JP2018054470A - 車両用物標検出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつＥＣＵの処理負荷を軽減する
【解決手段】車両用物標検出システム（１０）は、複数のセンサユニット（１Ａ〜１Ｉ）と、中央制御ユニット（２０）とを備え、各センサユニットが、車両周囲の物標を検出するセンサ（１１）と、センサによって検出された各物標の物標情報を生成して車内バス（３０）を介して中央制御ユニットへ物標情報を送信するセンサ制御部（１２）とを有し、センサ制御部が、センサによって検出された各物標が、車両の周辺領域を複数に区画した複数のエリアのいずれに存在するかを判定し、これらエリアに設定されたスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、優先度が高い物標の物標情報を中央制御ユニットへ送信するが優先度が低い物標の物標情報を中央制御ユニットへ送信しないように構成され、かつ、車両の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本開示は、車両周囲の物標を検出する車両用物標検出システムに関する。
車両には周囲に存在する人や物といった物標を検出するためのセンサユニットが設置されている。例えば、車両前面には車両前方の物標を検出するフロントレーダが設置されている。フロントレーダが検出した物標の物標情報は中央制御ユニットである電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）に送信され、ＥＣＵは当該物標情報に基づいて自車両が物標に衝突する危険性を判断する。ＥＣＵは、衝突の危険性があると判断すれば、乗員に警報を発したり、自動ブレーキを作動させるなどして衝突回避行動をとる。
上記のフロントレーダなどのセンサユニットでは、検出した物標の一つ一つについて位置の特定や相対速度の計算などが行われる。このため、センサの検出範囲が広すぎると検出される物標の数が多くなり、すべての物標について位置特定や相対速度計算を行うのに時間がかかって物標検出が遅れてしまうおそれがある。かかる問題に対して、例えば、下記特許文献１には、車速や操舵角に応じてレーダ装置の検出範囲を変更することで検出される物標の数を制限することが記載されている。
特開２００９−５８３１６号公報
近年、車両には上記のフロントレーダ以外にフロント左右レーダ、フロントカメラ、リアカメラ、リア左右レーダなどの各種センサユニットが設置されており、車両の周囲３６０度に存在する物標を検出できるようになっている。このように車両に設置されるセンサユニットの数が多くなるとその分ＥＣＵへ送信される物標情報が多くなり、ＥＣＵにおける物標情報の処理負荷が大きくなるという問題がある。
かかる問題に対して、上記特許文献１の技術を採用することで検出される物標の数を制限することが可能であるが、センサの検出範囲を変更することで死角ができると、自車両と衝突するおそれのある物標の検出漏れを起こす危険性がある。
本開示はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつＥＣＵの処理負荷を軽減することにある。
上記の目的を達成するために、本開示では、所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつＥＣＵの処理負荷を軽減することができる車両用物標検出システムを提供する。
具体的には、車両用物標検出システムは、車両の所定箇所に設置された複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットと車内バスによって接続された中央制御ユニットとを備え、前記複数のセンサユニットのそれぞれが、車両周囲の物標を検出するセンサと、前記センサによって検出された各物標の物標情報を生成して前記車内バスを介して前記中央制御ユニットへ前記物標情報を送信するセンサ制御部とを有し、前記センサ制御部が、前記センサによって検出された各物標が、前記車両の周辺領域を複数に区画した複数のエリアのいずれに存在するかを判定し、これらエリアに設定されたスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、前記優先度が高い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信するが前記優先度が低い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信しないように構成され、かつ、前記車両の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するように構成されているものである。
これによると、各センサユニットにおけるセンサによって検出される各物標が車両周囲のどのエリアに存在するかに応じて各物標に優先度が付与され、優先度が高い物標の物標情報は中央制御ユニットへ送信され、優先度が低い物標の物標情報は中央制御ユニットへ送信されない。したがって、各センサユニットにおいては死角なく検出可能なすべての物標を検出しつつ衝突リスクの高い物標の物標情報のみが中央制御ユニットへ送信されるため、所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつ中央制御ユニットへ送信される物標情報の数を削減し、ひいては中央制御ユニットの処理負荷を軽減することができる。さらに車両の運転条件に応じて各エリアのスコアが変更されることで、車両の走行シーンに応じて各エリアのスコアを適切な値に設定することができる。
前記運転条件が前記車両の進行方向を含んでもよい。
車両が前進する場合と後退する場合とでは各物標の衝突リスクが違ってくるため、このように車両の進行方向に応じて各エリアのスコアを変更することで、各エリアのスコアを、前進／後退の違いによる衝突リスクを反映した適切な値に設定することができる。
前記運転条件が前記車両の速度を含んでもよい。
車両の走行速度によって各物標との衝突リスクが違ってくるため、このように車両の速度に応じて各エリアのスコアを変更することで、各エリアのスコアを、車両速度の違いによる衝突リスクを反映した適切な値に設定することができる。
前記複数のエリアが車両前側方エリアおよび車両直後方エリアを含んでもよく、前記センサ制御部が、前記車両が高速で前進する場合において車両直後方エリアのスコアを車両前側方エリアのスコアよりも大きくするように構成されていてもよい。
高速道路での走行では車両の前側方からの他車両の飛び出しは少なくなる一方、車両の後方からの他車両の追突の危険性が高くなるため、このように車両が高速で走行する場合に車両直後方エリアのスコアを車両前側方エリアのスコアよりも大きくすることにより、追突の危険性がより高い物標の優先度を高くすることができる。
前記複数のエリアが車両直前方エリアおよび車両後方遠方エリアを含んでもよく、前記センサ制御部が、車両が低速で後退する場合において車両直前方エリアのスコアを車両後方遠方エリアのスコアよりも大きくするように構成されていてもよい。
駐車場などでの車両の切り返しでは車両の後方遠方に存在する物標よりも車両の直前方に存在する物標の方が衝突リスクが高いと考えられるため、このように車両が低速で後退する場合に車両直前方エリアのスコアを車両後方遠方エリアのスコアよりも大きくすることにより、衝突リスクがより高い物標の優先度を高くすることができる。
以上説明したように、本開示によると、所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつ中央制御ユニット（ＥＣＵ）の処理負荷を軽減することができる。さらに、車両の走行シーンに応じて車両周囲の各エリアのスコアを適切な値に設定することができ、ひいては衝突回避行動などの安全性をより確実なものにすることができる。
車両に設置された各種センサユニットおよびその検出範囲を示した車両の平面図 一実施形態に係る車両用物標検出システムのブロック図 車両の周辺領域に定義された複数エリアの例示図 センサＣＰＵによる物標情報送信処理のフローチャート フロントカメラによって検出される車両前方の物標の分布例を表す模式図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、図面に描かれた各部材の寸法、厚み、細部の詳細形状などは実際のものとは異なることがある。
≪センサユニットの車載例≫
