JP2003296899A

JP2003296899A - 先行車両判定装置

Info

Publication number: JP2003296899A
Application number: JP2002097274A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Kojima; 祥子小島; Yoshiki Ninomiya; 芳樹二宮
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】自車両の道路に対する姿勢情報が正確でなくて
も先行車両を判定する。【解決手段】レーダ装置１０１とレーダ信号処理装置１
０２により、先行車両Ａについて、自車両に対する距離
Ｌ_Ai、方向φ_Aiを求め走行履歴保存手段３０１に保存す
る。ＧＰＳ装置２０１、自車両位置推定手段２０２、道
路地図データ２０３から自車両の位置Ｐ_iを算出し、走
行履歴保存手段３０１に保存する。道路曲率半径取得手
段２１０は前方の進行路の曲率半径を算出し、形状比較
手段３０３に出力する。先行車走行軌跡曲率半径推定手
段３０２においては、走行履歴保存手段３０１から３時
刻のデータの組を読み出して走行軌跡の曲率半径を算出
し、形状比較手段３０３に出力する。こうして、道路の
曲率半径と、先行車の走行軌跡の曲率半径を比較して、
先行車が自車両と同一レーンを走行しているかどうかを
判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載され、
複数車線の道路を走行中に、前方の先行車両が自車両が
現在走行する車線と同一車線を走行中かどうかを判定す
る先行車両判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自車両の現在位置においてはカーブして
おらず、前方においてカーブしている複数車線の道路を
走行中に、前方の先行車両が自車両が現在走行する車線
と同一車線を走行中かどうかを判定するものとして、例
えば特開２０００−１８７８００公報記載の検出装置が
知られている。この技術は、単に自車両の操舵角のみに
てはカーブする進行路が予測できないことから、道路形
状データを用いてカーブする進行路を予測するというも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、いわゆるＧ
ＰＳを搭載した車両においては、自車両の位置自体は比
較的精度の高いデータを得られるが、即ち自車両の車体
の方向自体を正確に得ることはできない。このため、自
車両の走行する車線上の前方を走行する先行車両を先行
車両でないと判定したり、逆に自車両の走行する車線の
隣の車線上の前方を走行する車両を先行車両と判定した
りすることになる。即ち、前方障害物の検出位置、道路
形状、自車両の道路形状データ（地図）における位置及
び車体方向（姿勢）の全てを極めて正確に取得できなけ
ればならなかった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、道路形状のうち、重要な特徴である道路
の曲率半径に着目することで上記課題を克服するもので
ある。また、他の発明は、円弧又はその他の曲線として
道路形状を算出し、自車両方向を変化させたときに当該
道路形状曲線と走行履歴との距離が所定値以下且つ最小
となる先行車を自車両が現在走行する車線と同一車線を
走行中であると判定するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の手段によれば、車両に搭載され、
複数車線の道路を走行中に、前方の先行車両が自車両が
現在走行する車線と同一車線を走行中かどうかを判定す
る先行車両判定装置において、前方を探査し、障害物が
有る場合に自車両から当該障害物までの距離と、自車両
からの方向を検出する前方障害物検出手段と、道路地図
データと照合することにより、道路地図に対する自車両
の位置を検出する自車両位置取得手段と、道路地図デー
タから道路の曲率半径を取得する道路曲率半径取得手段
と、前方障害物検出手段により検出された前方の先行車
両の自車両からの距離と、自車両からの方向と、自車両
位置取得手段により得られた自車両の位置とから先行車
両の走行履歴を得て、道路曲率半径取得手段の出力する
当該先行車両の走行履歴に対応する位置の道路の曲率半
径とから、先行車両が自車両が現在走行する車線と同一
車線を走行中かどうかを判定する先行車両判定手段とを
有することを特徴とする。

【０００６】また請求項２に記載の手段によれば、先行
車両判定手段は、前方障害物検出手段により検出された
前方の先行車両の自車両からの距離と、自車両からの方
向と、自車両位置取得手段により得られた自車両の位置
とを保存する走行履歴保存手段と、当該走行履歴保存手
段のデータから先行車両の走行軌跡の曲率半径を推定す
る先行車両走行軌跡曲率半径推定手段と、道路曲率半径
取得手段の曲率半径と先行車両走行軌跡曲率半径推定手
段の曲率半径とを比較する形状比較手段とから成ること
を特徴とする。

【０００７】また、請求項３に記載の手段によれば、道
路地図データとして、曲率半径データを有していること
を特徴とする。また、請求項４に記載の手段によれば、
道路地図データが有する曲率半径データとしては、曲率
が不連続となる交差点等の道路と道路の接続部分におい
ては複数の曲率半径データを有しており、当該曲率半径
データ全体により道路の相対形状が再現可能であること
を特徴とする。また、請求項５に記載の手段によれば、
道路地図データが曲率半径データを有しておらず、道路
形状から道路の曲率半径を算出することを特徴とする。

