JP7377055B2 - 衝突判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、衝突判定装置に関する。

従来、自車両周辺の物体を検知し、検知された物体と自車両との衝突を予測する装置が知られている（例えば、特許文献１）。この装置では、自車両の前端部に組み付けられたレーダセンサから送受信される超音波に基づいて、自車両周辺の物体を検知する。

特開２００４－２３０９４７号公報

既存の衝突判定装置は、自車両周辺の物体として自車両周辺の他車両を検知した場合、自車両の自車進路と他車両の他車進路とが交差することに基づいて、自車両と他車両との衝突可能性を判定する。この場合において、自車進路と他車進路との交点に基づいて他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する衝突距離を算出する構成では、その衝突距離が、自車進路と他車進路との交差角度によって適正でない値になることが懸念される。

例えば、自車両に対して正面側から他車両が進行してくることで自車進路と他車進路との交差角度が大きくなる場合には、自車進路と他車進路との交点に基づき算出される衝突距離が過度に小さくなることが懸念される。衝突距離が過度に小さくなると、自車両に対して他車両が遠くに存在しているにも関わらずブレーキ装置等の安全装置が不要に作動してしまうことが懸念される。仮に他車両が自車両に近づくまでに進路変更を行った場合、他車両が自車両に衝突することがないにも関わらず、安全装置が不要に作動されることが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、衝突距離に基づく衝突判定を適正に実施できる衝突判定装置を提供することにある。

上記課題を解決する手段は、自車両の走行進路である自車進路と、自車両周辺の他車両の走行進路である他車進路とに基づいて、自車両と他車両との衝突可能性を判定する衝突判定装置であって、前記他車進路に平行であり、かつ他車両の幅方向において自車両の側にオフセットされたオフセット進路に基づいて、自車両の進行方向前方において自車両が他車両に衝突することなく停止する目標停止位置を設定する停止位置設定部と、前記目標停止位置から前記他車進路に垂直な直線を引き、その直線と前記他車進路との交点により、他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する衝突距離を算出する衝突距離算出部と、を備える。

自車両の自車進路と他車両の他車進路とに基づいて、自車両と他車両との衝突可能性を判定する場合において、自車進路と他車進路との交点に基づいて他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する衝突距離を算出する構成では、その衝突距離が、自車進路と他車進路との交差角度によって適正でない値になることが懸念される。例えば、自車両に対して正面側から他車両が進行してくることで自車進路と他車進路との交差角度が大きくなる場合には、衝突距離が過度に小さくなることが懸念される。

この点、上記構成では、他車進路に平行であり、かつ他車両の幅方向において自車両の側にオフセットされたオフセット進路に基づいて、自車両の進行方向前方において自車両が他車両に衝突することなく停止する目標停止位置が設定される。また、目標停止位置から他車進路に垂直な直線が引かれ、その直線と他車進路との交点により、他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する衝突距離が算出される。この場合、自車両の目標停止位置を基準にすることにより、自車両と他車両との衝突を回避する上で適正な衝突距離を算出することができる。また、自車進路と他車進路との交差角度が大きくなったとしても、その影響を受けずに衝突距離を適正に算出することができる。その結果、衝突判定を適正に実施することができる。

運転支援システムの全体構成図。 距離算出処理の手順を示すフローチャート。 自車進路と他車進路との交差角度が鈍角である場合の衝突距離を示す図。 自車進路と他車進路との交差角度が鋭角である場合の衝突距離を示す図。

（実施形態）
以下、本発明に係る制御装置を、車載の運転支援システム１００に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る運転支援システム１００は、カメラ１１と、ソナー装置１２と、画像処理ＥＣＵ２１と、車両ＥＣＵ２２と、安全装置３０と、を備えている。

カメラ１１は、例えば単眼カメラである。カメラ１１は、自車両の前端、後端、及び両側面にそれぞれ取り付けられており、自車両周辺を撮像する。カメラ１１は、撮像した撮像画像の画像情報を画像処理ＥＣＵ２１に送信する。なお、本実施形態において、カメラ１１が「撮像装置」に相当する。

