JP7025285B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
以下に本開示の第1実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の位置検出システム1は、車両に搭載され、図1に示すように、レーダ装置2と、車速センサ3と、警報装置4と、位置検出装置5とを備える。
位置検出処理が実行されると、CPU11は、図3に示すように、まずS10にて、レーダ装置2から観測点情報を取得する。さらにS15にて、車速センサ3から車速信号を取得する。そしてS20にて、S10にて新たな観測点情報を取得したか否かを判断する。ここで、新たな観測点情報を取得していない場合には、位置検出処理を一旦終了する。一方、新たな観測点情報を取得した場合には、S30にて、今回取得した観測点情報の観測点(以下、今回観測点)が、前回取得した観測点情報の観測点(以下、前回観測点)と同一の物体を表すものであるか(すなわち、履歴接続があるか)否かを判定する履歴追尾処理を実行する。
図5は、車速Vnで走行している車両VHが、車両VHよりも上に存在する案内板などの上方物Buに接近している状況を示している。但し、図5では、車両VHを起点としているため、上方物Buが車両VHに徐々に近付いてくるように示している。
Vr/Vn = -{1-(sinθ)2}1/2 ・・・(2)
そして、θが1と比較して十分小さい場合には、Vr/Vnを下式(3)に示すように近似することができる。
さらに、θについてのテイラー展開により、Vr/Vnを下式(4)に示すように近似することができる。
図6に示すように、車両VHの車幅方向をX軸とし、中心軸CAの方向をY軸とし、X軸およびY軸に垂直な軸をZ軸とした3軸により定義される3次元空間内において、レーダ装置2が原点に位置するとする。この場合に、観測点PoとY軸との距離を投影距離Hとする。この投影距離Hは、X軸とZ軸とを含むXZ平面上に観測点Poを投影した場合に、XZ平面上に投影された観測点Poの位置とレーダ装置2の位置(すなわち、原点)との間の距離に相当する。
Vr/Vn ≒ -{1-(H/R)2/2} ・・・(5)
そして、RT=(a/R2)-1で表される近似曲線と、式(5)を比較すると、投影距離Hは、下式(6)で表される。
すなわち、S80では、式(6)を用いて、投影距離Hを算出する。
S80の処理が終了すると、図3に示すように、S90にて、後述する高さhを算出する。具体的には、まず、車幅方向距離wを算出する。図6に示すように、観測点Poの三次元座標位置を(xo,yo,zo)とすると、Y座標位置yoは、下式(7)で表される。
そして、車幅方向距離wは、X座標位置xoに等しい。このため、観測点の水平方位角xを用いて、式(8)により車幅方向距離wが算出される。
また、高さhは、Z座標位置zoに等しい。このため、S90では、算出された車幅方向距離wを用いて、式(9)により、高さhを算出する。
S90の処理が終了すると、図3に示すように、S100にて、予め設定された警報条件が成立したか否かを判断する。本実施形態の警報条件は、以下の第1条件、第2条件および第3条件の全てが成立することである。第1条件は、S10にて取得した観測点情報が示す水平方位角xが予め設定された警報判定角度未満であることである。第2条件は、S10にて取得した観測点情報が示す距離Rが予め設定された警報判定距離未満であることである。第3条件は、S90で算出された高さhが、予め設定された警報判定高(本実施形態では例えば2m)以下であることである。
また、Y座標位置yoは中心軸方向位置に相当し、X座標位置xoは水平方向位置に相当し、Z座標位置zoは垂直方向位置に相当し、履歴接続回数は連続検出回数に相当し、S100は衝突判断部としての処理に相当する。
以下に本開示の第2実施形態を図面とともに説明する。なお第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
第2実施形態の位置検出処理は、S50,S70の代わりにS210,S220,S230の処理を実行する点が第1実施形態と異なる。
そしてS220にて、S210で算出した補正速度比RTcと、S10にて取得した観測点情報が示す距離Rとを対応付けて、位置検出装置5のRAM13に記憶する。
以下に本開示の第3実施形態を図面とともに説明する。なお第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
まず、第3実施形態のレーダ装置2は、図8に示すように、車両VHの後側に設置される。そしてレーダ装置2は、レーダ波を車両VHの後方に向けて送信し、反射したレーダ波を受信することにより、車両VHの後方の物体検出領域Rb内に存在する物体を検出する。
