JP6157565B2 - Object detection device - Google Patents
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Description
この発明は、車両に搭載され、周辺の物体を検出する物体検出装置に関するものである。 The present invention relates to an object detection device that is mounted on a vehicle and detects peripheral objects.
従来の物体検出装置の予測相対位置を算出する方法としては、例えば、特許文献1に示す技術がある。この従来の物体検出装置では、目標物体の予測相対位置を自車速やヨーレートを用いて算出している。
As a method for calculating a predicted relative position of a conventional object detection device, for example, there is a technique disclosed in
従来の物体検出装置では、自車両が等速度で走行、あるいは等角速度で旋回していることを前提としており、自車両が加減速を行ったり、あるいは旋回角速度が変化した場合には予測相対位置の精度が悪化するという問題があった。 The conventional object detection device is based on the assumption that the host vehicle is traveling at an equal speed or turning at an equal angular speed. If the host vehicle accelerates or decelerates or the turning angular speed changes, the predicted relative position is determined. There was a problem that the accuracy of.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、自車両が加減速を行った場合や旋回角速度が変化した場合にも、精度良く目標物体の予測相対位置および予測相対速度を算出する物体検出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the host vehicle performs acceleration / deceleration or when the turning angular velocity changes, the predicted relative position and predicted relative position of the target object can be accurately obtained. An object of the present invention is to obtain an object detection device that calculates speed.
この発明に係わる物体検出装置においては、車両に搭載され、信号を送受信して目標物体の相対距離、方位角および相対速度を周期的に検出する物体検出装置であって、車両の移動変化量として、加速度および旋回角速度を取得する移動変化量取得部、目標物体から反射された信号に基づき、目標物体の相対距離、方位角および相対速度を演算する演算部、この演算部により演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度を含む航跡を記憶する航跡記憶部、この航跡記憶部に前回記憶された航跡における相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度に基づくとともに移動変化量取得部により取得された移動変化量を用いて、当該航跡の相対距離、方位角および相対速度を予測する予測部、演算部により今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度と、予測部により予測された相対距離、方位角および相対速度とに基づき、今回演算された目標物体と前回の航跡との間に相関があるか否かを判定する相関部、およびこの相関部による判定で、相関がある場合には、今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度により、当該航跡を更新し、相関がない場合には、新たな航跡として、今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度を航跡記憶部に記憶する航跡更新部を備え、移動変化量取得部は、航跡に記憶された旋回角速度を用いて、車両の旋回角加速度を算出し、予測部は、方位角の予測に、車両の旋回角加速度を用いるものである。 In the object detecting apparatus according to the invention is mounted on a vehicle, the relative distance of the target object by transmitting and receiving signals, the azimuth and the relative speed to a object detection device for periodically detecting, as the movement change amount of the vehicle A movement change amount acquisition unit for acquiring acceleration and turning angular velocity , a calculation unit for calculating the relative distance, azimuth angle and relative speed of the target object based on a signal reflected from the target object, and the target object calculated by the calculation unit distance relative, track storage unit for storing a track including the azimuth and the relative velocity and the turning angular velocity, the movement change amount with based on the relative distance, azimuth and the relative velocity and the turning angular velocity at the previous stored track in the track storage unit using the obtained translational changes by the acquisition unit, the relative distance of the track, the prediction unit, this Starring the calculating section that predicts azimuth and the relative velocity Relative distance of the target object, the azimuth and the relative speed, relative distance predicted by the prediction unit, based on the azimuth and the relative speed, there is a correlation between this calculated target object and the previous track If there is a correlation in the correlation unit that determines whether or not, and the determination by this correlation unit, the wake is updated with the relative distance, azimuth angle and relative speed and turning angular velocity of the target object calculated this time, When there is no correlation, as a new wake, it includes a wake update unit that stores the relative distance, azimuth and relative speed of the target object calculated this time and the turning angular velocity in the wake storage unit , the movement change amount acquisition unit, The turning angular acceleration of the vehicle is calculated using the turning angular velocity stored in the wake, and the prediction unit uses the turning angular acceleration of the vehicle to predict the azimuth .
