JP6694067B2 - 物体検知装置及びそれを備えた車両制御システム - Google Patents

物体検知装置及びそれを備えた車両制御システム Download PDF

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Description

本発明は、物体検知装置及びそれを備えた車両制御システムに係り、例えば、自車両周辺を監視し、自車両周囲で検知した他車両の車長を算定する物体検知装置及びそれを備えた車両制御システムに関する。
自動運転/運転支援システムにおいては、合流箇所にて合流車両（例えば、自車両が本線を走行中に合流車線を走行する他車両、自車両が合流車線を走行中に本線を走行する他車両等）を確認した場合、自車両と先行車両の車間距離を制御しながら、円滑な合流支援を行う。
ところで、前記自動運転/運転支援システムにおいては、自車両と合流車両が横並びであり、その合流車両の全長が不明である場合、合流支援を行わない（合流対応しない）合流時の危険リスクが存在する。従って、自車両周辺の他車両の全長を適正に検出する必要がある。
自車両周辺に存在する物体を検出する従来技術として、例えば下記特許文献１に所載の車載レーダ装置が知られている。この特許文献１に所載の従来の車載レーダ装置では、レーダを用いて自車両周辺の物体の位置を計測し、自車両周辺を撮影するカメラを用いて他車両のサイズを検出する。そして、単一の他車両について計測された位置毎のグループ化領域と、他車両のサイズに応じて定めた大きさを有するグループ化領域を、等しい位置毎のグループにグループ化するようにして、自車両周辺の他車両検出精度を向上させる技術である。
特開２００７−２１２４１８号公報
しかしながら、自車両周辺で検知領域内にある他車両であっても、単一のセンサの検知領域内で車両全体を検知できる場合と、複数のセンサの検知領域を跨ぐことにより検知できる場合が考えられる。上記特許文献１に所載の従来の車載レーダ装置にあっては、同一検知領域を複数のセンサで検知し（ここではレーダとカメラで検知）、その検知領域内にある他車両の車長等のサイズ検出を単一センサ（カメラ）にて行っており、複数のセンサの検知領域を跨いで検知される周辺他車両については考慮されていない。そのため、複数のセンサの検知領域を跨いで存在する他車両の車長等を適正に検出することはできない。
また、自車両周辺では、前記検知領域以外の不検知領域（自車両に搭載されたセンサ等により物体を検知できない領域）が存在し、自車両周辺の他車両の一部もしくは全部がその不検知領域内にあることも考えられるが、上記特許文献１に所載の従来技術では、そのような不検知領域内に存在する他車両の車長等を検出することはできない。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、自車両周辺に存在する他車両等の物体の存在領域（車長など）を適正に特定もしくは推定することのできる物体検知装置及びそれを備えた車両制御システムを提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明に係る物体検知装置は、自車両周囲の異なる検知領域に関する外界情報を取得する外界情報取得部と、前記外界情報取得部による前記異なる検知領域での検知結果を関連付けて、自車両周囲で物体が存在する又は物体が存在する可能性のある物体存在領域を特定もしくは推定する物体存在領域設定部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る車両制御システムは、前記物体検知装置と、前記物体検知装置によって特定もしくは推定された物体存在領域に基づいて、前記自車両の走行状態を制御する走行制御装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、自車両周囲の異なる検知領域での検知結果を関連付けることで、自車両周辺の他車両等の物体が存在する物体存在領域を適正に特定もしくは推定できる。また、物体検知装置にて特定もしくは推定された物体存在領域（例えば他車両の車長情報）をもとに走行状態を制御することで、例えば、自動運転/運転支援システム運用時における、合流時の自車両割込み（割込まれ）判断を精度よく判定できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る物体検知装置の第１実施形態のブロック構成図。 複数の検知領域を跨いだターゲット車両を検知する状況の一例を示す平面図。 図１に示される物理値演算部の検知物統合マッピング部で作成される検知物統合マッピング図の一例。 図１に示される車長演算部の認識車両マッピング部で作成された認識車両マッピング図の一例。 図１に示される物体検知装置による処理フローを示すフローチャート。 複数の検知領域を挟んだターゲット車両を検知する状況の他例を示す平面図。 本発明に係る物体検知装置の第２実施形態における物理値演算部の検知物統合マッピング部で作成される検知物統合マッピング図の一例。 