JP2015123898A - センサ異常検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の周辺環境認識センサを搭載した車両において、衝突検出時に生じ得るセンサの異常を高精度に検出できるセンサ異常検出装置を提供することを課題とする。【解決手段】センサ異常検出装置は、自車両周辺の第1領域の状況を検出する第1のセンサと、第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する重複領域を有する第2領域の状況を検出する第2のセンサと、第1のセンサ及び第2のセンサの異常を判定するセンサ異常判定手段と、自車両が物体に衝突したことを検出する衝突検出手段と、を備え、センサ異常判定手段は、衝突を検出した後、重複領域において第1領域と第2領域とが重複しない状況であると、第1のセンサ及び第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する。【選択図】図1
Description
本発明は、センサ異常検出装置に関する。
従来、車両周囲の移動物体や静止障害物等の車両周辺状況を認識する周辺環境認識センサを搭載した車両が知られている。例えば、特許文献1に記載の車両では、周辺環境認識センサを複数搭載して、これらの複数の周辺環境認識センサの検出領域を重複させることで死角をなくしている。
また、周辺環境認識センサを搭載した車両において、周辺環境認識センサの異常を検出する技術も知られている。例えば、特許文献2に記載の技術では、衝突検出時に周辺環境認識センサの軸ずれ等の異常を検出している。具体的には、特許文献2に記載の技術では、衝突検出時、衝撃センサの検出値が所定値以上かつ衝突継続時間が所定時間以上の場合、及び、衝撃センサの検出値が所定値未満かつ衝突予測時間から所定時間経過した場合に、周辺環境認識センサの軸ずれ等の異常があることを検出している。
ところで、特許文献2に記載の技術のように所定条件を満たす衝突を検出した後周辺環境認識センサに異常があると判定する従来技術では、衝撃の大きさや継続時間やタイミングに基づいて周辺環境認識センサに異常があると判定している。そのため、従来技術では、実際に周辺環境認識センサの異常が生じたか否かに関わらず、周辺環境認識センサの異常を誤検出してしまう可能性がある。
例えば、所定条件を満たす衝突を検出した場合であっても、実際には周辺環境認識センサに異常が生じておらず正常に作動し続ける可能性も考えられる。この場合、所定条件を満たす衝突を検出した場合に周辺環境認識センサに異常があると判定する特許文献2等の従来技術では、周辺環境認識センサが正常に作動し続けているにも関わらず、所定条件を満たす衝突を検出した場合には周辺環境認識センサに異常があると誤検出してしまう可能性がある。
このように、従来技術は、衝突時の周辺環境認識センサの異常検出の精度において改善の余地があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、周辺環境認識センサを複数搭載した車両において、衝突検出時に生じ得る周辺環境認識センサの異常を高精度に検出できるセンサ異常検出装置を提供することを目的とする。
本発明のセンサ異常検出装置は、自車両周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサと、前記第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する重複領域を有する自車両周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサと、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段と、前記自車両が車両外部の物体に衝突したことを検出する衝突検出手段と、を備え、前記センサ異常判定手段は、前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記重複領域において前記第1領域と前記第2領域とが重複しない状況であると、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定することを特徴とする。
上記センサ異常検出装置において、前記センサ異常判定手段は、前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記重複領域において前記第1のセンサと前記第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定することが好ましい。
上記センサ異常検出装置において、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサの検出結果に基づいて前記自車両の周辺における障害物の位置を推定する位置推定手段と、前記障害物の位置への前記自車両の移動を回避する回避制御手段と、を更に備え、前記回避制御手段は、前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記センサ異常判定手段により前記センサに異常があると判定された場合には、前記センサが正常であると判定された場合と比較して、前記異常があると判定された前記センサが前記自車両に配置された方向への当該自車両の移動を制限することが好ましい。
本発明のセンサ異常検出装置は、自車両周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサと、前記第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する第1の重複領域を有する自車両周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサと、前記第1領域及び前記第2領域とは異なる領域であって前記第1領域の一部と重複する第2の重複領域を有する自車両周辺における第3領域の状況を検出する第3のセンサと、前記第1のセンサと前記第2のセンサと前記第3のセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段と、前記自車両が車両外部の物体に衝突したことを検出する衝突検出手段と、を備え、前記センサ異常判定手段は、前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記第1の重複領域において前記第1のセンサと前記第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定すると、更に前記第2の重複領域において前記第1のセンサと前記第3のセンサが同一の状況を検出しているか否かを判定し、前記第2の重複領域において前記第1のセンサと前記第3のセンサが同一の状況を検出している場合には、前記第1のセンサに異常はなく、前記第2のセンサに異常が生じていると判定することを特徴とする。
