JP2009211534A - 移動物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動物体を高精度に検出する移動物体検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】道路上の移動物体を検出する移動物体検出装置１であって、移動物体の位置を検出する移動物体検出手段１０，３１と、道路上での移動物体の移動範囲を限定する移動範囲限定手段４１と、移動範囲限定手段４１によって限定された移動範囲内において、移動物体検出手段１０，３１によって所定時間間隔でそれぞれ検出された各位置についての対応付けを行う対応付け手段５１とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダを利用して移動物体を検出する移動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。このような検出装置には、レーザレーダによって一定時間毎に走査しながらレーザ光を発光するとともに受光し、一定時間毎に検出した時系列の多数の検出点の位置データにおいて現時刻の検出点の位置データ群と前時刻の検出点の位置データ群とを距離や反射強度などによって対応付けを行い、対応付けられた現時刻の位置データと前時刻の位置データから前方車両の相対速度などを推定している。さらに、特許文献１に記載のレーダ装置では、検出エリア外から検出エリア内に侵入してくる車両を早期に検出するために、反射強度のスキャン分布方向に基づいて検出エリアの端部の分布から検出エリア外に存在する物体の分布形状を予め抽出しておく。
特開２００７−２４０３８４号公報 特開平１０−２３９４３６号公報 特開平７−２２５２７５号公報

上記の位置データの対応付けでは、距離と反射強度だけで対応付けを行っているので、誤対応が発生する場合がある。例えば、検出エリアに入ってきたばかりの車両の場合、その車両からレーダまで遠いために、反射強度も弱くかつ距離精度も低い、また、検出できる位置データの数も少ない。また、白い車両とガードレールが近接している場合、同程度の反射強度を持ちかつ距離の近い位置データが多数検出される。このようなデータを用いて対応付けを行った場合、誤対応が発生する可能性が高くなる。その結果、前方車両の検出精度が低下する。

そこで、本発明は、移動物体を高精度に検出する移動物体検出装置を提供することを課題とする。

本発明に係る移動物体検出装置は、道路上の移動物体を検出する移動物体検出装置であって、移動物体の位置を検出する移動物体検出手段と、道路上での移動物体の移動範囲を限定する移動範囲限定手段と、移動範囲限定手段によって限定された移動範囲内において、移動物体検出手段によって所定時間間隔でそれぞれ検出された各位置についての対応付けを行う対応付け手段とを備えることを特徴とする。

この移動物体検出装置では、移動物体検出手段により所定時間間隔で移動物体に対する各位置を検出し、時系列の位置データを取得する。移動物体は、道路（歩道も含む）上を移動する物体であり、例えば、車両、自動二輪車、自転車、歩行者である。道路上を移動する移動物体の場合、通常、道路上の様々な制約に従って移動しなければならないので、移動範囲を限定することができる。そこで、移動物体検出装置では、移動範囲限定手段により移動物体の道路上での移動範囲を限定する。そして、移動物体検出装置では、対応付け手段によりその限定した移動範囲内において所定時間間隔の各位置データの対応付けを行い、対応する位置データ（つまり、同じ移動物体に対する異なる時刻での位置データ）から移動物体の情報を検出する。このように、移動物体検出装置では、検出対象の移動物体が移動可能な移動範囲を限定した中で対応付けを行うので、対応付けの精度が向上する。その結果、誤対応が低減し、移動物体を高精度に検出できる。

本発明の上記移動物体検出装置では、移動範囲限定手段は、道路形状又は／及び移動物体の過去の移動軌跡に基づいて移動範囲を限定する構成としてもよい。

移動物体は、通常、道路形状（例えば、道路の輪郭形状、レーン形状）に沿って移動する。また、過去に移動物体が移動していた移動軌跡であれば、以降も、その移動軌跡に沿って移動する可能性が高い。そこで、この移動物体検出装置では、移動範囲限定手段により道路形状又は／及び移動物体の過去の移動軌跡に基づいて移動範囲を限定することにより、移動物体の移動範囲を高精度に限定することができる。道路形状や過去の移動軌跡は事前に検知可能であり、過去に移動物体が移動した実績があるので、これらの情報から対応付けを行う範囲を限定することにより、新たに検出された位置データに対する対応付けに非常に有効となる。

本発明の上記移動物体検出装置では、移動範囲限定手段は、道路上の交通ルールに基づいて移動可能な隣接移動範囲を限定し、対応付け手段は、移動範囲限定手段によって限定された移動範囲及び隣接移動範囲内において、移動物体検出手段によって所定時間間隔でそれぞれ検出された各位置についての対応付けを行う構成としてもよい。

