JP4044844B2 - 目標物の運動パラメータを推定するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、とりわけ第１の車両である物体ととりわけ第２の車両である目標物との相対的な運動学的特性に関するパラメータ値を指定するための方法に関するものであり、前記パラメータ値に基づいて、前記物体と前記目標物との衝突の見通しに関する判断を行うことができる。さらにこの方法は、
ａ）信号を送信及び受信することにより目標物距離ｒ及び／又は前記目標物の半径方向相対速度ｖ_ｒに対する測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを検出するために設けられたセンサ系を前記物体に備え付けるステップと、
ｂ）測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを検出するステップと、
ｃ）検出された測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを評価し、パラメータ値を指定するステップとを有する。
【０００２】
本発明はまた、とりわけ第１の車両である物体ととりわけ第２の車両である目標物との相対的な運動学的特性に関するパラメータ値を出力するための装置に関するものであり、前記パラメータ値に基づいて、前記物体と前記目標物との衝突の見通しに関する判断を行うことができる。この装置はさらに、
信号を送信及び受信することにより目標物距離ｒ及び／又は前記目標物の半径方向相対速度ｖ_ｒに対する測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを検出するために前記物体に設けられたセンサ系と、前記センサ系により検出された測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを評価し、パラメータ値を出力する手段とを有する。
【０００３】
技術の情況
例えば自動車技術の分野では、第１の車両と、第２の車両ないし何らかの障害物との相対的な運動学的特性に関する、ないしはこの運動的特性を記述するパラメータ値を指定する方法ないし出力する装置が必要であり、このパラメータ値を用いて、例えば場合によって起こり得る衝突に関する判断を行ったり、死角の検出を行ったりする。この目的のために、例えば光センサ、容量性センサ、超音波センサ又はレーダーセンサのようなセンサが使用され、このセンサによって、車間距離ｒ及び／又は第２の車両の半径方向相対速度ｖ_ｒが、監視すべき範囲内で測定される。これらの測定値から、半径方向速度の微分により、第２の車両の半径方向相対加速度ａ_ｒの半径方向成分を求めることは公知である。さらに、例えば、ドップラー周波数の評価又は距離の微分により、半径方向速度を求めることも公知である。従来の技術によれば、空間的に分散した複数のセンサの測定値から、三角測量によって、自動車の前部領域に垂直な、距離、速度及び加速度の法線方向成分が計算される。三角測量のためには、空間的に分散した複数の送／受信ユニットないしセンサが必要であり、これが高いハードウェアコストの原因となる。従来技術において生じる別の問題は、複数のセンサを使用しても、情況によっては、ただ１つのセンサしか評価に使用可能な信号を受信しないということである。この場合、三角測量が実行不可能なため、例えば目前に迫った衝突を検出することができない。
【０００４】
発明の利点
本発明による方法のステップｃ）は、受信機により受信される信号のみに基づいて実行可能であるので、すなわち三角測量がまったく実行されないので、ハードウェアコストの低減が可能であり、またただ１つのセンサしか評価に必要な相応の信号を受信しない場合でも、確実な予想が可能である。
【０００５】
同じ事は、本発明による装置にも言える。本発明による装置では、センサ系に割当てられたただ１つの受信機によって受信される信号のみに基づいて評価を行う手段が設けられている。
【０００６】
以下の実施形態は、本発明による方法にも本発明による装置にも関係している。
【０００７】
限定目的ではなく、パラメータ値は有利には以下のパラメータ、すなわち、目標物の相対加速度ａ、目標物の半径方向相対加速度ａ_ｒ、目標物の相対速度ｖ、目標物の半径方向相対速度ｖ_ｒ、物体と目標物との間のオフセットΔｙ、目標物の相対速度ｖのベクトルと目標物の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間ないしは目標物の相対加速度ａのベクトルと目標物の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度α、のうちの１つ又は複数に関係する。有利には、これらのパラメータのうち幾つかに対するパラメータ値は、今ある測定値に基づいて推定され、別のパラメータに対するパラメータ値は、推定された測定値に基づいて決定される。
【０００８】
【外９】

