JP2021148562A - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この軸ずれ推定装置は、物体情報取得部(31、S100)と路側物抽出部(33、S110)と路面抽出部(35、S130)と軸ずれ角推定部(37、S120、S140、S150)とを備える。
軸ずれ角推定部は、レーダ装置が基準の状態にて搭載されたときのレーダ装置の向きを搭載基準方向とし、レーダ装置の実際の向きを搭載実方向とした場合に、路側物における複数の反射点の情報を含む路側物情報と路面における複数の反射点の情報を含む路面情報とに基づいて、搭載基準方向に対する搭載実方向の垂直方向におけるずれ角を示す垂直軸ずれ角を推定するように構成されている。
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。
[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
まず、本第1実施形態の軸ずれ推定装置を含む車両制御システムの全体構成について説明する。
路側物抽出部33は、車両VHが走行する道路(即ち、車線)の側方において、その路面より高い位置にて、その道路の延びる方向に沿って、所定の条件(例えば、同じ高さ)で配置された路側物(例えば、ガードレール41)における反射点の情報を示す路側物情報を、前記反射点情報から、後述する所定の抽出条件に基づいて抽出する。なお、路側物情報には、例えば、レーダ波が路側物にて反射した反射点の位置の情報が含まれている。なお、路側物の反射点を、路側物反射点と称することがある。
次に、レーダ装置3の軸ずれについて説明する。
レーダ装置3の軸ずれとは、レーダ装置3が自車VHに正確に取り付けられるときの該レーダ装置3の座標軸に対して、レーダ装置3が自車VHに実際に取り付けられたときの該レーダ装置3の座標軸が、ずれていることをいう。
まず、レーダ装置3の座標軸及び自車VHの座標軸について説明する。
レーダ装置3の座標軸とは、図5に示すように、自車VHにレーダ装置3が取り付けられた状態において、レーダ装置3の上下に延びる上下軸Zs、レーダ装置3の左右に延びる左右軸Ys、及びレーダ装置3の前後に延びる前後軸Xs、をいう。上下軸Zs、左右軸Ys、及び前後軸Xsは互いに直交する。自車VHの前方にレーダ装置3が設置される本第1実施形態では、前後軸Xsはレーザビームの中心軸CAに一致する。つまり、レーダ装置3の向きは前後軸Xsに一致する。
一方、自車VHの座標軸とは、鉛直方向に延びる軸である垂直軸Zc、水平方向に延びる軸である水平軸Yc、及び自車VHの進行方向に沿って延びる進行方向軸Xc、をいう。垂直軸Zc、水平軸Yc、及び進行方向軸Xcは互いに直交する。
なお、本第1実施形態では、上述のように、レーダ装置3が自車VHに正確に取り付けられたときには、中心軸CAは自車VHの進行方向に一致する。つまり、レーダ装置3の座標軸と自車VHの座標軸とは、それぞれ方向が一致する。例えば工場からの出荷時のような初期状態においては、レーダ装置3は、自車VHに正確に、すなわち予め定められた位置に、取り付けられている。
次に、装置座標軸まわりの軸ずれについて説明する。
初期状態以降、自車VHにおいては、装置座標軸まわりの軸ずれが生じ得る。このような軸ずれには、垂直軸ずれとロール軸ずれと、が含まれる。軸ずれ角度とは、このような軸ずれの大きさを角度で表したものである。
図6は、進行方向軸Xcを通る垂直面であるZ-X平面において、レーダ装置3のレーダビームの軸ずれ(即ち、垂直方向における軸ずれ)が生じている状態を示している。なお、軸ずれが発生していない場合のレーダビームの中心軸CAは、進行方向軸Xcと同じである。
<路側物を用いた垂直軸ずれ角の推定>
まず、路側物を用いて垂直軸ずれ角を推定する原理について説明する。
(b)次に、図9に基づいて、垂直軸ずれ角θpと反射点群との関係について説明する。
次に、路面(即ち、路面反射)を用いて垂直軸ずれ角を推定する原理について説明する。
図10に示すように、レーダ装置3から車両1の前方にレーザビームを照射する場合に、レーザビームが路面で反射するときには、レーダ波は、通常、路面の表面の複数の箇所(即ち、反射点)にて反射する。
次に、道路が傾斜している場合、例えば道路が水平の状態から上方に傾斜する場合、即ち、上り坂となった場合の処理について説明する。なお、道路の傾斜が途中から所定以上変化した場合には、その変化した位置を変曲点と称する。
次に、制御装置にて実施される処理について説明する。
(a)軸ずれ推定処理のメインルーチン
まず、制御装置5が実行する軸ずれ推定処理の全体(即ち、メインイーチン)について、図12のフローチャートを用いて説明する。
