JP5061814B2 - Vehicle width detection method and device, vehicle control device - Google Patents

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Description

本発明は、先行車両の車幅を検出する車幅検出方法及び装置、検出された車幅に基づいて車両制御を実行する車両制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle width detection method and apparatus for detecting the vehicle width of a preceding vehicle, and a vehicle control apparatus that executes vehicle control based on the detected vehicle width.
従来より、レーダとカメラとによるセンサフュージョンによって、先行車両や障害物を検知し、その検知結果をオートクルーズシステムやプリクラッシュセーフティシステム等に用いることが行われている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a preceding vehicle or an obstacle is detected by sensor fusion using a radar and a camera, and the detection result is used for an auto cruise system, a pre-crash safety system, or the like (for example, see Patent Document 1). .
そして、特にプリクラッシュセーフティシステムでは、例えば、先行車両と衝突するか否かを正確に判断するために、先行車両の車幅を検出できることが望ましい。
特開2005−329779号公報
In particular, in the pre-crash safety system, for example, it is desirable that the vehicle width of the preceding vehicle can be detected in order to accurately determine whether or not the vehicle collides with the preceding vehicle.
JP 2005-329779 A
しかし、カメラにより得られる画像からは、先行車両の車幅を精度良く検出することが可能であるものの、霧が発生した状況などでは、先行車両の認識さえ行うことができないという問題があった。   However, although the vehicle width of the preceding vehicle can be accurately detected from the image obtained by the camera, there is a problem that even the preceding vehicle cannot be recognized in a situation where fog has occurred.
一方、電波を使用するレーダでは、霧の有無に関わらず先行車両を認識することが可能であるものの、車幅の検出を可能とするためには、電波ビームのビーム幅を車幅以下に絞って走査する必要がある。そして、ビーム幅を絞るためには、アンテナの開口面を大きくしなければならず、アンテナが大型化してしまうという問題があった。   On the other hand, a radar that uses radio waves can recognize the preceding vehicle regardless of the presence or absence of fog, but in order to enable detection of the vehicle width, the beam width of the radio beam is narrowed below the vehicle width. Need to scan. In order to narrow the beam width, the aperture surface of the antenna has to be enlarged, and there is a problem that the antenna becomes large.
しかも、電波ビームは、遠距離ほどビーム幅が広がるため、検出範囲を広げるほどビーム幅をより絞る必要があり、更に、アンテナが大型化してしまうという問題もあった。
本発明は、上記問題点を解決するために、アンテナを大型化することなく、レーダからの検出結果に基づいて車幅を検出できるようにし、更には、その車幅を利用した車両制御の信頼性を向上させることを目的とする。
In addition, since the beam width of the radio wave beam increases as the distance increases, it is necessary to narrow the beam width as the detection range is expanded, and further, there is a problem that the antenna becomes larger.
In order to solve the above-described problems, the present invention makes it possible to detect the vehicle width based on the detection result from the radar without increasing the size of the antenna, and further, the reliability of the vehicle control using the vehicle width. The purpose is to improve the performance.
上記目的を達成するためになされた第一発明である車幅検出方法では、まず、レーダ波を送信して取得される反射波のうち、先行車両から直接戻ってくる車両直接波、および連続的に配置された路側物に反射して先行車両から間接的に戻ってくる車両間接波、路側物から直接戻ってくる路側物直接波に基づき、路側物直接波から路側物の位置を、車両直接波からその到来方向θt及び先行車両までの距離Rtを、車両間接波からその到来方向θi及び先行車両の虚像までの距離Riを求める。   In the vehicle width detection method according to the first invention made to achieve the above object, first of all, a reflected wave obtained by transmitting a radar wave, a vehicle direct wave returning directly from a preceding vehicle, and a continuous wave The position of the roadside object from the roadside object direct wave is determined based on the vehicle indirect wave that is reflected back from the preceding vehicle and returned directly from the preceding vehicle, and the roadside object direct wave that returns directly from the roadside object. The distance Rt from the wave to the arrival direction θt and the preceding vehicle is obtained, and the distance Ri from the vehicle indirect wave to the arrival direction θi and the virtual image of the preceding vehicle is obtained.
そして、路側物の位置から自車両の進行方向に対する路側物の配置角度ψを、路側物の位置と車両間接波の到来方向θiから、車両間接波を反射した路側物上の反射地点までの距離Rwを求め、次式に従って、車幅Wを算出する(図5参照)。   Then, the arrangement angle ψ of the roadside object relative to the traveling direction of the host vehicle from the position of the roadside object, and the distance from the position of the roadside object and the arrival direction θi of the vehicle indirect wave to the reflection point on the roadside object reflecting the vehicle indirect wave Rw is obtained, and the vehicle width W is calculated according to the following equation (see FIG. 5).
