JP7331083B2 - 車両用センシングシステム及び車両 - Google Patents

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Description

本開示は、車両用センシングシステム及び車両に関する。
現在、自動車の自動運転技術の研究が各国で盛んに行われており、自動運転モードで車両(以下、「車両」は自動車のことを指す。)が公道を走行することができるための法整備が各国で検討されている。ここで、自動運転モードでは、車両システムが車両の走行を自動的に制御する。具体的には、自動運転モードでは、車両システムは、カメラ、レーダ(例えば、レーザレーダやミリ波レーダ)等のセンサから得られる車両の周辺環境を示す情報(周辺環境情報)に基づいてステアリング制御(車両の進行方向の制御)、ブレーキ制御及びアクセル制御(車両の制動、加減速の制御)のうちの少なくとも1つを自動的に行う。一方、以下に述べる手動運転モードでは、従来型の車両の多くがそうであるように、運転者が車両の走行を制御する。具体的には、手動運転モードでは、運転者の操作(ステアリング操作、ブレーキ操作、アクセル操作)に従って車両の走行が制御され、車両システムはステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御を自動的に行わない。尚、車両の運転モードとは、一部の車両のみに存在する概念ではなく、自動運転機能を有さない従来型の車両も含めた全ての車両において存在する概念であって、例えば、車両制御方法等に応じて分類される。
このように、将来において、公道上では自動運転モードで走行中の車両(以下、適宜、「自動運転車」という。)と手動運転モードで走行中の車両(以下、適宜、「手動運転車」という。)が混在することが予想される。
自動運転技術の一例として、特許文献1には、先行車に後続車が自動追従走行した自動追従走行システムが開示されている。当該自動追従走行システムでは、先行車と後続車の各々が照明システムを備えており、先行車と後続車との間に他車が割り込むことを防止するための文字情報が先行車の照明システムに表示されると共に、自動追従走行である旨を示す文字情報が後続車の照明システムに表示される。
日本国特開平9-277887号公報
ところで、自動運転技術の発展において、車両の周辺環境の検出精度を飛躍的に増大させる必要がある。この点において、車両に複数の異なる種類のセンサ(例えば、カメラ、LiDARユニット、ミリ波レーダ等)を搭載することが現在検討されている。例えば、車両の4隅の各々に複数のセンサを配置することが検討されている。具体的には、車両の4隅に配置された4つの車両用灯具の各々にLiDARユニット、カメラ及びミリ波レーダを搭載することが検討されている。
車両用灯具内に配置されたLiDARユニットは、透明なアウターカバーを通じて車両の周辺環境を示す点群データを取得する。同様に、車両用灯具内に配置されたカメラは、透明なアウターカバーを通じて車両の周辺環境を示す画像データを取得する。このため、車両用灯具のアウターカバーに汚れが付着している場合、アウターカバーに付着された汚れ(雨、雪、泥等)により、LiDARユニットの点群データ及び/又はカメラの画像データに基づいて正確に車両の周辺環境を特定できない虞がある。このように、LiDARユニットやカメラ等のセンサが車両用灯具内に配置される場合には、センサの検出精度に悪影響を与えるアウターカバーに付着した汚れを検出するための手法について検討する必要がある。
本開示は、車両用灯具内に配置されたセンサの検出精度の低下を抑制することが可能な車両用センシングシステム及び車両を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る車両用センシングシステムは、車両に設けられた車両用灯具のアウターカバーに付着した汚れを検出するように構成されている。
車両用センシングシステムは、
前記車両用灯具のハウジングとアウターカバーとによって形成された空間内に配置されると共に、前記車両の周辺環境を示す点群データを取得するように構成されたLiDARユニットと、
前記アウターカバーに付着した汚れを除去するように構成された灯具クリーナーと、
前記LiDARユニットから出射された後に道路面によって反射された複数の反射光の強度に関連する反射光強度情報を取得し、
前記取得された反射光強度情報に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定し、
前記アウターカバーに汚れが付着しているとの判定に応じて前記灯具クリーナーを駆動させる、ように構成された灯具クリーナー制御部と、を備える。
上記構成によれば、反射光強度情報に基づいてアウターカバーに汚れが付着しているかどうかが判定された上で、アウターカバーに汚れが付着しているとの判定に応じて灯具クリーナーが駆動する。このように、反射光強度情報に基づいて、アウターカバーに付着した汚れを検出することができる。この点において、雨、雪、泥等の汚れがアウターカバーに付着している場合、当該汚れによって反射光の強度が低下するため、反射光の強度に基づいてアウターカバーに付着した汚れを検出することが可能となる。
したがって、アウターカバーに付着した汚れを確実に検出することができるため、車両用灯具内に配置されたLiDARユニット等のセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
また、前記灯具クリーナー制御部は、前記取得された反射光強度情報と所定の閾値との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されてもよい。
上記構成によれば、取得された反射光強度情報と所定の閾値との比較に基づいて、アウターカバーに付着した汚れを検出することができる。
また、前記灯具クリーナー制御部は、前記複数の反射光の強度の各々と前記所定の閾値との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されてもよい。
上記構成によれば、複数の反射光の強度の各々と所定の閾値との比較に基づいてアウターカバーに付着した汚れを検出することができる。
