JP2021196322A - 外部状況推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象が計測範囲をまたいだときに、計測を比較的早期に安定させる。【解決手段】外部状況推定装置（１０）は、車両（１）の周辺のうち第１の範囲を対象とする第１センサ（１３）と、車両の周辺のうち第１の範囲の一部を含む第２の範囲を対象とし、且つ、第１センサよりも高精度な第２のセンサ（１２）と、第１及び第２センサの出力に基づいて第１及び第２の物標情報を夫々推定する推定手段（１５）とを備える。推定手段は、第２の範囲のうち第１の範囲外の部分に存在する一の物標が、車両と一の物標との相対位置の変化に起因して、第１の範囲と第２の範囲との重複部分に入ったときに、第１の物標情報と第２の物標情報とを比較する。推定手段は、第１の物標情報及び第２の物標情報が共に、一の物標に対応している場合、第２の物標情報に含まれる位置及び速度を初期値として用いて、第１センサの出力に基づいて、第１の物標情報を推定する。【選択図】図３

Description

本発明は、外部状況推定装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、移動物体の距離、角度又は相対速度を時系列的に計測する複数の観測情報取得部を備え、追跡情報を観測情報取得部ごとに作成するとともに、観測領域が隣接する二つの追跡リストを比較して、一方の追跡リストに他方の追跡リストに存在しない追跡情報が存在する場合には、該追跡情報を他方の追跡リストに複製する共有処理を行う装置が提案されている（特許文献１参照）。

その他関連する技術として、特許文献２乃至４が挙げられる。具体的には、特許文献２には、前方ミリ波レーダと前側方ミリ波レーダとの両方で静止物と判定された物標を、静止物として確定する技術が記載されている。特許文献３には、車両間通信を用いて、自車両が検出できなかった移動体の存在を、他車両が検出したデータに基づいて、自車両の運転者に知らせる技術が記載されている。特許文献４には、複数の車両各々が車載カメラにより撮像された画像から認識した情報をネットワークを介して集約して統合することにより、道路環境再現データを生成して各車両に配信する技術が記載されている。

特開２０１８−０６６７１６号公報 特開２００８−０８２９７４号公報 特開２００６−２８５６９５号公報 特開２００８−１３９３２０号公報

センサは、その計測範囲に含まれる計測対象を安定的に計測できるようになるまでに、ある程度の時間を要する。車両の周囲を複数のセンサで分担して計測しているときに、計測対象が一のセンサの計測範囲から他のセンサの計測範囲に移ることがある。この場合、他のセンサが計測対象を安定的に計測できるようになるまでの時間に起因して、例えば計測精度が一時的に低下してしまう。上述した特許文献１乃至４に記載の技術では、この点について考慮されていない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、計測対象が計測範囲をまたいだときに、計測を比較的早期に安定させることができる外部状況推定装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る外部状況推定装置は、車両の周辺のうち第１の範囲を対象とする第１センサと、前記車両の周辺のうち前記第１の範囲の一部を含む第２の範囲を対象とし、且つ、前記第１センサよりも高精度な第２のセンサと、前記第１センサの出力に基づいて前記第１の範囲に存在する物標の位置及び速度を含む第１の物標情報を推定するとともに、前記第２センサの出力に基づいて前記第２の範囲に存在する物標の位置及び速度を含む第２の物標情報を推定する推定手段と、を備え、前記推定手段は、前記第２の範囲のうち前記第１の範囲外の部分に存在する一の物標が、前記車両と前記一の物標との相対位置の変化に起因して、前記第１の範囲と前記第２の範囲との重複部分に入ったときに、前記第１の物標情報と前記第２の物標情報とを比較し、前記推定手段は、前記第１の物標情報及び前記第２の物標情報が共に、前記一の物標に対応している場合、前記第２の物標情報に含まれる位置及び速度を初期値として用いて、前記第１センサの出力に基づいて、前記第１の物標情報を推定するというものである。

