JP3608482B2 - 物体認識装置、記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車幅方向の所定範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波に基づいて車両前方の物体を認識する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、例えば光波，ミリ波などの送信波を照射し、その反射波を検出することによって、車両前方の物体を認識する物体認識装置が考えられている。この種の装置としては、例えば、先行車両などの障害物を検出して警報を発生する装置や、先行車両と所定の車間距離を保持するように車速を制御する装置などに適用され、それらの制御対象としての先行車両などの物体認識に利用されている。
【０００３】
自車前方に存在する車両を認識する場合には、前方車両の後端に左右対称に取り付けられたリフレクタからの反射波を検出して認識することが望ましいが、リフレクタ以外のボデー反射などによって測距位置が不安定になってしまう。特に、全長が長いトラックなどの場合に、荷台の後にある車両後端部（仮にＡ部と称す）と荷台の前にある運転席部分の後部（仮にＢ部と称す）とでは数ｍ以上の間隔がある。その場合、Ａ部においてリフレクタからの反射波だけでなくＢ部からの反射波も検出すると、例えばそれらによる測距位置の平均位置は、実際の車両後端よりも自車からはやや離れた位置となってしまい、測距精度が悪くなってしまう。また、これらＡ，Ｂ部は常に両方が検知されるというわけでもないので、例えばＡ部のみ検出している状態からＢ部のみ検出する状態になったり、逆にＢ部のみ検出する状態からＡ部のみ検出する状態となると、測距位置の変化が大きくなり異常な相対加速度を算出してしまう可能性がある。このような相対加速度に基づく車間制御などは適切なものでなくなってしまう。
【０００４】
また、同一車両内の異なる部分からの反射波ではなく、車両以外の物体からの反射波も考える必要がある。例えば雨天時などで路面上に水たまりができている場合、前方車両によって水しぶきが生じた場合や、排気が黒煙状であった場合には、前方車両の後端付近にそれらが生じるため、誤って前方車両の一部からの反射波として扱ってしまうことが考えられる。この場合には、それらによる測距位置の平均位置は、実際の車両後端よりも自車からはやや近い位置となってしまい、やはり測距精度が悪くなってしまう。
【０００５】
これらの問題の原因は、車両後端に存在するリフレクタ以外の部分からの反射波も含めて物体位置を認識してしまうため、本来の物体（前方車両）の状態を正確に把握できないことにある。
そこで、本発明は、前方の車両を適切に認識できる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の物体認識装置は、車幅方向の所定範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波を受信して物体を検出するレーダ手段と、該レーダ手段による検出結果に基づき、車両前方の物体を認識する認識手段とを備えた物体認識装置であって、前記認識手段は、前記レーダ手段による検出結果としての反射波による受信信号の内、認識対象としている所定の物体によって通常に反射された場合には生じるであろう信号強度に基づいて設定すると共に、認識した物体の車幅方向長さあるいは車長方向長さが所定範囲内に収まるまで変更設定したしきい値未満のものは削除し、残った受信信号に基づいて物体を認識すること を特徴とする。
【０００７】
このように「認識対象物体によって通常に反射された場合には生じるであろう信号強度に基づいて設定すると共に、認識した物体の車幅方向長さあるいは車長方向長さが所定範囲内に収まるまで変更設定したしきい値未満のものは削除」するため、例えば認識対象物体として前方の車両を想定した場合は、反射強度が相対的に小さい路側物や上述した水しぶきあるいは黒煙などに対応する受信信号を好適に削除でき、安定した認識が可能となる。また、理想的には前方車両の後端にあるリフレクタによって反射された受信信号のみに基づいて認識できればよいが、リフレクタのように相対的に反射強度が大きいものとボデー構造体のように相対的に反射強度が小さいものの両方において反射した場合であっても、リフレクタによって通常に反射された場合にの信号強度に基づいてしきい値を設定することで、リフレクタ以外の部分で反射した受信信号を適切に削除できる。したがって、前方車両を適切に認識でき、その認識した物体に基づいて行う車間制御なども安定する。
【０００８】
請求項１の場合は認識手段にて対処したが、請求項２に示すようにレーダ手段において削除しておいてもよい。つまり、レーダ手段が反射波を受信して物体を検出する際、反射波による受信信号の内、認識対象物体によって通常に反射された場合には生じるであろう信号強度に基づいて設定すると共に、認識した物体の車幅方向長さあるいは車長方向長さが所定範囲内に収まるまで変更設定したしきい値未満のものは削除し、検出結果とするのである。認識手段がこの検出結果に基づいて車両前方の物体を認識すれば、やはり同様の効果が得られる。
請求項１又は２における「受信信号を削除するためのしきい値」は、認識した物体の車幅方向長さあるいは車長方向長さが所定範囲内に収まるまで変更設定されるが、その所定範囲内とは、例えば認識対象物体が車両であるならば、車両が取り得る最大幅を基準に設定すればよい。例えば車両が取り得る最大幅が２．５ｍであるならば、認識物体の車幅方向長さが３ｍ以内に収まるまでしきい値を変更して受信信号を削除する、といったことである。車長方向長さの場合も同様の考え方である。但し、近距離のものは一般的に実際の大きさよりも大きく認識してしまいがちなので、所定範囲についても固定ではなく、請求項３に示すように、物体を認識した距離に応じて調整することが考えられる。
