JP2008298544A - 物体検出装置、及び車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な量の情報を出力しつつ通信負荷を軽減することが可能な物体検出装置を提供すること。
【解決手段】移動体に搭載される物体検出装置（１０Ａ、１０Ｂ）であって、電磁波を放射すると共に放射した電磁波の反射波を受信する電磁波放射受信手段（１２）と、電磁波放射受信手段が検出した反射波のデータに基づいて反射点を特定する反射点特定手段（１８）と、反射点特定手段により特定された反射点のうち、絶対速度ベクトルが略同一線上にある反射点が同一グループとなるように、反射点特定手段により特定された反射点をグループ化してグループを生成するグループ生成手段（２２）と、グループ生成手段により生成されたグループについて代表点を設定する代表点設定手段（２４）と、を備え、代表点設定手段により設定された代表点に関する情報を出力する物体検出装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体に搭載される物体検出装置であって、衝突予測安全制御や車間距離制御等を行うための情報として用いられる物体の相対位置等に関する情報を出力する物体検出装置、及び、当該物体検出装置の出力する情報に基づいて車両制御を行う車両用制御装置に関する。

従来、移動体（例えば、車両）に搭載され、移動体周辺の物体（例えば、他車両など）を検出するレーダー装置が周知である。このような車載レーダー装置は、検知データから自車両と検知対象物体の間の相対距離、相対速度、及び方位を算出可能であり、先行車との車間距離を一定に保つアダプティブクルーズコントロールシステムや、衝突時の衝撃を最小限に抑えるプリクラッシュセーフティーシステムなどにおいて利用されている。

これに関連し、複数の方向にビームを放射した結果として受信される物体からの反射波の発生源（「反射箇所」）を検出し、各反射箇所を同一の物体に属すると推定される単一又は複数の反射箇所のグループにグループ化し、グループ化された反射箇所の配列に基づいて出力内容を決定するレーダー装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

このレーダー装置では、各反射箇所を単一又は複数の反射箇所のグループにグループ化する際に、移動体との相対位置が微少時間の前後において不変である反射箇所を一つのグループに属するようにしたり、移動体との相対速度がほぼ等しい反射箇所を一つのグループに属するようにするものとしている。
特開２０００−２０６２４１号公報

しかしながら、上記従来のレーダー装置では、検出範囲内において同一方向に移動する物体が多数存在する場合や、サイズの大きい移動物体が存在する場合、各物体についてグループが生成されたり、サイズの大きい移動物体の複数の箇所についてグループが生成されたりすることが想定される。このため、必要以上の数のグループが生成される可能性が生じ得る。

ところで、前述の如く、近年におけるこの種のレーダー装置の典型的な利用態様は、レーダー装置と有線又は無線通信による情報の送受信が可能に接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）等にその出力が送信され、ＥＣＵ内で衝突可能性等の判定が行われると共に、衝突可能性を減ずるための車両制御信号等が生成されるというものである。そうすると、レーダー装置において必要以上のグループが生成され、通信回線等に出力されることとなれば、通信回線における通信負荷の増大や、ＥＣＵ内における演算処理負担の増大を招くこととなる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、必要な量の情報を出力しつつ通信負荷を軽減することが可能な物体検出装置、及びこれを利用した車両用制御装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、移動体に搭載される物体検出装置であって、電磁波を放射すると共に放射した電磁波の反射波を受信する電磁波放射受信手段と、電磁波放射受信手段が検出した反射波のデータに基づいて反射点を特定する反射点特定手段と、反射点特定手段により特定された反射点のうち、略同一線上を移動する反射点が同一グループとなるように、反射点特定手段により特定された反射点をグループ化してグループを生成するグループ生成手段と、グループ生成手段により生成されたグループについて代表点を設定する代表点設定手段と、を備え、代表点設定手段により設定された代表点に関する情報を出力する物体検出装置である。

この本発明の第１の態様によれば、略同一線上を移動する反射点が同一グループとなるように、反射点特定手段により特定された反射点をグループ化してグループを生成するため、衝突可能性を判断する上で必要な情報に限定した出力を行なうことができる。従って、必要な量の情報を出力しつつ通信負荷を軽減することができる。

