CN115128611A - 物体识别装置、车辆及物体识别方法 - Google Patents

物体识别装置、车辆及物体识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够稳定地识别物体的物体识别装置、车辆及物体识别方法。物体识别装置具备：识别部，在从移动体向物体发送的检测波被物体反射并被移动体接收到的情况下，基于检测波的反射强度与识别阈值的比较结果，识别物体是否是控制对象物；以及变更部，在检测波被物体的至少两个点反射并被移动体接收到的情况下，根据至少两个点的位置，来改变识别部的识别灵敏度。

Description

物体识别装置、车辆及物体识别方法
技术领域
本发明涉及物体识别装置、车辆及物体识别方法。
背景技术
一直以来，已知有能够基于检测波在车辆等移动体与物体之间的往返来检测物体的物体识别装置。例如，专利文献1中公开了以下结构，该结构中，能够根据物体的高度和从车辆到物体的距离，修正检测波的反射强度，并基于修正后的反射强度来识别物体的种类。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-247215号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，检测波的反射强度会由于外部干扰(例如，风、雨、热等)而存在偏差，或由于物体的形状而使得由距离引起的反射强度的变化趋势不相同，因此，如果只是调整反射强度，有可能不能稳定地识别物体。
本发明的目的在于，提供能够稳定地识别物体的物体识别装置、车辆及物体识别方法。
解决问题的方案
本发明的一个实施例的物体识别装置具备：识别部，在从移动体向物体发送的检测波被所述物体反射并被所述移动体接收到的情况下，基于所述检测波的反射强度与识别阈值的比较结果，识别所述物体是否是控制对象物；以及变更部，在所述检测波被所述物体的至少两个点反射并被所述移动体接收到的情况下，根据所述至少两个点的位置，来改变所述识别部的识别灵敏度。
本发明的一个实施例的车辆具备：上述的物体识别装置；发送所述检测波的送波传感器；以及接收所述检测波的至少两个受波传感器。
本发明的一个实施例的物体识别方法具有如下步骤，即，在从移动体向物体发送的检测波被所述物体反射并被所述移动体接收到的情况下，基于所述检测波的反射强度与识别阈值的比较结果，识别所述物体是否是控制对象物的步骤，在所述步骤中，在所述检测波被所述物体的至少两个点反射并被所述移动体接收到的情况下，根据所述至少两个点的位置，来改变识别灵敏度。
发明效果
根据本发明的一个实施例，能够稳定地识别物体。
附图说明
图1是表示应用了本发明的实施方式的车辆控制单元的车辆的结构例的方框图，
图2是表示车辆中的物体检测部的配置的一例的图，
图3是用于说明对反射强度设定识别阈值的一般方法的图，
图4是用于说明下部物体与检测波的关系的图，
图5是表示下部物体的反射强度随距离变化的一例的图，
图6是表示物体是柱状物体的情况下的检测波的路径的一例的图，
图7是表示形状判定阈值与距离的关系的一例的图，
图8是表示柱状物体的反射强度与识别阈值的关系的一例的图，
图9是表示车辆控制单元中的识别控制的动作例的流程图，
图10是表示车辆中的物体检测部的配置的一例的图。
附图标记说明
1 车辆
10 加速部
20 制动部
30 车速信息获取部
40 物体检测部
41 送波传感器
42 受波传感器
100 车辆控制单元
110 识别部
120 形状判定部
130 变更部
140 控制部
具体实施方式
(实施方式)
下面，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示应用了本发明的实施方式的车辆控制单元100的车辆1的结构例的方框图。
