JP5569591B2 - 道路形状推定装置及び道路形状推定方法 - Google Patents

道路形状推定装置及び道路形状推定方法 Download PDF

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Description

本発明は、道路形状推定装置に関し、より特定的には、車両に搭載され、当該車両が走行している道路の形状を推定する道路形状推定装置に関する。
従来、車両が走行する道路の形状を推定し、当該道路形状に応じて車両の操舵を制御したり、車両の衝突の危険を報知したりする車載システムが開発されている。上記のような車載システムでは、適切に車両を制御するために道路の形状を正確に推定する必要がある。このような道路の形状を推定するための装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示される車両用道路形状認識装置は、ガードレール等の路側静止物の位置および形状を、電波レーダーから得られる複数の検出点に基づいて検出する。具体的には、車両用道路形状認識装置は、電波レーダーにより得られた複数の検出点のうち近接する検出点同士から成る検出点グループを抽出し、当該検出点グループをガードレール等の路側静止物として検出する。一般的に、ガードレール等の路側静止物は、車両が走行する道路に沿って配置され、当該道路と似た形状を成している。したがって、車両用道路形状認識装置は、上記のようにして検出したガードレール等の路側静止物を表す検出点グループの形状に基づいて道路形状を推定算出することができる。
特開２００７−１６１１６２号公報
上述の道路形状に応じて車両の操舵を制御したり、車両の衝突の危険を報知したりする車載システムでは、車両が進行するにつれ刻々と変化する道路形状に応じて素早く制御を行う必要がある。すなわち、車両が進行する道路形状を素早く且つ正確に推定可能な道路形状認識装置が求められる。しかしながら、従来の道路形状認識装置では、道路形状を充分に早く算出できないおそれがあった。
具体的には、上記特許文献１のような車両用道路形状認識装置では、単純に一定方位内で一定距離内に存在する点同士をグループ化している。ここで、電波レーダーから得られる検出点は膨大な数であると考えられ、全ての検出点を基準として上記のようなグループ化の処理を順次行った場合、処理量が膨大となるおそれがあった。すなわち、グループ化の処理に要する時間が長くなり、道路の形状をリアルタイムに推定することが困難であった。
また、このような事情を鑑みて、演算処理速度の速い高価な処理装置を用いた場合、商品としてのコストが高くなってしまう問題がある。
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、道路形状を素早く、且つ低コストで推定可能とする道路形状推定装置を提供することを目的とする。
すなわち、第１の局面は、車両に搭載され、当該車両が走行する道路の形状を推定する道路形状推定装置であって、車両周囲の静止物の存在位置を複数の検出点として検出する物体検出部と、複数の検出点各々と車両との位置関係に基づいて、当該複数の検出点の中から道路の一部である可能性が高い開始点を決定する開始点決定部と、開始点を始点とし、検出点の何れかを接続先として順次接続し、グループ化する検出点接続部と、検出点がグループ化されて成る接続線の形状を道路の形状として推定する道路形状推定部とを備えることを特徴とする、道路形状推定装置である。
第２の局面は、第１の局面において、検出点のうち、所定の条件を満たす点を開始点候補として選定する開始点候補選定部をさらに備え、開始点決定部は、開始点候補のうち、車両までの距離が最も近い点を開始点として決定することを特徴とする。
第３の局面は、第２の局面において、物体検出部により検出された検出点の情報を記憶する記憶部をさらに備え、開始点候補選定部は、記憶部に記憶された検出点の過去における存在位置に基づいて、検出点が道路に沿って配置された路側静止物である可能性を示す信頼度を算出し、当該信頼度が予め定められた閾値以上であるか否か判定する信頼度判定部を含み、開始点候補選定部は、信頼度判定部により検出点の信頼度が閾値以上であると判定されていることを条件の１つとして開始点候補を選定することを特徴とする。
第４の局面は、第３の局面において、記憶部に記憶された過去の検出点の情報に基づいて、当該過去の検出点の現時点における存在位置を検出点として外挿する外挿処理部をさらに備え、開始点候補選定部は、物体検出部により実際に検出された検出点、および外挿処理部により外挿された検出点のうち、所定の条件を満たす点を開始点候補として選定することを特徴とする。
第５の局面は、第４の局面において、信頼度判定部は、検出点が外挿処理部により外挿された点である場合、当該検出点の信頼度を比較的小さな値として算出し、検出点が物体検出部により実際に検出された点である場合、当該検出点の信頼度を比較的大きな値として算出することを特徴とする。
第６の局面は、第２から５の何れか局面において、開始点候補選定部は、検出点が検出点が車両前方の予め定められた除外領域の外部に存在するか否かを判定する領域判定部を含み、開始点候補選定部は、領域判定部により検出点が車両前方の予め定められた除外領域の外部に存在すると判定されていることを条件の１つとして開始点候補を選定することを特徴とする。
第７の局面は、第６の局面において、除外領域は、車両から前方へ帯状に延びる領域であり、当該車両の車幅以上の幅を有することを特徴とする。
第８の局面は、第１から７の何れかの局面において、検出点接続部は、接続先となる検出点を探索するための接続範囲を、接続元である検出点を基準として当該検出点の位置に応じて設定する接続範囲設定部と、接続範囲内部に存在する検出点のうち、接続元である検出点までの距離が最も短い点を接続先の検出点として選択する接続先選択部と、接続元の検出点と接続先の検出点とを線分で接続し、当該接続先の検出点を新たな接続元の検出点として設定する線分接続部とを含むことを特徴とする。
第９の局面は、第８の局面において、接続範囲設定部は、接続範囲を設定する基準となる検出点から車両までの距離が長いほど、接続範囲を広範囲に設定することを特徴とする。
第１０の局面は、第８または９の局面において、接続範囲は、平面視矩形状の領域であり、接続範囲設定部は、接続元に接続された線分が示す方向に応じて、今回設定する接続範囲を回転させて設定することを特徴とする。