まず、車両周囲の物標を検出する各種センサユニットの車載例について説明する。図１は車両に設置された各種センサユニットおよびその検出範囲を示した車両の平面図である。車両１００には複数（本例では９個）のセンサユニット１Ａ〜１Ｉが設置されている。
車両１００の前面中央、例えばフロントグリル１０１の中央位置にセンサユニット１Ａ（フロントレーダ）が、車両１００の前面左右、例えばフロントバンパ１０２の左右位置にセンサユニット１Ｂ，１Ｃ（フロント左右レーダ）が、それぞれ設置されている。また、車両１００の前面中央、例えばフロントガラス１０３の上部中央位置にセンサユニット１Ｄ（フロントカメラ）が、車両１００の左右側面、例えば左右ドアミラー１０４Ｌ，１０４Ｒにセンサユニット１Ｅ，１Ｆ（フロント左右カメラ）が、それぞれ設置されている。また、車両１００の後面中央、例えば図略のリアナンバープレート付近にセンサユニット１Ｇ（リアカメラ）が、車両１００の後面左右、例えばリアバンパ１０５の左右位置にセンサユニット１Ｈ，１Ｉ（リア左右レーダ）が、それぞれ設置されている。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉは１または複数の図略のセンサを備えている。当該センサとしてミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ、ソナー、カメラなどが使用可能である。
ミリ波レーダはミリ波を発射し、その反射波を捉えることで物標を検出する。ミリ波レーダは雨や霧に強く天候の影響を受けにくいという特徴を有し、その有効距離は１００〜２００ｍと長いため比較的遠くの物標を検出するのに適している。
赤外線レーザレーダは赤外線レーザを発射し、その反射波を捉えることで物標を検出する。赤外線レーザレーダはミリ波レーダよりも安価であり、また、その有効距離は数十ｍと短いため比較的近くの物標を検出するのに適している。
ソナーは音波を発射し、その反射波を捉えることで物標を検出する。ソナーの有効距離は１ｍ程度であり、極近接した物標を検出するのに適している。
カメラは光学画像を撮像して画像データを生成する。生成された画像データを画像処理プロセッサを用いて処理することにより、画像中の物標を検出することができる。使用されるイメージセンサの違いによりＣＣＤカメラとＣＭＯＳカメラとがある。前者は高画質という特徴を有する。後者は低消費電力という特徴を有する。カメラは有効距離が数百ｍと長く、また、レーダ、レーザレーダ、ソナーなどと比較して視野角が広いといった利点があるが、夜間や暗い場所あるいは雨や霧といった悪天候下では物標が検出しにくくなるといった欠点がある。
上記の各センサは、各センサユニット１Ａ〜１Ｉに求められる要件に応じて、単独で、または組み合わせて使用される。例えば、センサユニット１Ａではミリ波レーダと赤外線レーザレーダとが組み合わされて使用される。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉの検出範囲は図１において二点鎖線により示したとおりである。センサユニット１Ａは車両１００の前方の比較的近いところ（範囲Ａ１）から多いところ（範囲Ａ２）までをカバーする。センサユニット１Ｂ，１Ｃはそれぞれ車両１００の左前方（範囲Ａ３）および右前方（範囲Ａ４）をカバーする。センサユニット１Ｄは車両１００の前方（範囲Ａ５）を広角で比較的遠いところまでカバーする。センサユニット１Ｅ，１Ｆはそれぞれ車両１００の左側方（範囲Ａ６）および右側方（範囲Ａ７）を広角でカバーする。センサユニット１Ｇは車両１００の後方（範囲Ａ８）を広角でカバーする。センサユニット１Ｈ，１Ｉはそれぞれ車両１００の左後方（範囲Ａ９）および右後方（範囲Ａ１０）をカバーする。
このようにセンサユニット１Ａ〜１Ｉの検出範囲は部分的に重複しつつ全体として車両１００の全周をカバーしている。これにより、車両１００の周囲３６０度に存在する物標を検出することができるようになっている。
≪車両用物標検出システムの実施形態≫
次に、車両１００に搭載される車両用物標検出システムの実施形態について説明する。図２は一実施形態に係る車両用物標検出システムのブロック図である。
本実施形態に係る車両用物標検出システム１０は上記のセンサユニット１Ａ〜１Ｉと、中央制御ユニットとしての統合ＥＣＵ２０とを備えている。センサユニット１Ａ〜１Ｉと統合ＥＣＵ２０とはＣＡＮ（Controller Area Network）（登録商標）バスなどの車内バス３０によって互いに接続されている。
車内バス３０にはセンサユニット１Ａ〜１Ｉおよび統合ＥＣＵ２０以外にブレーキＣＰＵ２１、前方衝突警報ＣＰＵ２２、後方衝突警報ＣＰＵ２３、後側方車両接近警報ＣＰＵ２４なども接続されている。これらＣＰＵの役割を簡単に説明すると、ブレーキＣＰＵ２１は車両１００のブレーキ油圧系を制御する。前方衝突警報ＣＰＵ２２および後方衝突警報ＣＰＵ２３は、それぞれ、車両１００が前方および後方の物標に衝突するおそれがある場合の警報を制御する。後側方車両接近警報ＣＰＵ２４は車両１００の後側方に物標が接近したときの警報を制御する。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉはセンサ１１と、センサ制御部としてのセンサＣＰＵ１２とを備えている。センサ１１は上述したミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ、ソナー、カメラなどのいずれかまたはそれらの組み合わせである。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉのセンサ１１は車両周囲のさまざまな物標を検出して信号を出力する。センサＣＰＵ１２はセンサ１１を制御し、また、センサ１１から信号を受けて、センサ１１によって検出された各物標の物標情報を生成する。具体的には、センサＣＰＵ１２は各物標にユニークなＩＤを付与して各物標を識別し、各物標の位置および相対速度を計算する。物標の位置は車両１００の位置を原点とするＸＹ平面上の座標として与えられる。相対速度は車両１００から遠ざかるものは正値、車両１００に近づくものは負値として計算される。さらに、センサＣＰＵ１２は各物標に信頼度を付与する。信頼度はその物標の位置の確からしさを表す。
各センサユニット１Ａ〜１ＩのセンサＣＰＵ１２は車内バス３０を介して各物標の物標情報を統合ＥＣＵ２０へ送信する。統合ＥＣＵ２０へ送信される物標情報には物標のＩＤ、位置（座標情報）、相対速度、および信頼度などが含まれる。
統合ＥＣＵ２０は各センサユニット１Ａ〜１Ｉから物標情報を受信し、車両１００の周囲に存在する物標を認識する。図１に示したように複数のセンサユニットで検出範囲が部分的に重なっているため複数のセンサユニットから同じ物標の物標情報がそれぞれ送られてくることがあるが、統合ＥＣＵ２０はそのような物標情報の重複を排除して物標を認識する。
統合ＥＣＵ２０は車輪速センサ４０から車両１００の車輪速情報を受信する。そして、統合ＥＣＵ２０は各センサユニット１Ａ〜１Ｉから受信した物標情報および車輪速センサ４０から受信した車輪速情報に基づいて自車両と衝突する危険性のある物標を特定し、当該物標との衝突を回避すべくブレーキ制御ＣＰＵ２１、前方衝突警報ＣＰＵ２２、後方衝突警報ＣＰＵ２３、後側方車両接近警報ＣＰＵ２４などに制御信号を送る。例えば、統合ＥＣＵ２０は各センサユニット１Ａ〜１Ｉから受信した物標情報および車輪速センサ４０から受信した車輪速情報に基づいて各物標の衝突予測時間（ＴＴＣ：Time To Collision）を計算して最も早く衝突する可能性のある物標を特定し、その物標との衝突を回避すべくブレーキ制御ＣＰＵ２１に適宜ブレーキ指令を出す。
このように統合ＥＣＵ２０には各センサユニット１Ａ〜１Ｉから多くの物標情報が送信されるため、統合ＥＣＵ２０の処理負荷が増大するばかりか各センサユニット１Ａ〜１Ｉと統合ＥＣＵ２０との間の通信で車内バス３０の帯域幅が圧迫されてしまう。そこで、本実施形態に係る車両用物標検出システム１０では各センサユニット１Ａ〜１Ｉから優先度の高い物標情報のみ統合ＥＣＵ２０へ送信し、優先度の低い物標情報は統合ＥＣＵ２０へ送信しないようにする。
物標に優先度を付与するために、本実施形態では、車両１００の周辺領域を複数のエリアに区画してエリアごとにスコア（エリアスコア）を設定する。図３は車両１００の周辺領域に定義された複数エリアの例示図である。図３の例では車両１００の周辺領域を７つのエリアに区画している。なお、図３において車両１００を点で表し、当該点から伸びる矢印は車両１００の進行方向を表す。