【０００９】
の形であってもよい。ここで、ａは目標物の相対加速度であり、ｖ_０は第１の測定の際の目標物の相対初速度であり、α_０は第１の測定の際の目標物の相対速度ｖのベクトルと目標物の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度、ないしは目標物の相対加速度ａのベクトルと目標物の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である。この場合、第１の測定は、様々な時点ｔ_ｉ（ｉ＝１，２…）に実行される複数の測定のうちの最初の測定を指している。時点ｔ_ｉは等間隔であってもよいが、必ずしも等間隔である必要はない。例えば、目標物距離が等距離の場合でも測定値は検出可能である。
【００１０】
本発明の１つの実施形態によれば、目標物距離ｒ_ｉは様々な時点ｔ_ｉにおいて測定され、目標物距離ｒは
【００１１】
【外１０】

【００１２】
本発明の第２の実施形態によれば、半径方向相対速度ｖ_ｒ，ｉは様々な時点ｔ_ｉにおいて測定され、目標物の半径方向相対速度ｖは
【００１３】
【数７】

【００１４】
なる関係を介して表される。パラメータｒ_０，ｖ_０，ａ，ｔ及びα_０は第１の実施形態のパラメータと同じである。
【００１５】
本発明の第３の実施形態では、目標物距離ｒ_ｉと半径方向相対速度ｖ_ｒ，ｉとが様々な時点ｔ_ｉにおいて測定され、目標物の半径方向相対速度ｖ_ｒは
【００１６】
【数８】

【００１７】
なる関係を介して表される。ここでも、パラメータｒ_０，ｖ_０，ａ，ｔ及びα_０は第１の実施形態のパラメータと同じである。
【００１８】
今説明した実施形態は、場合によっては適切に組合せることもできるし、又は数学的に新たに定式化することもできる。
【００１９】
以下の実施形態の基礎となるノルム理論は専門家には公知である。より詳細な説明に関しては、次を参照されたい。Ｇ．Ｇｒｏｓｃｈｅ，Ｖ．Ｚｉｅｇｌｅｒ，Ｄ．Ｚｉｅｇｌｅｒ： Ｅｒｇａｅｎｚｅｎｄｅ Ｋａｐｉｔｅｌ ｚｕ Ｉ．Ｎ．Ｂｒｏｎｓｔｅｉｎ． Ｋ．Ａ．Ｓｅｍｅｎｄｊａｊｅｗ Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｋ，６．Ａｕｆｌａｇｅ，Ｂ．Ｇ．Ｔｅｕｂｎｅｒ Ｖｅｒｌａｇｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｌｅｉｐｚｉｇ，１９７９
【００２０】
【外１１】

