JP2011247763A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体を迅速かつ精度良く検知する。
【解決手段】物体検知装置１０は、自車両の左前部および右前部に配置されて自車両の前方領域全体を１回で走査可能な広角の右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌと、処理装置１２とを備える。処理装置１２は、右レーダ１１Ｒにより検出された反射点ｒＲと左レーダ１１Ｌにより検出された反射点ｒＬとが同一の物体上に存在する場合に、反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置差分Δを算出し、この差分Δが所定の閾値Ａよりも大きいか否かを判定する左右方向位置判定部２３と、反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置差分Δの時間微分絶対値βが所定の閾値Ｂよりも大きいか否かを判定する時間微分絶対値判定部２４と、反射点間距離の変化に基づいて前方領域を横切る物体が存在することを検知する物体検知部２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体検知装置に関する。

従来、例えば車両の前方領域全体を複数の角度領域に分割し、各角度領域毎に電磁波の発信および反射波の受信を順次に行なうことで複数回の走査を実行し、電磁波を反射した物体の移動方向及び移動速度を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−９６０７号公報

ところで、上記従来技術に係る装置において、遠距離に存在する物体の移動方向及び移動速度を所望の精度で検出するためには、細かく分割された角度領域を細いビーム幅の電磁波によって走査する必要が生じる。しかしながら、このような走査設定で近距離に存在する物体に対して走査を実行すると、必要とされる走査角度範囲が広くなり、走査に要する時間が嵩み、物体を迅速に検知することができないという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、物体を迅速かつ精度良く検知することが可能な物体検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る物体検知装置は、自車両の左前部および右前部に配置されて、前記自車両の前方領域全体を１回で走査可能な広角のレーダ装置（例えば、実施の形態での右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌおよび処理装置１２）を備える物体検知装置であって、前記レーダ装置は、前記前方領域に電磁波を発信し、該電磁波の反射波を受信することによって、前記自車両の左右方向における前記反射波の反射位置を検出可能であり、前記左前部のレーダ装置により検出された前記反射位置と前記右前部のレーダ装置により検出された前記反射位置とが、同一の物体上に存在する場合に、前記反射位置間の距離の変化に基づいて前記前方領域を横切る物体が存在することを検知する検知手段（例えば、実施の形態での物体検知部２５）を備える。

さらに、本発明の第２態様に係る物体検知装置では、前記検知手段は、前記前方領域を横切る物体のうち、前記自車両の左右方向での長さが所定値（例えば、実施の形態での所定の閾値Ａ）よりも大きい前記物体を検知可能である。

さらに、本発明の第３態様に係る物体検知装置では、前記検知手段は、前記左前部のレーダ装置により検出された前記反射位置と、前記右前部のレーダ装置により検出された前記反射位置との各絶対位置を時系列に記憶し、前記絶対位置の時間変化に基づいて、前記前方領域を横切る物体の移動方向を検知する。

本発明の第１態様に係る物体検知装置によれば、左前部および右前部の車載レーダ装置により検出される反射位置間の距離は、自車両と自車両の前方領域に存在する物体との位置関係によって変化することから、この反射位置間の距離の変化に基づいて自車両の前方領域を横切る物体が存在するか否かを精度良く判定することができる。しかも、車載レーダ装置は自車両の前方領域全体を１回で走査可能であることから、物体を迅速に検知することができる。

本発明の第２態様に係る物体検知装置によれば、自車両の左右方向での長さが所定値未満の物体に対して、過剰な処理（例えば、移動状態や停止状態の検知など）が行なわれることを防止し、動作負荷を軽減することができる。

本発明の第３態様に係る物体検知装置によれば、自車両の前方領域を横切る物体の移動方向が、左方から右方に向かう方向であるか、あるいは、右方から左方に向かう方向であるかを、容易に検知することができる。

本発明の実施形態に係る物体検知装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る自車両Ｐと、自車両Ｐの走行路前方を横切る他車両Ｑとの相対位置の変化に応じた各反射点ｒＲ，ｒＬの間の反射点間距離の変化の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る各反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置と左右方向位置差分Δと時間微分絶対値βとの時間変化の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る物体検知装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の物体検知装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態による物体検知装置１０は、例えば内燃機関（図示略）の駆動力をトランスミッション（図示略）を介して駆動輪（図示略）に伝達する車両に搭載され、図１に示すように、車両の右前部および左前部に配置された右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌと、処理装置１２と、スロットルアクチュエータ１３と、ブレーキアクチュエータ１４と、ステアリングアクチュエータ１５と、報知装置１６とを備えて構成されている。