【０００８】また、請求項６に記載の手段によれば、車
両に搭載され、複数車線の道路を走行中に、前方の先行
車両が自車両が現在走行する車線と同一車線を走行中か
どうかを判定する先行車両判定装置において、前方を探
査し、障害物が有る場合に自車両から当該障害物までの
距離と、自車両からの方向を検出する前方障害物検出手
段と、道路地図データと照合することにより、道路地図
に対する自車両の位置を検出する自車両位置取得手段
と、前方障害物検出手段により検出された前方の先行車
両の自車両からの距離と、自車両からの方向と、自車両
位置取得手段により得られた自車両の位置とから先行車
両の所定点数の走行履歴を得る走行履歴取得手段と、座
標系を設定し、当該座標系上における、走行道路の形状
を示す曲線を算出する道路曲線算出手段と、自車両がそ
の方向を変化させた場合における先行車両の所定点数の
走行履歴を前記座標系上に変換して、前記座標系上に固
定された前記走行道路の形状を示す曲線との距離を最小
にする先行車両と、自車両の方向とを判定し、当該条件
にて距離が所定値以下の場合に先行車両が自車両が現在
走行する車線と同一車線を走行中であると判定する先行
車両判定手段とを有することを特徴とする。

【０００９】また請求項７に記載の手段は、道路曲線算
出手段は、走行道路の形状を示す円弧を算出することを
特徴とする。

【００１０】

【作用及び発明の効果】前方の道路の曲率半径と、自車
両の現在位置の道路の曲率半径とが異なり、操舵角によ
っては十分な先行車両の判定ができない場合でも、道路
地図データと自車両位置取得手段により、自車両の位置
から前方の道路データを抽出することができる。例えば
レーダ装置により先行車両等の前方の障害物を検出する
場合、車線に対する自車両のヨー角やオフセット位置を
取得することができないため、前方の道路形状と先行車
両の走行履歴の直接比較はできないが、相対的な比較は
可能である。よって道路形状の特徴である曲率半径と先
行車両の走行軌跡の曲率半径とは比較可能であり、ここ
から相対的な比較による先行車両の判定、即ち先行車両
が自車両が現在走行する車線と同一車線を走行中かどう
かを判定する先行車両判定装置とすることが可能とな
る。走行履歴を用いることは例えばレーダの検出誤差を
削減することにもなる。

【００１１】また、座標系を設定し、当該座標系上にお
ける、走行道路の形状を示す曲線を算出し、自車両がそ
の方向を変化させた場合における先行車両の所定点数の
走行履歴を当該座標系上に変換して、当該座標系上に固
定された走行道路の形状を示す曲線との距離を所定値以
下且つ最小にするものを、自車両と同一レーンを走行す
る先行車両と判定するならば、曲率半径を指標として用
いなくても、また、自車両方向が走行道路の方向とずれ
ている場合であっても、精度の高いな判定が可能とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を用いながら、本願発明
の特徴を従来技術と比較して説明する。

【００１３】〔第１実施例〕図１は、本発明の具体的な
第１実施例である先行車両判定装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１の先行車両判定装置は、４つのブロッ
クである前方障害物検出手段１００、自車両位置取得手
段２００、道路曲率半径取得手段２１０、先行車両判定
手段３００から成る。また、前方障害物検出手段１００
はレーダ装置１０１とレーダ信号処理装置１０２とから
成り、自車両位置取得手段２００はＧＰＳ装置２０１、
自車両位置推定手段２０２及び道路地図データ２０３か
ら成り、先行車両判定手段３００は走行履歴保存手段３
０１、先行車両走行軌跡曲率半径推定手段３０２及び形
状比較手段３０３から成る。

【００１４】時刻ｉにおいて、レーダ装置１０１により
受信された、前方の障害物で反射されたレーダ信号をレ
ーダ信号処理装置１０２で処理し、前方の障害物即ち先
行車両Ａについて、自車両に対する時刻ｉにおける距離
Ｌ_Ai、自車両に対する時刻ｉにおける方向φ_Aiが算出さ
れ走行履歴保存手段３０１に保存される。また、同じ時
刻ｉにおいて、ＧＰＳ装置２０１のデータから、自車両
位置推定手段２０２は道路地図データ２０３を読み出
し、自車両の位置Ｐ_iを算出し、走行履歴保存手段３０
１にて保存される。

【００１５】一方、自車両の位置Ｐ_iは道路曲率半径取
得手段２１０にも出力され、道路地図データ２０３とと
もに道路曲率半径取得手段２１０にて前方の進行路の曲
率半径が算出され、形状比較手段３０３に出力される。

【００１６】先行車両判定手段３００においては、まず
走行履歴保存手段３０１から、先行車両Ａの例えば３地
点を確定するよう、３時刻のデータの組、即ち距離
Ｌ_Ai、方向φ_Ai、自車両の位置Ｐ_i、が読み出され、先
行車両走行軌跡曲率半径推定手段３０２と形状比較手段
３０３に出力される。先行車両走行軌跡曲率半径推定手
段３０２においては、当該３時刻のデータの組から走行
軌跡の曲率半径が算出され、形状比較手段３０３に出力
される。

【００１７】形状比較手段３０３においては、先行車両
の走行軌跡の曲率半径と道路の曲率半径とを比較するこ
とにより、先行車両が自車両が現在走行する車線と同一
車線を走行中かどうかを判定する。

