JP5206752B2 - 走行環境認識装置 - Google Patents
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Description
[1.全体構成]
図1は、実施形態の走行環境認識システムの全体構成を示すブロック図である。この走行環境認識システムは、信号処理ECU10、レーザレーダ20、GPS受信機30、地図データベース40、通信機50、車速センサ60、ヨーレートセンサ70、操舵角センサ80等を備えている。
レーザレーダ20は、自車両前部に設けられた発光部(出射点)からパルス状のレーザ光をスキャン(2次元走査)し、自車両前方に存在する物体(立体物だけでなく車線境界線も含まれる。)によって反射されたレーザ光を自車両前部に設けられた受光部で受光する。そして、レーザレーダ20は、レーザ光の出射時刻と反射光の受光時刻との時間差及び反射光強度を表す計測時間情報を信号処理ECU10へ出力する。信号処理ECU10は、レーザレーダ20から入力した計測時間情報に基づいて前方物体までの距離を算出し、算出した距離と、反射光が得られたレーザ光の照射角度とに基づき、自車両に対する前方物体の相対位置(距離及び方位)を判定する。
次に、本実施形態の走行環境認識システムにおいて実行される処理の概要について説明する。
次に、本実施形態の走行環境認識システムにおいて信号処理ECU10が実行する具体的処理手順について説明する。
(2)自車両の周辺に存在する他車両の現在位置(緯度経度座標によって表される絶対位置)及び運動量(進行方向及び変位量)の情報を通信機50から取得する。
(4)自車両の現在位置(緯度経度座標によって表される絶対位置)をGPS受信機30から取得する。
信号処理ECU10は、S10でレーザレーダ20からの取得情報に基づき判定した前方物体の相対位置(距離及び方位)を、絶対座標系における位置に変換する処理を行う。具体的には、自車両(レーザレーダ20)を原点とする相対座標系の前方方向を絶対座標系における自車両の進行方向(ヨー角)に一致するように相対座標系を回転させつつ、車幅方向及び前方方向の2次元座標を絶対座標系に当てはめることにより、前方物体の絶対座標系における位置を求めることができる。
図3(a)は、レーザレーダ20の発光部(出射点)と前方物体(立体物)の観測点とを通る直線上の位置と、前方物体(立体物)の占有確率との対応関係を規定したセンサモデルである。このセンサモデルに示すように、観測点の占有確率は1に近い値に設定される一方、観測点よりも手前の位置の占有確率は0に近い値(ε)に設定され、観測点よりも後ろの位置の占有確率は中間的な値(本実施形態では0.5)に設定される。これは、観測された物体の手前には物体が存在しないと推測される反面、物体の後ろには物体が存在するか否かが不明だからである。
図4は、レーザレーダ20の発光部(出射点)と前方物体(車線境界線)の観測点とを通る直線上の位置と、前方物体(車線境界線)の占有確率との対応関係を規定したセンサモデル(白線モデル)である。このセンサモデルに示すように、車線境界線の観測点の占有確率は、立体物の占有確率よりも低い値α(ただし0.5よりは高い値であり、例えば0.7)に設定され、観測点の前後の占有確率は0に近い値(ε)に設定される。占有確率を低く設定しているのは、車線境界線は立体物に比べて障害となる程度が低いからである。
信号処理ECU10は、S10で通信機50から取得した他車両の現在位置(緯度経度座標によって表される絶対位置)及び進行方向(向き)を、絶対座標系における位置及び向きに変換する処理を行う。具体的には、まず、S10でGPS受信機30から取得した自車両の現在位置(緯度経度座標によって表される絶対位置)及びS20で推定した自車両の向き(進行方向)に基づき、自車両に対する他車両の相対位置及び向きを判定し、判定した相対位置及び向きを絶対座標系における位置及び向きに変換する。なお、相対位置及び向きを絶対座標系における位置及び向きに変換する方法は、レーザレーダ20からの取得情報に基づく処理と同様の方法で行うことができる。
信号処理ECU10は、S30の処理として、S10で地図データベース40から取得したノードの絶対位置情報及びノードの属性情報に基づき、車線境界線の占有確率を計算する。
初期状態では、すべてのグリッドの占有確率が分からないため、すべての占有確率を0.5にセットする。
S10でGPS受信機30から取得した自車両の現在位置(緯度経度座標によって表される絶対位置)に基づき、絶対座標系におけるノードの位置を演算し、図6(a)に示すように占有グリッドマップ上にノードを当てはめる。
図6(b)に示すように、ノードの属性情報から、道路形状(車線境界線の位置)を進行方向に算出する。具体的には、ノードの属性情報である道路幅員(走行側及び対向側)の情報から道路端を判定し、車線数(走行側及び対向側)の情報から走行区分を判定することができる。