W=2{Rw×sinθi+Rt×sinθt−(Ri−Rw)×sin(θi+2ψ)}
この式は、図5に基づき、図中に示した距離A(=Rw×sinθi),B(=Rt×sinθt),C(=(Ri−Rw)×sin(θi+ψ))から、W=2(A+B−C)として導出することができる。
W = 2 {Rw × sin θi + Rt × sin θt− (Ri−Rw) × sin (θi + 2ψ)}
This formula is based on FIG. 5, and from the distances A (= Rw × sin θi), B (= Rt × sin θt), C (= (Ri−Rw) × sin (θi + ψ)) shown in the figure, W = 2. It can be derived as (A + B−C).
このような本発明の車幅検出方法では、レーダの分解能は、先行車両とその虚像とを識別できる程度のものであればよく、その結果、レーダのビーム幅は少なくとも車両の車幅より大きくすることができるため、アンテナの大型化を抑制しつつ、レーダでの検出結果に基づいて先行車両の車幅を検出することができる。   In such a vehicle width detection method of the present invention, it is sufficient that the resolution of the radar is such that the preceding vehicle and its virtual image can be distinguished, and as a result, the radar beam width is at least larger than the vehicle width of the vehicle. Therefore, the vehicle width of the preceding vehicle can be detected based on the detection result of the radar while suppressing the increase in size of the antenna.
なお、車幅Wは、路側物の配置角度ψ=0,車両直接波の到来方向θt=0として算出してもよい。この場合、次式に従って、車幅Wを算出することになる(図6参照)。
W=2(2Rw−Ri)sinθi
この式は、図6に基づき、図中に示した距離A(=Rw×sinθi),C(=(Ri−Rw)×sinθi)から、W=2(A−C)として導出することができる。
The vehicle width W may be calculated as an arrangement angle ψ = 0 of the roadside object and an arrival direction θt = 0 of the vehicle direct wave. In this case, the vehicle width W is calculated according to the following equation (see FIG. 6).
W = 2 (2Rw−Ri) sinθi
Based on FIG. 6, this equation can be derived as W = 2 (A−C) from the distances A (= Rw × sin θi) and C (= (Ri−Rw) × sin θi) shown in the figure. .
この場合、より少ない処理量にて車幅を検出することができる。
次に、第二発明である車幅検出装置では、撮像手段が、車両前方の画像を撮像すると、第1車幅算出手段が、撮像手段にて撮像された画像中に先行車両が存在する場合に、その画像から得られる情報に基づいて先行車両の車幅を算出する。
In this case, the vehicle width can be detected with a smaller processing amount.
Next, in the vehicle width detection device according to the second invention, when the imaging unit captures an image in front of the vehicle, the first vehicle width calculation unit includes a preceding vehicle in the image captured by the imaging unit. In addition, the vehicle width of the preceding vehicle is calculated based on the information obtained from the image.
また、レーダ手段が、車両前方にレーダ波を送信して得られる反射波に基づいて、レーダ波を反射したターゲットとの距離、及び反射波の到来方向(即ち、ターゲットが存在する方向)を検出すると、抽出手段が、レーダ手段での検出結果に基づき、連続的に配置された路側物の位置、先行車両が位置する方向θt及び該先行車両までの距離Rt、路側物によって生じる先行車両の虚像が位置する方向θi及び該虚像までの距離Riを抽出する。   Also, the radar means detects the distance to the target that reflected the radar wave and the arrival direction of the reflected wave (that is, the direction in which the target exists) based on the reflected wave obtained by transmitting the radar wave in front of the vehicle. Then, based on the detection result of the radar means, the extraction means detects the position of the roadside object arranged continuously, the direction θt where the preceding vehicle is located, the distance Rt to the preceding vehicle, and the virtual image of the preceding vehicle generated by the roadside object. The direction θi in which is located and the distance Ri to the virtual image are extracted.
また、抽出手段によって、路側物,先行車両,先行車両の虚像がいずれも検出されている場合に、第2車幅算出手段が、路側物の位置から自車両の進行方向に対する路側物の配置角度ψを求めると共に、虚像の方向θiに位置する路側物までの距離Rwを求め、更に、次式に従って、車幅Wを算出する。   When the roadside object, the preceding vehicle, and the virtual image of the preceding vehicle are all detected by the extracting means, the second vehicle width calculating means determines the roadside object's arrangement angle from the position of the roadside object to the traveling direction of the host vehicle. In addition to obtaining ψ, the distance Rw to the roadside object located in the virtual image direction θi is obtained, and the vehicle width W is calculated according to the following equation.
W=2{Rw×sinθi+Rt×sinθt−(Ri−Rw)×sin(θi+2ψ)}
そして、選択手段は、第1車幅算出手段での算出結果が有効である場合には第1車幅算出手段での算出結果を、第1車幅算出手段での算出結果が無効である場合には第2車幅算出手段での算出結果を、先行車両の車幅として選択して出力する。
W = 2 {Rw × sin θi + Rt × sin θt− (Ri−Rw) × sin (θi + 2ψ)}
When the calculation result by the first vehicle width calculation unit is valid, the selection unit displays the calculation result by the first vehicle width calculation unit, and when the calculation result by the first vehicle width calculation unit is invalid. The calculation result of the second vehicle width calculation means is selected and output as the vehicle width of the preceding vehicle.
