JP4811343B2

JP4811343B2 - 物体検出装置

Info

Publication number: JP4811343B2
Application number: JP2007127213A
Authority: JP
Inventors: 浩二鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: JP2008282279A; US8718916B2; EP2151809A4; EP2151809A1; WO2008143114A1; EP2151809B1; CN101681560B; CN101681560A; US20100131153A1

Description

本発明は、車両に設置される物体検出装置に関するものである。

従来、車両に設置される物体検出装置として、特開２００５−１０８９３号公報に記載されるように、自車両の前方物体を検知し、その前方物体と自車両との相対位置関係を検出し、その相対位置関係に基づいて自車両が前方物体と接触する可能性を判断するものが知られている。
特開２００５−１０８９３号公報

このような装置にあっては、自車両の側方又は斜め方向から接近する物体を適切に検知することが困難な場合がある。例えば、自車両の側方や斜め方向から接近する物体を検知しようとする場合、センサの検知方向を車両の走行方向に対し傾いた方向とすることが考えられる。この場合、自車の側方から接近する物体を検知しやすいが、道路などの設置される静止物と自車両の斜め方向からの接近する移動物とを識別することが難しい。

すなわち、自車両が走行時において物体との相対速度を検知する際、道路脇の静止物の相対速度は、自車両に接近するに連れて徐々に検知される相対速度が小さくなる。これは、検知方向と接近する方向が異なることに起因するものである。そして、自車両の側方から接近する移動物の相対速度も、自車両に接近するに連れて徐々に検知される相対速度が小さくなる。このため、自車両の側方から接近する移動物と道路脇に設置される静止物との識別が困難であり、自車両の側方から接近する移動物を適切に検知することが難しい。

そこで本発明は、接近移動物と静止物を的確に識別して適切な物体検出が行える物体検出装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る物体検出装置は、車両の前後方向に対し交差する方向を検知中心方向として前記車両に設置されており、前記車両の側方にある物体について前記車両に対する相対速度を検知する検知手段と、前記検知手段の検知信号に基づいて前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度を演算する速度演算手段と、前記検知手段により検知された前記車両に対する前記物体の相対速度と、前記車両から前記物体への方向における前記車両の走行速度の速度成分と、に基づいて、前記物体が接近移動物であるか否かを判断し、接近移動物でないと判断された場合に、さらに、前記速度演算手段により演算された前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度に基づいて前記物体が接近移動物であるか否かを判断する判断手段と、を備えて構成されている。

この発明によれば、車両の横方向における物体の絶対速度に基づいて物体が接近移動物であるか否かを判断することにより、車両に対し側方又は斜め方向の物体について接近移動物であるか静止物であるかを的確に判別することができ、物体が接近移動物か否かを適切に判断することができる。

また本発明に係る物体検出装置は、車両の前後方向に対し交差する方向を検知中心方向として前記車両に設置されており、前記車両の側方にある物体について前記車両に対する相対速度を検知する検知手段と、前記検知手段の検知信号に基づいて前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度を演算する速度演算手段と、前記速度演算手段により演算された前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度および前記物体の絶対位置と、前記車両の走行速度および絶対位置と、に基づいて前記物体と前記車両との衝突可能性を判断し、衝突可能性があると判断された場合に、前記物体が接近移動物であるか否かの判断のしきい値を接近移動物であると判断されやすい値に変更し、前記速度演算手段により演算された前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度に基づいて前記物体が接近移動物であるか否かを判断する判断手段と、を備えて構成されている。

本発明によれば、物体の車両横方向における絶対速度を検出し接近移動物と静止物を的確に判別することにより、適切な物体検出を行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る物体検出装置の構成概要図である。

図１に示すように、本実施形態に係る物体検出装置１は、車両２に設置されるレーダ３、４及び５により車両の周囲の物体を検出する装置であり、例えば渋滞時の先行車両追従のオートクルーズコントールシステム、プリクラッシュブレーキアシストシステム、プリクラッシュシートベルトシステムなどの物体検出手段として用いられる。

本実施形態に係る物体検出装置１のレーダ３、４は、車両２の側方（進行方向に対して斜めの方向を含む）を検知する検知手段として機能するものであって、車両２の前後方向に対し交差する方向を検知中心方向とし、その検知中心方向を中心に所定の角度範囲を検知している。例えば、レーダ３は、車両２の左前部に取り付けられ、車両２の左斜め前方を検知中心方向として設置され、車両２の左斜め前方の領域をセンシングしている。また、レーダ４は、車両２の右前部に取り付けられ、車両２の右斜め前方を検知中心方向として設置され、車両２の右斜め前方の領域をセンシングしている。

