JP4535585B2

JP4535585B2 - 周辺監視装置

Info

Publication number: JP4535585B2
Application number: JP2000266393A
Authority: JP
Inventors: 崇樋口
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-09-04
Also published as: JP2002067844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は周辺監視装置に関し、より詳細には、車両の走行制御システムなどに使用され、自車両の前方に存在する先行車両などの障害物の相対位置、相対速度、前記自車両に対する横方向位置（例えば角度）などをセンシングするための周辺監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行制御システムの一つとして、ＡＣＣ（Auto Cruise Control ）がある。ＡＣＣは先行車両の速度と車間距離とに基づいて、加速したり減速したりして自車両の速度を制御するシステムである。そのためには先行車両の（自車両との）相対位置や相対速度などを測定する装置や、エンジンのスロットルや自動変速機を制御する装置が必要となる。
【０００３】
ＡＣＣは一般的に、先行車両の自車両に対する相対位置や相対速度を測定するためのスキャン式レーダーと、白線を検出するためのテレビカメラと、車速、ハンドル角、スロットル開度などの各種車両状態を検出するためのセンサとを含んで構成されている。
【０００４】
これまでＡＣＣは、主に高速走行用（例えば、自動車専用道路での走行用）に開発されてきたため、先行車両の相対位置や相対速度が分かれば十分であった。これは追従すべき先行車両をきっちりと検出することができれば十分だったからである。換言すれば、自車両の進行路に沿った領域Ｅ₁ （後述する図１参照）だけをきっちりと検出することができれば十分であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが最近では、高速走行用としてだけでなく、低速走行（例えば、市街地での走行用）にも利用することのできる走行制御システムが開発されてきており、自車両の進行路に沿った領域だけを検出していれば良いと言うことでは済まなくなってきている。これは、市街地などを走行していれば、自転車や歩行者などが前記領域外から突然飛び出してくることなどがあるからである。
【０００６】
このような自転車や歩行者などの飛び出しに対して、車両が適切に反応し、即座に停止を行うためには、飛び出しの危険性を予測し、予め速度を落としておく必要がある。
【０００７】
換言すれば、自車両の進行路に沿った領域に存在する障害物だけでなく、その領域外に存在する障害物の自車両に対する相対位置や相対速度についても検出する必要が生じてきている。また障害物が自車両の進行路に沿った領域に存在するか否かを判断するには、前記障害物の自車両に対する横方向位置に関する情報が必要となる。
【０００８】
このように自車両の進行路に沿った領域に存在する障害物だけでなく、その領域外に存在する障害物についても、自車両に対する相対位置、相対速度、及び横方向位置を精度良く検出する周辺監視装置を実現するには、ワークステーションやパーソナルコンピュータに画像処理専用ボードを追加するなど、非常に高価なハードウェアと非常に複雑なソフトウェアとを必要としていた。
このため現状においては、このような高価で、かつ複雑な装置を一般車両に搭載することは行われていなかった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、一般車両に搭載することのできる低コストで、低速走行に利用される走行制御システムなどに採用したとしても十分な性能を発揮することのできる周辺監視装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記したように、低速走行に利用される走行制御システムを実現するためには、自車両の進行路に沿った領域に存在する障害物だけでなく、その領域外に存在する障害物の自車両に対する相対位置や相対速度についても検出可能な周辺監視装置が必要となる。
【００１１】
