JP2009181471A - 車両用障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】障害物と非障害物の判別を容易に行うことが可能な車両用障害物検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】自車両から異なる領域へ向けて検出用波動を照射し、検出用波動に対して応答する反射波をとらえることにより自車両周辺の波動反射点位置情報を検出する検出装置を備え、前記検出装置により検出された波動反射点位置情報に基づき自車両周辺の物体が識別された際に、識別された該物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有する車両用障害物検出装置であって、前記検出装置は、自車両から所定角度で俯角方向に前記検出用波動を照射し、前記障害物判定手段は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの距離と前記所定角度の角度値とから算出される前記物体の高さに応じて、当該物体が障害物であるか否かを判定することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用障害物検出装置に関する。

従来、自動車等の車両において、自車両後方から接近してくる移動物体の存在を検出し、移動物体の存在を検出した場合にドライバへ注意を促す車両用後方モニタシステム（例えば特許文献１参照）が知られている。

特許文献１には、レーザレーダ，超音波センサ等の後方センサにより自車両後方に存在する物体の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて算出した物体の自車両に対する相対速度の正負に基づいて物体が自車両に接近しているか否かを判定する技術が開示されている。これによれば、判定結果に基づいて、自車両のドライバに後方から物体（通常は、自動車）が接近中である旨を警報ランプや警報ブザーをはじめとした視覚的表示や音声的表示により知らせることができるようになっている。

また、上記レーザレーダに関連する技術として、例えば特許文献２には、先行車両と自車両の距離の変化に追従して的確に複数の鉛直方向についてスキャンを行うことができるレーダ装置に係る技術が開示されている。
特開平１１−３３７６４４号公報 特開２００７−２９８４０９号公報

ところで、上記の移動物体に代表される障害物を検出するにおいて、検出される物体としては、車両等のいわゆる障害物と、駐車位置の目安等のために置かれている輪留めのような非障害物とが想定される。

この場合、障害物と非障害物を判別して、障害物を検出した場合に限って制動停止又は車両使用者への通知等を行うことが望ましい。言い換えると、輪留め等の道路面からの高さが低い障害物に対しては必ずしも制動停止等をしないことが望ましい。

しかしながら、上記従来技術において障害物と非障害物とを判別するためには、レーザレーダ等のセンサにより取得した情報を基に障害物であるかどうかの複雑な形状解析を行う必要がある等、容易にこれを行うことができないという問題があった。

また、例えば図１に示されるように、障害物検知センサを輪留め等の非障害物の高さの上限値＜h＜障害物の高さの下限値となるような高さhの位置にセンサを取り付けて、路面と平行に走査することで障害物のみを検出すること等も案として考えられる。

しかしながら、この方法では、取り付け位置の制約条件からｈの高さに取り付けられないケースが多々発生することになっていた。

本発明は、上記の点に鑑みて、この問題を解決するために発明されたものであり、障害物と非障害物の判別を容易に行うことが可能な車両用障害物検出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明における車両用障害物検出装置は、自車両から異なる領域へ向けて検出用波動を照射し、検出用波動に対して応答する反射波をとらえることにより自車両周辺の波動反射点位置情報を検出する検出装置を備え、前記検出装置により検出された波動反射点位置情報に基づき自車両周辺の物体が識別された際に、識別された該物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有する車両用障害物検出装置であって、前記検出装置は、自車両から所定角度で俯角方向に前記検出用波動を照射し、前記障害物判定手段は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの距離と前記所定角度の角度値とから算出される前記物体の高さに応じて、当該物体が障害物であるか否かを判定するように構成することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明における前記検出装置は、検出すべき障害物の下限高さの設定値より低い取り付け高さに配設されるように構成することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明における前記所定角度の角度値は、前記取り付け高さの値、検出したい物体までの自車両からの水平距離の設定値、及び、検出すべきでない物体の上限高さの設定値に基づいて算出されるように構成することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明における前記車両用障害物検出装置は、前記物体が識別された後の自車両の移動距離を測定する移動量測定手段を備え、現の自車両から前記物体までの水平距離は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの水平距離から前記移動量測定手段により測定された自車両の移動距離を減じることにより求められるように構成することができる。

本発明によれば、障害物と非障害物の判別を容易に行うことが可能な車両用障害物検出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を図面に基づき説明する。

［実施の形態］
（装置の構成）
図２は、本実施形態における車両用障害物検出装置を備えた車両の構成を示す図である。図２に示す車両（自動車）１は、主たる構成として、検出装置１１、制御ＥＣＵ１２を有する構成である。以下、検出装置１１、制御ＥＣＵ１２についてそれぞれ説明を行う。