第１１の局面は、車両に搭載され、当該車両が走行する道路の形状を推定する道路形状推定方法であって、車両周囲の静止物の存在位置を複数の検出点として検出する物体検出工程と、複数の検出点各々と車両との位置関係に基づいて、当該複数の検出点の中から開始点を決定する開始点決定工程と、開始点を始点とし、検出点の何れかを接続先として順次接続し、グループ化する検出点接続工程と、検出点がグループ化されて成る接続線の形状を道路の形状として推定する道路形状推定工程とを含むことを特徴とする
第１の局面によれば、道路形状を素早く、且つ低コストで推定することができる。具体的には、適切に決定された開始点から検出点を順次接続することによって、検出点がグループ化されるため、従来のように全ての検出点を基準としてグループ化の処理をする必要がない。すなわち、不要なグループ化の処理を行うことなく、処理量を低減することができる。故に、道路形状を推定するために要する時間を従来に比べて短くすることができる。
第２の局面によれば、開始点を適切に決定し、道路形状を正確に推定することができる。物体検出部として、例えばレーダー装置等を用いて静止物を検出する場合、比較的車両の遠方に存在する検出点より、比較的車両の近傍に存在する検出点の方が、位置のばらつきが小さく、より正確に物体の位置を示している可能性が高いと考えられる。したがって、比較的車両までの距離が近い検出点を開始点とすることにより、路側静止物の形状を正確に検出し、これに近似するであろう道路形状を正確に推定することができる。
第３の局面によれば、より適切に開始点を決定することができる。具体的には、過去の位置の変遷に基づいて路側静止物である可能性が低いと判定された検出点を開始点候補から除外し、路側静止物を示す可能性が高い検出点を開始点として用いることができる。
第４の局面によれば、継続的に検出されていた静止物の検出点が、ノイズ等の影響で一時的に検出されなかった場合であっても、現時点における検出点の位置を推定し、検出されているものとして取り扱うことができる。したがって、路側静止物の形状を、より正確に検出することができる。
第５の局面によれば、簡単な処理で信頼度を算出することができる。
第６および７の局面によれば、より適切に開始点を決定することができる。具体的には、車両の正面上には路側物は存在しないと考えられる。したがって、車両の前方の所定領域に存在する検出点を開始点候補から除外することによって、路側静止物を示す可能性が高い検出点を開始点として用いることができる。
第８の局面によれば、道路の形状を、より正確に推定することができる。具体的には、接続元の検出点の位置に応じて接続先を検出するための接続範囲を設定することによって、例えば、道路がカーブし、路側静止物がこれに沿って湾曲している場合であっても、当該湾曲に応じた接続範囲を設定することができる。したがって、適切な検出点を順次接続して路側静止物の形状を正確に検出し、これに近似するであろう道路形状を正確に推定することができる。
第９の局面によれば、接続範囲を適切に設定することができる。具体的には、物体検出部として、レーダー装置等を用いた場合、レーダー装置から遠方に位置する物体ほど角度分解能が低下する傾向があると考えられる。すなわち、比較的遠方においては検出点の間隔が広くなると考えられる。したがって、比較的遠方の検出点同士を接続する際には、比較的近くに存在する検出点同士を接続する場合に比べて、広い範囲で接続先となる検出点を探索することが好ましい。故に、基準となる検出点から車両までの距離に応じて探索範囲の広さを変更することにより、接続範囲を適切に設定し、検出点を好適に接続することができる。
第１０の局面によれば、接続範囲を適切に設定することができる。具体的には、検出点群を順次接続して成る接続線の延長線近傍に存在する検出点は、当該検出点群と同一の静止物の一部である可能性が高いと考えられる。したがって、前回接続された線分が示す方向に応じて接続範囲を設定することによって、同一の静止物の可能性が高い検出点を接続し易くなり、路側静止物の形状を正確に検出することができる。
第１１の局面によれば、第１の局面と同様の効果を奏することができる。
図１は、道路形状推定装置１の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、レーダー装置が直接検出した検出点の一例を示す図である。 図３は、ＥＣＵ１２の機能構成の一例を示すブロック図である。 図４は、ＥＣＵ１２の各機能部が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例である。 図５は、外挿点が外挿された様子を示す図である。 図６は、開始点決定部１２１が実行する開始点決定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。 図７は、信頼度判定部１３０が実行する信頼度判定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。 図８は、信頼度判定処理により検出点の一部が開始点候補から除外される様子を示す図である。 図９は、領域判定部１３１により検出点の一部が開始点候補から除外される様子を示す図である。 図１０は、接続範囲設定部１２３が実行する接続範囲設定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。 図１１は、接続範囲が設定される様子を示す図である。 図１２は、接続範囲の縦寸法Ｌｙを算出するための関数を表すグラフの一例である。 図１３は、接続範囲の横寸法Ｌｘを算出するための関数を表すグラフの一例である。 図１４は、係数αを算出するための関数を表すグラフの一例である。 図１５は、接続範囲を回転させなかった場合に検出点が良好に接続されない事例を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る道路形状推定装置１について説明する。本発明に係る道路形状推定装置１は、自車両１００に搭載され、自車両１００が走行する道路の形状を推定する装置である。なお、以下では自車両１００が走行する道路を自車走行道路と称する。
先ず、図１を参照して道路形状推定装置１のハードウェア構成について説明する。なお、図１は、本発明の実施形態に係る道路形状推定装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、道路形状推定装置１は、レーダー装置１１、およびＥＣＵ１２を備える。また、ＥＣＵ１２は、自車両１００に搭載される車両制御装置５０と電気的に接続される。
