JP2015055541A - 周辺物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止物と動体をより精度よく判別する周辺物体検知装置を提供すること。
【解決手段】対象物に照射したレーダーの反射波を受信して対象物の位置を検知する周辺物体検知装置１００であって、レーダーの反射強度と対象物の自車両に対する相対位置を記録する反射強度記録手段３２と、前記相対位置を所定の初期位置を基点とする絶対位置に変換する位置変換手段３３と、自車両から所定範囲をマス状に区切り、前記絶対位置が含まれるマスに反射強度を設定することで反射強度マップを作成するマップ作成手段３４と、前記反射強度マップとテンプレートデータとを比較して、対象物が静止物であることを検出する静止物検出手段３５と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物に照射したレーダーの反射波を受信して対象物の相対位置を検知する周辺物体検知装置に関する。

自車両の走行に対し障害となる対象物を検出して運転者に注意喚起する運転支援が知られている。従来から、前方にレーダーを照射して対象物を検出する運転支援が行われているが、前方だけでなく運転者の死角となる方向（例えば後側方）の対象物を検出する運転支援が可能となってきた。

このような後側方の対象物をレーダーで検出する周辺物体検知装置では、路面に対して静止している静止物（例えばガードレールなど）の存在まで警告すると運転者が煩わしく感じるおそれがある。このため、周辺物体検知装置は静止物と動体とを判別して動体の存在のみを運転者に警告する。

しかしながら、ガードレールのような静止物だけでなく、並走走行車両も自車両との相対速度がゼロであるかのように検知されるので、特定の静止物と並走走行車両との判別が困難な場合があることが知られている。

そこで、周辺物体検知装置において、静止物のみを判別したり、静止物と動体を判別する技術が検討されている（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１には、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダーにおいて、周波数下降時のビート信号のＦＦＴ結果（周波数スペクトル）と、周波数上昇時のビート信号のＦＦＴ結果（周波数スペクトル）を加算した加算周波数スペクトルから、対象物の位置に反射強度を記録する三次元マップを作成する物体検出装置が開示されている。三次元マップで同値の反射強度が継続している場合、連続した静止物であると判断する。

特許文献２には、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダーにおいて、ビート信号のＦＦＴ結果から得られる相対速度に基づき対象物の位置を極座標に配置して、相対速度がゼロになるピークを静止物体として抽出する車載レーダー装置が開示されている。

特開２００７−３４７６号公報 特開２００６−２４２６９５号公報

しかしながら、レーダーの反射強度は、レーダーの向きや対象物の見え方によって大きく変わるため、従来の手法では静止物と動体の判別が困難な場合があるという問題がある。これは、前方検知では、自車の前方の障害物による反射波を検出するため、見え方の変化が少なく反射強度の変動は小さいのに対し、後側方の対象物は見え方の変化が大きいことに起因している。すなわち、後側方の対象物を監視する周辺物体検知装置は、真横付近から後側方の対象物を警告の対象とするため、静止物の見え方（例えば反射強度）は自車との相対位置によって変わっていく。したがって、ガードレールや壁などの静止物でもレーダーの反射角によっては反射強度が変動する。このため、特許文献１のように同値の反射強度が継続したことを利用しようとしても、強度変化が起こり静止物の反射強度が同値になるとは限らず反射強度による同値判断が困難になると考えられる。

また、特許文献２に記載されているように、相対速度がゼロになる点を抽出することは、レーダー反射波の取得精度に依存しているため、対象物の相対速度が誤差を含むと、静止物か否かの検知性能も低下してしまう。また、並走車両は、ガードレールなどと同様に相対速度がほぼゼロなので、相対速度のみを重視すると並走車両との区別ができなくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、静止物と動体をより精度よく判別する周辺物体検知装置を提供することを目的とする。

本発明は、対象物に照射したレーダーの反射波を受信して対象物の位置を検知する周辺物体検知装置であって、レーダーの反射強度と対象物の自車両に対する相対位置を記録する反射強度記録手段と、前記相対位置を所定の初期位置を基点とする絶対位置に変換する位置変換手段と、自車両から所定範囲をマス状に区切り、前記絶対位置が含まれるマスに反射強度を設定することで反射強度マップを作成するマップ作成手段と、前記反射強度マップとテンプレートデータとを比較して、対象物が静止物であることを検出する静止物検出手段と、を有することを特徴とする。

静止物と動体をより精度よく判別する周辺物体検知装置を提供することができる。

本実施形態の周辺物体検知装置による静止物の検知方法について説明する図の一例である。 対象物検知装置のシステム構成図の一例である。 運転支援ＥＣＵのハードウェア構成図の一例である。 レーダー装置により検知される物標情報を説明する図の一例である。 運転支援ＥＣＵの機能ブロック図の一例である。 座標テーブルを模式的に説明する図の一例である。 座標変換について説明する図の一例である。 マップの作成処理を説明する図の一例である。 実際に作成したマップの一例を示す図である。 テンプレートマッチングを説明する図の一例である。 ガードレールのテンプレートによるガードレールの判定結果を説明する図の一例である。 周辺物体検知装置の動作手順のフローチャート図の一例である。 運転支援ＥＣＵの機能ブロック図の一例である（実施例２）。 ガードレール側面を走行した際の反射強度をｙ座標に対応づけて示す図の一例である。 最大値−最小値の計算を説明する図の一例である。 周辺物体検知装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。 運転支援ＥＣＵの機能ブロック図の一例である（実施例３）。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の周辺物体検知装置による静止物の検知方法の概略について説明する図の一例である。

