JP2008302850A

JP2008302850A - 衝突判定装置

Info

Publication number: JP2008302850A
Application number: JP2007152960A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kato; 雅之加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】自車両と衝突対象物との衝突可能性の判定を適切に行うことができる衝突判定装置を提供する。
【解決手段】衝突判定装置１のＥＣＵ２は、レーダ６により検出された衝突対象物の位置データを順次入力し、自車両から衝突対象物までの距離に応じた処理母数を設定し、この処理母数に相当する複数の最新の位置データを用いて、衝突対象物の将来進路を推定する。そして、ＥＣＵ２は、衝突対象物の将来進路に基づいて、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判断する。具体的には、衝突対象物が自車両に対して遠・中距離領域に存在するときは、衝突対象物の将来進路に基づいて両者の衝突可能性を判定し、衝突対象物が自車両に対して近距離領域に存在するときは、衝突対象物の将来進路と衝突対象物の最新位置とに基づいて両者の衝突可能性を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自車両と他車両等の衝突対象物とが衝突するかどうかを判定する衝突判定装置に関するものである。

従来の衝突判定装置としては、例えば特許文献１に記載されているような車間距離レーダ装置を利用して、自車両の進路上に存在する衝突対象物を検出し、この検出値から自車両に対する衝突対象物の位置・距離・相対速度等を求め、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判定するものが知られている。
特開平７−３１８６５１号公報

上記従来技術においては、衝突対象物の位置から衝突対象物の将来進路を推定し、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判定することがある。しかし、例えば自車両に近い領域での自転車や歩行者の急な飛び出し等については、将来進路を瞬時に予測することが難しいため、衝突可能性の判定を行うことは困難である。

本発明の目的は、自車両と衝突対象物との衝突可能性の判定を適切に行うことができる衝突判定装置を提供することである。

本発明の衝突判定装置は、自車両の進路上に存在する衝突対象物の位置を検出する検出手段と、検出手段により検出された衝突対象物の位置に基づいて、衝突対象物の将来進路を推定する進路推定手段と、進路推定手段により推定された衝突対象物の将来進路に基づいて、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判断する衝突判断手段とを備え、衝突判断手段は、自車両と衝突対象物との距離が所定値以下になると、衝突対象物の将来進路と検出手段により検出された衝突対象物の最新位置とに基づいて、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判断することを特徴とするものである。

このような衝突判定装置において、例えば自車両に近い領域で自転車等が急に自車両側に飛び出すような状況では、自転車等の位置が急に大きく変化することになるため、実際には衝突する可能性が高いにも拘わらず、進路推定手段により推定された自転車等の将来進路としては、衝突範囲から外れるものとなることがある。しかし、この場合でも、検出手段により検出された自転車等の最新位置としては、衝突範囲内に入っていることがある。そこで、自車両と衝突対象物との距離が所定値以下になると、衝突対象物の将来進路と衝突対象物の最新位置とに基づいて自車両と衝突対象物との衝突可能性を判断することにより、上記のような自転車等の急な飛び出しがあった場合に、自転車等の最新位置が衝突範囲内に入っていれば、自車両と自転車等とが衝突する可能性があると判断することができる。これにより、両者の衝突可能性の判定を適切に行うことができる。

好ましくは、衝突判断手段は、自車両と衝突対象物との距離が短くなるほど、衝突対象物の将来進路に基づく判断比率を低く設定すると共に衝突対象物の最新位置に基づく判断比率を高く設定して、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判断する。

上記のように自転車等が急に飛び出すような状況では、自転車等が自車両に近づくほど衝突が起きる可能性が高くなるため、自転車等の最新位置を重要視する必要がある。そこで、自車両と衝突対象物との距離が短くなるほど、衝突対象物の将来進路に基づく判断比率を低く設定すると共に衝突対象物の最新位置に基づく判断比率を高く設定することにより、自転車等の急な飛び出しがあった場合の衝突可能性の判定をより適切に行うことができる。

また、好ましくは、進路推定手段は、自車両と衝突対象物との距離が短くなるほど、将来進路の推定に用いる衝突対象物の位置のデータ数を少なく設定して、衝突対象物の将来進路を推定する。

