JPH1144763A - 先行車両認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自車と同じ車線上を走行する先行車両を確実に
認識できるようにする。 【解決手段】各センサの出力から前方車両の位置、速度
ベクトルを演算し（ステップＳ１〜Ｓ３）、自車の走行
車線に対する前記前方車両の車線幅方向への変位ｄを導
出し（ステップＳ４）、導出した変位ｄの大きさが所定
値ｗよりも小さいか否かにより前方車両が自車と同一車
線上の先行車両かどうかの判定を行い（ステップＳ
５）、変位ｄの大きさが所定値ｗよりも小さいときには
（ステップＳ５のＹＥＳ）、その前方車両は自車と同じ
車線を走行する先行車両であると判断し、所定条件下で
衝突を未然に回避するための自動制動などの制御を行う
（ステップＳ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自車の前方を走
行する前方車両が自車と同一車線を走行する先行車両で
あるかどうかを認識する先行車両認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
自車の前方を走行する車両が自車と同じ車線を走行する
先行車両かどうかを判断する方法として、撮像装置によ
り撮像した自車の前方の画像を処理し、車線を認識して
自車と同一車線を走行する先行車両があるかどうかを判
断することが行われている。

【０００３】具体例として、画像を処理して道路の白線
（或いは黄線）を検出して自車が走行中の車線を導出
し、これと同じ車線上を走行する先行車両があるかどう
かを判断する方法があるが、この場合白線がないとか白
線が消えかけているというときには、車線認識を行うこ
とができないという不都合がある。さらに、撮像手段の
視野を大きくした場合に、例えば５０ｍ以上前方の車両
も含む物体の認識が困難になるという問題もある。

【０００４】一方、車間距離センサとヨーレートセンサ
を用いて車線を認識する方法も提案されており、この場
合、自車及び先行車両の双方がカーブを走行中である場
合には、ヨーレートセンサによるヨーレート（自車の旋
回角速度）から推定される車線上を自車及び先行車両の
双方が走行していると判断することが可能である。

【０００５】ところが、自車がカーブの入口に差し掛か
ったとき及び先行車両がカーブの出口に差し掛かったと
きには、ヨーレートセンサにより検出されるヨーレート
（自車の旋回角速度）から推定される車線と実際の車線
との間に誤差が生じ、実際には先行車両は自車と同一の
車線上を走行しているにも拘わらず、自車が走行してい
ると推定される車線上を先行車両は走行していないと誤
って判断されることがあるため、カーブの入口、出口に
おける車線推定を行うことができないという問題があ
る。さらに、この車線推定の場合には車間距離が大きく
なる程、自車の操舵によるヨーイングの影響が大きくな
って車線推定が困難になる。

【０００６】また、自車に対する先行車両の相対速度ベ
クトルを導出して自車と同一車線上を走行しているかど
うかを判断する方法も提案されているが、先行車両が自
車と同じ速度で走行しているときには相対速度が非常に
小さくなるため、このように相対速度が小さいときには
自車と同一車線上を走行しているかどうかを判断するこ
とができないという不都合が生じる。

【０００７】この発明が解決しようとする課題は、自車
と同じ車線上を走行する先行車両を確実に認識できるよ
うにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、自車の前方を走行する前方車両の自車に対する位置
及び前記前方車両の速度ベクトルを導出し、導出した前
記前方車両の位置及び速度ベクトルに基づき、自車の走
行車線に対する前記前方車両の車線幅方向への変位を導
出し、導出した前記変位が所定値以内であれば前記前方
車両を自車と同一車線を走行する先行車両であると判断
することを特徴としている。

【０００９】このとき、請求項２に記載のように、車間
距離センサにより自車と前記前方車両との車間距離を検
出し、検出した前記車間距離、及び前記車間距離センサ
と前記前方車両とを結ぶ直線と自車の進行方向軸との成
す角度から、前記進行方向軸及びこれに直交する軸とに
よる二次元座標における前記前方車両の位置を導出し、
導出した前記前方車両の位置、車輪速センサによる自車
の車速及びヨーレートセンサによる自車のヨーレートに
基づき、前記前方車両の速度ベクトルを導出すると共
に、導出した前記前方車両の速度ベクトルの方向軸と前
記進行方向軸との成す角度及び前記前方車両の位置から
前記変位を導出するとよい。