図１（ａ）はガードレールと自車両の相対位置について説明する図の一例である。車両はガードレールの側方をほぼ直線状に走行している。時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、車両の周辺物体検知装置はガードレールの反射強度を周期的に繰り返し検知している。

図１（ｂ）は時刻ｔ１〜ｔ２の間に検知されるガードレールの位置を２次元平面に打点したマップを模式的に示す図である。図１（ｂ）では時刻ｔ１の時の自車両の左後方コーナーを２次元平面の座標の原点としている。車幅方向をｘ軸方向に設定し右側を正値、左側を負値とする。また、車長方向をｙ軸とし進行方向が正値である。したがって、時刻ｔ１に検知されたガードレールの座標はｘ＝-2.5、ｙ＝０〔ｍ〕くらいである。また、時刻ｔ２に検知されたガードレールの座標はｘ＝-2.5、ｙ＝３５〔ｍ〕くらいである。

そして、周辺物体検知装置は時刻ｔ１〜ｔ２の間、特定したガードレールの位置に反射強度を設定することでマップを作成する。なお、マップは警告範囲以上のサイズで作成すればよい。したがって、ガードレールの形状に反射強度が配置されたマップが得られる。マップで表記しているのは説明のためであり、実際には座標と反射強度は配列変数に格納される。

図１（ｃ）は、マップとテンプレートとの比較について説明する図の一例である。周辺物体検知装置は予めテンプレートを有している。テンプレートでは、様々な静止物をレーダーで検知した場合の検知位置の座標に反射強度が設定されている。周辺物体検知装置は、マップとテンプレートを比較することで類似性を判断し、閾値以上類似している場合、マップ内（すなわち警告範囲内）に、比較したテンプレートの静止物（例えば、ガードレール）が含まれると判定する。したがって、ガードレールのテンプレートと比較すれば対象物がガードレールか否かを、壁のテンプレートと比較すれば対象物が壁か否かを、防音壁のテンプレートと比較すれば対象物が防音壁か否かを判断できる。そして、これら静止物のテンプレートと一致しない場合、対象物は動体であると判断できる。

このように、本実施形態の周辺物体検知装置は、過去の検知位置を絶対座標に累積して配置することで構造物（静止物）の形状を特定できる。また、対象物に対し異なる複数の方向から取得した反射強度を記録する。したがって、既知の連続した静止物のテンプレートと比較することで静止物を高精度に検知できる。

〔構成例〕
図２は、対象物検知装置１００のシステム構成図の一例を示す。レーダー装置１１、運転支援ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１３、ナビＥＣＵ１２、作動デバイス１４、及び、車輪速センサ１５が車載ネットワークを介して接続されている。車載ネットワークは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、FlexRay、イーサネット（登録商標）、及び、Ｌｉｎ（Local Interconnect Network）などを通信プロトコルとする。

レーダー装置１１は、後述するように、対象物までの距離、相対速度、方位及び反射強度（以下、これらをまとめて物標情報という場合がある）を周期的に検出し運転支援ＥＣＵ１３に送信している。距離と方位から自車両に対するターゲットの相対的な位置が求められる。本実施形態の対象物は、ガードレールや並走走行車両などである。

本実施形態のレーダー装置１１は側方から後側方の対象物を検知する。レーダー装置１１の電波の送受信部は、樹脂など電波を通過させる素材で作成されている車両の後方バンパの左端コーナーと右端コーナーの内側にそれぞれ配置されている。レーダーの送信方向の中心は、車軸と平行な方向に対し例えば４５〜７０度程度となるように配置されている。照射角度（レーダーの検出範囲）は例えば９０〜１２０度などであるが、適宜、設計できる。仰角はほぼゼロ（路面に平行）である。このようなレーダーの照射範囲により後側方の障害物（例えば、並走走行車両）を検出できる。なお、自車両の前方にもレーダー装置１１が取り付けられていてもよいが、本実施形態では説明を省略する。

レーダー装置１１は、例えばＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダーである。このレーダー装置１１は、周波数を時間に比例して増大・減少させながら送信信号と受信信号をミキサーでミキシングすることで、受信アンテナ毎にビート信号を生成する。送信信号が送信されてから受信信号が受信されるまでの時間は対象物との距離に比例し、またビート信号の周波数は相対速度によりシフトする。よって、ビート信号を例えばＦＦＴ解析することで距離及び相対速度が得られる。また、ＦＦＴ解析で得られる電力のピークを反射強度とする。

対象物の方位θは、モノパルス方式、ＤＢＦ（Digital Beam Forming)処理、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）解析、Ｃａｐｏｎ解析などにより求めることができる。モノパルス方式は、２本のアンテナで受信された反射波の位相差、アンテナ間の距離、反射波の波長などから方位を算出する方法である。アンテナが２本でよいので比較的安価に実装できる。レーダー装置１１は、物標情報（距離、相対速度、方位、反射強度）を周期的に（例えば１００ミリ秒）、運転支援ＥＣＵ１３に出力する。

車輪速センサ１５は各輪に配置され、各車輪の回転速度を検出する。この他、車両には、ヨーレートセンサ、ジャイロセンサ、及び、操舵角センサなど様々なセンサが搭載されている。この他、車載される一般的なセンサを有している。

