JP4850531B2 - 車載レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車周辺の他車を検出する車載のレーダ装置において、他車検出精度を向上する技術に関するものである。

自車周辺の他車を検出する車載のレーダ装置において他車検出精度を向上する技術としては、レーダを用いて計測した複数の位置を、相互に近距離にあり、かつ、同一の速度で移動している位置毎のグループにグルーピングし、同じグループに属する位置は同じ他車を計測した位置として処理する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
特開2000-48296号公報

前述したレーダを用いて計測した複数の位置を、相互に近距離にあり、かつ、同一の速度で移動している位置毎のグループにグルーピングする技術によれば、複数の他車が近接して同一の速度で移動している場合などには、複数の他車を単一の他車として検出してしまう場合があるため、必ずしも充分な精度で、自車周辺の他車を検出することができない。

そこで、本発明は、車載のレーダ装置において、自車周辺の他車の検出の精度を、より向上することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、自動車に搭載される車載レーダ装置に、レーダを用いて自車周辺の物体の位置を計測するレーダ計測手段と、自車周辺の他車のサイズを検出する他車サイズ算定手段と、前記レーダ計測手段が計測した各位置を、単一の他車について計測された位置毎のグループにグループ化するグループ化手段を設け、前記グループ化手段において、前記他車サイズ算定手段が検出した他車のサイズに応じて定めた大きさを有するグループ化領域を、当該他車が存在すると推定される位置に設定し、前記レーダ計測手段が計測した各位置を、当該位置が含まれる前記グループ化領域が少なくとも等しい位置毎のグループにグループ化するようにしたものである。

このような車載レーダ装置によれば、他車の存在すると推定される位置に当該他車のサイズに応じた大きさのグループ化領域を設定する。そして、レーダ計測手段が計測した複数の位置のうち、少なくとも同じグループ化領域に属する位置のみが同じ他車を計測した位置としてグループ化されるように、各位置をグルーピングする。したがって、複数の他車が近接して同一の速度で移動している場合にも、この複数の他車についてレーダ計測手段によって計測された各位置を一つの他車を計測した位置としてグループ化してしまうことなく、それぞれの他車毎に位置をグループ化し、各他車毎に当該他車の位置を検出することができるようになる。よって、本発明によれば、自車周辺の他車の検出の精度を、より向上することができる。

ここで、このような車載レーダ装置は、前記レーダ計測手段において、レーダを用いて自車周辺の物体の速度を計測し、前記グループ化手段において、前記他車サイズ算定手段が検出した他車に相当する物体について前記レーダ計測手段が計測した速度に応じて、当該計測した速度が大きいほど大きくなるように、当該他車の位置辺に設定する前記グループ化領域の大きさを設定するようにすることが好ましい。

このようにすることにより、他車の速度に応じて変化するレーダ計測手段の各位置の計測誤差や計測時間のずれによる影響を考慮した、より検出誤りの少ない他車検出を行うことができるようになる。
なお、以上のような車載レーダ装置の前記他車サイズ算定手段は、より具体的には、たとえば、自車周辺を撮影するカメラと、前記カメラが撮影した画像中の他車の大きさと、当該他車に相当する物体について前記レーダ計測手段が計測した位置までの距離とに基づいて、当該他車のサイズを算出するサイズ算出手段とより構成することができる。または、当該、前記他車サイズ算定手段は、たとえば、自車周辺の他車と通信する車車間通信手段と、当該車車間通信手段が他車から通知された他車のサイズを、当該他車のサイズとして算出するサイズ算出手段とより構成することもできる。

以上のように、本発明によれば、車載のレーダ装置において、自車周辺の他車の検出の精度を、より向上することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１ａに、本実施形態に係る車載レーダ装置の構成を示す。
本車載レーダ装置は自動車に搭載される装置であり、図示するように、レーダ測位部１、カメラ２、物標追尾部３、物標管理テーブル４、周辺状況表示部５、表示装置６、車両領域認識部７、自車の舵角や速度などの状態を検出する車両センサ８、地図データを備え地図データに基づいて自車の現在位置の検出等を行うナビゲーション装置９とを含んで構成される。

また、レーダ測位部１は、アンテナ１１と、送受信機１２と、レーダ計測信号処理部１３とよりなる。そして、レーダ計測信号処理部１３は、送受信機１２を介してアンテナ１１を駆動し、定期的に、所定のスキャン範囲内に存在する他車を物標として検出し、スキャンの各回毎に、検出された各物標について計測した自身に対する相対距離、相対方向、相対速度を計測データとして出力する。

