JP7119724B2 - 軸ずれ検出装置及び車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されるライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）の軸ずれを検出する技術に関する。
特許文献１は、車両用レーダ装置のレーダ光軸を調整する方法を開示している。当該方法によれば、車両走行時のカメラ撮像画像に基づいて、基準消失点が検出される。また、レーダ装置からのレーザビームの送出方向が検出される。そして、基準消失点とレーザビームの送出方向との間の誤差が検出され、その誤差がなくなるようにレーザビームの送出方向が補正される。
特許文献２は、カメラとライダーが一体として構成されている車載センサを開示している。車載センサの軸ずれが発生した場合、その軸ずれを考慮して、ライダーによる物体検知領域が適切に設定される。より詳細には、まず、カメラの軸ずれ量が算出される。そして、カメラの軸ずれ量に基づいて、ライダーによる物体検知領域が適切に設定される。
特開２００４－２０５３９８号公報 特開２０１６－８０５３９号公報
車両に搭載されるライダーは、車両の周囲の物体を認識するために用いられる。ライダーの「軸ずれ」とは、ライダーの姿勢が初期状態（基準状態）から変化することを意味する。ライダーの軸ずれが発生した場合、物体の認識精度が低下する。従って、ライダーの軸ずれを検出することが望まれる。
上記の特許文献１に開示された従来技術の場合、軸ずれを検出するために複数種類のセンサが必要である。また、複数種類のセンサ間の相対的な軸ずれしか検出することができない。
本発明の１つの目的は、複数種類のセンサを用いることなく、ライダーの軸ずれを検出することができる技術を提供することにある。
第１の観点は、車両に搭載されるライダーの軸ずれを検出する軸ずれ検出装置を提供する。
センサ座標系は、前記軸ずれに応じて変動する変動座標系である。
基準状態は、前記軸ずれが発生していない状態である。
基準平面は、前記車両が平面上に位置しているときに、前記基準状態での前記センサ座標系において表される前記平面である。
前記軸ずれ検出装置は、
前記基準平面の配置を示す基準平面情報と、前記ライダーによって検出される点群の前記センサ座標系における位置を示すライダー計測情報と、が格納される記憶装置と、
前記基準平面情報と前記ライダー計測情報とに基づいて軸ずれ判定処理を行うプロセッサと
を備える。
前記軸ずれ判定処理において、前記プロセッサは、
前記ライダー計測情報で示される前記点群から路面を表す路面点群を抽出し、
前記路面点群を近似平面で近似し、前記近似平面を推定道路平面として取得し、
前記推定道路平面を前記基準平面情報で示される前記基準平面と比較し、前記推定道路平面と前記基準平面との間のずれが閾値を超えている場合、前記軸ずれが発生していると判定する。
第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記推定道路平面の信頼度が低いことを示す低信頼条件が成立した場合、前記プロセッサは、前記軸ずれが発生しているか否かの判定を保留する。
第３の観点は、車両に搭載されるライダーの軸ずれを検出する軸ずれ検出装置を提供する。
センサ座標系は、前記軸ずれに応じて変動する変動座標系である。
基準状態は、前記軸ずれが発生していない状態である。
基準平面は、前記車両が平面上に位置しているときに、前記基準状態での前記センサ座標系において表される前記平面である。
前記軸ずれ検出装置は、
前記基準平面の配置を示す基準平面情報と、前記ライダーによって検出される点群の前記センサ座標系における位置を示すライダー計測情報と、が格納される記憶装置と、
前記基準平面情報と前記ライダー計測情報とに基づいて軸ずれ判定処理を行うプロセッサと
を備える。
前記軸ずれ判定処理において、前記プロセッサは、
前記ライダー計測情報で示される前記点群から路面を表す路面点群を抽出し、
前記路面点群と前記基準平面情報で示される前記基準平面との間の残差を算出し、前記残差が最小となる前記センサ座標系の変動量を探索し、
前記残差が最小となる前記センサ座標系の前記変動量が閾値を超えている場合、前記軸ずれが発生していると判定する。
第４の観点は、上記の軸ずれ検出装置を備える車両を提供する。
第１の観点によれば、ライダーによって検出される路面点群から推定道路平面が得られる。その推定道路平面が、ライダーの軸ずれが発生していない基準状態における基準平面と比較される。推定道路平面と基準平面との間のずれが閾値を超えている場合、ライダーの軸ずれが発生していると判定される。
このように、ライダーによる計測結果に基づいて、ライダーの軸ずれを検出することが可能である。軸ずれを検出するために、複数種類のセンサを用いる必要はない。また、複数種類のセンサ間の相対的な軸ずれではなく、ライダーに関する絶対的な軸ずれが検出される。更に、ライダーの軸ずれを検出するために、特殊な機器や施設は不要である。車両の実使用中に、ライダーの軸ずれを容易且つ素早く検出することが可能である。
