JP2999652B2 - スキャンレーザレーダによる先行車両認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車に搭載したス
キャンレーザレーダにより測距を行う際に対象物が同一
レーン上を走行する先行車両かどうかを認識するスキャ
ンレーザレーダによる先行車両認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車載用の測距装置として、レーザ
レーダを自動車に搭載し、対象物にレーザ光を照射して
対象物からの反射光を受光するまでの時間に基づき自車
から対象物までの間の距離を演算回路により演算するよ
うにしたものがあるが、このようなレーザレーダによる
場合、前方に対象物が存在することは検出できても、前
方を走行する先行車両かどうか識別することは困難であ
り、自車との相対速度に基づき、即ち単位時間当たりの
距離の変化に基づき、対象物が先行車両かどうか認識す
ることも考えられるが、車両データは距離によってその
特徴を変え、例えば近距離では車幅相当に亘る連続デー
タとなるのに対し、長距離では１点データとなり、この
ように先行車両との距離に関係なく的確にその存在を認
識するのは困難である。

【０００３】そこで、認識精度を向上する手法として例
えば特開平３−９２４３６号公報に記載のように、レー
ザ光を所定角度ずつ走査して各照射点ごとに対象物まで
の距離を演算し、各照射点データのパターンから先行車
両かどうかをより的確に判断，認識する手法も提案され
ている。

【０００４】ところで、通常このようにレーザを使って
認識された車両の中には、自車と同一レーン上を走行す
る先行車両以外に他のレーン上を走行する車両や同一レ
ーン上の路肩に停車中の車両なども含まれるが、これら
他のレーンを走行する車両や同一レーン上の路肩に停車
中の車両は同一レーン上を走行する車両に比べて追突危
険性が少ないため、例えこれらの車両との車間距離が短
くても追突回避を行う必要性は極めて少ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の手法で
は、同一レーン上を走行する車両，他のレーン上を走行
する車両，同一レーンの路肩に停車する車両のいずれで
あるかを明確に区別することができず、路肩停車車両な
どに過剰に反応して不要な追突回避動作が行われるた
め、同一レーン上を走行する車両か否かの判断を的確に
行い、同一レーン上を走行する車両以外については危険
性低減処理を行う必要がある。

【０００６】そこで、この発明は上記のような問題点を
解決するためになされたもので、同一レーン上を走行す
る車両か否かの判断を的確に行えるようにすることを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスキャン
レーザレーダによる先行車両認識方法は、自動車に搭載
したスキャンレーザレーダにより前方の対象物にレーザ
光を照射し、前記対象物からの反射光を受光するまでの
時間に基づき自車から前記対象物までの間の距離を演算
手段により演算して測距を行う際に、当該対象物が同一
レーン上の先行車両がどうかを認識するスキャンレーザ
レーダによる先行車両認識方法であって、前記スキャン
レーザレーダによりレーザ光を自車の進行方向に直交す
る方向に所定角度ずつ走査して各照射点ごとに当該対象
物までの距離を演算し、前記各照射点ごとの演算距離を
記憶手段の各々の記憶エリアに格納しておき、これらの
格納データのなかに車幅相当に亘ってほぼ同一距離の測
定点が複数個存在するか否かにより先行車両候補を検出
し、自車速度と前記先行車両候補の相対速度との差，自
車に対する前記先行車両の車幅方向の位置ずれ量などの
関数である適合度関数を用いて先行車両であることの確
かさを表わす確信度を演算すると共に、前記レーザ光の
走査方向及び前記進行方向を座標軸とする座標系におけ
る前記先行車両候補の位置の座標と前記相対速度を算出
するごとに前記確信度の演算を繰り返し、前記確信度と
基準値との差を累積加算してその加算合計値が他の基準
値より大きいか否かを判断し、小さいときに当該先行車
両が同一レーン上を走行中と判断し、大きいときに同一
レーン上にないと判断することを特徴としている。

【０００８】

【作用】この発明においては、適合度関数を用いて先行
車両であることの確かさを表わす確信度の演算を、先行
車両候補の位置座標，相対速度の算出ごとに繰り返し、
この確信度と基準値との差を累積加算し、その加算合計
値が他の合計値より小さいときに同一レーン上を走行す
る先行車両と判断するため、同一レーン上を走行する先
行車両と、それ以外の他のレーン上を走行する車両，同
一レーンの路肩に停車中の車両などとを的確に区別する
ことが可能となる。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明のスキャンレーザレーダによ
る先行車両認識方法の一実施例の動作説明用フローチャ
ート、図２は測距装置のブロック図、図３ないし図５は
動作説明図である。

【００１０】まず、測距装置の構成について説明する
と、図２に示すように、半導体レーザ等からなるレーザ
レーダ１がレーザコントロールＥＣＵ２により駆動さ
れ、レーザレーダ１からのレーザ光がミラー３により反
射されて自車の前方に投射される。

【００１１】このとき、ステッピングモータ４がＥＣＵ
２により駆動制御されてミラー３が回転されると共に、
ミラー角度センサ５によりミラー３の回転角度が検出さ
れてこの回転角度が一定角度になるようにモータ４が制
御され、ミラー３の回転により前方に投射されるレーザ
光が例えば１゜などの所定角度ずつ一方向に走査され
る。