ここで、本実施形態では、図１ｂに示すように、車両後部にアンテナ１１を配置し、車両の後方向がレーダ測位部１のスキャン範囲となるようにしている。また、カメラ２は、自車周辺の画像を撮影するものであり、本実施形態では、図１ｂに示すように、車両後部にカメラ２を配置し、車両の後方向をカメラ２によって撮影するようにしている。

次に、物標追尾部３は、レーダ計測信号処理部１３が行うスキャンの各回毎に、物標追尾処理を行い、レーダ測位部１から入力する各物標の計測データに基づいて、スキャン範囲内に存在する各物標の追尾を行い、追尾している各物標について、当該物標についてレーダ測位部１が計測した計測データを含む追尾情報を物標管理テーブル４に登録する。なお、この物標追尾部３が行う物標追尾処理の詳細については後述する。

ここで、図２ａに、この物標管理テーブル４の内容を示す。
図示するように、物標管理テーブル４は物標追尾部３が追尾している物標である追尾中物標毎に設けたエントリ（図の各行）を有する。そして、各エントリには、追尾中物標の識別子であるラベルが登録される。また、各エントリには、最終回のスキャン（ｔ）から、ｎ回前のスキャン（ｔ-ｎ）までの、各回のスキャンのそれぞれについて物標追尾情報が登録される。そして、各物標追尾情報には、当該回のスキャンに対して算出された追尾中物標の物標情報（相対距離Ｄ、相対方向γ、相対速度Ｖ）と、当該追尾中物標である他車の車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφが登録される。

ここで、当該追尾中物標である他車の車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφの登録は、車両領域認識部７が以下のように行う。
すなわち、車両領域認識部７は、物標追尾部３によって、物標管理テーブル４に新たに物標追尾情報が登録されると、物標追尾情報が登録された追尾中物標を着目追尾中物標とする。そして、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報が示す相対距離Ｄ、相対方向γに対応する、カメラ２で撮影した画像中の位置周辺の領域に画像認識処理を施して、当該領域に写り込んでいる他車の認識を行う。

また、着目追尾中物標の物標管理テーブルに前回登録された物標追尾情報に、車幅Ｗの有効値が登録されているかどうかを調べる。
そして、車幅Ｗの有効値が登録されていない場合には、前述した画像認識処理によって、正面をカメラ２に向けた他車が認識されているかどうかを調べ、認識されていない場合には、そのまま処理を終了する。この結果、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報の車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφに有効値は登録されない。一方、正面をカメラ２に向けた他車が認識されている場合には、図３ａに示すように、認識した他車の前方左右端Ｐ１、Ｐ２の画像中の位置より、自車３０１のカメラ２の設置位置Ｏから、他車３０２の前方左右端Ｐ１、Ｐ２に向かう方向の角度差θ１を求め、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報の計測データの相対距離Ｄを用いて、Ｗ=２Ｄtan（θ/２） によって、車幅Ｗを算出する。

そして、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報に算出した車幅Ｗを登録する。この結果、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報には、車幅Ｗの有効値のみが登録される。
さて、着目追尾中物標の物標管理テーブルに登録された前回物標追尾情報に、車幅Ｗの有効値が登録されている場合には、さらに、着目追尾中物標の前回物標管理テーブルに登録された物標追尾情報に車長Ｌの有効値が登録されているかどうかを調べる。そして、車長Ｌの有効値が登録されていない場合には、前述した画像認識処理によって、斜め正面をカメラ２に向けた他車が認識されているかどうかを調べ、認識されていない場合には、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報の車幅Ｗに、着目追尾中物標の物標管理テーブルに前回登録された物標追尾情報の車幅Ｗを登録し、処理を終了する。この結果、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報には、車幅Ｗの有効値のみが登録される。

一方、前述した画像認識処理によって、斜め正面をカメラ２に向けた他車が認識されており、かつ、認識された他車が左斜め正面をカメラ２に向けた他車である場合には、図３ｂ１に示すように、認識した他車の前方左端Ｐ１、前方右端Ｐ２、後方左端Ｐ３の画像中の位置より、自車３０１のカメラ２の設置位置Ｏから、他車３０２の前方右端Ｐ２に向かう方向の角度θ１、他車３０２の前方左端Ｐ１に向かう方向の角度θ２、他車３０２の他車３０２の後方左端Ｐ３に向かう方向θ３を求める。

