JP2018022270A - 路肩検出方法及び路肩検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピッチングが発生した場合でも正しく路面上に存在する路肩を検出することが可能な路肩検出方法、及び路肩検出装置を提供する。【解決手段】車両Ｖ１が走行する路面の周囲に対して、レーザを水平方向に走査して照射し、その反射光に基づいて路面に存在する段差を検出する。検出した段差に基づいて、路面の路肩を検出し、車両Ｖ１の減速度が予め設定した第１閾値を上回り、且つ、路面に２以上の段差が検出されたときに、いずれか一方の段差は誤検出であると判定する。従って、ピッチングにより疑似段差が検出された場合でも、この影響を受けることなく路面上に存在する路肩を正しく検出することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両走行路の路面上に存在する路肩を検出する路肩検出方法及び路肩検出装置に関する。

レーザレーダによる検出信号を用いて車両周囲の路面の構造を推定し、この路面の構造から縁石などの路側物により生じる路面上の段差を検出し、更に、路面の端部に存在する路肩を検出する路肩検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来におけるレーザレーダでは、レーザを水平方向にスキャン（走査）することにより、２次元のデータ群を取得し高さ変化に基づいて段差を検出する。

特開２０１２−２２０２２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来例では、レーザレーダにより水平方向にスキャンしている途中で、ブレーキ操作等により車両がピッチングすると、俯角が変化しレーザが照射される路面の距離が変化することがある。その結果、路面が平面であるにも関わらず、高さ変化が検出されてしまい、あたかも段差であるものと誤検出する問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ピッチングが発生した場合でも正しく路面上に存在する路肩を検出することが可能な路肩検出方法、及び路肩検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願発明は、レーザを水平方向に走査して照射し、その反射光に基づいて路面に存在する段差を検出し、移動体の減速度が予め設定した第１閾値を上回り、且つ、路面に２以上の段差が検出されたときに、いずれか一方の段差は誤検出であると判定して路肩を検出する。

本発明によれば、ピッチングが発生した場合でも正しく路面上に存在する路肩を検出することが可能となる。

図１は、本発明の第１、第２実施形態に係る段差検出装置の構成を示すブロック図である。 図２は、車両に搭載されるレーザレーダで段差検出ラインの高さを検出する様子を示す説明図である。 図３は、ピッチングが発生した場合、及びピッチングが発生しない場合の高さ検出データを示すグラフである。 図４は、本発明の第１実施形態に係り、段差位置のデータを外挿する様子を示す斜視図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係り、段差位置のデータを外挿する様子を示す平面図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２、第３実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、本発明の第２、第３実施形態に係り、ＲＯＩに存在する段差位置のデータを選択する様子を示す斜視図である。 図９は、本発明の第２、第３実施形態に係り、ＲＯＩに存在する段差位置のデータを選択する様子を示す平面図である。 図１０は、本発明の第３実施形態に係る段差検出装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態の説明］
図１は、本発明の第１実施形態に係る路肩検出装置の構成を示すブロック図である。以下、図１を参照して、第１実施形態に係わる路肩検出装置の全体構成を説明する。路肩検出装置は、車両（移動体）が走行する道路及び道路上に設置された縁石等の物体の表面（以後、「路面」という）までの距離及び方位を検出し、路面に複数設定された車幅方向の線状の段差検出ラインにおける路面の高さ変化に基づいて、路面上の段差を検出する。更に、路面の段差に基づいて、路面の端部に存在する路肩を検出する。

図１に示すように、本実施形態に係る路肩検出装置は、車両の周囲における路面までの距離及び方位を検出するレーザレーダ１２と、レーザレーダ１２により検出された路面までの距離及び方位の測距データから路面上の路肩を検出する一連の情報処理を実行するマイクロコンピュータ１３とを備える。

レーザレーダ１２は、例えば車両の前部適所に搭載され、車両の前方に向けてレーザ光を水平方向に照射する。前方の物体で反射した反射光を受光し、照射から受光までの時間差を用いて車両周囲にある物体までの距離を測定する。車両周囲にある物体には、道路や縁石が含まれる。レーザレーダ１２は、レーザ光を照射し、その反射光の時間差を用いて距離を測定するアクティブセンサである。レーザレーダ１２には、物理的にレーザ光をスキャン（走査）させて物体までの距離を測定するスキャン方式と、２次元的にレーザを照射して同時に距離を測定するフラッシュ方式がある。本発明は、スキャン方式のレーザレーダを用いた場合に適用される。また、車両後部にレーザレーダ１２を設置し、車両を後退させる場合についても適用が可能であり、本発明を限定するものではない。

