JP5316549B2 - 物体認識装置および物体認識方法 - Google Patents

物体認識装置および物体認識方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、物体と当該車両との衝突を予測する物体認識装置および物体認識方法に関し、より特定的には、車両に接近する物体が衝突する危険性を予測する物体認識装置および物体認識方法に関する。
近年、自車両の側方から接近してくる他車両を当該自車両に設置されたミリ波レーダなどにより検出し、自車両と他車両との衝突の危険性があるか否かを判断する物体認識装置が実用化されている。
ところで、現在、量産化されている上記物体認識装置は、自車両に搭載されたミリ波レーダで対象物を検出した場合、当該対象物を点とした位置座標情報に基づいて、衝突の危険性を判断している。そのため、対象物の大きさまでは判断することができなかった。
つまり、上記物体認識装置は、レーダが物体を検出した場合、当該物体において上記レーダが捕捉した箇所(捕捉点)の位置座標に基づいて衝突判断を行っている。そのため、物体と自車両とが衝突する可能性があるのにも関わらず、検出された物体の捕捉点の位置によっては、自車両と上記物体と衝突の危険性が低いと判断される可能性がある。以下、図14を用いてより具体的に説明する。
図14は、自車両VMの左前方から他車両VOが接近してくる様子を示した図である。図14に示すように、例えば、自車両VMがA1地点に存在するとき、自車両VMに設置されたレーダがB1地点に存在する他車両VOの右前端(自車両VMから最も近い他車両VOの先端)を捕捉点Pとして検出したとする。その後、自車両VMがA2地点に進行し、他車両VOがB2地点に進行した場合、捕捉点Pと自車両VMの位置関係だけを考慮すると、自車両VMと他車両VOとは衝突することはなく、互いに通過することができると考えられる。しかしながら、他車両VOの大きさ(長さ)を考慮すると、図14に示すように、自車両VMと他車両VOは、実際には衝突する可能性が高い。つまり、一般的な物体認識装置は、ターゲットを点として捉えて、ターゲットの大きさを考慮していないために、図14に示すようなことが生じることがあった。
このような問題を解消する技術として、例えば、特許文献1に開示された装置がある。上記特許文献1に開示されている装置は、レーダが対象物を検出したとき、検出点を中心とする範囲を上記カメラで探査し、対象物のエッジを検出する。
特開2007−279892号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示されている装置は、レーダが検出した情報から、例えば自車両に対する対象物の相対位置や相対速度などを算出する処理の他に、カメラが撮像した画像からエッジ点を抽出する画像処理を行う必要があり、処理が複雑になるといった問題点があった。さらに、上記特許文献1に開示されている装置は、対象物を検出するためのレーダに加えて、カメラを自車両に設置する必要があるためコスト面から不利であった。また、自車両にレーダの他にカメラを追加設置することは、自車両のこれまでの意匠性に影響することがあるので、カメラを設置しないことも望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で、レーダで検出した物体について、当該物体の大きさを推定することができる物体認識装置および物体認識方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち第1の局面は、車両に搭載される物体認識装置であって、前記車両前方の物体に電磁波を照射し、当該物体から反射された反射波を受信することにより物体を検出する検出手段と、前記検出手段が受信した信号を用いて、当該検出された物体の移動方向を含む情報をターゲット情報として算出するターゲット情報算出手段と、前記車両から得られる情報を用いて、上記車両の将来の予測移動方向を含む情報を車両情報として算出する車両情報算出手段と、上記物体の移動方向に延ばした直線と上記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線とがなす角度を衝突角度として算出し、当該衝突角度に基づいて、上記検出手段が検出した物体において上記電磁波が上記物体の移動方向における何れの前端部位で反射されたかを推定し、当該推定結果に応じて、上記車両に対して上記物体が存在する存在領域を算出し、受信した反射波の強度に応じて上記存在領域の大きさを変化させる処理手段とを備え、上記処理手段は、上記衝突角度が直角または略直角であった場合、各上記前端部位のうち、上記車両側の上記前端部位で上記電磁波が反射されたと推定し、上記衝突角度が直角または略直角ではなかった場合、各上記前端部位のうち上記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線に対して上記物体の最も近い上記前端部位で上記電磁波が反射されたと推定することを特徴とする。
第2の局面は、上記第1の局面において、上記処理手段によって算出された上記存在領域に上記検出手段が検出した物体が存在するものとみなして、上記車両と上記物体とが衝突する危険性を判断する衝突判定手段を、さらに備える。
第3の局面は、上記第1または第2の局面において、上記部位は、上記物体の移動方向における前端角部であることを特徴とする。
第4の局面は、上記第3の局面において、上記処理手段は、上記検出手段が検出した物体を他車両とみなし、上記電磁波が反射された上記前端部位の位置を基準にして、上記他車両の形状を想定した領域を上記存在領域として算出することを特徴とする。
第5の局面は、車両に搭載される物体認識装置を用いた物体認識方法であって、上記車両前方の物体に電磁波を照射し、当該物体から反射された反射波を受信することにより物体を検出する検出ステップと、上記検出ステップで受信した信号を用いて、当該検出された物体の移動方向を含む情報をターゲット情報として算出するターゲット情報算出ステップと、上記車両から得られる情報を用いて、上記車両の将来の予測移動方向を含む情報を車両情報として算出する車両情報算出ステップと、上記物体の移動方向に延ばした直線と上記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線とがなす角度を衝突角度として算出し、当該衝突角度に基づいて、上記検出ステップで検出した物体において上記電磁波が上記物体の移動方向における何れの前端部位で反射されたかを推定し、当該推定結果に応じて、上記車両に対して上記物体が存在する存在領域を算出し、受信した反射波の強度に応じて上記存在領域の大きさを変化させる処理ステップとを備え、上記処理ステップは、上記衝突角度が直角または略直角であった場合、各上記前端部位のうち、上記車両側の上記前端部位で上記電磁波が反射されたと推定し、上記衝突角度が直角または略直角ではなかった場合、各上記前端部位のうち上記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線に対して上記物体の最も近い上記前端部位で上記電磁波が反射されたと推定することを特徴とする。