レーダー装置１１は、例えば、図２に示すように自車両１００の周囲に存在する静止物の位置を複数の検出点として検出する装置である。すなわち、レーダー装置１１は、請求の範囲に記載の物体検出部に対応する。なお、図２は、レーダー装置１１が直接検出した検出点の一例を示す図である。レーダー装置１１は、自車両１００の前端に搭載され、自車両１００の前方に存在する物体を検出する。レーダー装置１１は、典型的にはミリ波長帯の電磁波を送受信するＦＭ−ＣＷ方式のレーダー装置である。レーダー装置１１は、例えば、電磁波等の検出波信号を自車両１００の前方に照射する。そして、物体に反射された当該検出波信号の反射波に基づいて当該反射点の位置を検出点として検出する。レーダー装置１１は、図２に示すように、自車両１００を原点とし、自車両１００の進行方向を示す軸線をＹ軸、当該Ｙ軸と水平面上で垂直に交差する軸線をＸ軸としたＸＹ座標系で検出点の位置情報を取得する。また、レーダー装置１１は、各検出点が静止物を示すものであるか否か判定する。具体的には、レーダー装置１１は、従来周知の手法を用いて各検出点の自車両１００に対する相対速度を検出する。そして、レーダー装置１１は、相対速度と自車両１００の走行速度とが略同値である場合に、当該検出点が静止物を示すものであると判定する。なお、上記手法は一例であり、レーダー装置１１は、従来周知の手法を用いて検出点が静止物を示すものであるか否か判定して構わない。レーダー装置１１は、このようにして静止物を示すものと判定された検出点の位置情報（ＸＹ座標）をＥＣＵ１２へ送信する。
なお、図２においては、自車走行道路に沿って路側静止物としてガードレール２００が配置されている例を示す。図２に示すように、レーダー装置１１は、ノイズ等の影響により、静止物が存在しない位置において検出点を捕捉する場合がある（例えば、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ６）。
ＥＣＵ１２は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）などの情報処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路などを備える電子制御装置である。ＥＣＵ１２は、車両制御装置５０と電気的に接続される。
以下、図３を参照して、ＥＣＵ１２の機能構成について説明する。図３は、ＥＣＵ１２の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、ＥＣＵ１２は、機能的に、開始点決定部１２１、検出点接続部１２２、道路形状推定部１２６、記憶部１２７、外挿処理部１２８、および開始点候補選定部１２９を備える。なお、検出点接続部１２２は、接続範囲設定部１２３、接続先選択部１２４、および線分接続部１２５を含む。また、開始点候補選定部１２９は、信頼度判定部１３０、および領域判定部１３１を含む。ＥＣＵ１２は、例えば、ＥＣＵ１２が具備するメモリ等に予め格納された制御プログラムをＣＰＵに実行させることにより、開始点決定部１２１、検出点接続部１２２、接続範囲設定部１２３、接続先選択部１２４、線分接続部１２５、道路形状推定部１２６、記憶部１２７、開始点候補選定部１２９、信頼度判定部１３０、および領域判定部１３１として動作する。
開始点決定部１２１は、レーダー装置１１が検出した複数の検出点各々と自車両１００との位置関係に基づいて、当該複数の検出点（例えば、図２のＰ１から７）の中から開始点を決定する機能部である。開始点とは、検出点を連続的に接続して成る接続線の始点となる点である。本実施形態においては、開始点決定部１２１が、開始点候補選定部１２９により開始点候補として選定された検出点の中から開始点を決定する。
検出点接続部１２２は、開始点を始点とし、複数の検出点の何れかを接続先として順次線分で接続する機能部である。接続範囲設定部１２３は、接続先となる検出点を探索するための接続範囲（例えば、図１１のＡａ、Ａｂ、Ａｃ）を、接続元である検出点（例えば、図１１のＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ）を基準として設定する機能部である。接続先選択部１２４は、接続範囲設定部１２３が設定した接続範囲（例えば、図１１のＡｃ）内部に存在する検出点（例えば、図１１のＰｄ、Ｐｅ）のうち、接続元である検出点までの距離が最も短い点（例えば、図１１のＰｄ）を接続先の検出点として選択する機能部である。線分接続部１２５は、接続元の検出点（例えば、図１１のＰａ）と接続先の検出点（例えば、図１１のＰｂ）とを線分で接続し、当該接続先の検出点（例えば、図１１のＰｂ）を新たな接続元の検出点として設定する機能部である。
道路形状推定部１２６は、検出点が順次線分で接続されて成る接続線の形状を自車走行道路の形状として推定する機能部である。
記憶部１２７は、レーダー装置１１が検出した検出点の位置情報（ＸＹ座標）を記憶する機能部である。開始点候補選定部１２９は、開始点候補となる検出点を信頼度判定部１３０および領域判定部１３１の判定結果に基づいて選定する機能部である。信頼度判定部１３０は、現在検出されている検出点が自車走行道路に沿って配置された路側静止物である可能性を示す信頼度Ｒの値を算出し、信頼度Ｒが予め定められた閾値以上であるか否か判定する機能部である。領域判定部１３１は、検出点が車両前方の予め定められた除外領域Ａｅｘ（図９参照）の外部に存在するか否かを判定する機能部である。
図１の説明に戻り、車両制御装置５０は、例えば、ブレーキ制御装置、ステアリング制御装置、および警報装置等の制御装置である。ブレーキ制御装置、ステアリング制御装置、および警報装置は、ＥＣＵ１２から取得した自車走行道路の形状に応じて、各々、自車両１００が自車走行道路を逸脱しないように自車両１００の進行方向や走行速度を制御したり、当該逸脱を予測して自車両１００のドライバーへ警報を発したりする。ＥＣＵ１２が自車走行道路の形状を正しく検出することによって、車両制御装置５０は、適切な車両制御を実行することができる。
次いで、図４を参照して、ＥＣＵ１２が実行する処理について説明する。図４は、ＥＣＵ１２の各機能部が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ１２は、例えば、自車両１００のＩＧ電源がオン状態に設定された場合に図４のフローチャートの処理を開始する。ＥＣＵ１２は、図４のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップＳ１の処理を実行する。
ステップＳ１において、記憶部１２７は、レーダー装置１１から静止物の検出点情報を取得する。記憶部１２７は、取得した検出点の位置情報を、サンプリングした時刻Ｔ（ｎ）と対応付けて記憶する。なお、時刻Ｔ（ｎ）は括弧（）内の添え字ｎが大きいほど最近の時刻を示すものとする。記憶部１２７は、ステップＳ１の処理を完了すると、処理をステップＳ２へ進める。
