JP5846109B2 - 衝突判定装置及び衝突回避システム - Google Patents

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Description

本発明は、自車両と物標との衝突可能性を判定する衝突判定装置及び自車両と物標との衝突を回避する衝突回避システムに関する。
従来、画像センサを用いて自車両の前方に存在する物標を検出し、自車両と衝突する可能性を判定する技術が知られている。例えば、特許文献１記載の技術は、画像センサで撮像した撮像画像に基づき、自車両の前方に存在する物標が自車両に到達するまでの時間ＴＴＣを算出し、ＴＴＣが閾値以下であれば、自車両と衝突する可能性が高いと判定し、その物標を監視対象とする。
特開２００６−９９１５５号公報
他の車両、歩行者等の物標は、自車両の存在に気付けば、通常、自車両を回避する動作を行うため、自車両と衝突する可能性は低くなる。一方、物標が自車両の存在に気付かない場合は、自車両を回避する動作を行わない可能性があり、自車両と衝突する可能性が高くなる。
上記のとおり、物標の状況に応じ、物標と自車両とが衝突する可能性は変化するが、従来の技術では、物標と自車両との距離等が所定の条件を満たせば、一律に衝突する可能性が高いと判定していた。そのため、実際には物標と自車両とが衝突する可能性が低い状況であるにもかかわらず、衝突の可能性が高いと判定してしまうことがあった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、状況に応じて適切に衝突可能性を判定できる衝突判定装置及び衝突回避システムを提供することを目的とする。
本発明の衝突判定装置は、自車両を基準とする物標の方位を検出する方位検出手段と、物標の方位の経時的な変化量を検出する変化量検出手段と、物標の方位の経時的な変化量が所定値以下であることを条件として、物標と自車両との衝突可能性を判定する判定手段とを備える。
本発明の衝突判定装置は、物標の方位の経時的な変化量が所定値以下である場合（すなわち、自車両と物標がそのまま進行すれば両者が衝突する場合）、衝突可能性を判定する。そのため、本発明の衝突判定装置は、判定を行う必要がある場合に、衝突可能性を判定することができる。
また、本発明の衝突判定装置は、自車両の移動方向と物標の移動方向とが成す角度θを算出する角度算出手段を備え、角度θの絶対値が小さいほど、衝突可能性を高く判定する。角度θの絶対値が小さいほど、物標は自車両の存在に気付き難く、衝突可能性が高い状況であるが、本発明の衝突判定装置は、上記のとおり、角度θの絶対値が小さいほど衝突可能性を高く判定するので、物標の状況（角度θ）に応じて、衝突可能性を適切に判定することができる。
車載システム１の構成を表すブロック図である。 自車両１０１におけるＥＣＵ３、ミリ波センサ９、及び画像センサ１１の配置を表す説明図である。 車載システム１が実行する処理の全体を表すフローチャートである。 車載システム１が実行する物標の方位に関する演算を表すフローチャートである。 車載システム１が実行する角度θに関する演算を表すフローチャートである。 車載システム１が実行する歩行者の顔向きに関する演算を表すフローチャートである。 車載システム１が実行する物標の種類に関する演算を表すフローチャートである。 衝突可能性を判定するために使用するマップを表す説明図である。 衝突可能性が存在する場合における自車両と物標との位置関係を表す説明図である。 角度θの定義を表す説明図である。 車載システム１が実行する物標の速度に関する演算を表すフローチャートである。
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
１．車載システム１の構成
図１及び図２に基づき、車載システム１の構成を説明する。自車両１０１に搭載される車載システム１は、ＥＣＵ３、及びセンサ部５を備え、それらは車内ネットワーク７により接続している。
ＥＣＵ３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周知の構成を有しており、後述する処理を実行する。また、前記ＲＯＭには、後述する処理を実行するプログラムが記憶されている。
センサ部５は、ミリ波センサ９、画像センサ１１、レーザーセンサ１３、及び赤外線センサ１５を備えている。ミリ波センサ９は、図２に示すとおり、自車両１０１の前部に取り付けられている。ミリ波センサ９は、ＦＭＣＷ方式のいわゆる「ミリ波レーダ」として構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信して、そのミリ波を反射した物標の存在、方位、及び距離を検出することができる。
