JP2018025492A - 物標検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】横方向に移動する物標の検出精度を向上させる技術を提供する。【解決手段】物標が横断自転車である可能性があることを表す速度条件、および物標が横断自転車であった場合に、自車両と衝突する可能性がある位置に存在することを表す位置条件をいずれも充足する場合に、その物標の自転車フラグＦbycをセットする。追跡物標毎に、Ｓ４３０では、自転車フラグＦbycがセットされているか否かを判断する。自転車フラグＦbycがセットされていれば、Ｓ４４０にて、物標と反射点との間における接続関係の有無の判断用いる接続範囲を、通常時より横方向に拡大して設定する。これにより、先行車両等と比較して横速度Ｖｘの大きい横断自転車に対するトラッキングの精度を向上させることができる。【選択図】図８

Description

本開示は、車載レーダの検出結果から物標を検出する技術に関する。
車載レーダにより自車両との相対位置が変化する物標を検出する場合、各処理サイクルでの検出結果の連続性を判断するためにトラッキングが行われる。トラッキングでは、前回の処理サイクルで検出された物標（以下、前回物標）の位置や速度から、今回のサイクルでの物標の位置を予測し、この予測位置を中心に物標が検出される可能性がある領域である接続範囲を設定する。そして、今回の処理サイクルでの検出された物標候補が接続範囲内に存在する場合に、その接続範囲内の物標候補と、接続範囲の生成元となった前回物標との間に連続性があると判定する。更に、前回物標と接続範囲内の物標候補の情報を用いて、今回のサイクルでの物標の位置や速度を求めている。
また、この種の装置において、トラッキングの対象となる物標は、従来、自車と同方向に走行している車両や路側の静止物等、自車の車幅方向に沿った速度である横速度が小さいものが想定されていた。これに基づき、接続範囲は、縦方向に広く横方向に狭く設定されていた。このため、例えば、トラッキングの対象となる物標が先行車であった場合、先行車がカーブ路にさしかかる等して、横方向の移動量が大きくなると、車載レーダによって検出される先行車からの反射点が接続範囲から外れてしまう場合がある。このような事態を抑制するために、特許文献１には、トラッキングの対象となる物標が、カーブ路にさしかかっている可能性があると推定された場合に、接続範囲を広げる技術が開示されている。
米国特許出願第２００８／０１１１７３０号明細書
ところで、車載レーダで観測される速度は、自車両に向かってくる方向であるレンジ方向の速度である。このため、縦方向の速度および横方向の速度（以下、速度ベクトル）は、フィルタ処理によって推定する必要がある。また、トラッキングの対象となる物標は、上述したように横方向の速度が小さいものが多いため、初期検出時の速度ベクトルは、縦方向の速度のみを持つものとして推定するのが一般的であった。
このため、道路を横断する自転車等、大きな横速度をもった物標は、前サイクルの検出結果に基づく予測位置と、今サイクルで実際に観測される観測位置との乖離が大きくなり、接続範囲から外れることで追尾することができないという問題があった。
本開示は、横方向に移動する物標の検出精度を向上させる技術を提供する。
本開示の物標検出装置（１０）は、範囲設定部（１０：Ｓ２３０〜Ｓ３２０、Ｓ４２０〜Ｓ４３０）と、関連抽出部（１０：Ｓ４６０〜Ｓ４７０）と、状態量更新部（１０：Ｓ１４０）と、を備え、レーダ波の反射点の位置や速度を表す状態量に基づいて、予め設定された処理サイクル毎にレーダ波を反射した物標の状態量を求める。
範囲設定部は、追跡中の物標である追跡物標毎に、前回の処理サイクルで求められた追跡物標の状態量である前回状態量に基づき、該追跡物標が移動し得ると推定される範囲である接続範囲を設定する。関連抽出部は、追跡物標毎に、今回の処理サイクルで検出された反射点のうち、範囲設定部にて設定された接続範囲内で検出されるものを関連反射点として抽出する。状態量更新部は、追跡物標毎に、前回状態量と関連抽出部にて抽出された関連反射点の状態量とに基づいて、今回の処理サイクルでの追跡物標の状態量を更新する。また、範囲設定部は、予め指定された着目物標が、該着目物標が取り得る速度範囲内の速度で、当該レーダ装置を搭載する車両である自車の車幅に沿った方向である横方向に移動した場合に自車と衝突すると推定される領域を指定位置領域とし、追跡物標が指定位置領域内に位置することを条件として、位置条件を充足する場合には位置条件を非充足である場合より、追跡物標の接続範囲を横方向に拡大する。