そこで本発明者は、自車両の進行路に沿った領域とその領域外との違いに注目し、これら領域が同程度に重要なのではなく、安全性の観点からみれば、やはり重要なのは自車両の進行路に沿った領域であることを考慮し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち自転車や歩行者などが自車両の進行路に沿った領域にどれだけ近づこうとも、その領域に進入しさえしなければ、衝突といった不慮の事態が生じることはあり得ない。また前記領域外に存在する障害物を検出するのは、あくまでも飛び出しなどの危険性を予測するためにだけ必要であるといった知見に基づき本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明に係る周辺監視装置（１）は、障害物を検出する障害物検出手段を備えた周辺監視装置において、前記障害物検出手段により検出された障害物が、自車両の進行路に沿った第１領域、前記進行路の外側近傍領域である第２領域、及びこれら第１、第２領域を除いた第３領域のうちいずれの領域に存在するかを判断する判断手段と、前記障害物検出手段により検出された障害物に関する情報を、前記判断手段からの判断結果に基づいて、前記自車両の走行制御を行うための走行制御手段へ出力する出力手段と、該出力手段から前記走行制御手段へ出力される情報の信頼度を求める算出手段とを備え、前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第１領域に存在すると判断された場合には、前記出力手段が、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、及び相対距離に関する情報を前記走行制御手段へ出力し、前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第２領域に存在すると判断された場合には、前記出力手段が、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報を前記走行制御手段へ出力し、前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第３領域に存在すると判断された場合には、前記出力手段が、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報と、前記算出手段により求められる信頼度に関する情報とを前記走行制御手段へ出力することを特徴としている。
【００１７】
図１はこれら第１〜第３領域を説明するための説明図であり、領域Ｅ₁は自車両Ｍの進行路に沿った第１領域を示し、領域Ｅ₂は前記進行路の外側近傍領域である第２領域を示し、領域Ｅ₃は領域Ｅ₁と領域Ｅ₂とを除いた領域を示している。
【００１８】
これら第１〜第３領域はいずれも同程度に重要なのではなく、安全性の観点からみれば、やはり一番重要なのは前記第１領域（すなわち、自車両の進行路に沿った領域Ｅ₁）であり、次いで前記第２領域である。
換言すれば、前記第１領域に存在する障害物に関する情報については、精度を高くする必要があるが、前記第３領域に存在する障害物に関する情報については、精度をあまり高くする必要はない。
【００１９】
上記した周辺監視装置（１）によれば、前記障害物検出手段により検出された障害物が、前記自車両の進行路に沿った第１領域（例えば、走行車線）、前記進行路の外側近傍領域である第２領域（例えば、走行車線の外側近傍）、及びこれら第１、第２領域を除いた第３領域のうちいずれの領域に存在するかに基づいて、前記障害物検出手段により検出された障害物に関する情報が前記自車両の走行制御を行うための走行制御手段へ出力される。
【００２０】
このように障害物の存在する領域に基づいて、出力される情報を差別化し得るため、前記第１〜第３領域のいずれに存在する障害物に対しても同程度の情報を前記走行制御手段へ出力する必要がなくなる。例えば、前記障害物検出手段は前記第１領域に存在する障害物については、前記自車両に対する相対位置、相対速度を精度良く検出することができれば良い。
【００２１】
また、前記障害物検出手段は前記第３領域に存在する障害物については、自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置のいずれに関しても精度良く検出できなくとも良いため、「発明が解決しようとする課題」の項目で説明したように、高価なハードウェアや複雑なソフトウェアは必要とされなくなる。従って、一般車両に搭載することのできる低コストで、低速走行に利用される走行制御システムなどにも採用し得る周辺監視装置を実現することが可能となる。
【００２２】
また前記第１領域は、前記自車両の進行路に沿った領域であり、前記第１領域に存在する障害物に関する情報には、横方向位置に関する情報は必要とされない。上記した周辺監視装置（１）によれば、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第１領域に存在すると判断された場合には、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、及び相対距離に関する情報は前記走行制御手段へ出力されるが、前記障害物の前記自車両に対する横方向位置に関する情報については出力されない、もしくは０などの固定値が出力される。これにより、出力データ量を減少させることができるので、制御処理などの負荷の削減や高速化が図られる。