実施形態に係る外部状況推定装置の構成を示すブロック図である。 計測領域の一例を示す図である。 実施形態に係る外部状況推定装置の動作を示すフローチャートである。

外部状況推定装置に係る実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。実施形態に係る外部状況推定装置１０は、車両１に搭載されている。図１において、外部状況推定装置１０は、前方カメラ１１、前方レーダ１２、ＰＶＭ（Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｖｉｅｗ Ｍｏｎｉｔｏｒ）カメラ１３、前側方レーダ１４及び推定部１５を備えて構成されている。ここで、前方レーダ１２に係る計測精度は、ＰＶＭカメラ１３に係る計測精度より高いものとする。

前方カメラ１１、前方レーダ１２、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４については、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。尚、外部状況推定装置１０は、前方カメラ１１、前方レーダ１２、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４に加えて、車両１の外部状況を検出可能な他のセンサ（例えばカメラ、レーダ等）を備えていてよい。

ここで、前方カメラ１１、前方レーダ１２、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４各々の計測領域の一例を図２に示す。尚、ＰＶＭカメラ１３の計測領域は、車両１の左側方に限らず、例えば車両１の右側方、車両１の後方等を含んでいてよい。

図２を参照して、外部状況推定装置１０が特に対象とする場面の一例について説明する。図２に示すように、車両１の進行方向前方に他車両２が存在しているものとする。その後、車両１及び他車両２が移動することにより（即ち、車両１及び他車両２の相対位置が変化することにより）、車両１の左側面と他車両２の正面とが対向するものとする（図２の符号“２´”参照）。この場合、他車両２は、前方カメラ１１の計測領域及び前方レーダ１２の計測領域から、ＰＶＭカメラ１３の計測領域及び前側方レーダ１４の計測領域に移ることになる。言い換えれば、他車両２を計測するセンサが、前方カメラ１１及び前方レーダ１２から、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４に変化することになる。

前方カメラ１１等のセンサは、その計測範囲内に存在する物体を安定的に計測できるようになるまでに、ある程度の時間を要する。このため、他車両２が、例えば前方レーダ１２の計測領域から外れるまでに、例えばＰＶＭカメラ１３が他車両２を安定的に計測できなければ、例えば計測精度が一時的に低下してしまう。そこで、外部状況推定装置１０は、他車両２が図２の区間Ａ（即ち、前方レーダ１２の計測領域とＰＶＭカメラ１３の計測領域との重複部分）を通過する前に、ＰＶＭカメラ１３が他車両２を安定的に計測できるように構成されている。

外部状況推定装置１０の動作について図３のフローチャートを参照して具体的に説明する。図３において、推定部１５は、前方カメラ１１の出力に基づいて、前方カメラ１１により物標（即ち、前方カメラ１１の計測領域内に存在する物体に相当）が検知されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１の処理において、前方カメラ１１により物標が検知されていないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、所定時間（例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒等）が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が再度行われる。

ステップＳ１０１の処理において、前方カメラ１１により物標が検知されたと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、推定部１５は、前方カメラ１１の出力（具体的には、前方カメラ１１により撮像された画像）に基づいて、検知された物標の車両１に対する相対距離及び相対速度を推定する。推定部１５は更に、検知された物標の種別を推定する。推定部１５は、前方カメラ１２の出力に基づいて推定された相対距離、相対速度及び種別を、前方カメラ１１の検知結果とする。

尚、本実施形態において「推定する」は、「推定値を算出する」ことを意味してよい。「種別」には、例えば「車両」、「歩行者」、「自転車」等が含まれていてよい。

推定部１５は、前方レーダ１２の出力に基づいて、前方レーダ１２により検知された物標の車両１に対する相対距離及び相対速度、並びに、該検知された物標の種別を推定する。推定部１５は、前方レーダ１２の出力に基づいて推定された相対距離、相対速度及び種別を、前方レーダ１２の検知結果とする。

その後、推定部１５は、前方カメラ１１の検知結果と、前方レーダ１２の検知結果との差異が閾値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。つまり、ステップＳ１０２の処理では、前方カメラ１１及び前方レーダ１２の両方で同一の物標を検知しているか否かが判定される。