道路上を移動するには様々な交通ルール（例えば、一方通行、右折専用車線、左折専用車線、進入禁止）があり、この交通ルールによって道路上の移動の制約（例えば、移動物体が移動可能な範囲かあるいは移動不可な範囲か）を受ける。そこで、この移動物体検出装置では、移動範囲限定手段により道路上の交通ルールに基づいて移動可能な隣接移動範囲を限定する。そして、移動物体検出装置では、対応付け手段により移動範囲及び隣接移動範囲内において所定時間間隔の各位置データについての対応付けを行い、対応する位置データから移動物体の情報を検出する。このように、移動物体検出装置では、移動物体が移動可能な隣接移動範囲も考慮して対応付けを行うので、対応付けの精度がより向上し、検出精度もより高精度になる。

本発明は、検出対象の移動物体が移動可能な移動範囲を限定した中で対応付けを行うことにより、対応付けの精度が向上し、移動物体を高精度に検出できる。

以下、図面を参照して、本発明に係る移動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、本発明に係る移動物体検出装置を、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、道路上を移動する障害物（例えば、車両）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。本実施の形態には、道路上の移動範囲の限定方法の違いにより３つの形態があり、第１の実施の形態が道路形状に基づいて限定する方法であり、第２の実施の形態が過去の走行軌跡に基づいて限定する方法であり、第３の実施の形態がレーン形状と交通遷移ルールに基づいて限定する方法である。なお、検出方向としては、前方とするが、側方、後方などの他の方向でもよい。

図１〜図５を参照して、第１の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、第１の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のレーザレーダで検出される位置データの説明図である。図３は、図１の道路形状取得部で取得される道路形状の一例である。図４は、図１の移動範囲限定部で限定される分割領域の一例である。図５は、図１の対応付け部での対応付けの説明図である。

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所定時間毎に検出点のデータ（位置データなど）を取得し、前時刻の位置データ群と現時刻の位置データ群とを対応付けし、対応する位置データ（同じ障害物に対する前時刻の位置データと現時刻の位置データ）から障害物情報を求める。特に、障害物検出装置１では、対応付けの精度を向上させるために、道路形状に基づいて障害物の局所的な移動範囲を分割し、現時刻の位置データを含む分割領域内で対応付けを行う。そのために、障害物検出装置１は、レーザレーダ１０及びＥＣＵ[Electronic Control Unit]２１を備えている。

レーザレーダ１０は、レーザ光を利用して物体を検出する走査型のレーダである。レーザレーダ１０は、自車の前端部の中央に取り付けられる。レーザレーダ１０は、レーザ光の発光部と受光部を水平方向に回転させるアクチュエータ（モータなど）を備えている。レーザレーダ１０では、所定時間毎に、アクチュエータによって発光部と受光部を水平方向に回転させ、レーザ光を水平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。そして、レーザレーダ１０では、所定時間毎に、受光できた各反射点（検出点）についてのデータ（走査方位角θ、出射時刻、受光時刻、受光強度（反射強度）など）からなるレーダ信号をＥＣＵ２１に送信する。

走査方位角θについては、アクチュエータに設けられたロータリエンコーダなどで検出され、自車を基準とする場合にはレーザレーダ１０の自車の取り付け位置や取り付け角度が加味される。レーザレーダ１０での検出間隔である所定時間は、レーザレーザの性能、ＥＣＵの処理能力、障害物に対して必要とされる検出精度などを考慮して予め設定される。なお、レーザレーダ１０を水平方向だけで走査するものを示したが、鉛直方向も走査するものでもよい。また、走査方向を変化させる手段としては、アクチュエータ以外にも、光学素子などの他の手段でもよい。

ＥＣＵ２１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。ＥＣＵ２１では、ＲＯＭに記憶されている障害物検出装置１用のアプリケーションをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することにより、位置検出部３１、道路移動範囲限定部４１（自車位置推定部４１ａ、道路形状取得部４１ｂ、移動範囲限定部４１ｃ）、対応付け部５１が構成される。ＥＣＵ２１では、所定時間毎に、レーザレーダ１０からレーダ信号を受信する。そして、ＥＣＵ２１では、各部３１，４１，５１での処理を行い、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。

なお、第１の実施の形態では、レーザレーダ１０及び位置検出部３１が特許請求の範囲に記載する移動物体検出手段に相当し、道路移動範囲限定部４１が特許請求の範囲に記載する移動範囲限定手段に相当し、対応付け部５１が特許請求の範囲に記載する対応付け手段に相当する。

位置検出部３１は、所定時間毎に、レーダ信号に含まれる各検出点の情報に基づいて、各検出点についての検出点データを生成する。そして、位置検出部３１では、その生成した検出点データに検出時刻を対応付けて記憶する。検出点データとしては、方位角θ（走査方位角θ）、距離Ｌ、自車（レーザレーダ１０）からの相対的な位置Ｐ（ｘ，ｙ）、反射強度などからなる。距離Ｌは、レーザ光の速度を出射時刻と受光時刻との時間差で除算して算出される。相対位置Ｐ（ｘ，ｙ）は、距離Ｌと方位角θを用いて、式（１）により算出される（図２参照）。

