(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段を備えて自動車の進行路を推定する装置であって、自車を起点とする所定曲率の前方延長線を仮設する線仮設手段と、該線仮設手段で仮設される線と上記物体検出手段で検出される物体との距離を検出する距離検出手段と、該距離検出手段で検出される距離の時間変化量に基づいて自車の進行路を推定する推定手段とが設けられており、上記線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を仮設すると共に、推定手段は、これらの線のうち距離検出手段で検出される距離の時間変化量がより小さいものを自車の進行路と推定することを特徴とする自動車の進行路推定装置。
【請求項２】
線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を同時に仮設すると共に、推定手段は、これらの線のうち距離検出手段で検出される距離の時間変化量が最も小さいものを自車の進行路と推定することを特徴とする請求項１に記載の自動車の進行路推定装置。
【請求項３】
線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を順に一づつ仮設することを特徴とする請求項１に記載の自動車の進行路推定装置。
【請求項４】
線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を距離検出手段で検出される距離の時間変化量が減少する順に一づつ仮設することを特徴とする請求項３に記載の自動車の進行路推定装置。
【請求項５】
推定手段で推定される自車の進行路上を走行する前方車両のうち自車に最も近いものを先行車と識別する先行車識別手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の自動車の進行路推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の進行路推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば高速道路等を走行中に先行車に追従して走行したり、先行車との車間距離が短くなったときに警告を発して衝突を回避しようとする技術が開発されている。
【０００３】
この場合、自車の前方を走行する車両の中から対象とする先行車を識別することが必要となるが、これは一般に、自車の前方に向けてレーダ波を発信するレーダ装置を用いて前方に存在する物体を検出すると共に、この検出結果と自車が走行すると思われる推定進行路とから、該進行路上にある車両であって最も自車の近くにあるものを先行車と識別するようにしている。
【０００４】
そして、上記進行路は、従来より、ハンドル舵角やヨーレートに基づいて旋回半径（曲率）を演算することにより推定されている（例えば特開平４−２８２７２４号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにハンドル舵角やヨーレートから進行路を推定するときは、これらを検出するセンサ類を備えなければならず車両のコストアップを伴う。
【０００６】
そこで本発明は、周囲の物体を検出する上記レーダ装置の検出結果から自車の進行路を推定し、特別にセンサ類を必要としない自動車の進行路推定装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明者らは、図７に示すように、曲率ρ（旋回半径Ｒの逆数）の道路を走行するときを考えた場合、全ての車両Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３あるいは道路沿いのリフレクタＹ…Ｙ等が同心円上に位置し、これらの他の車両Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は自車Ａが走行すべき曲率ρの進行路Ｓに沿って走行する（図例において、黒で表示した位置から所定時間後に白で表示した位置に移動する）ので、この進行路Ｓと各車両Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３との間の距離ｄ１，ｄ２，ｄ３は、各車両Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の速度や加速度が異なっていても、走行中略一定でその時間変化量が殆ど０に近い値となるのに対して、図８に示すように、自車の進行路Ｓ’の曲率ρ’を誤って推定したときは、車両Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の走行に伴い各距離ｄ１’，ｄ２’，ｄ３’が時間の経過によって変化することに着目し、また、これら周囲の物体の位置変化が既存のレーダ装置の検出結果から入手できることを利用して本発明を完成するに至ったものである。なお、直線路の場合も曲率を０として同様に考えることができる。
【０００８】
従って、上記課題を解決するために、まず本発明のうち請求項１に記載の発明（以下「第１発明」という。）は、自車の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段を備えて自動車の進行路を推定する装置であって、自車を起点とする所定曲率の前方延長線を仮設する線仮設手段と、該線仮設手段で仮設される線と上記物体検出手段で検出される物体との距離を検出する距離検出手段と、該距離検出手段で検出される距離の時間変化量に基づいて自車の進行路を推定する推定手段とが設けられており、上記線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を仮設すると共に、推定手段は、これらの線のうち距離検出手段で検出される距離の時間変化量がより小さいものを自車の進行路と推定することを特徴とする。
