JP4914787B2

JP4914787B2 - 車両用物体検知装置

Info

Publication number: JP4914787B2
Application number: JP2007224497A
Authority: JP
Inventors: 裕章谷; 弘之小池
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP2009059082A

Description

本発明は、車両用物体検知装置に関する。

従来、例えばレーダ装置により検知される先行車両と自車との車間距離から相対速度を取得し、先行車両に対する所定の車間距離を維持するようにして自車の車速を制御する際に、車間距離のばらつき（つまり検出誤差）に伴う相対速度の誤差を低減するフィルタ処理の時定数を車間距離および車速に応じて変更する車間距離制御装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
この車間距離制御装置においては、例えば車間距離が小さい又は車速が大きいときには、時定数を小さくして制御の応答性を向上させ、例えば車間距離が大きい又は車速が小さいときには、時定数を大きくして制御の安定性を向上させるようになっている。
特開平６−４０２７０号公報

ところで、上記従来技術に係る車間距離制御装置においては、先行車両に対する車間距離のばらつきに伴う相対速度の誤差を低減するフィルタ処理の時定数を変更しているが、自車周辺の物体との接触を回避する制御においては、レーダ装置等により検出される物体の位置のばらつきに伴う相対速度の誤差を低減することが望まれる。
例えば水平方向で走査される電磁波の形状が略扇形となる場合には、物体の横方向位置（つまり、自車の進行方向に交差する方向での位置）の検出精度は、遠方ほど低下することになる。そして、この横方向位置のばらつきを低減するフィルタ処理を実行する際には、物体との接触を回避する制御に遅れが生じることを防止することが望まれる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、物体の位置検知誤差を低減させつつ、所望の応答性を確保することが可能な車両用物体検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る車両用物体検知装置は、所定の時間間隔で自車周辺の所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの前記電磁波の反射波を受信する発受信手段（例えば、実施の形態でのレーダ装置１５）と、前記反射波に基づいて自車と前記物体との相対位置及び相対距離からなる相対状態量を算出する相対状態量算出手段（例えば、実施の形態での相対状態量算出部３２）と、前記相対状態量に基づいて自車と前記物体との相対速度を算出する相対速度算出手段（例えば、実施の形態での相対速度算出部３３）と、所定のフィルタ時定数により前記相対速度を補正する相対速度補正手段（例えば、実施の形態での相対速度補正部３４）と、自車の運動状態に基づいて自車の走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段（例えば、実施の形態での自車軌跡推定部３１）とを備え、前記相対速度補正手段は、前記走行軌跡に対する前記物体の距離に基づいて、前記フィルタ時定数を変更しており、自車の運動状態と前記相対位置とに基づいて前記物体の絶対位置を算出する絶対位置算出手段（例えば、実施の形態での絶対位置算出部３６）を備え、前記絶対位置算出手段は、前記絶対位置の時系列での変化量が所定値未満の場合に、自車進行方向に対する横方向の絶対位置は変化していないと認識する。

さらに、本発明の第２態様に係る車両用物体検知装置では、前記絶対位置算出手段は、前記相対距離に基づいて前記所定値を設定する。

さらに、本発明の第３態様に係る車両用物体検知装置では、前記相対速度補正手段は、前記相対距離と、前記走行軌跡に対する前記物体の距離とに基づいて、自車に対して同等の前記相対距離を有する前記物体に対して、自車の前記走行軌跡に対する前記物体の距離が増大することに伴い、前記フィルタ時定数が増大傾向に変化するようにして、前記フィルタ時定数を変更する。

