JP2861431B2 - 車載用測距装置 - Google Patents
車載用測距装置Info
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- JP2861431B2 JP2861431B2 JP3037547A JP3754791A JP2861431B2 JP 2861431 B2 JP2861431 B2 JP 2861431B2 JP 3037547 A JP3037547 A JP 3037547A JP 3754791 A JP3754791 A JP 3754791A JP 2861431 B2 JP2861431 B2 JP 2861431B2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車載用測距装置、特に近
距離用測距センサと遠距離用測距センサを併用して先行
車などの対象物までの距離を測定する装置に関する。
距離用測距センサと遠距離用測距センサを併用して先行
車などの対象物までの距離を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両周囲の対象物、例えば先
行車までの距離を検出し、この対象物との距離を維持し
つつ、あるいはこれらの対象物への衝突を避けながら車
両を自動走行させるシステムが開発されている。このよ
うな自動走行システムにおいては、対象物をいかに高精
度に認識するかが最重要課題となっている。このため、
従来より、例えばCCDカメラを用いた検出装置、ある
いはレーザ光や超音波ビームを用いたレーダ装置により
対象物までの距離や相対速度を検出する装置が提案され
ている。しかし、レーザ光は対象物から反射されて戻っ
てくるまでの時間が短く、ある程度以上対象物までの距
離がなければ高精度に検出できないのに対し、CCDカ
メラや超音波等は明瞭に結像できない、あるいは超音波
が減衰してしまう等の理由により対象物がある程度以上
離れると測定困難となる。
行車までの距離を検出し、この対象物との距離を維持し
つつ、あるいはこれらの対象物への衝突を避けながら車
両を自動走行させるシステムが開発されている。このよ
うな自動走行システムにおいては、対象物をいかに高精
度に認識するかが最重要課題となっている。このため、
従来より、例えばCCDカメラを用いた検出装置、ある
いはレーザ光や超音波ビームを用いたレーダ装置により
対象物までの距離や相対速度を検出する装置が提案され
ている。しかし、レーザ光は対象物から反射されて戻っ
てくるまでの時間が短く、ある程度以上対象物までの距
離がなければ高精度に検出できないのに対し、CCDカ
メラや超音波等は明瞭に結像できない、あるいは超音波
が減衰してしまう等の理由により対象物がある程度以上
離れると測定困難となる。
【0003】そこで、これら各センサの測距範囲の特性
を考慮しつつ、近距離測定用にはCCDカメラや超音波
レーダ装置等を用い、一方遠距離用にはレーザレーダ装
置等を用いることにより、広範囲にわたって対象物まで
の距離を測定することが提案されている。
を考慮しつつ、近距離測定用にはCCDカメラや超音波
レーダ装置等を用い、一方遠距離用にはレーザレーダ装
置等を用いることにより、広範囲にわたって対象物まで
の距離を測定することが提案されている。
【0004】例えば、特開昭60−191913号公報
には、レーザ測距器と超音波を用いた近接センサの2個
の測距センサを設け、この2つの測距センサを車速に応
じて適宜切り換えて測距を行う構成が開示されている。
には、レーザ測距器と超音波を用いた近接センサの2個
の測距センサを設け、この2つの測距センサを車速に応
じて適宜切り換えて測距を行う構成が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、近距離用
測距センサと遠距離用測距センサを併用することによ
り、広範囲な測距が可能となるが、特に近距離用センサ
に用いられるCCDカメラや超音波レーダ装置において
は先行車のコントラストが低い場合やほとんどない場
合、あるいは先行車の後部が曲面状に形成されて反射波
が散乱されてしまう場合には測定することができなくな
る問題があった。特に、このような近距離用測距センサ