図6(c)に示すように、車線境界線と交わる(車線境界線を含む)グリッドの占有確率を0.1上げ、車線境界線に挟まれた道路部分のグリッドの占有確率を0.1下げる。また、今回情報を取得していない、又は車線境界線よりも外側(道路の外側)のグリッドの占有確率を0.5とする。
1周期前までに計算した各グリッドの占有確率の値と今回観測した結果得られる各グリッドの占有確率の値とを用いて、各グリッドの占有確率を次式に従い更新する。ただし、新しい占有確率が1−εよりも大きければ1−εに置き換え、εよりも小さければεに置き換える。
以上説明したように、本実施形態の走行環境認識システムによれば、自車両の走行環境(具体的には走行の障害となるものの存在)を絶対座標系において確率で表現することができ、ベイズ推定により更新することでその精度を高めることができる。特に、レーザレーダ20、通信機50及び地図データベース40からの各情報に基づく占有確率を融合するようにしているため、各情報のみによって得られる占有確率に比べ、高精度の占有確率を求めることができる。したがって、自車両の走行環境を高精度で認識することができる。
特に、レーザレーダ20で同一直線上に複数の前方物体(立体物)が検出された場合には、自車両に近い観測点の占有確率が自車両から遠い観測点の占有確率よりも低く設定されるようにしているため、実際に存在する立体物よりも自車両に近い位置で雨や霧などを立体物として検出したような場合にも、その影響を小さくすることができる。
また、車線境界線を含むグリッドの占有確率を高く更新し、車線境界線に挟まれた道路部分のグリッドの占有確率を低く更新することで、車線境界線の占有確率を求めるようにしているため、地図データに基づく車線境界線の占有確率を高精度に求めることができる。
なお、本実施形態では、信号処理ECU10が走行環境認識装置に相当し、S20の処理が自車位置特定手段に相当し、S30〜S50の処理がマップ作成手段に相当し、S30,S40の処理が物体占有確率算出手段、他車両占有確率算出手段及び境界線占有確率算出手段に相当し、S50の処理が融合手段に相当する。また、レーザレーダ20がレーダ装置に相当し、通信機50が通信装置に相当し、地図データベース40が記憶装置に相当する。
以上、本発明の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ことなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
Claims (8)
- 自車両の運動量を検出するためのセンサからの情報に基づき、任意の地点を原点とする絶対座標系における自車両の位置及び向きを特定する自車位置特定手段と、
前記絶対座標系をグリッドに分割して自車両の走行の障害となるものの占有確率を前記グリッドごとに記憶した占有グリッドマップを作成し、前記占有確率をベイズ推定により更新するマップ作成手段と、
を備え、
前記マップ作成手段は、
自車両の前方に存在する物体を検出するレーダ装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記物体の占有確率を求める物体占有確率算出手段と、
自車両の周辺に存在する他車両から送信された前記他車両の位置に関する情報を受信する通信装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記他車両の占有確率を求める他車両占有確率算出手段と、
車線境界線の位置を特定可能な地図データを記憶する記憶装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記車線境界線の占有確率を求める境界線占有確率算出手段と、
前記物体占有確率算出手段、前記他車両占有確率算出手段及び前記境界線占有確率算出手段のそれぞれによって求められた占有確率を前記占有グリッドマップのグリッドごとに融合することで、前記自車両の走行の障害となるものの占有確率を求める融合手段と、を備え、
前記融合手段は、前記物体占有確率算出手段、前記他車両占有確率算出手段及び前記境界線占有確率算出手段のそれぞれによって求められた占有確率を、前記境界線占有確率算出手段によって求められた占有確率の影響が最も小さくなるように重み付けして融合すること
を特徴とする走行環境認識装置。 - 前記レーダ装置は、前記物体として立体物を検出可能であり、
前記物体占有確率算出手段は、レーダ装置による検出波の出射点と前記立体物の観測点とを通る直線上の位置と、前記立体物の占有確率との対応関係を規定したセンサモデルに従い、前記立体物の占有確率を求めること
を特徴とする請求項1に記載の走行環境認識装置。 - 前記物体占有確率算出手段は、前記直線上において2つの観測点で立体物が検出された場合には、自車両に近い観測点の占有確率が自車両から遠い観測点の占有確率よりも低く設定されたセンサモデルに従い、前記車線境界線の占有確率を求めること
を特徴とする請求項2に記載の走行環境認識装置。 - 自車両の運動量を検出するためのセンサからの情報に基づき、任意の地点を原点とする絶対座標系における自車両の位置及び向きを特定する自車位置特定手段と、
