JP2015155878A - 車両用障害物検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】判定対象である物体における移動態様の誤判定を抑制することができる車両用障害物検出装置を提供する。
【解決手段】自車両から送信波を照射し、その反射に基づいて物体の相対速度を検出する物体検出部２１から取得した検出信号、および、自車両の走行速度を検出する速度検出部２３から取得した検出信号に基づいて物体の絶対速度を求め、求められた絶対速度の誤差に影響を与えるパラメータの値が小さい場合と比較して、パラメータの値が大きい場合には大きな値を取る所定の判定閾値を求め、予求められた所定の判定閾値よりも絶対速度が大きい場合には、物体が移動物体であると判定し、絶対速度が所定の判定閾値以下である場合には、物体が停止物体であると判定する判定部１１が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用障害物検出装置に関する。
車両用障害物検出装置としては従来、自車両前方に向けて車幅方向の所定角度範囲に渡って例えばレーザ光などの送信波を照射し、照射された送信波が自車両の周辺に存在する障害物で反射される反射波を受信することにより、その障害物の有無や自車両から障害物までの距離、あるいは障害物の存在する方位を検出する装置が知られている。このような障害物検出装置は、自車両と先行車両との車間距離を適正に維持すべく自車速を制御する車両制御システムなどに適用されている。
レーザ光を送信波とするレーザレーダ装置を用いた車両用障害物検出装置において、障害物の移動様態を判断する方法として障害物の相対速度と自車両速度の速度差及び障害物の絶対位置のばらつきを利用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−０２６０３０号公報
上述したように、自車速を制御する場合には、制御対象の移動様態によって制御方法が変わるため、検知した物体が移動物体であるか、停止物体であるか正確に判断する必要がある。
物体の移動様態を判断する方法としては、特許文献１に記載されているように、物体の絶対速度や位置履歴情報を用いて判断する方法が知られている。この方法では、閾値の設定が不適切である場合センサが持つ誤差要素の影響で移動様態を誤判断する場合がある。このような誤判断を抑制するために移動物体として判定する速度閾値を高くする方法が考えられるが、閾値を高くすると低速車両を移動物体として認識できなくなる課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、判定対象である物体における移動態様の誤判定を抑制することができる車両用障害物検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の車両用障害物検出装置は、前記自車両から送信波を照射し、その反射に基づいて物体の相対速度を検出する物体検出部（２１）から取得した検出信号、および、前記自車両の走行速度を検出する速度検出部（２３）から取得した検出信号に基づいて前記物体の絶対速度を求め（Ｓ１１，Ｓ１２）、求められた前記絶対速度の誤差に影響を与えるパラメータの値が小さい場合と比較して、前記パラメータの値が大きい場合には大きな値を取る所定の判定閾値を求め（Ｓ１３）、予求められた前記所定の判定閾値よりも前記絶対速度が大きい場合には、前記物体が移動物体であると判定し（Ｓ１４、Ｓ１５）、前記絶対速度が前記所定の判定閾値以下である場合には、前記物体が停止物体であると判定する（Ｓ１４，Ｓ１６）判定部（１１）が設けられていることを特徴とする。
なお、この欄および特許請求の範囲に記載したカッコ内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
本発明の車両用障害物検出装置によれば、絶対速度の誤差に影響を与えるパラメータに基づいて所定の速度閾値を求め、求められた所定の速度閾値および物体の絶対速度が比較される。比較の結果、物体の絶対速度が所定の速度閾値よりも大きければ、物体は移動物体と判定される。逆に、物体の絶対速度が所定の速度閾値以下であれば、物体は停止物体と判定される。
ここで、絶対速度の誤差が大きくなるパラメータの値が大きな領域では、所定の速度閾値も値が大きくなるため、物体の移動態様を判定する際に誤差の影響を受けた誤判定がされにくくなる。逆に、絶対速度の誤差が小さくなるパラメータの値が小さな領域では、所定の速度閾値も値が小さくなる。そのため、物体の移動態様を判定する際に、所定の速度閾値を大きくしたことによる誤判定がされにくくなる。
