JP2018200267A - 上方構造物判定装置及び運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両前方の物標が上方構造物か否かを高精度に判定すること。【解決手段】車両に搭載される上方構造物判定装置は、物標情報取得装置、路面高さ取得装置、及び判定装置を備える。物標情報取得装置は、センサを用いて車両の前方の物標を検出し、車両に対する物標の相対位置及び相対高さを取得する。路面高さ取得装置は、物標の相対位置における路面である物標下路面に関して、車両に対する相対高さを路面高さとして取得する。物標の相対高さと路面高さとの差が閾値を超えた場合、判定装置は、当該物標を車両の高さよりも上方に存在する上方構造物として判定する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に搭載される上方構造物判定装置及び運転支援システムに関する。

車両に搭載される運転支援システムは、車両の運転を支援する運転支援制御を行う。そのような運転支援制御として、追従走行制御や衝突回避制御が知られている。

追従走行制御は、設定された車間距離を保ちながら先行車両に追従するための制御である。先行車両との車間距離が設定値を下回った場合、運転支援システムは、制動装置を自動的に作動させ、車両を減速させる。

衝突回避制御は、進路上の障害物（他車両、自転車、歩行者等）との衝突を回避するための制御である。障害物との衝突の可能性が高いと判断した場合、運転支援システムは、制動装置を自動的に作動させ、車両を減速させる。

追従走行制御と衝突回避制御のいずれの場合であっても、車載センサを用いて、車両前方の障害物や先行車両を「対象物」として認識する必要がある。但し、車載センサは、路面上に存在する障害物や先行車両だけでなく、路面の上方に設置された標識、看板、高架物、オーバーブリッジ等の「上方構造物」も検出する。そのような上方構造物が障害物や先行車両として誤判定されると、不要な減速が発生する可能性がある。不要な減速（誤減速）の発生は、ドライバに違和感や不安感を感じさせ、また、運転支援システムに対する信頼性を低下させる。従って、運転支援制御を行う際には上方構造物を正確に認識することが重要である。

特許文献１は、車両用障害物認識装置を開示している。その車両用障害物認識装置は、レーダー手段を用いて、車両の前方に存在する障害物を検出し、また、当該障害物の高さ方向位置を検出する。検出した障害物の高さ方向位置が通常の車両ではとり得ない領域に少なくとも一度でも存在した場合、車両用障害物認識装置は、“当該障害物は車両ではない”と判断する。

特許第３６８４７７６号公報

上述の通り、車両前方の物標が上方構造物か否かを判定することは、運転支援制御等において重要である。しかしながら、上記の特許文献１に開示された技術の場合、車両に対する障害物の高さ方向位置しか考慮されていないため、次のような誤判定が発生する可能性がある。例えば、車両の前方に上り坂が存在するとき、その上り坂で走行あるいは停止している先行車両が“非車両（車両ではない）”と誤判定される。他の例として、車両の前方に下り坂が存在し、その下り坂の上方に設置されている上方構造物が車両の正面に位置する場合、その上方構造物は“車両（上方構造物ではない）”と誤判定される。

本発明の１つの目的は、車両前方の物標が上方構造物か否かを高精度に判定することができる技術を提供することにある。

第１の発明は、車両に搭載される上方構造物判定装置を提供する。
その上方構造物判定装置は、
センサを用いて前記車両の前方の物標を検出し、前記車両に対する前記物標の相対位置及び相対高さを取得する物標情報取得装置と、
前記物標の前記相対位置における路面である物標下路面に関して、前記車両に対する相対高さを路面高さとして取得する路面高さ取得装置と、
前記物標の前記相対高さと前記路面高さとの差が閾値を超えた場合、前記物標を前記車両の高さよりも上方に存在する上方構造物として判定する判定装置と
を備える。

第２の発明は、第１の発明において、更に次の特徴を有する。
前記路面高さ取得装置は、３次元地図情報、前記車両の位置方位情報、及び前記物標の前記相対位置に基づいて、前記路面高さを取得する。

第３の発明は、第１の発明において、更に次の特徴を有する。
前記センサは、前記車両の周囲の環境を計測する。
前記路面高さ取得装置は、
前記センサによる計測結果に基づいて前記車両の前方の複数の路面点を検出し、前記複数の路面点から前記車両の前方の路面を推定する路面推定部と、
前記物標の前記相対位置及び前記推定した路面から前記路面高さを算出する路面高さ算出部と
を備える。

第４の発明は、第３の発明において、更に次の特徴を有する。
前記路面推定部は、前記センサによる前記計測結果から前記複数の路面点を直接特定する。

第５の発明は、第３の発明において、更に次の特徴を有する。
前記路面推定部は、前記センサによる前記計測結果に基づいて、前記路面からの高さが既知である特定構造物を複数検出する。
更に、前記路面推定部は、前記複数の特定構造物のそれぞれの相対位置及び相対高さに基づいて、前記複数の路面点を推定する。

第６の発明は、第３の発明において、更に次の特徴を有する。
前記路面推定部は、前記センサによる前記計測結果に基づいて、路側に設置された路側構造物を検出する。
更に、前記路面推定部は、前記路側構造物の下端に相当する複数のセンサ計測点を、前記複数の路面点として推定する。

第７の発明は、第３の発明において、更に次の特徴を有する。
前記路面推定部は、前記センサによる前記計測結果に基づいて、前記車両の前方の複数の移動物標を検出する。
更に、前記路面推定部は、前記複数の移動物標のそれぞれの相対位置及び相対高さに基づいて、前記複数の路面点を推定する。