本発明に係る物体検知装置の第２実施形態による車両全体認識処理の処理フローを示すフローチャート。 自車両周辺の物体存在可能性領域の一例を示す平面図。 不検知領域を挟んでターゲット車両を検知する場合の処理パターン（その１）を示す概念図。 不検知領域を挟んでターゲット車両を検知する場合の処理パターン（その２）を示す概念図。 不検知領域を挟んでターゲット車両を検知する場合の処理パターン（その３）を示す概念図。 不検知領域を挟んでターゲット車両を検知する場合の処理パターン（その４）を示す概念図。 不検知領域を挟んでターゲット車両を検知する場合の処理パターン（その５）を示す概念図。 不検知領域を挟んでターゲット車両を検知する場合の処理パターン（その６）を示す概念図。 本発明に係る車両制御システムによる走行制御の状況を示す俯瞰図であり、（Ａ）は自車両の後側方から他車両が合流してくる状況、（Ｂ）は自車両の前側方から他車両が合流してくる状況を示す図。 本発明に係る車両制御システムによる走行制御の処理フローを示すフローチャート。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［物体検知装置の第１実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、本発明に係る物体検知装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る物体検知装置のブロック構成図を示したものである。
本実施形態の物体検知装置は、道路を走行する自車両に搭載されて、自車両周辺の検知車両（他車両）等の物体に対する存在領域（物体存在領域）を精度良く特定もしくは推定するためのものである。
なお、以下では、本実施形態の物体検知装置が、特に、自車両周辺の検知車両（他車両）の車長を算定する場合を例にとって説明するが、当該物体検知装置は、前記した物体存在領域を特定もしくは推定するとともに、その特定もしくは推定した物体存在領域から、例えば、検知車両（他車両）の車幅、任意のポイント（端点等）などを算定するようにしても良い。
図１に示すように、物体検知装置１は、主に、外界情報取得部２及び車長判断部（物体存在領域設定部）３を備えて構成されている。
外界情報取得部２は、自車両周囲の異なる検知領域に関する外界情報を取得するためのものであり、カメラ４、電波レーダ５、レーザーレーダ６等で構成されている。
カメラ４は、ステレオカメラ、単眼カメラ、又はCCDカメラを用い、例えば自車両前方、自車両後方、自車両側方等に設けられ、その所定範囲を撮像し、画像物標情報を検出するものである。
電波レーダ５は、例えば自車両の左右の前後側方に設けられ、自車両前後側方の所定範囲に電波を送信し、前後側方の物体からの反射波を受信することで、その前後側方の物体までの相対位置（距離、方向、水平方向サイズ）、および、相対速度（これらをレーダ物標情報という）を検出するものである。
レーザーレーダ６は、例えば自車両の左右の前後に設けられ、自車両周辺の所定範囲にレーザー光を送信し、自車両周辺の物体からの反射光を受信することで、自車両周辺の物体までの相対位置（距離、方向、サイズ）、および、相対速度（これらをレーダ物標情報という）を検出するものである。また、レーザーレーダ６は、電波レーダ５よりも遥かに短い波長の電磁波を用いるので、検知物体の立体サイズ検知精度が高いが、検知距離が短いという特徴を持つ。従って、電波レーダ５の補完的役割としての、電波レーダ５とレーザーレーダ６を併用する構成、或いは、電波レーダ５の代りにレーザーレーダ６に置き換える構成とすることができる。
一方、車長判断部（物体存在領域設定部）３は、自車両周囲で物体（他車両、検知車両）が存在する又は物体（他車両、検知車両）が存在する可能性のある物体存在領域を特定もしくは推定して、その物体（他車両、検知車両）の前後方向の長さ（車長）を算定するためのものであり、主に、物理値演算部７、フュージョン演算部８、及び車長演算部９で構成されている。
物理値演算部７は、検知物エッジ検出部１０にて、外界情報取得部２で取得した、カメラ４による画像物標情報を基に、検知車両までの距離・方向と検知車両のエッジ（端部）とを算出する。また、電波レーダ５等によるレーダ物標情報を基に、検知車両のエッジ（端部）を算出する。また、物理値演算部７は、外界情報取得部２で取得した情報と、検知物エッジ検出部１０にて算出した検知車両のエッジ（端部）を基に、検知物統合マッピング部１１にて、自車両を中心とした座標上に検知車両をマッピングする。
フュージョン演算部８は、軌跡予想部１２にて、物理値演算部７で得られた情報を基に、外界情報取得部２の各検知領域毎に検知した車両の軌跡を予想するとともに、グルーピング部１３にて、各検知領域毎に検知した車両が同一車両であるか否かの判断を行う。
車長演算部９は、フュージョン演算部８で同一車両とみなした車両に対し、認識車両マッピング部１４にて、自車両を中心とした座標上に同一車両をマッピングし（すなわち、自車両を中心とした座標上で検知車両が存在する物体存在領域を特定し）、車長算定部１５にて、その同一車両の前後エッジ（端部）間の寸法（車長）を、マッピング座標を基に演算する。
