JP5120139B2 - 物体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体検出装置に関し、特には音波を利用して物体を検出する物体検出装置に関する。

車両周囲の障害物を検知するために、超音波を利用して物体を検出する装置が提案されている。例えば、特許文献１では、車両の左右後端部にそれぞれ、左右後側方の障害物検知のために超音波レ−ダが設置された車両の障害物検知装置が開示されている。この装置では、超音波レ−ダによる検知波の発信から受信までの間の時間に基づいて、後側方にある後続車両等の障害物との距離Ｌが決定される。車速が第１所定車速Ｖ１よりも大きくなると、距離Ｌがｄ１分だけ小さくなるように補正され、さらに車速が第２所定車速Ｖ２（＞Ｖ１）よりも大きくなると、距離Ｌがｄ２（＞ｄ１）分だけ小さくなるように補正される。
特開平９−９００３６号公報

しかしながら、上記の技術では、自車両の速度域に応じて後続車両等との距離を補正しているものの、補正の処理自体は車速に応じた単純な減算処理であり、物体の種別、接近方向が異なる全ての状況において補正の効果をあげることは困難である。上記のような補正処理を行っても、最終的に得られる結果は物体との距離に関する距離情報のみであり、当該距離情報に応じて警報等を発するデバイスを作動させるとすると、接近方向としては自車両に衝突しないような障害物に対しても不要な作動をすることを招いてしまう可能性がある。

これは、音波を利用するソナー等の装置は、電波を利用するレーダに比べて至近距離の範囲での探査が可能となる反面、物体との距離しか検出することができず、ソナー単独では、物体の正確な位置に関する情報を得ることができないことに起因している。そのため、音波を利用して物体の位置に関する情報を検出する装置が望まれている。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、その目的は、音波を利用して物体のより精度の高い位置に関する情報を検出することが可能な物体検出装置を提供することにある。

本発明は、電磁波を利用して物体を検出する電磁波物体検出手段と、音波を利用して物体を検出する音波物体検出手段と、電磁波物体検出手段が検出した物体である電磁波物標と、音波物体検出手段が検出した物体である音波物標とが同一物体であるか否かを照合する照合手段と、照合手段が電磁波物標と音波物標とが同一物体であると照合したときに、電磁波物標から予測した物体に関する情報である予測物体情報と、音波物標に関する情報とに基づいて、音波物体検出手段の検出領域における物体の情報を検出するフュージョン物体検出手段とを備える物体検出装置である。

この構成によれば、照合手段が、電磁波を利用して物体を検出する電磁波物体検出手段が検出した物体である電磁波物標と、音波を利用して物体を検出する音波物体検出手段が検出した物体である音波物標とが同一物体であるか否かを照合し、フュージョン物体検出手段が、照合手段が電磁波物標と音波物標とが同一物体であると照合したときに、電磁波物標から予測した物体に関する情報である予測物体情報と、音波物標に関する情報とに基づいて、音波物体検出手段の検出領域における物体の情報を検出するため、電磁波による検出結果も利用して、音波によって検出した物体の情報を算出することで、電磁波だけでは検出の困難な至近距離の物体についてもより精度の高い位置に関する情報を検出することが可能となる。

この場合、フュージョン物体検出手段は、音波物標との距離と、電磁波物標から予測した物体の予測軌跡とに基づいて物体の位置を検出することが好適である。

この構成によれば、電磁波物体検出手段で得られる物体の予測軌跡を用いることで、音波による検出範囲においても距離に関する情報のみならず、物体の位置（座標）に関する情報を取得可能となる。

また、電磁波物標を電磁波物体検出手段で検出できなくなるまでの電磁波物標に関する情報に応じて、照合手段で行う照合の条件を設定する照合条件設定手段をさらに備えることが好適である。

この構成によれば、ノイズの可能性や電磁波物標の進行方向等の情報を反映させて、電磁波物体検出手段と音波物体検出手段との検出領域が重複しない場合においても照合の誤りを低減して、効率良く電磁波による検出結果と音波による検出結果とを合わせて物体に関する情報を取得可能となる。

さらに、照合手段は、電磁波物標との距離及び電磁波物標から予測した予測軌跡中の物体との距離のいずれかと、音波物標との距離との差が第１閾値以下であることが第２閾値以上の回数検出されたときに、電磁波物標と音波物標とが同一物体であると照合することが好適である。

この構成によれば、電磁波物標との距離及び電磁波物標から予測した予測軌跡中の物体と距離のいずれかと、音波物標との距離との差が第１閾値以下である電磁波物標と音波物標とが同一物体であると考えられる状況が、所定の第２閾値以上の回数発生することを、電磁波物標と音波物標とが同一物体であると照合する条件とするため、電磁波物標及び音波物標のいずれか一方の情報が少ない場合であっても、同一物体であると照合する精度を向上させることが可能となる。

加えて、照合手段は、音波物標検出手段が音波物標を検出する前に電磁波物体検出手段が検出した電磁波物標と音波物標とが同一物体であるか否かを照合することが好適である。

この構成によれば、照合手段は、音波物標の検出前に検出された情報量が多い電磁波物標と、音波物標とが同一物体であるか否かを照合するため、照合の誤りを低減して、効率良く電磁波による検出結果と音波による検出結果とを合わせて物体に関する情報を取得可能となる。