第２の観点によれば、軸ずれ判定処理において、推定道路平面の信頼度が考慮される。推定道路平面の信頼度が低い場合、ライダーの軸ずれが発生しているか否かの判定は保留される。これにより、軸ずれ判定処理に関して一定レベルの精度が確保される。
第３の観点に係る手法は、第１の観点に係る手法と等価である。第３の観点によれば、第１の観点の場合と同様の効果が得られる。
本発明の第１の実施の形態に係る車両に搭載されるライダーを説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるライダーの軸ずれを説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態における基準状態及び基準平面を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態における路面点群を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態における推定道路平面を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるライダーの軸ずれを説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸ずれ検出装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る運転支援システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態を説明するための概念図である。 本発明の第２の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における推定道路平面に関する低信頼条件の例を説明するための概念図である。 本発明の第３の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
１．第１の実施の形態
１－１．概要
図１は、第１の実施の形態に係るライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）１０を説明するための概念図である。ライダー１０は、車両１に搭載されており、車両１の周囲の物体を認識するために用いられる。
ライダー１０は、レーザパルスを用いて物体の相対位置（距離及び方向）を計測するリモートセンシング装置である。より詳細には、ライダー１０は、複数の方向に向けてレーザパルスを順次出力（走査）する。レーザパルスが物体上の反射点で反射すると、レーザパルスの反射光がライダー１０に戻ってくる。ライダー１０は、レーザパルスの反射光を受け取る。ライダー１０は、反射光の受光状態から、反射点の距離及び方向を算出することができる。「点群（point cloud）」は、ライダー１０によって検出される反射点の集合である。
ここで、本実施の形態において用いられる座標系について説明する。本実施の形態では、ライダー１０に固定された「センサ座標系」が用いられる。センサ座標系は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸で表される。例えば、Ｘ軸は、走査の中心軸であり、初期状態では水平方向と平行である。Ｙ軸は、水平走査面と平行である。Ｚ軸は、垂直走査面と平行である。
ライダー１０によって、点群の位置情報が得られる。点群の位置情報は、センサ座標系における各反射点の位置（距離及び方向）を示す。点群の位置情報に基づいて、車両１の周囲の物体を認識することができる。例えば、図１に示されるように、点群の位置情報に基づいて、車両１の前方の先行車両２を認識することができる。
次に、図２を参照して、ライダー１０の「軸ずれ」について説明する。ライダー１０の軸ずれとは、ライダー１０の姿勢が初期状態から変化することを意味する。このような軸ずれ（姿勢の変化）は、経年変化、ライダー１０と物体との接触、等によって発生し得る。上述の通り、センサ座標系は、ライダー１０に固定されている座標系である。従って、ライダー１０の姿勢が変化すると、センサ座標系も変化する。すなわち、センサ座標系は、ライダー１０の軸ずれに応じて変動する変動座標系である。
ライダー１０の軸ずれが発生した場合、センサ座標系が初期状態から変動する。その結果、センサ座標系における“見た目の位置”が実際の位置から乖離する。このことは、物体の認識精度の低下を招く。
