JP2010501952A - 運転者支援システム、および対象物の妥当性を確定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法であって、その際、車両の２つの互いに独立して駆動する対象物測定システム（１０；１６、１８）の、両測定システムにより測定される対象物の測定データ（１４、２０）から、同一の物理的パラメータ（ＴＴＣ）を表す２つの測定値（Ｔ_ｒ、Ｔ_ｖ）が測定システムごとに１つずつ算出され、続いて両測定値の一致が検査される、車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法において、パラメータ（ＴＴＣ）は、事前に見積もられる、車両と対象物との衝突までの時間に相当することを特徴とする、車両の運転者支援システムにおける対象物の妥当性を確定する方法、に関する。
【課題】本発明の課題は、両測定システムにより測定された対象物のより信頼性の高い妥当性確定を可能にする、対象物の妥当性を確定する方法を提示すること。
【解決手段】
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法であって、その際、車両の２つの互いに独立して駆動する対象物測定システムの、両測定システムにより測定される対象物の測定データから、同一の物理的パラメータを表す２つの測定値が測定システムごとに１つずつ算出され、続いて両測定値の一致が検査される、車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法に関する。さらに、本方法を実行するために設けられている運転者支援システムは、本発明の主題に相当する。

本発明が利用可能な運転者支援システムの例として、衝突予知セーフティシステム（ＰＳＳ；Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｙｓｔｅｍ）および自動間隔制御システム（ＡＣＣ、Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等が挙げられる。両タイプの運転者支援システムの場合、レーダシステムまたはビデオ型システム等の少なくとも１つの対象物測定システムが、運転者支援システムを備える車両の周辺環境を監視し、かつ、車両の周辺環境の対象物、特に先行車両およびその他の障害物を測定するために設けられている。

ＰＳＳシステムでは、測定データを基にして、対象物との衝突が発生するかどうかが「先を見越して」計算され、衝突の危険が差し迫る場合には警告信号が出力される。この警告信号は、運転者に衝突に対する注意を喚起する聴覚信号等に変換される。警告信号が、衝突を未然に防ぐため、または少なくとも衝突による影響を軽減するための緊急ブレーキ等の車両の縦方向案内に対する自動介入を直接的に起動するシステムも開発中である。

しかし、このようなシステムにおいては、測定システムの精度および信頼性に対する要求が非常に高い。なぜならば、頻繁に非常に大きな危険の原因となりうる誤起動が発生することになりかねないからである。

対象物測定の信頼性は、２つの互いに独立して駆動する測定システムを設けることによって改善される。従って、ある程度のリダンダンシーが確保される。

独国特許出願公開第１０３９９９４３号明細書には、２つの別々の測定システムを用いて実行する方法が記載されている。測定システムのうちの一方は、縦方向値に最適化されたデータ（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｗｅｒｔｏｐｔｉｍｉｅｒｔｅ Ｄａｔｅｎ）を伝達し、他方のシステムは、横方向値または横方向次元に最適化されたデータ（ｌａｔｅｒａｌｗｅｒｔ− ｏｄｅｒ ｌａｔｅｒａｌａｕｓｄｅｈｎｕｎｇｓｏｐｔｉｍｉｅｒｔｅ Ｄａｔｅｎ）を伝達する。

縦方向値に最適化されたシステムの例として、対象物の間隔および相対速度に関する比較的正確な測定値を伝達するレーダシステムが挙げられる。しかし、レーダセンサがある程度の角度分解能を有する場合にも、対象物の方位角および横位置について不正確なデータを伝達する。対象物の横方向次元も、このようなセンサによって非常に大まかにのみ算定することが可能である。

横方向値に最適化されたシステムの例として、ビデオ型システム、すなわち、対応する画像処理電子機器を備えるビデオカメラ等が挙げられる。このようなシステムは、対象物の方位角および横方向次元に関する比較的正確なデータを伝達することが可能であるが、特に単眼システムの場合には、対象物間隔の算定または評価が不正確である。さらに、相対速度は、間接的に、不正確な間隔データの時間導関数によって算定される。単眼ビデオシステムの場合、間隔は、ビデオ画像上の対象物の高さを基に、横線の高さと比べて大まかに評価することが可能である。場合によっては、車道の評価によって精度を少し改善することが可能である。双眼ビデオシステムは、三角測定による間隔の算定を可能にするが、特に間隔がより大きい場合に、同様に、比較的不正確な値を伝達する。

上記の公報では、被測定対象物に関するより正確で、かつ、より信憑性が高い測定データを獲得するために、両システムの測定データを互いに照合することが提案されている。この工程は、対象物の妥当性の確定（Ｏｂｊｅｋｔｐｌａｕｓｉｂｉｌｉｓｉｅｒｕｎｇ）と呼ばれている。不審な対象物が、両システムの一方により測定された場合に、他方のシステムによって測定データが確認される際には、本物の障害物が関わっていると高い確率で言うことが可能である。

