JP4086298B2 - 物体検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両周辺の物体を検出する物体検出方法及び装置に係わり、特に、道路上の障害物を精度よく検出することが可能な物体検出方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ミリ波等の車載レーダには前方に存在する車両を検知する機能があり、ABS、クルーズ・コントロール技術の分野において前方車両との車間距離の維持の為にアクセルやブレーキを用いた速度制御に利用され、また、ステアリングを用いた操舵制御にも利用されている。利用シーンとしては一定以上の速度が出せる直線道路、すなわち高速道路等があり、前方の走行車線上や対向車線上の車両、並びにガードレール、標識などの道路脇に存在する障害物を検知する受信感度で設計されている(従来技術1)。
【0003】
別の従来技術とし特許文献1に記述された技術(従来技術2)がある。この従来技術、車載レーダで検出した物体が、先行車両などの障害物であるか路側構造物であるかを識別して速度制御するものである。すなわち、車載レーダで得られた信号に基づいて物体と自車の相対位置を算出し、該相対位置と自車現在位置とから物体の絶対位置を求め、該絶対位置と路側構造物の位置データとを照合することで前記物体が路側構造物であるか判定する。
【特許文献1】
特開平10-221451号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術1の車載レーダは、受信感度が固定されている。受信感度が固定のため、車載レーダの受信感度を高目に設定すると(物体と認識すべき受信電波強度の閾値を低目に設定すると)、図11(A)に示すように前方車両1,2や標識3、ガードレール(図示せず)などを検出して、レーダ画面に表示できる。しかし、車載レーダの受信感度を低目に設定すると、図11(B)に示すように前方車両1,2は検出できるが、標識3やガードレールなどを検出することができない。このため、車載レーダの受信感度は標識3やガードレールなども検出できる程度に図11の(A)の感度に設定されている。
【0005】
しかし、検知状況は環境によって変化する。例えば、図11(C)に示すようにトンネルなどの周りを壁に囲まれた場所や防音壁のある道路、橋などの周りが鋼材で囲まれた場所を走行する場合、壁に当たって反射する電波を拾いやすくなり、雑音としてレーダ画面に出力されるため(レーダ画面における丸部分4)、結果として周辺車両の検知がしにくくなる問題がある。
従来技術2の車載レーダは、スキャン対象外の物体(路側構造物)とスキャン対象物(他車)とを区別する必要がある。しかし、従来技術2では、絶対位置と路側構造物の位置データとを照合する必要があり、この照合処理が大きな負荷となり、高速の障害物の検出ができない問題がある。
【0006】
以上から本発明の目的は、スキャン対象外の物体(路側構造物)とスキャン対象物(他車など)を区別せずにスキャン対象物を検出できるようにすることである。
本発明の別の目的は、距離の比較によりスキャン対象物を検出できるようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、三次元地図情報を参照して、自車位置から3600の各方向における検出 対象物までの距離DAを算出し、該距離で検出対象物存在領域を特定し、各方向におけ る物体までの距離DBを測定し、該距離に応じた地点が前記検出対象物存在領域内に存 在していれば、すなわちDB<DAであれば、車両周辺の道路上に物体(他車など)が 存在していると認識し、認識結果を出力する。この結果、本発明によれば、スキャン対 象外の物体(路側構造物)とスキャン対象物(他車など)を区別することなくスキャン 対象物を検出でき、しかも距離の比較によるだけスキャン対象物を検出することができ る。
【0009】
【発明の実施の形態】
(A)第1実施例
図1は第1実施例の概略説明図であり、地図情報を参照して自車11がレーダ12の物体検出感度の変更開始点に到来すれば、例えば、トンネル13の入口ENTに到来すれば、レーダ12の物体検出感度を低下する。これにより、トンネル内で雑音を拾う率が低下して真に検出したい他の車両を検知しやすくなる。また、自車11がレーダ12の物体検出感度の復帰点に到来すれば、例えば、トンネル13の出口EXTに到来すれば、レーダ12の物体検出感度を元の値に戻す。これにより、他車両のみならず標識やガードレールなどを検知できるようになる。なお、物体検出感度の変更開始点/復帰点は、トンネルの入口/出口以外に、雑音を拾いやすい防音壁のある道路の入口/出口、鉄橋の入口/出口などが考えられる。