なお、第1車幅算出手段での算出結果が有効である場合とは、先行車両の車幅を求めることができた場合であり、第1車幅算出手段での算出結果が無効である場合とは、霧等の影響により画像から先行車両自体を検出できない場合や、その検出精度が大きく低下している場合をいう。なお、有効,無効の判断は、撮像手段にて撮像された画像から判断してもよいし、別途設けられた霧センサ等によって判断してもよい。   The case where the calculation result by the first vehicle width calculation means is valid is when the vehicle width of the preceding vehicle can be obtained, and the calculation result by the first vehicle width calculation means is invalid. The case where the preceding vehicle itself cannot be detected from the image due to the influence of fog or the like, or the detection accuracy is greatly reduced. Note that the validity / invalidity may be determined from an image captured by the imaging unit, or may be determined by a separately provided fog sensor or the like.
このように構成された本発明の車幅検出装置によれば、周囲の状況に応じて先行車両の車幅の検出に用いる情報を切り換えて使用しているため、霧が発生する等して画像からは先行車両を確認できない場合でも、その先行車両の車幅を確実に取得することができる。   According to the vehicle width detection device of the present invention configured as described above, information used for detection of the vehicle width of the preceding vehicle is switched and used according to the surrounding situation. Even if the preceding vehicle cannot be confirmed, the vehicle width of the preceding vehicle can be acquired with certainty.
しかも、抽出手段及び第2車幅算出手段は、上述した第一発明の車幅検出方法を実現するものであるため、レーダ手段が用いるアンテナの大型化を抑制しつつ、レーダ手段での検出結果に基づいて先行車両の車幅を検出することができる。   In addition, since the extraction means and the second vehicle width calculation means realize the vehicle width detection method of the first invention described above, the detection result of the radar means while suppressing the enlargement of the antenna used by the radar means. Based on this, the vehicle width of the preceding vehicle can be detected.
また、このような車幅検出装置は、この車幅検出装置にて検出された車幅に基づいて、先行車両との衝突時の被害を軽減するための衝突被害軽減制御を実行する制御実行手段を備えた車両制御装置に適用することが望ましい。   Further, such a vehicle width detection device is a control execution means for executing collision damage reduction control for reducing damage at the time of a collision with a preceding vehicle based on the vehicle width detected by the vehicle width detection device. It is desirable to apply to the vehicle control apparatus provided with.
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
<全体構成>
図1は、車両に搭載されるプリクラッシュセーフティシステムを構成する車両制御装置1の全体構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Overall configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a vehicle control device 1 that constitutes a pre-crash safety system mounted on a vehicle.
図1に示すように、車両制御装置1は、時間に対して周波数が三角波状に変化するように変調されたミリ波帯の電波(レーダ波)を車両の前方に向けて送信すると共に、その反射波を受信し、これらの送受信信号を混合することでビート信号を生成する送受信部21、及び送受信部21にて生成されたビート信号に基づいて、レーダ波を反射したターゲット(先行車両,路上の障害物,路側物等)を検出するレーダ処理部23からなるFMCWレーダ装置2と、FMCWレーダ装置2の検知エリアを含む範囲を撮像するように設定されたCCDカメラ31、及びCCDカメラ31から供給される画像データに基づいて、画像中のターゲットを検出する画像処理部33からなる画像認識装置3と、車両の挙動を制御するための機器(アクセル,ブレーキ,操舵等)や乗員の安全を確保するための機器(エアバッグやシートベルト等)を制御する各種アクチュエータ群4と、FMCWレーダ装置2及び画像認識装置3から得られる情報に基づいて、アクチュエータ群4を制御する制御部5とを備えている。   As shown in FIG. 1, the vehicle control device 1 transmits a millimeter wave band radio wave (radar wave) modulated so that the frequency changes in a triangular wave shape with respect to time toward the front of the vehicle. The transmission / reception unit 21 that receives the reflected wave and generates a beat signal by mixing these transmission / reception signals, and the target (leading vehicle, on the road) that reflects the radar wave based on the beat signal generated by the transmission / reception unit 21 From the FMCW radar device 2 comprising the radar processing unit 23 for detecting the obstacles, roadside objects, etc.), the CCD camera 31 set to image the range including the detection area of the FMCW radar device 2, and the CCD camera 31 Based on the supplied image data, an image recognition device 3 comprising an image processing unit 33 for detecting a target in the image, and a device for controlling the behavior of the vehicle (accelerator, Based on information obtained from the FMCW radar device 2 and the image recognition device 3, and various actuator groups 4 that control equipment (airbags, seat belts, etc.) for ensuring the safety of the rake and steering) And a control unit 5 for controlling the group 4.
<送受信部>
このうち、送受信部21は、複数のアンテナ素子を水平方向(車幅方向)に一列に並べてなるアレイアンテナを備え、アンテナ素子毎にビート信号を生成するように構成されている。
<Transmitter / receiver>
Among these, the transmission / reception unit 21 includes an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in a line in the horizontal direction (vehicle width direction), and is configured to generate a beat signal for each antenna element.
