JP2014102165A

JP2014102165A - 物標判定装置

Info

Publication number: JP2014102165A
Application number: JP2012254590A
Authority: JP
Inventors: Akira Takagi; 亮高木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-05
Also published as: CN103832438B; DE102013112671B4; US9135823B2; CN103832438A; DE102013112671A1; US20140142837A1

Abstract

【課題】物標を適切に判定できる物標判定装置を提供すること。
【解決手段】レーダ波を送受信して前記レーダ波を反射した物標を検出する物標検出手段（３）と、前記物標が反射する反射波の受信信号強度と、前記物標の距離との相関関係に応じて、前記物標検出手段により検出した物標の道路面からの高さを推定する高さ推定手段（３、７）と、前記高さ推定手段の推定結果を用い、所定の基準に基づいて、前記物標を衝突回避処理の対象とするか否かを判定する判定手段（７）と、を備える物標判定装置（１）であって、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性を推定する複雑環境推定手段（３、５、７）と、前記複雑環境推定手段の推定結果に基づき、前記所定の基準を変更する基準変更手段（７）と、を備えることを特徴とする物標判定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の周囲に存在する物標を判定する物標判定装置に関する。

従来、レーダを用いて自車両の外部に存在する歩行者等の物標を検出し、その物標からの反射波の反射率が閾値以上である場合に、物標を障害物として抽出する技術が知られている（特許文献１参照）。上記の技術においては、ナビゲーション装置を用いて自車両が走行している道路種別を認識し、歩行者等の物標が存在する可能性が低い自動車専用道路においては、障害物を抽出する際の閾値を通常よりも高くする。そのことにより、自動車専用道路において、マンホール等の物標（障害物として抽出する必要がない物標）を障害物として抽出することを抑制しようとしている。

特開２００８−３７３６１号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、自動車専用道路以外の道路においては、マンホール等の物標を障害物として抽出してしまうおそれがあるし、ナビゲーション装置を搭載していない車両では、上記の技術を実施できない。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、物標を適切に判定できる物標判定装置を提供することを目的とする。

本発明の物標判定装置は、レーダ波を送受信してレーダ波を反射した物標を検出する物標検出手段と、物標が反射する反射波の受信信号強度と、物標の距離との相関関係に応じて、物標検出手段により検出した物標の道路面からの高さを推定する高さ推定手段と、高さ推定手段の推定結果を用い、所定の基準に基づいて、物標を衝突回避処理の対象とするか否かを判定する判定手段とを備える。

本発明の物標判定装置は、上記の構成により、物標を検出し、その物標の高さを推定し、その推定結果に応じて、所定の基準に基づき、物標を衝突回避処理の対象とするか否かを判定することができる。

さらに本発明の物標判定装置は、車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定する複雑環境推定手段と、複雑環境推定手段の推定結果に基づき、所定の基準を変更する基準変更手段とを備える。

このことにより、車両１０１の前方が複雑環境である可能性が低く、物標の高さの推定結果が信頼できる場合は、所定の基準を、物標を衝突回避処理の対象と判定し易いものとして、自車両の安全性を高めることができる。また、車両１０１の前方が複雑環境である可能性が高く、物標の高さの推定結果が信頼できない合は、所定の基準を、物標を衝突回避処理の対象と判定し難いものとして、衝突回避処理の不必要な実行を抑制できる。

物標判定装置１の構成を表すブロック図である。物標判定装置１が実行する全体処理を表すフローチャートである。物標判定装置１が実行する路上鉄板判定信頼度演算処理を表すフローチャートである。物標判定装置１が実行する衝突回避システム作動対象物標判定処理を表すフローチャートである。物標判定装置１が実行する高信頼度用の衝突回避システム作動対象物標判定処理を表すフローチャートである。物標判定装置１が実行する中低信頼度用の衝突回避システム作動対象物標判定処理を表すフローチャートである。車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定する原理を表す説明図である。Ａはマルチパスが存在する場合において、物標と車両１０１との距離に応じて反射波の信号強度が変化する態様を表す説明図であり、Ｂはマルチパスが存在しない場合において、物標と車両１０１との距離に応じて反射波の信号強度が変化する態様を表す説明図である。物標判定装置１が実行する路上鉄板判定信頼度演算処理を表すフローチャートである。物標判定装置１が実行する衝突回避システム作動対象物標判定処理を表すフローチャートである。

本発明の実施形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
１．物標判定装置１の構成
物標判定装置１の構成を図１に基づき説明する。物標判定装置１は、車両１０１に搭載される車載装置である。物標判定装置１は、ミリ波センサ３、画像センサ５、及びコンピュータ７を備えており、それらは車内ネットワーク９により接続されている。