図２は、前記物体検知装置１の外界情報取得部２で周辺他車両を検知する状況を示したものであり、特に、複数の検知領域を跨いだターゲット車両（検知車両）を検知する状況を示したものである。
自車両３０は、ここでは、カメラ４及び電波レーダ５を搭載しているものとする。カメラ４が自車両前方に取り付けられ、自車両前方の領域３５をそのカメラ４の検知領域とする。また、広角カメラ４が自車両３０の前後左右に取り付けられ、自車両周辺（の所定範囲）を３６０°検知する領域３７をその広角カメラ４の検知領域とする。同様に、電波レーダ５が、自車両３０の前後左右端部にそれぞれ取り付けられ、前側方を検知する領域３６と後側方を検知する領域３８をその電波レーダ５の検知領域とする。例えば、左側方にターゲット車両３１が存在する場合、広角カメラ４の検知領域３７と、左後側方の電波レーダ５の検知領域３８にて、ターゲット車両３１の全体が検知される。
図３は、物理値演算部７の検知物統合マッピング部１１で、図２の例に即したターゲット車両３１に対し、複数の検知領域（ここでは、広角カメラ４の検知領域３７と電波レーダ５の検知領域３８）個々で検知した情報を、自車両３０を中心とした座標上にマッピングする例（検知物統合マッピング図４０）を示したものである。ここでは、自車両３０の前方中心部を中心点とし、縦横方向への二次元座標で表している。広角カメラ４の検知領域３７で検知した情報（つまり、検知領域３７内のターゲット車両３１の物体存在領域）を検知ターゲット車両３２、左後側方の電波レーダ５の検知領域３８で検知した情報（つまり、検知領域３８内のターゲット車両３１の物体存在領域）を検知ターゲット車両３３として示している。また、それぞれの検知領域３７、３８の検知ターゲット車両３２、３３の情報として、エッジ部（端点）を３２ａ、３３ａとして示している。一般に、この段階では、検知ターゲット車両３２、３３の間には、ずれが発生している。
図４は、図３で示している複数の検知領域に跨って検知されたターゲット車両を、フュージョン演算部８で推定した、各検知領域による軌跡予想により、同一車両としてグルーピングしたターゲット車両（＝物体存在領域）３４を、車長演算部９の認識車両マッピング部１４で、自車両３０を中心とした座標上にマッピングする例（認識車両マッピング図４１）を示したものである。このターゲット車両３４は、車両前後のエッジ部（端点）情報を持ち、車長演算部９の車長算定部１５で、認識車両マッピング図４１の座標上における、各エッジ部（端点）座標間距離を演算することにより、ターゲット車両３４の車長（ターゲット車両の前後方向の長さ、もしくは、自車両の前後方向と平行な方向のターゲット車両の長さ）を算定できる。
図５は、これら一連の処理（物体検知装置１による処理）の処理フローを示したものである。
画像・レーダ物標情報取得処理Ｓ１０１では、外界情報取得部２による複数のセンサ（カメラ４、電波レーダ５等）から、自車両周囲の異なる検知領域での検知情報（画像・レーダ物標情報）を得る。この画像・レーダ物標情報としては、各検知領域における検知物の大きさ、距離、相対速度、方位、境界線、電波強度などがある。
検知物の前後エッジ認識処理Ｓ１０２では、画像・レーダ物標情報取得処理Ｓ１０１で取得した画像・レーダ物標情報を基に、各検知領域における検知物のエッジ部（端点）を認識する。例えば、カメラ４では撮像した画像を基に、縦エッジの組み合わせと、車両のパターンマッチングにて検知車両のエッジ部を認識する。また、電波レーダ５では、検知領域内で物体を検知したら、検知物に対し、送信ビーム幅を絞り、検知車両（検知物）に対する電波反射強度によりエッジ部を認識する。
共通座標変換処理Ｓ１０３では、画像・レーダ物標情報取得処理Ｓ１０１で取得した画像・レーダ物標情報からのレンジ、アジマス（角度）情報と、検知物の前後エッジ認識処理Ｓ１０２で認識したエッジ部の位置を、自車両を中心点とした縦横二次元座標に変換する。統合座標出力処理Ｓ１０４では、共通座標変換処理Ｓ１０３で変換した縦横二次元座標を統合座標として纏めて出力する。
マッピング処理Ｓ１０５では、共通座標変換処理Ｓ１０３で変換し、統合座標出力処理Ｓ１０４で統合座標として纏めた各検知領域の検知情報をマッピングする（図３の検知物統合マッピング図参照）。
各センサ検知物の軌跡予想処理Ｓ１０６では、蓄積された、直前の画像・レーダ物標情報履歴を基に、マッピング処理Ｓ１０５における各検知領域の検知物軌跡推定を行う。
グルーピング処理Ｓ１０７では、統合座標出力処理Ｓ１０４で統合座標として纏めた各検知領域の検知情報と、各センサ検知物の軌跡予想処理Ｓ１０６で推定される各検知領域の検知物軌跡に関する情報を用い、クラスタリング及びグルーピングを行い、同一車両としての推定を行う。
同一車両としての座標変換処理Ｓ１０８では、複数の検知領域で別々に検知されていた物標（検知物）について、グルーピング処理Ｓ１０７で同一車両として推定したものを、自車両を中心点とした縦横二次元座標に変換する。車両座標出力処理Ｓ１０９では、同一車両としての座標変換処理Ｓ１０８で変換した縦横二次元座標を車両座標として出力する。