例えば、図２において、上方構造物３が車両１の高さよりも上方に存在している。そのような上方構造物３としては、標識、看板、高架物、オーバーブリッジ等が例示される。ここで、ピッチ方向の軸ずれにより、Ｘ軸とＺ軸が初期状態から変動している場合を考える。この場合、センサ座標系では、上方構造物３がＸ軸方向に存在しているように見える。つまり、実際には車両１の高さよりも上方に存在している上方構造物３が、車両１と同じ高さに存在しているように誤認識される。このような誤認識は、認識結果に基づく車両走行制御の精度の低下を招き、好ましくない。
そこで、本実施の形態は、ライダー１０の軸ずれを検出することができる技術を提供する。
まず、図３を参照して、本実施の形態における「基準状態」及び「基準平面ＲＥＦ」について説明する。基準状態は、ライダー１０の軸ずれが発生していない状態である。つまり、基準状態は、ライダー１０が車両１に取り付けられた初期状態と等価である。この基準状態において、車両１がある平面上に位置しているとする。基準平面ＲＥＦとは、基準状態でのセンサ座標系において表される当該平面である。基準平面ＲＥＦは、軸ずれが発生していないときにライダー１０によって検出されると期待される“期待道路平面”であると言うこともできる。
次に、図４を参照して、本実施の形態における「路面点群ＰＣ」について説明する。図４は、車両１の実使用時の状況を示している。車両１は、平坦な路面ＲＳ上に位置している。ライダー１０から出力されるレーザパルスは、路面ＲＳの微小凹凸によっても反射される。従って、ライダー１０によって路面ＲＳを検出することもできる。路面点群ＰＣは、ライダー１０によって検出される点群のうち、路面ＲＳを表す点群である。
次に、図５を参照して、本実施の形態における「推定道路平面ＥＲＰ」について説明する。上述の路面点群ＰＣは、平面によって近似され得る。推定道路平面ＥＲＰは、路面点群ＰＣを近似する近似平面である。この推定道路平面ＥＲＰもセンサ座標系において表される。
ライダー１０の軸ずれが発生していない場合、推定道路平面ＥＲＰは、図３で示された基準平面ＲＥＦと一致する。一方、ライダー１０の軸ずれが発生している場合、推定道路平面ＥＲＰは、図３で示された基準平面ＲＥＦからずれる。
図６は、ライダー１０の軸ずれが発生している場合を示している。軸ずれが発生した場合、センサ座標系は、基準状態でのセンサ座標系から変動する。従って、変動後のセンサ座標系における路面点群ＰＣの“見た目の位置”は、基準状態でのセンサ座標系における路面点群ＰＣの位置からずれる。基準状態でのセンサ座標系における路面点群ＰＣの位置は、上述の基準平面ＲＥＦによって表される。従って、ライダー１０の軸ずれが発生した場合、推定道路平面ＥＲＰは、基準平面ＲＥＦからずれる。逆に言えば、推定道路平面ＥＲＰを基準平面ＲＥＦと比較することによって、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かを判定することができる。
図７は、本実施の形態に係る「軸ずれ判定処理」を説明するための概念図である。図７には、センサ座標系における基準平面ＲＥＦ及び推定道路平面ＥＲＰが示されている。推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間の“ずれ”が閾値を超えている場合、ライダー１０の軸ずれが発生していると判定される。例えば、推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間の“ずれ”は、角度θで表される。角度θは、推定道路平面ＥＲＰの法線ベクトルｎｅと基準平面ＲＥＦの法線ベクトルｎｒとのなす角度である。角度θが閾値を超えている場合、ライダー１０の軸ずれが発生していると判定される。角度θは、その軸ずれ量に相当する。
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１０によって検出される路面点群ＰＣから推定道路平面ＥＲＰが得られる。その推定道路平面ＥＲＰが、ライダー１０の軸ずれが発生していない基準状態における基準平面ＲＥＦと比較される。推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間のずれが閾値を超えている場合、ライダー１０の軸ずれが発生していると判定される。
このように、ライダー１０による計測結果に基づいて、ライダー１０の軸ずれを検出することが可能である。軸ずれを検出するために、複数種類のセンサを用いる必要はない。また、複数種類のセンサ間の相対的な軸ずれではなく、ライダー１０に関する絶対的な軸ずれが検出される。更に、ライダー１０の軸ずれを検出するために、特殊な機器や施設は不要である。車両１の実使用中に、ライダー１０の軸ずれを容易且つ素早く検出することが可能である。
以下、本実施の形態に係る軸ずれ検出技術について更に詳しく説明する。
１－２．軸ずれ検出装置