このような構成によれば、位置条件を充足する物標、即ち、物標が着目物標であると仮定すると自車両と衝突する可能性のある位置に存在する物標については、接続範囲が横方向に拡大される。このため、追跡物標が横方向に移動する着目物標に対するトラッキングの精度を向上させることができる。また、位置条件が非充足となる物標については、仮に横方向に移動する着目物標であっても自車両と衝突する可能性がないため、従来通りの接続範囲を用いることで、横方向の速度が小さい物標を精度よくトラッキングすることができる。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、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、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
運転支援システムの構成を示すブロック図である。 横断自転車と自車両との関係を示す説明図である。 位置条件の具体的な内容を例示する説明図である。 レンジ速度、対地速度、自車速度、横断速度の関係を示す説明図である。 速度条件の具体的な内容を例示する説明図である。 トラッキング処理のフローチャートである。 予測処理のフローチャートである。 関連付け処理のフローチャートである。 更新処理のフローチャートである。 登録処理のフローチャートである。 通常の接続範囲と観測位置等との関係を示す説明図である。 拡大された接続範囲と観測位置等との関係を示す説明図である。 フィルタの作用を示す説明図である。 第２実施形態における登録処理のフローチャートである。 拡張カルマンフィルタで使用する誤差分散行列の初期設定の意味を示す説明図である。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す運転支援システム１は、４輪自動車等の車両に搭載され、制御装置１０を備える。また、運転支援システム１は、レーダ装置２０と、車速センサ３０と、支援実行部４０とを備えていてもよい。以下、運転支援システム１が搭載された車両を、自車両ともいう。
レーダ装置２０は、自車両前方の予め設定された角度範囲を探査領域とするように配置されている。レーダ装置２０は、ミリ波帯の電波を、レーダ波として放射して、その反射波を受信し、その受信信号に基づいて、レーダ波を反射した反射点に関する観測情報を生成する、周知のミリ波レーダである。観測情報には、自車両から反射点までの距離Ｄ、自車両に対する反射点の相対速度Ｖｒ、及び、反射波が自車両に向かって到来する方向であるアジマス方向を、自車両の進行方向を基準とした角度で表した方位角θが少なくとも含まれる。なお、相対速度Ｖｒは、半径方向の速度である。
車速センサ３０は、自車両の速度である自車速Ｖｎを検出する周知のものである。
支援実行部４０は、制御装置１０以外の各種車載装置、例えば、アクチュエータ、オーディオ装置、表示装置等を備える。支援実行部４０は、制御装置１０にて生成される物標の状態量を表した物標情報に基づき、自車両の挙動の制御やドライバに対する報知等の各種運転支援を実行する。
制御装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ１２）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。制御装置１０の各種機能は、制御装置１０が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ１２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御装置１０を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。この制御装置１０が物標検出装置に相当する。