如图1所示，车辆1例如是具有如下功能的移动体：识别是否有车辆1与存在于行进路径周边的物体碰撞的可能性的功能。车辆1具有加速部10、制动部20、车速信息获取部30、物体检测部40和车辆控制单元100。
加速部10是根据车辆控制单元100的加速请求进行车辆1的加速及减速的加速装置。
制动部20是根据车辆控制单元100的制动请求进行车辆1的制动的制动装置。
车速信息获取部30获取与车辆1的速度有关的信息。具体地，车速信息获取部30从加速部10等获取车辆1的车速、加速度的信息，且从制动部20等获取刹车的信息等。另外，车速信息获取部30从未图示的方向盘等操作部获取转向角等信息。
物体检测部40例如是声纳、雷达等车载传感器，通过发送超声波或毫米波(电磁波)等检测波，并接收在物体反射而返回来的检测波，来检测存在于车辆1的行进路径周边的物体。物体检测部40设置于车辆1的前端部或后端部，例如，具有送波传感器41和两个受波传感器42。
图2是表示车辆1中的物体检测部40的配置的一例的图。此外，以下的说明中，使用正交坐标系(X、Y、Z)。后述的图中也以同一的正交坐标系(X、Y、Z)表示。例如，X方向表示车辆1的左右方向，Y方向表示车辆1的前后方向(行进方向)，Z方向表示车辆1的上下方向(高度方向)。
例如，如图2所示，在车辆1的Y方向的+侧的端部，物体检测部40共计具有四个传感器，在X方向的两端部各有一个，另外在X方向的中央部有两个。送波传感器41例如是X方向的中央部的两个传感器中配置于-侧的传感器。受波传感器42是配置于X方向的-侧的端部的传感器、以及X方向的中央部的两个传感器中配置于+侧的传感器。
送波传感器41是发送检测波的传感器，例如在是声纳的情况下，通过向压电元件施加规定频率的电压，从而生成相同频率的超声波(检测波)并发送。此外，送波传感器41也可以构成为能够接收已发送的检测波。
受波传感器42是接收从送波传感器41发送后碰到物体2而反射的检测波的传感器。例如在是声纳的情况下，受波传感器42通过压电元件将检测波的声压转换为电压，并对转换后的电压进行整流，从而将接收到的检测波转换为声波接收强度(反射强度)。此外，受波传感器42也可以构成为能够发送检测波。
通过计量从送波传感器41经由物体2而到达受波传感器42的检测波的往返的飞行时间，从而能够计算车辆1与物体2之间的距离。另外，通过计算车辆1与物体2之间的距离，从而基于三角测量的原理，能够计算检测波被物体2反射的位置的坐标。
另外，由于设置了两个受波传感器42，因此，能够将从送波传感器41发送的检测波利用两个受波传感器42分别接收。因此，由两个受波传感器42接收的检测波是分别通过不同的路径D1、D2返回到各受波传感器42的检测波。
在路径D1、D2中，检测波是在物体2的不同的位置P1、P2被反射的，因此，在能够由两个受波传感器42接收到检测波的情况下，能够计算出物体2的位置P1、P2处的两个坐标。此外，图2中的物体2是具有与X方向平行的平面的墙。
返回到图1，车辆控制单元100例如是ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)等，具备未图示的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)及输入输出电路。车辆控制单元100基于预先设定的程序，识别存在于行进路径周边的物体是否是控制对象物(例如，作为有可能碰撞的对象的物体)，并进行规定的行驶控制。
车辆控制单元100具有识别部110、形状判定部120、变更部130和控制部140。识别部110、形状判定部120及变更部130与本发明的“物体识别装置”对应。
识别部110在从车辆1向物体发送的检测波被物体反射并被车辆1接收到的情况下，基于检测波的反射强度与识别阈值的比较结果，识别物体是否是控制对象物。