【０００９】
これにより、物体検出手段（レーダ装置）から得られる周囲の走行車両の位置データのみで自車の進行路を推定することができる。
【００１０】
なお、この場合、線仮設手段は現実的な曲率の前方延長線を仮設することが好ましく、例えば高速道路で設計され得る旋回半径の範囲内（Ｒ＋３００〜Ｒ−３００等）で仮設する。
【００１１】
また、距離検出手段は例えば次のようにして仮設された線と物体との距離を算出する。すなわち、図９に示すように、仮設線の曲率をρ、自車Ａと物体Ｘの距離をＬ、自車Ａの前後方向に延びる直線に対する物体Ｘのなす角度をθ、仮設線と物体Ｘとの距離（物体Ｘから仮設線への垂線の長さ）をｄとすると、次の式１の関係が成り立ち、これより距離ｄが式２のように表される。
【００１２】
【式１】
0003608259.tif 000002
【００１３】
【式２】
0003608259.tif 000003
さらに仮設線の右側に物体がある場合に上記距離の値が正となるようにして、位置座標が（ｘｉ，ｙｉ）である物体と曲率がρｊである線との距離ｄｊを表す次の一般式３が導かれ、距離検出手段は物体検出手段で検出された物体の位置座標と、線仮設手段で仮設された線の曲率とをこの式３に代入することによって両者間の距離を求めることができる。
【００１４】
【式３】
0003608259.tif 000004
【００１５】
また、この第１発明によれば、曲率の異なる複数の線の中から自車が走行すべき進行路に略近いものを推定することができる。
【００１６】
さらに請求項２に記載の発明（以下「第２発明」という。）は、上記第１発明において、線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を同時に仮設すると共に、推定手段は、これらの線のうち距離検出手段で検出される距離の時間変化量が最も小さいものを自車の進行路と推定することを特徴とする。
【００１７】
この第２発明によれば、曲率の異なる複数の線を同時に仮設することによってどの線が最も進行路に近いかを一度に判定することができる。
【００１８】
一方、請求項３に記載の発明（以下「第３発明」という。）は、上記第１発明において、線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を順に一づつ仮設することを特徴とする。
【００１９】
この第３発明は、上記第２発明と異なり、曲率の異なる複数の線を順に一づつ仮設するものであるが、これによっても自車が走行すべき進行路に最も近いものを推定することができる。
【００２２】
さらに請求項４に記載の発明（以下「第４発明」という。）は、上記第３発明において、線仮設手段は、曲率の異なる複数の線を距離検出手段で検出される距離の時間変化量が減少する順に一づつ仮設することを特徴とする。
【００２３】
この第４発明では、距離の時間変化量が減少する順に線を仮設するので効率よく進行路により近いものを見出すことができる。
【００２６】
そして請求項５に記載の発明（以下「第５発明」という。）は、上記第１発明ないし第４発明のいずれかにおいて、推定手段で推定される自車の進行路上を走行する前方車両のうち自車に最も近いものを先行車と識別する先行車識別手段が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
この第５発明によって、以上推定された進行路と検出された物体とから先行車が識別されることになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２９】
図１に示すように、この実施の形態における車両には、レーダ装置１と、このレーダ装置１からの検出信号を受けて当該車両の進行路を推定するコントロールユニット２が備えられている。
【００３０】
上記レーダ装置１は、レーダ波を自車の前方に所定の角度範囲内で走査、発信して前方に存在する走行車両やリフレクタ等の物体を検出し、それらの位置や大きさ等のデータがコントロールユニット２に入力されるようになっている。
【００３１】
このコントロールユニット２は、所定の曲率で自車の進行路を仮想設定する進行路仮設部２１と、該仮設部２１で仮設された進行路と上記レーダ装置１からの物体データとに基づいて、検出された物体の仮設進行路に対する距離（横偏位量）を算出等する演算部２２と、該演算部２２の算出結果により上記仮設部２１で設定された仮設進行路の中から一つを自車の進行路と判定する進行路判定部２３と、該判定部２３で判定された自車の進行路と上記レーダ装置１からの物体データとに基づいて、自車の進行路上を走行する前方車両のうち最も近くにあるものを先行車と識別する先行車識別部２４とを有して、レーダ装置１から入力される検出物体のデータのみによって自車の進行路の推定、及び先行車の識別を行なうことができるように構成されている。
【００３２】
次に、このコントロールユニット２が行なう進行路の推定をフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
