JP2008003959A - 車両用通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信専用の装置を用いることなくコストを抑えながら、車両走行の安全制御に用いられる有効な情報を送受信する車両用通信システムを提供する。
【解決手段】自動車の前方にレーザレーダ２を設置し、後方に灯火装置５を設置する。灯火装置５は、物体識別情報、走行速度情報、等の所定の情報が重畳された変調光を発信する。レーザレーダ２は、自車１前方の物体（先行車４）の存在方向、距離を測定するとともに、変調光を受光し、所定の情報を受信する。レーザレーダ２で測定した物体の位置、および受信した所定の情報を用いて、車両制御を行ったり、レーザレーダ２の測定方法を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光やミリ波等の電磁波でスキャンすることにより、前方に存在する物体の存在、およびこの物体との距離を測定するレーダ装置を備え、このレーダ装置を用いて情報を受信する車両用通信システムに関する。

レーザ光信号を用いて車両用通信を行うものとして、例えば特許文献１のような装置が提案されている。特許文献１の装置によれば、車両の前方、および後方にレーザ光の投受光部を設け、これらの投受光部を用いて車両間でレーザ光信号を送受信し、通信を行う。

しかし、特許文献１のようにレーザ光信号を用いて車両間で通信を行うためには、上記のようにレーザ光を投受光する専用の投受光部が必要となり、コストが増大する。

そこで、新たな発光手段を設けることなく、光によって車両間で通信を行うことを可能とした車両用通信システム（特許文献２参照）が提案されている。特許文献２の車両用通信システムによれば、一方の車両後方に設けられたテールランプ、ブレーキランプ、方向指示灯が発する光に所定の信号を重畳し、他の車両においてこの光を受信して重畳された信号を取り出す。
特開平９−５１３０９号公報 特開２００４−１３４０１号公報

しかしながら、特許文献２のシステムにおいても、信号が重畳された光を受信する専用の受光装置が必要であった。また、特許文献２のシステムでは、車両間で送受信する情報として、交通情報、位置情報が挙げられているが、これらの情報は表示装置等を介して運転者に通知されるだけで、車両走行の安全制御（例えば定車間追従走行）に用いられるものではなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みて、通信専用の装置を用いることなくコストを抑えながら、車両走行の安全制御に用いられる有効な情報を送受信する車両用通信システムを提供することを目的とする。

本発明の車両用通信システムは、所定間隔で電磁波パルスを照射する電磁波照射部、前記電磁波パルスの照射方向からの反射波を受波する電磁波受波部、前記電磁波受波部が受波した反射波の強度を測定する反射強度測定部、前記電磁波照射部の電磁波照射方向および前記電磁波受波部の受波方向を、少なくとも水平方向に所定角度のスキャン範囲で走査させるスキャン部、および、前記反射波が所定強度以上である電磁波パルス照射方向に基づいて物体の存在方向を測定するとともに、前記電磁波パルスを照射してから反射波を受波するまでの時間に基づいて物体の距離を測定する測定部、を備えたレーダ装置と、所定のタイミングで光を点灯、消灯する発光部、および、前記発光部の発する光に所定の情報を重畳する変調部、を備えた灯火装置と、からなる車両用通信システムであって、前記レーダ装置の電磁波受波部は、前記灯火装置の発光部が発した変調光を受光し、前記測定部は、前記電磁波受波部が受光した変調光に重畳された所定の情報を読み出し、当該変調光を受光したタイミングの電磁波パルス照射方向に基づいて、前記読み出した所定の情報と、前記物体の測定結果と、を対応付けることを特徴とする。

この発明では、灯火装置から発光される変調光をレーザレーダで受光し、所定の情報を受信する。この変調光を受光したタイミングのレーザ照射方向と略同一の方向でレーザレーダで検出した物体について、受信情報と物体の方向、距離情報と、を対応付ける。例えば所定情報に物体を識別する情報（自動車である旨を示す情報）を含めることで、この検出物体に定車間追従走行をする車両制御を行ったり、検出物体との接触を避けるための安全制御（減速）を行ったりすることができる。

本発明は、さらに、自車の車速を検出する車速センサを備え、前記所定の情報は、車両の走行速度を示す情報を含み、前記測定部は、前記車速センサが検出した自車の車速と、前記所定の情報に含まれている車両の走行速度を示す情報と、に基づいて、物体の相対速度を算出することを特徴とする。

この発明では、所定情報に車速の情報を含める。自車においては、自車の車速と、受信した先行車（自車と同一車線を走行する直前の車両）の車速と、の差から先行車との相対速度を求める。これにより、レーザレーダで求めた相対速度よりも正確に相対速度を求めることができる。すなわち、レーザレーダでは、先行車との距離の時間変化に基づいて相対速度を求めるが、短時間で相対速度を算出すると先行車との距離の測定結果のばらつきが大きい場合に相対速度の算出結果に影響を及ぼす。相対速度を正確に算出するために、算出した相対速度をフィルタリングする（移動平均化する）方法があるが、正確な相対速度を算出するまでに時間がかかってしまう。これに対し、この発明では、先行車の車速を受信し、先行車の車速と自車の車速との差から短時間に正確に相対速度を求めることができる。

