JP2009042087A - 車両用物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切に物体を検知する。
【解決手段】車両用物体検知装置を、自車周辺の所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの電磁波の反射波を受信するレーダ装置１５と、電磁波が物体の表面上で反射する際の反射点を算出する反射点算出部３２と、電磁波毎の反射点同士の間隔が第１所定値未満の反射点同士を同一のセグメントに存在すると認識するセグメント設定部３４と、セグメントの重心を算出する重心算出部３５と、重心に基づいて自車と物体との相対速度を算出する相対速度算出部３６とを備えて構成した。セグメント設定部３４は、第１セグメントを構成する第１反射点と第２セグメントを構成する第２反射点との間隔が第２所定値未満であり、且つ、第１セグメントと第２セグメントとの相対速度の相関値が第３所定値以上の場合に、同一のセグメントであると認識する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用物体検知装置に関する。

従来、例えば、自車前方にレーザ光を走査しつつ照射し、自車周辺に存在する物体からの反射光により物体の表面上の反射点を検知し、これらの複数の反射点から物体の位置および相対速度を取得し、次回の処理での物体の中心位置を予測して、物体に対する検索範囲を設定することで、自車周辺の複数の物体を判別する物体認識装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３４７４８９号公報

ところで、上記従来技術に係る物体認識装置においては、物体の表面上の複数の反射点から物体の位置および相対速度を検知しているが、例えば自車の進行方向を横切る他車両等に対して検知される反射点のように、車体表面でのレーザ光の反射強度の変動に起因して、相対的に反射強度が弱い車両中央部での反射点が検知されず、相対的に反射強度が強い車両前部および車両後部のみでの反射点が検知されると、単一の物体が複数の異なる物体として認識されてしまう虞がある。
また、例えば四輪車と二輪車とが近接した状態で並走する場合等のように、複数の反射点から得られる相対速度（つまり、移動ベクトルの方向および大きさ）だけでは複数の物体を分離して認識することが困難となる場合があり、適切な物体認識を行うことができなくなるという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、適切に物体を検知することが可能な車両用物体検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る車両用物体検知装置は、所定の時間間隔で自車周辺の所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの前記電磁波の反射波を受信する発受信手段（例えば、実施の形態でのレーダ装置１５）と、前記発受信手段によって発信された前記電磁波が前記物体の表面上で反射する際の反射点を算出する反射点算出手段（例えば、実施の形態での反射点算出部３２）と、前記電磁波毎の前記反射点同士の間隔が第１所定値未満の前記反射点同士を同一のセグメントに存在すると認識するセグメント化手段（例えば、実施の形態でのセグメント設定部３４）と、前記セグメントの重心を算出する重心算出手段（例えば、実施の形態での重心算出部３５）と、前記重心に基づいて自車と前記物体との相対速度を算出する相対速度算出手段（例えば、実施の形態での相対速度算出部３６）とを備え、前記セグメント化手段は、第１セグメントを構成する第１反射点と第２セグメントを構成する第２反射点との間隔が第２所定値未満であり、且つ、前記第１セグメントの相対速度と前記第２セグメントの相対速度との相関値が第３所定値以上の場合に、前記第１セグメントと前記第２セグメントとを同一のセグメントであると認識する。

さらに、本発明の第２態様に係る車両用物体検知装置では、前記反射点算出手段は、前記第１セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も遅い反射点を前記第１反射点とし、前記第２セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も早い反射点を前記第２反射点とし、前記セグメント化手段は、前記第１セグメントを構成する反射点と前記第２セグメントを構成する反射点との組み合わせ毎での前記反射点同士の間隔のうちで、前記第１及び前記第２反射点同士の間隔が最小となる場合に前記第１セグメントと前記第２セグメントとを同一のセグメントであると認識する。

本発明の第１態様に係る車両用物体検知装置によれば、第１セグメントを構成する第１反射点と第２セグメントを構成する第２反射点との間隔が第２所定値未満であり、且つ、第１セグメントの相対速度と第２セグメントの相対速度との相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）が第３所定値以上の場合には、第１セグメントと第２セグメントとを同一のセグメントであると認識することにより、単一の物体に対する反射点から第１セグメントと第２セグメントとが構成された場合であっても、単一の物体が複数の異なる物体として認識されてしまうことを防止することができる。