第８の発明は、第３から第７の発明のいずれかにおいて、更に次の特徴を有する。
前記路面高さ取得装置は、更に、前記推定した路面の形状情報を位置方位情報と関連付けて記憶する推定路面記憶部を備える。
前記車両が過去と同じ道路を走行する場合、前記路面高さ算出部は、前記推定した路面の形状情報を前記推定路面記憶部から読み出して利用する。

第９の発明は、車両に搭載される運転支援システムを提供する。
その運転支援システムは、
第１から第８の発明のいずれかに係る上方構造物判定装置と、
運転支援制御を行う運転支援制御装置と
を備える。
前記運転支援制御は、前記車両の前方の対象物との衝突を回避する衝突回避制御と、設定された車間距離を保ちながら対象物に追従する追従走行制御との少なくとも一方を含む。
前記運転支援制御装置は、前記上方構造物を前記運転支援制御における前記対象物から除外する。

第１の発明によれば、上方構造物判定において、物標の相対高さだけでなく、物標直下の物標下路面の路面高さも考慮される。路面高さも考慮して上方構造物判定を行うことによって、上記の特許文献１に開示された技術の場合のような誤判定が防止される。例えば、車両の前方に上り坂が存在するとき、その上り坂で走行あるいは停止している先行車両は“上方構造物ではない”と正しく判定される。他の例として、車両の前方に下り坂が存在し、その下り坂の上方に設置されている上方構造物が車両の正面に位置する場合に、その上方構造物は“上方構造物である”と正しく判定される。すなわち、本発明によれば、車両の前方の物標が上方構造物か否かを高精度に判定することが可能となる。

第２の発明によれば、３次元地図情報を用いることによって、物標下路面の路面高さを高精度に取得することが可能である。

第３から第７の発明によれば、センサによる計測結果に基づいて、車両前方の複数の路面点が検出され、それら複数の路面点から車両前方の路面が推定される。そのような推定路面を用いることによっても、物標下路面の路面高さを取得することが可能である。

第８の発明によれば、第３から第７の発明のいずれかにおいて推定された推定路面の形状情報が、位置方位情報と関連付けられ、推定路面記憶部に記憶される。従って、車両が過去と同じ道路を走行する場合、推定路面の形状情報を推定路面記憶部から読み出して利用することができる。路面推定処理が省略されるため、路面高さの取得に要する計算負荷及び計算時間が軽減される。

第９の発明に係る運転支援システムは、第１から第８の発明のいずれかに係る上方構造物判定装置による高精度の判定結果を利用する。より詳細には、上方構造物判定装置が前方物標は上方構造物であると判定した場合、運転支援制御装置は、その前方物標（上方構造物）を運転支援制御における対象物から除外する。上述の通り、上方構造物が高精度に判定され、誤判定が抑制されているため、不要な減速（誤減速）の発生が抑制される。不要な減速の発生が抑制されるため、ドライバの違和感及び不安感が軽減される。このことは、運転支援システムに対する信頼性の向上に寄与する。

本発明の実施の形態に係る車両及び前方物標の例を示す概略図である。 従来技術において誤判定が発生し得る状況の一例を示す概略図である。 従来技術において誤判定が発生し得る状況の他の例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定処理を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定処理をより詳細に説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置による上方構造物判定処理を要約的に示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第１の例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第２の例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第２の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第３の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第４の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第５の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置の路面高さ取得装置の第６の例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る上方構造物判定装置を利用した運転支援システムの構成を示すブロック図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
図１は、本実施の形態に係る車両１及び前方物標の例を示す概略図である。車両１は、路面ＲＳ上をＸ方向に走行している。つまり、Ｘ方向は、車両１の進行方向を表している。Ｚ方向は、Ｘ方向と直交しており、上方向、つまり、路面ＲＳから離れる方向を表している。車両１に固定された車両座標系は、これらＸ方向及びＺ方向で規定される。

車両１の前方には前方物標が存在している。図１には、前方物標の例として、先行車両２と上方構造物３が示されている。先行車両２は、車両１の前方において車両１と同じ車線を走行している。この先行車両２は、路面ＲＳ上に存在している。一方、上方構造物３は、路面ＲＳからＺ方向に離れて存在している。特に、上方構造物３は、車両１の高さよりも上方に存在している。そのような上方構造物３としては、標識、看板、高架物、オーバーブリッジ等が例示される。

車両１は、センサを用いて、前方物標を検出することができる。検出される前方物標には、先行車両２だけでなく、車両１と衝突するおそれのない上方構造物３も含まれる。そこで、上方構造物３を識別すること、つまり、検出した前方物標が上方構造物３か否かを判定することを考える。

まず、比較例として、特許文献１に開示されている判定手法を考える。特許文献１の判定手法によれば、レーダー手段を用いることによって、車両に対する障害物の高さ方向位置が検出される。そして、検出した障害物の高さ方向位置が通常の車両ではとり得ない領域に少なくとも一度でも存在した場合、当該障害物は、“車両ではない”と判定される。しかしながら、このような判定手法では、誤判定が発生する可能性がある。