エリア１は車両直前方エリアに相当し、幅４０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ２０ｍ）、長さ６０ｍ（車両１００の中心から前方６０ｍ）の矩形領域である。エリア１の長さ６０ｍは車両１００の操舵回避限界に基づいて決定したものである。
エリア２はエリア１のさらに前方のエリアであり、幅１０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ５ｍ）、長さ１４０ｍ（車両１００の前方６０ｍから２００ｍ）の矩形領域である。エリア２の幅１０ｍは３車線分の幅を想定したものである。
エリア３は車両１００の左側方から左前方にかけての広い範囲をカバーするエリアである。エリア３は幅７０ｍ（車両１００の中心から左側方７０ｍ）、長さ２００ｍ（車両１００の中心から前方２００ｍ）の矩形領域からエリア１およびエリア２を除いた残りの領域である。
エリア４は車両１００の右側方から右前方にかけての広い範囲をカバーするエリアである。エリア４は幅７０ｍ（車両１００の中心から右側方７０ｍ）、長さ２００ｍ（車両１００の中心から前方２００ｍ）の矩形領域からエリア１およびエリア２を除いた残りの領域である。
エリア５は車両直後方エリアに相当し、幅２０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ１０ｍ）、長さ１５ｍ（車両１００の中心から後方１５ｍ）の矩形領域である。
エリア６はエリア５のさらに後方および両側方にかけてのエリアである。エリア６は幅６０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ３０ｍ）、長さ５０ｍ（車両１００の中心から後方５０ｍ）の矩形領域からエリア５を除いた残りの領域である。
エリア７はエリア６のさらに後方および両側方にかけてのエリアである。エリア７は幅１４０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ７０ｍ）、長さ１００ｍ（車両１００の中心から後方１００ｍ）の矩形領域からエリア５およびエリア６を除いた残りの領域である。
上記エリア１〜７のスコアは例えば次表のように設定する。
Figure 2018054470
すなわち、車両１００の前方、つまり進行方向のエリアおよび車両１００のすぐ周辺のエリアのスコアを高く設定する。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉにおいて図略のメモリに、上記のエリアスコアを表すテーブルやエリア境界値などのエリアに関する情報などが格納されている。エリア境界値は、例えば車両１００の全長方向をｘ軸、車幅方向をｙ軸、車両１００の中心を原点とするＸＹ平面上の座標として与えられる。例えば、エリア１の境界値はｘ＝６０、ｙ＝±２０として与えられる。
各センサユニット１Ａ〜１ＩのセンサＣＰＵ１２は、センサ１１によって検出された各物標について上記のＸＹ平面上における座標を計算し、当該座標とエリア境界値とを比較して各物標がエリア１〜７のいずれに存在するかを判定する。そして、センサＣＰＵ１２は、各物標が存在するエリアのスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、優先度が高い順に所定数の物標の物標情報を統合ＥＣＵ２０へ送信し、それ以外の優先度の低い物標の物標情報は統合ＥＣＵ２０へ送信しないようにする。例えば、センサユニット１Ａによって検出される物標はエリア１〜４のいずれかに存在するが、エリア１、すなわち車両直前方エリアに存在する物標の物標情報が最優先で統合ＥＣＵ２０へ送信される。もしエリア１に存在する物標の数が所定数に満たなければ、エリア２やエリア３，４に存在する物標の物標情報が統合ＥＣＵ２０へ送信される。
車両１００が前進する場合と後退する場合とでは各物標の衝突リスクが違ってくる。例えば、車両１００が前進する場合には車両後方の物標よりも車両前方の物標の方が衝突リスクが高い。逆に、車両１００が後退する場合には車両前方の物標よりも車両後方の物標の方が衝突リスクが高い。そこで、車両１００の運転条件に応じてエリアのスコアを変更できるようにしてもよい。
例えば、車両１００が後退する場合の上記エリア１〜７のスコアを次のように設定する。
Figure 2018054470
表１（車両１００が前進する場合のエリアのスコア）と表２とを比較してわかるように、車両１００が後退する場合には車両１００の前方のエリアのスコアを低くし、車両１００の後方のエリアのスコアを高く設定する。例えば、車両前進時には車両直前方エリア（エリア１）および車両直後方エリア（エリア５）のスコアはそれぞれ“５０”、“１５”であるのに対して、車両後退時には逆に車両直後方エリア（エリア５）のスコアを最高点の“５０”にし、車両直前方エリア（エリア１）のスコアを“１５”にする。また、車両１００の後方の最遠方であるエリア７のスコアは車両前進時には“０”であるが、車両後退時には“１５”にする。
さらに車両１００の走行速度によっても各物標との衝突リスクが変わる。例えば、高速道路を走行する場合を想定すると、車両１００の前側方からの他車両の飛び出しは少なくなる一方、車両１００の後方からの他車両の追突の危険性が高まる。そこで車両１００が高速前進する場合の上記エリア１〜７のスコアを例えば次のように設定する。
Figure 2018054470
表１と表３とを比較してわかるように、車両１００が高速前進する場合には車両１００の前側方のエリア（エリア３、４）のスコアよりも車両直後方エリア（エリア５）のスコアの方を高く設定する。
また、駐車場などでの車両１００の切り返しを想定すると、車両１００の後方遠方に存在する物標よりも車両１００の直前方に存在する物標の方が衝突リスクが高いと考えられる。そこで車両１００が低速後退する場合の上記エリア１〜７のスコアを例えば次のように設定する。
Figure 2018054470
表２と表４とを比較してわかるように、車両１００が低速後退する場合には車両後方遠方エリア（エリア７）のスコアよりも車両直前方エリア（エリア１）のスコアの方を高く設定する。
以上のように車両１００の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するために、各センサユニット１Ａ〜１Ｉにおいて図略のメモリに車両前進時および車両後退時のそれぞれのエリアスコアを表すテーブルを格納しておく。各センサユニット１Ａ〜１ＩのセンサＣＰＵ１２は統合ＥＣＵ２０から車両１００の進行方向および走行速度に関する情報を受け、車両１００の進行方向および走行速度に応じて当該メモリにおいて適当なテーブルを参照し、各物標が存在するスコアに基づいて各物標の優先度を計算する。
なお、センサＣＰＵ１２は統合ＥＣＵ２０から送信される車輪速情報などから車両１００の進行方向および走行速度を判定するができる。また、車両１００の進行方向については、図略のシフトセンサの情報を各センサユニット１Ａ〜１Ｉへ直接入力、または各センサユニット１Ａ〜１Ｉへシフトセンサが統合ＥＣＵ２０からシフトセンサの情報を受信することで、判定することができる。
このように本実施形態に係る車両用物標検出システム１０によると、各センサユニット１Ａ〜１Ｉが所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつ各センサユニット１Ａ〜１Ｉから統合ＥＣＵ２０へ送信される物標情報の数を制限することができる。これにより統合ＥＣＵ２０の処理負荷を軽減することができる。また、車内バス３０の帯域幅に余裕を持たせることができる。さらに、各センサユニット１Ａ〜１Ｉから統合ＥＣＵ２０へは優先度が高い物標の物標情報が送信されるため、衝突回避行動などの安全性を担保することができる。
また、各エリア１〜７を単純な矩形形状にしたことで、センサＣＰＵ１２において各物標の存在エリアの判定が各物標の座標とエリア境界値との単純比較で済むため、センサＣＰＵ１２の処理負荷を軽減することができる。これによりセンサＣＰＵ１２において物標検出処理が遅れるのを防ぐことができる。
また、車両１００の運転条件に応じてエリアスコアを変更できるようにしたため、車両１００の走行シーンに応じて各エリアのスコアを適切な値に設定することができ、ひいては衝突回避行動などの安全性をより確実なものにすることができる。
ところで、物標の優先度をエリアスコアのみで決定すると、最高点のエリアにおいて多数の物標が検出された場合にそれら物標の間で優劣を付けられなくなる。そこで、物標の優先度を決定する要素として車両１００から物標までの距離を反映したスコア（距離スコア）および車両１００に対する物標の相対速度を反映したスコア（相対速度スコア）を追加してもよい。エリアスコアをＳａ、距離スコアをＳｄ、相対速度スコアをＳｖとして、物標の優先度Ｐは例えば次式（１）で表される。
