JPH10124799A - 車両用走行安全検知装置及び車両用走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車載レーダの性能が低下しても、障害物との
衝突を確実に防止する。 【解決手段】 リフレクタ１００が配置された道路を走
行する車両にスキャン型レーザレーダ１０を搭載し、前
方所定領域をスキャンして障害物を検知する。リフレク
タ１００の最大検知距離をもってレーザレーダ１０の探
知限界距離とし、その範囲内で障害物が存在しない場合
には、探知限界距離近傍に障害物が存在するものと仮定
して自車の速度を減速制御する。これにより、次の制御
周期に実際に障害物を検知しても、障害物に衝突するこ
となく確実に停止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用走行安全検知
装置及び車両用走行制御装置、特にスキャン型レーダ装
置を搭載し、反射部材（リフレクタ）が設置された道路
を走行する場合の障害物検知に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両にスキャン型レーダ（例
えばレーザレーダ）を搭載して障害物を検知する技術が
提案されている。

【０００３】例えば、特開平６−１６０５１０号公報に
は、スキャン型レーダでスキャンして得られる路端リフ
レクタの軌跡を求め、その軌跡と水平偏差（スキャン中
心線と車両の進行方向線の差）がないときの基準軌跡と
の差から水平偏差を検出し、この水平偏差をレーダによ
る障害物の検出に反映させる技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーダ
の性能は車両周囲環境に大きく左右され、例えば雨天時
や濃霧時には測距性能が著しく低下する。従って、例え
ばレーダで障害物が検出されない場合に一定速度で走行
するように制御した場合、晴天時であれば検出できる位
置にある障害物が雨天時や霧等の悪天候下では検出でき
ない場合があった。

【０００５】もちろん、雨天時や霧等の悪天候下では、
晴天時よりもレーダのパワーを増大させればこのような
問題は生じないが、晴天時でも車載レーダのパワーを最
大限に利用せざるを得ない現状では、さらなるパワーの
増大は著しく困難である。

【０００６】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、悪天候下でレーダの
性能が低下しても、それに見合った車両走行を可能とし
て晴天時と同様に円滑な走行を維持できる車両用走行安
全検知装置及び走行制御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、第１の発明は、反射部材がほぼ連続的に進行方向に
沿って設置された軌道を走行する車両に搭載された車両
用走行安全検知装置であって、前記反射部材位置を含む
車両前方の所定範囲を走査する車載レーダと、前記反射
部材からの反射信号が検出される最大距離を車載レーダ
の探知限界距離として障害物の有無を判定する判定手段
とを有することを特徴とする。反射部材からの信号が検
出された場合、少なくともその距離まではレーダ信号が
到達したことを意味するから、その距離内で障害物が検
出されなかった場合にはレーダ性能が低下したために障
害物を検出できないのではなく実際に障害物が存在しな
いためと判定できる。

【０００８】また、第２の発明は、反射部材がほぼ連続
的に進行方向に沿って配置された軌道を走行する車両に
搭載された車両用走行安全検知装置であって、車両前方
を探知する車載レーダと、レーダ信号のうち前記反射部
材からの反射信号が検出される最大距離を車載レーダの
探知限界距離として障害物の有無を判定する判定手段と
を有することを特徴とする。第１の発明との相違点は、
走査型レーダではなく固定型や所定時間毎に反射部材を
含む領域までステアするレーダ等を含む点であり、固定
型の場合にはカーブ路を走行する場合に路端等に配置さ
れた反射部材からの反射信号を検出できる。

【０００９】また、第３の発明は、第１又は第２の発明
に係る車両用走行安全検知装置を備え、かつ、前記探知
限界距離近傍に障害物が存在すると仮定して自車の速度
を制御する制御手段を有することを特徴とする。障害物
が検出されない場合でも、探知限界距離近傍に障害物の
存在を仮定して速度制御することで、実際に探知限界距
離を少し越えた位置に障害物が存在して次の制御周期で
これを検知した場合でも、障害物と衝突することなく確
実に停止できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１１】図１には本実施形態の構成ブロック図、図
２に反射部材としてリフレクタ１００が設置されている
直線路を走行する場合の平面図が示されている。スキャ
ン型レーザレーダ１０が車両前部の所定位置に設けられ
ており、車両前方の所定範囲を走査する。走査結果は電
子制御装置であるＥＣＵ１２に供給される。ＥＣＵ１２
はマイクロコンピュータを備え、レーザレーダ１０から
のデータに基づいて車両前方の障害物の有無及びその距
離を演算する。リフレクタ１００は図２に示すように路
端に連続的に設置されているから、リフレクタ１００か
らの反射信号か、あるいは障害物からの反射信号かを区
別することは容易である（例えば、スキャン角θと距離
Ｌのデータをプロットし、距離の不連続的な変化がある
場合には障害物有りと判定できる）。そして、障害物を
検出した場合には、障害物の状況（移動／静止等）に応
じてスロットルアクチュエータ１４やブレーキアクチュ
エータ１６を駆動し、自車の速度を制御（減速制御）す
る。また、障害物を検知しない場合には、基本的には所
定の速度（通常は運転者が指定した速度）で定速走行す
る。