さらに、フュージョン物体検出手段は、電磁波物体検出手段の検出領域と重複しない音波物標検出手段の検出領域において、音波物標検出手段が検出した音波物標に関する情報に基づいて、音波物体検出手段の検出領域における物体の情報を検出するものとできる。

本発明においては、電磁波物標から予測した物体に関する情報である予測物体情報と、音波物標に関する情報とに基づいて、音波物体検出手段の検出領域における物体の情報を検出するため、電磁波物体検出手段の検出領域と重複しない領域において音波物標検出手段が検出した音波物標についても、より精度の良い位置に関する情報を検出することが可能となる。

また、照合条件設定手段は、照合手段で行う照合の条件として、照合手段での照合を継続する時間を設定するものとできる。

この構成によれば、照合条件設定手段は、照合の条件として、照合を継続する時間を設定するため、電磁波物標を電磁波物体検出手段で検出できなくなるまでの電磁波物標に関する情報に応じて、照合を継続する時間を変化させることにより、同一物体であると照合され易くなる度合を調整することができる。

この場合、照合条件設定手段は、照合手段での照合を継続する時間を、電磁波物体検出手段が検出した電磁波物標の検出数が多いほど長く設定することが好適である。

この構成によれば、照合条件設定手段は、照合手段での照合を継続する時間を、電磁波物体検出手段が検出した電磁波物標の検出数が多く、電磁波物標からの情報の確度が高いほど長く設定することになり、電磁波物標からの情報の確度に応じて同一物体であると照合され易くなる度合を調整することができる。

あるいは、照合条件設定手段は、照合手段での照合を継続する時間を、電磁波物標を電磁波物体検出手段で検出できなくなった時の電磁波物標の位置と、音波物体検出手段の検出領域との距離とが長いほど短く設定するものとできる。

この構成によれば、照合条件設定手段は、照合手段での照合を継続する時間を、電磁波物標を電磁波物体検出手段で検出できなくなった時の電磁波物標の位置と、音波物体検出手段の検出領域との距離とが長く、電磁波物標からの情報の確度が低いほど短く設定することになり、電磁波物標からの情報の確度に応じて同一物体であると照合され易くなる度合を調整することができる。

本発明の物体検出装置によれば、音波を利用して物体のより精度の高い位置に関する情報を検出することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る物体検出装置を示すブロック図である。本実施形態の物体検出装置１０は、車両に搭載され、電波と音波とを利用して車両周辺の障害物等の物体を検出するように構成されている。図１に示すように、本実施形態の物体検出装置１０は、障害物等の相手側の情報を取得するための相手情報取得部２０と、自車両の情報を取得するための自車情報取得部３０と、物体検出装置１０のシステム全体を制御するためのシステムＥＣＵ４０とを備えている。

相手情報取得部２０は、ミリ波レーダ２１、レーダＥＣＵ２３、超音波センサ２２、及び超音波センサＥＣＵ２６を有している。ミリ波レーダ２１は、自車両の前部に装着されており、自車両の前方にミリ波を発信し、物体からの反射波を受信することにより、自車両の前方の物体の有無、当該物体との距離、及び相対位置を検出する。なお、ミリ波レーダ２１は、ミリ波を利用するレーダ以外にも、自車両から数ｍ〜数百ｍの中距離〜遠距離の範囲に位置する物体を検出する他のセンサによって代替することが可能である。

レーダＥＣＵ２３は、ミリ波レーダ２１が検出した物体の情報に基づいて、物体に関する情報を取得するためのものである。レーダＥＣＵ２３は、物体の絶対位置を演算する相手位置演算部２４と、自車両と物体との相対速度を演算する相手相対速度演算部２５とを含む。ミリ波レーダ２１及びレーダＥＣＵ２３は、特許請求の範囲に記載の電磁波物体検出手段として機能する。

超音波センサ２２は、自車両の周囲に超音波を発信し、物体からの反射波を受信することにより、自車両の周囲の物体の有無、当該物体との距離を検出するソナー等のセンサである。なお、超音波センサ２２は、超音波を利用するソナー等のセンサ以外にも、自車両周囲の数ｍ以内の至近距離の範囲に位置する物体を検出する他のセンサによって代替することが可能である。

超音波センサＥＣＵ２６は、超音波センサ２２が検出した物体の情報に基づいて、物体に関する情報を取得するためのものである。超音波センサＥＣＵ２６は、自車両と物体との距離を演算する相手距離演算部２７を含む。超音波センサ２２及び超音波センサＥＣＵ２６は、特許請求の範囲に記載の音波物体検出手段として機能する。

自車両情報取得部３０は、操舵角センサ３１、ヨーレイトセンサ３２及び車輪速センサ３３を有している。操舵角センサ３１は、自車両の前輪に設けられ、自車両の前輪の操舵角を検出する。ヨーレイトセンサ３２は、自車両の重心周りの回転角速度をヨーレイトとして検出する。車輪速センサ３３は、自車両の車軸に設けられ、車軸の回転数を車輪パルス信号として計測することにより、自車両の車速を検出するためのものである。