レーダ３、４としては、例えばミリ波レーダが用いられ、好ましくはＦＭ−ＣＷ方式のミリ波レーダが用いられる。レーダ３、４は、検知領域に所定の周波数の電波を発信し、物体などにより反射する観測波を受信する。この受信信号を信号解析することにより、物体の車両２に対する相対速度、車両２からの距離を検出することができる。

レーダ５は、車両２の前方を検知する検知手段として機能するものであって、車両２の前方を検知中心方向とし、その検知中心方向を中心に所定の角度範囲を検知している。例えば、レーダ５は、車両２の前部中央位置に取り付けられ、車両２の前方を検知方向として設置され、車両２の前方領域をセンシングしている。

このレーダ５としては、例えばミリ波レーダが用いられ、好ましくはＦＭ−ＣＷ方式のミリ波レーダが用いられる。レーダ５は、検知領域に所定の周波数の電波を発信し、物体などにより反射する観測波を受信する。この受信信号を信号解析することにより、物体の車両２に対する相対速度、車両２からの距離を検出することができる。なお、図１において、説明の便宜上、レーダ５の検知領域の図示を省略している。

レーダ３、４は、レーダ５と同様な範囲の検知領域を検知できるものを用いてもよいが、レーダ５より検知距離の短いものを用いてもよい。この場合であっても、他車の側方からの接近を十分に検知することができ、レーダ３、４の作動時の消費電力を低く抑えることができる。なお、レーダ３、４により車両の前方領域を十分に検知できる場合には、レーダ５の設置を省略する場合もある。

物体検出装置１は、ＥＣＵ（Electronic ControlUnit）６を備えている。ＥＣＵ６は、物体検出装置１の装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。

ＥＣＵ６は、レーダ３、４及び５と接続され、それぞれの検知信号を入力する。そして、ＥＣＵ６は、これらの検知信号の信号処理を行い、検知領域にある物体等の相対速度、車両２までの距離を演算する。また、ＥＣＵ６は、レーダ３、４の検知信号に基づき、車両２の側方にある物体について車両の横方向（車幅方向）における絶対速度を演算する速度演算手段として機能する。また、ＥＣＵ６は、演算した車両の横方向における物体の絶対速度に基づいて物体が接近移動物であるか否かを判断する判断手段として機能する。

物体検出装置１は、車速センサ７が備えられている。車速センサ７は、車両２の走行速度を検出する車速検出手段として機能するものであり、例えば車輪速センサが用いられる。車速センサ７は、ＥＣＵ６に接続され、検出信号をＥＣＵ６に入力する。

また、物体検出装置１には、報知部８を設けることが好ましい。報知部８は、車両２に接近する物体を検知した場合に、そのことを車両２の運転者に報知する報知手段として機能するものである。この報知部８としては、運転者に物体接近を報知できるものであればいずれのものでもよく、例えばランプ点灯、ＬＥＤ点灯、液晶表示など視覚を通じて故障発生を報知するもの、ブザー、音声などにより聴覚を通じて故障発生を報知するものなどが用いられる。報知部８は、ＥＣＵ６と接続され、ＥＣＵ６から報知指示信号が出力された際に報知動作を行う。

次に、本実施形態に係る物体検出装置１の動作について説明する。

図２は、本実施形態に係る物体検出装置１の物体検出処理を示すフローチャートである。この図２における制御処理は、例えばＥＣＵ６により所定時間ごとに繰り返し実行される。図３は、本実施形態に係る物体検出装置１の接近移動物検出処理を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る物体検出装置１における側方からの車両接近時の説明図である。図４においては、側方から接近する他車１０をレーダ３により検知する場合を示している。

物体検出装置１は、車両２の走行時において作動し、レーダ３、４及び５により車両２の周囲の検知領域において物体の検出を行う。その際の物体検出処理として、まず、図２のＳ１０に示すように、センサ出力の読み込み処理が行われる。すなわち、レーダ３、４及び５の検出信号、車速センサ７の検出信号が読み込まれる。レーダ３、４及び５の検出信号としては、例えば発信電波と受信電波をミキシングしたビート信号が読み込まれる。

