JP2009139228A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダを用いた物体検出において物体を高精度に検出する物体検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】物体検出装置１であって、物体の位置を検出するレーダ検出手段２と、レーダ検出手段２で検出された各検出点の位置におけるレーダ検出手段２の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する閾値設定手段３と、レーダ検出手段２で検出された各検出点を閾値設定手段３で設定された閾値に基づいてグルーピングするグルーピング手段３と、グルーピング手段３でグルーピングされたグループの検出点を用いて物体を検出する物体検出手段３とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダによる検出点を用いて物体を検出する物体検出装置に関する。

近年、衝突防止装置、車間制御装置などの運転支援装置が開発されている。これら運転支援装置では、自車両の前方を走行する車両を検出することが重要となる。物体検出装置には、レーザレーダなどのレーダで検出した多数の検出点のうち所定の条件を満たす検出点同士をグルーピングし、そのグルーピングした各グループの検出点群から物体の情報を求める（特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００６−３８７５５号公報 特開２００７−２１２４１８号公報

レーザレーダの場合、レーザ光を所定の角度間隔で放射状に照射するので、レーザレーダから距離が離れるほど距離分解能が悪化する。そのため、この距離分解能を考慮せずに同じ条件でグルーピングを行うと、レーザレーダから離れた位置に存在する物体に対する検出点については適切なグルーピングが行われない場合がある。その結果、例えば、１つの物体に対する検出点を複数のグループにグルーピングし、複数の物体として検出することがある。

そこで、本発明は、レーダを用いた物体検出において物体を高精度に検出する物体検出装置を提供することを課題とする。

本発明に係る物体検出装置は、物体の位置を検出するレーダ検出手段と、レーダ検出手段で検出された各検出点の位置におけるレーダ検出手段の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する閾値設定手段と、レーダ検出手段で検出された各検出点を閾値設定手段で設定された閾値に基づいてグルーピングするグルーピング手段と、グルーピング手段でグルーピングされたグループの検出点を用いて物体を検出する物体検出手段とを備えることを特徴とする。

この物体検出装置では、レーダ検出手段により電磁波を送信するとともにその反射してきた電磁波を受信し、その電磁波の送受信情報に基づいて物体に対する検出点を取得する。レーダ検出手段では所定角度毎に放射状に電磁波を送信するので、レーダ検出手段からの距離が遠くなるほど送信した電磁波の間隔が広くなり、距離分解能が悪化する。したがって、物体がレーザ検出手段から遠くに存在するほど、その物体に対する検出点の間隔が広くなる。そこで、物体検出装置では、閾値設定手段により各検出点の位置におけるレーダ検出手段の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する。そして、物体検出装置では、グルーピング手段により各検出点をその設定した閾値に基づいてグルーピングし、物体検出手段によりグルーピングした各グループの検出点を用いて物体を検出する。このように、この物体検出装置では、検出点の位置における距離分解能に応じてグルーピングの閾値を動的に変更することにより、距離分解能に応じて適切なグルーピングができ、物体を高精度に検出することができる。

本発明の上記物体検出装置では、レーダ検出手段で検出された２個の検出点間の距離を算出する距離算出手段を備え、閾値設定手段は、距離算出手段で用いた２個の検出点の各位置におけるレーダ検出手段の距離分解能のうち大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定し、グルーピング手段は、距離算出手段で算出された２個の検出点間の距離が閾値設定手段で設定された閾値未満の場合には当該２個の検出点を同一のグループとする構成としてもよい。

この物体検出装置では、距離算出手段により２個の検出点間の距離をそれぞれ算出する。そして、物体検出装置では、閾値設定手段によりその２個の検出点の各位置における距離分解能を比較し、大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する。さらに、物体検出装置では、グルーピング手段により２個の検出点間の距離が設定した閾値未満の場合にはその２個の検出点を同一のグループとする。このように、物体検出装置では、グルーピング対象の２個の検出点の各位置における距離分解能のうち大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を動的に変更することにより、その２個の検出点を同一のグループにしてよいか否か（つまり、同一の物体に対する検出点であるか否か）を高精度に判定することができる。