本発明の第１の態様において、代表点設定手段は、各グループに含まれる反射点のうち電磁波放射受信手段からの距離が最も近い反射点を代表点として設定する手段であることが好ましい。ここで、「電磁波放射受信手段からの距離」を移動体からの距離と置換してもよい。

また、本発明の第１の態様において、代表点設定手段により設定された代表点のうち、移動体との相対速度ベクトルが、電磁波放射受信手段に接近する方向である代表点に関する情報を出力するものとしてもよい。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の物体検出装置と、これと通信可能に接続され、物体検出装置の出力する情報に基づいて車両制御に関する制御信号を出力する車両制御信号出力手段と、を有する車両用制御装置である。

本発明によれば、必要な量の情報を出力しつつ通信負荷を軽減することが可能な物体検出装置、及びこれを利用した車両用制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る物体検出装置、及びこれを利用した車両用制御装置について説明する。

［構成］
図１は、車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用制御装置１は、車両前方を検知領域とするレーダー装置１０Ａと、車両後方を検知領域とするレーダー装置１０Ｂと、衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０と、を備える。また、本制御装置の制御対象として、アクティブヘッドレストシステム４０Ａ、４０Ｂと、ボデーＥＣＵ５０と、ハザードランプ６０Ａ、６０Ｂと、を図示する。図中の矢印は、通信回線等を介して行われる主要な情報通信の流れを示す（無線通信が行われてもよい）。通信回線を介する場合、当該通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる。

なお、車両用制御装置１が、車両前方を検知領域とするレーダー装置１０Ａ及び車両後方を検知領域とするレーダー装置１０Ｂを備えることは、あくまで一例であり、いずれか一方のみ備えるものとしてもよいし、これらに加えて（又は、代えて）斜め前方や斜め後方を検知領域とするレーダー装置を備えてもよい。すなわち、レーダー装置がいずれの方向を検知領域とするかは、本発明の適用上、本質的な問題ではない。

また、各レーダー装置の出力値は、衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０以外にも、例えば車間距離制御を行うＥＣＵ等によって用いられることが十分に考えられる。従って、今日の車載装置の現状として、レーダー装置をはじめとする車載センサー類からＥＣＵ等に情報送信する際に、如何に情報量をコンパクトにするかは極めて重要な問題である。

図２は、レーダー装置１０Ａ、１０Ｂの構成の一例を示す図である。各レーダー装置は、例えば、ミリ波レーダー装置であり、主要な構成として、アンテナ部１２、送信制御部１４、電力分配増幅装置１６、反射波受信部１８、及び出力制御部２０を備える。

アンテナ部１２は、例えば、複数のアンテナ素子が集合したアレイアンテナである。送信制御部１４は、送信パルス信号を所定周期で電力分配増幅装置１６に出力する。電力分配増幅装置１６は、サーキュレーター、電力分配器、移相器、電力増幅器等を内蔵し、入力された送信パルス信号を増幅してアンテナ部１２に出力する。アンテナ部１２の各アンテナ素子は、入力された送信パルス信号に基づき、前述した検知領域に向けてミリ波を放射する。

一方、物体の反射点により反射されたミリ波（以下、反射波と称する）は、アンテナ部１２により受信される。アンテナ部１２により受信された反射波は、電力分配増幅装置１６を介して反射波受信部１８に入力される。反射波受信部１８では、アレイアンテナの各素子の受信信号を参照し、送信制御部１４の信号送信タイミングとの同期に基づき、反射点の距離、方位、相対速度を特定する（本処理が、特許請求の範囲における「反射点を特定する」に相当する）。具体的には、例えば、ミリ波の放射から反射されて帰ってくるまでの時間に基づき反射点と自車両との（厳密には、当該レーダー装置との）距離を、各素子の受信信号の位相差に基づき反射点の方位（到来方向）を、反射波の周波数変化に基づき自車両との相対速度を、それぞれ特定する。

また、反射波受信部１８により特定される反射点は、単独であるとは限らず、複数の反射点が同時に特定されてよい。また、微少な反射波の到来方向の全てにおいて反射点が存在するとみなすと、無数の反射点が特定されることとなるため、所定の閾値を超える強度を有する反射波を基準として反射点を特定する等の処理を行うのが適切である。更に、自車両との距離が所定距離以内である反射点に限定して、反射点を特定してもよい。