両測定システムの測定データの融合によって、ある程度の規模で、これらシステムのそれぞれの弱点も相殺することが可能である。例えば、比較的広い許容限界の範囲内でのみその横方向位置および横方向次元を示すことが可能な対象物を、縦方向値に最適化されたシステムが測定する場合に、横方向値に最適化されたシステムを用いて、広い許容限界内に存在する対象物がこのシステムによって測定されるかについて検査することが可能である。横方向値に最適化されたシステム自体は、対象物の間隔については、比較的大きな誤差限界の範囲内でのみ示すことが可能であることが予想される。縦方向値に最適化されたシステムにより測定された間隔がこの誤差限界内に存在する場合、両システムにより測定された対象物が同じ物理的対象物であるという想定は信憑性が高い。さらに、縦方向値に最適化されたシステムにより測定された正確な間隔および相対速度は、横方向値に最適化されたシステムにより測定された正確な横方向位置および横方向次元についての正確なデータと結合することが可能である。

しかし、別々の両システムにより伝達された測定データが本当に同一の、本物の対象物を記載しているか否かという問題についてはある程度の不確実さが残る。このことは、当然のことながら、特に、比較的近くに一緒に存在する２つの対象物の場合、または一般的に、対象物密度が比較的高い場合にも当てはまる。

独国特許出願公開第１０２００４０４６３６０号明細書では、衝突による危険を算定するために「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」、すなわち、自車両および被測定対象物の動的データが変化しない場合に対象物との衝突までに経過する時間、を事前に見積もるＰＳＳシステムが記載されている。「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」が関連する動作のために設けられた閾値を下回る場合に、ＰＳＳシステムは、衝突を回避する、または衝突による影響を軽減するための１つまたは複数の動作を起動する。本公報でも、対象物測定のためのレーダ型システムと、画像処理型システムとを互いに組み合わせることが提案されている。しかし、どのような方法でこれらシステムのデータが互いに結合される必要があるのかについて詳細に記載されていない。

国際公開第２００５／０９８７８２号明細書には、ビデオ型システムにおいて、検出された対象物のスケール係数の変化を基にして、測定周期ごとに「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」を計算することが可能な方法が記載されている。その際、各測定時点での対象物の間隔が正確に分かる必要はない。

本発明の課題は、両測定システムにより測定された対象物のより信頼性の高い妥当性確定を可能にする、対象物の妥当性を確定する方法を提示することである。

本課題は、冒頭で挙げた形態の方法において、本発明に基づいて、一致検査に利用される両測定値によって表されるパラメータが、事前に見積もられる、車両と対象物との衝突までの時間（すなわち「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」）に相当することによって解決される。

従って、本発明に基づいて、各個々の対象物測定システムによって獲得された測定データから、最初に、「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」が計算される。さらに、対象物の妥当性を確定するために、「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」に関する互いに別々に獲得されたこれらの両値が相互に比較される。これらの両値が十分に一致する場合に、両対象物測定システムが同じ対象物を測定し、かつ、この対象物に起因する衝突の危険性が適切に評価されたと確実に想定することが可能である。なぜならば、両測定システムの一方の測定データが測定誤差または誤った解釈に基づく場合には、両システムが同じ「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」を伝達する確率が極めて低くなるからである。

本発明にかかる方法は、このようにして、両測定システムにより獲得された測定データを異なる対象物ごとに互いに正しく対応づけることの難しさから生じる不確実性を回避する。

従って、両測定システムの測定データの照合のために複雑な妥当性確定アルゴリズムは必要ではない。妥当性の確定とは、単純に２つの数値を比較することを指す。従って、妥当性の確定はきわめて確実に、かつ極めて短時間に行なわれる。従って、特にＰＳＳシステムの場合には貴重な時間が節約される。

好適な実施形態は、特許請求の範囲に記載の従属請求項から明らかとなろう。

両対象物測定システムの一方が、今日既に多くの運転者支援システムでレーダ・対象物測定システムとして使用されるＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダに相当する場合に、本発明は特に有利である。ＦＭＣＷレーダの場合、このような対象物で反射し再びセンサにより受信される信号と、受信時点にこのセンサにより送信される信号とを混合することによって、送信信号と受信信号との間の周波数差を示す中間周波数信号が生成される。この中間周波数信号から、「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」が算定される。このようにして、非常に迅速でエラーが発生しにくい方法で、一致検査に必要とされる両測定値の１つが獲得される。

他方の対象物測定システムがビデオ型システムに相当する場合、国際公開第２００５／０９８７８２号明細書で開示されているように、対象物のスケール係数の変化から、同様に直接的に「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」のための測定値を計算することが可能である。従って「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」のために、非常に迅速で信頼性の高いアルゴリズムによって、全体で２つの、互いの一致が後に検査されるべき測定値が獲得される。

両対象物測定システムによって同時に複数の対象物が測定される場合に、対象物ごとに「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」のための２つの測定値が獲得され、これら測定値の比較によって各対象物の妥当性が確定される。ＰＳＳシステムのためには、当然のことながら、最小の「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」が依然として最も重要である。従って、両対象物測定システムによって測定された、「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」のための最小測定値が一致し次第、時間がロスすることなく警告信号が出力されるか、動作が起動する。