具体地，识别部110在由受波传感器42接收到的检测波的反射强度为识别阈值以上的情况下，识别为物体是控制对象物，在反射强度低于识别阈值的情况下，识别为物体是非控制对象物，即，不是控制对象物的物体。此外，在送波传感器41接收到已发送的检测波的情况下，识别部110根据由送波传感器41接收到的检测波的反射强度，识别物体是否是控制对象物。
识别阈值是通过与受波传感器42接收到的检测波的反射强度进行比较，而作为识别物体是否是车辆1的控制对象物(障碍物)的识别基准发挥作用的阈值。识别部110中，若反射强度为识别阈值以上，则识别为物体是控制对象物。
另外，由于检测波在空气中迅速地衰减，因此，车辆1与物体之间的距离越长，则检测波的衰减量越大。因此，例如如图3所示，由受波传感器42接收到的检测波的反射强度也是车辆1与物体之间的距离越长则越低，因此，一般来说，配合该反射强度，以车辆1与物体之间的距离越长则识别阈值越低的方式设定识别阈值。
但是，若是路缘等下部物体，例如由于检测波的入射角与反射角的关系，反射强度随距离变化的变化趋势会与图3那样的变化趋势不同。例如，如图4所示，在是存在距离车辆1较近的下部物体2A的情况下，下部物体2A位于从送波传感器41发送的检测波不易到达的位置，因此，存在于距离较近的位置的下部物体2A的反射强度会较小。
相对于此，若是存在于与车辆1拉开较大距离的位置的下部物体2B，则检测波容易到达，另外，由下部物体2B反射的检测波也容易入射到受波传感器42，因此，反射强度会较大。具体地，如图5所示，反射强度随距离变化的变化趋势成为如下的变化趋势：随着从离开距离T1的位置拉开距离，反射强度逐渐地上升，在反射强度在距离T2变为最大值后，反射强度逐渐下降。
因此，若设定为如图3所示那样的越拉开距离则越变小的识别阈值，则下部物体的反射强度会超过识别阈值。下部物体由于位于路面且具有不与车辆1的主体碰撞的高度，因此，是不会成为障碍物的物体(非控制对象物)。这样的下部物体有可能由于强调反射强度而被识别为控制对象物。此外，图4中示出了关于位于车辆1后部的物体(下部物体)的例子，但是，即使物体是位于车辆1前部的物体，也是同样的。
因此，本实施方式中，如图5所示的虚线那样，以使得下部物体的反射强度不超过识别阈值的方式设定识别阈值。具体地，以如下方式设定识别阈值：在从距车辆1离开距离T1的位置起到反射强度达到最大值的距离T2为止，使识别阈值阶段性地变大，之后，随着从车辆1拉开距离而使识别阈值逐渐变小。
由此，能够抑制将路缘那样的下部物体识别为控制对象物(障碍物)的情况。
形状判定部120基于通过检测经由不同的路径传输的所述检测波而计算出的物体的两个坐标，来判定物体的形状。具体地，形状判定部120基于两个坐标，判定物体是否是柱状物体。柱状物体例如是设置于路边的杆子等圆柱状的物体。
具体地，形状判定部120根据通过检测波的往返而计算出的车辆1与物体之间的距离，基于三角测量的原理，计算出表示物体中检测波碰到的位置的坐标。
如上所述，由于设置了两个受波传感器42，因此，形状判定部120基于由各受波传感器42接收到的检测波，计算两个坐标。而且，形状判定部120根据两个坐标的坐标差，判定物体是否是柱状物体。具体地，形状判定部120在坐标差为形状判定阈值以上的情况下，判定为物体不是柱状物体，在坐标差低于形状判定阈值的情况下，判定为物体是柱状物体。
形状判定阈值是与柱状物体中那样的、因比较细而两个坐标的坐标差较小的值对应的阈值，可根据柱状物体的粗细等适当设定。形状判定阈值与本发明的“规定阈值”对应。
如图6所示，由于柱状物体2C具有圆周面，因此，柱状物体2C以如下方式反射检测波，即，从坐标位置接近的不同的两点P3、P4，通过不同的路径D3、D4，而向两个受波传感器42分别反射检测波。
相对于此，柱状物体2C以外的非柱状物体(例如，图2所示的具有沿着X方向的平面的墙等物体2)以如下方式反射检测波，即，从坐标位置相距较大的不同的两点P1、P2，通过不同的路径D1、D2，而向两个受波传感器42分别反射检测波。
