JP5611725B2

JP5611725B2 - 物体検知装置

Info

Publication number: JP5611725B2
Application number: JP2010190378A
Authority: JP
Inventors: 研吾小阪; 安藤　宏行; 宏行安藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP2012047609A

Description

本発明は、自車の進行方向前方に電波を送信する送信手段と、前記送信手段が送信した電波の物体による反射波を受信する受信手段と、前記受信手段の受信結果に基づいて自車の進路上の物体を検知する物体検知手段と、前記物体検知手段で検知した物体が自車の走行に対して支障がある障害物であるか否かを判定する障害物判定手段と備える物体検知装置に関する。

レーダー装置で検知した自車の進行方向前方に存在する物体が、自車が支障なく跨ぎ越せる物体（例えば、背の低い落下物）であるか、警報や自動制動のような接触回避操作を行う必要がある物体（例えば、停止した先行車）であるかを判定するものが、下記特許文献１により公知である。

図５は、横軸にレーダー装置が背の低い落下物を検知してからの経過時間をとり、縦軸に自車から物体までの距離およびレーダー装置の受信信号の受信レベルをとったものである。太線は物体までの距離であり、時間の経過と共に減少する。細線は背の低い落下物の受信レベルであり、距離が遠いときは受信レベルのばらつきが所定値以下であり、かつ距離が近くなると、それまで増加していた受信レベルが減少に転じた後、再び増加する特性がある。

上記特許文献１の発明は、
(1) 遠距離で受信レベルのばらつきが所定値以下であること
(2) 近距離で受信レベルが増加から減少に転じたときの減少率が所定値以上であること
の二つの条件が成立したときに、その物体が背の低い落下物であると判定することで、接触を回避する操作を行う必要がある停止した先行車と識別するようになっている。

特許第３９６６６７３号公報

ところで上記従来のものは、落下物が近距離（例えば、１３ｍ）に近づいたときに初めて上記(2) の条件が成立するため、落下物を判定するタイミングが遅れてしまい、その落下物を回避しようとして不必要な接触回避操作が行われてしまう可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、物体検知手段で検知した物体が、そのまま跨いで走行しても特に支障のない物体であるか、接触を回避する必要がある物体であるかを早期に識別できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、自車の進行方向前方に電波を送信する送信手段と、送信手段が送信した電波の物体による反射波を受信する受信手段と、受信手段の受信結果に基づいて自車の進路上の物体を検知する物体検知手段とを備えた物体検知装置において、前記障害物判定手段は、前記受信手段の受信強度をフーリエ変換した周波数成分の周波数が第１閾値よりも大きく、かつ前記周波数成分のパワースペクトルが第２閾値よりも大きい物体を、前記自車の走行に対して支障がある障害物であると判定することを特徴とする物体検知装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第１閾値は前記周波数成分のパワースペクトルのピーク値を有する周波数よりも大きいことを特徴とする物体検知装置が提案される。

請求項１の構成によれば、障害物判定手段は、送信手段が送信した電波の物体による反射波を受信する受信手段の受信強度をフーリエ変換し、その周波数成分の周波数を第１閾値と比較し、かつ前記周波数成分のパワースペクトルを第２閾値と比較する。自車の走行に対して支障がある停止した先行車からの反射波は受信強度が細かく増減するため、その受信強度をフーリエ変換した周波数成分は、周波数が第１閾値よりも大きく、かつパワースペクトルが第２閾値よりも大きくなることがあり、これにより停止した先行車を判定することができる。一方、自車の走行に対して支障がない背の低い落下物からの反射波は受信強度がゆっくりと増減するため、その受信強度をフーリエ変換した周波数成分は、周波数が第１閾値よりも大きく、かつパワースペクトルが第２閾値よりも大きくなることはなく、これにより落下物を先行車と誤認することが避けられる。この判定は自車から先行車までの距離が大きい状態でも可能であるため、障害物を早期に発見して回避操作を的確に行うことができる。

また請求項２の構成によれば、第１閾値は周波数成分のパワースペクトルのピーク値を有する周波数よりも大きいので、背の低い落下物と停止した先行車とを確実に識別することができる。

走行安全装置を搭載した車両の全体構成図。自動制動装置の構成を示す図。制御系のブロック図。作用を説明するフローチャート。落下物の反射波の受信レベルの時間変化を示すグラフ。先行車の反射波の受信レベルの時間変化を示すグラフ。落下物および先行車の反射波の受信レベルの周波数成分の特性を示すグラフ。落下物の反射波の受信レベルのパワースペクトルを距離毎に示すグラフ。先行車の反射波の受信レベルのパワースペクトルを距離毎に示すグラフ。第２閾値を設定方法の説明図。

