JP2008195293A - 衝突予測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 より早い段階から障害物が衝突する衝突位置を精度よく予測することが可能な衝突予測装置を提供する。
【解決手段】 衝突予測装置1は、装置の制御を司る衝突予測ECU20を備えている。衝突予測ECU20には、障害物検出センサ10、舵角センサ11、車輪速センサ12が接続されている。衝突予測ECU20の内部には、自車両の走行軌道を求める自車軌道予測部21、障害物の移動軌道を求める障害物軌道予測部22、自車両走行軌道と障害物移動軌道とに基づいて衝突予測箇所を取得する衝突予測箇所取得部23、障害物の移動軌道に対して垂直な直線上に投影された各領域の大きさが均等になるように、自車両走行軌道と障害物移動軌道とが成す角度に応じて、自車両の輪郭線を複数の分割領域に分ける分割領域設定部24、分割領域内に含まれる衝突予測箇所の数に応じて障害物が衝突すると予測される分割領域を判定する衝突判定部25が構築されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 衝突予測装置1は、装置の制御を司る衝突予測ECU20を備えている。衝突予測ECU20には、障害物検出センサ10、舵角センサ11、車輪速センサ12が接続されている。衝突予測ECU20の内部には、自車両の走行軌道を求める自車軌道予測部21、障害物の移動軌道を求める障害物軌道予測部22、自車両走行軌道と障害物移動軌道とに基づいて衝突予測箇所を取得する衝突予測箇所取得部23、障害物の移動軌道に対して垂直な直線上に投影された各領域の大きさが均等になるように、自車両走行軌道と障害物移動軌道とが成す角度に応じて、自車両の輪郭線を複数の分割領域に分ける分割領域設定部24、分割領域内に含まれる衝突予測箇所の数に応じて障害物が衝突すると予測される分割領域を判定する衝突判定部25が構築されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自車両における障害物の衝突領域を予測する衝突予測装置に関する。
車両の安全性を高めるために、自車両と障害物とが衝突するか否かを予測する技術が研究・開発されている。このような技術として、障害物の位置、走行速度、移動方向を検出するとともに、自車両の位置、走行速度、移動方向を検出し、障害物の移動方向、自車両の移動方向、自車両と障害物との相対距離、及び相対速度から自車両と障害物とが衝突するか否かを判定し、制動や操舵による回避動作によっても衝突を回避することができないと判定されたときには、その時点での自車両の走行方向、走行速度、障害物の位置、移動方向に基づいて衝突部位を予測するものが特許文献1に開示されている。
特開2005−254923号公報
しかしながら、上述した技術では、衝突が回避できないと判定されたときに、その時点の情報のみから衝突部位を予測しているため、比較的早い段階から精度よく衝突部位を予測することが困難である。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、より早い段階から、障害物が衝突する衝突位置を精度よく予測することが可能な衝突予測装置を提供することを目的とする。
本発明に係る衝突予測装置は、自車両の走行軌道を求める自車軌道取得手段と、自車両の周辺に存在する障害物の移動軌道を求める障害物軌道取得手段と、自車両の走行軌道と、障害物の移動軌道とに基づいて、自車両に対する障害物の衝突予測箇所を複数回取得する衝突予測箇所取得手段と、自車両を複数の分割領域に分けるとともに、各分割領域に含まれる衝突予測箇所の数に応じて、各分割領域のうちから障害物が衝突すると予測される分割領域を判定する衝突領域予測手段とを備え、衝突領域予測手段が、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて、分割領域を設定することを特徴とする。
本発明に係る衝突予測装置によれば、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて衝突予測箇所が複数回取得され、複数の分割領域それぞれに含まれる衝突予測箇所の数に応じて、障害物が衝突すると予測される分割領域(以下「衝突位置」ともいう)が判定される。すなわち、複数回の予測結果を考慮して衝突位置が判定される。ここで、例えば、障害物が自車両に対して斜め方向から衝突する状況を想定し、自車両の輪郭線に沿って等間隔に複数の分割領域を設定したと仮定する。この場合、車両の平面形状は略矩形であるため、障害物の移動軌道に対して垂直な直線上(以下「投影線」ともいう)に自車両を投影すると、投影された各分割領域の大きさが均一にはならない。すなわち、衝突角度が深い(大きい)側面に設定されている分割領域の方が、衝突角度が浅い(小さい)側面に設定された分割領域よりも投影線上の領域が大きくなる。そのため、各分割領域に含まれる衝突予測箇所の数を求める際の基準が異なるという状況が生じる。本発明に係る衝突予測装置によれば、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて分割領域が設定されるため、上記投影線上に投影された分割領域の大きさが均一になるように分割領域を設定することができ、各分割領域に含まれる衝突予測箇所の数を求める際の基準を同一にすることができる。このように、衝突角度に係わらず、複数回の予測結果を考慮して衝突位置を判定することができるため、より早い段階から、障害物が衝突する衝突位置を精度よく予測することが可能となる。
