JPS61259186A - 先行車位置検出装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、自車両から先行車までの車間距離の測定を
確実に行なえるようにした先行車位置検出装置に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］ 自車両から先行車までの車間距離を常時測定し、車間距
離を適正に保つように、自車両の走行速度を自動制御す
る技術が開発されている。ここで車間距離を測定するの
にはレーダ装置が使用される。

つまり電波、レーザ光、超音波などのレーダビームを車
両の前方へパルス送信するとともに、先行車からの反射
パルスを受信し、この送受信パルスの時間差から車間距
離を求める。

車両の前方側には先行車のみが存在するわけではなく、
ガードレール、建物、駐車中の車両など、他にも様々な
物体が存在する。先行車以外の物体に惑わされずに車間
距離を測定するには、上記レーダ装置の検知エリアを車
両の真正面の狭いエリアに限定しなければならない。つ
まりレーダビームの指向角を小さくし、車両の真正面に
向けて送信する。

しかし、直線路の走行中には先行車は自車の真正面に位
置するが、曲線路では自単に対して先行車は左右に振れ
るようになるため、レーザ装置の検知エリアから先行車
が外れてしまい、車間距離が測定できなくなる。

そのため従来、自重の操舵角に応じてレーダ装置を車幅
方向く水平方向）へ回動させるように構成したものがあ
る（例えば特公昭５１−７８９２号）。つまり、曲線路
に進入してステアリングを回すと、その操舵角に対応し
た角度だけレーダ装置を走行方向側へ自動的に回動する
ように構成し、先に曲線路を走行している先行車をレー
ダ検知エリア内に捉えようとしている。

しかし上記の従来技術が有効なのは、曲線路の曲率や走
行速度あるいは車間距離などが設定条件を満たす掻く限
られた状況下においてだけで、曲率が変化する曲線路や
Ｓ字型の曲線路などでは先行車がレーダ検知エリアから
外れることの方が多い。また、レーダ装置を回動させる
機械系の耐久性やコストの面でも実用的でない。

［発明の目的］ この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、曲線路においてもレーダ装置で確度よく
先行車を追跡することができ、車間距離を継続的に確実
に測定できるようにした先行車位置検出装置を提供する
ことにある。

［発明の概要］ 上記の目的を達成するために、この発明は、第１図に示
す如く、自車両前方の複数の異なる方向にビーム形状が
正規化されたレーダビームのパルスを送出するＣ−ダ送
信手段５１と：車両前方側の物標からの上記パルスの反
射波を受信するレーダ受信手段５３と；上記レーダ送信
手段５１およびレーダ受信手段５３の動作により、各レ
ーダビーム毎に、送受信パルスの時間差から物標までの
距離を求める距離演算手段５５と；上記各レーダビーム
毎に上記レーダ受信手段５３による受信パルスのレベル
を検出する受信レベル検出手段５７と；互いに隣接した
レーダビーム・について上記距離演算子〜５５にて求ま
った物標までの距離がほぼ等しいとき、その各レーダビ
ームについての上記受信レベル検出手段５７にて検出さ
れた受信レベルに基づいて上記物標の方向を求める方向
演算手段５９と二上記距離演算手段５５および上記方向
演算手段５９で求まる物標の距離と方向の時間的変化を
監視し、距離と方向の変化率が所定値以下で推移する物
標を追尾目標の先行車と判断する先行車判別手段６１と
を備えたことを要旨とする。

［発明の実施例］ 第２図はこの発明の一実施例装置の構成を示している。

この実施例では、パルスレーザ光によるレーザレーダ装
置を用いている。

パルスレーザ光を発射する送光器は３個ある（１０，１
１．１２）。送光器１１は車体正面方向に光軸を向けた
ビームを発するもので、レーザダイオードで発光された
レーザ光を凸レンズを通してビーム拡がり角θｖＣ（例
えば３〜４°）、ビーム光強度ＬＴ　Ｃ（例えば１０Ｗ
）で放射する。

送光器１０は車体正面方向に対して角度θＲ（例えば２
〜３°）だけ右方向に光軸を向けたビームを発するもの
で、ビーム拡がり角をθＴＲ，ビーム光強度をＬＴＲと
する。送光器１２は車体正面方向に対して角度θＬだけ
左方向に光軸を向けたビームを発するもので、ビーム拡
がり角をθＴＬ。

