JP2015026179A - 衝突可能性判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】計算処理の複雑化に伴うコスト増加や応答性への影響を回避しつつ、移動物体の相互干渉による進路変更を物体の種類に応じて推定し判定に反映させうる衝突可能性判定システムを提供する。
【解決手段】自車両の進路周辺の物体情報を取得し、取得した物体情報から各移動物体の進路を予測して、自車両との衝突可能性を判定するシステム（１）において、前記各移動物体相互の回避行動における横方向の移動を行う仮想移動物体を定義し（２２）、前記仮想移動物体の衝突可能性を判定する（２３）。前記仮想移動物体を定義するステップは、前記仮想移動物体の位置を前記各移動物体の種別に応じた位置補正係数（Ｋ）で補正することや、前記仮想移動物体の移動速度を前記各移動物体の種別に応じた速度係数（Ｌ）で補正することを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、自車両の進路に進入する物体と自車両との衝突の可能性を判定するシステムに関し、さらに詳しくは、レーザレーダ、ステレオカメラなどの検知手段で得られた車両周囲の物体情報をもとに自車両と物体との衝突可能性を判定するに際して、進路周辺の歩行者や自転車などの移動物体の相互干渉による進路変更を予測し判定に反映されるようにした衝突可能性判定システムに関する。

現在時刻においては自車両の進路に進入してくる可能性が低い物体（路肩の歩行者や自転車など）であっても、例えば、図１に示されるように、歩道における歩行者同士のすれ違い（Ｐ１，Ｐ２）、歩行者と自転車とのすれ違い、路肩の停止車両（Ａ２）を避ける歩行者（Ｐ３）などは、一定時間後に自車両（Ａ１）の走行領域に進入してくる可能性が高く、衝突防止のためには、これらの動きを事前に予測し判定することが不可欠である。

従来、センサで検出した自車両周囲の物体情報（物体の現在位置、移動方向、移動速度など）から一定時間後の物体の行動を予測し、自車両と衝突する可能性を判定する種々の技術が提案されてきた。例えば、特許文献１では、移動物体の周囲に存在する速度変化誘発事象検出手段で移動物体が速度を変化させる可能性がある事象を検出し、移動物体の速度変化を事前に予測する提案がされている。しかし、移動物体同士の干渉と回避行動の予測には対応できていない。

また、特許文献２では、複数の移動体の距離差、速度差から自車にとって危険かどうか予測しているが、単純に距離差と速度差で危険かどうか判定しているだけで、物体同士がどのように方向や速度を変化させるかまで予測しておらず、十分な予測精度が得られないという課題を残していた。

特許文献３では、移動物体同士の相互干渉を予測し、干渉が起きる可能性が高い場合は自車両に対するリスク範囲を拡張、再設定するようにしている。しかし、車両周囲に存在する移動物体同士のすべての組み合わせについて干渉判定処理を行う必要があるため、移動物体が多く存在する状況においては計算処理が複雑になる。また、リスク範囲の形状が曲面であるため、リスク範囲の計算、保持、更新等の計算処理や、自車両との衝突の可能性を判定する計算処理が複雑になる問題がある。

さらに、複数の移動物体同士の干渉を予測した後に、自車との危険度を判定する際、他の単体の移動物体と混在している状況下での判定方法が複雑もしくは不明である。仮に、自車との危険度判定をすべての障害物に対して行うとすると、単体の移動物体に対する計算方法と移動物体同士の干渉に対する計算方法の２種類の計算ルーチンを設ける必要があり、計算コストが増大する。

国際公開２００８／１２６３８９ 特開２００９−１７５８１４ 特開２０１１−２２１６６７

本発明は上記のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、計算処理の複雑化に伴うコスト増加や応答性への影響を回避しつつ、移動物体の相互干渉による進路変更を物体の種類に応じて推定し判定に反映させうる衝突可能性判定システムを提供することにある。

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、移動物体の相互干渉による進路変更のうちで自車両への衝突可能性に関連するのは、図１中に矢印で示されるような物体（Ｐ１，Ｐ３）の交差方向の動きであり、そのような特定の移動のみを抽出すれば、処理量を大幅に削減できるという知見を得た。すなわち本発明は、
自車両の進路周辺の物体情報を取得し、取得した物体情報から各移動物体の進路を予測して、自車両との衝突可能性を判定するシステムにおいて、
前記各移動物体相互の回避行動における横方向の移動を行う仮想移動物体を定義し、前記仮想移動物体の衝突可能性を判定することを特徴とする。