そして、自車３０１のカメラ２の設置位置Ｏからθ２方向に、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報の計測データの相対距離Ｄ進んだ位置をＰ１の位置とする。次に、図３ｂ２に示すように、着目追尾中物標の前回登録された物標追尾情報の車幅Ｗを今回の車幅Ｗとし、Ｐ１の位置を中心とする半径Ｗの円と、自車３０１のカメラ２の設置位置Ｏからθ１方向に向かう直線との二つの交点のうち、Ｐ１よりも自車に対して遠い方の位置をＰ２とする。そして、Ｐ１とＰ２を結ぶ直線に垂直な直線と、自車３０１のカメラ２の設置位置Ｏからθ３方向に向かう直線との交点をＰ３とし、Ｐ１とＰ３間の距離を車長Ｌとする。また、Ｐ３からＰ１に向かう方向を、向きΦとする。そして、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報に、車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφを登録する。この結果、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報には、車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφの有効値が登録される。

一方、前述した画像認識処理によって、斜め正面をカメラ２に向けた他車が認識されており、かつ、認識された他車が右斜め正面をカメラ２に向けた他車である場合には、認識した他車の前方右端をＰ１、前方左端をＰ２、後方右端をＰ３として以上の処理を行い、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報に、車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφの有効値を登録する。

次に、着目追尾中物標の前回物標管理テーブルに登録された物標追尾情報に、車幅Ｗの有効値が登録されており、かつ、車長Ｌの有効値が登録されている場合には、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報の車幅Ｗ、車長Ｌに、着目追尾中物標の物標管理テーブルに前回登録された物標追尾情報の車幅Ｗ、車長Ｌを登録する。また、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報に、前述した画像認識処理によって認識された他車の向きφを登録する。ここで、この他車の向きφは、画像中における車幅と車長の比率と、着目追尾中物標の物標管理テーブルに前回登録された物標追尾情報の車幅Ｗと車長Ｌの比率との関係より求めることができる。ただし、この向φきは、図３ｂに示したように、画像認識処理によって認識された他車の左右前方端Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線に垂直な方向として求めるようにしてもよいし、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報の相対速度Ｖの速度ベクトルの方向として求めるようにしてもよい。または、ナビゲーション装置９が算出している自車の現在位置と、物標追尾情報が示す着目追尾中物標の相対位置とより求まる着目追尾中物標の位置に対応する道路上の地点における道路の向きを、ナビゲーション装置９に地図データに基づいて算出させると共に、当該道路の向きを他車の向きφとするようにしてもよい。

ここで、以上の処理の結果、着目追尾中物標の今回新たに登録された物標追尾情報には、車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφの有効値が登録される。
ところで、このような車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφの登録は、次のように行うようにしてもよい。すなわち、車載レーダ装置に無線通信装置を備え、無線通信を用いた車車間通信によって周辺の他車から、当該他車の位置と車幅、車長、進行方向の情報を取得する。そして、取得した車幅、車長、進行方向から求まる当該他車の自車に対する向きを、取得した位置に対応する相対位置を示す計測データが最新の物標情報中に登録されている追尾中物標の物標追尾情報に、車幅Ｗ/車長Ｌ/向きφとして登録する。

以下、前述した物標追尾部３が、レーダ計測信号処理部１３が行うスキャンの各回毎に行う物標追尾処理の詳細について説明する。
図４に、この物標追尾処理の手順を示す。
図示するようにこの処理では、まず、今回のスキャンの回にレーダ計測信号処理部１３が計測した計測データを全て取得し、計測データの相対距離Ｄに応じて、計測データが示す相対位置が自車に近いものが、より前の順番となるように、取得した各計測データをソートする（ステップ４０２）。

そして、ソートした各計測データをソートした順番に従って順次（ステップ４０４、４２０、４２６）、対象計測データとし（ステップ４０６）、以下の処理を行う。
すなわち、まず、対象計測データが、ソート順上先行する他の計測データを対象計測データして行われた処理の後述するステップ４１６において既にグループ化された計測データであるかどうかを調べ（ステップ４０８）、グループ化された計測データであれば、そのまま、この対象計測データについての処理を終了する。

一方、グループ化されていなければ、対象計測データに対応する追尾中物標が存在するかどうかを調べる（ステップ４１０）。すなわち、ここでは、物標管理テーブル４に物標追尾情報が登録されている各追尾中物標のうちに、過去の回の物標追尾情報より推定される現在の相対位置が、対象計測データが示す相対位置に所定レベル以上近接している追尾中物標が存在している場合には、対象計測データが示す相対位置に最も近い相対位置が予測される追尾中物標を、対象計測データに対応する追尾中物標とする。また、過去の回の物標追尾情報より推定される現在の相対位置が、対象計測データが示す相対位置に所定レベル以上近接している追尾中物標が存在しない場合には、対象計測データに対応する追尾中物標が存在しないものとする。

