JP2008224614A - 物体検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラによる制御が不要で、且つ省資源化も可能な物体検知方法を提供する。
【解決手段】車両１の前部に、発光部と受光部を備えたレーダ装置３Ｌ，３Ｒを左右に配置し、左側のレーダ装置３Ｌの発光部が発射したレーザ光の反射光を右側のレーダ装置３Ｒの受光部で受信した後に右側のレーダ装置３Ｒの発光部がレーザ光を発射し、右側のレーダ装置３Ｒの発光部が発射したレーザ光の反射波を左側のレーダ装置３Ｌの受光部で受光した後に左側のレーダ装置３Ｌの発光部がレーザ光を発射する。
【選択図】図１

Description

この発明は、物体検知方法に関するものである。

発光部と受光部を備えたレーザレーダ装置（以下、レーダ装置と略す）を車両に搭載し、発光部から自車両前方にレーザ光を発光し、このレーザ光が物体に反射した反射光を受光部で受光して先行車両等の物体を検知する物体検知方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、死角低減などを目的として、車両の前部に左右一対のレーダ装置を搭載し、２つのレーダ装置から同一タイミングでレーザ光を発光し、反射光を２つのレーダ装置の受光部で受光し、物体を検知する物体検知方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−１４９７１２号公報 特開平６−２９４８７０号公報

ところで、車両の前部に左右一対のレーダ装置を搭載し、左側のレーダ装置で車両正面および左側領域を検知し、右側のレーダ装置で車両正面および右側領域を検知することにより検知領域の拡大を図る物体検知方法が考えられている。この場合、左右のレーダ装置から発光したレーザ光が干渉しないように、交互にレーザ光を発射することが考えられる。

このように２つのレーダ装置を用いて物体を検知する場合には、レーザ光の発光タイミング（２つのレーダ装置同士の発光間隔）が極めて重要で、これがずれると次のような問題が生じる。
２つのレーダ装置を用いたとき、車両正面に検知領域の重複部分が生じるが、この重複部分に物体が存在するときに、２つのレーダ装置による検出結果が同一物体に対する検知結果か別物体に対する検知結果か判別が困難になり、物体が移動している場合にはトラッキングができなくなる。また、一方のレーダ装置から発光したレーザ光の反射光を他方のレーザ装置で受光し、そのデータに基づいて物体までの距離を誤計測してしまう虞がある。

そこで、専用のコントローラから２つのレーダ装置へ同期信号を送信して、２つのレーダ装置の発光タイミングを適正に制御する方法が考えられるが、この方法では専用のコントローラが必要となり、また、２つのレーダ装置を接続する配線が必要になる。
この発明は、コントローラによる制御が不要で、且つ省資源化も可能な物体検知方法を提供するものである。

この発明に係る物体検知方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、送信手段と受信手段を備える物体検知手段から電磁波を送信し、該電磁波が物体で反射した反射波を前記物体検知手段で受信して物体を検知する物体検知方法において、第１の物体検知手段（例えば、後述する実施例における左側のレーダ装置３Ｌ）が送信した電磁波の反射波を第２の物体検知手段（例えば、後述する実施例における右側のレーダ装置３Ｒ）で受信した後に前記第２の物体検知手段が電磁波を送信し、前記第２の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を前記第１の物体検知手段が受信した後に前記第１の物体検知手段が電磁波を送信することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１および第２の物体検知手段は、他方の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を受信してから第１の所定時間（例えば、後述する実施例におけるディレイ時間Ｔｄ）が経過した後に自らの電磁波を送信することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記第１および第２の物体検知手段は、該第１および第２の物体検知手段自らが電磁波を送信してから第２の所定時間（例えば、後述する実施例における最大発光間隔Ｔｍａｘ）を経過しても他方の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を受信しない場合には該反射波を受信しなくても自らの電磁波を送信することを特徴とする