ビーム光強度をＬＴＬとする。なお、各送光器１０、・
１１．１２からのビームをそれぞれＲビーム、Ｃビーム
、Ｌビームと称する。

１３はパルス幅１００ｍ５ｅｃ程度２発振周波数数ＫＨ
２のパルス変調器で、送光器１０．１１゜１２の順にパ
ルス変調信号を印加し、Ｒビーム。

Ｃビニム、しビームのパルスレーザ光を送信させる。

１４は受光器で、反射体（図示せず）からの反射光ＬＲ
を受光レンズを通してフォトダイオード等の受光素子で
受光し、受光電圧信号を出力する。

この出力は増幅器１５を経て比較器１６に入力される。

比較器１６は上記受光信号のレベルを弁別し、最低レベ
ル（しきい値）以上の受光信号が入力されたとき受光タ
イミングを表わす受光タイミング信号を距離演算回路１
７に出力するとともに、その受光信号のレベルを表わす
受光強度信号を信号処理回路１８に出力する。

距離演算回路１７は、パルス変調器１３からのパルスレ
ーザ光の送光タイミング信号と上記受光タイミング信号
との時間差下を計測し、この王と光速Ｃとから次式によ
り物標（レーザ光の反射物体）までの距離吏を算出し、
それを信号処理回路１８に出力する。

吏＝ＣＴ／２　　　　・・　（１） ただし距離文の演算は３個の送光器１０．１１゜１２の
それぞれについて行ない、しビームについての距離ＱＬ
、Ｃビームについての距１！ｆｌｌｃ、Ｒビームについ
ての距離ＩＲを求める演算を行なう。

信号処理回路１８は例えばマイクロコンピュータからな
り、前述の方向演算手段および先行車判別手段としての
機能をこの回路１日にて後述のように実現するものであ
る。以下に詳述するように、比較器１６からの受光強度
信号と距離演算回路１７からの距離信号とを演算処理す
ることにより、レーダ検知エリア内に存在する複数の物
標の中から追尾目標の先行車を見い出し、先行車までの
距離（すなわち車間距離）と先行車の方向とを確定する
。

また信号処理回路１日は、上記の車間距離情報と車速セ
ンサ３からの自車の走行速度情報とに基づいて、車速増
減機構６に加減速指令を与える。

この走行速度制御により、適正な車間距離を保つように
自重を走行させる。

次に、信号処理回路１８による前記方向演算手段および
先行車判別手段としての動作を説明する。

はじめに、各先行車位置に対する距離情報と受光強度の
関係を第３図に示す。第３図においては、車両７の前方
距離１ｏの円弧上の角方向θ１．θ２、・・・、θ９に
先行車が位置した時のＬビーム１９、Ｃビーム２０、Ｒ
ビーム２１それぞれによる距離値吏り、吏Ｃ，ＩＦ？と
受光強度ＰＬ　、　Ｐｃ　。

ＰＲを示したものである。

送光ビームは、Ｌビーム１９．Ｃビーム２０゜Ｒビーム
２１いずれも光軸方向に関する送光パワーが相等しく、
ピークパワー、標準偏差θが共通のガウシャンビームと
している。また、受光方向θ嘗〜θ９の各方向に対し受
光感度が一定の受光素子を用いている。

すなわち先行車の距離を（Ｌｏ　、方向をθとすると、
第３図の様に、各先行車位置に対する距離値ｆｌ、Ｌ、
ｆＬｃ、吏Ｒと受光強度ＰＬ、ＰＣ，ＰＲは以下の様に
なる。

（＋　）　　θ１くθくθ３ 愛Ｌ−ＱＯ，ｎｏ　：なし、　ｆＬＲ：なしｐ＋−＝ｐ
ｅ　　　　　　　・・・（２）。

ＰＣ：なし、　ＰＲ：なし く　ｉｉ）　　θ３くθくθ５ ＩＬ　＝ｉｏ　、ｉｃ　＝ｎｏ　、ｕＲ：なしＰＬ　＝
　Ｐｅ　　　　　、　Ｐｃ　＝　Ｐｅ　　　　−（３）
。

ＰＲ：なし くｉｉｉ　）θ５くθくθ７ ｆＪ、Ｌ：なし、　ｕｃ　＝ｎｏ　、　ＩＲ＝ｎ。

ＰＬｚなし、ｐｃ　−ｐｅ ＰＲ＝Ｐｅ　　　　　　・・・（４）。

（ｉｖ）　　θ７くθくθ９ ＩＬ　：なし、ｌａ：なし、１Ｒ＝ｎ。

ＰＬ：なし、　Ｐｃ　：なし。

ＰＲ＝Ｐｅ ただし添子り、Ｃ，ＲはそれぞれＬビーム、Ｃビーム、
Ｒビームの各ビームに関することを示す。

また、Ｐは送光ビームピークパワー、受光素子の受光感
度、車間距離斐ｏ、先行車の反射特性等によって定まる
受光ピーク強度である。

以上の先行車の位置関係に対する距１１１および受光強
度の特徴から、逆に距離情報および受光強度を入力して
、先行車の正確な位置（車間距離および方向）を出力す
る信号処理回路１８の動作を第４図のフローチャートに
従って説明する。