そして、Ｓ２０に移行し、接近移動物検出処理が行われる。接近移動物検出処理は、センサ出力情報に基づき、検知された物体の車両２との相対速度を演算し、物体の絶対速度を演算し、その物体の車両２の横方向（車幅方向）の絶対速度成分に基づいて接近移動物であるか否かを検出する処理である。この接近移動物検出処理の詳細について後述する。

そして、Ｓ３０に移行し、接近移動物検出処理にて車両２に接近する接近移動物が検出された場合に、その接近により危険性があるか否かが判断される。Ｓ３０にて危険性がないと判断された場合には一連の制御処理を終了する。一方、Ｓ３０にて危険性があると判断された場合には、警告処理が行われる（Ｓ４０）。

警告処理は、車両２の運転者に接近移動物があることを報知する処理である。例えば、ＥＣＵ６からの指令信号を受けて報知部８がランプ点灯、パネル表示、ブザー出力、音声出力などにより警告動作を行う。そして、Ｓ４０の警告処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。

この物体検出処理によれば、検知された物体の車両２との相対速度を演算し、物体の絶対速度を演算し、その物体の車両２の横方向（車幅方向）の絶対速度成分に基づいて接近移動物であるか否かを判断することにより、検知された物体が接近移動物であるのか静止物であるのかを的確に判別して物体検出が行える。このため、接近移動物による危険性を適切に判断することができる。

次に本実施形態に係る物体検出装置１の接近移動物検出処理について説明する。

接近移動物検出処理は、図２のＳ２０で実行される処理であり、検知した物体における車両２の横方向の絶対速度を算出し、その絶対速度に基づいて物体が接近移動物であるか否かを判定する。この接近移動物検出処理は、側方の接近移動物を検出するのに適しており、主にレーダ３、４の検知信号に基づいて行われる。

まず、図３のＳ２１に示すように、検知した物体の車両２に対する相対速度演算処理が行われる。相対速度演算処理は、検知された物体の車両２に対する相対速度を算出する処理であり、レーダ３、４におけるビート信号を信号処理することにより行われる。

そして、Ｓ２２に移行し、接近移動物の判定処理が行われる。この判定処理は、検知された物体が接近移動物であるか否かを判定する処理である。例えば、次に示す判定式（１）、（２）が成立するか否かによって検知された物体が接近移動物、離反移動物又は静止物であるかが判定される。

Ｖ・ｃｏｓ｜θ０｜＋Ｖｒ＞ＴＨＶＲ１ …（１）

Ｖ・ｃｏｓ｜θ０｜＋Ｖｒ＜ＴＨＶＲ２ …（２）

この判定式（１）、（２）において、Ｖは車両２の走行速度、Ｖｒは車両２と物体の相対速度、θ０は車両２の走行方向と車両２から物体への方向とのなす角である（図４参照）。Ｖ・ｃｏｓ｜θ０｜は、車両２から物体への方向における自車速の速度成分を示している。ＴＨＶＲ１は、離反判定しきい値であり、正の速度値が設定される。ＴＨＶＲ２は、接近判定しきい値であり、負の速度値が設定される。

判定式（１）が成立する場合には、検知された物体が離反移動物であると判定される。判定式（２）が成立する場合には、検知された物体が接近移動物であると判定され、接近移動物として仮登録される。また、判定式（１）及び（２）がいずれも成立しない場合には、検知された物体は静止物であると判定される。

そして、Ｓ２３に移行し、半径方向の相対速度の算出処理が行われる。半径方向の相対速度の算出処理は、レーダ軸（検知方向）Ｏｒに対する横速度Ｖｘと縦速度Ｖｙの合成により物体の半径方向の相対速度Ｖｒｄを算出する処理である。相対速度Ｖｒｄは、例えば次の式（３）により算出される。

Ｖｒｄ＝（Ｖｘ^２＋Ｖｙ^２）^１／２ …（３）

Ｖｘは、レーダ軸Ｏｒに直交する方向における物体の横速度成分であって、相対速度Ｖｒの速度値及び速度方向に基づいて算出される。Ｖｙは、レーダ軸Ｏｒに平行な方向における物体の縦速度成分であって、相対速度Ｖｒの速度値及び速度方向に基づいて算出される。

