JP2014191595A - 物標検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な運転支援を可能にする物標検出装置を提供すること。
【解決手段】周期的に到来する探査タイミングで探査波を照射するとともに、探査波が物標により反射して成る反射波を受信し、少なくとも自車両（１００）から物標までの距離を含む位置情報を取得する位置情報取得手段（４）と、複数の探査タイミングにおいてそれぞれ取得された位置情報に基づき、自車両から見た物標の相対速度を取得する相対速度取得手段（６）と、位置情報及び相対速度に基づき、自車両が物標に衝突するまでの衝突予測時間を算出する衝突予測時間算出手段（６）と、物標が運転支援の対象となるか否かを判断する判断手段（６）とを備え、判断手段は、衝突予測時間が所定の閾値以下であることを条件として、その衝突予測時間に対応する物標について判断を実行することを特徴とする物標検出装置（１）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に搭載され、物標を検出可能な物標検出装置に関する。

従来、赤外線等のレーザビームを照射し、そのレーザビームが物標で反射して成る反射ビームを受光して、自車両から物標までの距離等の物標情報を検出する物標検出装置が知られている（特許文献１）。そして、その物標情報に基づき、自車両と物標との衝突可能性の有無を判断し、衝突の可能性がある場合には、警報や制動制御等の運転支援を行うことができる。

特許第４９５６３７４号公報

従来の技術は、自車両の車速等には関係なく、先行車等の物標の検出から、その物標に対応する運転支援を行うか否かの判断までを一律のタイミングで行っていた。そのため、例えば、自車両の車速が遅い場合、検出した物標までの距離が比較的大きく、それに到達するまでに十分時間がある時点で、運転支援を行うか否かの判断を行うことがあった。この場合、自車両からの距離が大きい物標からの、強度及び解像度が低い反射ビームに基づき運転支援を行うか否かの判断を行うことになるので、その判断を適切に行えないおそれがある。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、適切な運転支援を可能にする物標検出装置を提供することを目的とする。

本発明の物標検出装置は、周期的に到来する探査タイミングで探査波を照射するとともに、探査波が物標により反射して成る反射波を受信し、少なくとも自車両から物標までの距離を含む位置情報を取得する位置情報取得手段と、複数の探査タイミングにおいてそれぞれ取得された位置情報に基づき、自車両から見た物標の相対速度を取得する相対速度取得手段と、位置情報及び相対速度に基づき、自車両が物標に衝突するまでの衝突予測時間を算出する衝突予測時間算出手段と、物標が運転支援の対象となるか否かを判断する判断手段とを備える。

そのため、本発明の物標検出装置は、物標を検出し、その物標が運転支援の対象となるか否かを判断することができる。
また、本発明の物標検出装置において、判断手段は、衝突予測時間算出手段が算出した衝突予測時間が所定の閾値以下であることを条件として、その衝突予測時間に対応する前記物標について判断を実行する。

そのため、衝突予測時間が閾値より大きい時点（物標からの反射波の強度及び分解能が低い時点）において、運転支援の対象とするか否かの判断を実行することがない。その結果、物標を運転支援の対象とするか否かの判断を正確に行うことができ、運転支援を適切に実行できる。

物標検出装置１の構成を表すブロック図である。 レーダ部４の構成を表す斜視図である。 レーダ部４の構成を表す説明図である。 レーダ部４、自車両１００、探査範囲５０の位置関係を表す説明図である。 物標検出装置１が実行する処理を表すフローチャートである 物標の位置変化を表す説明図である。 ラップ率を表す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
１．物標検出装置１の構成
物標検出装置１の構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように、物標検出装置１は、車内ＬＡＮを介して接触回避装置３と接続されている。物標検出装置１は車両(以下、自車両とする)に搭載される車載装置であって、自車両周辺の物標を検出し、その物標との接触可能性を判断し、警報や制動制御等の接触回避制御（運転支援の一実施形態）の必要性を判断する。

物標検出装置１は、レーダ部４、記憶部５、及び、制御部６を有している。レーダ部４は、レーザ光を用いて予め設定された探査範囲内の物標までの距離及び方向を計測するための構成である。詳しくは後述する。

記憶部５は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリとして具現化される。これらレーダ部４及び記憶部５は、制御部６に接続されている。制御部６は、いわゆるコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらを接続するバスラインを備える構成となっている。

図４に示すように、レーダ部４は、自車両１００の前端に取り付けられている。レーダ部４は、図２に示すように、パルス状のレーザ光（探査波の一実施形態）を照射する発光レンズ７と、そのレーザ光が物標で反射して成る反射波を受光する受光レンズ９とを備えている。