図２は、誤判定が発生し得る状況の一例を示している。図２に示される例では、車両１の前方に下り坂が存在している。その下り坂の上方には、上方構造物３が設置されている。その上方構造物３は、車両１の現在位置から見ると真正面（Ｘ方向）に位置している。このような状況において、特許文献１の判定手法は、車両１の真正面に位置する上方構造物３を“先行車両２（上方構造物３ではない）”と誤判定してしまう。車両１も下り坂に入り、上方構造物３に近づくと、誤判定は解消されるかもしれないが、判定の遅れは車両制御の遅れを招き、好ましくない。

図３は、誤判定が発生し得る状況の他の例を示している。図３に示される例では、車両１の前方に上り坂が存在している。その上り坂では、先行車両２が走行あるいは停止している。つまり、先行車両２は、車両１から見て斜め前方に位置している。このような状況において、特許文献１の判定手法は、車両１の斜め前方に位置する先行車両２を“非車両（車両ではない）”と誤判定してしまう。先行車両２を非車両と誤判定することは、安全面から特に好ましくない。

本実施の形態は、図２及び図３で示されたような誤判定を防止し、前方物標が上方構造物３か否かを精度良く判定することができる技術を提供する。

図４は、本実施の形態に係る上方構造物判定処理を説明するための概念図である。本実施の形態では、路面ＲＳを基準として、車両群が存在し得る領域を考える。車両群が存在し得る領域は、以下「車両領域ＶＲＮＧ」と呼ばれる。図４に示されるように、車両領域ＶＲＮＧは、路面ＲＳから一定の高さΔｔｈの領域として定義される。例えば、一定の高さΔｔｈは、法規により定められる上方構造物３の最低地上高である。

本実施の形態によれば、センサによって検出された前方物標が車両領域ＶＲＮＧ内に存在する場合、その前方物標は上方構造物３ではないと判定される。一方、検出された前方物標が車両領域ＶＲＮＧ外に存在する場合、その前方物標は上方構造物３であると判定される。図４に示される例では、車両１の前方の物標Ｔ１は上方構造物３ではないと判定され、物標Ｔ２は上方構造物３であると判定される。

図５は、本実施の形態に係る上方構造物判定処理をより詳細に説明するための概念図である。以下の説明において、車両１に対する「相対位置」とは、車両１から見たＸ方向位置、すなわち、車両１に固定された車両座標系におけるＸ方向位置を意味する。また、車両１に対する「相対高さ」とは、車両１から見たＺ方向位置、すなわち、車両１に固定された車両座標系におけるＺ方向位置を意味する。

図５において、車両１の前方に物標Ｔが存在している。車両１に対する物標Ｔの相対位置及び相対高さは、それぞれ、「物標位置Ｘｔ」及び「物標高さＨｔ」である。物標Ｔの物標位置Ｘｔにおける路面ＲＳ、すなわち、物標Ｔの直下の路面ＲＳは、「物標下路面ＲＳｔ」である。その物標下路面ＲＳｔの車両１に対する相対高さは、「路面高さＨｒｓ」である。また、物標位置Ｘｔにおける車両領域ＶＲＮＧの上限の相対高さは、「車両領域上限高さＨｔｈ」である。車両領域上限高さＨｔｈは、路面高さＨｒｓと上記の一定の高さΔｔｈの和で与えられる（Ｈｔｈ＝Ｈｒｓ＋Δｔｈ）。一定の高さΔｔｈは、以下「閾値Δｔｈ」と呼ばれる。

次の関係式（１）あるいは（２）が成立する場合、物標Ｔは上方構造物３ではないと判定される。尚、関係式（１）と（２）は等価である。
（１）Ｈｔ≦Ｈｔｈ
（２）ΔＨ＝Ｈｔ−Ｈｒｓ≦Δｔｈ
関係式（１）は、物標高さＨｔが車両領域上限高さＨｔｈ以下であること、つまり、物標Ｔが車両領域ＶＲＮＧ内に存在していることを意味している。関係式（２）は、物標高さＨｔと路面高さＨｒｓとの差ΔＨが閾値Δｔｈ以下であることを意味している。

一方、次の関係式（３）あるいは（４）が成立する場合、物標Ｔは上方構造物３であると判定される。尚、関係式（３）と（４）は等価である。
（３）Ｈｔ＞Ｈｔｈ
（４）ΔＨ＝Ｈｔ−Ｈｒｓ＞Δｔｈ
関係式（３）は、物標高さＨｔが車両領域上限高さＨｔｈよりも高いこと、つまり、物標Ｔが車両領域ＶＲＮＧ外に存在していることを意味している。関係式（４）は、物標高さＨｔと路面高さＨｒｓとの差ΔＨが閾値Δｔｈを超えていることを意味している。

このように、本実施の形態によれば、上方構造物判定において、物標Ｔの物標高さＨｔだけでなく、物標Ｔの直下の物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓも考慮される。路面高さＨｒｓも考慮して上方構造物判定を行うことによって、少なくとも図２及び図３で例示されたような誤判定は防止される。具体的には、図２で示された状況において、車両１の真正面に位置する上方構造物３は、“上方構造物３である”と正しく判定される。図３で示された状況において、車両１の斜め前方に位置する先行車両２は、“上方構造物３ではない”と正しく判定される。すなわち、本実施の形態によれば、車両１の前方の物標が上方構造物３か否かを高精度に判定することが可能となる。