そして、Ｓ２４に移行し、車両２の進行方向に対する横方向の物体の相対速度、および車両２の進行方向に対する物体の相対速度の演算処理が行われる。車両２の進行方向に対する横方向（車幅方向）の物体の相対速度Ｖｏｂｊｘは、次の式（４）により算出される。

Ｖｏｂｊｘ＝｜Ｖｒｄ｜・ｃｏｓθ２ …（４）

この式（４）において、θ２は、半径方向の相対速度Ｖｒｄの方向と車両２の横方向とのなす角であり、次の式（５）により算出される。

θ２＝９０−α−θ１ …（５）

この式（５）において、αは、レーダ３の取り付け角であって、車両２の前後方向とレーダ３の検知中心方向（レーダ軸Ｏｒ）とのなす角で示される。また、θ１は、縦速度Ｖｙの方向と相対速度Ｖｒｄの方向のなす角であり、次の式（６）により表される。

θ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｘ／Ｖｙ） …（６）

車両２の進行方向に対する物体の相対速度Ｖｏｂｊｙは、次の式（７）により算出される。

Ｖｏｂｊｙ＝｜Ｖｒｄ｜・ｓｉｎθ２ …（７）

そして、Ｓ２５に移行し、物体の絶対速度の演算処理が行われる。この演算処理は、検知した物体の絶対速度を演算する処理であり、例えば物体の絶対速度Ｖｒｄ２は次の式（８）により算出される。

Ｖｒｄ２＝（Ｖｏｂｊｘ^２＋Ｖｏｂｊｙ２^２）^１／２ …（８）

この式（８）において、Ｖｏｂｊｙ２は、車両２の進行方向に対する物体の相対速度Ｖｏｂｊｙから車両２の車速Ｖを減じて得られる物体の車両進行方向における絶対速度である。この物体の車両進行方向における絶対速度Ｖｏｂｊｙ２は、次の式（９）により表される。

Ｖｏｂｊｙ２＝Ｖｏｂｊｙ−Ｖ …（９）

物体の絶対速度Ｖｒｄ２の方向は、車両２の横方向に対しθ３だけ傾いた方向となる。このθ３は、次の式（１０）により表される。

θ３＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｏｂｊｘ／Ｖｒｄ２） …（１０）

Ｖｏｂｊｘは、物体の絶対速度Ｖｒｄ２における車両２の横方向の速度成分であり、物体における車両２の横方向の絶対速度となるものである。また、Ｖｏｂｊｙ２は、物体の絶対速度Ｖｒｄ２における車両２の進行方向の速度成分であり、物体における車両２の進行方向の絶対速度となるものである。

そして、Ｓ２６に移行し、検知した物体が接近移動物であるか否かが判断される。すなわち、Ｓ２２において、接近移動物であると仮登録された物体については接近移動物であると判定され、確定登録される。また、Ｓ２２において、接近移動物であると判定されていない物体について、物体の車両２の横方向における絶対速度（Ｖｏｂｊｘ）に基づいて接近移動物であるか否かが判定される。

例えば、物体の車両２の横方向における絶対速度Ｖｏｂｊｘが速度判定しきい値ＴＨｏｂｊｘ１以上となる回数が回数判定しきい値ＴＨｏｂｊｘｃｎｔ１以上連続して発生しているか否かが判断される。この判断は、物体の速度演算を所定の周期で繰り返し行った際の判定結果を用い絶対速度Ｖｏｂｊｘの状態を判断するものである。この場合、判断回数は、所定の回数のうち絶対速度Ｖｏｂｊｘが速度判定しきい値ＴＨｏｂｊｘ１以上となる回数が回数判定しきい値ＴＨｏｂｊｘｃｎｔ１以上であるか否かを判断してもよい。

そして、物体の車両２の横方向における絶対速度Ｖｏｂｊｘが速度判定しきい値ＴＨｏｂｊｘ１以上となる回数が回数判定しきい値ＴＨｏｂｊｘｃｎｔ１以上連続して発生している場合には、その物体は接近移動物であると判定され、確定登録される。一方、物体の車両２の横方向における絶対速度Ｖｏｂｊｘが速度判定しきい値ＴＨｏｂｊｘ１以上となる回数が回数判定しきい値ＴＨｏｂｊｘｃｎｔ１以上連続して発生していない場合には、その物体は接近移動物でないと判定される。