図８は、本実施の形態に係る軸ずれ検出装置１００の構成例を示すブロック図である。軸ずれ検出装置１００は、ライダー１０による計測結果に基づいて、ライダー１０の軸ずれを検出する。典型的には、軸ずれ検出装置１００は、ライダー１０と共に車両１に搭載される。但し、軸ずれ検出装置１００は、必ずしも車両１に搭載されていなくてもよい。ライダー１０による計測結果を受け取ることができる限り、軸ずれ検出装置１００による処理は実現可能である。
図８に示されるように、軸ずれ検出装置１００は、プロセッサ１１０と記憶装置１２０を備えている。記憶装置１２０には、各種情報が格納される。例えば、記憶装置１２０には、センサ設置情報１３０、基準平面情報１４０、ライダー計測情報１５０、推定道路平面情報１６０、等が格納される。
センサ設置情報１３０は、ライダー１０が車両１に取り付けられた初期状態における、ライダー１０の姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）及び地面からの高さを示す。センサ設置情報１３０は、あらかじめ記憶装置１２０に格納される。
基準平面情報１４０は、基準状態でのセンサ座標系における基準平面ＲＥＦの配置を示す（図３参照）。
ライダー計測情報１５０は、ライダー１０によって検出される点群のセンサ座標系における位置を示す（図４参照）。
推定道路平面情報１６０は、センサ座標系における推定道路平面ＥＲＰの配置を示す（図５参照）。
プロセッサ１１０は、コンピュータプログラムを実行することにより各種処理を行う。例えば、プロセッサ１１０は、各種情報を取得し、取得した情報を記憶装置１２０に格納する。また、プロセッサ１１０は、記憶装置１２０に格納されている情報を読み出し、各種情報処理を行う。例えば、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かを判定する「軸ずれ判定処理」を行う。以下、基準平面情報１４０の取得及び軸ずれ判定処理について説明する。
１－３．基準平面情報の取得
プロセッサ１１０は、基準平面情報１４０を取得する。例えば、プロセッサ１１０は、基準状態において車両１が仮想平面上に位置していると仮定する。基準状態（初期状態）におけるライダー１０の姿勢及び仮想平面からの高さは、上記のセンサ設置情報１３０から得られる。従って、プロセッサ１１０は、センサ設置情報１３０に基づいて、センサ座標系における当該仮想平面の配置を算出することができる。センサ座標系における仮想平面の配置が、基準平面ＲＥＦの配置に相当する。
他の例として、プロセッサ１１０は、ライダー計測情報１５０に基づいて、基準平面ＲＥＦの配置を算出してもよい。具体的には、ライダー１０の軸ずれが発生していない基準状態において、車両１が実平面上に置かれる。その状況においてライダー１０が作動する。プロセッサ１１０は、ライダー計測情報１５０を受け取り、ライダー計測情報１５０で示される点群から当該実平面を表す路面点群ＰＣを抽出する。更に、プロセッサ１１０は、路面点群ＰＣを近似平面で近似する。センサ座標系における近似平面の配置が、基準平面ＲＥＦの配置に相当する。
プロセッサ１１０は、基準平面情報１４０をあらかじめ取得し、それを記憶装置１２０に格納する。基準平面情報１４０は、次に説明される軸ずれ判定処理において利用される。
１－４．軸ずれ判定処理
図９は、本実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。図９に示される処理フローは、一定サイクル毎に繰り返し実行される。
ステップＳ１０において、ライダー１０が作動する。プロセッサ１１０は、ライダー１０からライダー計測情報１５０を取得する。プロセッサ１１０は、ライダー計測情報１５０を記憶装置１２０に格納する。
続くステップＳ１１において、プロセッサ１１０は、ライダー計測情報１５０で示される点群から路面ＲＳを表す路面点群ＰＣを抽出する（図４参照）。点群から路面点群ＰＣを抽出する方法は周知である。
続くステップＳ１２において、プロセッサ１１０は、推定道路平面ＥＲＰを推定する。具体的には、プロセッサ１１０は、ステップＳ１１で抽出した路面点群ＰＣを近似平面で近似し、その近似平面を推定道路平面ＥＲＰとして取得する（図５参照）。プロセッサ１１０は、センサ座標系における推定道路平面ＥＲＰの配置を示す推定道路平面情報１６０を生成し、その推定道路平面情報１６０を記憶装置１２０に格納する。
続くステップＳ１３において、プロセッサ１１０は、推定道路平面情報１６０で示される推定道路平面ＥＲＰと基準平面情報１４０で示される基準平面ＲＥＦとの比較を行う。そして、プロセッサ１１０は、推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間のずれが閾値を超えているか否かを判定する。
例えば、推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間のずれは、図７で示された角度θで表される。角度θは、推定道路平面ＥＲＰの法線ベクトルｎｅと基準平面ＲＥＦの法線ベクトルｎｒとのなす角度である。プロセッサ１１０は、推定道路平面情報１６０と基準平面情報１４０に基づいて、法線ベクトルｎｅ、ｎｒ、及び角度θを算出する。そして、プロセッサ１１０は、角度θが所定の角度閾値を超えているか否かを判定する。