本発明に係る衝突予測装置では、衝突領域予測手段が、領域内に含まれる衝突予測箇所の数が所定値を超える分割領域に障害物が衝突すると判定することが好ましい。
領域内に含まれる衝突予測箇所の数が所定値を越える場合には、該分割領域に衝突する可能性が高いと判断することができる。そのため、このような構成とすることにより、より精度よく衝突位置を予測することが可能となる。
本発明に係る衝突予測装置では、衝突領域予測手段が、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けを、自車両の端部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けよりも大きくすることが好ましい。
自車両の端部に衝突すると予測される場合には、自車両の中央部に衝突すると予測されるときと比べて、操舵などによって衝突が回避される可能性が高い。本発明に係る衝突予測装置によれば、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けが、自車両の端部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けよりも大きくされるため、衝突が回避される可能性をも考慮して衝突位置を予測することが可能となる。
本発明によれば、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて分割領域を設定するとともに、各分割領域に含まれる衝突予測箇所の数に応じて、各分割領域のうちから障害物が衝突すると予測される分割領域を判定する構成としたので、より早い段階から、障害物が衝突する衝突位置を精度よく予測することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。
まず、図1を用いて、実施形態に係る衝突予測装置1の全体構成について説明する。図1は、衝突予測装置1の全体構成を示すブロック図である。
衝突予測装置1は、自車両の走行軌道と他車両などの障害物の移動軌道を求めるとともに、求められた自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づき、時系列的に複数の衝突予測箇所を取得する。一方、衝突予測装置1は、障害物の移動軌道に対して垂直な直線上(投影線)に投影された各領域の大きさが均一になるように、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とが成す角度に応じて、自車両の輪郭線を複数の分割領域に分ける。そして、衝突予測装置1は、分割領域内に含まれる衝突予測箇所の数が所定値を越える分割領域に障害物が衝突すると判定する。
そのために、衝突予測装置1は、装置全体の制御を司る電子制御装置(以下「衝突予測ECU(Electronic Control Unit)」という)20を備えている。衝突予測ECU20には、障害物検出センサ10、舵角センサ11、車輪速センサ12などが接続されている。また、衝突予測ECU20には、警報装置30が接続されている。
障害物検出センサ10は、他車両などの障害物の有無を検出するとともに、障害物が検出された場合に、該障害物の方位、該障害物との距離及び相対速度を検出するものであり、例えば、レーザレーダ、ミリ波レーダやステレオカメラなどが好適に用いられる。なお、レーダとカメラを併せて用いてもよい。ここで、障害物検出センサ10としてレーザレーダやミリ波レーダを用いた場合には、レーザやミリ波を照射してから反射波を検出するまでの時間に応じて障害物との距離が検出され、反射波の周波数変化から障害物との相対速度が検出される。また、反射波の方向から障害物の方位が検出される。一方、障害物検出センサ10としてステレオカメラを用いた場合には、三角測量の原理により障害物との距離が検出され、フレーム毎の障害物の移動量から障害物との相対速度が検出される。また、撮像された画像中の位置から障害物の方位が検出される。
舵角センサ11は、運転者が操作したステアリングホイールの操舵角を検出するセンサであり、操舵角に応じた操舵角信号を衝突予測ECU20に出力する。
車輪速センサ12は、車両の車輪速度を検出するものであり、車輪速度に応じた車輪速度信号を衝突予測ECU20に出力する。
警報装置30は、警告音を発するスピーカや警告を表示するモニタなどから構成されている。警報装置30は、衝突予測ECU20からの制御信号に基づいて、スピーカから警告音を発したり、モニタに警告を表示したりする。