本発明に係るセンサ異常検出装置は、複数の周辺環境認識センサを搭載した車両において、衝突検出時に生じ得る周辺環境認識センサの異常を高精度に検出できるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかるセンサ異常検出装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態]
[実施形態]
図1〜図7を参照して、本発明に係るセンサ異常検出装置の構成について説明する。図1は、本発明に係るセンサ異常検出装置の構成を示す図である。図2は、車両に搭載された複数の周辺環境認識センサの検出領域の一例を示す図である。図3は、センサ間の重複領域において周辺環境情報の一致度を確認する状況の一例を示す図である。図4は、衝突直前にセンサ間の重複領域において周辺環境情報の一致度を確認する状況の一例を示す図である。図5は、衝突直後に行われるセンサ異常判定において正常と判定する状況の一例を示す図である。図6は、衝突直後に行われるセンサ異常判定において異常と判定する状況の一例を示す図である。図7は、センサ異常判定結果に基づいて行われる回避制御の一例を示す図である。
本実施形態において、ECU1は、車両に搭載された周辺環境認識センサ3の異常を検出するセンサ異常検出装置としての機能を有する。本実施形態において、ECU1は、車両の挙動を制御する運転支援制御を行う車両制御装置としての機能も有する。ECU1は、車両運動量検出センサ2と、周辺環境認識センサ3と、アクチュエータ4と、電気的に接続されている。ECU1は、車両運動量検出センサ2と、周辺環境認識センサ3とから入力される各種信号に基づいて演算処理を行う。例えば、ECU1は、各種信号に基づいて衝突の有無を判定し、衝突に伴い生じ得る周辺環境認識センサ3の異常の有無を判定する等の演算処理を行う。また、ECU1は、この演算処理結果に基づいた制御信号をアクチュエータ4へ出力して、アクチュエータ4を動作させることで車両の挙動を制御する運転支援制御を行う。
車両運動量検出センサ2は、車両運動量を示す各種情報を検出する車両運動量検出装置である。本実施形態において、車両運動量検出センサ2は、加速度センサ2aと、ヨーレートセンサ2bと、車速センサ2cとを備える。
加速度センサ2aは、車体にかかる加速度を検出する加速度検出装置である。加速度センサ2aは、検出した加速度を示す加速度信号をECU1へ出力する。
ヨーレートセンサ2bは、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出装置である。ヨーレートセンサ2bは、検出したヨーレートを示すヨーレート信号をECU1へ出力する。
車速センサ2cは、車輪毎に設けられ、夫々の車輪速度を検出する車輪速度検出装置である。各車速センサ2cは、各車輪の回転速度である車輪速度を検出する。各車速センサ2cは、検出した各車輪の車輪速度を示す車輪速信号をECU1へ出力する。ECU1は、各車速センサ2cから入力される各車輪の車輪速度に基づいて、車両の走行速度である車速を算出する。ECU1は、各車速センサ2cのうち少なくとも1つから入力される車輪速度に基づいて車速を算出してもよい。
このように、車両運動量検出センサ2は、加速度センサ2aで検出した加速度と、ヨーレートセンサ2bで検出したヨーレートと、車速センサ2cで検出した車輪速度とを、車両運動量を示す情報として検出し、これらの情報をECU1へ出力する。
周辺環境認識センサ3は、車両周囲の移動物体や静止障害物等の車両周辺状況を認識する周辺環境認識装置である。周辺環境認識センサ3は、レーダやカメラ等により構成される。周辺環境認識センサ3は、周辺環境情報として、例えば、道路上の白線との相対位置、周辺障害物の相対位置、周辺移動物標との相対位置や相対速度や相対加速度等の情報を取得し、当該周辺環境情報をECU1へ出力する。更に、周辺環境認識センサ3は、車両周囲の認識対象の相対位置や相対速度等の情報の他に、認識対象の強度、明るさ、色等といった周辺障害物の属性に関する情報も周辺環境情報として取得してECU1へ出力してもよい。例えば、周辺環境認識センサ3がレーダで構成される場合、周辺環境認識センサ3が認識対象とする物体の強度が固い場合と柔らかい場合とでレーダの反射波の波長パターンは異なる。周辺環境認識センサ3は、この波長パターンの違いを利用して、認識対象の強度を検出する。認識対象の明るさ及び色は、周辺環境認識センサ3がレーダで構成される場合はレーダの反射波の波長パターンに違いにより検出され、周辺環境認識センサ3がカメラで構成される場合は画像のコントラストの違いにより検出される。
本実施形態において、複数の周辺環境認識センサ3が車両に搭載されている。例えば、周辺環境認識センサ3は、図1に示すように、第1のセンサとしてのセンサ1、第2のセンサとしてのセンサ2、第3のセンサとしてのセンサ3から構成される。なお、車両に搭載される周辺環境認識センサの数は、図1の例のように3つに限定されず、車両に3つ以上のセンサを搭載してもよい。
センサ1〜3は、其々異なる検出領域の状況を検出する。例えば、センサ1は、自車両周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサとして機能する。センサ2は、第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する自車両周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサとして機能する。センサ3は、第1領域及び第2領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する自車両周辺における第3領域の状況を検出する第3のセンサとして機能する。