ステップＳ１０２の処理において、上記差異が閾値以内ではないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、所定時間が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が再度行われる。

ステップＳ１０２の処理において、上記差異が閾値以内であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、推定部１５は、前方カメラ１１及び前方レーダ１２の両方で検知された物標を前方Ｆｕｓｉｏｎ物標とする（ステップＳ１０３）。このとき、推定部１５は、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に対応する前方カメラ１１の検知結果と、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に対応する前方レーダ１２の検知結果とを統合する。

両者の検知結果を統合する際に、推定部１５は、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標の車両１に対する縦距離及び横距離（又は、車両１から前方Ｆｕｓｉｏｎ物標までの直線距離及び角度（例えば方位角））、並びに、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標の速度を推定する。推定部１５は、これらの縦距離及び横距離（又は、直線距離及び角度）並びに速度を、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報とする。

尚、「縦距離」は、車両１の進行方向に沿った方向の、車両１と物標との相対距離を意味し、「横距離」は、車両１の進行方向に交わる方向の、車両１と物標との相対距離を意味する。「直線距離」は、縦距離及び横距離の二乗和平方根に相当する。以降、「相対距離」という表記は、「縦距離及び横距離」と解釈されてもよいし、「直線距離」と解釈されてもよい。

次に、推定部１５は、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標が、ＰＶＭカメラ１３の検知範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。つまり、ステップＳ１０４の処理では、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標が、前方レーダ１２の計測領域とＰＶＭカメラ１３の計測領域との重複部分に存在するか否かが判定される。ステップＳ１０４の処理における判定は、前方Ｆｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報と、ＰＶＭカメラ１３の計測領域とに基づいて行われてよい。

ステップＳ１０４の処理において、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標が、ＰＶＭカメラ１３の検知範囲内ではないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理が再度行われる。

ステップＳ１０４の処理において、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標が、ＰＶＭカメラ１３の検知範囲内にあると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、推定部１５は、ＰＶＭカメラ１３の出力に基づいて、ＰＶＭカメラ１３により検知された物標の車両１に対する相対距離及び相対速度、並びに、該検知された物標の種別を推定する。推定部１５は、ＰＶＭカメラ１３の出力に基づいて推定された相対距離、相対速度及び種別を、ＰＶＭカメラ１３の検知結果とする。

推定部１５は、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標の位置（この位置は、物標情報に含まれる、例えば縦距離及び横距離から求めればよい）と、ＰＶＭカメラ１３の検知結果により示される前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に対応する物標の認識位置（この位置は、検知結果に含まれる相対距離から求めればよい）との差異が閾値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。このとき、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る種別と、ＰＶＭカメラ１３の検知結果に含まれる種別とが比較されてもよい。

ステップＳ１０５の処理において、上記差異が閾値以内ではないと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理が再度行われる。他方、ステップＳ１０５の処理において、上記差異が閾値以内であると判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、推定部１５は、ＰＶＭカメラ１３の認識に前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報を代入する（ステップＳ１０６）。

ここで、ＰＶＭカメラ１３の出力に基づいて、ＰＶＭカメラ１３の検知結果（例えば、相対距離、相対速度等）を推定する方法について具体的に説明する。推定部１５は、ＰＶＭカメラ１３の出力（具体的には、ＰＶＭカメラ１３により撮像された画像）と、所定の認識アルゴリズムとを用いて、時刻ｔにおける物標の縦距離及び横距離、並びに、速度を推定する。その後、推定部１５は、時刻ｔ−１における物標の縦距離及び横距離、並びに、速度と、時刻ｔにおける物標の縦距離及び横距離、並びに、速度とをフィルタリングして、時刻ｔにおける物標の最適な位置及び速度を推定する。このフィルタリングには、例えばカルマンフィルタが用いられてよい。

