JP2007298430A - 車両用物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車の進行方向に存在する物体が霧などの不規則に形状が変化し、自車が回避する必要のない気体状の物体か否か精度良く判別する車両用物体検知装置を提供する。
【解決手段】進行方向に搬送波を送信し、進行方向に存在する物体に反射させて得た反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出し（Ｓ１２）、投影して得た点群の分布と予め設定された点群分布パターンを備えるテンプレートの点群分布パターンとの相関値Ｔを算出し（Ｓ１４）、算出された相関値に基づいて前記物体の形状の不規則度を表わす評価値Ｅを算出し（Ｓ１６）、算出された評価値に基づいて物体が回避する必要のない不規則形状物体か否か判別する（Ｓ１８からＳ２２）。
【選択図】図２

Description

この発明は車両用物体検知装置に関し、より具体的にはレーダなどの出力から検知されたものが先行車などの物体なのか、あるいは回避する必要のない霧などなのかを検知するようにした装置に関する。

レーダを用いて車両進行方向の先行車などの物体を検知することは良く行われており、その例として下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。その従来技術においては、車幅方向と高さ方向の所定角度範囲にわたって送信波を照射し、その反射波に基づいて反射物体までの距離と車幅・高さ方向の角度に基づいて物体の高さ方向の位置を検出し、物体の中心の高さが４．０ｍより大きいか、あるいはほぼ０ｍである場合、車両ではないと判断する。また、検出された高さ方向位置が、通常の車両ではとりえない領域に所定時間内に少なくとも一度でも存在した場合も、その物体は車両ではないと判断している。

また、上記したような検知技術を備え、先行車などの物体が検知されたとき、警報装置やブレーキを自動的に作動させる衝突速度低減ブレーキ装置、先行車に追従して自動走行させるＡＣＣ（Adaptive Cruise Control。追従走行制御）装置、あるいは車間警報装置も良く知られている。
特開平１１−３８１４２号公報

ところで、自車の進行方向には霧などの不規則に形状が変化し、かつ自車が回避する必要のない気体状の物体も存在する。このような物体がレーダなどで検知されたとき、回避する必要のある先行車などと誤認すると、例えば衝突速度低減ブレーキ装置を搭載する車両にあっては、警報あるいは制動などが自動的になされ、運転者の認識と相違して運転の快適性を低下させる恐れがある。

しかしながら、上記した従来技術にあっては、車両であるか否かの判別に予め設定される高さを必要とすることから、霧などの不規則に形状が変化する気体状の物体を判別することができなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、自車の進行方向に存在する物体が霧などの不規則に形状が変化し、自車が回避する必要のない気体状の物体か否か精度良く判別するようにした車両用物体検知装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１に係る車両用物体検知装置にあっては、車両の進行方向に搬送波を送信し、前記進行方向に存在する物体に反射させて得た反射点に基づいて前記物体を検知する車両用物体検知装置において、前記反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出する点群分布検出手段と、予め設定された点群分布パターンを備えるテンプレートと、前記投影して得た点群の分布と前記テンプレートの点群分布パターンとの相関値を算出し、前記算出された相関値に基づいて前記物体の形状の不規則度を表わす評価値を算出する評価値算出手段と、および前記算出された評価値に基づいて前記物体が回避する必要のない不規則形状物体か否か判別する物体判別手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る車両用物体検知装置にあっては、前記点群分布パターンが異なるテンプレートを複数個備えると共に、前記評価値算出手段は前記投影して得た点群の分布と前記複数個のテンプレートの点群分布パターンとの相関値をそれぞれ算出し、算出された相関値を合計して前記評価値を算出すると共に、前記物体判別手段は、前記評価値が判別しきい値よりも大きい場合、前記物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別する如く構成した。

請求項３に係る車両用物体検知装置にあっては、前記評価値算出手段は所定時間ごとに前記評価値を算出すると共に、前記物体判別手段は前記評価値の累積値を算出し、前記算出された累積値が第２の判別しきい値よりも大きい場合、前記物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別する如く構成した。

請求項１に係る車両用物体検知装置にあっては、反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出し、投影して得た点群の分布と予め設定された点群分布パターンを備えるテンプレートの点群分布パターンとの相関値を算出し、それに基づいて物体の形状の不規則度を表わす評価値を算出し、その評価値に基づいて物体が回避する必要のない不規則形状物体か否か判別する如く構成したので、物体の形状の不規則度を正確に求めることができ、霧などの不規則に形状が変化する気体状の物体か否かを精度良く判別することができる。よって、例えば衝突速度低減ブレーキ装置を搭載する車両に用いられるときも、運転者の予期しない警報あるいは制動などが自動的になされることがないので、運転の快適性を低下させることがない。ＡＣＣ装置あるいは車間警報装置を搭載する車両についても同様である。