従って、「衝突のための時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」のための２つの測定値が一致する場合に、同時に、該当する対象物の妥当性が確定される。すなわち、両測定システムにより伝達された測定データは同じ物理的対象物を示していると想定することが可能である。これら測定データは、両測定システムのそれぞれの長所を利用した上で、該当する対象物の測定データの精度および信頼性が最大限で発揮されるように、互いに融合される。

ＦＭＣＷレーダの場合には、本発明は同時に「擬似対象物」の問題として知られる問題も解決する。ＦＭＣＷレーダにおいて個々の対象物の個々の測定工程に獲得される中間周波数信号は、この対象物の間隔、ドップラー偏移、および対象物の相対速度に依存している。従って、間隔および相対速度に関して直接的に正確な測定値を伝達せず、該当する対象物に当てはまる必要のある、間隔と相対速度との間の関係性のみを伝達する。この多義性を解消するために、ＦＭＣＷレーダの場合、送信されたレーダ信号の周波数が、少なくとも２つの異なる周波数ランプによって変調される。与えられる対象物について、両周波数ランプそれぞれのために、間隔と相対速度との間の他の関係性が獲得される。間隔および相対速度の「正しい」値とは、両関係性が満たされているような値である。

その際、両周波数ランプにおいて獲得される測定データが本当に同じ対象物に関わっているということを前提とする必要がある。複数の対象物が同時に測定される場合には、異なる周波数ランプにおいて測定された対象物を互いに同定するための異なる可能性が存在する。さらに、本物の対象物を示す「正しい」対象物の組み合わせの他に、レーダエコーの誤った対応付けにより本物の対象物のようにみえる複数の擬似対象物も獲得する。３つまたは複数の異なる周波数ランプを利用することによって、このような擬似対象物の発生は減るが、常に完全には抑制されない。

本発明にかかる方法において、本物の対象物と擬似対象物とを区別するために、第２測定システムにより独立して獲得される「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」を、追加的な基準として利用することが可能である。すなわち、「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」も、対象物ごとに間隔と相対速度との間の特定の関係性を表しており、本物の対象物の場合には、この関係性は、２つの周波数ランプでの中間周波数信号から獲得された関係性と一致する必要がある。

このようにして、本発明は、本物の対象物と擬似対象物を確実に区別することを可能にする。

本発明の実施形態は添付の図に示されており、以下の記載において詳細に解説される。
本発明にかかる方法を実行するための運転者支援システムのブロック図を示す。 運転者支援装置を備えた車両、および先行車両の側面図を示す。 画像型対象物測定システムのビデオ画像を示す。 画像型対象物測定システムのビデオ画像を示す。 図３および図４に記載のビデオ画像を基に「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」を算出する方法を解説するための図を示す。 ＦＭＣＷレーダのための周波数／時間図を示す。 本発明にかかる方法において利用される、被測定対象物の間隔と相対速度との間の関係性を解説するｖ／ｄ図を示す。

図１には、車両の運転者支援システム、この例においては、間隔制御システム（ＡＣＣ）と衝突予知セーフティシステム（ＰＳＳ）との組み合わせがブロック図に示されている。システムは、運転者支援システムを備えた車両の前域を検出するための、互いに独立して駆動する２つの対象物測定システムを含んでいる。

第１対象物測定システムは、レーダセンサ１０によって、示される例ではＦＭＣＷレーダによって形成される。受信されたレーダ信号は評価段１２で事前処理が施される。従って、１つまたは複数の被測定対象物の測定データ１４が獲得される。各対象物は、対象物の間隔、相対速度、および方向角を含む測定データ項目によって記載される。レーダ測定は、１００ｍｓの周期で行なわれる。従って、測定データ１４は短い間隔で更新される。

第２対象物測定システムとして、車両の前部に組み込まれ前方に向けられたビデオカメラ１６と、対応する画像処理モジュール１８とを備える単眼ビデオシステムが設けられている。画像処理モジュール１８は、ビデオカメラ１６により撮影されたデジタル画像を周期的に評価し、この画像上で、車両、人間、ガードレール、道路標識等の所定の対象物の分類を検知する。本発明の枠組みでは特に、潜在的な障害物として問題となる対象物、すなわち特に先行車両（または停止車両）が特に重要である。これら対象物について、画像処理モジュール１８は、対象物の間隔、横方向位置（方向角）および横方向次元（車両幅等）を含む測定データ２０を被測定対象物ごとに伝達する。

異なる対象物測定システムにより獲得された測定データ１４および２０は互いに別々のものであるが、例えば、レーダセンサにより測定された間隔および方向角から計算される対象物の間隔および横方向位置等の、部分的に同じ、または等価の物理量を記載する。

