JP6834920B2 - 物標判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、車両の周囲の物標を判別する物標判別装置に関する。

特許文献１は、車両の周囲に存在する物標を検出する物標検出装置を開示している。その物標検出装置は、レーダを用いて取得した測距データをクラスタリングし、クラスタが示す物標が壁であるか否かを判定する。具体的には、同一クラスタに属する二つの反射点間を結ぶ直線の傾きが許容範囲内にある場合、当該クラスタが示す物標は壁であると判定される。

特許文献２は、道路構造物を検出する前方物体検出装置を開示している。その前方物体検出装置は、レーザレーダを用いて前方物体を計測し、計測した複数の検出点から構成される近似線を算出し、当該近似線の近傍に存在する検出点をグルーピングする。

特開２０１３−０３６９７８号公報 特開２００４−２７１５１３号公報

上記の特許文献１に開示された技術によれば、同一クラスタに属する二つの反射点間を結ぶ直線の傾きが許容範囲内にある場合、当該クラスタが示す物標は壁であると判定される。従って、曲率の大きなカーブなどでは、壁と認識されるべき物標が、先行車両等の道路上物標として誤まって認識される可能性がある。そのような誤認識が発生した場合、認識結果に基づいて車両走行制御を行う車両は、不必要な減速を行うおそれがある。不必要な減速に対して、車両のドライバは違和感や不安感を抱く。また、不必要な減速は、車両走行制御に対する信頼の低下につながる。

本発明の１つの目的は、車両の周囲の物標を精度良く判別することができる技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、車両に搭載される物標判別装置が提供される。
前記物標判別装置は、
前記車両の周囲の物標を検出する物標検出装置と、
前記物標検出装置により得られる物標検出情報に基づいて、物標判別処理を行う制御装置と
を備える。
前記物標検出装置は、ライダーを含む。
第１点群は、前記ライダーにより計測される、基準長さよりも長い点群である。
第２点群は、前記ライダーにより計測される、前記第１点群以外の点群である。
前記物標検出情報は、前記第１点群及び前記第２点群に含まれる各計測点に関する前記車両からの距離及び方向を含む。
前記物標判別処理は、
前記物標検出情報に基づいて、前記第１点群を壁として分類し、前記第２点群を物標候補として分類する処理と、
単一の壁を表す前記第１点群が複数存在する場合、前記複数の第１点群の間のギャップの端を表す第１点群端点を抽出する処理と、
前記第２点群の端を表す第２点群端点を抽出する処理と、
前記第１点群端点の前記方向と前記第２点群端点の前記方向との差が第１所定値以下であり、且つ、前記第１点群端点の前記距離が前記第２点群端点の前記距離よりも第２所定値以上大きい場合、前記物標候補を有効物標として判定する処理と
を含む。

壁の手前に先行車両等の有効物標が存在する場合、ライダーは、有効物標の背後に存在する一部の壁を計測することはできない。よって、ライダーからは、壁にギャップ（間隔）が存在するように見える。このギャップは、単一の壁を表す第１点群が複数存在することから認識される。ギャップが存在する場合、有効物標とギャップとは、次のような関係を有する。すなわち、有効物標の計測点の端点の方向は、ギャップの端点の方向とほぼ一致しており、且つ、有効物標の計測点の端点までの距離は、ギャップの端点までの距離よりも小さい。逆に言えば、ギャップに対してこのような関係を有する物標候補は、道路外の壁ではなく、道路上の有効物標である可能性が極めて高い。従って、ギャップとの関係性をチェックすることによって、道路外の壁と道路上の有効物標とを精度良く判別することが可能となる。

具体的には、第１点群は、ライダーにより計測される、基準長さよりも長い点群である。第２点群は、ライダーにより計測される、第１点群以外の点群である。まず、第１点群は壁として分類され、第２点群は物標候補として分類される。単一の壁を表す第１点群が複数存在する場合、それら複数の第１点群の間のギャップの端を表す第１点群端点が抽出される。また、第２点群の端を表す第２点群端点が抽出される。そして、第１点群端点の方向と第２点群端点の方向との差が第１所定値以下であり、且つ、第１点群端点の距離が第２点群端点の距離よりも第２所定値以上大きい場合、物標候補は有効物標として判定される。