請求項２に係る車両用物体検知装置にあっては、点群分布パターンが異なるテンプレートを複数個備えると共に、投影して得た点群の分布と複数個のテンプレートの点群分布パターンとの相関値をそれぞれ算出し、算出された相関値を合計して評価値を算出すると共に、その評価値が判別しきい値よりも大きい場合、物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別する如く構成したので、物体の形状の不規則度を一層正確に求めることができ、霧などの不規則に形状が変化する気体状の物体か否かを一層精度良く判別することができる。

請求項３に係る車両用物体検知装置にあっては、所定時間ごとに評価値を算出すると共に、その評価値の累積値を算出し、累積値が第２の判別しきい値よりも大きい場合、物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別する如く構成したので、時間の経過に伴って不規則形状物体と然らざる物体との評価値の差が大きくなり、従って累積値を算出することで、不規則形状物体ではないにも関わらず、たまたま評価値が高く算出されたような一過性の事象による影響を排除することができ、判別精度を一層向上させることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る車両用物体検知装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る車両用物体検知装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符号１０は車両を示し、その前部には４気筒の内燃機関（図１で「ＥＮＧ」と示し、以下「エンジン」という）１２が搭載される。エンジン１２の出力は自動変速機（図１で「Ｔ／Ｍ」と示す）１４に入力される。自動変速機１４は前進５速、後進１速の有段式であり、エンジン１２の出力はそこで適宜変速されて左右の前輪１６に伝えられ、左右の前輪１６を駆動しつつ、左右の後輪２０を従動させて車両１０を走行させる。

車両１０の運転席にはオーディオスピーカとインディケータからなる警報装置２２が設けられ、音声と視覚によって運転者に警報する（後述）。車両１０の運転席床面に配置されたブレーキペダル２４は、マスタバック２６、マスタシリンダ３０およびブレーキ油圧機構３２を介して左右の前輪１６と後輪２０のそれぞれに装着されたブレーキ（ディスクブレーキ）３４に接続される。

運転者がブレーキペダル２４を操作すると（踏み込むと）、その踏み込み力（踏力）はマスタバック２６で増力され、マスタシリンダ３０は増力された踏み込み力で制動圧を発生し、ブレーキ油圧機構３２を介して前輪１６と後輪２０のそれぞれに装着されたブレーキ３４を動作させ、車両１０を減速させる（制動する）。ブレーキペダル２４の付近にはブレーキスイッチ３６が配置され、運転者によってブレーキペダル２４が操作されるとき、オン信号を出力する。

ブレーキ油圧機構３２は、リザーバに接続される油路に介挿された電磁ソレノイドバルブ群、油圧ポンプ、および油圧ポンプを駆動する電動モータ（全て図示せず）などを備える。電磁ソレノイドバルブ群は駆動回路（図示せず）を介してＥＣＵ（電子制御ユニット）４０に接続され、よって４個のブレーキ３４は、運転者によるブレーキペダル２４の操作とは別に、ＥＣＵ４０によって相互に独立して作動するように構成される。

車両１０の前部にはレーダ（レーザスキャンレーダ）４２が設けられる。レーダ４２は車両１０の進行方向に向けてレーザ光（電磁波（搬送波））を発射し、進行方向に存在する物体（先行車などの障害物）からのレーザ光の反射波を受信することにより、物体を検知する。符号４２ａは、検知領域（スキャン範囲）を示す。

レーダ４２の出力はマイクロコンピュータからなるレーダ出力処理ＥＣＵ（電子制御ユニット）４４に送られる。レーダ出力処理ＥＣＵ４４では、レーザ光を発射してから反射光を受信するまでの時間が測定されて物体までの相対距離が算出され、さらに相対距離量を微分することで物体までの相対速度が求められる。また、反射波の入射方向から物体の方位を検知し、物体の二次元情報を得る。

レーダ出力処理ＥＣＵ４４の出力は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）４０に送られる。図示は省略するが、ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ、入出力回路などからなるマイクロコンピュータから構成される。