右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌは、例えば測角および測距にモノパルス方式（例えば、位相モノパルス方式）を用いるレーダ装置であって、車両の前方領域全体を１回で走査可能な広角の角度検知範囲を有している。
右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌは、車両の前方領域に電磁波の発信信号を発信し、この電磁波が外部の物体（例えば、他車両や構造物や路面など）によって反射されることで生じた反射波の反射信号を受信する。そして、発信信号および反射信号に係る信号を処理装置１２に出力する。

処理装置１２は、例えば、２つの反射点検出部２１Ｒ，２１Ｌと、反射点分類部２２と、左右方向位置判定部２３と、時間微分絶対値判定部２４と、物体検知部２５と、車両制御部２６とを備えて構成されている。

各反射点検出部２１Ｒ，２１Ｌは、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌから出力される信号に基づき、反射波の反射位置（反射点）ｒＲ，ｒＬを検出し、各反射点ｒＲ，ｒＬの角度（少なくとも方位角と、高低角など）および距離を検出する。各反射点ｒＲ，ｒＬは、例えば、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌの角度検知範囲内（例えば、図２（Ａ）に示す各範囲ＡＲ，ＡＬ）において各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌからの距離が最短距離となる反射点である。

これにより、例えば図２（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、車両（自車両Ｐ）の走行路前方を自車両Ｐの前後方向に直交する方向（左右方向）に右方側から左方側に向かい横切る他の車両（他車両Ｑ）に対しては、右レーダ１１Ｒにより検出される反射点ｒＲと左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＬとの間の反射点間距離が自車両Ｐと他車両Ｑとの相対位置に応じて変化する。

例えば図２（Ａ）に示すように他車両Ｑの前部が右レーダ１１Ｒよりも右側に位置する場合には、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＲ，ｒＬは他車両Ｑの前部でほぼ一致して、反射点間距離が最小値（例えば、ゼロ）となる。この場合には、例えば図３（Ａ）に示す時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間のように、各反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向の位置（左右方向位置）が一致する。

そして、例えば図２（Ｂ）に示すように他車両Ｑの側部が右レーダ１１Ｒから前後方向前方かつ他車両Ｑの前部が左レーダＬよりも右側に位置する場合には、右レーダ１１Ｒにより検出される反射点ｒＲは他車両Ｑの側部上において右レーダ１１Ｒから前後方向前方の位置となり、左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＬは他車両Ｑの前部となり、反射点間距離が最小値よりも大きくなる。この場合には、例えば図３（Ａ）に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間のように、右レーダ１１Ｒにより検出される反射点ｒＲの左右方向位置は一定となり、左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＬの左右方向位置のみが変動する。

そして、例えば図２（Ｃ）に示すように他車両Ｑの側部が各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌから前後方向前方に位置する場合には、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＲ，ｒＬは他車両Ｑの側部上において各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌから前後方向前方の位置となり、反射点間距離が最大値（例えば、右レーダ１１Ｒと左レーダ１１Ｌとの間の距離ＲＬ）となる。

そして、例えば図２（Ｄ）に示すように他車両Ｑの後部が右レーダ１１Ｒの左側かつ他車両Ｑの側部が左レーダＬから前後方向前方に位置する場合には、右レーダ１１Ｒにより検出される反射点ｒＲは他車両Ｑの後部となり、左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＬは他車両Ｑの側部上において左レーダ１１Ｌから前後方向前方の位置となり、反射点間距離が最大値よりも小さくなる。この場合には、例えば図３（Ａ）に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間のように、右レーダ１１Ｒにより検出される反射点ｒＲの左右方向位置のみが変動し、左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＬの左右方向位置は一定となる。

そして、例えば図２（Ｅ）に示すように他車両Ｑの後部が左レーダ１１Ｌよりも左側に位置する場合には、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＲ，ｒＬは他車両Ｑの後部でほぼ一致して、反射点間距離が最小値（例えば、ゼロ）となる。この場合には、例えば図３（Ａ）に示す時刻ｔ３以降の期間のように、各反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置が一致する。

反射点分類部２２は、各反射点検出部２１Ｒ，２１Ｌにより検出された各反射点ｒＲ，ｒＬが同一物体上に存在するか否かを判定する。この判定は、例えば、各反射点ｒＲ，ｒＬの前後方向距離（つまり、車両（自車両Ｐ）の前後方向における右レーダ１１Ｒから反射点ｒＲまでの距離および左レーダ１１Ｌから反射点ｒＬまでの距離）が一致するか否かなどの判定である。