本発明は、さらに、前記電磁波照射部は、前記車速センサが検出した自車の車速、および前記所定の情報に含まれている車両の走行速度がゼロである場合に、電磁波パルスの照射を停止することを特徴とする。

この発明では、自車の車速、および受信した車速の両方がゼロである場合にレーザの発光を停止する。これにより無駄な発光をすることなく、省電力、レーザ長寿命化を実現する。

本発明は、さらに、前記電磁波照射部の電磁波パルス照射強度、または前記反射強度測定部の受波強度を制御する制御部を備え、前記反射波強度測定部が変調光を受光したタイミングの電磁波パルス照射方向の電磁波パルス照射強度、または受波強度を強化するように設定することを特徴とする。

この発明では、変調光を受光した方向について、レーザ投光強度を強化、または受光強度（アンプ増幅レベル）を強化する。これにより、その方向に存在する低反射物体（例えば汚れた自動車、歩行者等）を確実に測定することができ、車両走行の安全制御を早期に機能させることができる。

本発明は、さらに、自車前方の道路形状を推定する道路形状推定部を備え、前記所定の情報は、車両周辺の道路形状推定に用いられる情報を含み、前記測定部は、前記所定の情報に含まれている車両周辺の道路形状推定に用いられる情報からその車両周辺の道路形状を推定し、当該車両周辺の道路形状に基づいて、前記道路形状推定部が推定した道路形状を補正することを特徴とする。

この発明では、自車前方の道路形状を推定する。道路形状を推定する手法は、車速、ヨーレート、等の情報を用いて道路曲率半径を推定したり、また、ＧＰＳ、ナビゲーションシステム等から推定したりしてもよい。さらに、受信する所定情報に道路形状を推定する情報を含める。道路形状を推定する情報は、上記のように車速やヨーレートである。自車においては、受信した情報から、当該物体周辺の道路形状を推定し、推定済みの自車前方の道路形状を補正する。例えば自車前方の道路形状が直線であると推定され、受信した情報から推定される道路形状が右カーブであった場合、直線後に右カーブがある複合道路形状として補正される。

本発明は、さらに、前記電磁波パルス照射軸を補正する照射軸補正部を備え、前記照射軸補正部は、前記道路形状推定部が推定した道路形状、および前記測定部が補正した前記車両周辺の道路形状が直線形状である場合に前記電磁波パルス照射軸を補正することを特徴とする。

この発明では、推定済みの自車前方の道路形状、および受信した情報から推定される物体周辺の道路形状が直線である場合に光軸補正を行う。安定して直線を走行している場合にのみ光軸補正を行うことで、正確な補正を行うことができる。

本発明は、さらに、前記変調部は、前記発光部の発する光に重畳する情報の一部、または全部として、前記測定部が読み出した所定の情報を用い、前記レーダ装置が受信した情報を他の車両に転送することを特徴とする。

この発明では、受信した情報を他の車両に転送する。受信した情報を転送することで、他の車両においても、いち早く安全制御を機能させることができる。

本発明は、さらに、前記変調部は、前記測定部が読み出した所定の情報に、物体の測定結果として距離情報が含まれている場合に、その所定の情報に含まれる距離情報と、前記測定部の測定した測定結果の距離情報と、を加算した距離値が所定閾値を超えていれば、当該受信した情報を他の車両に転送しないことを特徴とする。

この発明では、受信した情報を転送する場合、その情報に対応付けた物体との距離情報もあわせて送信する。他の車両においては、受信した情報に物体の距離情報が含まれていれば、その距離情報と、自車両で測定した距離情報と、を加算し、受信した情報が一定の距離を超えた前方から転送されてきた場合にはそれを転送しない。受信した情報を全て他の車両に転送すると、無制限に情報が流れることとなるが、このように一定の距離を超えた前方から転送されてきた場合にはさらに転送しない構成とすることで、無駄な情報の転送を削減することができる。

本発明は、さらに、前記測定部は、測定結果に含まれる物体の距離、および方向から、その物体が自車の走行車線前方を走行する直前の車両であるかを判断し、前記変調部は、前記測定部が自車の走行車線前方を走行する直前の車両であると判断した場合に限り、その車両から受信した情報を他の車両に転送することを特徴とする。

この発明では、自車と同一車線を走行する直前の車両、すなわち先行車から受信した情報のみを転送する。当該情報を受信した他の車両は、受信した情報が自車と同一車線を走行する車両であるか、別車線を走行する車両であるか、を判断する必要が無くなり、煩雑な処理を行うことがなくなり、いち早く安全制御を機能させることができる。

本発明によれば、灯火装置から発光される変調光を、自車前方の物体検出に用いられるレーダ装置で受光して所定の情報を受信し、レーダ装置の測定結果と対応付けることで、通信専用の装置を用いることなくコストを抑えながら、車両走行の安全制御に用いられる有効な情報を送受信することができる。