【００１８】本発明の効果を図２乃至図４で説明する。
このうち図４が本発明であり、図２、図３は従来の技術
における問題点を示すものである。操舵角のみで自車両
の進行方向を確定する場合は、図２のように自車両の現
在位置Ｐ_nowが道路の直線部分に有り、前方のカーブ開
始点Ｃ_sを越えた先行車両Ａ、Ｂがあった場合、先行車
両Ａを同一レーンの先行車両とは判定できず、隣のレー
ンを走行する先行車両Ｂを同一レーンの先行車両と判定
することになる。即ち、自車両の走行する第１レーン
（ＳＬ₁からＣＬ₁まで）を走行中であるものは先行車両
Ａであるが、その位置は、自車両の現在位置Ｐ_nowにお
ける自車両の進行方向Ｄ_now上には無い。一方自車両の
走行する第１レーン（ＳＬ₁からＣＬ₁まで）の隣の第２
レーン（ＳＬ ₂からＣＬ₂まで）を走行中である先行車両
Ｂは、自車両の現在位置Ｐ_nowにおける自車両の進行方
向Ｄ_now上にある。このように、例えば自車両が直線走
行しており、先行車両がカーブを走行中には、自車両の
進行方向Ｄ_now上（又はそれを中心とする範囲内）を同
一レーンを走行する先行車両と判定する技術では先行車
両を見誤ることとなる。

【００１９】一方、図３は特開２０００−１８７８００
公報記載の技術であるが、実際の道路Ｒ_ex（３本の点
線）に対し、自車両が斜め方向を向いているために道路
をＲ_im（３本の実線）と認識した場合、実際のレーンで
ある第１レーン（ＳＬ₁からＣＬ₁まで）上に先行車両Ａ
が、第２レーン（ＳＬ₂からＣＬ₂まで）上に先行車両Ｂ
が実在するのに、誤認した第１レーン（ＳＬ'₁からＣ
Ｌ'₁まで）上に先行車両Ｂがあるものと誤判定すること
となる。

【００２０】これらに対し、図４に示す本発明において
は、時刻０、…、ｎ−１、ｎにおける自車両の位置
Ｐ₀、…、Ｐ_n-1、Ｐ_nと、先行車両Ａの位置Ａ₀、…、Ａ
_n-1、Ａ_n、先行車両Ｂの位置Ｂ₀、…、Ｂ_n-1、Ｂ_nを算
出し、先行車両Ａの位置Ａ₀、…、Ａ_n-1、Ａ_nでの曲率
半径、先行車両Ｂの位置Ｂ₀、…、Ｂ_n-1、Ｂ_nの曲率半
径、即ち先行車両Ａ、Ｂの走行軌跡の曲率半径Ｒ_A、Ｒ_B
を計算することで、当該位置に対応する道路地図から求
めた道路曲率半径Ｒ_dataと容易に比較が可能とするもの
である。図３の従来技術が道路形状との絶対比較により
先行車両を判定しているのに対し、図４の本発明は、曲
率半径といういわば道路形状との相対比較により先行車
両を判定するものである。尚、道路曲率半径Ｒ_dataとの
比較においては、道路を形成する点列と自車両との距離
を組み入れて、自車両のレーン前方に先行車両がいるか
どうかを定めるものである。即ち、道路を形成する点列
と自車両との距離が、道路から見て左方向３ｍであるな
らば、道路曲率半径Ｒ_dataについては左旋回の場合はｍ
単位のＲ_dataから３ｍ引いたものを、先行車両Ａ、Ｂの
走行軌跡の曲率半径Ｒ_A、Ｒ_Bと比較する。尚、左旋回を
正、右旋回を負として道路曲率半径を計算する場合は、
道路を形成する点列と自車両との距離が、道路から見て
左方向−３ｍ（右方向３ｍ）であるならば、道路曲率半
径Ｒ_dataについては右旋回の場合はｍ単位のＲ_data（負
の値）に３ｍ加えて（−３ｍ引いて）、先行車両Ａ、Ｂ
の走行軌跡の曲率半径Ｒ_A、Ｒ_B（いずれも負の値）と比
較する。

【００２１】図５は、道路地図２０３に、道路の各位置
における曲率半径のデータが含まれている場合を示す。
図５においては、点Ｐ_i-2、Ｐ_i-1、Ｐ_i、Ｐ_i+1の４点
が、同一の曲率半径Ｒ_aを有している場合を示す。即
ち、道路上の点Ｐ₀（座標(x₀,y₀)、以下同じ）、…、点
Ｐ_i-2(x_i-2,y_i-2)、点Ｐ_i-1(x_i-1,y_i-1)、点Ｐ_i(x_i,
y_i)、点Ｐ_i+1(x_i+1,y_i+1)、…、点Ｐ_n(x_n,y_n)までのｎ
＋１個の点について、座標とともに曲率半径を地図デー
タとしてもたせる。この時、例えば属性のデータ項目を
設け、直線、クロソイド、円弧の区別の情報をもたせて
も良い。