また、前記灯具クリーナー制御部は、前記複数の反射光の強度の平均値又は中央値と前記所定の閾値との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されてもよい。
上記構成によれば、複数の反射光の強度の平均値又は中央値と所定の閾値との比較に基づいてアウターカバーに付着した汚れを検出することができる。
また、前記所定の閾値は、前記アウターカバーに汚れが付着していないときに測定された道路面からの反射光の強度に関連付けられてもよい。
上記構成によれば、所定の閾値がアウターカバーに汚れが付着していないときに測定された道路面からの反射光の強度に関連付けられているため、取得された反射光強度情報と所定の閾値との比較に基づいて、アウターカバーに付着した汚れを検出することができる。
また、前記車両が駐車したときに、前記灯具クリーナー制御部は、前記反射光強度情報を取得及び保存するように構成されてもよい。
前記灯具クリーナー制御部は、新たに取得された前記反射光強度情報と前記保存された反射光強度情報との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されてもよい。
上記構成によれば、新たに取得された反射光強度情報と車両が前回駐車したときに取得された反射光強度情報との比較に基づいてアウターカバーに付着した汚れを検出することができる。
また、前記道路面が乾燥している場合に、前記灯具クリーナー制御部は、前記取得された反射光強度情報に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されてもよい。
また、車両用センシングシステムを備えた車両が提供される。
上記によれば、車両用灯具内に配置されたセンサの検出精度の低下を抑制することが可能な車両を提供することができる。
本開示によれば、車両用灯具内に配置されたセンサの検出精度の低下を抑制することが可能な車両用センシングシステム及び車両を提供することができる。
本発明の実施形態(以下、本実施形態という。)に係る車両システムを備える車両の模式図を示す。 本実施形態に係る車両システムを示すブロック図である。 左前センシングシステムを示すブロック図である。 第1実施形態に係るアウターカバーに付着した汚れを検出する方法を説明するためのフローチャートである。 複数の垂直角度の各々におけるLiDARユニットから出射されたレーザ光を示す図である。 n番目の反射光の強度Iと閾値Ithとの間の比較結果の一例を示すテーブルである。 車両が駐車する際に反射光強度情報を取得する一連の処理を説明するためのフローチャートである。 第2実施形態に係るアウターカバーに付着した汚れを検出する方法を説明するためのフローチャートである。 今回測定されたn番目の反射光の強度Iと前回測定されたn番目の反射光の強度Iref_nとの間の比較結果の一例を示すテーブルである。
以下、本開示の実施形態(以下、単に「本実施形態」という。)について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
また、本実施形態の説明では、説明の便宜上、「左右方向」、「前後方向」、「上下方向」について適宜言及する場合がある。これらの方向は、図1に示す車両1について設定された相対的な方向である。ここで、「前後方向」は、「前方向」及び「後方向」を含む方向である。「左右方向」は、「左方向」及び「右方向」を含む方向である。「上下方向」は、「上方向」及び「下方向」を含む方向である。尚、図1では上下方向は示されていないが、上下方向は、前後方向及び左右方向に垂直な方向である。
最初に、図1及び図2を参照して本実施形態に係る車両1及び車両システム2について説明する。図1は、車両システム2を備える車両1の上面図を示す模式図である。図2は、車両システム2を示すブロック図である。
図1に示すように、車両1は、自動運転モードで走行可能な車両(自動車)であって、車両システム2と、左前灯具7aと、右前灯具7bと、左後灯具7cと、右後灯具7dとを備える。
図1及び図2に示すように、車両システム2は、車両制御部3と、左前センシングシステム4a(以下、単に「センシングシステム4a」という。)と、右前センシングシステム4b(以下、単に「センシングシステム4b」という。)と、左後センシングシステム4c(以下、単に「センシングシステム4c」という。)と、右後センシングシステム4d(以下、単に「センシングシステム4d」という。)を少なくとも備える。
さらに、車両システム2は、センサ5と、HMI(Human Machine Interface)8と、GPS(Global Positioning System)9と、無線通信部10と、記憶装置11とを備える。また、車両システム2は、ステアリングアクチュエータ12と、ステアリング装置13と、ブレーキアクチュエータ14と、ブレーキ装置15と、アクセルアクチュエータ16と、アクセル装置17とを備える。
車両制御部3は、車両1の走行を制御するように構成されている。車両制御部3は、例えば、少なくとも一つの電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)により構成されている。電子制御ユニットは、1以上のプロセッサと1以上のメモリを含むコンピュータシステム(例えば、SoC(System on a Chip)等)と、トランジスタ等のアクティブ素子及びパッシブ素子から構成される電子回路を含む。プロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)及びTPU(Tensor Processing Unit)のうちの少なくとも一つを含む。CPUは、複数のCPUコアによって構成されてもよい。GPUは、複数のGPUコアによって構成されてもよい。メモリは、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)を含む。ROMには、車両制御プログラムが記憶されてもよい。例えば、車両制御プログラムは、自動運転用の人工知能(AI)プログラムを含んでもよい。AIプログラムは、多層のニューラルネットワークを用いた教師有り又は教師なし機械学習(特に、ディープラーニング)によって構築されたプログラム(学習済みモデル)である。RAMには、車両制御プログラム、車両制御データ及び/又は車両の周辺環境を示す周辺環境情報が一時的に記憶されてもよい。プロセッサは、ROMに記憶された各種車両制御プログラムから指定されたプログラムをRAM上に展開し、RAMとの協働で各種処理を実行するように構成されてもよい。また、コンピュータシステムは、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の非ノイマン型コンピュータによって構成されてもよい。さらに、コンピュータシステムは、ノイマン型コンピュータと非ノイマン型コンピュータの組み合わせによって構成されてもよい。