図１はこの発明の実施形態である車両用通信システムを備えた自動車を側面から表した図である。この車両用通信システムは、自動車の前方に設置されるレーザレーダ２と、自動車の後方に設置される灯火装置５と、を備えている。同図（Ａ）は、車両用通信システムを備えた自車１の前方に、同じく車両用通信システムを備えた先行車４が存在する例について示したものである。同図（Ｂ）は、車両用通信システムを路面設置物（路面に埋め込まれた反射材等）６に用いた場合の応用例を示したものである。同図（Ｂ）において、車両用通信システムを備えた自車１の前方に、路面設置物６が存在する。

レーザレーダ２は、自車１の前方に近赤外線（レーザ）を照射し、反射光をフォトダイオード等で検出して物体の検出を行うものである。灯火装置５は、所謂自動車のテールランプであり、ＬＥＤ等の光源からなる。路面設置物６は、上記のように路面に埋め込まれた反射材等であり、この例における路面設置物６は、ＬＥＤ等の光源が埋め込まれている。

図２は、車両用通信システムの構成を示すブロック図である。レーザレーダ２、および灯火装置５は、制御回路１１に接続されている。制御回路１１には、車両制御装置７、メモリ１８、車速センサ１９、およびヨーレートセンサ２０が接続されている。車速センサ１９は、自車の車速を検出する。ヨーレートセンサ２０は、自車の水平方向のヨーレートを検出する。レーザレーダ２は、制御回路１１の制御に従って、レーザを水平に所定の角度（例えば左右２０度）で走査して照射する。また、自車１前方の鉛直方向にも所定の角度で照射する。レーザは、水平照射範囲の末端で、鉛直方向の照射角度が変更されるように設定する。すなわち、水平に１回スキャンした後、鉛直方向に角度を変えて再度水平にスキャンを繰り返す。なお、鉛直方向に関しては、本発明の実施形態の構成要素としての必須要件ではなく、水平方向にのみ１次元でスキャンするようにしてもよい。

図３は、レーザレーダ２の詳細な構成を示すブロック図である。ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）駆動回路１０は、制御回路１１で生成された駆動信号に基づいて、ＬＤ１２の発光を制御する。スキャナ１３は、制御回路１１の制御に基づいて、ＬＤ１２により発生されたレーザ光を所定のスキャン範囲でスキャンさせる。スキャナ１３より出射されたレーザ光は、投光レンズを介してビーム状に絞られて自車１の走行方向（前方）に出射される。鉛直走査位置検出部１４と水平走査位置検出部１５は、スキャナ１３におけるレーザ光の水平方向と鉛直方向のスキャン（走査）位置をそれぞれ検出して、制御回路１１に出力する。

ＬＤ１２が出射したレーザ光が、検出対象としての前方の物体（例えば、車両）に反射して戻ってきた反射光は、受光レンズにより集光され、赤外線領域に感度を有するＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）１６によって受光され、その受光レベルに対応する信号が受光回路１７に出力される。受光回路１７は、入力された反射光の信号レベルを数値化して、制御回路１１に出力する。

図２において、制御回路１１は、入力された数値（受光レベル）を、鉛直走査位置検出部１４と水平走査位置検出部１５から入力されたスキャン位置に対応してメモリ１８に記億する。制御回路１１は、メモリ１８に記憶された受光レベルに基づいて、レーザ光を出射してからその反射光を受光するまでの時間に基づいて、物体（先行車等）と自車との距離を測定する。すなわち、所定レベル以上の反射光が有った場合に、物体が存在すると判定し、レーザ光を出射したタイミングと、その反射光のピークレベルのタイミングと、の時間差から物体との距離を測定する。さらに、制御回路１１は、物体との距離を時間継続的に測定することで、その物体との相対速度を算出する。これらの値はメモリ１８に記憶される。

制御回路１１で算出された物体の方向、および物体の距離情報は、車両制御装置７に入力される。車両制御装置７は、物体の方向、および距離情報に応じて自車の車速等をコントロールする。すなわち、車両制御装置７は、物体の方向、および距離情報に基づいて、自車を先行車に追従させて車間距離を一定に保つ定車間距離追従走行（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）を行ったり、物体との接触を避けるための減速、停止制御（安全制御）、等を行ったりする。

次に、灯火装置５は、制御回路１１の制御に従って、ＬＥＤを点灯、および消灯する。図４（Ａ）は、灯火装置５の詳細な構成を示すブロック図である。灯火装置５は、ＬＥＤ駆動回路５２、変調器５３、およびＬＥＤ５４を備えている。ＬＥＤ駆動回路５２は、制御回路１１からの指示に従い、ＬＥＤ５４の発光を制御する。変調器５３は、ＬＥＤ駆動回路５３とＬＥＤ５４の間に接続され、さらに制御回路１１にも接続される。

変調器５３は、ＬＥＤ駆動回路５２によって発生されるＬＥＤ駆動電流に、制御回路１１から入力される信号（所定の情報）を重畳する。したがって、ＬＥＤ５４は、表示点灯のための光に制御回路１１から入力される所定の情報を重畳した状態で、変調して発光する。なお、ＬＥＤ５４は、上述した様な自動車の表示点灯のためのテールランプに限らず、自動車後方に設置された専用の発光部であってもよい。