【０００９】
ところで、自車から近距離に認識対象物体（例えば車両）が存在する場合に通常と同じしきい値であると、実際の認識対象物体（例えば車両）サイズよりも大きな物体として認識してしまう可能性がある。そのため請求項４に示すように、対象物体までの距離に応じてしきい値を変更（具体的には近い場合には相対的に大きく）することで、物体を実際のサイズに近い状態で認識できるようになる。
【００１１】
また、受信信号の強度については、請求項５に示すようにして得ることもできる。つまり、反射波による受信信号パルスの立ち上がりと立ち下がりの時間差（つまりパルス幅）が、その信号強度が大きくなるにつれて長くなる特性をレーダ手段が有している場合を前提とし、パルス幅に基づき、前記特性を参照して信号強度を推定するのである。これは主に、受信信号が飽和した場合の対処を考慮したものである。つまり、受信信号が飽和しなければ実際の信号強度を見ればよいのであるが、飽和している場合には推定する必要がある。その際、受信信号を増幅するアンプに例えばバイポーラトランジスタを用いていれば、少数キャリヤ蓄積効果により、飽和した場合であっても、信号強度が大きくなるにつれて受信信号パルスの立ち下がりを遅れさせることができる。その特性から、受信信号のパルス幅と信号強度との間には所定の相関関係を得ることができるため、パルス幅に基づき相関関係を参照すれば、信号強度を得ることができる。なお、飽和した場合には信号強度に関係なく一定のパルス幅を出力してしまうようなアンプも存在するが、そのような場合には適用できない。
【００１２】
一方、請求項６に示すように、雨天であるか否かを推定する雨天推定手段による推定結果に応じて、しきい値を変更してもよい。雨天の場合には、水しぶきが発生したり、レーダ手段における送信波の照射部分に水滴の付着したりして、晴天の場合に比べて物体の状態を正確に認識しづらくなる。また、水しぶきなどの誤認識対象も増えるため、そのような状況ではしきい値をよりシビアに設定することで、より適切な認識ができる。なお、雨天の推定としては請求項７に示すようにワイパ作動時に雨天であると推定するのが簡便である。なお、ワイパを動作させるための操作レバーなどをドライバが手動で操作する場合には、ワイパスイッチなど、ワイパの動作状態を直接把握してもよいが、例えば雨滴センサからの検出結果に基づいてワイパの動作状況を間接的に把握してもよい。この場合は、雨滴センサからの検出結果に基づいてワイパが自動的に動作する構成であるため、雨滴センサからの検出結果からワイパの動作状況を把握することができるからである。
【００１３】
ところで、しきい値に基づいて受信信号を削除する処理は、所定の有効距離以内で物体を認識した場合に限り実行することが考えられる（請求項８参照）。これは、受信信号を削除してしまうと結果的に物体認識ができなくなるため、そのような処理を制限的に行うための工夫である。その際、雨天推定手段による推定結果に応じて有効距離を変更することが考えられる（請求項９参照）。具体的には雨天であれば有効距離を通常よりも長くする。これは、雨天の場合には一般的に認識精度が低下し誤認識が発生し易くなるため、通常よりも遠距離においても受信信号を削除する処理を適用した方が好ましいと考えられるからである。
【００１４】
また、このように受信信号を削除してしまうことで物体認識ができなくなり、結果的に認識対象物体としての先行車を見失ってしまうことも考えられる。この不都合を解消するためには、例えば、しきい値に基づく受信信号の削除の実行中に有効距離以内で先行車を見失った場合には、しきい値に基づく受信信号の削除を一時的に中止することが考えられる（請求項１０参照）。この意図は次の通りである。一般的には、車両の反射波による受信信号強度は非車両のそれよりも大きくなるが、例えばリフレクタが汚れていたりする場合には、非車両の反射波による受信信号強度と同じあるいはそれ以下しか持たない車両も存在し得る。そのような受信信号強度が低い先行車を有効距離以内で見失った場合、レーダ手段の検出範囲外に移動していったのではなく、しきい値に基づく受信信号の削除を実行したため、検出範囲内に居るにもかかわらず見失ってしまう可能性がある。そこで、先行車を有効距離以内で見失った場合には、しきい値に基づく受信信号の削除を一時的に中止する。
【００１５】
そして、一時的に中止した削除処理を再開する場合には、例えば請求項１１に示す（１）〜（３）のいずれかの条件を満たす場合に再開することが考えられる。有効距離以内で見失った場合の対処であるから、（１）のように見失った先行車が有効距離より遠くに存在すれば、削除処理を再開しても構わない。また、（２）のように先行車の対象が変わったり、（３）のように先行車が存在しなくなったことが確認できれば、見失ったことによる不都合は生じないので、やはり削除処理を再開しても構わない。
【００１６】
なお、請求項１２に示すように、物体認識装置の認識手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明が適用された車両制御装置１について、図面と共に説明する。この車両制御装置は、自動車に搭載され、警報すべき領域に障害物が所定の状況で存在する場合に警報を出力したり、前車（先行車両）に合わせて車速を制御したりする装置である。
【００１８】
図１は、そのシステムブロック図である。車両制御装置は認識・車間制御ＥＣＵ３を中心に構成されている。認識・車間制御ＥＣＵ３はマイクロコンピュータを主な構成として入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００１９】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々所定の検出データを入力しており、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に所定の駆動信号を出力している。また認識・車間制御ＥＣＵ３には、警報音量を設定する警報音量設定器２４、警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７、ヨーレートセンサ２８及びワイパスイッチ３０が接続されている。また認識・車間制御ＥＣＵ３は、電源スイッチ２９を備え、その「オン」により、所定の処理を開始する。
