JP2015169534A - 車両用計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両が予め設定される計測距離を走行するのに要する時間の計測を、場所の制約を受けることが少なく、比較的容易かつ高精度に行うことができる車両用計測装置を提供する。
【解決手段】 車両１の前方に存在し、車両１から設定距離ＤＳＥＴ以上離れている目標物２（例えば道路上の電柱など）が検出され、検出された目標物２と車両１との距離である目標物距離ＤＮＯＷが常時算出され、目標物距離ＤＮＯＷの変化に基づいて車両１が計測距離ＤＭＳＲの走行を完了したことが判定され、開始時点ｔＳから走行完了定時点ｔＥまでに要した時間がタイマで計測される。開始時点ｔＳは、車両１が停止している状態から目標物距離ＤＮＯＷが変化した時点とされ、運転者がタイマの計測開始操作を行うことなく自動的に計測が行われる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、設定された距離を車両が走行するのに要する時間を計測する車両用計測装置に関する。

モータスポーツの一つとして、停止状態から例えば４００メートル走行するのに要する時間を競い合うものがあり、一般的には予め走行路を決定し、時間計測用機器（例えば光検出素子を用いて車両の通過を検出して時間を計測するもの）をその走行路の始点及び終点に設置して時間計測が行われる（公知技術１）。

このような時間計測には、特許文献１に示される手法、すなわち、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて計測した２地点間の直線距離を、車両が走行するのに要した時間を計測する手法を適用することも可能である（公知技術２）。

また車両の走行速度検出のために生成される車輪回転パルスをカウントすることによって、走行距離を計測することは一般的に行われており、車輪回転パルスによる走行距離の計測と時間計測とを並行して行うことにより、設定された距離を走行するのに要する時間を計測することができる（公知技術３）。

特開平５−２０９７５６号公報

上記公知技術１では、時間計測を行う場所が限定され、かつ走行する車両自体に時間計測機能がないため別途時間計測用機器が必要となるという課題がある。上記公知技術２では、距離の算出にＧＰＳが使用されるため、例えば４００ｍ程度の計測距離では、距離の誤差が相対的に大きくなるという課題がある。また上記公知技術３では、車輪の空転が発生すると走行距離を正確に計測することができないという課題がある。

本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、車両が予め設定される計測距離を走行するのに要する時間の計測を、場所の制約を受けることが少なく、比較的容易かつ高精度に行うことができる車両用計測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請求項１に記載の発明は、車両（１）に搭載され、該車両が計測距離（ＤＭＳＲ）を走行するのに要する時間（ＴＭＳＲ）を計測する時間計測手段を備える車両用計測装置において、前記車両（１）の前方に存在する対象物（１００）までの距離を検出する距離検出手段と、前記車両（１）の前方に存在し、前記車両から設定距離（ＤＳＥＴ）以上離れている目標物（２）を検出する目標物検出手段と、検出した目標物（２）と前記車両（１）との距離である目標物距離（ＤＮＯＷ）を算出する目標物距離算出手段と、該目標物距離（ＤＮＯＷ）の変化に基づいて前記車両（１）が前記計測距離（ＤＭＳＲ）の走行を完了したことを判定する走行完了判定手段とを備え、前記時間計測手段は、所定の開始時点（ｔＳ）から前記走行完了判定手段による完了判定時点（ｔＥ）までに要した時間を計測することを特徴とする。

この構成によれば、車両の前方に存在し、車両から設定距離以上離れている目標物（例えば道路の案内表示板など）が検出され、検出された目標物と車両との距離である目標物距離が算出され、該目標物距離の変化に基づいて車両が計測距離の走行を完了したことが判定され、所定の開始時点から走行完了時点までに要した時間が計測される。したがって、当該車両が計測距離を走行するのに要した時間を比較的容易かつ精度良く計測することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用計測装置において、前記時間計測手段は、前記車両（１）が停止している状態から前記目標物距離（ＤＮＯＷ）が変化した時点を前記開始時点（ｔＳ）として、前記時間計測を実行することを特徴とする。

この構成によれば、車両が停止している状態から目標物距離が変化した時点から時間計測が開始されるので、運転者が計測開始のための操作を行うことなく自動的に計測を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車両用計測装置において、前記車両（１）の運転者に前記目標物（２）が検出されたことを通知する目標物通知手段を備え、前記時間計測手段は、前記通知後に前記目標物距離（ＤＮＯＷ）が変化した時点を前記開始時点（ｔＳ）とすることを特徴とする。