一例として、図2に示すように、センサ1〜3が車両10の前面に取り付けられた場合を例に説明する。図2において、センサ1は、車両10の進行方向側をカバーする検出領域(図2において、第1領域)の状況を検出する。センサ2は、車両の右前方から右側面側をカバーする検出領域(図2において、第2領域)の状況を検出する。センサ3は、車両の左前方から左側面側をカバーする検出領域(図2において、第3領域)の状況を検出する。センサ1が検出する第1領域とセンサ2が検出する第2領域とは一部重複している。このセンサ1とセンサ2の跨ぎ領域を第1の重複領域とする。また、センサ1が検出する第1領域とセンサ3が検出する第3領域とは一部重複している。このセンサ1とセンサ3の検出領域の跨ぎ領域を第2の重複領域とする。なお、センサの取り付け位置は、図2の例のように前面に限定されず、車両の前面の他、右側面、左側面、後面等であってもよい。
図1に戻り、本発明に係るセンサ異常検出装置の構成の説明を続ける。ECU1は、周辺環境情報取得部1aと、一致度記録部1bと、衝突回避判定部1cと、衝突検出部1dと、センサ異常判定部1eと、位置推定部1fと、回避制御部1gと、を少なくとも備える。
周辺環境情報取得部1aは、周辺環境認識センサ3から送信される、車両周囲の移動物体や静止障害物等の車両周辺状況を示す周辺環境情報を受信して取得する周辺環境情報取得手段である。本実施形態において、周辺環境情報取得部1aは、周辺環境認識センサ3として搭載されたセンサ3a、センサ3b、センサ3cの其々から送信される第1領域、第2領域、第3領域の状況を示す周辺環境情報を受信して取得する。周辺環境情報取得部1aは、取得した周辺環境情報を一致度記録部1b、衝突回避判定部1c、衝突検出部1d、センサ異常判定部1e、位置推定部1f、及び、回避制御部1g等へ出力する。
一致度記録部1bは、周辺環境情報取得部1aにより取得された周辺環境情報に基づいて、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録する一致度記録手段である。
一例として、図3に示すように、一致度記録部1bは、センサ間の跨ぎ領域において、周辺環境情報の一致度を算出して記録する。図3において、一致度記録部1bは、センサ1とセンサ2との重複領域(図3において、第1の重複領域)において、認識対象となる車両10の右側(図3の(i)の位置)に存在する壁に関する周辺環境情報について、一致度を算出して記録している。
このような場合、例えば、一致度記録部1bは、周辺環境情報取得部1aから、センサ1の周辺環境情報として、第1領域内の第1の重複領域で検出した認識対象となる壁との相対位置、壁自体の硬さ及び柔らかさを示す強度、壁の明るさ、壁の色等を含む情報を受信する。また、一致度記録部1bは、周辺環境情報取得部1aから、センサ2の周辺環境情報として、第2領域内の第1の重複領域で検出した認識対象となる壁との相対位置、壁の強度、明るさ、色等を含む情報を受信する。そして、一致度記録部1bは、パラメータ(図3において、壁との相対位置、強度、明るさ、色)ごとに、センサ1の周辺環境情報と、センサ2の周辺環境情報とを比較する。続いて、一致度記録部1bは、比較対象のパラメータが、センサ1とセンサ2との間で同一であるか、または、センサ1とセンサ2との間で異なるがその違いが所定の閾値範囲内であれば、一致度は高いと判定する。例えば、センサ1が検出した壁との相対位置と、センサ2が検出した壁との相対位置とを比較する場合、一致度記録部1eは、センサ1及びセンサ2のうちいずれかの搭載位置、又は、車両上の所定位置を基準位置として設定する。そして、一致度記録部1eは、当該基準位置と壁との相対位置を演算し、演算した相対位置を比較して一致度を判定する。壁の属性に関する情報(例えば、壁の強度、明るさ、色等)については、センサ1及びセンサ2其々で検出した状況を比較して一致度を判定する。
一方、一致度記録部1bは、比較対象のパラメータ(例えば、センサ1が検出した壁との相対位置と、センサ2が検出した壁との相対位置)が、センサ1とセンサ2との間で異なり、その違いが所定の閾値範囲外であれば、一致度は低いと判定する。この他、一致度記録部1bは、センサ1とセンサ2との重複領域が存在しない場合も周辺環境情報の一致度は低いと判定する。そして、一致度記録部1bは、こうしたセンサ1とセンサ2との間で周辺環境情報の一致度の高低を判定する処理を、比較対象のパラメータごと(例えば、壁の強度、明るさ、色ごと)に行い、パラメータごとに判定された一致度の高低に基づいて周辺環境情報の一致度を算出する。周辺環境情報の一致度は、例えば、パラメータごとに判定された一致度の高低を点数化して、それらを総計したものであってもよい。
図3の例では、説明の便宜上、センサ1とセンサ2との跨ぎ領域である第1の重複領域において検出された壁に関する周辺環境情報の一致度の算出のみについて説明したが、本実施形態において、一致度記録部1bは、周辺環境情報の一致度の算出を、重複領域を有するセンサのペアごとに行うものとする。例えば、一致度記録部1bは、第1の重複領域において検出された壁に関する周辺環境情報の一致度の算出の他、センサ1の第1領域内の第2の重複領域で検出される認識対象に関する周辺環境情報と、センサ3の第3領域内の第2の重複領域で検出される認識対象に関する周辺環境情報と、をパラメータごとに算出して、周辺環境情報の一致度を算出する。そして、一致度記録部1bは、算出した一致度を、算出時刻と対応付けてECU1のメモリ内に送信して記録する。
なお、本実施形態において、一致度記録部1bは、所定のタイミングで周辺環境情報の一致度を算出して記録する。例えば、一致度記録部1bは、衝突直前のタイミング(即ち、衝突回避判定部1cにより衝突回避不可能と判定されたタイミング)や、衝突直後のタイミング(即ち、衝突検出部1dにより衝突が検出されたタイミング)で、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録する。
図1に戻り、本発明に係るセンサ異常検出装置の構成の説明を続ける。ECU1のうち、衝突回避判定部1cは、車両運動量検出センサ2から送信される車両運動量を示す情報、及び、周辺環境情報取得部1aから送信される周辺環境情報に基づいて、車両10と車両外部の物体との衝突を回避可能か否かを判定する衝突回避判定手段である。衝突回避判定部1cは、例えば、周辺環境情報が示す車両外部の物体と車両10との相対位置及び相対速度や、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の車速及び加速度等に基づいて、車両外部の物体と車両10との衝突までの時間(所謂、衝突予測時間(Time−To−Collision:TTC))を算出する。そして、衝突回避判定部1cは、算出したTTCが所定閾値以上であれば衝突回避可能であると判定し、算出したTTCが所定閾値未満であれば衝突回避不可能と判定する。
