JP2006520890A - 車両周囲の障害物を検出する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両周囲を所定の角度段階φｉ＋１−φｉ（ｉ＝１、２、…Ｎ）で走査する検出装置によって車両周囲の障害物を検出する方法に関する。本発明によれば、角度φｉで障害物の反射信号が検出されると、角度段階は、角度φｉ−１、φｉ及びφｉ＋１で検出された反射信号の伝搬時間ｔｉ−１、ｔｉ及びｔｉ＋１に応じて隣接角度φｉ−１とφｉ＋１との間にある角度範囲内に、より精密に調整されて定められる。

Description

本発明は、所定の角度段階で車両周囲を走査する検出手段を使用してその周囲の障害物を検出する方法及び装置に関する。

特許文献１は、走査検出手段、特にレーザを使用して、車両の被駆動動作中に障害物を検出する装置を開示しており、車両に対して移動する障害物は、障害物の大きさ、反射の程度、速度及び加速度に関して分類される。これらの評価変数の部分結合を利用して、例えば、乗用車、トラック、二輪車、自転車又は歩行者としての障害物の割り当て識別が行われる。

さらに、特許文献２は、発光を目的としたレーザと障害物で反射した光の受光を目的とした受光装置とを有する車両用障害物検出装置（レーザスキャナ）について記載している。パルスレーザは、所定回数の段階を使用して、例えば１００回の段階を使用して周囲を走査し、障害物の距離及び速度が演算装置で決定される。

障害物識別装置は、受光した光強度の分布パターンに基づいて検出障害物を識別する。

本出願人は、使用されるレーザスキャナの分解能が多くの用途において動作モードで検出される障害物の範囲を確実に決定するには不十分であるという、公知のレーダ装置の不都合な要素を考慮している。

独国特許出願公開第１０１ １６ ２７７ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１９５ ０３ ９６０ Ａ１号明細書

本発明はゆえに所定の角度段階で車両周囲を走査する検出手段を使用してその周囲の障害物を検出する改良された方法を特定する目的に基づいている。さらに、その方法を実行する方法も特定される。

最初に記載の目的は、請求項１の特徴を有する車両周囲の障害物を検出する方法によって達成される。

本発明によれば、角度φｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）で障害物の反射信号を感知すると、角度段階は、角度φｉ−１、φｉ及びφｉ＋１で感知された反射信号の信号伝搬時間ｔｉ−１、ｔｉ及びｔｉ＋１に応じて隣接角度φｉ−１とφｉ＋１との間の角度範囲により細かく絞り込まれる。車両周囲の障害物を検出するために、所定角度段階φｉ＋１−φｉで周囲を走査する検出手段が使用される。車両内の多くの支援及び安全機能を用いても、車両周囲に位置する障害物の正確な寸法についての認識無しで済ますことは不可能である。その方法は、障害物の、例えば道路使用者の寸法についての非常に精密な決定を確実にし、その結果、例えば、それが歩行者、二輪車、乗用車及びトラックのような分類に確実に割り当てられることが可能となる。これらの分類のそれぞれは、道路交通の特定の加速挙動及び運動パターンを特徴とする。現在の交通状況に対する目標とする安全な対応がその方法で可能となる。

１つの改良形態において、追加的に感知される少なくとも１つの角度φｚ（ｚ＝１、２、…、Ｎ）は、反射信号の信号伝搬時間ｔｉとｔｉ−１と、又はｔｉとｔｉ＋１との間の絶対伝搬時間差が所定しきい値を超える場合、角度φｉ−１とφｉと、又はφｉとφｉ＋１との間の角度範囲に導入される。絶対伝搬時間差の所定しきい値は、際立った障害物の特徴（例えば車両のランプ又はラジエータグリル）が、絶対伝搬時間差の所定しきい値未満にある隣接反射信号間の測定可能な伝搬時間差につながるように、選択される。所定しきい値より上の隣接反射信号の信号伝搬時間ｔｉとｔｉ−１、又はｔｉとｔｉ＋１の間の絶対伝搬時間差は、特に、障害物の境界（例えば、車両のフロント、右手コーナ）に関連付けられる、明白な幾何学的形状変化の明示となる。角度φｉ−１とφｉ、又はφｉとφｉ＋１の間の角度範囲への追加的に感知される角度φｚの導入により、障害物の境界が実質的により精密に決定されることが可能となる。その方法、すなわち追加的に感知される他の角度φｉｚの導入は、障害物の大きさ及び分類の確実な検出が確保されるまで継続される。