道路移動範囲限定部４１は、自車周辺の道路形状（歩道形状も含む）に基づいて自車周辺での障害物の移動範囲を限定し、対応付け部５１で対応付けを行う際に用いる分割領域を生成する。そのために、道路移動範囲限定部４１は、自車位置推定部４１ａ、道路形状取得部４１ｂ、移動範囲限定部４１ｃを有している。

自車位置推定部４１ａは、自車の道路上の現在位置を推定する。自車位置推定部４１ａとしては、例えば、ＧＰＳ[Global Positioning System]受信機で受信したＧＰＳ信号を取り入れ、ＧＰＳ信号に基づいて現在位置を算出したり、ナビゲーションシステムを搭載している車両の場合にはナビゲーションシステムで求められた現在位置を取り込む。

道路形状取得部４１ｂは、自車の現在位置に基づいて、自車周辺（特に、自車から前方側）の道路形状を取得する。道路形状取得部４１ｂとしては、例えば、道路形状を格納したデータベースを備えており、そのデータベースから自車の現在位置周辺の道路形状を抽出したり、カメラで撮像した自車の前方画像から画像処理により道路形状を認識する。取得される道路形状としては、例えば、図３に示すような道路の輪郭線ＯＦ，ＯＦからなる形状であり、道路上のレーン形状などの詳細な形状情報は必要ない。この道路形状としては、多次の関数、折れ線、ノードとリンクなどで示される。

移動範囲限定部４１ｃは、自車の周辺の道路形状に沿って障害物が移動可能な領域を分割し、分割領域を生成する。具体的には、移動範囲限定部４１ｃでは、図４に示すように、道路形状ＯＦ，ＯＦに沿って、道路の幅方向に一定幅Ｗ毎に重なり幅ｄｗの重なりを持つように各領域に分割し、分割領域を生成する。さらに、道路の進行方向に一定距離Ｄ毎に領域を分割してもよい。図４に示す例の場合、実線の対と破線の対とで交互に分割領域を示しており、７個の分割領域Ｒ_１，Ｒ_２，・・・がある。

通常、車両などは、道路に沿って移動するので、このような分割領域内を移動し、必要に応じて隣接する分割領域に移動する。一定幅Ｗは、レーザレーダの検出誤差や分解能、レーザレーザでの検出時間間隔の間に車両が横方向に移動可能な最大移動量などを考慮して設定される。重なり幅ｄｗは、車両のレーンチェンジなどによって横方向に大きな移動が発生し、分割領域を跨ぐような場合を考慮して設けられ、例えば、一定幅Ｗに対して１／３、１／４などの幅が設定される。なお、片側一車線など、横方向への大きな移動がないことが予め判っている道路の場合、重なり幅ｄｗを０としてもよい。

対応付け部５１は、分割領域内で異なる時刻間（前時刻と現時刻間）の位置データの対応付けを行う。具体的には、対応付け部５１では、現時刻ｔで検出された全ての検出点の位置データＰ_ｉ，ｔについて以下の処理を行う。まず、対応付け部５１では、位置データＰ_ｉ，ｔを含む分割領域Ｒ_ｊを全て抽出する。ここでは、位置データＰ_ｉ，ｔが隣接する分割領域の重なり部分に存在する場合には２つの分割領域が抽出され、それ以外の場合には１つの分割領域が抽出される。図５に示す例の場合、位置データＰ_１，ｔの場合、２つの分割領域Ｒ_１、分割領域Ｒ_２が抽出される。

さらに、対応付け部５１では、抽出した各分割領域Ｒ_ｊについて、分割領域Ｒ_ｊに含まれていた前時刻ｔ−１での全ての検出点の位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}を抽出する。図５に示す例の場合、分割領域Ｒ_１については３つの位置データＰ_{１，ｔ−１}，Ｐ_{２，ｔ−１}，Ｐ_{３，ｔ−１}が抽出され、分割領域Ｒ_２については３つの位置データＰ_{４，ｔ−１}，Ｐ_{５，ｔ−１}，Ｐ_{６，ｔ−１}が抽出される。

そして、対応付け部５１では、分割領域Ｒ_ｊで抽出された位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}毎に、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔと前時刻の位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}との一致度Ｅ（Ｐ_ｉ，ｔ，Ｐ_{ｋ，ｔ−１}）を算出する。一致度Ｅとしては、例えば、式（２）に示すような２点間の距離によって評価するものがある。この一致度Ｅの場合、値が小さいほど２点間の距離が近く、評価が高い。

対応付け部５１では、抽出した全ての分割領域Ｒ_ｊにおいて現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔと抽出した前時刻ｔ−１での全ての位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}との一致度Ｅをそれぞれ算出すると、その全ての一致度Ｅの中から最も評価の高い一致度Ｅ（２点間の距離が最も近いことを示す一致度）を選択する。そして、対応付け部５１では、その選択した一致度Ｅに対応する位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}を抽出し、その抽出した位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}を現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔに対応する位置データ（つまり、同じ障害物に対するデータ）とする。この際、一致度Ｅに対して閾値（同じ障害物に対するデータではないと判定するための閾値）を設けておき、その選択された最も評価の高い一致度Ｅが閾値よりも評価が低くなる場合にはその位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}を破棄し、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔに対応する前時刻ｔ−１での位置データは無しとする。

