JP2004045229A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヨーレートセンサや操舵角センサを使用しない簡単なシステム構成で、光軸ずれ量を算出し、先行車両の方位角度の補正ができ、必要に応じて光軸エラーを判定する。
【解決手段】レーダ装置を搭載する自車両と先行車両の加速度の状態と、先行車両の方位角度、及び自車両と先行車両の単位時間中の移動距離の比を算出し、任意の走行パターンから、自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態を判定し、この状態おいて、先行車両の方位角度を統計処理し光軸ずれを算出する。
【選択図】 図1
【解決手段】レーダ装置を搭載する自車両と先行車両の加速度の状態と、先行車両の方位角度、及び自車両と先行車両の単位時間中の移動距離の比を算出し、任意の走行パターンから、自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態を判定し、この状態おいて、先行車両の方位角度を統計処理し光軸ずれを算出する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自車両の前方に存在する先行車両を検知するレーダ装置に関し、レーダ光軸のずれ量を検知して補正することにより先行車両の正確な位置を得ることが可能なレーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自車の自動運転や衝突防止を実現するための前方監視手段として、通常、レーダ装置が用いられている。そして、前方物票の正確な位置を検出するためには、レーダ装置の光軸と自車の前後軸を一致させる必要がある。レーダの取付位置において、外部衝撃,振動、もしくは、レーダの経年変化により、レーダが計測する水平方向の0度方向(光軸)が車両の進行方向とずれることがある。この場合、レーダ性能が損なわれ、先行車の位置を誤認識し、場合によっては前方に先行車が存在するにもかかわらず存在しないと判断し、その結果衝突を引き起こしてしまう恐れがある。そのため、光軸がずれたことをレーダが判断し、必要に応じて外部装置に報知し、かつ自動補正する機能が必要である。
【0003】
公知例特開平11−142520号や特開平11−94943号では、自車両及び先行車両が同一の直線道路を走行中に先行車両の方位角度を利用して、光軸ずれ量を算出し、補正に用いる手段を提供している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、公知例の光軸ずれ算出方法では、ヨーレートセンサや操舵角センサを用い、自車両及び先行車両が直線道路を走行していることを判別する手段が必要である。これらのセンサを持たない車両にレーダ装置を後付けする場合は、これらのセンサも改めて取りつける必要があるため、適応車種の制限,取付性,コストアップの問題があった。
【0005】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ヨーレートセンサや操舵角センサの情報を用いずに、自車両及び先行車両の加速度や単位時間あたりの移動距離の比、及び先行車両の方位角度の情報から自車両及び先行車両が同一直線道路を走行していることを判別する処理を用い、光軸ずれ角度を算出できる方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の問題点を解決するために、レーダ装置を搭載する自車両と先行車両の加速度の状態と、先行車両の方位角度、及び自車両と先行車両の単位時間中の移動距離の比を算出し、任意の走行パターンから、自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態を判定し、この状態において、取得したデータに基づき、先行車両の方位角度を統計処理し光軸ずれを算出する手段を提供する。
【0007】
本発明は、具体的には次に掲げる装置および方法により実現される。
【0008】
本発明の第1の発明は、自車両の加速度を検知する手段と、その前方にある先行車両の加速度を検知する手段と、前記先行車両との車間距離を検出する手段と、前記自車両と前記先行車両との相対速度を検出する手段と、前記先行車両の方位角度を算出する手段と、単位時間あたりの前記自車両の移動距離の比を計算する手段と、単位時間あたりの前記先行車両の移動距離の比を計算する手段と、前記自車両と前記先行車両の加速度と前記先行車両の方位角度と前記自車両と前記先行車両の移動距離の比の関係から前記自車両と前記先行車両が同一直線道路走行していることを判定する手段と、前記判定手段の結果に基づいて光軸ずれ量を算出する手段を提供する。
【0009】
本発明の第2の発明は、前記自車両と前記先行車両の車間距離一定の状態を前記判定手段の開始条件に用いる手段を提供する。
【0010】
本発明の第3の発明は、前記自車両と前記先行車両が加速状態にあり、前記先行車両の加速度が前記自車両よりも大きい条件を用いて前記判定をする手段を提供する。
【0011】
本発明の第4の発明は、前記先行車両の検知する方位角度が任意の一定範囲内にあることを条件に用いて前記判定をする手段を提供する。
【0012】