ステップＳ２において、外挿処理部１２８は、記憶部１２７に記憶された過去に検出された検出点の履歴情報に基づいて現時点における当該検出点の位置を外挿する。外挿とは、過去のサンプリング時において捕捉された検出点の位置および相対速度等から今回のサンプリング時における検出点の位置を予測し、予測した位置近傍に検出点が捕捉されない場合に、その予測した位置に実際に検出点が存在すると仮定する技術である。外挿処理部１２８は、周知の任意の技術を用いて検出点の位置を外挿して良い。以下、本ステップＳ２の処理によって外挿された検出点を外挿点と称する。これに対し、レーダー装置１１により直接検出された検出点を直接検出点と称する。本ステップＳ２の処理によって外挿された検出点の位置情報は、当該検出点が外挿点である旨を示す外挿フラグデータと合わせて記憶部１２７に記憶される。なお、外挿点も直接検出点と同様にサンプリングされた時刻Ｔ（ｎ）と対応付けて記憶される。外挿処理部１２８は、ステップＳ２の処理を完了すると、処理をステップＳ３へ進める。
図２のようにして検出された直接検出点に加えて、ステップＳ２の処理により外挿点が外挿される様子を図５に例示する。図５は、外挿点が外挿された様子を示す図である。図５では、外挿点としてＰ８、Ｐ９が外挿されている。ステップＳ２の処理によれば、継続的に検出されていた静止物の検出点が、ノイズ等の影響で一時的に検出されなかった場合であっても、現時点における検出点の位置を推定し、検出されているものとして取り扱うことができる。したがって、路側静止物の形状を、より正確に検出することができる。
ステップＳ３において、開始点決定部１２１は、開始点決定処理を実行する。開始点決定処理は、複数の検出点の中から開始点を決定する処理である。以下、図６を参照して、開始点決定部１２１が実行する開始点決定処理について説明する。図６は、開始点決定部１２１が実行する開始点決定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。開始点決定部１２１は、図６のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップＳ３１の処理を実行する。
ステップＳ３１において、信頼度判定部１３０は、信頼度判定処理を実行する。信頼度判定処理は、現在検出されている各検出点が自車走行道路に沿って配置された路側静止物である可能性が高いか否かを判定する処理である。以下、図７を参照して、信頼度判定部１３０が実行する信頼度判定処理について説明する。図７は、信頼度判定部１３０が実行する信頼度判定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。信頼度判定部１３０は、図７のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップＳ３１１の処理を実行する。
ステップＳ３１１において、信頼度判定部１３０は、現時点において実際に検出されている検出点、および外挿された検出点のうち信頼度Ｒを未算出の検出点を１つ選択する。なお、以下では、本ステップＳ３１１において選択された検出点を選択点と称する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３１１の処理を完了すると、処理をステップＳ３１２へ進める。
ステップＳ３１２において、信頼度判定部１３０は、選択点の検出履歴が有るか否か判定する。具体的には、記憶部１２７に記憶された過去の検出点情報から選択点と同一物を示すものが有るか否か判定する。選択点が静止物であれば、自車両１００の走行速度に応じてその位置が経時変化する。したがって、信頼度判定部１３０は、例えば、前回サンプリング時において選択点が存在していたであろう位置を選択点の現在の位置および自車両１００の走行速度に基づいて推定する。そして、信頼度判定部１３０は、前回サンプリング時に当該推定された位置近傍において検出点が補足されていた履歴が記憶部１２７に記憶されている場合、当該履歴を選択点の検出履歴として判別する。なお、信頼度判定部１３０は、上記手法に限らず選択点の検出履歴が有るか否かを従来周知の任意の手法を用いて判定して構わない。信頼度判定部１３０は、選択点の検出履歴があると判定した場合、処理をステップＳ３１４へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、選択点の検出履歴が無いと判定した場合、処理をステップＳ３１３へ進める。
ステップＳ３１３において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒに定数γを加算する。定数γは、予め定められた任意の正の定数である。定数γは、例えば、３０に予め設定される。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３１３の処理を完了すると、処理をステップＳ３２３へ進める。
ステップＳ３１４において、信頼度判定部１３０は、時刻Ｔ（ｎ）における選択点が外挿点であるか否かを判定する。具体的には、時刻Ｔ（ｎ）における選択点について外挿フラグデータが記憶部１２７に記憶されているか否かに基づいて判定する。なお、信頼度判定処理を開始して最初にステップＳ３１４の処理を実行する際には、現在時刻Ｔ（ｋ）における選択点が外挿点であるか否かを判定する。信頼度判定部１３０は、時刻Ｔ（ｎ）における選択点が外挿点であると判定した場合、処理をステップＳ３１５へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、選択点が直接検出点であると判定した場合、処理をステップＳ３１８へ進める。
ステップＳ３１５において、信頼度判定部１３０は、選択点が前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）においても外挿された点であるか否か判定する。具体的には、前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）の選択点について外挿フラグデータが記憶されているか否かを記憶部１２７を参照して判定する。信頼度判定部１３０は、選択点が前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）においても外挿点であったと判定した場合、すなわち、連続して外挿された点であると判定された場合、処理をステップＳ３１６へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、選択点が前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）においては直接検出点であったと判定した場合、処理をステップＳ３１７へ進める。