前輪１６と後輪２０の付近には車輪速センサ４６がそれぞれ配置され、各車輪の所定回転角度ごとにパルス信号を出力する。車両１０の運転席に設けられたステアリングホイール５０の付近には操舵角センサ５２が配置され、運転者によって入力されたステアリングホイール５０の操舵角に比例する出力を生じる。

また、ステアリングホイール５０の付近には、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control追従走行制御）の実行、中止、再開などの一群の操作スイッチ５４が配置される。

また、エンジン１２のクランクシャフト（図示せず）の付近にはクランク角センサ６０が配置されてクランク角度信号などのパルス信号を出力すると共に、吸気管（図示せず）には絶対圧センサ６２が配置され、吸気管内絶対圧（エンジン負荷）に応じた信号を出力する。また、スロットルバルブ（図示せず）の付近にはスロットル開度センサ６４が配置され、スロットル開度に応じた信号を出力する。

上記したセンサ群の出力も、ＥＣＵ４０に送出される。ＥＣＵ４０は４個の車輪速センサ４６の出力をカウントし、その平均値を算出するなどして車両１０の走行速度を示す車速を検出すると共に、クランク角センサ６０の出力をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出する。また、ＥＣＵ４０は、操作スイッチ５４の出力に応じ、ＡＣＣ制御の実行、停止、再開などを行う。

図２は、図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。

図２の説明に入る前に、図３以降を参照して実施例に係る車両用物体検知装置の動作を説明する。

図３に示す如く、自車（車両）１０が走行路１００を走行するとき、レーダ４２の検知領域４２ａでは、物体１０２はレーザの反射点として捉えられる。その反射点を自車１０の進行方向（Ｘ方向）とそれに直交する方向（Ｙ方向）からなる、スキャナデータ上の、２次元平面に投影した場合、物体１０２の反射点は複数個互いに近い位置に連続して分布するため、物体１０２は反射点の集合（点群）として表現される。

図３で符号１０２ａは自車１０が回避する必要のある、側方の走行路１００から侵入しつつある車両（出会い頭車両。構造物体）を、１０２ｂは自車１０が回避する必要のない霧などの気体状の不規則形状物体を示す。

この実施例にあっては、構造物体１０２ａと不規則形状物体１０２ｂを判別するため、予め設定された点群の分布パターンを備えるテンプレート１０４を複数個用意し、投影して得た点群の分布から算出したＰ(i,j)とテンプレート１０４の点群分布パターンとの相関を求める。

図３に示す如く、Ｐ（i,j）は、検知された点群に外接する矩形を求め、次いでそれを９等分して図４に示すような座標で表現した場合の、ある座標が持つ値を表わす。その座標に反射点が存在すれば１、反射点が存在しなければ０となる。例えば、１０２ａの座標(x-1,y-1)の場合、反射点が存在するので、Ｐ(x-1,y-1)＝１となる。図５に示す如く、テンプレート１０４も３×３の９つの座標で表現され、各座標にあてはめられた値の合計が１となるように設定される。

それ故、物体１０２が構造物体１０２ａであるときは特定のテンプレートとの相関が高くなる反面、不規則形状物体１０２ｂであるときは特定のテンプレートとの相関を持たない。従って、２５個のテンプレート１０４とＰ（i,j）との相関値Ｔｎをそれぞれ算出し、それを合計（合算）して評価値Ｅを後述の如く算出し、判別しきい値Ｅｇと比較することで物体１０２が不規則形状物体１０２ｂであるか否かを判別することができる。

上記を前提として図２フロー・チャートを説明する。

先ずＳ１０においてレーダ出力処理ＥＣＵ４４の出力を入力してレーダ４２の検知情報を取り込み、上記した如く、Ｓ１２に進み、反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出し、Ｓ１４に進み、投影して得た点群の分布と２５個のテンプレート１０４の点群分布パターンとの相関値Ｔｎを算出し、Ｓ１６に進み、算出された相関値Ｔｎを合計して評価値Ｅを算出する。

より具体的には、Ｓ１４においては、図示の式から相関値Ｔｎを算出する。相関値Ｔｎは、Ｐ（i,j）とｎ番目のテンプレート１０４であるＭｎ(i,j)との相関値を示す。例えば、１０２ａにおける３番目のテンプレートＭ３との相関値Ｔ３は、Ｐ(x+1,y+1)＝１とＭ３（x+1,y+1）＝１／２の積が１／２になり、それ以外の座標の組み合わせでは０になるため、各座標の合算値である相関値Ｔ３は、１／２となる。