そして、対応付け部５１では、対応のとれた現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔと前時刻ｔ−１の位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}から障害物の相対的な移動量、相対速度、さらに、絶対速度などを算出し、障害物の情報を検出する。

図５に示す例の場合、現時刻ｔの位置データＰ_１，ｔと抽出された６つの位置データＰ_{１，ｔ−１}，Ｐ_{２，ｔ−１}，・・・との一致度Ｅがそれぞれ算出され、位置データＰ_{４，ｔ−１}との一致度Ｅが最も評価が高いと判定される。そして、位置データＰ_１，ｔと位置データＰ_{４，ｔ−１}から障害物の情報が求められる。

図１〜図５を参照して、障害物検出装置１の動作について説明する。特に、ＥＣＵ２１の対応付け部５１の処理については図６のフローチャートに沿って説明する。図６は、図１の対応付け部での処理の流れを示すフローチャートである。

レーザレーダ１０では、所定時間毎に、水平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１０では、受光できた各検出点についての情報をレーダ信号としてＥＣＵ２１に送信する。

現時刻ｔでのレーダ信号を受信する毎に、ＥＣＵ２１では、レーダ信号に含まれる各検出点の情報から、現時刻ｔでの各検出点ｉについての検出点データ（方位角θ_ｉ，ｔ、距離Ｌ_ｉ，ｔ、位置Ｐ_ｉ，ｔ（ｘ_ｉ，ｔ，ｙ_ｉ，ｔ）、反射強度など）をそれぞれ生成し、全ての検出点データを記憶する。

また、ＥＣＵ２１では、自車の道路上の現在位置を推定し、自車周辺の道路形状を取得する。そして、ＥＣＵ２１では、その取得した道路形状に沿って障害物が移動可能な領域を分割し、分割領域を生成する。

ＥＣＵ２１では、ループ処理用の変数ｉを１で初期化する（Ｓ１０）。また、ＥＣＵ２１では、現時刻ｔで検出された検出点の数Ｎ_ｔを設定する（Ｓ１１）。現時刻ｔのＮ_ｔ個の検出点（位置データＰ_ｉ，ｔ）について、以下の処理をそれぞれ行う。

ＥＣＵ２１では、ループ処理用の変数ｊを１で初期化する（Ｓ１２）。また、ＥＣＵ２１では、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔを含む分割領域を全て抽出し、その抽出した分割領域の数Ｎ_ｉ，ｔを設定する（Ｓ１３）。抽出されたＮ_ｉ，ｔ個の分割領域Ｒ_ｊについて、以下の処理をそれぞれ行う。

ＥＣＵ２１では、ループ処理用の変数ｋを１で初期化する（Ｓ１４）。また、ＥＣＵ２１では、分割領域Ｒ_ｊに含まれた前時刻ｔ−１で検出された検出点（位置データ）を抽出し、その抽出した検出点の数Ｎ_{ｊ，ｔ−１}を設定する（Ｓ１５）。抽出されたＮ_{ｊ，ｔ−１}個の検出点（位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}）について、以下の処理をそれぞれ行う。

ＥＣＵ２１では、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔと分割領域Ｒ_ｊに含まれた前時刻ｔ−１の位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}との一致度Ｅ（Ｐ_ｉ，ｔ，Ｐ_{ｋ、ｔ−１}）を算出する（Ｓ１６）。そして、ＥＣＵ２１では、変数ｋに１を加算する（Ｓ１７）。さらに、ＥＣＵ２１では、変数ｋがＮ_{ｊ，ｔ−１}を超えたか否かを判定する（Ｓ１８）。Ｓ１８にて変数ｋがＮ_{ｊ，ｔ−１}以下と判定した場合、ＥＣＵ２１では、Ｓ１６に戻って、次の位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}についての処理を行う。

Ｓ１８にて変数ｋがＮ_{ｊ，ｔ−１}を超えたと判定した場合、ＥＣＵ２１では、変数ｊに１を加算する（Ｓ１９）。さらに、ＥＣＵ２１では、変数ｊがＮ_ｉ，ｔを超えたか否かを判定する（Ｓ２０）。Ｓ２０にて変数ｊがＮ_ｉ，ｔ以下と判定した場合、ＥＣＵ２１では、Ｓ１４に戻って、次の分割領域Ｒ_ｊに対する処理を行う。