制御装置１０は、ＣＰＵ１１がプログラムを実行することで、少なくともトラッキング処理を実現する。メモリ１２には、トラッキング処理のプログラムの他、自車両と衝突する可能性がある物標の検出に使用する位置条件および速度条件を規定するデータが少なくとも格納されている。
なお、制御装置１０の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。
［１−２．位置条件］
位置条件を規定するデータである指定位置領域について説明する。
指定位置領域とは、自車両が走行中の道路を横断する方向、即ち、横方向に移動する自転車を横断自転車として、所定の時間内に自車両と衝突する可能性のある横断自転車が存在する位置領域のことをいう。
図２に示すように、横断自転車の速度（即ち、横方向の速度である横速度）をＶｘとした場合に、速度ＶｎでＺ軸上を走行する車両との衝突余裕時間（即ち、ＴＴＣ）が１秒、２秒、３秒、…となる地点をプロットすると、Ｚ軸に対して角度θの傾きを持った直線を引くことができる。
ここで、横断自転車の下限速度をＶｘ１、上限速度をＶｘ２とすると、図３に示すように、下限速度Ｖｘ１で規定される角度θ１の直線と、上限速度Ｖｘ２で規定される角度θ２の直線が得られる。なお、θ１は（１）式、θ２は（２）式で求めることができる。
Figure 2018025492
この二つの直線に挟まれた領域、即ち自車両から見て角度θ１〜θ２の範囲内に存在する横断自転車は、自車両と衝突する可能性があることがわかる。なお、下限速度Ｖｘ１は、後述する通常の接続範囲を用いて物標を追跡することが可能な横速度の上限に設定すればよく、例えばＶｘ１＝１０ｋｍ／ｈとすることができる。また、上限速度Ｖｘ２は、これより大きい横速度の横断自転車がほぼ存在しないと考えられる速度に設定すればよく、例えばＶｘ２＝２５ｋｍ／ｈとすることができる。
この角度θ１〜θ２の範囲をそのまま指定位置領域としてもよいが、ここでは、十分に遠いもの、及び、近過ぎるものを除いて、ＴＴＣが１ｓ〜４ｓの範囲、即ち、図中において斜線でハッチングされた領域を指定位置領域とする。
［１−３．速度条件］
速度条件を規定するデータである指定速度領域について説明する。
指定速度領域とは、物標が横断自転車である場合に、その物標が取り得る対地速度Ｖabsの範囲のことをいう。なお、対地速度Ｖabsは物標の対地座標系での車両進行速度を示し、状態量である車両方向の物標の縦相対速度（即ち、自車量の進行方向に沿った速度）に自車速を加算することにより算出できる。初期検出時は、図４に示すように、物標の横速度Ｖｘ＝０と仮定して求められる物標の縦相対速度Ｖｚから自車速Ｖｎを加算した速度であり、（３）式で表される。そして、この対地速度Ｖabsと物標の横速度Ｖｘと自車速Ｖｎとの間には、図４から明らかなように、（４）式に示す関係が成立する。ここで、（３）式で示したVabsは初期検出時にVx=0を仮定した場合の値であり、トラッキング処理により正しいVxが推定されるとVabsは0に収束する。
Figure 2018025492
（４）式を用い、自車速Ｖｎ＝０ｋｍ／ｈ〜７０ｋｍ／ｈの範囲で、横断自転車の下限速度Ｖｘ１＝１０ｋｍ／ｈの場合、および上限速度Ｖｘ２＝２５ｋｍ／ｈの場合について対地速度Ｖabsを求めた結果を、図５に示す。Ｖｘ１の場合のグラフと、Ｖｘ２の場合のグラフとで挟まれた領域が指定速度領域となる。つまり、対地速度Ｖａｂｓが指定速度領域内にあれば、その物標は、横断自転車である可能性があることを意味する。
［１−４．処理］
制御装置１０が実行するトラッキング処理について、図６〜図１０のフローチャートを用いて説明する。制御装置１０は、本処理を、予め設定された処理サイクル毎に繰り返し実行する。処理サイクルの繰り返し周期をΔＴとする。以下では、本処理によりトラッキングの対象となっている物標を追跡物標とよぶものとする。また、物標の状態量とは、物標の位置および相対速度を含む。なお、物標の位置は、横方向位置ｘ、縦方向位置ｚで表され、相対速度は横方向速度Ｖｘ、縦方向速度Ｖｚで表されるものとする。これらの状態量を要素としてベクトル表現したものを状態ベクトルという。状態ベクトルは、Ｘ＝［ｘ，ｚ，Ｖｘ，Ｖｚ］Ｔで表されるものとする。