以下、図１〜図１０に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、四輪の車両Ｖは、エンジンＥの駆動力がトランスミッションＴを介して伝達される駆動輪たる左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、車両Ｖの走行に伴って回転する従動輪たる左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。運転者により操作されるブレーキペダル１は、電子制御負圧ブースタ２を介してマスタシリンダ３に接続される。電子制御負圧ブースタ２は、ブレーキペダル１の踏力を機械的に倍力してマスタシリンダ３を作動させるとともに、制動支援時にはブレーキペダル１の操作によらずに電子制御ユニットＵからの制動指令信号によりマスタシリンダ３を作動させる。ブレーキペダル１に踏力が入力され、かつ電子制御ユニットＵから制動指令信号が入力された場合、電子制御負圧ブースタ２は両者のうちの何れか大きい方に合わせてブレーキ油圧を出力させる。尚、電子制御負圧ブースタ２の入力ロッドはロストモーション機構を介してブレーキペダル１に接続されており、電子制御負圧ブースタ２が電子制御ユニットＵからの信号により作動して前記入力ロッドが前方に移動しても、ブレーキペダル１は初期位置に留まるようになっている。

マスタシリンダ３の一対の出力ポート８，９は油圧制御装置４を介して前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲにそれぞれ設けられたブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲに接続される。油圧制御装置４は４個のブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲに対応して４個の圧力調整器６…を備えており、それぞれの圧力調整器６…は電子制御ユニットＵに接続されて前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに設けられたブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲの作動を個別に制御する。従って、圧力調整器６…によって各ブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲに伝達されるブレーキ油圧を独立に制御すれば、制動時における車輪のロックを抑制するアンチロックブレーキ制御を行うことができる。

電子制御ユニットＵには、車体前方に向けてミリ波を送信し、その反射波に基づいて自車と物体との相対距離、自車と物体との相対速度および自車を基準とした物体の方向を検知するレーダー装置Ｓａと、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの回転数をそれぞれ検知する車輪速センサＳｂ…と、自車のヨーレートを検知するヨーレートセンサＳｃと、ステアリングホイールの操舵角を検知する操舵角センサＳｄとが接続される。前記車輪速センサＳｂ…、ヨーレートセンサＳｃおよび操舵角センサＳｄは運動状態検知手段を構成する。

電子制御ユニットＵは、レーダー装置Ｓａからの信号および各センサＳｂ〜Ｓｄからの信号に基づいて、前記電子制御負圧ブースタ２および油圧制御装置４、並びにドライバーに警報を発するスピーカ、ブザー、チャイム、ランプ等の警報装置１０の作動を制御する。

図３に示すように、レーダー装置Ｓａは、車体前方に向けてミリ波を送信する送信手段Ｍ１と、前記ミリ波が物体に反射された反射波を受信する受信手段Ｍ２とを備える。また電子制御ユニットＵは、物体検知手段Ｍ３と、静止物判定手段Ｍ４と、フーリエ変換手段Ｍ５と、ばらつき判定手段Ｍ６と、障害物判定手段Ｍ７とを備える。

以下、電子制御ユニットＵの物体検知手段Ｍ３、静止物判定手段Ｍ４、フーリエ変換手段Ｍ５、ばらつき判定手段Ｍ６および障害物判定手段Ｍ７の作用の概略を説明する。

物体検知手段Ｍ３は、レーダー装置Ｓａの受信手段Ｍ２の受信結果に基づいて、自車と物体との相対距離、自車と物体との相対速度および自車を基準とした物体の方向を検知する。静止物判定手段Ｍ４は、物体検知手段Ｍ３で検知した物体のうちから静止物、つまり歩道橋、道路標識、ガードレール、路上の落下物、停止した先行車等を判定し、更にその静止物が自車の将来の予想進路上に存在するものであるか否かを判定する。具体的には、受信手段Ｍ２で検知した自車と物体との相対速度が、車輪速センサＳｂ…で検知した自車の車速と一致した場合に、その物体が路面に対して静止した静止物であると判定する。また車輪速センサＳｂ…で検知した自車の車速、ヨーレートセンサＳｃで検知したヨーレート、操舵角センサＳｄで検知した操舵角に基づいて自車の将来の予想進路を推定し、前記静止物が自車の予想進路上に存在するか否かを判定する。

