車両用物体認識装置
【課題】レーザレーダセンサ５の高さ方向における中心レーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとのずれ角度を求める対象車種の制限を緩和し、もって、レーザレーダセンサ５の向きの変化を検出する機会を増加すること。
【解決手段】
Ｙ軸方向における個々のレーザ光のビーム幅が、リフレクタ位置の設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離Ｚよりも遠方に前方車両が位置する場合に、その前方車両のリフレクタからの反射レーザ光を生じさせたレーザ光の面番号を検出する。これにより、前方車両のリフレクタ設置高さの変化に起因して、そのリフレクタからの反射レーザ光を生じさせるレーザ光の面番号が変化することを抑制できる。従って、複数個のレーザ光の面番号の平均値に基づいて、高さ方向におけるレーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとのずれ角を示す上下光軸ずれ学習角度θｕを精度よく算出することができる。
【解決手段】
Ｙ軸方向における個々のレーザ光のビーム幅が、リフレクタ位置の設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離Ｚよりも遠方に前方車両が位置する場合に、その前方車両のリフレクタからの反射レーザ光を生じさせたレーザ光の面番号を検出する。これにより、前方車両のリフレクタ設置高さの変化に起因して、そのリフレクタからの反射レーザ光を生じさせるレーザ光の面番号が変化することを抑制できる。従って、複数個のレーザ光の面番号の平均値に基づいて、高さ方向におけるレーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとのずれ角を示す上下光軸ずれ学習角度θｕを精度よく算出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車幅方向及び高さ方向それぞれの所定角度範囲内に渡り送信ビームを照射し、その反射ビームに基づいて自車両の前方の物体を認識する車両用物体認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されるように、レーザ光などの送信ビームを照射し、その反射ビームを検出することによって、前方の物体を認識する車両用物体認識装置が考えられている。この種の装置は、例えば、前方車両を検出して警報を発生する装置や、前方車両と所定の車間距離を維持するように車速を制御する装置などに適用され、それらの制御対象としての前方車両の認識に利用されている。
【０００３】
特許文献１に記載された車両用物体認識装置は、車両に装着されたレーダユニットと所定の位置関係に置かれたターゲットに向けて複数のレーザ光を照射し、ターゲットによって反射された反射レーザ光の中から車幅方向（Ｘ軸）、及び高さ方向（Ｙ軸）において受光強度の最も高い反射レーザ光を抽出する。それらの受光強度が最も高い反射レーザ光を中心として、Ｘ軸、Ｙ軸方向において、所定の角度を設定し、それを自車両の前方の物体を認識するための認識使用エリアとする。
【０００４】
上述したようにして設定した認識使用エリア内を走査するようにレーザ光を照射することにより、レーダユニットの車両への装着角度の公差範囲に余裕を持たせながら、前方の物体を認識するための適切な角度範囲にレーザ光を照射することができるようになる。
【０００５】
また、上記車両用物体認識装置では、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光の受光強度を計測して、それらの受光強度に基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度の狙いとする基準角度からのずれ角度を上下光軸学習角度として算出する。これは、Ｙ軸方向におけるレーザ光のビーム幅が比較的大きいため、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度が基準角度に一致しない場合があるためになされる。上下光軸学習角度を算出することにより、レーザユニットが狙いとする基準角度よりも下向きであるのか上向きであるのかを認識できるので、反射レーザ光に基づく前方車両等の物体の認識精度が向上する。
【０００６】
ただし、上述した方法によって、認識使用エリアを設定し、また上下光軸学習角度を算出した場合であっても、実際のレーザ光の照射角度範囲、従って、その中心軸角度は、種々の要因で変動する。例えば、車両における積荷の積載状態や搭乗人員等によって、特にＹ軸（上下）方向において、レーダユニットのレーザ光照射範囲は、認識使用エリアとして設定した範囲からずれる場合がある。
【０００７】
このため、特許文献１の車両用物体認識装置では、乗用車の後面に必ず装着されているリフレクタからの反射レーザ光を用いて、レーダユニットの高さ方向の光軸中心角度と基準角度とのずれ角度を求める。そして、このずれ角度を用いて、上述した上下光軸学習角度を補正する。これにより、積荷の積載状態や搭乗人員が変化しても、レーダユニットが狙いとする角度よりも下向きであるか、上向きであるかを高精度に認識できる。
【特許文献１】特開２００４−１８４３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車両におけるリフレクタの設置高さにはばらつきがあり（例えば０．２５〜１．５ｍ）、特に車種（乗用車と大型車など）による差が大きい。上述した車両用物体認識装置では、乗用車に限定すれば、リフレクタの設置高さのばらつきが小さくなる点に着目して、レーダユニットの高さ方向の光軸中心角度と基準角度とのずれ角度を求める対象を、乗用車のみに限定していた。つまり、前方車両が乗用車に該当する車幅を有する場合に限って、リフレクタからの反射レーザ光を用いて上述したずれ角度を求めていた。
【０００９】
これにより、ずれ角度の算出精度を高めることができるが、その一方で、ずれ角度を求める機会は制限されてしまう。つまり、車両が、例えば大型車両に追従して走行する状態が継続した場合などは、積載状態や搭乗人員などによってレーダユニットの下向きや上向きの程度が変化していても、その変化を検出することができない。
【００１０】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、レーダユニットの高さ方向の光軸中心角度と基準角度とのずれ角度を求める対象車種の制限を緩和し、もって、レーダユニットの向きの変化を検出する機会を増加することが可能な車両用物体認識装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用物体認識装置は、
車両の車幅方向及び高さ方向それぞれにおいて、所定の角度範囲に渡って複数の送信ビームを照射可能であるとともに、反射物体による反射ビームを受信するレーダユニットと、
レーダユニットの送受信結果に基づいて、反射物体を認識する認識手段とを備えた車両用物体認識装置であって、
レーダユニットは、車両の高さ方向における複数の送信ビームによる全照射角度範囲の中心軸が所定の目標角度に一致するように車両に設置されるものであり、
所定条件を満たす前方車両のリフレクタからの反射ビームを受信したとき、その反射ビームを生じさせた送信ビーム位置を特定する特定手段と、
特定手段によって複数回の送信ビーム位置の特定が行なわれた場合に、複数個の特定送信ビームの全照射角度範囲におけるそれぞれの位置に基づいて、全照射角度範囲の中心軸の角度と、目標角度とのずれ量を算出する算出手段と、
算出手段によって算出されたずれ量に応じて、レーダユニットの高さ方向における照射角度範囲及び認識手段における反射物体を認識するための処理の少なくとも一方を補正する補正手段とを備え、
特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離よりも遠方に位置することを、前記前方車両を選別するための所定条件として用いることを特徴とする。
【００１２】
このように、請求項１に記載の車両用物体認識装置では、個々の送信ビームのビーム幅が、リフレクタ位置の設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離よりも遠方に前方車両が位置する場合に、その前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビーム位置を特定する。この結果、前方車両のリフレクタ設置高さの変化に起因して、そのリフレクタからの反射ビームを生じさせる送信ビームの位置が変化することを抑制できる。換言すれば、リフレクタ設置高さの変化が大きくても、リフレクタによって反射ビームを生じさせる送信ビームの位置は変化しにくくなる。このため、特定した送信ビームの位置に基づいて、高さ方向におけるレーダユニットの全照射角度範囲の中心軸角度と目標角度とのずれ角を精度よく算出することができる。
【００１３】
この場合、請求項２に記載したように、特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離に所定のマージン距離を加えた距離よりも遠方に位置することを、前方車両を選別するための所定条件として用いることが好ましい。これにより、前方車両のリフレクタ設置高さの変化に起因して、そのリフレクタからの反射ビームを生じさせる送信ビームの位置が変化することをより確実に抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載したように、算出手段は、送信ビーム位置の特定回数が所定回数に達した時点で、その所定回数分の送信ビーム位置の平均位置を求め、その平均位置を用いて目標角度とのずれ量を算出するとともに、その所定回数分の送信ビーム位置をクリアすることが好ましい。所定回数分の送信ビーム位置の平均位置を用いることにより、いくつかの送信ビーム位置が道路環境等によって誤って特定されても、その影響が低減されて、精度の高いずれ角を求めることができるためである。また、ずれ角を算出したときに、所定回数分の送信ビーム位置をクリアすると、その後、所定回数分の送信ビーム位置が新たに蓄積されていく。これにより、車両の現状の状態に応じた送信ビーム位置の平均位置が求められる。
【００１５】
請求項４に記載したように、高さ方向において隣接する送信ビームは、各々のビーム幅の境界領域において一部重複するように各々の送信ビームの照射角度が設定され、高さ方向において隣接する送信ビームがともにリフレクタからの反射ビームを生じさせたとき、特定手段は、それら隣接送信ビームの中間位置を、送信ビーム位置として特定することが好ましい。これにより、高さ方向における送信ビーム位置の分解能を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載したように、前方車両を選別するための所定条件における、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅は、隣接する送信ビームのビーム幅との重複部分を除くビーム幅であることが好ましい。これにより、隣接する送信ビーム間に重複部分があっても、リフレクタからの反射ビームは、単一の送信ビームによって発生可能となるので、送信ビーム位置からレーダユニットの高さ方向の全照射角度範囲と目標角度とのずれ角を精度よく算出できる。
【００１７】
請求項６に記載したように、車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、
特定手段は、速度検出手段によって検出された走行速度が所定の基準速度を越えている場合に、前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことが好ましい。車両が所定の基準速度以上の速度で走行する場合、その車両が走行している道路は、アップ・ダウンが少なく、比較的平坦な道路であると推測することができる。上述した速度条件を用いることにより、前方車両のリフレクタを基準とするずれ角の算出を、前方車両と自車両とが平坦な道路を走行している状態において行なう可能性を高めることができる。
【００１８】
請求項７に記載したように、車両の走行加速度を検出する加速度検出手段を備え、
特定手段は、加速度検出手段によって検出された走行加速度が所定の基準加速度以下である場合に、前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことが好ましい。レーダユニットが装着された車両の走行加速度が基準加速度を超える場合、その車両にはスクォートやダイブ等の姿勢変化が発生し、それによって、レーダユニットの高さ方向の照射方向が変化している可能性が高い。このような車両の走行による姿勢変化は一時的なものであるので、姿勢変化が生じたときの送信ビーム位置は、ずれ角算出のための送信ビーム位置から除外することが好ましい。
【００１９】
請求項８に記載したように、車両が走行する道路の曲率を求める曲率検出手段を備え、
特定手段は、曲率検出手段によって検出された曲率が所定の基準曲率よりも大きく、直線に近い場合に、前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことが好ましい。車両が曲線路を走行する場合、車両にはロールが発生して、レーダユニットからの送信ビームの照射角度範囲が斜めに傾く可能性がある。このような状況では、リフレクタによる反射ビームを生じさせた送信ビーム位置を正しく特定できない可能性がある。さらに、曲線路においては、前方車両を見失う可能性も高くなる。
【００２０】
請求項９に記載したように、補正手段は、算出手段によって算出されたずれ量が第１の基準範囲から外れている場合、前記レーダユニットの下向き、もしくは上向き判定を行なうとともに、その下向き判定もしくは上向き判定結果を前記認識手段に与え、
認識手段は、下向き判定もしくは上向き判定結果に応じて、中心軸よりも下側もしくは上側の角度に照射される送信ビームによる反射ビームに基づいて、反射物体を車両と認識する確率を低下させても良い。すなわち、中心軸角度が所定の基準角度範囲から外れている場合には、レーダユニットは下向きあるいは上向きに車両に装着されていると判断できる。例えば、レーダユニットが下向きに装着されている場合、中心軸よりも下側の角度に照射される送信波は、路面に設置されたデリニエータ（キャッツアイ）等の反射物体によって反射される可能性が高くなる。また、上向きに装着されている場合には、中心軸よりも上側の角度に照射される送信波は、道路上の標識等によって反射される可能性が高くなる。従って、下向きあるいは上向き判定がなされている場合には、中心軸よりも下側もしくは上側の角度に照射される送信波による反射波に基づいて、反射物体を車両と認識する確率を低下させることにより、誤って非車両を車両と認識する可能性を低減することができる。
【００２１】
請求項１０に記載したように、レーダユニットが、車両の高さ方向において送信ビームを照射可能な角度範囲は、実際に照射される複数の送信ビームによる全照射角度範囲よりも広いものであって、補正手段は、算出手段によって算出されたずれ量が第１の基準範囲よりも大きな第２の基準範囲から外れている場合、レーダユニットにおける複数の送信ビームによる全照射角度範囲を、照射可能な角度範囲内においてずらすようにしても良い。これにより、高さ方向における適切な角度範囲に向けて、送信ビームを照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明による車両用物体認識装置が適用された車両制御装置１について、図面とともに説明する。この車両制御装置１は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物が存在する場合に警報を出力したり、前車（前方車両）に合わせて車速を制御したりする装置である。