本発明の第１態様に係る車両用物体検知装置によれば、自車の走行軌跡に対する物体の距離に基づいてフィルタ時定数を変更することから、自車の走行軌跡に対して相対的に遠方の物体に対しては、位置検知誤差を適切に低減することができ、自車の走行軌跡に対して相対的に近接した物体（例えば、自車の走行軌跡を横切る他車両等）に対しては、迅速に位置検知を行うことができる。
さらに、絶対位置の時系列での変化量が所定値未満の場合に、自車進行方向に対する横方向の絶対位置は変化していないと認識することから、位置検知誤差に起因する絶対位置の誤算出を防止することができる。
本発明の第２態様に係る車両用物体検知装置によれば、相対距離に応じて変化する位置検知誤差の度合いに応じて所定値を設定することから、位置検知誤差に起因する絶対位置の誤算出を、より一層、的確に防止することができる。
本発明の第３態様に係る車両用物体検知装置によれば、自車の走行軌跡に対する物体の距離と相対距離とに基づいてフィルタ時定数を変更することから、自車の走行軌跡および自車位置に対して相対的に遠方の物体に対しては、位置検知誤差を適切に低減することができ、自車の走行軌跡および自車位置に対して相対的に近接した物体に対しては、迅速に位置検知を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置について添付図面を参照しながら説明する。
この発明の実施形態に係る車両用物体検知装置１０は、例えば図１に示すように、ヨーレートセンサ１１と、舵角センサ１２と、車速センサ１３と、ナビゲーション装置１４と、レーダ装置１５と、制御装置１６と、ブレーキアクチュエータ１７と、警報装置１８とを備えて構成されている。

ヨーレートセンサ１１は自車のヨーレート、つまり車両重心の上下方向軸回りの回転角であるヨー角の変化量を検出する。
舵角センサ１２は自車の操舵角（例えば、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさ）に応じた実舵角（転舵角）を検出する。
車速センサ１３は自車の速度（車速）を検出する。
ナビゲーション装置１４は、例えば人工衛星や基地局等から受信した測位信号、あるいは、各センサ１１，１３の検出信号に基づく自律航法の算出処理から自車の現在位置を検出すると共に、この現在位置の情報に基づいて所定の道路データに対するマップマッチングを行い、現在位置の検出結果を補正する。そして、この現在位置、あるいは、各種の入力装置（例えば、タッチパネル等）を介して操作者により入力された適宜の位置情報に対して、モニタ（図示略）上での地図表示を制御すると共に、経路探索や経路誘導等の処理を行う。

レーダ装置１５は、例えばレーザ光やミリ波等の電磁波を自車の進行方向前方の検知領域に向けて発信すると共に、この発信された電磁波が検知領域内に存在する物体によって反射されることで生じた反射波を受信するビームスキャン型のレーダ２１と、発信した電磁波と受信した電磁波（反射波）とを混合してビート信号を生成する制御部２２とを備えて構成されている。
このレーダ装置１５の検知領域は、三次元での角度方向に対して設定された複数の走査領域に分割されており、レーダ装置１５は複数の走査領域に分割された検知領域を走査する。

制御装置１６は、例えば、自車軌跡推定部３１と、相対状態量算出部３２と、相対速度算出部３３と、相対速度補正部３４と、物体距離算出部３５と、絶対位置算出部３６と、絶対位置記憶部３７と、車両制御部３８とを備えて構成されている。

自車軌跡推定部３１は、各センサ１１，１２，１３の検出信号およびナビゲーション装置１４にて算出された自車の現在位置の情報に基づき自車の走行軌跡を推定する。

相対状態量算出部３２は、レーダ装置１５の制御部２２から出力されるビート信号に基づき、レーダ２１によって受信された反射波が生成された位置、つまりレーダ２１から発信された電磁波が自車の外界に存在する物体の表面上で反射した際の反射点を算出し、この反射点から自車と物体との相対位置及び相対距離からなる相対状態量を算出する。
相対速度算出部３３は、自車と、レーダ２１によって検知された物体との相対位置及び相対距離からなる相対状態量に基づき、例えば相対状態量の時系列変化から自車と物体との相対速度を算出する。

相対速度補正部３４は、所定のフィルタ時定数によるフィルタ（例えば、低域通過フィルタ等）により、自車と、レーダ２１によって検知された物体との相対速度の統計的変動（つまり、ばらつき誤差）を低減する補正を行う。
また、相対速度補正部３４は、物体距離算出部３５により算出される自車の走行軌跡に対する物体の距離と、自車と物体との相対距離とに基づき、フィルタ時定数を変更する。