また、物体の車両２の横方向における絶対速度Ｖｏｂｊｘが速度判定しきい値ＴＨｏｂｊｘ１以上となる回数が回数判定しきい値ＴＨｏｂｊｘｃｎｔ１以上連続して発生していない場合であっても、その物体が車両２と衝突する可能性がある場合には、所定の条件下で接近移動物であると判定することが好ましい。例えば、物体の絶対速度Ｖｒｄ２及び絶対位置、車両２の速度Ｖ及び絶対位置に基づいて物体と車両２の前方部分（例えば、前方バンパ部分）の衝突可能性を判定し、衝突可能性が所定以上ある場合に、速度判定しきい値ＴＨｏｂｊｘ１、回数判定しきい値ＴＨｏｂｊｘｃｎｔ１を接近移動物であると判定されやすいしきい値に変更し、再度物体が接近移動物であるか否かを判定する。そして、Ｓ２６の接近移動物の判定処理を終えたら、接近移動物検出処理の一連の制御処理を終了する。

この本実施形態に係る物体検出装置１の接近移動物検出処理によれば、物体の車両２の横方向（車幅方向）における絶対速度Ｖｏｂｊｘに基づいてその物体が接近移動物であるか否かを判断することにより、精度よく物体が接近移動物であるか否かを判断することができる。

なお、上述した接近移動物検出処理は、物体の車両２の横方向における絶対速度Ｖｏｂｊｘを算出し、算出された絶対速度Ｖｏｂｊｘｎに基づいてその物体が接近移動物であるか否かを判断するものであるが、その他の手法によって物体の車両２の横方向における絶対速度に基づきその物体が接近移動物であるか否かを判断してもよい。例えば、物体の車両２に対する相対速度及び相対位置に基づきテーブルやマップなどによりその物体が接近移動物であるか否かを判断するものであってもよい。具体的には、物体の車両２に対する相対速度及び相対位置に基づいて得られる物体の車両２の横方向における絶対速度Ｖｏｂｊｘに基づいて判断に用いるテーブルやマップを設定し、それらのテーブルやマップを用いて物体が接近移動物であるか否かを判断すればよい。

以上のように、本実施形態に係る物体検出装置１によれば、車両２の横方向における物体の絶対速度に基づいてその物体が接近移動物であるか否かを判断する。これにより、車両２に対し側方又は斜め方向の物体について接近移動物であるか静止物であるかを的確に判別することができ、物体が接近移動物か否かを適切に判断することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る物体検出装置の一例を示すものである。本発明に係る物体検出装置は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る物体検出装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した各実施形態において、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダを検知手段として用いる場合について説明したが、本発明に係る物体検出装置はこのような方式のものに限られるものではなく、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ以外の検知手段を用いたものであってもよい。

本発明の実施形態に係る物体検出装置の構成概要図である。図１の物体検出装置における物体検出処理を示すフローチャートである。図１の物体検出装置における接近移動物検出処理を示すフローチャートである。図１の物体検出装置における側方の物体検出を行う場合の説明図である。

符号の説明

１…物体検出装置、２…車両、３〜５…レーダ、６…ＥＣＵ、７…車速センサ、８…報知部。

Claims

車両の前後方向に対し交差する方向を検知中心方向として前記車両に設置されており、前記車両の側方にある物体について前記車両に対する相対速度を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知信号に基づいて前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度を演算する速度演算手段と、
前記検知手段により検知された前記車両に対する前記物体の相対速度と、前記車両から前記物体への方向における前記車両の走行速度の速度成分と、に基づいて、前記物体が接近移動物であるか否かを判断し、接近移動物でないと判断された場合に、さらに、前記速度演算手段により演算された前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度に基づいて前記物体が接近移動物であるか否かを判断する判断手段と、
を備えた物体検出装置。
車両の前後方向に対し交差する方向を検知中心方向として前記車両に設置されており、前記車両の側方にある物体について前記車両に対する相対速度を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知信号に基づいて前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度を演算する速度演算手段と、
前記速度演算手段により演算された前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度および前記物体の絶対位置と、前記車両の走行速度および絶対位置と、に基づいて前記物体と前記車両との衝突可能性を判断し、衝突可能性があると判断された場合に、前記物体が接近移動物であるか否かの判断のしきい値を接近移動物であると判断されやすい値に変更し、前記速度演算手段により演算された前記車両の進行方向に対する車幅方向における前記物体の絶対速度に基づいて前記物体が接近移動物であるか否かを判断する判断手段と、
を備えた物体検出装置。