【００２０】
ここで、レーザレーダセンサ５は、図２に示すように、発光部、受光部及びレーザレーダＣＰＵ７０などを主要部として次のように構成されている。発光部は、パルス状のレーザ光を、発光レンズ７１及びスキャナ７２を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）７５を備えている。そして、レーザダイオード７５は、レーザダイオード駆動回路７６を介してレーザレーダＣＰＵ７０に接続され、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号によりレーザ光を放射（発光）する。また、スキャナ７２にはミラー７３が鉛直軸を中心に揺動可能に設けられ、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号がモータ駆動部７４を介して入力されると、このミラー７３は図示しないモータの駆動力により揺動する。すると、レーザ光は車両前方の測定エリアの中心方向を中心にし、車幅方向の所定角度の範囲でレーザ光を不連続に掃引照射（スキャン）して出力される。本実施形態でのスキャンエリアは、０．１５ｄｅｇ×１０５点（±約７．８ｄｅｇ）であり、このエリア内を順次走査する。具体的には、左方向から右方向へスキャンし、水平ビーム番号を０〜１０４とした１０５本の送信レーザ光ビームを０．１５°おきに照射する。水平ビーム番号０が−７．８ｄｅｇに相当し、水平ビーム番号１０４が＋７．８ｄｅｇに相当する。なお、このレーザ光はガラス板７７を通して照射されるため、例えば降雨時などにこのガラス板７７に水滴が付着することで、レーザ光が散乱される可能性がある。
【００２１】
一方、受光部は、図示しない物体に反射されたレーザ光を受光レンズ８１を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子８３とを備えている。そして、この受光素子８３の出力電圧は、アンプ８５に入力される。アンプ８５は入力電圧を増幅してコンパレータ８７に出力する。コンパレータ８７はアンプ８５の出力電圧を基準電圧と比較し、出力電圧＞基準電圧となったとき所定の受光信号を時間計測回路８９へ出力する。
【００２２】
時間計測回路８９には、レーザレーダＣＰＵ７０からレーザダイオード駆動回路７６へ出力される駆動信号も入力され、上記駆動信号をスタートパルスＰＡ、上記受光信号をストップパルスＰＢとし、２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の位相差（すなわち入力時間差）を２進デジタル信号に符号化する。また、ストップパルスＰＢのパルス幅も時間として計測する。そして、それらの値を２進デジタル信号に符号化してレーザレーダＣＰＵ７０へ出力する。レーザレーダＣＰＵ７０は、時間計測回路８９から入力された２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の入力時間差及びストップパルスＰＢのパルス幅（受信信号強度に相当）を含む測距データを、認識・車間制御ＥＣＵ３へ出力する。
【００２３】
なお、本実施形態のアンプ８５はバイポーラトランジスタを用いて構成されており、次のような特性を持っている。つまり、受光信号の強度が小さい場合には図２（ｂ）に示すように飽和しないが、受光信号の強度が大きくなると図２（ｃ）に示すようにアンプ出力が飽和してしまう（飽和電圧Ｖｓａｔ ）。但し、二点鎖線で示すように、少数キャリヤ蓄積効果により、受光信号強度が大きければ大きいほど信号パルスの立ち下がりが遅れる特性を持っている。また、アンプ出力である信号パルスが所定のしきい値電圧よりも大きくなっている時間を示すパルス幅は、受光信号強度と相関関係があり、受光信号強度の対数に略比例している。そのため、たとえ図２（ｃ）のようにアンプ出力が飽和して受光信号強度が直接得られなくても、パルス幅を基にし、上述の相関関係を参照すれば、受光信号強度を推定することができる。
【００２４】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、このように構成されていることにより、レーザレーダセンサ５からの測距データを基にして物体を認識し、その認識物体から得た先行車の状況に合わせて、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより車速を制御する、いわゆる車間制御を実施している。また、認識物体が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理も同時に実施している。この場合の物体としては、自車の前方を走行する前車やまたは停止している前車あるいは路側にあるガードレールや支柱物体等が該当する。
【００２５】
続いて認識・車間制御ＥＣＵ３の内部構成について制御ブロックとして説明する。レーザレーダセンサ５から出力された測距データは物体認識ブロック４３に送られる。