検出装置１１は、所定の位置（例えばトランクリッドの上部）に配設され、自車両後方に存在する物体に係る情報を検出する装置である。なお、本実施形態では、検出装置１１として走査型の１次元距離センサであるレーザレーダのような安価なセンサを想定して説明を行う。但し、この場合に限らず例えば超音波センサ等種々の検出手段であってもよいものとする。

本実施形態における検出装置１１（以下、本項及び次項において「レーザレーダ１１」とする）は、図２に示されるように、当該車両１に所定の取り付け高さＨ（道路面からレーザレーダ１１のセンサ光軸中心までの高さ）で配設され、所定の俯角角度θ（道路面とレーザレーダ１１のセンサ光軸の傾き）で俯角方向に検出用波動としてのレーザ光を照射するように構成される。

このような構成により、レーザレーダ１１の発信部からレーザ光が発信されてから物体（ここでは物体２）で反射され受信部に戻るまでの応答時間（波動反射点位置情報）ｔを検出（取得）する。

具体的には、車両右側（図２において車両１の奥側）の側面から車両左側（図２において車両１の手前側）の側面に向かって１８０度右回転し、０度から１８０度までの各回転角毎に上記のデータを取得するものとする。例えば、単位回転角度＝１度ならば、０度，１度，２度・・・１８０度と、１周期において１８１のデータを取得することになる。なお、レーザレーダ１１により検出された検出データ（波動反射点位置情報）は、車両１内部の制御ＥＣＵ１２に入力される。

制御ＥＣＵ１２は、このようにして入力された検出データに基づき自車両周辺の物体を識別する物体識別手段及び物体が識別された際にはこの物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有するマイクロコントローラである。

なお、本実施形態における車両用障害物検出装置１０は、このようなレーザレーダ１１及び制御ＥＣＵ１２から構成されるものとするが、当該車両用障害物検出装置１０を備えた自動車等の車両を広義の意味での本発明における車両用障害物検出装置に対応するものとしてもよい。

（レーザレーダ１１の取り付け位置）
図２のレーザレーダ１１の取り付け位置についてさらに説明を行う。前述のように、レーザレーダ１１は車両１に所定の取り付け高さＨで配設され、俯角角度θで俯角方向にレーザ光を照射するように構成される。

ここで、この取り付け高さＨ及び俯角角度θについてより詳細に説明する。

本実施形態によれば、取り付け高さＨは検出すべき障害物（歩行者、自転車、自動2輪車、自動車等の移動物体）の高さの下限高さを示す下限設定値Hob_minより低くなるように予め設定される。例えばシステムの要求仕様から立っている幼児の平均身長（例えば0.8mとする）より高い物体を障害物として取り扱う場合には、これを障害物の高さの下限設定値と規定して、取り付け高さＨはＨ＜Hob_min＝0.8mとなるように設定される。

なお、上記した検出すべき障害物は、同障害物との衝突により自車両が被る被害等を勘案して適宜定義されるものであってよいものとする。つまり、障害物としては上記の下限設定値Hob_minより低い移動物体（例えばラジコンカー等）も存在すると考えられるが、このような移動物体との衝突によって自車両が被る被害は小さいと考えられるため上記検出すべき障害物には含まれないものとすることができる。

続いて俯角角度θについて説明を行うが、この説明に先立ち図２の長さＬ及び非障害物の上限高さHnob_maxについて説明する。長さＬは、自車両から検出すべき物体までの最大検知距離である。当該車両用障害検出装置１０において障害物を検出した際に警報や制動を行うためにシステムの要求等により設定される設定値である。一方、高さHnob_maxは、検出すべきでない非障害物（輪留め、縁石、立体物等）の高さの上限設定値としてシステムの要求等により設定される設定値である。

以上のように長さＬ及び非障害物の上限高さHnob_maxが設定されるとき、俯角角度θの角度値は、次の式で表される。

すなわち、俯角角度θは、前述の取り付け高さＨと長さＬと非障害物の上限高さHnob_maxとから算出される値となる。例えば、システムの要求仕様からL=5.0m、H=0.7m、Hnob_max=0.15mと設定された場合、θ=6.3degとなる。

以上のように取り付け高さＨ及び俯角角度θが設定される。ここで取り付け高さＨに注目すると、取り付け高さＨは障害物の下限高さHob_minより低くなるという条件（Ｈ＜Hob_min）のみを満たせばよいことになる。そのため、図１の場合と比してレーザレーダ１１の取り付け位置の制約条件は緩和される。

