JP4683910B2

JP4683910B2 - 衝突防止支援装置

Info

Publication number: JP4683910B2
Application number: JP2004366278A
Authority: JP
Inventors: 道樹荒木
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2006168628A

Description

本発明は、自車前方の先行車を含む物標の自車に対する相対進路を、衝突防止の支援情報として推定する衝突防止支援装置に関する。

従来、いわゆる被害軽減ブレーキシステムを搭載した車両等にあっては、自車の走行レーン前方の車両（先行車）をはじめとする自車前方の障害物との距離、相対速度、自車速度などから、衝突可能性を予測し、衝突を安全に回避できないと判断したときには、自車のドライバに警報し、さらに、自動ブレーキの介入又はドライバのブレーキ力の補助（アシスト）制御により、自車に制動をかけて衝突時の速度低下を図り、被害を軽減するようにしている。

この場合、自車前方の障害物（物標）の自車に対する相対進路を衝突防止の支援情報として推定し、この情報に基いて障害物の衝突可能性を判断する必要があり、そのため、マイクロコンピュータ構成の衝突防止支援装置が用いられる。

この支援装置は、レーザレーダに代表されるレーダやＣＣＤ単眼カメラに代表されるカメラ等の探索センサの時々刻々の自車前方の検出出力により、自車前方の物標の時々刻々変化する位置や動き、大きさ等を検出し、さらに、検出した物標が自車に衝突する可能性があるか否かを予測するため、探索センサの出力に基き、衝突防止の支援情報として、自車に対する相対進路を推定する。

この相対進路の推定手法として、従来、物標の時々刻々の相対速度及び移動方向のベクトルから所定時間後の物標の位置を推定することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、カーブ路を走行するときの衝突可能性の判断も行なえるようにするため、前記探索センサの時々刻々の検出データに基づき、その物標（障害物）の３点以上の相対位置データを最小二乗法などによって補正し、物標の相対進路に代えて物標に対する自車両の相対進路の走行曲線半径を推定することも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平５‐１８０９３３号公報（段落［０００５］、［００２４］−［００３５］、図３）特開平７‐２６２４９９号公報（段落［００１０］、［００６１］、［００９２］−［００９３］、図２、図６、図１８）

ところで、前記の衝突防止支援装置の衝突防止の支援情報としては、推定特許文献２のように物標に対する自車両の相対進路の走行曲線半径を推定するでなく、自車に対する物標の相対進路を最小二乗法の演算で推定することが、衝突可能性の判断をする上からも実用的で好ましい。

一方、複数データから回帰曲線を求める一般的な方法として、例えば、つぎの数１の（１）式に示す残差の二乗和Ｕａの最小値を求めて回帰曲線の係数を決定する線形最小二乗法の演算方法がよく知られている。なお、式中のｙｉは例えば任意の時刻Ｔ＝ｉの測定値（観測値）、ｙｉ＾はその回帰曲線上の時刻Ｔ＝ｉの値である。

そこで、この（１）式の線形最小二乗法の演算方法により、探索センサの時刻Ｔ＝ｉの検出データに基く自車前方の物標検出位置をｙｉとして回帰曲線を求め、この回帰曲線から自車に対する物標の相対進路を推定することが考えられる。

しかしながら、前記の探索センサの検出データに基く自車前方の物標検出位置は、探索センサの特性や自車に対する物標の位置、状態等によって変動する誤差を含み、推定に必要な期間中、一様に信頼性の高いものになるとはいえないため、前記（１）式のように、すべての測定値ｙｉを同等の条件で扱って回帰曲線を求めると、この回帰曲線に基く物標の相対進路の推定精度が低くなってしまうことがあり、自車前方の物標の精度の高い進路推定が行なえない問題がある。