制御装置5は、本処理が起動すると、ステップ(以下、S)100にて、レーダ装置3を用いて、自車VHの前方の物体を検出する処理を行う。この物体を検出する処理は、いわゆる物標検出処理であり、例えば前記特許第6321448号公報等に記載のように周知の処理であるので、詳しい説明は省略する。
なお、路側物候補抽出処理とは、レーダ装置3によって得られた多数の反射点から、路側物の候補となる反射点(即ち、路側物候補点)を抽出するための処理である。また、路側物点群抽出処理とは、路側物候補抽出処理にて得られた複数の路側物候補点から更に路側物である可能性の高い点群(即ち、路側物点群)を抽出するための処理である。
例えば、後述するように、自車両VHから変曲点までの距離に応じて、路面反射を用いて垂直軸ずれ角θpbを推定する際の信頼度(例えば、所定の演算の重み)を変更して、最終的な垂直軸ずれ角θpzの推定の処理を行うようにしてもよい。
具体的には、レーダ装置3の向きが搭載基準方向となるように、レーダ装置3の左右軸Ysを中心に、該左右軸Ysまわりにレーダ装置3を垂直軸ずれ角θpz分回転させる調整を行って、S195に進む。
次に、前記図12のS110の路側物抽出処理における路側物候補点抽出処理について、図13のフローチャートを用いて説明する。
まず、図13のS200にて、「距離による判定条件」が成立するか(即ち、満たされたか)否かを判定する。ここで肯定判断されるとS210に進み、一方否定判断されるとS260に進む。
例えば、「自車VHが左側通行の道路(例えば、2車線の道路)を走行している場合に、自車VHの進行方向における左側において、反射点が自車から2mを上回り且つ8m未満の範囲に存在するという条件」が成立するか否かを判定する。
S220では、「相対速度による判定条件」が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS230に進み、一方否定判断されるとS260に進む。
S230では、「自車VHの走行状態(即ち、自車状態)による判定条件」が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS240に進み、一方否定判断されるとS260に進む。
S240では、「カメラ15による判定条件」が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS250に進み、一方否定判断されるとS260に進む。
次に、前記S100の路側物抽出処理における路側物点群抽出処理について、図14のフローチャートを用いて説明する。
例えば、周知のk−means法等によって、複数の路側物候補点である反射点を複数(例えば、6個)のクラスタに分割する。なお、各反射点は、車両系座標におけるXYZの座標を有する3次元のデータであるが、クラスタリングは、各反射点のXYの座標を用いて行う。
すなわち、前記S310で肯定判断されたクラスタのうち、当該クラスタの路側物点群の全ての反射点について、横距離判定条件が成立するか否かを判定する。
S330では、「横位置の判定条件」が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS340に進み、一方否定判断されるとS350に進む。
具体的には、判定対象のクラスタの点群が、自車VHの左右方向において最も内側の点群であるか否かを判定する。これによって、最も内側の点群を選択する。
また、左側通行において、自車の右側を正と考えた場合に、点群の横位置が負(即ち、自車の左側)で、且つ、最も自車に近い位置であるか否かを判定する。
(d)路側物を用いた垂直軸ずれ角推定処理
次に、路側物を用いた垂直軸ずれ角推定処理について、図15のフローチャートを用いて説明する。
続くS410では、前記路側物点群における各路側物点の位置(即ち、路側物位置)のばらつき判定条件が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されると一旦本処理を終了し、一方否定判断されるとS420に進み。
続くS430では、変曲点に関する処理を行う。
具体的には、まず、路側物点群を用いて、変曲点を検出する処理を行う。つまり、所定の変曲点判定条件によって、変曲点を検出する処理を行う。
つまり、ガードレール41のような路側物が、道路に沿って一定の状態、例えば一定の高さで連続している状況において、垂直軸ずれ角θpaを推定するので、ここでは、路側物がそのような状態で連続しているような状況であるか否かを判定している。