マイクロコンピュータ１３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコントローラからなり、予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、本実施形態の路肩検出装置が備える複数の情報処理回路を構成する。マイクロコンピュータ１３は、レーザレーダ１２により検出された路面までの距離及び方位から路面上の路肩を検出する一連の情報処理サイクルを、所定の時間間隔で繰り返し実行する。マイクロコンピュータ１３は、車両にかかわる他の制御に用いる電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）と兼用してもよい。

マイクロコンピュータ１３により構成される複数の情報処理回路には、演算回路１４と、高さ算出回路１５と、段差位置推定回路１６と、段差数判定回路１７と、減速度判定回路１８と、路肩位置検出回路１９が含まれる。

演算回路１４は、レーザレーダ１２と共に測距部１１を構成し、レーザレーダ１２により得られた測定データから車両周囲の物体までの距離測定を実施する。
高さ算出回路１５は、レーザレーダ１２でスキャンするスキャンラインのうち、段差を検出したい領域のスキャンライン（これを「段差検出ライン」という）を設定する。例えば、図２に示すように、車両Ｖ１が位置Ｑ１に存在しているときに、該車両Ｖ１に搭載されるレーザレーダ１２から車両前方に所定距離だけ離れ、車両の前後方向に直交する方向に延びる段差検出ラインＬ１を路面上に設定する。

そして、レーザレーダ１２の設置高さ・角度に基づいて、段差検出ラインＬ１に沿った各測定点についての路面の高さを算出する。その結果、段差検出ラインＬ１に沿った高さデータが得られ、更に、高さ変化に基づいて路面に存在する段差ＬＤ１を検出することができる。即ち、高さが急激に変化する位置が段差ＬＤ１であると推定できる。また、密にスキャンする場合には、複数のスキャンラインから抽出された結果から直線状に段差検出ラインＬ１を抽出することも可能であり、抽出する形状・方法は本発明を限定するものではない。

図１に示す段差位置推定回路１６は、高さ算出回路１５で算出された路面の高さデータに基づき、路面に存在する段差位置を検出する。例えば、図２に示した例では、段差検出ラインＬ１に沿って高さを検出し、高さが急変した位置が段差ＬＤ１であると推定する。
段差数判定回路１７は、高さ算出回路１５で算出された路面の高さデータに基づき、路面に存在する段差数を算出する。

減速度判定回路１８は、車両の速度情報を取得し、この速度情報に基づいて車両の減速度（一定時間当たりの減速方向の速度変化量）を算出し、更に算出した減速度が予め設定した第１閾値を上回るか否かを判定する。減速度が第１閾値を上回った場合には、路肩位置検出回路１９に減速検出信号を出力する。なお、本実施形態では、速度情報に基づいて減速度を算出する例について示しているが、本発明はこれに限定されず、例えばブレーキ操作指令が与えられた場合に減速検出信号を出力してもよい。

路肩位置検出回路１９は、段差位置推定回路１６で推定された車両前方の段差位置、段差数判定回路１７で判定された段差数、及び減速度判定回路１８より出力される減速検出信号に基づいて路面に存在する路肩を検出する。以下、詳細に説明する。

［路肩位置検出回路１９による処理］
図３は、レーザレーダ１２により段差検出ラインＬ１に沿って右側から左側に向けてスキャンして検出した高さデータを示すグラフである。図２に示したように、道路の左端に路肩３１が存在する場合には、道路と路肩３１との境界に段差ＬＤ１が存在し、また、道路は平坦であるので、高さデータは曲線ｑ２に示すように、段差ＬＤ１で高さが変化する曲線となる。

従って、段差位置推定回路１６は、段差ＬＤ１が存在するものと推定する。また、段差数判定回路１７は、路面に存在する段差数は「１」であると判定する。
一方、段差検出ラインＬ１に沿ってレーザレーダ１２によるスキャンが行われている途中で、車両のブレーキ操作によりピッチングが発生すると、レーザレーダ１２の俯角が変化し、レーザ光の照射方向が静止時に比べて下向きとなる。このため、実際よりも近い路面位置からの反射光を受光することになり、レーザレーダ１２により検出される高さデータが図３の曲線ｑ１に示すように変化する。