この構成によれば、運転者に目標物が検出されたことが通知され、その通知後に目標物距離が変化した時点から時間計測が開始されるので、計測が可能となったことを運転者が認識でき、かつ自動的に計測を行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の車両用計測装置において、前記車両（１）の運転者に前記目標物（２）が検出されたことを通知する目標物通知手段と、前記車両（１）から前記目標物（２）までの間に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、前記障害物が検出されたときにその旨前記運転者に通知する障害物通知手段とを備え、前記目標物（２）及び障害物がともに検出されたときは、前記目標物通知手段は前記通知を行わないことを特徴とする。

この構成によれば、運転者に目標物が検出されたことが通知されるとともに、車両から目標物まで間に存在する障害物が検出されたときは、障害物が検出されたことが運転者に通知される。また目標物及び障害物がともに検出されたときは、目標物が検出されたことは通知されない。したがって、時間計測を行う走行路上に障害物が存在する場合には、時間計測のための走行を確実に回避できる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車両用計測装置において、前記障害物検出手段は、前記目標物検出手段における演算処理の一部を変更した演算処理を用いて前記障害物の検出を行うことを特徴とする。

障害物検出手段及び目標物検出手段は、検出すべき対象物の位置及び形状が異なるが、それ以外は類似の演算処理によって対象物の検出を行うことができるので、目標物検出手段における演算処理の一部を変更した演算処理を用いて障害物検出を行うことによって、目標物検出処理及び障害物検出処理の全体として演算処理の簡略化を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の車両用計測装置において、前記距離検出手段は、ステレオカメラ（１１Ｒ，１１Ｌ）を用いて前記対象物（１００）までの距離の検出を行うことを特徴とする。

この構成によれば、ステレオカメラを用いて対象物までの距離の検出が行われるので、目標物距離を精度良く算出することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の車両用計測装置において、前記計測距離（ＤＭＳＲ）の入力を受け付ける計測距離受付手段を備え、前記設定距離（ＤＳＥＴ）は、入力された前記計測距離（ＤＭＳＲ）に所定の余裕距離（ＤＭＧＮ）を加算した距離に設定されることを特徴とする。

この構成によれば、運転者あるいは同乗者による計測距離の設定が可能となり、計測開始時の目標物までの距離を規定する設定距離は、入力された計測距離に所定の余裕距離を加算した距離に設定されるので、運転者あるいは同乗者が希望する計測距離の走行時間計測を簡易かつ高精度に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる車両用計測装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態における時間計測の概要を説明するための図である。 ステレオカメラを用いた距離検出の手法を説明するための図である。 ステレオカメラによって検出される視差（Ｄｘ）を説明するための図である。 走行路の左側に目標物が検出された場合の左画像及び右画像を示す図である。 時間計測処理のフローチャートである。 図６の処理で参照されるスタート許可フラグ（ＦＳＯＫ）の設定を行う走行環境判定処理のフローチャートである。 距離検出にレーダを使用する場合の補正を説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両用計測装置の構成を示すブロック図である。この装置は車両１に搭載されており、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１０と、ＥＣＵ１０に接続され、ステレオカメラを構成する右カメラ１１Ｒ及び左カメラ１１Ｌと、車速ＶＰを検出する車速センサ１２と、運転者が操作を行うための操作部１３、計測結果を表示するためのディスプレイ２１と、計測開始可能であることを運転者に通知するためのスピーカ２２とを備えている。右カメラ１１Ｒ及び左カメラ１１Ｌは、車両１の前方の画像を取得するように配置され、かつ両カメラの光軸の方向が車両１の前後方向と一致するように装着されている。

図１に示す構成要素は、衝突防止機能が搭載された車両では、通常備えられているものであり、本実施形態の計測装置は、特別な計測機器を使用することなく構成可能である。車両１の前方の存在する対象物と、車両１との距離は、ステレオカメラを用いて検出される。