ソナー装置１２は、例えば、超音波を送信波とする超音波センサ、又はミリ波帯の高周波信号を送信波とするレーダ装置である。ソナー装置１２は、自車両の前端、後端、及び両側面にそれぞれ搭載されており、自車両周辺の物体までの距離を計測する。具体的には、所定周期で探査波を送信し、複数のアンテナにより反射波を受信する。この探査波の送信時刻と反射波の受信時刻とにより、物体上の複数の検出点を検出し、これにより当該物体までの距離を計測する。加えて、複数のアンテナが受信した反射波の位相差により、物体の方位を算出する。物体までの距離及び物体の方位が算出できれば、その物体の自車両に対する位置情報を特定することができる。

また、ソナー装置１２は、物体で反射された反射波の、ドップラー効果により変化した周波数により、物体の移動速度を算出する。これにより、自車両周辺に存在している物体が静止物であると検知される。具体的には、物体の移動速度と自車両の車速との和がゼロとなる場合に、物体が静止物であると検知される。ソナー装置１２は、自車両周辺の静止物の検知情報を車両ＥＣＵ２２に送信する。なお、静止物の検知情報には、静止物の自車両に対する位置の情報が含まれる。

ＥＣＵ２１，２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた制御装置である。ＥＣＵ２１，２２は、各種信号を取得し、取得した情報に基づき、各種制御を実施する。

具体的には、画像処理ＥＣＵ２１は、カメラ１１の撮像画像に基づいて、自車両周辺の移動物を検知する。具体的には、画像処理ＥＣＵ２１は、カメラ１１の撮像画像に写る各物体の自車両に対する位置を算出する。また、画像処理ＥＣＵ２１は、この位置に基づいて、各物体の移動速度を算出する。画像処理ＥＣＵ２１は、カメラ１１から所定周期毎に送信される画像情報に基づき、物体のオプティカルフローを算出し、算出したオプティカルフローに基づいて当該物体の移動速度を算出する。ここで、オプティカルフローとは、画像中において輝度変化した境界線を構築する点としての境界点を複数検出し、検出した複数の境界点を動きベクトルとして表したものである。これにより、自車両周辺に存在している移動物が検知される。

そして、画像処理ＥＣＵ２１は、位置及び移動速度に基づいて、移動物の移動進路を算出する。つまり、画像処理ＥＣＵ２１は、カメラ１１の撮像画像に基づいて移動物の移動進路を算出する。画像処理ＥＣＵ２１は、移動物の検知情報を車両ＥＣＵ２２に送信する。なお、検知情報には、検知された移動物の自車両に対する位置、移動速度、及び移動進路の情報が含まれる。

車両ＥＣＵ２２は、画像処理ＥＣＵ２１から送信される自車両周辺の移動物の検知情報に基づいて、安全装置３０を作動させる。安全装置３０は、自車両と物体との衝突を回避又は衝突被害を軽減する装置であり、ブレーキ装置３１と、シートベルト装置３２と、警報装置３３と、を備えている。なお、本実施形態において、車両ＥＣＵ２２が「衝突判定装置」に相当する。

ブレーキ装置３１は、車両ＥＣＵ２２から出力される衝突回避信号に基づいて、自車両を減速させる。シートベルト装置３２は、車両ＥＣＵ２２から出力される衝突回避信号に基づいて、シートベルトを巻き取ってシートベルトを緊張させる。警報装置３３は、車両ＥＣＵ２２から出力される衝突回避信号に基づいて、運転者等に衝突可能性を報知する装置であり、例えば自車の車室内に設置されたスピーカやブザー等の聴覚的に報知する装置、ディスプレイ等の視覚的に報知する装置が存在する。

車両ＥＣＵ２２には、ヨーレートセンサ１３、操舵角センサ１４、車速センサ１５が接続されている。ヨーレートセンサ１３は、たとえば自車両の中央位置に設けられており、自車両の操舵量の変化速度に応じたヨーレート信号を車両ＥＣＵ２２に出力する。操舵角センサ１４は、たとえば車両のステアリングロッドに取り付けられており、運転者の操作に伴うステアリングホイールの操舵角の変化に応じた操舵角信号を車両ＥＣＵ２２に出力する。車速センサ１５は、たとえば自車両のホイール部分に取り付けられており、車輪の回転方向を検出するとともに、車輪速度に応じた車速信号を車両ＥＣＵ２２に出力する。車両ＥＣＵ２２は、ヨーレート信号、操舵角信号、及び車速信号に基づいて、自車両の走行進路である自車進路ＷＡを算出する。

