JP5585177B2

JP5585177B2 - 先行車位置判定装置

Info

Publication number: JP5585177B2
Application number: JP2010091714A
Authority: JP
Inventors: 充央志田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2030-04-12
Also published as: CN102844800B; WO2011128739A1; CN102844800A; JP2011221869A; DE112011101286T5; US20130030687A1; US8798907B2

Description

本発明は、先行車位置判定装置に関する。

従来、自車両周囲の物体の位置を特定する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）により自動車（後続自動車）周辺の最も近くに存在する先行自動車を認識する技術が開示されている。また、後続自動車に装備されたレーザレーダや超音波を利用した車間距離測定装置によって先行自動車との実測車間距離を測定する技術が開示されている。そして、ＧＰＳによって検出された後続自動車から先行自動車までの距離と、車間距離測定装置によって測定された実測車間距離とが実質一致する場合、ＧＰＳおよび車間距離測定装置により認識された車両が同一であると特定する技術が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、ＡＣＣ（ＡｄａｐｔｉｖｅＣｒｕｉｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）レーダおよびＧＰＳなどにより距離や位置の情報を測定するともに、車車間通信装置により直接相手の車両から距離や位置等の情報を得る技術が開示されている。そして、これらの情報を自車周囲の画像データと組み合わせることで、画像データだけで解析するよりも迅速かつ正確に周囲に存在する移動体の認識を行う技術が開示されている。また、自車両周辺に複数の移動体がある場合、各物体に対して当該組合せ処理を行う技術が開示されている。さらに、車車間通信装置において、渋滞や人の混雑により一定期間で自車両周辺の全ての移動体の検知ができない場合、通信を行う移動体（車および人等）との距離を短く設定し、設定時間内で通信が完了できる検知数を絞り込む技術が開示されている。

また、例えば、特許文献３には、各々の移動体が受けた操作指令を含む走行状態をその移動体の識別情報と共に伝達し、他の移動体の挙動を監視することで、近傍に位置する複数の移動体を識別する技術が開示されている。また、複数の移動体の少なくとも１つをターゲットとして、他の移動体に対する挙動が差別化できる顕示動作を行わせ、他の移動体が当該顕示動作を検出することでターゲットの相対的位置を把握し、周囲に存在する複数の移動体を識別する技術が開示されている。

特開２００２−２２２４９１号公報特開２００５−５９７８号公報再公表ＷＯ２００５／００６２７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の制御方法においては、先行自動車を特定する場合に、車両周辺の密集具合が考慮されていないので、誤差が生じる虞があるという問題点を有していた。

また、特許文献２に記載の従来の周辺状況認識システムにおいては、車車間通信装置により直接相手の車両から距離や位置等の情報を得る構成となっているため、車車間通信装置が搭載されていない車両に対する位置の特定に正確性を欠くという問題点を有していた。

また、特許文献３に記載の従来の移動体の識別方法においては、ターゲットとなる移動体が、他の移動体と有意に区別できる程度の顕示動作を行えない場合、本方式は使えないという問題点を有していた。また、当該識別方法においては、他の移動体がターゲットの顕示動作に対して応答し、当該顕示動作を検出する必要があるため、検出デバイスを搭載していない移動体には適用できないという問題点を有していた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ＧＰＳによる相対距離および相対速度等の位置情報と、自律センサによる位置情報とを比較して先行車両を特定する際に、複数の他車両が存在する場合はＧＰＳによる位置情報の誤差に応じて比較の閾値を変化させることで、より厳密に先行車を特定することができる先行車位置判定装置を提供することを目的とする。