以下、本実施の形態に係る上方構造物判定処理を実現するための構成を説明する。

２．上方構造物判定装置
図６は、本実施の形態に係る上方構造物判定装置１００の構成を示すブロック図である。上方構造物判定装置１００は、車両１に搭載されており、車両１の前方に存在する前方物標が上方構造物３であるか否かを判定する。詳細には、上方構造物判定装置１００は、物標情報取得装置１０、路面高さ取得装置２０、及び判定装置３０を備えている。

図７は、本実施の形態に係る上方構造物判定装置１００による上方構造物判定処理を要約的に示すフローチャートである。以下、図６及び図７を参照して、物標情報取得装置１０、路面高さ取得装置２０、及び判定装置３０のそれぞれについて説明する。

２−１．物標情報取得装置１０
物標情報取得装置１０は、物標情報取得処理を行う（ステップＳ１０）。具体的には、物標情報取得装置１０は、車両１の前方の物標Ｔを検出し、検出した物標Ｔの物標位置Ｘｔ及び物標高さＨｔを取得する。そのような物標情報取得処理を行うために、物標情報取得装置１０はセンサ４０を利用する。

センサ４０は、車両１に搭載されており、車両１の周囲の環境を計測する。センサ４０としては、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）、ミリ波レーダー、カメラ、ソナー、赤外線センサ、等が例示される。センサ４０として、上記例のうち複数の組み合わせが用いられてもよい。

物標情報取得装置１０は、センサ４０を用いて物標Ｔを検出し、検出した物標Ｔの物標位置Ｘｔ及び物標高さＨｔを取得する。センサ４０による計測結果に基づいて、物標Ｔを検出し、物標位置Ｘｔ及び物標高さＨｔを算出する手法は周知であるため、その詳細な説明はここでは省略する。複数の物標Ｔを検出した場合、物標情報取得装置１０は、各々の物標Ｔについて物標位置Ｘｔ及び物標高さＨｔを取得する。

尚、物標高さＨｔとしては、物標Ｔの代表点の相対高さが用いられる。例えば、物標Ｔの代表点は、物標Ｔの下端である。あるいは、物標Ｔの上端、中心点、特徴点等が、物標Ｔの代表点として用いられてもよい。

物標情報取得装置１０は、各物標Ｔの物標位置Ｘｔを示す情報を路面高さ取得装置２０に出力する。また、物標情報取得装置１０は、各物標Ｔの物標高さＨｔを示す情報を、判定装置３０に出力する。

２−２．路面高さ取得装置２０
路面高さ取得装置２０は、路面高さ取得処理を行う（ステップＳ２０）。具体的には、路面高さ取得装置２０は、物標情報取得装置１０から、物標Ｔの物標位置Ｘｔを示す情報を受け取る。そして、路面高さ取得装置２０は、その物標位置Ｘｔにおける路面ＲＳである物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを取得する。路面高さＨｒｓの取得方法としては、様々な例が考えられる。路面高さＨｒｓの取得方法の様々な例については、後に詳しく説明される。

路面高さ取得装置２０は、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを示す情報を、判定装置３０に出力する。

２−３．判定装置３０
判定装置３０は、物標情報取得装置１０によって検出された物標Ｔが上方構造物３か否かを判定する判定処理を行う（ステップＳ３０）。複数の物標Ｔが検出された場合、各々の物標Ｔについて判定処理が行われる。

より詳細には、判定装置３０は、物標情報取得装置１０から、物標Ｔの物標高さＨｔを示す情報を受け取る。また、判定装置３０は、路面高さ取得装置２０から、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを示す情報を受け取る。更に、判定装置３０は、閾値Δｔｈを示す情報を取得する。閾値Δｔｈは、所定値（例えば、法規により定められる上方構造物３の最低地上高）であり、記憶装置に予め格納されている。判定装置３０は、記憶装置から閾値Δｔｈを読み出す。

判定装置３０は、物標高さＨｔ、路面高さＨｒｓ、閾値Δｔｈ、及び上記の関係式（１）〜（４）に基づいて、物標Ｔが上方構造物３か否かを判定することができる。例えば、判定装置３０は、関係式（１）あるいは（２）が成立するか否かを判定する（ステップＳ３１）。関係式（１）あるいは（２）が成立する場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、判定装置３０は、物標Ｔは上方構造物３ではないと判定する（ステップＳ３２）。それ以外の場合、すなわち、関係式（３）あるいは（４）が成立する場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、判定装置３０は、物標Ｔを上方構造物３として判定する（ステップＳ３３）。

判定装置３０は、一定期間の間に関係式（３）あるいは（４）が成立する回数をカウントし、その回数が所定の閾値に到達した場合に、物標Ｔを上方構造物３として判定してもよい（ステップＳ３３）。

判定処理における物標高さＨｔや路面高さＨｒｓとして、各サイクル毎に得られる値がそのまま用いられてもよいし、あるいは、平滑化処理によって得られる平滑値が用いられてもよい。平滑値を用いる場合、例えば、複数サイクルにわたって得られた時系列値の平均値あるいは中央値が算出される。あるいは、時系列値にローパスフィルタやカルマンフィルタを適用することによって、平滑値が算出されてもよい。ＲＡＮＳＡＣやＭ推定等のロバスト推定が利用されてもよい。平滑値を用いて判定処理を行うことによって、車体の揺れや振動の判定結果に対する影響を軽減することが可能となる。

２−４．ＥＣＵ
上方構造物判定装置１００におけるデータ処理は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現される。ＥＣＵは、プロセッサ、記憶装置、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。プロセッサが記憶装置に格納されたプログラムを実行することによって、各種データ処理が実現される。