上記第1の局面によれば、検出手段が検出した物体の移動方向と車両の移動方向から、当該物体の大きさ、つまり上記車両に対して上記物体が存在する存在領域を算出することができる。したがって、例えば、車両にカメラ等を設置しなくとも、簡易な構成で、検出手段が検出した物体について大きさを推定することができる。また、衝突角度に応じて、物体が車両に対して向かってくる方向を予想し、何れの前端部位で電磁波が反射されたかを推定するので、ターゲットの大きさを考慮することができる。つまり、検出手段が検出した物体を点として捉えるのではなく、所定の向きと大きさを持った物体とみなすことができるので、衝突判断を行う場合、より精度よく判断することができる。
上記第2の局面によれば、物体の大きさまでも考慮して、当該物体と車両との衝突判定を行うので、従来の装置のように、検出した物体を点とみなしたままで衝突判断を行うよりも衝突判断の精度が向上する。
上記第3の局面によれば、車両に対して向かってくる物体の先端を検出することができる。
上記第4の局面によれば、検出手段が検出した物体を予め他車両とみなすので、物体認識装置が搭載された車両が実際に使用される環境、つまり一般的な走行環境において、より好適に使用することができる。
本発明の物体認識方法によれば、上述した本発明の物体認識装置と同様の効果を得ることができる。
図1は、物体認識装置を含む運転支援システムの構成の一例を示したブロック図である。 図2は、自車両VMにおける各レーダ装置1の搭載例を示した図である。 図3は、一実施形態に係る物体認識装置のレーダECU2において行われる処理の一例を示したフローチャートである。 図4は、左側レーダ装置1Lの設置位置を原点とした座標系(xL、yL)、および自車両VMの前部の中心を原点とする座標系(X、Y)を示した図である。 図5は、一実施形態に係る物体認識装置のシステムECU3の各部において行われる処理の一例の前半を示したフローチャートである。 図6は、本実施形態に係る物体認識装置のシステムECU3の各部において行われる処理の一例の後半示したフローチャートである。 図7は、ターゲット情報記憶部34に記憶されているターゲットの検出状況を示した図である。 図8は、衝突角度θLを説明するための図である。 図9は、自車両VMが旋回状態のときの衝突角度θLを説明するための図である。 図10は、第1の場合にあてはまる例を示す図である。 図11は、第2の場合にあてはまる例を示す図である。 図12は、第1の場合にあてはまるとき、ターゲットの存在領域を示す図である。 図13は、第2の場合にあてはまるとき、ターゲットの存在領域を示す図である。 図14は、自車両VMの左前方から他車両が接近してくる様子を示した図である。
符号の説明
1R…右側レーダ
1L…左側レーダ
2…レーダECU
3…システムECU
31…ターゲット軌道算出部
32…自車両軌道算出部
33…ターゲット判定部
34…ターゲット情報記憶部
5…操舵角センサ
6…ヨーレートセンサ
7…車輪速センサ
8…安全システム
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る物体認識装置について説明する。なお、本実施形態では、当該物体認識装置を含む運転支援システムが車両(以下、自車両VMと称す)に設置されている場合を想定して説明する。図1は、当該物体認識装置を含む運転支援システムの構成の一例を示したブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る運転支援システムは、右側レーダ装置1Rと、左側レーダ装置1Lと、レーダECU(Electronic Control Unit)2と、システムECU(Electronic Control Unit)3と、安全システム8とを備えている。
また、システムECU3には、自車両の車両情報を取得するための操舵角センサ5とヨーレートセンサ6と車輪速センサ7が接続されている。
右側レーダ装置1Rは、自車両VMの所定の位置(例えば、自車両VMの前部右側の前照灯や方向指示器などが搭載されている位置)に設置され、自車両VMの外側に向けて電磁波を照射し、自車両VM前方を監視している。図2に示すように、右側レーダ装置1Rは、自車両VMの斜め右前方に向けて電磁波を照射し、当該右側レーダ装置1Rの検出範囲内(図2のAR)に存在するターゲット(例えば、他車両、自転車、歩行者、建造物など)を検出する。
左側レーダ装置1Lは、自車両VMの所定の位置(例えば、自車両VMの前部左側の前照灯や方向指示器などが搭載されている位置)に設置され、自車両VMの外側に向けて電磁波を照射し、自車両VM前方を監視している。図2に示すように、例えば、左側レーダ装置1Lは、自車両VMの斜め左前方に向けて電磁波を照射し、当該左側レーダ装置1Lの検出範囲内(図2のAL)に存在するターゲット(例えば、他車両、自転車、歩行者、建造物など)を検出する。
具体的には、右側レーダ装置1Rおよび左側レーダ装置1Lは、電磁波を照射して、その反射波を受信する。そして、右側レーダ装置1Rおよび左側レーダ装置1Lは、例えば自車両VMの前方に存在するターゲットを検出し、当該ターゲットを検出した信号を、レーダECU2に出力する。また、各レーダ装置は、検出したターゲット毎に信号を出力する。なお、各レーダ装置が複数のターゲットを探知している場合、当該各レーダ装置は、ターゲットを検出した信号をターゲット毎にそれぞれレーダECU2に出力する。
なお、各レーダ装置は、電磁波の照射方向が異なることを除いて構成は同様である。したがって、以下の説明において、右側レーダ装置1Rおよび左側レーダ装置1Lを特に区別する場合を除き、上記各レーダ装置を総称して、単に「レーダ装置1」と称す。また、レーダ装置1は、請求項に記載の検出手段の一例に相当する。
