JP7385774B2 - 車両制御システム、外界認識装置、および、車両制御方法 - Google Patents

車両制御システム、外界認識装置、および、車両制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動車に搭載され、自車周辺に存在する物体や人物などの位置や動きを検知し、運転者や自車システムに対して危険を回避するための情報や信号を供給する、車両制御システム、外界認識装置および車両制御方法に関する。
近年、自動車向けの様々な運転支援システムが開発されている。運転支援システムは、大別すると、快適性・利便性向上システムと安全システムに分類できる。快適性・利便性向上システムは、継続的で比較的単調な運転操作における運転者の負担を軽減することを狙いとしており、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）などが典型的な例である。一方の安全システムは、危機的な走行状況において運転者をサポートし、事故を回避することや、事故の影響を軽減することを目的としている。また、運転支援システムがサポートする状況が拡大する中で、車両の周囲の監視範囲（距離や視野角、対象物）を拡大するために、より多数の外界センサを搭載する動向がある。
これに対し、複数のセンサデバイスの出力を統合して物体をより高精度に認識する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。このような技術は、センサフュージョンと称されている。一般に、センサフュージョンによって物体が認識された場合、デバイス単体の出力に基づいて物体が認識された場合に比して、認識の信頼度が高いと言えるが、信頼度が高いことの反面、センサデバイス単体の出力に基づいて物体を認識する場合に比して処理の完了が遅くなるという問題がある。
特許文献１では、この点を考慮し、より迅速に速報的なセンサフュージョン結果を得ることができるようにすることを課題としている。例えば、同文献の要約書の解決手段欄では、車両に搭載され、物体を認識するための第１デバイスの出力に基づいて、少なくとも、処理Ａを行って物体情報を出力し、処理Ａに比して工数の多い処理Ｂを行って物体情報を出力する第１処理部と、第１デバイスと同方向を検知範囲とするように車両に取り付けられた第２デバイスの出力に基づいて、少なくとも、処理Ｃを行って物体情報を出力し、処理Ｃに比して工数の多い処理Ｄを行って物体情報を出力する第２処理部と、処理Ａの結果として得られる物体情報と、処理Ｃの結果として得られる物体情報とに基づいて物体を認識する第１統合認識部と、処理Ｂの結果として得られる物体情報と、処理Ｄの結果として得られる物体情報とに基づいて物体を認識する第２統合認識部と、を備える物体認識装置が開示されている。
一方で、センサフュージョンを行うときに参照する各センサデバイスについて、物体から位置を検出するのに要する時間がセンサデバイス間で同一とは限らない。例えば、電磁波センサと画像センサの検知結果を統合するときに、電磁波センサにより物体の位置を検出するのに要する時間が画像センサにより物体の位置を検出するのに要する時間よりも短いと、画像センサにより検出した第２位置が電磁波センサにより検出した第１位置よりも過去の時刻での物体の位置となる場合がある。このような第１位置と第２位置とを用いて物体の位置情報を算出することによる誤差を低減することができる物体検出装置、及び物体検出方法が特許文献２に開示されている。
例えば、特許文献２の要約書の解決手段欄には、ＥＣＵは、第１位置と第２位置とに基づいて、物体の同一判定を行う物体判定部と、物体判定部により物体が同一と判定された場合に、電磁波センサが物体を検出するのに要する第１時間と、画像センサが物体を検出するのに要する第２時間との時間差に基づいて、第１位置と第２位置とが同じ時刻で検出された物体の位置となるよう第１位置及び第２位置のいずれかを補正する補正部と、第１位置及び補正後の第２位置、又は第２位置及び補正後の第１位置を用いて物体の位置情報を算出する算出部と、を備える、との記載がある。
特開２０２０－２４５６２号公報 特開２０１８－９７６８８号公報
上記したように、センサフュージョンを用いると、デバイス単体の出力に基づいて物体を認識する場合に比して認識の信頼度は高まるが、処理の完了が遅くなる。この処理が遅くなる要因として、特許文献２で開示された、タイミング差を補正する処理がある。
センサフュージョンの入力とする複数のセンサデバイスの間にタイミング差があると、同一物体に対して位置を検出する時刻の違いによりセンサフュージョンの結果に誤差が生じる。これ対して特許文献２で開示された装置のように、センサデバイスごとの位置の検出結果を同じ時刻で検出された物体の位置となるように補正（以下、時刻同期と表記）する場合、センサフュージョン結果は、個々のセンサデバイスのうち最も結果を出力するまでの時間が大きいセンサデバイスよりも、さらに検知結果が得られるタイミングが遅くなる問題がある。
特許文献１では、各センサデバイスでは認識結果の生成までの工数が異なる２つの処理部を設けるとともに、第１統合認識部と第２統合認識部の２つの統合認識部を設ける。この構成で、第１統合認識部には各センサデバイスからの認識結果のうちの工数が大きい方、第２統合認識部には工数が小さい方を割り当てることで、前者の認識結果に対して後者から速報的な認識結果が得られるとする。しかし、この構成では各センサデバイス間のタイミングが一致しないことが想定される。
この影響による誤差を軽減するための手段として、特許文献２で開示されたようなセンサデバイス間のタイミング差を補正する時刻同期処理を適用すると、時刻同期によって生じる検知結果の出力までの遅延時間は残留する問題がある。