ところで、自車両周辺の物体として自車両周辺の他車両を検知した場合、自車両の自車進路ＷＡと他車両の移動進路（走行進路）である他車進路ＷＢとに基づいて、自車両と他車両との衝突可能性を判定する。なお、他車進路ＷＢは、他車両の幅方向の中心位置における中心進路であり、例えば画像処理ＥＣＵ２１において移動物の検知情報として算出される。この場合において、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交点に基づいて他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する距離（衝突距離）ＤＣを算出する構成では、その衝突距離ＤＣが、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度によって適正でない値になることが懸念される。

例えば、自車両に対して正面側から他車両が進行してくることで自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度が大きくなる場合には、衝突距離ＤＣが過度に小さくなることが懸念される。衝突距離ＤＣが過度に小さくなると、自車両に対して他車両が遠くに存在しているにも関わらずブレーキ装置３１等の安全装置３０が不要に作動してしまうことが懸念される。仮に他車両が自車両に近づくまでに進路変更を行った場合、他車両が自車両に衝突することがないにも関わらず、安全装置３０が不要に作動されることが懸念される。

そこで、本実施形態では、距離算出処理を実施する。距離算出処理では、他車進路ＷＢに平行であり、かつ他車両の幅方向において自車両の側にオフセットされたオフセット進路ＷＦに基づいて目標停止位置ＸＡを設定する。そして、目標停止位置ＸＡから他車進路ＷＢに垂直な直線が引かれ、その直線と他車進路ＷＢとの交点により、他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する衝突距離ＤＣを算出するようにしている。

図２に、本実施形態の距離算出処理のフローチャートを示す。車両ＥＣＵ２２は、自車両の走行時において、所定周期毎に距離算出処理を繰り返し実施する。

距離算出処理を開始すると、まずステップＳ１０において、自車両周辺に他車両が存在しているか否かを判定する。ステップＳ１０では、画像処理ＥＣＵ２１から送信される移動物の検知情報に基づいて、自車両周辺に移動物が存在しているか否かを判定し、移動物が存在していると判定された場合に、予め記憶された物体に関するテンプレートとのパターンマッチングにより、その移動物が車両（他車両）であると判定する。ステップＳ１０で否定判定すると、距離算出処理を終了する。

ステップＳ１０で肯定判定すると、ステップＳ１２において、他車両の検知情報として、他車両の移動進路である他車進路ＷＢを取得する。続くステップＳ１４において、ステップＳ１２で取得された他車進路ＷＢと自車進路ＷＡとが交差するか否かを判定する。

自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとが交差しない場合には、ステップＳ１４で否定判定し、距離算出処理を終了する。一方、他車進路ＷＢと自車進路ＷＡとが交差する場合には、ステップＳ１４で肯定判定し、ステップＳ１６において、オフセット進路ＷＦを設定する。ここで、オフセット進路ＷＦは、他車進路ＷＢに平行であり、かつ他車両の幅方向において自車両の側に所定幅だけオフセットされた進路である。オフセット進路ＷＦは、他車両の側面進路であり、他車両の車幅の半分を所定幅として設定されている。所定幅は、例えば他車両がトラックなどの大型車であることも想定して定められているとよい。

続くステップＳ１８において、ステップＳ１６で設定されたオフセット進路ＷＦに基づいて目標停止位置ＸＡを設定する。ここで、目標停止位置ＸＡは、自車両の進行方向前方において自車両が他車両に衝突することなく停止する位置である。本実施形態では、当該位置に自車両が停止した場合に、自車両の進行方向前面が到達する位置を目標停止位置ＸＡとしている。なお、本実施形態において、ステップＳ１８の処理が「停止位置設定部」に相当する。

具体的には、まず、自車進路ＷＡに平行であり、かつ自車両の進行方向前方に対して右端を通る右端進路ＷＲと、自車進路ＷＡに平行であり、かつ自車両の左端を通る左端進路ＷＬとを設定する。次に、自車両の進行方向前方において、右端進路ＷＲ及び左端進路ＷＬのうち、先にオフセット進路ＷＦと交差する進路と、オフセット進路ＷＦとの第１交点ＰＡを算出する。そして、第１交点ＰＡから自車進路ＷＡに引いた垂線な直線のうち、右端進路ＷＲと左端進路ＷＬとの間の線分の位置を、目標停止位置ＸＡとして設定する。そのため、自車両の進行方向前方に対して目標停止位置ＸＡの右側端部ＸＡＲ及び左側端部ＸＡＬのうちの一方が、第１交点ＰＡとなる（図３参照）。

