JP7119768B2 - 物標検出装置および物標検出方法 - Google Patents
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Description
圧縮センシングは、測定等によって得られる入力情報から、検出対象を復元する際に、全ての入力情報を均等に用いるのではなく、検出対象を最も説明できる優位な入力情報のみを数学的に抽出して活用することで、分解能の高い復元結果を得る技術である。
即ち、従来技術では、「各方位に物標1つ」という制約条件を用いているため、1つの方位に物標が2つ以上存在する場合、反射強度が最も強い物標のみが検出され、それ以外の物標を検出できなかった。例えば、反射強度の高い物標の手前に反射強度の低い物標が存在する場合、この手前にある物標を見逃してしまうことになる。しかも、どちらの物標を重視するかは、検出結果を利用するアプリケーションによって異なる場合がある。また、従来技術では、事前モデルを逐次更新する必要があるため、そのための演算量が増大する。
[1.構成]
図1に示す物標検出システム1は、車両に搭載して使用される。物標検出システム1は、レーダモジュール2と統合処理部7とを備える。物標検出システム1は、カメラモジュール3と、LIDARモジュール4と、測位センサ群5と、挙動センサ群6と、被制御部8とを備えてもよい。
情報統合処理は、レーダモジュール2、カメラモジュール3、およびLIDARモジュール4での検出結果を統合して、自車両前方の検知範囲内に存在する様々な物標の状態や位置関係を表す情報であるシーン情報を生成する。シーン情報には、図2に示すように、自車両の位置を基準として、自車両の車幅方向に沿った横位置と自車両の進行方向に沿った距離を2軸として、物標が存在する位置を示した二次元マップが含まれてもよい。
レーダモジュール2は、アンテナ部21と、送受信回路22と、レーダ処理部23とを備える。レーダ処理部23が物標検出装置に相当する。
統合処理部7は、CPU71と、例えば、RAM又はROM等の半導体メモリ(以下、メモリ72)と、を有するマイクロコンピュータを備える。統合処理部7の各機能は、CPU71が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ72が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、統合処理部7は、情報統合処理および情報統合処理での処理結果を利用するアプリケーションを少なくとも実行する。
[2-1.情報統合処理]
統合処理部7が実行する情報統合処理を、図3のフローチャートを用いて説明する。
ここで、レーダ処理部23が実行するレーダ検出処理において、測定値から検出対象に関する情報を復元する際に実施される重み付き圧縮センシングについて説明する。
事前モデルAは、i行j列の要素aijは、iで特定される区画から反射波が到来したときに、チャネルjで検出される受信信号の理論値を表す。但し、i=1~M、j=1~Nである。従って、i行の要素ai1~aiNによって表される各信号は、いずれも同じ周波数を有し、且つ、チャネル間の経路差が反映された位相を有する。
レーダ処理部23のメモリ232には、物標検出処理で使用する加重値テーブルが記憶される。加重値テーブルは、統合処理部7から転送されてくる重み関連情報と対応づけて複数種類の加重値wが記憶されている。加重値wの各要素は、距離rに応じて値が変化する関数(以下、重み関数)によって定義される。
レーダ処理部23が実行するレーダ検出処理を、図6のフローチャートを用いて説明する。レーダ処理部23は、レーダ検出処理を、情報統合処理と同様にフレーム周期毎に実行する。
レーダ処理部23は、続くS230では、S220で取得した重み関連情報に基づき、重み付き圧縮センシングに用いる加重値wを選択する。
レーダ処理部23は、続くS250では、(2)式に示した重み付き圧縮センシングの演算を実行することで、推定値xを更新する。
[3.動作例]
図7に示すように、自車両の近くに低反射率の物標T1が存在し、それより遠くに高反射率の物標T2が存在する場合について説明する。
更に、重み関数w3(r)またはw4(r)に従って生成された加重値wを選択して、重み付け圧縮センシングを行った場合も、選択された加重値wの特徴、ひいてはその加重値wを定義する重み関数の特徴に応じて、物標の抽出され易さが変化する。
例えば、前回のフレーム周期で重み関連情報として生成された二次元マップを用い、図9に示すように、二次元マップに示された物標の位置である前回位置を中心としたガウシアン分布の形状を有する重み関数w5(r)を生成し、この生成された重み関数w5(r)に従って加重値wを設定してもよい。この場合、複数の物標が検出されている場合は、各物標のガウシアン分布を重ね合わせた形状とすればよい。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)物標検出システム1によれば、推定値xに加重値wを作用させる重み付き圧縮センシングを行っているため、観測モデルを更新することなく、圧縮センシングの演算に、スパース性とは異なる制約を付加することができ、しかも、観測モデルを更新する必要がある従来技術と比較して演算量を削減できる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(b)上記実施形態では、重み付き圧縮センシングによる検出対象を、水平面内における物標の位置としているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、物標の高さや、物標が路面に接しているか否かの状態等を検出対象としてもよい。
