JP2010515183A - ライダーセンサの垂直アライメント - Google Patents

Abstract

本発明は、カメラ（Ｋ）によってキャプチャーされたイメージ情報（Ｐ）を受信するための入力側と、前記イメージ情報（Ｐ）を用いて車両（Ｆ１）の傾斜角を表す少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を求める算出手段と、少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を用いて出力信号（Ｓ）を確定するための確定手段を有し、前記出力信号（Ｓ）は送信ユニット（Ｌ）から照射される電磁波ビームの垂直方向のアライメント調整に関係しており、さらに前記出力信号（Ｓ）を送出するための出力側とを備えている車両（Ｆ１）用ドライバー支援システムのための評価ユニット（Ａ）に関している。さらに本発明はコンピュータプログラム製品及び前記ドライバー支援システムの作動方法にも関している。

Description

本発明はカメラによってキャプチャーされたイメージ情報の受信のための入力側を有している車両用ドライバー支援システムのための評価ユニットに関している。

背景技術
ドライバー支援システム（ＡＤＡＳ；Advanced Driver Assistance Systems）のもとでは、自動車のドライバーを支援するのに用いられる複数の機能が統合されている。このドライバー支援システムの大抵の目的は、危険な状況の未然の回避と危機的状況における事故回避のためのドライバー支援によって安全性を高めることである。またここでのさらなる目的は、通常の状況におけるドライバーの負担軽減とストレス軽減による快適性の向上と、状況に応じて処理されドライバーに向けて適宜発信される周辺状況による方向付けの支援、並びに走行満足性の向上である。

ドライバー支援システムの例としては、トラクションコントロールシステム、ＡＢＳ（アンチロックブレーキングシステム）、ＡＳＲ（アンチスリップコントロールシステム）、ＥＳＰ（電子制御式スタビリティコントロールシステム）、ＥＤＳ（電子制御式ディファレンシャルロックシステム）、アダプティブコーナリングライト、ヘッドライト用ハイビーム／ロービーム自動切替え装置、ナイトビジョンシステム、クルーズコントロールシステム、駐車支援システム、ブレーキアシスト装置、ＡＣＣ（アダプティブクルーズコントロールシステム）、車間距離制御型クルーズコントロールシステム、車間距離警告システム、コーナリングアシストシステム、渋滞走行アシストシステム、車線識別システム、車線自動保持システム、車線保持支援システム、車線変更支援システム、ＩＳＡ（インテリジェンススピードアダプションシステム、ＡＥＢ（非常停止システム）、タイヤ空気圧監視システム、運転状態監視システム、交通標識認識システム、プラツーン（platooning）システムなどが挙げられる。

本発明の課題が基礎とするところは、ドライバー支援システムのための有能な評価ユニットと、相応のコンピュータプログラム製品及びドライバー支援システムの作動方法を提供することである。

前記課題は請求項１の特徴部分に記載の本発明による評価ユニット、並びにその他の独立請求項に記載された本発明によるコンピュータプログラム製品及び本発明によるドライバー支援システムの作動方法によって解決される。本発明のさらに有利な構成例及び改善例は従属請求項に記載されている。

２つの車両を表した図 本発明による車両用ドライバー支援システムの断面図を示した図 本発明の方法のフローチャートを示した図

本発明による車両用ドライバー支援システムのための評価ユニットは、カメラによってキャプチャーされたイメージ情報の受信のための入力側と、前記イメージ情報の適用下で車両の傾斜角度を表す少なくとも１つのパラメータを算出する算出手段とを有している。さらに少なくとも１つのパラメータの適用下で出力信号を確定する確定手段が設けられている。この出力信号は、送信ユニットから照射される電磁ビームの垂直方向での位置調整（以下では単に垂直アライメントとも称する）に関連するものである。さらに本発明による評価ユニットはこの出力信号を送出する出力側も有している。