図４（Ｂ）は、図１に示した路面設置物６の詳細な構成を示すブロック図である。路面設置物６は、制御回路６１、ＬＥＤ駆動回路６２、変調器６３、ＬＥＤ６４、および通信回路６５を備えている。ＬＥＤ駆動回路６２は、制御回路６１からの指示に従い、ＬＥＤ６４の発光を制御する。変調器６３は、ＬＥＤ駆動回路６３とＬＥＤ６４の間に接続され、さらに制御回路６１にも接続される。

変調器６３は、ＬＥＤ駆動回路６２によって発生されるＬＥＤ駆動電流に、制御回路６１から入力される信号（所定の情報）を重畳する。したがって、ＬＥＤ６４は、表示点灯のための光に制御回路６１から入力される所定の情報を重畳した状態で、変調して発光する。通信回路６５は、無線（または有線）通信を通じて、中央指令装置等から情報を受信する。制御回路６１は、通信回路６５から受信した情報を変調器６３に入力する。

なお、図４（Ａ）に示した灯火装置の構成は、自動車に設置される場合に限るものではない。例えば二輪車、軽車両（車椅子等を含むとする。）等に、この灯火装置の構成を用いることも可能である。また、図４（Ｂ）に示した路面設置物６の構成は、信号機、ガードレール等に用いることも可能である。また、携帯型とすることで歩行者等が持ち歩くことも可能である。

レーザレーダ２は、上述したように、ＬＤ１２が出射したレーザ光の反射光をＰＤ１６で受光するが、さらに、ＬＥＤ５４（またはＬＥＤ６４）の発した光も受光することができる。ここで、ＬＥＤ５４が発する光として可視光を用いる場合には、レーザレーダ２に、可視光領域に感度を有するＰＤを上記ＰＤ１６とは別に設置するものとする。可視光領域に感度を有するＰＤは、ＰＤ１６と略同じ方向の光を受光するようにレーザレーダに設置される。

ＬＥＤ５４が発する光として近赤外線を用いる場合には、ＰＤ１６を用いて当該光を受光すればよい。また、ＬＥＤ５４が発する光として可視光を用いる場合であっても、テールランプのカバー等の一部に可視光フィルタを設け、ＰＤ１６の感度領域の波長光のみを通過させるようにしてもよい。なお、この場合、ＬＤ１２の発光波長と、ＬＥＤ５４の発光波長（またはフィルタ通過帯域波長）は異なるものとし、これらの光は区別されて受光される。

制御回路１１は、機能的にデコーダ（復調部）を内蔵しており、ＰＤが受光したＬＥＤ５４の発する光に重畳されている情報を取り出すことができる。ここで、ＬＥＤ５４の発する光に重畳される所定の情報として、物体の識別（自動車、二輪車、歩行者、路面設置物等）情報、先行車の走行状態（速度、ヨーレート等）、ＬＥＤ５４の取り付け位置（車体の後方左右のどの位置か）を示す情報等が含まれる。制御回路１１は、自車の走行状態に応じて、随時これらの情報をＬＥＤ５４の発する光に重畳させる。これらの情報は、レーザレーダ２の測距条件の設定に用いられたり、車両制御装置７の安全制御に用いられたりする。詳細は後述する。制御回路１１が取り出した情報はメモリ１８に一時記録される。

以下、車両用通信システムの具体的な動作について、図５〜図１３を参照して説明する。
図５は、制御回路１１の動作を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、レーザレーダ２に対し、自車前方について１スキャン分の測距（レーザ投受光）をさせる（ｓ１１）。そして、１スキャン中において変調光を受光し、所定の情報（以下、通信情報と言う。）を受信したか否かを判断する（ｓ１２）。通信情報を受信していれば、受信した通信情報と、レーザレーダ２で検出、測定した物体の方向、および物体の距離情報と、を対応付ける（ｓ１３）。制御回路１１は、変調光を受光し、通信情報を受信したタイミングのレーザ照射方向と略同一の方向でレーザレーダ２で検出した物体について、通信情報と物体の方向、距離情報と、を対応付ける。制御回路１１は、変調光を受光したタイミングのレーザ照射方向と略同一の方向でレーザレーダ２で物体を検出していなければ、この受信した通信情報をメモリ１８に保持する（ｓ１４）。ここで保持した通信情報は、後述の測距方法決定処理に用いられる。

ｓ１２で通信情報を受信していないと判断した場合、またはｓ１３、ｓ１４の処理の後、制御回路１１は、物体位置算出処理を行う（ｓ１５）。
図６は、物体位置算出処理の手順を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、レーザレーダ２で測定した物体の方向、距離情報からその検出物体の位置を算出する（ｓ３１）。物体の位置は、自車の位置を原点とした場合の２次元座標（自車上方から見て前後軸、左右軸）で表される。その後、通信情報（ここでは取り付け位置）を受信したか否かを判断する（ｓ３２）。取り付け位置情報が有ると判断した場合、その通信情報に含まれているＬＥＤ５４の取り付け位置（車体の左右のどの位置か）を示す情報をメモリ１８から読み出して（ｓ３３）、物体の位置を補正する（ｓ３４）。