請求項１に係る発明によれば、第１の物体検知手段と第２の物体検知手段を完全に分離して交互に電磁波を発信させることができ、それぞれの物体検知手段から発信した電磁波が干渉するのを防止することができ、検知精度を向上させることができる。また、特別なコントローラが不要であり、しかも、第１、第２の物体検知手段を電気的に接続する配線も必要なく、省資源が可能である。

請求項２に係る発明によれば、それぞれの物体検知手段から発射された電磁波が干渉するのを、より確実に防止することができ
請求項３に係る発明によれば、長時間に亘って電磁波の発信が停止することを防止することができ、また、第１、第２の物体検知手段の一方が故障したときにも物体検知を行うことができ、フェールセーフとなる。

以下、この発明に係る物体検知方法の実施例を図１から図５の図面を参照して説明する。なお、以下に記載の実施例は、自車両の前方に存在する障害物を検知する態様で説明する。
図１および図２に示すように、車両１の前面のフロントグリル２の内側には、物体検知装置（物体検知手段）として２つのレーザレーダ装置（以下、レーダ装置と略す）３Ｌ，３Ｒが配置されている。レーダ装置３Ｌ，３Ｒは互いに所定距離離れて設置されており、車両の車幅方向中央に対して左右対称な位置に配置されている。

レーダ装置３Ｌ，３Ｒはいずれも、発光部（送信手段）と受光部（受信手段）とを備えて構成されている。
前記発光部は例えばレーザ発光素子としてのレーザダイオードを備え、図１に示すように、レ−ザ光（電磁波）を車両前方へ所定挟角の扇形扁平状に発射（送信）する。なお、この実施例では、各レーダ装置３Ｌ，３Ｒから発射されるレ−ザ光の光軸はいずれも車両前後方向に一致し、互いに平行に配置されており、検知領域が車両正面において一部重複している。これにより、２つのレーダ装置３Ｌ，３Ｒを合わせた検知領域はレーダ装置が単一の場合よりも拡大する。

また、この発光部は、図２に示すように、上下方向の発射角度を順次切り替えてレ−ザ光を発射するように制御されており、予め所定角度に設定された４つの発射角度を有している。レーザ光の発射順番も予め決められており、発射される順番に第１レイヤＬ１、第２レイヤＬ２、第３レイヤＬ３、第４レイヤＬ４とすると、第１レイヤＬ１は車両前端から所定距離Ｄ（例えば、約２０ｍ）離れた路面に照射されるように発射角度が設定され、第２レイヤＬ２、第３レイヤＬ３、第４レイヤＬ４となるにしたがって発射角度が徐々に上向くように設定され、且つ、第２〜第４レイヤＬ２〜Ｌ４は、少なくとも車両前方所定距離（例えば、約５０ｍ）までは路面に照射されないように設定されている。

前記受光部は受光素子を備え、前記発光部から発射されたレ−ザ光が物体（例えば、先行車両）で反射した反射光を受光（受信）し、受光信号を、物体の検知および物体までの距離測定のためのデータとして処理部へ出力する。
なお、第２〜第４レイヤＬ２〜Ｌ４は検知距離内に存在する物体で反射した場合にはその反射光が前記受光部で受光されるが、検知距離内に物体が存在しない場合には受光部で反射光が受光されない。
これに対して、第１レイヤＬ１は、路面に照射される前に物体で反射した場合にはその反射光が前記受光部で受光され、物体が存在しない場合にも路面で反射した反射光が受光部で受光される。

なお、以下の説明において区別する必要があるときは、左側のレーダ装置３Ｌの発光部から発射されるレ−ザ光については第１レイヤＬＬ１、第２レイヤＬＬ２、第３レイヤＬＬ３、第４レイヤＬＬ４と記載し、右側のレーダ装置３Ｒの発光部から発射されるレ−ザ光については第１レイヤＲＬ１、第２レイヤＲＬ２、第３レイヤＲＬ３、第４レイヤＲＬ４と記載する。

次に、この実施例におけるレーダ装置３Ｌ，３Ｒの発光タイミングと受光タイミングについて、図３に示す受発光のフローチャートと図４に示す受発光のタイムチャートに従って説明する。
この実施例では、左側のレーダ装置３Ｌをマスター側とし、物体検知の開始指令により、常に左側のレーダ装置３Ｌからレ−ザ光の発射（発光）を実施する。

