JPH10283593A - 車両の衝突防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自車両の走行方向に存在する複数の車両や障害
物との衝突の可能性を的確かつ素早く評価して確実な衝
突防止を図ることができる。 【解決手段】ステレオ光学系１０で撮像した１対の画像
を画像処理部５０で処理して画像全体に渡る３次元の距
離分布を算出し、その距離分布情報から道路形状や立体
物の３次元位置を高速で検出すると、衝突判断部６０で
この画像処理部５０で検出された道路形状、車速センサ
４、ヨーレートセンサ５、舵角センサ６からの入力デー
タに基づいて自車両１の走行領域を設定し、この走行領
域内あるいはこの走行領域に掛かる全ての車両や障害物
を画像処理部５０で検出された複数の車両や障害物の中
から抽出し、抽出した全ての車両や障害物について、自
車両１の衝突可能性の評価値として衝突危険度を算出
し、この衝突危険度の高いものが１つでもある場合はデ
ィスプレイ９に表示して運転者に警告を発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自車両の進行路上
に存在する障害物を検出して衝突判断を行う車両の衝突
防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、自動車にＴＶカメラやレーザ
・レーダ等を搭載して前方の車両や障害物を検知し、そ
れらに衝突する危険度を判定して運転者に警報を発した
り、自動的にブレーキを作動させて停止させる、あるい
は、先行車との車間距離を安全に保つよう自動的に走行
速度を増減する等のＡＳＶ（Advanced Safety Vehicl
e；先進安全自動車）に係わる技術の開発が積極的に進
められている。

【０００３】ところで、通常の道路状況では、自車両の
前方には複数の車両や障害物が存在しており、それら全
ての車両や障害物と衝突する可能性が存在している。自
動車を運転する運転者は、自車両の前方の先行車のみで
なく、上記全ての車両や障害物に対しても注意を払わな
くてはならない。

【０００４】複数の危険要因を総合的に評価できる車両
を実現するものとして、例えば、特開平５−５４２９１
号公報で、先行車との追突の衝突要因を含む車両を取り
囲む様々な危険要因を同時に評価し、最も重要な危険要
因を運転者に報知しようとする技術が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
道路状況では衝突要因だけでも上述したように、自車両
前方の複数の車両や障害物との衝突の可能性があり、上
記従来例のように自車両前方の衝突に関して先行車との
衝突のみを設定しておくだけでは不十分である。例え
ば、図１１に示すような走行状態では、先行車Ｍ1 は、
前方の路上駐車車両Ｍ0 に気づいて車線の右寄りを走行
し、駐車車両Ｍ0 の脇をすり抜けてＭ1'の位置に移動し
ようとするが、自車両１の運転者は駐車車両Ｍ0 に気付
かず、車線の中央を走行し続けてしまい、自車両１にと
っては先行車Ｍ1 より、その前方にいる駐車車両Ｍ0 の
方が衝突する可能性が高い。すなわち、従来例では先行
車Ｍ1のみが衝突警報の対象とされ、より注意すべき駐
車車両Ｍ0 が無視されてしまう。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、自車両の走行方向に存在する複数の車両や障害物と
の衝突の可能性を的確かつ素早く評価して確実な衝突防
止を図ることのできる信頼性の高い車両の衝突防止装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の本発明による車両の衝突防止装置は、自
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、上記自
車両の走行方向の道路形状と立体物を検出する走行環境
検出手段と、上記自車両の上記走行状態と上記道路形状
の検出結果に基づき上記自車両の走行領域を設定する走
行領域設定手段と、上記走行領域内とこの走行領域に掛
かる全ての立体物を上記走行環境検出手段で検出した上
記立体物から抽出する走行領域立体物抽出手段と、上記
抽出した全ての立体物について予め設定しておいた演算
を行い、それぞれの立体物に対して上記自車両の衝突可
能性を評価する衝突可能性評価手段と、上記全ての立体
物に対する衝突可能性に基づき所定に制御出力する出力
手段とを備えたものである。

【０００８】また、請求項２記載の本発明による車両の
衝突防止装置は、請求項１記載の車両の衝突防止装置に
おいて、上記出力手段は、上記走行領域立体物抽出手段
で抽出した上記全ての立体物から上記自車両に最も距離
が近い立体物を抽出して、この最接近立体物について得
られる衝突可能性の情報を基に所定に制御出力する第一
の制御出力部と、上記衝突可能性評価手段での上記全て
の立体物に対する衝突可能性に基づき所定に制御出力す
る第二の制御出力部とで形成したものである。

【０００９】さらに、請求項３記載の本発明による車両
の衝突防止装置は、請求項１又は請求項２記載の車両の
衝突防止装置において、上記走行環境検出手段は、ステ
レオ光学系で撮像した画像を処理して上記自車両の走行
方向の道路形状と立体物を検出するものである。

【００１０】また、請求項４記載の本発明による車両の
衝突防止装置は、請求項１又は請求項２記載の車両の衝
突防止装置において、上記走行環境検出手段は、スキャ
ン式レーザレーダと単眼式カメラとを組み合わせ、これ
らから得られる情報を処理して上記自車両の走行方向の
道路形状と立体物を検出するものである。

【００１１】上記請求項１記載の発明では、走行状態検
出手段で自車両の走行状態を検出し、走行環境検出手段
で上記自車両の走行方向の道路形状と立体物を検出し、
走行領域設定手段で上記自車両の上記走行状態と上記道
路形状の検出結果に基づき上記自車両の走行領域を設定
して、走行領域立体物抽出手段で上記走行領域内とこの
走行領域に掛かる全ての立体物を上記走行環境検出手段
で検出した上記立体物から抽出する。そして、衝突可能
性評価手段で上記抽出した全ての立体物について予め設
定しておいた演算を行い、それぞれの立体物に対して上
記自車両の衝突可能性を評価して、出力手段で上記全て
の立体物に対する衝突可能性に基づき所定に制御出力す
る。