及び遠距離用測距センサを用いて自動追従システムなど
の自動走行システムを構築する場合には、このような対
象物等のターゲットロストはシステムの信頼性を大きく
損う原因となる。
測距センサと遠距離用測距センサを併用することによ
り、広範囲な測距が可能となるが、特に近距離用センサ
に用いられるCCDカメラや超音波レーダ装置において
は先行車のコントラストが低い場合やほとんどない場
合、あるいは先行車の後部が曲面状に形成されて反射波
が散乱されてしまう場合には測定することができなくな
る問題があった。特に、このような近距離用測距センサ
及び遠距離用測距センサを用いて自動追従システムなど
の自動走行システムを構築する場合には、このような対
象物等のターゲットロストはシステムの信頼性を大きく
損う原因となる。
【0006】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は近距離用測距センサと遠距離用測
距センサを併用する車載用測距装置において、近距離用
測距センサが対象物までの測距を不可能となった場合に
おいても対象物までの距離を高精度に算出することが可
能な車載用測距装置を提供することにある。
のであり、その目的は近距離用測距センサと遠距離用測
距センサを併用する車載用測距装置において、近距離用
測距センサが対象物までの測距を不可能となった場合に
おいても対象物までの距離を高精度に算出することが可
能な車載用測距装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る車載用測距装置は、遠限界距離R1位
置まで測距可能な近距離用測距センサと近限界距離R2
(R1>R2)以上測距可能な遠距離用測距センサを備
えた車載用測距装置において、距離出力がR2とR1と
の間にある場合に近距離用測距センサと遠距離用測距セ
ンサの測距値の比率を算出する比率演算手段と、近距離
用測距センサが検出不能である場合に検出不能直前の車
速から対象物までの距離を演算する第1距離演算手段
と、近距離用測距センサが検出不能である場合に遠距離
用測距センサの距離出力及び算出された比率に基づいて
対象物までの距離を演算する第2距離演算手段と、第1
及び第2手段にて算出された距離のうち、いずれか小な
る値を有する距離を対象物までの距離として採用する距
離選択手段とを有することを特徴とする。
に、本発明に係る車載用測距装置は、遠限界距離R1位
置まで測距可能な近距離用測距センサと近限界距離R2
(R1>R2)以上測距可能な遠距離用測距センサを備
えた車載用測距装置において、距離出力がR2とR1と
の間にある場合に近距離用測距センサと遠距離用測距セ
ンサの測距値の比率を算出する比率演算手段と、近距離
用測距センサが検出不能である場合に検出不能直前の車
速から対象物までの距離を演算する第1距離演算手段
と、近距離用測距センサが検出不能である場合に遠距離
用測距センサの距離出力及び算出された比率に基づいて
対象物までの距離を演算する第2距離演算手段と、第1
及び第2手段にて算出された距離のうち、いずれか小な
る値を有する距離を対象物までの距離として採用する距
離選択手段とを有することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の車載用測距装置はこのような構成を有
しており、先行車のコントラストがほとんどない場合や
超音波が反射されずに先行車までの測距を近距離用セン
サで行うことができなかった場合に車速から推定される
対象物までの距離及び本来距離出力として採用されない
遠距離用測距センサからの距離出力に基づき距離を演算
し、いずれか小なる方の距離を採用するのである。
しており、先行車のコントラストがほとんどない場合や
超音波が反射されずに先行車までの測距を近距離用セン
サで行うことができなかった場合に車速から推定される
対象物までの距離及び本来距離出力として採用されない
遠距離用測距センサからの距離出力に基づき距離を演算
し、いずれか小なる方の距離を採用するのである。
【0009】ここで、本来近限界距離R2以下の距離に
おいては遠距離用測距センサは正確に測距を行うことが
できないが、近距離用測距センサと遠距離用測距センサ
との重複範囲における両距離出力の関係を比率として求