すなわち、図9に示すように、S60にて、位置算出条件が成立した場合には、S310にて、近似曲線を算出して、S80に移行する。具体的には、まず、履歴接続がある複数の速度比RTと距離Rとの対を用いて、例えば図10に示すように、距離Rと速度比RTとの対応関係を表すグラフを作成する。図10における点P21,P22,P23,P24,P25,P26,P27,P28,P29,P30,P31,P32は、距離Rを横軸とし速度比RTを縦軸とした2軸により定義される2次元空間内における距離Rと速度比RTとの対の位置を示す。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、レーダ装置2がレーダ波を車両VHの前方または後方に向けて送信する形態を示したが、レーダ波の送信方向は車両VHの前方または後方に限定されるものではない。例えば、レーダ装置2は、車両VHの前方、右前方、左前方、後方、右後方、左後方、右側方および左側方の少なくとも一方に向けてレーダ波を送信するようにしてもよい。
上記実施形態では、レーダ装置2がFMCW方式を採用している形態を示したが、レーダ装置2のレーダ方式は、FMCWに限定されるものではなく、例えば、2周波CW、FCMまたはパルスを採用するようにしてもよい。FCMは、Fast-Chirp Modulationの略である。
上記実施形態では、位置検出装置5が位置検出処理を実行する形態を示したが、レーダ装置2が位置検出処理を実行するようにしてもよい。
上記実施形態では、位置算出条件が、S20の履歴接続が予め設定された算出判定回数継続することである形態を示した。しかし、位置算出条件は、図11に示すように、検出した観測点の水平方位角xが、車両VHの進行方向に対応する水平方位角を含むように予め設定された水平方位角範囲AR内であるようにしてもよい。水平方位角範囲ARは、例えば、-10°~+10°である。また、レーダ装置2がレーダ波を車両VHの後方に向けて送信している場合であっても、位置算出条件は、図12に示すように、検出した観測点の水平方位角xが水平方位角範囲AR内であるようにしてもよい。
上記実施形態では、位置算出条件が、S20の履歴接続が予め設定された算出判定回数継続することである形態を示した。しかし、レーダ装置2が車両VHの前側に設置されてレーダ波を車両VHの前方に向けて送信する場合には、位置算出条件は、図13に示すように、距離Rと水平方位角xとを用いて、R×sin(x)で算出される推定X座標位置が予め設定された幅方向範囲WR内であるようにしてもよい。幅方向範囲WRは、例えば-2m~+2mである。または、幅方向範囲WRは、車両VHの幅をWとした場合に、-W/2[m]~+W/2[m]としてもよい。また、レーダ装置2がレーダ波を車両VHの後方に向けて送信している場合であっても、図14に示すように、位置算出条件は、推定X座標位置が幅方向範囲WR内であるようにしてもよい。
上記実施形態では、位置算出条件が、S20の履歴接続が予め設定された算出判定回数継続することである形態を示した。しかし、履歴接続がある複数の観測点のうちで最も早く検出された観測点と、最も遅く検出された観測点との間の距離を追跡距離として、位置算出条件は、追跡距離が予め設定された算出判定追跡距離(例えば、5~10m)以上であるようにしてもよい。
上記実施形態では、位置算出条件が、S20の履歴接続が予め設定された算出判定回数継続することである形態を示した。しかし、位置算出条件は、観測点の距離Rが予め設定された算出判定距離(例えば、20m)以下であるようにしてもよい。
上記実施形態では、位置算出条件が、S20の履歴接続が予め設定された算出判定回数継続することである形態を示した。しかし、位置算出条件は、車両VHの車速、操舵角、前後左右加速度などの情報に基づいて設定されるようにしてもよい。例えば、位置算出条件は、車速が予め設定された算出判定車速以下であるようにしてもよい。また、位置算出条件は、操舵角が予め設定された算出判定操舵角範囲内であるようにしてもよい。また、位置算出条件は、前加速度、後加速度、左加速度および右加速度の少なくとも一つが予め設定された算出判定加速度以下であるようにしてもよい。
[変形例9]
上記実施形態では、Vr/Vn=(a/R2)-1で表される近似曲線で近似することにより、係数aを決定する形態を示したが、近似曲線はVr/Vn=(a/R2)-1に限定されるものではない。例えば、(Vr-Vn)/Vn=(a/R2)-2で表される近似曲線で近似するようにしてもよい。また、1/(Vn/Vr)=(a/R2)-1で表される近似曲線で近似するようにしてもよい。
Claims (10)
- 移動体(VH)に搭載されて、前記移動体の外部に向けて送信したレーダ波の反射波を受信することによって、前記レーダ波を反射した物体である反射物体を検出するレーダ装置(2)から、少なくとも、前記レーダ装置と前記反射物体との間の距離である物体距離と、前記レーダ装置と前記反射物体との相対速度とを含む物体情報を繰り返し取得するように構成された物体情報取得部(S10)と、
前記移動体の移動速度を示す移動速度情報を繰り返し取得するように構成された移動速度情報取得部(S15)と、