ステップＳ３１６において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒから定数αを減算する。定数αは、γより小さな予め定められた任意の正の定数である。定数αは、例えば、２０に予め設定される。信頼度Ｒの初期値は、例えば、０などの任意の数値として良い。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３１６の処理を完了すると、処理をステップＳ３２１へ進める。
ステップＳ３１７において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒから定数βを減算する。定数βは、αより小さな任意の正の定数である。定数βは、例えば、１０に予め設定される。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３１７の処理を完了すると、処理をステップＳ３２１へ進める。
ステップＳ３１８において、信頼度判定部１３０は、上述ステップＳ３１５と同様にして選択点が前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）には外挿点であったか否か判定する。信頼度判定部１３０は、選択点が前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）には外挿された点であったと判定した場合、処理をステップＳ３１９へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、選択点が前回サンプリング時Ｔ（ｎ−１）においても直接検出点であったと判定した場合、処理をステップＳ３２０へ進める。
ステップＳ３１９において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒに定数βを加算する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３１９の処理を完了すると、処理をステップＳ３２１へ進める。
ステップＳ３２０において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒに定数αを加算する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３２０の処理を完了すると、処理をステップＳ３２１へ進める。
ステップＳ３２１において、信頼度判定部１３０は、選択点の全ての履歴について上記ステップＳ３１４からステップＳ３２０に係る判定処理を行ったか否か判定する。信頼度判定部１３０は、選択点の履歴を全て判定済みであると判定した場合、処理をステップＳ３２３へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、選択点の履歴を未だ全て判定していないと判定した場合、処理をステップＳ３２２へ進める。
ステップＳ３２２において、信頼度判定部１３０は、ｎの値をデクリメントする。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３２２の処理を完了すると、処理をステップＳ３１４へ戻す。
上記ステップＳ３１２からステップＳ３２２の処理によれば、信頼度判定部１３０は、選択点の履歴を新しいものから古いものへ順次切り替えつつ、各サンプリング時点において選択点が外挿点であったか直接検出点であったかに応じて当該選択点の信頼度Ｒの値を増減する。より具体的には、選択点が外挿点である場合、直接検出点である場合に比べて信頼度Ｒが小さく算出される。また、選択点が時間的に連続して外挿されていた場合には、さらに信頼度Ｒの値が小さく算出される。
ステップＳ３２３において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が信頼度最大値Ｒｍａｘ以上であるか否か判定する。信頼度最大値Ｒｍａｘは、信頼度Ｒがとり得る値の最大値である。信頼度最大値Ｒｍａｘは、予め定められた定数であり、例えば、２００に設定される。信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が信頼度最大値Ｒｍａｘ以上であると判定した場合、処理をステップＳ３２４へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が信頼度最大値Ｒｍａｘより小さいと判定した場合、処理をステップＳ３２５へ進める。
ステップＳ３２４において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値を信頼度最大値Ｒｍａｘと同値に設定する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３２４の処理を完了すると、処理をステップＳ３２７へ進める。
ステップＳ３２５において、信頼度Ｒの値が信頼度最小値Ｒｍｉｎ以下であるか否か判定する。信頼度最小値Ｒｍｉｎは、信頼度Ｒがとり得る値の最小値である。信頼度最小値Ｒｍｉｎは、予め定められた定数であり、例えば、０に設定される。信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が信頼度最小値Ｒｍｉｎ以下であると判定した場合、処理をステップＳ３２６へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が信頼度最小値Ｒｍｉｎより大きいと判定した場合、処理をステップＳ３２７へ進める
ステップＳ３２６において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値を信頼度最小値Ｒｍｉｎと同値に設定する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３２６の処理を完了すると、処理をステップＳ３２７へ進める。