まず初めに、左側のレーダ装置３Ｌから第１レイヤＬＬ１を発光する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、右側のレーダ装置３Ｒは発光しない。
左側のレーダ装置３Ｌから発射された第１レイヤＬＬ１は、物体が存在する場合は物体で反射し、物体が存在しない場合には路面で反射して、その反射光が左右両方のレーダ装置３Ｌ，３Ｒで受光される。換言すると、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒは、物体の存在の有無に関わらず第１レイヤＬＬ１の反射光を受光する（ステップＳ１０２）。

なお、第１レイヤＬＬ１を発射してから、路面で反射した反射光がレーダ装置３Ｌ，３Ｒで受光されるまでの時間Ｔｒは、路面までの距離Ｄと光速Ｃとの関係からほぼ一定となる（Ｔｒ≒２Ｄ／Ｃ）。例えば、Ｄ＝２０ｍの場合には、光速Ｃを３×１０^８ｍ／ｓとすると、Ｔｒ＝０．１３μｓとなる。

そして、左側のレーダ装置３Ｌは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、右側のレーダ装置３Ｒは自身の受光部から出力される受光信号をトリガーとしてディレイ時間Ｔｄの計測を開始し待機（発光待機）する（ステップＳ１０３）。なお、ディレイ時間Ｔｄは予め一定時間に設定しておき、例えば、後述する最大発光間隔Ｔｍａｘの１／２に設定しておく（Ｔｄ＝０．５Ｔｍａｘ）。

ディレイ時間Ｔｄが経過したときに、右側のレーダ装置３Ｒから第１レイヤＲＬ１を発光する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４では、左側のレーダ装置３Ｌは発光しない。
右側のレーダ装置３Ｒから発射された第１レイヤＲＬ１は、物体が存在する場合は物体で反射し、物体が存在しない場合には路面で反射して、その反射光が左右両方のレーダ装置３Ｌ，３Ｒで受光される。換言すると、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒは、物体の存在の有無に関わらず第１レイヤＲＬ１の反射光を受光する（ステップＳ１０５）。

そして、右側のレーダ装置３Ｒは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、左側のレーダ装置３Ｌは自身の受光部から出力される受光信号をトリガーとしてディレイ時間Ｔｄの計測を開始し待機（発光待機）する（ステップＳ１０６）。

ディレイ時間Ｔｄが経過したときに、左側のレーダ装置３Ｌから第２レイヤＬＬ２を発光する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７では、右側のレーダ装置３Ｒは発光しない。
左側のレーダ装置３Ｌから発射された第２レイヤＬＬ２は、物体が存在する場合は物体で反射しその反射光が左右両方のレーダ装置３Ｌ，３Ｒで受光され（ステップＳ１０８）、物体が存在しない場合はいずれのレーダ装置３Ｌ，３Ｒにおいても受光されない。図５は、第２レイヤＬＬ２が車両前方の障害物Ｓで反射し、その反射光が両方のレーダ装置３Ｌ，３Ｒによって受光されている状態を示すイメージ図である。

そして、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒが第２レイヤＬＬ２の反射光を受光した場合には、左側のレーダ装置３Ｌは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、右側のレーダ装置３Ｒは自身の受光部から出力される受光信号をトリガーとしてディレイ時間Ｔｄの計測を開始し待機（発光待機）する（ステップＳ１０９）。

ディレイ時間Ｔｄが経過したときに、右側のレーダ装置３Ｒから第２レイヤＲＬ２を発光する。
また、右側のレーダ装置３Ｒが第２レイヤＬＬ２の反射光を受光しない場合には、右側のレーダ装置３Ｒが第１レイヤＲＬ１を発射してから所定時間（以下、最大発光間隔と称す）Ｔｍａｘが経過したときに、右側のレーダ装置３Ｒから第２レイヤＲＬ２を発光する。
このようにして、右側のレーダ装置３Ｒは、ディレイ時間Ｔｄの経過後、あるいは最大発光間隔Ｔｍａｘの経過後に、第２レイヤＲＬ２を発光する（ステップＳ１１０）。最大発光間隔Ｔｍａｘは例えば２５ｍｓとすることができる。
ステップＳ１１０では、左側のレーダ装置３Ｌは発光しない。