【００２３】
図１は、車両制御装置１のシステムブロック図である。車両制御装置１は認識・車間制御ＥＣＵ３を中心に構成されている。認識・車間制御ＥＣＵ３はマイクロコンピュータを主な構成として、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００２４】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々検出信号を入力しており、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力する。また認識・車間制御ＥＣＵ３には、警報音量を設定する警報音量設定器２４、警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７、及び自動車に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ２８が接続されている。また認識・車間制御ＥＣＵ３は、電源スイッチ２９を備え、電源スイッチ２９がオンされることにより、所定の処理を開始する。
【００２５】
レーザレーダセンサ５は、図２に示すように、発光部、受光部及びレーザレーダＣＰＵ７０などを主要部として構成されている。すなわち、レーザレーダセンサ５は、レーダユニットとしての発光部、受光部に加え、その発光・受光部における検出結果から、反射物体までの距離やその車幅方向及び車高方向における位置を演算するレーザレーダＣＰＵ７０も備えている。
【００２６】
発光部は、パルス状のレーザ光を、発光レンズ７１、スキャナ７２及びガラス板７７を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）７５を備えている。レーザダイオード７５は、レーザダイオード駆動回路７６を介してレーザレーダＣＰＵ７０に接続され、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号によりレーザ光を放射（発光）する。また、スキャナ７２には反射体としてのポリゴンミラー７３が回転可能に設けられ、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号がモータ駆動部７４を介して入力されると、このポリゴンミラー７３は図示しないモータの駆動力により回転する。なお、このモータの回転位置は、モータ回転位置センサ７８によって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０に出力される。
【００２７】
ポリゴンミラー７３は、面倒れ角が異なる６つのミラー（反射面）を備えているため、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲で不連続にレーザ光を掃引照射（スキャン）して出力することが可能である。
【００２８】
レーザレーダセンサ５の受光部は、図示しない物体に反射されたレーザ光を受光レンズ８１を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子（フォトダイオード）８３とを備えている。そして、この受光素子８３の出力電圧は、増幅器８５にて増幅された後にコンパレータ８７に出力される。コンパレータ８７は増幅器８５の出力電圧を基準電圧と比較し、出力電圧＞基準電圧となったとき所定の受光信号を時間計測回路８９へ出力する。
【００２９】
時間計測回路８９には、レーザレーダＣＰＵ７０からレーザダイオード駆動回路７６へ出力される駆動信号も入力される。そして、図２（ｂ）に示すように、上記駆動信号をスタートパルスＰＡ、上記受光信号をストップパルスＰＢとし、２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の位相差（すなわちレーザ光を出射した時刻Ｔ０と反射光を受信した時刻Ｔ１との差ΔＴ）を２進デジタル信号に符号化する。また、ストップパルスＰＢのパルス幅も時間として計測する。そして、それらの値を２進デジタル信号に符号化してレーザレーダＣＰＵ７０へ出力する。
【００３０】
ここで、レーザ光の照射可能エリア及び、実際に前方車両等の物体を認識する時に使用される認識使用エリアについて、図３〜図５を用いて説明する。
【００３１】
図３は、レーザ光の照射可能エリア９１を示している。ただし、図３では、レーザ光のパターン９２は、照射可能エリア９１内の右端と左端に放射された場合のみを示しており、途中は省略している。また、レーザ光パターン９２は、図３では一例として楕円形のものを示しているが、この形に限られるものではなく長方形等でもよい。図３に示すように、レーザレーダセンサ５は、レーザ光の照射方向をＺ軸としたとき、これに垂直なＸＹ平面における照射可能エリア９１内を順次走査することが可能である。
【００３２】
図４に示すように、車高方向（Ｙ軸方向）に隣接するレーザ光は、その境界領域において一部重複するようにレーザ光の照射角度が設定されている。Ｙ軸方向において、各レーザ光は１．６２ｄｅｇのビーム角を有している。その内、隣接するレーザ光が重複する角度範囲は、０．１９５ｄｅｇである。従って、各レーザ光の重複領域を除くビーム角は、１．２３ｄｅｇとなり、各レーザ光の中心軸間の角度は１．４２５ｄｅｇとなる。
【００３３】
このように、Ｙ軸方向において隣接するレーザ光が一部重複するように照射角度を設定することにより、Ｙ軸方向における分解能を向上することができる。つまり、図４の各レーザ光を上から下に向かってそれぞれ１面、２面、３面と定義した場合、１面のレーザ光のみを反射する場合、１面と２面のレーザ光を反射する場合、２面のレーザ光のみ反射する場合、２面と３面のレーザ光を反射する場合、及び３面のレーザ光のみ反射する場合の５つのパターンに識別できる。特に、２面のレーザ光においては、その両側に重複領域があるため、２面のレーザ光付近の分解能の向上度合いを高めることができる。
【００３４】
レーザレーダセンサ５は、Ｘ軸方向において、０．０８ｄｅｇのビームステップ角で５０１本のレーザ光を照射可能であり、また、Ｙ軸方向には、６ライン分のレーザ光を照射可能である。従って、照射可能エリア９１は、高さ方向であるＹ軸を基準方向、車幅方向であるＸ軸を走査方向とし、Ｘ軸方向には０．０８ｄｅｇ×５０１点＝±２０ｄｅｇであり、Ｙ軸方向には１．６２ｄｅｇ×６ライン−０．１９５ｄｅｇ×５（重複領域）＝８．７４５ｄｅｇである。また、スキャン方向はＸ軸方向については図３において左から右へ、Ｙ軸方向については図３において上から下へである。
【００３５】
レーザレーダセンサ５は上述した照射可能エリア９１を持つが、実際に前方車両等の物体を認識する際には、照射可能エリア９１よりも狭い認識使用エリアを設定して、その認識使用エリア内にのみレーザ光を照射する。このように照射可能エリア９１よりも狭い認識使用エリアを設定することにより、レーザレーダセンサ５の車両への装着が容易になったり、レーダレーダセンサ５の光軸が目標角度（基準角度）ΔＡから大きくずれた場合に、認識使用エリアを照射可能エリア９１内でずらすことにより、適切な角度範囲に修正することが可能になったりする。なお、認識使用エリアは、特開２００４―１８４３３１号公報に詳しく説明されているように、車両に装着されたレーザレーダセンサ５に対して所定の位置に配置されたターゲットからの反射レーザ光を受信し、その中で受光強度が最も強い、Ｘ軸、Ｙ軸方向におけるレーザ光を選定し、そのレーザ光が中心となるように設定する。
【００３６】
ただし、認識使用エリアの設定は、特開２００４−１８４３３１号公報に開示された方法以外に、例えば、レーザレーダセンサ５の照射可能エリア９１の中心が所望の方向に一致するように、レーザレーダセンサ５の車両への装着角度を機械的に調整し、かつ、認識使用エリアは、照射可能エリア９１の中心を基準として設定しても良い。
【００３７】
認識使用エリアは、例えば、Ｘ軸方向に±１８ｄｅｇ（レーザ光４５１本に相当）、Ｙ軸方向に４．４７ｄｅｇ（レーザ光３本に相当）の角度範囲として設定される。このとき、図５に示すように、Ｙ軸方向の中心レーザ光（図５において、２面のレーザ光に相当）の中心軸角度が、レーザレーダセンサ５の車両への設置位置に応じた基準角度ΔＡに一致するように、レーザレーダセンサ５の向きが機械的に調整されたり、認識使用エリアが設定される。例えば、レーザレーダセンサ５がグリルに搭載される場合には、２面レーザ光の光軸が水平方向よりも下側を向くように基準角度ΔＡが設定され（例えば、０．２°）、バンパーの下部に搭載される場合には、水平方向よりも上側を向くように基準角度ΔＡが設定される（例えば、０．５°）。
【００３８】
ただし、Ｙ軸方向におけるレーザ光のビーム角は１．６２ｄｅｇであり、分解能は低い。そのため、Ｙ軸方向における中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに一致しない場合があるため、そのずれ角度を上下光軸角度として算出する算出処理を行なう。この上下光軸角度の算出方法についても、特開２００４−１８４３３１号公報に詳しく説明されているので、ここでは簡潔に説明する。なお、以下に説明する上下光軸角度Δθelvは、図５に示すように、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに対してどの程度ずれているかを示すずれ角として算出される。
【００３９】
認識使用エリアが設定された後に、その認識使用エリアのＸ軸及びＹ軸における中心に対応する位置に設置されたターゲットに対して、Ｙ軸中心レーザ光及びその両側のレーザ光を照射するとともに、その反射光を受光する。例えば図５に示す例では、Ｙ軸中心レーザ光は面番号が２のレーザ光であり、その両側において照射されるレーザ光は、面番号が１及び３のレーザ光となる。
【００４０】
そして、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光による反射光の受光強度を計測する。計測した受光強度に基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度の基準角度ΔＡに対するずれ角度Δθelvを算出する。例えば、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光の受光強度の差、比などに基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに対してどちら向きにどの程度ずれているかを算出することができる。このようにして算出したずれ角度を上下光軸角度Δθelvとして不揮発性メモリに記憶する。上下光軸角度Δθelvを求めることで、後述するように、前方車両等の物体の認識をより高精度に行なうことが可能になる。
【００４１】
レーザレーダセンサ５が、実際に自車両の前方に存在する物体を認識する際には、認識使用エリア内を２次元的にレーザ光がスキャンするように、レーザレーダＣＰＵ７０から発光部に駆動信号が出力される。このような２次元的なスキャンにより、走査方向を示すスキャン角度θｘ，θｙと測距された距離ｒとが得られる。なお、２つのスキャン角度θｘ，θｙは、それぞれ出射されたレーザビームをＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度を縦スキャン角θｙ、出射されたレーザビームをＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度を横スキャン角θｘと定義する。
【００４２】
レーザレーダＣＰＵ７０は、時間計測回路８９から入力された２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の時間差ΔＴから物体までの距離を算出し、その距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを基にして位置データを作成する。つまり、レーザレーダ中心を原点（０，０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標に変換する。そして、このＸＹＺ直交座標に変換された（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データ及び受光信号強度データ（ストップパルスＰＢのパルス幅が相当する）を測距データとして認識・車間制御ＥＣＵ３へ出力する。
【００４３】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５からの測距データを基にして物体を認識し、その認識物体から得た先行車の状況に合わせて、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより車速を制御する、いわゆる車間制御を実施する。また、認識物体が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理も同時に実施する。この場合の物体としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車等が該当する。
【００４４】
続いて認識・車間制御ＥＣＵ３の内部構成について制御ブロックとして説明する。レーザレーダセンサ５から出力された測距データは物体認識ブロック４３に送られる。物体認識ブロック４３では、測距データとして得た３次元位置データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び幅、高さ、奥行き等の大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）を求める。さらに、中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とするその物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）と上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの識別が行なわれる。この識別結果と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。
【００４５】
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。そしてカーブ半径（曲率半径）算出ブロック５７では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。そして物体認識ブロック４３では、このカーブ半径Ｒおよび中心位置座標（Ｘ，Ｚ）などに基づいて車両形状確率や自車線確率を算出する。この車両形状確率や自車線確率については後述する。
【００４６】
このようなデータを持つ物体のモデルを「物標モデル」と呼ぶこととする。この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値かどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。
【００４７】
一方、先行車判定ブロック５３では、物体認識ブロック４３から得た各種データに基づいて先行車を選択し、その先行車に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知する。