本発明は、探索センサの出力に基く自車前方の物標の時系列の検出位置から、最小二乗法の演算によって、衝突防止の支援情報としての自車前方の物標の精度の高い進路推定が行なえるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の衝突防止支援装置は、自車に搭載されて自車前方を探索する探索センサと、前記探索センサの自車前方の探索出力から自車前方の先行車を含む物標の時系列の検出データを収集するデータ収集手段と、前記各検出データの物標検出位置に基く最小二乗法の演算により、自車に対する前記物標の相対進路を、衝突防止の支援情報として推定する推定演算手段とを備え、前記推定演算手段により、前記物標と自車との距離、前記物標の自車に対する相対速度、前記物標の障害物らしさの認識指標、前記物標の自車推定進路からの遠近の少なくともいずれか１つの検出により得られた物標検出位置の確度に基き、該確度が高くなる検出データの前記物標検出位置ほど大きくなる重み付け係数を、前記最小二乗法の各残差の二乗に乗算し、前記重み付け係数を乗算した前記各残差の二乗和が最小になる回帰曲線の係数を求めて前記相対進路を推定するようにしたことを特徴としている（請求項１）。

また、本発明の衝突防止支援装置は、自車から物標までの測距データから前記物標と自車との時々刻々の距離を検出する距離検出手段を備え、推定演算手段により、前記距離検出手段の検出距離が短くなる物標検出位置程、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とし（請求項２）、物標と自車との距離の時間変化から前記物標の自車に対する時々刻々の相対速度を検出する相対速度検出手段を備え、推定演算手段により、前記相対速度検出手段の前記相対速度が小さくなる物標検出位置程、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とし（請求項３）、推定演算手段により、探索センサの受信強度が強くなる物標検出位置程、物標の障害物らしさの認識指標を高くして重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とし（請求項４）、推定演算手段により、探索センサの出力から認識した物標の大きさ、位置等の物標情報が設定した障害物の物標情報に近づく程、認識指標を高くして障害物らしさの認識指標を高くし、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とし（請求項５）、時々刻々の自車の舵角、ヨーレート値から自車推定進路を予測する自車進路推定手段を備え、推定演算手段により、前記自車推定進路に近い物標検出位置程、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴としている（請求項６）。

まず、請求項１の構成によれば、探索センサの自車前方の探索出力から収集した自車前方の物標の時系列の検出データの物標検出位置に基き、最小二乗法の演算によって自車に対する前記物標の相対進路を衝突防止の支援情報として推定するときに、前記物標と自車との距離、前記物標の自車に対する相対速度、前記物標の障害物らしさの認識指標、前記物標の自車推定進路からの遠近の少なくともいずれか１つの検出により得られた物標検出位置の確度に基き、確度の高い検出データの物標検出位置ほど大きくなる重み付け係数が前記最小二乗法の各残差の二乗に乗算されるため、信頼性の高い物標検出位置程、影響を大きくして（重視して）回帰曲線の係数が求められてその回帰曲線が導出され、この回帰曲線に基いて前記物標の相対進路が精度よく推定され、自車前方の物標の精度の高い進路推定が行なえる。

この場合、請求項２の構成のように、前記物標と自車との検出した距離が短くなる物標検出位置程重み付け係数を大きくし、請求項３の構成のように、前記距離の変化から検出した前記物標の自車に対する相対速度が小さくなる物標検出位置程重み付け係数を大きくすることが実用的で好ましい。

同様に、請求項４、５の構成のように、探索センサの受信強度が強くなったり、探索センサの出力から認識した物標の大きさ、位置等の物標情報が設定した障害物の物標情報に近づいたりする程、物標の障害物らしさの認識指標を高くして重み付け係数を大きくし、請求項６の構成のように、予測した自車推定進路に近い物標検出位置程、重み付け係数を大きくすることが実用的で好ましい。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その一実施形態について、図１〜図５にしたがって詳述する。

図１は自車１の衝突防止支援装置のブロック図、図２は物標の推定進路の説明図、図３は重み付け特性の一例の説明図、図４は重み付け特性の他の例の説明図、図５は図１の動作説明用のフローチャートである。