この発明によれば、車両に搭載され、信号を送受信して目標物体の相対距離、方位角および相対速度を周期的に検出する物体検出装置であって、車両の移動変化量として、加速度および旋回角速度を取得する移動変化量取得部、目標物体から反射された信号に基づき、目標物体の相対距離、方位角および相対速度を演算する演算部、この演算部により演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度を含む航跡を記憶する航跡記憶部、この航跡記憶部に前回記憶された航跡における相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度に基づくとともに移動変化量取得部により取得された移動変化量を用いて、当該航跡の相対距離、方位角および相対速度を予測する予測部、演算部により今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度と、予測部により予測された相対距離、方位角および相対速度とに基づき、今回演算された目標物体と前回の航跡との間に相関があるか否かを判定する相関部、およびこの相関部による判定で、相関がある場合には、今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度により、当該航跡を更新し、相関がない場合には、新たな航跡として、今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度を航跡記憶部に記憶する航跡更新部を備え、移動変化量取得部は、航跡に記憶された旋回角速度を用いて、車両の旋回角加速度を算出し、予測部は、方位角の予測に、車両の旋回角加速度を用いるので、車両が加減速を行った場合や旋回角速度が変化した場合にも、精度良く目標物体の予測される相対位置および相対速度を算出することができる。 According to the present invention, there is provided an object detection device that is mounted on a vehicle and periodically detects a relative distance, an azimuth angle, and a relative speed of a target object by transmitting and receiving signals , and the acceleration and turning as the movement change amount of the vehicle. Based on the signal reflected from the target object, the movement change amount acquisition unit for acquiring the angular velocity , the calculation unit for calculating the relative distance, the azimuth and the relative speed of the target object, the relative distance of the target object calculated by the calculation unit , track storage unit for storing a track including the azimuth and the relative velocity and the turning angular velocity acquired in this track storage unit relative distance in the previous stored track, by the movement change amount acquiring unit together based on azimuth and the relative velocity and the turning angular velocity using a mobile variation which is a relative distance between the track prediction unit for predicting the azimuth and the relative velocity, this calculated target object relative the calculating section Determines away, and azimuth and the relative speed, relative distance predicted by the prediction unit, based on the azimuth and the relative speed, whether there is a correlation between this calculated target object and the previous track If there is a correlation in the correlation unit and the determination by this correlation unit, the wake is updated with the relative distance, azimuth angle and relative speed and turning angular velocity of the target object calculated this time. The wake update unit stores the relative distance, azimuth angle and relative speed , and the turn angular velocity of the target object calculated this time in the wake storage unit as a new wake , and the movement change amount acquisition unit stores the turn stored in the wake. The angular velocity is used to calculate the turning angular acceleration of the vehicle, and the prediction unit uses the turning angular acceleration of the vehicle to predict the azimuth, so even when the vehicle performs acceleration / deceleration or when the turning angular velocity changes ,accuracy It is possible to calculate the predicted relative position and velocity of the Ku target object.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による物体検出装置を示す構成図である。
図1において、実施の形態1による物体検出装置は、自車両に搭載され、電波を送受信して目標物体の相対位置および相対速度を周期的に検出するものであり、次のように構成されている。
電波送受信部1は、電波を送信し、目標物体で反射された電波を受信する。相対位置速度演算部2(演算部)は、受信された電波に基づき、目標物体の自車両との相対位置および相対速度を演算し、相関部3に入力する。
航跡記憶部4は、前回時点における目標物体11までの相対距離Rt、相対速度Vt、方位角θtが含まれる航跡の情報を記憶する。
1 is a block diagram showing an object detection apparatus according to