図1の説明に戻って、図1に示すように、レーダECU2は、レーダ装置1から取得した信号を用いて、自車両VMに対するターゲットの位置、速度、距離等のターゲット情報を算出する。例えば、レーダECU2は、レーダ装置1が照射した照射波と受信した反射波との和および差や送受信タイミング等を用いて、各レーダ装置1に対するターゲットの相対距離、相対速度、および相対位置等を算出する。そして、レーダECU2は、右側レーダ装置1Rに対するターゲットの距離、速度、および位置等を含む情報をターゲット情報irとして、左側レーダ装置1Lに対するターゲットの距離、速度、および位置等を含む情報をターゲット情報ilとして生成する。
さらに、レーダECU2は、詳細は後述するが、ターゲット情報irおよびターゲット情報ilを用い、検出したターゲットの位置を自車両VMの前部の所定の位置を基準とした座標に変換する処理を行う。一般的に、右側レーダ装置1Rから出力されるターゲット情報irに含まれるターゲットの位置情報は、当該右側レーダ装置1Rが設置されている位置を基準とした座標系で出力される(左側レーダ装置1Lについても同様)。そこで、レーダECU2は、後述するシステムECU3での処理を簡単にするために、ターゲット情報irおよびターゲット情報ilに含まれる位置情報を自車両VMの前部の所定の位置を基準とした座標系にターゲットの位置を変換する処理を行う。そして、レーダECU2は、座標変換処理されたターゲット情報をシステムECU3に出力する。なお、以降の説明において、座標変換処理されたターゲット情報irおよびターゲット情報ilをそれぞれターゲット情報iRおよびターゲット情報iLと表す。
次に、図1に示すシステムECU3の説明に進む。図1に示すように、システムECU3は、ターゲット軌道算出部31、自車両軌道算出部32、ターゲット判定部33、およびターゲット情報記憶部34を備える。
また、システムECU3には、操舵角センサ5、ヨーレートセンサ6、および車輪速センサ7が接続されている。操舵角センサ5は、自車両VMのステアリングホイールの回転情報に基づいて操舵角を検出するものである。ヨーレートセンサ6は、コーナリングする自車両VMを上から見たときの自車両VMの旋回方向への回転角が変化する速度(回転角速度)であるヨーレートを検出するものである。車輪速センサ7は、車輪の回転速度を検出するものである。
ターゲット軌道算出部31は、レーダECU2から出力されるターゲット情報iRおよびターゲット情報iLに基づいて、ターゲットの進行方向を予測(ターゲットが自車両VMにこれから向かってくるであろう進路を予測)する。なお、ターゲット軌道算出部31は、請求項に記載のターゲット算出手段の一例に相当する。
自車両軌道算出部32は、システムECU3に接続された操舵角センサ5およびヨーレートセンサ6から出力される情報に基づいて、自車両VMの進行方向を予測(自車両VMがこれから進んでいくであろう進路を予測)する。なお、自車両軌道算出部32は、車両情報算出手段の一例に相当する。
ターゲット判定部33は、詳細は後述するが、各レーダ装置1が検出したターゲットについて、当該ターゲットの動きの特徴と自車両VMの動きの特徴とに基づいて、ターゲットを例えば他車両とみなし、当該他車両における捕捉位置を推定する。さらに、ターゲット判定部33は、当該推定された捕捉位置に基づいて、他車両とみなされたターゲットと自車両VMとの衝突の危険性を判断する。そして、ターゲット判定部33は、自車両VMとターゲットとの衝突の可能性が高いと判断した場合、安全システム8に指示し、後述する安全措置を講じる。なお、ターゲット判定部33は、請求項に記載の処理手段および衝突判定手段の一例に相当する。
安全システム8は、ターゲット判定部33からの指示に従って、ターゲットとの衝突の危険性が高い場合には自車両VMのドライバーに対して注意喚起を行う。また、安全システム8は、ターゲット判定部33からの指示に従って、ターゲットとの衝突が避けられない場合に、自車両VMの乗員の被害を低減(例えば乗員保護など)する。以下、安全システム8が行う動作を総称して安全措置と称する。
ここで、安全システム8を構成する装置の一例を挙げる。例えば、安全システム8は、警告灯等の表示装置や警報ブザー等の警報装置を含む。ターゲット判定部33が、ターゲットと自車両VMとの衝突の危険性があると判断した場合、表示装置や警報装置により自車両VMのドライバーに注意喚起を促す。また、安全システム8には、自車両VMのドライバーが、ターゲットとの衝突の危険を回避するために行うブレーキ操作をアシストする危険回避装置も含まれる。さらに、安全システム8には、ターゲット判定部33がターゲットとの衝突が避けられないと判断したときに、シートベルトを巻き取ったり、シートを駆動させたりすることにより、自車両VMの乗員の拘束性を高め、衝突被害を低減する衝突被害低減装置も含まれる。なお、当該衝突被害低減装置の動作として、エアバッグのセーフィング解除をしたり、シートポジションを衝突に備えたポジションに変更したりすることなどがある。なお、上述した安全システム8に含まれる装置は一例であり、これらの装置に限られるものではない。
次に、フローチャートを参照し、レーダECU2およびシステムECU3について説明する。
まず、図3を参照して、本実施形態に係る物体認識装置のレーダECU2が行う動作の一例を説明する。
図3は、本実施形態に係る物体認識装置のレーダECU2において行われる処理の一例を示したフローチャートである。なお、図3に示したフローチャートの処理は、レーダECU2内に備わった所定のプログラムを当該レーダECU2が実行することによって行われる。さらに、図3に示した処理を実行するためのプログラムは、例えば、レーダECU2の記憶領域に予め格納されている。また、レーダECU2の電源がONになったとき(例えば、自車両VMのドライバーが上記処理を実行させる処理を開始させる操作等を行った場合、自車両VMのイグニッションスイッチがONされた場合等)当該レーダECU2によって、図3に示したフローチャートの処理が実行される。