上述の物標情報取得装置１０、路面高さ取得装置２０、及び判定装置３０は、それぞれ別のＥＣＵを備えていてもよいし、１つのＥＣＵを共有していてもよい。物標情報取得装置１０、路面高さ取得装置２０、及び判定装置３０の構成は、部分的に共通化されていてもよい。

３．路面高さ取得装置２０の様々な例
以下、本実施の形態に係る路面高さ取得装置２０の様々な例について説明する。

３−１．第１の例
図８は、本実施の形態に係る路面高さ取得装置２０の第１の例を示すブロック図である。第１の例において、路面高さ取得装置２０は、ＧＰＳ受信器５０、３次元地図データベース６０、及び路面高さ取得部２１を備えている。

ＧＰＳ受信器５０は、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号を受信し、受信信号に基づいて車両１の位置及び方位を算出する。ＧＰＳ受信器５０は、算出した位置及び方位を示す位置方位情報を路面高さ取得部２１に送る。

３次元地図データベース６０は、道路の３次元位置を示す３次元地図情報のデータベースである。３次元位置は、例えば、緯度、経度、及び基準点に対する相対高さで構成される。この３次元地図データベース６０は、所定の記憶装置に格納されている。

路面高さ取得部２１は、ＧＰＳ受信器５０から位置方位情報を受け取る。そして、路面高さ取得部２１は、車両１の現在位置の周辺の３次元地図情報を、上記の３次元地図データベース６０から取得する。また、路面高さ取得部２１は、物標情報取得装置１０から、物標Ｔの物標位置Ｘｔを示す情報を受け取る。そして、路面高さ取得部２１は、車両１の位置方位情報、物標位置Ｘｔ（物標Ｔの相対位置）、及び３次元地図情報から、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを取得する。尚、路面高さ取得部２１は、ＥＣＵによって実現される。

本例によれば、３次元地図情報を用いることによって、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを高精度に取得することが可能である。

３−２．第２の例
図９は、本実施の形態に係る路面高さ取得装置２０の第２の例を示すブロック図である。第２の例において、路面高さ取得装置２０は、センサ４０、路面推定部２２、及び路面高さ算出部２３を備えている。

上述の通り、センサ４０は、車両１の周囲の環境を計測する。そのようなセンサ４０としては、ライダー（ＬＩＤＡＲ）、レーダー、カメラ、ソナー、赤外線センサ、等が例示される。路面推定部２２は、センサ４０による計測結果に基づいて、車両１の前方の路面ＲＳを推定する。

図１０は、第２の例における路面推定方法を説明するための概念図である。路面推定部２２は、センサ４０による計測結果に基づいて、車両１の前方に存在する複数の路面点Ｐｒｓを検出する。路面点Ｐｒｓとは、ある位置における路面ＲＳを示す点である。図１０には、４つの位置のそれぞれにおける４つの路面点Ｐｒｓ［１］〜Ｐｒｓ［４］が例示されている。但し、検出される路面点Ｐｒｓの数は４に限られない。

例えば、センサ４０が多眼カメラ（ステレオカメラ）を含む場合を考える。多眼カメラは、車両１の前方の路面ＲＳを撮像する。路面推定部２２は、多眼カメラによる撮像結果から、路面ＲＳ上の特徴箇所を路面点Ｐｒｓとして抽出することができる。この場合の特徴箇所としては、白線、標示、微細な凹凸、テクスチャ（模様）がある箇所、等が挙げられる。

他の例として、センサ４０がライダーを含む場合を考える。ライダーから放射されるレーザービームは、路面ＲＳ上の白線や標示といった特徴箇所において強く反射される。そのような高い反射率を有する特徴箇所を、路面点Ｐｒｓとして用いることができる。すなわち、路面推定部２２は、ライダーによる計測結果から、レーザービームの反射率が高い特徴箇所を路面点Ｐｒｓとして抽出することができる。

センサ４０がレーダーを含む場合も同様である。レーダーから放射される電磁波は、路面ＲＳ上の特徴箇所において強く反射される。路面推定部２２は、レーダーによる計測結果から、電磁波の反射率が高い特徴箇所を路面点Ｐｒｓとして抽出することができる。

このように、路面推定部２２は、センサ４０による計測結果から、複数の路面点Ｐｒｓを直接特定することができる。また、路面推定部２２は、センサ４０による計測結果から、各路面点Ｐｒｓの相対位置及び相対高さを検出することができる。従って、路面推定部２２は、複数の路面点Ｐｒｓから、車両１の前方の路面ＲＳを推定することができる。例えば、複数の路面点Ｐｒｓを３次元曲面でフィッティングすることによって、路面ＲＳを推定することができる。路面推定部２２によって推定される路面ＲＳは、以下「推定路面ＲＳｅ」と呼ばれる。

再度図９を参照して、路面高さ算出部２３は、路面推定部２２から推定路面ＲＳｅの形状（相対位置、相対高さ）に関する情報を受け取る。また、路面高さ算出部２３は、物標情報取得装置１０から、物標Ｔの物標位置Ｘｔを示す情報を受け取る。そして、路面高さ算出部２３は、物標位置Ｘｔ（物標Ｔの相対位置）及び推定路面ＲＳｅから、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを算出する。

尚、路面推定部２２と路面高さ算出部２３は、ＥＣＵによって実現される。また、センサ４０を利用する本例の路面高さ取得装置２０の構成は、上述の物標情報取得装置１０と共通化されていてもよい。

