JP6533040B2 - レーダセンサ使用による対象物特定方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダセンサを使って対象物を特定する技術に関し、特に、本発明は、近接領域内で交差する対象物を特定する方法に関する。

自動車は、１つ以上の対象物を検知するためにレーダセンサを駆使する。その検知のためにレーダセンサはレーダ信号を発出し、これが対象物で反射され、レーダセンサに送り返される。レーダセンサに突き当たる反射信号は、発出された信号と関連づけられ、これで対象物が検知できる。好ましくは、ここで、レーダセンサを基準として対象物の離隔距離及び／又は速度を求めることができる。この種のシステムは、特に、例えば先行車に対する自車の所定の車間距離を守るものとするドライバーアシストシステムの枠内で使用することができる。他の例では、このシステムが、自動車を自律的または一部自律的に運転できるようにするアシストシステムに含まれている。

使用されるレーダセンサは、通常、レーダセンサから数メートル離れた近接領域内の対象物を特定するのに適していない。近接領域内の対象物を検知するためには、通常、他のセンサ、例えば超音波センサ又はビデオカメラが使用される。それでも、特に、自動車の移動方向と交差する可動対象物については近接領域を監視することが望ましいと言える。例えば機関車の場合、機関士が運転席から機関車の直前にある領域を見通すことができないことは多い。人が線路を横切る間の機関車の衝突を通常のレーダセンサで未然に防ぐことはできない。例えばストップ・アンド・ゴー交通において自動車の自動発進を助けるアシストシステムであっても、例えば先行車との車間距離が保たれているか否か特定するために近接領域を走査しなければならない。

それゆえ、本発明の課題は、通常のレーダセンサをベースにして機能し、自動車の近接領域内の対象物を特定するための方法、コンピュータプログラムプロダクト、及び装置を提供することである。

この課題は、発明通り、独立請求項の対象によって解決される。従属請求項が、本発明の好ましい実施形態を再現する。

自動車がレーダセンサを包含する。自動車の周囲が、レーダセンサから所定の最小離隔距離以上離れた遠隔領域と、レーダセンサと遠隔領域の間にある近接領域とに分けられている。近接領域内で交差する対象物を特定する発明通りの方法は、レーダセンサを使って遠隔領域を走査するステップ、レーダセンサから発出されたレーダ信号の反射に基づき遠隔領域内の対象物を検知するステップ、及び、先に検知された遠隔領域内の対象物がレーダセンサを使ってもはや検知できなくなった時、近接領域内の交差する対象物を特定するステップを包含する。

これで、対象物は、対象物自体がレーダセンサを使って全く検知できなくなったとしても、他の対象物に自らの影を投じることから、例えば自らの広がり、移動速度又は移動方向を基準として特定される。遠隔領域内の対象物の特定結果から近接領域内の対象物を推定できるので、通常のレーダセンサをその物理的な最小到達範囲又は製品固有の最小到達範囲の中にセットすることが可能である。これで、中の対象物が特定できる自動車周囲領域を他のセンサなしでも拡げることができる。対象物が特定できるのは、特に、それがレーダ信号の発出方向に対して横向き又は斜めの方向に移動する時である。信号発出方向は、自動車の移動方向と重なってよい。これで、対象物は、移動中の自動車でも停止中の自動車でも検知できることになる。

有利なことに、近接領域内の対象物はすでに１回だけの計測に基づき検知することができる。通常、遠く離れた対象物の検知のために必要であるような前後数回の計測に則して対象物を確定させる手間は省略できる。これで、自動車に近接する特に事故の危険性が高い領域を交差する対象物が存在するか否か、極めて迅速に調べることができる。

好ましい一実施形態では、自動車にとって関連ありと評価される遠隔領域内の対象物だけを検知する。遠隔領域内の対象物が各々どのように関連があるかは、特に、計測の良否、自動車を基準とする対象物の移動状態又はその位置から明らかとなる。関連なしと特定された対象物をはねることにより、対象物がレーダセンサで検知できるか否か、より的確に特定できるようになる。そうすることで、本発明による方法の空間的分解度を高めることができる。