【００４８】
このような車間制御や警報判定に際しては、その前提となる物体認識、さらに詳しく言えば、ここでの認識対象物体である車両の認識が適切に行われていることが重要である。そこで、その車両認識を適切に行なうため、認識・車間制御ＥＣＵ３の物体認識ブロック４３において実行される物体認識に関する処理について説明する。
【００４９】
図６（ａ）のフローチャートに物体認識に係るメイン処理を示す。図６（ａ）のステップＳ１１０では、レーザレーダセンサ５から１スキャン分の測距データの読み込みを行なう。レーザレーダセンサ５でのスキャン周期は例えば１００ｍｓｅｃであり、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込む。
【００５０】
ステップＳ１２０では、データのセグメント化を行なう。上述したように、測距データとして得た３次元位置データをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化においては、所定の接続条件（一体化条件）に合致するデータ同士を集めて１つのプリセグメントデータを生成し、さらにそのプリセグメントデータ同士の内で所定の接続条件（一体化条件）に合致するものを集めて１つの本セグメントデータとするというものである。プリセグメントデータは、例えば点認識されたデータ同士のＸ軸方向の距離△Ｘが０．２ｍ以下、Ｚ軸方向の距離△Ｚが２ｍ以下という２条件を共に満たす場合に、その点集合を一体化して求める。本実施形態では、認識使用エリアにおいてＹ軸方向に３つの走査ラインがあるが、プリセグメント化によって各ライン毎にプリセグメントデータが生成される。そのため、本セグメント化では、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間で近接するプリセグメントデータ同士を一体化（本セグメント化）する。本セグメントデータは、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行な３辺を持つ直方体の領域であり、その中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と大きさを示すための３辺の長さ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、特に断らない限り、本セグメント（データ）のことを単にセグメント（データ）と称することとする。
【００５１】
ステップＳ１３０では、各セグメントデータをプリ物標とし、各プリ物標について、物標モデルとして物標化処理の対象となる確率である物標化優先確率を計算する。ここで、物標モデルとは、一まとまりのセグメントに対して作成される物体のモデルであり、プリ物標とは、物標化処理を行なう物標モデルの候補となるものである。本実施形態においては、プリ物標は最大で１８個選択可能であり、物標モデルは、それらプリ物標の中から物標化優先確立の高い順に４個選択される。
【００５２】
各プリ物標の物標化優先確率は、車両形状確率が所定確率（例えば５０％）以上か否か、移動物か否か、自車両に対する横方向位置が所定距離（例えば左右それぞれに６ｍ）以内であるか否か、所定時間以上継続して検出されているか否か等を判断要素として、該当する項目が多いほど確率が高くなるように算出される。
【００５３】
ここで、車両形状確率について説明する。路側にデリニエータが狭い間隔で多数設置されているような場合やガードレールを検出しているような場合には、これらの停止物を移動物であると誤認識してしまう可能性がある。これは、自車両に対して同一位置に常に何かを検出することにより、その位置に自車両と同速度で走行している車両が存在すると判断してしまうからである。そこで、このように移動物であると誤認識した物体が誤って先行車と判断されてしまわないように、車両形状確率を算出する。そして、先行車判定ブロック５３においてこの車両形状確率が例えば５０％未満の場合に路側物であると判定するようにすれば、繰り返し現れる停止物を誤って前方車両と判断することを防止できる。
【００５４】
車両形状確率の取り得る範囲は０〜１００％であり、瞬間的なノイズやバラツキによる影響を低減するために、数式１のように加重平均して求める。
（数１） 今回の車両形状確率←前回値×α＋今回の瞬時値×（１−α）
なお、初期値は５０％とし、αは例えば０．８といった値を採用する。また、車両形状確率の瞬時値は、相対加速度、縦横の長さＤ，Ｗ、検出時間などに基づいて算出する。なお、この車両形状確率の算出方法は、特開２００２−４０１３９号公報の段落番号００４５から００４９に詳しく記載されているため、これ以上の説明は省略する。
【００５５】
ステップＳ１４０では、物標化優先確率の高い４つのプリ物標を物標として選択し、それらに対して物標化処理を行なう。この物標化処理を図６（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。物標化処理においてはまず、物標モデルの対応セグメントを検索する（ステップＳ１４１）。これは、前回までに得た物標モデルが、今回検出したセグメントの内のいずれと一致するかを検索する処理であり、物標モデルに対応するセグメントとは次のように定義する。まず、物標モデルが前回処理時の位置から前回処理時における相対速度で移動したと仮定した場合、現在物標モデルが存在するであろう推定位置を算出する。続いて、その推定位置の周囲に、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向それぞれに所定量の幅を有する推定移動範囲を設定する。そして、その推定移動範囲に少なくとも一部が含まれるセグメントを対応セグメントとする。
【００５６】
ステップＳ１４２では、物標モデルのデータ更新処理を実行する。この処理は、対応するセグメントがあれば物標モデルの過去データを現在のデータに基づいて更新するもので、更新されるデータは、中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤ、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）、中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の過去４回分のデータ、自車線確率などである。なお、対応するセグメントがない場合は、物標モデルのデータ更新は行なわず、新規物標モデルの登録を行なう。
【００５７】
その後、ステップＳ１４３にて、自車線確率の算出を行なう。自車線確率とは、物標モデルが自車と同一車線を走行している車両である確からしさを表すパラメータである。具体的には、まず物標モデルの位置を算出し、その算出した位置を自車線確率マップに重ねて、物標モデルの自車線確率瞬時値を求める。なお、自車線確率マップとは、自車の前方の所定の範囲（例えば左右それぞれ５ｍ、前方１００ｍ）を複数の領域に分け、距離が近いほど、また、自車の進路上に近いほど、確率が高くなるように各領域に確率が付与されているマップである。
【００５８】
自車線確率瞬時値を求めた後は、数式２のように加重平均して自車線確率を求める。
（数２）自車線確率←自車線確率前回値×α＋自車線確率瞬時値×（１−α）
ここで、αは一定値でも良いし、物標モデルとの距離や物標モデルが存在する領域に応じて変化するものであっても良い。なお、自車線確率の算出方法についても、特開２００２−４０１３９号公報の段落番号００５０から００５６に詳しく記載されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００５９】
そして、車両形状確率や自車線確率も含めた物標モデルのデータが、図１に示す物体認識ブロック４３から先行車判定ブロック５３へ出力される。なお、先行車判定ブロック５３では、例えば車両形状確率が所定のしきい値（例えば５０％）以上、且つ自車線確率が所定のしきい値（例えば５０％）以上の物標モデルの中で、距離Ｚが最小のものを先行車と判断する。この判断結果は車間制御部及び警報判定部ブロック５５に出力されることとなる。
【００６０】
次に、レーザレーダセンサ５の上下光軸ずれ学習角度の算出について説明する。上述したように、ターゲットを用いてレーザレーダセンサ５のＹ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに対してどの程度ずれているかを示す上下光軸角度Δθelvを算出しても、実際のレーザ光の照射範囲は種々の要因で変動するので、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとのずれ角度も変化する。
【００６１】
例えば、車両の積荷の積載状態や搭乗人員等によって、特にＹ軸（上下）方向において、レーザレーダセンサ５のレーザ光照射範囲は、認識使用エリアとして設定した範囲からずれる場合がある。また、車両が走行を繰り返すことにより、走行振動等の影響を受けてレーザレーダセンサ５の車両装着状態が変化することもありえる。
【００６２】
本実施形態においては、前方車両（乗用車やバス、トラックなどの大型車両）に必ず装着されているリフレクタを用いて、レーザレーダセンサ５のＹ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡからどの程度ずれているかの学習を行なう。すなわち、上下光軸ずれ学習角度θｕの演算を行なう。
【００６３】
これにより、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとの実際のずれ角度が、上述した上下光軸角度Δθelvと異なるか否かが判別でき，異なる場合には、上下光軸ずれ学習角度θｕに基づいて、後述する上向き・下向き判定等を行なうことにより、前方車両等の物体の認識精度を向上できる。
【００６４】
図７は、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出するための処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１０において、上下光軸ずれ学習角度θｕの算出を開始する開始条件が成立しているか否かを判定する。この開始条件について、以下に詳しく説明する。
【００６５】
第１の開始条件は、自車両の車速が所定の基準車速（例えば４０ｋｍ／ｈ）以上であることである。道路のアップ・ダウンや凹凸がある場合には、自車両と前方車両との高さが異なる場合が生じて、前方車両のリフレクタによって正確な上下光軸ずれ学習角度θｕを算出することができない。
【００６６】
ここで、車両が所定の基準速度以上の速度で走行する場合、その車両が走行している道路は、アップ・ダウンが少なく、比較的平坦な道路であると推測することができる。従って、上述した速度に関する開始条件を用いることにより、前方車両と自車両とが平坦な道路を走行している状態において、前方車両のリフレクタを基準とする上下光軸ずれ学習角度θｕの算出が行なわれる可能性を高めることができる。なお、自車両の車速は、車速演算ブロック４７にて演算された車速から得られる。
【００６７】
第２の開始条件は、自車両の加速度が所定の基準加速度（例えば０．０５Ｇ）以下であることである。車両の発進時や加速時には、車両がスクォートし、減速時には、ダイブする。車両にこのような姿勢変化が生じている場合、レーザレーダセンサ５の向きもその姿勢変化に応じて変化している。
【００６８】
しかしながら、そのような車両の走行による姿勢変化は一時的なものである。従って、上下光軸ずれ学習角度θｕの算出は、そのような姿勢変化が生じているときには開始しない。これにより、積載状態や搭乗人員に起因する定常的なレーザレーダセンサ５の向きの変化を、上下光軸ずれ学習角度θｕとして算出できる。なお、加速度は、車速の変化として検出できる。
【００６９】
第３の開始条件は、自車両の走行する道路のカーブ半径（曲率半径）が、所定のカーブ半径（例えば１５００ｍ）よりも大きく、自車両の走行する道路が略直線とみなせることである。なお、カーブ半径は、カーブ半径算出ブロック５７にて算出されたカーブ半径Ｒが用いられる。
【００７０】
車両がカーブ路を走行する場合、車両にはロールが発生して、レーザレーダセンサ５の認識使用エリアが斜めに傾く可能性がある。このような状況では、照射されるレーザ光の位置が正常な位置からずれる可能性がある。さらに、カーブ路においては、レーザレーダセンサ５が、前方車両を見失う可能性も高くなる。このため、カーブ路においては、上下光軸ずれ学習角度θｕの算出を開始しないこととした。
【００７１】
さらに、例えば朝日や西日がレーザレーダセンサ５の受光部に直接入射して、ノイズレベルが大きくなる太陽光異常状態が発生していないことや、レーザレーダセンサ５の表面に雪や泥等の汚れが付着して、検出性能が低下している状況ではないことを、他の開始条件として採用しても良い。
【００７２】
上述した開始条件が全て満足される場合には、ステップＳ２２０に進むが、１つの条件でも満足されない場合には、全ての条件が満足されるまで待機される。
【００７３】
ステップＳ２２０では、複数のプリ物標に対する物標化優先確率を算出する。この物標化優先確立の算出方法は、既に図６（ａ）のフローチャートのステップＳ１３０にて説明した方法と基本的に同様である。
【００７４】
ステップＳ２３０では、学習対象候補の第１抽出を行なう。この第１抽出では、移動物として認識しており、その認識が所定時間（例えば１０秒）以上継続し、前述した車両形状確率が５０％以上のプリ物標を第１抽出による学習対象候補とする。
【００７５】
次に、ステップＳ２４０において、学習対象候補の第２抽出を行なう。この第２抽出では、第１抽出によって選定された学習対象候補に対して、さらに、その幅が所定の範囲（例えば３ｍ以下）に属するか否かを判定して、該当するものを選別する。この幅に関する判定を行なう理由は、乗用車の他、バス、トラック等の大型車両も対象として、後部にリフレクタを備えた車両を抽出するためである。
【００７６】
リフレクタは、車両の左右両端に配置され、レーザ光の反射率が他の部分に比較して高いとの特徴がある。このため、リフレクタによる反射レーザ光に基づいて、車両の幅は精度良く算出できる。この幅が所定の範囲に属していれば、前方の移動物体は車両であるとみなすことができる。なお、２輪自動車にもリフレクタが設置されており、これを学習対象候補に含めても良い。
【００７７】
続くステップＳ２５０では、学習対象候補の第３抽出を行なう。この第３抽出では、第２抽出によって選別された学習対象候補について、自車両との距離Ｚが基準距離よりも長いか否かを判定する。
【００７８】
前述したように、レーザレーダセンサ５から照射されるレーザ光のＹ軸方向において、１．６２ｄｅｇのビーム角度を有し、また、隣接するレーザ光との重複領域を除くビーム角度は、１．２３ｄｅｇである。従って、レーザ光が照射される距離が長くなるほど、Ｙ軸方向におけるビーム幅が広がることになる。
【００７９】
一方、各種車両のリフレクタの設置高さは、保安基準により所定の高さ範囲（例えば０．２５〜１．５ｍ）においてばらつく。このように、リフレクタの設置高さが所定の範囲においてばらついても、それらの設置高さが異なるリフレクタをＹ軸方向における１面分（１ライン分）のレーザ光によって検出することができれば、設置高さが異なるリフレクタのすべてを対象として、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出することができる。換言すれば、前方車両のリフレクタ設置高さが異なることによって、そのリフレクタを検出するＹ軸方向のレーザ光の面が変化してしまうと、いずれの面のレーザ光がリフレクタの設置高さ範囲に向けて照射されているのか分からなくなり、結果として、リフレクタからの反射レーザ光に基づいて、上下光軸ずれ学習角度θｕを正確に算出することができなくなる。
