JP6095197B2

JP6095197B2 - 車両の物体検出装置

Info

Publication number: JP6095197B2
Application number: JP2011089944A
Authority: JP
Inventors: 三島　康之; 康之三島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JP2012221452A

Description

本発明は、追突事故などを防止するために車両の制御を行う運転支援装置に用いる車両の物体検出装置に関する。

特開２００４−１３６７８５号公報には、自車両が走行している車線エリアの判定機能を備えた車両用制御装置が記載されている。この車両用制御装置では、車両に搭載されたカメラが取得した画像を基にして車線走行エリアの境界（白線）を認識し、ヨーレートセンサ、車速センサによって推定する道路のカーブ状況から自車両が走行する車線エリアを特定し、ミリ波レーダで検知した車線エリア内の物体を障害物と判定する。

特開２００４−１３６７８５号公報

しかし、特開２００４−１３６７８５号公報に記載の車両用制御装置では、画像に基づき車線エリアの境界を認識しているので、白線の有無など、路面状況によっては車線エリアの境界を十分に認識できず、車両（障害物）に対して誤った判定が生じる可能性があり、運転支援装置（車両用制御装置）の誤警報や誤作動の原因となるおそれがある。また、ヨーレート、車速など自車両の現在の走行条件から推定した道路のカーブ状況に基づいて自車両前方の車線エリアを特定しているので、自車両から遠方にある車線エリアの特定については信頼度が低下する可能性がある。このため、遠方の物体に対しては車両か否かの判定が困難となり、運転支援装置による警報動作や衝突回避動作が遅れて、運転者に違和感等を与える可能性がある。

そこで、本発明では、自車両の走行路上の近くの物体から遠方の物体まで高い信頼度で車両か否かの判定が可能な車両の物体検出装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の車両の物体検出装置は、物体検出手段と、自車位置情報取得手段と、物体位置演算手段と、他車位置情報取得手段と、記憶手段と、走行路エリア設定手段と、判定手段とを備える。物体検出手段は、自車両の進行方向の前方に存在する物体を検知し、物体と自車両との相対位置を検出する。自車位置情報取得手段は、自車両の位置を特定する自車位置情報を、外部との通信によって取得する。物体位置演算手段は、自車位置情報取得手段が取得した自車両の位置情報を用いて、物体検出手段が検出した物体の相対位置から物体の位置を演算する。他車位置情報取得手段は、自車両の進行方向の前方を移動する他車両の位置を特定する他車位置情報を、車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方によって繰り返して取得する。記憶手段は、他車位置情報取得手段が取得した他車位置情報を、時系列データとして記憶する。走行路エリア設定手段は、走行路エリアを設定する。判定手段は、走行路エリア設定手段が設定した走行路エリアに物体位置演算手段が演算した物体の位置が含まれる場合は物体を車両と判定し、走行路エリアに物体の位置が含まれない場合は物体を非車両と判定する。
本発明の第１の態様では、走行路エリア設定手段は、記憶手段が記憶した時系列データを用いて曲線の当てはめを行い、当てはめた曲線を自車両の前方の走行路の線状軌跡と推定し、所定の幅を有する走行路エリアを、線状軌跡を基準に設定する。他車位置情報取得手段は、物体検出手段の検出範囲よりも遠方を移動する他車両の他車位置情報を取得可能である。
本発明の第２の態様では、車両の物体検出装置は、自車両の前方を撮像するカメラを備える。走行路エリア設定手段は、記憶手段が記憶した時系列データを用いて曲線の当てはめを行い、当てはめた曲線を自車両の前方の走行路の線状軌跡と推定し、カメラの撮像結果から自車両が走行中の道路の幅を計測し、計測した道路の幅に応じて設定した幅を有する走行路エリアを、線状軌跡を基準に設定する。

上記構成では、走行路エリア設定手段は、自車両が走行中の道路を先行して走行している他車両の位置情報の時系列データに基づいて、自車両の走行路エリアを設定している。この時系列データは、先行する他車両の走行軌跡であるので、走行軌跡を追走する自車両の走行路エリアとして高い信頼度を有している。このため、上記走行路エリアを用いることによって物体検出手段が検出した物体が車両か否かを高い信頼度で判定をすることが可能となる。従って、この判定結果を用いる運転支援装置において、誤った判定に起因する運転支援装置の誤警報や誤作動が減少する。また、この時系列データは、物体検出手段の検出範囲よりも距離の長い通信可能範囲を走行する他車両から取得できるので、設定された自車両の走行路エリアは、物体検出手段の検出範囲よりも遠方まで高い信頼度を維持する。このため、物体検出手段の検出の限界に近い遠方に検出された物体であっても、高い信頼度で車両か否かの判定が可能となり、運転支援装置によって適切なタイミングでの警報動作や衝突回避動作が可能となる。従って、運転支援装置の警報動作や衝突回避動作の遅れに起因して運転者に与える違和感等が低減する。

