JP2008070999A - Obstacle detecting device for vehicle and automobile loaded with the same device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転者に障害物の接近を知らせる車両の警告装置や障害物を認識し回避動作を行う車両の自動走行装置において、処理能力が高い処理装置を使用することなく、障害物検出の処理時間を短縮できる車両の障害物検出装置に関する。 The present invention provides a vehicle warning device for notifying a driver of an approaching obstacle or an automatic traveling device for a vehicle that recognizes an obstacle and performs an avoiding operation without detecting a obstacle without using a processing device having a high processing capacity. The present invention relates to an obstacle detection device for a vehicle that can reduce processing time.
ミリ波センサと画像センサによって得られる情報をマッチングさせて自車と障害物の衝突予測を行う従来技術として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の装置は、撮像した画像から障害物の画像上のサイズおよび画像上の位置を検出する画像センサと、自車から障害物までの距離を検出するミリ波センサと、画像センサとミリ波センサが同一の障害物のデータを抽出していることを確認するセンサマッチング部と、ヨーレートセンサと速度センサとから自車の予測位置を算出する自車測定部と、自車測定部が算出した予測位置に基づいて画像センサが撮像した画像の中から物体抽出範囲を限定し、画像センサが撮像した物体の画像の中から自車と衝突の可能性がある障害物のみを部分抽出する物体抽出部を備えている。そして、センサマッチング部で確認する画像センサの画像は、物体抽出部で部分抽出した画像としている。 As a conventional technique for predicting a collision between an own vehicle and an obstacle by matching information obtained by a millimeter wave sensor and an image sensor, one described in Patent Document 1 is known. An apparatus described in Patent Document 1 includes an image sensor that detects a size and a position on an image of an obstacle from a captured image, a millimeter wave sensor that detects a distance from the vehicle to the obstacle, and an image sensor. A matching unit that confirms that the millimeter wave sensor is extracting the same obstacle data, a vehicle measurement unit that calculates the predicted position of the vehicle from the yaw rate sensor and the speed sensor, and a vehicle measurement unit The object extraction range is limited from the images captured by the image sensor based on the predicted position calculated by, and only the obstacles that may collide with the vehicle are partially extracted from the image of the object captured by the image sensor. An object extraction unit is provided. The image of the image sensor confirmed by the sensor matching unit is an image partially extracted by the object extraction unit.
障害物までの距離と方向を検出し、その結果に応じて画像認識における処理領域を設定する従来技術として、特許文献２に記載のものが知られている。特許文献２に記載の装置は、車両周囲の画像情報を入力するイメージセンサと、車外に存在する物体までの距離と方向の情報を求める距離測定手段と、距離測定手段で求めた距離と方向の情報に基づいて画像処理方法を判断して設定する判断手段と、イメージセンサで求めた画像情報に対して、判断手段で設定した画像処理方法に基づいて画像処理を行う画像処理手段とを備えている。そして、判断手段では画像処理を行う領域を物体が存在する周辺に決定するようにしている。 As a conventional technique for detecting a distance and a direction to an obstacle and setting a processing area in image recognition according to the result, a technique described in Patent Document 2 is known. An apparatus described in Patent Document 2 includes an image sensor that inputs image information around a vehicle, distance measurement means that obtains information about the distance and direction to an object existing outside the vehicle, and distance and direction information obtained by the distance measurement means. A determination unit configured to determine and set an image processing method based on information; and an image processing unit configured to perform image processing on the image information obtained by the image sensor based on the image processing method set by the determination unit. Yes. Then, the determination means determines an area for image processing around the object.
しかしながら、上記の従来技術では以下に示すような課題がある。特許文献１に記載の装置では、画像センサで取得した画像は、物体抽出部で自車の予測位置に基づいて部分抽出しミリ波センサとの障害物データとマッチングするようにしている。しかし、ミリ波センサでの障害物までの位置検出は全ての測定領域で行うことにしている。そのため、処理負荷が高く処理速度が遅くなる。処理速度向上を図るために演算速度の速い演算装置を設置することも考えられるが、コストアップになるため好ましくない。 However, the above prior art has the following problems. In the apparatus described in Patent Document 1, an image acquired by an image sensor is partially extracted by an object extraction unit based on the predicted position of the own vehicle and matched with obstacle data with a millimeter wave sensor. However, the position detection to the obstacle with the millimeter wave sensor is performed in all measurement regions. Therefore, the processing load is high and the processing speed is slow. Although it is conceivable to install a calculation device with a high calculation speed in order to improve the processing speed, it is not preferable because the cost increases.
また、特許文献２に記載の装置では、まず距離測定手段を用いて全ての測定範囲から障害物までの距離と方向の情報を求め、障害物の位置を推定している。そして、推定した領域をイメージセンサで重点的に画像処理を行うようにしている。このようにイメージセンサで画像処理する領域は障害物の存在が推定される領域のみであるため処理負荷を低減できるが、距離測定手段では全ての測定領域から障害物の位置を推定しているため、処理負荷が高く処理速度が遅くなる。処理速度向上を図るために演算速度の速い演算装置を設置することも考えられるが、コストアップになるため好ましくない。 In the apparatus described in Patent Document 2, first, distance measurement means is used to obtain information on distances and directions from all measurement ranges to obstacles, and the position of the obstacle is estimated. Then, the estimated region is subjected to image processing with an image sensor. In this way, the image processing area of the image sensor is only the area where the presence of an obstacle is estimated, so the processing load can be reduced. However, the distance measurement means estimates the position of the obstacle from all measurement areas. The processing load is high and the processing speed is slow. Although it is conceivable to install a calculation device with a high calculation speed in order to improve the processing speed, it is not preferable because the cost increases.