【００１２】そして、フォトトランジスタ等の受光素子
により前方の先行車両等の対象物からの反射光が受光さ
れ、演算手段であるホストＥＣＵ６により、レーザ光を
照射してから反射光を受光するまでの時間及び光速に基
づき自車から対象物までの距離が算出される。

【００１３】また、ホイールスピードセンサ７により自
車の速度が検出されてホストＥＣＵ６にその検出信号が
出力され、同様にステアリング角センサ８によりステア
リング角が検出されてホストＥＣＵ６に検出信号が出力
される。

【００１４】なお、９はホストＥＣＵ６の指令により危
険回避のためのブレーキング等の車両制御を行う危険回
避制御部である。

【００１５】ところで、ホストＥＣＵ６によって算出さ
れた各照射点ごとの距離がＥＣＵ６の内蔵メモリ等の記
憶手段の各々の記憶エリアに格納され、格納された各距
離データが処理されて同一レーン上を走行する先行車両
かそれ以外か判断されるが、ホストＥＣＵ６の処理は以
下のようにして行われる。

【００１６】即ち、ホストＥＣＵ６により、記憶手段の
格納データのなかに車幅相当に亘ってほぼ同一距離の測
定点のデータが複数個存在するか否かによりいくつかの
先行車両候補が検出され、さらに、これらの先行車両候
補のなかから対向車以外の接近車両を選択するために、
自車速度ベクトルＶｓの大きさと先行車両候補の相対速
度ベクトルＶｋの大きさとが比較されて、０＜｜Ｖｋ｜
≦｜Ｖｓ｜を満たす先行車両候補Ｃｋだけが抽出され、
抽出された先行車両候補Ｃｋの相対速度ベクトルＶｋが
調べられる。

【００１７】いま、図４に示すように自車Ｃｊ及び同一
レーン上に先行車両Ｃｋ₁ ，他のレーン上に車両Ｃｋ₂
があると、同一レーン上の車両Ｃｋ₁ の相対速度ベクト
ルＶｋ₁ は自車Ｃｊの方向に向かうが、他のレーン上の
車両Ｃｋ₂ の相対速度ベクトルＶｋ₂ は自車Ｃｊ以外に
向かうため、自車に対する先行車両の車幅方向の位置ず
れ量｜Ｌｋ｜が、数式１を満たすか否かが判断され、満
たす場合にはこの車両は同一レーン上にない可能性が高
いと判断される。

【００１８】

【数１】

【００１９】なお、数式１において、Ｘｋ，Ｙｋはレー
ザ光の走査方向及び進行方向を座標軸とする座標系にお
ける先行車両の位置を示すＸ軸，Ｙ軸上の座標値、Ｖｋ
ｘ，Ｖｋｙは先行車両の相対速度ＶｋのＸ軸方向成分，
Ｙ軸方向成分、βは車幅寸法である。

【００２０】さらに、上記した判断の確かさを調べるた
めに、自車速度と先行車両候補の相対速度との差，自車
に対する先行車両の車幅方向の位置ずれ量などの関数で
ある適合度関数を用いて先行車両であることの確かさを
表わす確信度が演算されると共に、レーザ光の走査方向
及び進行方向を座標軸とする座標系における先行車両候
補の位置の座標と相対速度の算出ごとに、前記確信度の
演算が繰り返される。

【００２１】このとき、確信度の演算に用いられる適合
度関数は、図３（ａ）に示すように自車速度ベクトルＶ
ｓと先行車両候補の相対速度ベクトルＶｋとの差Ｖｓｋ
の関数Ｆ１（Ｖｓｋ），図３（ｂ）に示すように自車に
対する先行車両の車幅方向の位置ずれ量｜Ｌｋ｜の関数
Ｆ２（｜Ｌｋ｜）であり、これらの関数Ｆ１（Ｖｓ
ｋ），Ｆ２（Ｌｋ）を用いて数式２の演算により確信度
Ｗｓｋが演算される。

【００２２】

【数２】

【００２３】そして、数式２の演算が先行車両候補Ｃｋ
の位置座標Ｃｋ（Ｘｋ，Ｙｋ）及び相対速度の算出ごと
に繰り返され、確信度Ｗｓｋと基準値Ｗｒｆとの差が累
積加算され、この加算合計値が数式３の演算により追突
危険性の評価基準値Ｗｎｒｆより大きいか否か判断さ
れ、小さいときに対象としている先行車両は、同一レー
ン上を走行中と判断され、大きいときに同一レーン上に
はないと判断され、危険回避のための車両制御は行われ
ない。

【００２４】

【数３】

【００２５】つぎに、一連の動作について図１，図２の
フローチャートを参照して説明する。

【００２６】まず、図１に示すように、先行車両候補を
すべてチェックしたか否かの判定がなされ（ステップＳ
１），判定結果がＮＯであれば、先行車両候補の相対速
度が判明しているか否かの判定がなされ（ステップＳ
２），この判定結果がＮＯであれば後述するステップＳ
７に移行し、判定結果がＹＥＳであれば、数式２による
確信度Ｗｓｋの演算が行われる（ステップＳ３）。