具体的には、道路がほぼ平坦であるにも関わらず、車両のピッチングに起因する高さ変化が生じてしまい、疑似段差ＬＤ２が検出される。ブレーキ操作に起因して生じるピッチングの動作は、レーザ光のスキャンに対して周期が長いので、疑似段差ＬＤ２は段差ＬＤ１よりも高さ変化が緩やかになる。
従って、ピッチングが発生した場合には、段差検出ラインＬ１に沿って２個の段差が検出されることになり、段差数判定回路１７は、路面に存在する段差数は「２」であると判定する。

路肩位置検出回路１９は、減速度判定回路１８より減速検出信号が与えられ（即ち、車両の減速度が第１閾値を上回ったと判定され）、且つ、段差数判定回路１７にて段差数が「２」以上と判定された場合には、全ての段差を路肩位置の判定に使用しない。車両の減速度が第１閾値を上回った場合には車両にピッチングが生じている可能性が高く、更に、この条件下で２以上の段差が検出されている場合には、複数の段差にはピッチングにより生じる疑似段差が含まれているものと推定できる。従って、路肩位置の判定にこれらの段差を使用しないことにより、路肩位置の誤検出を防止する。

このような場合には、段差検出ラインＬ１に沿った段差が得られなくなる。従って、本実施形態では、過去の段差検出データに基づいて、段差位置のデータを作成する。具体的には、車両の進行方向に向けて過去に検出された段差位置のデータが存在する場合には、この段差位置のデータに基づいて、今回のスキャンによる段差検出ラインＬ１の段差データを作成する。この際、過去に検出した段差データに直線を当てはめ、その際の各段差データの二乗誤差が予め設定した第２閾値以下である場合には、直線の連続性があると判断する。そして、例えば、路面の俯瞰図上で最小二乗誤差の直線を延長し、今回のスキャンによる段差検出ラインＬ１が交差する位置を段差位置とする。

例えば、段差検出ラインＬ１上に２つの段差が検出され、双方の段差位置のデータを採用しない場合には、図４、図５に示すように、過去に検出した段差位置の履歴に基づいて、段差位置の連続性から直線Ｌ２を作成し、この直線Ｌ２と段差検出ラインＬ１が交差する点Ｐ１を段差位置として設定する。こうすることにより、ピッチングが発生して段差が検出できない場合でも、段差位置のデータを外挿することができる。更には、これらの段差位置に基づいて、路肩３１を検出することができる。

［第１実施形態の作用の説明］
次に、上述した第１実施形態に係る路肩検出装置の処理手順を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ１１において、測距部１１は、レーザレーダ１２より車両前方に向けてレーザ光を照射する。

ステップＳ１２において、高さ算出回路１５は、測距データに基づき段差検出ラインＬ１の高さを算出する。

ステップＳ１３において、段差位置推定回路１６は、ステップＳ１２の処理で算出された高さデータに基づいて、路面に存在する段差位置を推定する。

ステップＳ１４において、減速度判定回路１８は、車両の減速度が第１閾値を上回ったかを判断し、上回っている場合には路肩位置検出回路１９に減速度検出信号を出力する。路肩位置検出回路１９は、減速度検出信号が与えられない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、段差位置推定回路１６で推定された段差位置に基づいて、路肩位置を検出する。即ち、車両の減速度が第１閾値よりも低いということは、車両にピッチングが発生せず、疑似段差は発生しないと判断できる。従って、ステップＳ１９において、レーザレーダ１２で検出した高さデータに基づいて段差を検出し、更に路肩を検出する。

一方、路肩位置検出回路１９に減速度検出信号が与えられた場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１５において、路肩位置検出回路１９はレーザレーダ１２で検出した段差数が２以上であるか否かを判断する。

段差数が２以上でないと判断された場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、ピッチングによる疑似段差は発生していないものと判断し、ステップＳ１９において、レーザレーダ１２で検出した高さデータを用いて路肩を検出する。