关于两个坐标的坐标差，如上所述，柱状物体与非柱状物体中的该坐标差存在明显的不同，因此，能够以形状判定阈值为基准判定物体是否是柱状物体。另外，反射强度的值容易受到外部干扰(风、雨、热等)的影响而变动，但是，坐标差比较不易受到外部干扰的影响，因此，能够准确地判定物体是否是柱状物体。
另外，由两个坐标的X方向成分和Y方向成分中的至少X方向成分的距离来表示坐标差。此外，对于坐标差，除了X方向成分以外，也可以还考虑Y方向成分的距离。
另外，有时因车辆1与物体之间的距离不同而计算出的坐标差不同，在该情况下，例如，也可以如图7所示，按车辆1与物体之间的距离设定不同的形状判定阈值。在图7所示的例子中，以随着车辆1与物体之间的距离变长而形状判定阈值逐渐变大的方式设定形状判定阈值。
变更部130在检测波被物体的两个点反射并被车辆1接收到的情况下，根据该两个点的位置，来改变识别物体是否是控制对象物时的识别部110的识别灵敏度。具体地，变更部130根据两个坐标的坐标差来改变识别阈值。换言之，变更部130基于形状判定部120的判定结果，根据物体是否是柱状物体来改变识别阈值，从而改变上述识别灵敏度。
本实施方式中，如图8所示，将在是非柱状物体的情况下的识别阈值设定为与路缘那样的下部物体对应的第一阈值。第一阈值是上述的图5所示的识别阈值。也就是说，在两个坐标的坐标差(两个点之间的距离)为形状判定阈值以上的情况下，以配合被非控制对象物反射时的检测波的反射强度的方式，设定识别阈值。
柱状物体立设于路面并具有某种程度的高度，因此，不会如下部物体那样距离越远则反射强度越大，因此，车辆1与柱状物体之间的距离越远，则柱状物体的检测波的反射强度越小。
若车辆1与柱状物体之间已拉开了某种程度的距离，则柱状物体的反射强度会低于第一阈值，因此，识别部110会将柱状物体识别为非控制对象物，即，不是控制对象物的物体。
因此，变更部130在物体是柱状物体的情况下，将识别阈值改变成与柱状物体的反射强度对应的第二阈值。第二阈值与柱状物体的反射强度同样地，以车辆1与柱状物体之间的距离越远则越小的方式变化。
通过这样构成，识别部110能够可靠地识别出柱状物体是控制对象物的情况。
另外，也可以是，变更部130根据车辆1与物体之间的距离，判定是否进行改变识别阈值的控制。车辆1与物体之间的距离越远，则计算出的物体的坐标的误差越大，因此，越容易影响柱状物体的判定精度。
因此，变更部130在车辆1与物体之间的距离为规定距离以下的情况下，进行上述的改变识别阈值的控制。规定距离例如是能在某种程度上确保物体的坐标的计算精度的距离，该规定距离是根据物体检测部40的检测波的反射强度等而适当设定的。
通过这样做，能够在可确保柱状物体的判定精度的范围内，进行柱状物体是否是控制对象物的识别。
控制部140根据由识别部110识别出的控制对象物的运动、基于车辆1的运动(车速的信息)而得的控制对象物的相对速度等，预测车辆1与控制对象物的碰撞可能性。关于碰撞可能性的预测方法，例如可以利用公知的技术。
而且，控制部140根据碰撞可能性和车辆1的加速度的状态，输出加速请求或制动请求。
由此，能够进行适当的行驶控制，例如能够针对被准确地识别出的控制对象物而进行制动动作的控制。
对以上那样构成的车辆控制单元100中的识别控制的动作例进行说明。图9是表示车辆控制单元100中的识别控制的动作例的流程图。例如在车辆1行驶时适当地执行图9中的处理。另外，本流程图中，以从送波传感器41发送检测波为前提。
如图9所示，车辆控制单元100判定是否由两个受波传感器42接收到检测波(步骤S101)。在判定的结果是未由两个受波传感器42接收到检测波的情况下(步骤S101：“否”)，重复步骤S101的处理。
另一方面，在由两个受波传感器42接收到检测波的情况下(步骤S101：“是”)，车辆控制单元100获取车辆1与物体之间的距离和检测波的反射强度的信息(步骤S102)。