【００１２】また、上記請求項２記載の発明では、請求
項１記載の発明において、上記出力手段は、第一の制御
出力部からは、上記走行領域立体物抽出手段で抽出した
上記全ての立体物から上記自車両に最も距離が近い先行
車等の立体物を抽出して、この先行車等の最接近立体物
について得られる衝突可能性の情報を基に所定に制御出
力する一方、第二の制御出力部からは、上記衝突可能性
評価手段での上記全ての立体物に対する衝突可能性に基
づき所定に制御出力する。

【００１３】さらに、上記請求項３記載の発明では、請
求項１又は請求項２記載の発明において、上記走行環境
検出手段は、ステレオ光学系で撮像した画像を処理して
上記自車両の走行方向の道路形状と立体物を検出する。

【００１４】また、上記請求項４記載の発明では、請求
項１又は請求項２記載の発明において、上記走行環境検
出手段は、スキャン式レーザレーダと単眼式カメラとを
組み合わせ、これらから得られる情報を処理して上記自
車両の走行方向の道路形状と立体物を検出する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図１１は本発明の実施の第
１形態に係わり、図１は衝突防止装置の構成図、図２は
衝突防止装置の回路ブロック図、図３は衝突判断処理の
フローチャート、図４は走行領域設定ルーチンのフロー
チャート、図５は走行領域設定ルーチンの他の例のフロ
ーチャート、図６は警報車間距離−自車両速度−相対速
度の関係のマップの説明図、図７はＴ0 秒走行後の自車
両の位置を示す説明図、図８は走行領域を示す説明図、
図９は図５の例による車線変更の検出を示す説明図、図
１０は図５の例による走行領域を示す説明図、図１１は
前方に駐車車両と先行車とが存在する場合の説明図であ
る。

【００１６】図１において、符号１は自動車等の車両
（自車両）であり、この車両１に、進行方向に存在する
障害物や先行車両等を認識して衝突の危険性を判断し、
衝突の危険性がある場合、衝突回避の警報を発して安全
を確保する衝突防止装置２が搭載されている。

【００１７】上記衝突防止装置２は、車外の対象物を異
なる位置から撮像するためのステレオ光学系１０、この
ステレオ光学系１０で撮像した画像を処理して道路形状
や障害物、先行車両等の立体物を認識する走行環境検出
手段としての画像処理部５０、及び、この画像処理部５
０で認識した道路形状や障害物、先行車等立体物のデー
タから衝突の可能性を判断する衝突判断部６０等からな
る。そして、上記画像処理部５０及び上記衝突判断部６
０に、車速センサ４、ヨーレートセンサ５、舵角センサ
６等の現在の車両の走行状態を検出するための走行状態
検出手段としてのセンサが接続され、運転者の前方に設
置されたディスプレイ９へ上記衝突判断部６０から出力
される衝突警報等が表示されるようになっている。

【００１８】上記ステレオ光学系１０は、車外の対象を
撮像する撮像系としての左右１組のカメラからなる。上
記画像処理部５０では、上記ステレオ光学系１０で撮像
した１対の画像の相関を求め、同一物体に対する視差か
ら三角測量の原理により距離を求める、いわゆるステレ
オ法により画像全体に渡る３次元の距離分布を算出し、
その距離分布情報から、道路形状や立体物（車両や障害
物等）の３次元位置を高速で検出する。

【００１９】上記衝突判断部６０は、走行領域設定手
段、走行領域立体物抽出手段、衝突可能性評価手段およ
び出力手段としての機能を有し、上記画像処理部５０で
検出された道路形状、車速センサ４、ヨーレートセンサ
５、舵角センサ６からの入力データに基づいて、自車両
１のこれからの走行経路を推定して自車両１の走行領域
を設定し、この走行領域内とこの走行領域に掛かる全て
の車両や障害物を上記画像処理部５０で検出された複数
の車両や障害物の中から抽出し、抽出した全ての車両や
障害物について、後述する自車両１の衝突可能性の評価
値として衝突危険度を算出する。そして、この衝突危険
度の高いものが１つでもある場合は、ディスプレイ９に
表示して運転者に警告を発し、図示しないブレーキの操
作を促したり、図示しない自動ブレーキ装置等への作動
信号を出力する。

【００２０】上記画像処理部５０及び上記衝突判断部６
０は、具体的には、図２に示すハードウエア構成となっ
ている。また上記画像処理部５０に接続される上記ステ
レオ光学系１０は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の
固体撮像素子を用いた左右１組のＣＣＤカメラ１０ａ，
１０ｂによって構成されている。

【００２１】上記画像処理部５０及び衝突判断部６０
は、上記ステレオ光学系１０で撮像した画像を処理し、
画像のような形態をした距離分布データ（距離画像）を
出力するイメージプロセッサ２０と、このイメージプロ
セッサ２０からの距離画像を処理して道路形状や複数の
立体物を検出し、衝突警報の判断処理を行なう画像処理
用コンピュータ３０とから構成されている。

【００２２】上記イメージプロセッサ２０は、上記ステ
レオ光学系１０で撮像した２枚のステレオ画像対に対し
て微小領域毎に同一の物体が写っている部分を探索し、
対応する位置のずれ量を求めて物体までの距離を算出す
る距離検出回路２０ａと、この距離検出回路２０ａの出
力である距離分布データを記憶する距離画像メモリ２０
ｂとから構成されている。