物体認識ブロック４３では、測距データとして得た距離データとスキャン角度θについては、レーザレーダ中心を原点（０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＺ直交座標に変換する。そして、この直交座標に変換し計測データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｄ）を求めると共に、中心位置（Ｘ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とする前車等の障害物の相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）Ｖと上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの認識種別が求められ、この認識種別と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。なお、物体の大きさを示す（Ｗ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，奥行き）である。このようなデータを持つ物体のモデルを「物標モデル」と呼ぶこととする。
【００２６】
この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値がどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。
【００２７】
カーブ半径（曲率半径）算出ブロック５７では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。先行車判定ブロック５３では、このカーブ半径Ｒおよび物体認識ブロック４３にて求められた認識種別、中心位置座標（Ｘ，Ｚ）、物体の大きさ（Ｗ，Ｄ）及び相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）に基づいて先行車を選択し、その先行車に対する距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを求める。
【００２８】
そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知している。
【００２９】
このような車間制御や警報判定に際しては、その前提となる物体認識が適切に行われていることが重要である。そこで、上述した物体認識ブロック４３において実行される物体認識にかかる動作について、説明する。
図３は物体認識の全体を示すメインフローチャートであり、最初のステップであるＳ１０では、レーザレーダセンサ５から１スキャン分の測距データの読み込みを行う。レーザレーダセンサ５でのスキャン周期は１００ｍｓｅｃとし、１００ｍｓｅｃ毎にデータを取り込むこととする。
【００３０】
続くＳ２０では、測距データに基づき、信号強度の弱いデータを削除する。この処理を図４〜６のフローチャートなどを参照して説明する。
図４の最初のステップであるＳ２１では、受光信号強度及び有効距離判定を行う。この処理を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】
図５の最初のステップであるＳ２１１では、ワイパスイッチ３０がオンされているか否かを判断し、オフの場合には（Ｓ２１１：ＮＯ）、所定の距離Ｘ（ｍ）以下に幅大又は奥行き大の物標が存在するか否かを判断する（Ｓ２１２）。なお、本実施形態では、図３のフローチャートにも示すように、Ｓ２０でデータ削除した後にセグメント化（Ｓ３０）及び物標化（Ｓ４０）を実行しているため、Ｓ２０でのデータ削除処理中で実行する図５の処理の時点では、今回の制御周期における物標データは作成されていない。そこで、前回の制御周期にて作成された物標データに基づいて、Ｓ２１２の判断を行うこととする。
【００３２】
そして、距離Ｘ（ｍ）以内の領域に幅大又は奥行き大の物標が存在しない場合は（Ｓ２１２：ＮＯ）、有効距離をデフォルト値であるＸ（ｍ）にし、受光信号強度としての削除パルス幅をデフォルト値であるＷ（ｎｓｅｃ）とする（Ｓ２１３）。この削除パルス幅のデフォルト値Ｗは、車両によって通常に反射された場合に生じるであろう信号強度に基づいて設定したしきい値である。
【００３３】
ここで、「幅大」の物標とは通常の車両が取り得る最大幅を基準にして設定したしきい値以上の幅を持つ物標のことをいい、例えば日本の場合、トラックの最大幅はおそよ２．５ｍであるため、例えば３ｍ以上の横幅Ｗを持つ場合を「幅大」とする。なお、この３ｍという数値は、一具体例であり、認識対象が取り得る最大値が変われば、それに応じて設定すればよい。「奥行き大」も同様の考え方であり、通常の車両が取り得る最大車長を基準にして設定したしきい値以上の長さとなることをいう。
【００３４】
また、Ｓ２１２における所定の距離Ｘとは、有効距離のデフォルト値である。この有効距離について説明する。図４に示すように、有効距離未満（Ｓ２４：ＮＯ）であり且つ受光信号強度がしきい値未満（Ｓ２５：ＮＯ）の物標データを削除する（Ｓ２６）ようにしている。つまり、物標までの距離がその距離未満であることがデータ削除条件となっている。ところで、例えば図５のＳ２１３で設定された削除パルス幅Ｗは、車両によって通常に反射された場合に生じるであろう信号強度に基づいて設定したしきい値であるが、物体までの距離に関係なくデータ削除を許可してしまうと、ノイズ的なデータを削除できるというメリットが得られる代わりに、認識したい車両のデータまでも削除してしまう可能性がある。つまり、削除パルス幅Ｗは、車両によって通常に反射された場合に生じるであろう信号強度に基づいて設定したしきい値であるが、リフレクタが汚れているなどして、「通常」より低反射状態となることも考えられる。このような車両のデータを削除してしまう可能性を含んでいるのである。そのため、自車から相対的に近距離において検出した物体についてのみデータ削除を許可する。このような観点から、有効距離のデフォルト値であるＸは、例えば車両のボデー反射が誤認識を生じさせる程度の信号強度を持つ最遠距離に基づいて設定する。つまり、車両認識のために得たいリフレクタ以外のボデー等の反射による誤認識回避をすることが目的であるため、そのような問題が生じないような遠い位置においてまでデータ削除する実質的意味がなく、逆に上述のようなデメリットも招来してしまう可能性があるからである。