また、「変曲点がある」とは、複数の反射点による配置が、一直線状ではなく、途中で曲がっているような状態があることを示している。つまり、変曲点とは、路側物点群が垂直平面において屈曲していると推定される位置、即ち、路側物点群の分布状態における屈曲している位置を示す点であり、ここでは、上述のように近似直線KLと直線SLとの交点で定義することができる。
なお、図17に、装置系座標と車両系座標との関係を示す。ここでは、レーダ装置3の上方に軸ずれした場合の垂直軸ずれ角は正の値のθpaであるので、例えば、装置系座標の前後軸Xsは車両系座標の進行方向軸Xcに対して、垂直軸ずれ角θpa分左回転している。
Zc=θpaXc+C ・・(2)
(e)路面反射抽出処理
次に、前記図12のS130の路側反射抽出処理について、図18のフローチャートを用いて説明する。
まず、S500にて、距離による判定条件が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS510に進み、一方否定判断されるとS570に進む。
S510にて、方位による判定条件が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS520に進み、一方否定判断されるとS570に進む。
例えば、反射点の反射電力が予め定められた電力閾値未満であるか否かを判断する。つまり、路面からの反射電力は例えば他の車両からの反射電力よりも小さいと考えられるので、電力閾値はこのような路面からの反射電力に基づいて適宜定められてもよい。例えば電力閾値は、実験等により予め定められていてもよい。
つまり、路面は静止物であるので、ここでは、「自車VHに対する反射点の速度(即ち、相対速度)が、静止物を示す自車VHの速度(即ち、自車速Cm)に該当する条件」が成立するか否かを判定する。なお、自車速Cmが正の場合には、検出された相対速度は負である。
S540では、「自車VHの走行状態(即ち、自車状態)による判定条件」が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS240に進み、一方否定判断されるとS260に進む。
S550にて、カメラ15による判定条件が成立するか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS560に進み、一方否定判断されるとS570に進む。
次に、路面反射を用いた垂直軸ずれ角推定処理について、図19のフローチャートを用いて説明する。
本処理は、前記図12のS140の処理であり、前記図18の路面反射抽出処理よって得られた多数の路面反射点(即ち、路面反射点群)から、垂直軸ずれ角θpbを算出するための処理である。
続くS630では、路側物情報による変曲点に関する処理を行う。具体的には、前記S430にて算出された変曲点のX座標(即ち、Xc)を取得する。
なお、車両系座標において、レーダ装置3の向きである中心軸CAを示す直線は、下記式(4)で示すことができる。なお、Cは切片である。
(g)最終的な垂直軸ずれ角の推定処理
次に、前記図12のS150の最終的な垂直軸ずれ角の推定処理について説明する。
<変曲点が遠い場合>
例えば、前記図11の上図に示すように、車両系座標における変曲点の位置(即ち、X座標)が、車両系座標における路面反射点の最大位置(即ち、X座標)よりも遠方にある場合、即ち、自車両VHから変曲点までの距離が、自車両VHから路面反射点の最大位置までの距離(即ち、最大距離SS)よりも大である場合には、路面の反射点情報には、路面の傾きの影響が少ないと考えられる。
これにより、より精度の高い第3垂直軸ずれ角θpbを算出することができる。
なお、変曲点を考慮しなくてもよいと考えられる場合、例えば、自車両VHから変曲点までの距離が、最大距離SSの数倍(例えば5倍)以上の場合や、変曲点が検出されない場合には、路面反射から得られた第2垂直軸ずれ角θpbの信頼度と、路側物から得られた第1垂直軸ずれ角θpaよりも信頼度とを、同程度としてもよい。
例えば、前記図11の下図に示すように、車両系座標における変曲点の位置が、車両系座標における路面反射点の最大位置以下の場合、即ち、自車両VHから変曲点までの距離が、自車両VHから路面反射点の最大位置までの最大距離SS以下である場合には、路側物や路面の反射点情報には、変曲点に対応する路面の傾きの影響があると考えられる。
この場合、路側物と路面とのどちらが、変曲点に対応する路面の傾きの影響が大きいかは、実験等によって求めることができるが、例えば、同程度の影響の場合には、例えば、下記式(6)の演算のように、第3垂直軸ずれ角θpzを求めることができる。