また、このように設定されることにより、検出される物体が静止物である場合（以下、このような物体を「静止物体」という）、検出される物体が移動物（自身が移動している物体）である場合（以下、このような物体を「移動物体」という）とでは以下のような利点がある。

静止物体である場合には、レーザレーダ１１と静止物体の距離が前記距離Ｌの地点ですべて検出可能となるということである。

なお、任意の静止物体の高さをHsoと定義したとき、Hso＜（取り付け高さ）Ｈである場合には、自車両が前記距離Ｌから物体に接近するに従い物体がレーザ光の照射範囲から外れて検知不可となる。但し、この場合であっても、静止物体が検出された後の自車両の移動距離を当該車両に搭載された車輪速センサを用いて測定し、例えば距離Ｌからこの測定した移動距離を減じる計算を繰り返して行うことにより、現の（現時点における）自車両から静止物体までの距離を推定することができる。

移動物体である場合には、センサの取り付け高さが検出すべき障害物の高さの下限設定値Hob_minよりも高いため、レーザレーダ１１と移動物体の距離が前記距離Ｌ以下の範囲内の任意の位置で検出可能となる利点がある。つまり、センサと障害物の距離が任意の距離（ただしセンサの検知可能距離範囲内）であっても検知可能である。

以上のように、本実施形態に係る車両用障害検出装置１０によれば、レーザレーダ１１と物体との距離が距離Ｌ以下の範囲内ですべて検出可能となる。

（機能の構成）
図３は、本実施形態における車両用障害物検出装置の機能構成の一例を示す図である。ここでは、本実施形態における車両用障害物検出装置１０の機能構成の一例について説明を行う。

図３において、車両用障害物検出装置１０は、検出部１１（図２の検出装置１１に対応）、制御ＥＣＵ１２（図２の制御ＥＣＵ１２に対応）を有し、制御ＥＣＵ１２は通信部１４、検出制御部１６、障害物判定部１８、移動量測定部２０、制動制御部２２、出力制御部２４、速度センサ２６、ランプ２８、ブザー２６等を有する構成である。なお、図３に示す各機能部以外の機能部を備えていてもよいものとする。

以下、図３における各構成部（検出部１１、制御ＥＣＵ１２については前述したため除く）について説明を行う。

通信部１４は、制御ＥＣＵ１２と検出部１１との間の通信に係る制御を行う機能部である。例えば、検出部１１により検出された検出データ（波動反射点位置情報）を、制御ＥＣＵ１２に入力する処理等を行う。

検出制御部１６は、検出部１１における検出データの取得動作等に係る各種制御を行う機能部である。例えば前述の長さＬ及び非障害物の上限高さHnob_max等のシステム要求に基づく設定値を保持し、検出部１１の照射光の照射角度（俯角角度θ）等を制御する。なお、検出制御部１６は、検出部１１がレーザレーダのような一次元走査型のセンサではなく二次元走査型のセンサであるような場合には必要になる。

障害物判定部１８は、検出部１１により検出された検出データ（波動反射点位置情報）に基づき自車両周辺の物体を識別し、物体が識別された際には識別した物体が障害物であるか否かを判定する機能部である。

なお、識別した物体が障害物であると判定されると、制動制御部２２により当該車両の制動に係る制御を行ったり又は出力制御部２４によりランプ２８を点灯させたりブザー３０を鳴らす制御を行ったりする。

移動量測定部２０は、後述の速度センサ２６により測定した当該車両の車速に基づいて、障害物判定部１８により物体が識別された後の自車両の移動距離を測定する機能部である。移動量測定部２０が設けられることにより、自車両が距離Ｌ（図２参照）で検知した静止物体が相対的に当該自車両に接近するに従いレーザ光の照射範囲から外れて検知不可となった場合であっても、現の自車両から前記物体までの水平距離は、距離Ｌから移動量測定部２０により測定された自車両の移動距離を減じることにより求められる。

制動制御部２２は、障害物判定部１８により障害物があると判定されると、当該車両の制動に係る制御を行う機能部である。これにより、障害物への衝突を防止することができる。

出力制御部２４は、障害物判定部１８により障害物があると判定されると、ランプ２８を点灯させたりブザー３０を鳴らしたりする制御を行う機能部である。これにより、障害物がある旨を車両使用者に対して通知することができる。

速度センサ２６は、当該車両の車速を計測する車速計測手段としてのセンサであり、例えば当該車両の車輪近傍に配設されている。例えば、ホールＩＣを使用した回転センサ等の電気式車速センサである。