【００８０】
そのため、本実施形態では、第３の抽出において、図８に示すように、レーザ光のＹ軸方向におけるビーム幅が、リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできる広さまで広がる距離を上記基準距離Ｚとして、その基準距離Ｚよりも遠方に存在する学習対象候補を選別する。これにより、リフレクタの設置高さにばらつきがある各種の車両を、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出するための学習対象候補とすることができる。従って、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出する機会を、従来に比較して大幅に増加することができる。
【００８１】
本実施形態においては、隣接するレーザ光との重複領域を除くビーム角度が、１．２３ｄｅｇであるため、自車両との距離Ｚが約５８ｍのとき、Ｙ軸方向におけるビーム幅がリフレクタの設置高さのばらつき範囲である１．２５ｍまで広がる。従って、基準距離の最小値は、約５８ｍとなる。
【００８２】
ただし、基準距離の最小値を用いた場合、レーザレーダセンサ５の向きによっては、複数面のレーザ光によって前方車両のリフレクタが検出されてしまう。従って、上述した基準距離の最小値に所定のマージンを加えた距離を基準距離（例えば８０ｍ）として用いることが好ましい。基準距離を８０ｍとした場合には、１．２３ｄｅｇのビーム角度を持つレーザ光は、約１．７２ｍのビーム幅まで広がる。このため、リフレクタの設置高さのばらつき範囲（１．２５ｍ）を十分にカバーすることができる。
【００８３】
上述した第１〜第３抽出の抽出条件をすべて満たす前方車両が、最終的な学習対象候補として選定される。なお、複数の学習対象候補が選定される場合には、いずれの学習対象候補を用いても良いし、例えば、前方車両の幅から平均的なリフレクタ設置高さ（例えば０．７５ｍ）を持つ乗用車を含むと判定される場合には、その乗用車を優先的に用いても良い。
【００８４】
ステップＳ２６０では、最終的に選定された学習対象候補を用いて、レーザ光のリフレクタ検出面番号Target_Faceを算出する。なお、リフレクタの検出面番号Target_Faceとは、学習対象候補となる車両に設けられたリフレクタからの反射レーザ光を生じさせる送信レーザ光の面番号である。このリフレクタ検出面番号Target_Faceは、受光強度に基づいて、リフレクタからの反射レーザ光を特定するとともに、その反射レーダ光を生じさせたレーザ光の面番号を検出することによって得られる。
【００８５】
このとき、リフレクタからの反射レーザ光を生じさせたレーザ光が２面に渡っている場合には、リフレクタ検出面番号Target_Faceとして、数式３によって算出される中間値が採用される。
（数３） Target_Face＝（上側レーザ光面番号＋下側レーザ光面番号）／２
従って、例えば図４、５に示す例において、リフレクタ検出面番号Target_Faceとしては、１（上面）、１．５（上面と中面の中間），２（中面），２．５（中面と下面の中間），３（下面）のいずれかの値となる。
【００８６】
このようにして、リフレクタ検出面番号Target_Faceの瞬時値が算出されると、数式４に示すようにリフレクタ検出面番号Target_Faceの算出回数Ｎをインクリメントするとともに、数式５に示すように、リフレクタ検出面番号Target_Faceの瞬時値の総和を求める。
（数４）Ｎ＝Ｎ＋１
【００８７】
【数５】
【００８８】
さらに、リフレクタ検出面番号Target_Faceの算出回数Ｎが所定回数（例えば６００回）に達した時点で、数式６に示すようにリフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値Target_Face aveを算出する。
【００８９】
【数６】
【００９０】
この平均値Target_Face aveの算出に伴って、算出回数Ｎ及び総和ΣTarget_Face はそれぞれ０に初期化される。
【００９１】
上述したように、所定回数分のリフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値を用いることにより、いくつかのリフレクタ検出面番号Target_Faceが道路環境等によって誤って特定されても、その影響が低減される。また、平均値Target_Face aveを算出したときに、算出回数Ｎ及び総和ΣTarget_Faceをクリアすることで、その後、新たに所定回数分のリフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値が算出されていく。これにより、車両の現状の状態に応じたリフレクタ検出面番号Target_Face平均値を求めることができる。
【００９２】
リフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値Target_Face aveが算出されると、次に、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出する。この上下光軸ずれ角度θｕの算出式を数式７に示す。
（数７）
θｕ[LSB＝0.01deg]＝（Target_Face ave−２）×１．４２５[deg]−ΔＡ[deg]
この数式７によって、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度が、狙いとする基準角度ΔＡからどの程度ずれているのかを示す上下光軸ずれ学習角度θｕを算出することができる。なお、中心軸角度が基準角度ΔＡよりも上向きにずれている場合には、プラスの符号を付けて表し、下向きにずれている場合には、マイナスの符号を付けて表す。
【００９３】
次に、ステップＳ２７０において、上下光軸ずれ学習角度θｕに基づいて、物体認識処理の補正、または、認識使用エリアの補正を行なう。以下、まず物体認識処理の補正について説明する。
【００９４】
上下光軸ずれ学習角度θｕが第１の基準範囲（例えば、θｕ＜−０.８、θｕ＞０.８）から外れている場合、レーザレーダセンサの下向き、または上向き判定が行なわれる。この下向き判定または、上向き判定結果は物体認識ブロック４３に与えられる。
【００９５】
物体認識ブロック４３は、下向き判定もしくは上向き判定結果に応じて、中心レーザ光の中心軸角度よりも下側もしくは上側の角度に照射されるレーザ光によって反射物体を検知した場合、その反射物体までの距離が所定の距離以上であれば、車両ではない可能性が高いので、例えばその物標の物標化優先確率を所定の低い確率（例えば２０％）に制限する。このようにして、上下光軸ずれ学習角度θｕに基づいて物体認識処理の補正が行なわれる。
【００９６】
例えば、レーザレーダセンサ５が下向きに装着されている場合、中心レーザ光よりも下側に照射されるレーザ光は、照射距離が長くなるほど路面に設置されたデリニエータ（キャッツアイ）等の反射物体によって反射される可能性が高くなる。また、上向きに装着されている場合には、照射距離が長くなるほど、中心レーザ光及びその上側に照射されるレーザ光は、道路上の標識等によって反射される可能性が高くなる。従って、下向きあるいは上向き判定がなされている場合であって、中心軸角度よりも下側もしくは上側の角度に照射されるレーザ光による反射レーザ光に基づいて、自車両から所定の距離以上離れた反射物体を検知した場合には、物標化優先確率を低下させることにより車両と認識する確率を低下させる。これにより、誤って非車両を車両と認識する可能性を低減することができる。
【００９７】
次に、認識使用エリアの補正について説明する。上下光軸ずれ学習角度θｕが第１の基準範囲よりも大きい第２の基準範囲（例えば、θｕ＜−１．２、θｕ＞１．２）から外れている場合、レーザレーダセンサ５に対して、Ｙ軸方向における発光開始面を１面上にずらしたり、あるいは１面下にずらすように指示する。これにより、中心レーザ光の中心軸角度が狙いとする基準角度ΔＡに近づくように、認識使用エリアが照射可能エリア９１内で移動される。
【００９８】
なお、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
【００９９】
上記実施形態では、レーザレーダセンサ５内部において、距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを極座標系からＸＹＺ直交座標系に変換していたが、その処理を物体認識ブロック４３において行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）はレーザレーダセンサの構成を示す構成図であり、（ｂ）はレーザレーダセンサにおける距離検出方法を説明するための説明図である。
【図３】レーザレーダセンサの照射可能エリアを示す斜視図である。
【図４】レーザレーダセンサから照射されるレーザ光の、Ｙ軸方向におけるビーム角及び重複範囲を説明するための説明図である。
【図５】レーザレーダセンサの車両への装着角度を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）は物体認識に係わる処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は（ａ）のフローチャートにおいて実行される物標化処理を示すフローチャートである。
【図７】レーザレーダセンサの光軸中心の学習処理を示すフローチャートである。
【図８】Ｙ軸方向におけるレーザ光のビーム幅と、前方車両との距離Ｚとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…車両制御装置、３…認識・車間制御ＥＣＵ、５…レーザレーダセンサ、７…車速センサ、９…ブレーキスイッチ、１１…スロットル開度センサ、１３…警報音発生器、１５…距離表示器、１７…センサ異常表示器、１９…ブレーキ駆動器、２１…スロットル駆動器、２３…自動変速機制御器、２４…警報音量設定器、２５…警報感度設定器、２６…クルーズコントロールスイッチ、２７…ステアリングセンサ、２８…ヨーレートセンサ、２９…電源スイッチ、３０…ワイパスイッチ、４３…物体認識ブロック、４４…センサ異常検出ブロック、４７…車速演算ブロック、４９…操舵角演算ブロック、５１…ヨーレート演算ブロック、５３…先行車判定ブロック、５５…車間制御部及び警報判定部ブロック、５７…カーブ半径算出ブロック、７０…レーザレーダＣＰＵ、７１…発光レンズ、７２…スキャナ、７３…ミラー、７４…モータ駆動回路、７５…半導体レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、７７…ガラス板、８１…受光レンズ、８３…受光素子、８５…アンプ、８７…コンパレータ、８９…時間計測回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車幅方向及び高さ方向それぞれの所定角度範囲内に渡り送信ビームを照射し、その反射ビームに基づいて自車両の前方の物体を認識する車両用物体認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されるように、レーザ光などの送信ビームを照射し、その反射ビームを検出することによって、前方の物体を認識する車両用物体認識装置が考えられている。この種の装置は、例えば、前方車両を検出して警報を発生する装置や、前方車両と所定の車間距離を維持するように車速を制御する装置などに適用され、それらの制御対象としての前方車両の認識に利用されている。
【０００３】
特許文献１に記載された車両用物体認識装置は、車両に装着されたレーダユニットと所定の位置関係に置かれたターゲットに向けて複数のレーザ光を照射し、ターゲットによって反射された反射レーザ光の中から車幅方向（Ｘ軸）、及び高さ方向（Ｙ軸）において受光強度の最も高い反射レーザ光を抽出する。それらの受光強度が最も高い反射レーザ光を中心として、Ｘ軸、Ｙ軸方向において、所定の角度を設定し、それを自車両の前方の物体を認識するための認識使用エリアとする。
【０００４】
上述したようにして設定した認識使用エリア内を走査するようにレーザ光を照射することにより、レーダユニットの車両への装着角度の公差範囲に余裕を持たせながら、前方の物体を認識するための適切な角度範囲にレーザ光を照射することができるようになる。
【０００５】
また、上記車両用物体認識装置では、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光の受光強度を計測して、それらの受光強度に基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度の狙いとする基準角度からのずれ角度を上下光軸学習角度として算出する。これは、Ｙ軸方向におけるレーザ光のビーム幅が比較的大きいため、Ｙ軸中心レーザ光の中心角度が基準角度に一致しない場合があるためになされる。上下光軸学習角度を算出することにより、レーザユニットが狙いとする基準角度よりも下向きであるのか上向きであるのかを認識できるので、反射レーザ光に基づく前方車両等の物体の認識精度が向上する。
【０００６】
ただし、上述した方法によって、認識使用エリアを設定し、また上下光軸学習角度を算出した場合であっても、実際のレーザ光の照射角度範囲、従って、その中心軸角度は、種々の要因で変動する。例えば、車両における積荷の積載状態や搭乗人員等によって、特にＹ軸（上下）方向において、レーダユニットのレーザ光照射範囲は、認識使用エリアとして設定した範囲からずれる場合がある。
【０００７】
このため、特許文献１の車両用物体認識装置では、乗用車の後面に必ず装着されているリフレクタからの反射レーザ光を用いて、レーダユニットの高さ方向の光軸中心角度と基準角度とのずれ角度を求める。そして、このずれ角度を用いて、上述した上下光軸学習角度を補正する。これにより、積荷の積載状態や搭乗人員が変化しても、レーダユニットが狙いとする角度よりも下向きであるか、上向きであるかを高精度に認識できる。
【特許文献１】特開２００４−１８４３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車両におけるリフレクタの設置高さにはばらつきがあり（例えば０．２５〜１．５ｍ）、特に車種（乗用車と大型車など）による差が大きい。上述した車両用物体認識装置では、乗用車に限定すれば、リフレクタの設置高さのばらつきが小さくなる点に着目して、レーダユニットの高さ方向の光軸中心角度と基準角度とのずれ角度を求める対象を、乗用車のみに限定していた。つまり、前方車両が乗用車に該当する車幅を有する場合に限って、リフレクタからの反射レーザ光を用いて上述したずれ角度を求めていた。
【０００９】
これにより、ずれ角度の算出精度を高めることができるが、その一方で、ずれ角度を求める機会は制限されてしまう。つまり、車両が、例えば大型車両に追従して走行する状態が継続した場合などは、積載状態や搭乗人員などによってレーダユニットの下向きや上向きの程度が変化していても、その変化を検出することができない。
【００１０】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、レーダユニットの高さ方向の光軸中心角度と基準角度とのずれ角度を求める対象車種の制限を緩和し、もって、レーダユニットの向きの変化を検出する機会を増加することが可能な車両用物体認識装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用物体認識装置は、