３−３．第３の例
第３の例における路面高さ取得装置２０の構成は、上述の図９で示されたものと同じである。第３の例は、路面推定部２２による推定路面ＲＳｅの決定方法において、第２の例と異なっている。

図１１は、第３の例における路面推定方法を説明するための概念図である。図１１に示される例では、路面ＲＳからの高さが既知である特定構造物４が、路面ＲＳ上に複数設置されている。そのような特定構造物４として、デリニエータ、ガードレール、等が例示される。

路面推定部２２は、センサ４０による計測結果に基づいて、複数の特定構造物４を検出及び識別する。特定構造物４の検出処理は、上述の物標情報取得装置１０による物標検出処理と同様である。従って、物標情報取得装置１０と路面高さ取得装置２０が共通化されていてもよい。特定構造物４の識別処理は、形状、レーン境界との位置関係、等に基づいて行われる。

特定構造物４の路面ＲＳからの高さは既知であり、路面推定部２２は、その既知の高さに関する情報を予め保持している。従って、路面推定部２２は、既知の高さと、複数の特定構造物４のそれぞれの検出情報（相対位置及び相対高さ）に基づいて、複数の路面点Ｐｒｓを推定することができる。図１１に示される例では、路面推定部２２は、複数の特定構造物４［１］〜４［４］を検出し、それら複数の特定構造物４［１］〜４［４］のそれぞれの検出情報に基づいて複数の路面点Ｐｒｓ［１］〜Ｐｒｓ［４］を推定している。

その後は、第２の例の場合と同様である。路面推定部２２は、複数の路面点Ｐｒｓから推定路面ＲＳｅを決定する。そして、路面高さ算出部２３は、物標位置Ｘｔ及び推定路面ＲＳｅから、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを算出する。

３−４．第４の例
第４の例における路面高さ取得装置２０の構成は、上述の図９で示されたものと同じである。第４の例は、路面推定部２２による推定路面ＲＳｅの決定方法において、第２の例と異なっている。

図１２は、第４の例における路面推定方法を説明するための概念図である。図１２に示される例では、路側構造物５（側方構造物）が路側に設置されている。路側構造物５としては、防音壁、縁石、等が例示される。

路面推定部２２は、センサ４０による計測結果に基づいて、路側構造物５を検出及び識別する。路側構造物５の検出処理は、上述の物標情報取得装置１０による物標検出処理と同様である。従って、物標情報取得装置１０と路面高さ取得装置２０が共通化されていてもよい。路側構造物５の識別処理は、形状、レーン境界との位置関係、等に基づいて行われる。

図１２に示されるように、路側構造物５は、多数のセンサ計測点ＤＰにおいて計測されている。センサ計測点ＤＰとは、センサ４０によって計測された点（測距点）である。本例では、路側構造物５を示す多数のセンサ計測点ＤＰのうち下端に存在するものが、路面ＲＳを示す路面点Ｐｒｓとして用いられる。すなわち、路面推定部２２は、路側構造物５の下端に相当する複数のセンサ計測点ＤＰを、複数の路面点Ｐｒｓとして推定する。

その後は、第２の例の場合と同様である。路面推定部２２は、複数の路面点Ｐｒｓから推定路面ＲＳｅを決定する。そして、路面高さ算出部２３は、物標位置Ｘｔ及び推定路面ＲＳｅから、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを算出する。

３−５．第５の例
第５の例における路面高さ取得装置２０の構成は、上述の図９で示されたものと同じである。第５の例は、路面推定部２２による推定路面ＲＳｅの決定方法において、第２の例と異なっている。

図１３は、第５の例における路面推定方法を説明するための概念図である。図１３に示される例では、車両１の前方の路面ＲＳ上に移動物標６が存在している。移動物標６としては、先行車両が例示される。

路面推定部２２は、センサ４０による計測結果に基づいて、車両１の前方の複数の移動物標６を検出する。移動物標６の検出処理は、上述の物標情報取得装置１０による物標検出処理と同様である。従って、物標情報取得装置１０と路面高さ取得装置２０が共通化されていてもよい。

路面推定部２２は、複数の移動物標６のそれぞれの検出情報（相対位置及び相対高さ）に基づいて、複数の路面点Ｐｒｓを推定することができる。図１３に示される例では、路面推定部２２は、複数の移動物標６［１］〜６［４］を検出し、それら複数の移動物標６［１］〜６［４］のそれぞれの検出情報に基づいて複数の路面点Ｐｒｓ［１］〜Ｐｒｓ［４］を推定している。

その後は、第２の例の場合と同様である。路面推定部２２は、複数の路面点Ｐｒｓから推定路面ＲＳｅを決定する。そして、路面高さ算出部２３は、物標位置Ｘｔ及び推定路面ＲＳｅから、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを算出する。

３−６．第６の例
図１４は、本実施の形態に係る路面高さ取得装置２０の第６の例を示すブロック図である。第６の例において、路面高さ取得装置２０は、ＧＰＳ受信器５０、路面推定部２２、推定路面記憶部２４、及び路面高さ算出部２５を備えている。

ＧＰＳ受信器５０は、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号を受信し、受信信号に基づいて車両１の位置及び方位を算出する。ＧＰＳ受信器５０は、算出した位置及び方位を示す位置方位情報を、推定路面記憶部２４及び路面高さ算出部２５に送る。