一実施形態では、もはや検知できない遠隔領域内の対象物の数が所定の速度で変わる時、近接領域内の対象物を特定する。これは、遠隔領域内の対象物の数の推移の微分割合を考察することに相当する。この数がゆっくり変わる場合は（例えばカーブ走行中に見られるように）、近接領域内の対象物の特定を間違えることにつながり得ない。それだけ、特定のクオリティは向上していると言える。

近接領域内の対象物は、先に検知された対象物が所定の割合でもはや検知できなくなった時も特定することができる。それで、遠隔領域内の対象物について統計的評価を下すことができ、そこから近接領域内の対象物を推定することができる。ここでは、遠隔領域内の対象物の空間分布を考慮しないままでよい。それでいっそう、近接領域内の対象物特定の精度が向上することになる。

近接領域内の対象物はまた、所定の回数の走査全体にわたってもはや検知できない対象物の数の総和が所定の閾値を超えた時も特定することができる。これは、検知可能な対象物の数の積分割合を考察することに相当する。これで、近接領域内の対象物は特に早期に特定できることになる。

また、近接領域内の対象物をできる限り迅速かつ的確に特定するために、検知可能な対象物の数の微分割合と積分割合と相対数を組み合わせた形を考察することもできる。

更に、自動車の走行状況を特定し、この走行状況に則して近接領域内の対象物を特定することができる。これは状況評価に相当し、すでに他の理由から自動車の周囲を走査するために実施できる方法である。ここでは、特に、走行状況から導き出すことのできる経験則と経験値を対象物の特定に活かすことができる。

発明通りのコンピュータプログラムプロダクトは、このコンピュータプログラムプロダクトが処理装置上で進行するか、コンピュータ読み取り可能なデータキャリヤに記憶されている時、述べた方法を実行するプログラムコード手段を包含する。

自動車の周囲にある対象物を特定する発明通りの装置は、レーダセンサから所定の最小離隔距離以上離れた遠隔領域を走査するレーダセンサと、このレーダセンサから発出されたレーダ信号の反射に基づき遠隔領域内の対象物を検知する処理装置を包含する。ここで、処理装置は、先に検知された遠隔領域内の対象物がレーダセンサを使ってもはや検知できなくなった時、レーダセンサと遠隔領域の間にある近接領域内の交差する対象物を特定すべく装備されている。

ここで、レーダセンサは、好ましくは周波数変調連続波レーダ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）を包含する。これにより、遠く離れた対象物の離隔距離と相対速度を高い分解度で特定できるようになっている。

好ましくは、レーダセンサは、遠隔領域内の対象物を走査すべく装備されており、ここで、遠隔領域はレーダセンサから約４ｍの最小離隔距離の位置から始まる。遠隔領域より近い位置にある対象物からの反射は、通常、すでに信号処理の段階で選り分けられる。

以下、本発明を添付図面に則して詳細に説明する。

レーダセンサを搭載した自動車を示す。 図１の自動車における対象物特定の方法のフローチャートを示す。 図１の自動車において検知できる遠隔領域内の対象物の数の推移を示す。

図１は、車内電気系統に据え付けられた装置１１０を持つ自動車１０５からのシステム１００を示す。装置１１０は、レーダセンサ１１５、処理装置１２０及びオプションのメモリ１２５を包含する。自動車は、特に乗用車又はトラックであってよく、又は、レール車両であってもよい。

レーダセンサ１１５は、自動車の周囲１３０を走査すべく装備されている。この目的のため、レーダセンサ１１５は、好ましくは自動車１０５の移動方向と重なる縦軸１３５に沿ってレーダ信号を発出すべく装備されている。自動車１０５の周囲１３０に、レーダ信号を反射してレーダセンサ１１５に送り返す対象物が存在してよい。レーダセンサ１１５から所定の最小距離、例えば約４ｍ以上離れた遠隔領域１７０には、例えば６つの対象物１４０〜１６５が存在する。遠隔領域１７０とレーダセンサ１１５の間にある近接領域１７５には、例示的に人物として描かれた更なる対象物１８０が存在する。