車両の車幅方向及び高さ方向それぞれにおいて、所定の角度範囲に渡って複数の送信ビームを照射可能であるとともに、反射物体による反射ビームを受信するレーダユニットと、
レーダユニットの送受信結果に基づいて、反射物体を認識する認識手段とを備えた車両用物体認識装置であって、
レーダユニットは、車両の高さ方向における複数の送信ビームによる全照射角度範囲の中心軸が所定の目標角度に一致するように車両に設置されるものであり、
所定条件を満たす前方車両のリフレクタからの反射ビームを受信したとき、その反射ビームを生じさせた送信ビーム位置を特定する特定手段と、
特定手段によって複数回の送信ビーム位置の特定が行なわれた場合に、複数個の特定送信ビームの全照射角度範囲におけるそれぞれの位置に基づいて、全照射角度範囲の中心軸の角度と、目標角度とのずれ量を算出する算出手段と、
算出手段によって算出されたずれ量に応じて、レーダユニットの高さ方向における照射角度範囲及び認識手段における反射物体を認識するための処理の少なくとも一方を補正する補正手段とを備え、
特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離よりも遠方に位置することを、前記前方車両を選別するための所定条件として用いることを特徴とする。
【００１２】
このように、請求項１に記載の車両用物体認識装置では、個々の送信ビームのビーム幅が、リフレクタ位置の設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離よりも遠方に前方車両が位置する場合に、その前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビーム位置を特定する。この結果、前方車両のリフレクタ設置高さの変化に起因して、そのリフレクタからの反射ビームを生じさせる送信ビームの位置が変化することを抑制できる。換言すれば、リフレクタ設置高さの変化が大きくても、リフレクタによって反射ビームを生じさせる送信ビームの位置は変化しにくくなる。このため、特定した送信ビームの位置に基づいて、高さ方向におけるレーダユニットの全照射角度範囲の中心軸角度と目標角度とのずれ角を精度よく算出することができる。
【００１３】
この場合、請求項２に記載したように、特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離に所定のマージン距離を加えた距離よりも遠方に位置することを、前方車両を選別するための所定条件として用いることが好ましい。これにより、前方車両のリフレクタ設置高さの変化に起因して、そのリフレクタからの反射ビームを生じさせる送信ビームの位置が変化することをより確実に抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載したように、算出手段は、送信ビーム位置の特定回数が所定回数に達した時点で、その所定回数分の送信ビーム位置の平均位置を求め、その平均位置を用いて目標角度とのずれ量を算出するとともに、その所定回数分の送信ビーム位置をクリアすることが好ましい。所定回数分の送信ビーム位置の平均位置を用いることにより、いくつかの送信ビーム位置が道路環境等によって誤って特定されても、その影響が低減されて、精度の高いずれ角を求めることができるためである。また、ずれ角を算出したときに、所定回数分の送信ビーム位置をクリアすると、その後、所定回数分の送信ビーム位置が新たに蓄積されていく。これにより、車両の現状の状態に応じた送信ビーム位置の平均位置が求められる。
【００１５】
請求項４に記載したように、高さ方向において隣接する送信ビームは、各々のビーム幅の境界領域において一部重複するように各々の送信ビームの照射角度が設定され、高さ方向において隣接する送信ビームがともにリフレクタからの反射ビームを生じさせたとき、特定手段は、それら隣接送信ビームの中間位置を、送信ビーム位置として特定することが好ましい。これにより、高さ方向における送信ビーム位置の分解能を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載したように、前方車両を選別するための所定条件における、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅は、隣接する送信ビームのビーム幅との重複部分を除くビーム幅であることが好ましい。これにより、隣接する送信ビーム間に重複部分があっても、リフレクタからの反射ビームは、単一の送信ビームによって発生可能となるので、送信ビーム位置からレーダユニットの高さ方向の全照射角度範囲と目標角度とのずれ角を精度よく算出できる。
【００１７】
請求項６に記載したように、車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、
特定手段は、速度検出手段によって検出された走行速度が所定の基準速度を越えている場合に、前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことが好ましい。車両が所定の基準速度以上の速度で走行する場合、その車両が走行している道路は、アップ・ダウンが少なく、比較的平坦な道路であると推測することができる。上述した速度条件を用いることにより、前方車両のリフレクタを基準とするずれ角の算出を、前方車両と自車両とが平坦な道路を走行している状態において行なう可能性を高めることができる。
【００１８】
請求項７に記載したように、車両の走行加速度を検出する加速度検出手段を備え、
特定手段は、加速度検出手段によって検出された走行加速度が所定の基準加速度以下である場合に、前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことが好ましい。レーダユニットが装着された車両の走行加速度が基準加速度を超える場合、その車両にはスクォートやダイブ等の姿勢変化が発生し、それによって、レーダユニットの高さ方向の照射方向が変化している可能性が高い。このような車両の走行による姿勢変化は一時的なものであるので、姿勢変化が生じたときの送信ビーム位置は、ずれ角算出のための送信ビーム位置から除外することが好ましい。
【００１９】
請求項８に記載したように、車両が走行する道路の曲率を求める曲率検出手段を備え、
特定手段は、曲率検出手段によって検出された曲率が所定の基準曲率よりも大きく、直線に近い場合に、前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことが好ましい。車両が曲線路を走行する場合、車両にはロールが発生して、レーダユニットからの送信ビームの照射角度範囲が斜めに傾く可能性がある。このような状況では、リフレクタによる反射ビームを生じさせた送信ビーム位置を正しく特定できない可能性がある。さらに、曲線路においては、前方車両を見失う可能性も高くなる。
【００２０】
請求項９に記載したように、補正手段は、算出手段によって算出されたずれ量が第１の基準範囲から外れている場合、前記レーダユニットの下向き、もしくは上向き判定を行なうとともに、その下向き判定もしくは上向き判定結果を前記認識手段に与え、
認識手段は、下向き判定もしくは上向き判定結果に応じて、中心軸よりも下側もしくは上側の角度に照射される送信ビームによる反射ビームに基づいて、反射物体を車両と認識する確率を低下させても良い。すなわち、中心軸角度が所定の基準角度範囲から外れている場合には、レーダユニットは下向きあるいは上向きに車両に装着されていると判断できる。例えば、レーダユニットが下向きに装着されている場合、中心軸よりも下側の角度に照射される送信波は、路面に設置されたデリニエータ（キャッツアイ）等の反射物体によって反射される可能性が高くなる。また、上向きに装着されている場合には、中心軸よりも上側の角度に照射される送信波は、道路上の標識等によって反射される可能性が高くなる。従って、下向きあるいは上向き判定がなされている場合には、中心軸よりも下側もしくは上側の角度に照射される送信波による反射波に基づいて、反射物体を車両と認識する確率を低下させることにより、誤って非車両を車両と認識する可能性を低減することができる。
【００２１】
請求項１０に記載したように、レーダユニットが、車両の高さ方向において送信ビームを照射可能な角度範囲は、実際に照射される複数の送信ビームによる全照射角度範囲よりも広いものであって、補正手段は、算出手段によって算出されたずれ量が第１の基準範囲よりも大きな第２の基準範囲から外れている場合、レーダユニットにおける複数の送信ビームによる全照射角度範囲を、照射可能な角度範囲内においてずらすようにしても良い。これにより、高さ方向における適切な角度範囲に向けて、送信ビームを照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明による車両用物体認識装置が適用された車両制御装置１について、図面とともに説明する。この車両制御装置１は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物が存在する場合に警報を出力したり、前車（前方車両）に合わせて車速を制御したりする装置である。
【００２３】
図１は、車両制御装置１のシステムブロック図である。車両制御装置１は認識・車間制御ＥＣＵ３を中心に構成されている。認識・車間制御ＥＣＵ３はマイクロコンピュータを主な構成として、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００２４】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々検出信号を入力しており、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力する。また認識・車間制御ＥＣＵ３には、警報音量を設定する警報音量設定器２４、警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７、及び自動車に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ２８が接続されている。また認識・車間制御ＥＣＵ３は、電源スイッチ２９を備え、電源スイッチ２９がオンされることにより、所定の処理を開始する。
【００２５】
レーザレーダセンサ５は、図２に示すように、発光部、受光部及びレーザレーダＣＰＵ７０などを主要部として構成されている。すなわち、レーザレーダセンサ５は、レーダユニットとしての発光部、受光部に加え、その発光・受光部における検出結果から、反射物体までの距離やその車幅方向及び車高方向における位置を演算するレーザレーダＣＰＵ７０も備えている。
【００２６】
発光部は、パルス状のレーザ光を、発光レンズ７１、スキャナ７２及びガラス板７７を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）７５を備えている。レーザダイオード７５は、レーザダイオード駆動回路７６を介してレーザレーダＣＰＵ７０に接続され、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号によりレーザ光を放射（発光）する。また、スキャナ７２には反射体としてのポリゴンミラー７３が回転可能に設けられ、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号がモータ駆動部７４を介して入力されると、このポリゴンミラー７３は図示しないモータの駆動力により回転する。なお、このモータの回転位置は、モータ回転位置センサ７８によって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０に出力される。
【００２７】
ポリゴンミラー７３は、面倒れ角が異なる６つのミラー（反射面）を備えているため、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲で不連続にレーザ光を掃引照射（スキャン）して出力することが可能である。
【００２８】
レーザレーダセンサ５の受光部は、図示しない物体に反射されたレーザ光を受光レンズ８１を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子（フォトダイオード）８３とを備えている。そして、この受光素子８３の出力電圧は、増幅器８５にて増幅された後にコンパレータ８７に出力される。コンパレータ８７は増幅器８５の出力電圧を基準電圧と比較し、出力電圧＞基準電圧となったとき所定の受光信号を時間計測回路８９へ出力する。
【００２９】
時間計測回路８９には、レーザレーダＣＰＵ７０からレーザダイオード駆動回路７６へ出力される駆動信号も入力される。そして、図２（ｂ）に示すように、上記駆動信号をスタートパルスＰＡ、上記受光信号をストップパルスＰＢとし、２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の位相差（すなわちレーザ光を出射した時刻Ｔ０と反射光を受信した時刻Ｔ１との差ΔＴ）を２進デジタル信号に符号化する。また、ストップパルスＰＢのパルス幅も時間として計測する。そして、それらの値を２進デジタル信号に符号化してレーザレーダＣＰＵ７０へ出力する。
【００３０】
ここで、レーザ光の照射可能エリア及び、実際に前方車両等の物体を認識する時に使用される認識使用エリアについて、図３〜図５を用いて説明する。
【００３１】
図３は、レーザ光の照射可能エリア９１を示している。ただし、図３では、レーザ光のパターン９２は、照射可能エリア９１内の右端と左端に放射された場合のみを示しており、途中は省略している。また、レーザ光パターン９２は、図３では一例として楕円形のものを示しているが、この形に限られるものではなく長方形等でもよい。図３に示すように、レーザレーダセンサ５は、レーザ光の照射方向をＺ軸としたとき、これに垂直なＸＹ平面における照射可能エリア９１内を順次走査することが可能である。
【００３２】
図４に示すように、車高方向（Ｙ軸方向）に隣接するレーザ光は、その境界領域において一部重複するようにレーザ光の照射角度が設定されている。Ｙ軸方向において、各レーザ光は１．６２ｄｅｇのビーム角を有している。その内、隣接するレーザ光が重複する角度範囲は、０．１９５ｄｅｇである。従って、各レーザ光の重複領域を除くビーム角は、１．２３ｄｅｇとなり、各レーザ光の中心軸間の角度は１．４２５ｄｅｇとなる。
【００３３】
このように、Ｙ軸方向において隣接するレーザ光が一部重複するように照射角度を設定することにより、Ｙ軸方向における分解能を向上することができる。つまり、図４の各レーザ光を上から下に向かってそれぞれ１面、２面、３面と定義した場合、１面のレーザ光のみを反射する場合、１面と２面のレーザ光を反射する場合、２面のレーザ光のみ反射する場合、２面と３面のレーザ光を反射する場合、及び３面のレーザ光のみ反射する場合の５つのパターンに識別できる。特に、２面のレーザ光においては、その両側に重複領域があるため、２面のレーザ光付近の分解能の向上度合いを高めることができる。
【００３４】
レーザレーダセンサ５は、Ｘ軸方向において、０．０８ｄｅｇのビームステップ角で５０１本のレーザ光を照射可能であり、また、Ｙ軸方向には、６ライン分のレーザ光を照射可能である。従って、照射可能エリア９１は、高さ方向であるＹ軸を基準方向、車幅方向であるＸ軸を走査方向とし、Ｘ軸方向には０．０８ｄｅｇ×５０１点＝±２０ｄｅｇであり、Ｙ軸方向には１．６２ｄｅｇ×６ライン−０．１９５ｄｅｇ×５（重複領域）＝８．７４５ｄｅｇである。また、スキャン方向はＸ軸方向については図３において左から右へ、Ｙ軸方向については図３において上から下へである。