このようにして、壁と有効物標とを精度良く判別することが可能となる。その結果、物標の認識結果に基づく車両走行制御を正常に実行することが可能となる。例えば、物標の誤認識に起因する不必要な減速の発生が抑制される。これらのことは、車両走行制御に対する信頼の向上に寄与する。

本発明の実施の形態に係る車両の走行状況の一例を示す概念図である。 本発明の実施の形態の概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る物標判別装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る物標判別装置による物標判別処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る物標判別処理におけるステップＳ１０を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る物標判別処理におけるステップＳ２０及びステップＳ３０を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る物標判別処理におけるステップＳ４０を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る物標判別処理におけるリンク条件を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る物標判別処理におけるリンク条件を説明するための概念図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
図１は、本実施の形態に係る車両１の走行状況の一例を示す概念図である。車両１は、道路上を走行している。車両１の前方の道路上には、先行車両２が存在している。また、車両１の左側及び右側にはそれぞれ壁３、４が存在している。

本実施の形態に係る車両１は、周囲の物標を認識し、その認識結果に基づいて車両走行制御を行う機能を有している。そのような車両走行制御としては、例えば、先行車両２と一定の車間距離を保ちながら先行車両２に追従するＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）が挙げられる。あるいは、車両１は、自動運転車両であってもよい。いずれの場合であっても、車両１の周囲の物標を正確に認識することは重要である。

例えば、壁４が誤って先行車両２と認識された場合、車両１は不必要に減速制御を行う可能性がある。そのような不必要な減速に対して、車両１のドライバは違和感や不安感を抱く。また、不必要な減速は、車両走行制御に対する信頼の低下につながる。

他の例として、先行車両２が誤って壁４と認識された場合、ＡＣＣが正常に作動しなくなる。また、車両１が先行車両２に近づきすぎるおそれもある。これらのことも、車両走行制御に対する信頼の低下につながる。

正常な車両走行制御を実現するためには、先行車両２と壁４とを正確に判別することが重要である。そこで、本実施の形態は、車両１の周囲の物標を精度良く判別することができる技術を提案する。

図２は、本実施の形態の概要を説明するための概念図である。本実施の形態では、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）が利用される。ライダーは、レーザー光を出射し、反射光を受け取ることによって、周囲の物体を検出する。より詳細には、ライダーは、周囲の物体の表面上の反射点の方向、及び反射点までの距離を計測することができる。ライダーの空間分解能及び計測精度は非常に高い。また、計測波として用いられるレーザー光の直進性は高い。

図２に示される状況において、車両１に搭載されたライダーは、先行車両２及び壁３、４を計測する。但し、ライダーは、先行車両２の背後に存在する一部の壁４を計測することはできない。よって、ライダーからは、壁４にギャップ（間隔）５が存在するように見える。

ここで、上述の通り、ライダーは、高い空間分解能、計測精度、及び直進性を有している。従って、ライダーから見たとき、先行車両２の計測点とギャップ５とは、次のような関係を有する。すなわち、先行車両２の計測点の端点の方向は、ギャップ５の端点の方向とほぼ一致しており、且つ、先行車両２の計測点の端点までの距離は、ギャップ５の端点までの距離よりも小さい。逆に言えば、ギャップ５に対してこのような関係を有する物標は、道路外の壁４ではなく、道路上の有効物標（例：先行車両２）である可能性が極めて高い。従って、ギャップ５との関係性をチェックすることによって、道路外の壁４と道路上の有効物標とを精度良く判別することが可能となる。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ライダーにより得られる計測情報を利用することによって、道路外の壁４と道路上の有効物標とを精度良く判別することが可能となる。これにより、物標の認識結果に基づく車両走行制御を正常に実行することが可能となる。例えば、物標の誤認識に起因する不必要な減速の発生が抑制される。これらのことは、車両走行制御に対する信頼の向上に寄与する。