段差の個数が２以上であると判断された場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６において、路肩位置検出回路１９は、過去の段差位置の履歴を用いて、過去の段差位置に連続性があるか否かを判定する。具体的には前述したように、過去に検出した段差位置に直線を当てはめ、その際の各段差位置の二乗誤差が予め設定した第２閾値以下である場合には、直線の連続性があると判断する。

ステップＳ１７において、連続性ありと判断された場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１８において、路肩位置検出回路１９は、路面の俯瞰図上で最小二乗誤差の直線（図４、図５の直線Ｌ２）と、今回の段差検出ラインＬ１が交差する点Ｐ１を段差位置とする。そして、この段差位置Ｐ１（図４、図５参照）を外挿する。その結果、今回の段差検出ラインＬ１上に段差位置が設定されることになり、ステップＳ１９において、路面に存在する路肩を正しく検出することが可能となる。

上記の処理で検出した段差位置は、例えば、地図上の道路境界位置と観測した段差位置を比較することで、地図上の自車両の現在の位置を推定する自己位置推定装置等に用いることができ、自動運転制御等において極めて有用である。

一方、直線に連続性無しと判断された場合には（ステップＳ１７でＮＯ）、段差位置を検出せずに、次の処理へ移行する。

このようにして、第１実施形態に係る路肩検出装置では、車両（移動体）の減速度の影響により発生した段差の誤検出の発生を検知できるため、誤った段差の位置を用いることを回避できる。従って、路肩を正しく検出することが可能となる。

また、車両の減速時のピッチングにより一つの段差検出ラインＬ１上に２以上の段差が検出された場合には、これらの段差位置のデータを使用せずに路肩を検出するので、誤った情報により路肩が検出されることを回避できる。このため、地図上の道路境界位置と観測した段差を比較することで地図上の自車の現在位置を推定する自己位置推定などの後段処理での、誤検出の影響を回避することができる。

更に、段差検出の履歴に基づき、段差が連続して検出されている場合には、過去に検出した段差の位置の連続性に基づいて今回スキャンする段差検出ラインＬ１上の段差位置を推定するので、ピッチングの発生により段差位置のデータを使用しない場合でも、現在の車両位置での段差位置を推定でき、路肩を正しく検出することが可能となる。

［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。装置構成は前述した図１と同様である。第２実施形態では、過去の段差位置の履歴に基づき、路面上の路肩が存在する領域をＲＯＩ（Region Of Interest）に設定する。そして、前述したように、段差検出ラインＬ１上に２以上の段差が検出された場合には、これらの段差位置がＲＯＩ内に存在するか否かを判断し、ＲＯＩ内に段差が存在する場合には、この段差が正しい段差位置のデータであると判断し、この段差位置のデータのうちの１つに基づいて路肩を検出する。

以下、第２実施形態に係る路肩検出装置の処理手順を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図７に示すステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は、前述した図６と同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。

図７のステップＳ１５において、段差数が２以上であると判断された場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ２１において、路肩位置検出回路１９はＲＯＩを設定する。この処理では、図８、図９に示すように、過去に検出した段差位置のデータが存在する場合には、過去に検出した段差位置に直線を当てはめ、最小二乗法により段差位置に連続性があるか否かを判断し、連続性が有ると判断した場合には、この直線の周囲の所定範囲をＲＯＩに設定する。

ステップＳ２２において、路肩位置検出回路１９は、２以上検出されている段差のうちの１つが、ＲＯＩの内部に段差位置が存在すれば、その段差位置のデータを選択する。ＲＯＩの内部でない段差位置のデータは除外する。
例えば、図８、図９に示すように、段差検出ラインＬ１上に２つの段差位置Ｐ１、Ｐ２が検出された場合には、段差位置Ｐ１はＲＯＩの内部に存在し、段差位置Ｐ２はＲＯＩの外部に存在するので、段差位置Ｐ１が正しい段差位置であると推定する。そして、この段差位置のデータを用いて路肩位置の検出を行う。

このようにして、第２実施形態に係る段差検出装置では、過去に検出した段差位置に基づいてＲＯＩを設定している。そして、段差検出ラインＬ１上に２以上の段差が検出された場合には、ＲＯＩの内部に存在する段差位置のデータを採用して路肩を検出する。従って、ピッチングが発生した場合でも、ピッチングに起因して生じる疑似段差を除外して路肩を検出することが可能となる。