そして、図１の衝突防止支援装置は自車１のエンジンがかかっている間動作し、探索センサとしてのレーダ２、車速センサ３、舵角センサ４、ヨーレートセンサ５等の自車１の前方監視及び状態監視の各種センサを備える。

レーダ２はレーザレーダ、超音波レーダ等のいわゆる測距レーダからなり、自車前方を左右方向（横幅方向）に走査することをくり返して自車前方を探索し、例えばレーザパルスの受信位置から自車前方の車両のリフレクタ等の各反射体の位置（左右方向位置）を検出し、そのパルスの送受信時間差によって自車１からの各反射体の距離を計測（測距）する。

また、車速センサ３は自車１の車輪速から時々刻々の自車速を検出し、舵角センサ４、ヨーレートセンサ５は自車１の操舵角、ヨーレート値を検出する。

つぎに、この衝突防止支援装置はマイクロコンピュータ構成の制御処理用のＥＣＵ６を備える。このＥＣＵ６は予め設定された衝突防止支援プログラムを実行し、ソフトウエア構成のつぎの（ａ）、（ｂ）の手段を形成する。

（ａ）データ収集手段
この手段は、レーダ２の自車前方の探索出力から自車前方の先行車を含む物標の時系列の検出データを収集する。

具体的には、レーダ２の毎走査の各反射体の前記の位置、距離の出力に基き、例えば、周知のクラスタリング処理によって近傍のほぼ等しい距離の反射体の位置同士をグループ化し、矩形状の各領域を毎走査の各物標として検出し、そのデータを時系列の検出データとして収集し、一定走査分の検出データを書き換え自在に保持する。

（ｂ）推定演算手段
この手段は、前記の各検出データの物標検出位置に基く最小二乗法の演算により、自車１に対する物標の相対進路を、衝突防止の支援情報として推定する。

具体的には、各検出データの前記の位置、距離から、自車前方のレーダ探索範囲の各物標の自車１の左右方向及び前後方向の座標位置を物標検出位置として検出し、この物標検出位置に基く重み付け線形最小二乗法の演算により、前記（１）式に代わるつぎの数２の（２）式の残差の二乗和Ｕｂの最小値を求め、回帰曲線の係数を求めてその回帰曲線を決定し、この回帰曲線上を物標が移動するとして、各物標の例えば図２の破線αに示すような相対進路を推定する。

なお、（２）式の式中のｙｉは時刻Ｔ＝ｉの測定値である物標検出位置、ｙｉ＾はその回帰曲線上の時刻Ｔ＝ｉの位置、Ｗｉは時刻Ｔ＝ｉの物標検出位置の後述の重み付け係数であり、残差の二乗和Ｕｂの時刻Ｔ＝ｉの残差の二乗に乗算される。

また、図２のＴＧは自車前方の物標であり、図中の各黒丸印の点Ｐｉ、Ｐｉ＋１、Ｐｉ＋２、Ｐｉ＋３は物標ＴＧの時刻Ｔ＝ｉ、ｉ＋１、ｉ＋２、ｉ＋３の検出位置、γは自車前方のレーダ探探索範囲であり、図２は物標ＴＧが自車１に相対的に近づいている状態を示す。

そして、重み付け係数Ｗｉは、時刻Ｔ＝ｉの物標検出位置の確度（信頼度）に比例する係数であり、信頼性の高い物標検出位置程、影響を大きくして（重視して）回帰曲線の係数を求めるため、物標ＴＧと自車１との距離Ｄ、物標ＴＧの自車１に対する相対速度Ｖ、物標ＴＧの障害物らしさの認識指標Ｉ、物標ＴＧの自車推定進路からの遠近ＮＦの少なくともいずれか１つに基き、確度の高い検出データの物標検出位置のものほど大きくして残差の二乗和Ｕｂの時刻Ｔ＝ｉの残差の二乗に乗算される。