走査が実質的に水平に、垂直に及び／又は所定傾斜角度で行われる場合、有利である。垂直に又は所定傾斜角度で実行される走査で、縁石の存在や位置も検出できる。このことは、車両が縁石に乗り上げるのを防ぐか又は車両がタイヤを損傷させないように走行することを確実にする。縁石の位置及び配列も、駐車スペースの所望車両位置の選択に使用できる。さらに、縁石の位置の認識は、２台の車両によって提供されないか又は区切られておらず、１台の車両の前、背後又は隣にあり、反対側が縁石で区切られる空き駐車スペースを見つけるのに使用できる。

第２の記載の目的は、請求項９の特徴を有する車両周囲の障害物を検出する装置によって達成される。

本発明によれば、走査される角度φｉは装置を使用して個々に設定できる。その結果、費用対効果の高いセンサ装置が、１本又は非常に限られた本数の測定ビームを使用して車両周囲の障害物を検出することを目的として提供され、そのセンサ装置は、小型であり、その低設置深さのため車両内の多くの場所に配備できる。

本発明は、図１の例示的な実施形態を参照してより詳細に説明され、その図は、車両周囲の障害物の一区画の平面図を概略的に示す。

断面図で示された障害物１は、さらに詳細に示されず、障害物１を検出する目的で所定角度段階で車両の周囲を走査する検出手段を有する車両の周囲に位置する。角度段階数は、要求される分解能精度によって決まる。障害物１は、表面輪郭２に１つのコーナ４と突出部５とを有する。その障害物１が車両である場合、そのコーナ４は、例えば、前部側面部の境界であり、突出部５はヘッドランプということになる。障害物１は、移動中の道路使用者又は固定位置を有する道路交通装置であってもよい。移動中の道路使用者は、例えば、歩行者、二輪車、乗用車及びトラックである。固定位置を有する装置は、特に、道路標識や路面標識、例えば縁石である。

走査検出手段は、距離を示すセンサを有し、走査される角度φｉ（ｉ＝１、２、３、…、Ｎ）が個々に設定されることが可能となり、センサの空間的に区切られた測定方向は矢印３で示される。走査はこの用途では実質的に水平に、すなわち路面と平行に行われる。例示的実施形態を理解し易くするために、反射信号６〜１３に関連したセンサからの発光ビームは、反射信号６〜１３として図に示されている。さらに簡素にするために、走査検出手段によって角度φ６、φ７〜φ１３で検出される反射信号６〜１３は、平行ビームとして示される。

反射信号７、８、９、１１は、障害物１の表面輪郭２の、車両に面する、平坦面１４で反射する。障害物１の平坦面１４は、車両に面し、車両のレーザによって検出できる障害物１の大部分の視野を占める。

車両周囲の障害物１を検出する方法において、それぞれの角度φ６〜φ１１で反射信号６〜１１を感知すると、角度段階は、感知された反射信号６〜１１の信号伝搬時間ｔ６〜ｔ１１に応じて隣接角度φ６〜φ１１間の角度範囲により細かく絞られる。２つのそれぞれの隣接反射信号６〜１１の信号伝搬時間ｔ６〜ｔ１１の間の絶対伝搬時間差が所定しきい値を超える場合、追加的に感知される少なくとも１つの角度φ１２は、これらのそれぞれの隣接反射信号６〜１１の間の角度範囲に導入される。

反射信号６〜１３の経路差のしきい値は、反射信号６〜１３がそれぞれ光速で伝搬するので絶対伝搬時間差の所定しきい値に対応する。経路差は、反射信号７、８、９、１１に対する経路差ウインドウ１５として図で示されている。簡略された図のため、反射信号６〜１３の全てに対し同じ大きさのものである経路差ウインドウ１５は、反射信号６、１０、１２、１３に対しては図では示されていない。絶対伝搬時間差のしきい値、同様に、経路差ウインドウ１５は、経路差ウインドウ１５よりも大きい２つの隣接反射信号６〜１３間の経路差の偏移の際に、２つの反射信号が障害物１に属さないと判断されるほど大きくなるように選択される。

その方法を以下で説明する。反射信号６〜１１で、例えば一定角度段階での走査で、障害物１の第１の走査ランにおいて、障害物１は反射信号７〜１１で検出される。反射信号７〜１１は、障害物１で反射し、車両の走査検出手段によって検出されるが、反射信号６は障害物１に入射せず、その横を通過する。第１の走査ランで、障害物１の、その幅を水平走査する場合、寸法は一般に、障害物１を独自に分類できるほど十分な精度で検出されない。障害物１の存在への対応としての車両の特定の運転挙動は、一般に第１の走査の結果から推定又は導かれない。