即ち、過去において段差が連続して検出されている場合には、過去に検出した段差の位置の連続性に基づいて現在の段差位置を設定するので、今回の段差検出ラインＬ１上に存在する段差位置をより正確に推定することが可能となる。従って、路肩を正しく検出することが可能となる。
なお、ＲＯＩを設定して、そのＲＯＩの内部に存在する段差位置のデータを選択するようにしたが、過去に検出した段差位置に直線を当てはめ、最小二乗法により段差位置に連続性があるか否かを判断し、連続性が有ると判断した場合には、この直線に最も近い段差位置のデータを選択するようにしてもよい。つまり、過去に検出した段差が、移動体の進行方向に連続している場合には、２以上の段差のうちのいずれか１つを、連続した段差に基づいて選択するものであれば、適用することができる。

［第３実施形態の説明］
次に、第３実施形態について説明する。図１０は、第３実施形態に係る路肩検出装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す路肩検出装置は、前述した図１と対比して、路肩位置検出回路１９に、車両の位置情報、及び地図情報が与えられる点で相違する。即ち、車両に搭載されるＧＰＳ（図示省略）より、車両の位置情報、及びナビゲーション装置等から地図情報を取得する。これ以外の構成は、図１と同様であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。

第３実施形態に係る路肩検出装置では、地図情報により路面上の走路境界位置である路肩情報を取得し、この路肩情報に基づいて、路肩の段差が存在する領域を推定し、この領域をＲＯＩに設定する。そして、前述した第２実施形態と同様の処理で、ＲＯＩの内部に存在する段差位置を採用して路肩を検出する。

このように、第３実施形態に係る路肩検出装置では、車両の位置情報、及び地図情報に基づいてＲＯＩを設定し、このＲＯＩの内部に存在する段差を採用して路肩を検出する。従って、前述した第２実施形態と同様に、ピッチングが発生した場合でも、ピッチングに起因して生じる疑似段差を除外して路肩を検出することが可能となる。また、車両の位置情報及び地図データに基づいてＲＯＩを設定するので、より高精度な路肩検出が可能となる。

以上、本発明の路肩検出装置、路肩検出方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

１１ 測距部
１２ レーザレーダ
１３ マイクロコンピュータ
１４ 演算回路
１５ 算出回路
１６ 段差位置推定回路
１７ 段差数判定回路
１８ 減速度判定回路
１９ 路肩位置検出回路
３１ 路肩
Ｌ１ 段差検出ライン
ＬＤ１ 段差
ＬＤ２ 疑似段差
Ｖ１ 車両

Claims (6)

1. 移動体の周囲の路面にレーザを水平方向に走査して照射し、その反射光に基づいて路面に存在する段差を検出し、
   前記段差に基づいて、路面の路肩を検出し、
   前記移動体の減速度が予め設定した第１閾値を上回り、且つ、路面に２以上の段差が検出されたときに、いずれか一方の段差は誤検出であると判定すること
   を特徴とする路肩検出方法。
2. いずれか一方の段差が誤検出であると判定され、且つ、過去に検出した段差が、移動体の進行方向に連続している場合には、連続した段差を延長して路面の路肩を推定すること
   を特徴とする請求項１に記載の路肩検出方法。
3. いずれか一方の段差が誤検出であると判定され、且つ、過去に検出した段差が、移動体の進行方向に連続している場合には、連続した段差に基づいて、２以上の段差のうちのいずれか１つを選択し、路面の路肩を推定すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の路肩検出方法。
4. 地図情報から路面の路肩情報を取得し、前記路肩情報に基づいて、２以上の段差のうちのいずれか１つを選択し、路面の路肩を推定すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の路肩検出方法。
5. 路面に２以上の段差が検出されたときには、いずれの段差とも路肩の検出に用いないこと
   を特徴とする請求項１に記載の路肩検出方法。
6. 移動体の周囲の路面に、レーザを水平方向に走査して照射し、その反射光に基づいて路面に存在する段差を検出するレーザレーダと、
   前記段差に基づいて、路面の路肩を検出する路肩位置検出回路と、を有し、
   前記路肩位置検出回路は、前記移動体の減速度が予め設定した第１閾値を上回り、且つ、路面に２以上の段差が検出されたときに、いずれか一方の段差は誤検出であると判定して路肩を検出すること
   を特徴とする路肩検出装置。

Images