【００１０】また、前記所定値は請求項３に記載のよう
にほぼ車線幅に等しい値であるのが望ましい。

【００１１】このような構成であれば、自車の走行車線
に対する前方車両の車線幅方向への変位が所定値内であ
れば、前方車両は自車と同じ車線を走行する先行車両と
判断され、所定値を超えれば自車と異なる車線を走行す
る車両と判断される。

【００１２】従って、従来のように画像処理やヨーレー
トセンサ、相対速度ベクトルにより先行車両かどうかを
判断する場合における問題が生じることはなく、先行車
両の認識を確実に行うことが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明を追突防止システムに適
用した場合の一実施形態について図１ないし図４を参照
して説明する。但し、図１はブロック図、図２及び図３
は動作説明図、図４は動作説明用フローチャートであ
る。

【００１４】まず、システムの構成について説明する。
図１において、１は車間距離センサであり、例えば半導
体レーザ等から成るスキャンレーザレーダにより構成さ
れており、レーザ光がステッピングモータ等により１゜
などの所定角度ずつ回転されるミラーによりその反射角
度が変更されて自車の進行方向軸の直交方向に走査さ
れ、このように所定角度ずつ走査されたレーザ光が前方
車両に照射され、車間距離センサ１に内蔵されたフォト
トランジスタ等の受光素子（図示せず）により前方車両
からの反射光が受光され、その受光信号が後述するＥＣ
Ｕに出力され、ＥＣＵにより各照射点ごとにレーザ光を
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
づき自車から前方車両までの車間距離が算出される。こ
のとき、レーザ光の各照射点に対する照射角度がわかっ
ているため、車間距離センサ１と各照射点とを結ぶ直線
が自車の進行方向軸と成す角度も同時に導出される。

【００１５】さらに図１において、２は自車の車速を検
出する車輪速センサ、３は自車のヨーレートを検出する
ヨーレートセンサ、４はＥＣＵであり、各センサ１〜３
の出力を取り込んで所定の演算を行い、演算結果その他
を表示する表示部５及び衝突を回避すべく所定条件下で
自動制動を行う走行制御装置６の制御を行う。

【００１６】このＥＣＵ４の機能について詳細に説明す
ると、車間距離センサ１により検出される自車と自車の
前方を走行する前方車両との車間距離、及び車間距離セ
ンサ１と前方車両とを結ぶ直線と自車の進行方向軸（以
下、これをＸ軸という）との成す角度から、Ｘ軸及びこ
れに直交する軸（以下、これをＹ軸という）とによる二
次元座標であるＸ−Ｙ座標系における前方車両の位置を
導出し、導出した前方車両の位置、車輪速センサ２によ
る自車の車速及びヨーレートセンサ３による自車のヨー
レートに基づき、前方車両の速度ベクトルを導出すると
共に、導出した前方車両の速度ベクトルの方向軸とＸ軸
との成す角度及び前方車両の位置から、自車の走行車線
に対する前方車両の車線幅方向への変位を導出し、導出
した変位が所定値である車線幅に等しい値以内であるか
どうか判定し、車線幅に等しい値以内であれば前方車両
を自車と同一車線を走行する先行車両であると判断し、
車間距離が設定値まで短くなったときに衝突を未然に回
避すべく走行制御装置６を制御し、導出した変位が車線
幅に等しい値を超えていれば自車と異なる車線を走行す
る車両であると判断する機能を有している。

【００１７】ところで、この発明の原理について説明す
ると、自車及びその前方を走行する前方車両が図２に示
すような状態にある場合において、前方車両のＸ−Ｙ座
標系における位置をリヤエンドの中心点Ｐで表わし、前
方車両の速度ベクトルＶとＸ軸との成す角及び交点をそ
れぞれθ、点Ｑとし、自車のフロントエンドの中心点及
びリヤエンドの中心点をそれぞれＯ、Ｒとし、自車の車
長をＬとしたときに、自車及び前方車両が点Ｍを曲率中
心とする同じ曲率のカーブの同じ車線を走行していると
すると、直角三角形ＭＰＱと直角三角形ＭＲＱが合同で
あるため、 ＰＱ＝ＱＯ＋Ｌ という関係が成立する。