本発明は、検出点の位置におけるレーダ検出手段の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を変更することにより、物体を高精度に検出することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る物体検出装置の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る物体検出装置を、車両に搭載される障害物検出装置に適用する。本実施の形態に係る障害物検出装置は、車両周辺の障害物（例えば、他車両、自転車、歩行者）を検出し、検出した障害物情報を車間制御装置、衝突防止装置などの運転支援装置に提供する。検出方向としては、車両の全周方向でもよいし、あるいは、前方、側方、後方などの目的に応じた方向だけでもよい。

図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る障害物検出装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。図２は、図１のＥＣＵにおけるグルーピング手法の説明図である。図３は、グルーピングの結果の一例であり、（ａ）が従来のグルーピング手法による結果であり、（ｂ）が図１のＥＣＵにおけるグルーピング手法による結果である。

障害物検出装置１は、レーザ光を利用したレーダによって検出点を取得し、２個の検出点間の距離に基づいてグルーピングし、グルーピングした各グループの検出点から障害物情報を求める。特に、障害物検出装置１では、グルーピング精度を向上させるために、検出点の位置におけるレーダの距離分解能に応じてグルーピングの閾値を変更する。そのために、障害物検出装置１は、レーザレーダ２及びＥＣＵ[Electronic Control Unit]３を備えている。

なお、本実施の形態では、レーザレーダ２が特許請求の範囲に記載するレーザ検出手段に相当し、ＥＣＵ３における各処理が特許請求の範囲に記載する閾値設定手段、グルーピング手段、物体検出手段及び距離算出手段に相当する。

レーザレーダ２は、レーザ光を利用して物体を検出するレーダである。レーザレーダ２は、障害物の検出方向（検出領域）に応じて１個又は複数個設けられ、障害物の検出方向に応じて車両の所定の箇所（例えば、前端の中央）に取り付けられる。レーザレーダ２では、一定時間毎に、レーザ光を左右方向の所定角度毎に出射し、反射してきたレーザ光を受光する。レーザ光を受光する毎に、レーザレーダ２では、少なくとも、出射から受光までの時間に基づいて検出点（反射点）との相対距離を算出するとともにレーザ光の出射角度から検出点（反射点）との相対方向を算出する。そして、レーザレーダ２では、一定時間毎に、１回のスキャンで検出できた全ての検出点についての情報（相対距離、相対方向など）をレーダ信号としてＥＣＵ３に送信する。

図２に示すように、レーザレーダ２からは所定角度間隔でレーザ光Ｌ１，Ｌ２・・・が放射状に出射される。そのため、レーザレーダ２から近い位置でのレーザ光Ｌ１，Ｌ２間の間隔ＤＮと遠い位置でのレーザ光Ｌ１，Ｌ２間の間隔ＤＤとを比較すると、遠い位置での間隔ＤＤの方が広くなる。つまり、レーザレーダ２から遠くの位置ほど、レーザレーダ２の距離分解能は大きくなり、検出点の間隔も広くなる。

ＥＣＵ３は、ＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットであり、障害物検出装置１を統括制御する。ＥＣＵ３では、一定時間毎に、レーザレーダ２からレーダ信号を受信する。そして、ＥＣＵ３では、一定時間毎に、レーダ信号に含まれる検出点の情報を用いて障害物検出処理を行い、障害物を検出できた場合にはその障害物の情報を障害物情報信号として運転支援装置に送信する。

障害物検出処理について説明する。ＥＣＵ３では、検出点の情報を取得すると、１回のスキャンで検出された検出点と同数のラベル配列をＲＡＭの所定の領域に確保し、ラベル配列を初期化する。ラベル配列は各検出点のグループの番号を格納する配列であり、同じグループの番号の検出点が同一のグループ（障害物）となる。

ＥＣＵ３では、１回のスキャンで検出された全ての検出点の中から２個の検出点の組み合わせを順次抽出し、全ての組み合わせについて以下の処理を行う。まず、ＥＣＵ３では、抽出した各検出点の相対距離、相対方向などに基づいて、２個の検出点間の距離を算出する。次に、ＥＣＵ３では、抽出した２個の検出点の各位置（レーザレーダ２からの距離）における距離分解能をそれぞれ算出する。そして、ＥＣＵ３では、２つの距離分解能を比較し、大きい方の距離分解能（すなわち、レーザレーダ２から遠方の検出点の位置での距離分解能）に応じてグルーピングの閾値を設定する。ここでは、大きい方の距離分解能をそのまま閾値に設定してもよいし、あるいは、多少余裕を持たせるために、安全係数（１より大きい係数）を大きい方の距離分解能に乗算した値を閾値としてもよい。したがって、閾値としては、レーザレーダ２から遠方の検出点の位置での距離分解能自体かあるいはその距離分解能より多少大きい値が設定される。次に、ＥＣＵ３では、算出した検出点間距離と設定した閾値とを比較し、検出点間距離が閾値未満の場合にその２個の検出点に同じ番号のラベルを付与する。なお、検出点間距離が閾値未満となり、同じ番号のラベルを付与する２個の検出点のうち一方の検出点に既にラベルが付与されている場合、他方の検出点にはその一方の検出点に既に付与されている番号のラベルを付与する。