ステップＳ３２７において、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が閾値Ｒｔｈより大きいか否か判定する。閾値Ｒｔｈは、信頼度Ｒの値に基づいて選択点を開始点候補から除外するか否かを判定するための閾値である。閾値Ｒｔｈは、予め定められた任意の定数である。信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が閾値Ｒｔｈより大きいと判定した場合、処理をステップＳ３２８へ進める。一方、信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒの値が閾値Ｒｔｈ以下であると判定した場合、処理をステップＳ３２９へ進める。
ステップＳ３２８において、信頼度判定部１３０は、選択点を開始点候補に設定する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３２８の処理を完了すると、処理をステップＳ３３０へ進める。
ステップＳ３２９において、信頼度判定部１３０は、選択点を開始点候補から除外する。信頼度判定部１３０は、ステップＳ３２９の処理を完了すると、処理をステップＳ３３０へ進める。
ステップＳ３３０において、信頼度判定部１３０は、全検出点の信頼度Ｒを算出完了したか否か判定する。信頼度判定部１３０は、信頼度Ｒを算出していない検出点が存在する場合、処理をステップＳ３１１へ戻す。一方、信頼度判定部１３０は、全検出点の信頼度Ｒを算出したと判定した場合、処理を図６のステップＳ３２へ進める。
上記の信頼度判定処理により、図５に示した検出点の一部が開始点候補から除外される様子を図８に例示す。図８は、信頼度判定処理により検出点の一部が開始点候補から除外される様子を示す図である。図８では、検出点Ｐ６およびＰ９が開始点候補から除外される。このように、信頼度判定処理によれば、過去の位置の変遷に基づいて路側静止物である可能性が低いと判定された検出点を開始点候補から除外し、路側静止物を示す可能性が高い検出点を開始点候補とすることができる。
図６の説明に戻り、ステップＳ３２において、領域判定部１３１は、除外領域Ａｅｘの内部に存在する検出点を開始点候補から除外する。除外領域Ａｅｘは、自車両１００から前方へ帯状に延びる領域であり、当該車両の車幅以上の幅を有するものとすることが好ましい（図９参照）。なお、上記の除外領域Ａｅｘは一例であり、自車両前方に予め定めた任意の形状および大きさの領域としても構わない。領域判定部１３１は、ステップＳ３２の処理を完了すると、処理をステップＳ３３へ進める。
上記ステップＳ３２の処理により、図８に示した検出点の一部が開始点候補から除外される様子を図９に例示す。図９は、領域判定部１３１により検出点の一部が開始点候補から除外される様子を示す図である。図９では、検出点Ｐ１が開始点候補から除外される。自車両１００の正面上には路側物は存在しないと考えられる。したがって、ステップＳ３２のようにして自車両１００の前方に存在する検出点を開始点候補から除外することによって、路側静止物を示す可能性が高い検出点のみを開始点候補とすることができる。
ステップＳ３３において、開始点候補選定部１２９は、開始点候補のうち自車両１００に最も近い点を開始点に設定する。開始点候補選定部１２９は、ステップＳ３３の処理を完了すると、処理を図４のステップＳ４へ進める。
レーダー装置１１によって時間的に連続して物体を検出した場合、比較的車両の遠方に存在する検出点より、比較的車両の近傍に存在する検出点の方が、位置のばらつきが小さく、より正確に物体の位置を示している可能性が高いと考えられる。したがって、ステップＳ３３のようにして比較的車両までの距離が近い検出点を開始点とすることにより、路側静止物の形状を正確に検出し、これに近似するであろう道路形状を正確に推定することができる。
例えば、図９に示すように開始点候補Ｐ２からＰ５、Ｐ７、およびＰ８が設定されている場合、開始点候補選定部１２９は、上記ステップＳ３３の処理によって自車両１００から最も近い位置に存在する検出点Ｐ２を開始点として設定する。図９に示したように、上記の開始点決定処理によれば、実際に路側静止物（ガードレール２００）が存在する位置を示す検出点を高い確率で開始点として設定することができる。このように、上記開始点決定処理によれば、開始点を適切に設定することができる。
なお、上記の開始点決定処理は一例であり、ステップＳ３１の処理およびステップＳ３２の処理の実行順序が入れ替えられた態様としても構わない。また、ステップＳ３１の処理が省略された態様としても構わない。この場合、ＥＣＵ１２において信頼度判定部１３０を省略した構成としても良い。また、ステップＳ３２の処理が省略された態様としても構わない。この場合、ＥＣＵ１２において領域判定部１３１を省略した構成として良い。
ステップＳ４において、検出点接続部１２２は、開始点を接続元に設定する。検出点接続部１２２は、ステップＳ４の処理を完了すると、処理をステップＳ５へ進める。
ステップＳ５において、接続範囲設定部１２３は、接続範囲設定処理を実行する。接続範囲設定処理は、接続範囲を設定する処理である。以下、図１０を参照して、接続範囲設定部１２３が実行する接続範囲設定処理について説明する。図１０は、接続範囲設定部１２３が実行する接続範囲設定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。接続範囲設定部１２３は、図１０のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップＳ５１の処理を実行する。
なお、接続範囲設定部１２３により接続範囲が設定される様子を図１１に示す。図１１は、接続範囲が設定される様子を示す図である。図１１に示す通り、接続範囲は接続元を基準として設定される矩形領域である。
ステップＳ５１において、接続範囲設定部１２３は、接続範囲の縦寸法Ｌｙ（図１１参照）を算出する。具体的には、接続範囲設定部１２３は、自車両１００から接続元である検出点までの距離が長いほど、縦寸法Ｌｙが大きくなるよう縦寸法Ｌｙを算出する。より詳細には、接続範囲設定部１２３は、接続元のＹ座標ｐｙおよび図１２のように予め定められた関数に基づいて縦寸法Ｌｙを算出する。なお、図１２は、接続範囲の縦寸法Ｌｙを算出するための関数を表すグラフの一例である。図１２において横軸は接続元である検出点のＹ座標ｐｙを示し、縦軸は縦寸法Ｌｙを示す。接続範囲設定部１２３は、ステップＳ５１の処理を完了すると、処理をステップＳ５２へ進める。
ステップＳ５２において、接続範囲設定部１２３は、接続範囲の横寸法Ｌｘ（図１１参照）を算出する。具体的には、接続範囲設定部１２３は、自車両１００から接続元である検出点までの距離が長いほど、横寸法Ｌｘが大きくなるよう横寸法Ｌｘを算出する。より詳細には、接続範囲設定部１２３は、接続元のＹ座標ｐｙおよび図１３のように予め定められた関数に基づいて横寸法Ｌｘを算出する。なお、図１３は、接続範囲の横寸法Ｌｘを算出するための関数を表すグラフの一例である。図１３において横軸は接続元である検出点のＹ座標ｐｙを示し、縦軸は横寸法Ｌｘを示す。接続範囲設定部１２３は、ステップＳ５２の処理を完了すると、処理をステップＳ５３へ進める。
