JP3487016B2 - 障害物検知装置 - Google Patents

障害物検知装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は障害物検知装置に関し、
特に固定シングルビーム型のレーダ測定装置を用いて前
方障害物を検知する装置に関するものである。
【0001】
【従来の技術】固定シングルビーム型のレーダ測定装置
を用いた障害物検知装置において、カーブ路における外
灯支柱やガードレールの支柱等の支柱構造物を誤って検
知してしまうことによる誤警報の問題がある。これは、
カーブ路における支柱構造物を停止車両と判定すること
が原因である。
【0002】このような問題を解決するため、例えば電
波レーダでは複数のアンテナ素子を順に切り替えてON
にするスキャンニング方式(1)やモータ等で物理的に
アンテナを動かすというスキャンニング方式(2)が提
案されているが、スキャンニング方式(1)はコストが
高くなり、またスキャンニング方式(2)は可動部を有
するので耐久性の問題が存在する。
【0003】一方、レーザ方式では、複数の固定された
レーザダイオードを切り替えたり、或いはポリゴンミラ
ーによるスキャンニングを行って上記のような問題の解
決を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレーザ方式においても、複数のレーザダイオードを
持つシステムではコストが高くなり、またポリゴンミラ
ーでのスキャンニングではそのスキャンニング角度に限
界があり、レーザ光線の有効検知範囲を考慮すると上記
のような問題を解決するまでに至っていない。
【0005】したがって本発明は、固定シングルビーム
型のレーダ測定装置を用いてカーブ路における支柱構造
物を誤りなく検出することのできる障害物検知装置を実
現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る障害物検知装置は、固定シングルビー
ム型のレーダ測定装置と、曲率半径要素検出手段と、車
速センサと、該レーダ測定装置の出力信号から検知対象
物までの検知距離を演算し、該曲率半径要素に基づいて
曲率半径を求めることによりカーブ路を走行中であると
認識したとき該検知距離が検知可能最小距離より大きく
且つ該検知対象物を連続して検知した時間が該車速と該
レーダ測定装置の所定ビーム角と該曲率半径とで決まる
最大連続検知可能時間以下であるとき該検知対象物を該
カーブ路の支柱構造物と判定する演算手段と、を備えて
いる。
【0007】さらに上記の曲率半径要素検出手段は、該
車速センサと横方向加速度センサ、或いは該車速センサ
とジャイロセンサとで構成することができる。
【0008】
【作用】図1は一般的によく知られている固定シングル
ビーム型のレーダ測定装置1が車両10の前部に取り付
けられた状態を示しており、その検知範囲は中心線に対
して例えば角度θを有している。
【0009】このような固定シングルビーム型のレーダ
測定装置1を用いてカーブ路における支柱構造物を検知
しようとした場合、支柱構造物を或る距離から検出開始
するが、カーブ路の構造上、別の或る距離になると支柱
構造物が検知範囲外となり、検知が終了する。
【0010】これを図2〜図4により説明すると、まず
図2はカーブ路でのビーム幅と曲率半径との幾何学的関
係が示されており、車両の中心位置Cに固定シングルビ
ーム型のレーダ測定装置が配置されたとして、この場合
のビームの中心に対する曲率半径がp[m] であるカーブ
路で壁Wの曲率半径r[m] とした場合、レーダ測定装置
の中心位置Cはy軸上の座標(0,p)であり、図1に
示したようなビーム幅2θを有するビームと壁Wとの交
点をそれぞれ座標(S,y1),(L,y2)(但し、S
<L)とする。
【0011】このような幾何学的関係では次式が得られ
る。
【0012】
【数1】
【0013】したがって、ビームと壁Wとの交点座標を
与える値S及びLは次式のように表される。
【0014】
【数2】
【0015】また、レーダ測定装置1からの実際の距離
は、S/cosθ及びL/cosθであるので、これらをそれ
ぞれRS(検知可能最小距離)及びRL(検知可能最大距
離)とすると、それぞれ次式のように与えられる。
【0016】
【数3】
【0017】このような図2に示したカーブ路での検知
モデルを考慮して、車両10が右カーブ路を走行する場
合、壁Wに支柱構造物20が設置されているとすると、
この支柱構造物20は図3(1)に示すようにレーダ測
定装置1によって検知が開始される。
【0018】このときの車両10におけるレーダ測定装
置1と支柱構造物20との距離は図2に示した検知可能
最大距離RLであり、これが支柱構造物20の検知開始
距離となり、このときの検知可能最小距離RSは支柱構
造物20より角度2θ分だけ壁W上を左側に移動した位
置を示すことになる。
【0019】このような状態から、図3(2)に示すよ
うに車両10が中心Oから角度φだけカーブ路に沿って