ミリ波センサ９がミリ波を送信する範囲は、自車両１０１の周囲（前方、側方、斜め後方を含む）に存在する物標（例えば、他の車両、歩行者、バイク、自転車等）を含むことができる範囲である。
画像センサ１１は、図２に示すとおり、フロンドシールド１０３の上端付近に取り付けられている。画像センサ１１は、周知の構成を有するカメラであり、自車両１０１の周囲の風景を撮像することができる。画像センサ１１の撮像範囲は、自車両１０１の周囲（前方、側方、斜め後方を含む）に存在する物標（例えば、他の車両、歩行者、バイク、自転車等）を含むことができる範囲である。
レーザーセンサ１３及び赤外線センサ１５はそれぞれ周知の構成を有するセンサである。これらのセンサも、ミリ波センサ９と同様に、自車両１０１の周囲（前方、側方、斜め後方を含む）に存在する物標（例えば、他の車両、歩行者、バイク、自転車等）を検出することができる。
また、ＥＣＵ３は、自車両１０１が備えるアクセル（スロットル）１０５、ブレーキ１０７、ステアリング１０９、シートベルト１１１、ＬＥＤランプ１１３、及びブザー１１５と、車内ネットワーク７により接続しており、これらを制御できる。
なお、車載システム１は、衝突判定装置、衝突回避装置、及び衝突回避システムの一実施形態である。ＥＣＵ３及びセンサ部５は、方位検出手段、角度算出手段、物標判別手段、及び特定条件充足判断手段の一実施形態である。ＥＣＵ３は、変化量検出手段、判定手段、及び衝突回避装置の一実施形態である。
また、自車両１０１は、車載システム１の他に、周知の構成（例えば、自車両１０１の位置を取得できるナビゲーションシステム、車速センサ、ヨーレートセンサ等）を備える。
２．車載システム１が実行する処理
車載システム１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を図３〜図１０に基づき説明する。図３のステップ１では、物標の方位に関する演算を行う。この演算を図４のフローチャートに基づき詳しく説明する。
図４のステップ１１では、ミリ波センサ９を用いて、自車両１０１の外に存在する物標（例えば、他の車両、歩行者、バイク、自転車等）を検出し、自車両１０１の前端を基準とする、その物標の方位を演算により求める。なお、物標の方位の演算には、ミリ波センサ９に代えて、またはそれに加えて、画像センサ１１、レーザーセンサ１３、及び赤外線センサ１５のうちの１以上を用いてもよい。
ステップ１２では、過去ｎ回の前記ステップ１１の処理によって検出した物標の方位における変化量（物標の方位の経時的な変化量）を演算により求める。なお、前記ｎは適宜設定でき、例えば、２、３、４・・・とすることができる。
図３のフローチャートに戻り、ステップ２では、物標の方位が一定であるか否かを判断する。前記ステップ１２で求めた、物標の方位における変化量が所定の閾値以下であれば、物標の方位は一定であると判断してステップ３に進む。一方、物標の方位における変化量が閾値を越えていれば、物標の方位は一定ではないと判断してステップ１に戻る。
ステップ３では、角度θに関する演算を実行する。この演算を図５のフローチャートに基づいて説明する。ステップ２１では、前記ステップ１にて方位に関する演算を実行した物標の移動方向を算出する。この移動方向とは、静止系（道路面）に対する移動方向である。物標の移動方向を算出するには、まず、自車両１０１を基準とした物標の相対的な方位、及び自車両１０１から物標までの距離を所定時間ごとに繰り返し取得し、そこから、自車両１０１を基準とする物標の相対的な移動方向Ｄ1を算出する。次に、静止系に対する自車両１０１の移動方向D2を周知の方法で算出し、最後に、移動方向Ｄ1と移動方向Ｄ2を用いて、静止系に対する物標の移動方向Ｄ3を算出する。
ステップ２２では、前記ステップ２１で算出した、物標の移動方向Ｄ3と、自車両１０１の移動方向Ｄ2とを対比して、それらが成す角度θを算出する。ここで、自車両１０１を鉛直上方から見たとき、角度θは、図１０に示すように、物標の移動方向Ｄ3と自車両１０１の移動方向Ｄ2とが一致する場合が０度であり、自車両１０１の移動方向Ｄ2に対し物標の移動方向Ｄ3が時計回りに回転したとき正の値となり、反時計回りに回転したとき負の値となる。