本発明の第２態様に係る車両用物体検知装置によれば、例えば水平方向等の適宜の方向において走査しつつ電磁波を発信した際に、単一の物体に対する反射点から第１セグメントと第２セグメントとが構成された場合であっても、例えば走査方向の後方側での第１セグメントにおいて最も遅いタイミングで算出された第１反射点と、例えば走査方向の前方側での第２セグメントにおいて最も早いタイミングで算出された第２反射点とは、電磁波の走査方向において隣り合うことになり、第１セグメントを構成する適宜の反射点と第２セグメントを構成する適宜の反射点との組み合わせでの反射点同士間の間隔に対し、第１反射点と第２反射点との組み合わせでの反射点同士間の間隔は最小となる。これにより、単一の物体に対する反射点から第１セグメントと第２セグメントとが構成された場合であっても、単一の物体が複数の異なる物体として認識されてしまうことを防止することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置について添付図面を参照しながら説明する。
この発明の実施形態に係る車両用物体検知装置１０は、例えば図１に示すように、ヨーレートセンサ１１と、舵角センサ１２と、車速センサ１３と、ナビゲーション装置１４と、レーダ装置１５と、制御装置１６と、ブレーキアクチュエータ１７と、警報装置１８とを備えて構成されている。

ヨーレートセンサ１１は自車両のヨーレート、つまり車両重心の上下方向軸回りの回転角であるヨー角の変化量を検出する。
舵角センサ１２は自車両の操舵角（例えば、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさ）に応じた実舵角（転舵角）を検出する。
車速センサ１３は自車両の速度（車速）を検出する。
ナビゲーション装置１４は、例えば人工衛星や基地局等から受信した測位信号、あるいは、各センサ１１，１３の検出信号に基づく自律航法の算出処理から自車の現在位置を検出すると共に、この現在位置の情報に基づいて所定の道路データに対するマップマッチングを行い、現在位置の検出結果を補正する。そして、この現在位置、あるいは、各種の入力装置（例えば、タッチパネル等）を介して操作者により入力された適宜の位置情報に対して、モニタ（図示略）上での地図表示を制御すると共に、経路探索や経路誘導等の処理を行う。

レーダ装置１５は、例えばレーザ光やミリ波等の電磁波を自車の進行方向前方の検知領域に向けて発信すると共に、この発信された電磁波が検知領域内に存在する物体によって反射されることで生じた反射波を受信するビームスキャン型のレーダ２１と、発信した電磁波と受信した電磁波（反射波）とを混合してビート信号を生成する制御部２２とを備えて構成されている。
このレーダ装置１５の検知領域は、三次元での角度方向に対して設定された複数の走査領域に分割されており、レーダ装置１５は複数の走査領域に分割された検知領域を走査する。

制御装置１６は、例えば、自車軌跡推定部３１と、反射点算出部３２と、反射点記憶部３３と、セグメント設定部３４と、重心算出部３５と、相対速度算出部３６と、車両制御部３７とを備えて構成されている。

自車軌跡推定部３１は、各センサ１１，１２，１３の検出信号およびナビゲーション装置１４にて算出された自車の現在位置の情報に基づき自車の走行軌跡を推定する。

反射点算出部３２は、レーダ装置１５の制御部２２から出力されるビート信号に基づき、レーダ２１によって受信された反射波が生成された位置、つまりレーダ２１から発信された電磁波が自車の外界に存在する物体の表面上で反射した際の反射点を算出する。
反射点記憶部３３は、レーダ装置１５の走査に伴って算出される複数の反射点を記憶する。

セグメント設定部３４は、反射点算出部３２および反射点記憶部３３から取得される複数の反射点を各走査領域毎に同一物体に係るグループに区分けするために、各走査領域毎において、複数の反射点に対して反射点同士間の距離が所定の第１所定値未満であるか否かの判定処理を行い、同一物体に係るグループを生成する。そして、各走査領域毎に生成されたグループに対し、同一物体に係るグループを複数の走査領域間（例えば、三次元空間にて隣り合う走査領域間）を跨いで結合するために、複数の走査領域間で互いのグループ同士が同一物体に係るか否かを判定し、この判定結果に応じて同一物体に係るグループ同士を結合してセグメントを生成する。

また、セグメント設定部３４は、時系列をなす複数のセグメントに対し、任意の自然数Ｎによる（Ｎ−１）時点でのセグメントとＮ時点でのセグメントとが同一であるか否かを判定するために、重心算出部３５にて（Ｎ−１）時点でのセグメントに対してカルマンフィルタ等により推定された１時点先（つまり、Ｎ時点）での重心位置と、重心算出部３５にて算出されたＮ時点でのセグメントの重心位置とが近接しているか否かを判定する。

さらに、セグメント設定部３４は、重心算出部３５にて算出された各セグメントの重心に基づき相対速度算出部３６にて算出された各セグメントの相対速度に対して、例えば時系列をなす（Ｎ−１）時点でのセグメントの相対速度とＮ時点でのセグメントの相対速度との相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）が高いか否かを判定する。

そして、セグメント設定部３４は、（Ｎ−１）時点でのセグメントにより推定された１時点先（つまり、Ｎ時点）での重心位置と、Ｎ時点でのセグメントの重心位置とが近接しており、かつ、（Ｎ−１）時点でのセグメントの相対速度とＮ時点でのセグメントの相対速度との相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）が高いと判定した場合には、（Ｎ−１）時点でのセグメントとＮ時点でのセグメントとを同一のセグメントであると認識する。