【0010】
図2(A)は通常走行時における受信感度が高目のレーダ画面説明図であり、他車両21,22や標識23を検知して表示する。図2(B)はトンネル走行時における受信感度が低目のレーダ画面説明図であり、雑音24が図11(C)の場合に比べてはるかに減少し、他車両21,21を検知しやすくなっている。
【0011】
図3は第1実施例のブロック構成図である。
自車位置測定装置51は例えばGPS(Global Positioning System)を備え、自車位置を測定する。地図データべース52には地図情報が保持されている。地図情報には通常の地図情報に加えて、感度を下げるポイント、感度を戻すポイントが走行車線に応じて識別可能に含まれている。自車位置測定装置51や地図データべース52はナビゲーションシステムに対応するものを利用することができる。
障害物検出制御装置53はレーダ56を制御して障害物までの距離や方向を取得して、表示制御データや音声メッセージを作成してモニター54に入力して表示したり、警報装置55に入力して警報を音声出力させる。また、障害物検出制御装置53は図4に示すフローに従ってレーダの感度制御を行う。
【0012】
レーダ56は、障害物検出制御装置53からの指示に従ってビーム電波を発射し、−θ〜+θの範囲でビーム方向をスキャンして物体からの反射電波を受信し、−θ〜+θの各方向における物体までの距離や物体の速度を検出して障害物検出制御装置53に入力する。
レーダ56は、例えば、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式の車載用ミリ波レーダモジュール」を採用できる。このレーダ56は、駆動回路61a、信号処理部61bを含むレーダ制御部61、駆動回路61aからの駆動信号により電波ビームを発信する電波ビーム発信部62a、物体からの反射電波を受信する反射電波受信部62bを備えた送受信回路62、ビームを−θ〜+θの範囲でスキャンさせるビーム走査型アンテナ63を備えている。信号処理部61bは、障害物検出制御装置53から指示される感度に従って、物体を検出する電波強度閾値を切り換え、該閾値以上の反射電波信号に基づいて物体までの距離や方向、物体の速度を計算して障害物検出制御装置53に入力する。
【0013】
図4は障害物検出制御装置53による感度切り換え処理フローである。
障害物検出制御装置53は、自車位置を自車位置測定装置51より取得し(ステップ101)、レーダ感度を低下するポイントに到達しているか地図情報を参照して調べる(ステップ102)。到達していなければ、ステップ101以降の処理を繰返し、到達していれば、レーダ56に感度を下げる指令SCDを送出する(ステップ103)。これにより、レーダ56は物体を認識すべき反射電波強度の閾値を大きくして感度を低目に設定する。
以後、障害物検出制御装置53は、該感度で物体検出を継続しながら自車位置を自車位置測定装置51より取得し(ステップ104)、レーダ感度を元に戻すポイントに到達しているか地図情報を参照して調べる(ステップ105)。到達していなければ、ステップ104以降の処理を繰返し、到達していれば、レーダ56に感度を元に戻す指令を送出する(ステップ106)。これにより、レーダ56は物体を認識すべき反射電波強度の閾値を下げて感度を高目に設定し、以後、該感度で物体検出を継続する。
【0014】
(B)第2実施例
図5は第2実施例の概略説明図である。
車両CARの障害物検出制御装置(図示せず)は、三次元地図情報を参照して、自車位置から3600の各方向における検出対象物(路側建造物)BLDまでの距離DAを算出し((A)参照)、該距離DAで検出対象物存在領域を特定する。そして、走行時、所定時間毎に、あるいは所定走行距離毎に、(B),(C)に示すように各方向における物体(BLD,OBL)までの距離DBを測定し、該距離に応じた地点が前記検出対象物存在領域内に存在していれば、すなわちDB<DAであれば、車両周辺の道路上に物体が存在していると認識し、認識結果を出力する。
第1の態様によれば、スキャン対象外の物体(路側構造物)BLDとスキャン対象物(他車など)OBLを区別することなくスキャン対象物を検出でき、しかも距離の比較によるだけスキャン対象物を検出することができる。
【0015】