【００１２】リフレクタ１００は図２に示すように走路
の両端部に進行方向に沿って等間隔（例えば０．５ｍ）
でほぼ連続的に設置されており、レーザレーダ１０のス
キャン範囲はこのリフレクタ１００を含むように設定さ
れる。従って、ＥＣＵ１２には障害物からの反射信号の
みならず、リフレクタ１００からの反射信号も入力され
ることになる。なお、リフレクタ１００は回帰性を有
し、入射方向と同方向に光を反射する。

【００１３】ここで、晴天時のレーザレーダ１０の測距
性能が約１００ｍであり、１００ｍ先のリフレクタ１０
０からの反射信号を検出できるものとする。この場合、
すなわちリフレクタ１００以外に反射信号がない（車両
等の障害物を検出しない）場合には、ＥＣＵ１２は少な
くとも自車から前方１００ｍの距離には障害物は存在し
ないものとして所定の定速走行を行う。一方、雨天時や
霧等が発生した場合には、レーザレーダ１０の測距性能
は例えば６０ｍ程度に低下する。しかし、ＥＣＵ１２は
この測距性能の低下を検出できないから、レーザレーダ
１０で障害物を検出しない場合には、実際には７０ｍ先
に障害物が存在しても晴天時と同様に車両前方１００ｍ
には障害物がないと判定して自車を定速制御するため、
障害物に不必要に近づいて急減速が必要となってしま
う。

【００１４】そこで、本実施形態ではリフレクタ１００
を巧みに利用し、レーザレーダ１０で所定範囲をスキャ
ンした結果得られるリフレクタ１００からの反射信号に
基づいてレーザレーダ１０の測距性能を間接的に評価
し、性能低下を検出した場合にはこれに応じて自車の走
行を制御する。すなわち、ＥＣＵ１２は、リフレクタ１
００からの反射信号に基づいて算出されたリフレクタ１
００までの最遠距離が６０ｍである場合には、レーダの
測距性能が１００ｍから６０ｍに低下したと判定する。
そして、性能が低下した状況下で障害物を検出しない場
合には、少なくとも自車から６０ｍの距離には障害物は
存在しないものとみなす一方、６０ｍ近傍（例えば６０
ｍ位置や６１ｍ位置）に障害物が存在するものとして自
車の速度を制御する。具体的には、晴天時において６１
ｍの距離に障害物が存在した場合と同様の減速制御を行
う。これにより、実際にレーザレーダ１０で検出できな
い位置（６０ｍ以遠）に障害物が存在したとしても急減
速が必要になることもなく、円滑な走行を実現できる。

【００１５】以下、図３及び図４のフローチャートを用
いてＥＣＵ１２の処理をより詳細に説明する。なお、図
３及び図４は連続した一続きの処理を便宜上分割したも
のである。図３において、ＥＣＵ１２はレーザレーダ１
０からのデータに基づいて自車前方の障害物を検知する
（Ｓ１０１）。次に、ＥＣＵ１２は自車の走行区間を確
認する（Ｓ１０２）。この確認は、例えばナビゲーショ
ンシステムのＣＤ−ＲＯＭ等に記憶されている地図デー
タを用いればよく、また、予め定められた道路のみを走
行するのであれば、そのデータを用いればよい。具体的
な確認項目としては、単路か分岐路か（Ｓ１０３）、逆
走があり得る走路か否か（Ｓ１０４）を確認する。最も
基本的かつ単純な走路は単路で逆走のない場合であり、
この場合には次に障害物として車両を検知したか否かを
判断する（Ｓ１０５）。検知した障害物が車両であるか
否かは、障害物が移動しているか否かで判定でき、具体
的には検出した障害物の速度の大きさが自車の速度の大
きさと同一か否か（同一の場合には静止物体であり、同
一でない場合には自車と同一方向に移動している車両で
ある）で判定できる。そして、障害物が車両で自車と同
一方向に走行している場合には、自車の速度制御を実行
する。具体的な速度制御の方法は以下の通りである。