前記評価ユニットはイメージ情報から車両の傾斜角に係わる１つ若しくはそれ以上の特性量を算出する。そのためこの車両傾斜角に係わる特性量は車両の周辺環境の観察から得ることができる。この傾斜角は基準特性量であり、そのため例えば走行路面に対する基準量若しくは他の車両に対する基準量となり得る。有利には前記特性量を表す傾斜角は、車両の垂直方向での傾きないし勾配、あるいは車両の横軸（左右軸）を中心とした回転量であり、そのためそれらの規模でもって、送信ユニットないし該送信ユニットから照射される電磁ビームが出力信号に基づいて位置調整される。

傾斜角に該当する特性量は、送信ユニットから照射された電磁ビームの垂直方向アライメント調整に該当する出力信号を定めるために用いられる。この場合はこの出力信号が専ら少なくとも１つの傾斜角特性量から定められるか、若しくは他の特性量がこの確定に導入される。この垂直方向アライメント調整は車両の関係系に関係しており、ここでの垂直方向の運動とは走行路平面に対して垂直方向の運動を意味している。この種の垂直方向アライメントは有利には車両の横軸に沿った送信ユニットの回転によって生じる。

出力信号は電磁ビームの垂直方向アライメント調整の制御のために用いることが可能である。それにより評価ユニットは有利には前記出力信号を、当該送信ユニットのアライメント調整ないしは制御に係わる構成要素、例えば電気モータに送信する。出力信号に応じた送信ユニットのアライメント調整の後では送信ユニットがそれぞれの方向にビームを照射する。但しこれに対しては代替的に、送信ユニットにビームを照射させるところまでではなく、ビーム照射のためにそれぞれの方向へ配向させるだけでもよい。それによりビーム照射を必要に応じて行うことが可能となる。

本発明の別の実施形態によれば、算出手段が次のように構成される。すなわち少なくとも１つの特性量がイメージ情報内に結像された車線区分線及び／又は車線境界線を用いて求められる。この場合の車線区分線としては異なる車線を相互に区切るためのマーキングあるいは車線路肩を示すマーキングが観察され、車線境界線としては走行路アスファルトの縁部若しくは車線縁部に設けられた対象、例えばセンターポールやガードレールなどが観察される。また有利には算出手段は次のように構成される。すなわち結像された車線区分線及び／又は車線境界線を用いて道路の経過が求められ、この求められた道路経過を用いて少なくとも１つの特性量が求められるように構成される。ここでの道路経過は、車両からの間隔距離に依存して走行路の垂直方向及び／又は水平方向のカーブを示すものであってもよい。

また有利には、前記算出手段が次のように構成される。すなわち、少なくとも１つの特性量をイメージ情報内に結像された別の車両を用いて求めるように構成される。このことにより、送信ユニットから照射される電磁ビームの配向を他の車両に適合させることが可能となる。前記少なくとも１つの特性量はこのケースでは他の車両に対する自車両の傾斜角を含んでいる。さらに前記少なくとも１つの特性量は、自車両と他車両の間を結ぶ接続線に対する自車両の傾斜角を含む。また結像された車両のイメージを用いる代わりに、少なくとも１つの特性量の算出を１つの車両をイメージ情報に結像させることなく実施することも可能である。

本発明のさらに別の実施形態によれば、前記少なくとも１つの特性量が車両のピッチ角を含んでいる。このピッチ角とはここでは車両横軸に対する車両の傾度を表している。またここでの車両横軸は、走行路面に平行した平面を延在している。

本発明の別の構成によれば、送信ユニットが車間距離検出システム、例えばライダーシステムの構成要素であってもよい。

また前記算出手段は次のように構成されていてもよい。すなわち少なくとも１つの特性量が傾斜角センサによって検出された情報を用いて求められるように構成されていてもよい。このケースでは少なくとも１つの特性量が求められるときにイメージ情報に対してさらに付加的に傾斜角センサの測定が考慮される。