【００２３】また、上記画像処理用コンピュータ３０
は、主として道路形状を検出するための処理を行なうマ
イクロプロセッサ３０ａと、主として個々の立体物を検
出する処理を行なうマイクロプロセッサ３０ｂと、主と
して車両１の走行領域を設定し、この走行領域内あるい
は、この走行領域に掛かる全ての車両や障害物について
衝突危険度を算出して衝突危険性の判断処理を行なうマ
イクロプロセッサ３０ｃとがシステムバス３１を介して
並列に接続されたマルチマイクロプロセッサのシステム
構成となっている。

【００２４】そして、上記システムバス３１には、上記
距離画像メモリ２０ｂに接続されるインターフェース回
路３２と、制御プログラムを格納するＲＯＭ３３と、計
算処理途中の各種パラメータを記憶するＲＡＭ３４と、
処理結果のパラメータを記憶する出力用メモリ３５と、
上記ディスプレイ（ＤＩＳＰ）９を制御するためのディ
スプレイコントローラ（ＤＩＳＰ．ＣＯＮＴ．）３６
と、上記車速センサ４、上記ヨーレートセンサ５、上記
舵角センサ６等からの信号を入力するＩ／Ｏインターフ
ェース回路３７とが接続されている。

【００２５】上記マイクロプロセッサ３０ａによる道路
検出処理では、距離画像メモリ２０ｂに記憶された距離
画像による３次元的な位置情報を利用して実際の道路上
の白線だけを分離して抽出し、内蔵した道路モデルのパ
ラメータを実際の道路形状と合致するよう修正・変更し
て道路形状を認識する。

【００２６】上記道路モデルは、認識対象範囲までの道
路の自車線を、設定した距離によって複数個の区間に分
け、各区間毎に左右の白線を３次元の直線式で近似して
折れ線状に連結したものであり、この３次元の直線式の
パラメータａ，ｂを求め、以下の（１）式に示す直線式
を得る。但し、以下の（１）式は水平方向の直線式であ
り、ここでは垂直方向の直線式については省略する。 Ｘ＝ａ・Ｚ＋ｂ …（１） 実際には、上記（１）式の直線式により左右の白線をそ
れぞれ近似することになり、各区間毎に、進行方向左側
の白線に対する直線式のパラメータａＬ，ｂＬを求める
とともに進行方向右側の白線に対する直線式のパラメー
タａＲ，ｂＲを求め、出力用メモリ３５にストアする。

【００２７】また、上記マイクロプロセッサ３０ｂによ
る物体検出処理では、距離画像を格子状に所定の間隔で
区分し、各領域毎に、走行の障害となる可能性のある立
体物のデータのみを選別して、その検出距離を算出し、
隣接する領域において物体までの検出距離の差異が設定
値以下の場合は同一の物体と見なし、一方、設定値以上
の場合は別々の物体と見なし、検出した物体の輪郭像を
抽出する尚、以上のイメージプロセッサ２０による距離
画像の生成、及び、この距離画像から道路形状や物体を
検出する処理については、本出願人によって先に提出さ
れた特開平５−２６５５４７号公報や特開平６−１７７
２３６号公報等に詳述されている。

【００２８】次に、本発明の実施の第１形態に係わる衝
突判断処理について、上記マイクロプロセッサ３０ｃで
実行される図３のプログラムに従って説明する。

【００２９】この衝突判断処理のプログラムでは、ま
ず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、後述す
る走行領域設定ルーチンに従って走行領域を設定する。

【００３０】次にＳ１０２へ進み、ステレオ画像処理
（マイクロプロセッサ３０ｂによる物体検出処理）で検
出され、出力用メモリ３５にストアされている複数の物
体から最初の物体を選んで（例えば自車両１からの距離
Ｚｉが小さい順に選んで）、この最初の物体のデータ、
すなわち自車両１からの距離Ｚｉ、自車両１からの距離
Ｚｉにおける物体の左端の位置ＸｉＬ、右端の位置Ｘｉ
Ｒ、物体の速度Ｖｉのデータを読み込み、Ｓ１０３へ進
む。

【００３１】Ｓ１０３では、上記Ｓ１０１で設定した走
行領域の距離Ｚｉでの左端ＸＬ、右端ＸＲと、上記物体
の左端の位置ＸｉＬ、右端の位置ＸｉＲとの比較を行
う。そして、Ｓ１０４に進み、上記Ｓ１０３での比較結
果に基づき物体が走行領域内または走行領域に掛かる物
体か否かの判定を行う。

【００３２】そして上記Ｓ１０４で、物体が走行領域内
または走行領域に掛かる物体であると判定した場合はＳ
１０５へと進む一方、物体が走行領域内または走行領域
に掛かる物体ではないと判定した場合はＳ１０６にジャ
ンプする。

【００３３】上記Ｓ１０４で物体が走行領域内または走
行領域に掛かる物体であると判定してＳ１０５へと進む
と、この物体の車両１の衝突可能性の評価値として衝突
危険度Ｋｉを算出する。上記衝突危険度Ｋｉは、例えば
以下の（２）式により算出する。 Ｋｉ＝１．０＋（Ｄｗｉ−Ｚｉ）／Ｄｗｉ …（２） 上記（２）式中、Ｄｗｉは警報車間距離で、図６に示す
警報車間距離Ｄｗｉ，自車両速度Ｖｅ，相対速度Ｖｒｉ
（＝Ｖｅ−Ｖｉ）の関係を示すマップを参照して求める
もので、他にマップを使わずに、予め設定しておいた実
験式等により算出して求めても良い。図６のマップで
は、上記警報車間距離Ｄｗｉは対象とする物体との相対
速度Ｖｒｉが大きくなるほど、また自車両速度Ｖｅが大
きくなるほど大きな値に設定され、対象とする物体、例
えば先行車等が急ブレーキを行った際に、自車両１がブ
レーキをかけて十分間に合うような制動距離が考慮され
たものに設定されている。