図２は、本実施形態における時間計測の概要を説明するための図であり、計測距離ＤＭＳＲ（例えば４００ｍ）に余裕距離ＤＭＧＮ（例えば５０ｍ）を加算した距離を、設定距離ＤＳＥＴとし、車両１から設定距離ＤＳＥＴ以上離れている目標物２をステレオカメラ１１Ｒ、１１Ｌによって得られる画像の中から抽出する。目標物２としては、静止しておりかつ遠方から視認可能な対象物（例えば道路の案内表示板など）を候補として抽出して、検出距離Ｚが設定距離ＤＳＥＴ以上である対象物を目標物２として選択する。図２には、目標物２と車両１との距離が初期値Ｄ０（＞ＤＳＥＴ）である状態（ｔ＝ｔＳ）と、（Ｄ０−ＤＭＳＲ）である状態（ｔ＝ｔＥ）とが示されている。目標物２と車両１との距離を、以下「目標物距離ＤＮＯＷ」という。

計測距離ＤＭＳＲは、予め固定の値に設定しておくか、あるいは使用者（運転者または同乗者）に計測距離ＤＭＳＲの設定を促して、操作部１３を介して使用者が設定するようにしてもよい。

車両１が前進を開始すると時間計測を開始し（ｔ＝ｔＳ）、時間計測を開始した車両１の位置がスタート位置ＰＳに相当する。目標物距離ＤＮＯＷが（Ｄ０−ＤＭＳＲ）と等しくなる時点、換言すれば、車両移動距離ＤＭＯＶ（＝Ｄ０−ＤＮＯＷ）が計測距離ＤＭＳＲと等しくなる時点が計測終了時点ｔＥに相当し、計測開始時点ｔＳから計測終了時点ｔＥまでの時間が、計測時間ＴＭＳＲとして計測される。車両１がスタート位置ＰＳから計測距離ＤＭＳＲだけ進んだ位置が、ゴール位置ＰＧに相当する。

図３は、ステレオカメラを用いた距離検出の手法を説明するための図であり、右カメラ１１Ｒ及び左カメラの撮像素子３１Ｒ，３１Ｌ、レンズ３２Ｒ，３２Ｌ、及び仮想撮像面３３Ｒ，３３Ｌを示す。この図に示すｆはレンズ３２Ｒ，３２Ｌの焦点距離であり、Ｄは基線長（２つのカメラの光軸の間隔）である。対象物１００までの距離Ｚは、下記式（１）で算出される。式（１）にＤｘは対象物１００の視差であって下記式（２）で与えられる。またｐは、撮像素子３１Ｒ，３１Ｌの画素間隔である。

図４は式（２）を説明するための図であり、右カメラ１１Ｒによって得られる右画像及び左カメラ１１Ｌによって得られる左画像を示す。式（２）のｘＬ，ＸＲは画像内の横方向の位置座標であり、画像の中心線ＬＣＮＴに対して右側を正の値とし、左側を負の値とするように定義されている。すなわち、図４に示す例では、右画像における位置座標ｘＲは負の値であり、視差Ｄｘは（｜ｘＬ−ｘＲ｜）と等しい。

ステレオカメラによって検出される距離Ｚは、カメラの光軸を車両１の前後方向と一致させることにより、車両１の前後方向の距離として算出されるので、対象物１００が車両１の真正面に位置せず、車両１の走行路の左側に位置する場合でも、補正は不要である。図５は走行路の左側に目標物２が検出された場合の左画像及び右画像を示す図である。

図６は、時間計測処理のフローチャートであり、図７は、図６の処理で参照されるスタート許可フラグＦＳＯＫの設定を行う走行環境判定処理のフローチャートである。これらの処理は、車両１が停止している状態で、運転者が所定の操作を行うことによって開始される。

図６のステップＳ１１では、スタート許可フラグＦＳＯＫが「１」となるまで待機する。スタート許可フラグＦＳＯＫが「１」となり、時間計測実行可能な状態となったときは、計測タイマＴＭの値を「０」にリセットし（ステップＳ１２）、その時点の目標物距離ＤＮＯＷを目標物距離の初期値Ｄ０として記憶する（ステップＳ１３）。目標物距離ＤＮＯＷの検出は、目標物２が検出されるとバックグランド処理にて常時実行される。

ステップＳ１４では目標物距離ＤＮＯＷが変化するまで待機し、変化すると、計測タイマＴＭによる時間計測をスタートさせ（ステップＳ１５）、移動距離ＤＭＯＶを下記式（３）により算出する（ステップＳ１６）。
ＤＭＯＶ＝Ｄ０−ＤＮＯＷ （３）