また、他車情報取得手段は、他車両の位置を、車車間通信や路車間通信の規格化された通信手段によって取得する。従って、規格に沿った装置の設計が可能となり開発コストの低減や開発期間の短縮が可能となる。

本発明によれば、自車両の走行路上の近くの物体から遠方の物体まで高い信頼度で車両か否かの判定が可能となる。

本発明の物体検出装置を用いた運転支援装置を搭載した車両の要部を示すブロック図である。図１の物体検出センサによって検出された物体の車両座標上の相対位置と絶対座標上の位置との関係を示す図である。他車両の位置の時系列データに基づく線状軌跡の推定を示す図である。線状軌跡を基準とする走行路エリアの設定を示す図である。本発明に係わる実施形態の走行路推定処理を示すフローチャートである。本発明に係わる実施形態の物体検出処理を示すフローチャートである。推定した線状軌跡と走行路との関係を示す図である。物体検出センサによる物体の検出結果を示す図である。設定された走行路エリアによる検出物体の判定結果を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は本発明の物体検出装置を用いた運転支援装置を搭載した車両の要部を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係わる車両１は、物体検出センサ（物体検出手段）４と、自車位置センサ（自車位置情報取得手段）５と、通信装置（他車位置情報取得手段）６と、ＥＣＵ７と、警報装置８と、ブレーキアクチュエータ９とを備える。

物体検出センサ４は、図８に示すように、車両１の前端部から進行前方の所定角度Ωの範囲内に向けてレーザやミリ波等の電磁波を所定時間毎に発信し、その反射波を受信することによって、上記範囲内の物体２を検知する。更に、検知した物体２と車両１との相対位置及び相対速度ＲＶを検出し、ＥＣＵ７に出力する。図２に示すように、物体２と車両１との相対位置は、車両座標系におけるｘ座標及びｙ座標として検出される。車両座標系とは、車両１の右方向をｘ軸正方向とし、車両１の進行方向をｙ軸正方向とする２次元座標系（ｘ，ｙ）であり、車両１の位置を原点（０，０）とする。なお、相対位置は、車両１と物体２までの相対距離Ｌと、車両１の進行方向と物体２の検出方向とのなす検出角αで検出してもよい（図２参照）。

自車位置センサ５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して車両１の位置を所定時間毎に取得し、ＥＣＵ７へ出力する。車両１の位置は、緯度情報及び経度情報を用いた絶対座標系で表され、車両１の位置が絶対座標（Ｘ，Ｙ）で特定される。

通信装置６は、車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方の通信方法によって、他車両３が発信する他車両３の位置情報を繰り返して取得し、ＥＣＵ７へ出力する。位置情報には、他車両３の位置を特定する位置と、位置に関連付けられた他車両３の識別子（車両ＩＤ）が含まれている。他車両３の位置は、緯度情報及び経度情報を用いた絶対座標系で表され、他車両３の位置が絶対座標（Ｘ，Ｙ）で特定される。

ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１とＲＯＭ(Read Only Memory)７２とＲＡＭ(Random Access Memory)７３とを備える。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムを読み出して、後述する各処理を実行し、物体位置演算手段、走行路エリア設定手段、判定手段として機能する。ＲＡＭ７３は、記憶手段として機能する。すなわち、通信装置６が取得した他車両３の位置情報を、時系列データとして読み書き自由に記憶する記憶領域を有する。この記憶領域は、ＥＣＵ７によって他車両３に付される車両ＩＤに関連づけられ、複数の他車両３の位置の時系列情報の記憶が可能である。また、後述の線状軌跡推定処理で推定された線状軌跡Ｓを読み書き自由に記憶する記憶領域を有する。また、物体検出センサ４が検出した物体２についての車両１との相対位置、相対速度ＲＶ及び後述の処理によって演算される物体２と車両１との相対距離Ｌ、検出角α及び位置（Ｘｔ，Ｙｔ）を、ＥＣＵ７によって物体２毎に付される物体ＩＤに関連付けて読み書き自由に記憶する記憶領域を有する。また、自車位置センサ５が取得した車両１の位置及び位置の時系列データを読み書き自由に記憶する記憶領域を有する。