【００３４】そして、上記（２）式により算出される衝
突危険度Ｋｉは、立体物が警報車間距離Ｄｗｉより遠方
にいる場合は（Ｄｗｉ−Ｚｉ）／Ｄｗｉの項が負になっ
て１．０よりも小さくなるが、立体物が警報車間距離Ｄ
ｗｉ以内で接近してくると（Ｄｗｉ−Ｚｉ）／Ｄｗｉの
項が０〜＋１．０の範囲で変化するため１．０から最大
２．０まで増加する。

【００３５】上記Ｓ１０４で物体が走行領域内または走
行領域に掛かる物体ではないと判定した場合、あるい
は、上記Ｓ１０５で衝突危険度Ｋｉの算出を行ってＳ１
０６へ進むと、今まで処理を行ってきた物体が最終の立
体物（出力用メモリ３５にストアされている複数の物体
の最後の物体、例えば自車両１からの距離Ｚｉが最も遠
い物体）か否かの判定が行われ、最終立体物ではない場
合はＳ１０７に進み、出力用メモリ３５にストアされて
いる複数の物体から次の物体（例えば自車両１からの距
離Ｚｉが次に小さい物体）を選んでこの物体のデータを
読み込み、上記Ｓ１０３へと戻り、この新たな物体につ
いて処理を繰り返す。

【００３６】また、上記Ｓ１０６で最終立体物と判定し
た場合は、Ｓ１０８へと進み、今まで処理したデータの
中から衝突危険度Ｋｉが１．０以上の立体物の個数を求
める。

【００３７】そして、Ｓ１０９へ進み、上記衝突危険度
Ｋｉが１．０以上の立体物の個数を判定して１個以上あ
る場合、すなわち衝突の可能性が高く注意すべき物体が
１つでもある場合はＳ１１０へ進み、運転者に注意を促
すべくディスプレイ９に衝突警報を表示して運転者にブ
レーキ操作等を促し、また、図示しない自動ブレーキ装
置と連動させる場合には、その作動信号を出力してルー
チンを抜ける。

【００３８】一方、上記Ｓ１０９で上記衝突危険度Ｋｉ
が１．０以上の立体物の個数が１つもないと判定した場
合、すなわち衝突の危険性の高い物体は無いと判定した
場合はＳ１１１へ進み、既に衝突警報が出ており、その
後の操作で衝突の危険性が無くなった場合には、衝突警
報を解除し、また、自動ブレーキ装置が作動している場
合は、その作動を解除し、ルーチンを抜ける。

【００３９】また、上記Ｓ１０１で行われる走行領域の
設定は、例えば図４に示すフローチャートに従って行わ
れる。まず、Ｓ２０１で舵角センサ６からの信号による
舵角と車速センサ４からの信号による車速とを読み込
み、現在の舵角と車速が保持されると仮定した場合の自
車の走行経路を推定する。尚、この走行経路は、ヨーレ
ートセンサ５からの信号と車速センサ４からの信号とに
基づいて、現在の車両の走行状態（車速とヨーレート）
が保持されると仮定し、推定しても良い。

【００４０】次いで、Ｓ２０２へ進み、上記Ｓ２０１で
求めた走行経路に沿って、予め設定した走行時間Ｔ0 ｓ
ｅｃ（例えば、１ｓｅｃ）走行した場合の自車両の位置
Ｐを求める。すなわち、図７に示すように、舵角あるい
はヨーレートから算出される走行経路のカーブの半径Ｒ
を用い、点Ｐ（自車両の中心点の位置Ｐ）の座標（Ｚ
ｐ，Ｘｐ）を、以下の（３），（４）式によって求め
る。 Ｚｐ＝Ｒ・ｓｉｎ（Ｖｅ・Ｔ0 ／Ｒ） …（３） Ｘｐ＝Ｒ・（１−ｃｏｓ（Ｖｅ・Ｔ0 ／Ｒ）） …（４） 但し、Ｔ0 は走行時間設定値（例えば、１ｓｅｃ）。

【００４１】続くＳ２０３では、距離Ｚｐにおける左右
の白線の位置ＳＬ，ＳＲのＸ座標ＸＬ，ＸＲ、すなわ
ち、Ｔ0 ｓｅｃ走行後の自車両の左右の白線の位置を求
め、Ｓ２０４へ進む。左右の白線は、前述の（１）式に
よって求められるため、距離Ｚｐが含まれる道路の区間
における左右の白線の直線式のパラメータａＬ，ｂＬ，
ａＲ，ｂＲをメモリから読み出し、以下の（５），
（６）式によって距離Ｚｐにおける左右の白線の位置Ｓ
Ｌ，ＳＲのＸ座標ＸＬ，ＸＲを計算する。 ＸＬ＝ａＬ・Ｚｐ＋ｂＬ …（５） ＸＲ＝ａＲ・Ｚｐ＋ｂＲ …（６） Ｓ２０４では、以下の（７）式で示すように、点Ｐと左
側白線の位置ＳＬとの距離ＤＬを、点Ｐと白線との相対
的な位置関係として求める。尚、ここで、左側の白線が
検出されない場合、あるいは、検出が不安定な場合に
は、右側の白線の位置ＳＲとの距離ＤＲを求める。 ＤＬ＝Ｘｐ−ＸＬ …（７） その後、上記Ｓ２０４からＳ２０５へ進み、現在からＴ
0 ｓｅｃ後までの走行経路を第１経路区間とし、Ｔ0 ｓ
ｅｃ後以降の走行経路を第２経路区間とする走行領域を
設定して、このサブルーチンを抜ける。前述したよう
に、現在からＴ0ｓｅｃ後までは、現在の走行状態がそ
のまま継続すると仮定しており、図８に示すように、走
行経路のカーブの半径Ｒに基づいて算出される各時刻の
自車の中心点に対し、自車の横幅の１／２と若干の余裕
α／２（例えば、０．２ｍ〜０．８ｍ）とを左右に加え
た範囲を求め、この範囲を第１経路区間の走行領域とす
る。また、Ｔ0 ｓｅｃ後以降については、第１経路区間
の幅のまま、左側の白線と自車との相対的な位置関係Ｄ
Ｌ（あるいは、右側の白線と自車との相対的な位置関係
ＤＲ）が一定となるような領域を第２経路区間として設
定する。