対象物は、全体として、計測可能な対象物１８０と追跡可能な対象物１８０の間で区別される。先ず、対象物１８０を計測するために対象物１８０の反射信号を検知しなければならない。相異なる時点で行われた複数回の計測の結果の分析評価により、対象物１８０を次に追跡することもできる。通常のシステムは、動作時、追跡可能な対象物１８０しか相手にしない。対象物１８０が近接領域内に存在する場合、計測は可能であるが、追跡は不可能である。例えば、使える計測周期が対象物１８０の計測を十分な回数実行するには短すぎるという場合がある。計測周期は、対象物１８０がレーダセンサ１１５を基準として移動する時の速度と、対象物１８０の移動コースの方向におけるレーダセンサ１１５の速度によって決められている。衝突回避の方策をなお首尾よく実行できるようにするためには、対象物１８０が適時に検知されることを確実にしなければならない。例えば横断する歩行者との衝突を回避しようとする自動車１０５の周辺域では、追跡を可能にする遠隔領域が、通常、レーダセンサ１１５から約４ｍの距離をおいたところから始まる。

レーダセンサ１１５の検知範囲は、縦軸１３５を包含する所定の部分円の中にある対象物に局限されることがあり得る。６番目の対象物１６５は検知範囲の外にあり、レーダセンサ１１５により検知されないままであり得る。対象物の検知の可能性は、そのレーダセンサ１１５からの離隔距離によって更に局限されることがあり得る。近接領域１７５内の対象物１８０からの反射レーダ信号は、計測技術上分析評価できないことがあり、又は、他の理由から処理中にはねられることがあるので、対象物１８０の位置又は速度を特定しようとしても、対象物自体をレーダセンサ１１５で検知できないことがある。

近接領域１７５内の対象物１８０が交差する、つまり、縦軸１３５に対して横向き又は鋭角に移動することを特定するためには、対象物１４５〜１６０を周期的に特定し、これら対象物１４５〜１６０についての固有の情報を例えばメモリ１２５に保存することにより、検知された対象物１４５〜１６０を追跡することができる。対象物１８０が横側から近接領域１７５の中に入ってくると、レーダセンサ１１５から見て対象物１８０の後方にある対象物１４０〜１５０は、遠隔領域１７０内にあるにも拘らず、検知することができない。対象物１４０〜１５０に影を投じることから、処理装置１２０は対象物１８０を推定できる。ここで、レーダセンサ１１５により対象物１８０を計測技術上検知する必要はない。

図２は、図１の自動車１０５の車内電気系統に設けられたレーダセンサ１１５の近接領域１７５内の交差する対象物１８０を特定する方法２００のフローチャートを示す。本方法２００は、特に処理装置１２０において実行すべく設定されている。第１のステップ２０５において、レーダセンサ１１５を使ってレーダ信号を発出する。次のステップ２１０において、発出されたレーダ信号の反射を受信する。反射は、レーダセンサ１１５の遠隔領域１７０内の対象物１４０〜１６０から送り返される。好ましい一実施形態において、レーダセンサ１１５は周波数変調連続波レーダとして働き、ここで、ステップ２０５及び２１０が永続的に実行される。他の実施形態では、これらのステップを順次実行することもできる。

好ましくは、ステップ２１５において規則的な時間間隔で遠隔領域１７０内の対象物１４０〜１６０を、発出されたレーダ信号と反射されたレーダ信号との相関関係に基づき検知する。この検知は、対象物１４０〜１６０の各々についての多数の情報を提供することを包含してよい。例えば、反射信号の計測時点、振幅、レーダセンサ１１５を基準とする各対象物の離隔距離、広がり、速度、位置、又は、更なる情報を特定することができる。対象物１４０〜１６０の各々をメモリ１２５において形で表現することができる。このプロセスは、対象物１４０〜１６０の各々について実行できる。対象物１４０〜１６０の各々を表現する相応の形をメモリ１２５に保存することができる。

ステップ２１０と一体化していてよい任意のステップ２１５では、対象物１４０〜１６０の１つが関連なしであるか否かチェックする。対象物１４０〜１６０の１つが関連なしであることは、例えば、自動車１０５を基準とするその移動方向、その移動速度、その位置、又は、反射信号の信号強度から導き出すことのできる計測の良否から判明できる。関連なしと特定された対象物１４０〜１６０についてステップ２２５を実行し、そこで、当該の対象物１４０〜１６０をはねる。他のすべての対象物１４０〜１６０はそこで触れられないままである。