推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間のずれが閾値を超えていない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれは発生していないと判定する。この場合、今回のサイクルにおける処理は終了する。
一方、推定道路平面ＥＲＰと基準平面ＲＥＦとの間のずれが閾値を超えている場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生していると判定する（ステップＳ１４）。また、プロセッサ１１０は、角度θをライダー１０の軸ずれ量として決定する。
更に、プロセッサ１１０は、異常対応処理を行ってもよい（ステップＳ１５）。例えば、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生したことを車両１のドライバに通知する。また、プロセッサ１１０は、ライダー１０による計測結果に基づく認識処理を停止してもよい。
このように、本実施の形態によれば、プロセッサ１１０は、基準平面情報１４０とライダー計測情報１５０に基づいて軸ずれ判定処理を行い、ライダー１０の軸ずれを検出する。軸ずれを検出するために、複数種類のセンサを用いる必要はない。また、複数種類のセンサ間の相対的な軸ずれではなく、ライダー１０に関する絶対的な軸ずれが検出される。更に、ライダー１０の軸ずれを検出するために、特殊な機器や施設は不要である。車両１の実使用中に、ライダー１０の軸ずれを容易且つ素早く検出することが可能である。
１－５．運転支援制御
本実施の形態に係る軸ずれ検出装置１００は、車両１の運転を支援する「運転支援制御」に適用されてもよい。そのような運転支援制御として、追従走行制御や衝突回避制御が例示される。
追従走行制御は、設定された車間距離を保ちながら先行車両に追従するための制御である。先行車両との車間距離が設定値を下回った場合、車両１を減速させるために、制動装置が自動的に作動する。
衝突回避制御は、進路上の障害物（他車両、自転車、歩行者等）との衝突を回避するための制御である。障害物との衝突の可能性が高いと判断した場合、衝突を回避するために、制動装置及び／又は操舵装置が自動的に作動する。
追従走行制御と衝突回避制御のいずれの場合であっても、車両１の前方の障害物や先行車両を物標として認識する必要がある。但し、図２で説明されたように、ライダー１０の軸ずれが発生すると、上方構造物３が車両１の前方の物標として誤認識される可能性がある。上方構造物３が障害物や先行車両として誤認識されると、不必要な減速が発生する可能性がある。不要な減速（誤減速）は、ドライバに違和感や不安感を感じさせ、また、運転支援制御に対する信頼を低下させる。従って、運転支援制御を行う際にはライダー１０の軸ずれが発生しているか否かを判定することが好適である。
図１０は、本実施の形態に係る運転支援システム２００の構成例を示すブロック図である。運転支援システム２００は、車両１に搭載され、車両１の運転を支援する運転支援制御を行う。この運転支援システム２００は、センサ群２１０、走行装置２２０、及び制御装置２３０を備えている。
センサ群２１０は、車両１の周囲の状況を検出する。例えば、センサ群２１０は、ライダー１０、カメラ２０、及びレーダ３０を含んでいる。センサ群２１０による検出結果を示す情報は、制御装置２３０に送られる。
走行装置２２０は、駆動装置、制動装置、及び操舵装置を含んでいる。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、エンジン、電動機、インホイールモータが例示される。制動装置は、制動力を発生させる。操舵装置は、車両１の車輪を転舵する。例えば、操舵装置は、パワーステアリング（EPS: Electric Power Steering）装置を含んでいる。
制御装置２３０は、プロセッサ２４０及び記憶装置２５０を備えるマイクロコンピュータである。制御装置２３０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。記憶装置２５０には、制御プログラムが格納される。プロセッサ２４０が記憶装置２５０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２３０による各種処理が実現される。
例えば、制御装置２３０は、走行装置２２０の動作を制御することによって、車両走行制御を行う。車両走行制御は、駆動制御、制動制御、及び操舵制御を含んでいる。駆動制御は、駆動装置を通して行われる。制動制御は、制動装置を通して行われる。操舵制御は、操舵装置を通して行われる。