ステップ２３では、角度θの絶対値が複数の区分のうち、どこに該当するかを判断する。すなわち、角度θが−３０〜３０度である場合はステップ２４に進み、角度θが３０〜９０度、又は−９０〜―３０度である場合はステップ２５に進み、角度θが９０〜１８０度、又は−１８０〜−９０度である場合はステップ２６に進む。
ステップ２４では物標移動方向変化可能性を小に設定し、ステップ２５では物標移動方向変化可能性を中に設定し、ステップ２６では物標移動方向変化可能性を大に設定する。
図３のフローチャートに戻り、ステップ４では、歩行者の顔向きに関する演算を実行する。この演算を図６のフローチャートに基づき説明する。図６のステップ３１では、前記ステップ１にて方位に関する演算を実行した物標の種類が歩行者であるか否かを判断する。その判断は画像センサ１１を用いて行うことができる。すなわち、画像センサ１１を用いて物標を撮像し、その撮像画像においてパターンマッチングを行い、歩行者に該当するパターンが認識できれば歩行者であると判断し、歩行者に該当するパターンが認識できなければ歩行者ではないと判断する。物標の種類が歩行者であると判断した場合はステップ３２に進み、歩行者ではないと判断した場合は図６の処理を終了して図３のステップ５に進む。
ステップ３２では、画像センサ１１を用いて歩行者の顔を撮像し、その撮像画像においてパターンマッチングを行い、歩行者の顔向きを推定する。
ステップ３３では、前記ステップ３２で推定した顔向きが、自車両１０１の方に向いている（歩行者の視線が自車両１０１に向けられた）か否かを判断する。歩行者の顔向きが自車両１０１の方に向いている場合はステップ３４に進み、自車両１０１の方に向いていない場合はステップ３５に進む。
ステップ３４では、前記ステップ２４〜２６で設定した物標移動方向変化可能性が何であるかによらず、物標移動方向変化可能性を大に補正する。ステップ３５では、前記ステップ２４〜２６で設定した物標移動方向変化可能性をそのまま維持する（補正しない）。
図３のフローチャートに戻り、ステップ５では、物標の種類に関する演算を実行する。この演算を図７のフローチャートに基づき説明する。
図７のステップ４１では、物標の種類を判定する。すなわち、前記ステップ３１において物標の種類を歩行者と判定している場合はそのまま歩行者と判定し、歩行者ではないと判定している場合は、さらに、(i)バイク又は自転車、(ii)他の車両、のうちのどちらであるかを判定する。
判定には、画像センサ１１を用いて物標を撮像し、その撮像画像においてパターンマッチングを行う方法や、ミリ波センサ９の反射強度に基づく方法を用いることができる。物標の種類を歩行者と判定した場合はステップ４３に進み、物標の種類をバイク又は自転車と判定した場合はステップ４４に進み、物標の種類を他の車両と判定した場合はステップ４５に進む。
ステップ４３では物標移動方向変化しやすさ度を高に設定し、ステップ４４では物標移動方向変化しやすさ度を中に設定し、ステップ４５では物標移動方向変化しやすさ度を低に設定する。
図３のフローチャートに戻り、ステップ６では、衝突可能性演算を実行する。ＥＣＵ３は、それが備えるＲＯＭに、図８に示すマップ、すなわち、物標移動方向変化可能性と、物標移動方向変化しやすさ度とを入力すれば、それらに対応する衝突可能性（高、中、低のいずれか）を出力するマップを備えている。このマップにおいて、物標移動方向変化しやすさ度が同じであれば、物標移動方向変化可能性が低いほど、衝突可能性は高くなる。また、このマップにおいて、物標移動方向変化可能性が同じであれば、物標移動方向変化しやすさ度が低いほど、衝突可能性は高くなる。
本ステップ６では前記ステップ２４〜２６、３４で設定した物標移動方向変化可能性と、前記ステップ４３〜４５で設定した物標移動方向変化しやすさ度とを図８に示すマップに入力して、対応する衝突可能性を取得する。
車載システム１は、前記ステップ６で取得した衝突可能性（衝突判定装置の判定結果）に応じて、衝突回避処理を実行する。衝突回避処理としては、アクセル１０５を緩める処理、ブレーキ１０７をかける処理、ブレーキ１０７の制動力を高める処理、ステアリング１０９を操作して自車両１０１の移動方向を変更する処理、シートベルト１１１の締め付け力を高める処理、ＬＥＤランプ１１３を点灯又は点滅させる処理、ブザー１１５を鳴らす処理等がある。その他にも、物標との衝突を避けるために有効である処理を適宜用いることができる。
衝突回避処理の程度は、衝突可能性が高いほど強くなる。例えば、衝突可能性が高いほど、上述した各処理のうち、実行する処理の数が増す。また、衝突可能性が高いほど、上述した各処理の強度（例えば、ブレーキ１０７の制動力、ステアリング１０９の操舵角度、シートベルト１１１の締め付け力、ＬＥＤランプ１１３の照度、ブザー１１５の音量等）が増す。