【００２３】
一方、前記第２領域は、前記自車両の進行路に沿った領域ではなく、前記進行路の外側近傍領域であり、横方向位置に関する情報が必要となる。上記した周辺監視装置（１）によれば、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第２領域に存在すると判断された場合には、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報が前記走行制御手段へ出力される。
【００２４】
また前記第３領域は、これら第１、第２領域を除いた領域であり、横方向位置に関する情報が必要となる。上記周辺監視装置（１）において、前記出力手段から前記走行制御手段へ出力される情報の信頼度を求める算出手段を備え、前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第３領域に存在すると判断された場合には、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報と、前記算出手段により求められる信頼度に関する情報とが前記走行制御手段へ出力される。これにより、前記走行制御手段において適切な走行制御を行うことが可能となる。
【００２５】
さらに、前記信頼度に関する情報が前記走行制御手段へ出力されるので、横方向位置のセンシング精度を下げることができるため、低コスト化を図ることができる。
【００３０】
また本発明に係る周辺監視装置（２）は、上記周辺監視装置（１）において、前記障害物検出手段により異なる障害物が複数検出された場合には、前記出力手段が、危険度の高い障害物について、各種情報を出力するものであることを特徴としている。
【００３１】
また本発明に係る周辺監視装置（３）は、上記周辺監視装置（２）において、相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報のうちの少なくとも１情報に基づいて、前記危険度を算出する危険度算出手段を備えていることを特徴としている。
【００３２】
上記した周辺監視装置（２）又は（３）によれば、前記障害物検出手段により異なる障害物が複数検出された場合には、前記出力手段が、危険度の高い障害物について、各種情報を出力するため、前記走行制御手段において安全性の高い走行制御を行うことができる。
【００３３】
さらに上記した周辺監視装置（３）によれば、前記危険度が相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報のうちの少なくとも１情報に基づいて求められるため、危険度の精度を高めることができる。換言すれば、前記走行制御手段においてより一層安全性の高い走行制御を行うことができる。
【００３４】
上記周辺監視装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記第１領域を決定する前記進行路の幅が、所定のパラメータに基づいて、設定されるものであるようにしても良い。
【００３５】
さらに、前記所定のパラメータに、前記障害物検出手段を構成するセンサのセンサ特性を含めるようにしても良い。
【００３６】
上記のような構成とすることによって、前記第１領域を決定する前記進行路の幅が、所定のパラメータに基づいて、設定されるため、状況に応じた適切な前記第１領域が設定される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る周辺監視装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は実施の形態（１）に係る周辺監視装置を採用した走行制御システムの要部を概略的に示したブロック図である。
【００３８】
図中１は走行制御システムを示しており、走行制御システム１は周辺監視装置２と、走行制御手段５と、スロットルバルブを駆動させるアクチュエータ６とを含んで構成されている。周辺監視装置２は車両前部に配置されるレーダーヘッドユニット３とマイコンなどにより構成される周辺監視制御手段４とを含んで構成されている。
【００３９】
レーダーヘッドユニット３はレーザー光を自車両の前方に向けて発信すると共に、前方に存在する先行車両などの障害物に当たって反射してくる反射波を受信する構成になっている。またレーダーヘッドユニット３における障害物の検出方式はその発信部（図示せず）から発信するレーザー光を水平方向に走査させるスキャン式となっている。
【００４０】
周辺監視制御手段４はレーダーヘッドユニット３からレーザー光を出力させると共に、レーダーヘッドユニット３からの信号を取り込むことができるようになっている。また周辺監視制御手段４で得られた障害物に関する情報は、自車両の走行制御を行うための走行制御手段５に入力され、前記情報に基づいて、走行制御手段５からはスロットルバルブなどを駆動させるためのアクチュエータ６へ制御信号が出力されるようになっている。