本発明の車両用障害物検出装置によれば、絶対速度の誤差に影響を与えるパラメータに基づいて求められた所定の速度閾値を用いて物体の移動態様を判定するため、移動態様の誤判定を抑制することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を説明するブロック図である。 移動物体の判定処理を説明するフローチャートである。 図３（ａ）は、判定速度閾値の値と物体までの距離との関係を説明するグラフであり、図３（ｂ）は、判定速度閾値の値と自車両の走行速度との関係を説明するグラフである。 本実施形態の判定速度閾値と、一定値をとる判定速度閾値との違いを説明するグラフであり、図４（ａ）は低い一定値を取る場合を説明し、図４（ｂ）は高い一定値を取る場合を説明するグラフである。
この発明の一実施形態に係る車両制御装置について、図１から図４を参照しながら説明する。本実施形態で説明する車両制御装置（車両用障害物検出装置）１は、自動車に搭載される装置であり、自車両の前方に存在する物体が停止物体か移動物体かを判定すると共に、移動物体の一つである自車両の前方を走行する他車両（以下、「先行車両」と表記する。）に合わせて車速を制御する追従制御を行う装置である。
車両制御装置１は、図１のブロック図に示すように、車間制御コントローラ１０を中心として構成されている。車間制御コントローラ１０にはＣＰＵ（中央演算処理装置）、入出力インターフェース、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶媒体および各種の駆動回路や検出回路などが設けられている。記憶媒体には、ＣＰＵを後述する移動物体判定部（判定部）１１、制御対象選択部１２、制御目標値演算部１３として機能させるプログラムが記憶されている。これらのハード構成は一般的なものであるので、本実施形態での詳細な説明は省略する。
車間制御コントローラ１０には、レーダセンサ（物体検出部）２１により検出された物体までの距離および自車両と物体との相対速度を表す検出信号と、ヨーレートセンサ２２により検出された自車両のヨーレートを表す検出信号と、車輪速度センサ（速度検出部）２３により検出された自車両の走行速度を表す検出信号と、が入力されている。さらに、制御許可スイッチ２４を介して入力された制御の許可、不許可を表す入力信号と、制御モード選択スイッチ２５を介して入力された選択されたモードを表す選択信号と、が入力されている。
上述のレーダセンサ２１は、自車両から送信波であるミリ波などの電波を照射し、自車両の前方に存在する物体からの反射波に基づいて物体までの距離、および、自車両と物体との間の相対速度などを検出するものである。レーダセンサ２１の構成としては公知の構成を用いることができ、本実施形態での詳細な説明は省略する。
ヨーレートセンサ２２は、自車両のヨーレートを検出するセンサである。車輪速度センサ２３は、自車両の走行速度に関連する車輪速度を検出するセンサである。車輪速度センサ２３から出力された検出信号は、車間制御コントローラ１０のＣＰＵにより自車両の走行速度に換算され、種々の演算処理に用いられる。ヨーレートセンサ２２、および車輪速度センサ２３の形式や構成としては公知の形式や構成を用いることができ、本実施形態での詳細な説明は省略する。
制御許可スイッチ２４は、制御モード選択スイッチ２５により選択されたモードによる制御を行うか否かの指示を入力するスイッチである。制御モード選択スイッチ２５は、車両制御装置１が行う複数の制御モードから選択した所望の制御モードを入力するスイッチである。本実施形態で説明する先行車両を追従する制御は、上述の複数の制御モードに含まれる。
移動物体判定部１１は、レーダセンサ２１により検知された物体が、移動物体か停止物体かを判定する処理を行うものである。なお、本実施形態の特徴と関連する処理内容の詳細については後述する。
制御対象選択部１２は、移動物体と判定された物体の中から先行車両を選択する処理を行うものである。制御目標値演算部１３は、制御対象選択部１２により選択された先行車両に追従するための制御目標値である目標加速度を演算により求めるものである。また、制御目標値演算部１３は、エンジンＥＣＵ３１やブレーキＥＣＵ３２に出力する目標加速度を表す制御信号を生成するものでもある。
車間制御コントローラ１０からは、エンジンＥＣＵ３１およびブレーキＥＣＵ３２に目標加速度を表す制御信号が出力されている。また、メータＥＣＵ３３に制御モード状態を表す信号および制御対象物の情報（例えば、選択された先行車両の情報）を表す信号が出力されている。
エンジンＥＣＵ３１は、目標加速度を表す制御信号に基づいて自車両のエンジン、例えばエンジンの出力を制御するものである。ブレーキＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ３１同様に、目標加速度を表す制御信号に基づいて自車両のブレーキを制御するものである。
メータＥＣＵ３３は、制御モード状態を表す信号および制御対象物の情報に基づいて、インストルメントパネルなどに配置された対応する表示部における表示および非表示を制御するものである。
次に、上記の構成からなる車両制御装置１における制御について説明する。まず、車両制御装置１による一般的な追従制御について説明し、その後に本実施形態の特徴である移動物体の判定処理（移動物体か停止物体かの判定処理）について説明する。