以下、本実施の形態に係る物標判別装置について詳しく説明する。

２．物標判別装置の構成例
図３は、本実施の形態に係る物標判別装置１００の構成例を示すブロック図である。物標判別装置１００は、車両１に搭載される。この物標判別装置１００は、制御装置１１０、記憶装置１２０、物標検出装置１３０、位置特定装置１４０、地図データベース１５０、及び走行装置１６０を含んでいる。

制御装置１１０は、車両１の走行を制御する。この制御装置１１０は、プロセッサ及び記憶装置１２０を備えるマイクロコンピュータである。制御装置１１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。プロセッサが記憶装置１２０に格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置１１０による各種処理が実現される。記憶装置１２０には、制御プログラムの他にも各種情報が格納される。

物標検出装置１３０は、車両１の周囲の物標を検出する。物標検出装置１３０は、少なくともライダー１３１を含んでいる。物標検出装置１３０は、ライダー１３１の他にも、ミリ波レーダーやカメラを含んでいてもよい。ライダー１３１、ミリ波レーダー、カメラ、あるいは、それらの組み合わせによる物標検出方法は、周知であり、その詳細な説明は省略する。

物標検出装置１３０により得られる情報は、物標検出情報ＤＴである。物標検出情報ＤＴは、物標検出装置１３０によって検出された検出点に関する情報を含んでいる。特に、物標検出情報ＤＴは、ライダー１３１により計測された計測点（反射点）に関する車両１からの距離及び方向の情報を含んでいる。制御装置１１０は、物標検出装置１３０を用いることによって、車両１の周囲の物標を検出し、物標検出情報ＤＴを取得することができる。

位置特定装置１４０は、車両１の現在位置を特定する。例えば、位置特定装置１４０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信器を含んでいる。制御装置１１０は、位置特定装置１４０から、車両１の現在位置を示す位置情報ＤＰを取得する。

地図データベース１５０は、高精度地図のデータベースである。制御装置１１０は、位置情報ＤＰを用いることによって、車両１の周囲の地図情報ＤＭを地図データベース１５０から取得することができる。地図情報ＤＭは、車両１の周囲のレーン配置、壁形状、等の情報を含んでいる。尚、地図データベース１５０は、必ずしも車両１に搭載されていなくてもよく、例えば、通信によりアクセス可能な外部サーバにあってもよい。

走行装置１６０は、操舵装置、駆動装置、制動装置を含んでいる。操舵装置は、車輪を転舵する。駆動装置は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置としては、電動機やエンジンが例示される。制動装置は、制動力を発生させる。制御装置１１０は、走行装置１６０を制御することによって、車両１の走行を制御することができる。例えば、制御装置１１０は、車両１の周囲の物標の認識結果に基づいて、車両走行制御（例：ＡＣＣ、自動走行）を行う。

制御装置１１０は、物標検出情報ＤＴ、位置情報ＤＰ、及び地図情報ＤＭに基づいて、車両１の周囲の物標を判別する「物標判別処理」を行う。以下、本実施の形態に係る物標判別処理について詳しく説明する。

３．物標判別処理
図４は、本実施の形態に係る物標判別処理を示すフローチャートである。図４に示される処理フローは、一定時間毎に繰り返し実行される。

３−１．ステップＳ１０
まず、制御装置１１０は、物標検出情報ＤＴに基づいて、計測点のグルーピングを行う。上述の通り、物標検出情報ＤＴは、ライダー１３１により計測された計測点（反射点）に関する車両１からの距離及び方向の情報を含んでいる。それら計測点のうち、連続性を有する計測点の集合は、以下「点群」と呼ばれる。グルーピングとは、連続性を有する計測点を、点群として抽出することを意味する。

連続性を有する計測点は、次のように定義される。隣接する２つの計測点間を考える。それら２つの計測点間の距離Δが所定値未満の場合、それら２つの計測点は連続性を有する。例えば、距離Δが次の式（１）で表される条件を満たす場合、それら２つの計測点は連続性を有する。