衝突検出部1dは、車両運動量検出センサ2から送信される車両運動量を示す情報、及び、周辺環境情報取得部1aから送信される周辺環境情報に基づいて、車両10が車両外部の物体に衝突したことを検出する衝突検出手段である。衝突検出部1dは、例えば、周辺環境情報が示す衝突対象と車両10との相対位置や、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の加速度及びヨーレート等の変化に基づいて、衝突対象と車両10との衝突を検出する。
センサ異常判定部1eは、車両10の周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサ、及び、第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する車両10の周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段である。センサ異常判定部1eは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、第1領域と第2領域とが一部重複する重複領域が存在する状況では、第1のセンサ及び第2のセンサは正常であると判定し、重複領域において第1領域と第2領域とが重複しない状況では、第1のセンサ及び第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する。具体的には、センサ異常判定部1eは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、重複領域において第1のセンサと第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、第1のセンサ及び第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する。
一例として、図4〜図6を参照して、第1のセンサをセンサ1とし、第2のセンサをセンサ2とし、第1領域と第2領域とが一部重複する重複領域を第1の重複領域した場合に、センサ異常判定部1eがセンサの異常の有無を判定する処理について説明する。
図4は、自車両としての車両10が、車両周辺の移動物体としての他の車両20との衝突を避けられない状況を示している。図4に示すような状況において、まず、ECU1の衝突回避判定部1cは、周辺環境情報が示す車両20と車両10との相対位置及び相対速度や、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の車速及び加速度等に基づいて、車両20と車両10との衝突までの時間(TTC)を算出する。そして、衝突回避判定部1cは、算出したTTCが所定閾値未満であるため衝突回避不可能と判定する。続いて、ECU1の一致度記録部1bは、衝突回避判定部1cにより衝突回避不可能と判定された場合(即ち、衝突直前のタイミング)、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録する。具体的には、図4の例において、一致度記録部1bは、周辺環境情報取得部1aから、センサ1の周辺環境情報として、第1領域内の第1の重複領域で検出した車両20との相対位置、車両20の強度、明るさ、色等を含む情報を受信する。また、一致度記録部1bは、周辺環境情報取得部1aから、センサ2の周辺環境情報として、第2領域内の第1の重複領域で検出した車両20との相対位置、車両20の強度、明るさ、色等を含む情報を受信する。そして、一致度記録部1bは、パラメータ(図4において、車両20との相対位置、強度、明るさ、色)ごとに、センサ1の周辺環境情報とセンサ2の周辺環境情報とを比較して一致度を算出し、算出した一致度を算出時刻と対応付けてECU1のメモリ内に送信して記録する。図4の例では、センサ1により第1の重複領域で検出した車両20との相対位置、車両20の強度、明るさ、色と、センサ2により第1の重複領域で検出した車両20との相対位置、車両20の強度、明るさ、色とは同程度であるので、一致度記録部1bは、センサ1とセンサ2との跨ぎ領域である第1の重複領域において検出された車両20に関する周辺環境情報の一致度は高い状態であるとして記録する。
図5は、自車両としての車両10が、車両周辺の移動物体としての他の車両20と衝突した直後であって、衝突によってもセンサが正常に作動している状況を示している。図5に示すような状況において、まず、ECU1の衝突検出部1dは、周辺環境情報が示す車両20と車両10との相対位置や、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の加速度及びヨーレート等の変化に基づいて、車両20と車両10との衝突を検出する。そして、ECU1の一致度記録部1bは、衝突検出部1dにより衝突が検出された場合(即ち、衝突直後のタイミング)、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録する。具体的には、図5の例において、一致度記録部1bは、センサ1の第1領域内の第1の重複領域で取得した車両20に関する周辺環境情報と、センサ2の第2領域内の第2の重複領域で取得した車両20に関する周辺環境情報との一致度を算出して記録する。図5の例では、センサ1により第1の重複領域で検出した車両20との相対位置、車両20の強度、明るさ、色と、センサ2により第1の重複領域で検出した車両20との相対位置、車両20の強度、明るさ、色とは同程度であるので、一致度記録部1bは、センサ1とセンサ2との跨ぎ領域である第1の重複領域において検出された車両20に関する周辺環境情報の一致度は高い状態であるとして記録する。
続いて、ECU1のセンサ異常判定部1eは、図4の例に示すように衝突直前のタイミングで一致度記録部1bにより記録された周辺環境情報の一致度をECU1のメモリ内からロードする。そして、センサ異常判定部1eは、ロードした衝突直前のタイミングにおける車両20に関する周辺環境情報の一致度と、図5の例に示すように衝突直後のタイミングで一致度記録部1bにより記録された周辺環境情報の一致度とを比較する。センサ異常判定部1eは、比較の結果、図4の例に示すように衝突直前のタイミングにおける周辺環境情報の一致度が高く、かつ、図5の例に示すように衝突直後のタイミングにおける周辺環境情報の一致度も高い場合、両者の一致度は同程度であるため、衝突前後でセンサ1及びセンサ2について異常は発生しなかったと判定する。これは、衝突によりセンサ1及びセンサ2のいずれにも軸ずれ等の異常が発生せず、センサ1がカバーする第1領域も、センサ2がカバーする第2領域にも衝突によって変化が生じなかったと考えられるからである。このように、センサ異常判定部1eは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、第1領域と第2領域とが一部重複する重複領域が存在する状況では、第1のセンサ及び第2のセンサは正常であると判定する。具体的には、センサ異常判定部1eは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、重複領域において第1のセンサと第2のセンサが同一の状況を検出している場合に、第1のセンサ及び第2のセンサは正常であると判定する。