【００１８】そして、点ＰのＸ座標Ｐｘ、Ｙ座標Ｐｙ
は、上記したように車間距離センサ１による車間距離、
及び車間距離センサ１と前方車両とを結ぶ直線とＸ軸と
の成す角度から算出され、導出された点ＰのＸ座標Ｐ
ｘ、Ｙ座標Ｐｙ、自車の車速及び自車のヨーレートに基
づき、前方車両の速度ベクトルＶが導出され、この速度
ベクトルＶのＸ軸成分Ｖｘ及びＹ軸成分Ｖｙから上記し
た角θが数式１の演算によって算出される。

【００１９】

【数１】

【００２０】従って、上記した（ＰＱ＝ＱＯ＋Ｌ）の条
件を踏まえて、自車の走行車線に対する前方車両の車線
幅方向への変位ｄは数式２のように表わすことができ、
数式２のＰｘ、Ｐｙに算出された値を代入すると共に、
角θに算出された速度ベクトルＶのＸ軸、Ｙ軸成分Ｖ
ｘ、Ｖｙを代入することにより変位ｄを得ることがで
き、得られた変位ｄの大きさが車線幅にほぼ等しい基準
値ｗ（約２ｍ）より大きいか否かを判定することによっ
て、前方車両が自車と同じ車線を走行しているか否かが
わかる。

【００２１】

【数２】

【００２２】尚、数式２において、Ｌ₀は自車の中心軸
から車間距離センサ１の設置位置までのずれ量を表わし
ている。

【００２３】また、前方車両の速度ベクトルは、通常あ
る処理時刻の車間距離と次の処理時刻の車間距離とから
求められるが、このようにして求めた速度ベクトルの場
合、ノイズの影響が大きくなって上記した変位ｄの精度
低下を招くことから、本実施形態では精度の向上を図る
ためにカルマンフィルタを用いた演算を行って速度ベク
トルを導出している。

【００２４】つまり、ある時刻ｋ及び次の時刻ｋ＋１に
おける自車及び前方車両が、図３（ａ）に示すような位
置関係にあるときに（同図中の破線は時刻ｋ、図中の実
線は時刻ｋ＋１を示す）、まず自車の時刻ｋの座標系に
おける時刻ｋの前方車両の位置、速度、加速度からその
ときの前方車両の状態を求め、続いて図３（ｂ）に示す
ように、自車が停止していると仮定したときの自車の時
刻ｋにおける座標系での時刻ｋ＋１の前方車両の状態を
演算する。

【００２５】さらに図３（ｃ）に示すように、前方車両
の位置から自車の移動量を差し引いて自車の旋回成分α
だけ逆回転させることによって、自車の時刻ｋ＋１にお
ける座標系での時刻ｋ＋１の前方車両の状態への置き換
えを行う。このとき、カルマンフィルタによるカルマン
ゲインを用い、各センサの出力値から自車の時刻ｋ＋１
の座標系における時刻ｋ＋１の前方車両の状態を高精度
に導出でき、この自車の時刻ｋ＋１座標系における時刻
ｋ＋１の前方車両の状態と自車の時刻ｋの座標系におけ
る時刻ｋの前方車両の状態とから速度ベクトルが高精度
に導出できる。

【００２６】但し、図３中のＰｘ、Ｐｙは前方車両の
Ｘ、Ｙ座標を表わし、Ｘ、Ｙの添え字のｋ及びｋ＋１は
自車の時刻ｋ及び時刻ｋ＋１のＸ−Ｙ座標系、Ｐｘ、Ｐ
ｙの添え字のｋ及びｋ＋１は自車の時刻ｋ及び時刻ｋ＋
１のＸ−Ｙ座標系それぞれにおける前方車両のＸ、Ｙ座
標を表わす。

【００２７】つぎに、一連の動作について図４のフロー
チャートを参照して説明する。

【００２８】図４に示すように、まず各センサ１〜３の
出力がＥＣＵ４に取り込まれ（ステップＳ１）、前方車
両が存在するか否かの判定がなされ（ステップＳ２）、
この判定結果がＮＯであればそのままスタートに戻り、
判定結果がＹＥＳであれば、前方車両の位置、速度ベク
トルが演算され（ステップＳ３）、上記した数式２によ
る変位ｄが導出される（ステップＳ４）。