本発明の第5の発明は、前記自車両と前記先行車両の単位時間あたりの移動距離の比が一致していないことを条件に用いて前記判定をする手段を提供する。
【0013】
本発明の第6の発明は、前記自車両と前記先行車両が同一直線道路走行している期間の、初めの任意時間と終わりの任意時間を除外した時間に採取した先行車両の方位角度を統計処理し、光軸ずれ量を算出する手段を提供する。
【0014】
本発明の第7の発明は、前記光軸ずれ量算出手段により、算出した光軸ずれ量に応じ、検知した先行車両の方位角度を補正する手段を提供する。
【0015】
本発明の第8の発明は、前記光軸ずれ量算出手段により、算出した光軸ずれ量が所定値以上かどうか判断する手段と、所定値を超えた場合に外部装置に報知する手段を提供する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本出願の実施例を図面を用いて説明する。
【0017】
図1に本発明を適用したレーダ装置1の構成図を示す。レーダ装置1は、レーダモジュール2及び信号処理装置3を内蔵する。レーダモジュール2はレーダ装置1の前方にある先行車両を検出するために電波もしくはレーザ波を送受信し、送受信波の周波数や位相情報を含む中間信号11を出力する。信号処理装置3は中間信号11を入力する。信号処理装置3はA/D変換器4,先行車両検知手段5,走行状態判定手段6,光軸ずれ量算出手段7,方位角度補正手段8、及び光軸エラー情報出力手段9を内蔵する。中間信号11はサンプリング信号12に変換され先行車両検知手段5に入力される。先行車両検知手段5は、サンプリング信号12と車速センサ10からの車速信号18の情報をもとに、先行車両情報A13(車間距離,相対速度、及び方位角度)を算出する。さらに、走行状態判定手段6は、車速信号18と、先行車両情報A13から、自車両と先行車両の加速度の状態と、先行車両の方位角度、及び自車両と先行車両の単位時間中の移動距離の比を算出し、任意の走行パターンから、自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態を判定する。さらに、光軸ずれ量算出手段7は、任意の走行状態情報(自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態の時)が得られたとき、先行車両の方位角度を統計処理し光軸ずれ量を算出する。方位角度手段8は、光軸ずれ情報16と先行車両情報A13の方位角度から補正した方位角度を算出する(先行車両情報B14)。また光軸エラー情報出力手段は、光軸ずれ量(光軸ずれ情報16)が所定の値を超えた場合、自己診断情報17を出力する。先行車両情報B14及び自己診断情報17はACCユニット(ACC:Adaptive Cruise Control(車間距離制御))に伝達される。
【0018】
図2にレーダ装置1を適用したACCシステムの構成図を示す。自車両22はレーダ装置1及びACCユニット23を搭載する。レーダ装置1は前方にある先行車両21の車間距離,相対速度、及び方位角度を算出して、先行車両情報B14としてACCユニット23に伝達する。ACCユニット23は先行車両情報からスロットル制御,AT制御及びブレーキ制御を実行し、先行車両に対して車間距離制御を実行する。
【0019】
次に本発明の光軸ずれ検知手段の構成について説明する。図3に光軸ずれ角度αの状態でレーダ装置を取り付け、先行車両21を追従する自車両22がある。先行車両及び自車両は同一直線上で走行した場合、レーダが検知する方位角度は常に一定の角度(α:左方向をマイナス方向に定義)が得られる。この状態で、方位角度のデータを収集し、平均計算等の統計処理を施すことで、光軸ずれ量αを算出することができる。
【0020】
次に、先行車両及び自車両は同一直線上を走行していることを判別する手段について説明する。本発明では、以下に示す自車両及び先行車両の走行パターンの条件が成立した場合、自車両と先行車両が同一の直線道路を走行していると判定する。
【0021】
▲1▼条件1:先行車両との車間距離一定の場合(初期条件)
この状態は自車両及び先行車両がお互いに停止しているか、もしくは車間距離を一定に保ちながら一定速走行をしている状態にある。
【0022】
▲2▼条件2:条件1が成立した状態から、自車速度が増加し、かつ、先行車両との車間距離が増大する場合。
【0023】
この状態は、自車両及び先行車両が共に加速状態にある。図3で示す先行車両加速度A>自車両加速度Bの関係が成り立つ。ここで、先行車両加速度Aは自車両加速度B及び相対速度の微分を加えることで算出することができる。
【0024】
通常、車両が加速可能なコース条件は、以下の3パターンである。
【0025】
(a)直線である場合(通常、曲線路では加速しない)。
【0026】
(b)曲線路から直線に移る場合。
【0027】
(c)曲線路において、加速できる状態:十分に減速し、曲率一定の曲線路に進入した場合。
【0028】
(d)曲線路において、加速できる状態:曲線路に進入してから曲線路半径が大きくなり、加速できる場合。
【0029】
▲3▼条件3:条件1,条件2が成立した状態で、検知した方位角度範囲が一定以内に収束している場合。
【0030】