さらに、セグメント設定部３４は、セグメントの分離または融合に対する処理として、例えば、互いに異なる適宜の第１セグメントおよび第２セグメントに対し、第１セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も遅い反射点を第１反射点とし、第２セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も早い反射点を第２反射点とし、第１セグメントを構成する反射点と第２セグメントを構成する反射点との組み合わせ毎での反射点同士の間隔のうちで、第１及び第２反射点同士の間隔が最小となる場合には、第１セグメントと第２セグメントとを同一のセグメント（つまり、単一のセグメント）であると認識する。第１及び第２反射点同士の間隔が最小ではなく、反射点同士の間隔が最小となる他の組み合わせが存在する場合には、第１セグメントと第２セグメントとを互いに異なるセグメント（つまり、複数の異なるセグメント）であると認識する。

例えば図２（ａ）に示すように、第１セグメントを構成する反射点と第２セグメントを構成する反射点との組み合わせ毎での反射点同士の間隔のうちで、第１及び第２反射点同士の間隔Ｌが最小となる場合には、第１セグメントと第２セグメントとは、同一のセグメント（つまり、単一のセグメント）であって、単一の物体（例えば、単一の他車両等）に対して設定されたセグメントであると認識される。
一方、例えば図２（ｂ）に示すように、第１セグメントを構成する反射点と第２セグメントを構成する反射点との組み合わせ毎での反射点同士の間隔のうちで、第１及び第２反射点同士の間隔Ｌ（＞Ｌｂ＞Ｌａ）が最小ではなく、反射点同士の間隔が最小となる他の組み合わせ（例えば、図２（ｂ）での間隔Ｌａに対応する第１反射点と反射点ａとの組み合わせ）が存在する場合には、第１セグメントと第２セグメントとは、互いに異なるセグメント（つまり、複数の異なるセグメント）であって、複数の異なる物体（例えば、複数の他車両等）に対して設定されたセグメントであると認識される。

車両制御部３７は、例えば相対速度算出部３６から出力される自車と物体との相対速度に応じて、警報の出力タイミングおよび出力内容等を設定すると共に、物体と自車との衝突発生を回避あるいは衝突発生時の被害を軽減するようにして自車の走行状態を制御する走行制御の実行タイミングおよび制御内容（例えば、減速制御時の減速度等）等を設定する。そして、設定した制御内容に応じて、ブレーキアクチュエータ１７による減速動作を制御する制御信号や自車の操舵機構（図示略）の操向動作を制御する制御信号や警報装置１８の報知動作を制御する制御信号等を出力する。

警報装置１８は、例えば、触覚的伝達装置と、視覚的伝達装置と、聴覚的伝達装置とを備えて構成されている。
触覚的伝達装置は、例えばシートベルト装置や操舵制御装置等であって、車両制御部３７から入力される制御信号に応じて、例えばシートベルトに所定の張力を発生させて自車の乗員が触覚的に知覚可能な締め付け力を作用させたり、例えばステアリングホイールに自車両の運転者が触覚的に知覚可能な振動（ステアリング振動）を発生させることによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
視覚的伝達装置は、例えば表示装置等であって、車両制御部３７から入力される制御信号に応じて、例えば表示装置に所定の警報情報を表示したり、所定の警報灯を点滅させることによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
聴覚的伝達装置は、例えばスピーカ等であって、車両制御部３７から入力される制御信号に応じて所定の警報音や音声等を出力することによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。

本実施の形態による車両用物体検知装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用物体検知装置１０の動作、特に、レーダ装置１５の走査に伴って算出される複数の反射点を処理する動作について説明する。

先ず、例えば図３に示すステップＳ０１においては、各走査領域毎にレーダ装置１５の走査に伴って算出される複数の反射点を同一物体に係るグループに区分けするために、各走査領域毎において、複数の反射点に対して反射点同士間の距離が所定の第１所定値未満であるか否かの判定処理を行い、この判定結果が「ＹＥＳ」となる反射点同士を同一グループに区分けする。

次に、ステップＳ０２においては、各走査領域毎に生成されたグループに対し、同一物体に係るグループを複数の走査領域間（例えば、三次元空間にて隣り合う走査領域間）を跨いで結合するために、複数の走査領域間で互いのグループ同士が同一物体に係るか否かを判定し、この判定結果に応じて同一物体に係るグループ同士を結合してセグメントを生成する。