ナビＥＣＵ１２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用して自車両の位置を検出する。ＧＮＳＳにより自車両の位置情報（緯度、経度、標高）が検出され、その位置を基点に車輪速センサ１５により検出された走行距離を累積して現在位置を特定する。また、不図示のヨーレートセンサやジャイロセンサにより自車両の進行方向を検出している。ナビＥＣＵ１２は不図示のディスプレイに道路地図と自車位置を表示して、目的地までの経路を案内する。

運転支援ＥＣＵ１３は物標情報に基づきＢＳＭ（Blind Spot Monitoring−System）やＬＣＡ(Lane Change Assist)など各種の運転支援を提供する。ＢＳＭは運転席からの死角に存在する並走走行車両を検出する運転支援で、比較的近距離の他車両を検出する。ＬＣＡは主に車線変更において相対速度の大きい移動物を検出して注意喚起する運転支援で、比較的遠距離の他車両を検出する。いずれも、警報するのは対象物が動体の場合である。

作動デバイス１４は、対象物との異常接近を回避するための運転支援に用いられる各種の車載装置である。作動デバイス１４として、例えば、警告ブザー、警告ランプ、音声出力装置、及び、ステアリングモータ等がある。

ＢＳＭでは、真横から後側方の間に動体が検出されると、対象物の存在を運転者に警告する。例えば、警告ランプを点灯・点滅することで運転者に煩わしさを感じさせることなく対象物の存在を警告する。また、ステアリングモータは、後側方に対象物が存在する場合、ステアリングホイールを振動させるなどして警告する。ＢＳＭの場合、聴覚的な作動デバイス１４は作動しないが、例えば乗員の設定により作動させてもよい。作動させる場合、警告ランプの点灯・点滅と共に、警告ブザーを吹鳴する。また、音声出力装置はメッセージ（例えば「後側方に他車両が存在します」など）をスピーカから出力する。

ＬＣＡでは、例えばＢＳＭよりも遠方の後側方に動体が検出され、かつ、運転者が車線変更する場合に、対象物の存在を警告する。例えば、後側方に相対速度が所定値以上の動体が検出され、かつ、運転者がウィンカスイッチを操作した場合、警告ブザーを吹鳴する。なお、ＢＳＭ、ＬＣＡのこのような警告条件は一例に過ぎず、後側方の物体に対する警告条件は適宜、設計できる。また、ＢＳＭとＬＣＡのように警告方法を分けずに警告してもよい。

図３は、運転支援ＥＣＵ１３のハードウェア構成図の一例である。運転支援ＥＣＵ１３は、主要な構成として入力回路２１、マイコン２２、及び、出力回路２３を有している。マイコン２２は、バスを介して接続されたＲＡＭ２２１、ＲＯＭ２２２、不揮発メモリ２２３、ＣＰＵ２２４、及び、通信コントローラ２２５を有している。ＣＰＵ２２４は、ＲＯＭ２２２に記憶されたＯＳ(Operating System)やプログラムを実行して各ＥＣＵに特有の制御を行う。ＲＡＭ２２１は、ＣＰＵ２２４がプログラムを実行する際の作業領域である。

不揮発メモリ２２３は、電源をＯＦＦにしてもデータが消去されない例えばフラッシュメモリである。不揮発メモリ２２３には例えば後述する各種のテンプレートが記憶される。通信コントローラ２２５は、ＣＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ、イーサネット（登録商標）、ＬＩＮなどの通信プロトコルに基づき、車載ネットワーク１８を介して他のＥＣＵとデータを送受信する。なお、通信コントローラ２２５は、レーザー装置が検出した物標情報を受信し、作動デバイス１４に作動要求を送信する。

入力回路２１には、車輪速センサ１５などのセンサが接続されている。この他、通信コントローラ２２５は、他のＥＣＵに接続されているセンサの信号を車載ネットワーク１８を介して取得できる。入力回路２１は、これらセンサの検出信号を必要であればＡ／Ｄ変換して、センサの識別情報と共にマイコン２２に入力する。マイコン２２はセンサの検出信号に演算を施し、出力回路２３に出力する。出力回路２３は、アクチュエータやモータ駆動回路などに接続されており、マイコン２２はアクチュエータ等を制御することができる。運転支援ＥＣＵ１３に作動デバイス１４が接続されている場合は作動デバイス１４を作動させる。

〔レーダー装置により検知される物標情報〕
図４は、レーダー装置１１により検知される物標情報を説明する図の一例である。図４は左後方コーナーのレーダー装置１１により検知される物標情報を示すが、右後方コーナーにも同様のレーダー装置が配置されている。

レーダー装置１１は、レーダーが対象物に反射して得られる反射波を受信し解析して、周期的に検波点の位置（図の三角）を測定する。しかし、レーダーにより検出される対象物の位置（検波点）は若干、ばらつくことが知れており、検波点を後述の追尾フィルタに入力して追尾点を生成し、追尾点を対象物の位置として扱い、警報等を発している。追尾フィルタが生成する追尾点は過去の検波点と追尾点の影響を受けるのでばらつきにくい。

追尾フィルタは最後に生成した追尾点を、検波点を用いて更新する。レーダーの散乱などにより検波点が複数、検出される場合があるが、その場合は、追尾点から所定距離内で最も近い検波点を用いて追尾点を更新する。このような最後に生成した追尾点に対し、最も近い検波点を抽出することをペアリングと称する。図ではｔ４の点線の円内の追尾点○と検波点△がペアリングされる。