図７は、車両４１のテールランプ左側から通信情報を受信した場合の例を示す図である。同図に示すように、自車１のレーザレーダ２は、車両４１のテールランプ左側（灯火装置５Ｌ）を検出している。従って、制御回路１１は、図６のｓ３１の処理で、灯火装置５Ｌの方向、および距離情報からこの物体（車両４１）の位置を算出する。しかし、ここで算出した物体位置は、図７に示すように、物体の左端であって実際にはレーザレーダ視野（スキャン範囲）よりも右側に物体が存在する。そこで、制御回路１１は、取り付け位置情報が有ると判断した場合は、ｓ３４において、その情報（図７の例では、取り付け位置が左端である旨の情報）を用いて、物体の位置を補正する。すなわち、制御回路１１は、ｓ３１において算出した物体の位置は、車両４１の左端であるとして、車両４１の車幅（一般的な車幅を用いる）から、物体の位置を車両４１の中心位置に補正する。これにより、正確な物体位置を算出することができる。なお、取り付け位置情報に、車幅を示す情報が含まれていてもよい。
ｓ３４の処理を終えた後、または、ｓ３２で取り付け位置情報を受信していないと判断した場合、図５の処理に戻る。

次に、図５において、制御回路１１は、相対速度算出処理を行う（ｓ１６）。図８は、相対速度算出処理を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、前回検出していた物体の位置から、今回検出した物体の位置との変化を産出し、相対速度を算出する（ｓ４１）。制御回路１１は、前回検出した物体の位置周辺の所定の領域内で検出した物体を同一物体であるとしている。制御回路１１は、位置変化（距離）をレーザレーダ２の１フレーム分の動作時間で除算することで相対速度を算出する。なお、前回物体を検出していなければ、相対速度の算出は行われない。このとき、過去に複数回相対速度を算出している場合は、移動平均処理を行って、相対速度を更新する。

その後、制御回路１１は、通信情報（ここでは物体識別情報、速度情報）を受信したか否かを判断する（ｓ４２）。物体識別情報、速度情報を受信したと判断した場合、これらの情報をメモリ１８から読み出す（ｓ４３）。そして、既に相対速度を算出しているか否かを判断する（ｓ４４）。相対速度を算出済であると判断した場合は、車速センサ１９から入力されている自車の車速と、受信した速度情報と、に基づいて、相対速度を補正する（ｓ４５）。なお、車速センサ１９から入力されている自車の車速と、受信した速度の差の値から直接に相対速度を決定するのではなく、例えばｓ４１で算出した値と平均化することで補正すればよい。これにより、相対速度をより正確に算出することができる。

また、物体識別情報として、先行車である旨を示す情報（自動車、二輪車等を示す情報）を受信していた場合は、車速センサ１９から入力されている自車の車速と、受信した速度の差の値から直接に相対速度を決定するようにしてもよい。この場合、先行車が急減速などした場合に、いち早く車両制御装置７のＡＣＣや安全制御を機能させることができる。

ｓ４４で相対速度を未だ算出していないと判断した場合、車速センサ１９から入力されている自車の車速と、受信した速度情報と、に基づいて、その物体との相対速度を決定する。これにより、レーザレーダ２で前回物体を検出していない状態で、ｓ４１で相対速度を算出できなかったとしても、当該物体の相対速度を算出することができ、レーザレーダ２の１フレーム分、早期に物体との相対速度を算出することができる。したがって、車両制御装置７のＡＣＣや安全制御をより速く機能させることができる。
ｓ４５、若しくはｓ４６の処理を終えた後、またはｓ４２で物体識別情報、速度情報を受信していないと判断した場合、図５の処理に戻る。

次に、図５において、制御回路１１は、道路形状推定処理を行う（ｓ１７）。図９は、道路形状推定処理を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、道路形状を推定する（ｓ５１）。道路形状は、車速センサ１９、およびヨーレートセンサ２０から入力される車速、ヨーレートに基づいて曲率半径が推定される。ヨーレートが小さければ直線道路と推定される。また、ガードレール等の路側物の物体識別情報を受信している場合、これら路側物の設置形状に沿って道路形状を推定する。また、ＧＰＳとナビゲーションシステムを備え、これらの情報から推定してもよい。また、自車前方を撮影するカメラ等を設置して、この撮影画像から画像処理を用いて道路形状を推定してもよい。

その後、制御回路１１は、通信情報（ここでは物体識別情報、先行車ヨーレート）を受信したか否かを判断する（ｓ５２）。物体識別情報、先行車ヨーレートを受信していると判断した場合、これらの情報をメモリ１８から読み出す（ｓ５３）。そして、既に道路形状を推定しているか否かを判断する（ｓ５４）。道路形状を推定済と判断した場合、制御回路１１は、先行車のヨーレートを用いて道路形状を推定し、複数道路半径のカーブを組み合わせ、道路形状を補正する（ｓ５５）。