システムＥＣＵ４０は、フュージョン処理部４１を有する。フュージョン処理部４１は、自車軌道演算部４２、相手軌道演算部４３、及びフュージョン演算部４４を含む。自車軌道演算部４２は、操舵角センサ３１、ヨーレイトセンサ３２及び車輪速センサ３３がそれぞれ検出した操舵角、ヨーレイト及び車輪パルスから、予測される自車両が走行する軌道を演算するためのものである。相手軌道演算部４３は、自車軌道演算部４２が演算した自車両が走行する軌道と、レーダＥＣＵ２３からの物体の位置と相対速度に関する情報とに基づいて、予測される物体の軌道を演算するためのものである。フュージョン演算部４４は、相手軌道演算部４３が演算した予測される物体の軌道と、超音波センサＥＣＵ２６からの自車両と物体との距離とに基づいて、物体の位置を演算するためのものである。

さらに具体的には、フュージョン演算部４４は、ミリ波レーダ２１が検出した物体であるミリ波単独物標（電磁波物標）と、超音波センサ２２が検出した物体である超音波単独物標（超音波物標）とが同一物体であるか否かを照合し、ミリ波単独物標と超音波単独物標とが同一物体であると照合したときに、ミリ波単独物標から予測した物体に関する情報である予測物体情報と、超音波単独物標とに基づいて、超音波センサ２２の検出領域における物体の情報を検出するためのものである。加えて、フュージョン演算部４４は、ミリ波単独物標をミリ波レーダ２１で検出できなくなるまでのミリ波単独物標に関する情報に応じて照合の条件を設定する。フュージョン演算部４４は、特許請求の範囲に記載の照合手段、フュージョン物体検出手段及び照合条件設定手段として機能する。

以下、本実施形態の物体検出装置１０の動作について説明する。図２は、実施形態に係る物体検出装置１０の動作を示すフロー図である。図２に示される動作は、自車両の走行中において、システムＥＣＵ４０の演算周期である１０〜２０ｍｓごとに繰り返し行なわれる。図３に示すように、自車両Ｍの前方において、ミリ波レーダ２１の検出領域Ａは自車両Ｍから長距離及び中距離の範囲であり、超音波センサ２２の検出領域ａは自車両Ｍから至近距離の範囲である。ミリ波レーダ２１の検出領域Ａと超音波センサ２２の検出領域ａとは、互いに重複していない領域が存在するものとする。

図２に示すように、レーダＥＣＵ２３の相手位置演算部２４は、ミリ波レーダ２１の検出結果から物体の現時刻ｔにおける位置情報を演算し、ミリ波単独により検出した物体であるミリ波単独物標の現在位置を、図３に定義される自車両Ｍ周囲の座標系で現在位置（ｘ_ｍ（ｔ），ｙ_ｍ（ｔ））とする（Ｓ１０１）。ここで、ミリ波単独物標の自車両Ｍからの距離は、距離Ｌ_ｍ（ｔ）となる。ここで、システムＥＣＵ４０の相手軌道演算部４３は、内蔵の検出カウンタに当該ミリ波単独物標についての検出カウント数ｎ＝１を設定する。なお、後述するように、相手軌道演算部４３は、システムＥＣＵ４０の演算周期ごとに当該ミリ波単独物標についてミリ波レーダ２１による検出を確認するたびに、当該検出カウント数ｎを１ずつ加算する（Ｓ１１１）。

この状態では、レーダＥＣＵ２３の相手位置演算部２４は、当該ミリ波物標について、ミリ波レーダ２１がロストしたことを示すロストフラグをＯＦＦと設定する。また、システムＥＣＵ４０のフュージョン処理演算部４４は、当該ミリ波単独物標について、ミリ波レーダ２１でロストしており超音波センサ２２による検出に引継ぐための候補であることを示す引継候補フラグをＯＦＦと設定する。さらに、フュージョン処理演算部４４は、当該ミリ波単独物標について、超音波センサ２２による検出に引継いだことを示す引継フラグをＯＦＦと設定する。

なお、後述するように、レーダＥＣＵ２３の相手位置演算部２４は、検出したミリ波単独物標をロストしたときは、当該ミリ波物標について、ミリ波レーダ２１がロストしたことを示すロストフラグをＯＮと設定する。また、システムＥＣＵ４０のフュージョン処理演算部４４は、当該ミリ波単独物標について、ミリ波レーダ２１でロストしており超音波センサ２２による検出に引継ぐための候補であることを示す引継候補フラグをＯＮと設定する（Ｓ１０９）。さらに、フュージョン処理演算部４４は、当該ミリ波単独物標と超音波物標とが同一物体であると照合したときは、超音波センサ２２による検出に引継ぐことを示す引継フラグをＯＮと設定する（Ｓ１１３）。

超音波センサＥＣＵ２６の相手距離演算部２７は、超音波センサ２２の検出結果から現時刻ｔにおける物体と自車両Ｍとの距離Ｌ_ｃｌ（ｔ）を演算し、図３に示すように、超音波単独により検出した物体である超音波単独物標（音波物標）の現在位置（ｘ_ｃｌ（ｔ），ｙ_ｃｌ（ｔ））を次式（１）のように決定する（Ｓ１０２）。
ｘ_ｃｌ（ｔ）^２＋ｙ_ｃｌ（ｔ）^２≦Ｌ_ｃｌ（ｔ）^２ （１）