次に、ステップ４１０において、対象計測データに対応する追尾中物標が存在しないと判定された場合には、物標管理テーブル４に新たな追尾中物標のエントリを作成し、当該エントリを作成した追尾中物標を対象追尾中物標に設定する（ステップ４２２）。そして、予め定めたサイズの長方形の車両範囲を、対象計測データが示す相対速度Ｖの速度ベクトルが向かう方向を長辺の方向として、対象計測データが示す相対位置が、車両範囲の自車に対する最近位置となるように設定する。そして、設定した車両範囲を、対象計測データの相対速度Ｖと車両センサで求めた自車速度より求まる対象追尾中物標の速度に応じて、速度が大きいほど大きくなるように拡張した範囲を、グルーピング範囲とし（ステップ４２４）、ステップ４１６に進む。ただし、相対速度Ｖの速度ベクトルが向かう方向が自車の前後方向と一致し、かつ、対象計測データが示す相対位置が自車の真後ろにある場合には、車両範囲の自車寄りの短辺の中央位置が、対象計測データが示す相対位置となるようにする。

一方、ステップ４１０において、対象計測データに対応する追尾中物標が存在すると判定された場合には、当該存在した対象計測データに対応する追尾中物標を対象追尾中物標とし（ステップ４１２）、物標管理テーブル４に登録された対象追尾中物標の最新の物標追尾情報が示す車幅Ｗ、車幅Ｌを短辺、長辺とする長方形の車両範囲を、対象計測データが示す相対速度Ｖの速度ベクトルが向かう方向または対象追尾中物標の最新の物標追尾情報が示す向きΦを長辺の方向として、対象計測データが示す相対位置が、車両範囲の自車に対する最近位置となるように設定する。そして、設定した車両範囲を、対象計測データの相対速度と車両センサで求めた自車速度より求まる対象追尾中物標の速度に応じて、速度が大きいほど大きくなるように拡張した範囲を、グルーピング範囲とし（ステップ４１４）、ステップ４１６に進む。ただし、以上のようにして設定する車両範囲の長辺の方向が自車の前後方向と一致し、かつ、対象計測データが示す相対位置が自車の真後ろにある場合には、車両範囲の自車寄りの短辺の中央位置が、対象計測データが示す相対位置となるようにする。また、物標管理テーブル４に登録された対象追尾中物標の最新の物標追尾情報の車幅Ｗと車長Ｌの少なくとも一方に有効な値が設定されていない場合には、ステップ４２４と同様に、グルーピング範囲を設定する。

この結果、ステップ４１４では、車両範囲を、対象追尾中物標の最新の物標追尾情報が示す向きΦが長辺の方向となるように設定した場合、図５ａ、ｂ、ｃに示すように、自車５０１後方に、Ｗ×Ｌのサイズの車両範囲５０２が、対象計測データが示す相対位置Ｐ１を基準に設定される。そして、設定された車両範囲５０２を、対象計測データが示す相対速度と自車速度より求まる対象追尾中物標の速度ｖに応じて拡張した範囲が、グルーピング範囲５０３として設定される。ここで、図５ａ、ｂ、ｃの順に、対象追尾中物標の速度ｖは大きくなっており、当該速度ｖに応じて図５ａ、ｂ、ｃの順に、グルーピング範囲５０３の大きさも大きくなる。なお、図５ａは、当該速度ｖが０の場合についてのものであり、図示した例では、車両範囲５０２を、そのままグルーピング範囲５０３として用いている。

さて、図４に戻り、ステップ４１６では、ステップ４０２で取得した計測データのうちの、まだグループ化されていない計測データであって、グルーピング範囲内の相対位置を示す計測データを、対象追尾中物標の計測データのグループとしてグループ化する。
結果、図５ａ、ｂ、ｃ中のようにグルーピング範囲が設定されている場合には、白丸と黒丸で示した相対位置を各々示す計測データのうち、グルーピング範囲５０３中にある黒丸で示した相対位置を各々示す計測データが、相対位置Ｐ１を示す対象計測データと共に、対象追尾中物標の計測データのグループとしてグループ化されることになる。