<レーダ処理部/画像処理部/制御部>
レーダ処理部23,画像処理部33,制御部5は、いずれも、CPU,ROM,RAMからなる周知のマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という)を中心に構成されている。特に、レーダ処理部23は、マイコンに加えて、送受信部21から取り込んだビート信号をサンプリングするA/D変換器、サンプリングしたビート信号に対して高速フーリエ変換(FFT)処理等を実行するための演算処理装置等も備えている。
<Radar processing unit / image processing unit / control unit>
The radar processing unit 23, the image processing unit 33, and the control unit 5 are all configured around a known microcomputer (hereinafter referred to as "microcomputer") including a CPU, a ROM, and a RAM. In particular, the radar processing unit 23 performs an A / D converter that samples a beat signal acquired from the transmission / reception unit 21 in addition to a microcomputer, and performs a fast Fourier transform (FFT) process on the sampled beat signal. An arithmetic processing unit and the like are also provided.
そして、レーダ処理部23は、ビームスキャンすることで、互いに指向性が異なる複数のビームにてそれぞれ取得したビート信号を、FFT処理した結果に基づいて、レーダ波を反射したターゲットに関する情報(ターゲット情報)を求めるレーダ側ターゲット検出処理を実行する。   Then, the radar processing unit 23 performs information on the target that reflected the radar wave (target information) based on the result of performing FFT processing on the beat signals acquired by a plurality of beams having different directivities by beam scanning. ) To execute radar-side target detection processing.
また、画像処理部33は、CCDカメラ31から供給される画素データに基づき、エッジ抽出や、各画素をグループ化する等の周知の画像処理を行うことにより、ターゲットが存在する領域を抽出し、その抽出された領域の形状からターゲットの種別(車両/非車両)を識別したり、抽出された領域の上下方向,左右方向の大きさから、ターゲットの高さや幅を求めたりすることにより、画像中に撮像されたターゲットに関する情報(ターゲット情報)を求める画像側ターゲット検出処理を実行する。   The image processing unit 33 extracts a region where the target exists by performing known image processing such as edge extraction or grouping of each pixel based on the pixel data supplied from the CCD camera 31. By identifying the target type (vehicle / non-vehicle) from the shape of the extracted area, or by obtaining the height and width of the target from the vertical and horizontal sizes of the extracted area An image-side target detection process for obtaining information (target information) related to the target imaged inside is executed.
また、制御部5は、レーダ処理部23,画像処理部33のそれぞれからから供給されるターゲット情報(少なくとも車幅情報)に基づいて、衝突する危険性のあるターゲット(先行車両等)を抽出し、アクチュエータ群4を制御して、衝突を回避したり衝突時の被害を軽減したりするための制御(衝突被害軽減制御)を実行する。但し、両処理部23,33から供給されるターゲット情報には、重複する情報(例えば、車幅情報)が存在するため、いずれの情報を使用するかを選択する選択処理も実行する。   Further, the control unit 5 extracts a target (preceding vehicle or the like) having a risk of collision based on target information (at least vehicle width information) supplied from each of the radar processing unit 23 and the image processing unit 33. Then, the actuator group 4 is controlled to execute control (collision damage reduction control) for avoiding a collision or reducing damage at the time of the collision. However, since the target information supplied from both processing units 23 and 33 includes overlapping information (for example, vehicle width information), a selection process for selecting which information to use is also executed.
以下では、本発明の主要部に関わるレーダ処理部23のレーダ側ターゲット検出処理、及び制御部5の選択処理について詳述する。
<レーダ処理部:ターゲット検出処理>
まず、FMCWレーダ装置2のレーダ処理部23が実行するレーダ側ターゲット検出処理を、図2に示すフローチャートに沿って説明する。
Below, the radar side target detection process of the radar process part 23 in connection with the principal part of this invention and the selection process of the control part 5 are explained in full detail.
<Radar processing unit: target detection processing>
First, the radar-side target detection process executed by the radar processing unit 23 of the FMCW radar apparatus 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
なお、本処理は、送受信部21が1周期分のFMCW波を送信し、それによって得られたビート信号のサンプリングが終了する毎に起動される。
本処理が起動すると、まず、S110では、アンテナ素子毎かつFMCW波の変調区間(上り変調区間/下り変調区間)毎に、ビート信号のサンプリングデータをFFT処理し、そのFFT処理の結果から、FMCWレーダにおける周知の手法を用いて各ターゲットとの距離,相対速度を検出すると共に、FFT処理の結果が得られる周波数[bin]毎にMUSICやESPRIT等の周知の方位推定方法を用いて各反射波の到来方向(即ち、各ターゲットが位置する方向)を算出する。
This process is started each time the transmission / reception unit 21 transmits an FMCW wave for one cycle and sampling of the beat signal obtained thereby ends.