【００１６】すなわち、自車の速度をＶ1、空走時間
（減速開始までの時間）をτ1、最大減速度をα1、相手
車両の車速をＶ2、空走時間をτ2、最大減速度をα2、
自車と相手車両との余裕距離をＲ0とした場合、道路上
で相手車両を検知して停止可能な距離Ｒは、

【数１】Ｒ＝Ｖ1・τ1＋１／２・Ｖ1²／α1＋Ｖ2・τ2
＋１／２・Ｖ2²／α2＋Ｒ0 となる。上式は車両が一定減速度で停止すると仮定して
おり、他の減速モデルを採用することも可能である。そ
して、Ｓ１０５で相手車両を検知した場合には、上式に
おいてＲ、Ｖ2、α2を計測値とし、τ2＝０としてＶ1を
算出する（Ｓ１０６）。なお、Ｒは一般的にはレーザレ
ーダ１０で得られた相手車両までの距離データの平均値
である。このようにして算出されたＶ1は相手車両に衝
突することなく停止できる速度であり、このＶ1を目標
最大速度としてスロットルアクチュエータ１４やブレー
キアクチュエータ１６を駆動して速度制御する（Ｓ１１
８）。

【００１７】一方、Ｓ１０５にてＮＯ、すなわち車両を
検知しない場合には、上式のＲをリフレクタ１００の最
大検知距離とし、Ｖ2、α2をともに０としてＶ1を算出
する（Ｓ１０７）。この処理が本実施形態の特徴の一つ
であり、少なくとも路端（路肩）のリフレクタ１００を
検知できる最大距離内には車両が存在しないことが明ら
かであるが、それより以遠に車両が存在する可能性もあ
るため、リフレクタ最大検知距離Ｒ（レーザレーダ１０
の探知限界距離）に静止障害物が存在するものとみな
し、この障害物に衝突しないように自車速を制御するの
である（Ｓ１０７、Ｓ１１８）。

【００１８】また、単路であるが、逆走の可能性がある
道路を走行している場合（Ｓ１０４でＹＥＳと判定）に
は、次に逆走なしの場合と同様に車両を検知したか否か
を判定する（Ｓ１０８）。そして、障害物として車両を
検知した場合には、Ｓ１０６と同様にしてＶ1を計算す
るが（Ｓ１０９）、Ｓ１０６との相違点は相手車両の速
度Ｖ2の符号が逆、つまり逆走しているものとしてＶ1を
算出する点にあり、これにより同一ＲであってもＳ１０
６で算出されたＶ1よりＳ１０９で算出されるＶ1の値は
小さくなる。車両を検知しない場合には（Ｓ１０８でＮ
Ｏ）、上式でＲをリフレクタ１００の最大検知距離と
し、Ｖ2を相手車両（逆走）の最大速度、α2を相手車両
の最大減速度、τ2を相手車両の空走時間としてＶ1を算
出する（Ｓ１１０）。上述したＳ１０７との相違は、レ
ーザレーダ１０の測距可能距離外に位置する可能性があ
る障害物を静止物体ではなく逆走車両と仮定する点であ
る。

【００１９】また、図５に示すように自車の前方道路が
単路でない場合（Ｓ１０３で分岐路と判定）には、次に
逆走の可能性があるか否かを判定する（Ｓ１１１）。こ
の判定はＳ１０４と同様に地図データを用いればよい。
そして、逆走なしと判定された場合には、さらに障害物
として車両を検知したか否かを判定する（Ｓ１１２）。
車両を検知した場合には、Ｓ１０６と同様の処理でＶ1
を算出するが、分岐路であるため車両を複数検知する場
合があるのでＶ１も複数存在し得る。そこで、Ｖ1が複
数算出された場合には小さい方のＶ1を目標車速に設定
し、速度制御を実行する（Ｓ１１３、Ｓ１１８）。これ
は、いずれの分岐路でも衝突を回避すべくより安全な速
度で走行するためであり、自車が分岐路のいずれを走行
するか不明である場合や自車の走行予定が検知できても
それが不確実である可能性があることを考慮したもので
ある。一方、車両を検知しない場合には（Ｓ１１２でＮ
Ｏ）、Ｓ１０７と同様にレーザレーダ１０の探知限界距
離に静止障害物が存在するものとみなしてＲをリフレク
タ１００の最大検知距離とし、Ｖ2、α2をともに０とし
てＶ1を算出する（Ｓ１１４）。