本発明の目的は、以上の課題を考慮してなされたものであり、処理能力が高い処理装置を使用することなく、障害物検出の処理時間を短縮できる車両の障害物検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an obstacle detection device for a vehicle that can shorten the processing time of obstacle detection without using a processing device having a high processing capacity. It is in.
上記課題を解決するために、障害物との距離及び相対速度を計測するレーダ装置と、車両周囲の画像情報を入力する画像取得装置と、車両の走行状態により障害物の検出処理する範囲を絞り込む障害物検出範囲決定手段と、障害物検出範囲決定手段で絞り込まれた範囲のレーダ装置と画像取得装置の情報から障害物検出を行う障害物判定手段とを備えている。 In order to solve the above problems, a radar device that measures the distance and relative speed with an obstacle, an image acquisition device that inputs image information around the vehicle, and a range in which obstacle detection processing is performed according to the running state of the vehicle are narrowed down. An obstacle detection range determination unit, a radar device in a range narrowed down by the obstacle detection range determination unit, and an obstacle determination unit that detects an obstacle from information of the image acquisition device are provided.
また、車両の障害物検出装置において、障害物検出範囲決定手段は道路の車線数と高速道路や市街地道路といった道路の種類と自車両が走行している走行レーンの情報および走行している道路が直線なのか、カーブなのかによって障害物を検出する範囲を変更することにした。 Further, in the vehicle obstacle detection device, the obstacle detection range determination means includes the number of road lanes, the type of road such as an expressway and an urban road, information on the travel lane in which the host vehicle is traveling, and the road on which the vehicle is traveling. We decided to change the range of obstacle detection depending on whether it was a straight line or a curve.
本発明によれば、車両の走行状態により障害物の検出処理する範囲を絞り込み、処理する情報量を少なくすることにしたので、処理能力が高い処理装置を設置することなく、障害物検出の処理時間を短縮できる。 According to the present invention, since the range of obstacle detection processing is narrowed down according to the running state of the vehicle and the amount of information to be processed is reduced, the obstacle detection processing can be performed without installing a processing device with high processing capacity. You can save time.
本発明の実施形態に係る車両の障害物検出装置について、図１〜図２２を参照しながら以下詳細に説明する。本発明の実施形態に係る車両の障害物検出装置の概要は、車両にレーダ装置と画像取得装置を設置し、車両周囲の障害物を検出する装置であり、車両が走行している車線数や走行レーン等の車両の走行状態により障害物を検出する範囲を変更し、障害物検出の処理効率を高めるものである。なお、本実施形態に係る車両の障害物検出装置は、レーンチェンジ（道路の車線変更）や左折（右折）時の車両後側方の障害物を検出するようにしている。 An obstacle detection device for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. An outline of an obstacle detection device for a vehicle according to an embodiment of the present invention is an apparatus that installs a radar device and an image acquisition device in a vehicle and detects obstacles around the vehicle, such as the number of lanes in which the vehicle is traveling, The obstacle detection range is changed according to the running state of the vehicle such as a driving lane, and the processing efficiency of the obstacle detection is increased. Note that the vehicle obstacle detection device according to the present embodiment detects an obstacle on the rear side of the vehicle at the time of lane change (road lane change) or left turn (right turn).
まず、本実施形態に係る車両の障害物検出装置が設置される自動車１を図１に示す概略図を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両の障害物検出装置を装備した自動車１の概略構成を示す図である。自動車１は、図１に示すように一般的なものである。本発明の自動車１には、障害物との距離および相対速度を計測するレーダ装置２（図示では具体的に２ａ，２ｂと示している）と、車両周囲の画像を取得する画像取得装置３と、走行している道路の情報を有し、目的地までの行き方を案内してくれるカーナビゲーションシステム４とを設置している。
First, an automobile 1 in which an obstacle detection device for a vehicle according to this embodiment is installed will be described with reference to a schematic diagram shown in FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an automobile 1 equipped with an obstacle detection device for a vehicle according to an embodiment of the present invention. The automobile 1 is a general one as shown in FIG. The automobile 1 of the present invention includes a radar device 2 (specifically indicated as 2a and 2b in the drawing) that measures the distance and relative speed with an obstacle, and an
レーダ装置２は、近接する自動車や歩行者等の障害物を検出するものであり、障害物との距離及び相対速度を計測するものである。レーダ装置２は例えばミリ波レーダであるが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。自動車１の後方右側，後方左側の障害物を検出できるように、それぞれレーダ装置２ａ，２ｂを自動車１のボディの後方右側，後方左側に設置している。レーダ装置２は、車両後側方の障害物を検出するために上記のように自動車１のボディに少なくとも２箇所に設置する。また、障害物の検出範囲の拡大および検出精度を向上するために、上記したレーダ装置２ａ，２ｂのほかにレーダ装置を追加して設置してもよい。なお、以下ではレーダ装置２を２箇所に設置した場合について記述するが、レーダ装置２を２個より多く設置した場合でも同様である。
The radar apparatus 2 detects an obstacle such as a nearby car or a pedestrian, and measures a distance and relative speed from the obstacle. The radar device 2 is, for example, a millimeter wave radar, but other devices may be used as long as the same effect can be obtained.