【００４１】
次に実施の形態（１）に係る周辺監視装置２における周辺監視制御手段４の行う処理動作を図３に示したフローチャートに基づいて説明する。まずレーダーヘッドユニット３からの信号を取り込んで、障害物が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１）。障害物Ｔが検出されたと判断すれば、検出された障害物Ｔが自車両Ｍの進行路に沿った領域Ｅ₁ （図１参照）に存在するか否かを判断する（ステップＳ２）。なお進行路についてはステアリングセンサ７からのステアリング角やＣＣＤカメラ８からの白線情報に基づいて決定することができる。
【００４２】
障害物Ｔが領域Ｅ₁ に存在すると判断すれば、レーダーヘッドユニット３から取り込んだ信号に基づいて、障害物Ｔと自車両Ｍとの相対速度、及び相対距離を算出し（ステップＳ３）、算出した相対速度情報、及び相対距離情報を走行制御手段５へ出力する（ステップＳ４）。
【００４３】
一方、障害物Ｔが領域Ｅ₁ に存在しないと判断すれば、障害物Ｔが領域Ｅ₂ （図１参照）に存在するか否かを判断する（ステップＳ５）。障害物Ｔが領域Ｅ₂ に存在すると判断すれば、レーダーヘッドユニット３から取り込んだ信号に基づいて、障害物Ｔの自車両Ｍに対する相対速度、相対距離、及び横方向位置を算出し（ステップＳ６）、算出した相対速度情報、相対距離情報、及び横方向位置情報を走行制御手段５へ出力する（ステップＳ７）。
【００４４】
またステップＳ５における判断で、障害物Ｔが領域Ｅ₂ に存在しない、すなわち障害物Ｔが領域Ｅ₃ に存在すると判断すれば、レーダーヘッドユニット３から取り込んだ信号に基づいて、障害物Ｔの自車両Ｍに対する相対速度、相対距離、横方向位置を算出し（ステップＳ８）、次にこれら算出された情報についての信頼度を算出する（ステップＳ９）。その後、算出した相対速度情報、相対距離情報、横方向位置情報、及び信頼度情報を走行制御手段５へ出力する（ステップＳ１０）。
【００４５】
なお信頼度の算出方法としては、ミリ波レーダーの反射レベルや、画像処理でのパターンマッチングレベルや、時系列的存在確定（過去から存在しているものを追跡）に関する情報などを統合するといった方法が挙げられる。
【００４６】
上記実施の形態（１）に係る周辺監視装置によれば、レーダーヘッドユニット３により検出された障害物Ｔが、自車両Ｍの進行路に沿った領域Ｅ₁ （例えば、走行車線）、前記進行路の外側近傍領域である領域Ｅ₂ （例えば、走行車線の外側近傍）、及びこれら領域Ｅ₁ 、領域Ｅ₂ を除いた領域Ｅ₃ のうちのいずれの領域に存在するかに基づいて、レーダーヘッドユニット３により検出された障害物Ｔに関する情報が自車両Ｍの走行制御を行うための走行制御手段５へ出力される。
【００４７】
このように障害物Ｔの存在する領域に基づいて、出力する情報を差別化し得るため、領域Ｅ₁ 〜Ｅ₃ のいずれに存在する障害物Ｔに対しても同程度の情報を走行制御手段５へ出力する必要がなくなる。すなわち、レーダーヘッドユニット３は領域Ｅ₁ に存在する障害物Ｔについては、自車両Ｍに対する相対位置、相対速度を精度良く検出することができれば良い。
【００４８】
また、レーダーヘッドユニット３は領域Ｅ₃ に存在する障害物Ｔについては、自車両Ｍに対する相対速度、相対距離、及び横方向位置のいずれに関しても精度良く検出できなくとも良いため、「発明が解決しようとする課題」の項目で説明したように、高価なハードウェアや複雑なソフトウェアは必要とされなくなる。従って、一般車両に搭載することのできる低コストで、低速走行に利用される走行制御システム１などにも採用し得る周辺監視装置２を実現することが可能となる。
【００４９】
なお領域Ｅ₁ を決定する自車両Ｍの進行路の幅ｄ₁ （図１参照）については、車線幅とするのが適切であるが、この車線幅情報については、ＣＣＤカメラから取り込むことのできる白線情報や、ナビゲーションシステムの地図情報に予め登録されている車線幅情報などを利用することができる。
【００５０】
また領域Ｅ₁ を決定する幅ｄ₁ や領域Ｅ₂ を決定する幅ｄ₂ （図１参照）については、ユーザーが自由に設定できるようにしても良く、また自車両Ｍの速度、障害物Ｔの相対速度や相対距離、走行環境（例えば、橋やトンネル走行中）などに基づいて、これら幅ｄ₁ 、ｄ₂ を変更するようにしても良い。
【００５１】
例えば、橋やトンネルを走行している場合には、橋桁や壁などを障害物として検出してしまう虞れがあるため、橋やトンネル走行中にはこれら幅ｄ₁ 、ｄ₂ を狭くした方が良い。なお橋やトンネル情報についてはナビゲーションシステムの地図情報を利用すれば良い。