【００３５】
なお、このように「自車から相対的に近距離」の領域に制限したのは、物体の反射波による信号強度は物体までの距離の４乗に反比例するため、自車から相対的に遠い距離に存在する場合は車両と非車両との信号強度の区別が相対的に付き易く、逆に自車から相対的に近い距離に存在する場合は車両と非車両との信号強度の区別が相対的に付きにくいからである。
【００３６】
また、距離Ｘ（ｍ）以内の領域に幅大又は奥行き大の物標が存在する場合は（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、有効距離はデフォルト値であるＸ（ｍ）のままであるが、削除パルス幅については、デフォルト値であるＷ（ｎｓｅｃ）に所定値βを加算する（Ｓ２１４）。上述したように、例えば３ｍ以上の横幅Ｗを持つ場合を「幅大」とすると、このような物標は、車両であると考えられるが、車両が通常取り得る幅よりも大きいため、実際の車両の認識のためには不要なデータも含まれていると考えられる。これは、レーザレーダセンサ５によって得たデータに基づいて物体を認識する場合、相対的に近距離の物体は一般的に実際の大きさよりも大きく認識してしまいがちであることに起因する。そのため、削除パルス幅を大きくする。なお、Ｓ２１４にてβを加算して大きくした削除パルス幅にてデータ削除した結果、次回の処理においても同様にＳ２１２にて肯定判断される場合もある。したがって、Ｓ２１２にて否定判断されるまで制御周期毎にβを加算していくこととなり、Ｓ２１２にて否定判断されるとデフォルト値Ｗに戻ることとなる。
【００３７】
一方、ワイパスイッチ３０がオンされている場合には（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、幅大又は奥行き大の物標が存在するか否かを判断する（Ｓ２１５）。なお、この場合にはＳ２１２のような「所定の距離Ｘ（ｍ）以内の領域」という制限は付けていない。この理由を説明する。ワイパスイッチ３０がオンされているため、現在降雨状態であることが想定されるが、降雨状態においては、水しぶきが発生したり、レーザレーダセンサ５のガラス板７７に水滴が付着することで、レーザ光が散乱される可能性があり、晴天の場合に比べて物体の状態を正確に認識しづらくなる。つまり、所定の距離Ｘ（ｍ）よりも遠い領域であってもレーザ光の散乱等で「幅大又は奥行き大の物標が存在する」可能性が高くなるため、距離の制限を外したのである。
【００３８】
そして、幅大又は奥行き大の物標が存在しない場合は（Ｓ２１５：ＮＯ）、Ｓ２１３と同じように、有効距離及び削除パルス幅をそれぞれデフォルト値であるＸ（ｍ）及びＷ（ｎｓｅｃ）とする（Ｓ２１６）。それに対して、幅大又は奥行き大の物標が存在する場合は（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、削除パルス幅を大きくすると共に有効距離についても長くする（Ｓ２１７）。具体的には、有効距離はＸ＋ｄとする。このＸ＋ｄは、Ｓ２１５で存在が確認された物標までの距離を基にして決めたものであり、Ｓ２１５で存在が確認された物標がデータ削除の対象となり得るような有効距離にする意図である。また、削除パルス幅については、デフォルト値であるＷ（ｎｓｅｃ）に所定値αを加算する。この削除パルス幅の変更については、Ｓ２１４の場合と同様である。つまり、例えば３ｍ以上の横幅Ｗを持つ場合を「幅大」とするならば、横幅が３ｍ以上のデータ部分が削除できるようになるまで削除パルス幅を大きくすることとなる。なお、削除パルス幅に加算する値としてＳ２１４ではβ、Ｓ２１７ではαとしたが、これは同じ値であっても構わない。
【００３９】
このようにして、ワイパスイッチ３０のオン・オフや幅大又は奥行き大の物標の存在の有無などに応じて、適宜有効距離及び削除パルス幅を設定し、図４のＳ２２へ移行する。
Ｓ２２では、先行車ロスト判定を行う。上述したように、有効距離未満（Ｓ２４：ＮＯ）であり且つ受光信号強度がしきい値未満（Ｓ２５：ＮＯ）の物標データを削除する（Ｓ２６）ようにしているが、これは、ロストフラグ＝０（Ｓ２３：ＮＯ）であることが前提条件である。つまり、先行車を見失ったか否かやその見失った状況あるいはその後の状況などに応じてロストフラグを０，１のいずれかに設定し、ロストフラグ＝１（Ｓ２３：ＹＥＳ）の場合は、無条件にデータ削除を中止し、ロストフラグ＝０（Ｓ２３：ＮＯ）の場合に限って、有効距離や受光信号強度による条件判定を許可するようにした。この先行車ロスト判定処理を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
図６の最初のステップであるＳ２２１では、前回処理において得た判定結果であるロストフラグ＝１か否かを判断し、ロストフラグ＝１の場合には（Ｓ２１１：ＮＯ）、先行車を見失ったか否かを判定する（Ｓ２２２）。ここで「先行車を見失った」とは、前回検出時の相対速度から推定した今回の先行車の位置が検出範囲内にあると予想されたにもかかわらず、検出されたなかった状態を指す。今回の先行車の推定位置が検出範囲外であれば、元々今回は検出されないことが予想されていたのであるから、ここでいう「見失った」とは言わない。つまり、本来検出できるはずのものが検出されない異常な状態の場合のみが「見失った」状態である。
【００４１】
Ｓ２２２で肯定判断された場合には、Ｓ２２８へ移行してロストフラグ＝０とする。上述したように、図４の処理においてロストフラグ＝０（Ｓ２３：ＮＯ）の場合に限って、有効距離や受光信号強度による条件判定が許可されるが、図６のＳ２２１にて否定判断、つまり前回処理にてロストフラグ＝０であったということはデータ削除がなされた可能性があるということである。そして、その状態でも先行車を見失っていなければ（Ｓ２２２：ＹＥＳ）、今回もデータ削除を許可してもよいと考えられるため、ロストフラグ＝０とする（Ｓ２２８）。