発光レンズ７がレーザ光を照射する範囲は、図４に示すように、発光レンズ７を起点とし、自車両１００の前方に向って扇方に広がる探査範囲５０である。発光レンズ７は、周期的（例えば３３ｍｓ周期）に到来する探査タイミングでパルス状のレーザ光を照射する。

レーダ部４の内部のうち、受光レンズ９の近傍には、図３に示すように、複数の（本実施形態では３個の）分割フォトダイオード１１、１３、１５が配置されている。分割フォトダイオード１１、１３、１５は、自車両１００の車幅方向（水平方向）に沿って一列に配置され、それぞれが、探査範囲５０を構成する単位領域５１〜５３のいずれかから到来する反射光のみを受光するように配置されている。

すなわち、分割フォトダイオード１１は、探査範囲５０のうち、右側の単位領域５１（図４参照）から到来する反射光のみを受光し、分割フォトダイオード１３は、探査範囲５０のうち、中央の単位領域５２から到来する反射光のみを受光し、分割フォトダイオード１５は、探査範囲５０のうち、左側の単位領域５３から到来する反射光のみを受光する。

レーダ部４は、発光レンズ７から照射されたレーザ光が物標で反射して成る反射波を分割フォトダイオード１１、１３、１５で受光することにより、物標を検出することができる。また、レーダ部４は、発光レンズ７がレーザ光を照射してから、反射波を受光するまでに要する時間に基づき、自車両１００から物標までの距離を算出することができる。また、レーダ部４は、分割フォトダイオード１１、１３、１５のうちのいずれが反射波を受光したかにより、自車両１００から見た物標の方向（すなわち、物標が単位領域５１〜５３のいずれに存在するのか）を取得することができる。

レーダ部４は、自車両１００から物標までの距離、自車両１００から見たその物標の方向、及びその物標からの反射波の受信強度（以下ではこれらをまとめてその物標の位置情報とする）を制御部６に提供する。

なお、レーダ部４は位置情報取得手段の一実施形態であり、制御部６は相対速度取得手段、衝突予測時間算出手段、及び判断手段の一実施形態である。
２．物標検出装置１が実行する処理
探査タイミングが到来するごとに物標検出装置１（特に制御部６）が周期的に実行する処理を図５〜図７に基づき説明する。

図５のステップ１では、レーダ部４を用いて物標を検出し、その物標の位置情報を取得する。位置情報には、上述したとおり、自車両から物標までの距離、自車両から見たその物標の方向、及びその物標からの反射波の受信強度が含まれる。複数の物標を検出した場合は、物標ごとに位置情報を取得する。

ステップ２では、前記ステップ１で検出した物標からの反射波の受信強度が所定値以上であるか否かを判断する。前記ステップ１で複数の物標を検出した場合は、それぞれの物標について、反射波の受信強度が所定値以上であるか否かを判断する。反射波の受信強度が所定値以上である物標が存在する場合はステップ３に進み、それ以外の場合は本処理を終了する。

ステップ３では、前記ステップ１で検出した物標であって、反射波の受信強度が所定値以上である物標の位置情報を記憶部５に登録する。また、記憶部５に、位置情報と関連付けて、位置情報を登録した時刻を記憶する。前記ステップ２において反射波の受信強度が所定値以上である物標が複数存在した場合は、それぞれの物標の位置情報を登録する。

ステップ４では、まず、最新の（最も直近の探査タイミングにおける）前記ステップ３で登録した物標と同一の物標を、１回前の（１回前の探査タイミングにおける）前記ステップ３で登録した物標の中から探す。最新の前記ステップ３で登録した物標が複数存在する場合は、それぞれの物標について、１回前の前記ステップ３で登録した物標の中から同一の物標を探す。

具体的には、最新の前記ステップ３で登録した物標の位置Ｐ_n（自車両から物標までの距離Ｌ_n、自車両から見たその物標の方向θ_nにより特定される位置）と、その１回前の前記ステップ３で登録した物標の位置Ｐ_n-1（自車両から物標までの距離Ｌ_n-1、自車両から見たその物標の方向θ_n-1により特定される位置）とを対比し、例えば図６に示すように、位置Ｐ_nから所定の距離Ｄ内に位置Ｐ_n-1がある場合は、位置Ｐ_nに存在する物標と、位置Ｐ_n-1に存在した物標とが同一であり、その物標が位置Ｐ_n-1から位置Ｐ_nに移動したと判断する。

位置Ｐ_nから所定の距離内に、複数の物標が存在する場合は、位置Ｐ_nとの距離が最も小さい物標を同一の物標であると判断する。
次に、１回前の前記ステップ３の時点から、最新の前記ステップ３の時点までの時間（すなわち探査タイミングの１周期）と、その時間において同一の物標が移動した距離（例えば図６におけるＰ_n-1からＰ_nまでの距離）とから、物標の相対速度を取得する。最新の前記ステップ３で登録した物標が複数存在する場合は、それぞれについて相対速度を取得する。