続くステップＳ２０において、他車進路ＷＢの延びる方向において、目標停止位置ＸＡの右側端部ＸＡＲ及び左側端部ＸＡＬのうち、左側端部ＸＡＬのほうが他車両に近いか否かを判定する。

具体的には、他車両が自車両の進行方向前方に対して左側に存在するか否かを判定する。そして、他車両が自車両の進行方向前方に対して左側に存在する場合には、左側端部ＸＡＬのほうが他車両に近いと判定し、ステップＳ２０で肯定判定する。この場合、ステップＳ２２において、左側端部ＸＡＬから他車進路ＷＢに垂直となる基準垂線を設定する。

一方、他車両が自車両の進行方向前方に対して右側に存在する場合には、右側端部ＸＡＲのほうが他車両に近いと判定し、ステップＳ２０で否定判定する。この場合、ステップＳ２４において、右側端部ＸＡＲから他車進路ＷＢに垂直となる基準垂線を設定する。

続くステップＳ２６において、ステップＳ２２，Ｓ２４で設定した基準垂線に基づいて衝突距離ＤＣを算出し、距離算出処理を終了する。具体的には、他車進路ＷＢと基準垂線との第２交点ＰＢを算出する。そして、他車進路ＷＢ上における現在の他車両の位置と第２交点ＰＢとの間の距離を、衝突距離ＤＣとして算出する。なお、本実施形態において、第２交点ＰＢが「交点」に相当し、ステップＳ２０～Ｓ２６までの処理が「衝突距離算出部」に相当する。

続いて、図３，４を用いて、距離算出処理をより具体的に説明する。図３では、自車両ＣＡが後退走行している場合に、他車両ＣＢが自車両ＣＡの進行方向前方に対して左側から接近してくる状況が想定されている。自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとは、第３交点ＰＣで交差しており、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度は鈍角となっている。

この場合において、図３に破線で示すように、第３交点ＰＣにより衝突距離ＤＣが算出されると、衝突距離ＤＣが過度に小さくなる。衝突距離ＤＣが過度に小さくなると、自車両ＣＡに対して他車両ＣＢが遠くに存在しているにも関わらず自車両ＣＡが目標停止位置ＸＡで停止する状況となる。そのため、仮に他車両ＣＢが自車両ＣＡに近づくまでに、例えば右折等の進路変更を行った場合、他車両ＣＢが自車両ＣＡに衝突することがないにも関わらず、自車両が不要に停止されたこととなる。

そこで、本実施形態では、目標停止位置ＸＡから他車進路ＷＢに基準垂線ＬＶを引き、基準垂線ＬＶと他車進路ＷＢとの第２交点ＰＢにより衝突距離ＤＣを算出する。具体的には、目標停止位置ＸＡの右側端部ＸＡＲ及び左側端部ＸＡＬのうち、他車進路ＷＢの延びる方向において他車両ＣＢに近い右側端部ＸＡＲから基準垂線ＬＶを引く。そのため、自車両ＣＡと他車両ＣＢとの衝突を回避する上で適正な衝突距離ＤＣが算出される。

また、図４では、自車両ＣＡが後退走行している場合に、他車両ＣＢが自車両ＣＡの進行方向前方に対して左側から接近してくる状況が想定されており、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度が鋭角となっている。

この場合も、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度が鋭角となっている場合と同様に、目標停止位置ＸＡの右側端部ＸＡＲ及び左側端部ＸＡＬのうち、他車進路ＷＢの延びる方向において他車両ＣＢに近い右側端部ＸＡＲから基準垂線ＬＶを引く。自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度によらず、基準垂線ＬＶを引く目標停止位置ＸＡの端部ＸＡＲ，ＸＡＬを同一とすることで、距離算出処理における車両ＥＣＵ２２の処理負担が軽減される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