引継フラグ又は引継候補フラグがＯＮとなっているとき（Ｓ１０３）、すなわち、ミリ波レーダ２１がミリ波単独物標をロストしたときは、システムＥＣＵ４０の相手軌道演算部４３は、ミリ波単独物標のロストの時点での軌道の予測線を基に、現時刻ｔでのミリ波単独物標の予測される位置（予測物体情報）であるミリ波予測位置（ｘ_ｍｅ（ｔ），ｙ_ｍｅ（ｔ））を演算する（Ｓ１０４）。まず、相手軌道演算部４３は、ミリ波レーダ２１がミリ波単独物標をロストした時刻ｔ_Ｆまでの軌道を推定する（なお、以下、当該ミリ波予測位置で示される物標をミリ波予測物標と呼ぶことがある。）。

ここで、ミリ波による検出から得られる情報は、ミリ波単独物標と自車両Ｍとの相対速度であるため、ミリ波単独物標の将来の軌道を推定するためには、ミリ波単独物標のロスト後も自車両Ｍとミリ波単独物標との相対運動が継続するという仮定が必要となる。自車両Ｍの運動は、自車情報取得部３０が取得した情報からミリ波単独物標のロスト後も推定し続けることが可能であるため、相手軌道演算部４３は、ミリ波単独物標のロスト時に、ミリ波単独物標の地上固定座標から見た絶対速度を算出しておき、当該絶対速度を保持する。ミリ波単独物標のロスト後の軌道の予測は、ミリ波単独物標と自車両Ｍとの運動を独立に考えることで自車両Ｍの軌道の変化を考慮し、推定精度を向上させる。以下、具体的な計算手法について示す。

まず、以下の説明において、各変数は以下の意味を示す。
（Ｘ_０，Ｙ_０，Θ_０）：自車両Ｍの位置・偏向角（地上固定座標系）。
Ｌ：ミリ波単独物標のロスト後の単位時間あたりの自車両Ｍの移動距離。
ｖ_０：自車両Ｍの速度。
Ｒ：自車両Ｍの軌道の推定される曲率半径。
δ：予想される衝突直前角。
ξ：見通し角。
ｖ_ｌ：相対速度の自車両成分。
ｖ_Ａ：相対速度のミリ波単独物標成分。
ｖ_ｒ：ミリ波単独物標と自車両Ｍとの相対速度（自車両Ｍの座標系）。
Ｖ_ｎ：ミリ波単独物標の速度（地上固定座標系）。
（ｘ_ｍＦ，ｙ_ｍＦ）：ミリ波単独物標のロスト時のミリ波単独物標の位置（自車両Ｍの座標系）。
（Ｘ_ｍｅ，Ｙ_ｍｅ）：ミリ波単独物標の予測位置（地上固定座標系）。
（ｘ_ｍｅ，ｙ_ｍｅ）：ミリ波単独物標の予測位置（自車両Ｍの座標系）。

相手軌道演算部４３は、ミリ波単独物標のロスト時に、図４に示すような地上固定座標系を生成し、レーダＥＣＵ２３と自車情報取得部３０とが取得した情報から、地上固定座標系における自車両Ｍの位置、ミリ波単独物標の予測位置、ミリ波単独物標の予測位置、速度を次式（２）〜（４）により算出する。図４において、ミリ波単独物標のミリ波レーダ２１による捕捉点ｍを図中●プロットで示し、ミリ波単独物標を検出不可能となったロスト点ｆを図中×プロットで示し、ミリ波単独物標の予測点ｅを図中△プロットで示す。
Ｘ_０（ｔ_Ｆ）＝０ Ｙ_０（ｔ_Ｆ）＝０ Θ_０（ｔ_Ｆ）＝０ Ｌ（ｔ_Ｆ）＝０ （２）
Ｘ_ｍｅ（ｔ_Ｆ）＝ｘ_ｍＦ Ｙ_ｍｅ（ｔ_Ｆ）＝ｙ_ｍＦ （３）

次に、相手軌道演算部４３は、時刻ｔ_Ｆ以降の地上固定座標系から見たミリ波単独物標の位置を算出する。
Ｘ_ｍｅ（ｔ）＝Ｘ_ｍｅ（ｔ_Ｆ）＋Ｖ_ｎ（ｔ_Ｆ）・ｓｉｎΘ_ｎ・（ｔ−ｔ_Ｆ） （５）
Ｙ_ｍｅ（ｔ）＝Ｙ_ｍｅ（ｔ_Ｆ）＋Ｖ_ｎ（ｔ_Ｆ）・ｃｏｓΘ_ｎ・（ｔ−ｔ_Ｆ） （６）

同様に、自車軌道演算部４２は、時刻ｔ_Ｆ以降の地上固定座標系から見た自車両Ｍの位置を算出する。
Θ_０（ｔ）＝Θ_０（ｔ−１）＋Ｌ（ｔ）／{−Ｒ（ｔ）} （７）
Ｘ_０（ｔ）＝Ｘ_０（ｔ−１）＋Ｌ（ｔ）・ｓｉｎ（−Θ_０（ｔ）） （８）
Ｙ_０（ｔ）＝Ｙ_０（ｔ−１）＋Ｌ（ｔ）・ｃｉｎ（−Θ_０（ｔ）） （９）