【００２０】また、分岐路で逆走の可能性がある場合
（Ｓ１１１でＹＥＳ）には、車両を検知したか否かを判
定し（Ｓ１１５）、車両を検知した場合にはＳ１０９と
同様にしてＶ1を算出し、それぞれの分岐路で車両が検
知されたため複数のＶ1が算出された場合には、より安
全性を確保すべく小さい値のＶ1を選択する（Ｓ１１
６）。但し、分岐路のうち一方だけ車両を検知した場合
には、他方の分岐路についてはＳ１１０と同様にＶ1を
算出し、より小さいＶ1を選択する（Ｓ１１６）。分岐
路のいずれにも車両を検知しない場合には、両分岐路に
ついてＳ１１０と同様の計算を行ってＶ1を算出し、よ
り小さいＶ1を選択する（Ｓ１１７）。そして、選択し
たＶ1を目標車速として速度制御を行う（Ｓ１１８）。

【００２１】以上の処理より明らかなように、本実施形
態では、リフレクタ１００を用いてレーザレーダ１０の
測距性能を評価し、リフレクタ１００の最大検知距離を
レーザレーダ１０の探知限界距離として障害物の有無を
判定し、障害物が存在しない場合には探知限界距離に障
害物が存在するものと仮定して自車の速度を常に制御す
るので、次の制御周期で実際にレーザレーダ１０が障害
物を検知しても急減速を行うことなく障害物との衝突を
確実に防止することができる。また、本実施形態では、
障害物が検知されない場合に単に障害物が検知限界距離
に存在すると仮定するのではなく、道路状況に応じて仮
定障害物の状態を変化させているので（静止物か逆走車
両か）、多様な状況に適用できる。

【００２２】さらに、マルチビームレーザではたまたま
中心方向を検知するセンサが故障していると障害物を検
知できなくなるおそれがあるが、本実施形態のようなス
キャン型ではリフレクタ１００の検知最大距離まではレ
ーザの検知能力があると判定できるので、障害物が実際
に存在しないのか、あるいは障害物は存在するがレーダ
側が故障しているため検知できないのかを明確に区別で
きる。リフレクタ１００からの反射信号が全くない場合
にはレーザレーダ１０が故障していることを意味するか
ら、この場合には走行を中止するのが好適である。

【００２３】なお、本実施形態は、基本的には管制セン
タ等からの指令に応じて走行する管制システム（各車両
が同様の速度、加速度で指令方向に走行する）に適用さ
れ、何らかの原因でレーダ性能が低下した場合でも各車
両が安全に停止できるシステムの構築に利用されるが、
一般道路にも適用することができるのは言うまでもな
い。

【００２４】また、本実施形態では、スキャン型レーザ
レーダを用いる場合を示したが、本発明の要旨はリフレ
クタ１００からの反射信号を利用してレーダ性能を評価
する点にあるので、スキャン型レーザレーダに限られ
ず、固定型レーダを用いることもできる。固定型レーダ
の場合には、車両前方の一方向のみを探知することにな
るが、カーブ走路の場合にはこのレーダでリフレクタ１
００からの反射信号を検出することができるので、この
信号を用いてレーダ性能を評価できる。さらに、固定型
の改良として、所定時間毎に路側までステアするレーダ
を用いて一定時間毎にリフレクタ１００からの反射信号
を得る構成でも良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
何らかの原因で車載レーダの性能が低下してもそれに見
合った障害物検知及び車両走行を可能とし、障害物との
衝突を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の構成ブロック図である。

【図２】 レーザレーダのスキャン範囲を示す平面図で
ある。

【図３】 ＥＣＵの処理フローチャート（その１）であ
る。

【図４】 ＥＣＵの処理フローチャート（その２）であ
る。

【図５】 分岐路の状況を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ スキャン型レーザレーダ、１２ ＥＣＵ（電子制
御装置）、１４ スロットルアクチュエータ、１６ ブ
レーキアクチュエータ、１００ リフレクタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射部材がほぼ連続的に進行方向に沿っ
   て設置された軌道を走行する車両に搭載された車両用走
   行安全検知装置であって、 前記反射部材位置を含む車両前方の所定範囲を走査する
   車載レーダと、 前記反射部材からの反射信号が検出される最大距離を車
   載レーダの探知限界距離として障害物の有無を判定する
   判定手段と、 を有することを特徴とする車両用走行安全検知装置。
2. 【請求項２】 反射部材がほぼ連続的に進行方向に沿っ
   て配置された軌道を走行する車両に搭載された車両用走
   行安全検知装置であって、 車両前方を探知する車載レーダと、 レーダ信号のうち前記反射部材からの反射信号が検出さ
   れる最大距離を車載レーダの探知限界距離として障害物
   の有無を判定する判定手段と、 を有することを特徴とする車両用走行安全検知装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の車両用走行
   安全検知装置を備え、かつ、 前記探知限界距離近傍に障害物が存在すると仮定して自
   車の速度を制御する制御手段を有することを特徴とする
   車両用走行制御装置。