レーダ装置２には検出範囲を大きくするために走査型のものもあるが、レーダを走査する機構が必要なため高コストとなる。そのため、本実施形態のレーダ装置２は、走査しないモノパルス型のものを複数個設けることとした。レーダ装置２が走査型の場合には障害物までの距離、相対速度のほかに横方向の位置を検出することができるが、モノパルス型の場合には横方向の位置を精度良く検出することができない。本実施形態に係る車両の障害物検出装置では、レーダ装置２と後述する画像取得装置３とを組み合わせて車両周囲の障害物を検出することにしている。
Some radar devices 2 are of a scanning type in order to increase the detection range, but the cost is high because a mechanism for scanning the radar is required. For this reason, the radar apparatus 2 of the present embodiment is provided with a plurality of monopulse types that do not scan. When the radar device 2 is a scanning type, a lateral position can be detected in addition to the distance to the obstacle and the relative speed. However, when the radar device 2 is a monopulse type, the lateral position can be detected with high accuracy. Can not. In the obstacle detection device for a vehicle according to the present embodiment, an obstacle around the vehicle is detected by combining the radar device 2 and an
画像取得装置３は、車両周囲の画像情報を入力するものであり、例えばＣＣＤ(Charge
Coupled Devices)を使用したビデオカメラである。画像取得装置３は、車両後方の画像を取得するために車両後部のウィンドウ部に設置している。なお、画像取得装置３は、同様の効果が得られればビデオカメラ以外のものであっても構わない。
The
This is a video camera using Coupled Devices. The
本実施形態の自動車１では、レーンチェンジ（道路の車線変更）や左折（右折）時の車両後側方の障害物を検出するようにしているため、レーダ装置２および画像取得装置３を車両後部に設置するようにしているが、車両前方の障害物を検出するために、レーダ装置２および画像取得装置３を車両前部に設置するものであってもよい。
In the automobile 1 according to the present embodiment, since an obstacle on the rear side of the vehicle at the time of lane change (road lane change) or left turn (right turn) is detected, the radar device 2 and the
カーナビゲーションシステム４は、自動車１のコンソール部に設置し、ドライバが目的地を入力することにより、最適な経路を選択し目的地まで案内してくれるシステムである。カーナビゲーションシステム４は、道路の車線数（片側３車線，片側２車線等）やカーブの曲率半径の情報をあらかじめ持っており、道路の車線数やカーブの曲率半径の情報を後述する障害物検出範囲決定手段６に送るようにしている。また、自車両の現在位置計測から自車両が走行している車線（走行レーン）を求め、その情報を障害物検出範囲決定手段６に送るようにしている。 The car navigation system 4 is a system that is installed in the console unit of the automobile 1 and that a driver inputs a destination and selects an optimum route and guides it to the destination. The car navigation system 4 has information on the number of road lanes (three lanes on one side, two lanes on one side) and the curvature radius of the curve in advance, and information on the number of road lanes and the curvature radius of the curve will be described later. The data is sent to the range determining means 6. Further, the lane (travel lane) in which the host vehicle is traveling is obtained from the current position measurement of the host vehicle, and the information is sent to the obstacle detection range determining means 6.
図２は、本発明の実施形態に係る車両の障害物検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。本発明の車両の障害物検出装置は、レーダ装置２と、画像取得装置３と、カーナビゲーションシステム４と、進行方向検出手段５と、障害物検出範囲決定手段６と、障害物判定手段７と、速度計８と、方向指示器９と、ブレーキ検出手段１０と、警報装置
１１と、ハンドル負荷付与手段１２と、ブレーキアクチュエータ１３と、障害物検出装置全体を制御する制御手段１４とから構成されている。レーダ装置２，画像取得装置３，カーナビゲーションシステム４，進行方向検出手段５，速度計８，方向指示器９，ブレーキ検出手段１０の情報をもとに、警報装置１１，ハンドル負荷付与手段１２，ブレーキアクチュエータ１３を制御する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the vehicle obstacle detection device according to the embodiment of the present invention. The vehicle obstacle detection device of the present invention includes a radar device 2, an
進行方向検出手段５は、自車両の進行方向を検出するものであり、例えばヨーレートセンサであるが、同様な効果が得られれば他のものであっても構わない。進行方向検出手段５の情報は障害物検出範囲決定手段６に送信し、障害物検出範囲を決めるのに使用する。また、制御手段１４に送信し、ドライバが障害物を認識しているか否かの判定に使用する。 The traveling direction detection means 5 detects the traveling direction of the host vehicle, and is, for example, a yaw rate sensor, but may be other if the same effect is obtained. Information of the traveling direction detection means 5 is transmitted to the obstacle detection range determination means 6 and used to determine the obstacle detection range. Further, it is transmitted to the control means 14 and used for determining whether or not the driver recognizes an obstacle.
進行方向検出手段５は、後述するように走行している道路の曲率半径を求めることができれば、ハンドルに設置された図示しない舵角センサでもよい。舵角センサは、ハンドルの回転方向と操舵角度を検出するものであり、例えばエンコーダである。 The traveling direction detection means 5 may be a steering angle sensor (not shown) installed on the steering wheel as long as the radius of curvature of the traveling road can be obtained as will be described later. The rudder angle sensor detects the rotation direction of the steering wheel and the steering angle, and is an encoder, for example.
障害物検出範囲決定手段６は、レーダ装置２とカーナビゲーションシステム４と進行方向検出手段５の情報をもとに車両周辺の障害物を検出処理する範囲である障害物検出範囲１５を決定する手段である。障害物検出範囲１５の詳細は、後述する。カーナビゲーションシステム４により、自車が走行している道路の車線数（片側１車線，片側２車線，片側３車線）および走行している車線（走行車線，追越車線）を判断し、障害物検出範囲１５を絞り込む。また、進行方向検出手段５により、自車両が直進しているのか、カーブしている道路を走行しているのか判断し、障害物検出範囲１５を決定する。
The obstacle detection range determining means 6 is means for determining an
障害物判定手段７は、障害物接近の有無を判定する手段である。障害物検出範囲決定手段６で決定した障害物検出範囲１５にあるレーダ装置２および画像取得装置３で取得した情報から障害物が車両に接近しているか否かを判定する。障害物までの距離，位置，相対速度を検出し、制御手段１４に送信する。
The obstacle determination means 7 is a means for determining whether or not an obstacle is approaching. It is determined from the information acquired by the radar device 2 and the
速度計８は、車両の走行速度を計測し、コンソール部に表示することにより、ドライバに車両の走行速度を知らせるものである。この速度計８で計測した車両の走行速度は、障害物判定手段７に送信する。
The
方向指示器９は、図示されないハンドル付近に設置されたレバーをドライバが操作することにより、車両の右折または左折の方向を自動車１に設置した方向指示器９に表示し、他車両等に知らせるものである。方向指示器９は、ドライバがレバー操作した右折または左折の信号を制御手段１４に送信する。 The direction indicator 9 displays the direction of right or left turn of the vehicle on the direction indicator 9 installed in the automobile 1 by a driver operating a lever installed near a handle (not shown) and notifies other vehicles and the like. It is. The direction indicator 9 transmits a right turn signal or a left turn signal operated by the driver to the control means 14.