左右方向位置判定部２３は、反射点分類部２２による判定結果で各反射点ｒＲ，ｒＬが同一物体上に存在する場合に、例えば図３（Ｂ）に示すように、反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置の差分（左右方向位置差分）Δを算出し、この差分Δが所定の閾値Ａよりも大きいか否かを判定する。
この差分Δの最大値は、例えば各反射点ｒＲ，ｒＬが同一物体のほぼ平坦な部位（例えば、他車両Ｑの側部など）上に存在する場合には、右レーダ１１Ｒと左レーダ１１Ｌとの間の距離ＲＬに等しくなる。
閾値Ａは、例えば、車両（自車両Ｐ）の走行路前方に存在する物体のうち、他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体を検知可能として、人体などの小さな物体に対して過剰な検知を禁止するためのものであって、例えば人体の幅よりも大きな値などに設定される。

時間微分絶対値判定部２４は、例えば図３（Ｃ）に示すように、反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置差分Δの時間微分の絶対値（時間微分絶対値）βを算出し、この時間微分絶対値βが所定の閾値Ｂよりも大きいか否かを判定する。
閾値Ｂは、例えば、車両（自車両Ｐ）の走行路前方に存在する物体（つまり、他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体）が、移動状態であるか、あるいは、停止状態であるかを判定するためのものであって、例えば物体が移動状態であるとみなされる所定の移動速度などの値に設定される。

物体検知部２５は、左右方向位置判定部２３および時間微分絶対値判定部２４による判定結果に応じて、車両（自車両Ｐ）の走行路前方において他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体が、車両（自車両Ｐ）の走行路を左右方向に横切るようにして移動（通過）しているか、あるいは、停止しているかを判定する。

車両制御部２６は、物体検知部２５から出力される判定結果の信号に基づき、例えば車両（自車両Ｐ）の走行路前方に存在する物体に対する衝突の回避や衝突時の衝撃の軽減などを行なうようにして、車両の走行状態を制御する制御信号を出力する。この制御信号は、例えば、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）の変速動作を制御する制御信号およびスロットルアクチュエータ１３により内燃機関の駆動力を制御する制御信号およびブレーキアクチュエータ１４により減速を制御する制御信号およびステアリングアクチュエータ１５により転舵を制御する制御信号などである。
また、車両制御部２６は、物体検知部２５から出力される判定結果の信号に基づき、例えば車両（自車両Ｐ）の運転者に各種の情報を報知するようにして、報知装置１６を制御する制御信号を出力する。

なお、報知装置１６は、例えば、触覚的伝達装置と、視覚的伝達装置と、聴覚的伝達装置とを備えて構成されている。
触覚的伝達装置は、例えばシートベルト装置や操舵制御装置などであって、車両制御部２６から出力される制御信号に応じて、例えばシートベルトに所定の張力を発生させて自車両の乗員が触覚的に知覚可能な締め付け力を作用させたり、例えばステアリングホイールに自車両の運転者が触覚的に知覚可能な振動（ステアリング振動）を発生させる。
視覚的伝達装置は、例えば表示装置などであって、車両制御部２６から入力される制御信号に応じて、例えば表示装置に所定の情報を表示したり、所定の灯体を点滅させる。
聴覚的伝達装置は、例えばスピーカなどであって、車両制御部２６から入力される制御信号に応じて所定の音や音声などを出力する。

この実施形態による物体検知装置１０は上記構成を備えており、次に、この物体検知装置１０の動作について説明する。

先ず、例えば図５に示すステップＳ０１においては、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌから出力される信号に基づき、車両（自車両Ｐ）の走行路前方の物体で反射された反射波の反射位置（反射点）ｒＲ，ｒＬを検出する。
次に、ステップＳ０２においては、例えば各反射点ｒＲ，ｒＬの前後方向距離（つまり、車両の前後方向における右レーダ１１Ｒから反射点ｒＲまでの距離および左レーダ１１Ｌから反射点ｒＬまでの距離）が一致するか否かを判定することによって、各反射点ｒＲ，ｒＬが同一物体上に存在するか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。

次に、ステップＳ０３においては、各反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置の差分（左右方向位置差分）Δを算出する。
次に、ステップＳ０４においては、左右方向位置差分Δが所定の閾値Ａよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０９に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり車両（自車両Ｐ）の走行路前方に存在する物体が他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体である場合には、ステップＳ０５に進む。