図２に示す例では、検出点Ｐ１と検出点Ｐ２の組み合わせの場合、検出点Ｐ１と検出点Ｐ２とはレーザレーダ２から同程度の位置でありかつレーザレーダ２から比較的近い位置にあるので、小さい値の閾値が設定される。しかし、検出点Ｐ１と検出点Ｐ２との間隔も狭いので、検出点Ｐ１，Ｐ２間の距離はその小さい閾値未満となり、検出点Ｐ１と検出点Ｐ２とは同じラベルが付与される。検出点Ｐ８と検出点Ｐ９の組み合わせの場合、検出点Ｐ８と検出点Ｐ９とはレーザレーダ２から同程度の位置でありかつレーザレーダ２から比較的遠い位置にあるので、大きい値の閾値が設定される。そのため、検出点Ｐ８と検出点Ｐ９との間隔は比較的広いが、検出点Ｐ８，Ｐ９間の距離はその大きい閾値未満となり、検出点Ｐ８と検出点Ｐ９とは同じラベルが付与される。検出点Ｐ１と検出点Ｐ８の組み合わせの場合、検出点Ｐ８は検出点Ｐ１よりレーザレーダ２から遠い位置にあるので、検出点Ｐ８の位置に応じた大きい値の閾値が設定される。しかし、検出点Ｐ１と検出点Ｐ８との間隔は非常に広いので、検出点Ｐ１，Ｐ８間の距離はその大きい閾値以上となり、検出点Ｐ１と検出点Ｐ８とは同じラベルが付与されない。

２個の検出点の全ての組み合わせについての処理が終了すると、ＥＣＵ３では、ラベルが付与されていない検出点について新しい番号のラベルを付与する。つまり、検出点間距離が閾値未満となる検出点の組み合わせのない検出点については、異なる番号をそれぞれ付与する。そして、ＥＣＵ３では、ラベル配列における各検出点のラベルの番号に基づいて、同じ番号の検出点を同じグループに分ける。さらに、ＥＣＵ３では、グループ毎に、グループに含まれる全ての検出点の相対位置、相対方向などからグループ（すなわち、障害物）の位置、大きさ、速度、移動方向などを算出する。速度や移動方向については、前時刻の障害物情報を利用し（前々時刻などの更に過去の障害物情報も利用してもよい）、前時刻の位置からの変化に基づいて算出される。なお、グループの検出点の数が所定数未満のグループについては、障害物とは認定せず、障害物の情報を算出しない。

図２の例では、検出点Ｐ１，・・・，Ｐ７が同じ番号のラベルが付与され、グループＧ１が形成され、検出点Ｐ８，・・・，Ｐ１１が同じ番号のラベルが付与され、グループＧ２が形成される。

図３に示す例は、レーザレーダ２から所定角度毎に出射されたレーザ光が他車両の前面から左側面にかけて反射し、多数の検出点Ｐ１，Ｐ２，・・・が得られたものである。この例の場合、他車両の左前端部（検出点Ｐ５，Ｐ６）がレーザレーダ２に最も近く、左側面の後方側（検出点Ｐ１２など）ほどレーザレーダ２から離れた位置となっているので、左側面の後方側ほど検出点間隔（検出点Ｐ１１，Ｐ１２間など）が広くなっている。そのため、従来のグルーピング手法による同一の閾値で検出点間距離を判定すると、図３（ａ）に示すように、複数個のグループＧａ１，Ｇａ２，・・・にグルーピングされる。しかし、ＥＣＵ３におけるグルーピング手法による閾値を距離分解能に応じて変更すると、図３（ｂ）に示すように、１個のグループＧｂ１にグルーピングされる。