めておき、この比率を基に遠距離用距離センサの距離出
力から距離を推定するのである。
おいては遠距離用測距センサは正確に測距を行うことが
できないが、近距離用測距センサと遠距離用測距センサ
との重複範囲における両距離出力の関係を比率として求
めておき、この比率を基に遠距離用距離センサの距離出
力から距離を推定するのである。
【0010】そして、演算された両距離のうちいずれか
小さい方を採用することにより、例えば追従走行等にお
いて安全な走行を行うものである。
小さい方を採用することにより、例えば追従走行等にお
いて安全な走行を行うものである。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る車載用
測距装置の一実施例を説明する。図1には本実施例の構
成ブロック図が示されており、図において近距離用測距
センサとしてCCDカメラ10が、そして遠距離用測距
センサとしてレーザレーダ12が設けられる。ここで、
CCDカメラ10は車両フロント部に所定距離離間して
2個上下に設置され、これらのCCDカメラ10の結像
位置の相違を検出して三角測量の原理により先行車まで
の車間距離を0〜20mの範囲で検出する。一方、レー
ザレーダ12はCCDカメラ10と同様に車両フロント
部に設けられ、細く絞ったレーザビームを前方に出射し
先行車より反射され戻ってくるまでの時間を測定するこ
とにより先行車までの車間距離を10〜100mの範囲
で検出する。従って、近距離センサCCDカメラ10の
遠限界距離は20m、遠距離用測距センサとしてのレー
ザレーダ12の近限界距離は10mとなる。
測距装置の一実施例を説明する。図1には本実施例の構
成ブロック図が示されており、図において近距離用測距
センサとしてCCDカメラ10が、そして遠距離用測距
センサとしてレーザレーダ12が設けられる。ここで、
CCDカメラ10は車両フロント部に所定距離離間して
2個上下に設置され、これらのCCDカメラ10の結像
位置の相違を検出して三角測量の原理により先行車まで
の車間距離を0〜20mの範囲で検出する。一方、レー
ザレーダ12はCCDカメラ10と同様に車両フロント
部に設けられ、細く絞ったレーザビームを前方に出射し
先行車より反射され戻ってくるまでの時間を測定するこ
とにより先行車までの車間距離を10〜100mの範囲
で検出する。従って、近距離センサCCDカメラ10の
遠限界距離は20m、遠距離用測距センサとしてのレー
ザレーダ12の近限界距離は10mとなる。
【0012】ここで、CCDカメラ10及びレーザレー
ダ12からの検出信号は所定の演算処理を行う電子制御
装置ECU14の信号処理回路14aに入力され、デジ
タル信号などに変換されCPU14bに供給されて車間
距離が算出される。そして、算出された車間距離に応じ
てCPU14bはスロットルアクチュエータ16及びブ
レーキアクチュエータ18に制御信号を供給して先行車
との車間距離に応じて追従走行を行う構成である。
ダ12からの検出信号は所定の演算処理を行う電子制御
装置ECU14の信号処理回路14aに入力され、デジ
タル信号などに変換されCPU14bに供給されて車間
距離が算出される。そして、算出された車間距離に応じ
てCPU14bはスロットルアクチュエータ16及びブ
レーキアクチュエータ18に制御信号を供給して先行車
との車間距離に応じて追従走行を行う構成である。
【0013】図2にはこの電子制御装置ECU14にて
行われる演算処理のフローチャートが示されている。ま
ず、S101にて現在時刻が車間距離計測時刻か否かが
判定される。計測時刻である場合には次のS102に移
行し、CCDカメラ10及びレーザレーダ12からの検
出信号を前述したように信号処理回路14aにてデジタ
ル信号に変換した後、結像位置の相違や反射時間から先
行車までの距離をCPU14bにより算出する。なお本
実施例においてはCCDカメラ10にて検出された距離
をa、レーザレーダ12により検出された距離をbとす
る。
行われる演算処理のフローチャートが示されている。ま
ず、S101にて現在時刻が車間距離計測時刻か否かが
判定される。計測時刻である場合には次のS102に移
行し、CCDカメラ10及びレーザレーダ12からの検
出信号を前述したように信号処理回路14aにてデジタ