次に、ステップＳ０５においては、反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置差分Δの時間微分の絶対値（時間微分絶対値）β（＝ｄΔ／ｄｔ）を算出する。
次に、ステップＳ０６においては、時間微分絶対値βが所定の閾値Ｂよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進み、このステップＳ０７においては、車両（自車両Ｐ）の走行路前方において他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体が、車両（自車両Ｐ）の走行路を左右方向に横切るようにして移動（通過）していると判断して、ステップＳ０９に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０８に進み、このステップＳ０８においては、車両（自車両Ｐ）の走行路前方において他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体が、停止していると判断して、ステップＳ０９に進む。

次に、ステップＳ０９においては、例えば車両（自車両Ｐ）の走行路前方に存在する物体に対する衝突の回避や衝突時の衝撃の軽減などを行なうようにして、車両の走行状態を制御する制御信号を出力したり、例えば車両の運転者に各種の情報を報知するようにして、報知装置１６を制御する制御信号を出力して、エンドに進む。

上述したように、本発明の実施形態による物体検知装置１０によれば、右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌは車両の前方領域全体を１回で走査可能な広角の角度検知範囲を有していることから、車両（自車両Ｐ）から近距離の前方領域に存在する物体を迅速に検知することができる。しかも、例えば細かく分割された角度領域を細いビーム幅の電磁波によって走査するレーダ装置に比べて、広角の角度検知範囲を有する右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌは、２台であっても、より安価であり、装置構成に要する費用を削減することができる。

さらに、各反射点ｒＲ，ｒＬの左右方向位置差分Δが所定の閾値Ａよりも大きいか否かを判定することによって、車両（自車両Ｐ）の左右方向での長さが所定の閾値Ａ未満の物体に対して、過剰な処理（例えば、移動状態や停止状態の検知など）が行なわれることを防止し、動作負荷を軽減することができる。
さらに、左右方向位置差分Δの時間微分絶対値βが所定の閾値Ｂよりも大きいか否かを判定することによって、車両（自車両Ｐ）の走行路前方に存在する他の車両（他車両Ｑ）程度の大きさを有する物体が、移動状態であるか、あるいは、停止状態であるかを、容易かつ迅速に検知することができる。

なお、上述した実施の形態において、物体検知部２５は、各右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌにより検出される反射点ｒＲ，ｒＬの各絶対位置を時系列に記憶し、各絶対位置の時間変化に基づいて、車両（自車両Ｐ）の走行路前方を横切る物体の移動方向を検知してもよい。
この場合、車両制御部２６は車両（自車両Ｐ）の走行路前方を横切る物体の移動方向に基づいて、物体の位置を精度良く予測することができ、例えば衝突の回避や衝突時の衝撃の軽減などの車両制御を、より適切に行なうことができる。

なお、上述した実施の形態において、右レーダ１１Ｒおよび左レーダ１１Ｌは測角および測距にモノパルス方式（例えば、位相モノパルス方式）を用いるレーダ装置であるとしたが、これに限定されず、測距にパルス方式以外の他の方式、例えばＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave：周波数変調連続波）方式などを用いるレーダ装置であってもよい。

１０ 物体検知装置
１１Ｒ 右レーダ（レーダ装置）
１１Ｌ 左レーダ（レーダ装置）
１２ 処理装置（レーダ装置）
２１Ｒ，２１Ｌ 反射点検出部
２２ 反射点分類部
２３ 左右方向位置判定部
２４ 時間微分絶対値判定部
２５ 物体検知部（検知手段）
２６ 車両制御部

Claims (3)

1. 自車両の左前部および右前部に配置されて、前記自車両の前方領域全体を１回で走査可能な広角のレーダ装置を備える物体検知装置であって、
   前記レーダ装置は、前記前方領域に電磁波を発信し、該電磁波の反射波を受信することによって、前記自車両の左右方向における前記反射波の反射位置を検出可能であり、
   前記左前部のレーダ装置により検出された前記反射位置と前記右前部のレーダ装置により検出された前記反射位置とが、同一の物体上に存在する場合に、前記反射位置間の距離の変化に基づいて前記前方領域を横切る物体が存在することを検知する検知手段を備えることを特徴とする物体検知装置。
2. 前記検知手段は、前記前方領域を横切る物体のうち、前記自車両の左右方向での長さが所定値よりも大きい前記物体を検知可能であることを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記検知手段は、前記左前部のレーダ装置により検出された前記反射位置と、前記右前部のレーダ装置により検出された前記反射位置との各絶対位置を時系列に記憶し、前記絶対位置の時間変化に基づいて、前記前方領域を横切る物体の移動方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。

Images