衝突予測ECU20は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM及びバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップRAM等により構成されている。
衝突予測ECU20では、プログラムが実行されることにより、自車両の走行軌道を求める自車軌道予測部21、他車両などの障害物の移動軌道を求める障害物軌道予測部22、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて自車両に対する障害物の衝突予測箇所を取得する衝突予測箇所取得部23、障害物の移動軌道に対して垂直な直線(投影線)上に投影された各領域の大きさが均等になるように、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とが成す角度に応じて、自車両の輪郭線を複数の分割領域に分ける分割領域設定部24、及び、分割領域内に含まれる衝突予測箇所の数に応じて障害物が衝突すると予測される分割領域(衝突位置)を判定する衝突判定部25の機能が実現される。
ここで、舵角センサ11、車輪速センサ12、自車軌道予測部21は、特許請求の範囲に記載の自車軌道取得手段に相当し、障害物軌道予測部22は、障害物軌道取得手段に相当する。また、障害物検出センサ10、衝突予測箇所取得部23は、衝突予測箇所取得手段に相当し、分割領域設定部24及び衝突判定部25は、衝突領域予測手段に相当する。
自車軌道予測部21は、舵角センサ11により検出された操舵角、及び、車輪速センサ12により検出された車輪速度から求められる車速に基づいて、自車両の走行軌道を求める。得られた自車両の走行軌道は、衝突予測箇所取得部23及び分割領域設定部24に出力される。
障害物軌道予測部22は、障害物検出センサ10によって取得された、他車両などの障害物の方位、障害物との距離及び相対速度に基づいて、障害物の移動軌道を求める。より詳細には、直近のn点(例えば10点)の検出値を用いて直線近似を行うことにより移動軌道を求める。得られた障害物の移動軌道は、衝突予測箇所取得部23及び分割領域設定部24に出力される。
衝突予測箇所取得部23は、自車軌道予測部21により得られた自車両の走行軌道と、障害物軌道予測部22により得られた障害物の移動軌道との交点を求めることにより、自車両に対する障害物の衝突予測箇所の座標を取得する。なお、取得された衝突予測箇所の座標情報は、衝突判定部25に出力される。
分割領域設定部24は、障害物の移動軌道に対して垂直な直線上(投影線)に投影された各領域の大きさが均一になるように、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とが成す角度(衝突角度)に応じて、自車両の輪郭線を複数の分割領域に分ける。なお、設定された分割領域は、自車両の走行軌道及び障害物の移動軌道が求められる毎に更新される。
ここで、図2を参照しつつ、自車両Vの左斜め前方から障害物が接近してくる場合を例にして、分割領域の設定方法について説明する。まず、障害物の移動軌道Lbに対して垂直に仮想の直線(投影線)Lを設定する。次に、自車両Vの左後端部A及び右前端部Bを障害物の移動軌道Lbに平行に投影線上に投影した位置をそれぞれA’、B’とする。続いて、投影線上の衝突角度θに応じた自車両Vの見かけ上の長さである線分A’B’の中点O’を求め、中点O’から所定の長さΔL(例えば50cm)毎に線分O’A’上に分割点P1’〜P3’を設定する。また、中点O’から所定の長さΔL(例えば50cm)毎に線分O’B’上に分割点P4’〜P6’を設定する。そして、中点O’及び各分割点P1’〜P6’を自車両Vの輪郭線上に逆投影して分割点P2〜O〜P5を得ることにより、分割領域A−P2、P2−P3,P3−O,O−P4,P4−P5,P5−Bが設定される。設定された分割領域情報は、衝突判定部25に出力される。
図1に戻り説明を続ける。衝突判定部25は、衝突予測箇所取得部23により取得された複数(例えば10点)の衝突予測箇所の座標情報、及び、分割領域設定部24により設定された分割領域情報を用いて、分割領域内に含まれる衝突予測箇所の数に応じて障害物が衝突すると予測される分割領域(衝突位置)を判定する。より詳細には、衝突判定部25では、その領域に含まれる衝突予測箇所の数が所定値(例えば2)を超える分割領域が存在したときに、該分割領域に障害物が衝突すると判定する。
ここで、図3を参照しつつ、衝突が予測される分割領域の判定方法を説明する。図3では、時刻t1において取得されている衝突予測箇所を「●」で示すとともに、時刻t1において設定された分割領域を示す分割線を破線で示した。また、時刻t2において、新たに取得された衝突予測箇所を「○」で示し、削除される(最も古い)衝突予測箇所を「×」で示すとともに、時刻t2において設定された分割領域を示す分割線を実線で示した。