運転者支援システムの中核は、演算機および対応するソフトウェアにより形成され、かつ、両対象物測定システムから伝達される測定データ１４、２０を評価する電子データ処理システム２２である。ある周期に測定された対象物と先行周期に測定された対象物とを同定し、かつ、対象物の移動を追跡するために、追跡モジュール２４は、連続する測定周期にレーダセンサ１０により伝達された測定データ１４を公知の方法で互いに照合する役目を果たす。ｔｔｃモジュール２６は、追跡モジュール２４のデータを基にして、レーダデータに基づく「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」を計算する。「衝突までの時間（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」はここではＴ_ｒで表され、自車両および対象物の動的データが合間に変化しないと想定する限りにおいて、自車両と関連する対象物との衝突までに経過することが予想される、被測定対象物ごとに事前に見積もられる時間を示す。

この衝突までの時間は、第一に、自車両の予測される走行路内に存在する対象物のために計算されるものとする。しかし、車両の縦方向における座標のみが考慮される１次元での考察に限定されるので、この衝突までの時間は、走行路から離れたところに存在する対象物のためにも計算される。

ビデオシステムの測定データ２０も周期的に更新されるが、周期は必ずしもレーダセンサ１０の測定周期と同じである必要はない。従って、更なる別の追跡モジュール２８は、周期的に伝達する測定データ２０を基にして、測定されたビデオ対象物を追従する役目を果たす。ｔｔｃモジュール２６に対応して、測定されたビデオ対象物ごとの衝突までの時間Ｔ_ｖを計算するための更なる別のｔｔｃモジュール３０が設けられている。この計算は、示される例において、同様に、対応する追跡モジュール２８のデータを基にして行なわれるが、択一的または追加的に、画像処理モジュール１８のデータを基にしても実行可能である。ｔｔｃモジュール３０の機能が画像処理モジュール１８に組み込まれる、または反対に、画像処理モジュール１８がデータ処理システム２２に組み込まれることも可能である。

比較モジュール３２では、両ｔｔｃモジュール２６、３０により計算された測定値Ｔ_ｒとＴ_ｖとが互いに比較される。測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖは、互いに別々に集められた測定データに基づいている。この両測定値が特定の精度限界の範囲内で一致する場合に、一方では測定データ１４によって、他方では測定データ２０によって表される該当する対象物が、同一の物理的対象物に相当すると想定することが可能である。この情報は、妥当性確定モジュール３４内で、追跡モジュール２４により追従されたレーダ対象物の妥当性を確定するために利用される。すなわち、与えられた対象物について、衝突までの時間に関する両測定値が一致することが検出される場合、このことは、レーダセンサ１０による対象物測定が、ビデオシステムによる対象物測定によって確認されたということを意味している。さらに、該当する対象物が本物の対象物であるという確立が高まる。

この妥当性の確定は、対象物の分類にも関わりうる。例えば、レーダシステムの場合、移動しない対象物を測定する際に特に、停止車両等の本物の障害物のレーダエコーと、車道の下水口のふた等の関係ない対象物または他の小さな対象物に由来するレーダエコーと、の区別がほとんどつかないという問題が発生する。それに対して、ビデオシステムは、最初から、所定の対象物クラスのみ検出し、従って下水口のふた等を無視することが予想される。従って、比較モジュール３２により伝達される情報は、レーダセンサにより測定された静止対象物が本物の対象物に関わることを確認する役目を果たすことが可能である。

同様に、妥当性確定モジュール３４では、レーダセンサにより伝達された測定データのある程度の明確化も行なわれる。例えば、レーダセンサによって、レーダエコーの強さ、および／または、方向角の分散を基にして、対象物の横方向次元が大まかに評価される。非常に幅の広い対象物、例えば、先行するトラック等は、トラックの異なる反射点から生じる、複数のレーダエコーを生成することが可能である。多くの場合、レーダデータだけでは、２つのレーダエコーが同じ対象物に対応するのか、または、異なる対象物に対応するのかについて決定することが困難である。２つのレーダエコーのためにｔｔｃモジュール２６によって同じ衝突までの時間が計算され、かつ、比較モジュール３２によって、ビデオシステムが、同じ衝突までの時間を有する１つの対象物を測定したことが報知される場合に、両レーダエコーが同一の対象物に由来することが明らかになる。この方法で、妥当性確定モジュール３４において、対象物の横方向次元に関する情報を明確化することが可能である。

ビデオ対象物のための追従モジュール２８の後にも、妥当性確定モジュール３６が接続されている。妥当性確定モジュール３６によって、同じ方法で、両測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖが一致する際にビデオ対象物が明確化される。

比較モジュール３２は、両測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖが一致する際に同時に、一致する両測定値に対応するパラメータＴＴＣを伝達する。このパラメータＴＴＣは、「確認された」衝突までの時間として、ＴＴＣ融合モジュール３８によってＰＳＳモジュール４０へと、すなわち、衝突予知セーフティ機能に関連する運転者支援システムの構成要素へと伝達される。