車両制御装置１に電力が供給されると、車間制御コントローラ１０にレーダセンサ２１やヨーレートセンサ２２などの各種センサから出力された検出信号が入力される。また、制御許可スイッチ２４や制御モード選択スイッチ２５から出力された信号も入力される。
車間制御コントローラ１０は、入力された検出信号に基づいて自車線確率を演算により求め、求められた自車線確率を用いて車間距離を制御する対象物（先行車両）を選択する処理を実行する。さらに車間制御コントローラ１０は、選択した対象物との車間距離を制御するための制御目標値（目標加速度）を演算により求める処理を実行する。
具体的には、車間制御コントローラ１０は、車輪速度センサ２３から入力された車輪速に関する検出信号から自車両の走行速度を求める。そして、ヨーレートセンサ２２から入力されたヨーレートに関する検出信号と、求められた自車両の走行速度に基づき、走行経路の曲率を求める。
さらに車間制御コントローラ１０は、レーダセンサ２１から入力された物体までの距離と車幅方向の角度の検出信号に基づき、上述の物体との相対位置を演算により求める処理を行う。これら走行経路の曲率と、物体との相対位置とに基づき、車間制御コントローラ１０は自車線確率を演算により求める。なお、自車線確率を求める詳細な方法については公知の方法を用いることができるため、本実施形態では説明を省略する。
制御対象選択部１２は、車間制御コントローラ１０により求められた自車線確率に基づき、上述の物体が、自車両が走行する車線の前方を走行する先行車両であるか否かの判定処理を行う。制御目標値演算部１３は、上述の物体が先行車両である判定された場合に、この先行車と自車両との車間距離、所定の距離に保つための目標加速度を演算により求める処理を実行する。なお、制御対象選択部１２および制御目標値演算部１３において行われる詳細な演算などについては、公知の演算方法を用いることができるため、本実施形態では説明を省略する。
制御目標値演算部１３は目標加速度を求めると、目標加速度を実現するためにエンジンＥＣＵ３１やブレーキＥＣＵ３２に制御信号を出力する。例えば、先行車両と自車両との車間距離が所定の距離よりも広い場合には、目標加速度として正の値を持つ加速度が出力される。すると、エンジンＥＣＵ３１は自車両のエンジン出力を増加させて、自車両の走行速度を高めて車間距離を所定の距離に縮める制御が行われる。
次に、本実施形態の特徴である移動物体の判定処理について説明する。レーダセンサ２１から出力された検出信号が車間制御コントローラ１０に入力されると、図２に示すように、移動物体判定部１１はレーダセンサ２１により検知された物体が、移動物体か停止物体かを判定する演算を実行する。
具体的には、移動物体判定部１１はレーダセンサ２１から出力された検出信号を取得し、取得した検出信号に基づいて、物体と自車両との間に相対速度、および、物体と自車両との間の距離を求める演算を実行する（Ｓ１１）。
次いで、車輪速度センサ２３から出力された検出信号を取得し、取得した検出信号に基づいて自車両の走行速度を演算により求める。この自車両の走行速度と、Ｓ１１で求めた相対速度に基づいて、上述の物体における絶対速度を求める演算を実行する（Ｓ１２）。
その後、移動物体判定部１１は判定速度閾値（所定の判定閾値）を求める処理を実行する（Ｓ１３）。判定速度閾値は、図３（ａ）に示す物体までの距離（ｍ）と絶対速度（ｍ／ｓ）に関する判定速度閾値（以下「物体距離に関する閾値」とも表記する。）と、図３（ｂ）に示す自車両の走行速度（ｍ／ｓ）と絶対速度（ｍ／ｓ）に関する判定速度閾値（以下「自車両速度に関する閾値」とも表記する。）と、がある。
物体距離に関する閾値は、図３（ａ）に示すように、物体との距離が０（ｍ）からＬ１（ｍ）までの間は、一定の値（Ｔｈ１（ｍ／ｓ））で固定されている。物体との距離がＬ１（ｍ）以上となると、物体との距離の増加に比例して、物体距離に関する閾値の値は増加する。自車両速度に関する閾値についても同様に、図３（ｂ）に示すように、自車両の走行速度が０（ｍ／ｓ）からＳ１（ｍ／ｓ）までの間は、一定の値（Ｔｈ２（ｍ／ｓ））で固定されている。自車両の走行速度がＳ１（ｍ）以上となると、自車両の走行速度の増加に比例して、自車両速度に関する閾値の値は増加する。
移動物体判定部１１は、レーダセンサ２１の検出信号に基づいて求めた物体までの距離に基づいて、当該距離における物体距離に関する閾値の値を求める処理を実行する。同様に、車輪速度センサ２３の検出信号に基づいて求めた自車両の走行速度に基づいて、当該自車両速度における自車両速度に関する閾値の値を求める処理を実行する。
なお、移動物体判定部１１は、予め記憶された図３（ａ）および図３（ｂ）のグラフに対応するテーブルを参照することにより、物体距離に関する閾値および自車両速度に関する閾値の値を求めてもよいし、図３（ａ）および図３（ｂ）のグラフに対応する演算式に基づいて物体距離に関する閾値および自車両速度に関する閾値の値を演算により求めてもよい。