【００２２】地図データ２０３が図５のようなデータを
有している地図データ２０３１である場合、図１の道路
曲率半径取得手段２１０は図６に示す道路曲率半径取得
手段２１０ａの構成とすることができる。図６の道路曲
率半径取得手段２１０ａは、地図上該当位置抽出手段２
１１と曲率半径データ抽出手段２１２から成る。自車両
位置推定装置２０２から自車両位置Ｐ_gの座標(x_g,y_g)が
地図上該当位置抽出手段２１１に出力される。地図上該
当位置抽出手段２１１は道路地図データ２０３１から自
車両位置Ｐ_gと一致するか、Ｐ_gに最も近い位置の座標を
抽出する。これが道路上であれば、進行方向の道路の座
標点の３乃至数個を曲率半径データ抽出手段２１２に出
力し、曲率半径データ抽出手段２１２は道路地図データ
２０３１から、地図上該当位置抽出手段２１１の出力で
ある座標に対応する各々の曲率半径を読み出す。

【００２３】図５のような地図データ２０３１は、道路
の飛び飛びの地点の座標(x_i,y_i)と曲率半径Ｒ_iしか有し
ていないので、例えば図７のように、それら座標(x_i,
y_i)と自車両位置Ｐ_gの座標(x_g,y_g)が一致しない場合は
頻繁に生じ得る。図７で、点Ｐ ₀（座標(x₀,y₀)、以下同
じ）、…、点Ｐ_i-2(x_i-2,y_i-2)、点Ｐ_i-1(x_i-1,y_i-1)、
点Ｐ_i(x_i,y_i)、点Ｐ_i+1(x_i+1,y_i+1)、…、点Ｐ_n(x_n,y_n)
は道路上の座標であり各々曲率半径のデータを有してい
るものとする。自車両座標(x_g,y_g)から、自車両が道路
上にあると判断された場合、道路上の点Ｐ_sより進行方
向前方の点、例えば４点Ｐ_i-2、Ｐ_i-1、Ｐ_i、Ｐ_i+1の座
標(x_i-2,y_i-2)、(x_i-1,y_i-1)、(x_i,y_i)、(x_i+1,y_i+1)が
地図上該当位置抽出手段２１１から曲率半径データ抽出
手段２１２に出力され、曲率半径データ抽出手段２１２
では座標(x_i-2,y_i-2)、(x_i-1,y_i-1)、(x_i,y_i)、(x_i+1,y
_i+1)に対応する４つの曲率半径データＲ_i-2、Ｒ_i-1、Ｒ
_i、Ｒ_i+1が出力される。この後、道路の点列が形成する
道路曲線と、自車両位置Ｐ_gの座標(x_g,y_g)との距離か
ら、自車両位置Ｐ_gの道路曲線に対する位置を算出し、
これにより曲率半径データを補正する。こうして、道路
曲線の曲率半径データは自車両の位置するレーンの曲率
半径データに補正される。

【００２４】一方、図８のように、道路上の点のデータ
として、各点の座標のみを有する道路地図データ２０３
２を使用する場合の図１の道路曲率半径取得手段２１０
は図９に示す道路曲率半径取得手段２１０ｂの構成とす
れば良い。即ち、道路曲率半径取得手段２１０ｂは、地
図上該当位置抽出手段２１１と、周辺形状データ抽出手
段２１３と、曲率半径算出手段２１４から成る。自車両
位置推定装置２０２から自車両位置Ｐ_gの座標(x_g,y_g)が
地図上該当位置抽出手段２１１に出力される。地図上該
当位置抽出手段２１１は道路地図データ２０３１から自
車両位置Ｐ_gと一致するか、Ｐ_gに最も近い位置の座標を
抽出する。周辺形状データ抽出手段２１３では、これが
道路上であれば、進行方向の道路の各座標点の３乃至数
個を曲率半径算出手段２１４に出力し、曲率半径算出手
段２１４は周辺形状データ抽出手段２１３の出力である
座標から曲率半径を算出する。自車両位置Ｐ_gの道路曲
線に対する位置を算出し、これにより曲率半径データを
補正する、即ち、道路曲線の曲率半径データから自車両
の位置するレーンの曲率半径データに補正することは図
６の曲率半径データ抽出手段２１２と同様である。

【００２５】曲率半径の算出の概要を、図１０、図１１
に示す。図１０は３点を通る円の半径として求めるもの
である。点Ｐ_iにおける曲率半径は３点Ｐ_i-1、Ｐ_i、Ｐ
_i+1を通る円の半径として算出する。図１１はスプライ
ン曲線による例を示す。図１１のようなものとしては具
体的には４点を通る３次曲線としても良い。

【００２６】これら任意の方法により、３点から曲率半
径を求める場合は、３点Ｐ_i-3、Ｐ_i _-2、Ｐ_i-1から点Ｐ
_i-2における半径Ｒ_i-2、３点Ｐ_i-2、Ｐ_i-1、Ｐ_iから点
Ｐ_i-1における半径Ｒ_i-1、３点Ｐ_i-1、Ｐ_i、Ｐ_i+1、か
ら点Ｐ_iにおける半径Ｒ_iと計算しても良い。また、計算
量を削減するため、３点Ｐ_i-3、Ｐ_i-2、Ｐ_i-1から当該
３点の曲率半径Ｒ_i-2、３点Ｐ_i、Ｐ_i+1、Ｐ_i+2から当該
３点の曲率半径Ｒ_i+1、のように求めても良い。４点を
通る３次曲線の場合は４点の３次曲線y=ax³+bx²+cx+dを
重複しない４点毎に求めても良く、接続点で傾きが一致
するよう３点毎に求めても良い。尚、座標の関数として
道路を捉える場合、曲率半径はy'、y''をyのxによる１
階、２階の導関数として、｛1+(y')²｝^3/2／y''で求め
られる。