以上に示される機能構成により、本実施形態に係る車両用障害物検出装置１０によれば、障害物と非障害物の判別を容易に行い、障害物の存在を判定した場合には障害物への衝突を防止したり又は障害物がある旨を車両使用者に対して通知したりすることが可能になる。具体的な動作例について図４を用いて後述する。

（障害物と非障害物の判別動作例）
図４は、本実施形態における車両用障害物検出装置の判別動作の一例を示すフローチャートである。図５は、図４の判別動作を説明するための図である。

ここでは、車両用障害物検出装置１０が行う判別動作の一例として、図５の物体３が障害物であるか又は非障害物であるかを判別する動作の一例について説明を行う。

なお、本動作例では、ステップＳ１０９（詳細は後述）の処理に伴い障害物が存在すると判定されると、図３の制動制御部２２により当該車両の制動に係る制御を行ったり又は同図の出力制御部２４によりランプ２８を点灯させたりブザー３０を鳴らす制御を行ったりして処理を終了するようにしてもよいものとする。

まず、距離mを測定する（Ｓ１０１）。ここでは、検出部１１（レーザレーダ１１）は、自車両後方へ向けてレーザ光を照射し、レーザ光に対する物体３で応答される反射波をとらえることにより波動反射点位置情報を取得する。取得した波動反射点位置情報は通信部１４を介して制御ＥＣＵ１２に入力される。制御ＥＣＵ１２は入力された波動反射点位置情報に基づき距離mを測定する。なお、ステップＳ１０１に係る処理は既知の技術であるとしてここでは詳細な説明を省略する。

続いてステップＳ１０３へ移って、物体３が検出されたか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここでは、制御ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０１において測定された距離mに基づき物体３が検出されたか否かを判定する。具体的には、距離mの距離値があった場合には物体が検出されたものとみなす。

ステップＳ１０３においてＹＥＳの場合、即ち物体３が検出された場合（Ｓ１０３、ＹＥＳ）、ステップＳ１０５へ移る。なお、ステップＳ１０３においてＮＯの場合、即ち物体３が検出されない場合（Ｓ１０３、ＮＯ）、ステップＳ１１３へ移る。

ステップＳ１０５へ移った場合、ステップＳ１０１で測定された距離mの距離値（及び俯角角度θの設定値等）から、当該検出部１１から物体３までの実距離Ｌp、物体３における照射位置高さhを計算する（Ｓ１０５）。ここでは、制御ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０１で測定された距離mの距離値等を用いて、実距離Ｌp（検出部１１の水平方向照射角より道路面面上に投影した実距離）、照射位置高さh（検出部１１の光軸が物体３と交わっている点の高さ）を計算する。

ステップＳ１０７へ移って、ステップＳ１０５で計算された照射位置高さhが予め設定された検出すべきでない物体の高さの上限設定値Hnob_maxよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。ここでは、検出された物体３が障害物であるか非障害物であるかの判定処理が行われている。

ステップＳ１０７においてＹＥＳの場合、即ち照射位置高さｈ＞Hnob_maxのとき（Ｓ１０７、ＹＥＳ）、ステップＳ１０９へ移って、検出された物体３は障害物であると判定する（Ｓ１０９）。なお、本動作例の冒頭にも述べたが、ステップＳ１０９の処理に伴い、図３の制動制御部２２により当該車両の制動に係る制御を行ったり又は同図の出力制御部２４によりランプ２８を点灯させたりブザー３０を鳴らす制御を行ったりして処理を終了するようにしてもよいものとする。

一方、ステップＳ１０７においてＮＯの場合、即ち照射位置高さh≦Hnob_maxのとき（Ｓ１０７、ＮＯ）、ステップＳ１１１へ移って、検出された物体３は非障害物であると判定する（Ｓ１１１）。その後再びステップＳ１０１へ戻って、次のサンプリングの測定に移る。

ステップＳ１１３へ移った場合、即ちステップＳ１０３で物体３が検出されなかった場合は、一回前の測定で物体３が障害物であると判定されたか否かを判定する（Ｓ１１３）。ここでは、制御ＥＣＵ１２は、予め一回前の測定に係り物体３が障害物であると判定されたか否かの情報を保持しておく。この保持された情報を参照する等して当該判定を行う。

ステップＳ１１３においてＹＥＳの場合、即ち一回前の測定で物体３が障害物であると判定されていた場合（Ｓ１１３、ＹＥＳ）、ステップＳ１１５へ移って、一回前の測定で得られた実距離Ｌoldを呼び出す（Ｓ１１５）。