最後に、相手軌道演算部４３は、次式（１０）により、地上固定座標系を自車両Ｍの座標系に変換し、時刻ｔでのミリ波単独物標の推定位置とする。

フュージョン処理部４１のフュージョン処理演算部４４は、現時刻ｔにおけるレーダＥＣＵ２３及び超音波センサＥＣＵ２６からの情報に基づいて、ミリ波単独物標と超音波単独物標とが同一物標である確率を演算するフュージョン確率演算を行なう（Ｓ１０５）。フュージョン処理演算部４４は、現時刻ｔにおけるミリ波単独物標の自車両Ｍとの距離であるミリ波検出距離Ｌ_ｍ（ｔ）を下式（１１）により演算する。
Ｌ_ｍ（ｔ）＝（ｘ_ｍ（ｔ）^２＋ｙ_ｍ（ｔ）^２）^１／２ （１１）

フュージョン処理演算部４４は、このＬ_ｍ（ｔ）と現時刻ｔにおける超音波単独物標の自車両Ｍとの距離である超音波検出距離Ｌ_ｃｌ（ｔ）との差からフュージョン確率Ｆ（ｔ）を演算する。
i） ｜Ｌ_ｍ（ｔ）−Ｌ_ｃｌ（ｔ）｜≦αの場合（α（第１閾値），ε_ｕは変更可能な閾値）
Ｆ（ｔ）＝Ｆ（ｔ−１）＋ε_ｕ （１２）
ii） ｜Ｌ_ｍ（ｔ）−Ｌ_ｃｌ（ｔ）｜＞αの場合（α（第１閾値），ε_ｄは変更可能な閾値）
Ｆ（ｔ）＝Ｆ（ｔ−１）−ε_ｄ （１３）

フュージョン処理演算部４４は、引継フラグ又は引継候補フラグがＯＮとなっているときは（Ｓ１０３）、上式（１１）〜（１３）における（ｘ_ｍ（ｔ），ｙ_ｍ（ｔ））をミリ波単独物標の予測位置である（ｘ_ｍｅ（ｔ），ｙ_ｍｅ（ｔ））に置き換えて同様の処理を行う。上式（１２）（１３）において、単位時間ごとに、ミリ波検出距離Ｌ_ｍ（ｔ）と超音波検出距離Ｌ_ｃｌ（ｔ）との差が閾値であるα以下である回数が多いほど、フュージョン確率Ｆ（ｔ）は増大し、ミリ波検出距離Ｌ_ｍ（ｔ）と超音波検出距離Ｌ_ｃｌ（ｔ）との差が閾値であるαを超えている回数が多いほど、フュージョン確率Ｆ（ｔ）は減少する。

引継フラグがＯＦＦとなっており（Ｓ１０６）、且つ引継候補フラグがＯＦＦとなっており（Ｓ１０７）、ミリ波レーダ２１が捕捉していたミリ波単独物標を検出不可能となり、レーダＥＣＵ２３の相手位置演算部２４がロストフラグをＯＮに設定しているときは（Ｓ１０８）、フュージョン処理部４１のフュージョン処理演算部４４は、当該ミリ波単独物標のそれまでの履歴から推定された軌道を基に今後の軌道を予測し、Ｓ１０４のミリ波予測物標演算を行なう条件である引継候補フラグを立て、当該引継候補フラグを保持する引継候補フラグ保持時間Ｔ_ｅを決定する（Ｓ１０９）。ここで、ミリ波レーダ２１がミリ波単独物標をロストする際には、図５に示すパターンＰ１〜Ｐ４が考えられる。
（１）パターンＰ１：ミリ波単独物標がミリ波レーダ２１の検出領域Ａを自車両Ｍから離れる方向に移動中にロストとなるパターン。
（２）パターンＰ２：ミリ波レーダ２１による捕捉点数（検出カウント数ｎ）が少ない段階でロストとなるパターン。
（３）パターンＰ３：ミリ波レーダ２１の検出領域Ａでロストとなるパターン。
（４）パターンＰ４：ミリ波単独物標がミリ波レーダ２１の検出領域Ａを自車両Ｍに近づく方向に移動中にロストとなるパターン。

パターンＰ１は、ミリ波単独物標が超音波センサ２２から離れる方向に移動中であるため、超音波センサ２２の検出領域ａに移動する可能性は低い。パターンＰ２は、捕捉点が少ないため、路面反射等のクラッターの可能性もある。パターンＰ３は、ミリ波レーダ２１の検出領域Ａ内であるため、一時的な検出不可能かクラッターの可能性が高い。パターンＰ４は、ミリ波単独物標が超音波センサ２２に接近する方向に移動中であるため、超音波センサ２２の検出領域ａに移動する可能性は高い。

このように、ミリ波単独物標が検出不可能となるパターンによって、物標が超音波センサ２２の検出領域ａに移動する可能性は異なる。そのため、フュージョン処理演算部４４は、Ｓ１０５のフュージョン確率演算でミスペアリングを生じないように、捕捉したミリ波単独物標の接近方向、捕捉点数、相対速度等の情報から引継候補フラグの保持時間を可変とする。具体的には、下式（１４）〜（１８）によって、引継候補フラグ保持時間Ｔ_ｅを決定する。
Ｔ_ｅ＝ＴＴＣ×σ_ｎ×σ_ｃｐｘ×σ_ｂ×σ_ｖｒ （１４）
σ_ｎ＝ｎ／ｎ_ｍａｘ （ｎ_ｍａｘは適合値。０≦σ_ｎ≦１とする。） （１５）
σ_ｃｐｘ＝−｜ｃ_ｐｘ／ｄ_ｍａｘ｜＋１ （ｄ_ｍａｘは適合値。０≦σ_ｃｐｘ≦１とする。） （１６）
σ_ｂ＝−{（Ｌ_ｍ−Ｌ_ｍｉｎ）／γ}＋１ （γ，Ｌ_ｍｉｎは適合値。γ＞０、０≦σ_ｂ≦１とする。） （１７）
σ_ｖｒ＝１ （ｖ_ｒ≦０），σ_ｖｒ＝０ （ｖ_ｒ＞０） （１８）

