JP2882061B2 - 車両用先行車検出装置 - Google Patents

車両用先行車検出装置

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JP2882061B2
JP2882061B2 JP3013498A JP1349891A JP2882061B2 JP 2882061 B2 JP2882061 B2 JP 2882061B2 JP 3013498 A JP3013498 A JP 3013498A JP 1349891 A JP1349891 A JP 1349891A JP 2882061 B2 JP2882061 B2 JP 2882061B2
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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
レーダ装置の探知範囲を補正するのではなく、撮影手段
で得られた道路形状データ(カーブ走路の曲率等)に基
づいて探知範囲を補正する。例えば、自車がほぼ無操舵
状態であり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等には、撮影手段か
らの道路形状データによりレーダ装置の探知範囲を補正
することで、先行車を追尾することができる。
【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12
b、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、S
104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S113
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S
112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Δaとカーブ半径Rとの関係を予めメモリ26
d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
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G08G 1/16

Claims (1)

    (57)【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
JP3013498A 1991-02-04 1991-02-04 車両用先行車検出装置 Expired - Lifetime JP2882061B2 (ja)

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