本発明は、先行車位置判定装置であって、ＧＰＳに基づいて取得された自車両と当該自車両前方を走行する他車両との相対位置に関する相対位置情報、および、当該相対位置の誤差に関する誤差情報を取得する相対位置情報取得手段と、上記自車両の直前を走行する先行車の位置を検出する先行車検出手段と、上記相対位置情報取得手段により取得された上記相対位置情報に基づく上記相対位置と、上記先行車検出手段により検出された上記位置と、を比較して、上記先行車の上記位置を特定する先行車特定手段と、を備え、上記先行車特定手段は、上記相対位置情報取得手段により複数の上記他車両の上記相対位置情報が取得された場合、上記相対位置情報取得手段により取得された上記相対位置情報に基づく上記相対位置と、上記先行車検出手段により検出された上記位置とを、上記誤差情報に応じて変化させた閾値を用いて比較して、上記先行車の上記位置を特定し、上記誤差情報に基づいた他車両の位置誤差円が重なる場合、上記誤差情報に基づく誤差が大きいほど、閾値を小さくすること、を特徴とする。

本発明によれば、ＧＰＳにより検出される自車両の前方を走行する先行車両の相対位置、および、自車両に搭載されたレーダ等の自律センサにより検出される先行車両の位置を比較することで先行車両を認識する際に、近隣車両の間違えやすさに応じ、比較閾値を変化させることができるという効果を奏する。すなわち、本発明によれば、近隣車両の相対位置取得において許容する誤差範囲の重なり合いの大きさ（例えば、誤差円の重なり部分の面積等）に応じ、自律センサとの比較閾値を小さくさせることで、先行車特定を厳密に行うことができるという効果を奏する。

図１は、本実施の形態の基本原理を示すフローチャートである。図２は、本実施形態における先行車特定処理の一例を示すフローチャートである。図３は、本実施形態における誤差円の一例を示した図である。図４は、本実施形態のＥＣＵの構成の一例を示すブロック図である。図５は、本実施形態における先行車位置判定装置の処理の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかる先行車位置判定装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［１．概要］
以下、本発明の実施の形態の概要について図１から図３を参照して説明し、その後、本実施の形態の構成および動作等について詳細に説明する。図１は、本実施の形態の基本原理を示すフローチャートである。

本発明は、概略的に、以下の基本的特徴を有する。すなわち、本発明のＥＣＵ（本発明にかかる先行車位置判定装置を含む電子制御ユニット）は、位置信号受信部、通信部、自律センサ、支援装置、および、出力装置に少なくとも接続されて構成される。

まず、図１に示すように、ＥＣＵは、自車両と当該自車両前方を走行する他車両との相対位置に関する相対位置情報、および、当該相対位置の誤差に関する誤差情報を取得する（ステップＳＡ−１）。

そして、ＥＣＵは、自車両の直前を走行する先行車の位置を検出する（ステップＳＡ−２）。

そして、ＥＣＵは、ステップＳＡ−１にて取得された相対位置情報に基づく相対位置と、ステップＳＡ−２にて検出された先行車の位置と、を比較して、先行車の位置を特定する（ステップＳＡ−３）。ここで、ＥＣＵは、ステップＳＡ−１にて複数の他車両の相対位置情報が取得された場合、ステップＳＡ−１にて取得された相対位置情報に基づく相対位置と、ステップＳＡ−２にて検出された先行車の位置とを、ステップＳＡ−１にて取得された誤差情報に応じて変化させた閾値を用いて比較して、先行車の位置を特定してもよい。

ここで、図２を参照して、本実施形態における先行車特定処理の一例について説明する。図２は、本実施形態における先行車特定処理の一例を示すフローチャートである。

図２に示すように、ＥＣＵは、複数の他車両の相対位置情報が取得された場合、すなわち、先行車特定において紛らわしい先行車がある（誤差情報に基づく誤差円が重なり合う）場合、自車両と他車両との距離および相対速度を比較する（ステップＳＢ−１）。

ここで、図３を参照して、本実施形態における誤差円の一例について説明する。図３は、本実施形態における誤差円の一例を示した図である。

図３に示すように、誤差円は、他車両Ａ、他車両Ｂおよび他車両Ｃの周囲の点線で示す範囲内の領域で表わされている。ここで、ＧＰＳ信号に基づく車両の位置情報（例えば、座標、方位、および速度（Ｖ_Ｘ、Ｖ_Ａ、Ｖ_ＢおよびＶ_Ｃなど）等）の取得においては、様々な誤差要因によって実際の物体の位置情報との間に誤差が生じる。そこで、誤差円は、当該誤差を加味した車両が存在する許容範囲（例えば、車両が存在する可能性が高い範囲等）として示されている。ここで、ＧＰＳ測位の誤差要因としては、電離層の影響、水蒸気の影響、気圧の影響、衛星配置の影響、高圧送電線の影響、雷の影響、および、マルチパス等である。