上式（１４）で、ＴＴＣ（time to collision）は、ミリ波単独物標のロスト時のミリ波単独物標と自車両Ｍとの距離に関する情報、及びミリ波単独物標が検出不可能となった時のミリ波単独物標と自車両Ｍとの相対速度に関する情報から演算される衝突までの時間である。

上式（１５）で、σ_ｎは、ミリ波単独物標のロスト時までのミリ波による検出カウント数ｎによる補正係数であり、検出カウント数ｎが多い程大きい値となる。

上式（１６）で、σ_ｃｐｘは、ミリ波単独物標のロスト時のミリ波単独物標の軌道に関する情報から推定される衝突横位置（図５に示す自車両Ｍの前端の線（ｘ軸）と物標の軌道との交点Ｃ_ｐのｘ軸上の値Ｃ_ｐｘ）による補正係数であり、衝突横位置が自車両Ｍの幅の範囲内に近づく程大きい値となる。

上式（１７）で、σ_ｂは、ミリ波単独物標のロスト時のミリ波の検出距離による補正係数であり、ミリ波単独物標がロストとなった点が近距離側の超音波センサ２２の検出領域（境界）ａに近い程大きい値となる。

上式（１８）で、σ_ｖｒは、ミリ波単独物標のロスト時のミリ波単独物標と自車両Ｍとの相対速度による補正係数であり、ミリ波単独物標が自車両Ｍから離れる場合（ｖ_ｒ＞０）については、引継候補フラグを立てないようにするためのものである。

フュージョン処理演算部４４は、引継候補フラグをＯＮとした後、検出カウンタをリセットする（Ｓ１１０）。ミリ波レーダ２１が捕捉していた物標を検出可能であり、ロストフラグがＯＦＦとなるときは（Ｓ１０８）、相手軌道演算部４３は、検出カウンタの検出カウント数ｎに１を加算する（Ｓ１１１）。

引継フラグがＯＦＦであり（Ｓ１０６）、引継候補フラグがＯＮであるときは（Ｓ１０７）、相手軌道演算部４３は、Ｓ１０５でフュージョン処理演算部４４が演算したフュージョン確率Ｆ（ｔ）が、所定の閾値であるβを超えている場合は（Ｓ１１２）、引継フラグをＯＮとし（Ｓ１１３）、引継候補フラグをＯＦＦとする（Ｓ１１４）。すなわち、上式（１１）において、ミリ波検出距離Ｌ_ｍ（ｔ）と超音波検出距離Ｌ_ｃｌ（ｔ）との差が閾値であるα以下である回数が一定回数（第２閾値）以上であり、結果としてフュージョン確率Ｆ（ｔ）が閾値であるβを超えるときは、引継フラグがＯＮとされ、ミリ波単独物標と超音波単独物標とが同一物体であるとされる。一方、フュージョン確率Ｆ（ｔ）が、所定の閾値であるβ以下であるときは（Ｓ１１２）、相手軌道演算部４３は、処理を終了する。

引継フラグがＯＮであるときは（Ｓ１０６）、フュージョン処理演算部４４は、ミリ波単独物標及びミリ波単独物標のロスト後のミリ波予測物標に関する情報並びに超音波単独物標に関する情報からフュージョン処理を行い、図６に示すフュージョン位置Ｆ（ｘ_Ｆ（ｔ），ｙ_Ｆ（ｔ））を演算する（Ｓ１１５）。

ミリ波単独物標がロストとなっている場合、ミリ波単独物標のロスト後に予測されたミリ波予測物標に関する情報は過去の情報からの推定値であるのに対し、超音波単独物標の自車両Ｍとの距離はその時点での観測値であるため、フュージョン処理演算部４４は、過去にミリ波単独物標により推定された物体の推定軌道上に超音波単独物標の距離をプロットすることで、検出精度を向上させる。この場合、ミリ波単独物標あるいはミリ波予測物標と、超音波単独物標との距離が遠い場合は、別の物標である可能性が高いため、フュージョン処理演算部４４は、フュージョン処理を行わない。

図３及び図５に示すように、ミリ波レーダ２１の検出領域Ａと超音波センサ２２の検出領域ａとが重複していない場合、フュージョン処理演算部４４は、超音波センサ２２が検出する前にミリ波レーダ２１が検出したミリ波単独物標あるいはミリ波予測物標と超音波単独物標とのフュージョン処理を行ない、ミリ波レーダ２１の検出領域Ａと重複していない超音波センサ２２の検出領域ａにおける物体の情報を検出する。