Ｐ＝Ｓａ＋Ｓｄ＋Ｓｖ … （１）
距離スコアＳｄは、車両１００から物標までの距離をｄ［ｍ］として例えば次式（２）で表される。
Ｓｄ＝α×１／ｄ … （２）
係数αは適当な正値である。すなわち、距離スコアＳｄは、物標が車両１００により近い位置に存在するほど高得点となる。
相対速度スコアＳｖは、車両１００に対する物標の相対速度をｖ［ｋｍ／ｈ］として例えば次式（３）で表される。
Ｓｖ＝β×ｖ … （３）
相対速度は物標が車両１００から遠ざかる場合には正値、物標が車両１００に近づく場合には負値として計算されることから、係数βは適当な負値に設定する。すなわち、相対速度スコアＳｖは、物標が車両１００に向かってより高速で近づくほど高得点となる。
なお、係数α、βは、センサ１１の分解能や検出範囲を考慮し、また、距離スコアＳｄと相対速度スコアＳｖの合計値がエリアスコアＳａの最小差分を超えないような値に設定することが好ましい。上記例ではエリア６の“５”とエリア７の“０”との差分である“５”がエリアスコアＳａの最小差分に該当する。したがって、好ましくは、係数α、βはＳｄ＋Ｓｖ＜５を満たすような値に設定する。これにより、物標の距離や相対速度よりも物標が存在するエリアを最優先に考慮して物標の優先度を決定することができる。
さらに好ましくは、係数α、βは、相対速度スコアＳｖよりも距離スコアＳｄの方が必ず大きくなるような値に設定する。上記例では距離スコアＳｄと相対速度スコアＳｖの合計値が“５”未満であることから、例えば距離スコアＳｄの最大値が“３”、相対速度スコアＳｖの最大値が“２”になるように係数α、βを設定する。これにより、物標の相対速度よりも物標の距離を優先して物標の優先度を決定することができる。例えば、同一エリアにおいて車両１００から遠く離れた対向車と車両１００により近い先行車が検出された場合、前者（遠くの対向車）よりも後者（近くの先行車）の方が優先度が高く計算される。
なお、センサ１１が物標の存在だけでなく物標の種別（例えば人か車両かなど）まで判別することができるようであれば、物標の優先度の計算に物標の種別を反映したスコアを含めてもよい。
次にセンサＣＰＵ１２による物標情報送信処理について説明する。図４はセンサＣＰＵ１２による物標情報送信処理のフローチャートである。
センサＣＰＵ１２はセンサ１１から物標検出信号を受けて各物標の物標情報を生成する（Ｓ１）。具体的には、センサＣＰＵ１２は各物標にユニークなＩＤを付与し、物標の座標、相対速度および信頼度を計算する。
次に、センサＣＰＵ１２は各物標がエリア１〜７のいずれに存在するかを判定する（Ｓ２）。上述したようにこのエリア判定は物標の座標とエリア境界値とを比較することで行うことができる。
各物標が存在するエリアの判定が終わると、センサＣＰＵ１２は図略のメモリに格納されたエリアスコアを参照して式（１）に従って各物標の優先度を計算する（Ｓ３）。このときセンサＣＰＵ１２は統合ＥＣＵ２０から車両１００の車輪速情報を受けて、車両１００の進行方向および走行速度に応じた適切なエリア情報を参照する。なお、車両１００の各所に複数のセンサユニット１Ａ〜１Ｉが設置されているが、いずれのセンサユニットでも物標の優先度計算は同じエリア情報および同じ計算式を用いて行うことが好ましい。このように各センサＣＰＵ１２で物標の優先度計算の基準を統一することで、センサの検出範囲の違いや検出性能差の影響を受けずに物標の優先度を計算することができる。
各物標の優先度の計算が終わると、センサＣＰＵ１２は優先度の高い順に所定数の物標情報を統合ＥＣＵ２０へ送信する（Ｓ４）。当該所定数は固定値であってもよいし、統合ＥＣＵ２０からの指示により適宜変更することもできる。なお、センサＣＰＵ１２は、統合ＥＣＵ２０から指定された物標（例えば統合ＥＣＵ２０が衝突回避行動の対象として監視中の物標）については優先度にかかわらず物標情報を必ず送信してもよい。
上記のステップＳ３で行われる優先度計算の一例を示す。図５はセンサユニット１Ｄ（フロントカメラ）によって検出される車両前方の物標の分布例を表す模式図である。いま走行中の車両１００の前方に物標Ａ〜Ｈが存在しているとする。例えば物標Ａは別の道路を車両１００と同方向に走行する車両である。物標Ｂは道路標識あるいは路肩に停車している車両である。物標Ｃ〜Ｆは車両１００の前方を走行する車両である。物標Ｇ、Ｈは対向車線を走行する車両である。なお、図５において車両１００および物標Ａ〜Ｈを表す点から伸びる矢印の向きはそれらの進行方向を表し、矢印の大きさは速度を表す。静止物である物標Ｂには矢印はない。かかる条件下における物標Ａ〜Ｈが存在するエリア、車両１００からの距離、車両１００に対する相対速度、優先度は次表に表すとおりである。式（２）の係数α＝３、式（３）の係数β＝−４×１０−７としている。同表は優先度の降順にソートされている。
Figure 2018054470
この優先度計算例からわかるように、最高点（エリアスコア＝５０）が設定されているエリア１に存在する物標Ｄ、Ｂの優先度が高い。その次の点（エリアスコア＝３０）が設定されているエリア２に存在する物標Ｃ、Ｅ、Ｆの優先度がその次に高く、エリア３、４（エリアスコア＝１５）に存在する物標Ａ、Ｇ、Ｈの優先度は低い。このようにエリアスコアが優先されて物標の優先度が計算される。
複数の物標が同一エリアに存在する場合には距離がより近い方が優先される。例えば物標Ｂ、Ｄはいずれもエリア１に存在するが、車両１００により近い物標Ｄの方が、相対速度がより負値で大きく距離がより遠い物標Ｂよりも優先度が高く計算される。
複数の物標が同一エリアに存在し、さらに距離も同じである場合には相対速度により優劣が決まる。例えば物標Ｃ、Ｆはいずれもエリア２に存在し、車両１００との距離も同じであるが、車両１００に対する相対速度がより負値で大きい物標Ｃの方が物標Ｆよりも優先度が高く計算される。
以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
１０ 車両用物標検出システム
２０ ＥＣＵ（中央制御ユニット）
３０ 車内バス
１Ａ〜１Ｉ センサユニット
１１ センサ
１２ センサＣＰＵ（センサ制御部）
１００ 車両
本開示は、車両周囲の物標を検出する車両用物標検出システムに関する。
車両には周囲に存在する人や物といった物標を検出するためのセンサユニットが設置されている。例えば、車両前面には車両前方の物標を検出するフロントレーダが設置されている。フロントレーダが検出した物標の物標情報は中央制御ユニットである電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）に送信され、ＥＣＵは当該物標情報に基づいて自車両が物標に衝突する危険性を判断する。ＥＣＵは、衝突の危険性があると判断すれば、乗員に警報を発したり、自動ブレーキを作動させるなどして衝突回避行動をとる。
上記のフロントレーダなどのセンサユニットでは、検出した物標の一つ一つについて位置の特定や相対速度の計算などが行われる。このため、センサの検出範囲が広すぎると検出される物標の数が多くなり、すべての物標について位置特定や相対速度計算を行うのに時間がかかって物標検出が遅れてしまうおそれがある。かかる問題に対して、例えば、下記特許文献１には、車速や操舵角に応じてレーダ装置の検出範囲を変更することで検出される物標の数を制限することが記載されている。
特開２００９−５８３１６号公報
近年、車両には上記のフロントレーダ以外にフロント左右レーダ、フロントカメラ、リアカメラ、リア左右レーダなどの各種センサユニットが設置されており、車両の周囲３６０度に存在する物標を検出できるようになっている。このように車両に設置されるセンサユニットの数が多くなるとその分ＥＣＵへ送信される物標情報が多くなり、ＥＣＵにおける物標情報の処理負荷が大きくなるという問題がある。
かかる問題に対して、上記特許文献１の技術を採用することで検出される物標の数を制限することが可能であるが、センサの検出範囲を変更することで死角ができると、自車両と衝突するおそれのある物標の検出漏れを起こす危険性がある。
本開示はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつＥＣＵの処理負荷を軽減することにある。
上記の目的を達成するために、本開示では、所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつＥＣＵの処理負荷を軽減することができる車両用物標検出システムを提供する。