このようにして測定周期内に獲得されたパラメータＴＴＣの最小値が、ＰＳＳモジュール４０で設定された閾値を下回る場合に、運転者への警告信号の出力、および／または、車両の縦方向案内への介入等のＰＳＳシステムの対応する動作が起動される。これによって、警告信号を非常に早期に出力することが可能になる。その際、妥当性確定モジュール３４および３６での妥当性確定プロセスの結果を待つ必要はない。

当然のことながら、パラメータＴＴＣは、自車両の予測される走行路内で両対象物測定システムにより測定された対象物に関して伝えられるべきである。ｔｔｃモジュール２６および３０が、予想される走行コースの外に存在する対象物の測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖを計算する場合に、この目的のために、比較モジュール３２を介して、対象物が走行路内、または、走行路外に存在するのかどうかについて示すフラグを、測定値と一緒に伝達することが可能である。

データ融合モジュール４２では、妥当性確定モジュール３４および３６で妥当性が確定され、場合によっては明確化された対象物の測定データが互いに融合される。すなわち、被測定対象物ごとに、対象物の場所、相対速度、横方向位置および横方向次元を示す統一的なデータ項目が形成される。このデータ融合において、対象物測定システムそれぞれの測定精度が考慮される。従って、例えば、対象物との間隔に関する値は、レーダセンサ１０のデータによって決定される。一方、データ融合においては、対象物のこの横方向位置および横方向次元のために、ビデオシステムのデータにはより高い重み付けがされる。

このように明確化されたデータを基にして、特にパラメータＴＴＣのための、すなわち、衝突までの時間に関する新しい値も計算することが可能である。一定の相対速度を想定する際に、このパラメータＴＴＣは、データ融合モジュール４２で計算された間隔を相対速度で割った商になる。しかし、この段階では、自車両または被測定対象物の不測の加速度を考慮し、未来を推定することも可能である。従って、衝突までの時間に関するより正確な評価値が獲得される。ＴＴＣ融合モジュール３８では、このより正確な値が、比較モジュール３２によって伝達される暫定値と融合される、または、暫定値と置き換えられる。従って、ＰＳＳモジュール４０は、衝突までの時間に関するより正確な評価値によって駆動することが可能である。

それに対して、この実施形態では、対象物の妥当性を確定するために、測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖは第一次近似で計算される、すなわち、一定の相対速度を想定して計算される。これによって、実際の衝突までの時間に関しては比較的不正確な評価値が生成されるが、計算は簡素化され、対象物の妥当性を確定するために、より高次の近似を利用する場合に劣らない精度が高い方法が提供される。

データ融合モジュール４２では対象物の横方向位置および横方向次元も算定されるので、ＰＳＳモジュールにこのデータを伝えることが可能である。従って、このＰＳＳモジュールでは、より正確なデータに基づいて、対象物を避けて通過するための可能性が存在するかどうかについて、改めて決定することが可能である。さらに、その場合、ＰＳＳモジュールにより用意される動作のうちの幾つか、または全てを停止させることが可能である。

有利な実施形態は、比較モジュール３２により伝達されたパラメータＴＴＣが関連する閾値を下回ると同時に、ＰＳＳモジュール４０が運転者に警報を出力すること、および、車両の縦方向案内に対する自動介入が、データ融合モジュール４２のより正確なデータに基づいて初めて行なわれることにある。

特に直前を走行する車両のための、データ融合モジュール４２により計算されたより正確な対象物の測定データは、先行車両との間隔を自動制御するＡＣＣモジュール４４にも伝えられる。修正された実施形態において、ＡＣＣモジュール４４は、図１の破線の矢印で示されるように、妥当性確定モジュール３４からも直接的に測定データを獲得することが可能である。その場合、ビデオシステムは、対象物の妥当性を確定するためのみに利用される。一方、間隔制御は、それ以外の場合には、レーダセンサ１０のデータを基にして行われる。

図２には、図１に記載の運転者支援システムを備える車両４６の側面図が示されている。さらに、先行車両４８が示されている。この先行車両４８のために、レーダセンサ１０は、間隔ｄ_ｒを測定する。ビデオシステムは、同じ車両４８のために間隔ｄ_ｖを測定する。ビデオカメラ１６がレーダセンサ１０に対して軸方向にずれて車両４６に組み込まれるため、間隔ｄ_ｖが一般的により大きくなることが予想される。車両４６の縦方向のレーダセンサ１０とビデオセンサ１６との間の間隔は、図２ではｄ_ｒｖで示されている。この間隔は、データ融合の際に、および、衝突までの時間に関する測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖの計算の際に考慮する必要がある。

図３〜図５によって、最初に、どのように衝突までの時間に関する測定値Ｔ_ｖがビデオシステムのデータを基にして計算されるのかについて解説する。図３は、特定の時点にビデオカメラ１６によって撮影される画像５０を示している。この画像では、先行車両４８の輪郭が検出される。デジタル画像処理によって、画像から、先行車両４８の見掛けの幅ｓ_１が得られる。

