JP5163084B2 - Object detection device - Google Patents
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Description
本発明は、レーダによる検出点を用いて物体を検出する物体検出装置に関する。 The present invention relates to an object detection apparatus that detects an object using a detection point by a radar.
近年、衝突防止装置、車間制御装置などの運転支援装置が開発されている。これら運転支援装置では、自車両の前方を走行する車両を検出することが重要となる。物体検出装置には、レーザレーダなどのレーダで検出した多数の検出点のうち所定の条件を満たす検出点同士をグルーピングし、そのグルーピングした各グループの検出点群から物体の情報を求める(特許文献1、特許文献2参照)。
レーザレーダの場合、レーザ光を所定の角度間隔で放射状に照射するので、レーザレーダから距離が離れるほど距離分解能が悪化する。そのため、この距離分解能を考慮せずに同じ条件でグルーピングを行うと、レーザレーダから離れた位置に存在する物体に対する検出点については適切なグルーピングが行われない場合がある。その結果、例えば、1つの物体に対する検出点を複数のグループにグルーピングし、複数の物体として検出することがある。 In the case of a laser radar, the laser beam is irradiated radially at a predetermined angular interval, so that the distance resolution becomes worse as the distance from the laser radar increases. For this reason, if grouping is performed under the same conditions without taking this distance resolution into consideration, there is a case where appropriate grouping is not performed on detection points for an object existing at a position away from the laser radar. As a result, for example, detection points for one object may be grouped into a plurality of groups and detected as a plurality of objects.
そこで、本発明は、レーダを用いた物体検出において物体を高精度に検出する物体検出装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an object detection apparatus that detects an object with high accuracy in object detection using a radar.
本発明に係る物体検出装置は、物体の位置を検出するレーダ検出手段と、レーダ検出手段で検出された2個の検出点間の距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段で用いた2個の検出点の各位置におけるレーダ検出手段の距離分解能のうち大きい方の距離分解能に基づいて、距離分解能が大きいほどグルーピングの閾値として大きい値を設定する閾値設定手段と、距離算出手段で算出された2個の検出点間の距離が閾値設定手段で設定された閾値未満の場合には当該2個の検出点を同一のグループとすることによって、レーダ検出手段で検出された各検出点をグルーピングするグルーピング手段と、グルーピング手段でグルーピングされたグループ毎に、グループに含まれる検出点を用いて物体を検出する物体検出手段とを備えることを特徴とする。 The object detection apparatus according to the present invention includes a radar detection unit that detects the position of an object, a distance calculation unit that calculates a distance between two detection points detected by the radar detection unit, and a distance calculation unit that uses 2 Based on the larger distance resolution of the radar detection means at each position of each detection point, the distance calculation means calculates the threshold value setting means for setting a larger value as the grouping threshold value as the distance resolution is larger. If the distance between the two detection points is less than the threshold value set by the threshold setting means, the two detection points are grouped together to group the detection points detected by the radar detection means. a grouping means for, for each group that is grouped by the grouping unit, further comprising a object detecting means for detecting an object using the detection points in the group And butterflies.