前記物体情報取得部により取得された前記物体情報が示す前記相対速度と、前記移動速度情報取得部により取得された前記移動速度情報が示す前記移動速度との比である速度比を算出するように構成された速度比算出部(S40)と、
前記レーダ装置により前記レーダ波が送受信される方向を示す中心軸に対して垂直であり且つ前記レーダ装置を含む投影平面に前記反射物体を投影した場合における前記反射物体の投影位置と、前記投影平面上における前記レーダ装置の位置との間の距離である投影距離を、前記速度比算出部により算出された前記速度比に基づいて算出するように構成された投影距離算出部(60,S70,S80,S310)と、
前記投影距離算出部により算出された前記投影距離に基づいて、前記反射物体が前記レーダ波を反射した位置である反射物体位置を算出するように構成された位置算出部(S60,S90)と
を備える位置検出装置(5)。 - 請求項1に記載の位置検出装置であって、
前記速度比算出部は、前記物体情報取得部により取得された複数の前記物体情報と、前記移動速度情報取得部により取得された複数の前記移動速度情報とを用いて、複数の前記速度比を算出し、
前記投影距離算出部は、前記物体情報取得部により取得された複数の前記物体情報が示す前記物体距離と、前記速度比算出部により算出された複数の前記速度比とを用いて、前記物体距離に対する前記速度比の変化から、前記投影距離を算出する位置検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の位置検出装置であって、
前記物体情報は、更に、前記反射物体が存在する水平方位角を含み、
前記位置算出部は、
前記投影距離算出部により算出された前記投影距離と、前記物体情報が示す前記物体距離とに基づいて、前記レーダ装置の前記中心軸に沿った前記反射物体位置である中心軸方向位置を算出し、
前記物体情報が示す前記水平方位角と、前記中心軸方向位置とに基づいて、前記中心軸に対して直交する水平方向に沿った前記反射物体位置である水平方向位置を算出し、
前記投影距離と、前記水平方向位置とに基づいて、前記中心軸と前記水平方向とに対して直交する垂直方向に沿った前記反射物体位置である垂直方向位置を算出する位置検出装置。 - 請求項3に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部は、前記物体情報が示す前記水平方位角が、前記移動体の進行方向に対応する前記水平方位角を含むように予め設定された水平方位角範囲に含まれない場合に、前記反射物体位置の算出を行わないように構成される位置検出装置。 - 請求項3に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部は、前記物体情報が示す前記物体距離と前記水平方位角とに基づいて算出される推定水平方向位置が、前記移動体を含むように予め設定された幅方向範囲に含まれない場合に、前記反射物体位置の算出を行わないように構成される位置検出装置。 - 請求項1~請求項5の何れか1項に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部は、前記レーダ装置が前記反射物体を連続して検出した連続検出回数が予め設定された算出判定回数未満である場合に、前記反射物体位置の算出を行わないように構成される位置検出装置。 - 請求項1~請求項6の何れか1項に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部は、前記レーダ装置が前記反射物体を連続して検出した場合において、最も早く検出された前記反射物体と、最も遅く検出された前記反射物体との間の距離である追跡距離が、予め設定された算出判定追跡距離未満である場合に、前記反射物体位置の算出を行わないように構成される位置検出装置。 - 請求項1~請求項7の何れか1項に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部は、前記物体情報が示す前記物体距離が予め設定された算出判定距離より長い場合に、前記反射物体位置の算出を行わないように構成される位置検出装置。 - 請求項1~請求項8の何れか1項に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部は、前記移動体の前記移動速度、操舵角、前加速度、後加速度、左加速度および右加速度の少なくとも一つに基づいて、前記反射物体位置の算出を行うか否かを判断するように構成される位置検出装置。 - 請求項1~請求項9の何れか1項に記載の位置検出装置であって、
前記位置算出部により算出された前記反射物体位置に基づいて、前記移動体と前記反射物体とが衝突するか否かを判断するように構成された衝突判断部(S100)を備える位置検出装置。
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