上記ステップＳ５１およびＳ５２の処理によれば、接続範囲を設定する基準となる接続元の検出点から自車両１００までの距離が長いほど、接続範囲を広範囲に設定される。ここで、レーダー装置１１のような一般的なレーダー装置は、遠方に位置する物体ほど角度分解能が低下する傾向があると考えられる。すなわち、比較的遠方においては検出点の間隔が広くなると考えられる。したがって、比較的遠方の検出点同士を接続する際には、比較的近くに存在する検出点同士を接続する場合に比べて、広い範囲で接続先となる検出点を探索することが好ましい。故に、ステップＳ５１およびＳ５２のようにして、接続元から車両までの距離に応じて探索範囲の広さを変更すれば、検出点を好適に接続することが可能となるのである。
ステップＳ５３において、接続範囲設定部１２３は、接続範囲回転角θを算出する。接続範囲回転角θは、接続範囲を回転する際に用いる回転量である。接続範囲設定部１２３は、接続元に接続された線分が示す方向に応じて接続範囲回転角θを算出する。例えば、任意の検出点Ｐｃを接続元とし、接続範囲としてＡｃを設定する際に、接続範囲回転角θとしてθｃを算出する場合を想定する。検出点Ｐｃは、後述のステップＳ８の処理に基づいて、線分Ｑｂを介して検出点Ｐｂと予め接続されている。先ず、接続範囲設定部１２３は、検出点Ｐｃの座標（ｃｘ，ｃｙ）、検出点Ｐｂの座標（ｂｘ，ｂｙ）、および式（１）に基づいて、線分ＱｂとＹ軸とが成す角度ωｂｃを算出する。
ωｂｃ＝arctan｛（ｃｘ−ｂｘ）／（ｃｙ−ｂｙ）｝ …（１）
次いで、前回、検出点Ｐｂを基準として接続範囲Ａｂを設定する際に計算された接続範囲回転角θをθｂとすると、接続範囲設定部１２３は、ωｂｃ、θｂ、および式（２）に基づいてθｃを算出する。
θｃ＝ωｂｃ×α＋（１−α）×θｂ …（２）
なお、式（２）における係数αは、０以上１以下の係数である。接続範囲設定部１２３は、接続元に至るまでに接続された検出点の数（以下、接続階層数Ｊと称する）が多いほど、係数αの値を小さな値として算出する。より具体的には、接続範囲設定部１２３は、接続元に至るまでに接続された検出点の数（以下、接続階層数Ｊと称する）、および図１４に示す関数に基づいて係数αの値を算出する。図１４は、係数αを算出するための関数を表すグラフの一例である。図１４において横軸は接続階層数Ｊを示し、縦軸は係数αを示す。なお、接続元が開始点である場合、接続範囲設定部１２３は、接続範囲回転角θ（上記の例におけるθｂ）の値を０として算出する。接続範囲設定部１２３は、ステップＳ５３の処理を完了すると、処理をステップＳ５４へ進める。
検出点群を順次接続して成る接続線の延長線近傍に存在する検出点は、当該検出点群と同一の静止物の一部である可能性が高いと考えられる。したがって、ステップＳ５３のように前回接続された線分が示す方向に応じて接続範囲を設定することによって、同一の静止物の可能性が高い検出点を接続し易くなり、路側静止物の形状を正確に検出することができる。
ステップＳ５４において、接続範囲設定部１２３は、接続範囲を設定する。具体的には、図１１に示すように、接続範囲設定部１２３は、先ず、接続元の検出点を中心として左右に横寸法Ｌｘの長さを有する横手方向の辺を設定する。次いで、接続範囲設定部１２３は、接続元の検出点からＹ軸方向へ縦寸法Ｌｙの長さを有する長手方向の辺を設定する。そして、接続範囲設定部１２３は、このようにして設定された長手方向および横手方向の四辺で囲われた矩形領域を、接続元の検出点を中心として接続範囲回転角θだけ回転させることによって、接続範囲を設定する。接続範囲設定部１２３は、ステップＳ５４の処理を完了すると、処理を図４のステップＳ６へ進める。
接続範囲を回転させることなく設定した場合、図１５に示すように自車走行道路のカーブに沿ってガードレール２００が湾曲しているような場合に、検出点を良好に接続できない場合がある。なお、図１５は、接続範囲を回転させなかった場合に検出点が良好に接続されない事例を示す図である。一方、上記のように接続範囲を適宜回転して設定した場合には、自車走行道路のカーブに沿ってガードレール２００が湾曲している場合であっても、検出点を良好に接続することができる（図１１参照）。
なお、上記実施例では接続範囲を矩形領域として設定する例について説明したが、矩形領域に限らず任意の形状としても構わない。
図４の説明に戻り、ステップＳ６において、接続先選択部１２４は、接続範囲内に検出点が存在するか否か判定する。接続先選択部１２４は、接続範囲内に検出点が存在すると判定した場合、処理をステップＳ７へ進める。一方、接続先選択部１２４は、接続範囲内に検出点が存在しないと判定した場合、処理をステップＳ１０へ進める。
ステップＳ７において、接続先選択部１２４は、接続範囲内に存在する検出点のうち接続元までの距離が最も短い検出点を接続先として選択する。接続先選択部１２４は、ステップＳ７の処理を完了すると、処理をステップＳ８へ進める。
ステップＳ８において、線分接続部１２５は、接続元と接続先とを線分で接続する。なお、線分接続部１２５は、接続元と接続先とを曲線で接続しても構わない。ＥＣＵ１２は、ステップＳ８の処理を完了すると、処理をステップＳ９へ進める。
ステップＳ９において、線分接続部１２５は、ステップＳ８において接続された接続先を新たな接続元に設定する。線分接続部１２５は、ステップＳ９の処理を完了すると、処理をステップＳ５へ戻す。
上記の通りステップＳ５からステップＳ９の処理によれば、接続範囲を適切に設定することができるのでレーダー装置１１の特性や自車走行道路のカーブ等の影響を抑制して、自車走行道路の形状を、より正確に推定することができる。
ステップＳ１０において、ＥＣＵ１２は、車両のＩＧ電源オフか否か判定する。ＥＣＵ１２は、車両のＩＧ電源オフであると判定した場合、図４のフローチャートの処理を終了する。一方、ＥＣＵ１２は、車両のＩＧ電源オフでないと判定した場合、処理をステップＳ１へ戻し、上記の処理を繰り返し実施する。
以上に示した通り、本発明に係る道路形状推定装置によれば、適切に決定された開始点から検出点を順次接続することによって検出点がグループ化される。そのため、従来のように全ての検出点を基準としてグループ化の処理をする必要がない。すなわち、不要なグループ化の処理を行うことなく、処理量を低減することができる。故に、道路形状を推定するために要する時間を従来に比べて短くすることができる。このため、高い処理能力を有する高価なＥＣＵを用いることなく、道路形状を素早く、且つ低コストで推定することができる。