Ｓ１６においては、図示の如く、相関値Ｔｎを合算して評価値Ｅを算出する。図６に相関値Ｔｎと評価値の算出の具体例を示す。

次いでＳ１８に進み、評価値Ｅを判別しきい値Ｅｇと比較し、評価値Ｅが判別しきい値Ｅｇより大きいか否か判断し、肯定されて評価値Ｅが判別しきい値Ｅｇより大きいと判断される場合、Ｓ２０に進み、物体１０２は回避する必要のない不規則形状物体１０２ｂであると判別する。従って、ＥＣＵ４０は、警報装置２２などを作動することはない。

一方、Ｓ１８で否定されるときはＳ２２に進み、物体１０２は回避する必要のある構造物体１０２ａと判別する。その結果、ＥＣＵ４０は、必要に応じて警報装置２２を作動させて運転者に警報する、あるいはブレーキ油圧機構３２を作動させてブレーキ３４を作動させる。また、ＥＣＵ４０は、ＡＣＣが実行されるとき、必要に応じてブレーキ油圧機構３２を作動させてブレーキ３４を作動させる。

この実施例は上記の如く、反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出し、投影して得た点群の分布と予め設定された点群分布パターンを備えるテンプレート１０４の点群分布パターンとの相関値Ｔｎを算出し、それに基づいて物体１０２の形状の不規則度を表わす評価値Ｅを算出し、その評価値Ｅに基づいて物体１０２が回避する必要のない不規則形状物体１０２ｂか否か判別、より具体的には２５個のテンプレート１０４の点群分布パターンとの相関値Ｔｎをそれぞれ算出し、算出された相関値Ｔｎを合計して評価値Ｅを算出すると共に、その評価値Ｅが判別しきい値Ｅｇよりも大きい場合、物体１０２が回避する必要のない不規則形状物体１０２ｂであると判別する如く構成したので、物体１０２の形状の不規則度を正確に求めることができ、霧などの不規則に形状が変化する気体状の物体か否かを精度良く判別することができる。

よって、例えば衝突速度低減ブレーキ装置を搭載する車両に用いられるときも、運転者の予期しない警報あるいは制動などが自動的になされることがないので、運転の快適性を低下させることがない。ＡＣＣ装置を搭載する車両についても同様である。

図７は、この発明の第２実施例に係る車両用物体検知装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１００においてレーダ出力処理ＥＣＵ４４の出力を入力してレーダ４２の検知情報を取り込み、Ｓ１０２に進み、タイマカウンタＴを１つインクリメントする。次いでＳ１０４に進み、反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出し、Ｓ１０６に進み、投影して得た点群の分布と２５個のテンプレート１０４の点群分布パターンとの相関値Ｔｎを算出し、Ｓ１０８に進み、算出された相関値Ｔｎを合計して評価値Ｅを算出する。

次いでＳ１１０に進み、タイマカウンタの値が設定値Ｔｒｅｆに達したか否か判断し、否定されるときはＳ１００に戻って上記の処理を繰り返すと共に、肯定されるときはＳ１１２に進み、評価値Ｅの累積値（合算値）Ｅ’を図示の式から算出する。次いでＳ１１４に進み、累積値Ｅ’が第２の判別しきい値Ｅｇ２より大きいか否か判断し、肯定されるときはＳ１１６に進み、物体１０２は回避する必要のない不規則形状物体１０２ｂであると判別する一方、否定されるときはＳ１１８に進み、物体１０２は回避する必要のある構造物体１０２ａと判別する。

第２実施例に係る車両用物体検知装置にあっては、所定時間ごとに評価値Ｅを算出すると共に、その評価値Ｅの累積値Ｅ’を算出し、累積値が第２の判別しきい値Ｅｇ２より大きい場合、物体１０２が回避する必要のない不規則形状物体１０２ｂであると判別する如く構成したので、時間の経過に伴って不規則形状物体と然らざる構造物体との評価値の差が大きくなり、従って累積値を算出することで、不規則形状物体ではないにも関わらず、たまたま評価値が高く算出されたような一過性の事象による影響を排除することができ、判別精度を一層向上させることができる。尚、残余の構成および効果は第１実施例と同様である。

