だけでは間に合わず、ブ
レーキ制御も必要になる車間距離がある。このブレーキ
制御を必要とする危険車間距離Ｒｄは、Ｒｄ＝ｆ２　（
Ｖ，ＶＲ，α´，β） で表現される。ここで、α´はスロットルを全閉にして
エンジンブレーキを作動させたときの最大加速度である
。

【００２０】このようにして安全車間距離ＲＳ及び危険
車間距離ＲｄがＳ１０９にて算出され、車間距離がこの
ＲＳ，Ｒｄ以上となるようにスロットル及びブレーキを
制御して先行車に追従走行する（Ｓ１１０）。

【００２１】このように、Ｓ１０８にて自車線ターゲッ
トありと判定された場合には追従走行を行うことができ
るが、自車線ターゲットがない場合にはＳ１１１に移行
する。このＳ１１１では前回の処理において自車線ター
ゲットが存在していたか否かが判定される。前回も自車
線ターゲットが存在していなかった場合には、追従走行
を行う必要がなく、Ｓ１０２にて入力された設定車速Ｖ
となるように速度制御演算を行い（Ｓ１１２）、スロッ
トルあるいはブレーキ制御を行う（Ｓ１１０）。　　一
方、このＳ１１１にて前回制御で自車線ターゲットが存
在していたと判定された場合には、自車線ターゲットで
ある先行車が車線変更をしたか、あるいは同一車線を走
行しているにも拘らず先行車のみがカーブ走路に侵入し
て自車線ターゲットと認識できなかった場合が考えられ
る。

【００２２】そこで、次のＳ１１３にてステアリング角
θｓ　がほぼ０度であるか否かが判定され、このＳ１１
３にてＹＥＳと判定されたときには、先行車のみがカー
ブ走路を走行し自車両はまだカーブ走路手前の走路を走
行中であると判断し、次のＳ１１４以降の各ステップに
移行する。また、このＳ１１３にてＮＯと判定された場
合には、先行車が車線変更したものと判断し、前述した
Ｓ１１２に移行して設定車速Ｖ０　となるような車速制
御が行われる。

【００２３】Ｓ１１４以降のステップは前述したように
、先行車はカーブ走路を走行中で、かつ自車がカーブ走
路を直前の直線路を走行中である場合の処理に対応した
フローであり、このフローにおいては、図１に示された
走路検出用カメラ２４からの画像データに基づきカーブ
走路のカーブ半径Ｒを検出し、このカーブ半径Ｒに応じ
てレーザレーダ装置１０のレーザビームのスキャン方向
を変化させるフローである。

【００２４】すなわち、まずＳ１１４にて画像処理用コ
ンピュータ２６が入力画像データに基づきカーブ半径Ｒ
を算出する。画像処理用コンピュータ２６は入力ポート
２６ａ、ＣＰＵ２６ｂ、出力ポート２６ｃ及びメモリ２
６ｄを含んでおり、入力ポート２６ａを介して取り込ん
だ画像データをＣＰＵ２６ｂにて処理し出力ポート２６
ｃからＥＣＵ１２の入力ポートにカーブ半径Ｒを供給す
る。ここで、画像データからカーブ半径Ｒを検出する方
法としては、いくつか考えられるが、本実施例において
は、得られた画像のうち車線を表示する白線部分２個所
を抽出し、この白線部分２個所における接線を算出し、
これらの傾き差を求めることによりカーブ半径Ｒを算出
している。すなわち、白線部分２個所における接線が、
ｙ＝ａ１　ｘ＋ｂ１　 ｙ＝ａ２　ｘ＋ｂ２　 である場合、傾き差Δａは次式によって与えられる。

【００２５】Δａ＝｜１／ａ１　／ａ２　｜そして、こ
の傾き差Δａは車線を表わす白線がカーブ半径Ｒに応じ
て曲がっているために生じるものであり、この傾き差Δ
ａとカーブ半径Ｒとの関係を予めメモリ２６ｄに格納し
ておき、検出された傾き差Δａと格納データとを比較す
ることにより、車両前方に存在するカーブ走路のカーブ
半径Ｒを算出することができる。