図3のステップS301において、レーダECU2は、各レーダ装置1からターゲットを検出した信号を取得し、次のステップS302に処理を進める。なお、右側レーダ装置1Rがターゲットを検出しなかった場合(具体的には、右側レーダ装置1Rの検出範囲ARにターゲットが存在しなかった場合)、当該右側レーダ装置1Rは、ターゲットは0(ターゲットは無し)であることを示す信号をレーダECU2に出力する。同様に、左レーダ装置1Lがターゲットを検出しなかった場合(具体的には、左側レーダ装置1Lの検出範囲ALにターゲットが存在しなかった場合)、当該左側レーダ装置1Lは、ターゲットは0(ターゲットは無し)であることを示す信号をレーダECU2に出力する。
ステップS302において、レーダECU2は、各レーダ装置1が検出したターゲットはあるか否かを判断する。具体的には、レーダECU2は、上記ステップS301で右側レーダ装置1Rから取得した信号に基づいて、右側レーダ装置1Rは、ターゲットを検出したか否かを判断する。同様に、レーダECU2は、上記ステップS301で左側レーダ装置1Lから取得した信号に基づいて、左側レーダ装置1Lは、ターゲットを検出したか否かを判断する。そして、レーダECU2によって、判断が肯定された場合(YES)、次のステップS303に処理を進め、判断が否定された場合(NO)、ステップS301に戻って再び信号を取得する。つまり、レーダECU2は、各レーダ装置1の少なくとも一方が実際にターゲットを検出していれば、ステップS303へ進め、右側レーダ装置1Rおよび左側レーダ装置1Lともにターゲットを検出していない場合、ステップS301へ処理を戻すことになる。
ステップS303において、レーダECU2は、右側レーダ装置1Rから取得した信号を用いて、ターゲット毎のターゲット情報irを生成する。具体的には、レーダECU2は、右側レーダ装置1Rからの信号を用いて、当該右側レーダ装置1Rに対するターゲットの距離、速度、および位置等を含む情報をターゲット情報irとして生成する。同様に、レーダECU2は、左側レーダ装置1Lから取得した信号を用いて、ターゲット毎のターゲット情報ilを生成する。具体的には、レーダECU2は、左側レーダ装置1Lからの信号を用いて、当該左側レーダ装置1Lに対するターゲットの距離、速度、および位置等を含む情報をターゲット情報ilとして生成する。そして、レーダECU2は、次のステップS304に処理を進める。
ステップS304において、レーダECU2は、現時点でターゲット情報記憶部34に記憶されている、全てのターゲットについて、当該各ターゲット情報irおよびilを用いて位置座標を変換する処理を行う。ここで、図4を用いて、ステップS304でレーダECU2が行う座標変換処理について、左側レーダ装置1Lを例に説明する。
図4は、左側レーダ装置1Lの設置位置を原点とした座標系(xL、yL)、および自車両VMの前部の中心を原点とする座標系(X、Y)を示した図である。図4において、ターゲット情報ilに含まれる当該ターゲットの位置情報は、左側レーダ装置1Lの設置位置を原点とした座標系で示される。つまり、ターゲット情報ilに含まれる位置情報は、左側レーダ装置1Lの設置位置を基準とした座標系(xL、yL)で示された値としてレーダECU2で処理される。そこで、レーダECU2は、後の処理を簡単にするため、左側レーダ装置1Lの座標系(xL、yL)を、自車両VMの前部の中心を原点とする座標系(X、Y)に変換する座標変換処理を行う。なお、レーダECU2は、予め分かっている自車両VMの幅、当該自車両VMにおける左側レーダ装置1Lの設置位置、設置角度等を用いて座標変換処理を行えばよい。また、右側レーダ装置1Rから出力されるターゲット情報irについても同様に、レーダECU2は座標変換処理を行う。そして、レーダECU2は、上記ステップS304における座標変換処理の次の処理であるステップS305に処理を進める。
ステップS305において、レーダECU2は、システムECU3にターゲット情報iR、ターゲット情報iLを出力する。そして、次のステップS306に処理を進める。
ステップS306において、レーダECU2は、処理を終了するか否かを判断する。例えば、レーダECU2は、当該レーダECU2の電源がOFFになったとき(例えば、ドライバーが上記処理を実行させる処理を終了させる操作等を行った場合、自車両VMのイグニッションスイッチがOFFされた場合等)処理を終了する。一方、レーダECU2は、処理を継続すると判断した場合、上記ステップS301に戻って処理を繰り返す。
このように、レーダECU2は、図3に示すフローチャートを繰り返すことによって、ターゲット情報iRおよびターゲット情報iLを生成する。そして、レーダECU2は、当該生成されたターゲット情報iRおよびターゲット情報iLをシステムECU3に出力する。
次に、図5および図6を参照して、本実施形態に係る物体認識装置のシステムECU3が行う動作の一例を説明する。
図5および図6は、本実施形態に係る物体認識装置のシステムECU3の各部において行われる処理の一例を示したフローチャートである。なお、図5および図6に示したフローチャートの処理は、システムECU3内に備わった所定のプログラムを当該システムECU3の各部が実行することによって行われる。さらに、図5および図6に示した処理を実行するためのプログラムは、例えば、システムECU3の記憶領域に予め格納されている。また、システムECU3の電源がONになったとき(例えば、自車両VMのドライバーが上記処理を実行させる処理を開始させる操作等を行った場合、自車両VMのイグニッションスイッチがONされた場合等)当該システムECU3によって、図5および図6に示したフローチャートの処理が実行される。
なお、以下の説明では、左側レーダ装置1Lを例に、当該左側レーダ装置1Lがターゲットを検出した場合を想定し、レーダECU2からターゲット情報iLを取得した場合の処理の一例について説明する。
ステップS501において、ターゲット軌道算出部31は、レーダECU2からターゲット情報iLを取得する。そして、ターゲット軌道算出部31は、次のステップS502に処理を進める。
ステップS502において、ターゲット軌道算出部31は、ターゲット情報iLを取得できたか否かを判断する。具体的には、ターゲット軌道算出部31は、レーダECU2によって出力されたターゲット情報iLを取得できたか否かを否かを判断する。そして、ターゲット軌道算出部31によって、判断が肯定された場合(YES)、次のステップS503に処理を進め、判断が否定された場合(NO)、ステップS501に戻って再びターゲット情報iLを取得する。なお、当該ステップでの判断が否定される場合とは、左側レーダ装置1Lが実際にターゲットを検出していない場合である。つまり、ターゲット情報iLは、レーダECU2からシステムECU3に出力されず、ターゲット軌道算出部31は、ターゲット情報iLを取得することができない場合である。そして、ターゲット軌道算出部31は、ステップS501に処理を戻し、レーダECU2からターゲット情報iLが出力されるまで処理を繰り返すことになる。