また、制御装置２３０は、運転支援制御を行う。より詳細には、制御装置２３０は、センサ群２１０から受け取る検出結果情報に基づいて、車両１の周囲の状況を認識する認識処理を行う。そして、制御装置２３０は、状況認識結果に基づいて上記の車両走行制御を適宜行うことにより、運転支援制御（追従走行制御、衝突回避制御）を行う。
更に、制御装置２３０は、本実施の形態に係る軸ずれ検出装置１００としても機能する。つまり、制御装置２３０は、図８で示されたプロセッサ１１０及び記憶装置１２０を含んでいる。プロセッサ１１０とプロセッサ２４０は、共通であってもよいし、別々であってもよい。記憶装置１２０と記憶装置２５０は、共通であってもよいし、別々であってもよい。制御装置２３０は、図９で示された軸ずれ判定処理を行う。
ライダー１０の軸ずれが発生していると判定した場合、制御装置２３０は、異常対応処理を行う（ステップＳ１５）。例えば、制御装置２３０は、ライダー１０の軸ずれが発生したことをドライバに通知する。また、制御装置２３０は、軸ずれが発生したライダー１０を用いることなく、他のセンサを用いて運転支援制御を継続してもよい。つまり、制御装置２３０は、縮退状態で運転支援制御を継続してもよい。複数のライダー１０が車両１に搭載されている場合、軸ずれが発生しているライダー１０が除外され、正常なライダー１０は使用される。
このように、本実施の形態に係る運転支援システム２００は、軸ずれ検出装置１００の機能も有しており、ライダー１０の軸ずれを検出することができる。ライダー１０の軸ずれが検出された場合、運転支援制御においてライダー１０は使用されない。これにより、例えば、図２で説明されたような誤認識が抑制される。その結果、不要な減速の発生が抑制され、ドライバの違和感や不安感が軽減される。このことは、運転支援制御に対する信頼の向上に寄与する。
２．第２の実施の形態
図１１は、第２の実施の形態を説明するための概念図である。路面点群ＰＣから推定される推定道路平面ＥＲＰは、必ずしも実際の路面ＲＳとは一致しない。例えば図１１において、ライダー１０の計測範囲ＲＮＧにおける路面ＲＳは、平面ではなく、凹凸を有している。この場合、路面点群ＰＣから推定される推定道路平面ＥＲＰの形状は、実際の路面ＲＳの形状から乖離する。推定道路平面ＥＲＰと実際の路面ＲＳとの間の差が大きくなるにつれ、軸ずれ判定処理の精度が低下する。
そこで、第２の実施の形態によれば、軸ずれ判定処理に関して一定レベルの精度を確保するために、推定道路平面ＥＲＰの「信頼度」が考慮される。推定道路平面ＥＲＰの信頼度が低い状況においては、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かの判定は保留される。
図１２は、第２の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。上述の第１の実施の形態の場合と重複する説明は適宜省略される。図１２に示されるように、ステップＳ１２とステップＳ１３の間にステップＳ２０が追加されている。
ステップＳ２０において、プロセッサ１１０は、低信頼条件が成立するか否かを判定する。低信頼条件は、上記のステップＳ１２において取得された推定道路平面ＥＲＰの信頼度が低いことを示す条件である。低信頼条件としては、様々な例が考えられる。
低信頼条件の第１の例は、路面点群ＰＣと推定道路平面ＥＲＰとの間の残差が所定の第１閾値を超えていることである。上述の通り、プロセッサ１１０は、路面点群ＰＣを近似平面で近似し、その近似平面を推定道路平面ＥＲＰとして取得する。その近似処理（フィッティング処理）における残差が大きいことは、推定道路平面ＥＲＰと実際の路面ＲＳとの間の乖離が大きいことを意味する（図１１参照）。従って、残差に基づいて、推定道路平面ＥＲＰの信頼度が高いか低いかを判定することができる。
低信頼条件の第２の例は、一定期間における推定道路平面ＥＲＰの法線ベクトルｎｅのばらつきが所定の第２閾値を超えていることである。図１３は、低信頼条件の第２の例を説明するための概念図である。より詳細には、図１３は、車両１が凹んだ路面ＲＳを通過する際の、推定道路平面ＥＲＰの法線ベクトルｎｅの時間変化を示している。図１３に示されるように、法線ベクトルｎｅは、安定せず、時間的に変動する。車両１が坂道に差し掛かる場合や悪路を走行する場合も同様である。従って、一定期間における法線ベクトルｎｅのばらつきに基づいて、推定道路平面ＥＲＰの信頼度が高いか低いかを判定することができる。
尚、３次元地図情報が利用可能な場合、プロセッサ１１０は、その３次元地図情報を参照して、車両１の周辺の路面ＲＳの形状を認識してもよい。ライダー１０の計測範囲ＲＮＧにおける路面ＲＳの平坦度合いが低くなるほど、推定道路平面ＥＲＰの信頼度も低くなると考えられる。