接着，车辆控制单元100判定车辆1与物体之间的距离是否在规定距离以内(步骤S103)。在判定的结果是距离比规定距离大的情况下(步骤S103：“否”)，处理转移到步骤S105。
另一方面，在距离在规定距离以内的情况下(步骤S103：“是”)，车辆控制单元100判定两个坐标的坐标差是否低于形状判定阈值(步骤S104)。
在判定的结果是坐标差为形状判定阈值以上的情况下(步骤S104：“否”)，车辆控制单元100将识别阈值设定为针对非柱状物体的第一阈值(步骤S105)。另一方面，在坐标差低于形状判定阈值的情况下(步骤S104：“是”)，车辆控制单元100将识别阈值设定为针对柱状物体的第二阈值(步骤S106)。
在步骤S105或步骤S106之后，车辆控制单元100判定反射强度是否为识别阈值以上(步骤S107)。在判定的结果是反射强度为识别阈值以上的情况下(步骤S107：“是”)，车辆控制单元100识别为物体是控制对象物(步骤S108)。
另一方面，在反射强度低于识别阈值的情况下(步骤S107：“否”)，车辆控制单元100识别为物体是非控制对象物(步骤S109)。在步骤S108或步骤S109之后，本控制结束。
此外，在步骤S108之后，由车辆控制单元100对车辆1进行规定的行驶控制。
采用以上那样构成的本实施方式的话，根据物体是否是柱状物体来改变识别阈值，因此能够准确地将柱状物体识别为控制对象物。
另外，识别阈值(第一阈值)是对于非控制对象物，配合非控制对象物的反射强度而设定的，因此，在物体是非控制对象物的情况下，能够可靠地抑制将该物体错误地识别为控制对象物的情况。
即，本实施方式中，能够抑制由于反射强度的变化趋势因物体的形状而不同所导致的、错误地识别物体的情况。其结果，本实施方式中，能够稳定地识别物体。
另外，由于基于两个坐标的坐标差来判定物体是否是柱状物体，因此，能够抑制由于外部干扰的影响而错误地判定物体的形状的情况。其结果，本实施方式中，能够准确地判定物体的形状。
另外，由于根据车辆1与物体之间的距离来判定是否改变识别灵敏度，因此，能够在可确保柱状物体的判定精度的范围内进行柱状物体是否是控制对象物的识别。其结果，能够准确地判定出物体是柱状物体。
此外，上述实施方式中，将识别阈值作为识别灵敏度，并对识别阈值进行改变，但是，本发明不限于此，例如，也可以是，将反射强度作为识别灵敏度，并代替改变识别阈值而对反射强度进行改变。在将反射强度作为识别灵敏度的情况下，通过改变检测波的输出压力(声压等)或检测波的增益，来改变反射强度。
具体地，在物体是柱状物体的情况下，变更部130以通过增强检测波的输出压力或检测波的增益而使得反射强度超过识别阈值(第一阈值)的方式，改变反射强度。
即使这样构成，也能够稳定地识别物体。
另外，上述实施方式中，作为柱状物体，例示了杆子等圆柱状的物体，但是，本发明不限于此，只要是能在物体的两个点，将从送波传感器41发送的检测波向两个受波传感器42反射的形状的物体(例如，H型钢等那样具有多个反射部位的、诸如此类的柱状物体)即可，是怎样的柱状物体都可以。
另外，上述实施方式中，构成为物体检测部40具有四个传感器，但是，本发明不限于此，只要至少具有一个送波传感器和两个受波传感器即可，有几个传感器都可以。例如，如图10所示，物体检测部40具有包括一个送波传感器41和两个受波传感器42在内的六个传感器。
六个传感器以如下方式配置，即，在X方向的中央部配置两个，在X方向的两端部各配置一个，在车辆1的两个侧面各配置一个。在图10所示的例子中，送波传感器41设置于X方向的-侧的端部。另外，在图10所示的例子中，关于受波传感器42，设置有共计两个，即，X方向的中央部的两个传感器中的配置于-侧的一者、以及配置于车辆1的X方向的-侧的侧面的一个受波传感器42。另外，若考虑由在送波传感器的两侧相邻的传感器接收检测波的情况，在是如图2所示那样的、物体检测部40具有四个传感器的结构的情况下，能够将X方向的中央部的两个传感器设为送波传感器。相对于此，在是物体检测部40具有六个传感器的结构的情况下，能够将X方向的中央部的两个、和X方向的两端部各自的传感器，共计四个传感器设为送波传感器，因此，与图2所示的结构相比，能够增加送波传感器与受波传感器的组合的种类。
