JP5210233B2 - 車両用外界認識装置及びそれを用いた車両システム - Google Patents
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Description
まず、図1、図2を用いて、本発明に係る車両用外界認識装置100の処理内容について説明する。図1、図2は、車両用外界認識装置100及びそれを用いた車両システム1の構成要素である制御装置200の実施形態を示すブロック図である。
図1において、物体情報取得手段101は、測距センサであるレーダによって検知した物体までの距離d[i](m)、方位θ[i](rad)、幅w[i](rad)の情報を取得し、その取得した信号を変換するインターフェース処理を行うことにより、レーザ情報として物体の自車に対する車幅方向の相対位置(以下、横位置と称する)PXR[i](m)、自車に対する全長方向の相対位置(以下、縦位置と称する)PYR[i](m)、自車に対する車幅方向の相対速度(以下、横速度と称する)VXR[i](m/s)、自車に対する全長方向の相対速度(以下、縦速度と称する)VYR[i](m/s)、自車の車幅方向に沿った物体の幅WDR[i](m)を演算する。ここで、iはレーダが複数の物体を検知している場合の物体ID番号である。なお、インターフェース処理の内容については後述する。
図3は、物体情報取得手段の処理内容を説明するための模式図である。
(PXR[i]、PYR[i])=(d・sinθ、d・cosθ) ………(1)
WDR[i]=PYR[i]×{tan(θ+w/2)−tan(θ−w/2)}
………(2)
VXR[i]=(PXR[i]−PXRz[i])/Ts ………(3)
VYR[i]=(PYR[i]−PYRz[i])/Ts ………(4)
図4は、予測進路設定手段102の処理内容を示す模式図である。
R=(1+A・VSP2)×(L・Gs/α) ………(5)
R=VSP/γ ………(6)
レーダで検知した物体42の横位置をPXR[i]、縦位置をPYR[i]とすると、旋回半径Rの描く円弧の中心46から物体42までの距離rは、下記の式(7)で表される。
(R−PXR[i])2+PYR[i]2=r2 ………(7)
δ=|R−r| ………(8)
D1[i]=1−δ/WC ………(9)
図5(a)は、危険度D2[i]の演算方法を示す模式図、図5(b)は、図5(a)の自車51部分を拡大して示す概略図である。
D2[i]=1−d/WK ………(10)
K[i]=f(VYR[i]) ………(11)
D[i]=K[i]×D1[i]+(1−K[i])×D2[i] ………(12)
図6は、レーダで検知した物体62が予測進路63の右端63Rを通過し、自車61の車幅方向に左へ移動する場合を示している。第2の衝突判定手段104は、図6に示すように、予測進路63外で検知した物体62が予測進路63上を横断するか否かを判定する。
まず、ステップS701において、レーダで物体62を検知しているか否かの判定を行い、検知していない場合はステップS706に進み、予測進路63外で検知した物体62が予測進路63上を横断するか否かを判定するフラグfRMVLAT[i]をクリアする。
左端:(R−X)2+Y2=(R+WC/2)2 ………(13)
右端:(R−X)2+Y2=(R−WC/2)2 ………(14)
ここで、関数sqrt{}は{}内の値の2乗根を算出する関数である。
XL[i]=R−sqrt{(R+WC/2)2−PYR[i]2} ………(15)
XR[i]=R−sqrt{(R−WC/2)2−PYR[i]2} ………(16)
PXR[i]≦XL[i]、かつ、PXRTHW[i]≧XL[i] ………(17)
PXR[i]≧XR[i]、かつ、PXRTHW[i]≦XR[i] ………(18)
THWR[i]=PYR[i]/VSP ………(19)
PXRTHW[i]=PXR[i]+VXR[i]×THWR[i]………(20)
図8は、第1の衝突判定手段103で演算した危険度D[i]と第2の衝突判定手段104で演算した判定フラグfRMVLAT[i]に応じて、レーダで検知した物体から画像処理によって個体識別を行う物体の候補(以下、画像処理候補物体と称する)を選択する処理(A)の内容を示すフローチャートである。
C1):危険度D[i]≧0
C2):判定フラグfRMVLAT[i]=1
上記条件C1、C2のいずれかが成立しているときはステップS803に進み、画像処理要求物体(選択候補物体)であることを示す判定フラグfIMGACT[i]をセットして図9の処理(B)に移行する。また、ステップS802において、上記条件C1、C2がともに非成立の場合はステップS804に進み、判定フラグfIMGACT[i]をクリアして図9の処理(B)に移行する。
C3):右に移動し、かつ、予測進路右端を通過
C4):左に移動し、かつ、予測進路左端を通過
上記条件C3)、C4)は、具体的には、下記の式(21)、(22)で示される。
PXR[i]≦XL[i]、かつ、VXR[i]≦−0.5m/s ………(21)
PXR[i]≧XR[i]、かつ、VXR[i]≦+0.5m/s ………(22)