【００４２】
一方、Ｓ２２２で否定判断された場合には、先行車を見失ったということであり、その場合はＳ２２３へ移行して、その先行車を見失った距離が有効距離よりも大きいか否かを判断する。そして、先行車を見失った距離が有効距離以下の場合は（Ｓ２２３：ＮＯ）、ロストフラグ＝１とし（Ｓ２２４）、先行車を見失った距離が有効距離よりも大きい場合は（Ｓ２２３：ＹＥＳ）、ロストフラグ＝０とする（Ｓ２２８）。つまり、検出されていた時の相対速度から先行車の次回の推定位置が得られるが、この推定位置までの距離が有効距離以内であり、且つ先行車を見失った場合は、前回処理においてデータ削除（図４のＳ２６）をしたことが原因で先行車を見失った可能性があるため、今回はデータ削除しないようにロストフラグ＝１とする（Ｓ２２４）。一方、有効距離よりも遠くで先行車を見失った場合には、データ削除が原因ではないと考えられるため、ロストフラグ＝０として（Ｓ２２８）、データ削除は許可する。
【００４３】
ここまでは、前回処理において得たロストフラグ＝０の場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、つまりデータ削除がなされた可能性があるという前提における処理であったが、続いて、前回処理において得たロストフラグ＝１の場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、つまりデータ削除がなされていないという前提における処理について説明する。ロストフラグ＝１の場合は（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、先行車がいるか否かを判定する（Ｓ２２５）。そして、先行車がいる場合には（Ｓ２２５：ＮＯ）、前回の先行車番号と今回の先行車番号とが異なっているか否かを判定する（Ｓ２２６）。そして、先行車番号が同じ場合には（Ｓ２２６：ＮＯ）、先行車の距離が有効距離よりも大きいか否かを判定し（Ｓ２２７）、先行車の距離が有効距離以下であれば（Ｓ２２７：ＮＯ）、Ｓ２２４へ移行してロストフラグ＝１のままにしておく。
【００４４】
このようにする意図を説明する。Ｓ２２３にて否定判断されてロストフラグ＝１とする（Ｓ２２４）場合は、上述したように、有効距離以内で先行車を見失ったのが前回処理においてデータ削除したことが原因である可能性があるため、データ削除しないようにする工夫である。そして、Ｓ２２５及びＳ２２６にてそれぞれ否定判断された場合というのは、前回データ削除したためにロストした先行車と、今回データ削除しなかったため存在する先行車とが同一である可能性がある。そして、その先行車の距離が有効距離以下である場合は（Ｓ２２７：ＮＯ）、この状態でデータ削除を再開してしまうと、再度同じように先行車を見失ってしまう可能性があるため、データ削除しないようにロストフラグ＝１とするのである。
【００４５】
逆に言えば、前回と今回の先行車が同じであっても、先行車までの距離が有効距離よりも大きい場合には（Ｓ２２７：ＹＥＳ）、データ削除を再開してもよいと考えられるので、ロストフラグ＝０とする（Ｓ２２８）。また、前回と今回の先行車が異なる場合（Ｓ２２６：ＹＥＳ）や、先行車自体がいない場合（Ｓ２２５：ＹＥＳ）は、同様にデータ削除を再開してもよいと考えられるので、ロストフラグ＝０とする（Ｓ２２８）。
【００４６】
このような先行車ロスト判定が終了すると、図４のＳ２３へ移行する。Ｓ２３以降の処理については上述したが簡単に繰り返しておくと、ロストフラグが０であり（Ｓ２３：ＮＯ）、且つ有効距離未満であり（Ｓ２４：ＮＯ）、且つ受光信号強度がしきい値未満である（Ｓ２５：ＮＯ）場合に限って、データ削除をし（Ｓ２６）、それ以外の場合はデータ削除せずに本処理を終了する。本処理終了後は図３のＳ３０へ移行する。
【００４７】
Ｓ３０では、データのセグメント化を行う。上述したように、測距データとして得た距離データとスキャン角度θについては極座標系からＸＺ直交座標系に変換し、その変換後のデータをグルーピングしてセグメントを形成する。この様子を図７に示す。本実施形態では、点認識されたデータ同士のＸ軸方向の距離△Ｘが０．２ｍ以下、Ｚ軸方向の距離△Ｚが２ｍ以下という２条件を共に満たす場合に、その点集合を一体化してセグメントデータを求める。このセグメントデータは、一体化された点集合を含むような大きさに設定された、Ｘ軸及びＺ軸に平行な２辺を持つ長方形の領域であり、中心座標（Ｘ，Ｚ）と大きさを示すための２辺のデータ（Ｗ，Ｄ）をデータ内容とする。
【００４８】
続くＳ４０では、認識対象の個々の車両などを物標化する物標化処理を行う。物標とは、一まとまりのセグメントに対して作成される物体のモデルである。こ物標化の内容は物体認識ブロック４３についての説明の際に行ったが簡単に繰り返しておくと、Ｓ３０で得たセグメントデータに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｄ）を求めると共に、中心位置（Ｘ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車位置を基準とする前車等の障害物の相対速度（Ｖｘ，Ｖｚ）を求める。さらに物体が停止物体であるか移動物体であるかの認識種別が求められ、この認識種別と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択され、その距離が距離表示器１５により表示される。なお、物体の大きさを示す（Ｗ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，奥行き）である。このようなデータを持つ物標モデルが図１に示す物体認識ブロック４３から先行車判定ブロック５３へ出力される。
【００４９】