図４は、少し遅い時点に、ビデオ測定において１周期ほど遅れてビデオカメラ１６によって撮影される画像５２を示している。この場合、車両４８の相対速度がマイナスである、すなわち、車両４８と車両４６との間の間隔が縮むと仮定する。従って、画像５２では、車両がその間により接近したので、車両４８の輪郭は一定のスケール係数の分だけ拡大されて現れる。この場合、車両４８の見掛けの幅はｓ_２である。

図５では、画像５０および画像５２が撮影された時点での状況が図示されている。画像５０の撮影時の車両４８の位置は４８ａで示されており、画像５２撮影時の車両４８の位置は４８ｂで示されている。車両４８は、（一定の）幅Ｂを有する。位置４８ａでは、この幅Ｂは、幅角度α_１＝Ｂ／ｄ_１に対応する。従って、画像５０上の車両４８の見かけの幅ｓ１のために、画像５０のための適切な縮尺定数ｋを用いた以下の方程式が適用される。

ｓ_１＝ｋ＊α_１＝ｋ＊Ｂ／ｄ_１ （１）

対応して、位置４８ｂのために以下の方程式が適用される。

ｓ_２＝ｋ＊α_２＝ｋ＊Ｂ／ｄ_２ （２）

従って、間隔ｄ_１およびｄ_２のために以下の方程式が適用される。

ｄ_１＝ｋ＊Ｂ／ｓ_１ （３）
ｄ_２＝ｋ＊Ｂ／ｓ_２ （４）

衝突までの時間に関する測定値Ｔ_ｖは、車両４６の前方のフロントのちょうどの高さにビデオカメラ１６が存在するという簡略化した想定の下に計算される。さらに、車両４８の相対速度が一定であると仮定する。衝突までにビデオカメラ１６によって実現される測定周期の数は、ｄ_２／（ｄ_１−ｄ_２）によって与えられる。従って、測定周期の時間が△ｔである場合に、衝突までの時間のために以下の方程式が適用される。

Ｔ_ｖ＝△ｔ＊ｄ_２／（ｄ_１−ｄ_２） （５）

方程式（３）および（４）を用いると以下のようになる。

Ｔ_ｖ＝△ｔ＊（ｋ＊Ｂ／ｓ_２）／（ｋ＊Ｂ／ｓ_２）−（ｋ＊Ｂ／ｓ_２）） （６）

２つの未知の定数ｋおよびＢが消去され、ｓ_１＊ｓ_２によって拡大されて以下のようになる。

Ｔ_ｖ＝△ｔ＊ｓ_１／（ｓ_２−ｓ_１） （７）

従って、衝突までの時間は、画像５０、５２のスケールの変化から直接的に計算される。その際、該当する車両間隔が分かる必要はない。

単純に、測定された間隔を測定された相対速度で割ることによって、レーダセンサ１０のデータを基にして、衝突までの時間に関する測定値Ｔ_ｒを計算することが可能である。以下、間隔および相対速度を算出するための従来の方法を簡単に解説する。

レーダセンサ１０により送信されたレーダ信号の周波数は、図６で示すように、ランプ波形に変調される。第１測定周期にランプＲ１ｓの周波数は直線状に上昇し、その後、同じ長さのランプＲ１ｆにおいて反対の変化率で再び直線状に下降する。これは、次の測定周期において上昇するランプＲ２ｓおよび下降するランプＲ２ｆ等によって繰り返される。

対象物で反射されレーダセンサにより再受信される信号は、この瞬間にレーダセンサによって送信される信号と混合される。その結果、送信信号および受信信号の周波数差に等しい周波数ｆの中間周波数信号が獲得される。

各変調ランプにおいて獲得された中間周波数信号は、高速フーリエ変換によって自身のスペクトルに分解される。このスペクトルでは、レーダエコーを受信した各対象物が、特定の周波数ｆのピークによって表される。ｎが周波数変調の変化率に相当し、ｃが光速度に相当し、ｄが対象物との間隔に相当し、ｖが対象物の相対速度に相当する場合に、周波数ｆのために以下の方程式が適用される。

ｆ＝ｎ＊２ｄ／ｃ＋２ｆ_ｒ＊ｖ／ｃ （８）

第１項において、２ｄ／ｓはレーダセンサから対象物へと到達し、さらに再びレーダセンサへと戻るまでのレーダ信号の往復時間に相当する。第２項は、対象物の相対速度に基づくドップラー偏移を示している。

方程式（８）から分かるように、個々の周波数ランプでの個々の測定に基づいて、間隔および相対速度は一義的には算出されない。すなわち、この２つの測定値が満たす必要がある関係性のみ獲得される。２つの測定、すなわち、上昇するランプでの一方の測定、および下降するランプでの他方の測定が実行されて初めて、ｖおよびｄが算定される。両ランプのために獲得された周波数を加算する場合に、（ｎの符号が変わるため）間隔に対応する要素が相殺されるので、相対速度ｖが計算される。反対に、両周波数の差異が形成される場合に、ドップラー要素が相殺され、間隔ｄを計算することが可能である。