まず図２に示すように、検出物体の位置データをそれぞれｘ−ｙ座標として読み込むと共に（ステップＳ１１）、各々異なる曲率ρｊの複数の進行路を設定して（ステップＳ１２）、これらの進行路の一つ一つについて、全ての検出物体の横偏位量ｄｊの総和Ｄｊを前述の式３に基づいて算出したのち（ステップＳ１３）、この横偏位量の総和の今回値Ｄｊ（ｋ）と前回値Ｄｊ（ｋ−１）との差ΔＤｊを算出する（ステップＳ１４）。
【００３４】
その場合に、この実施の形態においては、上記進行路として、図３に示すように旋回半径Ｒが＋３００の右曲がりの進行路Ｓ１、−３００の左曲がりの進行路Ｓ９、及びこれらの間で徐々に曲率が変化する７本の進行路Ｓ２〜Ｓ８の計９本の進行路が仮設される。
【００３５】
したがって、図示したように、今回３台の前方車両Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３が白の位置に検出され、前回の検出でそれぞれ黒の位置にあったとすると、仮設進行路Ｓ４に対する各車両Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３の横偏位量ｄ１１，ｄ１２，ｄ１３（実線で示す）はそれぞれ殆ど変化がなく、その結果、上記ステップＳ１４で算出される絶対値ΔＤｊ、つまりこの制御サイクル時間に対する変化量が略０となる。
【００３６】
これに対し、他の８本の進行路Ｓ１〜Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ８については、各車両Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３の横偏位量ｄ１１’，ｄ１２’，ｄ１３’が、一例として進行路Ｓ２の場合を鎖線で示したように、車両Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３の走行に伴って増減し、あるいは正負の逆転が生じるので、上記制御サイクル時間に対する変化量ΔＤｊが相当の値となって算出される。
【００３７】
次いで、このようにして求められた各仮設進行路Ｓ１〜Ｓ９についての変化量ΔＤｊのうち最小のものをΔＤとしたのち（ステップＳ１５）、この最小変化量ΔＤに一致する変化量ΔＤｊに係る仮設進行路を検索して（ステップＳ１６〜Ｓ１７）、該当するものを自車が走行すべき進行路と判定する（ステップＳ１８）。これにより、前方車両の走行軌跡に沿った適正な進行路（図例においては進行路Ｓ４）が推定されることになる。
【００３８】
次に、進行路推定の第２の形態について説明する。この進行路推定においては、上記のように異なる曲率を有する複数の進行路を一度に仮設するのではなく、図３に示した進行路Ｓ１とＳ９との間で曲率を所定値Δρづつ順に増減して一づつ進行路を仮設していき、各進行路が仮設される毎に車両の横偏位量の時間変化を演算、判定するものである。
【００３９】
すなわち図４に示すように、検出物体の位置座標ｘｉ，ｙｉを読み込み（ステップＳ２１）、各物体の相対速度Ｖｘｉ，Ｖｙｉを演算したのち（ステップＳ２２）、まず仮設する進行路の曲率ρを０とすると共に、初期値として前回仮設された進行路の曲率ρｏｌｄを０、及びこの前回仮設進行路における全物体の横偏位量の総和の時間変化量（以下、単に「変化量」という。）ΔＤｏｌｄを無限大に設定する（ステップＳ２３）。
【００４０】
そしてステップＳ２４において、曲率ρの仮設進行路における上記変化量ΔＤ、及び曲率ρの増減変化に伴う該変化量ΔＤの変化率（以下、単に「変化率」という。）ｄΔＤをそれぞれ図示した式に基づいて算出する。
【００４１】
なお、この進行路推定においては、上記変化量ΔＤを前述の場合のように制御サイクル時間に対する変化量として求めるのではなく、ステップＳ２１で読み込んだ物体の位置座標ｘｉ，ｙｉ、ステップＳ２２で演算した物体の相対速度Ｖｘｉ，Ｖｙｉ、及び曲率ρを用いて算出している。因に、変化量ΔＤを算出する図中の式４は、曲率ρが時間に対して一定であるとして前述の式３を元に以下のようにして導かれる。
【００４２】
【式４】
0003608259.tif 000005
次いで、ステップＳ２５において、仮設進行路の変化量ΔＤの大きさが前回仮設進行路の変化量ΔＤｏｌｄの大きさより大きいか否かを判定し、大きければ前回仮設進行路を進行路とする（ステップＳ２６）一方で、大きくなければステップＳ２７に進んで同じく変化量ΔＤの大きさが所定値εより小さいか否かを判定し、小さいときは当該仮設進行路を進行路とする（ステップＳ２８）。
【００４３】
また、ステップＳ２７で変化量ΔＤの大きさが所定値εよりも小さくないときは、ステップＳ２９において予め曲率ρ及び変化量ΔＤの更新処理を済ませたうえで、ステップＳ３０に進み、上記変化量ΔＤに上記ステップＳ２４で算出した変化率ｄΔＤを乗じて得られる値が正であるかどうかを判定し、正であれば曲率を所定値Δρだけ減じ（ステップＳ３１）、また、０もしくは負であれば曲率を所定値Δρだけ加えて（ステップＳ３２）、この新たに設定された曲率ρについて上記ステップＳ２４ないしステップＳ３２を実行し、最終的にステップＳ２６又はＳ２８で進行路が推定されるまで繰り返す。
【００４４】