一方で、後段のセンサデバイスおよびセンサフュージョンからの物体認識結果を参照して処理を行う運転支援システムに目を向けると、実行する機能によって、認識の信頼度や処理の完了までの時間への要求は一様ではない。快適性・利便性向上システムについては、安定性を確保するために、認識の信頼度と処理の完了までの時間のうち、認識の信頼度が重視される。逆に、安全システムは事故の回避などのように緊急性の大きな状況に対応するために早い応答が必要となるため、処理の完了までの時間が重視される。特に、安全システムに対しては、センサフュージョンの適用により遅延時間増加することが、弊害となり得る。
本発明はでは上記事情を鑑み、複数の異なる運転支援機能に対して、それぞれに適合した認識結果の信頼度および生成処理の完了までの時間を有する認識結果を供給できる、車両制御システム、外界認識装置および車両制御方法を提供することを主たる目的とした。
上記課題を解決するため、本発明の車両制御システムは、車両の周囲の物標を検知する外界認識装置と、該外界認識装置から供給された統合情報に基づいて車載制御対象を制御する精度優先制御部と、前記外界認識装置から供給された速報情報に基づいて車載制御対象を制御する応答優先制御部と、を具備する車両制御システムであって、前記外界認識装置は、前記物標を検知し第一検知情報を出力する第一方式センサと、前記物標を検知し第二検知情報を出力する、前記第一方式センサより検知情報の出力に要する遅延時間の大きい第二方式センサと、前記第一検知情報および前記第二検知情報に基づいて前記統合情報および前記速報情報を生成するセンサフュージョン処理部と、前記速報情報に基づいて前記応答優先制御部の起動指令を生成するコントローラと、を具備するものとした。
また、本発明の車両制御方法は、車両の周囲の物標を検知する外界認識装置と、該外界認識装置から供給された統合情報に基づいて車載制御対象を制御する精度優先制御部と、前記外界認識装置から供給された速報情報に基づいて車載制御対象を制御する応答優先制御部と、を具備する車両における車両制御方法であって、第一方式センサで前記物標を検知し第一検知情報を出力するステップと、前記第一方式センサより検知情報の出力に要する遅延時間の大きい第二方式センサで前記物標を検知し第二検知情報を出力するステップと、前記第一検知情報または前記第二検知情報を個々に出力して前記速報情報を生成するステップと、前記第一検知情報と前記第二検知情報を統合して前記統合情報を生成するステップと、前記速報情報に基づいて前記応答優先制御部の起動指令を生成するステップと、前記速報情報に基づいて前記車載制御対象を制御するステップと、を具備するものとした。
認識結果の生成にかかる時間による遅延量と認識結果の精度との間の優先度の異なる各々の車両制御機能に対して、より適切な検出結果を提供できるようにし、車両の安全性や利便性、快適性を高めることができる。
車両に搭載した各外界センサの視野範囲 実施例１の外界認識装置の概略構成図 図２のセンサフュージョン処理部の第一構成例 図２のセンサフュージョン処理部の第二構成例 図２のセンサフュージョン処理部の第三構成例 応答優先制御部の起動と停止の処理フロー 実施例２の外界認識装置の概略構成図 図７のセンサフュージョン処理部の第一の構成例 図７のセンサフュージョン処理部の第二の構成例 図７のセンサフュージョン処理部の第三の構成例 図７の分布情報生成部の構成例 実施例３の外界認識装置の概略構成図
以下、図面を参照し、本発明の外界認識装置の３つの実施例について説明する。各図において同一の番号を割り当てた対象は、同一の構成要素を表すものとし、重複説明を省略する。なお、いずれの実施例も運転支援システムへの適用を例として説明するが、自動運転システムへ適用することも可能であり、同様の効果が得られる。
まず、図１から図６を用いて、本発明の実施例１に係る外界認識装置１０を説明する。
図１は、本実施例の外界認識装置１０を搭載した車両１００における、各外界センサの視野範囲Ｖを例示する平面図である。この車両１００には、周囲の他車両、歩行者、自転車、障害物など（以下、まとめて物標と表記）を検知し、それらの相対位置、相対速度、幅等の情報（以下、まとめて検知情報と表記）を測定するセンサデバイスとして、左前に外界センサＡ１を、右前に外界センサＡ２を、フロントウィンドウ内面上部に外界センサＢを設けている。
外界センサＡ１、Ａ２は、主に、交差点進入時等に左右から接近する車両との衝突を防止するために用いる、同方式のセンサデバイスであり、例えば、車両１００の左前方の広い視野範囲ＶＡ１と、右前方の広い視野範囲ＶＡ２をカバーできるミリ波レーダである。
また、外界センサＢは、主に、進行方向遠方の歩行者や障害物（ダンボールなどの落下物）および、周辺の標識、信号機、路面にマークされた白線などの検知するために用いる、外界センサＡ１、Ａ２とは異なる方式のセンサデバイスであり、例えば、車両１００の前方の視野範囲ＶＢ内の物体種別や位置情報を検出可能な車載カメラ（ステレオカメラ、単眼カメラ）である。なお、外界センサＢは、外界センサＡ１、Ａ２に比べ、検知情報の出力に要する時間が長いものとする。
図２は、車両１００に搭載した外界認識装置１０の概略構成と、外界認識装置１０の出力の利用方法を説明するための図である。ここに示すように、外界認識装置１０は、上記した外界センサＡ１、Ａ２、Ｂに加え、センサフュージョン処理部１とコントローラ２を備えている。また、外界認識装置１０の出力側には、精度優先制御部２０と応答優先制御部３０が設けられており、両処理部は、外界認識装置１０の出力に基づいて、制御対象４０を制御する。以下、各部を順次説明する。
＜制御対象４０＞