衝突対象物の位置を検出する際には、自車両から遠く離れるほど検出精度が低下し、これに伴って衝突対象物の将来進路の推定精度が低下するため、衝突可能性の誤判定が起きやすくなる。このため、自車両から遠い領域に存在する衝突対象物の将来進路を推定するときは、衝突対象物の位置のデータ数を多く設定して推定処理を行うのが好適である。しかし、自車両に近い領域において同様の処理を行った場合には、例えば衝突対象物を衝突直前に回避しても、古い位置データに引きずられて、回避行動をとったことを判定できない場合がある。このため、自車両に近い領域に存在する衝突対象物の将来進路を推定するときは、衝突対象物の位置のデータ数を少なく設定して推定処理を行うようにする。これにより、自車両と衝突対象物との距離に係わらず、自車両と衝突対象物との衝突可能性の判定を適切に行うことができる。

本発明によれば、自車両と衝突対象物との衝突可能性の判定を適切に行うことができる。これにより、両者の衝突をより確実に回避することが可能となる。

以下、本発明に係わる衝突判定装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる衝突判定装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態の衝突判定装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２を備えている。ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＰＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要構成部品としている。

ＥＣＵ２には、自車両の走行速度を検出する車速センサ３と、ステアリングの操舵角度を検出する操舵角センサ４と、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ５と、自車両の進路上に存在する衝突対象物（他車両、二輪車、自転車及び歩行者等）を検出するレーダ６と、自車両が走行する道路状況等を画像として認識する画像センサ７とが接続されている。レーダ６は、例えばミリ波レーダや赤外線レーダ等で構成され、自車両に対する衝突対象物の位置を測定する。

また、ＥＣＵ２には、警報器８と乗員保護装置９とが接続されている。警報器８としては、警報音を発するブザーや、警報表示を行うＬＥＤ等がある。乗員保護装置９としては、衝突時に乗員の前方への移動を防止するシートベルト巻き取り装置や、エアバック作動時の衝撃吸収効率を適正化するステアリングコラム移動装置等がある。

ＥＣＵ２は、車速センサ３、操舵角センサ４、ヨーレートセンサ５、レーダ６及び画像センサ７等の出力信号を入力し、所定の処理を行い、自車両と衝突対象物とが衝突する可能性があるかどうかを判断し、両者が衝突する可能性があるときに、必要に応じて警報器８及び乗員保護装置９を制御する。

図２は、ＥＣＵ２により実行される衝突判定処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まずレーダ６により検出された衝突対象物の位置データを入力する（手順Ｓ１０１）。衝突対象物の位置は、図３に示すように、ＸＹ座標系の座標値（Ｘ，Ｙ）として表される。なお、ＸＹ座標系の原点は、例えば自車両１０の前端中心としている。また、衝突対象物のＸ座標の位置Ｘは、衝突対象物における自車両１０の中心線に最も近い部分の位置（以下、横位置）である。従って、衝突対象物が自車両１０の中心線と交差しない場合には、衝突対象物の一側の端位置が衝突対象物の横位置Ｘとなる。

続いて、手順Ｓ１０１で入力した衝突対象物の位置データをメモリに保存する（手順Ｓ１０２）。このとき、図４に示すように、メモリはＮ点の座標位置（Ｘ_１，Ｙ_１）〜（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）を保存可能であり、新しい位置データを順次保存（バッファリング）してメモリ内の位置データを更新していく。

続いて、メモリに保存された最新の座標位置（Ｘ_１，Ｙ_１）に基づいて、自車両から衝突対象物までの距離を算出し、その距離に応じた処理母数（処理点数）を設定する（手順Ｓ１０３）。自車両から衝突対象物までの距離は、ＳＱＲＴ（Ｘ_１ ^２＋Ｙ_１ ^２）によって算出される。ここでいう処理母数とは、衝突対象物の将来進路の推定（後述）に使用する衝突対象物の位置データの数のことである。

処理母数は、図５に示すような母数選択マップから選択される。図５に示す母数選択マップでは、自車両から衝突対象物までの距離に応じた３つの処理母数が設定されている。具体的には、自車両から衝突対象物までの距離がＤ_１以下のときは、処理母数はＡ_１であり、自車両から衝突対象物までの距離がＤ_１〜Ｄ_２のときは、処理母数はＡ_２（＞Ａ_１）であり、自車両から衝突対象物までの距離がＤ_２以上のときは、処理母数はＡ_３（＞Ａ_２）である。

続いて、図３に示すように、手順Ｓ１０３で設定された処理母数に相当する最新のＡ点（Ａ＜Ｎ）の座標位置（Ｘ_１，Ｙ_１）〜（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）を用いて、衝突対象物の将来進路（予想進路）を推定する（手順Ｓ１０４）。このとき、将来進路を推定する手法としては、最小二乗法やＲＡＮＳＡＣ（Random Sample Consensus）法を用いる。