障害物１の幅をより精密に検出するために、反射信号６〜１１の信号伝搬時間ｔ６〜ｔ１１は、障害物１の第２の走査ランに対して評価される。直接隣接する反射信号６〜１１の各対に対し、それらの信号伝搬時間ｔ６〜ｔ１１の絶対伝搬時間差が、計算され、絶対伝搬時間差の所定しきい値と比較される。直接隣接する反射信号６〜１１の絶対伝搬時間差は、絶対伝搬時間差の所定しきい値よりも大きくても小さくても良い。同様に、２つの直接隣接する反射信号６〜１１の経路差に対し、この経路差が所定しきい値よりも小さい絶対伝搬時間差の対応経路差ウインドウ１５内にあることも事実である。隣接反射信号６及び７は、絶対伝搬時間差の所定しきい値よりも大きい絶対伝搬時間差を有する。他の全ての反射信号８〜１１は、絶対伝搬時間差の前述のしきい値よりも小さいそれぞれの隣接反射信号７〜１１に対する絶対伝搬時間差を有する。絶対伝搬時間差のしきい値の適切な選択により、突出物５も障害物１に関連していると認識される。

第２の走査ラン中のコーナ４の領域の障害物１の側面部の境界を精密に決定するために、少なくとも１つの他の反射信号１２（際立たせるための破線の矢印で示された）が、反射信号６及び７が受信される角度φ６とφ７との間の角度範囲内の角度φ１２において発生される。角度φ６とφ７との間の角度範囲は、結果として、障害物１の境界をさらに精密に決定するために第１の走査ラン中よりも高い分解能を有する第２の走査ラン中に走査される。しかしながら、感知される２つ又はそれ以上の角度が第２の走査ランの角度範囲に追加的に導入されることもある。追加的に感知される角度φ１２は、インターバルネスティング法、例えば角度φ６とφ７との間の角度範囲を等分することで、又は適切な重み付けを用いる逐次解法で決定できる。反射信号１２も同様に障害物１で反射し、反射信号７よりも際立って障害物１の境界を画定する。

障害物１の幅の所望分解能が第２の走査ラン後でもまだ不十分である場合、その方法は継続される。直接隣接する反射信号６〜１２の各対に対し、順に、それらの信号伝搬時間ｔ６〜ｔ１２の絶対伝搬時間差が、計算され、絶対伝搬時間差の所定しきい値と比較される。反射信号６及び１２は、絶対伝搬時間差の所定しきい値よりも大きい絶対伝搬時間差を有する。さらなる走査ランにおいて、反射信号１３（際立たせるために破線の矢印で示された）は、したがって、反射信号６と１２との間の角度範囲内の角度φ１３で発生される。反射信号１３は障害物１で反射しない。車両周囲の障害物１を検出する方法は、障害物１の確実な検出が、寸法の十分に精密な決定によって確保されるまで継続される。

走査は、この例示的な実施形態において水平に実行される。しかしながら、走査は、垂直に、又は所定の傾斜角度で実行されても良い。垂直走査を用いた場合、障害物１の高さに加えて、道路の境界としての縁石の存在や高さも検出できる。縁石は、２つの鋭利な縁部（道路の高さと歩道の高さとにそれぞれ１つの縁部）と、路面と垂直な縁石壁とを有する。その結果、縁石は、それらの位置とそれらの高さとの両方に関して本発明による方法を用いて非常に効果的に検出することができる。

車両周囲の障害物の一区分の平面概略図を示す。

Claims (9)

1. 所定角度段階φｉ＋１−φｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）で車両周囲を走査する検出手段を使用して車両周囲の障害物（１）を検出する方法であって、
   角度φｉで前記障害物（１）の反射信号（６〜１１）を感知すると、前記角度段階は、前記角度φｉ−１、φｉ及びφｉ＋１で感知された前記反射信号（６〜１１）の信号伝搬時間ｔｉ−１、ｔｉ及びｔｉ＋１に応じて隣接角度φｉ−１とφｉ＋１との間の角度範囲により細かく絞り込まれることを特徴とする方法。
2. 追加的に感知される少なくとも１つの角度φｚ（ｚ＝１、２、…、Ｎ）は、前記反射信号（６〜１１）の前記信号伝搬時間ｔｉとｔｉ−１、又はｔｉとｔｉ＋１の間の絶対伝搬時間差が所定しきい値を超える場合、前記角度φｉ−１とφｉ、又はφｉとφｉ＋１の間の角度範囲に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、前記障害物の確実な検出が確保されるまで継続されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 追加的に感知される前記角度φｚはインターバルネスティング法で決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 追加的に感知される前記角度φｚは適切な重み付けを用いる逐次解法で決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記走査は実質的に水平に行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記走査は実質的に垂直に行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
8. 前記走査は所定傾斜角度で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を実行するために車両周囲の障害物（１）を検出する装置であって、
   前記角度段階は、前記角度φｉ−１及びφｉで感知された前記反射信号（６〜１１）の前記信号伝搬時間ｔｉ−１及びｔｉに応じて隣接角度φｉ−１とφｉとの間の角度範囲に設定できることを特徴とする装置。

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