図6は第2実施例のブロック構成図であり、第1実施例の構成(図3)と同一部分には同一符号を付している。第1の異なる点は、地図データべース52が三次元地図を保持する三次元地図データべース52′になっている点である。三次元地図情報は、道路、歩道、建物などの平面形状に加えて高さ情報を備え、3D地図を表示する際に使用できる。第2の異なる点は、レーダ56が3600の全周にわたってスキャンして各方向における距離、速度を検出できるようになっていることである。
図7は3600スキャン可能なレーダの説明図であり、図7(A)は、スキャン範囲αのレーダを複数結合して3600スキャン可能なレーダを構成する例、(B)はスキャン範囲αのレーダを回転機構により回転して3600スキャン可能なレーダを構成する例である。スキャン範囲αのレーダは図7(C)に示すように、車両11の前方α(図では−100〜+100)の範囲をスキャン範囲(検知範囲)とし、感度を適当な値とすることにより車両21、22を検出できるようになっている。
【0016】
図8は第2実施例の障害物検出処理フローである。
障害物検出制御装置53は、予めレーダでスキャンする前に、三次元地図情報を参照して、自車位置から3600の各方向における路側建造物までの距離を算出し、該距離で検出対象物存在領域を特定する(ステップ201)。
図9はステップ201の詳細フロー、図10は検出対象物存在領域特定処理説明図である。
検出対象物存在領域の特定処理では、三次元地図データべース52′から自車位置周辺の三次元地図情報を取得し(ステップ201a),初期方向を設定する(ステップ201b)。ついで、設定方向に設定高さh0以上の物体(建造物)が存在するかチェックする(ステップ201c)。この高さh0は物理的に車が通れないであろう基準高さで、例えば50cmである。
この基準高さh0以上の物体が存在する方向には、スキャン対象外の物(建造物等)があると見なし、その物体までの距離DAを該方向に対応させて記録する(ステップ201d)。一方、基準高さh0以上の物体が存在しない方向では、単にレーダの有効距離を距離DAとして方向に対応させて記録する(ステップ201e)。なお、歩道等を考慮し、歩道幅を差し引いた値をDAとして記録する。、
【0017】
ついで、全方向について距離DAを測定したかチェックし(ステップ201f)、全方向について距離DAを測定してなければ設定方向を所定角度回転し(ステップ201g)、以後、ステップ201c以降の処理を繰返す。
以上の検出対象物存在領域の特定処理によれば、図10(A)に示すように斜線で示す基準高さh0以上の建造物が存在する場合における検出対象物存在領域は図10(B)の斜線で示す領域になる。なお、図10(B)では、自車CARから他車が物理的に存在できないであろうとする基準距離以内の領域(歩道を考慮して5m以内の領域)は検出対象物存在領域から除外している。これは、歩道などを考慮すると自車から建造物までの距離が5m以上ないと、その間に他車が存在することができないからである。しかし、必ずしも除外しなくても良い。
【0018】
図8に戻って、検出対象物存在領域の特定が終了すれば、障害物検出制御装置53は、スキャン対象外の物体までの距離DAが設定距離(歩道などを考慮して5m)以上の方向をスキャン方向として決定する(ステップ202)。すなわち、DA<5mの方向はスキャン方向から除外し、その方向の処理はスキップする。
ついで、スキャン方向へのスキャンを指示し(ステップ203)、レーダよりスキャン方向の物体までの測定距離DBを取得する(ステップ204)。そして、該スキャン方向における路側建造物迄の距離DAと測定距離DBを比較する(ステップ205)。
DA>DBであれば、他車などの障害物が道路上に存在するからモニタ54に表示すると共に異常に接近している場合には警報装置55より音声で注意を促す(ステップ206)。また、他車までの距離に応じて自動的に減速するように制御することもできる。
【0019】
しかる後、全方向にスキャン完了したかチェックし(ステップ207)、チェック完了していなければステップ203に戻り、次のスキャン方向にスキャンを指示して以降の処理を繰返す。
なお、3D地図データは予め車載機に内蔵しておいても良いし、必要な領域だけを通信等により外部から供給するようにしてもよい。
【0020】
【発明の効果】
以上本発明によれば、地図情報を参照して自車がレーダの物体検出感度の変更開始点に到来したか監視し、到来すれば、レーダの物体検出感度を変更し、自車が前記レーダの物体検出感度の復帰点に到来したか監視し、到来すれば、レーダの物体検出感度を元の値に戻すようにしたから、トンネル、橋などで検知状況が環境によって変化しても、精度よく必要な物体を検出することができる。