警報装置８は、車室内の例えばインストルメントパネル（図示せず）に設けられ、ＥＣＵ７から報知指示信号を受信したとき、ブザー音などを発生させて運転者に注意を喚起する。

ブレーキアクチュエータ９は、ＥＣＵ７からの制御信号を受信したとき、図示しない前輪及び後輪のディスクブレーキを強制的に作動させて、各車輪に所定の制動力を発生させる。

次に、ＥＣＵ７が実行する処理について、図５及び図６のフローチャートに基づいて説明する。本処理は、走行路推定処理と、物体検出処理とから構成される。運転支援装置のスイッチ（図示せず）からの実行指示信号を受信すると、走行路推定処理は、通信装置６から他車位置情報が入力される毎に実行され、物体検出処理は、所定の時間毎に実行される。

走行路推定処理では、図５に示すように、ＥＣＵ７は、先ず、通信装置６から入力される他車両３の絶対座標系の位置座標と識別子とを取得し、既に前回までに位置情報を取得した他車両３である場合は、既に付与されている車両ＩＤによって関連付けられた時系列データ記憶領域に他車両３の位置情報の現在値として記憶する。また、他車両３の識別子によって新規であると判断される場合は、他車両３の位置座標に新規の車両ＩＤを付与し、車両ＩＤに関連付けられた時系列データ記憶領域に現在値として記憶する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ７は、線状軌跡推定処理を実行する（ステップＳ２）。線状軌跡推定処理では、他車両３の位置の時系列データを用いて線状軌跡Ｓを求める。すなわち、位置情報を取得した全ての他車両３について、車両ＩＤ毎に記憶された位置の時系列データを、取得時刻の順に直線又は曲線で結び、各車両ＩＤ毎の走行軌跡を作成する（図３参照）。作成した各他車両３の走行軌跡の中で、車両１に接近してくる他車両３については、車両１とは走行路が異なり障害物となる車両ではないので、線状軌跡Ｓの推定のための対象から除外する。図３の例では、他車両３１，３３，３４の時系列データが推定の対象となり、車両１に接近する他車両３２の時系列データは対象から除外される。次に、対象となる各他車両３の位置の時系列データから、自車位置センサ５が取得した車両１の位置を原点にして、物体検出センサ４の検知範囲よりも長い所定距離Ｑ０を半径とする円内の領域に含まれる位置の時系列データＴを読み出す。この位置の時系列データＴを用いて、最小二乗法等による曲線の当てはめを行う。当てはめた曲線を走行路の線状軌跡Ｓと推定し、線状軌跡Ｓの記憶領域に記憶する。

物体検出処理では、ＥＣＵ７は、図６に示すように、まず、物体検出センサ４が検出した物体２の車両１との相対位置及び相対速度ＲＶを取得する。物体２毎に固有の物体ＩＤを付与し、物体ＩＤに関連付けられた記憶領域に物体２の相対位置及び相対速度ＲＶを記憶する（ステップＳ１１）。続いて、ＥＣＵ７は、自車位置センサ５が取得した車両１の位置座標（ｘｔ，ｙｔ）を取得し、車両１の位置に関連付けられた記憶領域に時系列データとして記憶する（ステップＳ１２）。次に、ＥＣＵ７は、検出カウンタＩの値を、検出された物体２の総数ｎに設定する（ステップＳ１３）。

次に、ＥＣＵ７は、物体位置演算処理を実行する（ステップＳ１４）。物体位置演算処理は、物体２と車両１との相対位置と、車両１の位置情報とから、物体２の絶対座標系の位置を演算する。すなわち、図２に示すように、物体２の車両座標系の位置座標（ｘｔ，ｙｔ）から物体２と車両１との相対距離Ｌ及び車両１の進行方位に対する物体２の方位のなす検出角αを次式に従って演算する。

Ｌ＝（ｘｔ^２＋ｙｔ^２）^１／２・・・（１）
α＝ｔａｎ^−１（ｘｔ／ｙｔ）・・・（２）

次に、絶対座標系における車両１の進行方向を示す進行角βを、車両１の位置の時系列データから求める。続いて、車両１の絶対座標系の位置（Ｘ０，Ｙ０）と、物体２と車両１との相対距離Ｌと、検出角α及び進行角βとを用いて次式により物体２の絶対座標系の位置（Ｘｔ，Ｙｔ）を演算する。