【００２９】続いて、導出された変位ｄの絶対値が所定
値ｗ（≒２ｍ）よりも小さいか否かの判定がなされ（ス
テップＳ５）、この判定結果がＹＥＳであれば、その前
方車両は自車と同じ車線を走行する先行車両であると判
断され、先行車両の自車との車間距離が設定値まで短く
なるとＥＣＵ４により走行制御装置６が制御されて自動
制動が行われるなど、衝突を未然に回避するための制御
が行われ（ステップＳ６）、その後スタートに戻り、ス
テップＳ５の判定結果がＮＯであれば、その前方車両は
自車と異なる車線を走行する車両であると判断されて他
車線車両に対する所定の処理が行われ（ステップＳ
７）、その後スタートに戻る。

【００３０】従って、上記した実施形態によれば、自車
の走行車線に対する前方車両の車線幅方向への変位ｄが
所定値ｗより小さいか否かにより、前方車両が自車と同
じ車線を走行する先行車両か否かを判断できるため、従
来の画像処理による白線検出の場合のように５０ｍ程度
までしか検出できないという不都合がなく、例えば曲率
Ｒ＝３００のカーブにおいて１００ｍ程度の遠方の車両
についての認識を行うことが可能であり、そのほか従来
のヨーレートセンサ、相対速度ベクトルによる先行車両
認識における不都合を解消でき、先行車両の認識を確実
に行うことが可能になる。

【００３１】なお、上記した実施形態では車間距離セン
サ１をレーザレーダにより構成した場合について説明し
たが、特にレーザレーダに限定されるものではない。

【００３２】また、上記した実施形態はこの発明を追突
防止システムに適用した場合について説明したが、適用
範囲はこれに限られるものではなく、その他のシステム
にも適用することが可能であるのはいうまでもない。

【００３３】さらに、この発明は上記した実施形態に限
定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにお
いて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能で
ある。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、前方
車両の位置及び速度ベクトルに基づき、自車の走行車線
に対する前方車両の車線幅方向への変位を導出し、導出
した変位が所定値以内であるか否かによって、前方車両
が自車と同一車線を走行する先行車両であるか否かを判
断するため、従来の画像処理やヨーレートセンサ、相対
速度ベクトルによる先行車両認識における不都合を解消
でき、自車と同じ車線上を走行する先行車両を確実に認
識することが可能になり、例えば追突防止システム等に
適用すると非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のブロック図である。

【図２】同上の動作説明図である。

【図３】同上の動作説明図である。

【図４】同上の動作説明用フローチャートである。

【符号の説明】

１ 車間距離センサ ２ 車輪速センサ ３ ヨーレートセンサ ４ ＥＣＵ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車の前方を走行する前方車両の自車に
   対する位置及び前記前方車両の速度ベクトルを導出し、
   導出した前記前方車両の位置及び速度ベクトルに基づ
   き、自車の走行車線に対する前記前方車両の車線幅方向
   への変位を導出し、導出した前記変位が所定値以内であ
   れば前記前方車両を自車と同一車線を走行する先行車両
   であると判断することを特徴とする先行車両認識方法。
2. 【請求項２】 車間距離センサにより自車と前記前方車
   両との車間距離を検出し、検出した前記車間距離、及び
   前記車間距離センサと前記前方車両とを結ぶ直線と自車
   の進行方向軸との成す角度から、前記進行方向軸及びこ
   れに直交する軸とによる二次元座標における前記前方車
   両の位置を導出し、導出した前記前方車両の位置、車輪
   速センサによる自車の車速及びヨーレートセンサによる
   自車のヨーレートに基づき、前記前方車両の速度ベクト
   ルを導出すると共に、導出した前記前方車両の速度ベク
   トルの方向軸と前記進行方向軸との成す角度及び前記前
   方車両の位置から前記変位を導出することを特徴とする
   請求項１に記載の先行車両認識方法。
3. 【請求項３】 前記所定値がほぼ車線幅に等しい値であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の先行車両
   認識方法。