相手軌道演算部４３は、Ｓ１０３で算出したミリ波予測位置（ｘ_ｍｅ（ｔ），ｙ_ｍｅ（ｔ））から、下式（１９）により、ミリ波予測距離Ｌ_ｍｅ（ｔ）を演算する。
Ｌ_ｍｅ（ｔ）＝{ｘ_ｍｅ（ｔ）^２＋ｙ_ｍｅ（ｔ）^２}^１／２ （１９）

フュージョン処理演算部４４は、ミリ波予測距離Ｌ_ｍｅ（ｔ）と、相手距離演算部２７がＳ１０２で超音波単独物標によって求めた時刻ｔにおける物体と自車両Ｍとの距離Ｌ_ｃｌ（ｔ）とに基づいて、以下の条件に従ってフュージョン処理を行う。
i） ｜Ｌ_ｍｅ−Ｌ_ｃｌ｜＞αの場合（α（第１閾値）は任意の閾値で変更可） （２０）
フュージョン処理演算部４４は、フュージョン処理を行わない。
ii） ｜Ｌ_ｍｅ−Ｌ_ｃｌ｜≦αの場合（α（第１閾値）は任意の閾値で変更可） （２１）
フュージョン処理演算部４４は、過去Ｎ点（Ｎはｎ以下の任意の自然数で変更可）の位置情報を基に最小二乗法等で軌道予測線ｐ_Ｎｘ＋ｑ_Ｎｙ＋ｒ_Ｎ＝０を求める。

フュージョン処理演算部４４は、上式（２１）が成立し、フュージョン処理を行う場合、以下の連立方程式（２２）（２３）を解き、予測軌道線上でかつ自車両Ｍとの距離Ｌ_ｃｌである点を算出する。
ｐ_Ｎｘ＋ｑ_Ｎｙ＋ｒ_Ｎ＝０ （２２）
ｘ_Ｆ ^２＋ｙ_Ｆ ^２＝Ｌ_ｃｌ ^２ （２３）

上記連立方程式（２２）（２３）からは、解は２つ求まるが、フュージョン処理演算部４４は、ｙ_Ｆ＞０を満たす方の解を採用し、フュージョン位置（ｘ_Ｆ，ｙ_Ｆ）とする。なお、超音波センサ２２が物体を検出不可能となった場合は、相手軌道演算部４３は、引継フラグをＯＦＦにし、フュージョン処理演算部４４は、フュージョン処理を中止する。

本実施形態によれば、フュージョン処理演算部４４が、ミリ波レーダ２１が検出した物体であるミリ波単独物標と、超音波センサ２２が検出した物体である超音波単独物標とが同一物体であるか否かを照合し、ミリ波単独物標と超音波単独物標とが同一物体であると照合したときに、ミリ波単独物標から予測したミリ波予測位置と超音波単独物標とに基づいて、超音波センサ２２の検出領域における物体の情報を検出するため、電磁波による検出結果も利用して、超音波によって検出した物体の情報を算出することで、電磁波だけでは検出の困難な至近距離の物体についてもより詳細な情報を検出することが可能となる。

また、本実施形態によれば、ミリ波レーダ２１で得られる物体の予測軌跡を用いることで、超音波による検出範囲においても距離に関する情報のみならず、物体の位置（座標）に関する情報を取得可能となる。

さらに、本実施形態によれば、ノイズの可能性やミリ波単独物標の進行方向等の情報を反映させて、ミリ波レーダ２１と超音波センサ２２との検出領域が重複しない場合においても照合の誤りを低減して、効率良く電磁波による検出結果と音波による検出結果とを合わせて物体に関する情報を取得可能となる。

加えて、本実施形態によれば、ミリ波単独物標との距離及びミリ波単独物標から予測した予測軌跡中の物体との距離のいずれかと、超音波単独物標との距離との差がα以下であるミリ波単独物標と超音波単独物標とが同一物体であると考えられる状況が、所定の回数以上発生することを、ミリ波単独物標と超音波単独物標とが同一物体であると照合する条件とするため、ミリ波単独物標及び超音波単独物標のいずれか一方の情報が少ない場合であっても、同一物体であると照合する精度を向上させることが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、超音波単独物標の検出前に検出された情報量が多いミリ波単独物標と、超音波単独物標とが同一物体であるか否かを照合するため、照合の誤りを低減して、効率良く電磁波による検出結果と音波による検出結果とを合わせて物体に関する情報を取得可能となる。

加えて、本実施形態によれば、フュージョン処理演算部４４は、ミリ波単独物標から予測したミリ波予測物標に関する情報と、超音波単独物標に関する情報とに基づいて、超音波センサ２２の検出領域における物体の情報を検出するため、ミリ波レーダ２１の検出領域と重複しない領域において超音波センサ２２が検出した超音波単独物標についても、より精度の良い位置に関する情報を検出することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、フュージョン処理演算部４４は、照合の条件として、引継候補フラグ保持時間を設定するため、ミリ波単独物標をミリ波レーダ２１で検出できなくなるまでのミリ波単独物標に関する情報に応じて、照合を継続する時間を変化させることにより、同一物体であると照合され易くなる度合を調整することができる。

ここで、本実施形態によれば、フュージョン処理演算部４４は、引継候補フラグ保持時間を、ミリ波レーダ２１が検出したミリ波単独物標の検出数が多く、ミリ波単独物標からの情報の確度が高いほど長く設定することになり、ミリ波単独物標からの情報の確度に応じて超音波単独物標と同一物体であると照合され易くなる度合を調整することができる。