【００４２】このように走行領域を設定することで、例
えば、図８に示すように、道路の左端にある障害物（駐
車車両Ａ）を避ける場合、運転者は道路の右寄りを走行
して、障害物の脇をすり抜けるのが一般的であり、運転
者が駐車車両Ａを避けるようにハンドルを操作すれば、
駐車車両Ａが衝突判定に用いる走行領域内に入ることは
なく、過度の警報を抑制することができる。

【００４３】また、従来では、このようなハンドル操作
に対して自車の走行経路がカーブ半径Ｒのまま延長さ
れ、車両Ｂが自車の走行領域内に入ってしまい、車両Ｂ
との相対速度が負の状態（車両Ｂが接近してくる状態）
では、衝突の危険があると判断されてしまうが、本発明
では、Ｔ0 ｓｅｃ後以降は車線と平行に走行すると仮定
するため、実際のハンドル操作に対応して車両Ｂが自車
の走行領域に入ることがなく、車両Ｂに衝突の危険は無
いと判断されて不要な警報発生や自動ブレーキの作動等
を回避することができる。

【００４４】さらに、運転者が駐車車両Ａを回避する
際、右隣の車線を走行する車両Ｂの存在に気付かず、過
剰にハンドルを操作すると、カーブ半径Ｒが小さくなっ
て走行経路が図８の右側に移動し、車両Ｂが走行領域内
に掛かってくるようになるため、車両Ｂに衝突の危険が
あると判断され、運転者の過剰なハンドル操作も的確に
検出することができる。

【００４５】すなわち、上述のように走行領域を設定す
ることで、運転者のハンドル操作を的確に反映して自車
両の進行路を予測することができ、障害物や先行車を適
切に検出して不必要な警報を発することなく的確に衝突
の危険性を判断することができるのである。

【００４６】尚、上記走行領域の設定は、上述の例で
は、第１経路区間の長さを、予め設定した走行時間Ｔ0
ｓｅｃ間の走行距離としたが、走行時間Ｔを走行速度Ｖ
ｅに応じて変化させ、第１経路区間の長さを変化させて
設定することもできる。

【００４７】すなわち、一般走行では、通常、運転者
は、走行速度Ｖｅが大きいときには、ゆっくりとしたハ
ンドル操作を行い、走行速度Ｖｅが小さいときには、す
ばやいハンドル操作を行う傾向がある。従って、このよ
うな運転者の一般的な特性を反映させるべく、第１経路
区間の長さを走行速度Ｖｅに応じて変化させるのであ
る。ここで上記走行時間Ｔは、例えば走行速度Ｖｅに係
数Ｋを乗算して設定できる。この場合、上記係数Ｋは、
例えば、０．０５〜０．１程度の値であり、また走行時
間Ｔの値に対しては、下限値（例えば、０．８ｓｅ
ｃ）、上限値（例えば、２．０ｓｅｃ）を設定しても良
い。

【００４８】このようにすることで走行速度に依存した
運転者の一般的特性をより緻密に走行経路の領域に反映
することができ、通常の運転に、より合致した自然な衝
突危険性の判断が可能となる。

【００４９】また上記走行領域の設定は、例えば図５に
示すフローチャートにより設定するものであっても良
い。これはステレオ画像処理によって検出された左右の
白線の位置と自車両の位置関係及び運転者のハンドルの
操作状態等の情報によって車線変更の実施をより早い段
階で検出し、走行領域の設定を行えるようにするもので
ある。まず、Ｓ３０１，Ｓ３０２で前述の図４のフロー
チャートにおけるＳ２０１，Ｓ２０２と同様、現在の車
両の走行状態がＴ0 ｓｅｃ間保持されると仮定した場合
の自車の走行経路を推定し、この走行経路に沿ってＴ0
ｓｅｃ間走行した場合の自車両の位置Ｐの座標（Ｚｐ，
Ｘｐ）を前述の（３），（４）式によって求める。そし
て、Ｓ３０３で、前述のＳ２０３と同様、距離Ｚｐにお
ける左右の白線の位置ＳＬ，ＳＲのＸ座標ＸＬ，ＸＲを
前述の（５），（６）式によって求める。尚、上記Ｓ３
０１，Ｓ３０２は、走行速度Ｖに応じて変化する走行時
間Ｔで走行経路を推定しても良い。

【００５０】次いで、Ｓ３０４へ進み、Ｔ0 ｓｅｃ後の
自車の位置Ｐの左右の白線に対する位置関係から車線変
更を判断し、車線変更でないときには、Ｓ３０５，Ｓ３
０６で前述と同様の走行領域を設定してサブルーチンを
抜け、車線変更と判断したとき、Ｓ３０７，Ｓ３０８に
よる車線変更の処理へ分岐する。

【００５１】車線変更の判断は、点Ｐが左側の白線の対
応する点ＳＬより左側にあれば、左側への車線変更開始
と判断し、また、図９に示すように、点Ｐが右側の白線
の対応する点ＳＲより右側にあれば、右側への車線変更
開始と判断する。また、車線変更の終了は、検出される
左右の白線の位置と自車両との位置関係を分析して判断
し、自車両が全て左または右側の車線に移動したと判断
されるとき、走行領域の設定を上記Ｓ３０５，Ｓ３０６
による通常の設定に戻す。