Ｓ２０にて変数ｊがＮ_ｉ，ｔを超えたと判定した場合、抽出した全ての分割領域Ｒ_ｊに含まれた前時刻ｔ−１の全ての位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}との一致度Ｅが算出されたので、ＥＣＵ２１では、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔに対して一致度Ｅによる評価が最も高くなる位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}があったか否かを判定する（Ｓ２１）。Ｓ２１にて一致度Ｅによる評価が最も高くなる位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}があったと判定した場合だけ、ＥＣＵ２１では、その評価が最も高かった位置データＰ_ｉ，ｔと位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}とのペアを記憶する（Ｓ２２）。Ｓ２１にて一致度Ｅによる評価が最も高くなる位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}が無かったと判定した場合、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔに対応する前時刻ｔ−１の位置データがない。

ＥＣＵ２１では、変数ｉに１を加算する（Ｓ２３）。さらに、ＥＣＵ２１では、変数ｉがＮ_ｔを超えたか否かを判定する（Ｓ２４）。Ｓ２４にて変数ｉがＮ_ｔ以下と判定した場合、ＥＣＵ２１では、Ｓ１２に戻って、次の現時刻ｔでの位置データＰ_ｉ，ｔに対する処理を行う。

Ｓ２４にて変数ｉがＮ_ｔを超えたと判定した場合、現時刻ｔで検出された全ての位置データＰ_ｉ，ｔに対する処理が終了したので、ＥＣＵ２１では、記憶している位置データＰ_ｉ，ｔと位置データＰ_{ｋ、ｔ−１}の各ペアに基づいて、障害物の各情報を算出する（Ｓ２５）。

そして、ＥＣＵ２１では、検出できた全ての障害物について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、障害物が移動可能な移動範囲を限定した分割領域内で現時刻と前時刻の位置データの対応付けを行うので、対応付けの精度が向上する。その結果、現時刻と前時刻の位置データの誤対応が低減し、障害物を高精度に検出できる。この障害物の情報を用いることにより、適切な運転支援を行うことができる。さらに、障害物検出装置１によれば、車両などが走行する道路形状に沿って分割領域を生成するので、適切な分割領域を生成することができる。

図７〜図９を参照して、第２の実施の形態に係る障害物検出装置２について説明する。図７は、第２の実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。図８は、図７の走行軌跡取得部で取得される走行軌跡の一例である。図９は、図７の移動範囲限定部で限定される分割領域の一例である。なお、障害物検出装置２では、第１の実施の形態に係る障害物検出装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

障害物検出装置２は、障害物検出装置１と比較すると、道路上の移動範囲の限定方法だけが異なり、ＥＣＵにおける一部の処理だけが異なる。障害物検出装置２では、障害物（車両など）の過去の走行軌跡に基づいて障害物の局所的な移動範囲を分割し、現時刻の位置データを含む分割領域内で対応付けを行う。そのために、障害物検出装置２は、レーザレーダ１０及びＥＣＵ２２を備えている。

ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる電子制御ユニットであり、障害物検出装置２を統括制御する。ＥＣＵ２２では、ＲＯＭに記憶されている障害物検出装置２用のアプリケーションをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することにより、位置検出部３２、道路移動範囲限定部４２（自車位置推定部４２ａ、走行軌跡取得部４２ｂ、移動範囲限定部４２ｃ）、対応付け部５２が構成される。ＥＣＵ２２では、所定時間毎に、レーザレーダ１０からレーダ信号を受信する。そして、ＥＣＵ２２では、各部３２，４２，５２での処理を行い、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。なお、位置検出部３２及び対応付け部５２については、第１の実施の形態に係る位置検出部３１及び対応付け部５１と同様の処理なので、説明を省略する。

なお、第２の実施の形態では、レーザレーダ１０及び位置検出部３２が特許請求の範囲に記載する移動物体検出手段に相当し、道路移動範囲限定部４２が特許請求の範囲に記載する移動範囲限定手段に相当し、対応付け部５２が特許請求の範囲に記載する対応付け手段に相当する。

道路移動範囲限定部４２は、自車周辺の過去の障害物の走行軌跡に基づいて自車周辺での障害物の移動範囲を限定し、対応付け部５２で対応付けを行う際に用いる分割領域を生成する。そのために、道路移動範囲限定部４２は、自車位置推定部４２ａ、走行軌跡取得部４２ｂ、移動範囲限定部４２ｃを有している。なお、自車位置推定部４２ａは、第１の実施の形態に係る自車位置推定部４１ａと同様の処理を行うので、説明を省略する。

走行軌跡取得部４２ｂは、自車の現在位置に基づいて、自車周辺（特に、自車から前方側）の障害物の過去の走行軌跡を取得する。走行軌跡取得部４２ｂとしては、例えば、障害物の過去の走行軌跡を格納したデータベースを備えており、そのデータベースから自車の現在位置周辺の過去の走行軌跡を抽出する。過去の走行軌跡は、多数の車両などから収集されたＧＰＳやナビゲーションシステムを利用した走行軌跡データあるいは多数のプローブカーなどから収集された走行軌跡データが蓄積され、これらの多数の走行軌跡データから生成される。取得される過去の走行軌跡としては、図８に示すような一本の線ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３でそれぞれ表される。この走行軌跡としては、多次の関数、折れ線、ノードとリンクなどで示される。走行軌跡の場合、走行軌跡ＭＬ１，ＭＬ２のような道路形状に沿ったものだけでなく、走行軌跡ＭＬ３のような道路に沿って建っている店舗に進入／退出するためのものなどの障害物の様々な移動に関した情報がある。