この物体検出装置では、レーダ検出手段により電磁波を送信するとともにその反射してきた電磁波を受信し、その電磁波の送受信情報に基づいて物体に対する検出点を取得する。レーダ検出手段では所定角度毎に放射状に電磁波を送信するので、レーダ検出手段からの距離が遠くなるほど送信した電磁波の間隔が広くなり、距離分解能が悪化する。したがって、物体がレーザ検出手段から遠くに存在するほど、その物体に対する検出点の間隔が広くなる。そこで、物体検出装置では、閾値設定手段により各検出点の位置におけるレーダ検出手段の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する。そして、物体検出装置では、グルーピング手段により各検出点をその設定した閾値に基づいてグルーピングし、物体検出手段によりグルーピングした各グループの検出点を用いて物体を検出する。このように、この物体検出装置では、検出点の位置における距離分解能に応じてグルーピングの閾値を動的に変更することにより、距離分解能に応じて適切なグルーピングができ、物体を高精度に検出することができる。 In this object detection device, an electromagnetic wave is transmitted by the radar detection means and the reflected electromagnetic wave is received, and a detection point for the object is acquired based on transmission / reception information of the electromagnetic wave. Since the radar detecting means transmits electromagnetic waves radially at every predetermined angle, the distance between the transmitted electromagnetic waves becomes wider and the distance resolution deteriorates as the distance from the radar detecting means increases. Therefore, as the object is located farther from the laser detection means, the distance between the detection points with respect to the object becomes wider. Therefore, in the object detection apparatus, the threshold value of the grouping is set by the threshold value setting means according to the distance resolution of the radar detection means at the position of each detection point. In the object detection apparatus, each detection point is grouped by the grouping unit based on the set threshold value, and the object is detected using the detection point of each group grouped by the object detection unit. As described above, in this object detection apparatus, by appropriately changing the grouping threshold according to the distance resolution at the position of the detection point, appropriate grouping can be performed according to the distance resolution, and the object can be detected with high accuracy. be able to.
この物体検出装置では、距離算出手段により2個の検出点間の距離をそれぞれ算出する。そして、物体検出装置では、閾値設定手段によりその2個の検出点の各位置における距離分解能を比較し、大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を設定する。さらに、物体検出装置では、グルーピング手段により2個の検出点間の距離が設定した閾値未満の場合にはその2個の検出点を同一のグループとする。このように、物体検出装置では、グルーピング対象の2個の検出点の各位置における距離分解能のうち大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を動的に変更することにより、その2個の検出点を同一のグループにしてよいか否か(つまり、同一の物体に対する検出点であるか否か)を高精度に判定することができる。 In this object detection device, the distance between the two detection points is calculated by the distance calculation means. In the object detection apparatus, the distance resolution at each position of the two detection points is compared by the threshold setting means, and the grouping threshold is set according to the larger distance resolution. Further, in the object detection device, when the distance between the two detection points is less than the set threshold by the grouping means, the two detection points are set to the same group. As described above, the object detection apparatus dynamically changes the grouping threshold according to the larger distance resolution among the distance resolutions at the respective positions of the two detection points to be grouped, thereby detecting the two detection points. It is possible to determine with high accuracy whether or not the points may be in the same group (that is, whether or not the points are detection points for the same object).
本発明は、検出点の位置におけるレーダ検出手段の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を変更することにより、物体を高精度に検出することができる。 The present invention can detect an object with high accuracy by changing the grouping threshold according to the distance resolution of the radar detection means at the position of the detection point.
以下、図面を参照して、本発明に係る物体検出装置の実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of an object detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態では、本発明に係る物体検出装置を、車両に搭載される障害物検出装置に適用する。本実施の形態に係る障害物検出装置は、車両周辺の障害物(例えば、他車両、自転車、歩行者)を検出し、検出した障害物情報を車間制御装置、衝突防止装置などの運転支援装置に提供する。検出方向としては、車両の全周方向でもよいし、あるいは、前方、側方、後方などの目的に応じた方向だけでもよい。 In the present embodiment, the object detection device according to the present invention is applied to an obstacle detection device mounted on a vehicle. The obstacle detection device according to the present embodiment detects obstacles around the vehicle (for example, other vehicles, bicycles, and pedestrians), and uses the detected obstacle information as a driving support device such as an inter-vehicle control device or a collision prevention device. To provide. The detection direction may be the entire circumferential direction of the vehicle, or only the direction according to the purpose such as front, side, and rear.