本発明によるドライバー支援システムは評価ユニットと、カメラと、電磁ビームのための送信ユニットを含んでいる。また有利には、送信ユニットを用いて他車との間隔を確定するための手段、並びに他車との間隔を制御するための手段、例えば他車との間隔を一定に保つための手段などがさらに設けられていてもよい。

本発明によるコンピュータプログラム製品は、イメージ情報を用いて車両の傾斜角を表す少なくとも１つの特性量を求める算出手段と、少なくとも１つの特性量を用いて出力信号を確定する確定手段とを含んでいる。この場合の出力信号は、送信ユニットから照射される電磁波ビームの垂直方向のアライメント調整に関係し、並びに出力信号の送出のための送出手段に関係する。なおここで述べているコンピュータプログラム製品という概念においては、本来のコンピュータプログラムの他にも、特にコンピュータプログラムのための記録媒体、ファイル収録体、構築された計算ユニット、あるいは当該コンピュータプログラムに所属するファイルが記憶されている記憶装置、サーバーなどが含まれることも理解されたい。

本発明による方法のもとでは、カメラによってキャプチャーされたイメージ情報が受信される。ここでは車両の傾斜角を表す少なくとも１つの特性量が前記イメージ情報を用いて求められ、さらに前記少なくとも１つの特性量を用いて出力信号が確定される。この場合の出力信号は、送信ユニットから照射される電磁波ビームの垂直方向のアライメント調整に係わるものである。

本発明によるコンピュータプログラム製品及び本発明による方法は、特に本発明による評価装置ないし評価ユニットに適するものである。この場合このことは有利な構成例や改善例にも該当し得るものである。それに対してはさらなる適切な手段やステップが含まれていてもよい。

実施例の説明
以下では本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

図１には２つの車両Ｆ１，Ｆ２が示されており、これらの車両は相前後して道路Ｓ上を走行している。車両Ｆ１は、ドライバー支援機能ＡＣＣを備えたドライバー支援システムを有しており、このドライバー支援システムは先行する車両Ｆ２までの間隔を制御している。この目的のために車両Ｆ１とＦ２の間の間隔距離が車両Ｆ１のライダーセンサＬによって検出されている。この場合このライダーセンサＬは車両Ｆ１のフロントウインドウ後方に固定されており、当該ライダーセンサＬは進行方向に向けてレーザービームを照射し、さらに車両Ｆ２から反射されたレーザービームを受信している。レーザービーム信号の送信と反射されたレーザービーム信号の受信との間の伝播時間が算出され、この伝播時間が当該車両Ｆ１から先行車両Ｆ２までの離間距離の尺度となる。

図１ではライダーセンサＬの２つのレーザービームＳ１，Ｓ２が描写されており、それらはその垂直方向でのアライメント調整に関して異なっている。この場合の垂直方向のアライメント調整とは道路Ｓの表面に対して垂直方向での配向ないしは位置付けと理解されたい。図１においてはそれらは双方向矢印で示されている。図ではレーザービームＳ２が車両Ｆ２に当接しており、それによって当該車両Ｆ１と先行車両Ｆ２の間の間隔距離が算出可能であるのに対して、レーザービームＳ１の照射は垂直方向で見て高すぎ、先行車両Ｆ２にはこのビームＳ１は当たっていない。そのためライダーセンサＬの垂直方向のアライメント調整は、先行車両との間の間隔距離の算出が可能であるか否かに係わる重要な意味合いを持つ。ライダーセンサＬの適正でない垂直方向アライメントは先行車両までの離間距離の増加と共に重要性を増す。