【００２６】カーブ半径Ｒが算出され、ＥＣＵ１２に入
力された後に、この算出されたカーブ半径Ｒがほぼ無限
大であるか否かがＳ１１５にて判定される。ここで、カ
ーブ半径Ｒがほぼ無限大であると判定された場合には、
自車は今後共直線的に走行するものと判定され、Ｓ１１
２に移行する。一方カーブ半径Ｒが有限の値であった場
合には、Ｓ１１６にてこのカーブ半径Ｒに応じてレーザ
レーダ装置１０のレーザビーム方向が変更され、自車線
ターゲットが再識別される。

【００２７】以下、このＳ１１６にて行われる識別処理
を詳細に説明する。

【００２８】先行車を見失う前の前回の先行車との車間
距離をＬ、そのときの相対速度をＶＲ、またカーブ走行
開始までの距離をＬｃとする。

【００２９】車両進行方向をｘ、車幅方向をｙとした場
合、カーブ半径Ｒでのｘとｙの関係は、ｙ＝Ｒ−（Ｒ２
　−ｘ２　）０．５　 と表わされる。従って、図３において演算処理時間ｔ秒
後の先行車が直線上からずれるずれ量は、この式より、
　　　　ｙ＝Ｒ−［Ｒ２　−｛（Ｖ＋ＶＲ）ｔ＋（Ｌ−
Ｌｃ）｝２　］０．５　となる。すなわち、このずれ量
ｙはカーブ半径Ｒ、車速Ｖ、相対速度ＶＲ及び車間距離
Ｌの関数となることがわかる。ここで、（Ｖ＋ＶＲ）ｔ
は演算処理時間ｔの間に先行車が進む距離である。

【００３０】従って、このずれ量に応じてレーザレーダ
装置１０のスキャン幅中心を補正することにより、先行
車を再び捕捉することができるようになる。なお、スキ
ャン幅としては通常の車線幅が３．５ｍであることを考
え、３．５ｍ＋ｗ（０＜ｗ＜１）に設定すれば良い。

【００３１】そして、Ｓ１１６にて自車線ターゲットを
レーザレーダ装置１０のスキャン方向を変化させること
により再識別し、次のＳ１１７にて自車線ターゲットを
再び捕捉したと判定された場合には、前述のＳ１０９に
て追従走行用の車間制御演算を行い、また自車線ターゲ
ットが存在しなかった場合にはＳ１１２にて設定車速Ｖ
０　となるような速度演算が行われる。

【００３２】このように、本実施例においては、レーザ
レーダ装置において先行車を検出する場合において、先
行車のみがカーブ走路を走行している場合にもこのカー
ブ走路のカーブ半径Ｒに応じてレーザレーダ装置のビー
ムを補正して先行車を探知するものであり、種々の走路
形状においても安定して先行車を探知することができ、
例えば本先行車検出装置を追従走行システムに用いた場
合においても先行車に確実に追従させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
用先行車検出装置によれば、先行車のみがカーブ走路を
走行している場合においても、確実に先行車を探知する
ことができ、極めて信頼性の高い先行車検出を行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用先行車検出装置の一実施例
の構成ブロック図。

【図２】同実施例における制御フローチャート図。

【図３】同実施例におけるカーブ走路におけるカーブず
れ量説明図。

【図４】同実施例におけるレーザレーダ装置の探知説明
図。

【符号の説明】

１０　　レーザレーダ装置 １２　　ＥＣＵ １６　　ステアリングセンサ ２０　　スロットルアクチュエータ ２２　　ブレーキアクチュエータ ２４　　カメラ ２６　　画像処理用コンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両前方の所定範囲を探知するレーダ装置
   と、車両前方の道路形状を撮影する撮影手段と、車両の
   操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記レーダ装置に
   て先行車が検出不能である場合において、前記操舵角検
   出手段にてほぼ無操舵状態が検出された場合に前記撮影
   手段にて得られた道路形状に応じて前記レーダ装置の探
   知範囲を補正する制御手段と、を有することを特徴とす
   る車両用先行車検出装置。