ステップＳ１７では移動距離ＤＭＯＶが計測距離ＤＭＳＲ以上となったか否かを判別し、この答が肯定（ＹＥＳ）となった時点（図２，ｔＥ）で計測タイマＴＭによる時間計測を停止し、そのときの計測タイマＴＭの値を計測時間ＴＭＳＲとして記憶し、ディスプレイ２１に表示する（ステップＳ１８）。

図７のステップＳ２１では、目標物２を検出する処理を実行する。すなわち、ステレオカメラによって取得される画像から、静止しておりかつ遠方から視認可能な対象物（例えば道路の案内表示板など）を候補として抽出して、検出距離Ｚが設定距離ＤＳＥＴ以上である対象物を目標物２として検出する。目標物２が検出されるとステップＳ２２からステップＳ２３に進み、目標物距離ＤＮＯＷを常時検出するバックグランド処理を開始する。

ステップＳ２４では、障害物探索処理を実行する。すなわち、ステレオカメラによって取得される画像において、目標物２の下端を走行路面と想定し、車両１から目標物２までの間に走行の妨げとなる障害物を探索する。障害物が発見された場合には、ステップＳ２５からステップＳ２７に進み、スタート許可フラグＦＳＯＫを「０」に設定するとともに、運転者に障害物が存在することを例えばスピーカ２２からの音声によって通知する。障害物が発見されない場合には、ステップＳ２６に進み、スタート許可フラグＦＳＯＫを「１」に設定するとともに、運転者に目標物２が検出され、スタート可能であることを、例えばスピーカ２２からの音声によって通知する。

以上のように本実施形態では、車両１の前方に存在し、車両１から設定距離ＤＳＥＴ以上離れている目標物２が検出され、検出された目標物２と車両１との距離である目標物距離ＤＮＯＷが算出され、目標物距離ＤＮＯＷの変化に基づいて車両１が計測距離ＤＭＳＲの走行を完了したことが判定され、所定の開始時時点ｔＳから走行完了時点ｔＥまでに要した時間が計測される。したがって、車両１が計測距離ＤＭＳＲを走行するのに要した時間ＴＭＳＲを比較的容易かつ精度良く計測することができる。

また、車両１が停止している状態から目標物距離ＤＮＯＷが変化した時点から時間計測が開始されるので、運転者が計測タイマＴＭの計測開始操作を行うことなく自動的に計測を行うことができる。

また、運転者に目標物２が検出されたことが通知され、その通知後に目標物距離ＤＮＯＷが変化した時点から時間計測が開始されるので、計測が可能となったことを運転者が認識でき、かつ自動的に計測を行うことができる。

また、車両１から目標物２まで間に存在する障害物（例えば路上に放置された落下物や、駐車している他車両など）が検出されたときは、その旨運転者が通知される。また目標物２及び障害物がともに検出されたときは、目標物２が検出されたことの通知は行われない。したがって、時間計測を行う走行路上に障害物が存在する場合には、時間計測のための走行を確実に回避できる。

また、目標物検出と障害物検出とは、検出すべき対象物の位置及び形状が異なるが、それ以外は類似の演算処理によって対象物の検出を行うことができるので、目標物検出の演算処理の一部を変更した演算処理を用いて障害物検出を行うことが望ましい。そのように目標物検出処理及び障害物検出処理を構成することによって、両処理を合わせた全体として演算処理の簡略化を図ることができる。

また、ステレオカメラを用いて対象物までの距離検出が行われるので、目標物距離を精度良く算出することができる。

また、運転者あるいは同乗者による計測距離ＤＭＳＲの設定を可能とし、計測開始時の目標物２までの距離（初期値Ｄ０）を規定する設定距離ＤＳＥＴは、入力された計測距離ＤＭＳＲに所定の余裕距離ＤＭＧＮを加算した距離に設定される。余裕距離ＤＭＧＮを加算しないと、計測終了時点ｔＥで目標物２が車両１の真横に近い位置となって、計測精度が低下するおそれがある。したがって、余裕距離ＤＭＧＮを加算した設定距離ＤＳＥＴ以上離れた目標物２を選択することによって、運転者あるいは同乗者が希望する計測距離ＤＭＳＲの走行時間計測を簡易かつ高精度に行うことが可能となる。