又、本発明によれば、三次元地図情報を参照して、自車位置から3600の各方向における路側建造物までの距離DAを算出し、該距離で検出対象物存在領域を特定し、各方向における物体までの距離DBを測定し、該距離に応じた地点が前記検出対象物存在領域内に存在していれば、すなわちDB<DAであれば、車両周辺の道路上に物体が存在していると認識し、認識結果を出力するようにしたから、スキャン対象外の物体(路側構造物)とスキャン対象物(他車など)を区別することなくスキャン対象物を検出でき、しかも距離の比較によるだけスキャン対象物を検出することができる。
また、他車が存在しうる範囲のみをスキャンすることができるため、無駄なスキャン動作が発生しない(効率的なスキャンが可能である)。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の概略説明図である。
【図2】受信感度に応じたレーダ画面説明図である。
【図3】第1実施例のブロック構成図である。
【図4】第1実施例のレーダの感度制御処理フローである。
【図5】第2実施例の概略説明図である。
【図6】第2実施例のブロック構成図である。
【図7】 3600スキャン可能なレーダの説明図である。
【図8】第2実施例の障害物検出処理フロである。
【図9】検出対象物存在領域特定処理フローである。
【図10】検出対象物存在領域特定説明図である。
【図11】従来のレーダ画面説明図である。
【符号の説明】
51 自車位置測定装置
52 地図データべース
53 障害物検出制御装置
54 モニター
55 警報装置
56 レーダ
61 レーダ制御部
62 送受信回路
63 ビーム走査型アンテナ
Claims (11)
- 車両周辺の物体を検出する物体検出装置において、
自車位置を検出する自車位置検出装置、
三次元地図情報を保持する三次元地図データベース、
自車位置周辺の前記三次元地図情報を参照して、自車位置から建造物までの360 0 の各方向における距離D A を算出し、自車位置から該距離D A 内の領域を検出対象物存在領域として特定する領域特定手段、
各方向において物体までの距離D B を測定し、該方向の前記距離D A と該測定距離D B の大小を比較して前記領域内に存在する物体を検出する物体検出手段、
該検出結果を出力する手段、
を備えたことを特徴とする物体検出装置。 - 前記建造物は、自車位置から所定高さ以上の建造物である、ことを特徴とする請求項1記載の物体検出装置。
- 前記物体検出手段による検出可能範囲内に建造物が存在しない場合には、自車位置から検出可能距離内の領域を前記検出対象物存在領域であるとする、
ことを特徴とする請求項2記載の物体検出装置。 - 前記物体検出手段は、各方向にスキャンして物体までの距離DBを測定し、該測定距離に応じた地点が、前記検出対象物存在領域内に存在すれば、道路上の物体であると判断する、
ことを特徴とする請求項1乃至3記載の物体検出装置。 - 前記物体検出手段は、前記検出対象物存在領域を特定する前記距離DAと前記測定距離DBを比較し、DA>DBのとき前記検出対象物存在領域内に物体が存在すると判断する、
ことを特徴とする請求項4記載の物体検出装置。 - 前記物体検出手段は、ある方向において、自車位置から前記建造物までの距離DAが設定距離以下の場合、該方向の物体検出処理をスキップする、
ことを特徴とする請求項4記載の物体検出装置 - 車両周辺の道路上の物体を検出する物体検出方法において、
三次元地図情報を参照して、自車位置から3600の各方向における建造物までの距離DAを算出し、該距離で検出対象物存在領域を特定し、
各方向における物体までの距離DBを測定し、
該物体までの測定距離D B と該方向の前記距離D A との大小を比較し、
比較結果に基づいて前記領域内に存在する物体を検出し、
検出結果を出力する、
ことを特徴とする物体検出方法。 - 前記建造物は所定高さ以上の建造物である、
ことを特徴とする請求項7記載の物体検出方法。 - 距離測定手段による測定可能範囲内に建造物が存在しない場合には、自車位置から測定可能距離内の領域を前記検出対象物存在領域であるとする、
ことを特徴とする請求項7記載の物体検出方法。 - 前記検出対象物存在領域を特定する前記距離DAと前記測定距離DBを比較し、DA>DBのとき前記検出対象物存在領域内に物体が存在すると判断する、
ことを特徴とする請求項7乃至9記載の物体検出方法。 - ある方向において、自車位置から前記建造物までの距離DAが設定距離以下の場合、該方向の物体検出処理をスキップする、
ことを特徴とする請求項7記載の物体検出方法。
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