また、自車両VHが更に変曲点に近づいた場合、例えば、自車両VHと変曲点との距離が最大距離SSの1/2未満になった場合には、路側物や路面の反射点情報には、路面の傾きの影響が大きいと考えられる。そのため、第1垂直軸ずれ角θpbや第2垂直軸ずれ角θpbの精度が低く、よって、第3垂直軸ずれ角θpzの精度も低いと考えられる。従って、その場合は、図12のS160〜S190の処理を実施せずに、図12のメインルーチンを終了してもよい。
なお、第1垂直軸ずれ角θpbまたは第2垂直軸ずれ角θpbの一方が算出できない場合、例えば、一方の垂直軸ずれ角θpの推定に必要な反射点のばらつきが大きい場合などには、変曲点が所定より遠いという条件等が満たされれば、算出できた垂直軸ずれ角θpを第3垂直軸ずれ角θpzとして採用してもよい。
上記第1実施形態では、以下の効果を得ることができる。
(1a)本第1実施形態は、物体情報取得部31と路側物抽出部33と路面抽出部35と軸ずれ角推定部37とを備えている。
(1b)本第1実施形態では、路側物の垂直平面における複数の反射点を示す路側物点群について、その路側物点群の変曲点の位置に応じて、路面情報を用いて第2垂直軸ずれ角θpbを推定する際の信頼度を変更する。
つまり、垂直軸ずれ角θpを精度良く推定できる条件が満たされた場合に、垂直軸ずれ角θpを推定するように構成されているので、安定して精度の高い垂直軸ずれ角θpを求めることができる。
本第1実施形態と本開示との関係において、車両VHが移動体に対応し、レーダ装置3がレーダ装置に対応し、制御装置5が軸ずれ推定装置に対応し、物体情報取得部31が物体情報取得部に対応し、路側物抽出部33が路側物抽出部に対応し、路面抽出部35が路面抽出部に対応し、軸ずれ角推定部37が軸ずれ角推定部に対応する。
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、以下では主として第1実施形態との相違点について説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
例えば、第1垂直軸ずれ角θpaの信頼度を、路側物の反射点の分布状態、反射点の数、変曲点までの距離などに応じて、設定した場合を考える。例えば、反射点のばらつきが所定値より小さい場合、反射点の数が所定値より多い場合、変曲点までの距離が所定値より遠い場合には、そうでない場合に比べて、それぞれのパラメータの信頼度が高いとして、所定の信頼度を設定することができる。例えば、予め設定した好ましい信頼度を示す基準を1として、その基準に対する係数を設定することができる。なお、各所定値からのずれの程度に応じて信頼度の係数を設定することができる。
図20のS700では、上述のようにして、第1垂直軸ずれ角θpaの信頼度と第2垂直軸ずれ角θpbの信頼度とを求め、さらに、第1垂直軸ずれ角θpaの信頼度と第2垂直軸ずれ角θpbの信頼度とから、第3垂直軸ずれ角θpzの信頼度を求める。
一方、S730では、第3垂直軸ずれ角θpzaの信頼度が低いので、以降の図12のS160〜S190の処理に進むことを禁止し、一旦本処理を終了する。
第3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、以下では主として第1実施形態との相違点について説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
次に、本第3実施形態の処理について説明するが、処理の手順は第2実施形態とほぼ同様であるので、前記図20に基づいて簡単に説明する。
第4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、以下では主として第1実施形態との相違点について説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[5.第5実施形態]
第5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、以下では主として第1実施形態との相違点について説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
具体的には、例えば図22に示すように、制御装置5では、S900にて、前方レーダ装置3aにて路側物が検出できたと判定され、且つ、S910にて、側方レーダ装置3bにて路側物が検出できたと判定された場合に、S920にて、垂直軸ずれ角θpの推定を許可するようにしてもよい。
なお、最終的には、前方レーダ装置3aにて得られた反射点情報を用いて、垂直軸ずれ角θpの推定を行うことができる。
なお、本第5実施形態においても、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
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。