例えば、相対速度補正部３４は、自車に対して同等の相対距離を有する物体に対して、自車の走行軌跡に対する物体の距離が増大することに伴い、フィルタ時定数が増大傾向に変化するように設定しており、例えば図２および図３に示す一例では、自車に対して同等の相対距離Ｌを有する第１〜第３物体に対して、自車の走行軌跡（自車軌跡）に対する距離Ｄがゼロ以上かつ所定の第１閾値Ｄ＿ＴＨＲ１未満の場合に第１フィルタ時定数Ｃ１を設定し、距離Ｄが所定の第１閾値Ｄ＿ＴＨＲ１以上かつ所定の第２閾値Ｄ＿ＴＨＲ２（＞Ｄ＿ＴＨＲ１）未満の場合に第２フィルタ時定数Ｃ２（＞Ｃ１）を設定し、距離Ｄが所定の第２閾値Ｄ＿ＴＨＲ２以上の場合に第３フィルタ時定数Ｃ３（＞Ｃ２）を設定する。

絶対位置算出部３６は、各センサ１１，１２，１３の検出信号およびナビゲーション装置１４にて算出された自車の現在位置の情報に基づく自車の運動状態と、自車と物体との相対位置とに基づいて、物体の絶対位置を算出する。
絶対位置記憶部３７は、絶対位置算出部３６にて算出した物体の絶対位置を時系列データとして記憶する。
さらに、絶対位置算出部３６は、物体の絶対位置の時系列での変化量が所定値未満の場合に、自車進行方向に対する横方向の絶対位置（つまり横対地位置）は変化していないと判定しており、この判定処理の閾値である所定値を自車と物体との相対距離に基づいて設定する。
例えば、絶対位置算出部３６は、自車の車速およびヨーレート等に基づき、自車と物体との横相対速度（つまり、自車進行方向に直交する横方向での相対速度）を横対地速度に変換しており、検出開始時からの横対地位置の変化量が所定値以下であれば、算出した横対地速度を無視する。

車両制御部３８は、例えば相対速度算出部３３から出力される自車と物体との相対速度あるいは相対速度補正部３４にて補正された相対速度と、絶対位置算出部３６から出力される絶対位置とに応じて、警報の出力タイミングおよび出力内容等を設定すると共に、物体と自車との衝突発生を回避あるいは衝突発生時の被害を軽減するようにして自車の走行状態を制御する走行制御の実行タイミングおよび制御内容（例えば、減速制御時の減速度等）等を設定する。そして、設定した制御内容に応じて、ブレーキアクチュエータ１７による減速動作を制御する制御信号や自車の操舵機構（図示略）の操向動作を制御する制御信号や自車の変速機構（図示略）の変速動作を制御する制御信号や警報装置１８の報知動作を制御する制御信号等を出力する。

例えば、図４に示すように、相対状態量算出部３２は、レーダ装置１５の検知領域内に存在する物体（例えば、他車両）の側面上に検知された複数の反射点から物体の輪郭線を算出し、自車と物体との相対速度と物体の絶対位置とに基づき物体の重心位置に対する線状の移動軌跡を算出し、この移動軌跡を中心として物体の輪郭線を含む帯状領域を物体の移動領域として算出する。そして、車両制御部３８は、この物体の移動領域と、自車軌跡推定部３１により推定される自車の走行軌跡（自車軌跡：例えば自車の重心位置に対する線状の移動軌跡を中心として自車の車幅相当の幅を有する帯状領域）とが交差する領域を衝突予測領域として設定する。
そして、車両制御部３８は、自車の走行軌跡において自車の前端から衝突予測領域までの距離Ｄｔと、物体の移動軌跡において物体の前端から衝突予測領域までの距離Ｄｙ１と、自車の車幅相当の幅と物体の移動軌跡の方向での長さとを距離Ｄｙ１に加算して得た距離Ｄｙ２と、自車の車速Ｖｏと、物体の移動軌跡の方向での速度Ｖｙとに基づき、自車が衝突予測領域に到達するのに要する自車到達時間ＴＴＣｔ（＝Ｄｔ／Ｖｏ）と、物体が衝突予測領域に到達するのに要する物体到達時間ＴＴＣｙ１（＝Ｄｙ１／Ｖｙ）と、物体が衝突予測領域を通過するのに要する物体通過時間ＴＴＣｙ２（＝Ｄｙ２／Ｖｙ）とを算出する。
そして、車両制御部３８は、自車到達時間ＴＴＣｔが物体到達時間ＴＴＣｙ１よりも長く、かつ、自車到達時間ＴＴＣｔが物体通過時間ＴＴＣｙ２よりも短い場合に、自車と物体とが衝突する可能性があると判定する。