図１０は、複数道路半径のカーブを組み合わせた場合の推定道路形状の例を示す図である。同図の例では、自車１のヨーレートは小さく、制御回路１１は、ｓ５１の処理で直線道路を推定している。また、先行車４のヨーレートは、右方向に所定値を示しており、これにより推定される道路形状は、所定の曲率を有した右カーブである。したがって、制御回路１１は、自車の位置周辺の道路形状は直線であると推定し、先行車４の位置周辺の道路形状は右カーブであると推定し、これらを複合する。このようにして、より正確に道路形状を推定することができる。

制御回路１１は、ｓ５５の処理の後、ｓ５４で道路形状を未だ推定していないと判断した場合、またはｓ５２で物体識別情報、ヨーレートを受信していないと判断した場合、図５の処理に戻る。

次に、図５において、制御回路１１は、車線判定処理を行う（ｓ１８）。図１１は、車線判定処理の手順を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、自車走行車線であると判定する車線幅（位置）の閾値を算出する（ｓ６１）。車両制御装置７は、ＡＣＣを行う場合、自車走行車線を走行する直近の車両に対して追従走行するよう制御し、安全制御を行う場合は、自車走行車線上に停止障害物（停止車両等）が存在する時に減速制御を行う。したがって、車両制御装置７は、制御回路１１が算出した自車走行車線の車線幅閾値内に物体が存在する場合にこれらの制御を行い、自車走行車線外に物体が存在する場合は、これらの制御を行うことがない。

その後、制御回路１１は、通信情報を受信したか否かを判断する（ｓ６２）。ここでは、通信情報として、物体識別情報、方向指示情報、ヨーレートを受信したか否かを判断する。これらの情報を受信していなければ車線判定処理（ｓ７４）を行い、図５の処理に戻る。車線判定処理は、上述のように、各物体について、自車走行車線の車線幅閾値内に位置するか否かを判定する処理である。自車走行車線に位置すると判定した物体は、車両制御装置７において上記の制御対象となる。

物体識別情報、方向指示情報、ヨーレートを受信していた場合、これらのうち、物体識別情報を受信しているか否かを判断する（ｓ６３）。物体識別情報を受信していれば、これをメモリ１８から読み出し（ｓ６４）、物体毎に自車走行車線の判定閾値を算出する（ｓ６５）。例えば、二輪車を示す物体識別情報を受信していた場合、この物体については自車走行車線内と判定する閾値を狭く設定する。二輪車は、車線の端部を走行するため、実際には障害物となることが少ないため、自車走行車線の判定閾値を狭くし、車両制御装置７の制御対象外とする。また、路面設置物の物体識別情報を受信していた場合、この物体については、二輪車よりもさらに障害物となることが少ないため、自車走行車線内と判定する閾値をさらに狭く設定する、または安全制御の対象外とする。

次に、制御回路１１は、方向指示情報を受信しているか否かを判断する（ｓ６６）。方向指示情報は、運転者が方向指示器を操作した場合に先行車から送信される。方向指示情報を受信していれば、これをメモリ１８から読み出す（ｓ６７）。そして、方向指示情報が、自車線内への方向であるか否かを判断する（ｓ６８）。方向指示情報が、方向指示情報が、自車線内の方向への指示情報であれば（例えば右側に存在する物体から左方向の指示情報を受信していれば）、自車走行車線の車線幅判定閾値、および当該物体の位置を補正し、この物体の認識を早める（ｓ６９）。すなわち、自車走行車線内と判定する閾値を広く設定し、物体の位置を自車線内の方向に所定値だけ（例えば車線幅の半分だけ）シフトする。逆に、方向指示情報が、自車線内の方向から遠ざかる指示情報であれば（例えば右側に存在する物体から右方向の指示情報を受信していれば）、自車走行車線の車線幅判定閾値、および当該物体の位置を補正し、この物体の認識を遅らせる（ｓ７０）。すなわち、自車走行車線内と判定する閾値を狭く設定し、物体の位置を自車線外の方向に所定値だけ（例えば車線幅の半分だけ）シフトする。

次に、制御回路１１は、前方道路形状が推定済であるか否かを判断する（ｓ７１）。道路形状が推定済であれば、ヨーレート、物体情報を読み出し（ｓ７２）、この道路形状に基づいて自車走行車線の車線幅判定閾値を補正する（ｓ７３）。すなわち、推定した道路形状に沿って自車走行車線の車線幅を決定する。

以上の処理の後、各物体について、自車走行車線の車線幅閾値内に位置するか否かを判定する車線判定処理（ｓ７４）を行い、図５の処理に戻る。

次に、図５において、制御回路１１は、光軸補正処理を行う（ｓ１９）。図１２は、光軸補正処理の手順を示したフローチャートである。まず、制御回路１１は、自車が直線を走行しているか否かを判断する（ｓ８１）。ここでは、自車のヨーレートセンサ２０から推定される道路形状が直線である場合に、直線を走行していると判断する。自車が直線を走行していると判断した場合、さらに、先行車が直線を走行しているか否かを判断する（ｓ８２）。ここでは、先行車から通信情報としてヨーレート、車速を受信し、これにより推定される道路形状が直線である場合に、先行車が直線を走行していると判断する。自車、または先行車が直線を走行していないと判断した場合、図５の処理に戻る。