図２に戻り、ＥＣＵは、自律センサ（レーダ）との閾値を小さくし、相対位置情報に基づく相対位置と、検出した自車両の直前を走行する先行車の位置との一致を確認する（ステップＳＢ−２）。

そして、ＥＣＵは、先行車を特定（確定）する（ステップＳＢ−３）。

以上で本発明の概要の説明を終える。

［２．構成］
本実施形態のＥＣＵ（電子制御ユニット）の構成について図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態のＥＣＵの構成の一例を示すブロック図である。

図４において、符号１はＥＣＵ（本発明にかかる先行車位置判定装置を含む）であり、符号２は外部システムから発信される、ＧＰＳ信号等の位置測定に用いる信号を受信する位置信号受信部であり、符号３は他車両等から位置情報等のデータを送受信する通信部であり、符号４は他車両までの距離を測定する距離測定機能および当該他車両の速度を測定する速度測定機能等を有する、ミリ波レーダおよびレーザレーダ等からなる自律センサであり、符号５は車両の駆動力、制動力、および、操舵力等を制御する支援装置であり、符号６は液晶モニタなどの表示装置およびスピーカなどの音声出力装置等の出力装置である。図４において、符号１ａは相対位置情報取得部であり、符号１ｂは先行車検出部であり、符号１ｃは先行車特定部であり、符号１ｄは支援部である。

相対位置情報取得部１ａは、自車両と当該自車両前方を走行する他車両との相対位置に関する相対位置情報、および、当該相対位置の誤差に関する誤差情報を取得する。ここで、相対位置情報取得部１ａは、位置信号受信部２にて検出されるＧＰＳ信号から自車両の位置情報を算出し、通信部３にて受信される他車両の位置情報を取得し、当該自車両の位置情報および当該他車両の位置情報に基づき、自車両と他車両との相対位置情報を取得してもよい。ここで、通信部３は、他車両から送信される位置情報を受信してもよく、車両からの位置情報等を受信する基地局等から送信される位置情報を受信してもよい。

先行車検出部１ｂは、自車両の直前を走行する先行車の位置を検出する。ここで、先行車検出部１ｂは、自律センサ４にて検出される他車両までの距離および他車両の速度に基づいて、自車両の直前を走行する先行車の位置を検出してもよい。

先行車特定部１ｃは、相対位置情報取得部１ａにより取得された相対位置情報に基づく相対位置と、先行車検出部１ｂにより検出された先行車の位置と、を比較して、先行車の位置を特定する。ここで、先行車特定部１ｃは、相対位置情報取得部１ａにより複数の他車両の相対位置情報が取得された場合、相対位置情報取得部１ａにより取得された相対位置情報に基づく相対位置と、先行車検出部１ｂにより検出された先行車の位置とを、相対位置情報取得部１ａにより取得された当該相対位置の誤差に関する誤差情報に応じて変化させた閾値を用いて比較して、先行車の位置を特定してもよい。また、閾値は、誤差情報に基づく誤差が大きいほど、小さくなってもよい。

支援部１ｄは、運転者に対する運転支援を行う。ここで、支援部１ｄは、支援装置５（例えば、アクチュエータ等）を制御することにより、先行車特定部１ｃにより特定された他車両に対する適切な走行（例えば、回避動作等）を自車両に実行させるために、車速および進行方向等を制御させることで運転者に対する運転支援を行ってもよい。また、支援部１ｄは、出力装置６を制御することにより、先行車特定部１ｃにより特定された他車両に関する表示データを提示させることで運転者に対する運転支援を行ってもよい。また、支援部１ｄは、出力装置６を制御することにより、先行車特定部１ｃにより特定された他車両に関する警報等の音声データを提示させることで運転者に対する運転支援を行ってもよい。