ここで、検知した方位角度範囲一定内の範囲は、レーダ装置が求められる要求角度精度である。ことが望ましい。例えば、要求角度精度0.3° であれば、先行車両及び自車両が同一直線を走行していれば、方位角度のばらつきは±0.3° 以内である。したがって条件3の「検知した方位角度範囲が一定」の範囲は要求角度精度±0.3° 以内と定義できる。
【0031】
車間距離が増大した場合、上記の(b)は、先行車両の方位角度がレーダの正面方向に移動するため、方位角度が一定にならないので、条件3を満たすことはできない。(c)は、車間距離が大きくなると、方位角度が正面方向から離れて、大きくなるので、同様に条件3を満たすことはできない。
【0032】
(d)の場合、方位角度が一定になるように、自車両及び先行車両が加速しながら、走行できる走行路としては、図4に示す曲線路半径が大きくなる方向に変化する渦巻き状の曲線路が考えれられる。この渦巻き曲線は30°,60°,90°の角をもつ三角形を組み合わせて60°になる頂点を結んで描画したものである。直角三角形の斜辺と同じ長さの底辺を持つ直角三角形を隣りに合わせて、徐々に大きな三角形を組み合わせた。隣り同士の三角形の大きさの比は、1:1/cos(30°)となる。図4のA地点に自車両、B地点に先行車両を配置した場合の自車両から先行車両に対する方位角度と、B地点に自車両、C地点に先行車両を配置した場合の方位角度は一致する。つまり、回転半径の中心からみて、30°に相当する距離を、自車両,先行車両ともに進んだ場合、方位角度が常に一定で、自車両及び先行車両は加速しながら走行することが可能となる。この例では、渦巻き状の曲線路は、回転中心から30°おきに直角差直角三角形を組み合わせているが、より、小さい角度の直角三角形を組み合わせて、回転半径の変化を緩やかにすることもできる。
【0033】
現実的に、上記の形状の曲線路は少なく、また自車に対する先行車両の方位角度を一定に保つようにお互いに加速しながら走行するのは困難である。しかしながら、この要素を除外するため以下の条件を加えることにより、直線路走行状態を判定することができる。
【0034】
図4の渦巻き状の曲線路のA地点−B地点−C地点−D地点において自車に対する先行車両の方位角度を一定に保つようにお互いに加速しながら走行するためには、自車両及び先行車両の単位時間あたりの移動距離の比が一致する必要がある。A地点からB地点までの移動距離をXとした場合、次の移動距離(B地点からC地点)の移動距離はX/cos(30°)になる。また次の区間(C地点からD地点)の距離はX/((cos(30°))2)となり、隣りの区間の移動距離の比が、1:1/cos(30°)の関係がある。つまり、下記の(式1)の関係が成り立つ。
【0035】
ここで、次の条件を加えて、方位角度が一定となる渦巻き曲線路の条件を除外する。
【0036】
▲4▼条件4:自車両と先行車両の単位時間当たりの移動距離の比が一致しない。したがって、上記の4つの条件が成立した場合は、先行車両及び自車両は互いに同一直線道路を走行していると判断できる。
【0037】
上記の4つの条件を判別し、光軸ずれ補正に使用する方位角度を算出する処理のフローチャートを図5に示す。この処理は一定周期起動処理である。初めに、処理500で車間距離を検出する。次に車間距離が一定かどうかを判定する(判定501:前述の▲1▼条件1に相当)。この条件が成立した場合は、開始FLAGをONにする(処理503)。その後一旦、この処理を終了する。次にこの処理が起動されたときに、未だ判定501の条件が成立している場合は、開始FLAGをON(処理503)にしたまま処理を終了するが、判定501が成立しない場合(つまり、自車両もしくは先行車両が動き出したことを意味する)、次の処理504を実行する。処理504は自車両の移動距離・自車速度・加速度を検出する。ここで、移動距離は自車速度の積分、加速度は自車速度を微分することで求めることができる。判定505で自車両が加速しているかどうかを判定する。判定が成立しない場合(先に先行車両が加速し、相対速度が発生したと判断できる)、処理を終了する。判定505が成立した場合は、処理506で、先行車両の移動距離・車間距離・相対速度・加速度検出する。判定507で、先行車両が加速状態かどうかを判定する(判定505及び判定507が上記▲2▼条件2に相当)。判定が成立した場合、次に、処理508により先行車両の方位角度を算出する。判定509により、方位角度のばらつきが一定範囲内であれば(上記、▲3▼条件3に相当)、処理510において、次の前回と今回の算出された自車両の移動距離の比を計算する。次に、処理511において、次の前回と今回の算出された先行車両の移動距離の比を計算する。次に判定512において、自車両の移動距離の比と先行車両の移動距離の比の比較を行う。この2つの比が一致していない場合(上記、▲4▼条件4に相当)、自車両及び先行車両が同一の直線道路を走行していると判断できる条件が成立する。そこで、次の処理513において、成立FLAG=ONとする。成立FLAGがONであることは、自車両及び先行車両が同一直線道路を走行していることを意味する。判定507,509,512が成立しない場合は、開始FLAG=0FF(処理514)、及び成立FLAG=OFF(処理515)として、処理を終了する。
【0038】