まずステップ１で時刻ｔ−１−１の追従先行車の距離吏
１．１と方位角θ１．１とピーク受光強度Ｐ１．１をメ
モリから引出す。またステップ２で時刻ｔ　−ｉの距離
値ｕＬ、ｌ、ＩＲおよび受光強度ＰＬ。

ＰＣ，ＰＲを入力する。

次にステップ３で、ｌｃが吏ト１にほぼ等しいか否か判
定し、ｌ／ｅｓの場合はステップ１３（θ３くθｉくθ
７の場合）に進み、ｎｏの場合はステップ４（θｉ〈θ
３．θｉ〉θ７の場合）に進む。

ω）・・・θｉくθ３．θ１〉θ７の場合ステップ４で
Ｐｌ、１の値がなしか否か判定し、ｙｅＳの場合はステ
ップ２１に進み、ｉｉ、θｉ、Ｐｉなしとする。一方、
ステップ４でｎｏの場合はステップ５へ進み、＜ｎが吏
１−１にほぼ等しいか否か判定する。ステップ５の判定
結果がｙｅｓの場合はステップ１０へ進み、時刻ｔ−ｉ
の方位角θ１を（５）式に従って算出する。

θｉ　＝ｆ　（ＰＬ、　Ｐｔ−＋）　＝／？　（ｆｆ了
直薯σ−１）・・・（５）　（＜２＞式参照）次にステ
ップ１１で（５）式から求めたθｉと時刻ｔ−１−１の
方位角θ＋−１がほぼ等しいか否か判定し、ｙｅｓの場
合はステップ１２に進みｐｉ＝Ｐ＋−＋、吏１−ＩＬと
しステップ２２へ進み、ｎｏの場合はステップ２１へ進
む。

一方、ステップ５の判定結果がｎｏの場合はステップ６
へ進み、ｕＲが！Ｌ＋−＋にほぼ等しいか否か判定する
。ステップ６の判定結果がｎｏの場合はステップ２１へ
進む。ステップ６の判定結果がｙｅｓの場合はステップ
７へ進み、時刻ｔ−ｉの方位角θｉを〈６）式に従って
算出する。

θ　ｉ　　　＝ｆ　　　（ＰＲ、Ｐ＋、菅　）−ａ″　
＜Ｊ“““’ｉ”°；；１“ｊ：１゛“”゛““““７
“““”Ｐ“””ｌ−１゛““］］：：ゝ’ＰＲ，）”
”。

−１）・・・（６）　（（４）式参照）次にステップ８
で（６）式から求めたひ１と時刻１−ｉ−１の方位角θ
１．１がほぼ等しいか否か判定し、ｙｅＳの場合はステ
ップ９に進みｐｔ−Ｐ＋−＋、吏１＝ｆＬＲとしステシ
ブ２２に進み、ｎｏの場合はステップ２１へ進む。

＜ｂ）・・・θ３くθｉくθ７の場合 ステップ１３でＩＩＩＬが１１４にほぼ等しいか否か判
定する。ステップ１３の判定結果がｙｅｓの場合はステ
ップ１８に進み、時刻ｔ＝ｉの方位角θｉを（７）式に
従って算出する。

θ＋　−ＩＪ　　（ＰＬ、　Ｐｃ　） １　　″″ ＝、−９（１−１０（Ｊ　　（Ｐｃ　／ＰＬ　）　）・
・・（９）　（（２）　、　（３）式参照）次にステッ
プ１９で（７）式から求めたθ１と時刻ｔ−１−１の方
位角θ１４がほぼ等しいか否か判定し、ｙｅｓの場合は
ステップ２０に進み（８）式に従って時刻ｔ−ｉの受光
強度Ｐ１を算出するとともに、ｐｉ−ｐＬとしステップ
２２へ進み、ｎｏの場合はステップ２１へ進む。

Ｐｉ　−ｈ　（ＰＬ、θｉ　）　−ＰＬ　ｅ（”＋Φ）
Ａ２・・・（幻）（（２）式参照） 一方、ステップ１３の判定結果がｎｏの場合はステップ
１４へ進み、ΩＲが９１１にほぼ等しいか否か判定する
。ステップ１４の判定結果がｎｏの場合はステップ２１
へ進む。ステップ１４の判定結果がｙｅｓの場合はステ
ップ１５へ進み、時刻ｔ　−ｉの方位角θｉを〈９）式
に従って算出する。

θｉ　＝Ｑ　　（ＰＲ，ｐｃ　） ＝二百（１−＋００　（ｐｃ　／ＰＲ）　）Σ ・・・（７）　（（３）　、　（４）式参照）次にステ
ップ１６で〈９）式から求めたθｉと時刻を−１−１の
方位角θ１４がほぼ等しいか否か判定し、ｙｅｓの場合
はステップ１７に進み、（ＩＱ）式に従って時刻ｔ−ｉ
の受光強度Ｐｉを算出するとともに、Ω１＝ΩＲとして
ステップ２２へ進み、ｎｏの場合はステップ２１へ進む
。