制御対象４０は、車両１００に搭載したデバイスやシステムであり、外界認識装置１０の出力に基づいて運転支援や自動運転を実行する際の制御対象物である。たとえば、運転支援の内容が、危険や異常を運転者に警報するアラート機能であれば、液晶表示器やスピーカーなどが制御対象４０であり、衝突回避のための減速停止機能であれば、ブレーキシステムが制御対象４０である。また、運転支援が、走行中の車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止機能であれば、ステアリングシステムが制御対象４０である。
＜精度優先制御部２０＞
精度優先制御部２０は、各外界センサの検知情報への反応が多少遅延しても処理結果に与える影響が小さい制御処理を実行する処理部である。たとえば、先行車との車間距離を略一定に保ちながら追従走行するアダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）や、走行中に車線を逸脱することを防ぐ車線逸脱防止支援などに代表される、継続的で比較的単調な、快適性・利便性向上のための制御を実行とする、快適性・利便性向上システムが該当する。なお、精度優先制御部２０は、具体的には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により実現されるものである。
＜応答優先制御部３０＞
応答優先制御部３０は、各外界センサの検知情報への反応が遅延すると処理結果に与える影響が大きい制御処理を実行する処理部である。たとえば、歩行者が路上に飛び出すなど、危機的な走行状況下において運転者をサポートし、事故回避や事故影響の軽減のための制御を実行する、安全システムが該当する。なお、応答優先制御部３０は、具体的には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により実現されるものである。
＜外界認識装置１０＞
上記したように、図２の外界認識装置１０は、２種３個の外界センサＡ１、Ａ２、Ｂに加え、センサフュージョン処理部１、コントローラ２を備えている。
センサフュージョン処理部１は、第一の機能として、各外界センサが取得した、同一物標に関する複数の検知情報Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉｂを統合して、単一の統合情報Ｉｉを生成し、精度優先制御部２０とコントローラ２へ供給する。また、センサフュージョン処理部１は、第二の機能として、各外界センサが取得した、同一物標に関する複数の検知情報Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉｂを個々に速報情報Ｉｆとして、応答優先制御部３０とコントローラ２に供給する。
コントローラ２は、入力された統合情報Ｉｉと速報情報Ｉｆに基づいて、応答優先制御部３０の起動、停止、初期化や、信号・データの流れの切り替えなどを適宜行う。コントローラ２での処理の詳細は、図６を用いて後述する。
＜センサフュージョン処理部１の第一構成例＞
図３は、センサフュージョン処理部１の第一構成例を表している。ここに例示するセンサフュージョン処理部１は、３個の外界センサＡ１、Ａ２、Ｂに対応し、３個の時刻同期処理部１１（１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ｂ）と、それらの出力を統合する統合処理部１２を備えている。
上記したように、外界センサＡ１、Ａ２と外界センサＢでは検知方式が異なるため、各検知情報の出力に要する時間（遅延時間）も異なる。従って、センサフュージョン処理部１に同時入力された同一物標に関する検知情報であっても、外界センサＡ１、Ａ２の検知情報Ｉａ１、Ｉａ２と、外界センサＢの検知情報Ｉｂでは、物標の検知時刻が異なっており、各検知情報が示す同一物標の相対位置や相対速度などは一致しない。
このため、まず、時刻同期処理部１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ｂでは、外界センサＡ１、Ａ２、Ｂから得られる異なる検知時刻の検知情報Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉｂのデータ列から、同一の時刻における検知対象のデータ列の値をリサンプリングする処理（以下、時刻同期処理と表記）を行う。このときのリサンプリング後の時刻は、後段の統合処理部１２の処理タイミングと同一になるように定めると、統合処理部１２の処理を行いやすい。たとえば、目標とする時刻の前後の処理前のデータから内挿することで時刻同期処理を実施する。以降では、時刻同期処理により得たデータを同期後情報Ｉｓと表記する。
次に、統合処理部１２では、時刻同期処理部１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ｂのそれぞれの同期後情報Ｉｓから互いに同一時刻の検知情報を表すものを選択し、これに基づき、同一の検知対象物に対するデータをグルーピングするとともに、グループごとに統合情報Ｉｉを求める。この処理には、αβフィルタやカルマンフィルタなどが適用可能であり、一般に前段の検知情報や同期後情報Ｉｓよりも信頼性の高い検知結果が得られる。統合処理部１２における１ステップの処理を行うためには、そのステップで処理対象とする時刻について、統合するすべてのセンサからの同期後情報Ｉｓが得られている必要がある。このため、統合情報Ｉｉは、時刻同期処理部１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ｂのうち、最も遅延量が大きいもの以上の遅延量が与えられる。このように、統合情報Ｉｉは、統合前の個々の検知情報Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉｂよりも信頼性が高いが、統合前のいずれの検知情報よりも大きな遅延量を有する。従って、統合情報Ｉｉは、遅延が処理結果に与える影響の小さい精度優先制御部２０での利用に適した情報となる。