センシングシステム4a~4dの各々は、車両1の周辺環境を検出するように構成されている。本実施形態の説明では、センシングシステム4a~4dの各々は、同一の構成要素を備えるものとする。このため、以下では、センシングシステム4aについて図3を参照して説明する。図3は、センシングシステム4aを示すブロック図である。
図3に示すように、センシングシステム4aは、制御部40aと、照明ユニット42aと、カメラ43aと、LiDAR(Light Detection and Ranging)ユニット44a(レーザーレーダの一例)と、ミリ波レーダ45aと、灯具クリーナー46aとを備える。制御部40aと、照明ユニット42aと、カメラ43aと、LiDARユニット44aと、ミリ波レーダ45aは、図1に示す左前灯具7aのハウジング24aと透光性のアウターカバー22aによって形成される空間Sa内に配置される。一方、灯具クリーナー46aは、空間Saの外側であって、左前灯具7aの付近に配置されている。また、制御部40aは、空間Sa以外の車両1の所定の場所に配置されてもよい。例えば、制御部40aは、車両制御部3と一体的に構成されてもよい。
制御部40aは、照明ユニット42aと、カメラ43aと、LiDARユニット44aと、ミリ波レーダ45aと、灯具クリーナー46aの動作をそれぞれ制御するように構成されている。この点において、制御部40aは、照明ユニット制御部420a、カメラ制御部430a、LiDARユニット制御部440a、ミリ波レーダ制御部450a、灯具クリーナー制御部460aとして機能する。
制御部40aは、少なくとも一つの電子制御ユニット(ECU)により構成されている。電子制御ユニットは、1以上のプロセッサと1以上のメモリを含むコンピュータシステム(例えば、SoC等)と、トランジスタ等のアクティブ素子及びパッシブ素子から構成される電子回路を含む。プロセッサは、CPU、MPU、GPU及びTPUのうちの少なくとも一つを含む。メモリは、ROMと、RAMを含む。また、コンピュータシステムは、ASICやFPGA等の非ノイマン型コンピュータによって構成されてもよい。
照明ユニット42aは、車両1の外部(前方)に向けて光を出射することによって、配光パターンを形成するように構成されている。照明ユニット42aは、光を出射する光源と、光学系とを有する。光源は、例えば、マトリックス状(例えば、N行×M列、N>1、M>1)に配列された複数の発光素子によって構成されてもよい。発光素子は、例えば、LED(Light Emitting Diode)、LD(LaSer Diode)又は有機EL素子である。光学系は、光源から出射された光を照明ユニット42aの前方に向けて反射するように構成されたリフレクタと、光源から直接出射された光又はリフレクタによって反射された光を屈折するように構成されたレンズとのうちの少なくとも一方を含んでもよい。
照明ユニット制御部420aは、照明ユニット42aが所定の配光パターンを車両1の前方領域に向けて出射するように照明ユニット42aを制御するように構成されている。例えば、照明ユニット制御部420aは、車両1の運転モードに応じて照明ユニット42aから出射される配光パターンを変更してもよい。
カメラ43aは、車両1の周辺環境を検出するように構成されている。特に、カメラ43aは、車両1の周辺環境を示す画像データを取得した上で、当該画像データをカメラ制御部430aに送信するように構成されている。カメラ制御部430aは、送信された画像データに基づいて、周辺環境情報を特定してもよい。ここで、周辺環境情報は、車両1の外部に存在する対象物に関する情報を含んでもよい。例えば、周辺環境情報は、車両1の外部に存在する対象物の属性に関する情報と、車両1に対する対象物の距離と方向及び/又は位置に関する情報とを含んでもよい。カメラ43aは、例えば、CCD(Charge-Coupled Device)やCMOS(相補型MOS:Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を含む。カメラ43aは、単眼カメラとしても構成されてもよいし、ステレオカメラとして構成されてもよい。カメラ43aがステレオカメラの場合、制御部40aは、視差を利用することで、ステレオカメラによって取得された2以上の画像データに基づいて、車両1と車両1の外部に存在する対象物(例えば、歩行者等)との間の距離を特定することができる。
LiDARユニット44aは、車両1の周辺環境を検出するように構成されている。特に、LiDARユニット44aは、車両1の周辺環境を示す点群データを取得した上で、当該点群データをLiDARユニット制御部440aに送信するように構成されている。LiDARユニット制御部440aは、送信された点群データに基づいて、周辺環境情報を特定してもよい。
より具体的には、LiDARユニット44aは、レーザ光の各出射角度(水平角度θ、垂直角度φ)におけるレーザ光(光パルス)の飛行時間(TOF:Time of Flight)ΔT1に関する情報を取得する。LiDARユニット44aは、各出射角度における飛行時間ΔT1に関する情報に基づいて、各出射角度におけるLiDARユニット44aと車両1の外部に存在する物体との間の距離Dに関する情報を取得することができる。
また、LiDARユニット44aは、例えば、レーザ光を出射するように構成された発光部と、レーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させるように構成された光偏向器と、レンズ等の光学系と、物体によって反射されたレーザ光を受光するように構成された受光部とを備える。発光部から出射されるレーザ光のピーク波長は特に限定されない。例えば、レーザ光は、ピーク波長が900nm付近である非可視光(赤外線)であってもよい。発光部は、例えば、レーザダイオードである。光偏向器は、例えば、MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)ミラー又はポリゴンミラーである。受光部は、例えば、フォトダイオードである。尚、LiDARユニット44aは、光偏向器によってレーザ光を走査せずに、点群データを取得してもよい。例えば、LiDARユニット44aは、フェイズドアレイ方式又はフラッシュ方式で点群データを取得してもよい。また、LiDARユニット44aは、発光部と受光部を機械的に回転駆動させることで点群データを取得してもよい。