図1〜図3を参照して、本実施の形態に係る障害物検出装置1について説明する。図1は、本実施の形態に係る障害物検出装置の構成図である。図2は、図1のECUにおけるグルーピング手法の説明図である。図3は、グルーピングの結果の一例であり、(a)が従来のグルーピング手法による結果であり、(b)が図1のECUにおけるグルーピング手法による結果である。
With reference to FIGS. 1-3, the
障害物検出装置1は、レーザ光を利用したレーダによって検出点を取得し、2個の検出点間の距離に基づいてグルーピングし、グルーピングした各グループの検出点から障害物情報を求める。特に、障害物検出装置1では、グルーピング精度を向上させるために、検出点の位置におけるレーダの距離分解能に応じてグルーピングの閾値を変更する。そのために、障害物検出装置1は、レーザレーダ2及びECU[Electronic Control Unit]3を備えている。
The
なお、本実施の形態では、レーザレーダ2が特許請求の範囲に記載するレーザ検出手段に相当し、ECU3における各処理が特許請求の範囲に記載する閾値設定手段、グルーピング手段、物体検出手段及び距離算出手段に相当する。
In the present embodiment, the
レーザレーダ2は、レーザ光を利用して物体を検出するレーダである。レーザレーダ2は、障害物の検出方向(検出領域)に応じて1個又は複数個設けられ、障害物の検出方向に応じて車両の所定の箇所(例えば、前端の中央)に取り付けられる。レーザレーダ2では、一定時間毎に、レーザ光を左右方向の所定角度毎に出射し、反射してきたレーザ光を受光する。レーザ光を受光する毎に、レーザレーダ2では、少なくとも、出射から受光までの時間に基づいて検出点(反射点)との相対距離を算出するとともにレーザ光の出射角度から検出点(反射点)との相対方向を算出する。そして、レーザレーダ2では、一定時間毎に、1回のスキャンで検出できた全ての検出点についての情報(相対距離、相対方向など)をレーダ信号としてECU3に送信する。
The
図2に示すように、レーザレーダ2からは所定角度間隔でレーザ光L1,L2・・・が放射状に出射される。そのため、レーザレーダ2から近い位置でのレーザ光L1,L2間の間隔DNと遠い位置でのレーザ光L1,L2間の間隔DDとを比較すると、遠い位置での間隔DDの方が広くなる。つまり、レーザレーダ2から遠くの位置ほど、レーザレーダ2の距離分解能は大きくなり、検出点の間隔も広くなる。
As shown in FIG. 2, laser beams L1, L2,... Are emitted radially from the
ECU3は、CPU[Central ProcessingUnit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットであり、障害物検出装置1を統括制御する。ECU3では、一定時間毎に、レーザレーダ2からレーダ信号を受信する。そして、ECU3では、一定時間毎に、レーダ信号に含まれる検出点の情報を用いて障害物検出処理を行い、障害物を検出できた場合にはその障害物の情報を障害物情報信号として運転支援装置に送信する。
The ECU 3 is an electronic control unit including a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], and the like, and comprehensively controls the
障害物検出処理について説明する。ECU3では、検出点の情報を取得すると、1回のスキャンで検出された検出点と同数のラベル配列をRAMの所定の領域に確保し、ラベル配列を初期化する。ラベル配列は各検出点のグループの番号を格納する配列であり、同じグループの番号の検出点が同一のグループ(障害物)となる。 The obstacle detection process will be described. When the ECU 3 acquires the information of the detection points, the same number of label arrays as the detection points detected in one scan are secured in a predetermined area of the RAM, and the label array is initialized. The label array is an array for storing the group numbers of the respective detection points, and the detection points having the same group number are the same group (obstacle).