車両マッピング処理Ｓ１１０では、同一車両としての座標変換処理Ｓ１０８で変換し、車両座標出力処理Ｓ１０９で出力した車両座標をマッピングする（図４の認識車両マッピング図参照）。
車両全体認識処理Ｓ１１１では、車両マッピング処理Ｓ１１０で車両座標にマッピングされた車両が、前後のエッジ部（端点）情報を含む連続した物標ならば、車両全体を認識したものとする。
前後エッジ間距離演算処理Ｓ１１２では、車両全体認識処理Ｓ１１１において車両全体を認識したターゲット車両に対し、車両マッピング処理Ｓ１１０の座標にて、前後エッジ部（端点）座標間距離を演算し、車両長出力処理Ｓ１１３では、前後エッジ間距離演算処理Ｓ１１２の算定結果をターゲット車両の車長として出力する。
なお、上記実施形態では、異なる検知領域に跨り検知された他車両（検知車両）の車両長を算定する場合について説明しているが、単一検知領域内に収まって検知された検知車両の車両長も、同様に算定できることは勿論である。
これら一連の処理を繰り返すことにより、自車両周辺で検知された検知車両に対する車両長を算定することができる。
以上で説明したように、本第１実施形態の物体検知装置１によれば、外界情報取得部２による自車両周囲の異なる検知領域での検知結果を関連付けることで、自車両周辺で検知した他車両等の物体が存在する物体存在領域を適正に特定し、その他車両の車長等を適正に算定することが可能となる。
［物体検知装置の第２実施形態］
次に、図６〜図１５を参照して、本発明に係る物体検知装置の第２実施形態について説明する。
本第２実施形態は、上記第１実施形態に対し、図１の物体検知装置１のブロック構成図における車長判断部３に係る構成、詳細には、図５の物体検知装置１の処理フローにおける車両全体認識処理Ｓ１１１に係る構成が相違しており、その他の構成は上記第１実施形態とほぼ同様である。従って、上記第１実施形態と同様の構成には同様の符号を付してその詳細説明を省略し、以下では、前記相違点についてのみ詳細に説明する。
上記第１実施形態では、図５の処理フローにおける車両全体認識処理Ｓ１１１において、前後のエッジ部（端点）情報を含む連続した物標ならば、車両全体を認識したものとし、前後エッジ間距離演算処理Ｓ１１２にて、前後エッジ部（端点）座標間距離を演算し、車両長出力処理Ｓ１１３にて、その算定結果を車両長として出力している。
本第２実施形態では、前記した車両全体認識処理Ｓ１１１において、主に以下の場合について、自車両周囲で他車両等の物体が存在する又は物体が存在する可能性のある物体存在領域を特定もしくは推定し、その他車両の車両長を推定・算定することを想定している。
（１）前後のエッジ部（端点）情報を含み、不連続の物標、すなわち検知ターゲット車両の前後のエッジ部（端点）間に未検知箇所がある場合。
（２）前後どちらか片側のエッジ部（端点）のみの情報を持つ物標に関して、外界情報取得部２で構成される、複数のセンサ（カメラ４、電波レーダ５等）による各検知領域間（不検知領域）に、検知ターゲット車両のもう片側のエッジ部（端点）が存在する場合。
（３）外界情報取得部２で構成される、複数のセンサ（カメラ４、電波レーダ５等）による各検知領域に、ターゲット車両が存在しない（検知されない）場合。つまり、各検知領域間の不検知領域にターゲット車両が存在するか、各検知領域にも不検知領域にもターゲット車両が存在しない場合。
なお、本第２実施形態の物体検知装置１のブロック構成は、図１に基づき説明した第１実施形態の物体検知装置１のブロック構成と同じである。
図６は、前記物体検知装置１の外界情報取得部２で他車両を検知する状況を示したものであり、特に、間に不検知領域を挟んで複数の検知領域を跨いだターゲット車両（検知車両）を検知する状況を示したものである。
前述のように、物体検知装置１を構成する外界情報取得部２の構成は、第１実施形態と同様であり、自車両３０を中心に、カメラ４が自車両前方に取り付けられ、自車両前方の領域３５をそのカメラ４の検知領域とし、広角カメラ４が自車両３０の前後左右に取り付けられ、自車両周辺（の所定範囲）を３６０°検知する領域３７をその広角カメラ４の検知領域とする。同様に、電波レーダ５が、自車両３０の前後左右端部にそれぞれ取り付けられ、前側方を検知する領域３６と後側方を検知する領域３８をその電波レーダ５の検知領域とする。例えば、左側方にターゲット車両３１が存在する場合、左前側方の電波レーダ５の検知領域３６にて、ターゲット車両３１の前方部分が検知され、左後側方の電波レーダ５の検知領域３８にて、ターゲット車両３１の後方部分が検知される。この例では、ターゲット車両３１が広角カメラ４の検知領域３７の検知領域外（広角カメラ４の検知領域３７の外側）にあり、ターゲット車両３１の中間部分（前方部分と後方部分の間の部分）は、前後側方の電波レーダ５の検知領域３６と検知領域３８との間かつ広角カメラ４の検知領域３７の外側に存在する。そのため、複数の検知領域を挟んだターゲット車両の一部（前方部分と後方部分）が検知され、その一部（中間部分）は検知されていない。