ここで、パラメータβは、ライダー１３１の角度分解能である。パラメータｌは、計測点までの距離である。

図５は、ステップＳ１０において抽出される点群の例を示している。ライダー１３１によって計測された計測点がＸＹ座標系で示されている。Ｘ方向は車両１の進行方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直交する平面方向である。既出の図２で示された状況の場合、点群ＰＧ−１〜ＰＧ−４が抽出される。点群ＰＧ−１は、左側の壁３に相当する点群である。点群ＰＧ−２及び点群ＰＧ−３は、右側の壁４に相当する点群である。点群ＰＧ−４は、先行車両２に相当する点群である。

３−２．ステップＳ２０
続いて、制御装置１１０は、各点群ＰＧを分類する。具体的には、制御装置１１０は、基準長さよりも長い点群ＰＧを「壁」として分類し、それ以外の点群ＰＧを「物標候補」として分類する。例えば、基準長さとして、法規上の車両長の上限値が用いられる。基準長さよりも長く、壁を表す点群ＰＧは、以下「第１点群１０」と呼ばれる。第１点群１０以外の点群ＰＧ（物標候補として分類された点群ＰＧ）は、以下「第２点群２０」と呼ばれる。

図６は、既出の図５で示された状況の場合の第１点群１０及び第２点群２０を示している。第１点群１０−１は、点群ＰＧ−１である。第１点群１０−２は、点群ＰＧ−２である。第１点群１０−３は、点群ＰＧ−３である。第２点群２０は、点群ＰＧ−４である。

３−３．ステップＳ３０
続いて、制御装置１１０は、地図情報ＤＭを参照して、壁３、４を特定する。具体的には、地図情報ＤＭは、車両１の周囲のレーン配置、壁形状、等の情報を含んでいる。制御装置１１０は、第１点群１０の形状と地図情報ＤＭとを比較することによって、壁３、４を特定することができる。

図６に示される例では、第１点群１０−１は、左側の壁３を表していると特定される。第１点群１０−２は、右側の壁４を表していると特定される。第１点群１０−３も、右側の壁４を表していると特定される。

ここで、２つの第１点群１０−２、１０−３は共に、連続する単一の壁４を表していることに留意されたい。２つの第１点群１０−２、１０−３間のスペースは、図２で示された「ギャップ５」に相当する。制御装置１１０は、単一の壁４を表す２つの第１点群１０−２、１０−３間のスペースを、ギャップ５（図２参照）として認識する。

３−４．ステップＳ４０
続いて、制御装置１１０は、第１点群１０及び第２点群２０の中から「点群端点」を抽出する。具体的には、制御装置１１０は、第１点群１０のうちギャップ５の端を表す計測点を「第１点群端点」として抽出する。また、制御装置１１０は、第２点群２０の端を表す計測点を「第２点群端点」として抽出する。

図７は、既出の図６で示された状況の場合の点群端点を示している。ギャップ５の両端は、左側の第１点群端点１１と右側の第１点群端点１２で表される。第２点群２０の両端は、左側の第２点群端点２１と右側の第２点群端点２２で表される。

３−５．ステップＳ５０
続いて、制御装置１１０は、判定処理を行う。まず、制御装置１１０は、第２点群端点２１、２２が第１点群１０（壁）と重なるか否かを判定する（ステップＳ５１）。第２点群端点２１、２２が第１点群１０と重なる場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、制御装置１１０は、第２点群２０で表される物標候補を「壁の一部」として判定する（ステップＳ５２）。それ以外の場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３において、制御装置１１０は、第１点群端点１１、１２と第２点群端点２１、２２とが、以下に説明される「リンク条件」を満たすか否かを判定する。