Ｐｉ　＝ｈ　（ＰＲ、θ＋　）　＝　Ｐ　Ｒ６（９ｉ−
ｅ煽”・・・（８）　（（４）式参照） 以上（ａ）ｌωの場合に分けて説明した様に、ステップ
９．ステップ１２．ステップ１７．ステップ２０のいず
れか１つを経た場合はステップ２２へ進み、同一先行車
を継続的に捕捉中とみなし、ｐｉ。

θｉ、ｐｉをメモリに格納し、他の場合はステップ２１
に進み、同一先行車を見失ったとみなし、】１．θｉ、
Ｐｉの値がないとする。いずれの場合も最後にステップ
２３で時刻ｉの先行車の距離ｐ：と方向θｉを出力し、
ステップ２４で時刻ｉをインクリメントして「アウト」
へ進む。なおステップ９．ステップ１２．ステップ１７
．°ステップ２０はそれぞれ第３図の前記説明における
（　ｉｖ）θ７くθｉ〈θ９．（ｉ）θ１〈θｉくθ３
゜（ｉｉｉ　）θ５くθｉくθｙ、（ｉｉ）θ３くθｉ
くθ５の場合に相当する。

以上の動作を所定周期（例えば１０（ｌｓｅｃ）毎に繰
り返せば、仮りにレーダビーム内に路側物標や他の先行
車等の外乱が発生したとしても、時々刻々の同一先行車
の距離及び方向が正確に求まることになる。上記動作は
マイクロコンピュータにより実現することが容易にでき
る。

なお本実施例においては説明を簡単にするため送光ビー
ム数を３としたが、ビーム数をさらに多くすれば、その
分の性能向上が見込める。またビーム数を２としても本
発明は実施できる。

ビーム形状は実施例のガウシャンビームに限定されるわ
けでなく、光軸方向について左右対象でかつ単調減少の
強度分布を有し、ピーク強度が相等しいように正規化さ
れたビーム形状であれば、他の形状（例えば左右方向が
半円形、三角形状等）であってもよい。

また、本実施例ではレーザ光にょるレーダ方式としたが
、電波や超音波などを用いたレーダ方式でも良いのは勿
論である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明に係る先行車位置
検出装置によれば、ビーム軸を車幅方向に異ならせた複
数のレーダビームによって車両前方側の広い範囲がレー
ザ検知エリアとなり、曲線路においても先行車をレーザ
検知エリアの中に捉えることができる。レーザ検知エリ
アが広いので、先行車だけでなく他の多くの物標が検知
されるが、物標までの距離と方向の時間的変化を監視す
ることで、非常に確度よく先行車を見い出すことができ
る。つまり先行車の追跡性能が従来より大幅に向上し、
車間−離を継続的かつ正確に測定することができる。ま
た前述の従来装置と比べ、機械的回転系がないのも本発
明の利点である。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図はこの発明の一実施例
装置の構成図、第３図は同上装置における先行車位置に
対する距離情報と受光強度の関係を示す図、第４図は同
上装置における信号処理回路による方向演算手段と先行
車判別手段としての動作を示すフローチャートである。 １０．１１．１２・・・３個の送光器 １４・・・受光器 １３・・・パルス変調器 １６・・・比較器（受信レベル検出手段）１７・・・距
離演算回路 １８・・・信号処理回路 ５１・・・レーダ送信手段 ５３・・・レーダ受信手段 ５５・・・距離演算手段 ５７・・・受信レベル検出手段 ５９・・・方向演算手段 ６１・・・先行車判別手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自車両前方の複数の異なる方向にビーム形状が正規化さ
   れたレーダビームのパルスを送出するレーダ送信手段と
   ； 車両前方側の物標からの上記パルスの反射波を受信する
   レーダ受信手段と； 上記レーダ送信手段およびレーダ受信手段の動作により
   、各レーダビーム毎に、送受信パルスの時間差から物標
   までの距離を求める距離演算手段と； 上記各レーダビーム毎に上記レーダ受信手段による受信
   パルスのレベルを検出する受信レベル検出手段と； 互いに隣接したレーダビームについて上記距離演算手段
   にて求まった物標までの距離がほぼ等しいとき、その各
   レーダビームについての上記受信レベル検出手段にて検
   出された受信レベルに基づいて上記物標の方向を求める
   方向演算手段と；上記距離演算手段および上記方向演算
   手段で求まる物標の距離と方向の時間的変化を監視し、
   距離と方向の変化率が所定値以下で推移する物標を追尾
   目標の先行車と判断する先行車判別手段と；を備えた先
   行車位置検出装置。