すなわち、前記の距離Ｄ、相対速度Ｖ、認識指標Ｉ、自車推定進路からの遠近ＮＦが、前記の物標検出位置の信頼性に大きく影響することが判明した。

そして、自車１に近づき距離Ｄが短くなる程、レーダ２の探索精度（センシング精度）が高くなって物標検出位置の信頼性が高くなり、また、相対速度Ｖが０に近づく程（小さくなる程）、物標が自車速に近づいて物標検出位置の応答遅れ（検出遅れ）等が小さくなって物標検出位置の信頼性が高くなる。

また、物標ＴＧの障害物らしさの認識指標Ｉは、簡易には衝突対象の障害物となる車両等が接近すればレーダ２の受光強度が強くなることから求めることができ、パターン認識処理等で判別した物標ＴＧの大きさ（主に横幅）、形状、その位置等の測定した物標情報と、衝突対象とすべき障害物の大きさ、形状、位置等の基準の物標情報との近似度等から求めることもでき、この認識指標Ｉが高くなる程、物標検出位置の信頼性が高くなる。

さらに、自車推定進路に近い物標ＴＧ程、自車１に接近してその物標検出位置の信頼性が高くなることから、物標ＴＧの自車推定進路からの遠近ＮＦによっても物標検出位置の信頼性の高い検出ができる。

そして、（２）式の各残差の二乗和につき、物標検出位置の信頼性が高いもの程大きくなるように重み付けするため、ＥＣＵ６はつぎの（ｃ）〜（ｅ）の各手段も形成する。

（ｃ）距離検出手段
この手段は、レーダ２の自車１から物標ＴＧまでの測距データから、物標ＴＧと自車１との時々刻々の距離Ｄを検出する。

（ｄ）相対速度検出手段
この手段は、距離Ｄの時間変化から物標ＴＧの自車１に対する時々刻々の相対速度Ｖを検出する。

（ｅ）自車進路推定手段
この手段は、舵角センサ４によって検出された時々刻々の自車１の舵角、ヨーレートセンサ５によって検出された時々刻々の自車１のヨーレート値から、例えば、車速センサ３によって検出される時々刻々の自車速から予測される車速で自車が走行するとして、自車推定進路を予測する。

さらに、前記（ｂ）の推定演算手段は、つぎの（ｂ−１）〜（ｂ−５）の各機能を備える。

（ｂ−１）例えば図３の距離Ｄに対する重み付け係数Ｗｉの特性の各組み合わせデータ又は同図の距離Ｄに対する重み付け係数Ｗｉの特性式を予め記憶し、前記距離検出手段の検出距離Ｄに応じた重み付け係数Ｗｉを、該当するデータの読み出し又は演算から求め、検出距離Ｄが短くなる物標検出位置程、重み付け係数Ｗｉを大きく設定する機能。

（ｂ−２）例えば前記図３のような特性の相対速度Ｖと重み付け係数Ｗｉとの各組み合わせデータ又は特性式を予め記憶し、前記相対速度検出手段の相対速度Ｖが小さくなる物標検出位置程、重み付け係数Ｗｉを大きく設定する機能。

（ｂ−３）例えば、レーダ２の受信強度（最小強度が０％、最大受信強度が１００％）に比例した物標確率を障害物らしさの認識指標Ｉとし、予め実験等に基いて設定された図４に示すような物標確率と重み付け係数Ｗｉとの特性データの読み出し、又は、その特性式の演算から、物標確率に対応する重み付け係数Ｗｉを求め、レーダ２の受信強度が強くなる物標検出位置程、障害物らしさの認識指標Ｉを高くして重み付け係数Ｗｉを大きくする機能。

（ｂ−４）レーダ２の出力に基く前記したパターン認識処理等で判別した物標ＴＧの大きさ（主に横幅）、形状、その物標ＴＧの位置等の時々刻々の測定した物標情報と、予め設定された対象とすべき障害物の大きさ、形状、位置等の基準の物標情報との近似度（換言すれば、測定した物標情報の基準の物標情報に対する誤差の程度）を求め、近似度が高くなって測定した物標情報が設定した障害物の基準の物標情報に近づく程、障害物らしさの認識指標Ｉを高くし、重み付け係数Ｗｉを大きくする機能。