右側のレーダ装置３Ｒから発射された第２レイヤＲＬ２は、物体が存在する場合は物体で反射しその反射光が左右両方のレーダ装置３Ｌ，３Ｒで受光され（ステップＳ１１１）、物体が存在しない場合はいずれのレーダ装置３Ｌ，３Ｒにおいても受光されない。
そして、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒが第２レイヤＲＬ２の反射光を受光した場合には、右側のレーダ装置３Ｒは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、左側のレーダ装置３Ｌは自身の受光部から出力される受光信号をトリガーとしてディレイ時間Ｔｄの計測を開始し待機（発光待機）する（ステップＳ１１２）。

ディレイ時間Ｔｄが経過したときに、左側のレーダ装置３Ｌから第３レイヤＬＬ３を発光する。また、左側のレーダ装置３Ｌが第２レイヤＲＬ２の反射光を受光しない場合には、左側のレーダ装置３Ｌが第２レイヤＬＬ２を発射してから最大発光間隔Ｔｍａｘが経過したときに、左側のレーダ装置３Ｌから第３レイヤＬＬ３を発光する。すなわち、左側のレーダ装置３Ｌは、ディレイ時間Ｔｄの経過後、あるいは最大発光間隔Ｔｍａｘの経過後に、第３レイヤＬＬ３を発光する（ステップＳ１１３）。
ステップＳ１１３では、右側のレーダ装置３Ｒは発光しない。

これ以降は同様の手順であるので簡単に説明する。
ステップＳ１１４において、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒが左側のレーダ装置３Ｌから発射された第３レイヤＬＬ３を受光する。
ステップＳ１１５において、左側のレーダ装置３Ｌは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、右側のレーダ装置３Ｒは発光待機状態となる。

ステップＳ１１６において、右側のレーダ装置３Ｒは、ディレイ時間Ｔｄの経過後、あるいは最大発光間隔Ｔｍａｘの経過後に、第３レイヤＲＬ３を発光する。ステップＳ１１６では、左側のレーダ装置３Ｌは発光しない。
ステップＳ１１７において、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒが右側のレーダ装置３Ｒから発射された第３レイヤＲＬ３を受光する。
ステップＳ１１８において、右側のレーダ装置３Ｒは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、左側のレーダ装置３Ｌは発光待機状態となる。

ステップＳ１１９において、左側のレーダ装置３Ｌは、ディレイ時間Ｔｄの経過後、あるいは最大発光間隔Ｔｍａｘの経過後に、第４レイヤＬＬ４を発光する。ステップＳ１１９では、右側のレーダ装置３Ｒは発光しない。
ステップＳ１２０において、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒが左側のレーダ装置３Ｌから発射された第４レイヤＬＬ４を受光する。
ステップＳ１２１において、左側のレーダ装置３Ｌは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、右側のレーダ装置３Ｒは発光待機状態となる。

ステップＳ１２２において、右側のレーダ装置３Ｒは、ディレイ時間Ｔｄの経過後、あるいは最大発光間隔Ｔｍａｘの経過後に、第４レイヤＲＬ４を発光する。ステップＳ１２２では、左側のレーダ装置３Ｌは発光しない。
ステップＳ１２３において、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒが右側のレーダ装置３Ｒから発射された第４レイヤＲＬ４を受光する。
ステップＳ１２４において、右側のレーダ装置３Ｒは自身の受光部から出力される受光信号に基づいて物体検知および距離測定のためのデータ処理を行い、左側のレーダ装置３Lは発光待機状態となって、一連の処理を終了し、再びステップＳ１０１へ戻る。