具体的には、車両用物標検出システムは、車両の所定箇所に設置された複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットと車内バスによって接続された中央制御ユニットとを備え、前記複数のセンサユニットのそれぞれが、車両周囲の物標を検出するセンサと、前記センサによって検出された各物標の物標情報を生成して前記車内バスを介して前記中央制御ユニットへ前記物標情報を送信するセンサ制御部とを有し、前記センサのそれぞれが、前記車両の周辺領域を複数に区画した複数のエリアのうちの２つ以上のエリアを含む所定の検出範囲に存在する物標を検出し、前記センサ制御部のそれぞれが、前記センサによって検出された各物標が、前記所定の検出範囲に含まれる各エリアのいずれに存在するかを判定し、該各エリアに設定されたスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、前記優先度が高い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信するが前記優先度が低い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信しないように構成され、かつ、前記車両の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するように構成されているものである。
これによると、各センサユニットにおけるセンサによって検出される各物標が車両周囲のどのエリアに存在するかに応じて各物標に優先度が付与され、優先度が高い物標の物標情報は中央制御ユニットへ送信され、優先度が低い物標の物標情報は中央制御ユニットへ送信されない。したがって、各センサユニットにおいては死角なく検出可能なすべての物標を検出しつつ衝突リスクの高い物標の物標情報のみが中央制御ユニットへ送信されるため、所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつ中央制御ユニットへ送信される物標情報の数を削減し、ひいては中央制御ユニットの処理負荷を軽減することができる。さらに車両の運転条件に応じて各エリアのスコアが変更されることで、車両の走行シーンに応じて各エリアのスコアを適切な値に設定することができる。
前記運転条件が前記車両の進行方向を含んでもよい。
車両が前進する場合と後退する場合とでは各物標の衝突リスクが違ってくるため、このように車両の進行方向に応じて各エリアのスコアを変更することで、各エリアのスコアを、前進／後退の違いによる衝突リスクを反映した適切な値に設定することができる。
前記運転条件が前記車両の速度を含んでもよい。
車両の走行速度によって各物標との衝突リスクが違ってくるため、このように車両の速度に応じて各エリアのスコアを変更することで、各エリアのスコアを、車両速度の違いによる衝突リスクを反映した適切な値に設定することができる。
前記複数のエリアが車両前側方エリアおよび車両直後方エリアを含んでもよく、前記センサ制御部が、前記車両が高速で前進する場合において車両直後方エリアのスコアを車両前側方エリアのスコアよりも大きくするように構成されていてもよい。
高速道路での走行では車両の前側方からの他車両の飛び出しは少なくなる一方、車両の後方からの他車両の追突の危険性が高くなるため、このように車両が高速で走行する場合に車両直後方エリアのスコアを車両前側方エリアのスコアよりも大きくすることにより、追突の危険性がより高い物標の優先度を高くすることができる。
前記複数のエリアが車両直前方エリアおよび車両後方遠方エリアを含んでもよく、前記センサ制御部が、車両が低速で後退する場合において車両直前方エリアのスコアを車両後方遠方エリアのスコアよりも大きくするように構成されていてもよい。
駐車場などでの車両の切り返しでは車両の後方遠方に存在する物標よりも車両の直前方に存在する物標の方が衝突リスクが高いと考えられるため、このように車両が低速で後退する場合に車両直前方エリアのスコアを車両後方遠方エリアのスコアよりも大きくすることにより、衝突リスクがより高い物標の優先度を高くすることができる。
本開示の他の態様では、車両の所定箇所に設置された複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットと車内バスによって接続された中央制御ユニットとを備え、前記複数のセンサユニットのそれぞれが、車両周囲の物標を検出するセンサと、前記センサによって検出された各物標の物標情報を生成して前記車内バスを介して前記中央制御ユニットへ前記物標情報を送信するセンサ制御部とを有し、前記センサ制御部が、前記センサによって検出された各物標が、前記車両の周辺領域を複数に区画した複数のエリアのいずれに存在するかを判定し、これらエリアに設定されたスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、前記優先度が高い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信するが前記優先度が低い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信しないように構成され、かつ、前記車両の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するように構成されており、前記運転条件が前記車両の速度を含み、前記複数のエリアが車両前側方エリアを含み、さらに前記センサ制御部が、前記車両が高速で前進する場合において車両前側方エリアのスコアを、前記車両が非高速で前進する場合の車両前側方エリアのスコアよりも小さくするように構成されていてもよい。
高速道路での走行では車両の前側方からの他車両の飛び出しは少なくなるため、このように車両が高速で走行する場合に車両前側方エリアのスコアを、車両が非高速で前進する場合の車両前側方エリアのスコアよりも小さくすることにより、追突の危険性がより高い物標の優先度を高くすることができる。
本開示の更に別の態様では、車両の所定箇所に設置された複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットと車内バスによって接続された中央制御ユニットとを備え、前記複数のセンサユニットのそれぞれが、車両周囲の物標を検出するセンサと、前記センサによって検出された各物標の物標情報を生成して前記車内バスを介して前記中央制御ユニットへ前記物標情報を送信するセンサ制御部とを有し、前記センサ制御部が、前記センサによって検出された各物標が、前記車両の周辺領域を複数に区画した複数のエリアのいずれに存在するかを判定し、これらエリアに設定されたスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、前記優先度が高い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信するが前記優先度が低い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信しないように構成され、かつ、前記車両の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するように構成されており、前記運転条件が前記車両の速度を含み、前記複数のエリアが車両直後方エリアを含み、さらに前記センサ制御部が、前記車両が高速で前進する場合において車両直後方エリアのスコアを、前記車両が非高速で前進する場合の車両直後方エリアのスコアよりも大きくするように構成されていてもよい。
高速道路での走行では車両の後方からの他車両の追突の危険性が高くなるため、このように車両が高速で走行する場合に車両直後方エリアのスコアを、車両が非高速で前進する場合の車両直後方エリアのスコアよりも大きくすることにより、追突の危険性がより高い物標の優先度を高くすることができる。
以上説明したように、本開示によると、所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつ中央制御ユニット（ＥＣＵ）の処理負荷を軽減することができる。さらに、車両の走行シーンに応じて車両周囲の各エリアのスコアを適切な値に設定することができ、ひいては衝突回避行動などの安全性をより確実なものにすることができる。