以上で本発明の構成の説明を終える。

［３．動作］
つぎに、上述した構成のＥＣＵ１で行われる、先行車位置判定装置の処理の一例について、図３および図５を参照して説明する。図５は、本実施形態における先行車位置判定装置の処理の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、ＥＣＵ１は、通信部３にて無線通信により受信される他車両（周辺車両）の情報（例えば、車両ＩＤ、速度、加速度、位置、方位等の周辺車両情報）を取得する（ステップＳＣ−１）。

そして、相対位置情報取得部１ａは、位置信号受信部２にて検出されるＧＰＳ信号から自車両の位置情報を算出する。そして、相対位置情報取得部１ａは、ステップＳＣ−１にてＥＣＵ１により取得された周辺車両情報（各車受信データ）に基づく各周辺車両の位置および速度を自車両の進行方向座標系に変換し、算出した自車両の位置情報を用いて、相対位置および相対速度を演算することにより、自車両と他車両との相対位置情報を取得する（ステップＳＣ−２）。

そして、先行車検出部１ｂは、自律センサ４にて検出される他車両までの距離および他車両の速度に基づいて、自車両の直前を走行する他車両である先行車の位置を検出する（ステップＳＣ−３）。

ここで、図３を参照して、本実施形態における自律センサ４による先行車の位置検出の一例について説明する。

図３に示すように、自律センサ（車載レーダ装置）４は、自車両前方へレーダを出射することで、他車両Ａから反射してきた波長（電波または赤外線等）を受信することで、自車両から他車両Ａまでの距離Ｌ_Ａ、および、他車両Ａの速度Ｖ_Ａ、または、自車両の速度Ｖ_Ｘと他車両Ａの速度Ｖ_Ａとの相対速度等を検出している。

図５に戻り、先行車特定部１ｃは、相対位置情報取得部１ａにより取得された、複数の自車両前方を走行する他車両（無線通信車）と自車両との相対位置の誤差に関する誤差情報に基づき、当該複数の無線通信車の位置誤差円が重なるか否か判定する（ステップＳＣ−４）。

そして、先行車特定部１ｃは、ステップＳＣ−４にて複数の自車両前方を走行する無線通信車の位置誤差円が重ならないと判定した場合（ステップＳＣ−４：Ｎｏ）、ステップＳＣ−２にて相対位置情報取得部１ａにより取得された相対位置情報に基づく相対位置と、ステップＳＣ−３にて先行車検出部１ｂにより検出された先行車の位置とを、通常処理である予め設定された従来通りの閾値を用いて比較して、先行車（複数の自車両前方を走行する無線通信車）の位置を特定し（ステップＳＣ−５）、処理を終了する。

一方、先行車特定部１ｃは、ステップＳＣ−４にて複数の自車両前方を走行する無線通信車の位置誤差円が重なると判定した場合（ステップＳＣ−４：Ｙｅｓ）、誤差円の重なりに応じたレーダとの閾値を設定する（ステップＳＣ−６）。ここで、先行車特定部１ｃは、閾値を誤差情報に基づく誤差が大きいほど、小さく設定してもよい。

そして、先行車特定部１ｃは、ステップＳＣ−２にて相対位置情報取得部１ａにより取得された相対位置情報に基づく相対位置（無線相対位置）と、ステップＳＣ−３にて先行車検出部１ｂにより検出された先行車の位置（レーダ）とを、ステップＳＣ−６にて設定した閾値を用いて比較して、両位置が一致する（閾値の範囲内）か否か判定する（ステップＳＣ−７）。

そして、先行車特定部１ｃは、相対位置情報取得部１ａにより取得された相対位置情報に基づく相対位置と、先行車検出部１ｂにより検出された先行車の位置とが一致しないと判定した場合（ステップＳＣ−７：Ｎｏ）、通信先行車として認識せず（ステップＳＣ−８）、処理を終了する。