ブレーキ検出手段１０は、ドライバが図示されないブレーキペダルを踏んだか否かを検出する手段である。ドライバがブレーキペダルを踏んだか否かの情報は、自動車１に設置された図示されないブレーキランプの他に制御手段１４に送信される。 The brake detection means 10 is means for detecting whether or not the driver has stepped on a brake pedal (not shown). Information on whether or not the driver has depressed the brake pedal is transmitted to the control means 14 in addition to a brake lamp (not shown) installed in the automobile 1.
警報装置１１は、ドライバに障害物の接近を警告する装置である。音でドライバに障害物の接近を教えるものであっても良いし、視覚情報や触覚情報を用いたものであってもよい。警報装置１１は、制御手段１４の制御信号により駆動される。 The alarm device 11 is a device that warns the driver of an approaching obstacle. A sound may be used to teach the driver the approach of an obstacle, or visual information or tactile information may be used. The alarm device 11 is driven by a control signal from the control means 14.
ハンドル負荷付与手段１２は、ハンドルに負荷を加えるものであり、ハンドルを重くしドライバが容易にハンドルを操作できないようにするものである。ハンドル負荷付与手段１２は、例えば電磁ブレーキであるが、同様な効果が得られれば他のものであっても構わない。ハンドル負荷付与手段１２は、制御手段１４の情報により駆動／停止 (ＯＮ／OFF)される。
The handle
ブレーキアクチュエータ１３は、ドライバが図示されないブレーキペダルを踏まなくてもブレーキをかけ、車両を停止させるものである。ブレーキアクチュエータ１３は、制御手段１４より信号を受けブレーキペダルを操作するか、または直接図示されないブレーキキャリパを動作させることにより行う。ブレーキは、ドライバがブレーキペダルを踏むことにより自動車１に制動力を作用させる他に、ブレーキアクチュエータ１３の駆動により自動車１に制動力を作用させることができる。
The
制御手段１４は、障害物判定手段７での障害物有無の判定結果および進行方向検出手段５，方向指示器９，ブレーキ検出手段１０の情報により警報装置１１，ハンドル負荷付与手段１２，ブレーキアクチュエータ１３の何れを駆動するのか判断し、駆動するための制御信号を警報装置１１，ハンドル負荷付与手段１２，ブレーキアクチュエータ１３に送信する。
The control means 14 is a warning device 11, a handle
次に図３から図５を用いて、レーダ装置２および画像取得装置３の検出範囲を説明する。図３は、レーダ装置２の検出範囲を示す図である。上述のようにレーダ装置２（２ａ，２ｂ）は、車両後部の２箇所に設置されており、レーダ装置２ａ，２ｂの検出範囲を16ａ，１６ｂで示す。レーンチェンジや左折（右折）時の車両後側方の障害物を検出するには、自車両が走行している車線１７から左右両側の車線（右隣の車線を１８、左隣の車線を１９とする）を検出する必要がある。本発明の実施形態に係るモノパルス型のレーダ装置２ａ，２ｂの検出範囲は狭いため、左右両側の車線１８，１９の障害物を検出するのに、レーダ装置２を２個設置している。レーダ装置２ａ，２ｂの検出範囲１６ａ，１６ｂは、カーブしている道路を走行している場合でも左右両側の車線１８，１９に存在する障害物を確実に検出できるように左右両側の車線１８，１９より広い範囲に設定している。また、レーダ装置２の検出範囲１６ａ，１６ｂは、それぞれが重ならないようにレーダ装置２の設置位置および設置角度を調整している。
Next, detection ranges of the radar device 2 and the
図４は、画像取得装置３の検出範囲を示す図である。画像取得装置３の検出範囲は２０であり、左右両側の車線１８，１９の障害物を検出できるように画像取得装置３を配置している。画像取得装置３の検出範囲はレーダ装置２と比べて広いので、画像取得装置３は１個設置している。画像取得装置３の検出範囲２０は、カーブしている道路を走行している場合でも左右両側の車線１８，１９に存在する障害物を確実に検出できるように左右両側の車線１８，１９より広い範囲に設定している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a detection range of the
本発明の実施形態に係る車両の障害物検出装置は、レーダ装置２により障害物までの距離および相対速度を検出し、画像取得装置３の画像情報により、障害物の大きさおよび車両横方向の位置を検出することができる。このようにして、レーダ装置２と画像取得装置３により車両周囲の障害物を検出することにしている。
In the vehicle obstacle detection device according to the embodiment of the present invention, the distance to the obstacle and the relative speed are detected by the radar device 2, and the size of the obstacle and the vehicle lateral direction are determined based on the image information of the
図５は、レーダ装置２の検出範囲１６ａ，１６ｂと画像取得装置３の検出範囲２０とからなる情報取得範囲２１を示す図である。情報取得範囲２１は、レーダ装置２の検出範囲１６ａ，１６ｂと画像取得装置３の検出範囲２０が重なる領域のことであり、車両周囲の障害物検出が可能な領域である。本実施形態に係る障害物検出装置では、障害物検出をレーダ装置２と画像取得装置３の両方の情報を用いて行うため、レーダ装置２の検出範囲
１６ａ，１６ｂと画像処理装置３の検出範囲２０は図５に示すようにほぼ同じ範囲の情報を取得できることが、効率良く情報を取得するためには望ましい。なお、本発明の実施形態では、レーンチェンジや左折（右折）時の車両後側方の障害物を検出するようにしているため、車両の真後ろは検出しないようにしているが、車庫入れ時の障害物検出を行うために図６に示すように車両後部中央にレーダ装置２ｃを追加し、車両の真後ろを検出するようにしてもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating an