Ｘｔ＝Ｘ０＋Ｌｓｉｎ（α＋β）・・・（３）
Ｙｔ＝Ｙ０＋Ｌｃｏｓ（α＋β）・・・（４）

次に、ＥＣＵ７は、車両判定処理を実行する（ステップＳ１５）。車両判定処理は、上記走行路推定処理で推定した線状軌跡Ｓを記憶領域から読み出し、線状軌跡Ｓの両側にそれぞれ所定の幅Ｒ０を有する車両１の前方の走行路エリアに、物体位置演算処理で演算した物体２の位置が、含まれるか否かの判定を行う。すなわち、ＥＣＵ７は、図４に示すように、現在時刻ｋにおける物体２の位置｛Ｘｔ（ｋ），Ｙｔ（ｋ）｝から、線状軌跡Ｓ上に垂線を下ろし、物体２の位置｛Ｘｔ（ｋ），Ｙｔ（ｋ）｝と、垂線と線状軌跡Ｓとの交点Ｐまでの距離Ｒを演算する。続いて、演算した距離Ｒと、所定の幅Ｒ０とを比較する。距離Ｒが幅Ｒ０よりも小さい場合は、物体２は車両１の走行路エリアに含まれるので、物体２を走行路エリア内の車両であると判定する。一方、距離Ｒが幅Ｒ０を超えている場合は、物体２は車両１の走行路エリアに含まれないので、走行路エリア外の非車両と判定する。なお、物体２が走行路エリアに含まれるか否かの判定は、上記方法に限定されるものではない。例えば、上記走行路推定処理において、線状軌跡Ｓに所定の幅Ｒ０を有する走行路エリアを設定し、車両判定処理において、走行路エリアの進行方向左右の境界と物体２との距離によって、物体２が走行路エリアに含まれるか否かを判定してもよい。

次にＥＣＵ７は、検出されたすべての物体について車両判定処理を行ったか否かのチェックを行う（ステップＳ１６，ステップＳ１７）。すなわち、検出カウンタＩのカウント値を１減少し（ステップＳ１６）、カウント値がゼロ以下の場合は全ての物体について処理を行っているので、衝突防止制御処理（ステップＳ１８）に進み、ゼロよりも大きい場合は、物体位置演算処理（ステップＳ１４）に戻り、残りの検出物体についての処理を続行する。

衝突防止制御処理（ステップＳ１８）では、車両判定処理によって車両であると判定された物体２について、物体ＩＤに関連付けられた記憶領域から物体２と車両１との相対距離Ｌ及び相対速度ＲＶを読み出し、相対距離Ｌを相対速度ＲＶで除することによって求められる衝突余裕時間ＴＴＣ（Time to Collision）を演算する。ＴＴＣが最も短い物体２について、ＴＴＣが第１の所定時間（例えば３秒）以下になった場合は、警報装置８に警報指示信号を出力して運転者に注意を喚起する。更にＴＴＣが第２の所定時間（例えば０．８秒）以下になった場合は、ブレーキアクチュエータ９に制御信号を出力して車両１を減速し物体２との衝突を回避する。

本実施形態では、車両１の前方を走行する他車両３の位置を通信装置６で取得して時系列データとして記憶し、この時系列データに基づいて、車両１の走行路の線状軌跡Ｓを推定し、線状軌跡Ｓの両側に所定距離Ｒ０の幅をもった車両１の走行路エリアを設定している。設定された走行路エリアは、車両１の前方を既に先行して走行する他車両３の走行軌跡が基準になっているので、走行路エリアの設定の信頼度が高い。従って、走行路エリア内に存在する走行路上の車両と、走行路の外に存在する構造物等の非車両とを高い信頼度で判定することができる。例えば、図７に示すように、大型車両２１の後方を走行中の小型車両２２が前方のカーブ路線で大型車両２１を追い越した場合、物体検出センサ４は、図８に示すように大型車両２１の前方に隠れた小型車両２２を検知できなくなる可能性があり、小型車両２２が走行した方向に物体２３がある場合には、物体２３を小型車両２２と誤って検出する可能性がある。しかし、図９に示すように、本実施形態によれば、物体２３を走行路エリア外の非車両であると判定することができるので、このような誤検出が減少する。従って、判定結果を用いた衝突防止制御処理において、誤った判定に起因する誤警報や誤作動が減少する。

また、走行路エリア設定の基準となる時系列データは、物体検出センサ４の検知範囲よりも距離の長い通信可能範囲（数１００ｍ程度）を走行する他車両３から取得できるので、走行路エリアの設定は、物体検出センサ４の検出範囲よりも遠方まで高い信頼度を維持する。このため、例えば、図８に示すように、物体検出センサ４の検出の限界に近い遠方に検知された物体２４についても車両か否かの判定が有効に可能となり（図９参照）、判定結果を用いた衝突防止制御処理において、適切なタイミングでの警報動作や衝突回避動作が可能となる。従って、警報動作や衝突回避動作の遅れに起因して運転者に与える違和感等が低減する。