図11は、物体情報取得手段101で取得したレーダ情報(横位置PXR[i]、縦位置PYR[i]、横速度VXR[i]、縦速度VYR[i]、幅WDR[i])と物体選択手段105で演算した判定フラグfIMGACT[i]に応じて画像処理によって歩行者を判定する処理の内容を示すフローチャートである。
図12(a)は、画像処理領域の設定パターンの選択条件を示す表であり、図12(b)は画像処理領域の設定パターンを示す模式図である。図12(b)において、予測進路1203は、中央領域1201と、その中央領域1201の左右両側に沿って設定される側方領域1202とからなり、中央領域1201は、自車の車幅とほぼ同一の大きさを有し、側方領域1202は、車幅の半分の大きさに設定されている。
条件No.1の画像処理領域の設定パターンは、横方向(自車の車幅方向)に移動していない静止物体を判定するためのものである。図12(a)に示すように、画像処理要求物体のうち、横速度VXR[i]が所定値以下(例えば、0.5m/s以下)の条件が成立し、かつ、危険度D1[i]≧0(物体が予測進路1203上に存在すること)、判定フラグfRMVLAT[i]=0(予測進路1203外で検知しかつ車間時間経過後に予測進路1203上を横断する物体でないこと)の条件が成立している画像処理要求物体に対しては、画像処理領域の設定パターンは(A)が選択され、図12(b)の(A)で示す画像処理領域の設定パターンにより設定する。
L1[i]=所定値(例えば、0.5m/s)×t_delay ………(23)
XLC[i](左)=PXR[i]−WDR[i]/2−L1[i] ………(24)
XRC[i](右)=PXR[i]+WDR[i]/2+L1[i] ………(25)
条件No.2の画像処理領域の設定パターンは、予測進路1203外を横方向(自車の車幅方向)に移動している移動物体を判定するためのものである。図12(b)に示すように、画像処理要求物体のうち、横速度VXR[i]が所定値以上(例えば、0.5m/s以上)の条件が成立し、かつ、危険度D1[i]<0(物体が予測進路1203外に存在すること)、判定フラグfRMVLAT[i]=1(予測進路1203外で検知しかつ車間時間経過後に予測進路1203上を横断する物体であること)の条件が成立している画像処理要求物体に対しては、画像処理領域の設定パターンは(B)が選択され、図12(b)の(B)で示す画像処理領域の設定パターンにより設定する。
L2[i]=VXR[i]×t_delay ………(26)
XLC[i](左)=PXR[i]−WDR[i]/2 ………(27)
XRC[i](右)=PXR[i]+WDR[i]/2+L2[i] ………(28)
条件No.3の画像処理領域の設定パターンは、予測進路1203上を横方向(自車の車幅方向)に移動している移動物体を判定するためのものである。図12(b)に示すように、画像処理要求物のうち、横速度VXR[i]が所定値以上(例えば、0.5m/s以上)の条件が成立し、かつ、危険度D1[i]≧0(物体が予測進路1203上に存在すること)、判定フラグfRMVLAT[i]=1(予測進路1203外で検知しかつ車間時間経過後に予測進路1203上を横断する物体であること)の条件が成立している画像処理要求物体に対しては、画像処理領域の設定パターンは(C)が選択され、図12(b)の(C)で示す画像処理領域の設定パターンにより設定する。横方向の画像処理領域の余裕分L2[i]はパターン(B)と同様に式(26)で算出する。
XRC[i](右)≦R−sqrt{(R−WC)2−PYR[i]2}………(29)
図13は、画像処理によって歩行者を判定する場合のパターンマッチング処理を示す模式図である。
図14は、物体情報取得手段101で取得したレーダ情報(横位置PXR[i]、縦位置PYR[i]、横速度VXR[i]、縦速度VYR[i]、幅WDR[i])と歩行者判定手段106で演算したカメラ情報(横位置PXC[i]、縦位置PYC[i]、横速度VXC[i]、縦速度VYC[i]、幅WDC[i])を統合化してフュージョン情報(横位置PX[i]、縦位置PY[i]、横速度VX[i]、縦速度VY[i]、幅WD[i])を生成する処理の内容を示すフローチャートである。
PX[i]=PXC[i] ………(30)
PY[i]=PYR[i] ………(31)
VX[i]=VXC[i] ………(32)
VY[i]=VYR[i] ………(33)
WD[i]=WDC[i] ………(34)
PX[i]=0 ………(35)
PY[i]=0 ………(36)
VX[i]=0 ………(37)
VY[i]=0 ………(38)
WD[i]=0 ………(39)
統合化衝突判定手段108では、予測進路設定手段102により演算した旋回半径R、および、フュージョン手段107により生成したフュージョン情報(横位置PX[i]、縦位置PY[i]、横速度VX[i]、縦速度VY[i]、幅WD[i])に応じて危険度Df[i]を演算する。
最初に、ステップS1501において、フュージョン情報(横位置PX[i]、縦位置PY[i]、横速度VX[i]、縦速度VY[i]、幅WD[i])を読み込み、ステップS1502において、車載用外界認識装置100で認識した物体の衝突予測時間TTC[i]を下記の式(40)を用いて演算する。
TTC[i]=PY[i]÷VY[i] ………(40)