【００５２】車線変更のとき、Ｓ３０７では、点Ｐと車
線変更する側に対して反対側の白線との相対的な位置関
係を求め、Ｓ３０８で車線変更に対する走行領域を設定
してサブルーチンを抜ける。例えば、右車線に車線変更
していると検出された場合、図１０に示すように、現在
からＴ0 ｓｅｃ後までは、現在の走行状態がそのまま継
続すると仮定し、走行経路のカーブの半径Ｒに基づいて
算出される各時刻の自車の中心点に、自車の横幅の１／
２と若干の余裕α／２（例えば、０．２ｍ〜０．８ｍ）
とを加えて第１経路区間の左側の境界とし、点Ｐと左側
白線の位置ＳＬとの距離ＤＬが一定となるよう第２経路
区間の左側の境界を定める。さらに、車線変更する側
（右側）の境界は、第１経路区間から第２経路区間に渡
って右隣の車線全体を含むように設定する。

【００５３】この場合、第１経路区間の長さはＴ0 ｓｅ
ｃ間の走行距離として設定されるが、車線変更時、一般
的には、右回転→左回転あるいは左回転→右回転と連続
的な操舵がなされるため、Ｔ0 ｓｅｃ間は現在のハンド
ル操作または走行状態が継続すると仮定するのは、あま
り正確ではない。従って、このような運転者のハンドル
操作における不確定な要因を考慮し、車線変更する右隣
あるいは左隣の車線全体に走行領域を拡大するのであ
る。

【００５４】このように走行領域を設定すれば、図１０
に示すような駐車車両Ａを回避するための車線変更に対
し、駐車車両Ａは対象外として除外され、車線変更の実
施をより早い時点で検出することができる。しかも、走
行領域を車線変更側の車線全体に拡大するため、車線変
更側の車線上の車両Ｂやその他の障害物等を的確に検出
することができる。

【００５５】本発明の実施の第１形態によれば、例えば
図１１に示すような、前方に駐車車両Ｍ0 と先行車Ｍ1
があり、自車両１の運転者が駐車車両Ｍ0 に対する注意
が十分でなく走行領域が略そのまま直線に延長して設定
されるような場合であっても、先行車Ｍ1 以外の駐車車
両Ｍ0 に対しても接触可能性の判定が行われるので運転
者に対して確実に警報を発することができ、信頼性が高
い。

【００５６】すなわち、図１１に示す状況で、自車両１
及び先行車Ｍ1 が４０km/hの速度で走行していた場合を
想定すると、先行車Ｍ1 に対する警報車間距離ＤｗＭ1
は、相対速度が０km/hであるから図６を参照して約３
ｍ、一方、駐車車両Ｍ0 に対する警報車間距離ＤｗＭ0
は、相対速度が４０km/hであるから同様に図６を参照し
て約２５ｍとなる。

【００５７】先行車Ｍ1 との車間距離が１５ｍの場合に
は、先行車Ｍ1 は衝突警報の対象外である。ここで、最
も近い物体のみを衝突警報の対象とする従来の技術で
は、先行車Ｍ1 が駐車車両Ｍ0 を通過すると、始めて駐
車車両Ｍ0 に対して衝突警報が発せられる。この時点で
の駐車車両Ｍ0 と自車両１との距離は約１５ｍであり、
本来、衝突警報が発せられるべき距離である２５ｍに対
して大きく遅れており、有効に衝突防止することができ
ない。一方、本発明の実施の第１形態によれば、先行車
Ｍ1 と駐車車両Ｍ0 の両方が始めから衝突警報の対象と
なっているので、駐車車両Ｍ0 と自車両１との距離が２
５ｍに接近した時点で衝突警報が発せられて運転者は有
効に衝突回避ができる。

【００５８】また、本発明の実施の第１形態では、走行
領域内とこの走行領域に掛かる全ての立体物の衝突可能
性の評価を、停止物、移動物等と分類することなく、一
括して衝突危険度で判定するようにしているため演算処
理が速く正確に素早い判定ができる。

【００５９】次に、図１２〜図１５は本発明の実施の第
２形態に係わり、図１２は衝突防止装置の構成図、図１
３は衝突防止装置の回路ブロック図、図１４は衝突判断
処理のフローチャート、図１５は１次警報のフローチャ
ートである。一般に、この種の警報には、車間距離が十
分に取られていない場合などに安全運転の注意を促す１
次警報と、衝突の危険性が高いことを報知する２次警報
とがある。本第２形態は、前記第１形態に加えて、先行
車に対してのみ衝突判断して警報を出力できる機能を有
し、上記第１形態の衝突判断を２次警報処理とするとと
もに、この２次警報解除の場合に上記追加の機能を１次
警報処理として行うものである。

【００６０】すなわち、図１２に示すように、衝突防止
装置２は、ステレオ光学系１０、画像処理部５０、及
び、この画像処理部５０で認識した道路形状や障害物、
先行車等立体物のデータから衝突の可能性を判断する衝
突判断部７０等からなる。そして、上記画像処理部５０
及び上記衝突判断部７０に、車速センサ４、ヨーレート
センサ５、舵角センサ６等のセンサが接続され、ディス
プレイ９へ上記衝突判断部７０から出力される衝突警報
等が表示されるようになっている。