第１および第２実施例は上記の如く、車両（自車）１０の進行方向に搬送波を送信し、前記進行方向に存在する物体に反射させて得た反射点に基づいて前記物体を検知する車両用物体検知装置において、前記反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出する点群分布検出手段（ＥＣＵ４０，Ｓ１２，Ｓ１０４）と、予め設定された点群分布パターンを備えるテンプレート１０４と、前記投影して得た点群の分布と前記テンプレートの点群分布パターンとの相関値Ｔｎを算出し、前記算出された相関値Ｔｎに基づいて前記物体の形状の不規則度を表わす評価値Ｅを算出する評価値算出手段（ＥＣＵ４０，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１０６，Ｓ１０８）、および前記算出された評価値に基づいて前記物体が回避する必要のない不規則形状物体か否か判別する物体判別手段（ＥＣＵ４０，Ｓ１８からＳ２２，Ｓ１１０からＳ１１８）とを備える如く構成した。

また、前記点群分布パターンが異なるテンプレート１０４を複数個備えると共に、前記評価値算出手段は前記投影して得た点群分布と前記複数個のテンプレートの点群分布パターンとの相関値Ｔｎをそれぞれ算出し、算出された相関値Ｔｎを合計して前記評価値Ｅを算出すると共に、前記物体判別手段は、前記評価値Ｅが判別しきい値Ｅｇよりも大きい場合、前記物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別する如く構成した。

また、第２実施例にあっては、前記評価値算出手段は所定時間ごとに前記評価値Ｅを算出すると共に（ＥＣＵ４０，Ｓ１００からＳ１１０）、前記物体判別手段は前記評価値Ｅの累積値Ｅ’を算出し、前記算出された累積値Ｅ’が第２の判別しきい値Ｅｇ２よりも大きい場合、前記物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別する如く構成した（ＥＣＵ４０，Ｓ１１２からＳ１１８）。

尚、上記において、レーザレーダの出力から物体を検知するようにしたが、それに代え、あるいはそれに加え、ミリ波レーダを用いても良い。

この発明の第１実施例に係る車両用物体検知装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す検知装置の動作である物体判別処理を示すフロー・チャートである。 図１に示すレーダのレーザと物体との反射点群の分布を自車の進行方向（Ｘ方向）とそれに直交する方向（Ｙ方向）からなる、スキャナデータ上の、２次元平面に投影して得た説明図である。 図２の物体判別処理で使用される、テンプレートを示す説明図である。 図２の物体判別処理で使用される２５個のテンプレートの具体例を示す説明図である。 図２の物体判別処理で算出される相関値と評価値の具体例を示す説明図である。 この発明の第２実施例に係る車両用物体検知装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。

符号の説明

１０ 車両（自車）、１２ エンジン（内燃機関）、１６ 前輪、２０ 後輪、２２ 警報装置、３４ ブレーキ、３６ ブレーキスイッチ、４０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４２ レーザレーダ、４４ レーダ出力処理ＥＣＵ、４６ 車輪速センサ、５０ ステアリングホイール、５２ 操舵角センサ、５４ 操作スイッチ、６０ クランク角センサ、６２ 吸気管絶対圧センサ、６４ スロットル開度センサ、１００ 走行路、１０２ 物体、１０２ａ 構造物体、１０２ｂ 不規則形状物体、１０４ テンプレート

Claims (3)

1. 車両の進行方向に搬送波を送信し、前記進行方向に存在する物体に反射させて得た反射点に基づいて前記物体を検知する車両用物体検知装置において、前記反射点を２次元平面に投影して得た点群の分布を検出する点群分布検出手段と、予め設定された点群分布パターンを備えるテンプレートと、前記投影して得た点群の分布と前記テンプレートの点群分布パターンとの相関値を算出し、前記算出された相関値に基づいて前記物体の形状の不規則度を表わす評価値を算出する評価値算出手段と、および前記算出された評価値に基づいて前記物体が回避する必要のない不規則形状物体か否か判別する物体判別手段とを備えたことを特徴とする車両用物体検知装置。
2. 前記点群分布パターンが異なるテンプレートを複数個備えると共に、前記評価値算出手段は前記投影して得た点群の分布と前記複数個のテンプレートの点群分布パターンとの相関値をそれぞれ算出し、算出された相関値を合計して前記評価値を算出すると共に、前記物体判別手段は、前記評価値が判別しきい値よりも大きい場合、前記物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別することを特徴とする請求項１記載の車両用物体検知装置。
3. 前記評価値算出手段は所定時間ごとに前記評価値を算出すると共に、前記物体判別手段は前記評価値の累積値を算出し、前記算出された累積値が第２の判別しきい値よりも大きい場合、前記物体が回避する必要のない不規則形状物体であると判別することを特徴とする請求項１または２記載の車両用物体検知装置。

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