ミリ波センサ３は車両１０１の前部に取り付けられている。ミリ波センサ３は、ＦＭＣＷ方式のいわゆる「ミリ波レーダ」として構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信して、そのミリ波を反射した物標の存在、方位、及び距離を検出することができる。ミリ波センサ３がミリ波を送信する範囲１１は、車両１０１が走行する道路の前方における他の車両、歩行者、路上鉄板（マンホールの蓋等）、トンネル等を含むことができる範囲である。

画像センサ５はフロンドシールド１０３の上端付近に取り付けられている。画像センサ５は、周知の構成を有するカメラであり、車両１０１の前方の風景を撮像することができる。画像センサ５の撮像範囲１３は、車両１０１が走行する道路の前方における他の車両、歩行者、路上鉄板、トンネル等を含むことができる範囲である。

コンピュータ７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周知の構成を有しており、後述する処理を実行する。前記ＲＯＭには、後述する処理を実行するプログラムが記憶されている。

また、車両１０１は、衝突回避処理を実行する衝突回避装置１０５を備えている。この衝突回避装置１０５は、物標判定装置１により、後述する衝突回避システム作動対象物標が存在すると判定され、且つ、その他の幾つかの条件が充足されたとき、衝突回避処理を実行する。衝突回避処理は、例えば、走行中の車両１０１にブレーキをかける処理である。なお、衝突回避処理は、操舵によって車両１０１の進路を変更する処理、ドライバに警報を発する処理等であってもよい。

また、衝突回避装置１０５は、衝突回避システム作動対象物標が存在すると判定され、且つ、その他の幾つかの条件が充足されてから、衝突回避処理を実行するまでの時間差（システム作動タイミング）を後述する処理に応じて変化させることができる。すなわち、システム作動タイミングは、物標判定装置１が実行する後述する処理により決定される。

なお、ミリ波センサ３は物標検出手段、高さ推定手段、及び複雑環境推定手段の一実施形態である。画像センサ５は、複雑環境推定手段の一実施形態である。コンピュータ７は、高さ推定手段、判定手段、複雑環境推定手段、及び条件変更手段の一実施形態である。

２．物標判定装置１が実行する処理
物標判定装置１が実行する処理を図２〜図８に基づいて説明する。まず、物標判定装置１（特にコンピュータ７）が実行する全体処理を図２に基づき説明する。この処理は、ミリ波センサ３によって車両１０１の前方に何らかの物標を検出したときに実行される。図２のステップ１において、路上鉄板判定信頼度演算処理を実行する。この処理の詳細は後述する。ステップ２では、衝突回避システム作動対象物標判定処理を実行する。この処理の詳細は後述する。

次に、図３に基づき、路上鉄板判定信頼度演算処理を説明する。ステップ１１では、ミリ波センサ３を用いて、車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定する。ここで、複雑環境とは、例えばトンネル等のように、道路の上方が閉空間である（ミリ波を反射する物体により覆われている）環境や人ごみ、路側のポール、ガードレール等が車両前方に複数存在する（ミリ波を反射する物体が車両前方に複数ある）環境をいう。なお、複雑環境においては、ミリ波センサ３が送信するレーダ波が物標以外でも反射するので、物標の道路面からの高さを推定する処理（後述）の推定結果に対する信頼性が、複雑環境ではない場合に比べて低下する。
複雑環境であるか否かは、特開２０１２−５８０１８号公報に開示された公知の方法により判定できる。すなわち、ミリ波の送信信号と反射の受信信号とを混合して成るビート信号を周波数解析することで作成したパワースベクトルのフロアレベルが、図７に示すように、複雑環境においては、複雑環境でない場合に比べて上昇するという知見に基づき、前記フロアレベルが一定の閾値を超えれば複雑環境であると判定し、閾値以下であれば複雑環境ではないと判定する。複雑環境であると判定した場合はステップ１２に進み、複雑環境ではないと判定した場合はステップ１５に進む。

ステップ１２では、画像センサ５を用いて、車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定する。具体的には、画像センサ５が取得した画像（車両１０１が走行している道路の前方、及びその上方を含む範囲の画像）を画像認識し、道路の上方を閉空間とする対象物（例えばトンネル）が存在するか否かもしくは、車両前方に人ごみ、路側のポール、ガードレール等が存在するか否かを判断する。道路の上方を閉空間とする対象物が存在する場合もしくは、車両前方に人ごみ、路側のポール、ガードレール等が存在する場合は複雑環境であると判定してステップ１３に進み、道路の上方を閉空間とする対象物が存在せず、車両前方に人ごみ、路側のポール、ガードレール等が存在しない場合は複雑環境ではないと判定してステップ１４に進む。