また、他車両３の位置及び速度の情報を、車車間通信又は路車間通信の規格化された通信方法によって取得するので、通信装置６を規格に沿って設計することができる。従って、開発コストの低減や開発期間の短縮をすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

例えば、本実施形態の物体検出センサ４は、物体２の位置を相対位置によって検出したが、物体検出センサ４が自分の位置を絶対座標系で取得する機能を備え、物体２の位置を絶対座標系でＥＣＵ７へ出力してもよい。

また、本実施形態では、線状軌跡Ｓの左右両側にそれぞれ所定の幅Ｒ０を有する走行路エリアを設定したが、左右の幅は同一でなくてもよい。また、幅Ｒ０は一定ではなく可変であってもよい。例えば、車両１に搭載したカメラ等によって車両１の前方を撮像し、撮像結果から車両１が走行中の道路の幅を計測し、計測した道路の幅に応じて走行路エリアの幅を設定してもよい。

また、本実施形態では、衝突防止制御処理と車両判定処理を含むその他の処理とを１つのＥＣＵ７が実行しているが、衝突防止制御を実行する処理装置とその他の処理とを、異なる別のユニットとして構成してもよい。従って、衝突防止制御処理を実行する装置を備えた既存の車両１に対しては、車両判定処理を含むその他の処理を実行する装置（ユニット）を追加して設置すればよく、このような既存の車両１に対して、本発明を容易に適用することができる。

本発明は、車両の運転支援装置に広く適用可能である。

１車両
２物体
３他車両
４物体検出センサ
５自車位置センサ
６通信装置
７ＥＣＵ
１０道路

Claims

自車両の進行方向の前方に存在する物体を検知し、前記物体と前記自車両との相対位置を検出する物体検出手段と、
前記自車両の位置を特定する自車位置情報を、外部との通信によって取得する自車位置情報取得手段と、
前記自車位置情報取得手段が取得した前記自車両の位置情報を用いて、前記物体検出手段が検出した前記物体の前記相対位置から前記物体の位置を演算する物体位置演算手段と、
前記自車両の進行方向の前方を移動する他車両の位置を特定する他車位置情報を、車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方によって繰り返して取得する他車位置情報取得手段と、
前記他車位置情報取得手段が取得した前記他車位置情報を、時系列データとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶した前記時系列データを用いて曲線の当てはめを行い、当てはめた曲線を前記自車両の前方の走行路の線状軌跡と推定し、所定の幅を有する走行路エリアを、前記線状軌跡を基準に設定する走行路エリア設定手段と、
前記走行路エリア設定手段が設定した前記走行路エリアに前記物体位置演算手段が演算した前記物体の位置が含まれる場合は前記物体を車両と判定し、前記走行路エリアに前記物体の位置が含まれない場合は前記物体を非車両と判定する判定手段と、を備え、
前記他車位置情報取得手段は、前記物体検出手段の検出範囲よりも遠方を移動する他車両の他車位置情報を取得可能である
ことを特徴とする車両の物体検出装置。
自車両の進行方向の前方に存在する物体を検知し、前記物体と前記自車両との相対位置を検出する物体検出手段と、
前記自車両の位置を特定する自車位置情報を、外部との通信によって取得する自車位置情報取得手段と、
前記自車位置情報取得手段が取得した前記自車両の位置情報を用いて、前記物体検出手段が検出した前記物体の前記相対位置から前記物体の位置を演算する物体位置演算手段と、
前記自車両の進行方向の前方を移動する他車両の位置を特定する他車位置情報を、車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方によって繰り返して取得する他車位置情報取得手段と、
前記他車位置情報取得手段が取得した前記他車位置情報を、時系列データとして記憶する記憶手段と、
前記自車両の前方を撮像するカメラと、
前記記憶手段が記憶した前記時系列データを用いて曲線の当てはめを行い、当てはめた曲線を前記自車両の前方の走行路の線状軌跡と推定し、前記カメラの撮像結果から前記自車両が走行中の道路の幅を計測し、計測した道路の幅に応じて設定した幅を有する走行路エリアを、前記線状軌跡を基準に設定する走行路エリア設定手段と、
前記走行路エリア設定手段が設定した前記走行路エリアに前記物体位置演算手段が演算した前記物体の位置が含まれる場合は前記物体を車両と判定し、前記走行路エリアに前記物体の位置が含まれない場合は前記物体を非車両と判定する判定手段と、を備える
ことを特徴とする車両の物体検出装置。