図７は、車長判断部３の物理値演算部７の検知物統合マッピング部１１で、図６の例に即したターゲット車両３１に対し、複数の検知領域（ここでは、電波レーダ５の検知領域３６と検知領域３８）個々で検知した情報を、自車両３０を中心とした座標上にマッピングする例（検知物統合マッピング図４０）を示したものである。上記第１実施形態の図３と同様に、自車両３０の前方中心部を中心点とし、縦横方向への二次元座標で表している。左前側方の電波レーダ５の検知領域３６で検知した情報（つまり、検知領域３６に関する矩形状のターゲット車両３１の物体存在領域）を検知ターゲット車両３２、左後側方の電波レーダ５の検知領域３８で検知した情報（つまり、検知領域３８に関する矩形状のターゲット車両３１の物体存在領域）を検知ターゲット車両３３として示している。また、それぞれの検知領域３６、３８の検知ターゲット車両３２、３３の情報として、エッジ部（端点）を３２ａ、３３ａとして示している。
なお、この場合、フュージョン演算部８（の軌跡予想部１２及びグルーピング部１３）にて、各検知領域による軌跡予想、及び、グルーピングを行ったとしても、車長演算部９の認識車両マッピング部１４でマッピングした検知ターゲット車両３２、３３の間には、ずれが発生している可能性が高い。
このように、図６及び図７に示す例では、マッピングされた検知ターゲット車両３２と検知ターゲット車両３３では、不検知領域を挟んでターゲット車両３１の前方部分と後方部分のみが検知される。
このような、検知領域の間に不検知領域を挟んでターゲット車両を検知した場合などに関する処理を、図８に示すフローチャートに基づき説明する。この処理は、上記第１実施形態で説明した、図１の物体検知装置１のブロック構成図における車長判断部３における、図５の車両全体認識処理Ｓ１１１に関する処理である。すなわち、図８に示すフローチャートの処理は、車両全体認識処理Ｓ１１１内に含まれ、その他の処理は全て、上記第１実施形態で説明した処理に従う。
エッジ情報グルーピング処理Ｓ１２１において、上記第１実施形態の検知物の前後エッジ認識処理Ｓ１０２で検出した、検知車両のエッジ情報（端部の情報）を基に、不検知領域を挟んで検知した検知車両間の再グルーピングを行う。
単一車両判定処理Ｓ１２２において、エッジ情報グルーピング処理Ｓ１２１で再グルーピング化した情報が、単一車両か否かを判断する。
単一車両判定処理Ｓ１２２で単一車両と判断した場合、例えば、前後のエッジ部（端点）情報を含む検知物標に関しては、車両全体を認識したものとし、上記第１実施形態で説明した、前後エッジ間距離演算処理Ｓ１１２にて、前後エッジ部（端点）座標間距離を演算し、車両長出力処理Ｓ１１３にて、その算定結果をターゲット車両の車長として出力する。
つまり、検知物標の両端部（同一物体の両端部とは限らない）が、間に不検知領域を挟んで複数の検知領域に跨って検知される場合、端部が検知された各検知領域の物体存在領域とその間に存在する不検知領域とを繋げた（グルーピングした）領域を物体存在領域として特定もしくは推定し、その物体存在領域の所定方向（例えば、端部同士を結ぶ方向や、自車両の前後方向、検知物体の移動方向など）における長さをターゲット車両の車長として判断する（後で図１０及び図１１の具体例に基づき詳述）。
一方、単一車両判定処理Ｓ１２２で単一車両と判断されなかった場合、例えば、前後どちらか片側のエッジ部（端点）のみの情報で、一車両に満たない条件の検知物標に関しては、不検知領域長付与処理Ｓ１２３において、ターゲット（車両）が不検知領域内に跨って存在すると仮定して、検知領域の検知情報（物体存在領域）に不検知領域の不検知領域長を付加する。すなわち、ターゲットが、不検知領域内に跨って存在する場合、この不検知領域内の全体にターゲットが存在すると仮定する。
次に、不検知領域長付与処理Ｓ１２３にて付加した不検知領域長を考慮し、仮想エッジ情報付与処理Ｓ１２４において、付加部分の仮想エッジ（端部）情報を付加することにより、車両全体を認識したものとして、上記実施形態で説明した、前後エッジ間距離演算処理Ｓ１１２にて、前後エッジ部（端点）座標間距離を演算し、車両長出力処理Ｓ１１３にて、その算定結果をターゲット車両の車長として出力する。
つまり、物体（検知物標）の一端部が検知領域で検知され、物体（検知物標）の他端部が検知領域で検知されない場合、その一端部が検知された検知領域の物体存在領域とその物体存在領域に隣接する不検知領域（所定方向の範囲全体）とを繋げた（グルーピングした）領域を物体存在領域として特定もしくは推定し、その物体存在領域の所定方向（例えば、端部同士を結ぶ方向や、自車両の前後方向、検知物体の移動方向など）における長さをターゲット車両の車長として判断する（後で図１２及び図１３の具体例に基づき詳述）。