車両Ｆ１のドライバー支援システムはビデオカメラＫを有し、このビデオカメラＫは車両Ｆ１前方の空間を撮影している。このビデオカメラＫは例えばライダーセンサＬのように車両Ｆ１のウインドウガラス後方に取付けられていてもよい。ビデオカメラＫは自身によって検出したイメージＰを図２に示されている評価ユニットＡに供給している。評価ユニットＡは、このイメージＰを使用して制御信号Ｓを求める。この制御信号ＳはライダーセンサＬの垂直方向のアライメント調整のために用いられる。これについては電気モータが設けられており、該電気モータが前記制御信号Ｓの考慮のもとでライダーセンサＬの垂直方向のアライメントを変更し得る。

図３にはイメージＰを用いた評価装置Ａによる制御信号Ｓの算出を説明するためのフローチャートが示されている。これについてはパラメータを備えた走行路モデルＭＯＤが用いられ、このモデルは少なくとも車両Ｆ１のピッチ角、並びに道路の垂直方向と水平方向のカーブに相応する。ここではパラメータの適応化が行われ、それらは当該の適応化されたパラメータを用いて求められた道路経過が可及的に良好に、カメラによってキャプチャーされた道路経過と一致するまで続けられる。この一致の検査のために有利には車線区分線が観察され、場合によっては代替的に走行路の路肩が観察され得る。この場合走行路の路肩に関しては特に冬期において走行路が積雪等で覆われているような場合に関係してくる。それらの結果として前述したようなパラメータが出力され、それによって車両Ｆ１のピッチ角Ｎと道路経過Ｖが算出される。この場合道路経過Ｖは車両Ｆ１に対する間隔に依存して、道路の水平方向と垂直方向のカーブがどのくらいの大きさかが送出される。このような走行路モデルを使ったピッチ角と走行路経過の算出手法については、例えばＩＥＥＥの公知文献"E.D.Dickmanns, B.D. Mysliwetz:"3-D road and relative egostate estimation", IEEE Transactions on PAMI,14(2), P199-213, Februar 1992"に記載がある。

まず最初にカメラＫが先行する車両Ｆ２を何も検出しない状況が観察される。そのような状況においてもライダーセンサＬの適切な垂直方向のアライメントは意味がある。というのも良好に調整されたライダーセンサＬは、新たに出現した先行車両Ｆ２をより迅速に把握することができ、それによって当該先行車両との間の間隔も早期に算出できるからである。そのようにしてドライバ支援機能ＡＣＣは、視認可能な先行車両Ｆ２の出現と同時に迅速に有効活用される。

制御信号Ｓの算出は、ピッチ角Ｎのみを用いて行うことが可能である。このピッチ角Ｎは当該車両Ｆ１の横軸に関する傾斜角を表し、この場合車両Ｆ１の横軸は図１中では図平面内に描写される。前記ピッチ角Ｎは例えば、積載状態、車両座席の占有状態、タイヤ空気圧のばらつき、走行路面の凹凸、車両の加速、車両の制動、車両の揺動などによって変化し得る。そのため制御信号Ｓは、車両Ｆ１のピッチ角Ｎが補償されるように定められる。このことは、ライダーセンサＬを垂直方向で道路に対して平行にアライメント調整するのに重要である。車両Ｆ１が例えば図１に示されているように荷室の過度な積載状態によって後方に大きく傾いている場合には、ライダーセンサＬを荷室が空のときよりも大きく下方へアライメント調整しなければならない。

制御信号Ｓの算出の際にはピッチ角Ｎの他に道路経過Ｖも考慮され得る。道路の垂直方向の傾きが一定である場合には、道路に対して平行に前述したようなライダーセンサＬの垂直方向のアライメント調整は有意義である。この場合このことは平坦な道路経過状態においても、正の勾配又は負の勾配のもとでも当てはまる。しかしながら車両Ｆ１の前方で勾配が増加する場合には、有利には、ライダーセンサＬが平行なアライメント調整のときよりもやや強く上方に向けてアライメント調整される。相応に車両Ｆ１の前方で勾配が減少する場合には、有利には、ライダーセンサＬが平行なアライメント調整のときよりもやや強く下方に向けてアライメント調整される。このようなケースは車両Ｆ１が山頂に向かうときあるいは谷底に向かうときのケースを想定することで良好に描写できる。道路の経過状態Ｖは走行路の勾配の増減から推定でき、それに応じてライダーセンサＬの平行調整が変更される。これはピッチ角Ｎの補償調整によって達成できる。