本実施形態では、ＥＣＵ１０及びステレオカメラ１１Ｒ，１１Ｌが時間計測手段、距離検出手段、目標物検出手段、目標物距離算出手段、走行完了判定手段、及び障害物検出手段を構成し、ＥＣＵ１０及びスピーカ２２が目標物通知手段及び障害物通知手段を構成し、ＥＣＵ１０及び操作部１３が計測距離受付手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、対象物１００までの距離検出を、ステレオカメラの用いて行うようにしたが、これに限るものではなく、例えばレーダを用いて距離検出を行うようにしてもよい。

ただし、レーダを使用する場合には目標物距離ＤＮＯＷの補正が必要となる。すなわち、図８に示すように、車両進行方向ＤＲＣＲＮに対して角度θの方向に目標物２が位置する場合には、レーダで検出される距離はＤＤＬＤであり、必要な目標物距離ＤＮＯＷは、下記式（４）で与えられる。
ＤＮＯＷ＝ＤＤＬＤ×ｃｏｓθ （４）

また障害物の検出はレーダの反射波の有無によって行うことが望ましい。
この変形例では、時間計測手段、距離検出手段、目標物検出手段、目標物距離算出手段、走行完了判定手段、及び障害物検出手段が、ＥＣＵ１０及びレーダによって構成される。

また、図７のステップＳ２６及びＳ２７における運転者への通知は、音声によるものに限らず、ディスプレイ２１による表示、あるいは発光ダイオードの点灯などによって行ってもよい。

また上述した実施形態では、目標物距離ＤＮＯＷが変化したときに時間計測を開始するようにしたが、これに限るものではなく、例えば目標物検出、障害物が存在しないことの確認、及び車両停止状態の確認を行い、計測準備完了後に、カウントダウンによって時間計測を開始するようにしてもよい。カウントダウンは、スピーカ２２を用いた音声、またはディスプレイ２１上の表示によって行う。

１ 車両
２ 目標物
ＤＭＳＲ 計測処理
ＤＭＧＮ 余裕距離
ＤＮＯＷ 目標物距離
ＤＳＥＴ 設定距離
ＴＭＳＲ 計測時間

Claims (7)

1. 車両に搭載され、該車両が計測距離を走行するのに要する時間を計測する時間計測手段を備える車両用計測装置において、
   前記車両の前方に存在する対象物までの距離を検出する距離検出手段と、
   前記車両の前方に存在し、前記車両から設定距離以上離れている目標物を検出する目標物検出手段と、
   検出した目標物と前記車両との距離である目標物距離を算出する目標物距離算出手段と、
   該目標物距離の変化に基づいて前記車両が前記計測距離の走行を完了したことを判定する走行完了判定手段とを備え、
   前記時間計測手段は、所定の開始時点から前記走行完了判定手段による完了判定時点までに要した時間を計測することを特徴とする車両用計測装置。
2. 前記時間計測手段は、前記車両が停止している状態から前記目標物距離が変化した時点を前記開始時点として、前記時間計測を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両用計測装置。
3. 前記車両の運転者に前記目標物が検出されたことを通知する目標物通知手段を備え、
   前記時間計測手段は、前記通知後に前記目標物距離が変化した時点を前記開始時点とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用計測装置。
4. 前記車両の運転者に前記目標物が検出されたことを通知する目標物通知手段と、
   前記車両から前記目標物まで間に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
   前記障害物が検出されたときにその旨前記運転者に通知する障害物通知手段とを備え、
   前記目標物及び障害物がともに検出されたときは、前記目標物通知手段は前記通知を行わないことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の車両用計測装置。
5. 前記障害物検出手段は、前記目標物検出手段における演算処理の一部を変更した演算処理を用いて前記障害物の検出を行うことを特徴とする請求項４に記載の車両用計測装置。
6. 前記距離検出手段は、ステレオカメラを用いて前記対象物までの距離の検出を行うことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の車両用計測装置。
7. 前記計測距離の入力を受け付ける計測距離受付手段を備え、
   前記設定距離は、入力された前記計測距離に所定の余裕距離を加算した距離に設定されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の車両用計測装置。

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