すなわち、本実施形態では、車長判断部３における車両全体認識処理Ｓ１１１において、自車両３０周辺の各検知領域の間やその外側であって自車両３０から所定範囲などの、自車両３０に搭載されたセンサ等により物体を検知できない不検知領域については、予め物体が存在する可能性のある物体存在可能性領域（３９ａ〜３９ｄ）とする（図９参照）。そして、ある検知領域で物体（ターゲット車両）の一部が検知された場合には、前記検知領域において物体が検出された物体存在領域と、前記物体存在可能性領域のうち前記検知領域の前記物体存在領域に隣接する領域とを繋げた（グルーピングした）領域を、物体が存在する又は物体が存在する可能性がある物体存在領域として特定もしくは推定する（後で図１２及び図１３の具体例に基づき詳述）。また、各検知領域で物体（ターゲット車両）が全く検知されない場合にも、前記物体存在可能性領域のうち自車両に対して任意の領域（例えば、自車両の側方で前後方向に所定の長さ（一般的な車両長以上）を有する領域など）を、物体が存在する可能性のある物体存在領域として予め推定しておく（後で図１４及び図１５の具体例に基づき詳述）。
〈ターゲット車両検知の処理パターン（１）〉
図１０及び図１１は、異なる検知領域の間に不検知領域を挟んで、ターゲット車両を検知する場合の処理パターン、特に、異なる検知領域の各々でターゲット車両（同一車両とは限らない）を検知した場合の処理パターンを概念的に示したものである。
図１０は、図６と同様の状況を示している。
異なる検知領域Ａ５３と検知領域Ｂ５４を（間に不検知領域を挟んで）配し、各検知領域でターゲット車両５０の一部を検知した場合、検知領域Ａ５３では検知物標（検知領域Ａ５３の物体存在領域）５５として検知される。同様に、検知領域Ｂ５４では検知物標（検知領域Ｂ５４の物体存在領域）５６として検知される。各検知物標５５、５６のエッジ情報は、５５ａ、５６ａとして記されている。ここで、検知物標５５と検知物標５６に挟まれる不検知領域（＝物体存在可能性領域）においても、ターゲット車両５０の一部が存在すると仮定し、検知物標５５と検知物標５６に不検知領域の不検知領域長を付加した検知車両（＝物体存在領域）５２として認識して処理する。
また、この場合、図１１に示すように、異なる検知領域の間に不検知領域を挟んで、直列に（縦に）並んだ複数（図示例では、２台）のターゲット車両５１ａ、５１ｂを検知した場合も考えられる。
検知領域Ａ５３では、前側のターゲット車両５１ａの一部（前方部）が検知される。検知領域Ｂ５４では、後側のターゲット車両５１ｂの一部（後方部）が検知される。ここで、検知領域Ａ５３での検知物標５５と検知領域Ｂ５４での検知物標５６は、図１０のパターンと同等であり、実在する複数（２台）のターゲット車両５１ａ、５１ｂの判別は出来ない。従って、図１０のパターンと同様に、検知物標５５と検知物標５６に挟まれる不検知領域（＝物体存在可能性領域）においても、ターゲット車両５１ａ、５１ｂが同一物体として存在すると仮定し、検知物標５５と検知物標５６に不検知領域の不検知領域長を付加した検知車両（＝物体存在領域）５２として認識して処理する。
〈ターゲット車両検知の処理パターン（２）〉
図１２及び図１３は、異なる検知領域の間に不検知領域を挟んで、ターゲット車両を検知する場合の処理パターン、特に、一方の検知領域のみでターゲット車両を検知した場合の処理パターンを概念的に示したものである。
図１２に示す例では、検知領域Ａ５３にのみ、ターゲット車両５１の一部（前方部）が検知される。検知領域Ｂ５４では、検知物は存在せず（検知されず）、ターゲット車両５１の後方エッジ部（端点）は、検知領域Ａ５３と検知領域Ｂ５４との間の不検知領域（＝物体存在可能性領域）内にあることが推測できる。但し、その不検知領域のどの範囲であるかまでの判別は出来ない。従って、検知領域Ａ５３での検知物標５５に、それに隣接する不検知領域の不検知領域長を付加して、検知車両（＝物体存在領域）５２として認識するとともに、その検知車両５２（の不検知領域長の部分）で仮想エッジ情報５２ｂを認識して処理する。
同様に、図１３に示す例では、検知領域Ｂ５４にのみ、ターゲット車両５１の一部（後方部）が検知される。検知領域Ａ５３では、検知物は存在せず（検知されず）、ターゲット車両５１の前方エッジ部（端点）は、検知領域Ａ５３と検知領域Ｂ５４との間の不検知領域（＝物体存在可能性領域）内にあることが推測できる。但し、その不検知領域のどの範囲であるかまでの判別は出来ない。従って、検知領域Ｂ５４での検知物標５６に、それに隣接する不検知領域の不検知領域長を付加して、検知車両（＝物体存在領域）５２として認識するとともに、その検知車両５２（の不検知領域長の部分）で仮想エッジ情報５２ａを認識して処理する。
〈ターゲット車両検知の処理パターン（３）〉
図１４及び図１５は、異なる検知領域の間に不検知領域を挟んで、ターゲット車両を検知する場合の処理パターン、特に、間に未検知領域を挟んだ隣接検知領域（隣り合う検知領域）にて、検知物標（物体存在領域）が存在しない（言い換えれば、いずれの検知領域でも検知物が存在しない）場合の処理パターンを概念的に示したものである。
図１４に示す例では、自車両周辺で、ターゲット車両５１が不検知領域（＝物体存在可能性領域）内のみに存在する。この場合、検知領域Ａ５３、検知領域Ｂ５４とも、検知物標が存在せず、各検知領域においてターゲット車両５１が未検知の状態である。この状況は、図１５に示される、自車両周辺にターゲット車両が存在しないことと同等である。従って、図１４及び図１５に示す状況では、不検知領域内（特に、そのうちの自車両に対して予め決められた範囲内）にターゲット車両が常に存在すると仮定し、検知領域に挟まれた不検知領域の不検知領域長をそのまま、検知車両（＝物体存在領域）５２として認識して処理する。但し、ここでの不検知領域長（検知車両５２）は、一般的な車両長以上とする。