低信頼条件が成立しない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、推定道路平面ＥＲＰの信頼度は高い。この場合、処理は、上述のステップＳ１３に進む。プロセッサ１１０は、推定道路平面情報１６０と基準平面情報１４０に基づいて、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かの判定を行う。
一方、低信頼条件が成立する場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、推定道路平面ＥＲＰの信頼度は低い。この場合、上述のステップＳ１３は行われず、今回のサイクルにおける処理は終了する。すなわち、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かの判定を保留する。
以上に説明されたように、第２の実施の形態によれば、軸ずれ判定処理において、推定道路平面ＥＲＰの信頼度が考慮される。推定道路平面ＥＲＰの信頼度が低い場合、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かの判定は保留される。これにより、軸ずれ判定処理に関して一定レベルの精度が確保される。
３．第３の実施の形態
第１の実施の形態では、推定道路平面ＥＲＰが算出され、軸ずれ判定処理に用いられた。第３の実施の形態では、推定道路平面ＥＲＰを用いない軸ずれ判定処理を説明する。尚、第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略される。
図１４は、第３の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。ステップＳ１０及びステップＳ１１は、第１の実施の形態と同じである（図９参照）。ステップＳ１１の後、処理は、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０において、プロセッサ１１０は、路面点群ＰＣと基準平面情報１４０で示される基準平面ＲＥＦとの間の残差を算出する。このとき、プロセッサ１１０は、センサ座標系を変動させながら残差を算出し、残差が最小となるセンサ座標系の変動量を探索する。例えば、プロセッサ１１０は、路面点群ＰＣに対するセンサ座標系を変動させ、路面点群ＰＣの座標変換を行う。この場合、プロセッサ１１０は、座標変換後の路面点群ＰＣと基準平面ＲＥＦとの間の残差を算出する。あるいは、プロセッサ１１０は、基準平面ＲＥＦに対するセンサ座標系を変動させ、基準平面ＲＥＦの座標変換を行ってもよい。この場合、プロセッサ１１０は、路面点群ＰＣと座標変換後の基準平面ＲＥＦとの間の残差を算出する。
続くステップＳ３１において、プロセッサ１１０は、残差が最小となるセンサ座標系の変動量を閾値と比較する。言い換えれば、プロセッサ１１０は、残差が最小となるセンサ座標系の変動量が閾値を超えているか否かを判定する。
センサ座標系の変動量が閾値を超えていない場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれは発生していないと判定する。この場合、今回のサイクルにおける処理は終了する。
一方、センサ座標系の変動量が閾値を超えている場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生していると判定する（ステップＳ１４）。また、プロセッサ１１０は、センサ座標系の変動量をライダー１０の軸ずれ量として決定する。
以上に説明された第３の実施の形態に係る手法は、第１の実施の形態に係る手法と等価である。第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様の効果が得られる。
４．第４の実施の形態
第４の実施の形態では、上述の第３の実施の形態において更に信頼度が考慮される。信頼度を考慮する理由は、上述の第２の実施の形態で説明された通りである。
図１５は、第４の実施の形態に係る軸ずれ判定処理を示すフローチャートである。上述の第３の実施の形態の場合と重複する説明は適宜省略される。図１５に示されるように、ステップＳ３０とステップＳ３１の間にステップＳ４０が追加されている。
ステップＳ４０において、プロセッサ１１０は、低信頼条件が成立するか否かを判定する。例えば、低信頼条件は、ステップＳ３０で算出された“最小の残差”が所定の第３閾値を超えていることである。ステップＳ３０で算出された“最小の残差”が大きいことは、路面点群ＰＣから推定される推定道路平面ＥＲＰの信頼度が低いことと等価である。
他の例として、プロセッサ１１０は、推定道路平面ＥＲＰを算出し、上述の第２の実施の形態で説明された推定道路平面ＥＲＰに関する低信頼条件を用いてもよい。
低信頼条件が成立しない場合（ステップＳ４０；Ｎｏ）、処理は、上述のステップＳ３１に進む。プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かの判定を行う。