ミリ波レーダ45aは、車両1の周辺環境を示すレーダデータを検出するように構成されている。特に、ミリ波レーダ45aは、レーダデータを取得した上で、当該レーダデータをミリ波レーダ制御部450aに送信するように構成されている。ミリ波レーダ制御部450aは、レーダデータに基づいて、周辺環境情報を取得するように構成されている。周辺環境情報は、車両1の外部に存在する対象物に関する情報を含んでもよい。周辺環境情報は、例えば、車両1に対する対象物の位置と方向に関する情報と、車両1に対する対象物の相対速度に関する情報を含んでもよい。
例えば、ミリ波レーダ45aは、パルス変調方式、FM‐CW(Frequency Moduleted‐Continuous Wave)方式又は2周波CW方式で、ミリ波レーダ45aと車両1の外部に存在する物体との間の距離及び方向を取得することができる。パルス変調方式を用いる場合、ミリ波レーダ45aは、ミリ波の飛行時間ΔT2に関する情報を取得した上で、飛行時間ΔT2に関する情報に基づいて、ミリ波レーダ45aと車両1の外部に存在する物体との間の距離Dに関する情報を取得することができる。また、ミリ波レーダ45aは、一方の受信アンテナで受信したミリ波(受信波)の位相と一方の受信アンテナに隣接する他方の受信アンテナで受信したミリ波(受信波)の位相との間の位相差に基づいて、車両1に対する物体の方向に関する情報を取得することができる。また、ミリ波レーダ45aは、送信アンテナから放射された送信波の周波数f0と受信アンテナで受信された受信波の周波数f1に基づいて、ミリ波レーダ45aに対する物体の相対速度Vに関する情報を取得することができる。
灯具クリーナー46aは、アウターカバー22aに付着した汚れを除去するように構成されており、アウターカバー22aの付近に配置されている(図5参照)。灯具クリーナー46aは、洗浄液又は空気をアウターカバー22aに向けて噴射することでアウターカバー22aに付着した汚れを除去するように構成されてもよい。
灯具クリーナー制御部460aは、灯具クリーナー46aを制御するように構成されている。灯具クリーナー制御部460aは、LiDARユニット44aから出射された後に道路面によって反射された複数の反射光の強度に関連する反射光強度情報に基づいて、アウターカバー22aに汚れ(例えば、雨、雪、泥、埃等)が付着しているかどうかを判定するように構成されている。さらに、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れが付着しているとの判定に応じて灯具クリーナー46aを駆動させるように構成されている。
また、センシングシステム4b~4dの各々も同様にして、制御部と、照明ユニットと、カメラと、LiDARユニットと、ミリ波レーダと、灯具クリーナーを備える。特に、センシングシステム4bのこれらの装置は、図1に示す右前灯具7bのハウジング24bと透光性のアウターカバー22bによって形成される空間Sb内に配置される。センシングシステム4cのこれらの装置は、左後灯具7cのハウジング24cと透光性のアウターカバー22cによって形成される空間Sc内に配置される。センシングシステム4dのこれらの装置は、右後灯具7dのハウジング24dと透光性のアウターカバー22dによって形成される空間Sd内に配置される。
図2に戻ると、センサ5は、加速度センサ、速度センサ及びジャイロセンサ等を有してもよい。センサ5は、車両1の走行状態を検出して、車両1の走行状態を示す走行状態情報を車両制御部3に出力するように構成されている。また、センサ5は、車両1の外部の外気温度を検出する外気温度センサを有してもよい。
HMI8は、運転者からの入力操作を受付ける入力部と、走行情報等を運転者に向けて出力する出力部とから構成される。入力部は、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、車両1の運転モードを切替える運転モード切替スイッチ等を含む。出力部は、各種走行情報を表示するディスプレイ(例えば、Head Up Display(HUD)等)である。GPS9は、車両1の現在位置情報を取得し、当該取得された現在位置情報を車両制御部3に出力するように構成されている。
無線通信部10は、車両1の周囲にいる他車に関する情報を他車から受信すると共に、車両1に関する情報を他車に送信するように構成されている(車車間通信)。また、無線通信部10は、信号機や標識灯等のインフラ設備からインフラ情報を受信すると共に、車両1の走行情報をインフラ設備に送信するように構成されている(路車間通信)。また、無線通信部10は、歩行者が携帯する携帯型電子機器(スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイス等)から歩行者に関する情報を受信すると共に、車両1の自車走行情報を携帯型電子機器に送信するように構成されている(歩車間通信)。車両1は、他車両、インフラ設備若しくは携帯型電子機器とアドホックモードにより直接通信してもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して通信してもよい。
記憶装置11は、ハードディスクドライブ(HDD)やSSD(Solid State Drive)等の外部記憶装置である。記憶装置11には、2次元又は3次元の地図情報及び/又は車両制御プログラムが記憶されてもよい。例えば、3次元の地図情報は、3Dマッピングデータ(点群データ)によって構成されてもよい。記憶装置11は、車両制御部3からの要求に応じて、地図情報や車両制御プログラムを車両制御部3に出力するように構成されている。地図情報や車両制御プログラムは、無線通信部10と通信ネットワークを介して更新されてもよい。