制御装置１０は、Ｓ１１０にて、追跡物標のそれぞれについて、前回の処理サイクルで求められた追跡物標の状態ベクトルの推定値（以下、前回推定ベクトル）に基づき、今回の処理サイクルでの状態ベクトルの予測値（以下、予測ベクトル）を求める予測処理を実行する。
具体的には、図７に示すように、Ｓ２１０にて、追跡中の物標である追跡物標の一つを選択する。以下、選択された追跡物標を対象物標という。
Ｓ２２０では、前回推定ベクトルをＸk-1、予測ベクトルをＸk|k-1で表すものとして、（５）式を用いて前回推定ベクトルＸk-1から予測ベクトルＸk|k-1を求める。つまり、ｋが今回の処理サイクル、ｋ−１が前回の処理サイクルであることを表す。なお、右辺の第２項に示されたＶｘ，Ｖｚは、推定ベクトルＸk-1の値である。また、ΔＴは、処理サイクルの周期を表す。
Figure 2018025492
Ｓ２３０では、車速センサから取得した自車速ＶｎおよびＳ２２０で求めた予測ベクトルＸk|k-1の横速度Ｖｘに基づき、（４）式を用いて対地速度Ｖabsを算出する。なお、図４に示すように、自車速Ｖｎと対地速度Ｖabsとは逆符号となる。
Ｓ２４０では、Ｓ２３０で求めた対地速度Ｖabsが速度条件を充足するか否か、即ち、メモリ１２に記憶された指定速度領域内の値であるか否かを判断する。対地速度Ｖabsが速度条件を充足していれば、Ｓ２５０に移行し、速度条件フラグＦｖをセット（即ち、Ｆ１←１）して、Ｓ２７０に進む。一方、対地速度Ｖａｂｓが速度条件を充足していなければ、Ｓ２６０に移行し、速度条件フラグＦｖをクリア（即ち、Ｆｖ←０）してＳ２７０に進む。
Ｓ２７０では、Ｓ２２０で求めた予測値のうち横位置ｘおよび縦位置ｚが示す予測位置が、位置条件を充足するか否か、即ち、メモリ１２に記憶された指定位置領域内にあるか否かを判断する。予測位置が位置条件を充足していれば、Ｓ２８０に移行し、位置条件フラグＦｐをセット（即ち、Ｆｐ←１）して、Ｓ３００に進む。一方、予測位置が位置条件を充足していなければ、Ｓ２９０に移行し、位置条件フラグＦｐをクリア（即ち、Ｆｐ←０）してＳ３００に進む。
Ｓ３００では、速度条件フラグＦｖおよび位置条件フラグＦｐがいずれもセットされているか否かを判断する。両フラグＦ１，Ｆ２がいずれもセットされていれば、Ｓ３１０に移行し、自転車フラグＦbycをセット（即ち、Ｆbyc←１）して、Ｓ３３０に進む。一方、両フラグＦ１，Ｆ２のうち、少なくとも一方がクリアされていれば、Ｓ３２０に移行し、自転車フラグＦbycをクリア（即ち、Ｆbyc←０）して、Ｓ３３０に進む。
Ｓ３３０では、全ての追跡物標について上記Ｓ１１０〜Ｓ３１０を処理済みであるか否かを判断する。未処理の追跡物標があればＳ１１０に戻り、全ての追跡物標について処理済みであれば、本処理を終了する。
図６に戻り、Ｓ１２０では、レーダ装置２０により検出された反射点と追跡物標とを関連付ける関連付け処理を実行する。
具体的には、図８に示すように、Ｓ４１０では、今回の処理サイクルで検出された反射点のいずれか一つを選択点Ｐｉとして選択する。
Ｓ４２０では、追跡物標のいずれか一つを選択物標Ｍｊとして選択する。
Ｓ４３０では、選択物標Ｍｊの自転車フラグＦbycがセットされている（即ち、Ｆbyc＝１）か否かを判断する。自転車フラグＦbycがセットされていなければ、Ｓ４４０に移行し、選択物標Ｍｊについての接続範囲を通常時のものに設定して、Ｓ４６０に進む。一方、自転車フラグＦbycがセットされていれば、Ｓ４５０に移行し、選択物標Ｍｊについての接続範囲を通常時より拡大したものに設定してＳ４６０に進む。なお、通常時の接続範囲は、図１１に示すように予測位置を中心とした矩形状の領域とする。また、拡大時の接続範囲は、図１２に示すように、通常時の接続範囲と比較して、レンジ方向に直行する方向であるアジマス方向に拡大した領域とする。なお、接続範囲を拡大する方向は、予測ベクトルＸk|k-1に示された横位置ｘおよび縦位置ｚが示す予測位置に対して自車両に近づく方向に少なくとも拡大されていればよい。