自車、および先行車が直線を走行していると判断した場合、この状態（自車、先行車とも直線を走行している状態）が所定時間以上継続しているか否かを判断する（ｓ８３）。所定時間以上継続している場合、さらに、ガードレール等の路側物の物体識別情報を受信しているか否かを判断する（ｓ８４）。路側物の物体識別情報を受信している場合、これらの路側物体と、推定道路形状を比較してレーザレーダ２の光軸を補正する（ｓ８５）。すなわち、各路側物の位置と、自車と先行車の間が直線で平行していることを利用し、レーザレーダ２で検出した路側物の並びが自車と先行車の位置関係と並行となるように光軸を補正する。

一方、ｓ８３の処理で所定時間以上継続していない、またはｓ８４の処理で路側物の物体識別情報を受信していないと判断した場合、先行車との距離に変化が有るか否かを判断する（ｓ８６）。先行車との距離に変化がないと判断した場合、光軸補正を行わず、図５の処理に戻る。先行車との距離に変化が有ると判断した場合、この先行車位置変化を用いてレーザレーダ２の光軸を補正する（ｓ８７）。すなわち、先行車の軌跡（位置変化）が直線となるようにレーザレーダ２の光軸を補正する。

制御回路１１は、以上のような処理を行い、その後、図５の処理に戻る。
次に、図５において、制御回路１１は、測距方法決定処理を行う（ｓ２０）。図１３は、測距方法決定処理の手順を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、自車が停止しているか否かを判断する（ｓ９１）。車速センサ１９から入力されている車速がゼロであれば、自車が停止していると判断する。自車が停止していると判断した場合、さらに、先行車が停止しているか否かを判断する（ｓ９２）。ここでは、受信した通信情報のうち、車両（自動車、二輪車等）を示す物体識別情報を受信し、さらに速度がゼロである旨の速度情報を受信している場合に、先行車が停止していると判断する。先行車が停止していると判断した場合、レーザ発光を停止、すなわち測距を停止するようにレーザレーダ２に設定する（ｓ９３）。先行車が停止していないと判断した場合は、レーザ発光を再開、すなわち測距を再開するようにレーザレーダ２に設定する（ｓ９４）。

その後、いずれかの通信情報を受信しているか否かを判断する（ｓ９５）。通信情報を受信していると判断した場合、メモリ１８を検索し、レーザレーダ２の検出物体と対応付けられていない通信情報が有るか否かを判断する（ｓ９６）。対応付けられていない通信情報が有る場合、この通信情報が受信された方向について、検出感度をアップさせる（ｓ９７）。制御回路１１は、レーザレーダ２のＬＤ１２の発光強度をアップするようにＬＤ駆動回路１０に設定し、または、ＰＤ１６の受信感度（増幅ゲイン）をアップするように設定する。これにより、通信情報が受信されている方向について、レーザレーダ２で検出できなかった物体（例えば反射強度の低い歩行者等）を次フレームのスキャンにおいて検出することができ、車両制御装置７の安全制御を早期に機能させることができる。

制御回路１１は、以上の処理を終えると、図５の処理に戻る。図５において、制御回路１１は、最後にレーザレーダ２、灯火装置５、および車両制御部７にデータを送受信する（ｓ２１）。すなわち、レーザレーダ２で検出し、制御回路１１に入力された通信情報、各物体の方向、位置の情報を車両制御装置７に送信したり、ｓ２０で決定した測距方法設定項目をレーザレーダ２にフィードバックしたりする。また、先行車から受信した前方道路情報や車速情報、自車の車速情報等を、灯火装置５の点滅を用いて他の車両に送信（転送）する。受信した情報を転送することで、他の車両においても、いち早く安全制御を機能させることができる。

なお、先行車から受信した情報を転送する場合、その先行車との距離情報もあわせて送信する。先行車の距離情報を受信した他の装置においては、その距離情報と、自車両のレーザレーダで測定した距離値と、を加算する。転送されてきた情報をさらに転送する場合には、加算した距離値を含めて転送する。この様に構成することで、他の車両においては、受信した転送情報が自車のどのぐらい前の車両から送られてきたものであるかを判断することができる。ここで当該他の車両において、受信した情報が一定の距離を超えた前方から転送されてきた場合にはこの情報を破棄する。または破棄しないが後方には転送しない構成とすることが望ましい。受信した情報を全て他の車両に転送すると、無制限に情報が流れることとなるが、上記のように一定の距離を超えた前方から転送されてきた場合に破棄する、または転送しない構成とすることで、無駄な情報の転送を削減することができる。

また、物体の情報によって転送するか否かを決定することが望ましい。例えば、自車と同一車線を走行する直前の車両、すなわち先行車の情報のみを転送する。隣接車等の車両の情報まで転送した場合、その情報を受信した他の車両は、受信した情報が自車と同一車線を走行する車両であるか、別車線を走行する車両であるか、を判断する必要が生じるため煩雑な処理を行うこととなる。このように、隣接車の車両の情報を転送しない構成としても、当該隣接車両が自車線に進入すると自車が減速を行うため、他の車両には自車が減速した旨を示す情報が送信される。したがって、他の車両においては自車の車線（当該他の車両の走行車線）前方の車両の減速情報を受信することが可能であり、安全制御を行う場合に必要とする情報を受信することができる。