また、図３のセンサフュージョン処理部１では、時刻同期処理部１１Ａ１、１１Ａ２、１１Ｂの前段の検知情報Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉｂを個々にそのまま速報情報Ｉｆとして出力している。この構成では、速報情報Ｉｆは統合情報Ｉｉよりも、各時刻同期処理部で行う内挿処理と、統合処理部１２の処理で統合処理対象のうち最も遅延量が大きいものに律速されて加わる遅延量の分だけ早いタイミングで結果を得られる。従って、速報情報Ｉｆは、統合情報Ｉｉに比べ、遅延が処理結果に与える影響の大きい応答優先制御部３０での利用に適した情報となる。
＜センサフュージョン処理部１の第二構成例＞
図４はセンサフュージョン処理部１の第二構成例を表している。図３では、時刻同期処理部１１の処理前の検知情報を速報情報Ｉｆとして出力したが、図４のセンサフュージョン処理部１では、時刻同期処理部１１の処理後の同期後情報Ｉｓを速報情報Ｉｆとして出力する。この場合、速報情報Ｉｆは、統合情報Ｉｉよりも、統合処理部１２の処理で統合処理対象のうち最も遅延量が大きいものに律速されて加わる遅延量の分だけ早いタイミングで結果を得られるので、図４においても、速報情報Ｉｆは、統合情報Ｉｉに比べ、遅延による影響が大きい応答優先制御部３０での利用に適した情報となる。
＜センサフュージョン処理部１の第三構成例＞
図５はセンサフュージョン処理部１の第三構成例を表している。図２では、２種３個の外界センサＡ１、Ａ２、Ｂを利用した外界認識装置１０を例示したが、外界認識装置１０で利用する外界センサの種数数や、各外界センサの個数はこの例に限定されない。
例えば、図５に示すように、Ａ方式の外界センサ（例えば、ミリ波レーダ）をＸ個、Ｂ方式の外界センサ（例えば、車載カメラ）をＹ個、Ｃ方式の外界センサ（例えば、ＬｉＤＡＲ）をＺ個備える場合は、これらの外界センサの検知情報から、速報情報Ｉｆと統合情報Ｉｉを生成できるセンサフュージョン処理部１の構成とすれば良い。
上記したように、検知情報を生成するために要する処理時間はセンサ方式に依存するが、方式が同一であり処理時間が同等のものを統合すれば、統合に伴う遅延量が小さい中間的な統合情報ＩｉＡ～ＩｉＣを方式毎に求めることができ、その中間的な統合情報ＩｉＡ～ＩｉＣを速報情報Ｉｆとして出力することができる。また、中間的な統合情報ＩｉＡ～ＩｉＣをさらに統合することで、最終的な統合情報Ｉｉを得ることができる。従って、図５に例示する構成では、中間的な統合処理によって検知精度を改善しつつ、最終的な統合処理を行うことで加わる遅延量を比較的小さく抑えた速報情報Ｉｉを得ることができるようにしている。以下、図５の構成を詳細に説明する。
図５において、外界センサＡ１～ＡＸは何れもＡ方式のセンサであり、各センサで検知情報の生成に要する時間は略同等である。これら外界センサＡ１～ＡＸに対しては、センサ方式内時刻同期部１３Ａ１～１３ＡＸと、センサ方式内統合処理部１４Ａが設けられている。センサ方式内時刻同期部１３Ａ１～１３ＡＸは、外界センサＡ１～ＡＸからの検知情報に対して時刻同期処理を施し、同一時刻に対応する同期後情報Ｉｓを生成する。センサ方式内統合処理部１４Ａでは、これらの同期後情報Ｉｓを統合し、外界センサＡ１～ＡＸに対する統合情報（以下、Ａ方式統合情報ＩｉＡと表記）を生成する。
同様に、Ｂ方式の外界センサＢ１～ＢＹに対しては、センサ方式内時刻同期部１３Ｂ１～１３ＢＹとセンサ方式内統合処理部１４Ｂが設けられており、Ｃ方式の外界センサＣ１～ＣＺに対しては、センサ方式内時刻同期部１３Ｃ１～１３ＣＺとセンサ方式内統合処理部１４Ｃが設けられている。そして、センサ方式内統合処理部１４ＢでＢ方式統合情報ＩｉＢを生成し、センサ方式内統合処理部１４ＣでＣ方式統合情報ＩｉＣを生成する。
図５のセンサフュージョン処理部１では、このようにして得られた、Ａ方式統合情報ＩｉＡ、Ｂ方式統合情報ＩｉＢ、Ｃ方式統合情報ＩｉＣを個々に速報情報Ｉｆとして出力する。この速報情報Ｉｆは、センサ方式内の中間的な統合処理によって信頼性が向上している。さらに、遅延量が同等の検知情報同士を統合していることから、統合にデータのサンプリング時刻を揃えるための遅延の増加量を、異なる方式のセンサ間での統合と比較して小さくできる。従って、図５の速報情報Ｉｆは、応答優先制御部３０で利用することを想定して生成された速報性を優先した情報でありながら、信頼性の改善も図られている。
また、センサ方式間時刻同期部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、それぞれ、Ａ方式統合検知情報ＩｉＡ、Ｂ方式統合検知情報ＩｉＢ、Ｃ方式統合検知情報ＩｉＣに対して時刻同期処理を施し、同一の時刻に対する検知情報にリサンプリングする。これらをセンサ方式間統合処理部１６で統合し、方式Ａ、Ｂ、Ｃの各方式間を統合した最終的な統合情報Ｉｉを得る。以上のように、図５に示したセンサフュージョン処理部１の第三構成例では、中間的な統合処理によって検知精度を改善しつつ、遅延量を小さく抑えた速報情報Ｉｆを得ることができる。
＜応答優先制御部の起動と停止の処理フロー＞
図６は、コントローラ２による応答優先制御部３０の起動と停止の処理フローの一例である。ここでは、精度優先制御部２０が常時起動しているのに対し、応答優先制御部３０は、直近に危険が生じるおそれが大きいと判断される場合にのみ起動するものとする。また、応答優先制御部３０の起動遅延を低減するために、応答優先制御部３０の起動の要否の判断には速報情報Ｉｆを参照するものとする。