Df[i]≧ cDCTRL# ………(41)
TTC[k]≦cTTCBRK# ………(42)
TTC[k]≦cTTCALM# ………(43)
図16は、年齢層別に歩行中死傷者の事故類型を分類した統計データ(イタルダ・インフォメーション2004、No.50;財団法人交通事故総合分析センター)であり、図の縦軸は歩行者事故の構成率、図の横軸は死傷した歩行者の年齢層を示している。
図18(a)、(b)は、「近傍で予測進路1804上を左に移動している歩行者A1811」が存在し、かつ、「遠方で自車1801の予測進路1804外(右側)から予測進路1804上を横断してくる歩行者B1812」が新たに出現した場合の模式図である。
図19は、基準(左)カメラ1911aと参照(右)カメラ1911bとから構成されるステレオカメラ1911で撮像した画像データに応じて物体情報を取得する場合の構成図である。
101 物体情報取得手段
102 予測進路設定手段
103 第1の衝突判定手段
104 第2の衝突判定手段
105 物体選択手段
106 歩行者判定手段
107 フュージョン手段
108 統合化衝突判定手段
200 制御装置
Claims (9)
- 自車前方に位置する複数の検知物体を検知した検知物体情報と、自車前方を撮像した画像の画像情報と、自車の状態を検知した自車情報に基づいて車両の外界を認識する車両用外界認識装置であって、
前記自車情報に基づいて前記自車の予測進路を設定する予測進路設定手段と、
該予測進路設定手段により設定した予測進路と前記検知物体情報とに基づいて前記各検知物体が前記自車に衝突する危険度を演算する第1の衝突判定手段と、
前記予測進路と前記検知物体情報とに基づいて前記各検知物体が前記予測進路の外から前記予測進路内に進入するか否かを判定する第2の衝突判定手段と、
前記複数の検知物体の中から、前記第1の衝突判定手段により演算された前記危険度が予め設定された第1の閾値以上である検知物体と、前記第2の衝突判定手段により前記予測進路内に進入すると判定された検知物体を選択候補物体として選択し、該選択された複数の選択候補物体の中から前記自車との相対距離、または、衝突予測時間が最小となる選択候補物体を歩行者判定要求物体として選択する物体選択手段と、
該物体選択手段により選択された前記歩行者判定要求物体に対して前記画像情報を用いて歩行者か否かの判定を行う歩行者判定手段と、
を有する車両用外界認識装置。 - 前記物体選択手段は、該選択した複数の選択候補物体の中に、前回の処理で歩行者判定要求物体として選択されていた選択候補物体が含まれている場合に、該選択されていた選択候補物体を再選択候補物体として特定し、前記予測進路と前記検知物体情報とに基づいて、前記再選択候補物体を前記歩行者判定要求物体の選択候補から除外するか否かの判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両用外界認識装置。
- 前記歩行者判定手段は、前記歩行者判定要求物体に対する前記第1の衝突判定手段の判定結果と、前記第2の衝突判定手段の判定結果に応じて前記画像情報の画像処理領域を設定することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用外界認識装置。
- 前記歩行者判定手段は、前記歩行者判定要求物体が歩行者であると判定した場合に、前記画像情報に基づいて前記歩行者判定要求物体のカメラ情報を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用外界認識装置。
- 前記検知物体情報と前記カメラ情報とを統合化して、前記歩行者判定手段により前記歩行者であると判定された前記歩行者判定要求物体のフュージョン情報を生成するフュージョン手段を有することを特徴とする請求項4に記載の車両用外界認識装置。
- 前記フュージョン手段により生成された前記フュージョン情報に応じて、前記自車が前記歩行者判定要求物体に衝突する危険度を演算する統合化衝突判定手段を有することを特徴とする請求項5に記載の車両用外界認識装置。
- 前記請求項6に記載の車両用外界認識装置を備えた車両システムであって、
前記統合化衝突判定手段により演算された危険度が予め設定された閾値よりも低い場合に自車の衝突を回避するための制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする車両システム。 - 前記制御手段は、前記フュージョン手段により生成された前記フュージョン情報に基づいて前記自車が前記歩行者判定要求物体に衝突する衝突予測時間を演算し、該演算した衝突予測時間と予め設定された制動用閾値とを比較し、前記衝突予測時間が前記制動用閾値以下であるときは、前記車両に対する制動制御を行うことを特徴とする請求項7に記載の車両システム。
- 前記制御手段は、前記衝突予測時間が前記制動用閾値よりも大きい場合に、前記衝突予測時間と予め設定された警報用閾値とを比較し、前記衝突予測時間が前記警報用閾値以下であるときは、前記運転者に対する警報制御を行うことを特徴とする請求項8に記載の車両システム。
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