あるいは、本実施形態によれば、フュージョン処理演算部４４は、照合を継続する時間を、ミリ波単独物標をミリ波レーダ２１で検出できなくなった時のミリ波単独物標の位置と、超音波センサ２２の検出領域との距離とが長く、ミリ波単独物標からの情報の確度が低いほど短く設定することになり、ミリ波単独物標からの情報の確度に応じて超音波単独物標と同一物体であると照合され易くなる度合を調整することができる。

以下、本実施形態の物体検出装置１０の実験例について説明する。図７は、実施形態に係る物体検出装置の実験結果を示すグラフ図である。図７は、物体検出装置１０を搭載した自車両Ｍの前方正面に向かって、横断歩行者が斜め方向から近づいてきたときの検出結果である。図７に示すように、ミリ波単独では、距離１．５ｍの地点で物体を検出不可能となっているのに対し、距離０．８ｍの地点からフュージョン点として再び物体の検出が可能となり、物体の軌道方向まで推定することができていることが判る。これにより、ミリ波単独物標のロスト後も、ミリ波単独物標あるいはミリ波予測物標と超音波単独物標とを用いて、物体と自車両Ｍとの予想される衝突位置を高精度に推定することが可能であることが判る。

尚、本発明は、上記した実施の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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、ミリ波単独物標のロスト時までのミリ波による検出カウント数ｎによる補正係数σ_ｎ及びミリ波単独物標のロスト時のミリ波の検出距離による補正係数σ_ｂ等を引継候補フラグ保持時間Ｔ_ｅを決定するために用いたが、例えば、検出カウント数ｎによる補正係数σ_ｎ及びロスト時のミリ波の検出距離による補正係数σ_ｂを、フュージョン処理演算部４４が、引継フラグを立てる際の閾値βを決定するために用いても良い。この場合、例えば、閾値βを、下式（２３）に基づいて決定しても良い。
β＝Ｂ×σ_ｎ×σ_ｃｐｘ×σ_ｂ×σ_ｖｒ （Ｂは適合値。０≦β≦１とする。） （２３）

実施形態に係る物体検出装置を示すブロック図である。 実施形態に係る物体検出装置の動作を示すフロー図である。 実施形態の物体検出装置を説明するためのＸＹ座標の定義を示す平面図である。 自車両と障害物との位置関係を示す平面図である。 捕捉時からロスト時に至るパターンを示す平面図である。 フュージョン処理の概要を示す平面図である。 実施形態に係る物体検出装置の実験結果を示すグラフ図である。

符号の説明

１０…物体検出装置、２０…相手情報取得部、２１…ミリ波レーダ、２２…超音波センサ、２３…レーダＥＣＵ、２４…相手位置演算部、２５…相手相対速度演算部、２６…超音波センサＥＣＵ、２７…相手距離演算部、３０…自車情報取得部、３１…操舵角センサ、３２…ヨーレイトセンサ、３３…車輪速センサ、４０…システムＥＣＵ、４１…フュージョン処理部、４２…自車軌道演算部、４３…相手軌道演算部、４４…フュージョン演算部。

Claims (6)

1. 電磁波を利用して検出領域内の物体を検出する電磁波物体検出手段と、
   音波を利用して前記電磁波物体検出手段の前記検出領域外であって自車両の周囲の物体との距離を検出する音波物体検出手段と、
   前記電磁波物体検出手段が検出した物体である電磁波物標と、前記音波物体検出手段が検出した物体である音波物標とが同一物体であるか否かを照合する照合手段と、
   前記照合手段が前記電磁波物標と前記音波物標とが同一物体であると照合したときに、前記電磁波物標を前記電磁波物体検出手段で検出できなくなるまでの前記電磁波物標に関する情報に応じて前記電磁波物標から予測した物体の予測軌跡上において、前記音波物標との距離に相当する点をプロットすることにより、前記音波物体検出手段の検出領域における物体の情報を検出するフュージョン物体検出手段と
   と、を備える物体検出装置。
2. 前記電磁波物標を前記電磁波物体検出手段で検出できなくなるまでの前記電磁波物標に関する情報に応じて、前記照合手段で行う照合の条件を設定する照合条件設定手段をさらに備えた請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記照合手段は、前記電磁波物標との距離及び前記電磁波物標から予測した予測軌跡中の物体との距離のいずれかと、前記音波物標との距離との差が第１閾値以下であることが第２閾値以上の回数検出されたときに、前記電磁波物標と前記音波物標とが同一物体であると照合する、請求項１又は２に記載の物体検出装置。
4. 前記照合条件設定手段は、前記照合手段で行う照合の条件として、前記照合手段での照合を継続する時間を設定する、請求項２に記載の物体検出装置。
5. 前記照合条件設定手段は、前記照合手段での照合を継続する時間を、前記電磁波物体検出手段が検出した前記電磁波物標の検出数が多いほど長く設定する、請求項４に記載の物体検出装置。
6. 前記照合条件設定手段は、前記照合手段での照合を継続する時間を、前記電磁波物標を前記電磁波物体検出手段で検出できなくなった時の前記電磁波物標の位置と、前記音波物体検出手段の検出領域との距離とが長いほど短く設定する、請求項４又は５に記載の物体検出装置。

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