When this processing is started, first, in S110, beat signal sampling data is subjected to FFT processing for each antenna element and for each FMCW wave modulation section (uplink modulation section / downlink modulation section). The distance and relative velocity to each target are detected using a known method in the radar, and each reflected wave is detected using a known direction estimation method such as MUSIC or ESPRIT for each frequency [bin] from which the FFT processing result is obtained. Is calculated (ie, the direction in which each target is located).
ここで、図3(b)は、図3(a)の状況で、S110の処理を実行した時に、上り/下り両変調区間のうち、いずれか一方の区間について算出されたMUSICスペクトラムを、周波数[bin]順に並べることで生成される3次元グラフ(グラフ上の濃淡がMUSICスペクトラムの強度に対応)を示したものである。なお、グラフにおいて縦軸が周波数、横軸が方位である。また、グラフ中には、先行車両(Target)、先行車両の虚像(Indirect backscatter)、路側物である防音壁(Sound barrier wall)、同じく路側物であるガードレール(Crash barrier) が写し出されている。   Here, FIG. 3B shows the MUSIC spectrum calculated for either one of the uplink / downlink modulation intervals when the processing of S110 is executed in the situation of FIG. FIG. 4 shows a three-dimensional graph (shading on the graph corresponds to the intensity of the MUSIC spectrum) generated by arranging in [bin] order. In the graph, the vertical axis represents frequency and the horizontal axis represents orientation. In the graph, a preceding vehicle (Target), a virtual image (Indirect backscatter) of the preceding vehicle, a sound barrier wall that is a roadside object, and a guard rail that is also a roadside object (Crash barrier) are shown.
続くS120では、S110での算出結果に基づき、ターゲット毎に、その位置や相対速度から、ターゲットの種別(車両/車両の虚像/路側物/その他)を識別する。
具体的には、車両前方に連続的に位置する静止物体であれば、防音壁やガードレール等の路側物であると判断し、これら路側物に囲われた領域(即ち、道路)上に位置する移動物体であれば車両であると判断し、路側物に囲われた領域外に位置する移動物体であれば車両の虚像であると判断する。
In subsequent S120, based on the calculation result in S110, the type of the target (vehicle / virtual image of vehicle / roadside object / other) is identified for each target from its position and relative speed.
Specifically, if it is a stationary object continuously located in front of the vehicle, it is determined to be a roadside object such as a soundproof wall or a guardrail, and is located on an area (that is, a road) surrounded by these roadside objects. If it is a moving object, it is determined to be a vehicle, and if it is a moving object located outside the area surrounded by roadside objects, it is determined to be a virtual image of the vehicle.
続くS130では、先のS120にて種別が車両であると識別されたターゲット(以下「先行車両」という)が存在するか否かを判断し、存在すれば、S140に移行して、その先行車両までの距離Rt、及びその先行車両が位置する方向θtを抽出して、S150に進む。   In subsequent S130, it is determined whether or not there is a target (hereinafter referred to as “preceding vehicle”) identified as a vehicle in S120. If there is a target, the process proceeds to S140, and the preceding vehicle is determined. And the direction θt in which the preceding vehicle is located are extracted, and the process proceeds to S150.
S150では、先のS120にて種別が車両の虚像であると識別された先行車両に対応するターゲット(以下「先行車両の虚像」という)が存在するか否かを判断し、存在すれば、S160に移行して、その先行車両の虚像までの距離Ri、及びその先行車両の虚像が位置する方向θiを抽出して、S170に進む。   In S150, it is determined whether or not there is a target corresponding to the preceding vehicle identified as the virtual image of the vehicle in S120 (hereinafter referred to as “virtual image of the preceding vehicle”). , The distance Ri to the virtual image of the preceding vehicle and the direction θi where the virtual image of the preceding vehicle is located are extracted, and the process proceeds to S170.
S170では、先のS160にて抽出された方向θiに、先のS120にて種別が路側物であると識別されたターゲット(以下「路側物」という)が存在するか否かを判断し、存在すれば、S180に移行して、その路側物までの距離を、反射地点の距離Rwとして抽出して、S190に進む。   In S170, it is determined whether or not there is a target (hereinafter referred to as “roadside object”) identified as a roadside object in S120 in the direction θi extracted in the previous S160. If it does, it will transfer to S180 and will extract the distance to the roadside thing as distance Rw of a reflective point, and will progress to S190.
S190では、先のS180にて抽出された反射地点、及びその近傍の路側物の位置(距離,方向)から、連続して配置された路側物の配置角度ψを算出する。この配置角度ψの算出は、反射地点を含めて路側物上の二地点の情報があれば可能であるが、配置角度ψの精度を確保するためには、反射地点を含めた三地点以上の情報を用いることが望ましい。   In S190, the arrangement angle ψ of continuously arranged roadside objects is calculated from the reflection point extracted in the previous S180 and the position (distance, direction) of the roadside objects in the vicinity thereof. Calculation of this arrangement angle ψ is possible if there is information on two points on the roadside object including the reflection point, but in order to ensure the accuracy of the arrangement angle ψ, it is possible to calculate three or more points including the reflection point. It is desirable to use information.