まず、ステップＳ１では、コントローラ２は、センサフュージョン処理部１から入力された速報情報Ｉｆに基づいて、各外界センサで検知した物標（他車両、歩行者、自転車、障害物など）が自車に衝突する可能性があるかを判断する。たとえば、自車の周囲に対象物の幅を加えた領域に対して、対象物の相対位置から相対移動方向で進行した場合の軌跡が重なればＹｅｓと判断できる。誤差を見込む場合は、重ならなくとも、衝突するとみなす角度範囲と相対移動方向との角度差が一定の範囲内に収まっていれば衝突する可能性がある（Ｙｅｓ）と扱ってもよい。そして、衝突可能性があればステップＳ２に進み、衝突可能性がなければステップＳ１に戻る。
次に、ステップＳ２では、コントローラ２は、衝突可能性のある物標の相対位置、相対速度に基づいて、相対距離の移動にかかる時間を演算し、基準とする時間以下の場合にＹｅｓとする。そして、衝突までの時間が基準時間より短い場合はステップＳ３に進み、衝突までの時間が基準時間より長い場合はステップＳ１に戻る。
ステップＳ３では、コントローラ２は、応答優先制御部３０に起動指令を送信し、応答優先制御部３０を起動する。これにより、応答優先制御部３０は、必要に応じて、液晶表示器やスピーカーを介して運転者に衝突可能性を警報したり、ブレーキシステムを操作して自車を停止させたりすることができる。
ステップＳ４では、コントローラ２は、センサフュージョン処理部１から入力された統合情報Ｉｉに基づいて、衝突可能性が解消したかを判断する。そして、衝突可能性が解消すればステップＳ５に進み、衝突可能性が解消しなければステップＳ４に戻る。なお、このステップでは、ステップＳ１と同様の方法を利用して、検知した物標が自車に衝突する可能性を判断するが、ステップＳ１、Ｓ２での判断に比べて即応性は必要ないため、遅延の少ない速報情報Ｉｆではなく、より精度の高い統合情報Ｉｉを利用する。
ステップＳ５では、コントローラ２は、応答優先制御部３０に停止指令を送信し、応答優先制御部３０を停止する。そして、ステップＳ１に戻る。これにより、自車の周囲の物標との衝突可能性がある期間だけ、応答優先制御部３０を起動しておくことができる。
以上で説明した実施例１の外界認識装置によれば、遅延の小さい速報情報に基づいて危険の有無を判断し、危険がある場合は、遅延の小さい速報情報に基づいて応答優先制御部（安全システムなど）を制御する。一方、危険がない場合は、精度の高い統合情報に基づいて精度優先制御部（快適性・利便性向上システムなど）を制御する。このように、緊急性の高い制御処理では、遅延量の小さい速報情報を参照させるとともに、精度優先の制御処理に対しては精度の高い統合情報を参照させることで、車両の安全性と利便性・快適性を両立させることができる。
次に、図７から図１１を用いて、本発明の実施例２に係る外界認識装置１０Ａを説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。
実施例１の外界認識装置１０Ａでは、図２に示すように、速報情報Ｉｆを応答優先制御部３０に出力し、応答優先制御部３０では遅延量の小さい速報情報Ｉｆに基づいて制御対象４０を制御した。しかしながら、速報情報Ｉｆは統合情報Ｉｉと比較して信頼性が低いため、悪条件下では遅延量が大きいことを勘案しても、統合情報Ｉｉを応答優先制御部３０で用いるほうが妥当な場合がある。
そこで、本実施例の外界認識装置１０Ａでは、速報情報Ｉｆの統計情報を求めておき、速報情報Ｉｆの信頼性が十分に高い場合には、実施例１と同様に、速報情報Ｉｆを参照して応答優先制御部３０での処理を実行させる一方、速報情報Ｉｆの信頼性が十分ではない場合には、統合情報Ｉｉを参照して応答優先制御部３０での処理を実行させるようにする。これにより、速報情報Ｉｆの信頼性が高い環境下では実施例１と同様の効果を得るとともに、速報情報Ｉｆの信頼性が不十分な環境下では速報情報Ｉｆの参照による弊害を回避することができる。以下では、実施例１との差分を中心に、本実施例の外界認識装置１０Ａについて説明する。
図７は、本実施例の外界認識装置１０Ａの概略構成である。図２等に示した実施例１の外界認識装置１０との相違は、センサフュージョン処理部１をセンサフュージョン処理部１Ａに置換し、コントローラ２をコントローラ２Ａに置換し、さらに、分布情報生成部３、検知情報選択部４を追加した点である。
センサフュージョン処理部１Ａは、実施例１のセンサフュージョン処理部１と同様に、統合情報Ｉｉと速報情報Ｉｆを出力するだけでなく、同期後情報Ｉｓも出力するものである。同期後情報Ｉｓは、信頼性は速報情報Ｉｆと同等であり、サンプリング時刻は統合情報Ｉｉと同一の検知情報である。同期後情報Ｉｓを生成するための構成は後述する。
分布情報生成部３は、速報情報Ｉｆの信頼性を判断するために、統合情報Ｉｉと同期後情報Ｉｓの検知成分要素（たとえば、相対距離、相対角度、相対速度など）ごとの分布情報Ｉｄを求める。ここでの分布情報Ｉｄとは、たとえば相関係数、共分散、平均、分散や、それらを求めるための中間的な処理値を表す。
コントローラ２Ａは、実施例１のコントローラ２と同等の処理に加え、分布情報Ｉｄを参照して応答優先制御部３０に与える検知情報を選択し、その選択結果に応じた選択信号Ｉｃを出力する。本実施例では、同期後情報Ｉｓと統合情報Ｉｉとの相関係数を求め、値が十分に大きい場合に信頼性が十分として扱う。
検知情報選択部４は、コントローラ２Ａからの選択信号Ｉｃに従って、センサフュージョン処理部１Ａから入力された、速報情報Ｉｆか統合情報Ｉｉのいずれかを応答優先制御部３０に供給する。なお、検知情報選択部４には、センサフュージョン処理部１Ａが生成した全ての統合情報Ｉｉを入力する必要は無く、ある程度間引いた統合情報Ｉｉを入力しても良い。