【００２７】そして、ステップＳ３において得られた確
信度Ｗｓｋと基準値Ｗｒｆとの差の累積加算が行われ
（ステップＳ４）、この加算合計値ΣＷが“０”より小
さいか否かの判断が行われ（ステップＳ５）、判定結果
がＮＯであれば後述するステップＳ７に移行し、判定結
果がＹＥＳであれば加算合計値ΣＷが“０”に据え置か
れ（ステップＳ６）、その後次のデータ待ちとなり（ス
テップＳ７）、ステップＳ１に戻る。

【００２８】一方、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳで
あれば、検出された先行車両候補のすべてについて、周
知の追突危険性の判断処理と同様に相対速度，車間距
離，自車速度等に基づき追突危険性のチェック処理が行
われ（ステップＳ８）、追突危険性レベルが危険回避制
御部９を作動すべき所定レベルに達した先行車両候補が
あるか否かの判定がなされ（ステップＳ９）、この判定
結果がＮＯであれば危険回避制御部９は非作動状態に制
御される（ステップＳ１０）。

【００２９】また、ステップＳ９の判定結果がＹＥＳで
あれば、対象としている先行車両候補の確信度Ｗｓｋと
基準値Ｗｒｆとの差の累積加算合計値ΣＷが評価基準値
Ｗｎｒｆより大きいか否かの判定がなされ（ステップＳ
１１）、この判定結果がＹＥＳであればステップＳ１０
に移行し、判定結果がＮＯであれば危険回避制御部９が
作動されて先行車両との追突の回避行動がとられ（ステ
ップＳ１２）、その後ステップＳ１０の処理を経た後と
共にスタートに戻る。

【００３０】従って、適合度関数を用いた確信度Ｗｓｋ
と基準値Ｗｒｆとの差を累積加算し、この加算合計値Σ
Ｗが追突危険性の評価基準値Ｗｎｒｆより小さいときに
同一レーン上を走行する先行車両と判断することによ
り、同一レーン上を走行する先行車両と、それ以外の他
のレーン上を走行する車両，同一レーン上の路肩に停車
中の車両などとを的確に区別することが可能となり、従
来のような不要な追突回避動作が行われることを防止で
きる。

【００３１】そして、自車速度Ｖｓ＝４０ｋｍ／ｈ，ス
タート時の車間距離を５０ｍの条件下で経過時間と上記
加算合計値ΣＷとの関係を実験的に求めたところ図５に
示すようになり、他のレーン上の車両に対する加算合計
値ΣＷはスタートから５秒を経過する前に評価基準値Ｗ
ｎｒｆを越えるため、自車と同一レーン上を走行する車
両と他のレーン上を走行する車両とを的確に区別できる
ことがわかる。

【００３２】なお、適合度関数は上記したＦ１（Ｖｓ
ｋ），Ｆ２（｜Ｌｋ｜）に限るものでないのは勿論であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、同一
レーン上を走行する先行車両と、それ以外の他のレーン
上を走行する車両，同一レーンの路肩に停車中の車両な
どとを的確に区別することが可能となり、安全走行の補
助として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のスキャンレーザレーダによる先行車
両認識方法の一実施例の動作説明用フローチャートであ
る。

【図２】この発明に適用される装置のブロック図であ
る。

【図３】この発明の一実施例の動作説明図である。

【図４】この発明の一実施例の動作説明図である。

【図５】この発明の一実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ レーザレーダ ２ レーザコントロールＥＣＵ ６ ホストＥＣＵ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車に搭載したスキャンレーザレーダ
   により前方の対象物にレーザ光を照射し、前記対象物か
   らの反射光を受光するまでの時間に基づき自車から前記
   対象物までの間の距離を演算手段により演算して測距を
   行う際に、当該対象物が同一レーン上の先行車両がどう
   かを認識するスキャンレーザレーダによる先行車両認識
   方法であって、 前記スキャンレーザレーダによりレーザ光を自車の進行
   方向に直交する方向に所定角度ずつ走査して各照射点ご
   とに当該対象物までの距離を演算し、前記各照射点ごと
   の演算距離を記憶手段の各々の記憶エリアに格納してお
   き、これらの格納データのなかに車幅相当に亘ってほぼ
   同一距離の測定点が複数個存在するか否かにより先行車
   両候補を検出し、自車速度と前記先行車両候補の相対速
   度との差，自車に対する前記先行車両の車幅方向の位置
   ずれ量などの関数である適合度関数を用いて先行車両で
   あることの確かさを表わす確信度を演算すると共に、前
   記レーザ光の走査方向及び前記進行方向を座標軸とする
   座標系における前記先行車両候補の位置の座標と前記相
   対速度を算出するごとに前記確信度の演算を繰り返し、
   前記確信度と基準値との差を累積加算してその加算合計
   値が他の基準値より大きいか否かを判断し、小さいとき
   に当該先行車両が同一レーン上を走行中と判断し、大き
   いときに同一レーン上にないと判断することを特徴とす
   るスキャンレーザレーダによる先行車両認識方法。