移動範囲限定部４２ｃは、自車の周辺の過去の走行軌跡に沿って障害物が移動可能な領域を分割し、分割領域を生成する。具体的には、移動範囲限定部４２ｃでは、図９に示すように、過去の走行軌跡ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３に沿って、過去の走行軌跡ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３に直交する方向に一定幅Ｗ毎に重なり幅ｄｗの重なりを持つように各領域に分割し、分割領域を生成する。さらに、過去の走行軌跡ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３の進行方向に一定距離Ｄ毎に領域を分割してもよい。図９に示す例の場合、実線の対と破線の対とで交互に分割領域を示しており、１０個の分割領域Ｒ_１，Ｒ_２，・・・がある。この例の場合、分割領域Ｒ_８，Ｒ_９，Ｒ_１０のように、道路の側部から道路内に進入する分割領域も生成されている。なお、一定幅Ｗ、重なり幅ｄｗは、第１の実施の形態と同様の幅である。

対応付け部５２は、分割領域内で異なる時刻間（前時刻と現時刻間）の位置データの対応付けを行う。対応付け部５２では、第１の実施の形態に係る対応付け部５１と同様の処理を行うが、特に、移動範囲限定部４２ｃで設定した分割領域群から現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔを含む分割領域Ｒ_ｊを全て抽出する。

障害物検出装置２の動作については、障害物検出装置１の動作と比較すると、自車周辺の障害物の過去の走行軌跡を取得する点とこの取得した過去の走行軌跡に沿って障害物が移動可能な領域を分割して分割領域を生成する点だけが異なるので、説明を省略する。

この障害物検出装置２によれば、第１の実施の形態と同様に、分割領域内で現時刻と前時刻の位置データの対応付けを行うので、対応付けの精度が向上し、障害物を高精度に検出できる。特に、障害物検出装置２によれば、障害物の過去の走行軌跡に沿って分割領域を生成するので、適切な分割領域を生成することができる。さらに、走行軌跡の場合には道路形状とは関係のない分割領域も生成できるので、より有効な分割領域を生成することができる。その結果、より対応付け精度が向上する。

図１０〜図１４を参照して、第３の実施の形態に係る障害物検出装置３について説明する。図１０は、第３の実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。図１１は、図１０のレーン形状取得部で取得されるレーン形状と交通遷移ルール取得部で取得される交通遷移ルールの一例である。図１２は、図１０の移動範囲限定部で分割されるレーン毎の領域の一例である。図１３は、図１０の移動範囲限定部で限定される分割領域の一例である。図１４は、図１０の移動範囲限定部で設定される分割領域間の遷移情報の一例である。なお、障害物検出装置３では、第１の実施の形態に係る障害物検出装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

障害物検出装置３は、障害物検出装置１と比較すると、道路上の移動範囲の限定方法及びそれに伴う分割領域の抽出方法だけが異なり、ＥＣＵにおける一部の処理だけが異なる。障害物検出装置３では、レーン形状に基づいて障害物の局所的な移動範囲を分割するとともに交通遷移ルールに基づいて隣接する分割領域間の遷移情報を設定し、現時刻の位置データを含む分割領域及びその領域に遷移可能な隣接の分割領域内で対応付けを行う。そのために、障害物検出装置３は、レーザレーダ１０及びＥＣＵ３２を備えている。

ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる電子制御ユニットであり、障害物検出装置３を統括制御する。ＥＣＵ２３では、ＲＯＭに記憶されている障害物検出装置３用のアプリケーションをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することにより、位置検出部３３、道路移動範囲限定部４３（自車位置推定部４３ａ、レーン形状取得部４３ｂ、交通遷移ルール取得部４３ｃ、移動範囲限定部４３ｄ）、対応付け部５３が構成される。ＥＣＵ２３では、所定時間毎に、レーザレーダ１０からレーダ信号を受信する。そして、ＥＣＵ２３では、各部３３，４３，５３での処理を行い、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。なお、位置検出部３３については、第１の実施の形態に係る位置検出部３１と同様の処理なので、説明を省略する。

なお、第３の実施の形態では、レーザレーダ１０及び位置検出部３３が特許請求の範囲に記載する移動物体検出手段に相当し、道路移動範囲限定部４３が特許請求の範囲に記載する移動範囲限定手段に相当し、対応付け部５３が特許請求の範囲に記載する対応付け手段に相当する。