フーリエ変換手段Ｍ５は、受信手段Ｍ２の受信レベルをフーリエ変換する。即ち、時間の関数である受信レベルには種々の周波数の成分が含まれており、それを周波数をパラメータとする周波数成分に変換する。そして周波数成分の周波数が第１閾値以上、かつ周波数成分のパワースペクトルが第２閾値以上の条件が成立したとき、検知された物体が自車と接触する可能性がある物体（例えば、停止した先行車）の可能性があると判定する。

ばらつき判定手段Ｍ６は、受信手段Ｍ２の受信結果のばらつきが小さい物体、つまり反射波の受信レベルの分散が小さい物体を、そのまま跨ぎ越しても支障のない背の低い物体（例えば、高さが１０ｃｍ程度の落下物）の可能性があると判定する。

障害物判定手段Ｍ７は、静止物判定手段Ｍ４、フーリエ変換手段Ｍ５およびばらつき判定手段Ｍ６の判定結果に基づいて、検知された物体が自車と接触する可能性がある物体であるか、そのまま跨ぎ越しても支障のない背の低い物体であるかを判定する。そして自車と接触する可能性がある物体の場合には、警報装置１０を作動させてドライバーに自発的な制動を促し、あるいは電子制御負圧ブースタ２および油圧制御装置４を介して前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲを自動制動して接触の回避や被害軽減を図るが、そのまま跨ぎ越しても支障がない物体の場合には前記安全装置２，４，１０の不要な作動を回避してドライバーの違和感を防止する。

次に、本発明の実施の形態の作用を、図４のフローチャートおよび図５〜図９のグラフを用いて詳細に説明する。

先ず、図４のフローチャートのステップＳ１で、レーダー装置Ｓａの受信手段Ｍ２の受信結果に基づいて自車と物体との相対距離、自車と物体との相対速度および自車を基準とした物体の方向を検知する。続くステップＳ２で、前記ステップＳ１で検知した物体のうちから、相対速度が自車の車速に等しい物体を静止物として抽出する。続くステップＳ３で、前記ステップＳ２で抽出した物体のうちから、自車の車速、ヨーレートおよび操舵角に基づいて予測した自車の将来の予想進路上に存在する物体を更に抽出する。このとき、自車の車速、ヨーレートおよび操舵角に基づいて自車の将来の予想進路を推定する代わりに、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で検知した道路の白線に基づいて自車の将来の予想進路を推定することも可能である。

続くステップＳ４で、自車の将来の予想進路上に存在する静止物毎に受信手段Ｍ２の受信レベルをフーリエ変換処理し、ステップＳ５で、フーリエ変換処理後の周波数成分が、周波数が第１閾値以上、かつパワースペクトルが第２閾値以上の条件を満たせば、ステップＳ６で、その物体が自車と接触する可能性がある停止した先行車等の物体であると判断する。

前記ステップＳ５の意味合いは以下の通りである。図５は背の低い落下物の受信レベルの特性を示しており、その受信レベルはゆっくりと増減している。一方、図６は落下物よりも背の高い停止した先行車の受信レベルの特性を示しており、その受信レベルは高い周波数で細かく増減している。従って、図７に示すように、落下物の受信レベルをフーリエ変換した周波数成分は周波数が高い領域は無く、先行車の受信レベルをフーリエ変換した周波数成分は高い領域を持つ。以上のことから、物体の受信レベルをフーリエ変換した周波数成分が、第１閾値以上の周波数領域で第２閾値以上のパワースペクトルを持てば、その物体が停止した先行車等の障害物であると判定することができる。

図８は、落下物の受信レベルを離散フーリエ変換して求めたパワースペクトルを、自車および落下物の距離が２０ｍ、３５ｍ、５０ｍおよび６０ｍの各場合について示している。尚、離散フーリエ変換を用いたため、周波数の分解能は１／Ｔとなる。何れの距離においても、パワースペクトルの特性ラインは、周波数が第１閾値以上、かつパワースペクトルが第２閾値以上の領域（斜線部分参照）に入っておらず、この場合には判定結果が不明（車両が検知されず）となる。

一方、図９は先行車の受信レベルを離散フーリエ変換して求めたパワースペクトルを、自車および先行車の距離が２０ｍ、３５ｍ、５０ｍおよび６０ｍの各場合について示している。この場合には、距離が２０ｍおよび３５ｍでパワースペクトルの特性ラインが斜線の領域に入っており、物体が先行車であると判定される。