【００６１】上記衝突判断部７０は、走行領域設定手
段、走行領域立体物抽出手段、衝突可能性評価手段およ
び出力手段としての機能を有し、上記画像処理部５０で
検出された道路形状、車速センサ４、ヨーレートセンサ
５、舵角センサ６からの入力データに基づいて、自車両
１のこれからの走行経路を推定して自車両１の走行領域
を設定し、この走行領域内あるいはこの走行領域に掛か
る全ての車両や障害物を上記画像処理部５０で検出され
た複数の車両や障害物の中から抽出する。そして抽出し
た全ての車両や障害物について衝突危険度を算出し、こ
の衝突危険度の高いものが１つでもある場合は、ディス
プレイ９に表示して運転者に警告を発し、図示しないブ
レーキの操作を促したり、図示しない自動ブレーキ装置
等への作動信号を出力する。この衝突判断の処理は前記
第１形態で説明した衝突判断と同一であり、２次警報の
処理として行う。一方、この２次警報処理で警報解除の
際に、上記走行領域内あるいはこの走行領域に掛かる全
ての車両や障害物の中から自車両１に最も距離が近い立
体物（本第２形態では先行車に限定する）を特定し、こ
の先行車との距離が設定距離以上近づいた場合に上記デ
ィスプレイ９に表示して運転者に１次警告を発する１次
警報処理を行うようになっている。

【００６２】上記画像処理部５０及び上記衝突判断部７
０のハードウエア構成は、具体的には、図１３に示すよ
うになっており、画像処理用コンピュータ３０は、主と
して道路形状を検出する処理を行なうマイクロプロセッ
サ３０ａと、主として個々の立体物を検出するための処
理を行なうマイクロプロセッサ３０ｂと、主として車両
１の走行領域を設定し、この走行領域内あるいはこの走
行領域に掛かる全ての車両や障害物について衝突危険度
を算出して衝突危険性の判断処理を行なうマイクロプロ
セッサ４０ｃとがシステムバス３１を介して並列に接続
されたマルチマイクロプロセッサのシステム構成となっ
ている。

【００６３】次に、本発明の実施の第２形態に係わる衝
突判断処理について、上記マイクロプロセッサ４０ｃで
実行される図１４のプログラムに従って説明する。

【００６４】この衝突判断処理のプログラムでは、ま
ず、Ｓ４０１で２次警報の判断処理を行い、Ｓ４０２へ
進み、２次警報処理の結果が解除か否かの判定が行われ
る。

【００６５】そして、上記Ｓ４０２の判定の結果、警報
解除の場合はＳ４０３へ進んで１次警報処理を行ってプ
ログラムを抜ける一方、警報出力の場合は上記Ｓ４０１
の２次警報の判断処理のみを繰り返し行う。

【００６６】このため本発明の実施の第２形態では、全
ての立体物に対しては２次警報処理の判定を、先行車に
対しては１次警報処理の判定を行うように区別している
ため、１次警報が全ての立体物を対象として頻繁に発せ
られることなく先行車に対してのみ行われて適切な警報
になる。

【００６７】上記２次警報処理は前記第１形態と略同じ
であるため説明を省略する。また、上記１次警報の例を
図１５に示すフローチャートで説明する。

【００６８】まず、Ｓ５０１では、走行領域内あるいは
この走行領域に掛かる全ての立体物（２次警報処理によ
り求められている；図３のＳ１０１〜Ｓ１０６）の中か
ら先行車を特定する。

【００６９】次いでＳ５０２へ進み、上記先行車の減速
度αを算出する。この先行車減速度αは、前回求めたこ
の先行車の速度Ｖis(n-1) から新しい先行車速度Ｖis
(n) を減じ、これを計測時間Δｔで除して求められる。

【００７０】その後、Ｓ５０３へ進み、上記先行車減速
度αと予め実験等により設定しておいた基準減速度αｋ
と比較し、上記先行車減速度αが上記基準減速度αｋ以
上で先行車が大きく減速する場合はＳ５０４へ進み、後
述する安全車間距離Ｘｓに用いる猶予時間Ｔs'を通常の
猶予時間Ｔs1に時間増分ΔＴ（いずれも予め設定してお
いた時間）を加えた値（Ｔs'←Ｔs1＋ΔＴ）に設定す
る。一方、上記先行車減速度αが上記基準減速度αｋに
満たない（先行車が大きな減速をしていない）場合は、
Ｓ５０５に進んで、猶予時間Ｔs'を通常の猶予時間Ｔs1
（Ｔs'←Ｔs1）に設定する。

【００７１】上記Ｓ５０４あるいはＳ５０５で猶予時間
Ｔs'の設定を終えると、Ｓ５０６へ進み、次の（８）式
に基づき安全車間距離Ｘｓの算出を行う。 Ｘｓ＝−Ｖis(n)²／（２・αismax ）＋（Ｖｅ² ／（２・αemax） ＋Ｖｅ・Ｔs'） …（８） ここで、αemaxは自車両の設定最大減速度、αismax は
先行車の設定最大減速度である。

【００７２】そして、Ｓ５０７へ進み、自車両と先行車
との距離Ｘk1と安全車間距離Ｘｓとを比較して、先行車
との距離Ｘk1が安全車間距離Ｘｓ以下（Ｘｓ≦Ｘk1）に
なるとＳ５０８へ進み、運転者に注意を促すべくディス
プレイ９に衝突警報を表示してルーチンを抜ける。

【００７３】一方、上記Ｓ５０７で、先行車との距離Ｘ
k1が安全車間距離Ｘｓより大きな場合（Ｘｓ＞Ｘk1の場
合）はＳ５０９へ進み、既に衝突警報が出ており、その
後の操作で衝突の危険性が無くなった場合には、衝突警
報を解除し、ルーチンを抜ける。

【００７４】このように、１次警報は先行車の減速に応
じて安全車間距離が設定され、例えば、先行車が所定の
値より大きな減速度で減速した場合、すなわち急減速し
た場合は安全車間距離が長く設定され、警報の作動が早
められるので安全が確保される。一方、先行車を追い越
すため自車両を加速させ先行車との相対速度に変化が生
じるような場合は、警報の作動が早められることがない
ので、運転者の意志が反映され自然で使いやすいものに
なっている。