次に、図6を用いて、光軸ずれ補正に用いる方位角度のデータ収集期間を説明する。先の図5の成立FLAGがONになった場合(先行車両及び自車両が直線走行状態)、先行車両の方位角度データ(方位角度α)のモニタを開始する。ここでこの条件が成立開始のA秒間及び、不成立になる前のB秒間のデータは統計処理に用いるデータとして蓄積しないことにする。成立直後と、不成立直前のデータは採取すべき方位角度一定範囲の上下限に近いデータである可能性が高い。そのため、光軸ずれ量の計算精度が悪くなる。したがって図6の区間Cのデータを蓄積して、統計処理に用いる。また、統計処理をするためには十分なデータ数が必要であるため、C秒以上の蓄積データがない場合は、統計処理を行わないようにする。
【0039】
図7に以上の処理のフローチャートを示す。判定701において、成立FLAG=ONであるとき、成立時間Tのカウントアップを開始する(処理703)。TがA秒を経過した場合(判定704)、統計処理に用いる先行車両方位角度データのサンプリングを開始する(処理705)。さらに、T>(A秒+B秒)経過したとき(判定706)、TからB秒さかのぼった地点のサンプリングデータを統計処理に用いるデータとして蓄積を開始する(処理707)。判定701において、成立FLAG=OFFになった場合、統計処理に用いる蓄積データがC秒間以上あった場合(判定702)、蓄積データの統計処理を実行し光軸ずれ角度の平均値(αave )を算出する(処理708)。その後、蓄積データクリア(処理709)、成立時間Tのゼロクリアを実行する(処理710)。判定702において、蓄積データが不充分であった場合も、処理709及び処理710が実行される。
【0040】
図8において、レーダが予め持つ0°方向の基準に対して、現時点の計測した先行車両方位角度α、上記で求まった光軸ずれ角度量(αave )、及び補正角度β、及び補正後の先行車両方位角度α′の関係を表す。
【0041】
β=−1×αave (式2)
α′=α+β (式3)
(式2)において、αave の正負の反転値を補正角度βとし、(式3)において、現在の方位角度αにβを足しこむことにより補正後の先行車両の方位角度α′が求まる。
【0042】
ここで、この補正角度βが、レーダ装置の計測可能な最大方位角度範囲を逸脱している場合は、補正をかけてもレーダ装置が正常に動作できない可能性があるので、外部ユニット等にエラー情報を伝達する。例えば、ACCユニットに対して、方位角度範囲±8°のターゲット情報を出力し、内部の計測可能な最大方位角度範囲が±12°のレーダ装置の場合において、左右に4°のマージン(調整角度の余裕)がある。つまり、レーダの光軸ずれが4°までであれば、上述の光軸ずれ補正手段により角度補正をかけて、方位角度範囲±8°を確保することができるが、これを超えた場合は、仕様未達となる。このような場合は、ACCユニットに対して、自己診断情報(光軸エラー情報)情報を伝達する。
【0043】
図9に、上述の角度補正処理及び自己診断処理のフローチャートを示す。補正角度βを算出後(処理901)、補正後の先行車両方位角度α′を算出(処理902)し、判定903により、補正角度βとレーダ装置の光軸調整マージンの比較を行う。角度βが光軸調整マージンを超えた場合は、光軸ずれエラーをセット(処理905)する。超えない場合は光軸ずれエラーをクリア(処理904)する。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、ヨーレートセンサや操舵角センサの情報を用いずに、自車両及び先行車両の加速度や単位時間あたりの移動距離の比、及び先行車両の方位角度の情報から自車両及び先行車両が同一直線道路を走行していることを判定し、光軸ずれ角度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーダ装置のブロック図。
【図2】本発明のレーダ装置を搭載したACCシステムのブロック図。
【図3】光軸ずれ角度と光軸ずれ量を計算する走行状態を示す図。
【図4】光軸ずれ計算において除外すべき走行路形状を示す図。
【図5】光軸ずれ計算を実行する条件のフローチャート図。
【図6】光軸ずれ計算に用いる方位角度データの蓄積時間範囲を示す図。
【図7】光軸ずれ計算のフローチャート図。
【図8】補正角度と先行車両方位角度の関係を示す図。
【図9】光軸ずれエラー判定のフローチャート図。
【符号の説明】
1…レーダ装置、2…レーダモジュール、3…信号処理装置、5…先行車両検知手段、6…走行状態判定手段、7…光軸ずれ量算出手段、9…光軸エラー情報出力手段、10…車速センサ、11…中間信号、12…サンプリング信号、13…先行車両情報A、14…先行車両情報B、15…走行状態情報、16…光軸ずれ情報、17…自己診断情報、18…車速信号、21…先行車両、22…自車両、23…ACCユニット。
【発明の属する技術分野】
本発明は自車両の前方に存在する先行車両を検知するレーダ装置に関し、レーダ光軸のずれ量を検知して補正することにより先行車両の正確な位置を得ることが可能なレーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自車の自動運転や衝突防止を実現するための前方監視手段として、通常、レーダ装置が用いられている。そして、前方物票の正確な位置を検出するためには、レーダ装置の光軸と自車の前後軸を一致させる必要がある。レーダの取付位置において、外部衝撃,振動、もしくは、レーダの経年変化により、レーダが計測する水平方向の0度方向(光軸)が車両の進行方向とずれることがある。この場合、レーダ性能が損なわれ、先行車の位置を誤認識し、場合によっては前方に先行車が存在するにもかかわらず存在しないと判断し、その結果衝突を引き起こしてしまう恐れがある。そのため、光軸がずれたことをレーダが判断し、必要に応じて外部装置に報知し、かつ自動補正する機能が必要である。