なお、警報装置１８は、例えば、触覚的伝達装置と、視覚的伝達装置と、聴覚的伝達装置とを備えて構成されている。
触覚的伝達装置は、例えばシートベルト装置や操舵制御装置等であって、車両制御部３８から入力される制御信号に応じて、例えばシートベルトに所定の張力を発生させて自車の乗員が触覚的に知覚可能な締め付け力を作用させたり、例えばステアリングホイールに自車の運転者が触覚的に知覚可能な振動（ステアリング振動）を発生させることによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
視覚的伝達装置は、例えば表示装置等であって、車両制御部３８から入力される制御信号に応じて、例えば表示装置に所定の警報情報を表示したり、所定の警報灯を点滅させることによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
聴覚的伝達装置は、例えばスピーカ等であって、車両制御部３８から入力される制御信号に応じて所定の警報音や音声等を出力することによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。

本実施の形態による車両用物体検知装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用物体検知装置１０の動作について説明する。

先ず、例えば図５に示すステップＳ０１においては、自車の車速、ヨーレートおよび現在位置等からなる車両状態量を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、自車の車両状態量に基づき、自車の走行軌跡（自車軌跡：例えば自車の重心位置に対する線状の移動軌跡を中心として自車の車幅相当の幅を有する帯状領域）を推定する。

次に、ステップＳ０３においては、レーダ２１から発信された電磁波の反射点を算出し、この反射点から、レーダ装置１５の検知領域内に存在する物体と、自車との相対位置及び相対距離からなる相対状態量を算出する。
次に、ステップＳ０４においては、相対状態量の時系列変化から自車と物体との相対速度を算出する。

次に、ステップＳ０５においては、自車の走行軌跡に対する物体の距離と、自車と物体との相対距離とに基づき、フィルタ時定数を設定する。例えば、自車の走行軌跡（自車軌跡）に対する距離Ｄがゼロ以上かつ所定の第１閾値Ｄ＿ＴＨＲ１未満の場合に第１フィルタ時定数Ｃ１を設定し、距離Ｄが所定の第１閾値Ｄ＿ＴＨＲ１以上かつ所定の第２閾値Ｄ＿ＴＨＲ２（＞Ｄ＿ＴＨＲ１）未満の場合に第２フィルタ時定数Ｃ２（＞Ｃ１）を設定し、距離Ｄが所定の第２閾値Ｄ＿ＴＨＲ２以上の場合に第３フィルタ時定数Ｃ３（＞Ｃ２）を設定する。

次に、ステップＳ０６においては、フィルタにより自車と物体との相対位置（例えば、自車進行方向に直交する横方向での相対位置、つまり横位置）および相対速度（例えば、自車進行方向に直交する横方向での相対速度、つまり横速度）を補正する。

次に、ステップＳ０７においては、自車と物体とに対する衝突予測領域を算出する。
次に、ステップＳ０８においては、自車が衝突予測領域に到達するのに要する自車到達時間ＴＴＣｔを算出する。
次に、ステップＳ０９においては、物体が衝突予測領域に到達するのに要する物体到達時間ＴＴＣｙ１と、物体が衝突予測領域を通過するのに要する物体通過時間ＴＴＣｙ２とを算出する。