【００７５】尚、本発明の実施の第２形態では、１次警
報を上述のような例で説明したが、他の例で構成しても
良く、例えば、前記第１形態の衝突危険度を用いて、す
なわち先行車についての衝突危険度を求め、この衝突危
険度で制御するようなものでも良い。

【００７６】次に、図１６は本発明の実施の第３形態に
係わり、衝突防止装置の構成図である。本形態の車両１
００に搭載される衝突防止装置１０１は、２台のカメラ
によるステレオ画像処理に代えて、単眼のＣＣＤカメラ
１０２と、所定の走査範囲で一定の間隔毎にレーザビー
ムを投光・受光するスキャン式レーザレーダ１０３との
組み合わせにより、車外の障害物や先行車両等を認識し
て衝突判断を行うものである。

【００７７】このため、本第３形態では、前述の第１形
態に対し、ステレオ光学系１０に代えて採用する単眼の
ＣＣＤカメラ１０２からの信号、及び、スキャン式レー
ザレーダ１０３からの信号を画像処理部１１０で処理す
るようにしている。すなわち、上記スキャン式レーザレ
ーダ１０３からレーザビームを投射し、この投射したレ
ーザビームが物体に当たって反射してくる光を受光する
までの所要時間から物体までの距離を測定する処理を繰
り返すことで前方の複数の障害物や車両の２次元分布を
求めるとともに、上記ＣＣＤカメラ１０２によって撮像
した画像を解析して左右の白線の位置を検出する。

【００７８】そして、上記画像処理部１１０からの情
報、車速センサ４、ヨーレートセンサ５、舵角センサ６
からの入力データに基づいて、前述の第１形態と同様、
衝突判断部６０で自車両のこれからの走行経路を推定
し、検出された複数の車両や障害物の中から追従走行す
べき先行車や衝突の危険のある物体を特定して衝突判断
を行う。

【００７９】本第３形態においても、前述の各形態と同
様、運転者のハンドル操作を的確に反映して自車両の進
行路を予測することができ、障害物や先行車を適切に検
出して不必要な警報を発することなく的確に衝突の危険
性を判断することができる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
車両の走行状態と、自車両の走行方向の道路形状と立体
物を検出し、上記自車両の走行状態と道路形状の検出結
果に基づき自車両の走行領域を設定して、この走行領域
内あるいはこの走行領域に掛かる全ての立体物を抽出
し、この抽出した全ての立体物について予め設定してお
いた演算を行い、それぞれの立体物に対して自車両の衝
突可能性を評価し、この衝突可能性に基づき所定に制御
出力するので、自車両の走行方向に存在する複数の車両
や障害物との衝突の可能性を的確かつ素早く評価して確
実な衝突防止を図ることができ信頼性が向上するという
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係わり、衝突防止装
置の構成図

【図２】同上、衝突防止装置の回路ブロック図

【図３】同上、衝突判断処理のフローチャート

【図４】同上、走行領域設定ルーチンのフローチャート

【図５】同上、走行領域設定ルーチンの他の例のフロー
チャート

【図６】同上、警報車間距離−自車両速度−相対速度の
関係のマップの説明図

【図７】同上、Ｔ0 秒走行後の自車両の位置を示す説明
図

【図８】同上、走行領域を示す説明図

【図９】同上、図５の例による車線変更の検出を示す説
明図

【図１０】同上、図５の例による走行領域を示す説明図

【図１１】同上、前方に駐車車両と先行車とが存在する
場合の説明図

【図１２】本発明の実施の第２形態に係わり、衝突防止
装置の構成図

【図１３】同上、衝突防止装置の回路ブロック図

【図１４】同上、衝突判断処理のフローチャート

【図１５】同上、１次警報のフローチャート

【図１６】本発明の実施の第３形態に係わり、衝突防止
装置の構成図

【符号の説明】

１ …車両（自車両） ２ …衝突防止装置 ４ …車速センサ ５ …ヨーレートセンサ ６ …舵角センサ ９ …ディスプレイ １０ …ステレオ光学系 ５０ …画像処理部 ６０ …衝突判断部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車両の走行状態を検出する走行状態検
   出手段と、上記自車両の走行方向の道路形状と立体物を
   検出する走行環境検出手段と、上記自車両の上記走行状
   態と上記道路形状の検出結果に基づき上記自車両の走行
   領域を設定する走行領域設定手段と、上記走行領域内と
   この走行領域に掛かる全ての立体物を上記走行環境検出
   手段で検出した上記立体物から抽出する走行領域立体物
   抽出手段と、上記抽出した全ての立体物について予め設
   定しておいた演算を行い、それぞれの立体物に対して上
   記自車両の衝突可能性を評価する衝突可能性評価手段
   と、上記全ての立体物に対する衝突可能性に基づき所定
   に制御出力する出力手段とを備えたことを特徴とする車
   両の衝突防止装置。
2. 【請求項２】 上記出力手段は、上記走行領域立体物抽
   出手段で抽出した上記全ての立体物から上記自車両に最
   も距離が近い立体物を抽出して、この最接近立体物につ
   いて得られる衝突可能性の情報を基に所定に制御出力す
   る第一の制御出力部と、上記衝突可能性評価手段での上
   記全ての立体物に対する衝突可能性に基づき所定に制御
   出力する第二の制御出力部とで形成したことを特徴とす
   る請求項１記載の車両の衝突防止装置。
3. 【請求項３】 上記走行環境検出手段は、ステレオ光学
   系で撮像した画像を処理して上記自車両の走行方向の道
   路形状と立体物を検出するものであることを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の車両の衝突防止装置。
4. 【請求項４】 上記走行環境検出手段は、スキャン式レ
   ーザレーダと単眼式カメラとを組み合わせ、これらから
   得られる情報を処理して上記自車両の走行方向の道路形
   状と立体物を検出するものであることを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載の車両の衝突防止装置。