ＰＶＭカメラ１３は、広域監視を目的としているため魚眼レンズを備えて構成されていることが多い。このため、ＰＶＭカメラ１３により撮像された画像において、物標は比較的大きく歪んでいる。この結果、ＰＶＭカメラ１３の検知結果の精度は、例えば前方レーダ１２の検知結果に比べて悪い。そこで、推定部１５は、時刻ｔ−１における物標の縦距離及び横距離、並びに、速度として、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報を用いている。つまり、ステップＳ１０６の処理における「前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報を代入」とは、時刻ｔ−１における物標の縦距離及び横距離、並びに、速度として、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報が用いられることを意味する。

上記ステップＳ１０６の処理と並行して又は相前後して、推定部１５は、前側方レーダ１４の出力に基づいて、前側方レーダ１４により検知された物標の車両１に対する相対距離及び相対速度、並びに、該検知された物標の種別を推定する。推定部１５は、前側方レーダ１４の出力に基づいて推定された相対距離、相対速度及び種別を、前側方レーダ１４の検知結果とする。

その後、推定部１５は、ＰＶＭカメラ１３の検知結果と前側方レーダ１４の検知結果との差異が閾値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。つまり、ステップＳ１０７の処理では、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４の両方で同一の物標を検知しているか否かが判定される。

ステップＳ１０７の処理において、上記差異が閾値以内ではないと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理が再度行われる。他方、ステップＳ１０７の処理において、上記差異が閾値以内であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、推定部１５は、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４の両方で検知された物標を前側方Ｆｕｓｉｏｎ物標とする（ステップＳ１０８）。このとき、推定部１５は、前側方Ｆｕｓｉｏｎ物標に対応するＰＶＭカメラ１３の検知結果と、前側方Ｆｕｓｉｏｎ物標に対応する前側方レーダ１４の検知結果とを統合する。

（技術的効果）
例えばＰＶＭカメラ１３の検知結果を求める場合、上述したように、時刻ｔにおける一の物標の縦距離及び横距離等に加えて、時刻ｔ−１における一の物標の縦距離及び横距離等が用いられる。このため何らの対策も採らなければ、ＰＶＭカメラ１３により一の物標が検知された当初は、時刻ｔ−１における一の物標の縦距離及び横距離等の精度が比較的低いため、時刻ｔにおける一の物標の縦距離及び横距離等の精度も比較的低くなってしまう。そして、ＰＶＭカメラ１３の検知結果に係る精度が比較的高くなる（例えば、所望の精度に達するまで）には、ある程度の時間が必要である。

これに対して、当該外部状況推定装置１０では、時刻ｔ−１における一の物標の縦距離及び横距離等として、比較的精度の高い前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報が用いられる。このため、時刻ｔにおける一の物標の縦距離及び横距離等の精度は、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報が用いられない場合に比べて高くなる。この結果、ＰＶＭカメラ１３の検知結果に係る精度を比較的早期に高くすることができる。従って、当該外部状況推定装置１０によれば、一の物標（即ち、計測対象）が計測領域をまたいだときであっても、計測を比較的早期に安定させることができる。加えて、ＰＶＭカメラ１３及び前側方レーダ１４各々に係る計測領域が、必要以上に広くなることを抑制することができる。

上述の如く構成された外部状況推定装置１０を搭載する車両１は、例えば、計測領域をまたいだ一の物標に対して、衝突被害軽減ブレーキを適切に作動させることができる。尚、一の物標の一例としての他車両２が、前方レーダ１２の計測領域とＰＶＭカメラ１３の計測領域との重複部分に存在する場合、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報と、ＰＶＭカメラ１３の検知結果（又は、前側方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報）とのいずれに基づいて、例えば衝突被害軽減ブレーキを作動させるかは、適宜設定されてよい。