次に、ステップＳ０３においては、時系列をなす複数のセグメントに対し、任意の自然数Ｎによる（Ｎ−１）時点でのセグメントとＮ時点でのセグメントとが同一であるか否かを判定するために、（Ｎ−１）時点でのセグメントに対してカルマンフィルタ等により推定された１時点先（つまり、Ｎ時点）での重心位置と、Ｎ時点でのセグメントの重心位置とが近接しているか否かを判定し、この判定結果が「ＹＥＳ」となるセグメント同士を同一のセグメントであると認識する。

次に、ステップＳ０４においては、後述するセグメントの分離または融合に対する分離融合処理を実行し、一連の処理を終了する。

以下に、上述したステップＳ０４での分離融合処理について説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ１１においては、適宜のセグメントを第１セグメントとして、この第１セグメントを構成する反射点のうちで、算出されたタイミングが最も遅い反射点（あるいは最も早い反射点）を第１反射点とし、例えば、第１反射点との間隔が第２所定値未満となる反射点を具備する他のセグメントが存在するか否か等の判定処理により、この第１反射点の周辺に融合対象となる他のセグメントが存在するか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１２に進む。

そして、ステップＳ１２においては、融合対象となる他のセグメントを第２セグメントとして、第１セグメントの第１反射点と、第２セグメントを構成する複数の反射点毎との間の距離（反射点間距離）を算出する。
そして、ステップＳ１３においては、第２セグメントを構成する反射点のうちで、算出されたタイミングが最も早い反射点（あるいは最も遅い反射点）を第２反射点とし、複数の反射点間距離のうち、第１反射点と第２反射点との反射点間距離が最短であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進む。
なお、第１反射点が第１セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も遅い反射点である場合には、第２反射点は第２セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も早い反射点とされ、第１反射点が第１セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も早い反射点である場合には、第２反射点は第２セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も遅い反射点とされる。

そして、ステップＳ１４においては、第１セグメントの重心の相対速度に基づく移動ベクトルと、第２セグメントの重心の相対速度に基づく移動ベクトルとの相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）を算出する。
そして、ステップＳ１５においては、相関値が所定閾値（例えば、第３所定値）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１６に進む。

そして、ステップＳ１６においては、第１セグメントと第２セグメントとのうち認識時間（つまり、レーダ装置１５の走査に伴って反射点が取得されていた期間）がより長い方を基準として、第１セグメントと第２セグメントとを融合して単一のセグメントとして認識し、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による車両用物体検知装置１０によれば、第１セグメントを構成する第１反射点と第２セグメントを構成する第２反射点との間隔が第２所定値未満であり、且つ、第１セグメントの相対速度と第２セグメントの相対速度との相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）が第３所定値以上の場合には、第１セグメントと第２セグメントとを同一のセグメントであると認識することにより、単一の物体に対する反射点から第１セグメントと第２セグメントとが構成された場合であっても、単一の物体が複数の異なる物体として認識されてしまうことを防止することができる。また、複数の異なる物体が分離されずに認識されてしまうことを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置の構成図である。 セグメントの一例を示す図である。 図１に示す車両用物体検知装置の動作を示すフローチャートである。 図３に示す分離融合処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両用物体検知装置
１５ レーダ装置（発受信手段）
３２ 反射点算出部（反射点算出手段）
３４ セグメント設定部（セグメント化手段）
３５ 重心算出部（重心算出手段）
３６ 相対速度算出部（相対速度算出手段）

Claims (2)

1. 所定の時間間隔で自車周辺の所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの前記電磁波の反射波を受信する発受信手段と、
   前記発受信手段によって発信された前記電磁波が前記物体の表面上で反射する際の反射点を算出する反射点算出手段と、
   前記電磁波毎の前記反射点同士の間隔が第１所定値未満の前記反射点同士を同一のセグメントに存在すると認識するセグメント化手段と、
   前記セグメントの重心を算出する重心算出手段と、
   前記重心に基づいて自車と前記物体との相対速度を算出する相対速度算出手段とを備え、
   前記セグメント化手段は、第１セグメントを構成する第１反射点と第２セグメントを構成する第２反射点との間隔が第２所定値未満であり、且つ、前記第１セグメントの相対速度と前記第２セグメントの相対速度との相関値が第３所定値以上の場合に、前記第１セグメントと前記第２セグメントとを同一のセグメントであると認識することを特徴とする車両用物体検知装置。
2. 前記反射点算出手段は、前記第１セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も遅い反射点を前記第１反射点とし、前記第２セグメントを構成する反射点のうちで算出されたタイミングが最も早い反射点を前記第２反射点とし、
   前記セグメント化手段は、前記第１セグメントを構成する反射点と前記第２セグメントを構成する反射点との組み合わせ毎での前記反射点同士の間隔のうちで、前記第１及び前記第２反射点同士の間隔が最小となる場合に前記第１セグメントと前記第２セグメントとを同一のセグメントであると認識することを特徴とする請求項１に記載の車両用物体検知装置。

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