図４は、ステップＳ１０１〜Ｓ１１６の処理に対応するタイムチャートであり、第１レイヤＬＬ１，ＲＬ１は路面で反射し、第２レイヤＬＬ２，ＲＬ２と第３レイヤＬＬ３は車両前方の障害物で反射した場合の例を示している。

以上説明するように、この実施例の物体検知方法によれば、左側のレーダ装置３Ｌの発光を右側のレーダ装置３Ｒが受光した後に右側のレーダ装置３Ｒが発光し、右側のレーダ装置３Ｒの発光を左側のレーダ装置３Ｌが受光した後に左側のレーダ装置３Ｌが発光するので、左右のレーダ装置３Ｌ，３Ｒを完全に分離して交互に発光させることができる。その結果、レーダ装置３Ｌ，３Ｒの発光が干渉するのを防止することができ、検知精度を向上させることができる。
また、特別なコントローラが不要であり、しかも、レーダ装置３Ｌ，３Ｒを電気的に接続する配線も必要なく、省資源が可能である。

特に、この実施例では、レーダ装置３Ｌ，３Ｒは、他方のレーダ装置の発光を受光してからディレイ時間Ｔｄが経過した後に自身が発光するので、レーダ装置３Ｌ，３Ｒの発光が干渉するのを確実に防止することができ、検知精度を向上させることができる。

また、この実施例では、レーダ装置３Ｌ，３Ｒは、レーダ装置３Ｌ，３Ｒ自身が発光してから最大発光間隔Ｔｍａｘが経過しても他方の反射光を受光しないときには、最大発光間隔Ｔｍａｘが経過したときに自身が発光するので、発光が長時間に亘って停止することがない。また、自身のレーダ装置の受光部が故障している場合や、他方のレーダ装置が発光不能の場合にも、自身のレーダ装置を一定周期で発光させることができるので、レーダ装置３Ｌ，３Ｒの一方が故障したときにも物体検知を行うことができ、フェールセーフとなる。

さらに、この実施例では、ステップＳ１０１〜Ｓ１２４の一連の処理を１サイクルとしたときに、各サイクルの初めに第１レイヤＬＬ１,ＲＬ１に対する受光信号を発光のトリガーとしていて、第１レイヤＬＬ１，ＲＬ１はそれぞれ同じ位置（すなわち、車両前端から所定距離Ｄだけ離れた路面）で反射した反射光として受光される確率が高いので、発光の安定性を確保することができる。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述の実施例において、発光のトリガーとして用いている受光信号を、物体の有無判定や物体までの距離測定のデータとして利用することも可能である。
レ−ザ光の上下方向の発射角度は４段階に限らない。

この発明に係る物体検知方法を車両前方の物体検知に適用した実施例におけるレーザ光の発光状態を示す平面図である。 前記実施例におけるレーザ光の発光状態を示す側面図である。 前記実施例におけるレーザ光の受発光処理を示すフローチャートである。 前記実施例におけるレーザ光の受発光のタイムチャートである。 前記実施例におけるレーザ光の受発光のイメージ図である。

符号の説明

３Ｌ 左側のレーザレーダ装置（第１の物体検知手段）
３Ｒ 右側のレーザレーダ装置（第２の物体検知手段）

Claims (3)

1. 送信手段と受信手段を備える物体検知手段から電磁波を送信し、該電磁波が物体で反射した反射波を前記物体検知手段で受信して物体を検知する物体検知方法において、
   第１の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を第２の物体検知手段で受信した後に前記第２の物体検知手段が電磁波を送信し、前記第２の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を前記第１の物体検知手段が受信した後に前記第１の物体検知手段が電磁波を送信することを特徴とする物体検知方法。
2. 前記第１および第２の物体検知手段は、他方の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を受信してから第１の所定時間が経過した後に自らの電磁波を送信することを特徴とする請求項１に記載の物体検知方法。
3. 前記第１および第２の物体検知手段は、該第１および第２の物体検知手段自らが電磁波を送信してから第２の所定時間を経過しても他方の物体検知手段が送信した電磁波の反射波を受信しない場合には該反射波を受信しなくても自らの電磁波を送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物体検知方法。

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