しかし、そのためには、両ランプにおいて同じ対象物により引き起こされたピークを調べる必要である。複数の対象物が同時に測定される場合には、ピークと対象物との対応付けは一義的ではない。同じ対象物に対応する可能性があるピークの組み合わせは複数存在し、この組み合わせのうちの幾つかが本物の対象物に対応する。一方、それ以外の組み合わせは、実際には存在しない擬似対象物に対応する。この多義性は、更なる他のランプ勾配の第３ランプにより送信周波数ｆを変調することによって減少される。従って、対象物の相対速度と対象物の間隔との間の追加的な関係性が獲得され、これらの関係性の一致が検査される。本物の対象物の場合、３つの異なるランプ勾配のために獲得された３つの関係性が、１対の間隔と相対速度との組み合わせにより満たされる必要がある。しかしこの方法によっても、すべての場合に、完全に多義性を排除することは可能ではない。

従って、ここで、いかにして衝突までの時間のための測定値Ｔ_ｒがレーダセンサ１０のデータを基に計算可能なのかについて他の方法を解説する。その際、対象物の間隔および相対速度が算定される必要はない。

間隔ｄ、相対速度ｖ、および、衝突までの時間に関する求められた測定値Ｔ_ｒのために、以下の関係性が適用される。

ｄ＝ｖ＊Ｔ_ｒ （９）

方程式（８）で利用すると以下のようになる。

ｆ＝ｎ＊Ｔ_ｒ＊２ｖ／ｃ＋２ｆ_ｒ＊ｖ／ｃ
＝（２ｖ／ｃ）＊（ｎ＊Ｔ_ｒ＋ｆ_ｒ） （１０）

相対速度ｖが一定であると再び仮定し、ランプＲ１ｓおよびＲ２ｓ等の同じ勾配を有する２つの連続する変調ランプにおいて獲得される周波数ｆ_１およびｆ_２を考察する場合に、両測定のための対応する方程式（１０）は、衝突までの時間が個々の測定周期の時間δｔの分だけ変化したことによって区別される。

ｆ_１＝（２ｖ／ｃ）＊（ｎ＊Ｔ_ｒ＋ｆ_ｒ） （１１）
ｆ_２＝（２ｖ／ｃ）＊（ｎ＊（Ｔ_ｒ−δｔ）＋ｆ_ｒ） （１２）

すなわち、差異△ｆ＝ｆ１−ｆ２のために以下の方程式が適用される。

△ｆ＝（２ｖ／ｃ）＊ｎ＊δｔ （１３）

従って、相対速度ｖのために以下の方程式が獲得される。

ｖ＝（ｃ／２ｎ）＊（△ｆ／δｔ） （１４）

これを方程式（１１）で利用すると、以下のようになる。

ｆ_１＝（△ｆ／ｎ＊δｔ）＊（ｎ＊Ｔ_ｒ＋ｆ_ｒ） （１５）

従って、以下のようになる。

Ｔ_ｒ＝（δｔ＊ｆ_１／△ｆ）−（ｆ_ｒ／ｎ） （１６）

対応する方法で、測定値Ｔ_ｒは、下降するランプＲ１ｆおよびＲ２ｆにおいても算定可能である。その際、ランプ勾配ｎは、反対の符号を有する。

従って、中間周波数信号のスペクトル内の各個々のピークのために、衝突までの時間が計算される。そのために、該当する対象物の間隔を計算する必要はない。これにより、問題は、対象物測定の際の不確実性と関連してくる。なぜならば、その都度、同じランプ勾配を有するランプにおいて獲得されたスペクトルのみ調べるからである。その場合、間隔、相対速度、および、ピークの位置は、測定周期ごとにそれほど大きく変化しないことが予想されるので、追跡モジュール２４で行なわれる、目下の測定周期で獲得されるピークと先行周期で獲得されたピークとの同定には問題がない。

比較モジュール３２では、互いに別々に獲得された測定値Ｔ_ｒおよびＴ_ｖが互いに比較される。その際、所望の精度に従って、場合によっては、レーダセンサ１０とビデオカメラ１６との間に生じる間隔ｄ_ｒｖ（図２）による作用が考慮される。間隔ｄ_ｒｖに鑑みて測定値Ｔ_ｒを規格化するために、例えば方程式（１４）から獲得可能な対象物の相対速度ｖが必要である。間隔ｄ_ｒｖに対して規格化され、測定値Ｔ_ｖと比較可能な測定値Ｔ_ｎｏｒｍのために、以下の方程式が適用される。

Ｔ_ｎｏｒｍ＝Ｔ_ｒ＋ｄ_ｒｖ／ｖ （１７）

このように計算された、規格化された測定値Ｔ_ｎｏｒｍが測定値Ｔ_ｖと一致する場合に、対象物の妥当性が確定される。

図７に関連して、衝突までの時間を用いて対象物の妥当性を確定すると同時に、レーダ測定の際の「擬似対象物」の問題を解決することが可能な、修正した方法を解説する。例として、２つの対象物がレーダセンサ１０およびビデオシステムに測定されると仮定する。