【００３５】
レーザレーダセンサ５は上述した照射可能エリア９１を持つが、実際に前方車両等の物体を認識する際には、照射可能エリア９１よりも狭い認識使用エリアを設定して、その認識使用エリア内にのみレーザ光を照射する。このように照射可能エリア９１よりも狭い認識使用エリアを設定することにより、レーザレーダセンサ５の車両への装着が容易になったり、レーダレーダセンサ５の光軸が目標角度（基準角度）ΔＡから大きくずれた場合に、認識使用エリアを照射可能エリア９１内でずらすことにより、適切な角度範囲に修正することが可能になったりする。なお、認識使用エリアは、特開２００４―１８４３３１号公報に詳しく説明されているように、車両に装着されたレーザレーダセンサ５に対して所定の位置に配置されたターゲットからの反射レーザ光を受信し、その中で受光強度が最も強い、Ｘ軸、Ｙ軸方向におけるレーザ光を選定し、そのレーザ光が中心となるように設定する。
【００３６】
ただし、認識使用エリアの設定は、特開２００４−１８４３３１号公報に開示された方法以外に、例えば、レーザレーダセンサ５の照射可能エリア９１の中心が所望の方向に一致するように、レーザレーダセンサ５の車両への装着角度を機械的に調整し、かつ、認識使用エリアは、照射可能エリア９１の中心を基準として設定しても良い。
【００３７】
認識使用エリアは、例えば、Ｘ軸方向に±１８ｄｅｇ（レーザ光４５１本に相当）、Ｙ軸方向に４．４７ｄｅｇ（レーザ光３本に相当）の角度範囲として設定される。このとき、図５に示すように、Ｙ軸方向の中心レーザ光（図５において、２面のレーザ光に相当）の中心軸角度が、レーザレーダセンサ５の車両への設置位置に応じた基準角度ΔＡに一致するように、レーザレーダセンサ５の向きが機械的に調整されたり、認識使用エリアが設定される。例えば、レーザレーダセンサ５がグリルに搭載される場合には、２面レーザ光の光軸が水平方向よりも下側を向くように基準角度ΔＡが設定され（例えば、０．２°）、バンパーの下部に搭載される場合には、水平方向よりも上側を向くように基準角度ΔＡが設定される（例えば、０．５°）。
【００３８】
ただし、Ｙ軸方向におけるレーザ光のビーム角は１．６２ｄｅｇであり、分解能は低い。そのため、Ｙ軸方向における中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに一致しない場合があるため、そのずれ角度を上下光軸角度として算出する算出処理を行なう。この上下光軸角度の算出方法についても、特開２００４−１８４３３１号公報に詳しく説明されているので、ここでは簡潔に説明する。なお、以下に説明する上下光軸角度Δθelvは、図５に示すように、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに対してどの程度ずれているかを示すずれ角として算出される。
【００３９】
認識使用エリアが設定された後に、その認識使用エリアのＸ軸及びＹ軸における中心に対応する位置に設置されたターゲットに対して、Ｙ軸中心レーザ光及びその両側のレーザ光を照射するとともに、その反射光を受光する。例えば図５に示す例では、Ｙ軸中心レーザ光は面番号が２のレーザ光であり、その両側において照射されるレーザ光は、面番号が１及び３のレーザ光となる。
【００４０】
そして、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光による反射光の受光強度を計測する。計測した受光強度に基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度の基準角度ΔＡに対するずれ角度Δθelvを算出する。例えば、Ｙ軸中心レーザ光の両側のレーザ光の受光強度の差、比などに基づいて、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに対してどちら向きにどの程度ずれているかを算出することができる。このようにして算出したずれ角度を上下光軸角度Δθelvとして不揮発性メモリに記憶する。上下光軸角度Δθelvを求めることで、後述するように、前方車両等の物体の認識をより高精度に行なうことが可能になる。
【００４１】
レーザレーダセンサ５が、実際に自車両の前方に存在する物体を認識する際には、認識使用エリア内を２次元的にレーザ光がスキャンするように、レーザレーダＣＰＵ７０から発光部に駆動信号が出力される。このような２次元的なスキャンにより、走査方向を示すスキャン角度θｘ，θｙと測距された距離ｒとが得られる。なお、２つのスキャン角度θｘ，θｙは、それぞれ出射されたレーザビームをＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度を縦スキャン角θｙ、出射されたレーザビームをＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度を横スキャン角θｘと定義する。
【００４２】
レーザレーダＣＰＵ７０は、時間計測回路８９から入力された２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の時間差ΔＴから物体までの距離を算出し、その距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを基にして位置データを作成する。つまり、レーザレーダ中心を原点（０，０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標に変換する。そして、このＸＹＺ直交座標に変換された（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データ及び受光信号強度データ（ストップパルスＰＢのパルス幅が相当する）を測距データとして認識・車間制御ＥＣＵ３へ出力する。
【００４３】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５からの測距データを基にして物体を認識し、その認識物体から得た先行車の状況に合わせて、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより車速を制御する、いわゆる車間制御を実施する。また、認識物体が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理も同時に実施する。この場合の物体としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車等が該当する。
【００４４】
続いて認識・車間制御ＥＣＵ３の内部構成について制御ブロックとして説明する。レーザレーダセンサ５から出力された測距データは物体認識ブロック４３に送られる。物体認識ブロック４３では、測距データとして得た３次元位置データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び幅、高さ、奥行き等の大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）を求める。さらに、中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とするその物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）と上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの識別が行なわれる。この識別結果と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。
【００４５】
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。そしてカーブ半径（曲率半径）算出ブロック５７では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。そして物体認識ブロック４３では、このカーブ半径Ｒおよび中心位置座標（Ｘ，Ｚ）などに基づいて車両形状確率や自車線確率を算出する。この車両形状確率や自車線確率については後述する。
【００４６】
このようなデータを持つ物体のモデルを「物標モデル」と呼ぶこととする。この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値かどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。
【００４７】
一方、先行車判定ブロック５３では、物体認識ブロック４３から得た各種データに基づいて先行車を選択し、その先行車に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知する。
【００４８】
このような車間制御や警報判定に際しては、その前提となる物体認識、さらに詳しく言えば、ここでの認識対象物体である車両の認識が適切に行われていることが重要である。そこで、その車両認識を適切に行なうため、認識・車間制御ＥＣＵ３の物体認識ブロック４３において実行される物体認識に関する処理について説明する。
【００４９】
図６（ａ）のフローチャートに物体認識に係るメイン処理を示す。図６（ａ）のステップＳ１１０では、レーザレーダセンサ５から１スキャン分の測距データの読み込みを行なう。レーザレーダセンサ５でのスキャン周期は例えば１００ｍｓｅｃであり、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込む。
【００５０】
ステップＳ１２０では、データのセグメント化を行なう。上述したように、測距データとして得た３次元位置データをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化においては、所定の接続条件（一体化条件）に合致するデータ同士を集めて１つのプリセグメントデータを生成し、さらにそのプリセグメントデータ同士の内で所定の接続条件（一体化条件）に合致するものを集めて１つの本セグメントデータとするというものである。プリセグメントデータは、例えば点認識されたデータ同士のＸ軸方向の距離△Ｘが０．２ｍ以下、Ｚ軸方向の距離△Ｚが２ｍ以下という２条件を共に満たす場合に、その点集合を一体化して求める。本実施形態では、認識使用エリアにおいてＹ軸方向に３つの走査ラインがあるが、プリセグメント化によって各ライン毎にプリセグメントデータが生成される。そのため、本セグメント化では、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間で近接するプリセグメントデータ同士を一体化（本セグメント化）する。本セグメントデータは、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行な３辺を持つ直方体の領域であり、その中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と大きさを示すための３辺の長さ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、特に断らない限り、本セグメント（データ）のことを単にセグメント（データ）と称することとする。
【００５１】
ステップＳ１３０では、各セグメントデータをプリ物標とし、各プリ物標について、物標モデルとして物標化処理の対象となる確率である物標化優先確率を計算する。ここで、物標モデルとは、一まとまりのセグメントに対して作成される物体のモデルであり、プリ物標とは、物標化処理を行なう物標モデルの候補となるものである。本実施形態においては、プリ物標は最大で１８個選択可能であり、物標モデルは、それらプリ物標の中から物標化優先確立の高い順に４個選択される。
【００５２】
各プリ物標の物標化優先確率は、車両形状確率が所定確率（例えば５０％）以上か否か、移動物か否か、自車両に対する横方向位置が所定距離（例えば左右それぞれに６ｍ）以内であるか否か、所定時間以上継続して検出されているか否か等を判断要素として、該当する項目が多いほど確率が高くなるように算出される。
【００５３】
ここで、車両形状確率について説明する。路側にデリニエータが狭い間隔で多数設置されているような場合やガードレールを検出しているような場合には、これらの停止物を移動物であると誤認識してしまう可能性がある。これは、自車両に対して同一位置に常に何かを検出することにより、その位置に自車両と同速度で走行している車両が存在すると判断してしまうからである。そこで、このように移動物であると誤認識した物体が誤って先行車と判断されてしまわないように、車両形状確率を算出する。そして、先行車判定ブロック５３においてこの車両形状確率が例えば５０％未満の場合に路側物であると判定するようにすれば、繰り返し現れる停止物を誤って前方車両と判断することを防止できる。
【００５４】
車両形状確率の取り得る範囲は０〜１００％であり、瞬間的なノイズやバラツキによる影響を低減するために、数式１のように加重平均して求める。
（数１） 今回の車両形状確率←前回値×α＋今回の瞬時値×（１−α）
なお、初期値は５０％とし、αは例えば０．８といった値を採用する。また、車両形状確率の瞬時値は、相対加速度、縦横の長さＤ，Ｗ、検出時間などに基づいて算出する。なお、この車両形状確率の算出方法は、特開２００２−４０１３９号公報の段落番号００４５から００４９に詳しく記載されているため、これ以上の説明は省略する。
【００５５】
ステップＳ１４０では、物標化優先確率の高い４つのプリ物標を物標として選択し、それらに対して物標化処理を行なう。この物標化処理を図６（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。物標化処理においてはまず、物標モデルの対応セグメントを検索する（ステップＳ１４１）。これは、前回までに得た物標モデルが、今回検出したセグメントの内のいずれと一致するかを検索する処理であり、物標モデルに対応するセグメントとは次のように定義する。まず、物標モデルが前回処理時の位置から前回処理時における相対速度で移動したと仮定した場合、現在物標モデルが存在するであろう推定位置を算出する。続いて、その推定位置の周囲に、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向それぞれに所定量の幅を有する推定移動範囲を設定する。そして、その推定移動範囲に少なくとも一部が含まれるセグメントを対応セグメントとする。
【００５６】
ステップＳ１４２では、物標モデルのデータ更新処理を実行する。この処理は、対応するセグメントがあれば物標モデルの過去データを現在のデータに基づいて更新するもので、更新されるデータは、中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤ、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）、中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の過去４回分のデータ、自車線確率などである。なお、対応するセグメントがない場合は、物標モデルのデータ更新は行なわず、新規物標モデルの登録を行なう。
【００５７】