車両1が自動運転モードで走行する場合、車両制御部3は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号のうち少なくとも一つを自動的に生成する。ステアリングアクチュエータ12は、ステアリング制御信号を車両制御部3から受信して、受信したステアリング制御信号に基づいてステアリング装置13を制御するように構成されている。ブレーキアクチュエータ14は、ブレーキ制御信号を車両制御部3から受信して、受信したブレーキ制御信号に基づいてブレーキ装置15を制御するように構成されている。アクセルアクチュエータ16は、アクセル制御信号を車両制御部3から受信して、受信したアクセル制御信号に基づいてアクセル装置17を制御するように構成されている。このように、車両制御部3は、走行状態情報、周辺環境情報、現在位置情報、地図情報等に基づいて、車両1の走行を自動的に制御する。つまり、自動運転モードでは、車両1の走行は車両システム2により自動制御される。
一方、車両1が手動運転モードで走行する場合、車両制御部3は、アクセルペダル、ブレーキペダル及びステアリングホイールに対する運転者の手動操作に従って、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号を生成する。このように、手動運転モードでは、ステアリング制御信号、アクセル制御信号及びブレーキ制御信号が運転者の手動操作によって生成されるので、車両1の走行は運転者により制御される。
次に、車両1の運転モードについて説明する。運転モードは、自動運転モードと手動運転モードとからなる。自動運転モードは、完全自動運転モードと、高度運転支援モードと、運転支援モードとからなる。完全自動運転モードでは、車両システム2がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両1を運転できる状態にはない。高度運転支援モードでは、車両システム2がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御の全ての走行制御を自動的に行うと共に、運転者は車両1を運転できる状態にはあるものの車両1を運転しない。運転支援モードでは、車両システム2がステアリング制御、ブレーキ制御及びアクセル制御のうち一部の走行制御を自動的に行うと共に、車両システム2の運転支援の下で運転者が車両1を運転する。一方、手動運転モードでは、車両システム2が走行制御を自動的に行わないと共に、車両システム2の運転支援なしに運転者が車両1を運転する。
(第1実施形態に係る汚れ検出方法)
次に、左前灯具7aのアウターカバー22aに付着した汚れを検出する方法について主に図4を参照して以下に説明する。図4は、第1実施形態に係るアウターカバー22aに付着した汚れを検出する方法(以下、「汚れ検出方法」という。)を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態では、センシングシステム6aによって実行される汚れ検出処理についてのみ説明するが、センシングシステム6b~6dによって実行される汚れ検出処理もセンシングシステム6aによって実行される汚れ検出処理と同様である点に留意されたい。
図4に示すように、ステップS1において、車両制御部3は、センシングシステム4a~4dから送信された各周辺環境情報に基づいて、車両1の周辺の道路面が乾燥しているかどうかを判定する。ステップS1の判定結果がNOである場合、ステップS1の判定結果がYESとなるまで本判定処理は繰り返し実行される。例えば、車両1が走行中の場合には、車両1の周辺の道路面は逐次変化するため、車両1の周辺の道路面が乾燥していると判定されるまでステップS1の処理は実行されてもよい。一方、ステップS1の判定結果がYESである場合、本処理はステップS2に進む。
次に、ステップS2において、LiDARユニット制御部440aは、LiDARユニット44aが各水平角度θに対して道路面Rに向けてレーザ光Lを出射するように、LiDARユニット44aを制御する(図5参照)。既に説明したように、LiDARユニット44aは、水平方向における水平角度θと垂直方向における垂直角度φからなる複数の出射角度にレーザ光を出射するように構成されている。このように、各出射角度における飛行時間ΔTに関する情報を取得することで、各出射角度に対する距離を示す点群データを生成している。本実施形態に係る汚れ検出処理では、LiDARユニット44aは、道路面Rを測定する所定のレイヤ(所定の垂直角度φ)においてレーザ光を出射する。ここで、図5に示すように、所定のレイヤは、実線で示したレーザ光Lのレイヤに相当する。つまり、レーザ光の垂直角度φは、道路面Rを走査するための所定の垂直角度に固定されている。一方、レーザ光の水平角度θは変化する。具体的には、水平方向における角度範囲が45°、水平方向における角度ピッチΔθが0.2°である場合には、LiDARユニット44aは、226個の水平角度θの各々に対して道路面Rに向けてレーザ光を出射する。ここで、n番目(nは整数であって、1≦n≦226)に出射されるレーザ光の水平角度をθ、(n-1)番目に出射されるレーザ光の水平角度をθn-1とする場合、θ=θn-1+Δθの関係が成立する。ここで、Δθは上記したように0.2°とする。
また、ステップS2の処理においてLiDARユニット44aから出射されるレーザ光の強度は、点群データを取得する際にLiDARユニット44aから出射されるレーザ光の強度よりも大きくてもよい。この点において、本汚れ検出方法では、対象物の距離に関する情報ではなく対象物によって反射された反射光の強度の情報が取得されるため、レーザ光の強度の情報の精度を向上させるために、LiDARユニット44aから出射されるレーザ光の強度が通常のレーザ光の強度よりも大きいことが好ましい。さらに、ステップS2の処理における反射光に対する受光部の受光感度は、点群データを取得する際における反射光に対する受光部の受光感度よりも大きくてもよい。
次に、ステップS3において、LiDARユニット44aは、道路面Rによって反射された226個の水平角度θ(θ1,θ・・・,θ226)の各々の反射光を受光する。その後、LiDARユニット44aは、各水平角度θに対する複数の反射光の強度Iに関連する反射光強度情報を生成した上で、LiDARユニット制御部440aを介して当該生成された反射光強度情報を灯具クリーナー制御部460aに送信する。このように、ステップS4において、灯具クリーナー制御部460aは、反射光強度情報をLiDARユニット44aから取得する。ここで、反射光強度情報は、n番目(n=1~226)に出射されるレーザ光の反射光の強度Iに関する情報を含む。