ここで、反射波受信部１８により特定された反射点をそのまま衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０に出力すると、反射点の数が過剰となり、通信回線における通信負荷の増大や、ＥＣＵ内における演算処理負担の増大を招く可能性がある。そこで、本実施例に係るレーダー装置１０Ａ、１０Ｂは、出力制御部２０において反射点をグループ化し、各グループについて代表点を設定してこれを衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０に出力するものとした。

［グループ化］
出力制御部２０は、例えば、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等がバスを介して接続されたコンピューターユニットであり、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開（ロード）することにより機能する主要な機能ブロックとして、グループ生成部２２と、代表点設定部２４と、を備える。なお、送信制御部１４、及び反射波受信部１８についても、上記コンピューターユニットが実現する機能の一部であってよい。すなわち、送信制御部１４、反射波受信部１８、及び出力制御部２０は、一体のコンピューターユニットとして構成されてもよい。

グループ生成部２２は、反射波受信部１８により特定される反射点を、略同一線上を移動する反射点が同一グループとなるようにグループ化し、反射点を含むグループを生成する。すなわち、幾つかの時点での反射点の絶対座標上の移動方向を求めて、それが略同一線上を移動している場合に同一グループとみなす。反射点の絶対座標上における移動方向は、例えば、Ｔ［sec］前に測定した反射点の位置から、直近に測定された反射点の位置までの移動量を、その間に自車両が移動した移動量で補正することによって求められる。Ｔ［sec］前に測定した反射点の位置から、直近に測定された反射点の位置までの移動量をＰＴ、Ｔ［sec］前から現在までの自車両の移動量をＶＴとすると（ＰＴ、ＶＴは共にベクトル量である）、ＰＴ−ＶＴが、自車両の移動量に基づく補正を行なった後の反射点の絶対座標上の移動方向に相当する。この反射点の移動方向の特定のために、反射点の距離及び方位を、上記ＲＡＭ等に過去数回分程度記憶しておくのが好ましい（ここでは、１回のミリ波の放射により受信された反射波に基づくデータを、１回分と称する）。なお、「略同一線上を移動する反射点」とは、例えば、所定幅をもった帯状領域に収まり、且つ移動方向が所定角度範囲に収まる反射点と定義することができる。そして、幾つかの時点での複数の（補正後の）反射点の移動方向が略同一線上に並んでいる場合、同一グループであるとみなすことができる。

［代表点の設定］
代表点設定部２４は、グループ生成部２２により生成された各グループについて代表点を設定する。そして、各代表点について距離、方位、相対速度のデータを付随させて、衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０に出力する。距離等のデータについては、元々各反射点について特定されていたデータが存在するため、代表点となった反射点のデータを代表点のデータとすればよい。

代表点の設定には、種々の手法が考えられるが、例えば、各グループに含まれる反射点のうち、自車両との（厳密には、当該レーダー装置との）距離が最も近い反射点を、代表点とすればよい。

［その他］
また、各レーダー装置から代表点に関する情報を出力する段階において、設定した各代表点のうち、自車両から遠ざかっている反射点（相対速度の符号により判定される）については、除外してもよい。当該除外は、反射波受信部１８が反射点抽出の段階、或いは、グループ生成部２２が反射点をグループ化する段階において行われてもよい。すなわち、反射波受信部１８が、自車両に接近している反射点のみを出力制御部２０に出力するものとしてもよいし、グループ生成部２２が、自車両に接近している反射点のみをグループ化する（自車両から遠ざかっている反射についてはグループ化せずにデータを破棄する）ものとしてもよい。

［レーダー装置の出力の利用態様］
以下、車両後方を検知領域とするレーダー装置１０Ｂの出力が衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０に入力された際の、各レーダー装置の出力の利用態様の一例について述べる。衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０は、入力された各代表点について、自車両との衝突可能性についての判断を行なう。当該判断は、例えば、距離が所定距離以下であり、且つ相対速度が所定速度以上である場合に、衝突可能性があると判断する。そして、衝突可能性があると判断した際に、アクティブヘッドレスト４０Ａ、４０Ｂに対して作動指示信号を、ボデーＥＣＵ５０に対してハザードランプ６０Ａ、６０Ｂの点滅要請信号を、それぞれ出力する。