図6は、自車両としての車両10が、車両周辺の移動物体としての他の車両20と衝突した直後であって、衝突によってセンサに異常が生じている状況を示している。図6に示すような状況において、まず、ECU1の衝突検出部1dは、周辺環境情報が示す車両20と車両10との相対位置や、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の加速度及びヨーレート等の変化に基づいて、車両20と車両10との衝突を検出する。そして、ECU1の一致度記録部1bは、衝突検出部1dにより衝突が検出された場合(即ち、衝突直後のタイミング)、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録する処理を行う。しかし、図6の例においては、車両20との衝突により車両10に搭載されたセンサ2に軸ずれ等の異常が生じて第2領域が変化しているため、センサ1がカバーする第1領域とセンサ2がカバーする第2領域とが一部重複する第1の重複領域がなくなっている。そのため、一致度記録部1bは、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度の算出においては、重複領域が存在しないため一致度は低い状態であるとして記録する。
続いて、ECU1のセンサ異常判定部1eは、図4の例に示すように衝突直前のタイミングで一致度記録部1bにより記録された周辺環境情報の一致度をECU1のメモリ内からロードする。そして、センサ異常判定部1eは、ロードした衝突直前のタイミングにおける車両20に関する周辺環境情報の一致度と、図6の例に示すように衝突直後のタイミングで一致度記録部1bにより記録された周辺環境情報の一致度とを比較する。センサ異常判定部1eは、比較の結果、図4の例に示すように衝突直前のタイミングにおける周辺環境情報の一致度は高いものの、図6の例に示すように衝突直後のタイミングにおける周辺環境情報の一致度は低い場合、両者の一致度は同程度ではないため、衝突前後でセンサ1及びセンサ2のうち少なくともいずれか一方に異常が発生したと判定する。これは、衝突によりセンサ1及びセンサ2のうち少なくともいずれか一方に軸ずれ等の異常が発生し、センサ1がカバーする第1領域又はセンサ2がカバーする第2領域のいずれかに衝突によって変化が生じたと考えられるからである。このように、センサ異常判定部1eは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、重複領域において第1領域と第2領域とが重複しない状況では、第1のセンサ及び第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する。具体的には、センサ異常判定部1eは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、重複領域において第1のセンサと第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、第1のセンサ及び第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する。
ここで、センサ異常判定部1eは、更にセンサ1がカバーする第1領域とセンサ3がカバーする第3領域とが一部重複する第2の重複領域についても、衝突前後で周辺環境情報の一致度を比較してもよい。これにより、センサ異常判定部1eは、この第2の重複領域における周辺環境情報の一致度の比較結果に基づいて、センサ1又はセンサ2のいずれかに異常が生じているかを判定することもできる。図6の例において、センサ異常判定部1eは、重複領域において第1領域と第2領域とが重複しない状況、具体的には、センサ異常判定部1eは、重複領域において第1のセンサと第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、第1のセンサ及び第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する。この時点では、第1のセンサに異常が生じているのか又は第2のセンサに異常が生じているのかが不明である。そこで、センサ異常判定部1eは、衝突前後で第2の重複領域における周辺環境情報の一致度の比較結果が同程度であれば、第1のセンサに異常はなく、第2のセンサに異常が生じていると判定する。一方、衝突前後で第2の重複領域における周辺環境情報の一致度の比較結果が同程度でなければ、第2のセンサに異常はなく、第1のセンサに異常が生じているか、あるいは、第1のセンサ及び第2のセンサの両方に異常が生じていると判定する。
このように、センサ異常判定部1eの処理により、本実施形態のセンサ異常検出装置は、複数の検出領域の変化に基づきセンサ異常を判定するため、精度良くセンサ異常の有無を検出できる。また、車両周辺の検出結果に基づくことで、検出領域が重複していないことを精度よく判断してセンサ異常の有無を検出できる。
図1に戻り、本発明に係るセンサ異常検出装置の構成の説明を続ける。ECU1のうち、位置推定部1fは、周辺環境情報取得部1aから送信される周辺環境情報に基づいて、車両外部の物体の位置を推定する位置推定手段である。位置推定部1fは、例えば、第1のセンサ及び第2のセンサの検出結果に基づいて車両10の周辺における障害物の位置を推定する。位置推定部1fは、周辺環境情報に含まれる障害物と車両10との相対位置、相対速度、相対加速度等に基づいて、障害物の位置を推定する。位置推定部1fは、障害物の現在位置だけでなく、所定時間経過後の移動位置についても障害物の位置として推定する。