ECU3では、1回のスキャンで検出された全ての検出点の中から2個の検出点の組み合わせを順次抽出し、全ての組み合わせについて以下の処理を行う。まず、ECU3では、抽出した各検出点の相対距離、相対方向などに基づいて、2個の検出点間の距離を算出する。次に、ECU3では、抽出した2個の検出点の各位置(レーザレーダ2からの距離)における距離分解能をそれぞれ算出する。そして、ECU3では、2つの距離分解能を比較し、大きい方の距離分解能(すなわち、レーザレーダ2から遠方の検出点の位置での距離分解能)に応じてグルーピングの閾値を設定する。ここでは、大きい方の距離分解能をそのまま閾値に設定してもよいし、あるいは、多少余裕を持たせるために、安全係数(1より大きい係数)を大きい方の距離分解能に乗算した値を閾値としてもよい。したがって、閾値としては、レーザレーダ2から遠方の検出点の位置での距離分解能自体かあるいはその距離分解能より多少大きい値が設定される。次に、ECU3では、算出した検出点間距離と設定した閾値とを比較し、検出点間距離が閾値未満の場合にその2個の検出点に同じ番号のラベルを付与する。なお、検出点間距離が閾値未満となり、同じ番号のラベルを付与する2個の検出点のうち一方の検出点に既にラベルが付与されている場合、他方の検出点にはその一方の検出点に既に付与されている番号のラベルを付与する。
The ECU 3 sequentially extracts combinations of two detection points from all detection points detected in one scan, and performs the following processing for all combinations. First, the ECU 3 calculates the distance between the two detection points based on the extracted relative distance and relative direction of each detection point. Next, the ECU 3 calculates distance resolution at each position (distance from the laser radar 2) of the two detected detection points. The ECU 3 compares the two distance resolutions, and sets a grouping threshold according to the larger distance resolution (that is, the distance resolution at the detection point far from the laser radar 2). Here, the larger distance resolution may be set as the threshold value as it is, or a value obtained by multiplying the larger distance resolution by a safety factor (a coefficient larger than 1) is used as the threshold value in order to have some margin. Also good. Therefore, as the threshold value, the distance resolution itself at the position of the detection point far from the
図2に示す例では、検出点P1と検出点P2の組み合わせの場合、検出点P1と検出点P2とはレーザレーダ2から同程度の位置でありかつレーザレーダ2から比較的近い位置にあるので、小さい値の閾値が設定される。しかし、検出点P1と検出点P2との間隔も狭いので、検出点P1,P2間の距離はその小さい閾値未満となり、検出点P1と検出点P2とは同じラベルが付与される。検出点P8と検出点P9の組み合わせの場合、検出点P8と検出点P9とはレーザレーダ2から同程度の位置でありかつレーザレーダ2から比較的遠い位置にあるので、大きい値の閾値が設定される。そのため、検出点P8と検出点P9との間隔は比較的広いが、検出点P8,P9間の距離はその大きい閾値未満となり、検出点P8と検出点P9とは同じラベルが付与される。検出点P1と検出点P8の組み合わせの場合、検出点P8は検出点P1よりレーザレーダ2から遠い位置にあるので、検出点P8の位置に応じた大きい値の閾値が設定される。しかし、検出点P1と検出点P8との間隔は非常に広いので、検出点P1,P8間の距離はその大きい閾値以上となり、検出点P1と検出点P8とは同じラベルが付与されない。
In the example shown in FIG. 2, in the case of the combination of the detection point P <b> 1 and the detection point P <b> 2, the detection point P <b> 1 and the detection point P <b> 2 are approximately the same position from the
2個の検出点の全ての組み合わせについての処理が終了すると、ECU3では、ラベルが付与されていない検出点について新しい番号のラベルを付与する。つまり、検出点間距離が閾値未満となる検出点の組み合わせのない検出点については、異なる番号をそれぞれ付与する。そして、ECU3では、ラベル配列における各検出点のラベルの番号に基づいて、同じ番号の検出点を同じグループに分ける。さらに、ECU3では、グループ毎に、グループに含まれる全ての検出点の相対位置、相対方向などからグループ(すなわち、障害物)の位置、大きさ、速度、移動方向などを算出する。速度や移動方向については、前時刻の障害物情報を利用し(前々時刻などの更に過去の障害物情報も利用してもよい)、前時刻の位置からの変化に基づいて算出される。なお、グループの検出点の数が所定数未満のグループについては、障害物とは認定せず、障害物の情報を算出しない。 When the process for all combinations of the two detection points is completed, the ECU 3 assigns a label with a new number to the detection point to which no label is assigned. That is, different numbers are assigned to detection points that do not have a combination of detection points whose distance between detection points is less than the threshold. And in ECU3, based on the label number of each detection point in a label arrangement | sequence, the detection point of the same number is divided into the same group. Further, for each group, the ECU 3 calculates the position, size, speed, movement direction, and the like of the group (that is, the obstacle) from the relative positions and relative directions of all detection points included in the group. The speed and the moving direction are calculated based on the change from the position at the previous time using the obstacle information at the previous time (may also use past obstacle information such as the previous time). It should be noted that a group in which the number of detection points of the group is less than a predetermined number is not recognized as an obstacle and information on the obstacle is not calculated.