以上のようにして、本実施形態の車両用通信システムは、レーザレーダや灯火装置等の既存の装置を用いて情報通信を行うことができ、これらの情報と、レーザレーダの測距結果を組み合わせることで、車両制御装置の安全制御を早期に機能させたり、レーザレーダの応答速度を向上させたりすることができる。

本発明の実施形態である車両用通信システムを備えた自動車を側面から表した図 本発明の実施形態である車両用通信システムのブロック図 レーザレーダの構成を詳細に示したブロック図 灯火装置の構成を詳細に示したブロック図 制御回路１１の動作を示すフローチャート 物体位置算出処理を示すフローチャート 先行車４のテールランプ左側から通信情報を受信した場合の例を示す図 相対速度算出処理を示すフローチャート 道路形状推定処理を示すフローチャート 複数道路半径のカーブを組み合わせた場合の推定道路形状の例を示す図 車線判定処理を示すフローチャート 光軸補正処理を示すフローチャート 測距方法決定処理を示すフローチャート

符号の説明

２−レーザレーダ
５−灯火装置
７−車両制御装置
１１−制御回路
１８−メモリ
１９−車速センサ
２０−ヨーレートセンサ

Claims (9)

1. 所定間隔で電磁波パルスを照射する電磁波照射部、
   前記電磁波パルスの照射方向からの反射波を受波する電磁波受波部、
   前記電磁波受波部が受波した反射波の強度を測定する反射強度測定部、
   前記電磁波照射部の電磁波照射方向および前記電磁波受波部の受波方向を、少なくとも水平方向に所定角度のスキャン範囲で走査させるスキャン部、
   および、前記反射波が所定強度以上である電磁波パルス照射方向に基づいて物体の存在方向を測定するとともに、前記電磁波パルスを照射してから反射波を受波するまでの時間に基づいて物体の距離を測定する測定部、を備えたレーダ装置と、
   所定のタイミングで光を点灯、消灯する発光部、
   および、前記発光部の発する光に所定の情報を重畳する変調部、を備えた灯火装置と、
   からなる車両用通信システムであって、
   前記レーダ装置の電磁波受波部は、前記灯火装置の発光部が発した変調光を受光し、
   前記測定部は、前記電磁波受波部が受光した変調光に重畳された所定の情報を読み出し、
   当該変調光を受光したタイミングの電磁波パルス照射方向に基づいて、前記読み出した所定の情報と、前記物体の測定結果と、を対応付けることを特徴とする車両用通信システム。
2. 自車の車速を検出する車速センサを備え、
   前記所定の情報は、車両の走行速度を示す情報を含み、
   前記測定部は、前記車速センサが検出した自車の車速と、前記所定の情報に含まれている車両の走行速度を示す情報と、に基づいて、物体の相対速度を算出する請求項１に記載の車両用通信システム。
3. 前記電磁波照射部は、前記車速センサが検出した自車の車速、および前記所定の情報に含まれている車両の走行速度がゼロである場合に、電磁波パルスの照射を停止する請求項２に記載の車両用通信システム。
4. 前記電磁波照射部の電磁波パルス照射強度、または前記反射強度測定部の受波強度を制御する制御部を備え、
   前記反射波強度測定部が変調光を受光したタイミングの電磁波パルス照射方向の電磁波パルス照射強度、または受波強度を強化するように設定する請求項１、請求項２、または請求項３に記載の車両用通信システム。
5. 自車前方の道路形状を推定する道路形状推定部を備え、
   前記所定の情報は、車両周辺の道路形状推定に用いられる情報を含み、
   前記測定部は、前記所定の情報に含まれている車両周辺の道路形状推定に用いられる情報からその車両周辺の道路形状を推定し、当該車両周辺の道路形状に基づいて、前記道路形状推定部が推定した道路形状を補正する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用通信システム。
6. 前記電磁波パルス照射軸を補正する照射軸補正部を備え、
   前記照射軸補正部は、前記道路形状推定部が推定した道路形状、および前記測定部が補正した前記車両周辺の道路形状が直線形状である場合に前記電磁波パルス照射軸を補正する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の車両用通信システム。
7. 前記変調部は、前記発光部の発する光に重畳する情報の一部、または全部として、前記測定部が読み出した所定の情報を用い、前記レーダ装置が受信した情報を他の車両に転送する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の車両用通信システム。
8. 前記変調部は、前記測定部が読み出した所定の情報に、物体の測定結果として距離情報が含まれている場合に、その所定の情報に含まれる距離情報と、前記測定部の測定した測定結果の距離情報と、を加算した距離値が所定閾値を超えていれば、当該受信した情報を他の車両に転送しない請求項７に記載の車両用通信システム。
9. 前記測定部は、測定結果に含まれる物体の距離、および方向から、その物体が自車の走行車線前方を走行する直前の車両であるかを判断し、
   前記変調部は、前記測定部が自車の走行車線前方を走行する直前の車両であると判断した場合に限り、その車両から受信した情報を他の車両に転送する請求項７、または請求項８に記載の車両用通信システム。

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