そして、以上のようなグループ化が完了したならば、対象計測データを、対象追尾中物標の今回の物標追尾情報として、物標管理テーブル４に登録し（ステップ４１８）、この対象計測データについての処理を終了する。
以上、物標追尾部３がスキャンの各回毎に行う物標追尾処理について説明した。
以上のように本実施形態によれば、他車の存在すると推定される位置に当該他車のサイズに応じた大きさのグルーピング範囲を設定する。そして、同じグルーピング範囲に属する位置を示す計測データを、同じ他車を計測した位置としてグループ化する。したがって、複数の他車が近接して同一の速度で移動している場合にも、この複数の他車について計測された各計測データを一つの他車を計測し計測データとしてグループ化してしまうことなく、それぞれの他車毎に計測データをグループ化し、各グループ毎に当該ブループに対応する他車の位置を検出できるようになる。

本発明の実施形態に係る車載レーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る物標管理テーブルを示す図である。 本発明の実施形態に係る他車の車幅、車長、向きの算定処理例を示す図である。 本発明の実施形態に係る物標追尾処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る物標追尾処理の処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…レーダ測位部、２…カメラ、３…物標追尾部、４…物標管理テーブル、５…周辺状況表示部、６…表示装置、７…車両領域認識部、８…車両センサ、９…ナビゲーション装置、１１…アンテナ、１２…送受信機、１３…レーダ計測信号処理部。

Claims (5)

1. 自動車に搭載される車載レーダ装置であって、
   レーダを用いて自車周辺の物体の位置を計測するレーダ計測手段と、
   自車周辺を撮影するカメラと、
   前記カメラが撮影した画像中の他車を認識し、当該他車の車幅、車長、向きを算定する他車認識手段と、
   前記レーダ計測手段が計測した各位置を、単一の他車について計測された位置毎のグループにグループ化するグループ化手段とを有し、
   前記グループ化手段は、前記他車認識手段が算定した他車の車幅、車長、向きに応じた幅と長さと向きとを有する長方形の領域をグループ化領域として、当該他車が存在すると推定される位置に設定し、前記レーダ計測手段が計測した各位置を、当該位置が含まれる前記グループ化領域が少なくとも等しい位置毎のグループにグループ化することを特徴とする車載レーダ装置。
2. 自動車に搭載される車載レーダ装置であって、
   レーダを用いて自車周辺の物体の位置を計測するレーダ計測手段と、
   自車周辺の他車と通信する車車間通信手段と、
   前記レーダ計測手段が計測した各位置を、単一の他車について計測された位置毎のグループにグループ化するグループ化手段とを有し、
   前記グループ化手段は、前記車車間通信手段が他車から通知された当該他車の車幅、車長、向きに応じた幅と長さと向きとを有する長方形の領域をグループ化領域として、当該他車が存在すると推定される位置に設定し、前記レーダ計測手段が計測した各位置を、当該位置が含まれる前記グループ化領域が少なくとも等しい位置毎のグループにグループ化することを特徴とする車載レーダ装置。
3. 請求項１記載の車載レーダ装置であって、
   前記レーダ計測手段は、レーダを用いて自車周辺の物体の速度を計測し、
   前記グループ化手段は、前記他車認識手段が認識した他車に相当する物体について前記レーダ計測手段が計測した速度に応じて、当該計測した速度が大きいほど大きくなるように、当該他車の位置に設定する前記グループ化領域の大きさを設定することを特徴とする車載レーダ装置。
4. 自動車に搭載される車載レーダ装置において、自車周辺の他車の位置を検出する他車位置検出方法であって、
   レーダを用いて自車周辺の物体の位置を計測するステップと、
   カメラを用いて自車周辺を撮影するステップと、
   前記カメラが撮影した画像中の他車を認識し、当該他車の車幅、車長、向きを算定するステップと、
   算定した他車の車幅、車長、向きに応じた幅と長さと向きとを有する長方形の領域をグループ化領域として、当該他車が存在すると推定される位置に設定し、前記レーダを用いて計測した各位置を、当該位置が含まれる前記グループ化領域が少なくとも等しい位置毎のグループにグループ化するステップとを有することを特徴とする車載レーダ装置における他車位置検出方法。
5. 自動車に搭載される車載レーダ装置において、自車周辺の他車の位置を検出する他車位置検出方法であって、
   レーダを用いて自車周辺の物体の位置を計測するステップと、
   車車間通信によって自車周辺の他車と通信するステップと、
   前記車車間通信を介して他車から通知された当該他車の車幅、車長、向きに応じた幅と長さと向きとを有する長方形の領域をグループ化領域として、当該他車が存在すると推定される位置に設定し、前記レーダを用いて計測した各位置を、当該位置が含まれる前記グループ化領域が少なくとも等しい位置毎のグループにグループ化するステップとを有することを特徴とする車載レーダ装置における他車位置検出方法。