ステップS503において、ターゲット軌道算出部31は、上記ステップS501で現時点で取得したターゲット情報iLを時系列順にターゲット情報記憶部34に一時的に記憶させる。具体的には、図3のフローチャートの処理が繰り返されることによって、レーダECU2からターゲット情報iLがシステムECU3に順次出力される。そして、レーダECU2から出力されるターゲット情報iLは、当該ステップの処理で、ターゲット軌道算出部31によって、ターゲット情報記憶部34に時系列順に記憶される。
例えば、ターゲット情報記憶部34は、1つのターゲットにつき、K個のターゲット情報iLを記憶可能とした場合、ターゲット情報記憶部34には、当該フローチャートの処理を繰り返すことによって、ターゲット情報iLが、ターゲット情報iL(1)、iL(2)、iL(3)、iL(4)、iL(k)、iL(K−1)、…iL(K)と時系列的に記憶されていくことになる。なお、このときの現時点での最新のターゲット情報は、ターゲット情報iL(K)となる。そして、ターゲット軌道算出部31は、ターゲット情報iLを時系列順にターゲット情報記憶部34に一時的に記憶した後、次のステップS504に処理を進める。
ステップS504において、ターゲット軌道算出部31は、ターゲット情報記憶部34に各ターゲット毎にj個のターゲット情報iLは記憶されているか否かを判断する。なお、後述より明らかとなるが、ターゲット軌道算出部31は、ターゲットの進行方向を予測するために、現時点における最新のターゲット情報iL(K)を含む、当該ターゲットの過去のターゲット情報iLが複数個必要となる。そのため、ステップS504の処理において、ターゲット軌道算出部31は、最新のターゲット情報iL(K)を含む、ターゲット情報iLを少なくとも予め定められた個数(以下、j個と称する)、ターゲット情報記憶部34に記憶されている否かを判断する。
言い換えると、ターゲット軌道算出部31は、ステップS504の処理において、最新のターゲット情報iL(K)から過去のターゲット情報iL(K−(j−1))までのターゲット情報がターゲット情報記憶部34に記憶されているか否かを判断する。例えば、j=5とした場合、現時点における最新のターゲット情報iL(K)と過去のターゲット情報iL(K−1)、iL(K−2)、iL(K−3)、iL(K−4)の5つが必要になることになる。
そして、ターゲット軌道算出部31は、判断を肯定した場合(YES)、次のステップS505に処理を進める。一方、ターゲット軌道算出部31は、判断を否定した場合(NO)、ステップS501に処理を戻す。つまり、ターゲット軌道算出部31は、ターゲット情報記憶部34に、少なくともj個のターゲット情報iLがターゲット毎に記憶されるまで、ターゲット情報iLを取得する処理を繰り返す。
ステップS505において、ターゲット軌道算出部31は、ターゲットの推定進行方向VTLを算出する。ここで、図7を参照して、当該ステップでターゲット軌道算出部31が行う処理の一例について説明する。
図7は、ターゲット情報記憶部34に記憶されているターゲットの検出状況を示した図である。なお、説明を簡単にするために、一例として、ターゲット軌道算出部31がターゲットの進行方向を予測するために必要なターゲット情報iLの個数(ステップS504でのj個に相当)を5として説明する。つまり、図7に示すように、最新のターゲット情報iL(K)から過去のターゲット情報iL(K−1)、iL(K−2)、iL(K−3)、iL(K−4)を用いて、ターゲットの推定進行方向VTLを予測する。
具体的には、ターゲット軌道算出部31は、ターゲット情報記憶部34に記憶されているターゲット情報iLを用いて、左側レーダ装置1Lによって検出された各ターゲットの位置について、自車両VMの前部の中心を原点とする座標系(X、Y)において、各ターゲット情報で示されるターゲットの位置を示す点をプロットする。そして、ターゲット軌道算出部31は、当該各点について最小二乗法等により近似直線の傾きを求める。さらに、ターゲット軌道算出部31は、最新のターゲット(具体的には、ターゲット情報iL(K)で示される点)を通過し、かつ上記傾きを持つ直線を求め、ターゲットの推定進行方向VTLを算出する。そして、ターゲット軌道算出部31は、次のステップS506に処理を進める。なお、ベクトルの向き(推定進行方向VTLの矢印の向き)は、ターゲットが進む向きで設定される。
ステップS506において、自車両軌道算出部32は、自車両VMの推定進行方向VPを算出する。具体的な処理の一例として、自車両軌道算出部32は、例えば、システムECU3に接続された操舵角センサ5およびヨーレートセンサ6から、自車両VMの舵角およびヨーレートを取得し、自車両VMの推定進行方向VPを算出する。そして、自車両軌道算出部32は、次のステップS507に処理を進める。
ステップS507において、ターゲット判定部33は、上記ステップS505およびステップS506でターゲット軌道算出部31および自車両軌道算出部32によって算出された、ターゲットの推定進行方向VTLと自車両VMの推定進行方向VPとに基づいて、衝突角度θLを算出する。なお、衝突角度θLとは、ターゲットの推定進行方向VTLの矢印方向に延ばした直線と自車両VMの進行方向VPとがなす角のことである(図8参照)。なお、衝突角度θLは、ターゲットの推定進行方向VTLと自車両VMの進行方向VPとの向きが逆で、平行である場合に0°とし、右回りを正の値として示す。つまり、例えば、衝突角度θLが−45°であった場合、自車両VMから、ターゲットを見た場合、左斜前方から当該自車両VMに向かってターゲットが進んでくることになる。
なお、図8で示した例は、自車両VMが直進している場合を示したが、自車両VMが旋回している場合でも衝突角度θLを算出することは可能である。