ここで、図５に示すようにレーダ装置２の検出範囲１６ａ，１６ｂと画像取得装置３の検出範囲２０からなる情報取得範囲２１のすべての領域で障害物の検出を行った場合には、障害物を検出する範囲が広いため、情報量が多く障害物接近の有無を判定する障害物判定手段７の負荷が多くなる。そのため、障害物検出に要する処理時間が長くなる。処理時間を短縮するために障害物判定手段７の処理能力向上を図ることも考えられるが、コストアップにつながるため好ましくない。そこで、本発明では、車両が走行している車線数や走行レーン等の道路の状況により障害物の検出処理する範囲を絞り込み、処理する情報量を少なくすることにした。これにより、処理能力が高い障害物判定手段７を設置せず、障害物検出の処理時間短縮を図ることができる。以上のように車両の後側方の障害物を監視することにより、レーンチェンジ時の衝突の回避，左折（右折）時の巻き込み等を防止することができる。
Here, as shown in FIG. 5, when obstacles are detected in all areas of the
次に障害物判定手段７において障害物を検出処理する範囲である障害物検出範囲１５の決定方法を説明する。本実施形態に係る障害物検出装置の障害物検出範囲１５は、道路の車線数（片側３車線，片側２車線等）と道路の種類（高速道路または市街地道路）と自車両が走行している走行レーンの情報および走行している道路が直線なのか、カーブなのかによって障害物を検出する範囲を変更することにしている。なお、本発明の実施形態では、レーンチェンジや左折（右折）時の車両後側方の障害物を検出するようにしているため、車両の真後ろは検出しないようにしている。
Next, a method for determining the
まず、図７〜図１１を用いて車両が高速道路を走行している場合を説明する。高速道路での走行は、左折（右折）時の巻き込み等を考慮しなくてもよく、レーンチェンジのみ考慮すればよい。 First, the case where the vehicle is traveling on a highway will be described with reference to FIGS. When traveling on an expressway, it is not necessary to consider the involvement of a left turn (right turn), and only the lane change needs to be considered.
図７は、片側３車線の道路で中央の車線を走行している場合の障害物検出範囲１５を示す図である。自車両が片側３車線の道路で中央の車線を走行している場合には、図７に示すように車両の両側が障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）となる。また、障害物検出範囲１５は、必要以上に検出範囲を大きくしないため、左右両側の車線１８，１９より広げないようにしている。
FIG. 7 is a diagram illustrating the
図８は、片側３車線の道路で一番右側の車線を走行している場合の障害物検出範囲１５を示す図である。片側３車線の一番右側の車線を走行している場合には、図８に示すように障害物検出範囲１５は車両の左側後側方のみとなる。
FIG. 8 is a diagram illustrating the
図９は、片側３車線の道路で一番左側の車線を走行している場合の障害物検出範囲１５を示す図である。片側３車線の一番左側の車線を走行している場合には、図９に示すように障害物検出範囲１５は車両の右側後側方のみとなる。
FIG. 9 is a diagram showing the
片側２車線の道路の場合も同様に右側の車線を走行している場合には、図１０に示すように障害物検出範囲１５は車両の左側後側方のみとなり、片側２車線の左側の走行車線を走行している場合には、図１１に示すように障害物検出範囲１５は車両の右側後側方のみとなる。
Similarly, in the case of a two-lane road on one side, when the vehicle is traveling on the right lane, the
片側１車線の道路の場合には、レーンチェンジをすることがないため、左折（右折）時のオートバイや自転車や歩行者の巻き込みを防止することのみ考慮すればよい。車両の走行車線は、国により異なるため、国ごとに障害物検出範囲１５を変更する必要がある。例えば日本のように左側通行の国では、左折時の巻き込み防止を考慮すればよいため、図
１２に示すように障害物検出範囲１５は車両の左側後側方のみとなる。また、米国のように右側通行の国では、右折時の巻き込み防止を考慮すればよいため、図１３に示すように障害物検出範囲１５は車両の右側後側方のみとなる。
In the case of a one-lane road, there is no lane change. Therefore, it is only necessary to consider preventing motorcycles, bicycles and pedestrians from getting involved when making a left turn (right turn). Since the travel lane of the vehicle differs depending on the country, it is necessary to change the
市街地走行では、レーンチェンジの他に左折（右折）時のオートバイや自転車や歩行者の巻き込みを防止する必要がある。左折（右折）時の車両後側方の障害物を検出するためには、上記の図１２，図１３で示したように障害物検出範囲１５を考慮する必要がある。レーンチェンジおよび左折時の車両後側方の障害物を検出する必要がある場合には、図
１４に示すように車両の両側が障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）となる。また、レーンチェンジおよび右折時の車両後側方の障害物を検出する必要がある場合には、図１５に示すように車両の両側が障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）となる。なお、走行している道路が高速道路であるのか、市街地道路であるのかの情報は、カーナビゲーションシステム４から障害物検出範囲決定手段６で受信するようにしている。
In city driving, in addition to lane changes, it is necessary to prevent the involvement of motorcycles, bicycles and pedestrians when making a left turn (right turn). In order to detect an obstacle on the rear side of the vehicle when making a left turn (right turn), it is necessary to consider the
本実施形態の車両の障害物検出装置は、カーブの曲率半径により障害物検出範囲１５