物体距離に関する閾値および自車両速度に関する閾値の値が求められると、移動物体判定部１１は、Ｓ１２で求めた絶対速度と、判定速度閾値（物体距離に関する閾値および自車両速度に関する閾値）とを比較する処理を実行する（Ｓ１４）。具体的には、絶対速度が判定速度閾値よりも大きいか否かを判定する処理を実行する。
絶対速度が判定速度閾値よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、移動物体判定部１１は、物体が移動物体であると判定する（Ｓ１５）。その一方で、絶対速度が判定速度閾値以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、物体が停止物体であると判定する（Ｓ１６）。
ここで、Ｓ１４の判定処理について更に説明する。移動物体判定部１１は、判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値について、それぞれ絶対速度が判定速度閾値よりも大きいか否かの判定を行う。この両者において、絶対速度が判定速度閾値よりも大きいと判定された場合に、Ｓ１５に進み物体が移動物体である判定されてもよいし、いずれか一方において、絶対速度が判定速度閾値よりも大きいと判定された場合に、Ｓ１５に進み物体が移動物体である判定されてもよい。
また、本実施形態においては、判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値に基づいて、物体が移動物体か停止物体かを判定する例に適用して説明したが、いずれか一方のみを用いて、物体が移動物体か停止物体かを判定してもよい。
例えば、物体距離に関する閾値に基づいて判定を行うことにより、絶対速度を求める際に用いられる相対速度に含まれる誤差を考慮しやすくなる。例えば、物体までの距離が近い場合と比較して物体までの距離が遠い場合には、相対速度に含まれる誤差が大きくなる。物体距離に関する閾値についても、物体までの距離が遠い場合には大きな値を取るため、物体の移動態様を判定する際の誤判定を抑制しやすくなる。
また、自車両速度に関する閾値に基づいて判定を行うことにより、絶対速度を求める際に用いられる自車両の走行速度に含まれる誤差を考慮しやすくなる。例えば、自車両の走行速度が遅い場合と比較して自車両の走行速度が速い場合には、車輪速度センサ２３から取得した検出信号に含まれる誤差が大きくなる。自車両速度に関する閾値についても、自車両の走行速度が速い場合には大きな値を取るため、物体の移動態様を判定する際の誤判定を抑制しやすくなる。
上記の構成の車両制御装置１によれば、絶対速度の誤差に影響を与える物体までの距離、および自車両の走行速度に基づいて判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値を求め、求められた判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値と物体の絶対速度とが比較される。比較の結果、物体の絶対速度が判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値よりも大きければ、物体は移動物体と判定される。逆に、物体の絶対速度が判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値以下であれば、物体は停止物体と判定される。
ここで、絶対速度の誤差が大きくなる物体までの距離、および自車両の走行速度の値が大きな領域では、判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値も値が大きくなるため、物体の移動態様を判定する際に誤差の影響を受けた誤判定がされにくくなる。逆に、絶対速度の誤差が小さくなる物体までの距離、および自車両の走行速度の値が小さな領域では、所定の速度閾値も値が小さくなる。そのため、物体の移動態様を判定する際に、判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値を大きくしたことによる誤判定がされにくくなる。
このように判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値が物体までの距離、および自車両の走行速度の値に比例して値が変化することにより、さらに物体における移動態様の誤判定を抑制することができる。絶対速度に含まれる誤差は、物体までの距離、および自車両の走行速度の値が大きくなるに伴い大きくなる傾向がある。物体までの距離、および自車両の走行速度の値が大きい場合には、それに伴い判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値の値を大きくすることにより、誤差による誤判定が抑制されやすくなる。逆にパラメータの値が小さい場合には、それに伴い判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値の値を小さくすることにより、判定速度閾値である物体距離に関する閾値、および自車両速度に関する閾値の値が大きいことによる誤判定が抑制されやすくなる。