一方、低信頼条件が成立する場合（ステップＳ４０；Ｙｅｓ）、上述のステップＳ３１は行われず、今回のサイクルにおける処理は終了する。すなわち、プロセッサ１１０は、ライダー１０の軸ずれが発生しているか否かの判定を保留する。これにより、軸ずれ判定処理に関して一定レベルの精度が確保される。
１ 車両
１０ ライダー
１００ 軸ずれ検出装置
１１０ プロセッサ
１２０ 記憶装置
１３０ センサ設置情報
１４０ 基準平面情報
１５０ ライダー計測情報
１６０ 推定道路平面情報
２００ 運転支援システム
２１０ センサ群
２２０ 走行装置
２３０ 制御装置
２４０ プロセッサ
２５０ 記憶装置
ＥＲＰ 推定道路平面
ＲＥＦ 基準平面

Claims (5)

  1. 車両に搭載されるライダーの軸ずれを検出する軸ずれ検出装置であって、
    センサ座標系は、前記軸ずれに応じて変動する変動座標系であり、
    基準状態は、前記軸ずれが発生していない状態であり、
    基準平面は、前記車両が平面上に位置しているときに、前記基準状態での前記センサ座標系において表される前記平面であり、
    前記軸ずれ検出装置は、
    前記基準平面の配置を示す基準平面情報と、前記ライダーによって検出される点群の前記センサ座標系における位置を示すライダー計測情報と、が格納される記憶装置と、
    前記基準平面情報と前記ライダー計測情報とに基づいて軸ずれ判定処理を行うプロセッサと
    を備え、
    前記軸ずれ判定処理において、前記プロセッサは、
    前記ライダー計測情報で示される前記点群から路面を表す路面点群を抽出し、
    前記路面点群を近似平面で近似し、前記近似平面を推定道路平面として取得し、
    取得された前記推定道路平面の信頼度が低いことを示す低信頼条件が成立するか否かを判定する第１判定処理を行い、
    前記第１判定処理において前記低信頼条件が成立しない場合、前記推定道路平面を前記基準平面情報で示される前記基準平面と比較し、前記推定道路平面と前記基準平面との間のずれが閾値を超えているか判定する第２判定処理を行い、
    前記第２判定処理において前記推定道路平面と前記基準平面との間の前記ずれが前記閾値を超えている場合、前記軸ずれが発生していると判定し、
    前記第１判定処理において前記低信頼条件が成立した場合、前記第２判定処理を行うことなく前記軸ずれ判定処理を終了する
    軸ずれ検出装置。
  2. 請求項１に記載の軸ずれ検出装置であって、
    前記低信頼条件は、前記路面点群と前記推定道路平面との間の残差が第１閾値を超えていることである
    軸ずれ検出装置。
  3. 請求項１に記載の軸ずれ検出装置であって、
    前記低信頼条件は、一定期間における前記推定道路平面の法線ベクトルのばらつきが第２閾値を超えていることである
    軸ずれ検出装置。
  4. 車両に搭載されるライダーの軸ずれを検出する軸ずれ検出装置であって、
    センサ座標系は、前記軸ずれに応じて変動する変動座標系であり、
    基準状態は、前記軸ずれが発生していない状態であり、
    基準平面は、前記車両が平面上に位置しているときに、前記基準状態での前記センサ座標系において表される前記平面であり、
    前記軸ずれ検出装置は、
    前記基準平面の配置を示す基準平面情報と、前記ライダーによって検出される点群の前記センサ座標系における位置を示すライダー計測情報と、が格納される記憶装置と、
    前記基準平面情報と前記ライダー計測情報とに基づいて軸ずれ判定処理を行うプロセッサと
    を備え、
    前記軸ずれ判定処理において、前記プロセッサは、
    前記ライダー計測情報で示される前記点群から路面を表す路面点群を抽出し、
    前記路面点群と前記基準平面情報で示される前記基準平面との間の残差を算出し、前記残差が最小となる前記センサ座標系の変動量を探索し、
    前記最小の残差が第３閾値を超えているか否かを判定する第１判定処理を行い、
    前記第１判定処理において前記最小の残差が前記第３閾値を超えていない場合、前記残差が最小となる前記センサ座標系の前記変動量が閾値を超えているか判定する第２判定処理を行い、
    前記第２判定処理において前記残差が最小となる前記センサ座標系の前記変動量が前記閾値を超えている場合、前記軸ずれが発生していると判定し、
    前記第１判定処理において前記最小の残差が前記第３閾値を超えている場合、前記第２判定処理を行うことなく前記軸ずれ判定処理を終了する
    軸ずれ検出装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の軸ずれ検出装置を備える車両。
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