このケースは、一回前の測定で物体３が障害物であると判定されていたにも関わらず当回測定では物体３が検出されておらず、前記の静止物体のケースである（移動物体は除外できるものと考えてよい）。つまり、検出された物体３が相対的に当該自車両に接近するに従いレーザ光の照射範囲から外れて検知不可となったケースである。

このようなケースにおいて障害物との衝突等を回避するために現の検出部１１から物体３までの距離を推定すべく、ステップＳ１１５において、制御ＥＣＵ１２は一回前の測定において得られた実距離Ｌoldを呼び出している。なお、制御ＥＣＵ１２は、予め一回前の測定において得られた実距離Ｌoldの情報を保持しておき、この保持された情報を呼び出す。

続いてステップＳ１１７へ移って、自車移動量Ｓを測定する（Ｓ１１７）。ここでは、制御ＥＣＵ１２は、１サンプリング間に自車両が移動した距離Ｓを当該車両に搭載された車速センサ２６を用いて測定する。

続いてステップＳ１１９へ移って、ステップＳ１１５で呼び出した実距離ＬoldとステップＳ１１７で測定した自車移動量Ｓから、現の検出部１１から物体３までの実距離Ｌｐを推定する（Ｓ１１９）。ここでは、ステップＳ１１５で呼び出した距離測定値（距離、方位）とステップＳ１１７で測定した自車移動量Ｓ（車速センサ２６を用いて測定（推定））から地上固定座標系を基準に考えて道路面状に投影した測定値の点のクラスタリング等を行う。これにより、最終的な障害物の判定を行う。

以降、各サンプリング時刻においてステップＳ１１７及びステップＳ１１９に係る処理を繰り返し、各時刻における実距離Ｌｐを推定する。なお、実距離Ｌｐが衝突を回避すべき所定距離以下になった場合には、図３の制動制御部２２により当該車両の制動に係る制御を行う等して処理を終了するようにしてもよい。

なお、ステップＳ１１３へ戻り、ステップＳ１１３においてＮＯの場合、即ち一回前の測定で物体３が障害物であると判定されなかった場合（Ｓ１１３、ＮＯ）、再びステップＳ１０１へ戻って、次のサンプリングの測定に移る。

以上に示される処理により、本実施形態における車両用障害物検出装置によれば、走査型の1次元距離センサのような安価なセンサで輪留めや縁石（非障害物）と歩行者、車両等（障害物）の区別を行うことができる。

以上、実施の形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態にあげたその他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

従来技術に係るレーザレーダの取り付け位置の例を示す図である。 本実施形態における車両用障害物検出装置を備えた車両の構成を示す図である。 本実施形態における車両用障害物検出装置の機能構成の一例を示す図である。 本実施形態における車両用障害物検出装置の判別動作の一例を示すフローチャートである。 図４の判別動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 車両
１０ 車両用障害物検出装置
１１ 検出装置（レーザレーダ）
１２ 制御ＥＣＵ
１４ 通信部
１６ 検出制御部
１８ 障害物判定部
２０ 移動量測定部
２２ 制動制御部
２４ 出力制御部
２６ 速度センサ
２８ ランプ
３０ ブザー

Claims (4)

1. 自車両から異なる領域へ向けて検出用波動を照射し、検出用波動に対して応答する反射波をとらえることにより自車両周辺の波動反射点位置情報を検出する検出装置を備え、
   前記検出装置により検出された波動反射点位置情報に基づき自車両周辺の物体が識別された際に、識別された該物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有する車両用障害物検出装置であって、
   前記検出装置は、自車両から所定角度で俯角方向に前記検出用波動を照射し、
   前記障害物判定手段は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの距離と前記所定角度の角度値とから算出される前記物体の高さに応じて、当該物体が障害物であるか否かを判定することを特徴とする車両用障害物検出装置。
2. 前記検出装置は、検出すべき障害物の下限高さの設定値より低い取り付け高さに配設されることを特徴とする請求項１に記載の車両用障害物検出装置。
3. 前記所定角度の角度値は、前記取り付け高さの値、検出したい物体までの自車両からの水平距離の設定値、及び、検出すべきでない物体の上限高さの設定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項２に記載の車両用障害物検出装置。
4. 前記物体が識別された後の自車両の移動距離を測定する移動量測定手段を備え、
   現の自車両から前記物体までの水平距離は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの水平距離から前記移動量測定手段により測定された自車両の移動距離を減じることにより求められることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用障害物検出装置。

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