以上で説明したように、本第２実施形態の物体検知装置１によれば、外界情報取得部２による自車両周囲の異なる検知領域での検知結果を関連付けることで、自車両周辺の他車両等の物体が存在する物体存在領域を適正に特定もしくは推定し、その他車両の車長等を適正に算定することが可能となる。
［車両制御システム］
次に、図１６及び図１７を参照して、前述の物体検知装置を利用した、本発明に係る車両制御システムの一実施形態について概説する。
ここでは、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、自車両３０が本線を走行中で、前方の合流箇所において合流車両７１が合流車線から本線に合流してくる場合に、走行制御装置にて自車両３０の走行状態を制御（車間距離制御）する状況を想定している。但し、例えば、自車両が合流車線から本線に合流する場合にも、同様に適用できることは勿論である。
なお、前述の第２実施形態の物体検知装置の説明では、自車両３０に搭載された外界情報取得部２のセンサで物体を検知できない不検知領域においては、予めターゲット車両が存在すると仮定しているが、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すような合流のシーンでは、このような物体（ターゲット車両）は、方位・速度共に自車両３０と同じで、存在位置のみ異なる物と定義し、合流車両とはみなさない。
つまり、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すような合流のシーンにおいては、ある時間において不検知領域に存在すると仮定した物体（ターゲット車両）が、仮に自車両３０と速度・方位が異なる場合、所定時間（Δt）後の物体は、検知領域内か、検知領域外に移動することになる。この場合、検知領域内に移動したならば、前述の第２実施形態の物体検知装置の処理を適用し、そうでなければ、検知領域外に移動したとみなし、検知領域内に移動する以外のパターンにおいては、合流車両とはみなさないことになる。
図１７は、本発明に係る車両制御システムによる走行制御（車間距離制御）の処理フローを示したものである。
周辺車両長算定処理Ｓ２０１では、前記した物体検知装置を用いて、自車両に搭載された外界情報取得部２のセンサにて検知した車両の車両長を常に（定期的に）算定する。
合流エリア判定処理Ｓ２０２では、例えば地図情報や前方カメラ情報などから、自車両の前方の合流エリアの有無を判定する。
合流エリア判定処理Ｓ２０２で合流エリアが有ると判定した場合、合流車両推定処理Ｓ２０３では、周辺車両長算定処理Ｓ２０１で認識している周辺車両の挙動（方位、加速度、走行履歴など）から、その周辺車両が前記合流エリアでの合流車両であるかの推定を行う。
合流車両判定処理Ｓ２０４では、合流車両推定処理Ｓ２０３での推定結果より、合流車両の有無を判定する。
合流車両判定処理Ｓ２０４で合流車両が有ると判定した場合、自車両・合流車両の合流ポイント到達時間推定処理Ｓ２０５では、自車両や合流車両の走行状態などから、自車両、合流車両、双方の合流ポイントの到達時間を推定する。
到達時間比較処理Ｓ２０６では、自車両・合流車両の合流ポイント到達時間推定処理Ｓ２０５で推定した合流ポイントの到達時間を自車両と合流車両とで比較する。
到達時間判定処理Ｓ２０７では、到達時間比較処理Ｓ２０６で比較した合流ポイントの到達時間の早遅、詳しくは、合流ポイントの到達時間が合流車両の方が先か否かを判定する。
到達時間判定処理Ｓ２０７で合流ポイントの到達時間が合流車両の方が早いと判定した場合、合流車両車間距離・速度制御処理Ｓ２０８では、合流車両の挙動、車両長などに応じて、合流車両（つまり、物体検知装置で導出した物体存在領域）の移動方向の後方もしくは前方に当該自車両を誘導するように、自車両に搭載された走行制御装置にて合流車両との車間距離制御や速度制御を行う。
一方、合流エリア判定処理Ｓ２０２で合流エリアが無い、合流車両判定処理Ｓ２０４で合流車両が無い、到達時間判定処理Ｓ２０７で自車両が先に合流ポイントに到達すると判定した場合は、通常車間距離・速度制御処理Ｓ２０９にて、通常の車両走行制御を行う。
なお、上記実施形態では、到達時間判定処理Ｓ２０７で自車両が先に合流ポイントに到達すると判定した場合に、通常の車両走行制御を行うものとしているが、例えば、自車両と合流車両の合流ポイントの到達時間や挙動、自車両周辺の交通・道路環境などから、到達時間判定処理Ｓ２０７で自車両が先に合流ポイントに到達すると判定した場合にも、円滑な合流支援を行うために、当該自車両の速度制御などを行うようにしても良い。