ル信号に変換した後、結像位置の相違や反射時間から先
行車までの距離をCPU14bにより算出する。なお本
実施例においてはCCDカメラ10にて検出された距離
をa、レーザレーダ12により検出された距離をbとす
る。
【0014】S102にて車間距離a、bが算出された
後、S103にてこの検出距離が両センサ10、12の
重複範囲か否か、すなわち図3におけるA領域(10〜
20m)か否かが判定される。そして、このS103に
て検出距離が重複範囲内であると判定された場合には、
S104に移行し、両センサ10、12の距離出力a、
bの比率R=a/bが演算され、さらにS105にてこ
の比率Rの時間平均Ravが算出されメモリに格納され
る。
後、S103にてこの検出距離が両センサ10、12の
重複範囲か否か、すなわち図3におけるA領域(10〜
20m)か否かが判定される。そして、このS103に
て検出距離が重複範囲内であると判定された場合には、
S104に移行し、両センサ10、12の距離出力a、
bの比率R=a/bが演算され、さらにS105にてこ
の比率Rの時間平均Ravが算出されメモリに格納され
る。
【0015】このように、両センサ10、12の距離出
力a、bの比率を求めるのは以下の理由による。すなわ
ち、遠距離用測距センサとしてのレーザレーダ12の距
離出力は雨や霧などの車両走行環境条件により例えば図
3の車線領域の如く変化し(リニアリティは不変であ
る)、従ってこのレーザレーダ12の距離出力を基に近
距離を推定する場合にはこのような環境条件に左右され
難い基準(本実施例においては近距離用測距センサとし
てのCCDカメラ10)との関係を予め求めておく必要
があるからである。
力a、bの比率を求めるのは以下の理由による。すなわ
ち、遠距離用測距センサとしてのレーザレーダ12の距
離出力は雨や霧などの車両走行環境条件により例えば図
3の車線領域の如く変化し(リニアリティは不変であ
る)、従ってこのレーザレーダ12の距離出力を基に近
距離を推定する場合にはこのような環境条件に左右され
難い基準(本実施例においては近距離用測距センサとし
てのCCDカメラ10)との関係を予め求めておく必要
があるからである。
【0016】そして、比率Ravが算出された後この重
複範囲内における先行車との車間距離をε、δを定数と
して D=(ε・a+δ・b)/2 により算出する(S106)。
複範囲内における先行車との車間距離をε、δを定数と
して D=(ε・a+δ・b)/2 により算出する(S106)。
【0017】一方、S103にて距離出力が重複範囲
外、すなわち0〜10mかあるいは20〜100mの範
囲である場合には、S107に移行する。このS107
では距離出力がCCDカメラ10の有効範囲、すなわち
0〜10mであるか否かが判定される。そして、このS
107にてNO、すなわち20〜100mであると判定
された場合には、S108にてレーザレーダ12の距離
出力bを用い、 D=δ・b により車間距離を算出する。
外、すなわち0〜10mかあるいは20〜100mの範
囲である場合には、S107に移行する。このS107
では距離出力がCCDカメラ10の有効範囲、すなわち
0〜10mであるか否かが判定される。そして、このS
107にてNO、すなわち20〜100mであると判定
された場合には、S108にてレーザレーダ12の距離
出力bを用い、 D=δ・b により車間距離を算出する。
【0018】一方、S107にてYES、すなわち距離
出力がCCDカメラ10の有効範囲であると判定された
場合には、S109に移行する。
出力がCCDカメラ10の有効範囲であると判定された
場合には、S109に移行する。
【0019】このS109ではCCDカメラ10の距離
出力aが正常であるか否かが判定される。すなわち、A
1及びA2を定数として比率a/bがこのA1とA2の
間にあるか否かが判定される。先行車のコントラストが
低い場合やない場合にはCCDカメラ10にて距離を検
出することが不能となり、従ってこの場合の比率a/b
はA1以下となるか、あるいは誤動作によりA2以上の
大なる値を示すことになる。従って、このS109にて
YESと判定された場合には、CCDカメラ10は正常
に動作していると判断され、S110にてこのCCDカ
メラ10の距離出力Aを用い、 D=ε・a により車間距離を算出し、さらにS111にて時間カウ