【００２１】
【外１２】

【００２２】
【外１３】

【００２３】
【外１４】

【００２４】
【外１５】

【００２５】
【外１６】

【００２６】
本発明による方法の実行に適した装置はどれも関連する請求項の保護範囲に入る。
【００２７】
本発明による装置に設けられている手段に関しては、これらの手段は、専門家が適切なハードウェア及びソフトウェア又は他の回路によって実現することのできるものであることを指摘しておく。
【００２８】
図面
以下、関連する図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【００２９】
図１は、物体及び目標物の幾何学的表示であり、
図２は種々のパラメータを示している。
【００３０】
実施例の説明
図１では、第１の車両の形態の物体に全体として参照番号１０が付されている。第１の車両１０にはセンサ系１１が取付られている。第１の車両１０の前部領域に対する法線は１３で表示されている。第２の車両の形態の目標物には、全体として参照番号１２が付されている。図１は全体として通過走行のケース、すなわち、衝突が起こらないケースを示している。第１の車両１０と第２の車両１２との間の距離はベクトルｒで表されており、第１の車両１０の前部領域に対するベクトルｒの法線方向成分はｘで表されている。角度βはベクトルｒとｘとに挟まれた角である。第２の車両１２が点Ｐにあるとき、第１の車両１０と第２の車両との間のオフセットはΔｙであり、点Ｐと第２の車両１２との間の初めの距離はベクトルｚで表されている。
【００３１】
オフセットΔｙに基づいて、通過走行か又は目前に迫った衝突を検出することができる。この場合、オフセットΔｙは水平面（アジマス）内にとられる。その際、垂直方向（仰角）に小さな角度で測定するのが適切である。例えば目標物の高さ、すなわち垂直方向のオフセットを決定したいときには、アジマスにおける比較的小さな角度が適している。基本的に、オフセットの測定は、水平面又は垂直面に対して任意の傾斜を有する平面内でも、相応に平坦なアンテナダイアグラムによって可能である。互いに直交する２つの平面（例えば仰角とアジマス）においてオフセットを測定すれば、目標物距離ｒによって監視空間内の目標座標が一意に決定される。
【００３２】
図２には、幾つかの重要なパラメータ示されている。第１の車両１０及び第２の車両１２の初期位置は図１の初期位置と一致する。図２では、ベクトル矢印が第２の車両１２の運動学的特性を示している。しかし実際には、通常、第１の車両１０も第２の車両１２すなわち目標物も共に動くか、又は、目標物が第２の車両１２によってではなく、固定された目標物によって形成される。それゆえ、ここでは、前述のように、相対的な量について述べる。
【００３３】
ベクトルｖ_ｒ及びａ_ｒは、第２の車両１２の半径方向相対速度及び半径方向相対加速度を示す。ベクトルｖ及びａは、第２の車両１２の相対速度及び相対加速度を示し、角度αは、ベクトルｖ_ｒとｖの間ないしはベクトルａ_ｒとａの間に挟まれた角を表す。第２の車両の半径方向相対速度ｖ_ｒないし半径方向相対加速度ａ_ｒの半径方向成分に対して垂直な接線方向成分は、ｖ_ｔないしａ_ｔで示されており、ベクトルｖ_ｔとａ_ｔないしはｖとａによって点Ｐが決定される。
【００３４】
本発明による実施例の上記説明は、図解目的のためのものであり、限定を目的とするものではない。本発明及びそれと同等のものの範囲を越えることなく、本発明の枠内で種々の変更及び改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 物体及び目標物の幾何学的表示である。
【図２】 種々のパラメータを示す。

Claims (12)

1. 例えば第１の車両（１０）である物体（１０）と例えば第２の車両（１２）である目標物（１２）との相対的な運動学的特性に関するパラメータ値を指定するための方法であって、
   前記パラメータ値に基づいて、前記物体（１０）と前記目標物（１２）との衝突の見通しに関する判断を、下記のステップ、すなわち、
   ａ）信号を送信及び受信することにより目標物距離ｒ及び／又は前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒに対する測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを検出するために設けられたセンサ系（１１）を前記物体（１０）に備え付けるステップと、
   ｂ）測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを検出するステップと、
   ｃ）検出された測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを評価し、パラメータ値を指定するステップとにより行うようにした方法において、
   前記ステップｃ）は受信機により受信された信号に基づいて実行可能であり、
   

   

   ここで、ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
   ｖ _０ は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
   α _０ は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ _ｒ のベクトルとの間ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ _ｒ のベクトルとの間の角度であり、
   

   

   

   

   ことを特徴とするパラメータ値を指定するための方法。
2. 前記パラメータ値は、下記のパラメータ、すなわち、前記目標物（１２）の相対加速度ａ、前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒ、前記目標物（１２）の相対速度ｖ、前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒ、前記物体（１０）と前記目標物（１２）との間のオフセットΔｙ、前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度α、のうちの少なくとも１つ又は複数に関する、請求項１記載の方法。
3. 前記ステップｂ）において、目標物距離ｒ_ｉを様々な時点ｔ_ｉにおいて測定し、
   目標物距離ｒを
   