走行して上記の検知可能最小距離RSが丁度支柱構造物
20までの距離となったとき、支柱構造物20の連続し
た検知が終了することになる。
【0020】したがって、同図(1)の状態から同図
(2)に示す状態まで連続して障害物が検知できれば、
この検知した障害物は支柱構造物20であることが検出
できることになる。
【0021】そこで、この間の車両10の移動距離を図
4に従って求めてみる。
【0022】図4においては、壁W上の点Dに支柱構造
物20が設置されており、車両10は曲率半径pの円周
上を支柱構造物の検知開始位置点Aから検知終了位置点
Cまで移動する状態を示している。
【0023】このときの曲率中心点Oに対する角度変化
量は図3(2)に示すようにφであるので、検知終了と
はビームの検知範囲の最短距離RS側が点Dと一致する
状況のことであり、このときの検知開始時は点Bであっ
た。
【0024】また、支持構造物20に対する曲率の中心
とビームの中心に対する曲率の中心とが点Oで一致して
いることにより、図4においては△OBAが右に角度φ
だけ回転すると△ODCに一致することがわかる。さら
に、点Bが点Dと一致するためには回転角はφ=2θで
なけらばならないこともわかる。
【0025】したがって、支持構造物20の検知開始か
ら終了までの車両の移動距離Mは、上記のビームの中心
角2θ[rad]及び曲率半径p[m]を用いると次式のように
なる。
【0026】
【数4】 M=2pθ ・・・式(4)
【0027】したがって、本発明においては、演算手段
が曲率半径要素検出手段(好ましくは車速センサと横方
向加速度センサとの組み合わせ又は車速センサとジャイ
ロセンサとの組み合わせ)によって検出された曲率半径
要素に基づいて曲率半径を求めることにより現在車両が
走行している道路がカーブ路であることを認識すると、
レーダ測定装置の出力信号から検知対象物までの検知距
離を求め、この検知距離がレーダ測定装置として測定可
能な検知可能最小距離RSより大きく、従って障害物が
図4に示す点Bより壁Wに沿ってD側にあることを検出
する。
【0028】そして、さらに演算手段は、上記の検知対
象物を連続して検知できる時間(最大検知可能時間)
を、上記の式(4)における移動距離Mと車速センサに
よって検出された車速Vとによって次式に示すように求
める。
【0029】
【数5】 T=2pθ/V[sec] ・・・式(5)
【0030】また、演算手段は、上記の検知対象物に対
する連続検知時間Tdを求める。
【0031】このようにして求めた実際に検知対象物を
連続して検知した時間Tdが最大連続検知可能時間T以
下であるときには図3(1)から同図(2)に示す間中
支柱構造物20が連続して検知されたものとし、その検
知対象物を支柱構造物と判定することになる。
【0032】
【実施例】図5は本発明に係る障害物検知装置の実施例
を示したもので、図中、1は固定シングルビーム型のレ
ーダ測定装置であり、2は車速センサ、3は車速センサ
2とともに曲率半径要素検出手段を構成する横方向加速
度センサである。なお、曲率半径要素検出手段は点線で
示したステアリングセンサ4を加えてさらに車両がカー
ブ路を走行していることを検出するために確実なものと
してもよい。また、横方向加速度センサ3の代わりにジ
ャイロセンサを用いてもよい。
【0033】5は、レーダ測定装置1と車速センサ2と
横方向加速度センサ3と好ましくはステアリングセンサ
4の各出力信号を入力して支柱構造物の有無を示す判定
結果を出力する演算手段としてのCPUでありタイマ5
0を内蔵している。
【0034】このような本発明に係る障害物検知装置の
動作を図6に示した支柱判定の処理フローによって以下
に説明する。
【0035】まずCPU5はレーダ測定装置1の出力信
号から検知対象物の検知距離dを演算する(ステップS
1)。
【0036】次に、CPU5は車速センサ2の出力信号
と横方向加速度センサ3の出力信号とにより周知の如く
曲率半径pを演算する(ステップS2)。
【0037】そして、さらに上記の式(3)における検
知可能最小距離RSを計算する(ステップS3)。
【0038】なお、この式(3)における曲率半径rは
上記のステップS2で求めた曲率半径pに一定の道路
幅、例えば5[m]を加えたものに相当している。
【0039】このようにして求めた距離RSと検知可能
最小距離dとを比較し(ステップS4)、d<RSであ
ることがわかったときには検知対象物は図4においてビ
ーム幅2θの範囲内には存在しないものと判定し、検知
対象物は支柱構造物ではないと判定する(ステップS1
3)。
【0040】一方、ステップS4において、d≧RS
あることがわかったときには、さらに車速センサ2から
自車速度Vを読み込む(ステップS5)。
【0041】そして、上記のように求めたpとビーム幅
2θと車速Vとにより点Bから点Dに至る最大連続検知
可能時間Tを式(5)より計算する(ステップS6)。
【0042】ここで、p=600[m],θ=1度=0.