回避制御部1gは、車両運動量検出センサ2から送信される車両運動量を示す情報、周辺環境情報取得部1aから送信される周辺環境情報、及び、位置推定部1fにより推定された障害物の位置に基づいて、車両10が障害物を回避するように車両10の挙動を制御する運転支援制御を行う回避制御手段である。回避制御部1gは、例えば、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の車速及び加速度、周辺環境情報に含まれる車両10が走行可能な領域を示す各種情報、及び、回避対象となる障害物の位置に基づいて、車両10が障害物を回避可能な走行軌跡や走行速度等を演算する。そして、回避制御部1gは、この演算処理結果に基づいた制御信号をアクチュエータ4へ出力して、アクチュエータ4を動作させることで回避制御を実行する。回避制御部1gは、回避制御として、例えば、EPS等のアクチュエータ4を介して車両10の操舵輪の舵角を制御することで、車両10が障害物を回避するように操舵支援を実行する。回避制御部1gは、障害物をより確実に回避できるように、回避制御として、操舵支援にブレーキ支援を組み合わせて実行してもよい。このようにして、回避制御部1gは、障害物の位置への車両10の移動を回避する回避制御手段として機能する。
ここで、衝突回避判定部1cにより障害物との衝突を回避可能であると判定された場合は、回避制御部1gの処理により、上述の回避制御を行うことで障害物との衝突を回避可能である。しかし、衝突回避判定部1cにより障害物との衝突を回避不可能であると判定された場合、回避制御部1gの処理によっても1次衝突は避けられない場合がある。このような場合であっても、1次衝突直後に、車両10を制御し、安全な場所に移動させて、次に起こり得る2次衝突による衝撃(インパクト)を最小限にすることが安全上望ましい。回避制御部1gにより、1次衝突後も回避制御を行うことで2次衝突回避のための操舵支援を実行することもできるが、この場合、1次衝突の影響で周辺環境認識センサ3に異常が生じている可能性も考慮する必要がある。そこで、本実施形態では、2次衝突の回避支援のために、周辺環境を認識する車載センサ(周辺環境認識センサ3)の異常判定を可能にする技術(センサ異常判定部1e)に基づいて、そのセンサ状態(正常・異常)に応じた2次衝突回避の操舵支援を行うように、回避制御部1gに以下の処理を実行させる。
具体的には、回避制御部1gは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、センサ異常判定部1eにより周辺環境認識センサ3に異常があると判定された場合には、周辺環境認識センサ3が正常であると判定された場合と比較して、異常があると判定された周辺環境認識センサ3が車両10に配置された方向への当該車両10の移動を制限する。これは、1次衝突の影響で異常が生じた周辺環境認識センサ3からの周辺環境情報は信頼性が低いため、回避制御に用いるのは安全上望ましくないとの前提に基づく処理である。
例えば、回避制御部1gは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、センサ状態(正常・異常)に応じて、操舵回避制御目標(制御横G等)に対する制限を可変にして2次衝突操舵回避制御を行う。この場合、回避制御部1gは、1次衝突後の2次衝突回避の操舵支援として、センサ異常判定部1eにより異常と判定された周辺環境認識センサ3の検出領域へ制御目標を設定した場合は、この制御目標の変化率に対する制限を相対的に大きくする。一方、回避制御部1gは、センサ異常判定部1eにより正常と判定された周辺環境認識センサ3の検出領域へ制御目標を設定した場合は、この制御目標の変化率に対する制限を相対的に小さくする。これにより、正常と判定された周辺環境認識センサ3がカバーする検出領域への車両10が移動しやすくなり、異常と判定された周辺環境認識センサ3がカバーする検出領域への車両10が移動することを制限できる。
また、回避制御部1gは、衝突検出部1dが衝突を検出した後、センサ状態(正常・異常)に応じて、操舵回避方向(左・右)の優先度を付けて2次衝突操舵回避制御を行ってもよい。この場合、例えば、図7に示すように、回避制御部1gは、センサ異常判定部1eにより車両10の前方右側に配置された周辺環境認識センサ3(図7において、センサ2)が異常と判定された場合、1次衝突後の2次衝突回避の操舵支援として、ハンドルを切る方向の優先度を、左側を右側に比べて高く設定する。これにより、図7に示すように、車両10は、異常と判定された周辺環境認識センサ3(図7において、センサ2)がカバーする第2領域へハンドルを切る優先度よりも、正常と判定された周辺環境認識センサ3(図7において、センサ3)がカバーする第3領域へハンドルを切る優先度を高くすることができる。その結果、正常と判定された周辺環境認識センサ3(図7において、センサ3)がカバーする検出領域への車両10が移動しやすくなり、異常と判定された周辺環境認識センサ3(図7において、センサ2)がカバーする検出領域への車両10が移動することを制限できる。なお、図示しないが、回避制御部1gは、センサ異常判定部1eにより車両10の前方左側に配置された周辺環境認識センサ3(図7において、センサ3)が異常と判定された場合は、1次衝突後の2次衝突回避の操舵支援として、ハンドルを切る方向の優先度を、右側を左側に比べて高く設定する。
このように、回避制御部1gの処理により、本実施形態のセンサ異常検出装置は、センサ検出結果の信頼性の低い方向への移動を制限することで、システムの予期しない衝突を抑制することができる。
続いて、図8〜図10を参照して、上述のセンサ異常検出装置により実行される各種処理について説明する。図8は、本発明に係るセンサ異常検出装置の基本処理の一例を示すフローチャートである。図9は、衝突直前の一致度記録処理の一例を示すフローチャートである。図10は、衝突直後のセンサ異常判定処理の一例を示すフローチャートである。
図8に示すように、周辺環境情報取得部1aは、周辺環境認識センサ3から送信される、車両周囲の移動物体や静止障害物等の車両周辺状況を示す周辺環境情報を受信して取得する(ステップS10)。
衝突回避判定部1cは、車両運動量検出センサ2から送信される車両運動量を示す情報、及び、ステップS10にて周辺環境情報取得部1aにより取得された周辺環境情報に基づいて、車両10と車両外部の物体との衝突を回避可能か否かを判定する(ステップS20)。本実施形態において、衝突回避判定部1cは、例えば、周辺環境情報が示す車両外部の物体と車両10との相対位置及び相対速度や、車両運動量が示す情報に含まれる車両10の車速及び加速度等に基づいて、車両外部の物体と車両10との衝突までの時間(所謂、衝突予測時間(Time−To−Collision:TTC))を算出する。そして、衝突回避判定部1cは、算出したTTCが所定閾値以上であれば衝突回避可能であると判定し、算出したTTCが所定閾値未満であれば衝突回避不可能と判定する。