另外，上述实施方式中，在检测波被物体的两个点反射并被车辆1接收到的情况下，改变识别灵敏度，但是，本发明不限于此，也可以是，在检测波被物体的三个以上的点反射并被车辆1接收到的情况下，改变识别灵敏度。另外，在该情况下，设置三个以上的受波传感器即可。
另外，上述实施方式中，具有形状判定部，但是，本发明不限于此，只要能够从外部获取两个坐标的信息、物体的形状的信息即可，也可以不具有形状判定部。
另外，上述实施方式中，在由两个受波传感器接收到检测波的情况下，进行识别控制，但是，本发明不限于此，也可以是，在只由一个受波传感器接收到检测波情况下，将识别阈值设定为针对非柱状物体的第一阈值，来识别物体。
另外，上述实施方式中，物体识别装置(识别部、形状判定部及变更部)被组入车辆控制单元中，但是，本发明不限于此，也可以不将这些组入车辆控制单元中。
此外，上述实施方式都不过示出了实施本发明时的具体化的一例，本发明的技术范围不应限定性地由这些解释。即，本发明能够在不脱离其主旨或其主要特征的范围内，以各种各样的形式实施。
工业实用性
本发明的物体识别装置、车辆及物体识别方法作为能够稳定地识别物体的物体识别装置、车辆及物体识别方法是有用的。

Claims (10)

1.一种物体识别装置，其特征在于，具备：
识别部，在从移动体向物体发送的检测波被所述物体反射并被所述移动体接收到的情况下，基于所述检测波的反射强度与识别阈值的比较结果，识别所述物体是否是控制对象物；以及
变更部，在所述检测波被所述物体的至少两个点反射并被所述移动体接收到的情况下，根据所述至少两个点的位置，来改变所述识别部的识别灵敏度。
2.如权利要求1所述的物体识别装置，其中，
还具备形状判定部，该形状判定部基于通过检测经由不同的路径传输的所述检测波而计算出的所述物体的多个坐标，判定所述物体的形状，
所述变更部根据所述多个坐标来改变所述识别灵敏度。
3.如权利要求1所述的物体识别装置，其中，
所述变更部根据所述物体是否是柱状物体来改变所述识别灵敏度。
4.如权利要求1所述的物体识别装置，其中，
在所述至少两个点之间的距离为规定阈值以上的情况下，以配合被不是所述控制对象物的物体即非控制对象物反射时的所述检测波的反射强度的方式，设定所述识别阈值。
5.如权利要求4所述的物体识别装置，其中，
所述非控制对象物是位于路面且具有不与所述移动体的主体碰撞的高度的下部物体。
6.如权利要求1所述的物体识别装置，其中，
所述变更部通过改变所述识别阈值来改变所述识别灵敏度。
7.如权利要求1所述的物体识别装置，其中，
所述变更部通过改变所述反射强度来改变所述识别灵敏度。
8.如权利要求1所述的物体识别装置，其中，
所述变更部进行根据所述移动体与所述物体之间的距离而改变所述识别灵敏度的控制。
9.一种车辆，其特征在于，具备：
权利要求1所述的物体识别装置；
发送所述检测波的送波传感器；以及
接收所述检测波的至少两个受波传感器。
10.一种物体识别方法，其特征在于，
具有如下步骤，即，在从移动体向物体发送的检测波被所述物体反射并被所述移动体接收到的情况下，基于所述检测波的反射强度与识别阈值的比较结果，识别所述物体是否是控制对象物的步骤，
在所述步骤中，在所述检测波被所述物体的至少两个点反射并被所述移动体接收到的情况下，根据所述至少两个点的位置，来改变识别灵敏度。
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