路面推定部２２は、上記の第２〜第５の例のいずれかで説明された路面推定部２２と同じである。路面推定部２２は、上記の第２〜第５の例のいずれかで説明された路面推定方法により、推定路面ＲＳｅを決定する。

推定路面記憶部２４は、ＧＰＳ受信器５０から位置方位情報を受け取り、路面推定部２２から推定路面ＲＳｅの形状情報を受け取る。そして、推定路面記憶部２４は、推定路面ＲＳｅの形状情報を位置方位情報と関連付けて記憶する。尚、推定路面記憶部２４は、所定の記憶装置によって実現される。

本例によれば、車両１が過去と同じ道路を走行する場合、推定路面記憶部２４に記憶されている推定路面ＲＳｅの情報が利用される。言い換えれば、過去に走行した道路に関しては、路面推定処理が省略される。

より詳細には、路面高さ算出部２５は、ＧＰＳ受信器５０から位置方位情報を受け取る。そして、路面高さ算出部２５は、現在位置の近傍の推定路面ＲＳｅに関する形状情報が推定路面記憶部２４に記憶されているか否かを確認する。現在位置の近傍の推定路面ＲＳｅの形状情報が推定路面記憶部２４に記憶されている場合、路面高さ算出部２５は、当該推定路面ＲＳｅの形状情報を推定路面記憶部２４から読み出す。

更に、路面高さ算出部２５は、物標情報取得装置１０から、物標Ｔの物標位置Ｘｔを示す情報を受け取る。そして、路面高さ算出部２５は、物標位置Ｘｔ（物標Ｔの相対位置）及び推定路面ＲＳｅから、物標下路面ＲＳｔの路面高さＨｒｓを算出する。尚、路面高さ算出部２５は、ＥＣＵによって実現される。

このように、本例によれば、車両１が過去と同じ道路を走行する場合、路面高さ算出部２５は、推定路面ＲＳｅの形状情報を推定路面記憶部２４から読み出して利用する。路面推定部２２による路面推定処理が省略されるため、路面高さＨｒｓの取得に要する計算負荷及び計算時間が軽減される。

３−７．第７の例
上述の第１〜第６の例のうち複数を適宜組み合わせることも可能である。

例えば、路面高さ取得装置２０は、複数の例のそれぞれに係る手法を実施することによって、単一の物標Ｔについて複数種類の路面高さＨｒｓを取得する。そして、路面高さ取得装置２０は、複数種類の路面高さＨｒｓから、１つの代表的な路面高さＨｒｓを算出する。例えば、路面高さ取得装置２０は、複数種類の路面高さＨｒｓの平均値あるいは中央値を、代表的な路面高さＨｒｓとして算出する。

他の例として、路面高さ取得装置２０は、複数の例のそれぞれに係る手法を実施することによって、複数種類の路面形状情報を取得する。路面形状情報は、第１の例において３次元地図データベース６０から直接的に得られる路面ＲＳの形状情報であってもよいし、第２〜第６の例において得られる推定路面ＲＳｅの形状情報であってもよい。路面高さ取得装置２０は、複数種類の路面形状情報から、１つの代表的な路面形状情報を算出する。例えば、路面高さ取得装置２０は、ある路面形状情報を、残りの路面形状情報との誤差の総和が最小になるように補正（平行移動及び回転）する。このような補正により得られる路面形状情報が、代表的な路面形状情報として用いられる。路面高さ取得装置２０は、代表的な路面形状情報を用いて路面高さＨｒｓを算出する。

複数種類の路面高さＨｒｓ、あるいは、複数種類の路面形状情報を統合することによって、ノイズ等の影響が軽減される。

４．運転支援システム
上述の上方構造物判定装置１００は、典型的には、車両１の運転を支援する運転支援システムに適用される。以下、本実施の形態に係る上方構造物判定装置１００を利用した運転支援システムについて説明する。

図１５は、本実施の形態に係る上方構造物判定装置１００を利用した運転支援システムの構成を示すブロック図である。運転支援システムは、車両１に搭載されており、上方構造物判定装置１００、運転支援制御装置２００、及び走行装置３００を備えている。走行装置３００は、車両１を駆動する駆動装置、ブレーキをかける制動装置、及び車両１の操舵を行う操舵装置を含んでいる。

運転支援制御装置２００は、車両１の運転を支援する運転支援制御を行う。この運転支援制御装置２００は、ＥＣＵによって実現される。運転支援制御としては、追従走行制御及び衝突回避制御のうち少なくとも１つが実施される。

追従走行制御は、設定された車間距離を保ちながら先行車両２に追従するための制御であり、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）とも呼ばれる。先行車両２との車間距離が設定値を下回った場合、運転支援制御装置２００は、走行装置３００の制動装置を自動的に作動させ、車両１を減速させる。

衝突回避制御は、進路上の障害物（他車両、自転車、歩行者等）との衝突を回避するための制御であり、ＰＣＳ（Pre-Crash Safety system）とも呼ばれる。障害物との衝突の可能性が高いと判断した場合、運転支援制御装置２００は、走行装置３００の制動装置を自動的に作動させ、車両１を減速させる。