そして、先行車特定部１ｃは、相対位置情報取得部１ａにより取得された相対位置情報に基づく相対位置と、先行車検出部１ｂにより検出された先行車の位置とが一致すると判定した場合（ステップＳＣ−７：Ｙｅｓ）、通信先行車として認識し、先行車の位置を特定し（ステップＳＣ−９）、処理を終了する。

以上で本発明の動作の説明を終える。

［４．本実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態では、自車両と当該自車両前方を走行する他車両との相対位置に関する相対位置情報、および、当該相対位置の誤差に関する誤差情報を取得する相対位置情報取得手段と、自車両の直前を走行する先行車の位置を検出する先行車検出手段と、相対位置情報取得手段により取得された相対位置情報に基づく相対位置と、先行車検出手段により検出された位置と、を比較して、先行車の位置を特定する先行車特定手段と、を有し、相対位置情報取得手段により複数の他車両の相対位置情報が取得された場合、相対位置情報取得手段により取得された相対位置情報に基づく相対位置と、先行車検出手段により検出された位置とを、誤差情報に応じて変化させた閾値を用いて比較して、先行車の位置を特定する。換言すると、本実施形態では、常時通信先行車を判定し、近くに複数台の通信車が存在し、その誤差円が重なる場合には、間違った先行車として判定しないように、自律センサとの比較閾値を小さくして、より厳密な比較一致を行うことで先行車の特定を行う。これにより、比較対象ではない近接通信車の存在を考慮せずに、車車間相対位置とレーダとの比較により先行車を特定する場合に生じる、当該近接通信車を間違って先行車として認識する可能性を減らすことができる。

また、例えば、複数の車両の通信データの中から直接検知している車両を特定する従来の車両特定技術においては、各車の速度の積分値（移動量）の変化（移動量の微分値）と、レーダ等の自律センサによる車間距離の変化の積分値との差を算出し、車両の挙動変化を時系列的に判定することで車両を特定している。しかしながら、本実施形態においては、無線で検出した速度の差（相対速度）を積分して微分した値と、レーダで検出した先行車との相対速度を積分して微分した値とを時系列的に比較しているだけではないため、判定時間を軽減でき、適用範囲も広げることができる。また、本実施形態においては、実際の交通環境、特に、高速道路などの同じ速度で走行している車両が多い場所において、速度だけに基づいて判定しているわけではないため、効率的に１台の車両を特定することができる。

また、本実施形態では、閾値は、誤差情報に基づく誤差が大きいほど、小さくなる。これにより、ＧＰＳによる位置情報の誤差が大きいほど比較の閾値を小さくすることで、判定基準を厳格化して、より厳密に先行車の特定ができる。

以上のように、本発明にかかる先行車位置判定装置は、自動車製造産業に有用であり、特に、車両周辺に存在する物体認識技術等に基づく車両の危険回避制御を実行するのに適している。

１ＥＣＵ
１ａ相対位置情報取得部
１ｂ先行車検出部
１ｃ先行車特定部
１ｄ支援部
２位置信号受信部
３通信部
４自律センサ
５支援装置
６出力装置

Claims

ＧＰＳに基づいて取得された自車両と当該自車両前方を走行する他車両との相対位置に関する相対位置情報、および、当該相対位置の誤差に関する誤差情報を取得する相対位置情報取得手段と、
上記自車両の直前を走行する先行車の位置を検出する先行車検出手段と、
上記相対位置情報取得手段により取得された上記相対位置情報に基づく上記相対位置と、上記先行車検出手段により検出された上記位置と、を比較して、上記先行車の上記位置を特定する先行車特定手段と、
を備え、
上記先行車特定手段は、
上記相対位置情報取得手段により複数の上記他車両の上記相対位置情報が取得された場合、上記相対位置情報取得手段により取得された上記相対位置情報に基づく上記相対位置と、上記先行車検出手段により検出された上記位置とを、上記誤差情報に応じて変化させた閾値を用いて比較して、上記先行車の上記位置を特定し、
上記誤差情報に基づいた他車両の位置誤差円が重なる場合、上記誤差情報に基づく誤差が大きいほど、閾値を小さくすること、
を特徴とする先行車位置判定装置。