例えば、自車両VMが旋回状態である場面、つまり自車両VMが右カーブを走行している場面を想定して、図9を用いて説明する。図9は、一例として自車両VMが右旋回をしているときの様子を示した図である。一般的に旋回状態における瞬間的な車両の速度方向(車両の向き)は、自車両VMが旋回しているときに当該自車両VMの重心Gが描く半径Rの旋回円に対して、現時点の自車両VMの重心Gが位置する当該旋回円の接線方向VVとして示すことができる。この場合、ターゲットの推定進行方向VTLの矢印方向に延ばした直線と当該上記旋回円の円周上との交点が、ターゲットと自車両VMとの衝突予測地点である。つまり、上記円周上との交点での接線を、当該交点での自車両VMの推定進行方向VPとする。したがって、このときの衝突時角度θLは、図9に示すように、ターゲットの推定進行方向VTLの矢印方向に延ばした直線と推定進行方向VPとがなす角になる。
なお、カーブ半径Rは、自車両軌道算出部32によって算出されるが、当該算出方法は、当業者において一般的に知られている方法を用いればよいので詳細な説明は省略する。例えば、自車両軌道算出部32は、システムECU3に接続された操舵角センサ5およびヨーレートセンサ6から、自車両VMの舵角およびヨーレートを示す情報を取得し、当該情報を用いてカーブ半径を算出する。
なお、説明を簡単にするために、以下の説明では、自車両VMは、直進している場合(旋回状態ではない場合)を想定して説明する。
図6の説明に戻って、図6のステップS508において、ターゲット判定部33は、上記ステップS507で算出された衝突角度θLに基づいて、ターゲットの捕捉位置を推定する。具体的には、ターゲット判定部33は、ターゲットを一般的な大きさの車両(以下、単に他車両と称す)とみなして、当該他車両の、どの箇所を捕捉点として検出したかを衝突角度θLに基づいて、次の場合分け条件によって場合分けを行う。
(第1の場合)衝突角度θLがθL=−90°のとき:他車両の前端右部位
(第2の場合)衝突角度θLがθL=−90°ではないとき:他車両の前端左部位
つまり、ターゲット判定部33は、第1の場合または第2の場合のどちらを満たすか否かによって、他車両のどの箇所を捕捉点として検出したかを推定する。言い換えると、第1の場合または第2の場合のどちらを満たすか否かによって、ターゲット判定部33は、他車両の前端右部位または他車両の前端左部位を捕捉点として検出したと推定する。なお、前端右部位または他車両の前端左部位における、当該部位の一例として、例えば、他車両の角部である。
ここで、図10および図11を用いて、ステップS508においてターゲット判定部33が行う処理について、より具体的に説明する。
まず、第1の場合にあてはまる例を図10を用いて説明する。図10は、一例として衝突角度θLがθL=−90°のときを示した図である。図10の(a)に示すように、衝突角度θLがθL=−90°のときとは、自車両VMから見ると、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットは、当該自車両VMの左真横から向かってくることになる。この場合、図10の(b)に示すように、ターゲット判定部33は、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットを他車両VO1とみなし、当該ターゲット判定部33は、左側レーダ装置1Lは他車両VO1の前端右部位を捕捉点P1として検出したと推定する。つまり、言い換えると、衝突角度θLが、第1の場合にあてはまるとき、ターゲット判定部33は、自車両VMの左真横から向かってくる他車両VO1を想定し、自車両VMから当該他車両VO1の最も近い箇所を捕捉点として検出したと推定する。
次に、第2の場合にあてはまる例を図11を用いて説明する。図11は、一例として衝突角度θLがθL=−45°のときを示した図である。図11の(a)に示すように、衝突角度θLがθL=−45°のときとは、自車両VMから見ると、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットは、当該自車両VMの左斜前方から向かってくることになる。この場合、図11の(b)に示すように、ターゲット判定部33は、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットを他車両VO2とみなし、当該ターゲット判定部33は、左側レーダ装置1Lは他車両VO2の前端左部位を捕捉点P2として検出したと推定する。つまり、言い換えると、衝突角度θLが、第2の場合にあてはまるとき、ターゲット判定部33は、自車両VMの左斜前方から向かってくる他車両VO2を想定し、自車両VMから当該他車両VO2の最も近い箇所を捕捉点として検出したと推定する。
つまり、ターゲット判定部33は、衝突角度θLの値から、他車両とみなしたターゲットが自車両VMからみて左真横から向かってくるか否かで、上記第1の条件または上記第2の条件のどちらにあてはまるかを判断する。
なお、ターゲット判定部33が、上記第1の場合または上記第2の場合のどちらにあてはまるかの基準となる衝突角度θLの値である、θL=−90°は、この値に限られるものではない。ターゲット判定部33は、他車両とみなしたターゲットが自車両VMからみて、ほぼ左真横から向かってくる場合も上記第1の場合と判断するために、例えば、衝突角度θLが、θL=−90°を基準に±15°と角度に幅を持たせて、第1の場合にあてはまると判断してもよい。つまり、−105°≦θL≦−75°としてもよい。また、同様に、ターゲット判定部33は、衝突角度θLが、−105°≦θL≦−75°にないとき、第2の場合にあてはまると判断してもよい。なお、上述した角度に幅の幅、つまり、±15°は一例であり、適宜変更されてもよいことは言うまでもない。
図6の説明に戻って、図6のステップS509において、ターゲット判定部33は、上記ステップS508での処理で推定した捕捉点の位置に基づいて、ターゲットの大きさを推定する。以下、当該ステップにおいて、ターゲット判定部33が行う処理の一例を図を参照し、具体的に説明する。
例えば、ターゲット判定部33は、上記ステップS508の処理で衝突角度θLは第1の場合にあてはまると判断し、左側レーダ装置1Lは、他車両VO1の前端右部位を捕捉点P1として検出したと推定したとする。この場合、図12に示すように、例えば、ターゲット判定部33は、捕捉点P1の位置を他車両VO1の前端右部位として、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットは、捕捉点P1を含む点A1、点B1、点C1で囲まれる領域S1で示される大きさを持つ物体であると推定する。