＜センサフュージョン処理部１Ａの第一構成例＞
図８は本実施例のセンサフュージョン処理部１Ａの第一構成例を表す。実施例１のセンサフュージョン処理部１の第一構成例（図３）では、時刻同期処理部１１の処理前の検知情報を速報情報Ｉｆとして出力したが、図８のセンサフュージョン処理部１Ａでは、さらに、時刻同期処理部１１の処理後の検知情報を同期後情報Ｉｓとして出力する。このようにして得た同期後情報Ｉｓは、信頼性は速報情報Ｉｆと同等であり、サンプリング時刻は統合情報Ｉｉと同一の検知情報である。
＜センサフュージョン処理部１Ａの第二構成例＞
図９は本実施例のセンサフュージョン処理部１Ａの第二構成例を表す。実施例１のセンサフュージョン処理部１の第二構成例（図４）では、時刻同期処理部１１の処理後の検知情報を速報情報Ｉｆとして出力したが、図９のセンサフュージョン処理部１Ａでは、さらに、時刻同期処理部１１の処理後の検知情報を同期後情報Ｉｓとしても出力する。このようにして得た同期後情報Ｉｓは、速報情報Ｉｆと同等であり、サンプリング時刻は統合情報Ｉｉと同一の検知情報である。
＜センサフュージョン処理部１Ａの第三構成例＞
図１０は本実施例のセンサフュージョン処理部１Ａの第三構成例を表す。実施例１のセンサフュージョン処理部１の第三構成例（図５）では、センサ方式内統合処理部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの処理後の検知情報を速報情報Ｉｆとして出力したが、図１０のセンサフュージョン処理部１Ａでは、さらに、センサ方式間時刻同期部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの処理後の検知情報を同期後情報Ｉｓとして出力する。このようにして得た同期後情報Ｉｓは、信頼性は速報情報Ｉｆと同等であり、サンプリング時刻は統合情報Ｉｉと同一の検知情報である。
＜分布情報生成部３＞
図１１は、分布情報生成部３の構成例である。ここに示す分布情報生成部３は、自車を中心とする小領域ごとに、統合情報Ｉｉと同期後情報Ｉｓの相関係数を求めるための分布情報Ｉｄ（中間処理値）を求めるものである。この図では、簡単のため、距離と角度の２要素の組み合わせた小領域毎に相関関係を求める分布情報生成部３を例示しているが、距離と角度と速度の３要素の組み合わせ毎に、相関関係を求めても良く、その場合は、後述する分類部や算出ユニットを要素の組み合わせの数に応じて増やせば良い。
なお、速報情報Ｉｆと統合情報Ｉｉは検知情報のサンプリング時刻が異なり、相関係数を評価する対象として速報情報Ｉｆは不適当であるため、図１１の分布情報生成部３では、サンプリング時刻が統合情報Ｉｉと同一である同期後情報Ｉｓを用いて相関関係を評価する。この際、統計情報である相関係数を求める処理は応答性を重視しないため、遅延を含む同期後情報Ｉｓを用いても何ら問題はない。
図１１に示すように、分布情報生成部３は、角度領域分類部３１、距離領域分類部３２、統計情報算出ユニット３３を有している。角度領域分類部３１は、信頼性が高く検知範囲の広い統合情報Ｉｉの角度情報に基づいて、統合情報Ｉｉと同期後情報Ｉｓを区分し、分配先を選択する。距離領域分類部３２は角度領域分類部３１から分配された統合情報Ｉｉと同期後情報Ｉｓを同様にさらに統合情報Ｉｉの距離の大きさで区分し、分配先を選択する。統計情報算出ユニット３３は、角度領域分類部３１と距離領域分類部３２により角度方向および距離で区分した小領域ごとに分布情報Ｉｄもしくは分布情報Ｉｄを求めるための中間処理値を求める。ここでは、相関係数を求めるための中間処理値を求める。以下、統計情報算出ユニット３３の詳細を説明する。
小領域毎に用意された統計情報算出ユニット３３は、相関係数を求めるための中間処理値を算出するブロックとして、以下の算出部を有する。
Ｅ［Ｒ１］算出部３３ａは、検知情報Ｉｉにおける、自車から物標までの距離検出値である距離情報Ｒ１の平均値Ｅ［Ｒ１］を算出する。Ｅ［Ｒ２］算出部３３ｂは、同期後情報Ｉｓにおける、自車から物標までの距離検出値である距離情報Ｒ２の平均値Ｅ［Ｒ２］を算出する。Ｅ［Ｒ１ ２］算出部３３ｃは、距離情報Ｒ１の二乗の平均値Ｅ［Ｒ１ ２］を算出する。Ｅ［Ｒ１・Ｒ２］算出部３３ｄは、距離情報Ｒ１と距離情報Ｒ２の積の平均値Ｅ［Ｒ１・Ｒ２］を算出する。
また、Ｅ［θ１］算出部３３ｅは、統合情報Ｉｉにおける、自車進行方向に対する物標の相対角度検知値である角度情報θ１の平均値Ｅ［θ１］を算出する。Ｅ［θ２］算出部３３ｆは、同期後情報Ｉｓにおける、自車進行方向に対する物標の相対角度検知値である角度情報θ２の平均値Ｅ［θ２］を算出する。Ｅ［θ１ ２］算出部３３ｇは、角度情報θ１の二乗の平均値Ｅ［θ１ ２］を算出する。Ｅ［θ１・θ２］算出部３３ｈは、角度情報θ１と角度情報θ２の積の平均値Ｅ［θ１・θ２］を算出する。
このようにして、図１１の分布情報生成部３は、小領域毎にＥ［Ｒ１］算出部３３ａからＥ［θ１・θ２］算出部３３ｈで算出した各値を分布情報Ｉｄとして出力する
＜コントローラ２Ａ＞
コントローラ２Ａは、分布情報生成部３から入力される分布情報Ｉｄを用いて、距離情報と角度情報に関する同期後情報Ｉｓと統合情報Ｉｉの相関係数を求める。相関関係を算出する数式は、式１および式２で記述され、式中の各要素にＥ［Ｒ１］算出部３３ａからＥ［θ１・θ２］算出部３３ｈで求めた各値を代入することで、相関関係を算出することができる。
Figure 0007385774000001
Figure 0007385774000002
 一般に、相関係数が大きいほど対象とする２値の相関が強いので、同期後情報Ｉｓと統合情報Ｉｉの相関係数が大きければ、同期後情報Ｉｓと同等の信頼性を有する速報情報Ｉｆについても信頼性が高いことになる。