ステップ１３では、路上鉄板判定信頼度を低に設定し、ステップ１４では、路上鉄板判定信頼度を中に設定する。
一方、前記ステップ１１において複雑環境ではないと判定された場合はステップ１５にて、画像センサ５を用いて、車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定する。その判定方法は前記ステップ１２と同様である。複雑環境であると判定した場合はステップ１６に進み、複雑環境ではないと判定した場合はステップ１７に進む。

ステップ１６では、路上鉄板判定信頼度を中に設定し、ステップ１７では、路上鉄板判定信頼度を高に設定する。
次に、図４に基づき、衝突回避システム作動対象物標判定処理を説明する。図４のステップ２１では、路上鉄板判定信頼度が高であるか否かを判定する。高である場合はステップ２２に進み、中又は低である場合はステップ２３に進む。ステップ２２では、高信頼度用の衝突回避システム作動対象物標判定処理を実行し、ステップ２３では、中低信頼度用の衝突回避システム作動対象物標判定処理を実行する。

次に、図５に基づき、高信頼度用の衝突回避システム作動対象物標判定処理を説明する。図５のステップ３１では、ミリ波センサ３により検出した物標の道路面からの高さを推定し、その推定結果に基づき、物標が路上鉄板（例えばマンホールの蓋）であるか否かを判定する。ここで、路上鉄板は、道路面からの高さが小さく、車両１０１が踏み越え可能な物標の例である。物標の道路面からの高さは、特開２０１１−１７６３４号公報等に開示されている公知の方法を用い、物標が反射する反射波の受信信号強度と、物標の距離との相関関係に応じて推定することができる。

すなわち、道路面からの高さが大きい物標であれば、直接受信される反射波のパスと、路面で１回反射してから受信される反射波のパスとの両方（マルチパス）が存在し、それらの位相差が互いに打ち消し合う関係にあるとき、反射波の受信強度が低下するため、図８Ａに示すように、物標との車両１０１との距離に応じて、反射波の信号強度がマルチパスに特有のパターンで変動する。

一方、道路面からの高さが小さい物標であれば、マルチパスが存在せず、そのような現象は生じず、図８Ｂに示すように、物標と車両１０１との距離が小さくなるほど、反射波の信号強度は一様に大きくなる。

そのため、反射波の信号強度が、物標と車両１０１との距離に応じてマルチパスに特有のパターンで変動する場合は、路上鉄板ではない（道路面からの高さが大きい物標（例えば車両）である）と判定することができ、反射波の信号強度がそのような変動をしない場合は、路上鉄板であると判定することができる。

路上鉄板であると判定した場合はステップ３２に進み、路上鉄板ではないと判定した場合はステップ３６に進む。
ステップ３２では、画像センサ５を用いて物標が車両であるか否かを判定する。具体的には、画像センサ５が取得した画像を画像認識し、ミリ波センサ３で検出した物標と距離及び方位が一致する車両が存在するか否かを判断する。ここで、車両は、道路面からの高さが大きく、車両１０１が踏み越え不可能な物標の例である。ミリ波センサ３で検出した物標と距離及び方位が一致する車両が存在する場合は物標を車両であると判定してステップ３３に進み、そのような車両が存在しない場合は物標が車両ではないと判定してステップ３５に進む。

ステップ３３では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標（衝突回避処理の対象）と判定し、ステップ３５では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標とは判定しない。ステップ３４では、システム作動タイミングを通常より遅く設定する。

一方、前記ステップ３１にて路上鉄板ではないと判定した場合はステップ３６に進み、画像センサ５を用いて物標が車両であるか否かを判定する。その判定方法は前記ステップ３２と同様である。物標を車両であると判定した場合はステップ３７に進み、物標が車両ではないと判定した場合はステップ３９に進む。

ステップ３７、３９では、ともに、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標と判定する。
ステップ３８では、システム作動タイミングを通常より早く設定し、ステップ４０では、システム作動タイミングを通常より遅く設定する。

次に、図６に基づき、中低信頼度用の衝突回避システム作動対象物標判定処理を説明する。図６のステップ４１では、ミリ波センサ３により検出した物標の道路面からの高さを推定し、その推定結果に基づき、物標が路上鉄板であるか否かを判定する。その判定方法は前記ステップ３１と同様である。路上鉄板であると判定した場合はステップ４２に進み、路上鉄板ではないと判定した場合はステップ４６に進む。