（１５ａ，１５ｂ）を変更することにしている。右カーブの道路を走行している場合には、図１６に示すように障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）を右側に傾けるようにし、左カーブの道路を走行している場合には、図１７に示すように障害物検出範囲１５（15ａ，１５ｂ）を左側に傾けるようにしている。これにより、道路の曲率半径に合せた無駄のない障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）を設定することができる。曲率半径の検出方法の詳細は後述するが、カーナビゲーションシステム４または進行方向検出手段５の情報により決定する。また、カーブに応じて障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）を変更できるように情報取得範囲２１は障害物検出範囲１５より所定の幅を大きくしている。
The vehicle obstacle detection device according to the present embodiment has an
(15a, 15b) is to be changed. When traveling on a right-curved road, the obstacle detection range 15 (15a, 15b) is inclined to the right as shown in FIG. 16, and when traveling on a left-curved road, As shown in FIG. 17, the obstacle detection range 15 (15a, 15b) is inclined to the left. Thereby, the obstacle detection range 15 (15a, 15b) without waste according to the curvature radius of the road can be set. Although the details of the method of detecting the curvature radius will be described later, it is determined by information of the car navigation system 4 or the traveling direction detection means 5. Further, the
以上のように、道路の車線数（片側３車線，片側２車線等）と道路の種類（高速道路または市街地道路）と自車両が走行している走行レーンの情報および走行している道路が直線なのか、カーブなのかによって障害物検出範囲１５（１５ａ，１５ｂ）を変更することにしている。 As described above, the number of road lanes (three lanes on one side, two lanes on one side, etc.), the type of road (highway or urban road), information on the driving lane in which the vehicle is traveling, and the road on which the vehicle is traveling are straight lines The obstacle detection range 15 (15a, 15b) is changed depending on whether it is a curve or not.
次に障害物検出範囲１５を決定する動作の流れを説明する。図１８は、本実施形態に関する障害物検出範囲１５を決定する動作フローを示すフローチャートである。ステップ
１０１において、カーナビゲーションシステム４より走行している道路の車線数（片側３車線，片側２車線等）および道路の種類（高速道路または市街地道路）の情報を障害物検出範囲決定手段６で取得する。そして、ステップ１０２において、自車両が走行している走行レーンを判定する。この走行レーンの判定方法は、２つの方法がある。一つは、カーナビゲーションシステム４の車両位置の検出結果とカーナビゲーションシステム４が持つ地図情報との照合から自車両が走行している走行レーンを判定する方法である。もう一つは、レーダ装置２による検出結果から道路脇の植木や壁等の静止物までの距離を求め、ステップ１０１で取得した車線数の情報と静止物までの距離から自車両が走行している走行レーンを判定する方法である。上記２つの走行レーンの判定方法は、どちらか一方を備えていても良いし、両方の方法から走行レーンを判定しても良い。両方の方法から走行レーンを判定する場合には、２つの方法が異なる判定結果となることがある。この場合には、あらかじめ決められた優先順位からどちらか一方の判定結果を用いる。
Next, an operation flow for determining the
そして、ステップ１０３において障害物検出範囲１５の絞り込みを行う。障害物検出範囲１５の絞り込みは、上述したように道路の車線数（片側３車線，片側２車線等）と道路の種類（高速道路または市街地道路）と自車両が走行している走行レーンの情報から行う。ここでは、障害物検出範囲１５を車両の左後側方、右後側方の両側とするのか、左後側方または右後側方のどちらか一方のみとするのか決定する。
In
次にステップ１０４において、進行方向検出手段５より車両の進行方向の情報を取得し、走行している道路が直線なのか、カーブなのかを判定すると同時に、カーブの場合には道路の曲率半径を算出する。車両の曲率半径は、進行方向検出手段５の情報から求める。そして、ステップ１０５において、ステップ１０４で求めた曲率半径に応じて障害物検出範囲１５の角度を図１６，図１７に示すように変更する。
Next, in
以上のように、障害物検出範囲決定手段６においてレーダ装置２，カーナビゲーションシステム４，進行方向検出手段５の情報から障害物を検出する範囲である障害物検出範囲１５を障害物の検出処理する前に絞り込む。これにより、障害物判定手段７での障害物検出処理の負荷を小さくできるので、大規模な処理装置を自動車１に搭載しなくてよい。
As described above, the obstacle detection range determination means 6 performs obstacle detection processing on the
次に本発明の実施形態に係る車両の障害物検出装置を搭載した車両の警報装置の動作について説明する。図１９は本実施形態に関する障害物接近を警告する動作フローを示すフローチャートである。 Next, the operation of the vehicle alarm device equipped with the vehicle obstacle detection device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 19 is a flowchart showing an operation flow for warning the approach of an obstacle according to this embodiment.