その後、ステップＳ１４３にて、自車線確率の算出を行なう。自車線確率とは、物標モデルが自車と同一車線を走行している車両である確からしさを表すパラメータである。具体的には、まず物標モデルの位置を算出し、その算出した位置を自車線確率マップに重ねて、物標モデルの自車線確率瞬時値を求める。なお、自車線確率マップとは、自車の前方の所定の範囲（例えば左右それぞれ５ｍ、前方１００ｍ）を複数の領域に分け、距離が近いほど、また、自車の進路上に近いほど、確率が高くなるように各領域に確率が付与されているマップである。
【００５８】
自車線確率瞬時値を求めた後は、数式２のように加重平均して自車線確率を求める。
（数２）自車線確率←自車線確率前回値×α＋自車線確率瞬時値×（１−α）
ここで、αは一定値でも良いし、物標モデルとの距離や物標モデルが存在する領域に応じて変化するものであっても良い。なお、自車線確率の算出方法についても、特開２００２−４０１３９号公報の段落番号００５０から００５６に詳しく記載されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００５９】
そして、車両形状確率や自車線確率も含めた物標モデルのデータが、図１に示す物体認識ブロック４３から先行車判定ブロック５３へ出力される。なお、先行車判定ブロック５３では、例えば車両形状確率が所定のしきい値（例えば５０％）以上、且つ自車線確率が所定のしきい値（例えば５０％）以上の物標モデルの中で、距離Ｚが最小のものを先行車と判断する。この判断結果は車間制御部及び警報判定部ブロック５５に出力されることとなる。
【００６０】
次に、レーザレーダセンサ５の上下光軸ずれ学習角度の算出について説明する。上述したように、ターゲットを用いてレーザレーダセンサ５のＹ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡに対してどの程度ずれているかを示す上下光軸角度Δθelvを算出しても、実際のレーザ光の照射範囲は種々の要因で変動するので、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとのずれ角度も変化する。
【００６１】
例えば、車両の積荷の積載状態や搭乗人員等によって、特にＹ軸（上下）方向において、レーザレーダセンサ５のレーザ光照射範囲は、認識使用エリアとして設定した範囲からずれる場合がある。また、車両が走行を繰り返すことにより、走行振動等の影響を受けてレーザレーダセンサ５の車両装着状態が変化することもありえる。
【００６２】
本実施形態においては、前方車両（乗用車やバス、トラックなどの大型車両）に必ず装着されているリフレクタを用いて、レーザレーダセンサ５のＹ軸中心レーザ光の中心軸角度が基準角度ΔＡからどの程度ずれているかの学習を行なう。すなわち、上下光軸ずれ学習角度θｕの演算を行なう。
【００６３】
これにより、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度と基準角度ΔＡとの実際のずれ角度が、上述した上下光軸角度Δθelvと異なるか否かが判別でき，異なる場合には、上下光軸ずれ学習角度θｕに基づいて、後述する上向き・下向き判定等を行なうことにより、前方車両等の物体の認識精度を向上できる。
【００６４】
図７は、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出するための処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１０において、上下光軸ずれ学習角度θｕの算出を開始する開始条件が成立しているか否かを判定する。この開始条件について、以下に詳しく説明する。
【００６５】
第１の開始条件は、自車両の車速が所定の基準車速（例えば４０ｋｍ／ｈ）以上であることである。道路のアップ・ダウンや凹凸がある場合には、自車両と前方車両との高さが異なる場合が生じて、前方車両のリフレクタによって正確な上下光軸ずれ学習角度θｕを算出することができない。
【００６６】
ここで、車両が所定の基準速度以上の速度で走行する場合、その車両が走行している道路は、アップ・ダウンが少なく、比較的平坦な道路であると推測することができる。従って、上述した速度に関する開始条件を用いることにより、前方車両と自車両とが平坦な道路を走行している状態において、前方車両のリフレクタを基準とする上下光軸ずれ学習角度θｕの算出が行なわれる可能性を高めることができる。なお、自車両の車速は、車速演算ブロック４７にて演算された車速から得られる。
【００６７】
第２の開始条件は、自車両の加速度が所定の基準加速度（例えば０．０５Ｇ）以下であることである。車両の発進時や加速時には、車両がスクォートし、減速時には、ダイブする。車両にこのような姿勢変化が生じている場合、レーザレーダセンサ５の向きもその姿勢変化に応じて変化している。
【００６８】
しかしながら、そのような車両の走行による姿勢変化は一時的なものである。従って、上下光軸ずれ学習角度θｕの算出は、そのような姿勢変化が生じているときには開始しない。これにより、積載状態や搭乗人員に起因する定常的なレーザレーダセンサ５の向きの変化を、上下光軸ずれ学習角度θｕとして算出できる。なお、加速度は、車速の変化として検出できる。
【００６９】
第３の開始条件は、自車両の走行する道路のカーブ半径（曲率半径）が、所定のカーブ半径（例えば１５００ｍ）よりも大きく、自車両の走行する道路が略直線とみなせることである。なお、カーブ半径は、カーブ半径算出ブロック５７にて算出されたカーブ半径Ｒが用いられる。
【００７０】
車両がカーブ路を走行する場合、車両にはロールが発生して、レーザレーダセンサ５の認識使用エリアが斜めに傾く可能性がある。このような状況では、照射されるレーザ光の位置が正常な位置からずれる可能性がある。さらに、カーブ路においては、レーザレーダセンサ５が、前方車両を見失う可能性も高くなる。このため、カーブ路においては、上下光軸ずれ学習角度θｕの算出を開始しないこととした。
【００７１】
さらに、例えば朝日や西日がレーザレーダセンサ５の受光部に直接入射して、ノイズレベルが大きくなる太陽光異常状態が発生していないことや、レーザレーダセンサ５の表面に雪や泥等の汚れが付着して、検出性能が低下している状況ではないことを、他の開始条件として採用しても良い。
【００７２】
上述した開始条件が全て満足される場合には、ステップＳ２２０に進むが、１つの条件でも満足されない場合には、全ての条件が満足されるまで待機される。
【００７３】
ステップＳ２２０では、複数のプリ物標に対する物標化優先確率を算出する。この物標化優先確立の算出方法は、既に図６（ａ）のフローチャートのステップＳ１３０にて説明した方法と基本的に同様である。
【００７４】
ステップＳ２３０では、学習対象候補の第１抽出を行なう。この第１抽出では、移動物として認識しており、その認識が所定時間（例えば１０秒）以上継続し、前述した車両形状確率が５０％以上のプリ物標を第１抽出による学習対象候補とする。
【００７５】
次に、ステップＳ２４０において、学習対象候補の第２抽出を行なう。この第２抽出では、第１抽出によって選定された学習対象候補に対して、さらに、その幅が所定の範囲（例えば３ｍ以下）に属するか否かを判定して、該当するものを選別する。この幅に関する判定を行なう理由は、乗用車の他、バス、トラック等の大型車両も対象として、後部にリフレクタを備えた車両を抽出するためである。
【００７６】
リフレクタは、車両の左右両端に配置され、レーザ光の反射率が他の部分に比較して高いとの特徴がある。このため、リフレクタによる反射レーザ光に基づいて、車両の幅は精度良く算出できる。この幅が所定の範囲に属していれば、前方の移動物体は車両であるとみなすことができる。なお、２輪自動車にもリフレクタが設置されており、これを学習対象候補に含めても良い。
【００７７】
続くステップＳ２５０では、学習対象候補の第３抽出を行なう。この第３抽出では、第２抽出によって選別された学習対象候補について、自車両との距離Ｚが基準距離よりも長いか否かを判定する。
【００７８】
前述したように、レーザレーダセンサ５から照射されるレーザ光のＹ軸方向において、１．６２ｄｅｇのビーム角度を有し、また、隣接するレーザ光との重複領域を除くビーム角度は、１．２３ｄｅｇである。従って、レーザ光が照射される距離が長くなるほど、Ｙ軸方向におけるビーム幅が広がることになる。
【００７９】
一方、各種車両のリフレクタの設置高さは、保安基準により所定の高さ範囲（例えば０．２５〜１．５ｍ）においてばらつく。このように、リフレクタの設置高さが所定の範囲においてばらついても、それらの設置高さが異なるリフレクタをＹ軸方向における１面分（１ライン分）のレーザ光によって検出することができれば、設置高さが異なるリフレクタのすべてを対象として、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出することができる。換言すれば、前方車両のリフレクタ設置高さが異なることによって、そのリフレクタを検出するＹ軸方向のレーザ光の面が変化してしまうと、いずれの面のレーザ光がリフレクタの設置高さ範囲に向けて照射されているのか分からなくなり、結果として、リフレクタからの反射レーザ光に基づいて、上下光軸ずれ学習角度θｕを正確に算出することができなくなる。
【００８０】
そのため、本実施形態では、第３の抽出において、図８に示すように、レーザ光のＹ軸方向におけるビーム幅が、リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできる広さまで広がる距離を上記基準距離Ｚとして、その基準距離Ｚよりも遠方に存在する学習対象候補を選別する。これにより、リフレクタの設置高さにばらつきがある各種の車両を、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出するための学習対象候補とすることができる。従って、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出する機会を、従来に比較して大幅に増加することができる。
【００８１】
本実施形態においては、隣接するレーザ光との重複領域を除くビーム角度が、１．２３ｄｅｇであるため、自車両との距離Ｚが約５８ｍのとき、Ｙ軸方向におけるビーム幅がリフレクタの設置高さのばらつき範囲である１．２５ｍまで広がる。従って、基準距離の最小値は、約５８ｍとなる。
【００８２】
ただし、基準距離の最小値を用いた場合、レーザレーダセンサ５の向きによっては、複数面のレーザ光によって前方車両のリフレクタが検出されてしまう。従って、上述した基準距離の最小値に所定のマージンを加えた距離を基準距離（例えば８０ｍ）として用いることが好ましい。基準距離を８０ｍとした場合には、１．２３ｄｅｇのビーム角度を持つレーザ光は、約１．７２ｍのビーム幅まで広がる。このため、リフレクタの設置高さのばらつき範囲（１．２５ｍ）を十分にカバーすることができる。
【００８３】
上述した第１〜第３抽出の抽出条件をすべて満たす前方車両が、最終的な学習対象候補として選定される。なお、複数の学習対象候補が選定される場合には、いずれの学習対象候補を用いても良いし、例えば、前方車両の幅から平均的なリフレクタ設置高さ（例えば０．７５ｍ）を持つ乗用車を含むと判定される場合には、その乗用車を優先的に用いても良い。
【００８４】
ステップＳ２６０では、最終的に選定された学習対象候補を用いて、レーザ光のリフレクタ検出面番号Target_Faceを算出する。なお、リフレクタの検出面番号Target_Faceとは、学習対象候補となる車両に設けられたリフレクタからの反射レーザ光を生じさせる送信レーザ光の面番号である。このリフレクタ検出面番号Target_Faceは、受光強度に基づいて、リフレクタからの反射レーザ光を特定するとともに、その反射レーダ光を生じさせたレーザ光の面番号を検出することによって得られる。
【００８５】
このとき、リフレクタからの反射レーザ光を生じさせたレーザ光が２面に渡っている場合には、リフレクタ検出面番号Target_Faceとして、数式３によって算出される中間値が採用される。
（数３） Target_Face＝（上側レーザ光面番号＋下側レーザ光面番号）／２
従って、例えば図４、５に示す例において、リフレクタ検出面番号Target_Faceとしては、１（上面）、１．５（上面と中面の中間），２（中面），２．５（中面と下面の中間），３（下面）のいずれかの値となる。
【００８６】
このようにして、リフレクタ検出面番号Target_Faceの瞬時値が算出されると、数式４に示すようにリフレクタ検出面番号Target_Faceの算出回数Ｎをインクリメントするとともに、数式５に示すように、リフレクタ検出面番号Target_Faceの瞬時値の総和を求める。
（数４）Ｎ＝Ｎ＋１
【００８７】
【数５】
【００８８】
さらに、リフレクタ検出面番号Target_Faceの算出回数Ｎが所定回数（例えば６００回）に達した時点で、数式６に示すようにリフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値Target_Face aveを算出する。
【００８９】
【数６】
【００９０】
この平均値Target_Face aveの算出に伴って、算出回数Ｎ及び総和ΣTarget_Face はそれぞれ０に初期化される。
【００９１】
上述したように、所定回数分のリフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値を用いることにより、いくつかのリフレクタ検出面番号Target_Faceが道路環境等によって誤って特定されても、その影響が低減される。また、平均値Target_Face aveを算出したときに、算出回数Ｎ及び総和ΣTarget_Faceをクリアすることで、その後、新たに所定回数分のリフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値が算出されていく。これにより、車両の現状の状態に応じたリフレクタ検出面番号Target_Face平均値を求めることができる。
【００９２】
リフレクタ検出面番号Target_Faceの平均値Target_Face aveが算出されると、次に、上下光軸ずれ学習角度θｕを算出する。この上下光軸ずれ角度θｕの算出式を数式７に示す。
（数７）
θｕ[LSB＝0.01deg]＝（Target_Face ave−２）×１．４２５[deg]−ΔＡ[deg]
この数式７によって、Ｙ軸中心レーザ光の中心軸角度が、狙いとする基準角度ΔＡからどの程度ずれているのかを示す上下光軸ずれ学習角度θｕを算出することができる。なお、中心軸角度が基準角度ΔＡよりも上向きにずれている場合には、プラスの符号を付けて表し、下向きにずれている場合には、マイナスの符号を付けて表す。
【００９３】
次に、ステップＳ２７０において、上下光軸ずれ学習角度θｕに基づいて、物体認識処理の補正、または、認識使用エリアの補正を行なう。以下、まず物体認識処理の補正について説明する。
【００９４】
上下光軸ずれ学習角度θｕが第１の基準範囲（例えば、θｕ＜−０.８、θｕ＞０.８）から外れている場合、レーザレーダセンサの下向き、または上向き判定が行なわれる。この下向き判定または、上向き判定結果は物体認識ブロック４３に与えられる。
【００９５】
物体認識ブロック４３は、下向き判定もしくは上向き判定結果に応じて、中心レーザ光の中心軸角度よりも下側もしくは上側の角度に照射されるレーザ光によって反射物体を検知した場合、その反射物体までの距離が所定の距離以上であれば、車両ではない可能性が高いので、例えばその物標の物標化優先確率を所定の低い確率（例えば２０％）に制限する。このようにして、上下光軸ずれ学習角度θｕに基づいて物体認識処理の補正が行なわれる。