次に、ステップS5において、灯具クリーナー制御部460aは、226個の反射光の強度Iの各々と所定の閾値Ithとを比較する。具体的には、灯具クリーナー制御部460aは、226個の反射光の強度Iの各々が所定の閾値Ithよりも小さいかどうか(I<Ith)を判定する。ここで、所定の閾値Ithとは、アウターカバー22aに汚れが付着していないときに測定された道路面Rからの反射光の強度Iに関連付けられている。例えば、所定の閾値Ithは、アウターカバー22aに汚れが付着していないときに測定された道路面Rからの反射光の強度IのX%の値に設定されてもよい。ここで、Xは、40から70の間の値(好ましくは、60から70の間の値)に設定されていることが好ましいが、Xの値は特に限定されるものではない。つまり、所定の閾値Ithは特に限定されるものではない。また、所定の閾値Ithは、制御部40aのメモリ中に予め保存されている。また、所定の閾値Ithは、アウターカバー22aの経年劣化等を考慮して時間経過に従って更新されてもよい。
次に、ステップS5の処理を通じて、灯具クリーナー制御部460aは、所定の閾値Ithよりも小さくなる反射光の強度Iの数が所定の個数以上であるかどうかを判定する(ステップS6)。図6に示すように、灯具クリーナー制御部460aは、反射光の強度IからI226の各々が閾値Ithよりも小さいかどうかを判定した上で、閾値Ithよりも小さい反射光の強度Iの個数をカウントする。その後、カウントされた反射光の強度Iの個数が所定の個数以上であるかどうかを判定する。
ステップS6の判定結果がYESである場合、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れG(図5参照)が付着していると判定する(ステップS8)。ここで、汚れGとは、例えば、雨、雪、泥、埃等である。一方、ステップS6の判定結果がNOである場合、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れGが付着していないと判定した上で(ステップS7)、本処理を終了する。
その後、ステップS9において、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに付着した汚れGを除去するために、灯具クリーナー46aを駆動させる。具体的には、灯具クリーナー制御部460aは、灯具クリーナー46aから洗浄液又は空気がアウターカバー22aに向けて噴射されるように灯具クリーナー46aを駆動させる。
灯具クリーナー46aがアウターカバー22aに対して汚れ除去処理を実行した後に(ステップS9の処理が実行された後に)、本処理はステップS2に戻る。このように、アウターカバー22aに汚れGが付着していないと判定されるまでステップS2からS9までの処理は繰り返し実行される。尚、ステップS9の処理が実行された後に本処理が終了してもよい。
このように、本実施形態によれば、複数の反射光の強度Iに関連する反射光強度情報に基づいてアウターカバー22aに汚れが付着しているかどうかが判定された上で、アウターカバー22aに汚れが付着しているとの判定に応じてアウターカバー22aが駆動する。このように、反射光強度情報に基づいて、アウターカバー22aに付着した汚れを検出することができる。この点において、雨、雪、泥等の汚れがアウターカバー22aに付着している場合には、当該汚れによって反射光の強度が低下するため、反射光の強度に基づいてアウターカバー22aに付着した汚れを検出することができる。特に、アウターカバー22aに汚れが付着している場合の反射光の強度は、アウターカバー22aに汚れが付着していないときに測定された道路面Rからの反射光の強度Iの60%~70%の間の値となることが現時点での実験結果によって判明している。したがって、アウターカバー22aに付着した汚れを確実に検出することができるため、左前灯具7a内に配置されたLiDARユニット44a等のセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、ステップS1の処理で説明されているように、車両1の周辺の道路面Rが乾燥しているときにステップS2からS9の処理(換言すれば、汚れ検出処理)が実行される。この点において、道路面Rが濡れている場合には、LiDARユニット44aから出射されたレーザ光は道路面Rによって正反射されてしまう。このため、道路面Rによって反射された後にLiDARユニット44aの受光部に入射する光の強度が非常に小さくなるため、反射光強度情報に基づいてアウターカバー22aに汚れが付着しているかどうかを高い精度で判定することができない虞がある。一方、本実施形態によれば、道路面Rが乾燥している場合にアウターカバー22aに汚れが付着しているかどうかの判定処理が実行されるため、反射光強度情報に基づいてアウターカバー22aに汚れが付着しているかどうかを高い精度で判定することができる。
尚、本実施形態では、ステップS5の比較処理において、226個の反射光の強度Iの各々が所定の閾値Ithよりも小さいかどうかが判定されているが、ステップS5の比較処理は特に限定されるものではない。例えば、226個の反射光の強度Iの平均値又は中央値が所定の閾値Ithよりも小さいかどうかが判定されてもよい。反射光の強度Iの平均値又は中央値が所定の閾値Ith以上である判定された場合に、ステップS7において、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れGが付着していないと判定してもよい。一方、反射光の強度Iの平均値又は中央値が所定の閾値Ithよりも小さいと判定された場合に、ステップS8において、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れGが付着していると判定してもよい。この場合には、ステップS6の処理は省略される点に留意されたい。