Claims (11)
- 物標検出装置であって、
予め設定された検知範囲内に探査波を送信し、前記探査波を反射した物標からの反射波を受信することで得られる観測値を取得するように構成された取得部(23:S210)と、
当該物標検出装置の動作環境を示す情報を取得するように構成された環境取得部(23:S220)と、
複数の要素を有し前記要素のそれぞれが前記物標に関する情報に対応づけられた推定値と前記観測値との関係を表す観測モデルを用い、前記観測モデルに前記推定値を作用させた結果と前記観測値との残差をコスト関数とし、前記コスト関数および前記推定値の非ゼロ要素を最小化する圧縮センシングを実行することで、前記推定値を算出するように構成された推定部(23:S230~S270)と、
を備え、
前記推定部は、前記圧縮センシングの演算において、空間的または時間的に値が変化する重み関数によって値が定義された加重値を前記推定値に乗じて演算を実行すると共に、前記環境取得部にて取得された情報に従って、前記加重値を選択するように構成された
物標検出装置。 - 請求項1に記載の物標検出装置であって、
前記観測モデルは、前記検知範囲内を距離および方位によって格子状に分割された区画毎に、該区画に物標が存在する場合に得られる前記観測値の理論値を表現し、
前記推定値が有する複数の要素は、前記複数の区画のいずれかに対応づけられた
物標検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の物標検出装置であって、
前記環境取得部は、前記動作環境を示す情報として、前記推定値を利用するアプリケーションの作動状態を取得するように構成された
物標検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の物標検出装置であって、
前記環境取得部は、前記動作環境を示す情報として、前回の処理で検出された前記物標の位置である前回位置を取得するように構成された、
物標検出装置。 - 請求項4に記載の物標検出装置であって、
前記推定部は、前記前回位置を中心としたガウシアン分布を表現した前記重み関数を用いて設定された前記加重値を用いるように構成された
物標検出装置。 - 請求項4に記載の物標検出装置であって、
前記推定部は、前記前回位置より近い距離範囲の物標が優先的に検出されることを表現した前記重み関数を用いて設定された前記加重値を用いるように構成された
物標検出装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の物標検出装置であって、
前記加重値を定義する前記重み関数として、検出対象となる前記物標の出現確率、および重点的に探査すべき位置のいずれかと、当該物標検出装置からの距離との関係を表す関数が用いられた
物標検出装置。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の物標検出装置であって、
前記探査波として電波を送受信するように構成された送受信部(21,22)を更に備え、
前記取得部は、前記送受信部から前記観測値を取得するように構成された
物標検出装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の物標検出装置であって、
前記探査波として電波を送受信するように構成された送受信部(21,22)を更に備え、
前記取得部は、前記送受信部から前記観測値を取得するように構成され、
前記加重値を定義する前記重み関数として、理論的に算出される受信電力の強度と、当該物標検出装置からの距離との関係を表す関数が用いられた
物標検出装置。 - 請求項8または請求項9に記載の物標検出装置であって、
当該物標検出装置は、車両に搭載され、
前記送受信部は、前記車両の周囲を前記検知範囲とするように設定された
物標検出装置。 - 物標検出方法であって、
予め設定された検知範囲内に探査波を送信し、前記探査波を反射した物標からの反射波を受信することで得られる観測値を取得する第1のステップ(S210)と、
当該物標検出方法が適用された物標検出装置の動作環境を示す情報を取得する第3のステップ(23:S220)と、
複数の要素を有し前記要素のそれぞれが前記物標に関する情報に対応づけられた推定値と前記観測値との関係を表す観測モデルを用い、前記観測モデルに前記推定値を作用させた結果と前記観測値との残差をコスト関数とし、前記コスト関数および前記推定値の非ゼロ要素を最小化する圧縮センシングを実行することで、前記推定値を算出する第2のステップ(S230~S270)と、
を備え、
前記第2のステップでは、前記圧縮センシングの演算において、空間的または時間的に値が変化する重み関数によって値が定義された加重値を前記推定値に乗じて演算を実行すると共に、前記第3のステップにて取得された情報に従って、前記加重値を選択する、
物標検出方法。
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