続くS200では、先行車両の車幅Wを、S140,S170,S180,S190での抽出値,算出値に基づき、次の(1)式を用いて算出する。
W=2{Rw×sinθi+Rt×sinθt−(Ri−Rw)×sin(θi+2ψ)} (1)
続くS210では、各ターゲットの相対速度,距離,方向,種別に加えて、車両と識別されたターゲット(即ち、先行車両)については、その車幅Wを付加したターゲット情報を、制御部5に送信して本処理を終了する。
In subsequent S200, the vehicle width W of the preceding vehicle is calculated using the following equation (1) based on the extracted values and calculated values in S140, S170, S180, and S190.
W = 2 {Rw × sin θi + Rt × sin θt− (Ri−Rw) × sin (θi + 2ψ)} (1)
In subsequent S210, in addition to the relative speed, distance, direction, and type of each target, the target information added with the vehicle width W is transmitted to the control unit 5 for the target identified as a vehicle (that is, the preceding vehicle). Then, this process ends.
一方、先のS130にて先行車両が存在しないと判断された場合、S150にて先行車両の虚像が存在しないと判断された場合、S170にて方向θiに路側物が存在しないと判断された場合は、S220に移行し、各ターゲットの相対速度,距離,方向,種別だけからなる(即ち、車幅Wの情報が付加されていない)ターゲット情報を、制御部5に送信して本処理を終了する。   On the other hand, when it is determined that there is no preceding vehicle in S130, when it is determined that there is no virtual image of the preceding vehicle in S150, or when it is determined that there is no roadside object in the direction θi in S170. Shifts to S220, transmits target information consisting only of the relative speed, distance, direction, and type of each target (that is, information on the vehicle width W is not added) to the control unit 5 and ends this processing. To do.
<制御部:車幅情報選択処理>
次に、制御部5が実行する車幅情報の選択処理を、図4に示すフローチャートに沿って説明する。
<Control unit: vehicle width information selection process>
Next, the vehicle width information selection process executed by the control unit 5 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
本処理が起動すると、まずS310では、画像処理部33からのターゲット情報に車幅情報が含まれているか否かを判断し、含まれていれば、S320に移行して、画像処理部33により算出された車幅情報を、そのターゲット(先行車両)の車幅情報に設定して本処理を終了する。   When this process is started, first, in S310, it is determined whether or not the vehicle width information is included in the target information from the image processing unit 33. If included, the process proceeds to S320, and the image processing unit 33 The calculated vehicle width information is set as the vehicle width information of the target (preceding vehicle), and this process is terminated.
一方、先のS310にて、画像処理部33からのターゲット情報に車幅情報が含まれていないと判断した場合は、S330に移行する。
S330では、レーダ処理部23からのターゲット情報に車幅情報が含まれているか否かを判断し、含まれていれば、S340に移行して、レーダ処理部23により算出された車幅情報を、そのターゲット(先行車両)の車幅に設定して本処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in S310 that the vehicle width information is not included in the target information from the image processing unit 33, the process proceeds to S330.
In S330, it is determined whether or not the vehicle width information is included in the target information from the radar processing unit 23. If it is included, the process proceeds to S340, and the vehicle width information calculated by the radar processing unit 23 is obtained. Then, the vehicle width of the target (preceding vehicle) is set and the present process is terminated.
また、先のS330にて、レーダ処理部23からのターゲット情報に車幅情報が含まれていないと判断した場合は、S350に移行し、そのターゲット(先行車両)の車幅情報をなしとして、本処理を終了する。   If it is determined in the previous S330 that the vehicle width information is not included in the target information from the radar processing unit 23, the process proceeds to S350, and the vehicle width information of the target (preceding vehicle) is not included. This process ends.
つまり、車幅情報については、画像処理部33にて得られた情報を優先し、霧の発生等により、画像処理部33にて車幅情報が得られなかった場合に、レーダ処理部23にて得られた情報を用いるようにされている。   That is, for vehicle width information, priority is given to the information obtained by the image processing unit 33, and if the vehicle width information is not obtained by the image processing unit 33 due to fog or the like, the radar processing unit 23 The information obtained in this way is used.
そして、このようにして設定された車幅情報は、衝突被害軽減制御にて、先行車両との衝突の危険性を判断する際等に用いられる。
<効果>
以上説明したように、車両制御装置1では、画像に基づくターゲット情報と、レーダに基づくターゲット情報とを組み合わせて、車両制御を行っている。特に、衝突被害軽減制御で重要となる車幅情報は、より正確な情報が得られる画像に基づく車幅情報を優先し、霧等の影響で、画像に基づく車幅情報が得られない場合に、霧が発生した状態でもターゲットの検出が可能なレーダに基づく車幅情報を用いるようにされている。
The vehicle width information set in this way is used when determining the danger of a collision with a preceding vehicle in the collision damage reduction control.
<Effect>
As described above, the vehicle control apparatus 1 performs vehicle control by combining the target information based on the image and the target information based on the radar. In particular, vehicle width information, which is important for collision damage reduction control, gives priority to vehicle width information based on images that provide more accurate information, and when vehicle width information based on images cannot be obtained due to the influence of fog, etc. In addition, vehicle width information based on a radar capable of detecting a target even in a fogged state is used.