ステップ２３０では、本方法２００の先行のプロセス、特にステップ２１５において検知されたすべての対象物１４０〜１６０が現在進行中のプロセスにおいても再び検知されたか否かチェックする。検知された場合は、本方法２００は分岐してステップ２０５に戻り、改めて実行できる。そうでない場合は、任意にステップ２３５において、遠隔領域１７０内の対象物１４０〜１６０の１つが他の対象物１４０〜１６０に影を投じたか否か特定することができる。図１を見ると、例えば対象物１５０は、対象物１８０が近接領域１７５内に留まっていない時でも、対象物１４５により影を投じられていることがあり得る。遠隔領域１７０内の対象物１４０〜１６０による影が投じられていると、本方法２００はステップ２０５に戻り、改めて実行できる。

そうでない場合は、任意のステップ２４０において自動車１０５の走行状況を特定することができる。ここで走行状況に基づき、続くステップ２４５において近接領域１７５内の対象物１８０を特定することができる。加えて、レーダセンサ１１５の検知範囲の各個部分における対象物１４０〜１６０の影に隠れたところ、特にその縦軸１３５を基準とする方位角とレーダセンサ１１５からの離隔距離を考察することができる。また、対象物１４０〜１６０の数と空間分布、これら対象物１４０〜１６０の平均間隔又は計測の良否等の状況特性量を考察することができる。自動車１０５の移動パラメータ、特に移動方向、移動速度及び加速度も考慮することができる。これらの指標の１つ以上を走行状況に応じて重み付けし、互いに組み合わせることができる。そうすることにより、近接領域１７５内の対象物１８０の位置をより厳密に特定することができる。

対象物１８０は、ステップ２４５において追加的又は代替的に統計分析評価に基づき特定することができる。図３は、図１の自動車１０５においてレーダセンサ１１５の遠隔領域１７０内で検知可能な対象物１４０〜１６０の数の推移３００を示す。水平方向に時間が刻まれ、等間隔の計測周期Ｔ０〜Ｔ９に細分されている。垂直方向に数が刻まれている。

第１の推移３０５は、遠隔領域１７０においてレーダセンサ１１５で検知できる対象物１４０〜１６０の数に関するものである。この数は、始まりが５で、計測周期Ｔ４とＴ５の範囲において２に減り、続いて再び５に増える。第２の推移３１０は、第１の推移３０５の積分割合に関するものである。計測周期Ｔ０における対象物１４０〜１６０の数を基準として推移３０５の計測周期ごとのずれを累積する。積分時間、つまり、積分のために考慮される計測周期Ｔ０〜Ｔ９のうち経過した計測周期の数は、本図では少なくとも８であり、従って、第１の推移３０５において対象物１４０〜１６０の数が変わらなければ、推移３１０の下がりが観察できない。

第３の推移３１５は、第１の推移３０５の微分割合に関するものである。この第３の推移３１５は、計測周期Ｔ０〜Ｔ９の各々において１つの値を持ち、この値から、第１の推移３０５の各計測周期における値がその１つ前の計測周期における値とどれだけ違っているかが分かる。第３の推移３１５の値が高ければ、これは、検知可能な対象物１４０〜１６０の数が急速に変わったことを指し示す。数字で表された第４の推移３２０は、検知可能な対象物１４０〜１６０の相対割合を示す。計測周期Ｔ０〜Ｔ９の各々について、対象物１４０〜１６０のうちどれだけが影を投じられているか、また、どれだけが影を投じられることなく検知可能であるかが示されている。それぞれ、両方の数値がスラッシュで分けられている。

特に図２に示された本方法２００のステップ２４５において実行できる統計分析評価の枠内では、推移３０５〜３２０の各々を調べ、特にそれぞれの閾値と比較することができる。推移３０５〜３２０の１つ以上がそれに割り当てられた閾値を超える時、図１の自動車１０５の車内電気系統に設けられたレーダセンサ１１５の近接領域１７５内の対象物１８０を推定することができる。ステップ２４０及び２４５に関連して上で述べた状況分析評価に加えて、又はそれの代わりに、述べた統計的考察を行うことができる。