ントtを1にリセットする。
出力aが正常であるか否かが判定される。すなわち、A
1及びA2を定数として比率a/bがこのA1とA2の
間にあるか否かが判定される。先行車のコントラストが
低い場合やない場合にはCCDカメラ10にて距離を検
出することが不能となり、従ってこの場合の比率a/b
はA1以下となるか、あるいは誤動作によりA2以上の
大なる値を示すことになる。従って、このS109にて
YESと判定された場合には、CCDカメラ10は正常
に動作していると判断され、S110にてこのCCDカ
メラ10の距離出力Aを用い、 D=ε・a により車間距離を算出し、さらにS111にて時間カウ
ントtを1にリセットする。
【0020】一方、S109にてNO、すなわち先行車
のコントラスト不足等によりCCDカメラ10が検出不
能となった場合にはS112以降の処理ステップに移行
する。このS112〜S116のステップでは2つの推
定車間距離を算出している。すなわち、第1はCCDカ
メラ10にて検出不能となる直前の相対車速から推定さ
れる車間距離であり、第2は前述のS104、S105
にて算出された比率Ravに基づきレーザレーダ12の
距離出力bから推定される車間距離である。そして、S
112〜S113が相対車速に基づく推定車間距離算出
ステップであり、S114がレーザレーダ12の距離出
力bに基づく車間距離推定ステップである。 すなわ
ち、S112ではまずCCDカメラ10が検出不能とな
る直前の相対速度を算出しており、図4に示されるよう
に時刻t1にてCCDカメラ10が検出不能となった場
合、この時刻t1における距離出力a(1)と位置制御
時間前の距離出力a(0)との差を制御時間Δtにて除
算することにより検出不能直前の相対車速Vを算出す
る。そして、S113にてこの相対速度Vから検出不能
状態の任意の時刻tにおける車間距離a(t)を a(t)=a(1)−V・(t−1) により算出する(図4参照)。
のコントラスト不足等によりCCDカメラ10が検出不
能となった場合にはS112以降の処理ステップに移行
する。このS112〜S116のステップでは2つの推
定車間距離を算出している。すなわち、第1はCCDカ
メラ10にて検出不能となる直前の相対車速から推定さ
れる車間距離であり、第2は前述のS104、S105
にて算出された比率Ravに基づきレーザレーダ12の
距離出力bから推定される車間距離である。そして、S
112〜S113が相対車速に基づく推定車間距離算出
ステップであり、S114がレーザレーダ12の距離出
力bに基づく車間距離推定ステップである。 すなわ
ち、S112ではまずCCDカメラ10が検出不能とな
る直前の相対速度を算出しており、図4に示されるよう
に時刻t1にてCCDカメラ10が検出不能となった場
合、この時刻t1における距離出力a(1)と位置制御
時間前の距離出力a(0)との差を制御時間Δtにて除
算することにより検出不能直前の相対車速Vを算出す
る。そして、S113にてこの相対速度Vから検出不能
状態の任意の時刻tにおける車間距離a(t)を a(t)=a(1)−V・(t−1) により算出する(図4参照)。
【0021】また、S114ではS105にて算出され
たRavを用いてレーザレーダ12の距離出力bから b(t)=Rav・b により時刻tにおける車間距離を推定する。
たRavを用いてレーザレーダ12の距離出力bから b(t)=Rav・b により時刻tにおける車間距離を推定する。
【0022】このように、相対速度及びレーザレーダ1
2の距離出力から2つの車間距離を推定するが、S11
5ではこのようにして推定された2つの車間距離のうち
その値の小さい方を車間距離Dとして採用する。すなわ
ち、 D=ε・Min(a(t)、b(t)) により車間距離を算出する。このように、値の小さな方
を車間距離として採用するのは、車間距離を小さく見積
ることにより安全な追従制御を行うためである。そし
て、S116にて時間カウンタTをΔtだけインクリメ
ントし前述の各ステップを繰り返す。
2の距離出力から2つの車間距離を推定するが、S11
5ではこのようにして推定された2つの車間距離のうち
その値の小さい方を車間距離Dとして採用する。すなわ