続いて、図３に示すように、手順Ｓ１０４で推定された衝突対象物の将来進路とＸＹ座標系のＸ軸との交点を算出する（手順Ｓ１０５）。なお、ＸＹ座標系のＸ軸は、自車両１０の前端中心を通り、自車両１０の車幅方向に延びる軸である。

続いて、メモリに保存された衝突対象物の最新位置のＸ座標値（最新横位置）Ｘ_１による補正を行う必要があるかどうかを判断する（手順Ｓ１０６）。具体的には、手順Ｓ１０５で算出された衝突対象物の将来進路とＸ軸との交点と、衝突対象物の最新横位置Ｘ_１とを比較し、将来進路とＸ軸との交点よりも最新横位置Ｘ_１のほうが自車両１０の中心線に近いときには、最新横位置Ｘ_１による補正を行う必要があると判断する。

このようにして最新横位置Ｘ_１による補正を行う必要があると判断されたときは、図６に示すような補正マップを用いて、自車両から衝突対象物までの距離に応じて最新横位置Ｘ_１による補正を行う（手順Ｓ１０７）。一方、最新横位置Ｘ_１による補正を行う必要がないと判断されたときは、上記の手順Ｓ１０７は実行しない。

図６に示す補正マップにおいては、自車両から衝突対象物までの距離に応じて、衝突対象物の将来進路についての重み係数αと衝突対象物の最新横位置Ｘ_１についての重み係数βを変えるようにしてある。具体的には、自車両から衝突対象物までの距離がＤ_１以上である遠・中距離領域では、将来進路についての重み係数αが１であり、最新横位置Ｘ_１についての重み係数βが０である。自車両から衝突対象物までの距離がＤ_１よりも短い近距離領域では、将来進路についての重み係数αが１から徐々に小さくなるように設定され、最新横位置Ｘ_１についての重み係数βが０から徐々に大きくなるように設定されている。そして、衝突対象物が自車両にかなり近くなると、将来進路についての重み係数αよりも最新横位置Ｘ_１についての重み係数βが大きくなる。なお、補正マップのパターンとしては、特に上記のものには限られない。

続いて、衝突対象物が自車両に衝突する可能性があるかどうかを判断する（手順Ｓ１０８）。具体的には、手順Ｓ１０６で最新横位置Ｘ_１による補正を行う必要がないと判断されたときは、手順Ｓ１０５で算出された衝突対象物の将来進路とＸ軸との交点が自車両の車幅内にあるかどうかによって、衝突可能性を判断する。

一方、手順Ｓ１０６で最新横位置Ｘ_１による補正を行う必要があると判断されたときは、衝突対象物の将来進路とＸ軸との交点に基づいた衝突判定式に重み係数αを掛け、衝突対象物の最新横位置Ｘ_１に基づいた衝突判定式に重み係数βを掛けることにより、最終的な衝突可能性を判断する。つまり、重み係数α，βは、衝突対象物と自車両との衝突可能性を判断する時の判断比率である。

手順Ｓ１０８で衝突対象物が自車両に衝突する可能性があると判断されたときは、警報を発するように警報器８を制御すると共に、乗員保護装置９を作動させるように制御する（手順Ｓ１０９）。

以上において、手順Ｓ１０１〜Ｓ１０４は、検出手段６により検出された衝突対象物の位置に基づいて、衝突対象物の将来進路を推定する進路推定手段を構成する。手順Ｓ１０５〜Ｓ１０８は、進路推定手段により推定された衝突対象物の将来進路に基づいて、自車両と衝突対象物との衝突可能性を判断する衝突判断手段を構成する。

このように本実施形態の衝突判定装置１においては、衝突対象物が自車両に対して遠・中距離領域に存在するときは、衝突対象物の将来進路に基づいて両者の衝突可能性を判定し、衝突対象物が自車両に対して近距離領域に存在するときは、衝突対象物の将来進路と衝突対象物の最新横位置Ｘ_１とに基づいて両者の衝突可能性を判定する。

ところで、ミリ波レーダ等のレーダ６により衝突対象物を測定する場合には、図７に示すように、自車両１０から遠くなるほど測定精度が低下し、測定点が大きくばらつくようになる。また、直線近似により衝突位置を予測する場合には、同じ誤差でも遠距離になるほど衝突位置の予測に誤差が大きく反映される。このため、衝突対象物が自車両１０から遠距離領域に存在する状態で衝突可能性の判定を行うと、衝突する衝突対象物がレーダ６の測定誤差により衝突しないと判定されることがある。また、衝突判定の閾値を高くすると、衝突しない衝突対象物が衝突すると判定されることがある。このとき、衝突対象物の位置を時系列的に測定した数多くの測定点を使って処理を行うことで、そのような誤判定を抑制することができる。