レーダデータの評価の際に、図６の上昇するランプＲ１ｓにおける２つのピークと、下降するランプＲ１ｆにおける同じ対象物のための更なる別の２つのピークと、が獲得される。これら各ピークの周波数は、方程式（８）に基づいて、対象物の相対速度ｖと、対象物の間隔ｄとの間の関係性を定義する。これらの関係性は、図７に記載されるｖ／ｄ図において、直線５１、５３、５４および５６として示される。２つの下降する直線５１および５３は、ランプＲ１ｓで記録されたピークに相当し（ｎはプラス）、２つの下降する直線５４および５６は、下降するランプＲ１ｆで記録されたピークに相当する（ｎはマイナス）。ある対象物のための間隔データおよび相対速度データはそれぞれ、下降直線のうちの１つの直線上に、および、上昇直線のうちの１つの直線上に存在する必要がある。

図７で分かるように、４つの直線５１〜５６は、可能な対象物データを表す可能性がある４つの交点を互いに形成する。交点は、間隔測定および速度測定という意味では測定の不正確さを示す「誤差円」５８として、図７に記載されている。これら交点のうちの２つのみが本物の対象物に対応する一方、他の２つの交点においては擬似対象物が関わっている。問題は、この４つの可能な対象物の中で２つの本物の対象物を同定することにある。

４つの交点それぞれは、暗黙のうちに方程式（９）を介して、衝突までの時間のための対応する測定値Ｔｒを定義している。すなわち、座標の始点（ｄ＝０、ｖ＝０）から各交点まで延びる直線の勾配を定義している。各誤差円５８は、直線の勾配、および衝突までの時間のための許容限界を示す三角形を座標の始点と共に形成する。

２つの対象物はビデオシステムによっても測定されるので、方程式（７）に基づいて、２つの測定値Ｔ_ｖも獲得される。さらに、この測定値により定義された直線６０および６２も図７に記載される。２つの本物の対象物に関してのみ、これら直線は対応する誤差円５８を通ることが予想される。従って、対応する交点に付属する対象物が、本物の対象物として妥当性が確定されている。従って、確実に他の交点においては擬似対象物が関わってくる。

レーダセンサとビデオカメラとの間の間隔ｄ_ｒｖによる作用は、この方法の場合、該当する誤差円５８がｄ軸でこの間隔の分だけずらされることにより、容易に考慮される。

Claims (6)

1. 車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法であって、その際、車両（４６）の２つの互いに独立して駆動する対象物測定システム（１０；１６、１８）の、両測定システムにより測定される対象物（４８）の測定データから、同一の物理的パラメータ（ＴＴＣ）を表す２つの測定値（Ｔ_ｒ、Ｔ_ｖ）が測定システムごとに１つずつ算出され、続いて前記測定値の両方の一致が検査される、車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法において、
   前記パラメータ（ＴＴＣ）は、事前に見積もられる、前記車両（４６）と前記対象物（４８）との衝突までの時間に相当することを特徴とする、車両の運転者支援システムにおいて対象物の妥当性を確定する方法。
2. 前記両測定システム（１６、１８）のうちの１つはビデオ型システムに相当し、対応する測定値（Ｔ_ｖ）が、異なる時間に撮影されたビデオ画像（５０、５２）上の見掛けの対象物値（ｓ_１、ｓ_２）の変化から直接的に計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記対象物測定システム（１０）の両方のうちの１つは、ＦＭＣＷレーダに相当することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記ＦＭＣＷレーダに割り当てられた測定値（Ｔ_ｒ）は、前記対象物（４８）により受信された複数のレーダ信号の周波数の変化を基にして計算され、前記複数のレーダ信号は、レーダセンサの異なる測定周期での、同じランプ勾配を有する周波数ランプ（Ｒ１ｓ、Ｒ２ｓ）に関して測定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記ＦＭＣＷレーダにより測定された対象物（４８）ごとに、変調ランプ（Ｒ１ｓ）において獲得される信号を基にして、ｖ／ｄ図内の直線（５１、５３）により表される、対象物の相対速度（ｖ）と対象物の間隔（ｄ）との間の関係性が決定され、かつ、対象物ごとに、ランプ勾配が異なる他の変調ランプ（Ｒ１ｆ）において信号に基づいて、ｖ／ｄ図内の他の直線（５４、５６）により表される更なる別の関係が決定され、かつ、前記複数の直線（５１、５３、５４、５６）の交点ごとに測定値（Ｔ_ｒ）が計算され、これら複数の
   測定値（Ｔ_ｒ）が、前記ビデオ型システム（１６、１８）により獲得された測定値（Ｔ_ｖ）と比較されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の方法。
6. 前記両測定値（Ｔ_ｒ、Ｔ_ｖ）のうちの１つは、前記両対象物測定システムの前記複数のセンサ（１０、１６）の間の、前記車両（４６）の縦方向における相互の間隔（ｄ_ｒｖ）による作用の分だけ修正される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法。
   
   

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