ステップ４２では、画像センサ５を用いて物標が車両であるか否かを判定する。その判定方法は前記ステップ３２と同様である。車両であると判定した場合はステップ４３に進み、車両ではないと判定した場合はステップ４５に進む。

ステップ４３では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標と判定し、ステップ４５では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標とは判定しない。ステップ４４では、システム作動タイミングを通常のタイミングに設定する。

一方、前記ステップ４１にて路上鉄板ではないと判定した場合はステップ４６に進み、画像センサ５を用いて物標が車両であるか否かを判定する。その判定方法は前記ステップ３２と同様である。物標を車両であると判定した場合はステップ４７に進み、車両ではないと判定した場合はステップ４９に進む。

ステップ４７では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標と判定し、ステップ４９では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標とは判定しない。ステップ４８では、システム作動タイミングを通常のタイミングに設定する。

なお、物標が衝突回避システム作動対象物標と判定された場合、その他の幾つかの条件が充足されることを条件として、衝突回避装置１０５は衝突回避処理を実行する。一方、物標が衝突回避システム作動対象物標と判定されなかった場合、衝突回避装置１０５は衝突回避処理を実行しない。また、衝突回避装置１０５は、システム作動タイミングとして、上記のように設定された値を使用する。

３．物標判定装置１が奏する効果
（１）物標判定装置１は、ミリ波センサ３により物標を検出し、その物標が路上鉄板であるか否か（すなわち、物標の道路面からの高さが低いか否か）を推定する（前記ステップ３１、４１参照）。そして、物標判定装置１は、物標が路上鉄板であるか否かの推定結果を用い、所定の基準に基づいて、物標を衝突回避システム作動対象物標とするか否かを判定する（前記ステップ３１〜３３、３５、３６、３７、３９、４１〜４３、４５、４６、４７、４９参照）。

ところで、物標判定装置１は、ミリ波センサ３による複雑環境判定の判定結果及び画像センサ５による複雑環境判定の判定結果を用いて、路上鉄板判定信頼度を、高、中、低のいずれかに決める（前記ステップ１１〜１７参照）。ここで、路上鉄板判定信頼度とは、車両１０１の前方が複雑環境（例えばトンネル等のように、道路の上方が閉空間である環境）である可能性が高ければ高いほど、低くなるパラメータである。よって、物標判定装置１は、ミリ波センサ３及び画像センサ５を用いて、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性を推定する。

そして、物標判定装置１は、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性（路上鉄板判定信頼度）に基づき、物標を衝突回避システム作動対象物標とするか否かを判定する所定の基準を変更する。すなわち、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性が低い場合（路上鉄板判定信頼度が高の場合）は、ミリ波センサ３によって物標が路上鉄板ではないと判定し、画像センサ５によって物標が車両ではないと判定したとき、物標を衝突回避システム作動対象物標と判定するが（前記ステップ３１、３６、３９参照）、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性が高い場合（路上鉄板判定信頼度が中低の場合）は、ミリ波センサ３によって物標が路上鉄板ではないと判定し、画像センサ５によって物標が車両ではないと判定したとき、物標を衝突回避システム作動対象物標と判定しない（前記ステップ４１、４６、４９参照）。

このことにより、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性が低く、路上鉄板ではない（物標が車両である可能性がある）とのミリ波センサ３による判定結果が信頼できる場合は、物標を衝突回避システム作動対象物標と判定し、車両１０１の安全性を高めることができる。

また、車両１０１の前方の道路が複雑環境である可能性が高く、路上鉄板ではない（物標が車両である可能性がある）とのミリ波センサ３による判定結果が信頼できない合は、物標を衝突回避システム作動対象物標と判定せず、衝突回避処理の不必要な実行を防止できる。

（２）物標判定装置１は、物標が車両である可能性が高いほど、システム作動タイミングを早くすることができる。すなわち、ミリ波センサ３によって物標が路上鉄板ではないと判定され、画像センサ５によって物標が車両であると判定された場合（前記ステップ３７、３８に進む場合）は、物標が車両である可能性が最も高いので、前記ステップ３３、３４に進む場合や、前記ステップ３９、４０に進む場合よりも、システム作動タイミングを早くする。このことにより、他の車両との衝突を一層効果的に防止することができる。

４．変形例
前記ステップ３１、４１において、路上鉄板であるか否かを判定するときに用いる閾値を、路上鉄板判定信頼度に応じて変動させてもよい。例えば、路上鉄板判定信頼度が低いほど、路上鉄板と判定するための閾値を高くすることができる。こうすることにより、路上鉄板判定信頼度が低いとき、実際には路上鉄板ではない物標を路上鉄板であると誤判定してしまうことを抑制できる。
＜第２の実施形態＞
本実施形態において、物標判定装置１の構成は前記第１の実施形態と同様であるが、実行する処理の一部において相違する。以下ではその相違点を中心に説明する。