これまではイメージＰに依存した制御信号Ｓの算出は、先行する車両Ｆ２がカメラＫによって何も検出されていない状態を前提として行われたものであった。それに対してイメージＰ内に先行車両Ｆ２が含まれている場合には、当該車両Ｆ１と先行車両Ｆ２を結ぶ直線に対して相対的な車両Ｆ１の傾斜角ＤＩＦＦが求められる。ライダーセンサＬがカメラＫと同じ垂直位置に存在する場合には、制御信号Ｓはこの相対的な傾斜角ＤＩＦＦに対して直接的に導出される。それに対してイダーセンサＬがカメラＫと異なる垂直位置に存在する場合には、制御信号Ｓは当該車両Ｆ１と先行車両Ｆ２の間の間隔距離を含めて三角測量法により算出される。この場合の間隔距離に対する尺度としてはカメラＫによってキャプチャーされたイメージから求められる推定値が利用される。この場合有利には推定値の精度に対する要求はそれほど高くない。

前述した特性量ＤＩＦＦに対する代替的な特性量ＤＩＦＦとして、２つの車両Ｆ１，Ｆ２の傾きの差分が用いられてもよい。この差分ＤＩＦＦの確定は、道路経過状態Ｖを用いて行われる。道路経過状態Ｖが求められていて、さらにイメージＰからこの道路経過Ｖのどのあたりに車両Ｆ２が存在するかがわかっていると、車両Ｆ２が存在している現下の垂直方向での走行路の勾配が確定できる。また車両Ｆ１の現下の垂直方向での走行路の勾配も道路経過状態Ｖから推定できる。そのためこれらの２つの値の差分ＤＩＦＦも算出可能である。２つの勾配が同じ大きさであるならば、すなわち例えば２つの車両Ｆ１，Ｆ２が図１に示されているように平坦な区間を走行している場合には、あるいは２つの車両Ｆ１，Ｆ２が一定の勾配を伴った上り坂を走行している場合には、制御信号Ｓは次のように定められる。すなわちライダーセンサＬが道路に対して平行に配向されるように定められる。それに対して先行車両Ｆ２における現下の勾配（傾き）が車両Ｆ１の勾配（傾き）よりも大きい場合には、ライダーセンサＬはより高く配向されなければならない。それに対して先行車両Ｆ２の現下の勾配（傾き）が車両Ｆ１の勾配（傾き）よりも小さい場合には、反対にライダーセンサＬはより低く配向されなければならない。

２つの車両Ｆ１，Ｆ２の傾きの差分ＤＩＦＦに対してはさらに付加的に車両Ｆ１のピッチ角Ｎが考慮されてもよい。というのも道路経過状態Ｖに基づけば、道路の勾配経過から得られる車両Ｆ１，Ｆ２の相対的な傾斜は算出できるけれども、実際の相対的な傾きは差分ＤＩＦＦとピッチ角Ｎから得られるからである。この場合のピッチ角Ｎは、車両Ｆ１が当該ピッチ角Ｎに基づいてどの方向に傾いているか、勾配の差分の増減に依存している。

ピッチ角がカメラＫのイメージＰから求められたこれまでの実施例に対して代替的に、ピッチ角を、ピッチ角センサを介して得ることも可能である。そしてこのピッチ角センサは他の車両構成要素、例えばＥＳＰシステムやヘッドランプに対して設けられたものであってもよい。さらにピッチ角センサの測定結果は走行路モデルＭＯＤに基づいて求められたピッチ角Ｎに対して付加的に用いられてもよい。その場合には例えば２つの値から求められたピッチ角値が利用され得る。