ステップ５では、最新の前記ステップ３で登録した物標のうち、自車両から物標までの距離が最も小さいもの（以下、最小距離物標とする）を選択する。そして、自車両が最小距離物標に衝突するまでの衝突予測時間（ＴＣＣ）を算出する。ＴＣＣは、最小距離物標の位置情報及び前記ステップ４で算出した相対速度に基づき、以下の式（１）で算出できる。

式（１） ＴＣＣ＝Ｌ／ｖ（ｓｅｃ）
ここで、Ｌは自車両から最小距離物標までの距離（単位はメートル）であり、ｖは前記ステップ４で算出した最小距離物標の相対速度（単位はｍ／ｓｅｃ）である。なお、前記ステップ４で最小距離物標の相対速度が得られていない場合は、ｖとして予め設定された固定値を用いることができる。

ステップ６では、前記ステップ５で算出したＴＣＣが所定の閾値Ｔ以下であるか否かを判断する。閾値Ｔ以下である場合はステップ７に進み、閾値Ｔより大きい場合は本処理を終了する。

ステップ７では、最小距離物標が車両であるか否かを判断する。具体的には、最小距離物標からの反射波の受信強度が所定の閾値Ａ₁以上であれば車両であると判断し、閾値Ａ₁未満であれば車両ではないと判断する。ここで、閾値Ａ₁は、自車両からの距離が閾値Ｔである車両のリフレクタにからの反射波の受信強度に相当する値である。最小距離物標が車両であると判断した場合はステップ８に進み、車両ではないと判断した場合はステップ１０に進む。なお、この処理は、物標が車両であるか否かに基づき、物標が運転支援の対象となるか否かを判断する判断手段の一実施形態である。

ステップ８では、まず、自車両と最小距離物標とのラップ率Ｒを算出する。ラップ率Ｒとは、下記式（２）で表される物理量である。
式（２） Ｒ＝（（Ｗ₁+Ｗ₂）／２−Ｅ）／Ｗ₁
ここで、図７に示すように、Ｗ₁は自車両１００の幅であり、Ｗ₂は最小距離物標２００の幅であり、Ｅは自車両１００の中心と最小距離物標２００の中心とのずれ量である。Ｗ₁は既知の値であり、Ｗ₂、Ｅは、最小距離物標２００の左右の各リフレクタを受光している分割フォトダイオード１１、１３、１５の角度と検出した距離とに基づき、三角関数等を用いた一般的な幾何学的計算で取得できる。

次に、ラップ率Ｒが所定の閾値Ｂ以上であるか否かを判断する。閾値Ｂ以上である場合はステップ９に進み、閾値Ｂ未満である場合はステップ１１に進む。なお、この処理は、物標と自車両との位置関係に基づき、物標が運転支援の対象となるか否かを判断する判断手段の一実施形態である。

ステップ１１では、最小距離物標がブレーキ対象であることを表す信号を接触回避装置３に出力する。
一方、前記ステップ７で車両ではないと判断した場合はステップ１０に進み、最小距離物標がノイズであるか否かを判断する。具体的には、最小距離物標からの反射波の受信強度が所定の閾値Ａ₂以上であればノイズではないと判断し、閾値Ａ₂未満であればノイズであると判断する。ここで、閾値Ａ₂は、閾値Ａ₁よりも小さい値である。最小距離物標がノイズではないと判断した場合はステップ１１に進み、ノイズであると判断した場合は本処理を終了する。

ステップ１１では、最小距離物標がアラーム対象であることを表す信号を接触回避装置３に出力する。
なお、接触回避装置３は、最小距離物標がブレーキ対象であることを表す信号を受信した場合、自車両にブレーキをかける。また、接触回避装置３は、最小距離物標がアラーム対象であることを表す信号を受信した場合、ドライバに衝突の危険を知らせるためのアラームを出力する。

３．物標検出装置１が奏する効果
物標検出装置１は、最小距離物標のＴＣＣが閾値Ｔ以下であることを条件として（ＴＣＣが閾値Ｔ以下になるまで待ってから）、最小距離物標について、前記ステップ７、８の判断（最小距離物標が運転支援の対象となるか否かを判断する処理）を実行する。

そのことにより、ＴＣＣが閾値Ｔより大きい時点（物標からの反射波の強度及び分解能が低い時点）において、最小距離物標が運転支援の対象となるか否かを判断することがなく、物標からの反射波の強度及び分解能が高くなってから、前記ステップ７、８の判断を実行する。その結果、最小距離物標を運転支援の対象とするか否かの判断を正確に行うことができる。

４．その他の実施形態
物標検出装置１の構成及び実行する処理は以下のものであってもよい。
（１）レーダ部４の代わりに、ミリ波等の電波（電磁波）や超音波を送受信して物標までの距離や方向を検出する構成を用いてもよい。