【0003】
公知例特開平11−142520号や特開平11−94943号では、自車両及び先行車両が同一の直線道路を走行中に先行車両の方位角度を利用して、光軸ずれ量を算出し、補正に用いる手段を提供している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、公知例の光軸ずれ算出方法では、ヨーレートセンサや操舵角センサを用い、自車両及び先行車両が直線道路を走行していることを判別する手段が必要である。これらのセンサを持たない車両にレーダ装置を後付けする場合は、これらのセンサも改めて取りつける必要があるため、適応車種の制限,取付性,コストアップの問題があった。
【0005】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ヨーレートセンサや操舵角センサの情報を用いずに、自車両及び先行車両の加速度や単位時間あたりの移動距離の比、及び先行車両の方位角度の情報から自車両及び先行車両が同一直線道路を走行していることを判別する処理を用い、光軸ずれ角度を算出できる方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の問題点を解決するために、レーダ装置を搭載する自車両と先行車両の加速度の状態と、先行車両の方位角度、及び自車両と先行車両の単位時間中の移動距離の比を算出し、任意の走行パターンから、自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態を判定し、この状態において、取得したデータに基づき、先行車両の方位角度を統計処理し光軸ずれを算出する手段を提供する。
【0007】
本発明は、具体的には次に掲げる装置および方法により実現される。
【0008】
本発明の第1の発明は、自車両の加速度を検知する手段と、その前方にある先行車両の加速度を検知する手段と、前記先行車両との車間距離を検出する手段と、前記自車両と前記先行車両との相対速度を検出する手段と、前記先行車両の方位角度を算出する手段と、単位時間あたりの前記自車両の移動距離の比を計算する手段と、単位時間あたりの前記先行車両の移動距離の比を計算する手段と、前記自車両と前記先行車両の加速度と前記先行車両の方位角度と前記自車両と前記先行車両の移動距離の比の関係から前記自車両と前記先行車両が同一直線道路走行していることを判定する手段と、前記判定手段の結果に基づいて光軸ずれ量を算出する手段を提供する。
【0009】
本発明の第2の発明は、前記自車両と前記先行車両の車間距離一定の状態を前記判定手段の開始条件に用いる手段を提供する。
【0010】
本発明の第3の発明は、前記自車両と前記先行車両が加速状態にあり、前記先行車両の加速度が前記自車両よりも大きい条件を用いて前記判定をする手段を提供する。
【0011】
本発明の第4の発明は、前記先行車両の検知する方位角度が任意の一定範囲内にあることを条件に用いて前記判定をする手段を提供する。
【0012】
本発明の第5の発明は、前記自車両と前記先行車両の単位時間あたりの移動距離の比が一致していないことを条件に用いて前記判定をする手段を提供する。
【0013】
本発明の第6の発明は、前記自車両と前記先行車両が同一直線道路走行している期間の、初めの任意時間と終わりの任意時間を除外した時間に採取した先行車両の方位角度を統計処理し、光軸ずれ量を算出する手段を提供する。
【0014】
本発明の第7の発明は、前記光軸ずれ量算出手段により、算出した光軸ずれ量に応じ、検知した先行車両の方位角度を補正する手段を提供する。
【0015】
本発明の第8の発明は、前記光軸ずれ量算出手段により、算出した光軸ずれ量が所定値以上かどうか判断する手段と、所定値を超えた場合に外部装置に報知する手段を提供する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本出願の実施例を図面を用いて説明する。
【0017】
図1に本発明を適用したレーダ装置1の構成図を示す。レーダ装置1は、レーダモジュール2及び信号処理装置3を内蔵する。レーダモジュール2はレーダ装置1の前方にある先行車両を検出するために電波もしくはレーザ波を送受信し、送受信波の周波数や位相情報を含む中間信号11を出力する。信号処理装置3は中間信号11を入力する。信号処理装置3はA/D変換器4,先行車両検知手段5,走行状態判定手段6,光軸ずれ量算出手段7,方位角度補正手段8、及び光軸エラー情報出力手段9を内蔵する。中間信号11はサンプリング信号12に変換され先行車両検知手段5に入力される。先行車両検知手段5は、サンプリング信号12と車速センサ10からの車速信号18の情報をもとに、先行車両情報A13(車間距離,相対速度、及び方位角度)を算出する。さらに、走行状態判定手段6は、車速信号18と、先行車両情報A13から、自車両と先行車両の加速度の状態と、先行車両の方位角度、及び自車両と先行車両の単位時間中の移動距離の比を算出し、任意の走行パターンから、自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態を判定する。さらに、光軸ずれ量算出手段7は、任意の走行状態情報(自車両と先行車両が同一直線の道路を走行している状態の時)が得られたとき、先行車両の方位角度を統計処理し光軸ずれ量を算出する。方位角度手段8は、光軸ずれ情報16と先行車両情報A13の方位角度から補正した方位角度を算出する(先行車両情報B14)。また光軸エラー情報出力手段は、光軸ずれ量(光軸ずれ情報16)が所定の値を超えた場合、自己診断情報17を出力する。先行車両情報B14及び自己診断情報17はACCユニット(ACC:Adaptive Cruise Control(車間距離制御))に伝達される。