車両に設置された各種センサユニットおよびその検出範囲を示した車両の平面図 一実施形態に係る車両用物標検出システムのブロック図 車両の周辺領域に定義された複数エリアの例示図 センサＣＰＵによる物標情報送信処理のフローチャート フロントカメラによって検出される車両前方の物標の分布例を表す模式図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、図面に描かれた各部材の寸法、厚み、細部の詳細形状などは実際のものとは異なることがある。
≪センサユニットの車載例≫
まず、車両周囲の物標を検出する各種センサユニットの車載例について説明する。図１は車両に設置された各種センサユニットおよびその検出範囲を示した車両の平面図である。車両１００には複数（本例では９個）のセンサユニット１Ａ〜１Ｉが設置されている。
車両１００の前面中央、例えばフロントグリル１０１の中央位置にセンサユニット１Ａ（フロントレーダ）が、車両１００の前面左右、例えばフロントバンパ１０２の左右位置にセンサユニット１Ｂ，１Ｃ（フロント左右レーダ）が、それぞれ設置されている。また、車両１００の前面中央、例えばフロントガラス１０３の上部中央位置にセンサユニット１Ｄ（フロントカメラ）が、車両１００の左右側面、例えば左右ドアミラー１０４Ｌ，１０４Ｒにセンサユニット１Ｅ，１Ｆ（フロント左右カメラ）が、それぞれ設置されている。また、車両１００の後面中央、例えば図略のリアナンバープレート付近にセンサユニット１Ｇ（リアカメラ）が、車両１００の後面左右、例えばリアバンパ１０５の左右位置にセンサユニット１Ｈ，１Ｉ（リア左右レーダ）が、それぞれ設置されている。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉは１または複数の図略のセンサを備えている。当該センサとしてミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ、ソナー、カメラなどが使用可能である。
ミリ波レーダはミリ波を発射し、その反射波を捉えることで物標を検出する。ミリ波レーダは雨や霧に強く天候の影響を受けにくいという特徴を有し、その有効距離は１００〜２００ｍと長いため比較的遠くの物標を検出するのに適している。
赤外線レーザレーダは赤外線レーザを発射し、その反射波を捉えることで物標を検出する。赤外線レーザレーダはミリ波レーダよりも安価であり、また、その有効距離は数十ｍと短いため比較的近くの物標を検出するのに適している。
ソナーは音波を発射し、その反射波を捉えることで物標を検出する。ソナーの有効距離は１ｍ程度であり、極近接した物標を検出するのに適している。
カメラは光学画像を撮像して画像データを生成する。生成された画像データを画像処理プロセッサを用いて処理することにより、画像中の物標を検出することができる。使用されるイメージセンサの違いによりＣＣＤカメラとＣＭＯＳカメラとがある。前者は高画質という特徴を有する。後者は低消費電力という特徴を有する。カメラは有効距離が数百ｍと長く、また、レーダ、レーザレーダ、ソナーなどと比較して視野角が広いといった利点があるが、夜間や暗い場所あるいは雨や霧といった悪天候下では物標が検出しにくくなるといった欠点がある。
上記の各センサは、各センサユニット１Ａ〜１Ｉに求められる要件に応じて、単独で、または組み合わせて使用される。例えば、センサユニット１Ａではミリ波レーダと赤外線レーザレーダとが組み合わされて使用される。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉの検出範囲は図１において二点鎖線により示したとおりである。センサユニット１Ａは車両１００の前方の比較的近いところ（範囲Ａ１）から多いところ（範囲Ａ２）までをカバーする。センサユニット１Ｂ，１Ｃはそれぞれ車両１００の左前方（範囲Ａ３）および右前方（範囲Ａ４）をカバーする。センサユニット１Ｄは車両１００の前方（範囲Ａ５）を広角で比較的遠いところまでカバーする。センサユニット１Ｅ，１Ｆはそれぞれ車両１００の左側方（範囲Ａ６）および右側方（範囲Ａ７）を広角でカバーする。センサユニット１Ｇは車両１００の後方（範囲Ａ８）を広角でカバーする。センサユニット１Ｈ，１Ｉはそれぞれ車両１００の左後方（範囲Ａ９）および右後方（範囲Ａ１０）をカバーする。
このようにセンサユニット１Ａ〜１Ｉの検出範囲は部分的に重複しつつ全体として車両１００の全周をカバーしている。これにより、車両１００の周囲３６０度に存在する物標を検出することができるようになっている。
≪車両用物標検出システムの実施形態≫
次に、車両１００に搭載される車両用物標検出システムの実施形態について説明する。図２は一実施形態に係る車両用物標検出システムのブロック図である。
本実施形態に係る車両用物標検出システム１０は上記のセンサユニット１Ａ〜１Ｉと、中央制御ユニットとしての統合ＥＣＵ２０とを備えている。センサユニット１Ａ〜１Ｉと統合ＥＣＵ２０とはＣＡＮ（Controller Area Network）（登録商標）バスなどの車内バス３０によって互いに接続されている。
車内バス３０にはセンサユニット１Ａ〜１Ｉおよび統合ＥＣＵ２０以外にブレーキＣＰＵ２１、前方衝突警報ＣＰＵ２２、後方衝突警報ＣＰＵ２３、後側方車両接近警報ＣＰＵ２４なども接続されている。これらＣＰＵの役割を簡単に説明すると、ブレーキＣＰＵ２１は車両１００のブレーキ油圧系を制御する。前方衝突警報ＣＰＵ２２および後方衝突警報ＣＰＵ２３は、それぞれ、車両１００が前方および後方の物標に衝突するおそれがある場合の警報を制御する。後側方車両接近警報ＣＰＵ２４は車両１００の後側方に物標が接近したときの警報を制御する。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉはセンサ１１と、センサ制御部としてのセンサＣＰＵ１２とを備えている。センサ１１は上述したミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ、ソナー、カメラなどのいずれかまたはそれらの組み合わせである。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉのセンサ１１は車両周囲のさまざまな物標を検出して信号を出力する。センサＣＰＵ１２はセンサ１１を制御し、また、センサ１１から信号を受けて、センサ１１によって検出された各物標の物標情報を生成する。具体的には、センサＣＰＵ１２は各物標にユニークなＩＤを付与して各物標を識別し、各物標の位置および相対速度を計算する。物標の位置は車両１００の位置を原点とするＸＹ平面上の座標として与えられる。相対速度は車両１００から遠ざかるものは正値、車両１００に近づくものは負値として計算される。さらに、センサＣＰＵ１２は各物標に信頼度を付与する。信頼度はその物標の位置の確からしさを表す。
各センサユニット１Ａ〜１ＩのセンサＣＰＵ１２は車内バス３０を介して各物標の物標情報を統合ＥＣＵ２０へ送信する。統合ＥＣＵ２０へ送信される物標情報には物標のＩＤ、位置（座標情報）、相対速度、および信頼度などが含まれる。
統合ＥＣＵ２０は各センサユニット１Ａ〜１Ｉから物標情報を受信し、車両１００の周囲に存在する物標を認識する。図１に示したように複数のセンサユニットで検出範囲が部分的に重なっているため複数のセンサユニットから同じ物標の物標情報がそれぞれ送られてくることがあるが、統合ＥＣＵ２０はそのような物標情報の重複を排除して物標を認識する。
統合ＥＣＵ２０は車輪速センサ４０から車両１００の車輪速情報を受信する。そして、統合ＥＣＵ２０は各センサユニット１Ａ〜１Ｉから受信した物標情報および車輪速センサ４０から受信した車輪速情報に基づいて自車両と衝突する危険性のある物標を特定し、当該物標との衝突を回避すべくブレーキ制御ＣＰＵ２１、前方衝突警報ＣＰＵ２２、後方衝突警報ＣＰＵ２３、後側方車両接近警報ＣＰＵ２４などに制御信号を送る。例えば、統合ＥＣＵ２０は各センサユニット１Ａ〜１Ｉから受信した物標情報および車輪速センサ４０から受信した車輪速情報に基づいて各物標の衝突予測時間（ＴＴＣ：Time To Collision）を計算して最も早く衝突する可能性のある物標を特定し、その物標との衝突を回避すべくブレーキ制御ＣＰＵ２１に適宜ブレーキ指令を出す。
このように統合ＥＣＵ２０には各センサユニット１Ａ〜１Ｉから多くの物標情報が送信されるため、統合ＥＣＵ２０の処理負荷が増大するばかりか各センサユニット１Ａ〜１Ｉと統合ＥＣＵ２０との間の通信で車内バス３０の帯域幅が圧迫されてしまう。そこで、本実施形態に係る車両用物標検出システム１０では各センサユニット１Ａ〜１Ｉから優先度の高い物標情報のみ統合ＥＣＵ２０へ送信し、優先度の低い物標情報は統合ＥＣＵ２０へ送信しないようにする。