本発明に係る衝突可能性判定システムは、上記の通り、移動物体相互の回避行動における横方向の移動を行う仮想移動物体を定義したので、このような仮想移動物体は、他の単体の移動物体と共通の衝突可能性判定ルーチンの中で処理することが可能となり、先行技術のように、各移動物体を複数次に亘って進路予測する必要がなく、計算処理が簡素化されかつ処理量も大幅に低減され、簡素で応答性に優れたシステムを構築できる。

本発明において、前記仮想移動物体を定義するステップは、前記仮想移動物体の位置を前記各移動物体の種別に応じた位置補正係数で補正することを含む態様では、予め、移動物体の種別に応じた位置補正係数を用意しておき、移動物体の種別が判別された段階で対応する位置補正係数を適用するのみで、移動物体の種別に応じた回避行動を仮想移動物体に反映させることができ、精度良く予測可能でありながら計算コストをさらに低減できる利点がある。

また、本発明において、前記仮想移動物体を定義するステップは、前記仮想移動物体の移動速度を前記各移動物体の種別に応じた速度係数で補正することを含む態様では、予め、移動物体の種別に応じた速度係数を用意しておき、移動物体の種別が判別された段階で対応する速度係数を適用するのみで、移動物体の種別に応じた回避行動を仮想移動物体に反映させることができ、精度良く予測可能であるとともに、計算コストをさらに低減できる利点がある。

衝突可能性判定が行われる状況を示す模式的な平面図である。 本発明に係る衝突可能性判定システムを示すブロック構成図である。 判定対象の抽出および干渉の判定プロセスを示す模式的な平面図である。 干渉予測地点の推定プロセスを示す模式的な平面図である。 仮想移動物体の配置プロセスを示す模式的な平面図である。 衝突可能性の判定プロセスを示す模式的な平面図である。 本発明に係る衝突可能性判定システムの動作を示す流れ図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２に示されるように、本発明実施形態の衝突可能性判定システム１は、検出部１０、判定部２０、出力部３０から主に構成されている。検出部１０は、自車両移動検出部１１、物体検出部１２、移動物体検出部１３から構成され、判定部２０は、移動物体干渉判定部２１、仮想移動物体制御部２２、衝突可能性判定部２３から構成されている。

自車両移動検出部１１は、車速センサ、舵角センサ、ヨーレートセンサなどの車両情報から自車両の移動量を検出する。物体検出部１２は、レーザレーダ、ミリ波レーダ、ステレオカメラなどのセンサ群から得られた情報と、自車両移動検出部１１に得られた自車両の移動情報をもとに、自車両の進路およびその周辺に存在する物体を検出する。移動物体検出部１３は、物体検出部１２で検出した物体の中から移動物体を検出すると同時に、検出された移動物体の移動方向および移動速度を算出する。

移動物体干渉判定部２１は、後述の理由により、移動物体の移動方向が自車両と同方向または逆方向の場合に、他の物体との干渉の可能性を判定し、移動物体が干渉を回避すべく進路変更して自車両の走行領域に進入する可能性が高いと判定された場合には、仮想移動物体制御部２２で仮想移動物体を定義する。

仮想移動物体制御部２２では、干渉の可能性がある移動物体の移動方向と移動速度から算出した干渉予測地点に、新たに仮想移動物体を配置する。このとき移動物体の種類（歩行者、自転車、静止車両など）に応じて、仮想移動物体の配置場所と移動速度を調整する。仮想移動物体の進行方向は、干渉の可能性がある移動物体同士の方向に対して直交する方向とする。仮想移動物体の移動速度は、干渉の可能性がある移動物体のうち速い方の速度、遅い方の速度、または、両者の平均速度のうちのいずれかとする。

衝突可能性判定部２３では、静止物体、移動物体、仮想移動物体に対して、同等の判定方法で自車両との衝突の可能性を判定する。自車両と何れかの物体との衝突の可能性が高いと判定された場合には、出力部３０に判定結果が出力され、判定結果に応じて、制動制御部３１において車両の制動制御を行い、情報提示部３２においてドライバーヘの警報や危険表示などを行う。図７は、以上述べた衝突可能性判定システム１の動作を示す流れ図である。