以上で説明したように、本実施形態の車両制御システムによれば、物体検知装置にて特定もしくは推定された物体存在領域（例えば他車両車長情報）をもとに自車両の走行状態を制御することで、例えば、自動運転/運転支援システム運用時における、合流時の自車両割込み（割込まれ）判断を精度よく判定できる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１… 物体検知装置、２… 外界情報取得部、３… 車長判断部（物体存在領域設定部）、７… 物理値演算部、８… フュージョン演算部、９… 車長演算部、３０… 自車両、３１… ターゲット車両、３２… 検知物、３３…検知物、３４… 同一車両としてグルーピングされたターゲット車両、３５… 前方カメラ検知領域、３６… 前側方電波レーダ検知領域、３７… ３６０°広角カメラ検知領域、３８… 後側方電波レーダ検知領域、３９ａ〜３９ｄ 物体存在可能性領域、５０… ターゲット車両、５１… ターゲット車両、５１ａ… ターゲット車両、５１ｂ… ターゲット車両、５２… 推定検知車両（物体存在領域）、５３… 検知領域Ａ、５４… 検知領域Ｂ、５５… 検知領域Ａ内検知物（検知物標）、５６… 検知領域Ｂ内検知物（検知物標）、７１… 合流車両

Claims (8)

  1. 自車両周囲の異なる検知領域に関する外界情報を取得する外界情報取得部と、
    前記外界情報取得部による前記異なる検知領域での検知結果を関連付けて、自車両周囲で物体が存在する又は物体が存在する可能性のある物体存在領域を特定もしくは推定する物体存在領域設定部と、を備え、
    前記物体存在領域設定部は、少なくとも一つの検知領域で前記物体を検知した場合、その検知領域の物体を含む領域を前記物体存在領域として特定もしくは推定するとともに、一つもしくは複数の前記物体の端部が、間に不検知領域を挟んで複数の検知領域に跨って検知される場合、前記端部が検知された各検知領域の物体存在領域とその間に存在する不検知領域とをグルーピングした領域を前記物体存在領域として特定もしくは推定することを特徴とする、物体検知装置。
  2. 自車両周囲の異なる検知領域に関する外界情報を取得する外界情報取得部と、
    前記外界情報取得部による前記異なる検知領域での検知結果を関連付けて、自車両周囲で物体が存在する又は物体が存在する可能性のある物体存在領域を特定もしくは推定する物体存在領域設定部と、を備え、
    前記物体存在領域設定部は、少なくとも一つの検知領域で前記物体を検知した場合、その検知領域の物体を含む領域を前記物体存在領域として特定もしくは推定するとともに、前記物体の一端部が検知領域で検知され、前記物体の他端部が検知領域で検知されない場合、前記一端部が検知された検知領域の物体存在領域とその物体存在領域に隣接する不検知領域とをグルーピングした領域を前記物体存在領域として特定もしくは推定することを特徴とする、物体検知装置。
  3. 前記物体存在領域設定部は、前記物体の全体が複数の検知領域に跨って検知される場合、その複数の検知領域の各検知領域の物体存在領域をグルーピングした領域を前記物体存在領域として特定もしくは推定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の物体検知装置。
  4. 自車両周囲の異なる検知領域に関する外界情報を取得する外界情報取得部と、
    前記外界情報取得部による前記異なる検知領域での検知結果を関連付けて、自車両周囲で物体が存在する又は物体が存在する可能性のある物体存在領域を特定もしくは推定する物体存在領域設定部と、を備え、
    隣り合う検知領域の間に不検知領域が存在する場合、前記物体存在領域設定部は、前記不検知領域を前記物体が存在する可能性のある前記物体存在領域として設定することを特徴とする、物体検知装置。
  5. 前記物体存在領域設定部は、前記物体存在領域の所定方向における長さを自車両周囲の他車両の長さとして判断することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の物体検知装置。
  6. 前記物体存在領域設定部は、前記物体存在領域の端部情報から自車両周囲の他車両の長さを算定することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の物体検知装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の物体検知装置と、
    前記物体検知装置によって特定もしくは推定された物体存在領域に基づいて、前記自車両の走行状態を制御する走行制御装置と、を備えることを特徴とする車両制御システム。
  8. 前記走行制御装置は、前記自車両の走行中に前記物体存在領域の前方もしくは後方に前記自車両を誘導するように前記自車両の走行状態を制御することを特徴とする、請求項７に記載の車両制御システム。
JP2018532903A 2016-08-08 2017-07-20 物体検知装置及びそれを備えた車両制御システム Active JP6694067B2 (ja)

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