なお、レーダー装置１１は、レーダー位置を原点にレーダー位置から車幅方向をＸ軸（車両から離れる方向を正）、車長方向をＹ軸（車両から離れる方向を正）に設定して、現在の対象物の位置を測定する。この位置は、レーダー位置を原点とする対象物の相対位置であり、本実施例では後に、所定の初期位置を原点とする絶対位置に変更される。

〔運転支援ＥＣＵの機能〕
図５は、運転支援ＥＣＵ１３の機能ブロック図の一例を示す。運転支援ＥＣＵ１３は、追尾フィルタ３１、テーブル作成部３２、座標変換部３３、マップ作成部３４、及び、比較部３５を有している。また、テンプレートＤＢ３９を有しているがテンプレートＤＢ３９は、車両が外部のサーバと通信することでダウンロードしてもよい。以下、運転支援ＥＣＵ１３の機能について適宜、図６〜８を用いて説明する。

追尾フィルタ３１は、例えばカルマンフィルタ、αβフィルタ、αβγフィルタ、又は、粒子フィルタなど、物体追跡に好適なフィルタである。追尾フィルタ３１は、検波点と過去の追尾点から次の追尾点を算出する。算出方法は各フィルタで公知なので省略する。本実施形態ではフィルタによる追尾点の追尾は必ずしも必要でなく、検波点だけを用いても静止物と動体の判別は可能である。

・座標テーブルの作成
テーブル作成部３２は、追尾点と検波点、又は、追尾点と検波点のいずれかを時系列に収集した座標テーブル３２を作成する。以下では、追尾点を例にして説明する。

図６は座標テーブル３２を模式的に説明する図の一例である。ｍ個の追尾点に対し、ｎ個の座標（X,Y）及び反射強度Sが時系列に登録されている。また、この座標（X,Y）は、レーダー装置１１の位置を原点とする相対座標である。

テーブル作成部３２は、時刻ｔ１〜ｔｎに対応づけて時系列に追尾点の座標（X,Y）と反射強度Sを記録することで座標テーブル３２を作成する。例えば、ｎ＝５０とすれば、座標テーブル３２には、１つの追尾点について常に最新の５０個の座標（X,Y）と反射強度Sが保持されている。例えば、時刻ｔ１に最も古い座標（X,Y）と反射強度Sが、時刻ｔｎに最も新しい座標（X,Y）と反射強度Sが対応づけて記録される。

新しい追尾点が検出されると、テーブル作成部３２は、最も古い追尾点を破棄して、新しい追尾点が追加することで座標テーブル３２を更新し、最新の５０個の座標（X,Y）と反射強度Sが登録された座標テーブル３２を作成する。

また、新しい追尾点が検出される毎に、座標テーブル３２は座標変換部３３に送出される。

後側方の対象物は、自車両から見て真横付近から後側方までの範囲で相対位置が変わるため、同一の対象物でも反射強度が変動しやすいが、座標テーブル３２に相対位置に応じた対象物の反射強度を記録できる。すなわち、後側方の静止物の見え方を自車との相対位置に応じて記録できる。

・座標変換
図５に戻り、座標変換部３３は、原点を設定することで座標テーブル３２の時系列の座標を相対座標から絶対座標に座標変換する。本実施形態では、時刻ｔ１（最も古い時刻）のレーダー位置（左後方コーナー）を原点として、時刻ｔ１〜ｔｎの座標を変換する。

図７は座標変換について説明する図の一例である。追尾点の座標（X,Y）は、図示するＸ軸（実線左向き）とＹ軸（点線下向き）の座標系で表されている。まず、変換後の座標系の原点（０，０）を、時刻ｔ１の左後方コーナーとする。そして、変換後の座標系のｘ軸をＸ軸と同じに設定し、ｙ軸をＹ軸とは逆方向に設定する。

したがって、X-Y座標系の時刻ｔ１の座標（X11,Y11）は、以下のようにx-y座標系の座標（x11,y11）に変換される。
（x11,y11）＝（X11,-Y11）
時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、左後方コーナーは路面に対し、ｘ方向に−Δｘ、ｙ方向にΔｙだけ移動したとする。時刻ｔ２で測定された追尾点（X21,Y21）は時刻ｔ２の左後方コーナーを原点として測定されているので、追尾点（X21,Y21）を左後側方コーナーの移動分だけ補正する。なお、Y21は同様に符号を逆にする。したがって、X-Y座標系の時刻ｔ２の座標（X21,Y21）は、以下のようにx-y座標系の座標（x21,y21）に変換される。
（x21,y21）＝（X21＋Δｘ , -Y21＋Δｙ）
したがって、時刻ｔ１の車両位置に対するΔｘ、Δｙを求めることで座標変換可能である。Δｘは、ヨーレートセンサやジャイロセンサから求めた車両の進行方向と車速、周期時間（時刻ｔ１からｔ２の時間間隔Δｔ）から算出できる。周期時間は、レーダー装置１１が物標情報を出力する周期、又は、追尾フィルタ３１が追尾点を算出する周期であるので、予め既知か少なくとも測定可能である。また、Δｙも車速と周期時間から算出できる。

座標変換部３３は、ｔ３〜ｔｎの各座標に対し、原点（０，０）を基準としてΔｘ、Δｙを補正する座標変換を行う。これにより、座標テーブル３６から変換座標テーブル３７を作成できる。座標変換することで、ｔ１〜ｔｎの座標は路面に対し移動する追尾点となる。

上記のように、新しい追尾点が算出されるとテーブル作成部から新しい座標テーブル３２が送出されるので、座標変換部３３は、新しい座標テーブル３２が作成される毎に、ｔ１〜ｔｎの各座標の座標変換を行う。したがって、座標変換部３３は、新しい追尾点が算出される毎に、変換座標テーブル３７を出力する。