例えば、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、判定速度閾値が物体との距離（ｍ）に関係なく一定の値を取る場合と比較して説明する。図４（ａ）は、判定速度閾値は小さい値で一定の場合であり、図４（ｂ）は、判定速度閾値は大きい値で一定の場合を示している。また、それぞれの図には、本実施形態の判定速度閾値が点線で示されている。
物体が自車両の近くで低速で移動する車両（移動物体）である場合、当該低速車両を図４（ａ）および図４（ｂ）の上にプロットすると、符号Ｘを付した十字マークの位置となる。この場合、図４（ａ）で示す判定速度閾値では、上述の低速車両は移動物体と正しく判定されるが、図４（ｂ）で示す判定速度閾値では、停止物体と誤判定される。
また、物体が自車両の遠方に存在する路側物（停止物体）である場合、当該路側物を図４（ａ）および図４（ｂ）の上にプロットすると、符号Ｙを付したアスタリスクマークの位置となる。この場合、図４（ａ）で示す判定速度閾値では、上述の路側物は移動物体と誤判定されるが、図４（ｂ）で示す判定速度閾値では、停止物体と正しく判定される。
言い換えると、図４（ａ）で示す判定速度閾値では、低速走行車両を移動物体として判定することが可能となる。その一方で、停止物体が遠距離に存在する場合には、あるいは自車両速度が高い場合には、レーダセンサ２１や車輪速度センサ２３などの誤差要素の影響により停止物体を移動物体として誤判定する可能性がある。
また、図４（ｂ）で示す判定速度閾値では、停止物体が遠距離に存在する場合には、あるいは自車両速度が高い場合には、移動物体として判定することが可能となる。その一方で、低速車両を停止物体として誤判定する可能性がある。
これに対して、本実施形態で用いられている判定速度閾値（図４（ａ）および図４（ｂ）における点線で示す。）では、上述の低速車両は移動物体と正しく判定され、上述の路側物は停止物体と正しく判定される。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では、ミリ波を用いたレーダセンサ２１を用いた例に適用して説明するが、その他にもレーザ光を送信波として用いるレーザーセンサや、超音波を送信波として用いる超音波センサを用いることもでき、送信波の種類を限定するものではない。さらに、自車両の前方に存在する物体までの距離と車幅方向の角度を検出できるものであればよいため、自車両の前方を撮影した画像に基づいて物体までの距離と車幅方向の角度を解析により求めるものであってもよい。
また上述した車両制御装置１の他に、車両制御装置１を構成要素とするシステム、車両制御装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、方法など種々の形態で本発明を実現することもできる。
１…車両制御装置（車両用障害物検出装置）、１１…移動物体判定部（判定部）、２１…レーダセンサ（物体検出部）

Claims (4)

  1. 前記自車両から送信波を照射し、その反射に基づいて物体の相対速度を検出する物体検出部（２１）から取得した検出信号、および、前記自車両の走行速度を検出する速度検出部（２３）から取得した検出信号に基づいて前記物体の絶対速度を求め（Ｓ１１，Ｓ１２）、
    求められた前記絶対速度の誤差に影響を与えるパラメータの値が小さい場合と比較して、前記パラメータの値が大きい場合には大きな値を取る所定の判定閾値を求め（Ｓ１３）、
    予め求められた前記所定の判定閾値よりも前記絶対速度が大きい場合には、前記物体が移動物体であると判定し（Ｓ１４、Ｓ１５）、前記絶対速度が前記所定の判定閾値以下である場合には、前記物体が停止物体であると判定する（Ｓ１４，Ｓ１６）判定部（１１）が設けられていることを特徴とする車両用障害物検出装置。
  2. 前記所定の判定閾値は、前記パラメータの値に比例して値が変化する領域を有することを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検出装置。
  3. 前記パラメータは、前記速度検出部（２３）により検出された自車両の走行速度であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用障害物検出装置。
  4. 前記パラメータは、物体検出部（２１）により検出された前記物体までの距離であることを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載の車両用障害物検出装置。
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