図１を参照して、障害物検出装置１における動作について説明する。特に、ＥＣＵ３における処理については図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、図１のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。

レーザレーダ２では、一定時間毎に、左右方向の所定角度毎にレーザ光を出射するとともにその反射光を受光する。そして、レーザレーダ２では、各検出点についての情報を算出し、レーダ信号をＥＣＵ３に送信する。

レーダ信号を受信する毎（一定時間毎）に、ＥＣＵ３では、検出点の情報を取得する（Ｓ１）。そして、ＥＣＵ３では、取得した検出点と同数のラベル配列を用意し、そのラベル配列を初期化する（Ｓ２）。

ＥＣＵ３では、取得した検出点の中から２個の検出点の組み合わせを順次抽出する。そして、ＥＣＵ３では、２個の検出点の位置に基づいて検出点間の距離を算出する（Ｓ３）。さらに、ＥＣＵ３では、２個の検出点の各位置での距離分解能をそれぞれ算出し、大きい方の距離分解能に応じて閾値を設定する（Ｓ４）。そして、ＥＣＵ３では、検出点間距離が閾値未満か否かを判定し、閾値未満の場合にはその２個の検出点に同じ番号のラベルを付与する（Ｓ５）。

ＥＣＵ３では、２個の検出点の全ての組み合わせについての処理が終了したか否かを判定する（Ｓ６）。Ｓ６にて全ての組み合わせについての処理が終了していないと判定した場合、ＥＣＵ３では、Ｓ３に戻って、次の２個の検出点の組み合わせを抽出し、この組み合わせについての処理を行う。

Ｓ６にて全ての組み合わせについての処理が終了したと判定した場合、ＥＣＵ３では、ラベルが付与されていない検出点に対して新しい番号のラベルをそれぞれ付与する（Ｓ７）。そして、ＥＣＵ３では、各検出点をラベルの番号に応じてグループ分けする（Ｓ８）。さらに、ＥＣＵ３では、グループ毎に、各グループに含まれる検出点の情報に基づいて障害物の情報を算出する（Ｓ９）。そして、ＥＣＵ３では、その障害物の情報を障害物情報信号として運転支援装置に送信する。

この障害物検出装置１によれば、グルーピング対象の２個の検出点の各位置におけるレーザレーダ２の距離分解能のうち大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を動的に変更することにより、その２個の検出点を同一のグループにしてよいか否かを高精度に判定することができる。その結果、適切なグルーピングを行うことができ、障害物を高精度に検出することができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では車両に搭載される障害物検出装置に適用したが、衝突防止装置、車間制御装置などの運転支援装置や周辺監視装置などの他の装置にも適用可能である。また、検出対象としては、車両周辺の障害物以外にも、物体検出装置の使用用途に応じて様々な物体を検出することも可能である。また、搭載対象としては、車両以外にも、ロボットなどの他のものに搭載することも可能である。

また、本実施の形態ではレーダ検出手段としてレーザレーダを用いる構成としたが、ミリ波レーダなどの他のレーダを用いてもよい。

本実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。 図１のＥＣＵにおけるグルーピング手法の説明図である。 グルーピングの結果の一例であり、（ａ）が従来のグルーピング手法による結果であり、（ｂ）が図１のＥＣＵにおけるグルーピング手法による結果である。 図１のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…障害物検出装置、２…レーザレーダ、３…ＥＣＵ

Claims (2)

1. 物体の位置を検出するレーダ検出手段と、
   前記レーダ検出手段で検出された各検出点の位置におけるレーダ検出手段の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記レーダ検出手段で検出された各検出点を前記閾値設定手段で設定された閾値に基づいてグルーピングするグルーピング手段と、
   前記グルーピング手段でグルーピングされたグループの検出点を用いて物体を検出する物体検出手段と
   を備えることを特徴とする物体検出装置。
2. 前記レーダ検出手段で検出された２個の検出点間の距離を算出する距離算出手段を備え、
   前記閾値設定手段は、前記距離算出手段で用いた２個の検出点の各位置におけるレーダ検出手段の距離分解能のうち大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定し、
   前記グルーピング手段は、前記距離算出手段で算出された２個の検出点間の距離が前記閾値設定手段で設定された閾値未満の場合には当該２個の検出点を同一のグループとすることを特徴とする請求項１に記載する物体検出装置。

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