In FIG. 1, an object detection apparatus according to
The radio wave transmission /
The
予測部5は、自車両の加速度を検出する加速度センサ6および自車両の旋回角速度を検出するヨーレートセンサ7からの出力ならびに航跡記憶部4に記憶された目標物体の航跡の情報に基づき、目標物体までの予測相対距離、予測相対速度、予測方位角を算出し、相関部3に入力する。
相関部3は、相対位置速度演算部2により演算された今回観測された目標物体の情報と、予測部5により、航跡記憶部4に記憶された航跡から予測された目標物体の予測情報との間に相関があるかどうかを判定する。
航跡更新部8は、相関部3の判定結果に基づき、今回観測された目標物体と、予測に用いられた航跡との間に相関がある場合には、今回演算された目標物体の相対位置および相対速度により、予測に用いられた航跡を更新し、相関がない場合には、新たな航跡として、今回演算された目標物体の相対位置および相対速度を航跡記憶部4に記憶する。
なお、加速度センサ6とヨーレートセンサ7を有する移動変化量取得部は、移動変化量として、加速度センサ6から加速度を取得し、また、実施の形態2で後述するように、ヨーレートセンサ7の出力である旋回角速度から旋回角加速度を算出する。
Based on the output from the
The
If there is a correlation between the target object observed this time and the track used for prediction based on the determination result of the
Note that the movement change amount acquisition unit having the
図2は、この発明の実施の形態1による物体検出装置と目標物体との相対位置および相対速度関係を示す図である。
図2において、物体検出装置10と目標物体11との相対位置および相対速度関係と、自車両に搭載された物体検出装置10の加速度Aおよび旋回角速度ωの様子を示している。目標物体11は、物体検出装置10とは、方位角θの方向の相対距離Rの位置を相対速度Vで走行している。なお、図2においては、各記号の添え字は省略している。
FIG. 2 is a diagram showing the relative position and relative velocity relationship between the object detection apparatus and the target object according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the relative position and relative velocity relationship between the
次に、動作について説明する。
電波送受信部1からは、広く知られているFMCW(Frequency Modulation Continuous Wave)方式レーダと同様に、時間の経過にともない周波数が三角波状に上昇および下降する周波数変調がなされた電波が送信される。送信された電波は、目標物体にて反射され、電波送受信部1にて再び受信される。
電波送受信部1には、受信アンテナANTaと受信アンテナANTbが、間隔dだけ離れて配置されており、各受信アンテナでそれぞれ受信され、送信された電波と混合されることにより、受信信号aと受信信号bがそれぞれ生成され、相対位置速度演算部2に入力される。
Next, the operation will be described.
The radio wave transmission /
In the radio wave transmission /
相対位置速度演算部2では、受信信号aおよび受信信号bそれぞれの、送信された電波の周波数上昇期間、周波数下降期間に対して、FFT(Fast Fourier Transform)がなされ、それぞれのピーク周波数、および位相φa、φbが抽出される。
ここで、受信信号aの周波数上昇期間におけるピーク周波数、位相をfau、φau、受信信号aの周波数下降期間におけるピーク周波数、位相をfad、φad、受信信号bの周波数上昇期間におけるピーク周波数、位相をfbu、φbu、受信信号bの周波数下降期間におけるピーク周波数、位相をfbd、φbdとそれぞれ定義する。
また、目標物体11から本実施の形態1の物体検出装置10までの相対距離Rは、受信アンテナANTaと受信アンテナANTbとの間隔dに比べて十分大きいと仮定し、fau=fbu=fu、fad=fbd=fdとする。また、φau=−φad=φa、φbu=−φbd=φbと定義する。
以上より、目標物体までの相対距離Ro、相対速度Vo、方位角θoは、式(1)で算出されることは、FMCWレーダの距離測定原理、および位相差方探の原理から容易に導出される。
In the relative position
Here, the peak frequency and phase in the frequency increase period of the received signal a are fau and φau, the peak frequency and phase in the frequency decrease period of the received signal a are fad and φad, and the peak frequency and phase in the frequency increase period of the received signal b are The peak frequency and phase in the frequency falling period of fbu, φbu, and received signal b are defined as fbd and φbd, respectively.
Further, it is assumed that the relative distance R from the
From the above, the relative distance Ro, the relative velocity Vo, and the azimuth angle θo to the target object are easily derived from the distance measurement principle of the FMCW radar and the principle of phase difference detection, by calculating the equation (1). The
式(1)において、cは光速、Tは変調期間、Fは変調幅、fcは変調の中心周波数である。以上のように算出された目標物体までの相対距離Ro、相対速度Vo、方位角θoは、今回観測された目標物体までの観測相対距離、観測相対速度、観測方位角として、相関部3に入力される。
In equation (1), c is the speed of light, T is the modulation period, F is the modulation width, and fc is the modulation center frequency. The relative distance Ro, the relative speed Vo, and the azimuth angle θo calculated as described above are input to the
一方、前回までに観測された目標物体11の情報に基づいて生成された航跡に対する処理について説明する。
航跡記憶部4に記憶された目標物体11の航跡が持つ情報には、前回時点における目標物体11までの相対距離Rt、相対速度Vt、方位角θtが含まれおり、これらの情報は、予測部5に入力される。