時刻t1においては、分割領域A−P21に含まれる衝突予測箇所の数は2であり、分割領域P21−P31に含まれる衝突予測箇所の数は2である。同様に、分割領域P31−O1に含まれる衝突予測箇所の数は2、分割領域O1−P41に含まれる衝突予測箇所の数は2、分割領域P41−P51に含まれる衝突予測箇所の数は2、分割領域P51−Bに含まれる衝突予測箇所の数はゼロである。すなわち、所定値(例えば2)を超える衝突予測箇所を含む分割領域が存在しないため、時刻t1では、障害物は自車両に衝突しないと判定される。
一方、時刻t2においては、分割領域A−P22に含まれる衝突予測箇所の数は2であり、分割領域P22−P32に含まれる衝突予測箇所の数は3である。同様に、分割領域P32−O2に含まれる衝突予測箇所の数は2、分割領域O2−P42に含まれる衝突予測箇所の数は1、分割領域P42−P52に含まれる衝突予測箇所の数は1、分割領域P52−Bに含まれる衝突予測箇所の数は1である。すなわち、分割領域P22−P32に含まれる衝突予測箇所の数が所定値(例えば2)を超えているため、障害物が分割領域P22−P32に衝突すると判定される。このようにして、障害物が衝突すると予測される分割領域、すなわち衝突位置が判定される。なお、障害物が衝突すると予測された場合には、その情報や衝突位置情報などが警報装置30に出力される。
次に、図4を用いて衝突予測装置1の動作について説明する。図4は、衝突予測装置1による衝突予測処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、衝突予測ECU20によって行われるものであり、衝突予測装置1の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
ステップ100では、舵角センサ11により検出された操舵角、及び、車輪速センサ12により検出された車輪速度から求められた車速に基づいて、自車両の走行軌道が求められる。
続くステップS102では、障害物検出センサ10によって取得された、他車両などの障害物の方位、障害物との距離及び相対速度に基づいて、障害物の移動軌道が求められる。より詳細には、直近のn点(例えば10点)の検出値を用いて直線近似が行われることにより移動軌道が求められる。
続いて、ステップS104では、ステップS100で得られた自車両の走行軌道と、ステップS102で得られた障害物の移動軌道との交点が求められることにより、自車両に対する障害物の衝突予測箇所の座標が取得される。
次に、ステップS106では、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて、衝突角度、すなわち自車両の走行軌道と障害物の移動軌道との成す角度が演算される。
続くステップS108では、障害物の移動軌道に対して垂直な直線上(投影線)に投影された各領域の大きさが均一になるように、ステップS106で求められた衝突角度に応じて、自車両の輪郭線が複数の分割領域に分けられる。なお、分割領域の設定方法については上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
続いて、ステップS110では、ステップS104で取得された直近の複数(例えば10点)の衝突予測箇所の座標情報、及び、ステップS108で設定された分割領域情報を用いて、各分割領域内に含まれる衝突予測箇所の数が計数される。なお、衝突予測箇所の計数方法については上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
次に、ステップS112では、ステップS110で計数された各領域に含まれる衝突予測箇所の数が所定値(例えば2)を超えるか否かについての判断が行われる。ここで、衝突予測箇所の数が所定値を超える分割領域が存在する場合には、ステップS114に処理が移行する。一方、衝突予測箇所の数が所定値を超える分割領域が存在しないときには、本処理から一旦抜ける。
衝突予測箇所の数が所定値を超える分割領域が存在する場合には、該分割領域に障害物が衝突すると判定され、ステップS114において、警報装置30に対してスピーカから警告音を発したり、モニタに警告を表示したりするための制御信号が出力される。
ここで、例えば、障害物が自車両に対して左斜め前方から衝突する状況を想定し、自車両の輪郭線に沿って等間隔に複数の分割領域を設定したと仮定する。この場合、車両の平面形状は略矩形であるため、図5に示されるように、障害物の移動軌道Lbに対して垂直な直線L(投影線)上に自車両Vを投影すると、投影された各分割領域の大きさが均一にはならない。すなわち、図5において衝突角度が深い(大きい)車両前面に設定されている分割領域LFの方が、衝突角度が浅い(小さい)車両側面に設定された分割領域LSよりも投影線L上の領域が大きくなる。そのため、各分割領域に含まれる衝突予測箇所の数を求める際の基準となる大きさが異なるという状況が生じ得る。