３．車載システム１が奏する効果
（１）車載システム１は、物標の方位の経時的な変化量が所定の閾値以下である場合、衝突可能性を判定する。ここで、物標の方位の経時的な変化量が所定の閾値以下である場合とは、自車両１０１と物標とが衝突する可能性がある場合に該当する。このことを図９に基づき説明する。
図９において、自車両Ｓは直進しており、時刻ｔ0、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4において、それぞれ、位置Ｐs1、Ｐs2、Ｐs3、Ｐs4に存在する。
また、物標Ａは、その進行方向が自車両Ｓの進行方向と角度θA（０度＜θA＜３０度）を成す方向に直進しており、時刻ｔ0、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4において、それぞれ、位置ＰA1、ＰA2、ＰA3、ＰA4に存在する。
また、物標Ｂは、その進行方向が自車両Ｓの進行方向と角度θB（３０度＜θB＜９０度）を成す方向に直進しており、時刻ｔ0、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4において、それぞれ、位置ＰB1、ＰB2、ＰB3、ＰB4に存在する。
また、物標Ｃは、その進行方向が自車両Ｓの進行方向と角度θC（９０度＜θB＜１８０度）を成す方向に直進しており、時刻ｔ0、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4において、それぞれ、位置ＰC1、ＰC2、ＰC3、ＰC4に存在する。
ここで、Ｐs4、ＰA4、ＰB4、ＰC4は同一位置であり、自車両Ｓ、物標Ａ、Ｂ、Ｃは時刻ｔ4において衝突する。この場合、図９から明らかなように、自車両Ｓを基準とする物標Ａ、Ｂ、Ｃの方位は、時刻ｔ0、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4のいずれにおいても一定である。すなわち、図９に示すように、自車両Ｓを基準とする物標Ａ、Ｂ、Ｃの方位が経時的に変化しない場合は、そのままゆけば、自車両Ｓと物標Ａ、Ｂ、Ｃとが衝突する場合に該当する。
よって、車載装置システム１は、物標の方位の経時的な変化量が所定の閾値以下であることを条件として衝突可能性を判定することにより、自車両１０１と物標との衝突可能性が存在する場合に衝突可能性の高低を判定することができる。
（２）車載システム１は、自車両１０１の移動方向と物標の移動方向とが成す角度θの絶対値が小さいほど、物標移動方向変化可能性を小さく設定し、その結果、衝突可能性を高く判定する。角度θの絶対値が小さいほど、物標から見て自車両１０１が死角に入りやすく（物標は自車両１０１の存在に気付き難く）、衝突可能性が高い状況であるが、車載システム１は、上記のとおり、角度θの絶対値が小さいほど、衝突可能性を大きく判定するので、物標の状況（角度θ）に応じて、衝突可能性を適切に判定することができる。
（３）物標の種類によって移動方向の変え易さ（例えば、移動方向を変える処理を開始してから、実際に移動方向が変わるまでの時間差、あるいは、移動方向の変化速度）には差があり、例えば、歩行者は最も移動方向を変え易く、車両は最も移動方向を変え難く、バイク又は自転車はそれらの中間である。移動方向を変え易い物標であるほど、自車両１０１との衝突を回避することが容易となり、実際の衝突可能性は低くなる。
車載システム１は、物標の種類を判別し、角度θに加え、物標の種類も用いて、衝突可能性を判定する。具体的には、物標の種類が移動方向を変え易い物標であるほど、衝突可能性を低く判定する。そのことにより、物標の種類に応じて衝突可能性を適切に判定することができる。
（４）物標の種類が歩行者であり、その歩行者の視線が自車両１０１に向けられた場合、歩行者は自車両１０１の存在に気付き、衝突を回避する動作を行う可能性が高いので、実際の衝突可能性は低くなる。車載システム１は、物標の種類が歩行者であり、且つ歩行者の視線が自車両１０１に向けられた場合、物標移動方向変化可能性を大に補正し、その結果、衝突可能性が低く判定され易くなる。そのことにより、物標の種類及び状況に応じて衝突可能性を適切に判定することができる。
（５）車載システム１は、物標の状況に応じて判定した衝突可能性（衝突判定装置の判定結果）に応じて衝突回避処理の内容を変えるので、衝突回避処理を適切に実行することができる。
４．変形例