次に、ステップＳ１０においては、自車到達時間ＴＴＣｔが物体到達時間ＴＴＣｙ１よりも長く、かつ、自車到達時間ＴＴＣｔが物体通過時間ＴＴＣｙ２よりも短いか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１１に進む。

次に、ステップＳ１１においては、自車到達時間ＴＴＣｔが所定閾時間ＴＴＣｔｈｒ（例えば、２．５秒等）未満であるか否かを判定する。なお、所定閾時間ＴＴＣｔｈｒは、例えば、後述する衝突回避制御の実行開始に伴って実際に車両状態が変化し始めるまでに要する時間（例えば、ブレーキアクチュエータ１７による減速動作の開始から実際にブレーキが効き始めるまでの時間等）の上限値等とされている。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１２に進む。

そして、ステップＳ１２においては、物体と自車との衝突発生を回避あるいは衝突発生時の被害を軽減するようにして警報装置１８の報知動作を制御する警報制御および自車の走行状態を制御する走行制御等からなる衝突回避制御の実行を開始する。
そして、ステップＳ１３においては、例えば、衝突回避制御の実行開始に伴って実際に車両状態が変化し始めてから所定の設定時間（例えば、１秒等）の経過後に衝突回避制御の実行を停止し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による車両用物体検知装置１０によれば、自車の走行軌跡に対する物体の距離に基づいてフィルタ時定数を変更することから、自車の走行軌跡および自車位置に対して相対的に遠方の物体に対しては、位置検知誤差を適切に低減することができ、自車の走行軌跡および自車位置に対して相対的に近接した物体（例えば、自車の走行軌跡を横切る他車両等）に対しては、迅速に位置検知を行うことができる。
しかも、物体の絶対位置の時系列での変化量が所定値未満の場合に、自車進行方向に対する横方向の絶対位置は変化していないと認識することから、位置検知誤差に起因する絶対位置の誤算出を防止することができる。また、相対距離に応じて変化する位置検知誤差の度合いに応じて判定閾値である所定値を設定することから、位置検知誤差に起因する絶対位置の誤算出を、より一層、的確に防止することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置の構成図である。自車の走行軌跡に対する物体の距離に応じて変化するフィルタ時定数の一例を示す図である。自車に対して同等の相対距離Ｌを有する第１〜第３物体を示す図である。自車と、レーダ装置の検知領域内に存在する物体（例えば、他車両）との衝突予測領域の一例を示す図である。図１に示す車両用物体検知装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０車両用物体検知装置
１５レーダ装置（発受信手段）
３１自車軌跡推定部（走行軌跡予測手段）
３２相対状態量算出部（相対状態量算出手段）
３３相対速度算出部（相対速度算出手段）
３４相対速度補正部（相対速度補正手段）
３６絶対位置算出部（絶対位置算出手段）

Claims

所定の時間間隔で自車周辺の所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの前記電磁波の反射波を受信する発受信手段と、
前記反射波に基づいて自車と前記物体との相対位置及び相対距離からなる相対状態量を算出する相対状態量算出手段と、
前記相対状態量に基づいて自車と前記物体との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
所定のフィルタ時定数により前記相対速度を補正する相対速度補正手段と、
自車の運動状態に基づいて自車の走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段とを備え、
前記相対速度補正手段は、前記走行軌跡に対する前記物体の距離に基づいて、前記フィルタ時定数を変更しており、
自車の運動状態と前記相対位置とに基づいて前記物体の絶対位置を算出する絶対位置算出手段を備え、
前記絶対位置算出手段は、前記絶対位置の時系列での変化量が所定値未満の場合に、自車進行方向に対する横方向の絶対位置は変化していないと認識することを特徴とする車両用物体検知装置。
前記絶対位置算出手段は、前記相対距離に基づいて前記所定値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用物体検知装置。
前記相対速度補正手段は、前記相対距離と、前記走行軌跡に対する前記物体の距離とに基づいて、自車に対して同等の前記相対距離を有する前記物体に対して、自車の前記走行軌跡に対する前記物体の距離が増大することに伴い、前記フィルタ時定数が増大傾向に変化するようにして、前記フィルタ時定数を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用物体検知装置。