本発明に係る道路形状推定装置は、道路形状を素早く、且つ低コストで推定可能な道路形状推定装置などとして有用である。
１ 道路形状推定装置
１１ レーダー装置
１２ ＥＣＵ
５０ 車両制御装置
１００ 自車両
１２１ 開始点決定部
１２２ 検出点接続部
１２３ 接続範囲設定部
１２４ 接続先選択部
１２５ 線分接続部
１２６ 道路形状推定部
１２７ 記憶部
１２８ 外挿処理部
１２９ 開始点候補選定部
１３０ 信頼度判定部
１３１ 領域判定部
２００ ガードレール

Claims (11)

  1. 車両に搭載され、当該車両が走行する道路の形状を推定する道路形状推定装置であって、
    前記車両周囲の静止物の存在位置を複数の検出点として検出する物体検出部と、
    前記検出点のうち、所定の条件を満たす点を開始点候補として選定する開始点候補選定部と、
    前記開始点候補のうち前記車両までの距離が最も近い点を開始点として決定する開始点決定部と、
    前記開始点を始点とし、前記検出点の何れかを接続先として順次接続し、グループ化する検出点接続部と、
    前記検出点がグループ化されて成る接続線の形状を前記道路の形状として推定する道路形状推定部と、
    前記物体検出部により検出された前記検出点の情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶された過去の前記検出点の情報に基づいて、当該過去の前記検出点の現時点における存在位置を前記検出点として外挿する外挿処理部とを備え、
    前記開始点候補選定部は、前記記憶部に記憶された前記検出点の過去における存在位置に基づいて、前記検出点が前記道路に沿って配置された路側静止物である可能性を示す信頼度を算出し、当該信頼度が予め定められた閾値以上であるか否か判定する信頼度判定部を含み、前記物体検出部により実際に検出された検出点、および前記外挿処理部により外挿された検出点のうち、前記信頼度判定部により検出点の前記信頼度が前記閾値以上であると判定されていることを条件の一つとする前記所定の条件を満たす点を開始点候補として選定し、
    前記信頼度判定部は、前記検出点が前記外挿処理部により外挿された点である場合、当該検出点の前記信頼度を比較的小さな値として算出し、前記検出点が前記物体検出部により実際に検出された点である場合、当該検出点の前記信頼度を比較的大きな値として算出することを特徴とする、道路形状推定装置。
  2. （削除）
  3. （削除）
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  5. （削除）
  6. 前記開始点候補選定部は、前記検出点が前記車両前方の予め定められた除外領域の外部に存在するか否かを判定する領域判定部を含み、
    前記開始点候補選定部は、前記領域判定部により前記検出点が前記車両前方の予め定められた除外領域の外部に存在すると判定されていることを前記条件の１つとして前記開始点候補を選定することを特徴とする、請求項１に記載の道路形状推定装置。
  7. 前記除外領域は、前記車両から前方へ帯状に延びる領域であり、当該車両の車幅以上の幅を有することを特徴とする、請求項６に記載の道路形状推定装置。
  8. 前記検出点接続部は、
    接続先となる前記検出点を探索するための接続範囲を、接続元である前記検出点を基準として当該検出点の位置に応じて設定する接続範囲設定部と、
    前記接続範囲内部に存在する前記検出点のうち、前記接続元である前記検出点までの距離が最も短い点を前記接続先の検出点として選択する接続先選択部と、
    前記接続元の前記検出点と前記接続先の前記検出点とを線分で接続し、当該接続先の前記検出点を新たな接続元の前記検出点として設定する線分接続部とを含むことを特徴とする、請求項１、６乃至７の何れか１項に記載の道路形状推定装置。
  9. 前記接続範囲設定部は、前記接続範囲を設定する基準となる前記検出点から前記車両までの距離が長いほど、前記接続範囲を広範囲に設定することを特徴とする、請求項８に記載の道路形状推定装置。
  10. 前記接続範囲は、平面視矩形状の領域であり、
    前記接続範囲設定部は、前記接続元に接続された前記線分が示す方向に応じて、今回設定する前記接続範囲を回転させて設定することを特徴とする、請求項８または９の何れか１項に記載の道路形状推定装置。
  11. 車両が走行する道路の形状を推定する道路形状推定方法であって、
    物体検出部が、前記車両周囲の静止物の存在位置を複数の検出点として検出する物体検出工程と、
    開始点候補選定部が、前記検出点のうち、所定の条件を満たす点を開始点候補として選定する開始点候補選定工程と、
    開始点決定部が、前記開始点候補のうち前記車両までの距離が最も近い点を開始点として決定する開始点決定工程と、
    検出点接続部が、前記開始点を始点とし、前記検出点の何れかを接続先として順次接続し、グループ化する検出点接続工程と、
    道路形状推定部が、前記検出点がグループ化されて成る接続線の形状を前記道路の形状として推定する道路形状推定工程と、
    記憶部が、前記物体検出工程で検出された前記検出点の情報を記憶する記憶工程と、
    外挿処理部が、前記記憶工程で記憶された過去の前記検出点の情報に基づいて、当該過去の前記検出点の現時点における存在位置を前記検出点として外挿する外挿処理工程とを備え、
    前記開始点候補選定工程は、前記開始点候補選定部に含まれる信頼度判定部が、前記記憶工程で記憶された前記検出点の過去における存在位置に基づいて、前記検出点が前記道路に沿って配置された路側静止物である可能性を示す信頼度を算出し、当該信頼度が予め定められた閾値以上であるか否か判定する信頼度判定工程を含み、前記開始点候補選定部が、前記物体検出工程で実際に検出された検出点、および前記外挿処理工程で外挿された検出点のうち、前記信頼度判定工程で検出点の前記信頼度が前記閾値以上であると判定されていることを条件の一つとする前記所定の条件を満たす点を開始点候補として選定し、
    前記信頼度判定工程は、前記信頼度判定部が、前記検出点が前記外挿処理工程で外挿された点である場合、当該検出点の前記信頼度を比較的小さな値として算出し、前記検出点が前記物体検出工程で実際に検出された点である場合、当該検出点の前記信頼度を比較的大きな値として算出することを特徴とする、道路形状推定方法。
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