従って、車両制御装置1によれば、車両周囲の状況に応じた最大限の精度にて車幅情報を取得することができ、その結果、衝突被害軽減制御の信頼性を向上させることができる。   Therefore, according to the vehicle control device 1, the vehicle width information can be acquired with the maximum accuracy according to the situation around the vehicle, and as a result, the reliability of the collision damage reduction control can be improved.
しかも、車両制御装置1では、レーダに基づく車幅情報を、先行車両の虚像を利用して算出しているため、レーダの分解能は先行車両とその虚像とを識別できる程度であればよく、その結果、レーダを高分解能化(ひいてはアンテナを大型化)することなく、レーダで検出される情報から先行車両の車幅情報を得ることができる。
[他の実施形態]
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することが可能である。
In addition, since the vehicle control apparatus 1 calculates the vehicle width information based on the radar by using the virtual image of the preceding vehicle, the resolution of the radar is not limited so long as the preceding vehicle and its virtual image can be identified. As a result, the vehicle width information of the preceding vehicle can be obtained from the information detected by the radar without increasing the resolution of the radar (and consequently increasing the size of the antenna).
[Other Embodiments]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、路側物の配置角度ψ、先行車両の方向(車両直接波の到来方向)θtを考慮して車幅Wを算出しているが、ψ=0,θt=0とし、即ち、(2)式を用いて、簡易的に車幅Wを算出するように構成してもよい。   For example, in the above embodiment, the vehicle width W is calculated in consideration of the arrangement angle ψ of the roadside object and the direction of the preceding vehicle (direction of arrival of the vehicle direct wave) θt, but ψ = 0 and θt = 0, That is, the vehicle width W may be simply calculated using the equation (2).
W=2(2Rw−Ri)sinθi (2)
また、上記実施形態では、レーダ処理部23,画像処理部33,制御部5を個別のマイコンで実現するように構成したが、単一のマイコンで実現するように構成してもよい。
W = 2 (2Rw−Ri) sinθi (2)
In the above embodiment, the radar processing unit 23, the image processing unit 33, and the control unit 5 are configured to be realized by individual microcomputers, but may be configured to be realized by a single microcomputer.
また、上記実施形態では、アレイアンテナを構成するアンテナ素子毎にビート信号を生成し、そのビート信号に基づく信号処理(MUSIC等)によりターゲットの方向を検出するように構成したが、アレイアンテナをフェーズドアレーアンテナとして用い、各アンテナ素子から得られる信号の位相を調整することにより、ビームの向きを制御して、ビームスキャンすることによってターゲットの方向を検出するように構成してもよい。   In the above embodiment, a beat signal is generated for each antenna element constituting the array antenna, and the target direction is detected by signal processing (MUSIC or the like) based on the beat signal. It may be configured to be used as an array antenna and to detect the direction of the target by controlling the beam direction by adjusting the phase of the signal obtained from each antenna element and performing beam scanning.
実施形態の車両制御装置の全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of the vehicle control apparatus of embodiment. レーダ処理部が実行するターゲット検出処理の内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the content of the target detection process which a radar process part performs. FMCWレーダ装置にて検出される情報の例を示す三次元グラフ。The three-dimensional graph which shows the example of the information detected with a FMCW radar apparatus. 制御部が実行する車幅情報選択処理の内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the content of the vehicle width information selection process which a control part performs. 先行車両の車幅の算出原理を示す説明図。Explanatory drawing which shows the calculation principle of the vehicle width of a preceding vehicle. 先行車両の車幅の算出原理(簡易版)を示す説明図。Explanatory drawing which shows the calculation principle (simple version) of the vehicle width of a preceding vehicle.
符号の説明Explanation of symbols
1…車両制御装置 2…FMCWレーダ装置 3…画像認識装置 4…アクチュエータ群 5…制御部 21…送受信部 23…レーダ処理部 31…CCDカメラ 33…画像処理部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle control apparatus 2 ... FMCW radar apparatus 3 ... Image recognition apparatus 4 ... Actuator group 5 ... Control part 21 ... Transmission / reception part 23 ... Radar processing part 31 ... CCD camera 33 ... Image processing part

Claims (4)

  1. レーダ波を送信して取得される反射波のうち、先行車両から直接戻ってくる車両直接波、および連続的に配置された路側物に反射して前記先行車両から間接的に戻ってくる車両間接波、前記路側物から直接戻ってくる路側物直接波に基づき、
    前記路側物直接波から前記路側物の位置を、前記車両直接波からその到来方向θt及び先行車両までの距離Rtを、前記車両間接波からその到来方向θi及び前記先行車両の虚像までの距離Riを求め、
    更に、前記路側物の位置から自車両の進行方向に対する前記路側物の配置角度ψを、前記路側物の位置と前記車両間接波の到来方向θiから、前記車両間接波を反射した前記路側物上の反射地点までの距離Rwを求め、
    次式に従って、車幅Wを算出することを特徴とする車幅検出方法。
    W=2{Rw×sinθi+Rt×sinθt−(Ri−Rw)×sin(θi+2ψ)}
    Of the reflected waves acquired by transmitting radar waves, the vehicle direct wave that returns directly from the preceding vehicle, and the vehicle indirect that reflects back from the preceding vehicle indirectly by reflecting on the roadside object that is continuously arranged Based on the wave, the roadside direct wave returning directly from the roadside,
    The position of the roadside object from the roadside direct wave, the distance Rt from the vehicle direct wave to its arrival direction θt and the preceding vehicle, and the distance Ri from the vehicle indirect wave to its arrival direction θi and the virtual image of the preceding vehicle Seeking
    Further, an arrangement angle ψ of the roadside object with respect to the traveling direction of the host vehicle from the position of the roadside object is set on the roadside object reflecting the vehicle indirect wave from the position of the roadside object and the arrival direction θi of the vehicle indirect wave. The distance Rw to the reflection point of
    A vehicle width detection method that calculates a vehicle width W according to the following equation.