次に、上述した移動物体干渉判定部２１、仮想移動物体制御部２２、衝突可能性判定部２３における衝突可能性判定プロセスについて図面と共に具体的に説明する。

（移動物体干渉判定部）
移動物体干渉判定部２１では、先ず、移動物体から判定対象の抽出（１）を行い、次いで、抽出した判定対象について干渉の判定（２）を行う。

（１）判定対象の抽出
歩行者や自転車が、他の移動物体との干渉を避ける場合にとる回避行動を考えると、自分と異なる方向から近づく場合（例えば、横から接近してくる他の歩行者や自転車）は、自分自身の速度を調節することで干渉を避ける（やり過ごす）傾向にある。したがって、この場合は回避行動が進路変更に結びつかないので、進路変更を考慮する必要がなく、単なる移動物体として進路予測および衝突可能性判定を行えば良い。

これに対して、歩行者や自転車が、自分に向ってくる場合は、自分自身の方向を変えることで干渉を避ける傾向が顕著になる。また、自分の前を同じ方向に進んでいる場合、速度差が顕著であるほど、自分自身の方向を変えることで干渉を避ける（追い越す）傾向が顕著になる。これらに鑑みて、本発明においては、移動物体の移動方向が自分と同方向もしくは逆方向の場合、静止物体の場合を干渉可否の判定対象とする。

図３に、移動物体の干渉判定例を示す。物体Ｂ_１と物体Ｂ_２は逆の方向、物体Ｂ_３と物体Ｂ_４は同じ方向であるため判定対象とする。物体Ｂ_６は進行方向が異なるため、判定対象としない。このとき、自車両の進行予測エリアに方向を変えて進入してくる可能性があるのは、自車両の進行方向と同じ方向または逆の方向に移動している物体であるため、判定対象を自車両の進行方向と同じ方向または逆方向のみの物体に限定することができる。この場合、判定対象は移動物体Ｂ_１，Ｂ_２と移動物体Ｂ_３，Ｂ_４および静止物体Ｂ_５となる。

（２）干渉の判定
次に、干渉判定の対象となった物体について、干渉するかどうかの判定を行う。自車両Ａ_１の前端を原点とし、車両の横方向をＸ軸、車両の進行方向をＹ軸とする座標系を設定する。自車両Ａ_１は速度Ｖａで進行している。
対象とする物体Ｂ_iと同じ判定領域内に他の物体Ｂ_j（物体Ｂ_iと同方向、逆方向、静止物体）が存在する場合に干渉の判定を行う。自車両Ａ_１に対して遠い物体の速度Ｖ_farと、自車両に近い物体の速度Ｖ_nearとの差を求め、
Ｖ_far −Ｖ_near ≧０ ならば、干渉なし
Ｖ_far −Ｖ_near ＜０ ならば、干渉あり、
と判定する。

（仮想移動物体制御部）
仮想移動物体制御部２２では、上記判定結果に基づき、移動物体Ｂ_iが他の物体Ｂ_jと干渉する場合に干渉予測地点Ｐ_ijを求める。図４に干渉予測地点の推定図を示す。
Ｂ_i＝（ｘ_i，ｙ_i），Ｂ_j＝（ｘ_j，ｙ_j），Ｐ_ij＝（ｘｐ，ｙｐ）
とすると、Ｐ_ijは，

となる。

このとき、ｙｐの位置は、物体同士が干渉する地点であるが、物体の回避行動の動きを考慮して、回避行動を取り始める地点としてもよい。具体的には、物体の種類に応じてｙｐの位置を補正する。本実施形態では、移動物体の種類として歩行者と自転車を対象とし、干渉物体の種類として歩行者、自転車、静止物を対象とする。これらの物体の種類に応じて位置補正係数Ｋを選択して干渉予測地点のＹ座標ｙｐに加算する。補正干渉予測地点Ｐ’ _ijとすると、

となる。移動物体および干渉物体の種類に応じた位置補正係数Ｋを表１に示す。

上記位置補正係数Ｋは、歩行者または自転車が対向する物体に対して、干渉する地点からどれくらい手前にすれ違い動作を開始するかを距離で表した値である。特に、道路脇の歩道エリアを想定した場合、早い段階から車道側に飛び出てくることはなく、干渉する直前ですれ違い動作に移る。歩行者が自分の進行方向を変える動作は１単位の歩行動作すなわち１歩が基準になることから、対歩行者および対静止物では、１歩あたりの歩幅である０．７ｍとし、対自転車では２歩分の１．４ｍとする。自転車の場合は、対歩行者と対静止物では自転車の全長を基準に１．５ｍとし、対自転車ではその２倍の３．０ｍとする。