・マップの作成
図５に戻り、マップ作成部３４は、変換座標テーブル３７からマップを作成する。このマップの作成は、座標をいくつかのグループ（マス）に仕分ける処理であり、テンプレートとの比較を容易にするためのものである。

図８はマップの作成処理を説明する図の一例である。マップ作成部３４は、５０点の座標が含まれる領域をマップの作成対象とするが、必ずしも全ての座標点を含むマップを作成しなくてもよい。例えば、車速が大きい場合、５０点の座標全てが含まれるマップを作成するとマップが広くなってしまう。このため、例えば現在の自車両から所定距離内の領域のみをカバーするマップを作成してもよい。

図８（ａ）では例として３点の座標からマップを作成する例を示している。３点の座標はそれぞれ反射強度Sを有している。白丸は黒丸よりも反射強度Sが小さいことを示している。

図８（ｂ）に示すように、マップ作成部３４は領域を直線で格子状に区切りマスを作成する。１つのマスの広さはテンプレートとの比較に対し最適化すればよいが、例えば「１０ｃｍ×１０ｃｍ」程度とする。Ｘ方向とＹ後方で広さが異なってもよい。

３点の座標は必ずいずれかのマスに属する。マップ作成部３４は、マスに属する座標がある場合、図８（ｃ）に示すように、マスに座標の反射強度を設定する。図では、反射強度が大きいほど濃い濃度で塗りつぶしている。このように、変換座標テーブル３７に基づき、座標があるマスが反射強度で置き換えられたマップが作成される。

図９は、実際に作成されたマップの一例を示す図である。図９のｘ軸とｙ軸は左上頂点を原点とし、軸の目盛りはマスの数となっている。例えば、"１０"の目盛りはｘ軸・ｙ軸から１０マス目を意味している。なお、１マスは１０〔ｃｍ〕である。図の右側のグラデーション表示は、反射強度の強さを示しており、濃度が濃いほど反射強度が大きい。

図９（ａ）は自車両がガードレール側面を走行した場合の追尾点から作成されたマップである。ガードレールは連続静止物なので、自車両との相対位置はほぼ一定となる（自車両からの見え方が安定している）が、図９（ａ）に示すように直線状にマスが高濃度で塗りつぶされているため、ガードレールの形状と反射強度が理想的に検出されている。なお、マップの左端に点在するマスは、レーダーが散乱して生じたノイズである。

図９（ｂ）は自車両が駐車されている他車両の側面を走行した場合の追尾点から作成されたマップである。車両の形状に沿って、マスが塗りつぶされている。また、マスの濃度はｙの値が大きい領域（約６０以上）と小さい領域（約４０以下）で薄くなっている。駐車車両を追い抜く際、自車両から見た相対位置が変わるため、駐車車両の反射強度を適切に記録していることが分かる。なお、マップの左端に点在するマスはレーダーが散乱して生じたノイズである。

図９（ａ）（ｂ）から、本実施例の周辺物体検知装置１００では、後側方の対象物の形状と反射強度を検出可能であることが確認できる。

図９（ａ）（ｂ）を比較すると分かるように、適切なテンプレートを用意しておくことでガードレールと並走走行車両とを識別して検知可能である。

・テンプレートマッチング
図５に戻り、比較部３５はマップとテンプレートＤＢ３９に記憶されている全てのテンプレートとを比較する。テンプレートＤＢ３９には、いくつかのテンプレートが記憶されている。テンプレートはマップと同じサイズのマスに区分されている。ガードレールのテンプレートには、典型的なガードレールの形状にガードレールから反射した反射強度が設定されている。防音壁のテンプレートには、典型的な防音壁の形状に防音壁から反射した反射強度が設定されている。壁（コンクリート）のテンプレートには、典型的な壁（コンクリート）の形状に壁（コンクリート）から反射した反射強度が設定されている。

比較部３５は、マップとテンプレートのマッチング処理により、マップが静止物か否かを判定する。下式は、マップとテンプレートとの類似度を算出する式の一例である。ａ、ｂはマップのサイズを表し、ｆ、ｔはマスの反射強度を意味している。

この式は、テンプレートの中心をマップのある点(i,j)に合わせて、ｋをa-1まで変化させ、かつ、ｌ（エル）をb-1まで変化させた場合の、マスの反射強度とテンプレートの反射強度の積の合計を求める式である。これにより着目している点(i,j)の類似度が求められる。

マップのマスに反射強度が設定され、かつ、テンプレートのマスにも反射強度が設定されている場合、類似度は高くなることが期待できる。一方、マップのマスの反射強度、又は、テンプレートのマスの反射強度がゼロの場合、類似度はゼロである。したがって、マップとテンプレートの反射強度の設定位置がある程度重ならないと、類似度は閾値を超えない。

図１０は、テンプレートマッチングを説明する図の一例である。図１０（ａ）はマップの一例であり、図１０（ｂ）はテンプレートの一例である。なお、数値は反射強度の一例である。テンプレートのサイズを４×４とした。例えば、マップの（２，２）に着目して類似度を算出する場合、テンプレートの（２，２）をマップの（２，２）に一致させて（太枠２０１にテンプレートを一致させる）、対応する各マス同士の積を算出して合計する。この場合の類似度はゼロである。また、テンプレートをずらしてマップの（３，３）にテンプレートの（２，２）を一致させて（太枠２０２にテンプレートを一致させる）、対応する各マス同士の積を算出し合計する。マップの（２，２）とテンプレートの（１，１）が重なるがそれ以外のマスはゼロなので、類似度は１００×８０である。このように、マップに反射強度が格納されたマスの形状がテンプレートの形状と一致しないと、類似度は増大しにくい。