【００２７】次に、図１の先行車両判定手段３００の処
理内容を図１２乃至図１４を用いて説明する。図１２の
ように、自車両位置Ｐ、先行車両Ａ、Ｂの自車両に対す
る距離Ｌ_A、Ｌ_B、方位角φ_A、φ_Bを、時刻ｉ、ｉ＋１、
ｉ＋２において算出し、走行履歴として保存する。結
果、図１２のように、自車両の位置Ｐ_i、Ｐ_i+1、Ｐ_i+2
と、それに対応する先行車両の位置Ａ_i、Ａ_i+1、
Ａ_i+2、Ｂ_i、Ｂ_i+1、Ｂ_i+2が算出可能となる。

【００２８】こうして、時刻ｉ、ｉ＋１、ｉ＋２におけ
る、先行車両の位置Ａ_i、Ａ_i+1、Ａ _i+2から先行車両Ａ
の走行軌跡の曲率半径Ｒ_Aが、先行車両の位置Ｂ_i、Ｂ
_i+1、Ｂ _i+2から先行車両Ｂの走行軌跡の曲率半径Ｒ_Bが
各々算出可能となり、自車両の位置するレーンの曲率半
径データＲ_DATAと比較することで、いずれが自車両の走
行するレーンと同一のレーンを走行する先行車両かが判
定できる。

【００２９】図１４に先行車両判定手段の作用をフロー
チャート式に示す。尚、一部ブロック図を組み合わせて
ある。Ｓ０００のようにＳと数字３桁で示す部分が先行
車両判定手段の作用のフローチャート部分である。時刻
ｔ_iにおいて、自車両位置取得手段２００と道路曲率半
径取得手段２１０により、距離Ｌ_set先までの複数個の
自車両のレーンの曲率半径Ｒ_DATAが予め算出されてい
る。一方、レーダ信号処理装置１０２と自車両位置推定
手段２０２の出力が、走行履歴保存手段３０１に保存さ
れている。ステップＳ００２では、時刻ｔ_iにおいて、
走行履歴の保存回数が３個に満たなければ、ステップＳ
００１にもどり、レーダ信号処理装置１０２と自車両位
置推定手段２０２の出力の、走行履歴保存手段３０１へ
の保存を繰り返す。走行履歴の保存回数が３個であれ
ば、ステップＳ００３に進み、先行車両Ｎの当該３個の
走行履歴から、走行軌跡の３個の座標（Ｎｘ(ti),Ｎｙ
(ti)）を算出する。次にステップＳ００４で、当該３個
の座標から円弧当てはめにより走行軌跡の曲率半径Ｒ
_estを算出する。このとき、当該走行軌跡の曲率半径Ｒ
_estが、自車両の現在位置から距離Ｌｎ先であるものと
し、当該距離Ｌｎと併せて次のステップＳ００５で処理
される。

【００３０】次にステップＳ００５で、先行車両の走行
軌跡の曲率半径Ｒ_estの計算された、現在位置から距離
Ｌｎ先に最も近い位置の自車両のレーンの曲率半径デー
タＲ _DATAが読みだされ、先行車両の走行軌跡の曲率半径
Ｒ_estとの差が算出される。次にステップＳ００６でそ
れらの差が比較される。先行車両がＮ個あればＮ個比較
する。次にステップＳ００７で、自車両のレーンの曲率
半径データＲ_DATAとの差が最も小さい先行車両の走行軌
跡の曲率半径Ｒ_estを有する先行車両Ｎについて、当該
差ＤＮが所定値Ｄ_DATAを下回るかどうかが判定される。
当該差ＤＮが所定値Ｄ_DATAを下回らなければ自車両と同
一レーンを走行する先行車両は無いものと判定される。
当該差ＤＮが所定値Ｄ_DATAを下回れば当該先行車両Ｎ
は、自車両と同一レーンを走行する先行車両であると判
定される。

【００３１】本実施例では曲率半径の比較により先行車
両判定装置を構成したが、曲率半径の逆数の曲率、或い
はそれらについての関数によって比較により先行車両判
定装置を構成するものも、本明細書記載の発明である。
また、曲率半径或いは曲率については、自車両の進行方
向左回りを正、右まわりを負として符号を用いて処理し
たが、正負を逆にしても、絶対値のみを用いても良い。

【００３２】〔第２実施例〕次に、本発明の第２実施例
である先行車両判定装置の作用を図１５に示す。図１５
は、第２実施例である先行車両判定装置による、自車両
方向の変化とともに道路曲線を動かした場合の、先行車
両の所定点数の走行履歴との関係を示す概念図である。
図３において、従来の先行車両判定の問題点を示した
が、本実施例は図３のような状態、即ち自車両方向が道
路方向とずれていても、自車両方向を変化させながらそ
れに一致する道路形状を使用して先行車両の判定を行う
ものである。