一方、例えば、ターゲット判定部33は、上記ステップS508の処理で衝突角度θLは第2の場合にあてはまると判断し、左側レーダ装置1Lは、他車両VO2の前端左部位を捕捉点P2として検出したと推定したとする。この場合、図13に示すように、例えば、ターゲット判定部33は、捕捉点P2の位置を他車両VO2の前端左部位として、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットは、捕捉点P2を含む点A2、点B2、点C2で囲まれる領域S2で示される大きさを持つ物体であると推定する。なお、領域S1および領域S2の向きは、衝突角度θLに基づいて決定されればよい。
このように、ターゲット判定部33は、当該ステップS509の処理を行うことにより、左側レーダ装置1Lが検出したターゲットを点(具体的には捕捉点P1および捕捉点P2)として捉えるのではなく、上述したように、一定の大きさを持った物体であると推定する。つまり、図12に示した例では、ターゲット判定部33は、捕捉点P1を含む点A1、点B1、点C1で囲まれる領域S1で示される大きさを持つ物体が、当該自車両VMの左真横から向かってくると推定する。
なお、領域S1をなす点A1、点B1、点C1の各点の位置は、捕捉点P1を基準に、一般的な自動車の幅と長さに基づいて設定されればよい。例えば、捕捉点P1と点A1との距離を一般的な車両の幅とし、点P1と点C1との距離を一般的な車両の長さとすればよい。同様に、領域S2をなす点A2、点B2、点C2の各点の位置についても、捕捉点P2を基準に一般的な自動車が自車両VMに対して左斜前方から向かってくると想定し設定されればよい。
また、上述した例では、領域S1および領域S2は、他車両の大きさを想定した矩形の枠として説明したが、上記ステップS509で推定されるターゲットの大きさを示す領域は、当該矩形の枠に限られるものではない。つまり、推定された捕捉位置に基づいて、ターゲットを点として考えるのではなく、予め検出対象とされる物体を想定した所定サイズの図形(一定の大きさを持った物体)としてターゲットの大きさを示す領域を設定すればよい。さらに、電磁波の強度(電波強度の強さ)に応じて、上記図形のサイズの大きさを変更してもよい。
図6の説明に戻って、図6のステップS510において、ターゲット判定部33は、ターゲットと自車両VMとが衝突する可能性があるか否かを判断する。具体的には、当該ステップS510において、ターゲット判定部33は、上記ステップS509で推定された大きさ(領域)のターゲットと自車両VMとが衝突する可能性があるか否かを判断する。
そして、ターゲット判定部33は、判断を否定した場合(NO)、ステップS512に処理を進める。一方、ターゲット判定部33は、判断を肯定した場合(YES)、すなわち自車両VMとターゲットとが衝突する可能性がある、衝突は避けられないと判断した場合、ステップS511に処理を進める。そして、ステップS511において、ターゲット判定部33は、安全システム8に指示し、上述したような安全措置を講じる。
なお、上記ステップS510おいて、ターゲット判定部33は、例えば、ターゲット情報iLに含まれるターゲットの速度および車輪速センサ7から出力される自車両VMの速度、上記ステップS505で算出されたターゲットの推定進行方向VTLおよび上記ステップS506で算出された自車両VMの推定進行方向VPに基づいて、自車両VMとターゲットとが衝突するまでの時間、つまり衝突予測時間(TTC(Time to collision))を算出する。そして、ターゲット判定部33は、上記衝突予測時間、上記ステップS509で推定されたターゲットの大きさ、および自車両VMの大きさ等を総合的に判断して、当該ターゲットと自車両VMとが衝突する可能性があるか否かを判断する。したがって、ターゲットの大きさや自車両VMの大きさまでも考慮して、当該ターゲットと自車両VMとの衝突判定を行うので、右側レーダ装置1Rで検出したターゲットを点とみなしたままで衝突判断を行うよりも衝突判断の精度が向上することになる。
ステップS512において、ターゲット判定部33は、履歴を消去する。具体的には、ターゲット判定部33は、ターゲット情報記憶部34に記憶されているターゲット情報iL(k)を、当該ターゲット情報記憶部34に記憶されているうちの最も過去のターゲット情報iL(k)から順次消去する。そして、ステップS513に処理を進める。
ステップS513において、ターゲット判定部33は、処理を終了するか否かを判断する。例えば、ターゲット判定部33は、システムECU3の電源がOFFになったとき(例えば、ドライバーが上記処理を実行させる処理を終了させる操作等を行った場合、自車両VMのイグニッションスイッチがOFFされた場合等)処理を終了する。一方、ターゲット判定部33は、処理を継続すると判断した場合、上記ステップS501に戻って処理を繰り返す。
以上説明したように、本実施形態に係る物体認識装置によれば、自車両VMの推定進行方向VPとレーダ装置1が検出した物体の移動方向から、上記自車両VMに対して上記物体が存在する存在領域を算出することができる。したがって、例えば、車両にカメラ等を設置しなくとも、簡易な構成で、レーダ装置1が検出した物体について大きさを推定することができる。
さらに、物体の大きさ(上記自車両VMに対して上記物体が存在する存在領域)までも考慮して、当該物体と自車両VMとの衝突判定を行うことができるので、従来の装置のように、検出した物体を点とみなしたままで衝突判断を行うよりも衝突判断の精度が向上する。
なお、以上説明した例では、左側レーダ装置1Lを例に、当該左側レーダ装置1Lが検出したターゲットについて、システムECU3が処理を行う場合を説明した。しかしながら、左側レーダ装置1Lだけではなく、右側レーダ装置1Rが検出したターゲットについても、システムECU3は、上述した動作を行うことができることは言うまでもない。
例えば、右側レーダ装置1Rがターゲットを検出した場合、ターゲット軌道算出部31は、右側レーダ装置1Rが検出したターゲットについて、レーダECU2からターゲット情報iRを取得して、当該検出されたターゲットの推定進行方向VTRを算出する。そして、ターゲット判定部33は、ターゲット軌道算出部31および自車両軌道算出部32によって算出された、右側レーダ装置1Rが検出したターゲットの推定進行方向VTRと自車両VMの推定進行方向VPとに基づいて、衝突角度θRを算出する。なお、上述したように、衝突角度とは、ターゲットの推定進行方向VTRと自車両VMの進行方向VPとの向きが逆で、平行である場合に0°とし、右回りを正の値として示す。つまり、例えば、衝突角度θRが45°であった場合、自車両VMから、ターゲットを見た場合、右斜前方から当該自車両VMに向かってターゲットが進んでくることになる。