物標に優先度を付与するために、本実施形態では、車両１００の周辺領域を複数のエリアに区画してエリアごとにスコア（エリアスコア）を設定する。図３は車両１００の周辺領域に定義された複数エリアの例示図である。図３の例では車両１００の周辺領域を７つのエリアに区画している。なお、図３において車両１００を点で表し、当該点から伸びる矢印は車両１００の進行方向を表す。
エリア１は車両直前方エリアに相当し、幅４０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ２０ｍ）、長さ６０ｍ（車両１００の中心から前方６０ｍ）の矩形領域である。エリア１の長さ６０ｍは車両１００の操舵回避限界に基づいて決定したものである。
エリア２はエリア１のさらに前方のエリアであり、幅１０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ５ｍ）、長さ１４０ｍ（車両１００の前方６０ｍから２００ｍ）の矩形領域である。エリア２の幅１０ｍは３車線分の幅を想定したものである。
エリア３は車両１００の左側方から左前方にかけての広い範囲をカバーするエリアである。エリア３は幅７０ｍ（車両１００の中心から左側方７０ｍ）、長さ２００ｍ（車両１００の中心から前方２００ｍ）の矩形領域からエリア１およびエリア２を除いた残りの領域である。
エリア４は車両１００の右側方から右前方にかけての広い範囲をカバーするエリアである。エリア４は幅７０ｍ（車両１００の中心から右側方７０ｍ）、長さ２００ｍ（車両１００の中心から前方２００ｍ）の矩形領域からエリア１およびエリア２を除いた残りの領域である。
エリア５は車両直後方エリアに相当し、幅２０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ１０ｍ）、長さ１５ｍ（車両１００の中心から後方１５ｍ）の矩形領域である。
エリア６はエリア５のさらに後方および両側方にかけてのエリアである。エリア６は幅６０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ３０ｍ）、長さ５０ｍ（車両１００の中心から後方５０ｍ）の矩形領域からエリア５を除いた残りの領域である。
エリア７はエリア６のさらに後方および両側方にかけてのエリアである。エリア７は幅１４０ｍ（車両１００の中心から左右それぞれ７０ｍ）、長さ１００ｍ（車両１００の中心から後方１００ｍ）の矩形領域からエリア５およびエリア６を除いた残りの領域である。
上記エリア１〜７のスコアは例えば次表のように設定する。
Figure 2018054470
すなわち、車両１００の前方、つまり進行方向のエリアおよび車両１００のすぐ周辺のエリアのスコアを高く設定する。
各センサユニット１Ａ〜１Ｉにおいて図略のメモリに、上記のエリアスコアを表すテーブルやエリア境界値などのエリアに関する情報などが格納されている。エリア境界値は、例えば車両１００の全長方向をｘ軸、車幅方向をｙ軸、車両１００の中心を原点とするＸＹ平面上の座標として与えられる。例えば、エリア１の境界値はｘ＝６０、ｙ＝±２０として与えられる。
各センサユニット１Ａ〜１ＩのセンサＣＰＵ１２は、センサ１１によって検出された各物標について上記のＸＹ平面上における座標を計算し、当該座標とエリア境界値とを比較して各物標がエリア１〜７のいずれに存在するかを判定する。そして、センサＣＰＵ１２は、各物標が存在するエリアのスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、優先度が高い順に所定数の物標の物標情報を統合ＥＣＵ２０へ送信し、それ以外の優先度の低い物標の物標情報は統合ＥＣＵ２０へ送信しないようにする。例えば、センサユニット１Ａによって検出される物標はエリア１〜４のいずれかに存在するが、エリア１、すなわち車両直前方エリアに存在する物標の物標情報が最優先で統合ＥＣＵ２０へ送信される。もしエリア１に存在する物標の数が所定数に満たなければ、エリア２やエリア３，４に存在する物標の物標情報が統合ＥＣＵ２０へ送信される。
車両１００が前進する場合と後退する場合とでは各物標の衝突リスクが違ってくる。例えば、車両１００が前進する場合には車両後方の物標よりも車両前方の物標の方が衝突リスクが高い。逆に、車両１００が後退する場合には車両前方の物標よりも車両後方の物標の方が衝突リスクが高い。そこで、車両１００の運転条件に応じてエリアのスコアを変更できるようにしてもよい。
例えば、車両１００が後退する場合の上記エリア１〜７のスコアを次のように設定する。
Figure 2018054470
表１（車両１００が前進する場合のエリアのスコア）と表２とを比較してわかるように、車両１００が後退する場合には車両１００の前方のエリアのスコアを低くし、車両１００の後方のエリアのスコアを高く設定する。例えば、車両前進時には車両直前方エリア（エリア１）および車両直後方エリア（エリア５）のスコアはそれぞれ“５０”、“１５”であるのに対して、車両後退時には逆に車両直後方エリア（エリア５）のスコアを最高点の“５０”にし、車両直前方エリア（エリア１）のスコアを“１５”にする。また、車両１００の後方の最遠方であるエリア７のスコアは車両前進時には“０”であるが、車両後退時には“１５”にする。
さらに車両１００の走行速度によっても各物標との衝突リスクが変わる。例えば、高速道路を走行する場合を想定すると、車両１００の前側方からの他車両の飛び出しは少なくなる一方、車両１００の後方からの他車両の追突の危険性が高まる。そこで車両１００が高速前進する場合の上記エリア１〜７のスコアを例えば次のように設定する。
Figure 2018054470
表１と表３とを比較してわかるように、車両１００が高速前進する場合には車両１００の前側方のエリア（エリア３、４）のスコアよりも車両直後方エリア（エリア５）のスコアの方を高く設定する。
また、駐車場などでの車両１００の切り返しを想定すると、車両１００の後方遠方に存在する物標よりも車両１００の直前方に存在する物標の方が衝突リスクが高いと考えられる。そこで車両１００が低速後退する場合の上記エリア１〜７のスコアを例えば次のように設定する。
Figure 2018054470
表２と表４とを比較してわかるように、車両１００が低速後退する場合には車両後方遠方エリア（エリア７）のスコアよりも車両直前方エリア（エリア１）のスコアの方を高く設定する。
以上のように車両１００の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するために、各センサユニット１Ａ〜１Ｉにおいて図略のメモリに車両前進時および車両後退時のそれぞれのエリアスコアを表すテーブルを格納しておく。各センサユニット１Ａ〜１ＩのセンサＣＰＵ１２は統合ＥＣＵ２０から車両１００の進行方向および走行速度に関する情報を受け、車両１００の進行方向および走行速度に応じて当該メモリにおいて適当なテーブルを参照し、各物標が存在するスコアに基づいて各物標の優先度を計算する。
なお、センサＣＰＵ１２は統合ＥＣＵ２０から送信される車輪速情報などから車両１００の進行方向および走行速度を判定するができる。また、車両１００の進行方向については、図略のシフトセンサの情報を各センサユニット１Ａ〜１Ｉへ直接入力、または各センサユニット１Ａ〜１Ｉへシフトセンサが統合ＥＣＵ２０からシフトセンサの情報を受信することで、判定することができる。
このように本実施形態に係る車両用物標検出システム１０によると、各センサユニット１Ａ〜１Ｉが所定の検出範囲において物標を漏れなく検出しつつ各センサユニット１Ａ〜１Ｉから統合ＥＣＵ２０へ送信される物標情報の数を制限することができる。これにより統合ＥＣＵ２０の処理負荷を軽減することができる。また、車内バス３０の帯域幅に余裕を持たせることができる。さらに、各センサユニット１Ａ〜１Ｉから統合ＥＣＵ２０へは優先度が高い物標の物標情報が送信されるため、衝突回避行動などの安全性を担保することができる。
また、各エリア１〜７を単純な矩形形状にしたことで、センサＣＰＵ１２において各物標の存在エリアの判定が各物標の座標とエリア境界値との単純比較で済むため、センサＣＰＵ１２の処理負荷を軽減することができる。これによりセンサＣＰＵ１２において物標検出処理が遅れるのを防ぐことができる。
また、車両１００の運転条件に応じてエリアスコアを変更できるようにしたため、車両１００の走行シーンに応じて各エリアのスコアを適切な値に設定することができ、ひいては衝突回避行動などの安全性をより確実なものにすることができる。