Claims (13)

1. 車両（Ｆ１）のドライバー支援システムのための評価ユニット（Ａ）において、
   カメラ（Ｋ）によってキャプチャーされたイメージ情報（Ｐ）を受信するための入力側と、
   前記イメージ情報（Ｐ）を用いて車両（Ｆ１）の傾斜角を表す少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を求める算出手段と、
   少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を用いて出力信号（Ｓ）を確定するための確定手段を有し、
   この場合前記出力信号（Ｓ）は送信ユニット（Ｌ）から照射される電磁波ビームの垂直方向のアライメント調整に関係しており、
   さらに前記出力信号（Ｓ）を送出するための出力側とを備えていることを特徴とする評価ユニット。
2. 前記算出手段は、少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）がイメージ情報内に結像された車線区分線及び／又は車線境界線を用いて求められるように構成されている、請求項１記載の評価ユニット。
3. 前記算出手段は、結像された車線区分線及び／又は斜線境界線を用いて道路経過状態（Ｖ）を求め、この求められた道路経過状態（Ｖ）を用いて少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を求めるように構成されている、請求項２記載の評価ユニット。
4. 前記算出手段は、少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）をイメージ情報内に結像された別の車両を用いて求めるように構成されている、請求項１から３いずれか１項記載の評価ユニット。
5. 前記少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）は他の車両（Ｆ２）に対する当該車両（Ｆ１）の傾斜角を含んでいる、請求項４記載の評価ユニット。
6. 前記少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）は、当該車両（Ｆ１）と他車両（Ｆ２）の間を結ぶ接続線に対する当該車両（Ｆ１）の傾斜角を含んでいる、請求項４または５記載の評価ユニット。
7. 前記少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）は、車両（Ｆ１）のピッチ角（Ｎ）を含んでいる、請求項１から６いずれか１項記載の評価ユニット。
8. 前記送信ユニット（Ｌ）は車間距離検出システムの構成要素である、請求項１から７いずれか１項記載の評価ユニット。
9. 前記算出手段は、少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）が傾斜角センサによって検出された情報（Ｎ）を用いて求められるように構成されている、請求項１から８いずれか１項記載の評価ユニット。
10. 請求項１から９いずれか１項記載の評価ユニット（Ａ）と、カメラ（Ｋ）と、送信湯にと（Ｌ）を備えていることを特徴とする、車両（Ｆ１）用のドライバー支援システム。
11. 送信ユニット（Ｌ）を用いて他の車両（Ｆ２）との間隔距離を算出する手段と、他の車両（Ｆ２）との間の間隔距離を制御する手段を備えている、請求項１０記載のドライバー支援システム。
12. イメージ情報（Ｐ）を用いて車両（Ｆ１）の傾斜角を表す少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を求める算出手段と、
    少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を用いて出力信号（Ｓ）を確定する確定手段とを含み、
    前記出力信号（Ｓ）は、送信ユニット（Ｌ）から照射される電磁波ビームの垂直方向のアライメント調整に関係し、
    さらに前記出力信号（Ｓ）を送出するための送出手段を有している、車両（Ｆ１）用ドライバー支援システムのためのコンピュータプログラム製品。
13. 車両（Ｆ１）用ドライバー支援システムの作動方法において、
    カメラ（Ｋ）によってキャプチャーされたイメージ情報（Ｐ）を受信し、
    車両（Ｆ１）の傾斜角を表す少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を前記イメージ情報（Ｐ）を用いて求め、
    前記少なくとも１つの特性量（Ｎ，ＤＩＦＦ）を用いて出力信号（Ｓ）が確定され、この場合前記出力信号（Ｓ）は、送信ユニット（Ｌ）から照射される電磁波ビームの垂直方向のアライメント調整に係わるものであることを特徴とする方法。

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