【0018】
図2にレーダ装置1を適用したACCシステムの構成図を示す。自車両22はレーダ装置1及びACCユニット23を搭載する。レーダ装置1は前方にある先行車両21の車間距離,相対速度、及び方位角度を算出して、先行車両情報B14としてACCユニット23に伝達する。ACCユニット23は先行車両情報からスロットル制御,AT制御及びブレーキ制御を実行し、先行車両に対して車間距離制御を実行する。
【0019】
次に本発明の光軸ずれ検知手段の構成について説明する。図3に光軸ずれ角度αの状態でレーダ装置を取り付け、先行車両21を追従する自車両22がある。先行車両及び自車両は同一直線上で走行した場合、レーダが検知する方位角度は常に一定の角度(α:左方向をマイナス方向に定義)が得られる。この状態で、方位角度のデータを収集し、平均計算等の統計処理を施すことで、光軸ずれ量αを算出することができる。
【0020】
次に、先行車両及び自車両は同一直線上を走行していることを判別する手段について説明する。本発明では、以下に示す自車両及び先行車両の走行パターンの条件が成立した場合、自車両と先行車両が同一の直線道路を走行していると判定する。
【0021】
▲1▼条件1:先行車両との車間距離一定の場合(初期条件)
この状態は自車両及び先行車両がお互いに停止しているか、もしくは車間距離を一定に保ちながら一定速走行をしている状態にある。
【0022】
▲2▼条件2:条件1が成立した状態から、自車速度が増加し、かつ、先行車両との車間距離が増大する場合。
【0023】
この状態は、自車両及び先行車両が共に加速状態にある。図3で示す先行車両加速度A>自車両加速度Bの関係が成り立つ。ここで、先行車両加速度Aは自車両加速度B及び相対速度の微分を加えることで算出することができる。
【0024】
通常、車両が加速可能なコース条件は、以下の3パターンである。
【0025】
(a)直線である場合(通常、曲線路では加速しない)。
【0026】
(b)曲線路から直線に移る場合。
【0027】
(c)曲線路において、加速できる状態:十分に減速し、曲率一定の曲線路に進入した場合。
【0028】
(d)曲線路において、加速できる状態:曲線路に進入してから曲線路半径が大きくなり、加速できる場合。
【0029】
▲3▼条件3:条件1,条件2が成立した状態で、検知した方位角度範囲が一定以内に収束している場合。
【0030】
ここで、検知した方位角度範囲一定内の範囲は、レーダ装置が求められる要求角度精度である。ことが望ましい。例えば、要求角度精度0.3° であれば、先行車両及び自車両が同一直線を走行していれば、方位角度のばらつきは±0.3° 以内である。したがって条件3の「検知した方位角度範囲が一定」の範囲は要求角度精度±0.3° 以内と定義できる。
【0031】
車間距離が増大した場合、上記の(b)は、先行車両の方位角度がレーダの正面方向に移動するため、方位角度が一定にならないので、条件3を満たすことはできない。(c)は、車間距離が大きくなると、方位角度が正面方向から離れて、大きくなるので、同様に条件3を満たすことはできない。
【0032】
(d)の場合、方位角度が一定になるように、自車両及び先行車両が加速しながら、走行できる走行路としては、図4に示す曲線路半径が大きくなる方向に変化する渦巻き状の曲線路が考えれられる。この渦巻き曲線は30°,60°,90°の角をもつ三角形を組み合わせて60°になる頂点を結んで描画したものである。直角三角形の斜辺と同じ長さの底辺を持つ直角三角形を隣りに合わせて、徐々に大きな三角形を組み合わせた。隣り同士の三角形の大きさの比は、1:1/cos(30°)となる。図4のA地点に自車両、B地点に先行車両を配置した場合の自車両から先行車両に対する方位角度と、B地点に自車両、C地点に先行車両を配置した場合の方位角度は一致する。つまり、回転半径の中心からみて、30°に相当する距離を、自車両,先行車両ともに進んだ場合、方位角度が常に一定で、自車両及び先行車両は加速しながら走行することが可能となる。この例では、渦巻き状の曲線路は、回転中心から30°おきに直角差直角三角形を組み合わせているが、より、小さい角度の直角三角形を組み合わせて、回転半径の変化を緩やかにすることもできる。
【0033】
現実的に、上記の形状の曲線路は少なく、また自車に対する先行車両の方位角度を一定に保つようにお互いに加速しながら走行するのは困難である。しかしながら、この要素を除外するため以下の条件を加えることにより、直線路走行状態を判定することができる。
【0034】