物標判定装置１は、路上鉄板判定信頼度演算処理として、図９に示す処理を実行する。図９のステップ５１において、ミリ波センサ３を用いて、車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定する。その判定方法は前記第１の実施形態におけるステップ１１と同様である。複雑環境であると判定した場合はステップ５２に進み、複雑環境ではないと判定した場合はステップ５３に進む。

ステップ５２では、路上鉄板判定信頼度を低に設定し、ステップ５３では、路上鉄板判定信頼度を高に設定する。
また、物標判定装置１は、衝突回避システム作動対象物標判定処理として、図１０に示す処理を実行する。図１０のステップ６１において、路上鉄板判定信頼度が高であるか否かを判定する。高である場合はステップ６２に進み、低である場合はステップ６４に進む。

ステップ６２では、ミリ波センサ３により検出した物標の道路面からの高さを推定し、その推定結果に基づき、物標が路上鉄板であるか否かを判定する。その判定方法は前記第１の実施形態におけるステップ３１と同様である。路上鉄板ではないと判定した場合はステップ６３に進み、路上鉄板であると判定した場合はステップ６４に進む。

ステップ６３では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標と判定し、ステップ６４では、ミリ波センサ３で検出した物標を、衝突回避システム作動対象物標とは判定しない。

２．物標判定装置１が奏する効果
本実施形態の物標判定装置１も、前記第１の実施形態と略同様の効果を奏することができる。

３．変形例
前記ステップ５１において、画像センサ５を用い、前記第１の実施形態におけるステップ１２と同様にして、車両１０１の前方が複雑環境であるか否かを判定してもよい。

尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記第１の実施形態における構成及び処理の全部又は一部と、前記第２の実施形態における構成及び処理の全部又は一部とを適宜組み合わせてもよい。

また、前記第１及び第２の実施形態において、路上鉄板であるか否かを判定する代わりに、又はそれに加えて、路上鉄板以外の物標（道路面からの高さが小さく、車両１０１が踏み越え可能な物標）であるか否かを判定してもよい。

また、前記第１及び第２の実施形態において、車両であるか否かを判定する代わりに、又はそれに加えて、車両以外の物標（例えば歩行者等、道路面からの高さが大きく、車両１０１が踏み越え不可能な物標）であるか否かを判定してもよい。

１・・・物標判定装置、３・・・ミリ波センサ、５・・・画像センサ、
７・・・コンピュータ、９・・・車内ネットワーク、１０１・・・車両、
１０３・・・フロンドシールド、１０５・・・衝突回避装置

Claims

レーダ波を送受信して前記レーダ波を反射した物標を検出する物標検出手段（３）と、
前記物標が反射する反射波の受信信号強度と、前記物標の距離との相関関係に応じて、前記物標検出手段により検出した物標の道路面からの高さを推定する高さ推定手段（３、７）と、
前記高さ推定手段の推定結果を用い、所定の基準に基づいて、前記物標を衝突回避処理の対象とするか否かを判定する判定手段（７）と、
を備える物標判定装置（１）であって、
道路が複雑環境である可能性を推定する複雑環境推定手段（３、５、７）と、
前記複雑環境推定手段の推定結果に基づき、前記所定の基準を変更する基準変更手段（７）と、
を備えることを特徴とする物標判定装置。
前記高さ推定手段は、前記物標が反射する反射波の信号強度が、前記物標との距離に応じて、マルチパスに特有のパターンで変動する現象に基づき、前記高さを推定する手段であることを特徴とする請求項１に記載の物標判定装置。
前記判定手段は、前記複雑環境推定手段の推定結果に加えて、前記物標を含む範囲の画像における画像認識結果も併用して判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の物標判定装置。
前記複雑環境推定手段は、（ａ）前記レーダ波の送信信号と前記反射の受信信号とを混合して成るビート信号を周波数解析することで作成したパワースベクトルのフロアレベルに基づき、前記複雑環境である可能性を推定する手段（３、７）、及び／又は、（ｂ）前記道路の上方を含む範囲の画像を画像認識して前記複雑環境である可能性を推定する手段（５、７）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物標判定装置。
前記複雑環境推定手段は、前記（ａ）の手段による推定結果と、前記（ｂ）の手段による推定結果とを組み合わせて、前記複雑環境である可能性を、３以上の段階の中から設定することを特徴とする請求項４記載の物標判定装置。