【００９６】
例えば、レーザレーダセンサ５が下向きに装着されている場合、中心レーザ光よりも下側に照射されるレーザ光は、照射距離が長くなるほど路面に設置されたデリニエータ（キャッツアイ）等の反射物体によって反射される可能性が高くなる。また、上向きに装着されている場合には、照射距離が長くなるほど、中心レーザ光及びその上側に照射されるレーザ光は、道路上の標識等によって反射される可能性が高くなる。従って、下向きあるいは上向き判定がなされている場合であって、中心軸角度よりも下側もしくは上側の角度に照射されるレーザ光による反射レーザ光に基づいて、自車両から所定の距離以上離れた反射物体を検知した場合には、物標化優先確率を低下させることにより車両と認識する確率を低下させる。これにより、誤って非車両を車両と認識する可能性を低減することができる。
【００９７】
次に、認識使用エリアの補正について説明する。上下光軸ずれ学習角度θｕが第１の基準範囲よりも大きい第２の基準範囲（例えば、θｕ＜−１．２、θｕ＞１．２）から外れている場合、レーザレーダセンサ５に対して、Ｙ軸方向における発光開始面を１面上にずらしたり、あるいは１面下にずらすように指示する。これにより、中心レーザ光の中心軸角度が狙いとする基準角度ΔＡに近づくように、認識使用エリアが照射可能エリア９１内で移動される。
【００９８】
なお、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
【００９９】
上記実施形態では、レーザレーダセンサ５内部において、距離及び対応するスキャン角度θｘ，θｙを極座標系からＸＹＺ直交座標系に変換していたが、その処理を物体認識ブロック４３において行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）はレーザレーダセンサの構成を示す構成図であり、（ｂ）はレーザレーダセンサにおける距離検出方法を説明するための説明図である。
【図３】レーザレーダセンサの照射可能エリアを示す斜視図である。
【図４】レーザレーダセンサから照射されるレーザ光の、Ｙ軸方向におけるビーム角及び重複範囲を説明するための説明図である。
【図５】レーザレーダセンサの車両への装着角度を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）は物体認識に係わる処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は（ａ）のフローチャートにおいて実行される物標化処理を示すフローチャートである。
【図７】レーザレーダセンサの光軸中心の学習処理を示すフローチャートである。
【図８】Ｙ軸方向におけるレーザ光のビーム幅と、前方車両との距離Ｚとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…車両制御装置、３…認識・車間制御ＥＣＵ、５…レーザレーダセンサ、７…車速センサ、９…ブレーキスイッチ、１１…スロットル開度センサ、１３…警報音発生器、１５…距離表示器、１７…センサ異常表示器、１９…ブレーキ駆動器、２１…スロットル駆動器、２３…自動変速機制御器、２４…警報音量設定器、２５…警報感度設定器、２６…クルーズコントロールスイッチ、２７…ステアリングセンサ、２８…ヨーレートセンサ、２９…電源スイッチ、３０…ワイパスイッチ、４３…物体認識ブロック、４４…センサ異常検出ブロック、４７…車速演算ブロック、４９…操舵角演算ブロック、５１…ヨーレート演算ブロック、５３…先行車判定ブロック、５５…車間制御部及び警報判定部ブロック、５７…カーブ半径算出ブロック、７０…レーザレーダＣＰＵ、７１…発光レンズ、７２…スキャナ、７３…ミラー、７４…モータ駆動回路、７５…半導体レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、７７…ガラス板、８１…受光レンズ、８３…受光素子、８５…アンプ、８７…コンパレータ、８９…時間計測回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車幅方向及び高さ方向それぞれにおいて、所定の角度範囲に渡って複数の送信ビームを照射可能であるとともに、反射物体による反射ビームを受信するレーダユニットと、
前記レーダユニットの送受信結果に基づいて、前記反射物体を認識する認識手段とを備えた車両用物体認識装置において、
前記レーダユニットは、車両の高さ方向における複数の送信ビームによる全照射角度範囲の中心軸が所定の目標角度に一致するように車両に設置されるものであり、
所定条件を満たす前方車両のリフレクタからの反射ビームを受信したとき、その反射ビームを生じさせた送信ビームの位置を特定する特定手段と、
前記特定手段によって複数回の送信ビーム位置の特定が行なわれた場合に、複数個の特定送信ビームの前記全照射角度範囲におけるそれぞれの位置に基づいて、前記全照射角度範囲の中心軸の角度と、前記目標角度とのずれ量を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出されたずれ量に応じて、前記レーダユニットの高さ方向における照射角度範囲及び前記認識手段における反射物体を認識するための処理の少なくとも一方を補正する補正手段とを備え、
前記特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、前記リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離よりも遠方に位置することを、前記前方車両を選別するための前記所定条件として用いることを特徴とする車両用物体認識装置。
【請求項２】
前記特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、前記リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離に所定のマージン距離を加えた距離よりも遠方に位置することを、前記前方車両を選別するための前記所定条件として用いることを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記送信ビーム位置の特定回数が所定回数に達した時点で、その所定回数分の送信ビーム位置の平均位置を求め、その平均位置を用いて前記目標角度とのずれ量を算出するとともに、その所定回数分の送信ビーム位置をクリアすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用物体認識装置。
【請求項４】
前記高さ方向において隣接する送信ビームは、各々のビーム幅の境界領域において一部重複するように各々の送信ビームの照射角度が設定され、高さ方向において隣接する送信ビームがともに前記リフレクタからの反射ビームを生じさせたとき、前記特定手段は、それら隣接送信ビームの中間位置を、前記送信ビーム位置として特定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項５】
前記前方車両を選別するための所定条件における、前記個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅は、隣接する送信ビームのビーム幅との重複部分を除くビーム幅であることを特徴とする請求項４に記載の車両用物体認識装置。
【請求項６】
前記車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、
前記特定手段は、前記速度検出手段によって検出された走行速度が所定の基準速度を越えている場合に、前記前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項７】
前記車両の走行加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記特定手段は、前記加速度検出手段によって検出された走行加速度が所定の基準加速度以下である場合に、前記前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項８】
前記車両が走行する道路の曲率を求める曲率検出手段を備え、
前記特定手段は、前記曲率検出手段によって検出された曲率が所定の基準曲率よりも大きく、直線に近い場合に、前記前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記算出手段によって算出されたずれ量が第１の基準範囲から外れている場合、前記レーダユニットの下向き、もしくは上向き判定を行なうとともに、その下向き判定もしくは上向き判定結果を前記認識手段に与え、
前記認識手段は、前記下向き判定もしくは上向き判定結果に応じて、前記中心軸よりも下側もしくは上側の角度に照射される送信ビームによる反射ビームに基づいて、反射物体を車両と認識する確率を低下させることを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
【請求項１０】
前記レーダユニットが、前記車両の高さ方向において送信ビームを照射可能な角度範囲は、実際に照射される前記複数の送信ビームによる全照射角度範囲よりも広いものであって、
前記補正手段は、前記算出手段によって算出されたずれ量が前記第１の基準範囲よりも大きな第２の基準範囲から外れている場合、前記レーダユニットにおける複数の送信ビームによる全照射角度範囲を、前記照射可能な角度範囲内においてずらすことを特徴とする請求項９に記載の車両用物体認識装置。
【請求項１】
車両の車幅方向及び高さ方向それぞれにおいて、所定の角度範囲に渡って複数の送信ビームを照射可能であるとともに、反射物体による反射ビームを受信するレーダユニットと、
前記レーダユニットの送受信結果に基づいて、前記反射物体を認識する認識手段とを備えた車両用物体認識装置において、
前記レーダユニットは、車両の高さ方向における複数の送信ビームによる全照射角度範囲の中心軸が所定の目標角度に一致するように車両に設置されるものであり、
所定条件を満たす前方車両のリフレクタからの反射ビームを受信したとき、その反射ビームを生じさせた送信ビームの位置を特定する特定手段と、
前記特定手段によって複数回の送信ビーム位置の特定が行なわれた場合に、複数個の特定送信ビームの前記全照射角度範囲におけるそれぞれの位置に基づいて、前記全照射角度範囲の中心軸の角度と、前記目標角度とのずれ量を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出されたずれ量に応じて、前記レーダユニットの高さ方向における照射角度範囲及び前記認識手段における反射物体を認識するための処理の少なくとも一方を補正する補正手段とを備え、
前記特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、前記リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離よりも遠方に位置することを、前記前方車両を選別するための前記所定条件として用いることを特徴とする車両用物体認識装置。
【請求項２】
前記特定手段は、個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅が、前記リフレクタの設置高さのばらつき範囲をカバーできるまで広がる距離に所定のマージン距離を加えた距離よりも遠方に位置することを、前記前方車両を選別するための前記所定条件として用いることを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記送信ビーム位置の特定回数が所定回数に達した時点で、その所定回数分の送信ビーム位置の平均位置を求め、その平均位置を用いて前記目標角度とのずれ量を算出するとともに、その所定回数分の送信ビーム位置をクリアすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用物体認識装置。
【請求項４】
前記高さ方向において隣接する送信ビームは、各々のビーム幅の境界領域において一部重複するように各々の送信ビームの照射角度が設定され、高さ方向において隣接する送信ビームがともに前記リフレクタからの反射ビームを生じさせたとき、前記特定手段は、それら隣接送信ビームの中間位置を、前記送信ビーム位置として特定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項５】
前記前方車両を選別するための所定条件における、前記個々の送信ビームの高さ方向におけるビーム幅は、隣接する送信ビームのビーム幅との重複部分を除くビーム幅であることを特徴とする請求項４に記載の車両用物体認識装置。
【請求項６】
前記車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、
前記特定手段は、前記速度検出手段によって検出された走行速度が所定の基準速度を越えている場合に、前記前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項７】
前記車両の走行加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記特定手段は、前記加速度検出手段によって検出された走行加速度が所定の基準加速度以下である場合に、前記前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項８】
前記車両が走行する道路の曲率を求める曲率検出手段を備え、
前記特定手段は、前記曲率検出手段によって検出された曲率が所定の基準曲率よりも大きく、直線に近い場合に、前記前方車両のリフレクタからの反射ビームを生じさせた送信ビームの位置の特定を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の車両用物体認識装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記算出手段によって算出されたずれ量が第１の基準範囲から外れている場合、前記レーダユニットの下向き、もしくは上向き判定を行なうとともに、その下向き判定もしくは上向き判定結果を前記認識手段に与え、
前記認識手段は、前記下向き判定もしくは上向き判定結果に応じて、前記中心軸よりも下側もしくは上側の角度に照射される送信ビームによる反射ビームに基づいて、反射物体を車両と認識する確率を低下させることを特徴とする請求項１に記載の車両用物体認識装置。
【請求項１０】
前記レーダユニットが、前記車両の高さ方向において送信ビームを照射可能な角度範囲は、実際に照射される前記複数の送信ビームによる全照射角度範囲よりも広いものであって、
前記補正手段は、前記算出手段によって算出されたずれ量が前記第１の基準範囲よりも大きな第２の基準範囲から外れている場合、前記レーダユニットにおける複数の送信ビームによる全照射角度範囲を、前記照射可能な角度範囲内においてずらすことを特徴とする請求項９に記載の車両用物体認識装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１４６３７２（Ｐ２００６−１４６３７２Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３２４０１（Ｐ２００４−３３２４０１）
【出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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