図2の例では、検出点P1,・・・,P7が同じ番号のラベルが付与され、グループG1が形成され、検出点P8,・・・,P11が同じ番号のラベルが付与され、グループG2が形成される。 In the example of FIG. 2, the detection points P1,..., P7 are assigned labels with the same number to form a group G1, the detection points P8,. Is formed.
図3に示す例は、レーザレーダ2から所定角度毎に出射されたレーザ光が他車両の前面から左側面にかけて反射し、多数の検出点P1,P2,・・・が得られたものである。この例の場合、他車両の左前端部(検出点P5,P6)がレーザレーダ2に最も近く、左側面の後方側(検出点P12など)ほどレーザレーダ2から離れた位置となっているので、左側面の後方側ほど検出点間隔(検出点P11,P12間など)が広くなっている。そのため、従来のグルーピング手法による同一の閾値で検出点間距離を判定すると、図3(a)に示すように、複数個のグループGa1,Ga2,・・・にグルーピングされる。しかし、ECU3におけるグルーピング手法による閾値を距離分解能に応じて変更すると、図3(b)に示すように、1個のグループGb1にグルーピングされる。
In the example shown in FIG. 3, the laser beam emitted from the
図1を参照して、障害物検出装置1における動作について説明する。特に、ECU3における処理については図4のフローチャートに沿って説明する。図4は、図1のECUにおける処理の流れを示すフローチャートである。
With reference to FIG. 1, the operation | movement in the
レーザレーダ2では、一定時間毎に、左右方向の所定角度毎にレーザ光を出射するとともにその反射光を受光する。そして、レーザレーダ2では、各検出点についての情報を算出し、レーダ信号をECU3に送信する。
The
レーダ信号を受信する毎(一定時間毎)に、ECU3では、検出点の情報を取得する(S1)。そして、ECU3では、取得した検出点と同数のラベル配列を用意し、そのラベル配列を初期化する(S2)。 Every time a radar signal is received (every fixed time), the ECU 3 acquires information on detection points (S1). Then, the ECU 3 prepares the same number of label arrays as the acquired detection points, and initializes the label arrays (S2).
ECU3では、取得した検出点の中から2個の検出点の組み合わせを順次抽出する。そして、ECU3では、2個の検出点の位置に基づいて検出点間の距離を算出する(S3)。さらに、ECU3では、2個の検出点の各位置での距離分解能をそれぞれ算出し、大きい方の距離分解能に応じて閾値を設定する(S4)。そして、ECU3では、検出点間距離が閾値未満か否かを判定し、閾値未満の場合にはその2個の検出点に同じ番号のラベルを付与する(S5)。 The ECU 3 sequentially extracts combinations of two detection points from the acquired detection points. The ECU 3 calculates the distance between the detection points based on the positions of the two detection points (S3). Further, the ECU 3 calculates the distance resolution at each position of the two detection points, and sets a threshold according to the larger distance resolution (S4). Then, the ECU 3 determines whether or not the distance between the detection points is less than the threshold value. If the distance is less than the threshold value, the same number of labels is assigned to the two detection points (S5).