道路移動範囲限定部４３は、自車周辺のレーン形状に基づいて自車周辺での障害物の移動範囲を限定するとともに交通遷移ルールに基づいて隣接する分割領域間の遷移情報を設定し、対応付け部５３で対応付けを行う際に用いる分割領域及び遷移情報を生成する。そのために、道路移動範囲限定部４３は、自車位置推定部４３ａ、レーン形状取得部４３ｂ、交通遷移ルール取得部４３ｃ、移動範囲限定部４３ｄを有している。なお、自車位置推定部４３ａは、第１の実施の形態に係る自車位置推定部４１ａと同様の処理を行うので、説明を省略する。

レーン形状取得部４３ｂは、自車の現在位置に基づいて、自車周辺（特に、自車から前方側）のレーン形状を取得する。レーン形状取得部４３ｂとしては、例えば、レーン形状を格納したデータベースを備えており、そのデータベースから自車の現在位置周辺のレーン形状を抽出したり、カメラで撮像した自車の前方画像から画像処理によりレーン形状を認識する。取得されるレーン形状としては、例えば、図１１に示すような各レーンを示す形状情報である。このレーン形状としては、多次の関数、折れ線、ノードとリンクなどで示される。

交通遷移ルール取得部４３ｃは、自車の現在位置に基づいて、自車周辺の道路上で規定されている交通遷移ルールを取得する。交通遷移ルールとしては、交通遷移ルール取得部４３ｃとして、例えば、路面標示の情報、標識情報などの交通遷移ルールを格納したデータベースを備えており、そのデータベースから自車の現在位置周辺の交通遷移ルールを抽出したり、カメラで撮像した自車の前方画像から画像処理により路面標示や標識を認識する。取得される交通遷移ルールとしては、例えば、図１１に示すような各レーンの進行方向、一方通行の標識情報である。

移動範囲限定部４３ｄは、自車の周辺のレーン形状に沿って障害物が移動可能な領域を分割して分割領域を生成するとともに、交通遷移ルールに従って隣接する分割領域間の遷移可能な遷移情報を生成する。具体的には、移動範囲限定部４３ｄでは、レーン形状に基づいて、レーン毎に領域を分割する。交差点などのレーンがない場所では、右折、左折、直進などに応じて適切な曲率でその間を補間して領域を分割する。例えば、図１２において、破線で示すように、レーン毎に領域を分割する。

次に、移動範囲限定部４３ｄでは、レーン毎に分割した領域を進行方向に一定距離Ｄ毎に各領域を分割し、分割領域を生成する。例えば、図１３において、細線で示すようにレーン毎の領域が更に進行方向に沿って分割され、多数の分割領域Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，・・・が生成される。

次に、移動範囲限定部４３ｄでは、交通遷移ルールに従って、隣接した分割領域において遷移可能な方向を示す遷移情報を設定する。例えば、図１４において、矢印で示すような、分割領域Ｒ_１から分割領域Ｒ_２への方向の遷移情報、分割領域Ｒ_１から分割領域Ｒ_３への方向の遷移情報である。

対応付け部５３は、分割領域内で異なる時刻間（前時刻と現時刻間）の位置データの対応付けを行う。対応付け部５３は、第１の実施の形態に係る対応付け部５１と比較すると、移動範囲限定部４３ｄで設定した分割領域群から分割領域を抽出する処理が異なる。この異なる処理だけ説明する。対応付け部５３では、現時刻ｔで検出された各検出点の位置データＰ_ｉ，ｔを含む分割領域Ｒ_ｊを抽出する。第３の実施の形態では分割領域に重なり領域を設けていないので、ここでは、常に、１つの分割領域が抽出される。さらに、対応付け部５３では、遷移情報に基づいて、その抽出した分割領域Ｒ_ｊに遷移することが可能な分割領域Ｒ_ｊを抽出する。つまり、前時刻ｔ−１の位置データＰ_{ｋ，ｔ−１}（所定時間前の障害物の位置データ）との対応付けを行うので、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔを含む分割領域Ｒ_ｊへ遷移することができる分割領域Ｒ_ｊも抽出する。例えば、図１４において、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔが分割領域Ｒ_４に含まれているとすると、分割領域Ｒ_４及び分割領域Ｒ_４に遷移することができる分割領域Ｒ_２、分割領域Ｒ_３が抽出される。

図１０〜図１４を参照して、障害物検出装置３の動作について説明する。特に、ＥＣＵ２３の対応付け部５３の処理については図１５のフローチャートに沿って説明する。図１５は、図１０の対応付け部での処理の流れを示すフローチャートである。

レーザレーダ１０、ＥＣＵ２３の位置検出部３３では、第１の実施の形態で説明した同様の動作を行うので、説明を省略する。

ＥＣＵ２３では、自車の道路上の現在位置を推定し、自車周辺のレーン形状及び交通遷移ルールを取得する。そして、ＥＣＵ２３では、その取得したレーン形状に基づいて障害物が移動可能な領域を分割し、分割領域を生成する。さらに、ＥＣＵ２３では、交通遷移ルールに従って、隣接する分割領域間の遷移情報を設定する。