ところで、物標の優先度をエリアスコアのみで決定すると、最高点のエリアにおいて多数の物標が検出された場合にそれら物標の間で優劣を付けられなくなる。そこで、物標の優先度を決定する要素として車両１００から物標までの距離を反映したスコア（距離スコア）および車両１００に対する物標の相対速度を反映したスコア（相対速度スコア）を追加してもよい。エリアスコアをＳａ、距離スコアをＳｄ、相対速度スコアをＳｖとして、物標の優先度Ｐは例えば次式（１）で表される。
Ｐ＝Ｓａ＋Ｓｄ＋Ｓｖ … （１）
距離スコアＳｄは、車両１００から物標までの距離をｄ［ｍ］として例えば次式（２）で表される。
Ｓｄ＝α×１／ｄ … （２）
係数αは適当な正値である。すなわち、距離スコアＳｄは、物標が車両１００により近い位置に存在するほど高得点となる。
相対速度スコアＳｖは、車両１００に対する物標の相対速度をｖ［ｋｍ／ｈ］として例えば次式（３）で表される。
Ｓｖ＝β×ｖ … （３）
相対速度は物標が車両１００から遠ざかる場合には正値、物標が車両１００に近づく場合には負値として計算されることから、係数βは適当な負値に設定する。すなわち、相対速度スコアＳｖは、物標が車両１００に向かってより高速で近づくほど高得点となる。
なお、係数α、βは、センサ１１の分解能や検出範囲を考慮し、また、距離スコアＳｄと相対速度スコアＳｖの合計値がエリアスコアＳａの最小差分を超えないような値に設定することが好ましい。上記例ではエリア６の“５”とエリア７の“０”との差分である“５”がエリアスコアＳａの最小差分に該当する。したがって、好ましくは、係数α、βはＳｄ＋Ｓｖ＜５を満たすような値に設定する。これにより、物標の距離や相対速度よりも物標が存在するエリアを最優先に考慮して物標の優先度を決定することができる。
さらに好ましくは、係数α、βは、相対速度スコアＳｖよりも距離スコアＳｄの方が必ず大きくなるような値に設定する。上記例では距離スコアＳｄと相対速度スコアＳｖの合計値が“５”未満であることから、例えば距離スコアＳｄの最大値が“３”、相対速度スコアＳｖの最大値が“２”になるように係数α、βを設定する。これにより、物標の相対速度よりも物標の距離を優先して物標の優先度を決定することができる。例えば、同一エリアにおいて車両１００から遠く離れた対向車と車両１００により近い先行車が検出された場合、前者（遠くの対向車）よりも後者（近くの先行車）の方が優先度が高く計算される。
なお、センサ１１が物標の存在だけでなく物標の種別（例えば人か車両かなど）まで判別することができるようであれば、物標の優先度の計算に物標の種別を反映したスコアを含めてもよい。
次にセンサＣＰＵ１２による物標情報送信処理について説明する。図４はセンサＣＰＵ１２による物標情報送信処理のフローチャートである。
センサＣＰＵ１２はセンサ１１から物標検出信号を受けて各物標の物標情報を生成する（Ｓ１）。具体的には、センサＣＰＵ１２は各物標にユニークなＩＤを付与し、物標の座標、相対速度および信頼度を計算する。
次に、センサＣＰＵ１２は各物標がエリア１〜７のいずれに存在するかを判定する（Ｓ２）。上述したようにこのエリア判定は物標の座標とエリア境界値とを比較することで行うことができる。
各物標が存在するエリアの判定が終わると、センサＣＰＵ１２は図略のメモリに格納されたエリアスコアを参照して式（１）に従って各物標の優先度を計算する（Ｓ３）。このときセンサＣＰＵ１２は統合ＥＣＵ２０から車両１００の車輪速情報を受けて、車両１００の進行方向および走行速度に応じた適切なエリア情報を参照する。なお、車両１００の各所に複数のセンサユニット１Ａ〜１Ｉが設置されているが、いずれのセンサユニットでも物標の優先度計算は同じエリア情報および同じ計算式を用いて行うことが好ましい。このように各センサＣＰＵ１２で物標の優先度計算の基準を統一することで、センサの検出範囲の違いや検出性能差の影響を受けずに物標の優先度を計算することができる。
各物標の優先度の計算が終わると、センサＣＰＵ１２は優先度の高い順に所定数の物標情報を統合ＥＣＵ２０へ送信する（Ｓ４）。当該所定数は固定値であってもよいし、統合ＥＣＵ２０からの指示により適宜変更することもできる。なお、センサＣＰＵ１２は、統合ＥＣＵ２０から指定された物標（例えば統合ＥＣＵ２０が衝突回避行動の対象として監視中の物標）については優先度にかかわらず物標情報を必ず送信してもよい。
上記のステップＳ３で行われる優先度計算の一例を示す。図５はセンサユニット１Ｄ（フロントカメラ）によって検出される車両前方の物標の分布例を表す模式図である。いま走行中の車両１００の前方に物標Ａ〜Ｈが存在しているとする。例えば物標Ａは別の道路を車両１００と同方向に走行する車両である。物標Ｂは道路標識あるいは路肩に停車している車両である。物標Ｃ〜Ｆは車両１００の前方を走行する車両である。物標Ｇ、Ｈは対向車線を走行する車両である。なお、図５において車両１００および物標Ａ〜Ｈを表す点から伸びる矢印の向きはそれらの進行方向を表し、矢印の大きさは速度を表す。静止物である物標Ｂには矢印はない。かかる条件下における物標Ａ〜Ｈが存在するエリア、車両１００からの距離、車両１００に対する相対速度、優先度は次表に表すとおりである。式（２）の係数α＝３、式（３）の係数β＝−４×１０−７としている。同表は優先度の降順にソートされている。
Figure 2018054470
この優先度計算例からわかるように、最高点（エリアスコア＝５０）が設定されているエリア１に存在する物標Ｄ、Ｂの優先度が高い。その次の点（エリアスコア＝３０）が設定されているエリア２に存在する物標Ｃ、Ｅ、Ｆの優先度がその次に高く、エリア３、４（エリアスコア＝１５）に存在する物標Ａ、Ｇ、Ｈの優先度は低い。このようにエリアスコアが優先されて物標の優先度が計算される。
複数の物標が同一エリアに存在する場合には距離がより近い方が優先される。例えば物標Ｂ、Ｄはいずれもエリア１に存在するが、車両１００により近い物標Ｄの方が、相対速度がより負値で大きく距離がより遠い物標Ｂよりも優先度が高く計算される。
複数の物標が同一エリアに存在し、さらに距離も同じである場合には相対速度により優劣が決まる。例えば物標Ｃ、Ｆはいずれもエリア２に存在し、車両１００との距離も同じであるが、車両１００に対する相対速度がより負値で大きい物標Ｃの方が物標Ｆよりも優先度が高く計算される。
以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
１０ 車両用物標検出システム
２０ ＥＣＵ（中央制御ユニット）
３０ 車内バス
１Ａ〜１Ｉ センサユニット
１１ センサ
１２ センサＣＰＵ（センサ制御部）
１００ 車両

Claims (5)

  1. 車両の所定箇所に設置された複数のセンサユニットと、
    前記複数のセンサユニットと車内バスによって接続された中央制御ユニットとを備え、
    前記複数のセンサユニットのそれぞれが、車両周囲の物標を検出するセンサと、前記センサによって検出された各物標の物標情報を生成して前記車内バスを介して前記中央制御ユニットへ前記物標情報を送信するセンサ制御部とを有し、
    前記センサ制御部が、前記センサによって検出された各物標が、前記車両の周辺領域を複数に区画した複数のエリアのいずれに存在するかを判定し、これらエリアに設定されたスコアに基づいて各物標の優先度を計算し、前記優先度が高い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信するが前記優先度が低い物標の物標情報を前記中央制御ユニットへ送信しないように構成され、かつ、前記車両の運転条件に応じて各エリアのスコアを変更するように構成されている、車両用物標検出システム。
  2. 前記運転条件が前記車両の進行方向を含む、請求項１に記載の車両用物標検出システム。
  3. 前記運転条件が前記車両の速度を含む、請求項１または請求項２に記載の車両用物標検出システム。
  4. 前記複数のエリアが車両前側方エリアおよび車両直後方エリアを含み、
    前記センサ制御部が、前記車両が高速で前進する場合において車両直後方エリアのスコアを車両前側方エリアのスコアよりも大きくするように構成されている、請求項３に記載の車両用物標検出システム。
  5. 前記複数のエリアが車両直前方エリアおよび車両後方遠方エリアを含み、
    前記センサ制御部が、車両が低速で後退する場合において車両直前方エリアのスコアを車両後方遠方エリアのスコアよりも大きくするように構成されている、請求項３に記載の車両用物標検出システム。
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