ステップ２０１において、イグニションスイッチが操作されてエンジンが起動される。そして、ステップ２０２において、障害物検出範囲１５を決定する。障害物検出範囲１５の決定は、上述したようにレーダ装置２，カーナビゲーションシステム４，進行方向検出手段５の情報をもとに障害物検出範囲決定手段６で行う。
In
そして、ステップ２０３において、レーダ装置２，画像取得装置３の情報をもとに障害物判定手段７で障害物監視をスタートする。障害物検出範囲１５は、ステップ２０２で決定した範囲である。障害物の検出は、レーダ装置２の検出範囲１６ａ，１６ｂと画像取得装置３の検出範囲２０とからなる情報取得範囲２１のうち障害物検出範囲１５のみで障害物検出を行い、障害物検出範囲１５以外のデータを処理しないというものでも良い。また、障害物検出範囲１５でないレーダ装置２をＯＦＦにし、レーダ装置２からのデータ取得を行わないというものでも良い。例えば図８に示す障害物検出範囲１５の場合には、左後側方のみが障害物検出範囲１５であるため、レーダ装置２ｂと画像取得装置３のデータを取得し、レーダ装置２ａのデータは取得しない。この場合には、取得する情報量が少なくなるため、更に処理効率向上が図れる。
In
ステップ２０４において、イグニションスイッチが操作されてエンジンが停止された場合には、ステップ２１２に移り警報装置の制御を終了する。ステップ２０４において、エンジンが停止されない場合には、ステップ２０５において障害物判定手段７で障害物を検出したか否か判断する。障害物有無の判定は、レーダ装置２，画像取得装置３の情報をもとに障害物判定手段７で行う。この障害物有無の判定の詳細は、後述する。
In
ステップ２０５において、障害物が自車両から離れた位置にあり障害物を検出していない場合にはステップ２１１に移る。ステップ２０５において、障害物が自車両に近接しており障害物を検出した場合には、ステップ２０６においてドライバが障害物を認識しているか否かの判断を行う。ドライバが障害物を認識しているか否かの判断の詳細は、後述する。
If it is determined in
ステップ２０６においてドライバが障害物を認識していると判断した場合には、ステップ２０８において警報装置１１を停止し、ステップ２１１に移る。なお、警報装置１１が初めから駆動されていない場合には、停止状態を保つ。ステップ２０６において、ドライバが障害物を認識していないと判断した場合には、ステップ２０７において警報装置１１を駆動する。
If it is determined in
次にステップ２０９において警報装置１１を駆動してから所定時間Ｔが経過したか否か判断する。ステップ２０９において所定時間Ｔを経過していない場合にはステップ２０６に戻り、ドライバが障害物を認識したか否かの判断を行う。ステップ２０９において所定時間Ｔを経過した場合には、ステップ２１０において自車両が障害物に接触する危険が有ると判断し、障害物に衝突しないように衝突回避動作させ、ステップ２１１に移る。
Next, in
次にステップ２１１において、障害物検出範囲１５を更新するタイミングであるか否か判断する。ステップ２１１において障害物検出範囲１５を更新するタイミングの場合には、ステップ２０２に戻り障害物検出範囲１５の更新を行う。ステップ２１１において障害物検出範囲１５を更新するタイミングでない場合には、ステップ２０４に戻る。
Next, in
ステップ２１０において、自動車が障害物に衝突しないように衝突回避動作させるには、例えばブレーキをかけるようにする。自車両が障害物に衝突しそうな場合には、ドライバがブレーキペダルを踏まなくてもブレーキをかけるようにする。これはブレーキアクチュエータ１３が制御手段１４より信号を受けブレーキペダルを操作するか、または直接図示されないブレーキキャリパを動作させることにより行う。
In
また、ドライバが障害物の存在に気付かず、障害物がある方向に曲がろうとしたときにはハンドルに設置したハンドル負荷付与手段１２により負荷を加え、ドライバがハンドルを動かしにくくする。なお、障害物がない方向に曲がろうとしたときには、ハンドルに負荷を加えず通常通りハンドルを操作できるようにしている。
Further, when the driver does not notice the presence of the obstacle and tries to bend in the direction in which the obstacle is present, a load is applied by the handle
このようにして、警報装置１１を駆動してから所定時間Ｔ経過した後、ドライバが衝突回避動作をしない場合には、上記のようにハンドルやブレーキを制御することにより、障害物との衝突が回避できるので、安全性をより高めることができる。なお、ハンドルまたはブレーキのどちらを制御するかは、レーンチェンジしようとしているのか、それとも左折（右折）しようとしているのかの状況を判断し、適切に制御することとしている。 In this way, when the driver does not perform the collision avoidance operation after the predetermined time T has elapsed since the alarm device 11 is driven, the collision with the obstacle is controlled by controlling the handle and the brake as described above. Since it can avoid, safety can be improved more. Whether the steering wheel or the brake is to be controlled is determined appropriately by determining the situation of whether a lane change or a left turn (right turn) is being made.
ステップ２１１において、障害物検出範囲１５を更新するタイミングは、走行している道路の車線数または走行レーンまたは道路の曲率半径が変わった時としている。走行している道路の車線数または走行レーンまたは道路の曲率半径が変わったか否かの判定は、レーダ装置２，カーナビゲーションシステム４，進行方向検出手段５により行う。障害物検出範囲１５の更新を所定のサンプリング周期毎に行うことも考えられるが、更新回数が多くなる。上記の方法では、サンプリング周期毎に障害物検出範囲１５を更新しないので、障害物検出範囲１５の更新回数を低減できるため、障害物検出範囲決定手段６の負荷が少なくなる。
In
なお、ステップ２００からステップ２１２の処理は、ある所定のサンプリング周期で繰り返し行われる。このサンプリング周期が短いほど、障害物の検出性能が良い。
Note that the processing from
ステップ２０５の障害物判定手段７での障害物検出は、図２０に示す動作フローにより行う。障害物検出は、レーダ装置２，画像取得装置３で検出した障害物までの距離と相対速度から障害物判定手段７で判定するものである。
Obstacle detection by the obstacle determination means 7 in
まず、ステップ３０１において、障害物との距離が所定の値より小さいかどうか判断する。ステップ３０１において所定の値より大きい場合には、ステップ３０４において障害物は自車両から離れた位置にあると判定する。ステップ３０１において障害物との距離が所定の値より小さい場合には、ステップ３０２において障害物が自車両に近づいているか判断する。障害物が近づいているかどうかは、レーダ装置２で計測した相対速度を用いる。相対速度は過去と現時点における自車両と障害物との距離差で決まる。自車両からみた障害物の相対速度が正の場合には、障害物が後方から自車両に近づいていると判断する。例えば、自車の速度をＶ２とし、他車の速度をＶ１とすると、相対速度はＶ１−Ｖ２となり、８０km／ｈで走行している自車に他車が後方から１００km／ｈで近づいてくれば、相対速度は１００−８０＝２０となる。
First, in
ステップ３０２において、障害物との距離が近づいている場合には、ステップ３０３で障害物が自車両に接近していると判断する。ステップ３０２において、障害物が自車両に近づいていない場合には、ステップ３０４において障害物は自車両から離れた位置にあると判定する。
If it is determined in
以上のように、障害物との距離が小さく、かつ、障害物との距離が近づいているとき障害物が接近したと判定するようにしている。 As described above, when the distance to the obstacle is small and the distance to the obstacle is approaching, it is determined that the obstacle has approached.