図８に戻り、Ｓ４６０では、Ｓ４４０又はＳ４５０で設定された選択物標Ｍｊの接続範囲内に、選択点Ｐｉが位置するか否かを判断する。接続範囲内に選択点Ｐｉが位置していれば、Ｓ４７０に移行し、選択物標Ｍｊと選択点Ｐｉとの距離Ｄijを求めてＳ４８０に進む。一方、接続範囲内に選択点Ｐｉが位置していなければ、Ｓ４７０をスキップして、Ｓ４８０に移行する。
Ｓ４８０では、全ての追跡物標について、Ｓ４２０〜Ｓ４７０を処理済みであるか否かを判断する。未処理の追跡物標があればＳ４２０に戻り、全ての前回物標について処理済みであればＳ４９０に移行する。
Ｓ４９０では、全ての反射点について、Ｓ４１０〜Ｓ４８０を処理済みであるか否かを判断する。未処理の反射点があればＳ４１０に戻り、全ての反射点について処理済みであればＳ５００に移行する。
Ｓ５００では、追跡物標のいずれか一つを、選択物標Ｍｊとして選択する。
Ｓ５１０では、選択物標Ｍｊと、その接続範囲内に位置する反射点Ｐｉとの距離Ｄijに基づき、反射点Ｐｉを選択物標Ｍｊと関連付けるか否かを決定する。以下、選択物標に関連づけられた反射点を関連反射点という。関連付け方法としては、例えば、物標Mjから最も距離が小さい反射点がPiであり、かつ、反射点Piから最も距離が小さい物標がMjである場合に、反射点Piと物標Mjを関連付ける。
Ｓ５２０では、全ての追跡物標についてＳ５００〜Ｓ５１０を処理済みであるか否かを判断する。未処理の追跡物標があればＳ５００に戻る。一方、全ての追跡物標について処理済みであれば、本処理を終了する。
図６に戻り、Ｓ１３０では、関連反射点が存在しない追跡物標を消滅させる消滅処理を実行する。具体的には、追跡物標毎に、消滅カウンタを設け、対応反射点が存在すればカウント値をリセットし、対応反射点が存在しなければカウントアップする。そして、カウント値が所定値に達した場合、すなわち、所定回の処理サイクルで連続して対応反射点が存在しなかった場合に、その追跡物標を消滅させる。
Ｓ１４０では、Ｓ１２０の関連付け処理によって互いに関連づけられた追跡物標の予測ベクトルＸk|k-1および関連反射点の観測情報に基づいて、今回の処理サイクルで追跡物標の状態ベクトルの推定値（以下、今回推定ベクトル）Ｘｋを求める量更新処理を実行する。
具体的には、図９に示すように、Ｓ６１０では、追跡物標のいずれか一つを選択物標として選択する。
Ｓ６１２では、選択物標についての関連反射点が存在するか否かを判断する。関連反射点が存在すればＳ６２０に移行し、関連反射点が存在しなければＳ６１４に移行する。
Ｓ６１４では、フィルタの係数行列Ｃを０にリセットして、Ｓ６５０に進む。
Ｓ６２０では、選択物標の自転車フラグＦbycがセットされているか否かを判断する。自転車フラグＦbycがセットされている場合はＳ６３０に移行して自転車用フィルタを選択してＳ６５０に進む。一方、自転車フラグＦbycがセットされていない場合はＳ６４０に移行して従来フィルタを選択してＳ６５０に進む。なお、フィルタの係数行列をＣとして、従来フィルタは（６）式で表され、自転車用フィルタは（７）式で表される。なお、α、β１、β２は、フィードバック係数である。
Figure 2018025492
Ｓ６５０では、Ｓ６１４，Ｓ６３０又はＳ６４０で選択されたフィルタの係数行列Ｃを用い、（８）式に従って今回推定ベクトルＸｋを算出する。但し、ｘｍ，ｚｍは、関連反射点の観測情報から求めた横位置および縦位置であり、（８）式中の右辺第２項の括弧内の第１項は観測位置ベクトルである。また、同括弧内の第２項は、予測ベクトルＸk|k-1に示された横位置ｘおよび縦位置ｚを要素とする予測位置ベクトルである。以下では、観測位置ベクトルと予測位置ベクトルの差分を位置ベクトル残差という。
Figure 2018025492
Ｓ６６０では、全ての追跡物標についてＳ６１０〜Ｓ６５０を処理したか否かを判断する。未処理の追跡物標があればＳ６１０に戻る。全ての追跡物標が処理済みであれば本処理を終了する。