【００３３】図１５においては、原点Ｏ_map、２つの直
交軸Ｘ_mapとＹ_mapによる地図座標系（固定座標系）と、
その上に存在する時刻ｉでの自車両位置Ｐ_i、道路座標
Ｒ_i、Ｒ_i+1、Ｒ_i+2、Ｒ_i+3、Ｒ_i+4及びＲ_i+5、それによ
る道路曲線Ｃ₀、先行車Ａの位置Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、先行車
Ｂの位置Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃を示す。道路座標Ｒ_i、Ｒ_i+1、
Ｒ_i+2、Ｒ_i+3、Ｒ_i+4及びＲ_i+5、それによる道路曲線Ｃ
は、時刻ｉでの自車両位置Ｐ_iに対して取得される道路
座標及びそれにより算出される道路曲線である。また、
先行車Ａの位置Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、先行車Ｂの位置Ｂ₁、Ｂ
₂、Ｂ₃は、時刻ｉでの自車両位置Ｐ_iに対し現在までに
記憶されている２台の先行車Ａ、Ｂについての３つの時
刻点での位置座標である。例えば時刻ｉでは２台の先行
車Ａ、Ｂはそれぞれ位置Ａ₃、位置Ｂ₃に存在し、位置Ａ
₁、Ａ₂、位置Ｂ₁、Ｂ₂は過去の軌跡である。地図座標系
（固定座標系）での座標を(x, y)で示す。以下、全て時
刻ｉで考える。

【００３４】さて、図１５のように、自車両位置Ｐ_iと
自車両の方向から、自車両座標系（移動座標系）を考え
る。まず、自車両位置Ｐ_i（固定座標系の座標を(x_p,
y_p)とする）を原点とし、時刻ｉにおける自車両進行方
向をＰ₀軸、それと垂直にＱ₀軸をとる。こうして、自車
両座標系（移動座標系）における座標を(p, q)で示す。
また、時刻ｉにおける自車両進行方向から角度φ回転さ
せた角度φ自車両座標系（角度φ移動座標系）を同様に
考える。即ち、自車両位置Ｐ_i（固定座標系の座標を
(x_p, y_p)とする）を原点とし、時刻ｉにおける自車両進
行方向から角度φ(反時計回りを正)回転させたＰφ軸、
それと垂直にＱφ軸をとる。こうして、角度φ自車両座
標系（角度φ移動座標系）の座標を(pφ, qφ)で示す。

【００３５】次に、自車両座標系（移動座標系）におけ
る道路曲線Ｃ₀を、自車両位置Ｐ_iを中心として角度φ回
転させた曲線をＣφとする。道路曲線Ｃの自車両座標系
（移動座標系）における関数q＝f(p)は、そのまま道路
曲線Ｃを角度φ回転させた曲線Ｃφの角度φ自車両座標
系（角度φ移動座標系）の関数qφ＝f(pφ)として用い
ることができることは当然である。

【００３６】これらの準備の基に、第２実施例の作用を
示す。本実施例においては、各時刻ｉごとに、次のよう
な計算により、先行車が同一レーンの先行車か否かを判
定する。まず、角度φ毎（例えばφ＝wφ_th、w＝0, ±
1, ±2, …, ±W）に、角度φ自車両座標系（角度φ移
動座標系）上で、曲線Ｃφと、各先行車の位置、即ち先
行車Ａの位置Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、先行車Ｂの位置Ｂ₁、
Ｂ₂、Ｂ₃との距離を算出する。これを設定された全ての
角度φで行って、曲線Ｃφとの距離の和が最も小さい先
行車とその際の角度φを判定し、当該先行車を自車両と
同一レーンの先行車であると判定するものである。

【００３７】地図座標系（固定座標系）の座標(x, y)か
ら自車両座標系（移動座標系）の座標(p, q)及び角度φ
自車両座標系（角度φ移動座標系）の座標(pφ, qφ)へ
の変換は、一般の回転及び平衡移動である。地図座標系
（固定座標系）の軸Ｘ_mapから自車両座標系（移動座標
系）のＰ₀軸への回転角度をθ(反時計回りを正)とし
て、 pφ＝xcos(θ+φ)-ysin(θ+φ)-x_p 及び qφ＝xsin(θ+φ)+ycos(θ+φ)-y_p である。なお、以下においては、自車両座標系（移動座
標系）は角度φ＝０のときの角度φ自車両座標系（角度
φ移動座標系）として扱う。

【００３８】また、角度φ自車両座標系（角度φ移動座
標系）上での曲線Ｃφは、曲線Ｃφが小さな円弧及び直
線の接続で示される場合は特に簡単である。即ち、道路
曲線Ｃを地図座標系（固定座標系）で求めて、中心を上
記のように変換して、半径をそのまま用いれば良い。直
線の変換も極めて容易である。

【００３９】角度φ自車両座標系（角度φ移動座標系）
上での曲線Ｃφと座標(pφ, qφ)の点との距離は次のよ
うにして容易に求まる。曲線Ｃφの円弧部分との距離
は、当該円弧の中心と座標(pφ, qφ)の点間の距離と、
当該円弧の半径との差である。また、例えば角度φ自車
両座標系（角度φ移動座標系）上でq＝ap＋bで示される
直線と座標(pφ, qφ)の点間の距離は、｜apφ-qφ+b｜
／(a²+1)^1/2である。