Claims (9)
- 移動体(VH)に搭載されたレーダ装置(3)の軸ずれを推定する軸ずれ推定装置(5)であって、
前記レーダ装置と当該レーダ装置によって検出されたレーダ波の反射点に対応した反射物体との間の距離である物体距離と、前記反射物体が存在する方位角である物体方位角と、を含む物体情報を、繰り返して取得するように構成された物体情報取得部(31、S100)と、
前記移動体が走行する走行路の側方において、当該走行路より高い位置にて当該走行路の延びる方向に沿って、所定の条件に従って配置された路側物、における前記反射点の情報を示す路側物情報を、前記物体情報から所定の抽出条件に基づいて抽出するように構成された路側物抽出部(33、S110)と、
前記移動体が走行する走行路の路面における前記反射点の情報を示す路面情報を、前記物体情報から所定の抽出条件に基づいて抽出するように構成された路面抽出部(35、S130)と、
前記レーダ装置が基準の状態にて搭載されたときの前記レーダ装置の向きを搭載基準方向とし、前記レーダ装置の実際の向きを搭載実方向とした場合に、前記路側物における複数の前記反射点の情報を含む前記路側物情報と前記路面における複数の反射点の情報を含む前記路面情報とに基づいて、前記搭載基準方向に対する前記搭載実方向の垂直方向におけるずれ角を示す垂直軸ずれ角を推定するように構成された軸ずれ角推定部(37、S120、S140、S150)と、
を備えた、レーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記軸ずれ角推定部は、前記路側物の垂直平面における前記複数の反射点を示す路側物点群について、当該路側物点群の分布状態における屈曲している位置を示す変曲点の位置に応じて、前記路面情報を用いて前記垂直軸ずれ角を推定する際の信頼度を変更するように構成された、
レーダ装置。 - 請求項1または請求項2に記載のレーダ装置であって、
前記軸ずれ角推定部は、前記路側物の前記複数の反射点の垂直平面における配置を路側物用の直線で近似し、前記路側物用の直線を用いて前記垂直軸ずれ角を推定する構成を有する、
レーダ装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のレーダ装置であって、
前記軸ずれ角推定部は、前記路面の前記複数の反射点の垂直平面における配置を路面用の直線で近似し、前記路面用の直線を用いて前記垂直軸ずれ角を推定する構成を有する、
レーダ装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のレーダ装置であって、
前記軸ずれ角推定部は、前記路側物情報を用いて前記垂直軸ずれ角を推定し、且つ、前記路面情報を用いて前記垂直軸ずれ角を推定する場合に、
どちらか一方の前記垂直軸ずれ角の推定の信頼度が所定以下の低いときには、他方の垂直軸ずれ角の推定の信頼度も低下させるように構成された、
レーダ装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のレーダ装置であって、
前記軸ずれ角推定部は、前記路側物情報を用いて前記垂直軸ずれ角を推定し、且つ、前記路面情報を用いて前記垂直軸ずれ角を推定する場合に、
前記路側物の前記複数の反射点の垂直平面における位置のばらつきが所定以上であるときには、前記路側物情報による前記垂直軸ずれ角の推定の信頼度と、前記路面情報による前記垂直軸ずれ角の推定の信頼度と、を共に低下させるように構成された、
レーダ装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のレーダ装置であって、
前記移動体が直線走行中の場合に、前記垂直軸ずれ角を推定するように構成された、
レーダ装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のレーダ装置であって、
前記走行路及びその周囲を示す地図情報に、前記路側物の位置の情報が含まれている場合には、前記路側物情報の抽出の際に、前記地図情報を用いるように構成された、
レーダ装置。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ装置として、前記移動体の走行方向である前方の前記反射物体を検出する前方レーダ装置(3a)と、前記移動体の側方の前記反射物体を検出する側方レーダ装置(3b)と、が配置されている場合に、前記前方レーダ装置と前記側方レーダ装置とによって前記路側物が検出可能であるときに、前記垂直軸ずれ角の推定を実施するように構成された、
レーダ装置。
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