図4の渦巻き状の曲線路のA地点−B地点−C地点−D地点において自車に対する先行車両の方位角度を一定に保つようにお互いに加速しながら走行するためには、自車両及び先行車両の単位時間あたりの移動距離の比が一致する必要がある。A地点からB地点までの移動距離をXとした場合、次の移動距離(B地点からC地点)の移動距離はX/cos(30°)になる。また次の区間(C地点からD地点)の距離はX/((cos(30°))2)となり、隣りの区間の移動距離の比が、1:1/cos(30°)の関係がある。つまり、下記の(式1)の関係が成り立つ。
【0035】
ここで、次の条件を加えて、方位角度が一定となる渦巻き曲線路の条件を除外する。
【0036】
▲4▼条件4:自車両と先行車両の単位時間当たりの移動距離の比が一致しない。したがって、上記の4つの条件が成立した場合は、先行車両及び自車両は互いに同一直線道路を走行していると判断できる。
【0037】
上記の4つの条件を判別し、光軸ずれ補正に使用する方位角度を算出する処理のフローチャートを図5に示す。この処理は一定周期起動処理である。初めに、処理500で車間距離を検出する。次に車間距離が一定かどうかを判定する(判定501:前述の▲1▼条件1に相当)。この条件が成立した場合は、開始FLAGをONにする(処理503)。その後一旦、この処理を終了する。次にこの処理が起動されたときに、未だ判定501の条件が成立している場合は、開始FLAGをON(処理503)にしたまま処理を終了するが、判定501が成立しない場合(つまり、自車両もしくは先行車両が動き出したことを意味する)、次の処理504を実行する。処理504は自車両の移動距離・自車速度・加速度を検出する。ここで、移動距離は自車速度の積分、加速度は自車速度を微分することで求めることができる。判定505で自車両が加速しているかどうかを判定する。判定が成立しない場合(先に先行車両が加速し、相対速度が発生したと判断できる)、処理を終了する。判定505が成立した場合は、処理506で、先行車両の移動距離・車間距離・相対速度・加速度検出する。判定507で、先行車両が加速状態かどうかを判定する(判定505及び判定507が上記▲2▼条件2に相当)。判定が成立した場合、次に、処理508により先行車両の方位角度を算出する。判定509により、方位角度のばらつきが一定範囲内であれば(上記、▲3▼条件3に相当)、処理510において、次の前回と今回の算出された自車両の移動距離の比を計算する。次に、処理511において、次の前回と今回の算出された先行車両の移動距離の比を計算する。次に判定512において、自車両の移動距離の比と先行車両の移動距離の比の比較を行う。この2つの比が一致していない場合(上記、▲4▼条件4に相当)、自車両及び先行車両が同一の直線道路を走行していると判断できる条件が成立する。そこで、次の処理513において、成立FLAG=ONとする。成立FLAGがONであることは、自車両及び先行車両が同一直線道路を走行していることを意味する。判定507,509,512が成立しない場合は、開始FLAG=0FF(処理514)、及び成立FLAG=OFF(処理515)として、処理を終了する。
【0038】
次に、図6を用いて、光軸ずれ補正に用いる方位角度のデータ収集期間を説明する。先の図5の成立FLAGがONになった場合(先行車両及び自車両が直線走行状態)、先行車両の方位角度データ(方位角度α)のモニタを開始する。ここでこの条件が成立開始のA秒間及び、不成立になる前のB秒間のデータは統計処理に用いるデータとして蓄積しないことにする。成立直後と、不成立直前のデータは採取すべき方位角度一定範囲の上下限に近いデータである可能性が高い。そのため、光軸ずれ量の計算精度が悪くなる。したがって図6の区間Cのデータを蓄積して、統計処理に用いる。また、統計処理をするためには十分なデータ数が必要であるため、C秒以上の蓄積データがない場合は、統計処理を行わないようにする。
【0039】
図7に以上の処理のフローチャートを示す。判定701において、成立FLAG=ONであるとき、成立時間Tのカウントアップを開始する(処理703)。TがA秒を経過した場合(判定704)、統計処理に用いる先行車両方位角度データのサンプリングを開始する(処理705)。さらに、T>(A秒+B秒)経過したとき(判定706)、TからB秒さかのぼった地点のサンプリングデータを統計処理に用いるデータとして蓄積を開始する(処理707)。判定701において、成立FLAG=OFFになった場合、統計処理に用いる蓄積データがC秒間以上あった場合(判定702)、蓄積データの統計処理を実行し光軸ずれ角度の平均値(αave )を算出する(処理708)。その後、蓄積データクリア(処理709)、成立時間Tのゼロクリアを実行する(処理710)。判定702において、蓄積データが不充分であった場合も、処理709及び処理710が実行される。
【0040】
図8において、レーダが予め持つ0°方向の基準に対して、現時点の計測した先行車両方位角度α、上記で求まった光軸ずれ角度量(αave )、及び補正角度β、及び補正後の先行車両方位角度α′の関係を表す。
【0041】
β=−1×αave (式2)
α′=α+β (式3)
(式2)において、αave の正負の反転値を補正角度βとし、(式3)において、現在の方位角度αにβを足しこむことにより補正後の先行車両の方位角度α′が求まる。