On the other hand, the process with respect to the wake produced | generated based on the information of the
The information of the track of the
図2は、実施の形態1の物体検出装置10と目標物体11との相対位置および相対速度
関係、自車両に搭載された物体検出装置10の加速度Aおよび旋回角速度ωの様子を示している。自車両の加速度Aは、加速度センサ6で検知されて予測部5に入力され、また自車両の旋回角速度ωは、ヨーレートセンサ7で検知されて予測部5に入力される。
FIG. 2 shows the relative position and relative velocity relationship between the
予測部5では、前回時点における目標物体までの相対距離Rt、相対速度Vt、方位角θt、加速度A、および旋回角速度ωを用いて、式(2)により、今回の目標物体までの予測相対距離Rp、予測相対速度Vp、予測方位角θpを算出する。なお、式(2)において、tcは観測周期である。
The
以上のように算出された目標物体11までの予測相対距離Rp、予測相対速度Vp、予測方位角θpは、予測された今回の目標物体までの相対距離、相対速度、方位角として相関部3に入力される。
The predicted relative distance Rp, predicted relative speed Vp, and predicted azimuth angle θp to the
次に、相関部3の動作について説明する。
相関部3に入力された、観測相対距離Ro、観測相対速度Vo、観測方位角θo、および予測相対距離Rp、予測相対速度Vp、予測方位角θpを用いて、式(3)に示す誤差量eを算出する。
Next, the operation of the
Using the observed relative distance Ro, the observed relative speed Vo, the observed azimuth angle θo, and the predicted relative distance Rp, predicted relative speed Vp, and predicted azimuth angle θp input to the
誤差量eが所定のしきい値Te以下である場合は、対象とする航跡と今回観測された目標物体との相関が成立したものとし、今回の観測相対距離Ro、観測相対速度Vo、観測方位角θoを航跡更新部8に入力し、当該航跡の相対距離Rt、相対速度Vt、方位角θtとして更新し、航跡記憶部4に記憶する。
誤差量eが所定のしきい値Teよりも大きい場合は、対象とする航跡と今回観測された目標物体との相関が成立しなかったものとし、今回の観測相対距離Ro、観測相対速度Vo、観測方位角θoを航跡更新部8に入力して、新たな航跡として登録し、航跡記憶部4に記憶する。
When the error amount e is equal to or less than the predetermined threshold Te, it is assumed that the correlation between the target track and the target object observed this time is established, and the current observation relative distance Ro, the observation relative velocity Vo, the observation direction The angle θo is input to the
When the error amount e is larger than the predetermined threshold value Te, it is assumed that the correlation between the target track and the target object observed this time is not established, and the current observation relative distance Ro, the observation relative velocity Vo, The observation azimuth angle θo is input to the
なお、実施の形態1においては、加速度センサ6とヨーレートセンサ7は、本物体検出装置に内蔵されるものとしているが、自車両に搭載されたこれらのセンサから加速度Aと旋回角速度ωを入力するように構成してもよい。
In the first embodiment, the
実施の形態1によれば、自車速の加速度Aを用いて、予測相対距離Rpを算出しているので、自車両が加減速を行っていても正確な予測を行うことができる。 According to the first embodiment, since the predicted relative distance Rp is calculated using the acceleration A of the host vehicle speed, accurate prediction can be performed even if the host vehicle is performing acceleration / deceleration.
実施の形態2.
実施の形態2の物体検出装置の構成は、図1と同じである。
電波送受信部1から周波数変調がなされた電波が送信され、今回観測された目標物体までの観測相対距離Ro、観測相対速度Vo、観測方位角θoが相関部3に入力される動作は、実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
また、航跡記憶部4に記憶された航跡の持つ前回相対距離Rt、前回相対速度Vt、前回方位角θt、および加速度センサ6で検知された自車両の加速度A、およびヨーレートセンサ7で検知された自車両の旋回角速度ωが、予測部5に入力される動作も、実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
なお、本実施の形態2においては、航跡の持つ情報に、前回の自車両の旋回角速度ωtを加えている。
The configuration of the object detection apparatus according to the second embodiment is the same as that shown in FIG.
The operation in which the radio wave subjected to frequency modulation is transmitted from the radio transmission /
Further, the previous relative distance Rt, the previous relative speed Vt, the previous azimuth angle θt, the acceleration A of the host vehicle detected by the
In the second embodiment, the previous turning angular velocity ωt of the host vehicle is added to the information held by the wake.
以下に、実施の形態2について説明する。
予測部5は、前回時点における目標物体までの相対距離Rt、相対速度Vt、方位角θt、旋回角速度ωt、および今回検知された加速度A、旋回角速度ωを用いて、式(4)により、今回の目標物体までの予測相対距離Rp、予測相対速度Vp、予測方位角θpを算出する。式(4)において、αは自車両の旋回角加速度に相当する量であり、前回の旋回角速度ωtと今回の旋回角速度ωから算出している。
The second embodiment will be described below.