従って、算出した相関係数の大きさが十分である場合には、コントローラ２Ａは、信頼性が高いと確認された速報情報Ｉｆを選択する選択信号Ｉｃを生成する。一方、算出した相関係数の大きさが十分ではない場合には、コントローラ２Ａは、統合情報Ｉｉを選択する選択信号Ｉｃを生成する。そして、検知情報選択部４は、選択信号Ｉｃに従って選択した、速報情報Ｉｆまたは統合情報Ｉｉを応答優先制御部３０に与える。
以上に説明した本実施例の外界認識装置１０Ａによれば、遅延量が大きいことを勘案しても統合情報Ｉｉを応答優先制御部３０で用いたほうが妥当な場合には、統合情報Ｉｉに基づいて応答優先制御部３０での処理を実行させるので、悪条件下で速報情報Ｉｆを参照することによる弊害を回避することができる。
次に、図１２を用いて、本発明の実施例３に係る外界認識装置１０Ｂを説明する。なお、上記の実施例との共通点は重複説明を省略する。
図７に示す実施例２の外界認識装置１０Ａでは、センサフュージョン処理部１Ａが出力した速報情報Ｉｆをそのまま後段の処理で利用したが、本実施例の外界認識装置１０Ｂでは、センサフュージョン処理部１Ａが出力した速報情報Ｉｆを補正し、信頼性を統合情報Ｉｉに近づけてから後段の処理で利用するようにする。以下では、実施例２との差分を中心に、本実施例の外界認識装置１０Ｂについて説明する。
図１２は、本実施例の外界認識装置１０Ｂの概略構成である。図７に示した実施例２の外界認識装置１０Ａとの相違は、コントローラ２Ａをコントローラ２Ｂに置換し、さらに、速報情報補正部５を追加した点である。
本実施例のコントローラ２Ｂと実施例２のコントローラ２Ａの差異は、大別すると次の２点である。ひとつは、コントローラ２Ｂは、後述するパラメータＰを求め、速報情報補正部５へ与える点である。もうひとつは、コントローラ２Ｂでは、応答優先制御部３０の起動タイミングを、速報情報Ｉｆではなく補正速報情報Ｉｆ’に基づいて判断する点である。
速報情報補正部５は、コントローラ２ＢからのパラメータＰを利用して、速報情報Ｉｆを補正した信頼性の高い補正速報情報Ｉｆ’を生成する。分布情報生成部３で求める各距離、角度範囲ごとの統合情報Ｉｉに対する同期後情報Ｉｓの分布情報からは、たとえば各領域の統合情報Ｉｉと同期後情報Ｉｓとの最小二乗法による回帰直線を求めることができる。同期後情報Ｉｓと速報情報Ｉｆとは、サンプリング時刻は異なるが感度誤差に関する特性は同様であるから、この回帰直線の特性を速報情報Ｉｆに反映させれば、感度のずれに起因する誤差を補正できる。
式３は、速報情報Ｉｆの距離情報と角度情報を補正するための式の地位例を表している。この式に示すように、パラメータＰ（具体的には、ＡＲ、Ａθ、ＢＲ、Ｂθ）と、分布情報生成部３が出力する分布情報Ｉｄ（具体的には、Ｅ［Ｒ１］、Ｅ［Ｒ２］等）を用いることで、速報情報Ｉｆから補正速報情報Ｉｆ’を生成できる。
Figure 0007385774000003
 なお、式３中のＡＲ、Ａθ、ＢＲ、Ｂθの各値は、コントローラ２Ｂが速報情報補正部５に与えたパラメータＰであり、式４から式７により算出することができる。
Figure 0007385774000004
Figure 0007385774000005
Figure 0007385774000006
Figure 0007385774000007
 以上に示した本実施例の外界認識装置１０Ｂによれば、速報情報Ｉｆの信頼性を高めた補正速報情報Ｉｆ’を生成し、これを後段の処理に利用することができるので、速報情報Ｉｆをそのまま利用する実施例２と比較して、応答優先制御部３０の起動タイミングや、応答優先制御部３０での処理内容の信頼性を更に改善することができる。
以上で説明した外界認識装置の実施例によれば、実施例１の構成により、緊急性の高い機能では、遅延量の小さい位置検知手段による検知結果を優先的に参照させるとともに、精度優先の制御処理に対しては統合結果を参照させることで、車両の安全性や利便性、快適性を高めることができる効果が得られる。
実施例２の構成により、実施例１の効果に加えて、速報情報Ｉｆの統計情報を求め、信頼性が十分に高いと判断する場合には速報情報Ｉｆを参照するとともに、信頼性が十分ではないと判断する場合には、統合情報Ｉｉに切り替えられるようにする。これにより、速報情報Ｉｆの信頼性が十分に得られる通常時には実施例１と同様の効果を得るとともに、実施例１において速報情報Ｉｆを参照することによる弊害を回避できる効果が得られる。
実施例３の構成により、実施例２の効果に加えて、速報情報Ｉｆをより信頼性の高い統合情報Ｉｉに近づける補正処理が可能となり、速報情報Ｉｆの信頼性が改善できる効果が得られる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＩカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１００…車両、１０、１０Ａ、１０Ｂ…外界認識装置、Ａ、Ｂ、Ｃ…外界センサ、１、１Ａ…センサフュージョン処理部、１１…時刻同期処理部、１２…統合処理部、１３…センサ方式内時刻同期部、１４…センサ方式内統合処理部、１５…センサ方式間時刻同期部、１６…センサ方式間統合処理部、２、２Ａ、２Ｂ…コントローラ、３…分布情報生成部、３１…角度領域分類部、３２…距離領域分類部、３３…統計情報算出ユニット、３３ａ…Ｅ［Ｒ１］算出部、３３ｂ…Ｅ［Ｒ２］算出部、３３ｃ…Ｅ［Ｒ１ ２］算出部、３３ｄ…Ｅ［Ｒ１・Ｒ２］算出部、３３ｅ…Ｅ［θ１］算出部、３３ｆ…Ｅ［θ２］算出部、３３ｇ…Ｅ［θ１ ２］算出部、３３ｈ…Ｅ［θ１・θ２］算出部、４…検知情報選択部、５…速報情報補正部、２０…精度優先制御部、３０…応答優先制御部、４０ 制御対象