【００４０】この内容を図１６のフローチャートで示
す。尚、Ｎ個の先行車は各々車両番号をｊ（ｊは１以上
Ｎ以下の自然数）として判別されているものとする。ま
ず、ステップ００１（図１６ではＳ００１と略記した。
以下、同様。）で、時刻ｉが認識される。次にステップ
００２に進み、自車両の位置Ｐ_i、Ｎ個の先行車等の障
害物の各々ｍ個の位置が取得される。次にステップ００
３に進み、角度φ、判定結果角度Φ、判定結果先行車番
号Ｊ、最小差異Ｅ_minの初期化が行われる。角度φの初
期値は最小値φ_minが設定される。例えば角度φが、wφ
_th、ただしw＝0,±1, ±2, …, ±Wと、−Wφ_thからWφ
_thまでφ_th刻みに振られるのならば最小値φ_min＝−Wφ
_th（＜０）である。判定結果角度Φの初期値は０が設定
される。判定結果先行車番号Ｊの初期値は０が設定され
る。最小差異Ｅ_minの初期値はＥ_t _h（＞０）が設定され
る。次にステップ００４で道路データを角度φ自車両座
標系（角度φ移動座標系）上での曲線Ｃφとして把握さ
れる。例えばそれは曲線Ｃφ上の座標(pφ, qφ)の関数
であり、或いは円弧と直線の接続による円弧の部分につ
いては中心と半径である。

【００４１】次にステップ００５で、車両番号ｊの初期
値として１が設定される。次にステップ００６で、車両
番号ｊのｍ個の位置座標を角度φ自車両座標系（角度φ
移動座標系）における座標に変換する。

【００４２】次に、ステップ００７で、角度φ自車両座
標系（角度φ移動座標系）上で、曲線Ｃφと車両番号ｊ
のｍ個の位置座標とから、距離の和の平均Ｅφ_jが求め
られる。次にステップ００８で、当該車両番号ｊの位置
の距離の和の平均Ｅφ_jが、最小差異Ｅ_min以上であるか
どうかが判定される。当該車両番号ｊの位置の距離の和
の平均Ｅφ_jが、最小差異Ｅ_min以上であればステップ０
０９に進み、当該車両番号ｊの位置の距離の和の平均Ｅ
φ_jが、最小差異Ｅ_min未満であればステップ０１０に進
む。ステップ０１０では、最小差異Ｅ_minを当該車両番
号ｊの位置の距離の和の平均Ｅφ_jで置き替え、判定結
果先行車番号Ｊを当該車両番号ｊで置き替え、判定結果
角度Φを角度φで置き替えたのち、ステップ００９に進
む。

【００４３】ステップ００９では、車両番号ｊが最大値
Ｎに等しいかどうかが判定される。車両番号ｊが最大値
Ｎに等しければステップ０１１に進み、車両番号ｊが最
大値Ｎに等しくなければ（車両番号ｊが最大値Ｎより小
さければ）ステップ０１２に進む。ステップ０１２で
は、車両番号ｊをｊ＋１に置き替えてステップ００６に
戻る。

【００４４】ステップ０１１では、角度φが最大値φ
_max以上かどうかが判定される。ここでφ_maxは、例えば
角度φが、wφ_th、ただしw＝0, ±1, ±2, …, ±Wと、
−Wφ _thからWφ_thまでφ_th刻みに振られるのならば最大
値φ_max＝Wφ_th（＞０）である。角度φが最大値φ_max
以上であればステップ０１３に進み、角度φが最大値φ
_maxより小さければステップ０１４に進む。ステップ０
１４では、角度φをφ＋φ_thに置き替えてステップ００
５に戻る。

【００４５】スナップ０１３では、判定結果車両番号Ｊ
が０に等しいかどうかが判定される。判定結果車両番号
Ｊが０に等しければステップ０１５に進み、先行車無し
と判定される。判定結果車両番号Ｊが０に等しくなけれ
ばステップ０１６に進み、当該判定結果車両番号Ｊに対
応する先行車有りと判定される。この後、ＳＴＡＲＴに
もどってループさせても良く、或いはループさせる前
に、当該ステップ０１５、０１６の判定結果を基に他の
処理、運転者への表示等をしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な第１実施例である先行車両判
定装置の構成を示すブロック図。

【図２】従来の、操舵角による先行車両判定の問題点を
示す概念図。

【図３】従来の、道路形状との絶対比較による先行車両
判定の問題点を示す概念図。

【図４】本発明の、道路形状との相対比較による先行車
両判定を示す概念図。

【図５】道路の各位置における曲率半径のデータが含ま
れている場合の道路地図の説明図。

【図６】道路曲率半径取得手段の構成例を示すブロック
図。

【図７】図６の道路曲率半径取得手段の説明図。

【図８】道路の各位置における座標のみの場合の道路地
図の説明図。

【図９】道路曲率半径取得手段の他の構成例を示すブロ
ック図。

【図１０】円弧当てはめにより曲率半径を求める場合の
説明図。

【図１１】スプライン曲線により曲率半径を求める場合
の説明図。

【図１２】先行車両判定手段３００の処理内容の、走行
履歴の説明図。

【図１３】先行車両の走行軌跡の曲率半径と、道路の曲
率半径を比較する説明図。

【図１４】先行車両判定手段３００の処理内容の概略を
示すフローチャート。

【図１５】本発明の具体的な第２実施例である先行車両
判定装置による、自車両方向の変化とともに道路曲線を
動かした場合の、先行車両の所定点数の走行履歴との関
係を示す概念図。