   

   なる関係を介して表し、
   ここで、ｒ_０は第１の測定の際の目標物距離であり、
   ｖ_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
   ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
   ｔは時間であり、
   α_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記ステップｂ）において、前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒ，ｉを様々な時点ｔ_ｉにおいて測定し、
   前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒを
   

   

   なる関係を介して表し、
   ここで、ｒ_０は第１の測定の際の目標物距離であり、
   ｖ_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
   ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
   ｔは時間であり、
   α_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ステップｂ）において、目標物距離ｒ_ｉ及び半径方向相対速度ｖ_ｒ，ｉを様々な時点ｔ_ｉにおいて測定し、
   前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒを
   

   

   なる関係を介して表し、
   ここで、ｒ_０は第１の測定の際の目標物距離であり、
   ｖ_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
   ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
   ｔは時間であり、
   α_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 

   請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 例えば第１の車両（１０）である物体（１０）と例えば第２の車両（１２）である目標物（１２）との相対的な運動学的特性に関するパラメータ値を出力するための装置であって、
   前記パラメータ値に基づいて、前記物体（１０）と前記目標物（１２）との衝突の見通しに関する判断を下記の手段、すなわち、
   信号を送信及び受信することにより目標物距離ｒ及び／又は前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒに対する測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを検出するために前記物体（１０）に設けられたセンサ系（１１）、及び
   前記センサ系により検出された測定値ｒ_ｉ，ｖ_ｒ，ｉを評価してパラメータ値を出力する手段を用いて行う形式の装置において、
   前記手段は前記センサ系（１１）に割当てられた受信機により受信された信号のみに基づいて評価を実行するものであり、
   

   

   ここで、ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
   ｖ _０ は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
   α _０ は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ _ｒ のベクトルとの間ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ _ｒ のベクトルとの間の角度であり、
   

   

   

   

   ことを特徴とするパラメータ値を出力するための装置。
8. 前記パラメータ値は、下記のパラメータ、すなわち、前記目標物（１２）の相対加速度ａ、前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒ、前記目標物（１２相対速度ｖ、前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒ、前記物体（１０）と前記目標物（１２）との間のオフセットΔｙ、前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度α、のうちの少なくとも１つ又は複数に関する、請求項７記載の装置。
9. 前記センサ系（１１）は、目標物距離の測定値ｒ_ｉを様々な時点ｔ_ｉにおいて測定し、
   前記手段は目標物距離ｒを
   

   

   なる関係を介して表し、
   ここで、ｒ_０は第１の測定の際の目標物距離であり、
   ｖ_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
   ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
   ｔは時間であり、
   α_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である、請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記センサ系（１１）は、前記目標物（１２）の半径方向相対速度の測定値ｖ_ｒ，ｉを様々な時点ｔ_ｉにおいて測定し、
    前記手段は前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒを
    

    

    なる関係を介して表し、
    ここで、ｒ_０は第１の測定の際の目標物距離であり、
    ｖ_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
    ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
    ｔは時間であり、
    α_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である、請求項７から９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記センサ系（１１）は、目標物距離の測定値ｒ_ｉ及び半径方向相対速度の測定値ｖ_ｒ，ｉを様々な時点ｔ_ｉにおいて測定し、
    前記手段は前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒを
    

    

    なる関係を介して表し、
    ここで、ｒ_０は第１の測定の際の目標物距離であり、
    ｖ_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対初速度であり、
    ａは前記目標物（１２）の相対加速度であり、
    ｔは時間であり、
    α_０は第１の測定の際の前記目標物（１２）の相対速度ｖのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対速度ｖ_ｒのベクトルとの間の角度ないしは前記目標物（１２）の相対加速度ａのベクトルと前記目標物（１２）の半径方向相対加速度ａ_ｒのベクトルとの間の角度である、請求項７から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 

    請求項７から１１のいずれか１項に記載の装置。

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