これを図５を参照して説明すると、前述の曲率ρと変化量ΔＤとの関係式４を例示する一次直線ア又はイにおいて、変化率ｄΔＤは各直線ア，イの傾きであり、それが右上りであるアにおいて正、左上りであるイにおいて負である。したがって、ステップＳ３０で変化量ΔＤと変化率ｄΔＤとを乗じて得られる値が正となるのは、変化率ｄΔＤが常に正であるアにおいては変化量ΔＤが正である場合であり、また変化率ｄΔＤが常に負であるイにおいては変化量ΔＤが負である場合であって、これらのときにステップＳ３１で曲率が所定値Δρづつ減じられる。一方、ステップＳ３０で変化量ΔＤと変化率ｄΔＤとを乗じて得られる値が負となるのは、アにおいては変化量ΔＤが負である場合であり、イにおいては正である場合であって、これらのときにステップＳ３２で曲率が所定値Δρづつ加えられる。その結果、変化量ΔＤの大きさ（変化量ΔＤの絶対値）が減少する方向に順に次の曲率が設定されることになって、変化量ΔＤが０となる点ａ又はｂ、すなわち前方車両の移動方向に沿った適正な曲率に近づくことになる。
【００４５】
このとき、点ａ又はｂを通り越えて次の曲率が設定された場合は、ステップＳ２５における前回との比較によって、より点ａ又はｂに近い方の曲率が選定されることになる。
【００４６】
また、一旦ａ又はｂの曲率が設定された場合は、ステップＳ２４において変化量ΔＤが０と算出され、その結果ステップＳ３０からステップＳ３２に進んで新たに増加された曲率がさらに設定されることになるが、この場合も上記と同様にステップＳ２５で前回の曲率ａ又はｂが選定されることになる。
【００４７】
これにより、最終的にステップＳ２５、Ｓ２６で変化量ΔＤがより０に近い曲率の進行路、又はステップＳ２７、２８で変化量ΔＤが所定値内で０に近い曲率の進行路が推定されることになる。
【００４８】
なお、レーダ装置１の中立線がずれて設置された場合は、推定進行路に誤差が生じることになる。かかる場合には、式３に代えて車両の横滑り角βをパラメータとして勘案した次の式５、及びこれを元に導かれる式６を用いる。
【００４９】
【式５】
0003608259.tif 000006
【００５０】
【式６】
0003608259.tif 000007
次に、進行路推定の他の開示例について説明する。この進行路推定においては、過去の自車の履歴から今後走行するであろうと思われる進行路を推定するものである。
【００５１】
すなわち図６に示すように、まずステップＳ４１で自車の位置データを座標上に読み込む。このとき符号ｉは、過去読み込んだ自車の位置データの個数を表す。そして、次のステップＳ４２でその位置データが一つの場合はステップＳ４３を経てもう一度自車の位置データを読み込むことになる（ステップＳ４１）。
【００５２】
次にステップＳ４２からステップＳ４４に進んで、自車の車速及びハンドル舵角から、上記読み込んだ二つの位置データ（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）に続く第３の自車の位置（Ｘ３，Ｙ３）を求めたのち、これら三つの位置データ（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３）から最小二乗法を用いて自車の今後の走行曲線、つまり進行路を決定する（ステップＳ４５）。
【００５３】
そして、ステップＳ４６ないしＳ５１において、検出された全物体につき、その位置データ（ｘｎ，ｙｎ）を上記自車進行路に照らし合わせ、各物体Ｘｎが自車進行路から所定の範囲内、例えば進行路から左右に１メートルづつの幅に存在するか否かを判定して、自車の進行路上にあれば物体位置状態フラグＦｐｏｓを１、存在しなければ０とする。このようにして設定された全物体の位置状態フラグＦｐｏｓに基づいて、最も自車の近くを走行する前方車両が先行車と識別されることになる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動車の進行路推定装置では、既存のレーダ装置で検出される周辺物体あるいは自車の位置データのみから自車進行路を推定することができるので、従来のようにヨーレート等を検出するためのセンサ類を別途備える必要がなく、車両の製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における進行路推定装置の制御システム図である。
【図２】上記第１の実施の形態における進行路推定のフローチャート図である。
【図３】上記第１の進行路推定の概念図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における進行路推定のフローチャート図である。
【図５】上記第２の進行路推定の概念図である。
【図６】本発明に関連する開示例における進行路推定のフローチャート図である。
【図７】本発明の装置における進行路推定の概念図である。
【図８】同じく進行路推定の概念図である。
【図９】同じく進行路推定の概念図である。
【符号の説明】
１         レーダ装置（物体検出手段）
２         コントロールユニット
２１       進行路仮設部（線仮設手段）
２２       演算部（距離検出手段）
２３       進行路判定部（推定手段）
２４       先行車識別部（先行車識別手段）
【図１】
0003608259.tif 000008
【図２】
0003608259.tif 000009
【図３】
0003608259.tif 000010
【図４】
0003608259.tif 000011
【図５】
0003608259.tif 000012
【図６】
0003608259.tif 000013
【図７】
0003608259.tif 000014
【図８】
0003608259.tif 000015
【図９】
0003608259.tif 000016