（ｂ−５）前記（ｅ）の自車進路推定手段が予測した自車推定進路に近い物標検出位置程、重み付け係数Ｗｉを大きくする機能。

つぎに、推定した相対進路に基いて衝突防止の支援処理を行うため、ＥＣＵ６はつぎの（ｆ）、（ｇ）の手段も形成する。

（ｆ）衝突可能性判定手段
この手段は、前記の推定演算手段によって推定された自車前方の各物標ＴＧの相対進路に基づき、例えば、この相対進路や相対速度Ｖ、自車速等の物標ＴＧ及び自車１の走行状態の情報を総合し、前記相対進路と自車１との交差位置が自車１のセンタに近くなる程、衝突の可能性が高いと判定する。

（ｇ）支援処理手段
この手段は、前記の衝突可能性判定手段の判定結果に基き、例えば、その結果をダッシュボード等に設けられた図１のインジケータ７に表示し、また、衝突可能性が設定した基準より高くなり、衝突を安全に回避できないと判断したときには、警報出力を発生し、同図のブザー７を駆動してドライバに衝突の可能性が高い事態の発生を警報し、さらに、自動ブレーキ制御又はブレーキアシスト制御を同図のブレーキモジュール８に指令して自動ブレーキ又はブレーキアシストを実行する。

そして、上記各手段の動作に基き、図１の衝突防止支援装置は、図５のステップＳ１〜Ｓ９の手順で衝突防止支援を行なう。

すなわち、自車１がエンジンスタートすると、この衝突防止支援装置が動作し、図５のステップＳ１により自車前方の先行車を含む物標ＴＧの時系列の検出データを収集し、ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｄにより、距離検出手段、相対速度検出手段、自車進路推定手段及び
推定演算手段の前記（ｂ−１）〜（ｂ−５）の各機能が動作し、その結果に基づいて、ステップ３により重み付け係数Ｗｉを決定する。

この決定は、前記したように、距離Ｄ、相対速度Ｖ、認識指標Ｉ、自車推定進路からの遠近ＮＦの少なくともいずれか１つに基いて行なってよく、この実施形態においては、決定精度の向上を図るため、距離Ｄ、相対速度Ｖ、レーダ２の受信強度に基づく認識指標Ｉ、物標情報の近似度に基く認識指標Ｉ、自車推定進路からの遠近ＮＦのすべてに基づいて行なう。

この場合、例えば、距離Ｄ、相対速度Ｖ、レーダ２の受信強度に基づく認識指標Ｉ、物標情報の近似度に基く認識指標Ｉ、自車推定進路からの遠近ＮＦそれぞれに基いて個別に重み付け係数Ｗｉを求め、その単純平均、予め設定した重み付け平均により、総合的に重み付け係数Ｗｉを求めて決定する。

つぎに、例えば秒単位の一定時間の決定した重み付け係数Ｗｉに基き、ステップＳ４により推定演算手段が前記の重み付け線形最小二乗法の演算を実行し、前記（２）式の残差の二乗和Ｕｂの最小値を求めて回帰曲線の係数を導出する。

このとき、距離Ｄ、相対速度Ｖ、認識指標Ｉ、自車推定進路からの遠近ＮＦに基いて、確度の高い検出データの物標検出位置ほど大きくなる重み付け係数Ｗｉが各残差の二乗に乗算されるため、信頼性の高い物標検出位置程、影響を大きくして（重視して）回帰曲線の係数が求められ、信頼性の高い回帰曲線が導出される。

そして、ステップＳ５により推定演算手段がその信頼性の高い回帰曲線から図２の破線αに示したような各物標ＴＧの相対進路を衝突防止の支援情報として精度よく推定し、自車前方の各物標ＴＧの精度の高い進路推定が行なわれる。