ち、 D=ε・Min(a(t)、b(t)) により車間距離を算出する。このように、値の小さな方
を車間距離として採用するのは、車間距離を小さく見積
ることにより安全な追従制御を行うためである。そし
て、S116にて時間カウンタTをΔtだけインクリメ
ントし前述の各ステップを繰り返す。
【0023】このように、近距離用測距センサとしての
CCDカメラが検出不能となった場合に検出不能直前の
相対速度及び通常状態における両センサの出力比率に基
づきレーザレーダの距離出力から車間距離を推定する2
通りの推定車間距離を算出し、いずれか小なる値の車間
距離をCCDカメラの検出不能状態における車間距離と
みなすことにより車間距離を常時算出するものであり、
近距離から遠距離まで高精度に常時先行車を監視するこ
とができるので追従走行システムの信頼性を大幅に向上
させることが可能となる。
CCDカメラが検出不能となった場合に検出不能直前の
相対速度及び通常状態における両センサの出力比率に基
づきレーザレーダの距離出力から車間距離を推定する2
通りの推定車間距離を算出し、いずれか小なる値の車間
距離をCCDカメラの検出不能状態における車間距離と
みなすことにより車間距離を常時算出するものであり、
近距離から遠距離まで高精度に常時先行車を監視するこ
とができるので追従走行システムの信頼性を大幅に向上
させることが可能となる。
【0024】なお、本実施例においては近距離用測距セ
ンサとしてCCDカメラを用いたが、もちろん超音波レ
ーダ装置を用いても同様に適用可能であることは言うま
でもない。
ンサとしてCCDカメラを用いたが、もちろん超音波レ
ーダ装置を用いても同様に適用可能であることは言うま
でもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車載
用測距装置によれば、近距離用測距センサと遠距離用測
距センサを併用し、かつ近距離用測距センサが検出不能
状態となった場合においても2通りの方法により車間距
離を推定するので、常時高精度な車間距離測定が可能と
なり、追従走行システムなどに適用した場合にシステム
の信頼性及び制御性を向上させることができる効果があ
る。
用測距装置によれば、近距離用測距センサと遠距離用測
距センサを併用し、かつ近距離用測距センサが検出不能
状態となった場合においても2通りの方法により車間距
離を推定するので、常時高精度な車間距離測定が可能と
なり、追従走行システムなどに適用した場合にシステム
の信頼性及び制御性を向上させることができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車載用測距装置の一実施例の構成
ブロック図である。
ブロック図である。
【図2】同実施例における演算処理フローチャート図で
ある。
ある。
【図3】同実施例におけるCCDカメラとレーザレーダ
の検出距離説明図である。
の検出距離説明図である。
【図4】同実施例におけるCCDカメラとレーザレーダ
の検出距離の時間プロファイル説明図である。
の検出距離の時間プロファイル説明図である。
10 CCDカメラ 12 レーザレーダ 14 電子制御装置ECU 16 スロットルアクチュエータ 18 ブレーキアクチュエータ
Claims (1)
- 【請求項1】遠限界距離R1位置まで測距可能な近距離
用測距センサと近限界距離R2(R1>R2)以上測距
可能な遠距離用測距センサを備えた車載用測距装置にお
いて、距離出力がR2とR1との間にある場合に前記近
距離用測距センサと遠距離用測距センサの測距値の比率
を算出する比率演算手段と、前記近距離用測距センサが
検出不能である場合に検出不能直前の車速から対象物ま
での距離を演算する第1距離演算手段と、前記近距離用
測距センサが検出不能である場合に前記遠距離用測距セ
ンサの距離出力及び前記算出された比率に基づいて対象
物までの距離を演算する第2距離演算手段と、前記第1
及び第2演算手段にて算出された距離のいずれか小さい
方を対象物までの距離として採用する距離選択手段と、
を有することを特徴とする車載用測距装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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