図１０（ｃ）は別のマップの一例である。同様に、マップの（２，２）に着目して類似度を算出すると（太枠２０３にテンプレートを一致させる）、ゼロである。しかし、テンプレートをずらしてマップの（３，３）にテンプレートの（２，２）を一致させて（太枠２０４にテンプレートを一致させる）類似度を算出すると、類似度が大きくなる。すなわち、マップの（２，２）とテンプレートの（１，１）、マップの（２，３）とテンプレートの（１，２）、マップの（２，４）とテンプレートの（１，３）、がそれぞれ重なる。よって、類似度は１００×８０＋８０×９０＋９０×７０である。このように、マップに反射強度が格納されたマスの形状がテンプレートの形状と一致すると、類似度が増大する。

上記のように、マップには、対象物の形状に後側方の相対位置に応じた反射強度が登録されているので、テンプレートマッチングにより、テンプレートが有する形状・反射強度との類似性が高いマップほど、高い類似度が算出される。

したがって、適切な閾値を設定することで（例えば図１０（a）と図１０(ｃ)の類似度の違いを区別できるように）、マップの着目したマス毎に、テンプレートと類似しているか否かを判定できる。すなわち、テンプレートと重なるマップの領域に対象物が存在するか否かを判定することができる。

なお、このような比較方法は一例であって、例えば、ＳＡＤ（sum of absolute difference）や差の二乗和ＳＳＤ（sum of squared difference）によりテンプレートマッチングしてもよい。

図１１は、ガードレールのテンプレートによるガードレールの判定結果を説明する図の一例である。図１１（ａ）はガードレール側面を走行したことで得られたマップに対する類似度の算出結果の一例を示す。図１０で説明した方法で類似度を算出した結果、図では四角で囲まれた部分がガードレールと判断されている。四角で囲まれた領域は実際のガードレールであるため、本実施例の判定方法が有効であることが確認できる。

図１１（ｂ）は他車両の側面を走行したことで得られたマップに対する類似度の算出結果の一例を示す。マップにおいて反射強度が設定されたマスがテンプレートと一致しないため（直線状でないため）、ガードレールとは判断されない。したがって、本実施例の判定方法が有効であることが確認できる。

〔動作手順〕
図１２は周辺物体検知装置１００の動作手順のフローチャート図の一例を示す。図１２（ａ）は周辺物体検知装置１００の全体的な動作手順を一例を示す図であり、図１２（ｂ）はステップＳ６の静止物除去処理の手順を示している。

レーダー装置１１は例えばＦＭ−ＣＷ方式でレーダーを照射して、対象物からの反射波を受信する（Ｓ１）。

レーダー装置１１はＦＦＴ演算、ピーク検出などを行う（Ｓ２）。これにより、ビート信号の周波数や反射波の反射強度（ピーク電力）、位相などが分かる。

レーダー装置１１は、ビート信号の周波数と位相を用いて、対象物との相対距離、相対速度、及び、方位を含む物標情報を算出する（Ｓ３）。物標情報は運転支援ＥＣＵ１３に送信される。

運転支援ＥＣＵ１３の追尾フィルタ３１は追尾処理を行う（Ｓ４）。すなわち、ペアリングや重複排除、フィルタの更新式の更新などを行う。

次に、運転支援ＥＣＵ１３は対象物の速度を算出する（Ｓ５）。相対速度が検出されているので、相対速度と自車両の車速から対象物の路面に対する速度を求めることができる。

次に、運転支援ＥＣＵ１３は静止物を除去する（Ｓ６）。

静止物を除去することで、検知されている対象物は全て動体となるので、運転支援ＥＣＵ１３は警告条件と比較し、警告すべき場合は作動デバイス１４に対し警告を要求する（Ｓ７）。

図１２（ｂ）に移り、テーブル作成部３２は、座標テーブル３６を作成する（Ｓ６１）。すなわち、最も新しい座標を含む過去の５０個程度の追尾点が登録された座標テーブル３６を作成する。

次に、座標変換部３３は、１サイクル前の自車の速度を取得する（Ｓ６２）。そして、座標テーブル３６に登録されている過去の追尾点の相対座標を、時刻ｔ１の左後方コーナーを原点とする絶対座標に変換する（Ｓ６３）。これにより変換座標テーブル３７が作成される。

マップ作成部３４は、自車両の現在地から所定範囲の領域をマスに分割する（Ｓ６４）。

そして、変換座標テーブル３７の座標が属するマスを決定し、座標の反射強度をマスに設定することでマップを作成する（Ｓ６５）。

次いで、比較部３５はマップといくつかのテンプレートとを比較してマッチング処理を行う（Ｓ６６）。

比較部３５は、閾値以上の類似度が得られた場合、該テンプレートの作成時に追尾点を測定した静止物が存在すると判定する（Ｓ６７）。

以上説明したように、本実施例の周辺物体検知装置１００は、後側方の対象物に対し異なる複数の方向から取得した反射強度を記録して、既知の静止物のテンプレートと比較することで既知の静止物を高精度に検知できる。したがって、相対位置によって反射強度が変わりうる後側方の対象物に対し、静止物であるにもかかわらず動体であると検出して警告することを低減できる。