ステップ３０１における自車両と障害物との距離の判定基準となる判定距離は、図２１に示すように自車両の走行速度によって変化させる。図２１は自車両と障害物の距離の判定基準となる判定距離と自車両走行速度との関係を示す図である。走行速度は、速度計８より障害物判定手段７に送信される。自車両の走行速度が遅い場合には判定距離を短くし、走行速度が速い場合には判定距離を長くする。これは、自動車の走行速度と制動距離との関係を考慮したものである。一般に自動車の走行速度が速いときには制動距離が長くなり、自動車の走行速度が遅いときには制動距離が短くなる。警報後ドライバが回避動作をしても、障害物との衝突を回避できないような警報は意味がないからである。
The determination distance, which is a determination criterion for the distance between the host vehicle and the obstacle in
高速道路走行時に短い判定距離を適用すると、通常走行では障害物との距離が離れているため、障害物判定手段７でほとんど障害物を検出できない。仮に障害物を検出できた場合には、十分な制動距離が確保できないため障害物を回避することができない。また、市街地走行による低速走行時に大きな判定距離を適用すると、車両周囲にある障害物を全て検出してしまうため、警報装置１１で常に警告するようになり、ドライバは不快に思うようになる。したがって、以上のように走行速度に合せて判定距離を変える必要がある。なお、図２１に示すように走行速度がｖ以下では、判定距離をｌにするようにした。これにより、車両が停止しているような場合でも障害物の接近を検出できるようになる。 If a short determination distance is applied when traveling on an expressway, the obstacle determination means 7 can hardly detect an obstacle because the distance from the obstacle is large in normal traveling. If an obstacle can be detected, the obstacle cannot be avoided because a sufficient braking distance cannot be secured. Also, if a large determination distance is applied during low-speed traveling in urban areas, all obstacles around the vehicle are detected, so the warning device 11 always warns and the driver feels uncomfortable. Therefore, it is necessary to change the determination distance according to the traveling speed as described above. As shown in FIG. 21, when the traveling speed is v or less, the determination distance is set to l. Thereby, even when the vehicle is stopped, the approach of the obstacle can be detected.
次に図１９に示すステップ２０６におけるドライバが障害物を認識したかどうかの判定について、図２２に示すフローチャートを用いて説明する。図２２はドライバが障害物の存在を認識したかどうかを判定するアルゴリズムを説明するフローチャートである。
Next, the determination of whether or not the driver has recognized an obstacle in
ステップ４０１において、ドライバがブレーキペダルを踏んでいるかどうかを判断する。これは、ブレーキ検出手段１０で検出した信号を制御手段１４で受信することにより判断する。ステップ４０１においてドライバがブレーキペダルを踏んだ場合には、ステップ４０４において障害物の接近をドライバが認識したとする。ステップ４０１でドライバがブレーキペダルを踏んでいない場合には、ステップ４０２において、自車両が障害物のない方向に曲がろうとしているか判断する。これは、方向指示器９または進行方向検出手段５の情報を制御手段１４で受信し判断する。
In
ステップ４０２において、自車両が障害物のある方向に曲がろうとしていない場合には、ステップ４０４においてドライバが障害物の接近を認識したとする。ステップ４０２において、自車両が障害物のある方向に曲がろうとしている場合には、ステップ４０３においてドライバが障害物を認識していないと判断する。
If it is determined in
上記のように警報装置１１の駆動または停止は、ドライバが障害物を認識したかどうかにより判断する。ドライバが障害物の存在を認識していない場合には、警報装置１１で警告し、ドライバが障害物の接近を認識した場合には、警報装置１１の警告を止めるようにしている。 As described above, the driving or stopping of the alarm device 11 is determined based on whether or not the driver has recognized an obstacle. When the driver does not recognize the presence of the obstacle, the warning device 11 warns, and when the driver recognizes the approach of the obstacle, the warning of the warning device 11 is stopped.
１ 自動車
２，２ａ，２ｂ，２ｃ レーダ装置
３ 画像取得装置
４ カーナビゲーションシステム
５ 進行方向検出手段
６ 障害物検出範囲決定手段
７ 障害物判定手段
８ 速度計
９ 方向指示器
１０ ブレーキ検出手段
１１ 警報装置
１２ ハンドル負荷付与手段
１３ ブレーキアクチュエータ
１４ 制御手段
１５，１５ａ，１５ｂ 障害物検出範囲
１６，１６ａ，１６ｂ レーダ装置の検出範囲
１７ 自車両が走行している車線
１８ 右隣の車線
１９ 左隣の車線
２０ 画像取得装置の検出範囲
２１ 情報取得範囲
２２ 対向車線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
An automobile equipped with the vehicle obstacle detection device according to any one of claims 1 to 8.
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