追従走行制御と衝突回避制御のいずれの場合であっても、センサ４０を用いて、車両前方の障害物や先行車両を「対象物」として認識する必要がある。但し、センサ４０は、路面ＲＳ上に存在する障害物や先行車両２だけでなく、路面ＲＳの上方に存在する上方構造物３も検出する。そのような上方構造物３が障害物や先行車両２として誤判定されると、不要な減速が発生する可能性がある。不要な減速の発生（誤減速）は、ドライバに違和感や不安感を感じさせ、また、運転支援システムに対する信頼性を低下させる。従って、運転支援制御を行う際には上方構造物３を正確に認識することが重要である。

そこで、本実施の形態に係る運転支援制御装置２００は、上記の上方構造物判定装置１００による判定結果を利用する。より詳細には、上方構造物判定装置１００が前方物標は上方構造物３であると判定した場合、運転支援制御装置２００は、その前方物標（上方構造物３）を運転支援制御における対象物から除外する。

上述の通り、本実施の形態に係る上方構造物判定装置１００は、前方物標が上方構造物３であることを高精度に判定することができる。上方構造物３が障害物や先行車両２として誤判定されることが抑制されるため、不要な減速（誤減速）の発生が抑制される。不要な減速の発生が抑制されるため、ドライバの違和感及び不安感が軽減される。このことは、運転支援システムに対する信頼性の向上に寄与する。

また、本実施の形態によれば、既出の図３で示された状況において、斜め前方に位置する先行車両２が上方構造物３であると誤って判定されることもない。停止している先行車両２が上方構造物３であると誤判定されると、衝突回避制御が正常に作動せず危険であるが、本実施の形態ではそのような問題は発生しない。このことも、運転支援システムに対する信頼性の向上に寄与する。

１ 車両
２ 先行車両
３ 上方構造物
４ 特定構造物
５ 路側構造物
６ 移動物標
１０ 物標情報取得装置
２０ 路面高さ取得装置
２１ 路面高さ取得部
２２ 路面推定部
２３ 路面高さ算出部
２４ 推定路面記憶部
２５ 路面高さ算出部
３０ 判定装置
４０ センサ
５０ ＧＰＳ受信器
６０ ３次元地図データベース
１００ 上方構造物判定装置
２００ 運転支援制御装置
３００ 走行装置
Ｈｒｓ 路面高さ
Ｈｔ 物標高さ
Ｐｒｓ 路面点
ＲＳ 路面
ＲＳｅ 推定路面
ＲＳｔ 物標下路面
Ｘｔ 物標位置

Claims (9)

1. 車両に搭載される上方構造物判定装置であって、
   センサを用いて前記車両の前方の物標を検出し、前記車両に対する前記物標の相対位置及び相対高さを取得する物標情報取得装置と、
   前記物標の前記相対位置における路面である物標下路面に関して、前記車両に対する相対高さを路面高さとして取得する路面高さ取得装置と、
   前記物標の前記相対高さと前記路面高さとの差が閾値を超えた場合、前記物標を前記車両の高さよりも上方に存在する上方構造物として判定する判定装置と
   を備える
   上方構造物判定装置。
2. 請求項１に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記路面高さ取得装置は、３次元地図情報、前記車両の位置方位情報、及び前記物標の前記相対位置に基づいて、前記路面高さを取得する
   上方構造物判定装置。
3. 請求項１に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記センサは、前記車両の周囲の環境を計測し、
   前記路面高さ取得装置は、
   前記センサによる計測結果に基づいて前記車両の前方の複数の路面点を検出し、前記複数の路面点から前記車両の前方の路面を推定する路面推定部と、
   前記物標の前記相対位置及び前記推定した路面から前記路面高さを算出する路面高さ算出部と
   を備える
   上方構造物判定装置。
4. 請求項３に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記路面推定部は、前記センサによる前記計測結果から前記複数の路面点を直接特定する
   上方構造物判定装置。
5. 請求項３に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記路面推定部は、
   前記センサによる前記計測結果に基づいて、前記路面からの高さが既知である特定構造物を複数検出し、
   前記複数の特定構造物のそれぞれの相対位置及び相対高さに基づいて、前記複数の路面点を推定する
   上方構造物判定装置。
6. 請求項３に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記路面推定部は、
   前記センサによる前記計測結果に基づいて、路側に設置された路側構造物を検出し、
   前記路側構造物の下端に相当する複数のセンサ計測点を、前記複数の路面点として推定する
   上方構造物判定装置。
7. 請求項３に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記路面推定部は、
   前記センサによる前記計測結果に基づいて、前記車両の前方の複数の移動物標を検出し、
   前記複数の移動物標のそれぞれの相対位置及び相対高さに基づいて、前記複数の路面点を推定する
   上方構造物判定装置。
8. 請求項３乃至７のいずれか一項に記載の上方構造物判定装置であって、
   前記路面高さ取得装置は、更に、前記推定した路面の形状情報を位置方位情報と関連付けて記憶する推定路面記憶部を備え、
   前記車両が過去と同じ道路を走行する場合、前記路面高さ算出部は、前記推定した路面の形状情報を前記推定路面記憶部から読み出して利用する
   上方構造物判定装置。
9. 車両に搭載される運転支援システムであって、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の上方構造物判定装置と、
   運転支援制御を行う運転支援制御装置と
   を備え、
   前記運転支援制御は、前記車両の前方の対象物との衝突を回避する衝突回避制御と、設定された車間距離を保ちながら対象物に追従する追従走行制御との少なくとも一方を含み、
   前記運転支援制御装置は、前記上方構造物を前記運転支援制御における前記対象物から除外する
   運転支援システム。

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