実施例１では、変換座標テーブル３７に格納された反射強度をマップの座標が属するマスに格納することでマップを作成した。しかしながら、複数の座標が１つのマスに含まれないようにマスのサイズを調整しない場合、１つのマスに属する座標が１つであるとは限らない。この場合、複数の座標が属するマスにどの反射強度を設定するか問題となる。本実施例では、１つのマスに複数の座標が属することを利用して、最大マップ、最小マップ、及び、平均マップの３つのマップを作成する。そして、マップが複数存在することを利用して強調マップを作成し、強調マップをテンプレートと比較する。

図１３は、本実施例の運転支援ＥＣＵ１３の機能ブロック図の一例を示す。図１３ではマップ作成部３４が３つのマップ（最大マップ、最小マップ、平均マップ）３８を作成する。例えば、ｔ２の座標（X21、Y21）とｔ３の座標（X31、Y31）の２つの座標のみが同じマスに属するとする。マップ作成部は、反射強度S21と反射強度S31のうち大きい方を最大マップに、反射強度S21と反射強度S31のうち小さい方を最小マップに、反射強度S21とS31の平均を平均マップに、それぞれ格納する。なお、同じマスに属する座標が１つしかない場合、その座標の反射強度は最大マップ、最小マップ、及び、平均マップの全てに設定される。

また、図１３では、周辺物体検知装置１００は新たに強調処理部４０を有している。強調処理部４０は、最大マップ、最小マップ及び平均マップの少なくとも２つを使って強調処理を行い、強調マップ４１を作成する。比較部３５は、強調マップ４１をテンプレートと比較するマッチング処理を行う。なお、強調マップと比較されるテンプレートは強調マップ用のテンプレートである（テンプレートにも強調処理が施されている）。

〔強調処理〕
強調マップ４１を用いることで周期的な構造を有する静止物を高精度に検出可能となる。図１４（ａ）は、自車両がガードレール側面を走行した際の反射強度を示す図の一例である。横軸は走行距離〔ｍ〕を表しており、縦軸は反射強度〔ｄｂ〕を表している。横軸の５０〔ｍ〕の間に周期的な（ほぼ等間隔の）ピーク値が確認される。このピーク値はガードレール支柱の反射強度であると考えられる。

このような反射強度に対し、例えば時間的に先に検出された座標を優先してマスに設定することでマップを作成しても、ガードレールという静止物であると抽出することは不可能ではない。しかし、ピークを強調することでさらにガードレールの特徴が現れたマップを作成できる。ピークを強調するには、例えば、最大値−最小値、最大値−平均値、又は、平均値−最小値を行う。

図１５は最大値−最小値の計算を説明する図の一例である。変換座標テーブル３７からマップ３８を作成する際に、図１５（ａ）のように、１つのマスに対し２つの座標が属する状態のマスが２つあるとする。図１５（ａ）では中央の列の上から２つ目のマスに「１００，５０」という反射強度が、５つ目のマスに「１１０，４０」という反射強度が図示されている。

図１５（ｂ）に示すように、最大マップでは、１つしか座標が属さないマスには、そのまま反射強度が格納され、２つ以上の座標が属するマスには最大値が格納される。最小マップでは、１つしか座標が属さないマスにはそのまま反射強度が格納され、２つ以上の座標が属するマスには最小値が格納される。このようにして最大マップと最小マップが得られる。平均マップの場合は、各反射強度の平均が設定される。

図１５（ｃ）は、強調マップ（＝最大マップ−最小マップ）の演算結果を示す。減算により上から２つ目と５つ目に反射強度の差が格納されるが、それ以外のマスの反射強度はゼロになる。したがって、ガードレール支柱のピークを示す反射強度とそれ以外の反射距度が同じマスに属した場合、支柱を強調した強調マップが作成できる。

図１４（ｂ）は強調処理が施された反射強度を示す図の一例である。図１４（ａ）と（ｂ）を比較すると、ピークが強調されている。なお、ハイパスフィルタに入力することでピークをさらに強調することも有効である。

強調処理を施す場合はテンプレートも強調処理に対応したものを使用する。すなわち、強調処理されたガードレールのテンプレートは、支柱がある場所に選択的に反射強度が設定されたテンプレートになる。

高速道路の防音壁や、橋の欄干などにおいても柱などの周期的な構造があるため、周期的な構造を有する静止物は少なくない。したがって、これらの静止物では、マップ間の差を算出する強調処理をしてからマッチング処理を行うことが有効である。

なお、強調処理を行うのでなく、最大マップ又は最小マップとテンプレートを比較してもよいし、それぞれのマップとテンプレートを比較してもよい。最大マップ又は最小マップとテンプレートを比較するだけでも周期的な構造物が検出可能な場合ある。

以上説明したように、本実施例の周辺物体検知装置によれば、実施例１の効果に加え、周期的な構造を有する静止物をさらに検出しやすくなる。

本実施例では、テンプレートを用いずに、ある時刻に作成したマップを用いて静止物を検知する周辺物体検知装置１００について説明する。

図１６は、本実施例の周辺物体検知装置１００の概略的な特徴を説明する図の一例である。時刻ｚ-１のマップと時刻ｚのマップが図示されている。レーダー装置１１は周期的に物標情報を取得しているが、実施例１にて説明したように、周辺物体検知装置１００は時刻ｔ１のレーダー位置を原点に対象物の座標を取得しマスに反射強度を設定することでマップを作成する。