前記絶対座標系をグリッドに分割して自車両の走行の障害となるものの占有確率を前記グリッドごとに記憶した占有グリッドマップを作成し、前記占有確率をベイズ推定により更新するマップ作成手段と、
を備え、
前記マップ作成手段は、
自車両の前方に存在する物体を検出するレーダ装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記物体の占有確率を求める物体占有確率算出手段と、
自車両の周辺に存在する他車両から送信された前記他車両の位置に関する情報を受信する通信装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記他車両の占有確率を求める他車両占有確率算出手段と、
車線境界線の位置を特定可能な地図データを記憶する記憶装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記車線境界線の占有確率を求める境界線占有確率算出手段と、
前記物体占有確率算出手段、前記他車両占有確率算出手段及び前記境界線占有確率算出手段のそれぞれによって求められた占有確率を前記占有グリッドマップのグリッドごとに融合することで、前記自車両の走行の障害となるものの占有確率を求める融合手段と、を備え、
前記レーダ装置は、前記物体として立体物を検出可能であり、
前記物体占有確率算出手段は、
レーダ装置による検出波の出射点と前記立体物の観測点とを通る直線上の位置と、前記立体物の占有確率との対応関係を規定したセンサモデルに従い、前記立体物の占有確率を求め、
前記直線上において2つの観測点で立体物が検出された場合には、自車両に近い観測点の占有確率が自車両から遠い観測点の占有確率よりも低く設定されたセンサモデルに従い、前記車線境界線の占有確率を求めること
を特徴とする走行環境認識装置。 - 前記レーダ装置は、前記物体として車線境界線も検出可能であり、
前記物体占有確率算出手段は、前記車線境界線の占有確率が前記立体物の占有確率よりも低く設定されたセンサモデルに従い、前記車線境界線の占有確率を求めること
を特徴とする請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載の走行環境認識装置。 - 自車両の運動量を検出するためのセンサからの情報に基づき、任意の地点を原点とする絶対座標系における自車両の位置及び向きを特定する自車位置特定手段と、
前記絶対座標系をグリッドに分割して自車両の走行の障害となるものの占有確率を前記グリッドごとに記憶した占有グリッドマップを作成し、前記占有確率をベイズ推定により更新するマップ作成手段と、
を備え、
前記マップ作成手段は、
自車両の前方に存在する物体を検出するレーダ装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記物体の占有確率を求める物体占有確率算出手段と、
自車両の周辺に存在する他車両から送信された前記他車両の位置に関する情報を受信する通信装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記他車両の占有確率を求める他車両占有確率算出手段と、
車線境界線の位置を特定可能な地図データを記憶する記憶装置からの情報に基づき、前記占有グリッドマップのグリッドごとに前記車線境界線の占有確率を求める境界線占有確率算出手段と、
前記物体占有確率算出手段、前記他車両占有確率算出手段及び前記境界線占有確率算出手段のそれぞれによって求められた占有確率を前記占有グリッドマップのグリッドごとに融合することで、前記自車両の走行の障害となるものの占有確率を求める融合手段と、を備え、
前記レーダ装置は、前記物体として立体物及び車線境界線を検出可能であり、
前記物体占有確率算出手段は、
レーダ装置による検出波の出射点と前記立体物の観測点とを通る直線上の位置と、前記立体物の占有確率との対応関係を規定したセンサモデルに従い、前記立体物の占有確率を求め、
前記車線境界線の占有確率が前記立体物の占有確率よりも低く設定されたセンサモデルに従い、前記車線境界線の占有確率を求めること
を特徴とする走行環境認識装置。 - 前記通信装置は、前記他車両の位置に関する情報として位置及び向きの情報を受信するものであり、
前記他車両占有確率算出手段は、前記他車両の外形を基準とする位置と、前記他車両の占有確率との対応関係を規定したセンサモデルに従い、前記他車両の占有確率を求めること
を特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の走行環境認識装置。 - 前記境界線占有確率算出手段は、車線境界線を含むグリッドの占有確率を高くし、車線境界線に挟まれた道路部分のグリッドの占有確率を低くすることで、前記車線境界線の占有確率を求めること
を特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の走行環境認識装置。
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