また、本実施形態では、LiDARユニット44aの水平方向における角度範囲及び角度ピッチがそれぞれ45°、0.2°として説明されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。LiDARユニット44aの水平方向における角度範囲及び角度ピッチの値は、任意の値であってもよい。
(第2実施形態に係る汚れ検出方法)
次に、第2実施形態に係る左前灯具7aのアウターカバー22aに付着した汚れを検出する方法について主に図7及び図8を参照して以下に説明する。図7は、車両1が駐車する際に反射光強度情報を取得する一連の処理を説明するためのフローチャートである。図8は、第2実施形態に係るアウターカバー22aに付着した汚れを検出する方法(汚れ検出方法)を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態でも同様に、センシングシステム6aによって実行される汚れ検出処理についてのみ説明するが、センシングシステム6b~6dによって実行される汚れ検出処理もセンシングシステム6aによって実行される汚れ検出処理と同様である点に留意されたい。
最初に、図7を参照して車両1の駐車時に反射光強度情報を取得する一連の処理について以下に説明する。図7に示すように、ステップS10において、車両制御部3は、車両1が駐車する場合に(ステップS10でYES)、センシングシステム4a~4dから送信された各周辺環境情報に基づいて、車両1の周辺の道路面が乾燥しているかどうかを判定する(ステップS11)。ステップS10,S11の判定結果がNOである場合、ステップS10,S11の判定結果がYESとなるまで本判定処理は繰り返し実行される。一方、ステップS11の判定結果がYESである場合、本処理はステップS12に進む。尚、車両1が高度自動運転モード又は完全自動運転モードで走行中の場合には、車両制御部3が車両1の駐車を決定してもよい。この場合、車両制御部3が車両1の駐車を決定した後に、ステップS11以降の処理を実行する。一方、車両1が手動運転モード又は運転支援モードで走行中の場合には、車両制御部3は、車両1の周辺環境情報(例えば、駐車場の存在)及び走行情報(例えば、バック走行)に基づいて、車両1が現在駐車しているのかどうかを判定してもよい。
次に、ステップS12において、LiDARユニット制御部440aは、LiDARユニット44aが各水平角度θに対して道路面Rに向けてレーザ光Lを出射するように、LiDARユニット44aを制御する(図5参照)。次に、ステップS13において、道路面Rによって反射された226個の水平角度θ(θ1,θ・・・,θ226)の各々の反射光を受光する。その後、LiDARユニット44aは、各水平角度θに対する複数の反射光の強度Iに関連する反射光強度情報を生成した上で、LiDARユニット制御部440aを介して当該生成された反射光強度情報を灯具クリーナー制御部460aに送信する。このように、灯具クリーナー制御部460aは、反射光強度情報を取得することができる(ステップS14)。その後、灯具クリーナー制御部460aは、取得した反射光強度情報を制御部40aのメモリ又は記憶装置11(図2参照)に保存する(ステップS15)。このように、車両1が駐車する際に測定された反射光強度情報が車両1に保存される。
次に、図8を参照して第2実施形態に係る汚れ検出方法について以下に説明する。図8に示す汚れ検出方法は、例えば、駐車場に保管されている車両1が起動する際に実行される。図8に示すように、ステップS20において、車両制御部3は、センシングシステム4a~4dから送信された各周辺環境情報に基づいて、車両1の周辺の道路面が乾燥しているかどうかを判定する。ステップS20の判定結果がYESである場合、本処理はステップS21に進む。一方、ステップS20の判定結果がNOである場合、ステップS20の判定処理が繰り返し実行される。
次に、ステップS21において、LiDARユニット制御部440aは、LiDARユニット44aが各水平角度θに対して道路面Rに向けてレーザ光Lを出射するように、LiDARユニット44aを制御する。
次に、ステップS22において、LiDARユニット44aは、道路面Rによって反射された226個の水平角度θ(θ1,θ・・・,θ226)の各々の反射光を受光する。その後、LiDARユニット44aは、各水平角度θに対する複数の反射光の強度Iに関連する反射光強度情報を生成した上で、LiDARユニット制御部440aを介して当該生成された反射光強度情報を灯具クリーナー制御部460aに送信する。このように、ステップS23において、灯具クリーナー制御部460aは、反射光強度情報をLiDARユニット44aから取得する。
次に、ステップS24において、灯具クリーナー制御部460aは、今回測定された反射光強度情報と、前回測定されると共に、車両1に保存された反射光強度情報とを比較する。この点において、灯具クリーナー制御部460aは、今回測定された226個の反射光の強度Iの各々と前回測定された226個の反射光の強度Iref_nのうちの対応する一つを比較する。具体的には、灯具クリーナー制御部460aは、前回測定されたn番目の反射光の強度Iref_nに対する今回測定されたn番目の反射光の強度Iの比率(百分率)が50%未満であるかどうかを判定する(n=1,・・・226)。つまり、以下に示す式(1)に基づいて反射光の強度Iと反射光の強度Iref_nとが比較される。

(I/Iref_n)×100% < 50%・・・(1)
その後、灯具クリーナー制御部460aは、上記式(1)を満たす反射光の強度Iの数は所定の個数以上であるかどうかを判定する(ステップS25)。図9に示すように、灯具クリーナー制御部460aは、反射光の強度IからI226の各々と反射光の強度Iref_1からIref_226の対応する一つを比較することで、上記式(1)を満たす反射光の強度Iの個数をカウントする。
ステップS25の判定結果がYESである場合、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れG(図5参照)が付着していると判定する(ステップS27)。一方、ステップS25の判定結果がNOである場合、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに汚れGが付着していないと判定した上で(ステップS26)、本処理を終了する。