なお、（６）式に示す従来フィルタは、図１３に示すように、位置ベクトル残差ＤＰの長さをβ１／ΔＴ倍したベクトルを第１補正ベクトルＣＶ１として速度にフィードバックすることを意味する。なお、このようなフィルタは、アルファベータフィルタと呼ばれる公知のものである。また、（７）式に示す自転車用フィルタは、第１補正ベクトルＣＶ１に加え、位置ベクトル残差ＤＰをアジマス方向に投影し、その投影したベクトルの長さをβ２／ΔＴ倍したベクトルを第２補正ベクトルＣＶ２として速度にフィードバックすることを意味する。これにより横速度Ｖｘの収束を促進している。
図６に戻り、Ｓ１５０では、追跡物標と関連付けられなかった反射点を新規物標として新たに登録する登録処理を実行する。具体的には、図１０に示すように、Ｓ７１０では、今回の処理サイクルで検出された反射点のうち、追跡物標と関連付けられなかったものを非関連反射点とし、この非関連反射点のいずれか一つを選択する。
Ｓ７２０では、選択された非関連反射点の観測値ｒ、θ、Ｖｒから、状態ベクトルの初期値（以下、初期推定ベクトル）Ｘ0を、（９）式を用いて算出する。つまり、速度の初期値は、横速度Ｖｘ＝０と仮定して求めている。
Figure 2018025492
Ｓ７３０では、選択された非関連反射点を、Ｓ７２０で求めたその初期推定ベクトルＸ0と共に新規物標として登録する。
Ｓ７４０では、全ての非関連反射点についてＳ７１０〜Ｓ７３０を処理済みであるか否かを判断する。未処理の非関連反射点があればＳ７１０に戻り、全ての非関連反射点について処理済みであれば本処理を終了する。
なお、このようにして求められた状態ベクトル、即ち、物標の状態量は、支援実行部４０に供給される。支援実行部は、供給された物標の状態量に基づいて、各種運転支援制御を実行する。
［１−５．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）速度条件および位置条件をいずれも充足する追跡物標は、横断自転車である可能性があり、かつ自車両と衝突する可能性がある位置に存在するものとして、その追跡物標の接続範囲を横方向に拡大するようにされている。これにより、先行車両等と比較して横速度Ｖｘの大きい横断自転車に対するトラッキングの精度を向上させることができる。
（１ｂ）速度条件および位置条件のうち少なくとも一方が非充足となる追跡物標については、その追跡物標が仮に横断自転車であっても、自車両と衝突する可能性が低いため、従来通りの接続範囲を用いることで、横方向の速度が小さい物標を精度よくトラッキングすることができる。
［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第１実施形態では、追跡物標が速度条件および位置条件をいずれも充足する場合に追跡物標の状態ベクトルの更新に使用するフィルタを切り替えている。これに対し、第２実施形態では、拡張カルマンフィルタを用い、反射点の観測値に基づいて推定ベクトルの算出に用いるカルマンゲインを逐次更新することで、同様の機能を実現する点で、第１実施形態と相違する。
［２−２．拡張カルマンフィルタ］
拡張カルマンフィルタは、非線型な系を扱う場合に用いられ、以下の（１０）〜（１５）式で定義される周知のものである。
Figure 2018025492
但し、Ｘk|k-1は状態ベクトルの予測値（即ち、予測ベクトル）である。Ｘｋは状態ベクトルの推定値（即ち、推定ベクトル）である。ｚｋは観測値である。Ｐk|k-1は状態ベクトル予測値の誤差分散行列である。Ｐｋは誤差分散行列の推定値である。Ｓｋはイノベーション行列である。Ｋｋはカルマンゲインである。ｆは前の状態からの推定値を与える関数である。ｈは観測値を与える関数である。Ｑｋはプロセスノイズの分散である。Ｆｋは関数ｆのヤコビアンで定義される状態遷移行列である。Ｒｋは観測ノイズの誤差分散行列である。Ｈｋは関数ｈのヤコビアンで定義される状態ベクトルから観測ベクトルへの変換行列である。また、Ｘ０は状態ベクトルの初期値（即ち、初期推定ベクトル）、Ｐ０は誤差分散行列の初期値を表す。
［２−３．処理］
状態量予測処理は、図７に示すフローチャートのＳ２２０において、（１０）（１１）式によって予測ベクトルＸk|k-1およびその誤差分散行列Ｐk|k-1を求める以外は、第１実施形態と同様である。
関連付け処理は、図８に示すフローチャートのＳ４７０において、（１２）式によってイノベーション行列Ｓｋを求め、そのイノベーション行列Ｓｋに基づいて求めたマハラノビス距離を距離Ｄijとして求める以外は、第１実施形態と同様である。