    W = 2 {Rw × sin θi + Rt × sin θt− (Ri−Rw) × sin (θi + 2ψ)}
  2. 前記路側物の配置角度ψ=0,前記車両直接波の到来方向θt=0として、車幅Wを算出することを特徴とする請求項1に記載の車幅検出方法。   The vehicle width detection method according to claim 1, wherein the vehicle width W is calculated with the roadside object arrangement angle ψ = 0 and the vehicle direct wave arrival direction θt = 0.
  3. 車両前方の画像を撮像する撮像手段と、
    車両前方にレーダ波を送信して得られる反射波に基づいて、前記レーダ波を反射したターゲットとの距離、及び前記反射波の到来方向を検出するレーダ手段と、
    前記撮像手段にて撮像された画像中に先行車両が存在する場合に、該画像から得られる情報に基づいて前記先行車両の車幅を算出する第1車幅算出手段と、
    前記レーダ手段での検出結果に基づき、連続的に配置された路側物の位置、先行車両が位置する方向θt及び該先行車両までの距離Rt、前記路側物によって生じる前記先行車両の虚像が位置する方向θi及び該虚像までの距離Riを抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段によって、前記路側物,前記先行車両,該先行車両の虚像がいずれも検出されている場合に、前記路側物の位置から自車両の進行方向に対する前記路側物の配置角度ψを求めると共に、及び前記虚像の方向θiに位置する前記路側物までの距離Rwを求め、次式に従って、車幅Wを算出する第2車幅算出手段と、
    W=2{Rw×sinθi+Rt×sinθt−(Ri−Rw)×sin(θi+2ψ)}
    前記第1車幅検出手段での検出結果が有効である場合には前記第1車幅算出手段での算出結果を、前記第1車幅算出手段での算出結果が無効である場合には前記第2車幅算出手段での算出結果を、前記先行車両の車幅として選択して出力する選択手段と、
    を備えることを特徴とする車幅検出装置。
    Imaging means for capturing an image in front of the vehicle;
    Radar means for detecting the distance from the target that reflected the radar wave and the arrival direction of the reflected wave based on the reflected wave obtained by transmitting the radar wave in front of the vehicle;
    First vehicle width calculation means for calculating the vehicle width of the preceding vehicle based on information obtained from the image when a preceding vehicle is present in the image captured by the imaging means;
    Based on the detection result of the radar means, the position of roadside objects arranged continuously, the direction θt where the preceding vehicle is located, the distance Rt to the preceding vehicle, and the virtual image of the preceding vehicle generated by the roadside object are located. Extraction means for extracting the direction θi and the distance Ri to the virtual image;
    When the roadside object, the preceding vehicle, and the virtual image of the preceding vehicle are all detected by the extracting means, the arrangement angle ψ of the roadside object with respect to the traveling direction of the host vehicle is obtained from the position of the roadside object. , And a second vehicle width calculating means for calculating a vehicle width W according to the following equation: a distance Rw to the roadside object located in the virtual image direction θi;
    W = 2 {Rw × sin θi + Rt × sin θt− (Ri−Rw) × sin (θi + 2ψ)}
    When the detection result by the first vehicle width detection means is valid, the calculation result by the first vehicle width calculation means is the same as when the calculation result by the first vehicle width calculation means is invalid. Selection means for selecting and outputting the calculation result of the second vehicle width calculation means as the vehicle width of the preceding vehicle;
    A vehicle width detection device comprising:
  4. 求項3に記載の車幅検出装置と、
    前記車幅検出装置にて検出された車幅に基づいて、先行車両との衝突時の被害を軽減するための衝突被害軽減制御を実行する制御実行手段と、
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
    A vehicle width detecting device according to Motomeko 3,
    Control execution means for executing collision damage reduction control for reducing damage at the time of collision with a preceding vehicle, based on the vehicle width detected by the vehicle width detection device;
    A vehicle control device comprising:
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