その後、ステップS28において、灯具クリーナー制御部460aは、アウターカバー22aに付着した汚れGを除去するために、灯具クリーナー46aを駆動させる。具体的には、灯具クリーナー制御部460aは、灯具クリーナー46aから洗浄液又は空気がアウターカバー22aに向けて噴射されるように灯具クリーナー46aを駆動させる。
灯具クリーナー46aがアウターカバー22aに対して汚れ除去処理を実行した後に(ステップS28の処理が実行された後に)、本処理はステップS21に戻る。このように、アウターカバー22aに汚れGが付着していないと判定されるまでステップS21からS8までの処理は繰り返し実行される。尚、ステップS28の処理が実行された後に本処理が終了してもよい。
このように、本実施形態によれば、前回測定された反射光強度情報と今回測定された反射光強度情報との比較に基づいてアウターカバー22aに付着した汚れGを検出することができる。したがって、アウターカバー22aに付着した汚れGを確実に検出することができるため、左前灯具7aに配置されたLiDARユニット44a等のセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
尚、本実施形態では、ステップS24及びS25の処理において、前回測定されたn番目の反射光の強度Iref_nに対する今回測定されたn番目の反射光の強度Iの比率(百分率)が50%未満であるかどうかが判定された上で、上記式(1)を満たす反射光の強度Iの個数がカウントされているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、反射光の強度Iref_nに対する反射光の強度Iの比率(百分率)がX%未満であるかどうかが判定されてもよい(ここで、0%<X<100%)。また、反射光の強度Iref_nと反射光の強度Iとの間の差分ΔIが所定の閾値Ith以下であるかどうかが判定されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
本出願は、2019年2月18日に出願された日本国特許出願(特願2019-026548号)に開示された内容を適宜援用する。

Claims (7)

  1. 車両に設けられた車両用灯具のアウターカバーに付着した汚れを検出するように構成された車両用センシングシステムであって、
    前記車両用灯具のハウジングとアウターカバーとによって形成された空間内に配置されると共に、前記車両の周辺環境を示す点群データを取得するように構成されたLiDARユニットと、
    前記アウターカバーに付着した汚れを除去するように構成された灯具クリーナーと、
    前記LiDARユニットから出射された後に道路面によって反射された複数の反射光の強度に関連する反射光強度情報を取得し、
    前記取得された反射光強度情報に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定し、
    前記アウターカバーに汚れが付着しているとの判定に応じて前記灯具クリーナーを駆動させる、ように構成された灯具クリーナー制御部と、
    を備え
    前記灯具クリーナー制御部は、前記複数の反射光の強度の平均値又は中央値と所定の閾値との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されている、車両用センシングシステム。
  2. 前記灯具クリーナー制御部は、前記複数の反射光の強度の各々と前記所定の閾値との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されている、請求項に記載の車両用センシングシステム。
  3. 前記所定の閾値は、前記アウターカバーに汚れが付着していないときに測定された道路面からの反射光の強度に関連付けられている、請求項1または2に記載の車両用センシングシステム。
  4. 前記車両が駐車したときに、前記灯具クリーナー制御部は、前記反射光強度情報を取得及び保存するように構成され、
    前記灯具クリーナー制御部は、
    新たに取得された前記反射光強度情報と前記保存された反射光強度情報との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されている、請求項1に記載の車両用センシングシステム。
  5. 車両に設けられた車両用灯具のアウターカバーに付着した汚れを検出するように構成された車両用センシングシステムであって、
    前記車両用灯具のハウジングとアウターカバーとによって形成された空間内に配置されると共に、前記車両の周辺環境を示す点群データを取得するように構成されたLiDARユニットと、
    前記アウターカバーに付着した汚れを除去するように構成された灯具クリーナーと、
    前記LiDARユニットから出射された後に道路面によって反射された複数の反射光の強度に関連する反射光強度情報を取得し、
    前記取得された反射光強度情報に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定し、
    前記アウターカバーに汚れが付着しているとの判定に応じて前記灯具クリーナーを駆動させる、ように構成された灯具クリーナー制御部と、
    を備え
    前記車両が駐車したときに、前記灯具クリーナー制御部は、前記反射光強度情報を取得及び保存するように構成され、
    前記灯具クリーナー制御部は、
    新たに取得された前記反射光強度情報と前記保存された反射光強度情報との比較に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されている、車両用センシングシステム。
  6. 前記道路面が乾燥している場合に、前記灯具クリーナー制御部は、前記取得された反射光強度情報に基づいて、前記アウターカバーに汚れが付着しているかどうかを判定するように構成されている、請求項1からのうちいずれか一項に記載の車両用センシングシステム。
  7. 請求項1からのうちいずれか一項に記載の車両用センシングシステムを備えた車両。
JP2021501714A 2019-02-18 2020-01-20 車両用センシングシステム及び車両 Active JP7331083B2 (ja)

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