ステップS20において、衝突回避判定部1cは、衝突回避不可能と判定した場合(ステップS20:Yes)、次のステップS30の処理へ移行し、衝突回避可能であると判定した場合(ステップS20:No)、ステップS10の処理へ戻る。
ここで、衝突回避判定部1cにより衝突回避不可能と判定された場合(ステップS20:Yes)は、衝突までの時間TTCが所定閾値未満と判定された場合であるため、衝突直前のタイミングである。そこで、一致度記録部1bは、上述したように衝突直前のタイミングで、センサ間の跨ぎ領域において周辺環境情報の一致度を算出して記録する処理を行う(ステップS30)。図8のステップS30において行われる一致度記録処理について、図9を参照して説明する。
図9に示すように、一致度記録部1bは、センサ間の跨ぎ領域において、認識対象(例えば、衝突回避不可能と判定された障害物)に関する強度、明るさ、色、相対位置等を含む周辺環境情報の一致度を算出する(ステップS31)。一致度記録部1bは、例えば、上述の図4に示すように、衝突回避判定部1cにより衝突回避不可能と判定された場合(即ち、衝突直前のタイミング)、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出する。そして、一致度記録部1bは、ステップS31で算出した一致度を算出時刻と対応付けてECU1のメモリ内に送信して記録する(ステップS32)。その後、図8のステップS40の処理へ移行する。
図8に戻り、センサ異常判定部1eは、車両10の周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサ、及び、第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する車両10の周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサの異常の有無を判定する(ステップS40)。図8のステップS40において行われるセンサ異常判定処理について、図10を参照して説明する。
図10に示すように、本実施形態におけるセンサ異常判定処理は、衝突直後に行われる処理であるため、まず、衝突検出部1dは、車両運動量検出センサ2から送信される車両運動量を示す情報、及び、周辺環境情報取得部1aから送信される周辺環境情報に基づいて、車両10が車両外部の物体に衝突したことを検出する(ステップS41)。ステップS41において、衝突検出部1dは、車両10と障害物との1次衝突を検出したか否かを判定する。
ステップS41において、衝突検出部1dは、車両10と障害物との1次衝突を検出した場合(ステップS41:Yes)、次のステップS42の処理へ移行し、車両10と障害物との1次衝突を検出していない場合(ステップS41:No)、1次衝突を検出するまでステップS41の処理を繰り返す。
センサ異常判定部1eは、ステップS41にて衝突検出部1dが衝突を検出した場合(ステップS41:Yes)、車両10に搭載された全ての周辺環境認識センサ3に対して、認識状態を「異常」に設定する(ステップS42)。ここで、衝突検出部1dが衝突を検出した場合(ステップS41:Yes)は、衝突直後のタイミングである。そこで、ステップS42において、一致度記録部1bは、上述したように衝突直後のタイミングで、センサ間の跨ぎ領域において周辺環境情報の一致度を算出して記録する処理も行う。続いて、センサ異常判定部1eは、図9のステップS32にて衝突直前のタイミングで一致度記録部1bにより記録された周辺環境情報の一致度をECU1のメモリ内からロードする(ステップS43)。そして、センサ異常判定部1eは、ステップS43にてロードした衝突直前のタイミングにおける車両20に関する周辺環境情報の一致度と、ステップS42にて衝突直後のタイミングで一致度記録部1bにより記録された周辺環境情報の一致度とを比較する(ステップS44)。
センサ異常判定部1eは、ステップS44の処理による比較結果に基づいて、衝突直前の各センサ間の重複領域における一致度と、衝突直後の各センサ間の重複領域における一致度とが、同程度であるか否かを判定する(ステップS45)。なお、ステップS45の判定処理は、跨ぎ領域があるセンサのペア毎に行う。
センサ異常判定部1eは、ステップS45にて一致度の比較結果は同程度であると判定した場合(ステップ45:Yes)、該当する周辺環境認識センサ3の認識状態を「異常」から「正常」に更新する。その後、図8のステップS50の処理へ移行する。一方、ステップS45にて一致度の比較結果は同程度ではないと判定した場合(ステップ45:No)、該当する周辺環境認識センサ3の認識状態を「正常」に更新せずに「異常」のままとする。その後、図8のステップS50の処理へ移行する。
図8に戻り、回避制御部1gは、ステップS40において行われるセンサ異常判定処理の結果に基づいて、2次衝突回避の操舵支援制御を行う(ステップS50)。具体的には、回避制御部1gは、センサ異常判定部1eにより周辺環境認識センサ3に異常があると判定された場合には、周辺環境認識センサ3が正常であると判定された場合と比較して、異常があると判定された周辺環境認識センサ3が車両10に配置された方向への当該車両10の移動を制限する。図8のステップS50において行われる回避制御処理について、図11を参照して説明する。
図11に示すように、回避制御部1gは、センサ異常判定部1eの判定結果に基づいて、車両10に搭載された複数の周辺環境認識センサ3のうちセンサ[i]の認識状態が「異常」であるか否かを判定する(ステップS51)。
回避制御部1gは、ステップS51にてセンサ[i]の認識状態が「異常」であると判定した場合(ステップS51:Yes)、このセンサ[i]がカバーする方向における制御目標値の制限率(横G)を大きくするように設定する(ステップS52)。つまり、ステップS52において、回避制御部1gは、1次衝突後の2次衝突回避の操舵支援として、センサ異常判定部1eにより異常と判定された周辺環境認識センサ3の検出領域へ制御目標を設定した場合は、この制御目標の変化率に対する制限を相対的に大きくする。その後、処理を終了する。
一方、回避制御部1gは、ステップS51にてセンサ[i]の認識状態が「正常」であると判定した場合(ステップS51:No)、このセンサ[i]がカバーする方向における制御目標値の制限率(横G)を小さくするように設定する(ステップS53)。その後、処理を終了する。