本実施形態においては、レーザレーダセンサ５がレーダ手段に相当し、認識・車間制御ＥＣＵ３の物体認識ブロック４３が認識手段に相当する。また、図３〜６に示す処理が認識手段としての処理の実行に相当する。そして、ワイパスイッチ３０からの検出結果に基づいて行う図５のＳ２１１が雨天推定手段としての処理の実行に相当する。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１では、物体認識処理において、レーザレーダセンサ５にて検知した物体の測距データに対し、車両によって通常に反射された場合には生じるであろう受光信号強度に基づいて設定したしきい値未満のものは削除し（図４のＳ２５，Ｓ２６参照）、残った受光信号に基づいて物体を認識する（図３のＳ４０参照）。理想的には車両の後端にあるリフレクタによって反射された受光信号のみに基づいて認識できればよいが、図８（ａ）に示すように、リフレクタのような相対的に反射強度が大きいものとボデー構造体のような相対的に反射強度が小さいものの両方において反射することが考えられる。この状態で全ての受光信号に基づいて物体を認識した場合、対象物Ａの幅Ａｗ、奥行きＡｄ及び対象物までの距離Ａｚは図８（ｂ）の左側に示すようになる。つまり、自車から見て近い方に受光強度の大きなデータが集まり、遠い方に受光強度の小さなデータが集まっている。一方、所定のしきい値未満のデータは削除することで相対的に信号強度の大きなデータのみを抽出し、その抽出データに基づいて物体を認識した場合、対象物Ａの幅Ａｗ、奥行きＡｄ及び対象物までの距離Ａｚは図８（ｂ）の右側に示すようになる。これらからも判るように、全ての受光信号に基づいて物体を認識すると、対象物Ａの幅Ａｗや奥行きＡｄを実際よりも大きく認識してしまったり、対象物までの距離Ａｚを実際よりも長く認識してしまうこととなる。これに対して、相対的に信号強度の大きなデータのみを抽出することによって、対象物Ａの幅Ａｗや奥行きＡｄあるいは対象物までの距離Ａｚをより実際に近い値として把握することができる。このように前方車両を適切に認識でき、その認識した物体に基づいて行う車間制御なども安定する。
【００５１】
また、ボデー構造体だけでなく、例えば反射強度が相対的に小さい路側物や前方車両の巻き上げた水しぶきあるいは前方車両の排出した黒煙などに対応する受光信号も好適に削除でき、安定した認識が可能となる。
なお、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
【００５２】
（１）例えば、上記実施形態では認識・車間制御ＥＣＵ３内の物体認識ブロック４３にてデータ削除を実行したが、レーザレーダセンサ５においてデータ削除してもよい。つまり、レーザレーダセンサ５において受光信号を予め所定のしきい値に基づいて削除し、残った受光信号によって得られる測距データを物体認識ブロック４３に出力するようにしてもよい。図２を参照して説明したように、コンパレータ８７はアンプ８５の出力電圧を基準電圧と比較し、出力電圧＞基準電圧となったとき所定の受光信号を時間計測回路８９へ出力する。したがって、この基準電圧（しきい値電圧Ｖｔｈ）を変化させることによって、相対的に信号強度の小さな受光信号を削除することができる。
【００５３】
（２）上記実施形態では、物体認識ブロック４３において、レーザレーダセンサ５から得た距離データとスキャン角度θを極座標系からＸＺ直交座標系に変換していたが、レーザレーダセンサ５において直交座標系に変換してから物体認識ブロック４３に出力するようにしてもよい。
【００５４】
（３）上記実施形態ではワイパスイッチ３０がオンされていることで雨天（降雨）状態であることを推定したが、それ以外でも、例えば雨滴を検出するセンサを用い、その検出結果に基づいて推定してもよい。
（４）上記実施形態では、図３のフローチャートにも示すように、Ｓ２０でデータ削除した後にセグメント化（Ｓ３０）及び物標化（Ｓ４０）を実行しているため、Ｓ２０でのデータ削除処理中で実行する図５の処理の時点では、今回の制御周期における物標データは作成されていない。そのため、図５に示した受光信号強度及び有効距離判定や図６に示した先行車ロスト判定においては、前回の制御周期にて作成された物標データや先行車に関するデータに基づいて処理を行った。これに対して、図９に示すように、測距データの読込（Ｓ１１０）の後に、その読み込んだ測距データを基にした仮セグメント化（Ｓ１１３）及び仮物標化（Ｓ１１５）を行った後、データ削除処理を行い（Ｓ１２０）、その後、再度セグメント化（Ｓ１３０）及び物標化（Ｓ１４０）を実行するようにしてもよい。上記実施例では処理負荷を考慮して前回値を用いることにしたが、処理負荷を特段問題視しないのであれば、データ削除前に、データ削除のためだけに今回値を予め作成しておいてより適切なデータ削除を行い、そのデータ削除後に再度正式なセグメント化・物標化を行うことも好ましいと考えられる。
【００５５】
（５）上記実施形態では「レーダ手段」としてレーザ光を用いたレーザレーダセンサ５５を採用したが、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外に方位を測定できる方式であればよい。そして、例えばミリ波でＦＭＣＷレーダ又はドップラーレーダなどを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られるため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】レーザレーダセンサに関する説明図である。
【図３】物体認識に係る処理を示すフローチャートである。
【図４】図３の処理中で実行される信号強度の弱いデータを削除する処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の処理中で実行される受光信号強度及び有効距離判定処理を示すフローチャートである。
【図６】図４の処理中で実行される先行車ロスト判定処理を示すフローチャートである。