１００ システム
１０５ 自動車
１１０ 装置
１１５ レーダセンサ
１２０ 処理装置
１２５ メモリ
１３０ 自動車の周囲
１３５ 縦軸
１４０〜１６０ 遠隔領域内の対象物
１７０ 遠隔領域
１７５ 近接領域
１８０ 近接領域内の対象物
２００ 対象物を特定する方法
２０５ 遠隔領域を走査するステップ
２１０ 遠隔領域を走査するステップ
２１５ 対象物を検知するステップ
２２０ 対象物を評価するステップ
２４５ 近接領域内の対象物を特定するステップ

Claims (10)

1. 自動車（１０５）の周囲にある対象物を特定する方法（２００）であって、
   − レーダセンサ（１１５）から所定の最小離隔距離以上離れた遠隔領域（１７０）を走査すべく、前記レーダセンサ（１１５）を使って前記遠隔領域（１７０）を走査するステップ（２０５、２１０）、
   − 前記レーダセンサ（１１５）から発出されたレーダ信号の反射に基づき前記遠隔領域（１７０）内の対象物（１４０〜１６０）を検知するステップ（２１５）、
   − 前記遠隔領域（１７０）内で検知可能な前記対象物（１４０〜１６０）の数の時間的推移に係る値と所定の閾値との比較結果に応じて、前記レーダセンサ（１１５）から前記最小離隔距離内にある近接領域（１７５）内の交差する対象物（１８０）を特定するステップ（２４５）
   を包含する方法（２００）。
2. 前記自動車（１０５）にとって関連ありと評価される（２２０）前記遠隔領域（１７０）内の対象物（１４０〜１６０）だけを検知する請求項１に記載の方法（２００）。
3. 前記時間的推移に係る値は、前記遠隔領域（１７０）内で検知可能な前記対象物（１４０〜１６０）の数の変化速度（３１５）である、請求項１又は２に記載の方法（２００）。
4. 前記時間的推移に係る値は、前記遠隔領域（１７０）内で検知可能な前記対象物（１４０〜１６０）の数の相対割合（３２０）である請求項１から３のいずれか１項に記載の方法（２００）。
5. 前記時間的推移に係る値は、行われた所定の回数の走査（Ｔ０〜Ｔ９）全体にわたる前記対象物（１４０〜１６０）の数の総和（３１０）である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法（２００）。
6. 前記自動車（１０５）の走行状況を特定し（２４０）、この走行状況に則して前記近接領域（１７５）内の対象物（１８０）を特定する（２４５）請求項１から５のいずれか１項に記載の方法（２００）。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法（２００）を実行するためのプログラムコード手段を備えたコンピュータプログラムであって、これが処理装置（１２０）上で進行するか、コンピュータ読み取り可能なデータキャリヤに記憶されている時、前記方法（２００）を実行するコンピュータプログラム。
8. 自動車（１０５）の周囲にある対象物を特定する装置（１１０）であって、
   − レーダセンサ（１１５）から所定の最小離隔距離以上離れた遠隔領域（１７０）を走査するレーダセンサ（１１５）、及び、
   − 前記レーダセンサ（１１５）から発出されたレーダ信号の反射に基づき前記遠隔領域（１７０）内の対象物（１４０〜１６０）を検知する処理装置（１２０）
   を包含し、
   − ここで、前記処理装置（１２０）が、前記遠隔領域（１７０）内で検知可能な前記対象物（１４０〜１６０）の数の時間的推移に係る値と所定の閾値との比較結果に応じて、前記レーダセンサ（１１５）から前記最小離隔距離内にある近接領域（１７５）内の交差する対象物（１８０）を特定すべく装備されている
   装置（１１０）。
9. 前記レーダセンサ（１１５）が周波数変調連続波レーダを包含する請求項８に記載の装置（１１０）。
10. 前記レーダセンサ（１１５）が、該レーダセンサ（１１５）から約４ｍの最小離隔距離の位置から始まる前記遠隔領域（１７０）内の対象物（１４０〜１６０）を走査すべく装備されている請求項８又は９に記載の装置（１１０）。

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