アクティブヘッドレスト４０Ａ、４０Ｂは、運転席及び助手席に配設され、基本的には、後方からの衝突の際、乗員がむち打ち症になることを防ぐヘッドレスト機構である。具体的には、例えば、図３に示す如く、シートバック内に備えられたプレート４２に圧力がかかると、支点４４を介してヘッドレスト４６を前方へ移動させる構造となっている。本実施例では、支点４４にモータ４８を配設し、後方からの衝突により実際にプレート４２に圧力がかかるのに先立って、モータ４８を駆動してヘッドレスト４６を前方へ移動させるものとした。これにより、乗員の安全を更に確保することができる。

また、ハザードランプ６０Ａ、６０Ｂの点滅により、車両後方を走行する車両の運転者に注意を喚起し、回避行動を行なわせることができる。

なお、上記の例とは別に、車両前方を検知領域とするレーダー装置１０Ａの出力が衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０に入力された際には、例えば、シートベルト自動巻き取り機構や、プリクラッシュエアバッグの作動指示信号を出力する。

［従来技術との比較］
ここで、前述した特許文献１（特開２０００−２０６２４１号公報）に記載の装置との比較について考える。特許文献１に記載の装置においても反射点のグループ化を行っているが、特許文献１に記載の装置では、必要以上のグループが生成され、この結果、依然として通信回線における通信負荷の増大や、ＥＣＵ内における演算処理負担の増大を招く可能性がある。

図４は、自車両の後側方を大型トラックが走行している場面において、特許文献１に記載の装置により生成されるであろうグループを図示したものである。なお、本図及び以下の図は、車両後方を検知領域とするレーダー装置を想定している。図示する如く、上記特許文献１に記載の装置では、大型トラック等について複数のグループが生成される可能性が高い。大型トラック等においては、キャブ部や荷台部の間隔が比較的大きく、これに起因して自車両との相対位置の変化や相対速度が、同一車両における異なる箇所においても異なるものとなるからである。

図５は、同一方向に連なって走行する複数の車両が自車両後方をすり抜けて行く際に、特許文献１に記載の装置を利用した場合に生成されるであろうグループを図示したものである。図示する如く、同一方向に連なって走行する車両であっても、自車両との相対位置が異なるため、異なるグループに属することとなる。

これらの結果、本来不要な筈の反射点についてもグループが生成され得ることとなり、通信回線における通信負荷の増大や、ＥＣＵ内における演算処理負担の増大を招く可能性が生じる。といって、グループの数を無作為に限定すると、本来必要な筈の反射点についての監視機能が失われることとなる。

これに対し、本実施例のレーダー装置１０Ａ、１０Ｂでは、略同一線を移動する反射点については同一のグループとなるようにグループを生成している。従って、大型車両の異なる箇所や、同一の走行車線を連なって走行している車両は、同一のグループに属することとなり、一の代表点として出力される。

図６は、図４と同様の場面において、本実施例のレーダー装置１０Ｂにより生成されるグループを図示したものである。図示する如く、本実施例のレーダー装置１０Ｂの出力においては、大型トラックの異なる箇所については同一のグループに含まれることとなる。

図７（Ａ）は、図５と同様の場面において、本実施例のレーダー装置１０Ｂにより生成されるグループを図示したものである。図示する如く、本実施例のレーダー装置１０Ｂの出力においては、同一方向に連なって走行する車両については同一のグループに含まれることとなる。

本実施例のレーダー装置１０Ａ、１０Ｂの如く、略同一線を移動する反射点を同一の物体として処理しても、レーダー装置の出力を利用する段階において現実的に大きな問題は生じない。なぜなら、通常、自車両に接近する大型車両や連なって自車両に接近する複数の車両について衝突可能性を判断すべき箇所は、その先頭部付近の一箇所であり、これらが自車両の側方や前方を通過している最中に衝突可能性を判断すべき箇所は、その側方であって自車両に最も近い一箇所だからである。