・本実施形態では、他車両ＣＢと自車両ＣＡとが衝突する危険性を判定する衝突距離ＤＣを算出する際に、自車両ＣＡの目標停止位置ＸＡを基準にすることにより、自車両ＣＡと他車両ＣＢとの衝突を回避する上で適正な衝突距離ＤＣを算出することができる。また、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度が鈍角となるなど、当該交差角度が大きくなったとしても、その影響を受けずに衝突距離ＤＣを適正に算出することができる。その結果、衝突判定を適正に実施することができる。

・本実施形態では、目標停止位置ＸＡでの右側端部ＸＡＲ及び左側端部ＸＡＬのうち、他車進路ＷＢの延びる方向で他車両に近い側となる端部を基準に衝突距離ＤＣが算出される。これにより、安全性の高い衝突判定を行うことができる。また、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度を算出することなく衝突距離ＤＣを算出でき、距離算出処理における車両ＥＣＵ２２の処理負担を軽減できる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・カメラ１１は、単眼カメラに限られず、例えばステレオカメラでもよい。

・上記実施形態では、他車両が自車両の進行方向前方に対して左側に存在する場合に、他車進路ＷＢの延びる方向において、目標停止位置ＸＡの右側端部ＸＡＲ及び左側端部ＸＡＬのうち、左側端部ＸＡＬのほうが他車両に近いと判定したが、これを変更してもよい。例えば、他車進路ＷＢの延びる方向において、右側端部ＸＡＲと他車両との間の距離、及び左側端部ＸＡＬと他車両との間の距離をそれぞれ算出し、これらの距離を比較してもよい。

・上記実施形態では、目標停止位置ＸＡから基準垂線ＬＶを引く場合に、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度によらず、基準垂線ＬＶを引く目標停止位置ＸＡの端部ＸＡＲ，ＸＡＬを同一とする例を示したが、これを変更してもよい。例えば、目標停止位置ＸＡの端部ＸＡＲ，ＸＡＬのうち、オフセット進路ＷＦと交差する端部ＸＡＲ，ＸＡＬ、つまり第１交点ＰＡとなる端部ＸＡＲ，ＸＡＬから基準垂線ＬＶを引くようにしてもよい。

・また、右側端部ＸＡＲと左側端部ＸＡＬとの中点から基準垂線ＬＶを引いてもよい。この場合も、自車進路ＷＡと他車進路ＷＢとの交差角度によらず、基準垂線ＬＶを引くことができる。

・上記実施形態では、車両ＥＣＵ２２が制御装置に相当する例を示したが、これに限られず、画像処理ＥＣＵ２１と車両ＥＣＵ２２とを合わせたものが制御装置に相当してもよい。つまり、制御装置が撮像装置の撮像画像に基づいて、自車両周辺の移動物の検知情報を生成してもよい。

２２…車両ＥＣＵ、ＷＡ…自車進路、ＷＢ…他車進路、ＷＦ…オフセット進路、ＸＡ…目標停止位置。

Claims (2)

1. 自車両の走行進路である自車進路（ＷＡ）と、自車両周辺の他車両の走行進路である他車進路（ＷＢ）とに基づいて、自車両と他車両との衝突可能性を判定する衝突判定装置（２２）であって、
   前記他車進路に平行であり、かつ他車両の幅方向において自車両の側にオフセットされたオフセット進路（ＷＦ）を設定するとともに、当該オフセット進路から自車両側に、自車両の進行方向前方において自車両が他車両に衝突することなく停止する目標停止位置（ＸＡ）を設定する停止位置設定部と、
   前記目標停止位置において自車両の進行方向前面の右側端部（ＸＡＲ）と左側端部（ＸＡＬ）とのいずれか一方、又はそれら右側端部及び左側端部の間の中点から前記他車進路に垂直な直線を引き、その直線と前記他車進路との交点により、他車両と自車両とが衝突する危険性を判定する衝突距離を算出する衝突距離算出部と、
   を備える衝突判定装置。
2. 前記衝突距離算出部は、前記目標停止位置において自車両の進行方向前面の右側端部（ＸＡＲ）及び左側端部（ＸＡＬ）のうち前記他車進路の延びる方向で他車両に近い側となる端部から前記他車進路に垂直な直線を引き、その直線と前記他車進路との交点により前記衝突距離を算出する請求項１に記載の衝突判定装置。

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