さらに、推定された相対進路に基き、ステップＳ６、Ｓ７により衝突可能性判定手段が衝突の可能性を判定し、この判定の結果に基き、衝突の可能性が高くなると、ステップＳ７、Ｓ８により支援処理手段が動作して前記の警報出力、自動ブレーキ又はブレーキアシストを実行する。

そして、衝突の可能性が低ければステップＳ７からステップＳ１に戻り、衝突の可能性が高ければステップＳ９からステップＳ１に戻り、ステップＳ１から処理をくり返す。

したがって、自車前方の衝突対象の物標ＴＧの進路推定を目的として最小二乗法の演算で回帰曲線を導出する際に、信頼性の高い物標検出位置程、影響が大きくなるようにして回帰曲線の係数を求め、信頼性の高い回帰曲線を導出することができ、正確で信頼性の高い進路推定を行うことができ、この進路推定に基いて誤動作のない適切な衝突防止支援を行うことができる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、重み付け係数Ｗｉを決定する際、距離Ｄ、相対速度Ｖ、レーダ２の受信強度に基づく認識指標Ｉ、物標情報の近似度に基く認識指標Ｉ、自車推定進路からの遠近ＮＦのいすれか１つ又は一部から決定してもよい。さらに、ＥＣＵ６が実行する衝突防止支援プログラムやこのプログラムの実行に基づく処理の手順等は、どのようであってもよく、前記実施形態の構成等に限られるものではない。

ところで、自車１の装備部品数を少なくするため、例えば図１のレーダ２、車速センサ３等は他の制御のセンサに兼用する場合にも適用することができる。

この発明の一実施形態のブロック図である。図１の物標の推定進路の説明図である。図１の重み付け特性の一例の説明図である。図１の重み付け特性の他の例の説明図である。図１の動作説明用のフローチャートである。

符号の説明

１自車
２レーダ
３車速センサ
４舵角センサ
５ヨーレートセンサ
６ＥＣＵ
ＴＧ物標

Claims

自車に搭載されて自車前方を探索する探索センサと、
前記探索センサの自車前方の探索出力から自車前方の先行車を含む物標の時系列の検出データを収集するデータ収集手段と、
前記各検出データの物標検出位置に基く最小二乗法の演算により、自車に対する前記物標の相対進路を、衝突防止の支援情報として推定する推定演算手段とを備え、
前記推定演算手段により、前記物標と自車との距離、前記物標の自車に対する相対速度、前記物標の障害物らしさの認識指標、前記物標の自車推定進路からの遠近の少なくともいずれか１つの検出により得られた物標検出位置の確度に基き、該確度が高くなる検出データの前記物標検出位置ほど大きくなる重み付け係数を、前記最小二乗法の各残差の二乗に乗算し、前記重み付け係数を乗算した前記各残差の二乗の和が最小になる回帰曲線の係数を求めて前記相対進路を推定するようにしたことを特徴とする衝突防止支援装置。
自車から物標までの測距データから前記物標と自車との時々刻々の距離を検出する距離検出手段を備え、
推定演算手段により、前記距離検出手段の検出距離が短くなる物標検出位置程、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とする請求項１記載の衝突防止支援装置。
物標と自車との距離の時間変化から前記物標の自車に対する時々刻々の相対速度を検出する相対速度検出手段を備え、
推定演算手段により、前記相対速度検出手段の前記相対速度が小さくなる物標検出位置程、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の衝突防止支援装置。
推定演算手段により、探索センサの受信強度が強くなる物標検出位置程、物標の障害物らしさの認識指標を高くして重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衝突防止支援装置。
推定演算手段により、探索センサの出力から認識した物標の大きさ、位置等の物標情報が設定した障害物の物標情報に近づく程、認識指標を高くして障害物らしさの認識指標を高くし、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の衝突防止支援装置。
時々刻々の自車の舵角、ヨーレート値から自車推定進路を予測する自車進路推定手段を備え、
推定演算手段により、前記自車推定進路に近い物標検出位置程、重み付け係数を大きくするようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衝突防止支援装置。