【００５２】
またこれら幅ｄ₁ 、ｄ₂ については一定の幅にする必要はなく、所定のパラメータ（例えば、レーダーヘッドユニット３などの特性）に基づいて、変更するようにしても良い。例えば、ミリ波レーダーの場合には、自車両Ｍから離れれば精度がやや低下するため、自車両Ｍからの距離（すなわちミリ波レーダーの特性）に基づいて、これら幅ｄ₁ 、ｄ₂ を変更する。
【００５３】
また別の実施の形態に係る周辺監視装置では、レーダーヘッドユニット３により異なる障害物が複数検出された場合には、周辺監視制御手段４が、危険度の高い障害物について、各種情報を走行制御手段５へ出力するようにしても良い。
【００５４】
なお危険度については、相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報に基づいて計算すれば良い。例えば、図４に示したように、自車両Ｍの前方に先行車両Ｔ_A 、Ｔ_B が存在する場合について説明する。自車両Ｍと先行車両Ｔ_A 、Ｔ_B との相対距離Ｓ_A 、Ｓ_B は等しく、また自車両Ｍに対する角度θ_A 、θ_B （すなわち横方向位置）も等しいが、自車両Ｍとの相対速度については、相対速度ΔＶ_A （＝Ｖ−Ｖ_A ）の方が相対速度ΔＶ_B （＝Ｖ−Ｖ_B ）よりも小さい。従って、このような場合には先行車両Ｔ_B よりも先行車両Ｔ_A の方が危険度が高いことになる。
【００５５】
また上記実施の形態（１）に係る周辺監視装置では、自車両Ｍの進行路に沿った領域Ｅ₁ と、前記進行路の外側近傍の領域Ｅ₂ と、領域Ｅ₁ 、Ｅ₂ を除いた領域Ｅ₃ との３つの領域に分けているが、別の実施の形態に係る周辺監視装置では、自車両Ｍの進行路に沿った領域Ｅ₁ と領域Ｅ₁ を除いた領域との２つの領域に分けたり、逆に４つ以上の領域に分けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】自車両の進行路に沿った領域と、前記進行路の外側近傍領域とを説明するための説明図である。
【図２】本発明の実施の形態（１）に係る周辺監視装置を採用した走行制御システムの要部を概略的に示したブロック図である。
【図３】実施の形態（１）に係る周辺監視装置における周辺監視制御手段の行う処理動作を示したフローチャートである。
【図４】先行車両についての危険度の高さを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１走行制御システム
２周辺監視装置
３レーダーヘッドユニット
４周辺監視制御手段
５走行制御手段

Claims

障害物を検出する障害物検出手段を備えた周辺監視装置において、
前記障害物検出手段により検出された障害物が、自車両の進行路に沿った第１領域、前記進行路の外側近傍領域である第２領域、及びこれら第１、第２領域を除いた第３領域のうちいずれの領域に存在するかを判断する判断手段と、
前記障害物検出手段により検出された障害物に関する情報を、前記判断手段からの判断結果に基づいて、前記自車両の走行制御を行うための走行制御手段へ出力する出力手段と、
該出力手段から前記走行制御手段へ出力される情報の信頼度を求める算出手段とを備え、
前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第１領域に存在すると判断された場合には、前記出力手段が、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、及び相対距離に関する情報を前記走行制御手段へ出力し、
前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第２領域に存在すると判断された場合には、前記出力手段が、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報を前記走行制御手段へ出力し、
前記判断手段により、前記障害物検出手段により検出された障害物が前記第３領域に存在すると判断された場合には、前記出力手段が、前記障害物の前記自車両に対する相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報と、前記算出手段により求められる信頼度に関する情報とを前記走行制御手段へ出力することを特徴とする周辺監視装置。
前記障害物検出手段により異なる障害物が複数検出された場合には、
前記出力手段が、危険度の高い障害物について、各種情報を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の周辺監視装置。
相対速度、相対距離、及び横方向位置に関する情報のうちの少なくとも１情報に基づいて、前記危険度を算出する危険度算出手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の周辺監視装置。