しかし、衝突対象物が自車両から近距離領域に存在する状態で、上記と同様に数多くの測定点を用いて処理を行うと、例えば図７に示すように、自車両１０が衝突直前で衝突対象物を回避する行動をとった場合に、時系列的に古い位置データに引きずられて、自車両１０が衝突対象物を回避せずに衝突すると判定されてしまう可能性がある。

これに対し本実施形態では、衝突対象物の将来進路を予測する際に、自車両から衝突対象物までの距離に応じて進路予測に使用する処理母数（衝突対象物の位置データの数）を変えるようにしたので、上記の不具合を解消することができる。

即ち、衝突対象物が自車両に対して遠距離領域に存在する状態では、レーダ６による測定精度が低いことを補うために処理母数を増やして衝突対象物の将来進路を予測するので、衝突対象物と自車両との衝突可能性の判定精度を向上させることができる。また、衝突対象物が自車両に対して近距離領域に存在する状態では、レーダ６による測定精度が確保される。このため、処理母数を減らして衝突対象物の将来進路を予測することで、進路予測の処理応答性を高くしつつ、衝突対象物に対する自車両の回避行動の判定を確実に行うことができる。

また、自車両に近い領域に存在している自転車や歩行者等の衝突対象物が自車両の前方に急に飛び出したような場合には、衝突対象物の位置が急に大きく変化することになる。このため、実際には衝突対象物が自車両に衝突する可能性が高いにも拘わらず、衝突対象物の将来進路としては、図８に示すように自車両１０に衝突しないように予想されてしまう可能性がある。

これに対し本実施形態では、衝突対象物が自車両に対して近距離領域に存在する状態では、衝突対象物の将来進路の推定結果だけでなく、衝突対象物の最新横位置Ｘ_１も考慮して、衝突対象物と自車両との衝突可能性を判定する。このため、例えば衝突対象物の将来進路とＸ軸との交点が自車両の車幅内になくても、衝突対象物の瞬時横位置Ｘ_１が自車両の車幅内にあれば、衝突対象物が自車両に衝突する可能性があると判定されるようになる。従って、自転車等の急な飛び出しがあっても、自転車等と自車両との衝突可能性の判定を正確に行うことができる。

以上のように本実施形態によれば、自車両と衝突対象物との衝突可能性の判定を適切に行うことができる。これにより、例えば乗員保護装置９を有効に作動させて、衝突回避を確実に行うことが可能となる。

本発明に係わる衝突判定装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１に示したＥＣＵにより実行される衝突判定処理手順の詳細を示すフローチャートである。自車両に対する衝突対象物の位置及びその時の衝突対象物の将来進路をＸＹ座標系で表した図である。衝突対象物の位置データをメモリに保存するイメージを示す図である。自車両から衝突対象物までの距離と処理母数（処理点数）との関係を表す母数選択マップの一例を示すグラフである。自車両から衝突対象物までの距離と重み係数（判断比率）との関係を表す補正マップの一例を示すグラフである。自車両に対する衝突対象物の位置の一例を示す図である。自車両に対する衝突対象物の位置の他の例及びその時の衝突対象物の将来進路を示す図である。

符号の説明

１…衝突判定装置、２…ＥＣＵ（軌跡推定手段、衝突判断手段）、６…レーダ（検出手段）。

Claims

自車両の進路上に存在する衝突対象物の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された衝突対象物の位置に基づいて、前記衝突対象物の将来進路を推定する進路推定手段と、
前記進路推定手段により推定された衝突対象物の将来進路に基づいて、前記自車両と前記衝突対象物との衝突可能性を判断する衝突判断手段とを備え、
前記衝突判断手段は、前記自車両と前記衝突対象物との距離が所定値以下になると、前記衝突対象物の将来進路と前記検出手段により検出された衝突対象物の最新位置とに基づいて、前記自車両と前記衝突対象物との衝突可能性を判断することを特徴とする衝突判定装置。
前記衝突判断手段は、前記自車両と前記衝突対象物との距離が短くなるほど、前記衝突対象物の将来進路に基づく判断比率を低く設定すると共に前記衝突対象物の最新位置に基づく判断比率を高く設定して、前記自車両と前記衝突対象物との衝突可能性を判断することを特徴とする請求項１記載の衝突判定装置。
前記進路推定手段は、前記自車両と前記衝突対象物との距離が短くなるほど、将来進路の推定に用いる前記衝突対象物の位置のデータ数を少なく設定して、前記衝突対象物の将来進路を推定することを特徴とする請求項１または２記載の衝突判定装置。