ＥＣＵ２３では、ループ処理用の変数ｉを１で初期化する（Ｓ３０）。また、ＥＣＵ２３では、現時刻ｔで検出された検出点の数Ｎ_ｔを設定する（Ｓ３１）。現時刻ｔのＮ_ｔ個の検出点（位置データＰ_ｉ，ｔ）について、以下の処理をそれぞれ行う。

ＥＣＵ２３では、ループ処理用の変数ｊを１で初期化する（Ｓ３２）。また、ＥＣＵ２３では、現時刻ｔの位置データＰ_ｉ，ｔを含む分割領域を抽出するとともにその抽出した分割領域に対する遷移情報に基づいてその分割領域に遷移可能な分割領域を抽出し、その抽出した合計の分割領域の数Ｎ_ｉ，ｔを設定する（Ｓ３３）。抽出されたＮ_ｉ，ｔ個の分割領域Ｒ_ｊについて、以下の処理をそれぞれ行う。

ＥＣＵ２３における以下のＳ３４〜Ｓ４５の各処理は、第１の実施の形態で説明したＥＣＵ２１におけるＳ１４〜Ｓ２５に各処理と同様の処理なので、説明を省略する。

この障害物検出装置３によれば、第１の実施の形態と同様に、分割領域内で現時刻と前時刻の位置データの対応付けを行うので、対応付けの精度が向上し、障害物を高精度に検出できる。特に、障害物検出装置３では、レーン形状に沿って分割領域を生成するので、適切な分割領域を生成することができる。さらに、障害物検出装置３では、交通遷移ルールに従って隣接する分割領域間の遷移情報を生成するので、その遷移情報により前時刻の位置データを含む分割領域を適切に抽出することができる。その結果、より対応付けの精度が向上する。

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、車両以外にも、自動二輪車、自転車、人などの他の移動体でもよい。

また、本実施の形態では移動物体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検出手段を用いてもよい。

また、本実施の形態では現時刻のデータと前時刻のデータとの対応付けを行う構成としたが、前々時刻のデータなどの更に過去のデータとの対応付けも行う構成としてもよい。

また、本実施の形態ではＥＣＵにおいてリアルタイムで分割領域（道路移動範囲）を生成してゆく構成としたが、予め生成した分割領域をデータベースに格納し、データベースから自車周辺の分割領域群を抽出するようにしてもよい。

また、本実施の形態では道路上の移動範囲の限定方法（分割領域の生成方法）の違いにより３つの形態について説明したが、このうちの幾つかの方法を併用して限定する方法でもよいし、あるいは、別の情報を用いて限定する方法でもよい。

第１の実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。 図１のレーザレーダで検出される位置データの説明図である。 図１の道路形状取得部で取得される道路形状の一例である。 図１の移動範囲限定部で限定される分割領域の一例である。 図１の対応付け部での対応付けの説明図である。 図１の対応付け部での処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。 図７の走行軌跡取得部で取得される走行軌跡の一例である。 図７の移動範囲限定部で限定される分割領域の一例である。 第３の実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。 図１０のレーン形状取得部で取得されるレーン形状と交通遷移ルール取得部で取得される交通遷移ルールの一例である。 図１０の移動範囲限定部で分割されるレーン毎の領域の一例である。 図１０の移動範囲限定部で限定される分割領域の一例である。 図１０の移動範囲限定部で設定される分割領域間の遷移情報の一例である。 図１０の対応付け部での処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１，２，３…障害物検出装置、１０…レーザレーダ、２１，２２，２３…ＥＣＵ、３１，３２，３３…位置検出部、４１，４２，４３…道路移動範囲限定部、４１ａ，４２ａ，４３ａ…自車位置推定部、４１ｂ…道路形状取得部、４１ｃ，４２ｃ，４３ｄ…移動範囲限定部、４２ｂ…走行軌跡取得部、４３ｂ…レーザ形状取得部、４３ｃ…交通遷移ルール取得部、５１，５２，５３…対応付け部

Claims (3)

1. 道路上の移動物体を検出する移動物体検出装置であって、
   移動物体の位置を検出する移動物体検出手段と、
   道路上での移動物体の移動範囲を限定する移動範囲限定手段と、
   前記移動範囲限定手段によって限定された移動範囲内において、前記移動物体検出手段によって所定時間間隔でそれぞれ検出された各位置についての対応付けを行う対応付け手段と
   を備えることを特徴とする移動物体検出装置。
2. 前記移動範囲限定手段は、道路形状又は／及び移動物体の過去の移動軌跡に基づいて移動範囲を限定することを特徴とする請求項１に記載する移動物体検出装置。
3. 前記移動範囲限定手段は、道路上の交通ルールに基づいて移動可能な隣接移動範囲を限定し、
   前記対応付け手段は、前記移動範囲限定手段によって限定された移動範囲及び隣接移動範囲内において、前記移動物体検出手段によって所定時間間隔でそれぞれ検出された各位置についての対応付けを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する移動物体検出装置。

Images