ECU3では、2個の検出点の全ての組み合わせについての処理が終了したか否かを判定する(S6)。S6にて全ての組み合わせについての処理が終了していないと判定した場合、ECU3では、S3に戻って、次の2個の検出点の組み合わせを抽出し、この組み合わせについての処理を行う。 The ECU 3 determines whether or not the processing for all combinations of the two detection points has been completed (S6). If it is determined in S6 that the processing for all combinations has not been completed, the ECU 3 returns to S3, extracts the next two detection point combinations, and performs processing for this combination.
S6にて全ての組み合わせについての処理が終了したと判定した場合、ECU3では、ラベルが付与されていない検出点に対して新しい番号のラベルをそれぞれ付与する(S7)。そして、ECU3では、各検出点をラベルの番号に応じてグループ分けする(S8)。さらに、ECU3では、グループ毎に、各グループに含まれる検出点の情報に基づいて障害物の情報を算出する(S9)。そして、ECU3では、その障害物の情報を障害物情報信号として運転支援装置に送信する。 If it is determined in S6 that the processing for all combinations has been completed, the ECU 3 assigns a label with a new number to each detection point to which no label is assigned (S7). Then, the ECU 3 groups the detection points according to the label number (S8). Further, the ECU 3 calculates obstacle information for each group based on the information on the detection points included in each group (S9). Then, the ECU 3 transmits the obstacle information as an obstacle information signal to the driving support device.
この障害物検出装置1によれば、グルーピング対象の2個の検出点の各位置におけるレーザレーダ2の距離分解能のうち大きい方の距離分解能に応じてグルーピングの閾値を動的に変更することにより、その2個の検出点を同一のグループにしてよいか否かを高精度に判定することができる。その結果、適切なグルーピングを行うことができ、障害物を高精度に検出することができる。
According to this
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、本実施の形態では車両に搭載される障害物検出装置に適用したが、衝突防止装置、車間制御装置などの運転支援装置や周辺監視装置などの他の装置にも適用可能である。また、検出対象としては、車両周辺の障害物以外にも、物体検出装置の使用用途に応じて様々な物体を検出することも可能である。また、搭載対象としては、車両以外にも、ロボットなどの他のものに搭載することも可能である。 For example, in the present embodiment, the present invention is applied to an obstacle detection device mounted on a vehicle. In addition to obstacles around the vehicle, various objects can be detected as detection targets according to the usage of the object detection device. In addition to the vehicle, the vehicle can be mounted on other objects such as a robot.
また、本実施の形態ではレーダ検出手段としてレーザレーダを用いる構成としたが、ミリ波レーダなどの他のレーダを用いてもよい。 In this embodiment, a laser radar is used as the radar detection means, but other radars such as a millimeter wave radar may be used.
1…障害物検出装置、2…レーザレーダ、3…ECU
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記レーダ検出手段で検出された2個の検出点間の距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段で用いた2個の検出点の各位置におけるレーダ検出手段の距離分解能のうち大きい方の距離分解能に基づいて、距離分解能が大きいほどグルーピングの閾値として大きい値を設定する閾値設定手段と、
前記距離算出手段で算出された2個の検出点間の距離が前記閾値設定手段で設定された閾値未満の場合には当該2個の検出点を同一のグループとすることによって、前記レーダ検出手段で検出された各検出点をグルーピングするグルーピング手段と、
前記グルーピング手段でグルーピングされたグループ毎に、グループに含まれる検出点を用いて物体を検出する物体検出手段と
を備えることを特徴とする物体検出装置。 Radar detecting means for detecting the position of the object;
Distance calculating means for calculating a distance between two detection points detected by the radar detecting means;
Threshold setting means for setting a larger grouping threshold value as the distance resolution increases, based on the larger distance resolution of the radar detection means at each position of the two detection points used in the distance calculation means. When,
When the distance between the two detection points calculated by the distance calculation means is less than the threshold value set by the threshold setting means, the two detection points are grouped into the same group, thereby the radar detection means. Grouping means for grouping each detected point detected in
An object detection device comprising: an object detection unit that detects an object using a detection point included in the group for each group grouped by the grouping unit.
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