（２）分割フォトダイオードの数は３以外の複数Ｎ（例えば、２、４、５・・・）であってもよい。この場合、探査範囲５０をＮ個の単位領域に分割し、１つの分割フォトダイオードは、１つの単位領域から到来する反射光のみを受光するようにすれば、反射波が到来する方向がＮ個の単位領域のうちのいずれであるかを判別することができる。

（３）図５に示すフローチャートにおいて、前記ステップ７、８のうちの一方はなくてもよい。例えば、ステップ７で肯定判断した場合に、直接ステップ９に進んでもよい。また、ステップ６で肯定判断した場合に、直接ステップ８に進んでもよい。

（４）前記ステップ５において、最新のステップ３で登録した物標のうちの複数の物標（例えば、ステップ３で登録した全ての物標、あるいは、ステップ３で登録した物標を自車両からの距離が小さい順に並べたとき、先頭から所定数の物標）のＴＣＣをそれぞれ算出してもよい。そして、複数の物標のうち、ＴＣＣが最小の物標（以下、最小ＴＣＣ物標とする）を選択し、その最小ＴＣＣ物標について前記ステップ６の判断をしてもよい。この場合、前記ステップ７〜１１の処理も、最小ＴＣＣ物標について行うことができる。

（５）前記ステップ４では、最新の前記ステップ３で登録した物標と同一の物標を、２回以上前の探査タイミングまで遡って探し、その物標の位置の変化を、２回以上前の探査タイミングまで遡って取得することができる。この場合、物標の相対速度の変化（加速度）も取得することができる。例えば、３回前、２回前、１回前、最新の探査タイミングにおいて同一の物標の位置がそれぞれ、Ｐ_n-3、Ｐ_n-2、Ｐ_n-1、Ｐ_nであったとすると、Ｐ_n-3からＰ_n-2までの相対速度、Ｐ_n-2からＰ_n-1までの相対速度、Ｐ_n-1からＰ_nまでの相対速度をそれぞれ取得できる。そのため、前記ステップ６において、自車両の加速度を加味した数式でＴＣＣを算出することが可能になる。

（６）接触回避装置３が実行する運転支援は他のもの（例えば自動操舵等）であってもよい。
（７）前記ステップ８では、ラップ率に代えて、自車両から最小距離物標までの距離に基づいて判断を行ってもよい。すなわち、自車両から最小距離物標までの距離が所定の閾値以下であればステップ９に進み、閾値を越えていればステップ１１に進むことができる。

また、前記ステップ８では、ラップ率と、自車両から最小距離物標までの距離との両方に基づいて判断を行ってもよい。すなわち、ラップ率が閾値Ｂ以上であり、且つ、自車両から最小距離物標までの距離が所定の閾値以下であればステップ９に進み、一方、ラップ率が閾値Ｂ未満であるか、自車両から最小距離物標までの距離が所定の閾値を越えていればステップ１１に進むことができる。

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

１…物標検出装置、３…接触回避装置、４…レーダ部、５…記憶部、６…制御部、７…発光レンズ、９…受光レンズ、１１、１３、１５…分割フォトダイオード、５０…探査範囲、５１、５２、５３…単位領域、１００…自車両、２００…最小距離物標

Claims (4)

1. 周期的に到来する探査タイミングで探査波を照射するとともに、前記探査波が物標により反射して成る反射波を受信し、少なくとも自車両（１００）から前記物標までの距離を含む位置情報を取得する位置情報取得手段（４）と、
   複数の前記探査タイミングにおいてそれぞれ取得された前記位置情報に基づき、自車両から見た前記物標の相対速度を取得する相対速度取得手段（６）と、
   前記位置情報及び前記相対速度に基づき、自車両が前記物標に衝突するまでの衝突予測時間を算出する衝突予測時間算出手段（６）と、
   前記物標が運転支援の対象となるか否かを判断する判断手段（６）と、
   を備え、
   前記判断手段は、前記衝突予測時間算出手段が算出した前記衝突予測時間が所定の閾値以下であることを条件として、その衝突予測時間に対応する前記物標について判断を実行することを特徴とする物標検出装置（１）。
2. 前記位置情報取得手段が複数の前記物標について前記位置情報を取得した場合、前記衝突予測時間算出手段は、前記距離が最も小さい前記物標について前記衝突予測時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の物標検出装置。
3. 前記位置情報は、前記距離とともに、自車両から見た前記物標の方向を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の物標検出装置。
4. 前記判断手段は、(ａ)前記物標が車両であるか否かの判断、及び／又は、（ｂ）前記物標と自車両との位置関係に基づき、前記物標が運転支援の対象となるか否かを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物標検出装置。