【図７】測距データのセグメント化の内容を示す説明図である。
【図８】（ａ）は複雑形状車両において複数の反射が生じる状況を示す説明図、（ｂ）は受光信号強度の大きなデータを抽出することによる効果の説明図である。
【図９】別実施形態の場合の物体認識に係る処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…車両制御装置、３…認識・車間制御ＥＣＵ、５…レーザレーダセンサ、７…車速センサ、９…ブレーキスイッチ、１１…スロットル開度センサ、１３…警報音発生器、１５…距離表示器、１７…センサ異常表示器、１９…ブレーキ駆動器、２１…スロットル駆動器、２３…自動変速機制御器、２４…警報音量設定器、２５…警報感度設定器、２６…クルーズコントロールスイッチ、２７…ステアリングセンサ、２８…ヨーレートセンサ、２９…電源スイッチ、３０…ワイパスイッチ、４３…物体認識ブロック、４４…センサ異常検出ブロック、４７…車速演算ブロック、４９…操舵角演算ブロック、５１…ヨーレート演算ブロック、５３…先行車判定ブロック、５５…車間制御部及び警報判定部ブロック、５７…カーブ半径算出ブロック、７０…レーザレーダＣＰＵ、７１…発光レンズ、７２…スキャナ、７３…ミラー、７４…モータ駆動回路、７５…半導体レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、７７…ガラス板、８１…受光レンズ、８３…受光素子、８５…アンプ、８７…コンパレータ、８９…時間計測回路

Claims (12)

1. 車幅方向の所定範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波を受信して物体を検出するレーダ手段と、
   該レーダ手段による検出結果に基づき、車両前方の物体を認識する認識手段とを備えた物体認識装置であって、
   前記認識手段は、前記レーダ手段による検出結果としての反射波による受信信号の内、認識対象としている所定の物体によって通常に反射された場合には生じるであろう信号強度に基づいて設定すると共に、認識した物体の車幅方向長さあるいは車長方向長さが所定範囲内に収まるまで変更設定したしきい値未満のものは削除し、残った受信信号に基づいて物体を認識すること
   を特徴とする物体認識装置。
2. 車幅方向の所定範囲内に渡り送信波を照射し、その反射波を受信して物体を検出するレーダ手段と、
   該レーダ手段による検出結果に基づき、車両前方の物体を認識する認識手段とを備えた物体認識装置であって、
   前記レーダ手段は、反射波による受信信号の内、認識対象としている所定の物体によって通常に反射された場合には生じるであろう信号強度に基づいて設定すると共に、認識した物体の車幅方向長さあるいは車長方向長さが所定範囲内に収まるまで変更設定したしきい値未満のものは削除し、検出結果とすること
   を特徴とする物体認識装置。
3. 請求項１又は２に記載の物体認識装置において、
   前記所定範囲は、物体を認識した距離に応じて調整すること
   を特徴とする物体認識装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の物体認識装置において、
   対象となる物体までの距離に応じて前記しきい値を変更すること
   を特徴とする物体認識装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の物体認識装置において、
   前記レーダ手段は、前記反射波による受信信号パルスの立ち上がりと立ち下がりの時間差が、その信号強度が大きくなるにつれて長くなる特性を有しており、
   前記認識手段は、前記レーダ手段による検出結果である受信信号パルスの立ち上がりと立ち下がりの時間差に基づき、前記特性を参照して信号強度を推定すること
   を特徴とする物体認識装置。
6. 請求項１〜５のいずれか記載の物体認識装置において、
   雨天であるか否かを推定する雨天推定手段を備え、
   その雨天推定手段による推定結果に応じて、前記しきい値を変更すること
   を特徴とする物体認識装置。
7. 請求項６に記載の物体認識装置において、
   前記雨天推定手段は、車両に搭載されたワイパが動作しているか否かによって雨天であるか否かを推定すること
   を特徴とする物体認識装置。
8. 請求項１〜７のいずれか記載の物体認識装置において、
   前記しきい値に基づいて受信信号を削除する処理は、所定の有効距離以内で物体を認識した場合に限り実行すること
   を特徴とする物体認識装置。
9. 請求項８に記載の物体認識装置において、
   雨天であるか否かを推定する雨天推定手段を備え、
   その雨天推定手段による推定結果に応じて、前記有効距離を変更すること
   を特徴とする物体認識装置。
10. 請求項８又は９に記載の物体認識装置において、
    前記認識手段は、前記認識対象物体として自車に対する先行車を認識可能であり、前記しきい値に基づく受信信号の削除の実行中に前記有効距離以内で先行車を見失った場合には、前記しきい値に基づく受信信号の削除を一時的に中止すること
    を特徴とする物体認識装置。
11. 請求項１０に記載の物体認識装置において、
    前記一時的に中止した前記しきい値に基づく受信信号の削除は、次の（１）〜（３）のいずれかの条件を満たす場合に再開すること
    を特徴とする物体認識装置。
    （１）見失った先行車が前記有効距離より遠くに存在する。
    （２）先行車の対象が変わる。
    （３）先行車が存在しなくなる。
12. 請求項１〜１１のいずれか記載の物体認識装置の認識手段としてコンピュータシステムを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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