この図11に示した回避制御部1gの処理により、本実施形態のセンサ異常検出装置は、例えば、図12及び図13に示すように、良好に2次衝突を回避することができる。ここで、図11は、2次衝突回避制御処理の一例を示すフローチャートである。図12は、1次衝突場面の一例を示す図である。図13は、2次衝突回避制御の場面の一例を示す図である。
図12は、自車両としての車両10が同一走行車線上で先行する他の車両30を追い越し、反対車線を走行中の他の車両20に1次衝突する場面を示している。図12において、車両10は車両30を追い越した際に、車両20との右前方における衝突により右前方に搭載された周辺環境認識センサ3(例えば、センサ2)に異常が生じたものとする。このような状況であっても、本実施形態では、センサ異常判定部1eの処理により、左前方と前方中央に搭載された周辺環境認識センサ3(例えば、センサ3とセンサ1)の認識状態は正常であると判定することができる。そのため、回避制御部1gの処理により、図13に示すように、左側の路外に車両10を逸脱させるよう操舵制御を行うことで、後続する車両30との2次衝突を回避することができる。図13は、図12に示した1次衝突の画面の後に、左へハンドルを切る操舵支援が介入して、路外に車両10を逸脱させる2次衝突回避制御の場面を示している。
なお、上述の実施形態では、一致度記録部1bが衝突直前のタイミング(即ち、衝突回避判定部1cにより衝突回避不可能と判定されたタイミング)や、衝突直後のタイミング(即ち、衝突検出部1dにより衝突が検出されたタイミング)で、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録する例を説明したが、一致度記録部1bは、衝突前の所定のタイミング(例えば、エンジン始動時や操舵支援スイッチのオン時)に、周辺環境認識センサ3の重複領域における周辺環境情報の一致度を算出して記録してもよい。これにより、センサ異常判定部1eは、衝突直前と衝突直後における各センサ間の重複領域の一致度を比較する処理を行う前に、車両10に搭載されたセンサに異常がないことを確認することができる。
1 ECU(センサ異常検出装置)
1a 周辺環境情報取得部
1b 一致度記録部
1c 衝突回避判定部
1d 衝突検出部
1e センサ異常判定部
1f 位置推定部
1g 回避制御部
2 車両運動量検出センサ
2a 加速度センサ
2b ヨーレートセンサ
2c 車速センサ
3 周辺環境認識センサ
3a センサ1(第1のセンサ)
3b センサ2(第2のセンサ)
3c センサ3(第3のセンサ)
4 アクチュエータ
1a 周辺環境情報取得部
1b 一致度記録部
1c 衝突回避判定部
1d 衝突検出部
1e センサ異常判定部
1f 位置推定部
1g 回避制御部
2 車両運動量検出センサ
2a 加速度センサ
2b ヨーレートセンサ
2c 車速センサ
3 周辺環境認識センサ
3a センサ1(第1のセンサ)
3b センサ2(第2のセンサ)
3c センサ3(第3のセンサ)
4 アクチュエータ
Claims (4)
- 自車両周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサと、
前記第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する重複領域を有する自車両周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサと、
前記第1のセンサ及び前記第2のセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段と、
前記自車両が車両外部の物体に衝突したことを検出する衝突検出手段と、
を備え、
前記センサ異常判定手段は、
前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記重複領域において前記第1領域と前記第2領域とが重複しない状況であると、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定することを特徴とするセンサ異常検出装置。 - 前記センサ異常判定手段は、
前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記重複領域において前記第1のセンサと前記第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定する請求項1に記載のセンサ異常検出装置。 - 前記第1のセンサ及び前記第2のセンサの検出結果に基づいて前記自車両の周辺における障害物の位置を推定する位置推定手段と、
前記障害物の位置への前記自車両の移動を回避する回避制御手段と、
を更に備え、
前記回避制御手段は、
前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記センサ異常判定手段により前記センサに異常があると判定された場合には、前記センサが正常であると判定された場合と比較して、前記異常があると判定された前記センサが前記自車両に配置された方向への当該自車両の移動を制限することを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ異常検出装置。 - 自車両周辺における第1領域の状況を検出する第1のセンサと、
前記第1領域とは異なる領域であって当該第1領域の一部と重複する第1の重複領域を有する自車両周辺における第2領域の状況を検出する第2のセンサと、
前記第1領域及び前記第2領域とは異なる領域であって前記第1領域の一部と重複する第2の重複領域を有する自車両周辺における第3領域の状況を検出する第3のセンサと、
前記第1のセンサと前記第2のセンサと前記第3のセンサの異常の有無を判定するセンサ異常判定手段と、
前記自車両が車両外部の物体に衝突したことを検出する衝突検出手段と、
を備え、
前記センサ異常判定手段は、
前記衝突検出手段が衝突を検出した後、前記第1の重複領域において前記第1のセンサと前記第2のセンサが同一の状況を検出していない場合に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち少なくともいずれか一方に異常があると判定すると、更に前記第2の重複領域において前記第1のセンサと前記第3のセンサが同一の状況を検出しているか否かを判定し、
前記第2の重複領域において前記第1のセンサと前記第3のセンサが同一の状況を検出している場合には、前記第1のセンサに異常はなく、前記第2のセンサに異常が生じていると判定することを特徴とするセンサ異常検出装置。
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