【図１６】第２実施例における処理内容の概略を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】１００前方障害物検出手段１０１レーダ装置１０２レーダ信号処理装置２００自車両位置取得手段２０１ＧＰＳ装置２０２自車両位置推定手段２０３、２０３１、２０３２道路地図データ２１０、２１０ａ、２１０ｂ道路曲率半径取得手段２１１地図上該当位置抽出手段２１２曲率半径データ抽出手段２１３周辺形状データ抽出手段２１４曲率半径算出手段３００先行車両判定手段３０１走行履歴保存手段３０２先行車両走行軌跡曲率半径推定手段３０３形状比較手段Ｐ_i 時刻ｉにおける自車両位置Ｌ_Ai 先行車両Ａの、自車両に対する時刻ｉにおける距
離 φ_Ai 先行車両Ａの、自車両に対する時刻ｉにおける方
向ＳＬ₁からＣＬ₁まで第１レーンＳＬ₂からＣＬ₂まで第２レーンＳＬ'₁からＣＬ'₁まで誤認した第１レーンＳＬ'₂からＣＬ'₂まで誤認した第２レーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H180 AA01 CC12 CC14 LL01 LL04 5J070 AC02 AC13 AE01 AF03 AK22 BF19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載され、複数車線の道路を走行
中に、前方の先行車両が自車両が現在走行する車線と同
一車線を走行中かどうかを判定する先行車両判定装置に
おいて、前方を探査し、障害物が有る場合に自車両から当該障害
物までの距離と、自車両からの方向を検出する前方障害
物検出手段と、道路地図データと照合することにより、道路地図に対す
る自車両の位置を検出する自車両位置取得手段と、道路地図データから道路の曲率半径を取得する道路曲率
半径取得手段と、前記前方障害物検出手段により検出された前方の先行車
両の自車両からの距離と、自車両からの方向と、前記自
車両位置取得手段により得られた自車両の位置とから先
行車両の走行履歴を得て、前記道路曲率半径取得手段の
出力する当該先行車両の走行履歴に対応する位置の道路
の曲率半径とから、先行車両が自車両が現在走行する車
線と同一車線を走行中かどうかを判定する先行車両判定
手段とを有することを特徴とする先行車両判定装置。
【請求項２】前記先行車両判定手段は、前記前方障害物検出手段により検出された前方の先行車
両の自車両からの距離と、自車両からの方向と、前記自
車両位置取得手段により得られた自車両の位置とを保存
する走行履歴保存手段と、当該走行履歴保存手段のデータから先行車両の走行軌跡
の曲率半径を推定する先行車両走行軌跡曲率半径推定手
段と、前記道路曲率半径取得手段の曲率半径と前記先行車両走
行軌跡曲率半径推定手段の曲率半径とを比較する形状比
較手段とから成ることを特徴とする請求項１に記載の先
行車両判定装置。
【請求項３】前記道路地図データとして、曲率半径デ
ータを有していることを特徴とする請求項１に記載の先
行車両判定装置。
【請求項４】前記道路地図データが有する前記曲率半
径データとしては、曲率が不連続となる交差点等の道路
と道路の接続部分においては複数の曲率半径データを有
しており、当該曲率半径データ全体により道路の相対形
状が再現可能であることを特徴とする請求項３に記載の
先行車両判定装置。
【請求項５】前記道路地図データが曲率半径データを
有しておらず、道路形状から道路の曲率半径を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の先行車両判定装置。
【請求項６】車両に搭載され、複数車線の道路を走行
中に、前方の先行車両が自車両が現在走行する車線と同
一車線を走行中かどうかを判定する先行車両判定装置に
おいて、前方を探査し、障害物が有る場合に自車両から当該障害
物までの距離と、自車両からの方向を検出する前方障害
物検出手段と、道路地図データと照合することにより、道路地図に対す
る自車両の位置を検出する自車両位置取得手段と、前記前方障害物検出手段により検出された前方の先行車
両の自車両からの距離と、自車両からの方向と、前記自
車両位置取得手段により得られた自車両の位置とから先
行車両の所定点数の走行履歴を得る走行履歴取得手段
と、座標系を設定し、当該座標上における、走行道路の形状
を示す曲線を算出する道路曲線算出手段と、自車両がその方向を変化させた場合における先行車両の
所定点数の走行履歴を前記座標系上に変換して、前記座
標系上に固定された前記走行道路の形状を示す曲線との
距離を最小にする先行車両と、自車両の方向とを判定
し、当該条件にて距離が所定値以下の場合に先行車両が
自車両が現在走行する車線と同一車線を走行中であると
判定する先行車両判定手段とを有することを特徴とする
先行車両判定装置。
【請求項７】前記道路曲線算出手段は、走行道路の形
状を示す円弧を算出することを特徴とする請求項６に記
載の先行車両判定装置。