状態量更新処理では、図９に示すフローチャートのＳ６２０〜Ｓ６４０を省略し、更に、Ｓ６５０において（１３）〜（１５）式によってカルマンゲインＫｋ、誤差分散行列の推定値Ｐｋ、推定ベクトルｘｋを求める以外は、第１実施形態と同様である。
新規登録処理では、図１０のフローチャートに代えて、図１４のフローチャートに示す処理を実行する。
まず、Ｓ８１０では、今回の処理サイクルで検出された反射点のうち、追跡物標と関連付けられなかったものを非関連反射点とし、この非関連反射点のいずれか一つを選択する。
Ｓ８２０では、選択された非関連反射点の観測値ｒ、θ、Ｖｒから、（９）式に従って、初期推定ベクトルＸ０を算出する。
Ｓ８３０では、速度条件フラグＦｖがセット（即ち、Ｆｖ＝１）であるか否かを判断する。速度条件フラグＦｖがセットされていれば、Ｓ８４０に移行し、誤差分散行列の初期値Ｐ０を（１６）式に従って求めてＳ８６０に進む。一方、速度条件フラグＦｖがセットされていなければ、Ｓ８５０に移行し、誤差分散行列の初期値Ｐ０を（１７）式に従って求めてＳ８６０に進む。
Figure 2018025492
但し、σｘ、σｚは、横方向、縦方向の観測位置誤差の標準偏差であり、σvxは、横速度の標準偏差である。これらσｘ、σｚ、σvxは実測された誤差に基づく定数が用いられる。なお、（１６）式中のσvxについては、例えば、（４）式に示した対地速度Ｖａｂｓの算出式に基づき、（１８）式によって定義してもよい。これにより横断物標に対して横速度の収束を速めることができる。
Figure 2018025492
Ｓ８６０では、Ｓ８１０にて選択された非関連反射点を新規物標として、Ｓ８２０で求められた初期推定ベクトルＸ０、および、Ｓ８４０又はＳ８５０で求められた誤差分散行列の初期値Ｐ０と共に登録する。
Ｓ８７０では、全ての非関連反射点についてＳ８１０〜Ｓ８６０を処理済みであるか否かを判断する。未処理の非関連反射点があればＳ８１０に戻り、全ての非関連反射点について処理済みであれば本処理を終了する。
なお、速度条件フラグがセットされている場合に設定される（１６）式に示した誤差分散行列、特に、右下の四つの要素は、横速度Ｖｘ＝０として初期設定された速度ベクトルが、図１５の一点鎖線の楕円で示された範囲内で誤差を持つことを表現したものである。
［２−４．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）（１ｂ）を奏する。
［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
（３ａ）上記実施形態では、着目物標として横断自転車を検出しているが、これに限定されるものではない。なお、横断自転車以外の物標を着目物標とした場合は、その物標が取り得る速度範囲に応じて指定速度領域や指定位置領域を適宜設定すればよい。
（３ｂ）上記実施形態では、自転車フラグＦbycがオンである場合、追跡物標の接続範囲を一律に拡大しているが、これに限定されるものではない。例えば、追跡物標の横速度Ｖｘの大きさに応じて、接続範囲の拡大率を変化させるように構成してもよい。
（３ｃ）上記実施形態では、物標が速度条件と位置条件をいずれも充足する場合に、その物標の自転車フラグＦbycをセットしているが、少なくとも位置条件を充足する場合に自転車フラグＦbycをセットするように構成してもよい。
（３ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
（３ｅ）上述した物標検出装置（即ち、運転支援システム１における制御装置１０）の他、当該物標検出装置を構成要素とするシステム、当該物標検出装置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半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、物標検出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