この過程で対象物とレーダーの位置関係から反射強度が変わることは先述したが、反射強度を取得した時刻が大きく変わらなければ、反射強度は近い値を示す。図１６では、時刻ｚ-１の反射強度と同じ反射強度が時刻ｚで自車両から見て後方に移動している。したがって、ガードレールのような連続静止物でない駐車車両のような静止物であれば、現時点でどの位置にあるかを推定できる。つまり、マップに設定された静止物の反射強度は、時間的に新しいマップほど後方に設定される。したがって、静止物であれば後方に移動していくので、過去のあるマップと、現在のマップとを比較することで静止物か否かを判定できる。

図１７は、本実施例の運転支援ＥＣＵ１３の機能ブロック図の一例を示す。図１７ではテンプレートＤＢ３９を有さず、比較部３５は、マップと比較用マップ４３を比較する。比較部３５は、所定時間間隔毎に、マップ作成部３４が作成したマップを抽出して、それを比較用マップ４３にセットする。所定時間間隔は、静止物の反射強度が余り変化しない（大きくは変化しない）時間とすればよく実験的に求められるが、例えば、３〜１０個のマップが作成される時間である。こうすることで、１つの比較用マップで３回〜１０回、マップと比較できる。

マップの全体を比較用マップ４３として設定する必要はなく、静止物後方に移動することを考慮して、マップの中段から自車付近のマスを比較用マップ４３とすればよい。例えば、Ｘ方向は全範囲、Ｙ方向は最も自車付近に近いマスからマップの半分程度、などとする。図１６（ｂ）では、４×３のマスがテンプレートである。

比較用マップ４３の対象物は、その後、時間の経過と共に後方に移動する。比較部３５は、車速Ｖと周期時間（時刻ｔ１からｔ２の時間間隔Δｔ）から、静止物が移動した距離を推定し、比較用マップ４３とマップを比較する。すなわち、比較用マップをｙ方向にＶ・Δｔ移動した位置に合わせてテンプレートマッチングを行う。比較により、各マップと比較用マップの類似度が得られる。

図１６（ｂ）では、時刻ｚではマップの下から３〜５マスの領域が比較され、時刻ｚ＋１では下から２〜４マスの領域が比較され、時刻ｚ＋２では下から１〜３マスの領域が比較される。なお、マップ側のより広い範囲でマッチングしてもよい。

また、実施例２のように３つのマップ（最大マップ、最小マップ、平均マップ）を作成した場合、それぞれで比較用マップを作成し、周期的に作成される各マップと比較してもよい。

比較部３５は、類似度が閾値以上であるマップが閾値以上（例えば３〜５つ以上）連続すると、対象物が静止物であると判定する。

したがって、本実施例によれば、実施例１の効果に加え、テンプレートＤＢ３９を用意しなくても静止物を検出することができる。

１１ レーダー装置
１３ 運転支援ＥＣＵ
１４ 作動デバイス
１５ 車輪速センサ
３２ テーブル作成部
３３ 座標変換部
３４ マップ作成部
１００ 周辺物体検知装置

Claims (6)

1. 対象物に照射したレーダーの反射波を受信して対象物の位置を検知する周辺物体検知装置であって、
   レーダーの反射強度と対象物の自車両に対する相対位置を記録する反射強度記録手段と、
   前記相対位置を所定の初期位置を基点とする絶対位置に変換する位置変換手段と、
   自車両から所定範囲をマス状に区切り、前記絶対位置が含まれるマスに反射強度を設定することで反射強度マップを作成するマップ作成手段と、
   前記反射強度マップとテンプレートデータとを比較して、対象物が静止物であることを検出する静止物検出手段と、
   を有することを特徴とする周辺物体検知装置。
2. 前記静止物検出手段は、予め用意されている特定の静止物の反射強度がマス状に配置された前記テンプレートデータと、前記反射強度マップと比較する、
   ことを特徴とする請求項１記載の周辺物体検知装置。
3. 前記静止物検出手段は、前記テンプレートデータと前記反射強度マップの類似度が閾値以上の場合、対象物が前記特定の静止物であると推定する、
   ことを特徴とする請求項２記載の周辺物体検知装置。
4. 前記静止物検出手段は、前記マップ作成手段が作成した前記反射強度マップの少なくとも一部を前記テンプレートデータとして保存し、
   前記テンプレートデータを保存してから前記反射強度マップと比較するまでの経過時間に自車両が路面に対し移動した移動量、前記テンプレートデータをシフトさせて、前記反射強度マップと保存した前記テンプレートデータとを比較することで、対象物が静止物か否かを推定する、ことを特徴とする請求項１記載の周辺物体検知装置。
5. 前記マップ作成手段は、１つのマスに複数の前記絶対位置が含まれる場合、反射強度の最大値を最大反射強度マップに、反射強度の最小値を最小反射強度マップに、反射強度の平均値を平均反射強度マップに別々に設定し、
   前記最大反射強度マップのマスから前記最小反射強度マップのマスの反射強度を減じるか、又は、前記最大反射強度マップのマスの反射強度から前記平均反射強度マップのマスの反射強度を減じることで強調マップを作成する強調処理手段を有し、
   前記静止物検出手段は、前記強調マップと前記テンプレートデータとを比較する、
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の周辺物体検知装置。
6. 前記反射強度記録手段は、自車両の真横から後側方の範囲に存在する対象物から反射したレーダーの反射強度を記録する、
   ことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の周辺物体検知装置。