また、補正干渉予測地点までの時間Ｔ_i，Ｔ_jは、

となる。このとき、Ｔ_iとＴ_jのうち、値が小さい方を干渉までの時間Ｔとする。

仮想移動物体Ｃ_ijの速度Ｖ_cijは、物体同士が干渉した際に回避行動をとるときの速度に相当するため、移動物体と干渉物体の種類に応じて決定する。移動物体Ｂ_iの速度Ｖｂ_iと干渉物体Ｂ_jの速度Ｖｂ_jのうち、速い方の速度Ｖ_fastを基準速度とする。さらに、物体同士の組み合わせに応じて決定される速度係数Ｌを基準速度Ｖ_fastに掛けて得られた値を仮想移動物体の速度Ｖ_cijとすると、

となる。移動物体および干渉物体の種類に応じた速度係数Ｌを表２に示す。

上記速度係数Ｌは、移動物体が対向する物体を避けるためにどのくらいの速度で横方向に移動するかを表した係数である。歩行者が横方向への移動動作をする場合、自分と同じ速度かそれ以下で向かってくる場合には、横に避ける動作は前に進む速度と変わらないことから、対歩行者、対静止物では１．０とする。対自転車では自分より早い速度で向ってくる物体を避けることから、通常より素早い動作として１．５とする。自転車の場合は、対向する物体は自分と同等かそれ以下であるため、すべて１．０とする。

次に、図５に示すように、干渉予測地点Ｐ_ijを通り、物体Ｂ_iと物体Ｂ_jを結ぶ線に対して直交する線上において、仮想移動物体の速度Ｖ_cijと干渉するまでの時間Ｔから求めた位置に仮想移動物体Ｃ_ijを配置する。物体Ｂ_iの速度Ｖｂ_iと物体Ｂ_jの速度Ｖｂ_jに変化がない場合は、仮想移動物体Ｃ_ijは一定速度Ｖ_cijで移動するものとする。

（衝突可能性判定部）
衝突可能性判定部２３では、静止物体、移動物体、および仮想移動物体に対して、自車両との衝突の可能性を判定する。例えば、図６に示すように、定義した仮想移動物体Ｃ_ijと共に、静止物体である停車中の車両Ａ_２，移動物体である横断歩行者Ｂ_７の衝突可能性を以下のように判定する。

すなわち、自車両Ａ_１の進行予測線上（Ｙ軸の延長線）に各対象物体（Ａ_２，Ｂ_７，Ｃ_ij）の衝突予測地点を設定し、自車両と各物体との衝突余裕時間（Time To Collision；ＴＴＣ）を計算する。ＴＴＣの値が最も小さい（但し０以上）物体を自車両と衝突する可能性が高い物体と判定する。この判定は、物体の形態（静止物休、移動物体、仮想移動物体）に関係なく、すべて同じ方法で判定できるため、処理が簡素になり、計算コストを削減できることはもちろん、応答性の点でも有利である。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ 衝突可能性判定システム
１０ 検出部
１１ 自車両移動検出部
１２ 物体検出部
１３ 移動物体検出部
２０ 判定部
２１ 移動物体干渉判定部
２２ 仮想移動物体制御部
２３ 衝突可能性判定部
３０ 出力部
３１ 制動制御部
３２ 情報提示部

Claims (3)

1. 自車両の進路周辺の物体情報を取得し、取得した物体情報から各移動物体の進路を予測して、自車両との衝突可能性を判定するシステムにおいて、
   前記各移動物体相互の回避行動における横方向の移動を行う仮想移動物体を定義し、前記仮想移動物体の衝突可能性を判定することを特徴とする衝突可能性判定システム。
2. 前記仮想移動物体を定義するステップは、前記仮想移動物体の位置を前記各移動物体の種別に応じた位置補正係数で補正することを含むことを特徴とする請求項１記載の衝突可能性判定システム。
3. 前記仮想移動物体を定義するステップは、前記仮想移動物体の移動速度を前記各移動物体の種別に応じた速度係数で補正することを含むことを特徴とする請求項１または２記載の衝突可能性判定システム。

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