１…運転支援システム、１０…制御装置、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、２０…レーダ装置、３０…車速センサ、４０…支援実行部。

Claims (7)

  1. レーダ波の反射点の位置や速度を表す状態量に基づいて、予め設定された処理サイクル毎に前記レーダ波を反射した物標の状態量を求める物標検出装置（１０）であって、
    追跡中の物標である追跡物標毎に、前回の処理サイクルで求められた前記追跡物標の状態量である前回状態量に基づき、該追跡物標が移動し得ると推定される範囲である接続範囲を設定するように構成された範囲設定部（１０：Ｓ２３０〜Ｓ３２０、Ｓ４２０〜Ｓ４３０）と、
    前記追跡物標毎に、今回の処理サイクルで検出された前記反射点のうち、前記範囲設定部にて設定された接続範囲内で検出されるものを関連反射点として抽出するように構成された関連抽出部（１０：Ｓ４６０〜Ｓ４７０）と、
    前記追跡物標毎に、前記前回状態量と前記関連抽出部にて抽出された前記関連反射点の状態量とに基づいて、今回の処理サイクルでの前記追跡物標の状態量を更新するように構成された状態量更新部（１０：Ｓ１４０）と
    を備え、
    前記範囲設定部は、予め指定された着目物標が、該着目物標が取り得る速度範囲内の速度で、当該レーダ装置を搭載する車両である自車の車幅に沿った方向である横方向に移動した場合に自車と衝突すると推定される領域を指定位置領域とし、前記追跡物標が前記指定位置領域内に位置することを位置条件として、前記位置条件を充足する場合には前記位置条件を非充足である場合より、前記追跡物標の前記接続範囲を拡大するように構成されている、物標検出装置。
  2. 前記指定位置領域は、自車の車速をＶｎ、前記速度範囲の下限速度をＶｘ１、上限速度をＶｘ２として、自車の進行方向を基準としたアジマス方向の角度が次式で定義されるθ１〜θ２の範囲に設定されている、請求項１に記載の物標検出装置。
    θ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｘ１／Ｖｎ）
    θ２＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｘ２／Ｖｎ）
  3. 前記指定位置領域は、前記横方向に移動する前記着目物標との衝突余裕時間が予め設定された時間範囲内となるように制限されている、請求項１または請求項２に記載の物標検出装置。
  4. 前記範囲設定部は、前記横方向に沿った速度を横速度とし、自車の進行方向に沿った速度を縦速度とし、前記追跡物標の前記横速度をゼロと仮定した場合に求められる前記縦速度から自車の車速を引いた速度を対地速度とし、前記横方向に移動する前記着目物標が取り得る前記対地速度の領域を指定速度領域として、前記追跡物標の状態量から求めた前記対地速度が前記指定速度領域内であることを速度条件として、前記位置条件および前記速度条件をいずれも充足する場合には前記位置条件および前記速度条件の少なくとも一方が非充足である場合より、前記追跡物標の前記接続範囲を拡大するように構成されている、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の物標検出装置。
  5. 前記状態量更新部は、前記範囲設定部により前記接続範囲が拡大された場合、前記横方向の速度の収束を早めるフィルタを用いて前記状態量を更新するように構成されている、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の物標検出装置。
  6. 前記状態量更新部は、誤差分散行列に前記横方向の速度の収束を早める成分を加えた拡張カルマンフィルタを用いて前記状態量を更新するように構成されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の物標検出装置。
  7. 前記着目物標は自転車である、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の物標検出装置。
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