【0042】
ここで、この補正角度βが、レーダ装置の計測可能な最大方位角度範囲を逸脱している場合は、補正をかけてもレーダ装置が正常に動作できない可能性があるので、外部ユニット等にエラー情報を伝達する。例えば、ACCユニットに対して、方位角度範囲±8°のターゲット情報を出力し、内部の計測可能な最大方位角度範囲が±12°のレーダ装置の場合において、左右に4°のマージン(調整角度の余裕)がある。つまり、レーダの光軸ずれが4°までであれば、上述の光軸ずれ補正手段により角度補正をかけて、方位角度範囲±8°を確保することができるが、これを超えた場合は、仕様未達となる。このような場合は、ACCユニットに対して、自己診断情報(光軸エラー情報)情報を伝達する。
【0043】
図9に、上述の角度補正処理及び自己診断処理のフローチャートを示す。補正角度βを算出後(処理901)、補正後の先行車両方位角度α′を算出(処理902)し、判定903により、補正角度βとレーダ装置の光軸調整マージンの比較を行う。角度βが光軸調整マージンを超えた場合は、光軸ずれエラーをセット(処理905)する。超えない場合は光軸ずれエラーをクリア(処理904)する。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、ヨーレートセンサや操舵角センサの情報を用いずに、自車両及び先行車両の加速度や単位時間あたりの移動距離の比、及び先行車両の方位角度の情報から自車両及び先行車両が同一直線道路を走行していることを判定し、光軸ずれ角度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーダ装置のブロック図。
【図2】本発明のレーダ装置を搭載したACCシステムのブロック図。
【図3】光軸ずれ角度と光軸ずれ量を計算する走行状態を示す図。
【図4】光軸ずれ計算において除外すべき走行路形状を示す図。
【図5】光軸ずれ計算を実行する条件のフローチャート図。
【図6】光軸ずれ計算に用いる方位角度データの蓄積時間範囲を示す図。
【図7】光軸ずれ計算のフローチャート図。
【図8】補正角度と先行車両方位角度の関係を示す図。
【図9】光軸ずれエラー判定のフローチャート図。
【符号の説明】
1…レーダ装置、2…レーダモジュール、3…信号処理装置、5…先行車両検知手段、6…走行状態判定手段、7…光軸ずれ量算出手段、9…光軸エラー情報出力手段、10…車速センサ、11…中間信号、12…サンプリング信号、13…先行車両情報A、14…先行車両情報B、15…走行状態情報、16…光軸ずれ情報、17…自己診断情報、18…車速信号、21…先行車両、22…自車両、23…ACCユニット。
Claims (8)
- 自車両の加速度を検知する手段と、その前方にある先行車両の加速度を検知する手段と、前記自車両と前記先行車両との車間距離を検出する手段と、前記自車両と前記先行車両との相対速度を検出する手段と、前記先行車両の方位角度を算出する手段と、単位時間あたりの前記自車両の移動距離の比を計算する手段と、単位時間あたりの前記先行車両の移動距離の比を計算する手段と、前記自車両と前記先行車両の加速度と前記先行車両の方位角度と前記自車両と前記先行車両の移動距離の比の関係から前記自車両と前記先行車両が同一直線道路走行していることを判定する判定手段と、前記判定手段の結果に基づいて光軸ずれ量を算出する手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。
- 前記自車両と前記先行車両との車間距離が一定の状態を、前記判定の開始条件に用いることを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記自車両と前記先行車両が加速状態にあり、先行車両の加速度が自車両よりも大きい条件を用いて前記判定することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記先行車両の検知する方位角度が任意の一定範囲内にあることを条件に用いて前記判定することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記自車両と前記先行車両の単位時間あたりの移動距離の比が一致していないことを条件に用いて前記判定することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記自車両と前記先行車両が同一直線道路走行している期間の、初めの任意時間と終りの任意時間を除外した時間に採取した先行車両の方位角度を統計処理し、光軸ずれ量を算出する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記光軸ずれ量算出手段により、算出した光軸ずれ量に応じ、検知した先行車両の方位角度を補正する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記光軸ずれ量算出手段により、算出した光軸ずれ量が所定値以上かどうか判断する手段と、その所定値を超えた場合に外部装置に報知する手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
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