本実施形態によれば、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて衝突予測箇所が複数回取得され、複数の分割領域それぞれに含まれる衝突予測箇所の数に応じて、障害物が衝突すると予測される分割領域(衝突位置)が判定される。すなわち、複数回の予測結果を考慮して衝突位置が判定される。また、本実施形態によれば、自車両の走行軌道と障害物の移動軌道とに基づいて分割領域が設定されるため、上記投影線上に投影された分割領域の大きさが均一になるように分割領域を設定することができ、各分割領域に含まれる衝突予測箇所の数を求める際の基準を同一にすることができる。このように、衝突角度に係わらず、複数回の予測結果を考慮して衝突位置を判定することができるため、より早い段階から、障害物が衝突する衝突位置を精度よく予測することが可能となる。
ことが可能となる。
ことが可能となる。
また、本実施形態によれば、領域内に含まれる衝突予測箇所の数が所定値を越える場合に、該分割領域に障害物が衝突すると判定しているため、より精度よく衝突位置を予測することが可能となる。
上述した実施形態では、取得された各衝突予測箇所の重みを均一(1.0)にしていたが、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けを、自車両の端部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けよりも大きくしてもよい(第2の制御形態)。
ここで、図2で示したように分割領域が設定された場合を例にして、各分割領域毎に設定される重み係数の一例を図6に示す。図2に示されるように、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域P3−O,O−P4に含まれる衝突予測箇所の重み係数(1.0)は、自車両の端部に位置する分割領域A−P2,P5−Bに含まれる衝突予測箇所の重み係数(0.1)よりも大きく設定されている。そのため、障害物から見て自車両の端部に位置する分割領域A−P2,P5−Bでは、自車両の中央部に位置する分割領域P3−O,O−P4よりも多くの衝突予測箇所を含まなければ、障害物が衝突すると判定されない。これは、自車両の端部に衝突すると予測される場合には、自車両の中央部に衝突すると予測されるときと比べて、操舵などによって衝突が回避される可能性が高いことを考慮したものである。
本制御形態によれば、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けが、自車両の端部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み付けよりも大きくされるため、衝突が回避される可能性をも考慮して衝突位置を予測することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、中点O’から所定の長さΔL(例えば50cm)毎に線分O’A’(又は線分O’B’)上に分割点P1’〜P3’(又は分割点P4’〜P6’)を設定した(図2参照)が、線分A’B’(又は線分O’A’、線分O’B’)を等間隔に分けるように分割点を設定してもよい。
上記第2の制御形態では、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み係数を、自車両の端部に位置する分割領域に含まれる衝突予測箇所の重み係数よりも大きく設定したが、各衝突予測箇所の重み係数を一定とし、その分割領域に障害物が衝突するか否かを判定する所定値を、障害物から見て自車両の中央部に位置する分割領域と端部に位置する分割領域とで異ならせてもよい。すなわち、自車両の中央部に位置する分割領域における所定値を、自車両の端部に位置する分割領域における所定値よりも小さくすることによっても、上述した第2の制御形態と同一又は同様の効果を得ることができる。
1…衝突予測装置、10…障害物検出センサ、11…舵角センサ、12…車輪速センサ、20…衝突予測ECU、21…自車軌道予測部、22…障害物軌道予測部、23…衝突予測箇所取得部、24…分割領域設定部、25…衝突判定部、30…警報装置。
Claims (3)
- 自車両の走行軌道を求める自車軌道取得手段と、
前記自車両の周辺に存在する障害物の移動軌道を求める障害物軌道取得手段と、
前記自車両の走行軌道と、前記障害物の移動軌道とに基づいて、前記自車両に対する前記障害物の衝突予測箇所を複数回取得する衝突予測箇所取得手段と、
前記自車両を複数の分割領域に分けるとともに、各分割領域に含まれる前記衝突予測箇所の数に応じて、前記各分割領域のうちから前記障害物が衝突すると予測される分割領域を判定する衝突領域予測手段と、を備え、
前記衝突領域予測手段は、前記自車両の走行軌道と前記障害物の移動軌道とに基づいて、前記分割領域を設定することを特徴とする衝突予測装置。 - 前記衝突領域予測手段は、領域内に含まれる前記衝突予測箇所の数が所定値を超える分割領域に前記障害物が衝突すると判定することを特徴とする請求項1に記載の衝突予測装置。
- 前記衝突領域予測手段は、前記障害物から見て前記自車両の中央部に位置する分割領域に含まれる前記衝突予測箇所の重み付けを、前記自車両の端部に位置する分割領域に含まれる前記衝突予測箇所の重み付けよりも大きくすることを特徴とする請求項1又は2に記載の衝突予測装置。
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