0175[rad],r=p+5[m],自車速度=20[m/se
c]=72[Km/h]とすると、検知可能最短距離RS=6
7.9[m],移動距離M=20.9[m],最大連続検知可
能時間T=1.05[sec]と求められる。
【0043】そして、CPU5はレーダ測定装置1の出
力信号から検知対象物が連続して観察できた時間Td
求める(ステップS7)。
【0044】そして、ステップS1と同様に再び検知対
象物の検知距離dを再度演算する(ステップS8)。こ
れは、後述するようにステップS11からステップS7
に戻ってくる場合があり、この間に検知距離dが変化し
得るためである。
【0045】このようにして求めた検知距離dがステッ
プS4と同様に最短距離RSを下回ったかどうかを判定
し(ステップS9)、このように下回った場合には上記
と同様にステップS13において検知対象物は支柱構造
物ではないと判定する。
【0046】しかしながら、d≧RSとなった場合に
は、さらに検知時間Tdと最大連続検知可能時間Tとを
比較し(ステップS10)、Td≧Tとなったことがわ
かったときには図4においてビーム幅2θを越えて障害
物が検出されたものとし、これは検知対象物が支柱構造
物ではないと判定する(ステップS13)。
【0047】しかしながら、最初は検知時間Tdは小さ
い値であるので、Td<Tとなるので、ステップS11
に進み、さらに現在検知している対象物(障害物)が同
一のものであるか否かを判定し、同一であるときにはス
テップS7に戻って上記と同様のステップを繰り返す。
【0048】この繰り返しステップにより検知時間Td
が大きくなって行くが、ステップS11において同一の
検知対象物でないものが検知されたことがわかったとき
には、いままで検知されていた障害物はカーブ路の支柱
構造物であると判定する(ステップS12)。
【0049】なお、検知対象物がカーブ路の支柱構造物
であると判定するに際し、ステップS10においてTd
<Tの関係を判定条件としているのは、前方に走行車両
等が存在し、図4で言えば支柱構造物を点B−Dの中間
で検知開始することがあり得るためであり、図3(1)
に示した状態から検知開始する場合には、d=RLであ
り且つTd=Tとなる。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る障害物
検知装置によれば、検出した曲率半径からカーブ路を走
行中であると認識したときレーダ測定装置によって検出
された検知対象物までの検知距離が検知可能最小距離よ
り大きく且つその検知対象物を連続して検知した時間が
車速と所定ビーム角と曲率半径とで決まる最大連続検知
可能時間以下であることがわかったときのみ検知対象物
を支柱構造物と判定するように構成したので、シングル
ビーム型のレーダ装置を用いてもカーブ路における支柱
構造物の誤検知を排除することができ、アンテナスキャ
ンニング方式やレーザダイオードのスキャンニング方式
に比べて低コストで且つ耐久性に優れ、さらにはスキャ
ンニング角度を大きく取れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る障害物検知装置に用いられる固定
シングルビーム方式を説明するための概略図である。
【図2】本発明に係る障害物検知装置でのカーブ路での
検知モデルを示した図である。
【図3】本発明に係る障害物検知装置における支柱構造
物の検知状況を説明するための図である。
【図4】本発明に係る障害物検知装置において支柱構造
物の検知開始から検知終了までのモデルを示した図であ
る。
【図5】本発明に係る障害物検知装置の実施例を示した
ブロック図である。
【図6】本発明に係る障害物検知装置の実施例の動作を
示したフローチャート図である。
【符号の説明】
1 レーダ測定装置 2 車速センサ 3 横方向加速度センサ 4 ステアリングセンサ 5 CPU 50 タイマ 10 車両 20 支柱構造物 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定シングルビーム型のレーダ測定装置
    と、曲率半径要素検出手段と、車速センサと、該レーダ
    測定装置の出力信号から検知対象物までの検知距離を演
    算し、該曲率半径要素に基づいて曲率半径を求めること
    によりカーブ路を走行中であると認識したとき該検知距
    離が検知可能最小距離より大きく且つ該検知対象物を連
    続して検知した時間が該車速と該レーダ測定装置の所定
    ビーム角と該曲率半径とで決まる最大連続検知可能時間
    以下であるとき該検知対象物を該カーブ路の支柱構造物
    と判定する演算手段と、を備えたことを特徴とする障害
    物検知装置。
  2. 【請求項2】該曲率半径要素検出手段が、該車速センサ
    と横方向加速度センサとで構成されることを特徴とした
    請求項1に記載の障害物検知装置。
  3. 【請求項3】該曲率半径要素検出手段が、該車速センサ
    とジャイロセンサとで構成されることを特徴とした請求
    項1に記載の障害物検知装置。
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