The
以上のように算出された目標物体までの予測相対距離Rp、予測相対速度Vp、予測方位角θpは、予測された今回の目標物体までの相対距離、相対速度、方位角として相関部3に入力される。
The predicted relative distance Rp, predicted relative speed Vp, and predicted azimuth angle θp to the target object calculated as described above are input to the
相関部3において、今回観測された目標物体と航跡との相関を判定し、目標物体の航跡を更新して航跡記憶部4に記憶する動作は、実施の形態1と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
Since the
なお、本実施の形態2においては、加速度センサ6とヨーレートセンサ7は、物体検出
装置に内蔵されるものとしているが、実施の形態1と同様に、自車両に搭載されたこれらのセンサから加速度Aと旋回角速度ωを入力するように構成してもよい。
In the second embodiment, the
実施の形態2によれば、自車速の旋回角加速度を考慮して、予測方位角θpを算出しているので、自車両の旋回角速度が変化した場合でも正確な目標物体の予測を行うことができる。 According to the second embodiment, since the predicted azimuth angle θp is calculated in consideration of the turning angular acceleration of the host vehicle speed, it is possible to accurately predict the target object even when the turning angular velocity of the host vehicle changes. it can.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 電波送受信部 2 相対位置速度演算部 3 相関部 4 航跡記憶部
5 予測部 6 加速度センサ 7 ヨーレートセンサ 8 航跡更新部 10 物体検出装置 11 目標物体
DESCRIPTION OF
Claims (1)
上記車両の移動変化量として、加速度および旋回角速度を取得する移動変化量取得部、
目標物体から反射された信号に基づき、上記目標物体の相対距離、方位角および相対速度を演算する演算部、
この演算部により演算された上記目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度を含む航跡を記憶する航跡記憶部、
この航跡記憶部に前回記憶された上記航跡における相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度に基づくとともに上記移動変化量取得部により取得された移動変化量を用いて、当該航跡の相対距離、方位角および相対速度を予測する予測部、
上記演算部により今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度と、上記予測部により予測された相対距離、方位角および相対速度とに基づき、今回演算された目標物体と前回の航跡との間に相関があるか否かを判定する相関部、
およびこの相関部による判定で、相関がある場合には、今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度により、当該航跡を更新し、相関がない場合には、新たな航跡として、今回演算された目標物体の相対距離、方位角および相対速度並びに旋回角速度を上記航跡記憶部に記憶する航跡更新部を備え、
上記移動変化量取得部は、上記航跡に記憶された旋回角速度を用いて、上記車両の旋回角加速度を算出し、
上記予測部は、上記方位角の予測に、上記車両の旋回角加速度を用いることを特徴とする物体検出装置。 An object detection device that is mounted on a vehicle and periodically detects a relative distance, an azimuth angle, and a relative speed of a target object by transmitting and receiving signals,
A movement change amount acquisition unit that acquires acceleration and turning angular velocity as the movement change amount of the vehicle,
An arithmetic unit that calculates the relative distance, azimuth and relative speed of the target object based on the signal reflected from the target object;
A track storage unit that stores a track including a relative distance, an azimuth angle and a relative speed , and a turning angular velocity of the target object calculated by the calculation unit;
Based on the relative distance, azimuth angle and relative speed and turning angular velocity in the wake previously stored in the wake storage unit and using the movement change amount acquired by the movement change amount acquisition unit, the relative distance, azimuth of the wake A predictor that predicts angular and relative velocities,
The relative distance of the current calculated target object by the arithmetic unit, the azimuth and the relative speed, relative distance predicted by the prediction unit, azimuth and based on the relative velocity, this calculated target object and the previous track A correlation unit for determining whether or not there is a correlation between
If there is a correlation in the determination by the correlation unit, the wake is updated based on the relative distance, azimuth angle and relative speed and turning angular velocity of the target object calculated this time. As a wake, provided with a wake update unit for storing the relative distance, azimuth and relative speed and turning angular velocity of the target object calculated this time in the wake storage unit ,
The movement change amount acquisition unit calculates a turning angular acceleration of the vehicle using a turning angular velocity stored in the wake,
The prediction unit uses the turning angular acceleration of the vehicle for the prediction of the azimuth angle .
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