（１）車載システム１は、前記ステップ４における歩行者の顔向きに関する処理を行わなくてもよい。この場合、前記ステップ２４〜２６で設定された物標移動方向変化可能性を補正することなく、前記ステップ６における衝突可能性演算において使用することができる。
（２）車載システム１は、前記ステップ５における物標の種類に関する演算を行わなくてもよい。この場合、前記ステップ６における衝突可能性演算では、物標移動方向変化可能性のみに基づいて、衝突可能性を判定することができる。例えば、物標移動方向変化可能性が低であれば衝突可能性を高と判定し、物標移動方向変化可能性が中であれば衝突可能性を中と判定し、物標移動方向変化可能性が高であれば衝突可能性を低と判定することができる。
（３）前記ステップ２３では、角度θを３つに区分しているが、この区分数はそれ以外の複数ｍ（例えば、ｍ＝２、４、５、６・・・）であってもよい。そして、それぞれの区分に応じて、物標移動方向変化可能性を設定することができる。この場合、衝突可能性の段階数も、角度θの区分数に応じて適宜設定できる。
（４）前記ステップ５では、物標の種類に関する処理の代わりに、図１１に示す、物標の速度に関する処理を実行してもよい。この物標の速度に関する処理では、ステップ５１において物標の速度を検出し、ステップ５２では、検出した速度が、低速（例えば３０ｋｍ／ｈ未満）、中速（例えば３０〜６０ｋｍ／ｈ）、高速（例えば６０ｋｍ／を越える速度）のうちのいずれであるかを判断する。
低速の場合はステップ５３に進んで物標移動方向変化しやすさ度を高に設定し、中速の場合はステップ５４に進んで物標移動方向変化しやすさ度を中に設定し、高速の場合はステップ５５に進んで物標移動方向変化しやすさ度を低に設定する。すなわち、物標の速度が高いほど、物標移動方向変化しやすさ度を低く設定する。
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、車載システム１は、物標が自車両１０１に気付く可能性に影響を与える種々の要因（例えば、車外の明るさ、天候（雨、雪、霧等の有無や濃さ）等）を検出し、その検出結果に応じて衝突可能性を補正してもよい。
１・・・車載システム、３・・・ＥＣＵ、５・・・センサ部、
７・・・車内ネットワーク、９・・・ミリ波センサ、１１・・・画像センサ、
１３・・・レーザーセンサ、１５・・・赤外線センサ、１０１・・・自車両、
１０３・・・フロンドシールド、１０５・・・アクセル、
１０７・・・ブレーキ、１０９・・・ステアリング、
１１１・・・シートベルト、１１３・・・ＬＥＤランプ、
１１５・・・ブザー、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・物標

Claims (4)

  1. 自車両を基準とする物標の方位を検出する方位検出手段（３、５）と、
    前記物標の方位の経時的な変化量を検出する変化量検出手段（３）と、
    自車両の移動方向と前記物標の移動方向とが成す角度θを算出する角度算出手段（３、５）と、
    前記物標の方位の経時的な変化量が所定値以下であることを条件として、前記物標と自車両との衝突可能性を判定する判定手段（３）と、
    前記物標の種類を判別する物標判別手段（３、５）と、
    を備え、
    前記判定手段は、前記角度θの絶対値が小さいほど、前記衝突可能性を高く判定し、前記物標の種類が歩行者である場合は、前記物標の種類が車両である場合に比べ、前記衝突可能性を低く判定することを特徴とする衝突判定装置（１）。
  2. 前記物標の種類が歩行者であり、且つ前記歩行者の視線が自車両に向けられたという特定条件が充足されたか否かを判断する特定条件充足判断手段（３、５）を備え、
    前記判定手段は、前記特定条件が充足された場合、前記特定条件が充足されなかった場合よりも、前記衝突可能性を小さく判定することを特徴とする請求項１に記載の衝突判定装置。
  3. 前記判定手段は、前記物標の速度が高いほど、前記衝突可能性を高く判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の衝突判定装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝突判定装置と、
    前記衝突判定装置の判定結果に応じて衝突回避処理を実行する衝突回避装置（１）と、
    を備えることを特徴とする衝突回避システム（１）。
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