図８に示されるように、左側の第１点群端点１１の車両１からの距離及び方向は、それぞれ、Ｌ１１及びθ１１で表される。ここでは、方向を表すパラメータとして、Ｙ軸からの角度が用いられている。同様に、右側の第１点群端点１２の車両１からの距離及び方向は、それぞれ、Ｌ１２及びθ１２で表される。また、図９に示されるように、左側の第２点群端点２１の車両１からの距離及び方向は、それぞれ、Ｌ２１及びθ２１で表される。同様に、右側の第２点群端点２２の車両１からの距離及び方向は、それぞれ、Ｌ２２及びθ２２で表される。これらパラメータ（Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、θ１１、θ１２、θ２１、θ２２）は、物標検出情報ＤＴから得られる。

リンク条件は、方向に関する条件と、距離に関する条件を含んでいる。方向に関する条件と距離に関する条件は、それぞれ、次の式（２）、（３）で表される。

方向に関する条件は、第１点群端点１１の方向θ１１と第２点群端点２１の方向θ２１との差が第１所定値θｔｈ以下であることを含んでいる。また、方向に関する条件は、第１点群端点１２の方向θ１２と第２点群端点２２の方向θ２２との差が第１所定値θｔｈ以下であることである。第１所定値θｔｈは、例えば、３βに設定される。

距離に関する条件は、第１点群端点１１の距離Ｌ１１が第２点群端点２１の距離Ｌ２１よりも第２所定値Ｌｔｈ以上大きいことを含んでいる。また、距離に関する条件は、第１点群端点１２の距離Ｌ１２が第２点群端点２２の距離Ｌ２２よりも第２所定値Ｌｔｈ以上大きいことを含んでいる。第２所定値Ｌｔｈは、例えば、小型バイクの長さに設定される。

リンク条件が満たされる場合（ステップ５３；Ｙｅｓ）、制御装置１１０は、第２点群２０で表される物標候補を「有効物標」として判定する（ステップＳ５４）。有効物標とは、先行車両２等の、道路上に存在する物標である。一方、リンク条件が満たされない場合（ステップＳ５３；Ｎｏ）、制御装置１１０は、第２点群２０で表される物標候補を「無効物標」として判定する（ステップＳ５５）。

４．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、道路外の壁３、４と道路上の先行車両２等の有効物標とを精度良く判別することが可能となる。これにより、物標の認識結果に基づく車両走行制御を正常に実行することが可能となる。例えば、物標の誤認識に起因する不必要な減速の発生が抑制される。これらのことは、車両走行制御に対する信頼の向上に寄与する。

１ 車両
２ 先行車両
３、４ 壁
５ ギャップ
１０ 第１点群
２０ 第２点群
１１、１２ 第１点群端点
２１、２２ 第２点群端点
１００ 物標判別装置
１１０ 制御装置
１２０ 記憶装置
１３０ 物標検出装置
１３１ ライダー
１４０ 位置特定装置
１５０ 地図データベース
１６０ 走行装置
ＤＭ 地図情報
ＤＰ 位置情報
ＤＴ 物標検出情報

Claims (1)

1. 車両に搭載される物標判別装置であって、
   前記車両の周囲の物標を検出する物標検出装置と、
   前記物標検出装置により得られる物標検出情報に基づいて、物標判別処理を行う制御装置と
   を備え、
   前記物標検出装置は、ライダーを含み、
   第１点群は、前記ライダーにより計測される、基準長さよりも長い点群であり、
   第２点群は、前記ライダーにより計測される、前記第１点群以外の点群であり、
   前記物標検出情報は、前記第１点群及び前記第２点群に含まれる各計測点に関する前記車両からの距離及び方向を含み、
   前記物標判別処理は、
   前記物標検出情報に基づいて、前記第１点群を壁として分類し、前記第２点群を物標候補として分類する処理と、
   単一の壁を表す前記第１点群が複数存在する場合、前記複数の第１点群の間のギャップの端を表す第１点群端点を抽出する処理と、
   前記第２点群の端を表す第２点群端点を抽出する処理と、
   前記第１点群端点の前記方向と前記第２点群端点の前記方向との差が第１所定値以下であり、且つ、前記第１点群端点の前記距離が前記第２点群端点の前記距離よりも第２所定値以上大きい場合、前記物標候補を有効物標として判定する処理と
   を含む
   物標判別装置。

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