従って、上記の如く生成されたグループに含まれる反射点のうち自車両に最も近い反射点を代表点とすれば、衝突可能性を判断する上で、最も注意すべき箇所をカバーできることになる。これにより、衝突可能性の判断の有意性を損なうことなく、通信負荷や衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０の処理負荷の軽減を図ることができる。

なお、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示した場面において、グループ内の一車両が方向を変えた場合に生成されるグループを図示したものである。このような場合、方向を変えた車両については直ちに異なるグループが生成されて代表点が設定されるため、先行する車両とは区別されて衝突可能性が判断されることとなる。この際に、新たに生成されたグループに関する相対位置等の履歴は、分離前のグループに関する履歴が継承されてよい。こうすれば、分離した直後に衝突可能性判断が遅れることを回避することができる。

本実施例のレーダー装置１０Ａ、１０Ｂによれば、必要な量の情報を出力しつつ通信負荷を軽減することができる。そして、これを利用した車両用制御装置１によれば、必要な量の情報を取得して衝突可能性の判断の有意性を損なうことなく、ＥＣＵ内の処理負荷を軽減することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、レーダー装置１０Ａ、１０Ｂは、ミリ波レーダー装置であることを例示したが、これに限らず、レーザーレーダー等、如何なる態様のレーダー装置を基本構成としてもよい。

また、レーダー装置１０Ａ、１０Ｂの出力を利用して車両制御を行なうＥＣＵ等については、実施例の衝突予測安全制御用ＥＣＵ３０の如き機能を有するものに限らず、如何なる車両制御を行なうＥＣＵ等がレーダー装置１０Ａ、１０Ｂの出力を利用して車両制御を行なうものとしてもよい。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。 レーダー装置１０Ａ、１０Ｂの構成の一例を示す図である。 アクティブヘッドレスト４０Ａ、４０Ｂの構成の一例を示す図である。 自車両の後側方を大型トラックが走行している場面において、特許文献１に記載の装置により生成されるであろうグループを図示したものである。 同一方向に連なって走行する複数の車両が自車両後方をすり抜けて行く際に、特許文献１に記載の装置により生成されるであろうグループを図示したものである。 図４と同様の場面において、本実施例のレーダー装置１０Ｂにより生成されるグループを図示したものである。 図５と同様の場面において、本実施例のレーダー装置１０Ｂにより生成されるグループを図示したものである。

符号の説明

１ 車両用制御装置
１０Ａ、１０Ｂ レーダー装置
１２ アンテナ部
１４ 送信制御部
１６ 電力分配増幅装置
１８ 反射波受信部
２０ 出力制御部
２２ グループ生成部
２４ 代表点設定部
３０ 衝突予測安全制御用ＥＣＵ
４０Ａ、４０Ｂ アクティブヘッドレストシステム
４２ プレート
４４ 支点
４６ ヘッドレスト
４８ モータ
５０ ボデーＥＣＵ
６０Ａ、６０Ｂ ハザードランプ

Claims (4)

1. 移動体に搭載される物体検出装置であって、
   電磁波を放射すると共に該放射した電磁波の反射波を受信する電磁波放射受信手段と、
   該電磁波放射受信手段が検出した反射波のデータに基づいて反射点を特定する反射点特定手段と、
   該反射点特定手段により特定された反射点のうち、略同一線上を移動する反射点が同一グループとなるように、前記反射点特定手段により特定された反射点をグループ化してグループを生成するグループ生成手段と、
   該グループ生成手段により生成されたグループについて代表点を設定する代表点設定手段と、を備え、
   該代表点設定手段により設定された代表点に関する情報を出力する物体検出装置。
2. 請求項１に記載の物体検出装置であって、
   前記代表点設定手段は、各グループに含まれる反射点のうち前記電磁波放射受信手段からの距離が最も近い反射点を代表点として設定する手段である、
   物体検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の物体検出装置であって、
   前記代表点設定手段により設定された代表点のうち、前記移動体との相対速度ベクトルが、前記電磁波放射受信手段に接近する方向である代表点に関する情報を出力する物体検出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検出装置と、
   該物体検出装置と通信可能に接続され、該物体検出装置の出力する情報に基づいて車両制御に関する制御信号を出力する車両制御信号出力手段と、
   を有する車両用制御装置。

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