さらに、ターゲット判定部33は、当該算出された衝突角度θRに基づいて、ターゲットの捕捉位置を推定する。なお、右側レーダ装置1Rが検出したターゲットについて、当該ターゲットの捕捉位置を推定するときの場合分け条件は、以下のようになる。
(第1の場合)衝突角度θRがθR=90°のとき:他車両の前端左部位
(第2の場合)衝突角度θRがθR=90°ではないとき:他車両の前端右部位
つまり、右側レーダ装置1Rがターゲットを検出した場合、ターゲット判定部33は、自車両VMの右真横または右側方からターゲット(他車両)が向かってきていると想定して、他車両のどの箇所を捕捉点として検出したかを推定する。
そして、右側レーダ装置1Rが検出したターゲットについても、上述したようにターゲット判定部33は、衝突角度θRに基づいて推定されたターゲットの捕捉位置を基準に、ターゲットの大きさを推定し、当該推定されたターゲットの大きさを考慮し、自車両VMとターゲットとの衝突判断を行う。
なお、ターゲット判定部33が、右側レーダ装置1Rを想定した、上記第1の場合または上記第2の場合のどちらにあてはまるかの基準となる衝突角度θRの値である、θR=90°は、この値に限られるものではない。ターゲット判定部33は、他車両とみなしたターゲットが自車両VMからみて、ほぼ右真横から向かってくる場合も上記第1の場合と判断するために、例えば、衝突角度θRが、θR=90°を基準に±15°と角度に幅を持たせて、第1の場合にあてはまると判断してもよい。つまり、75°≦θ≦105°としてもよい。また、同様に、ターゲット判定部33は、衝突角度θRが、75°≦θ≦105°にないとき、第2の場合にあてはまると判断してもよい。なお、上述した角度に幅の幅、つまり、±15°は一例であり、適宜変更されてもよいことは言うまでもない。
上記実施形態で説明した態様は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。よって、本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
本発明に係る物体認識装置および物体認識方法は、レーダが検出した物体について、当該物体の動きと自車両の動きとを考慮し、自車両に対して当該物体が存在する存在領域を算出することができる、車載用レーダ装置等として利用することが可能である。

Claims (5)

  1. 車両に搭載される物体認識装置であって、
    前記車両前方の物体に電磁波を照射し、当該物体から反射された反射波を受信することにより物体を検出する検出手段と、
    前記検出手段が受信した信号を用いて、当該検出された物体の移動方向を含む情報をターゲット情報として算出するターゲット情報算出手段と、
    前記車両から得られる情報を用いて、前記車両の将来の予測移動方向を含む情報を車両情報として算出する車両情報算出手段と、
    前記物体の移動方向に延ばした直線と前記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線とがなす角度を衝突角度として算出し、当該衝突角度に基づいて、前記検出手段が検出した物体において前記電磁波が前記物体の移動方向における何れの前端部位で反射されたかを推定し、当該推定結果に応じて、前記車両に対して前記物体が存在する存在領域を算出し、受信した反射波の強度に応じて前記存在領域の大きさを変化させる処理手段とを備え、
    前記処理手段は、前記衝突角度が直角または略直角であった場合、各前記前端部位のうち、前記車両側の前記前端部位で前記電磁波が反射されたと推定し、前記衝突角度が直角または略直角ではなかった場合、各前記前端部位のうち前記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線に対して前記物体の最も近い前記前端部位で前記電磁波が反射されたと推定することを特徴とする、物体認識装置。
  2. 前記処理手段によって算出された前記存在領域に前記検出手段が検出した物体が存在するものとみなして、前記車両と前記物体とが衝突する危険性を判断する衝突判定手段をさらに備える、請求項1に記載の物体認識装置。
  3. 前記部位は、前記物体の移動方向における前端角部であることを特徴とする、請求項1または2に記載の物体認識装置。
  4. 前記処理手段は、前記検出手段が検出した物体を他車両とみなし、前記電磁波が反射された前記前端部位の位置を基準にして、前記他車両の形状を想定した領域を前記存在領域として算出することを特徴とする、請求項3に記載の物体認識装置。
  5. 車両に搭載される物体認識装置を用いた物体認識方法であって、
    前記車両前方の物体に電磁波を照射し、当該物体から反射された反射波を受信することにより物体を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップで受信した信号を用いて、当該検出された物体の移動方向を含む情報をターゲット情報として算出するターゲット情報算出ステップと、
    前記車両から得られる情報を用いて、前記車両の将来の予測移動方向を含む情報を車両情報として算出する車両情報算出ステップと、
    前記物体の移動方向に延ばした直線と前記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線とがなす角度を衝突角度として算出し、当該衝突角度に基づいて、前記検出ステップで検出した物体において前記電磁波が前記物体の移動方向における何れの前端部位で反射されたかを推定し、当該推定結果に応じて、前記車両に対して前記物体が存在する存在領域を算出し、受信した反射波の強度に応じて前記存在領域の大きさを変化させる処理ステップとを備え、
    前記処理ステップは、前記衝突角度が直角または略直角であった場合、各前記前端部位のうち、前記車両側の前記前端部位で前記電磁波が反射されたと推定し、前記衝突角度が直角または略直角ではなかった場合、各前記前端部位のうち前記車両の将来の予測移動方向に延ばした直線に対して前記物体の最も近い前記前端部位で前記電磁波が反射されたと推定することを特徴とする、物体認識方法。
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