図８および図９における横軸（周波数軸）におけるＴは、例えば距離１００ｍで検知を開始してからの時間であり、前記第１閾値は例えば３／Ｔに設定される。

即ち、図１０（Ａ）は、背の低い落下物の受信強度の変化を示すもので、その受信強度は検知開始から単調に増加した後に単調に減少する特性があるため、図１０（Ｂ）に示すように、その波形の含まれる周波数成分は１／Ｔ以下である。よって、図８および図９において、第１閾値を１／Ｔよりも充分に大きい３／Ｔに設定することで、背の低い落下物と停止した先行車とを確実に識別することができる。

尚、第２閾値は停止した先行車を確実に識別し得るように実験的に設定することができる。

このように、自車の走行に対して支障がある停止した先行車からの反射波は受信強度が細かく増減するため、その受信強度をフーリエ変換した周波数成分は、周波数が第１閾値よりも大きく、かつパワースペクトルが第２閾値よりも大きくなることがあり、これにより停止した先行車を判定することができる。一方、自車の走行に対して支障がない背の低い落下物からの反射波は受信強度がゆっくりと増減するため、その受信強度をフーリエ変換した周波数成分は、周波数が第１閾値よりも大きく、かつパワースペクトルが第２閾値よりも大きくなることはなく、これにより落下物を先行車と誤認することが避けられる。この判定は自車から先行車までの距離が大きい状態（例えば、３５ｍ）でも可能であるため、障害物を早期に発見して回避操作を的確に行うことができる。

続くステップＳ７で、前記ステップＳ３で抽出した物体のうちから、自車との相対距離が２０ｍ〜１００ｍの領域における受信レベルのばらつき（例えば、分散）が第３閾値以下の物体を、背の低い静止物の可能性がある物体として抽出する。尚、レーダー装置Ｓａによる物体の検知は１００ｍｓｅｃの周期で行われ、相対距離が近づく間に数回以上の検知が行われることになるが、本実施の形態の場合、そのまま跨ぎ越しても支障がない背の低い落下物等の物体であるか否かの判断の信頼性を高めるため、前記受信レベルのばらつきが所定回数（例えば１回）以上第３閾値を越えたときは、そのまま跨ぎ越しても支障がない背が低い静止物だと判断しないようにしており、更に相対距離が２０ｍ〜１００ｍの間で受信レベルのばらつきが第３閾値以下であったものを背が低い静止物の可能性がある物体として抽出するようにしている。

続くステップＳ８で、前記ステップＳ７で抽出した背の低い静止物の可能性がある物体のうちから、そのまま跨ぎ越しても支障のない物体を抽出する。その物体の判定は、自車との相対距離が１０ｍ前後の領域に達したときの受信レベルの減少率を第４閾値と比較し、受信レベルの減少率が第４閾値以上であれば、前記背の低い静止物が跨ぎ越しても支障のない背の低い小型の静止物であると判定し、ステップＳ９で、安全装置２，４，１０の作動を中止あるいは緩和する。一方、前記ステップＳ８で、受信レベルの減少率が第４閾値未満であれば、ステップＳ１０で、物体が車両であると判定して安全装置２，４，１０を作動させる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では受信レベルをフーリエ変換した結果から停止した先行車を判定する手法と、受信レベルのばらつきおよび減少率から背の低い落下物を判定する手法とを併用しているが、前者の手法だけを採用することができる。

Ｖ自車
Ｍ１送信手段
Ｍ２受信手段
Ｍ３物体検知手段
Ｍ７障害物判定手段

Claims

自車（Ｖ）の進行方向前方に電波を送信する送信手段（Ｍ１）と、
前記送信手段（Ｍ１）が送信した電波の物体による反射波を受信する受信手段（Ｍ２）と、
前記受信手段（Ｍ２）の受信結果に基づいて自車（Ｖ）の進路上の物体を検知する物体検知手段（Ｍ３）と、
前記物体検知手段（Ｍ３）で検知した物体が自車（Ｖ）の走行に対して支障がある障害物であるか否かを判定する障害物判定手段（Ｍ７）とを備える物体検知装置において、
前記障害物判定手段（Ｍ７）は、前記受信手段（Ｍ２）の受信強度をフーリエ変換した周波数成分の周波数が第１閾値よりも大きく、かつ前記周波数成分のパワースペクトルが第２閾値よりも大きい物体を、前記自車（Ｖ）の走行に対して支障がある障害物であると判定することを特徴とする物体検知装置。
前記第１閾値は前記周波数成分のパワースペクトルのピーク値を有する周波数よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の物体検知装置。