＜変形例＞
（１）ＰＶＭカメラ１３に代えて、魚眼レンズとは異なるレンズ（例えば広角レンズ等）を備えるカメラが用いられてもよい。

（２）上述したステップＳ１０６の処理において、代入される前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報は、例えば時刻ｔ−１における瞬時値に限らず、例えば時刻ｔ−１以前の所定期間の時系列データから推定された推定値であってもよい。つまり、前方カメラ１１及び前方レーダ１２各々の検知結果の時系列情報が、ＰＶＭカメラ１３による物標の検知に引き継がれてよい。

（３）前側方レーダ１４に係る計測精度が、前方レーダ１２に係る計測精度より低いときは、例えば前方レーダ１２の計測領域と前側方レーダ１４の計測領域との重複部分にある物標を、前側方レーダ１４の出力に基づいて検知する場合に、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報が、例えば初期値（上述した“時刻ｔ−１における物標の縦距離及び横距離等”に相当）として用いられてよい。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る外部状況推定装置は、車両の周辺のうち第１の範囲を対象とする第１センサと、前記車両の周辺のうち前記第１の範囲の一部を含む第２の範囲を対象とし、且つ、前記第１センサよりも高精度な第２のセンサと、前記第１センサの出力に基づいて前記第１の範囲に存在する物標の位置及び速度を含む第１の物標情報を推定するとともに、前記第２センサの出力に基づいて前記第２の範囲に存在する物標の位置及び速度を含む第２の物標情報を推定する推定手段と、を備え、前記推定手段は、前記第２の範囲のうち前記第１の範囲外の部分に存在する一の物標が、前記車両と前記一の物標との相対位置の変化に起因して、前記第１の範囲と前記第２の範囲との重複部分に入ったときに、前記第１の物標情報と前記第２の物標情報とを比較し、前記推定手段は、前記第１の物標情報及び前記第２の物標情報が共に、前記一の物標に対応している場合、前記第２の物標情報に含まれる位置及び速度を初期値として用いて、前記第１センサの出力に基づいて、前記第１の物標情報を推定するというものである。

上述の実施形態においては、「ＰＶＭカメラ１３」が「第１センサ」の一例に相当し、「前方レーダ１２」が「第２センサ」の一例に相当し、「推定部１５」が「推定手段」の一例に相当する。「ＰＶＭカメラ１３の計測領域」が「第１の範囲」の一例に相当し、「前方レーダ１２の計測領域」が「第２の範囲」の一例に相当する。「ＰＶＭカメラ１３の検知結果」が「第１の物標情報」の一例に相当し、「前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報」が「第２の物標情報」の一例に相当する。「時刻ｔ−１における物標の縦距離及び横距離、並びに、速度として、前方Ｆｕｓｉｏｎ物標に係る物標情報が用いられる」ことが、「前記第２の物標情報に含まれる位置及び速度を初期値として用いる」ことの一例に相当する。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う外部状況推定装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１０…外部状況推定装置、１１…前方カメラ、１２…前方レーダ、１３…ＰＶＭカメラ、１４…前側方レーダ、１５…推定部

Claims (1)

1. 車両の周辺のうち第１の範囲を対象とする第１センサと、
   前記車両の周辺のうち前記第１の範囲の一部を含む第２の範囲を対象とし、且つ、前記第１センサよりも高精度な第２のセンサと、
   前記第１センサの出力に基づいて前記第１の範囲に存在する物標の位置及び速度を含む第１の物標情報を推定するとともに、前記第２センサの出力に基づいて前記第２の範囲に存在する物標の位置及び速度を含む第２の物標情報を推定する推定手段と、
   を備え、
   前記推定手段は、前記第２の範囲のうち前記第１の範囲外の部分に存在する一の物標が、前記車両と前記一の物標との相対位置の変化に起因して、前記第１の範囲と前記第２の範囲との重複部分に入ったときに、前記第１の物標情報と前記第２の物標情報とを比較し、
   前記推定手段は、前記第１の物標情報及び前記第２の物標情報が共に、前記一の物標に対応している場合、前記第２の物標情報に含まれる位置及び速度を初期値として用いて、前記第１センサの出力に基づいて、前記第１の物標情報を推定する
   ことを特徴とする外部状況推定装置。

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