Claims (10)

  1. 車両の周囲の物標を検知する外界認識装置と、
    該外界認識装置から供給された統合情報に基づいて車載制御対象を制御する精度優先制御部と、
    前記外界認識装置から供給された速報情報に基づいて車載制御対象を制御する応答優先制御部と、
    を具備する車両制御システムであって、
    前記外界認識装置は、
    前記物標を検知し第一検知情報を出力する第一方式センサと、
    前記物標を検知し第二検知情報を出力する、前記第一方式センサより検知情報の出力に要する遅延時間の大きい第二方式センサと、
    前記第一検知情報および前記第二検知情報に基づいて前記統合情報および前記速報情報を生成するセンサフュージョン処理部と、
    前記速報情報に基づいて前記応答優先制御部の起動指令を生成するコントローラと、
    を具備し、
    前記外界認識装置は、更に分布情報生成部と検知情報選択部を有しており、
    前記センサフュージョン処理部は、前記第一検知情報または前記第二検知情報を前記統合情報と同一のサンプリング時刻となるようにリサンプリングした同期後情報を生成し、
    前記分布情報生成部は、前記統合情報と前記同期後情報の相関関係を求めるための分布情報を生成し、
    前記コントローラは、前記分布情報に基づいて、前記統合情報と前記同期後情報の相関関係を求め、
    前記検知情報選択部は、
    前記相関関係が大きい場合は、前記速報情報を前記応答優先制御部に供給し、
    前記相関関係が小さい場合は、前記統合情報を前記応答優先制御部に供給することを特徴とする車両制御システム。
  2. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記センサフュージョン処理部は、
    同一時刻の前記第一検知情報と前記第二検知情報を出力する時刻同期処理部を有しており、
    該時刻同期処理部の処理前の前記第一検知情報または前記第二検知情報を出力することで前記速報情報を生成するとともに、
    前記時刻同期処理部の処理後の前記第一検知情報と前記第二検知情報を統合することで前記統合情報を生成することを特徴とする車両制御システム。
  3. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記センサフュージョン処理部は、
    同一時刻の前記第一検知情報と前記第二検知情報を出力する時刻同期処理部を有しており、
    該時刻同期処理部の処理後の前記第一検知情報または前記第二検知情報を出力することで前記速報情報を生成するとともに、
    前記時刻同期処理部の処理後の前記第一検知情報と前記第二検知情報を統合することで前記統合情報を生成することを特徴とする車両制御システム。
  4. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記外界認識装置は、
    複数の前記第一方式センサと複数の前記第二方式センサを有しており、
    前記センサフュージョン処理部は、
    複数の前記第一方式センサが出力した複数の前記第一検知情報を統合する第一方式内統合処理部と、
    複数の前記第二方式センサが出力した複数の前記第二検知情報を統合する第二方式内統合処理部と、
    前記第一方式内統合処理部と前記第二方式内統合処理部の出力を統合する方式間統合処理部と、
    を更に具備することを特徴とする車両制御システム。
  5. 請求項４に記載の車両制御システムにおいて、
    前記センサフュージョン処理部は、
    前記第一方式内統合処理部または前記第二方式内統合処理部の出力を前記速報情報とするとともに、
    前記第一方式内統合処理部と前記第二方式内統合処理部の出力を統合することで前記統合情報を生成することを特徴とする車両制御システム。
  6. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記外界認識装置は、更に速報情報補正部を有しており、
    前記分布情報生成部は、前記統合情報と前記同期後情報の回帰直線を求め、
    前記速報情報補正部は、前記回帰直線の特性に基づき前記速報情報を補正した補正速報情報を生成して前記検知情報選択部に供給することを特徴とする車両制御システム。
  7. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記コントローラは、前記統合情報に基づいて前記応答優先制御部の停止指令を生成することを特徴とする車両制御システム。
  8. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記第一方式センサはミリ波レーダであり、
    前記第二方式センサは車載カメラであることを特徴とする車両制御システム。
  9. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    前記応答優先制御部は、前記速報情報に基づき、第一制御処理を実行し、
    前記精度優先制御部は、前記統合情報に基づき、前記第一制御処理とは異なる第二制御処理を実行することを特徴とする外界認識装置。
  10. 車両の周囲の物標を検知する外界認識装置と、該外界認識装置から供給された統合情報に基づいて車載制御対象を制御する精度優先制御部と、前記外界認識装置から供給された速報情報に基づいて車載制御対象を制御する応答優先制御部と、を具備する車両における車両制御方法であって、
    第一方式センサで前記物標を検知し第一検知情報を出力するステップと、
    前記第一方式センサより検知情報の出力に要する遅延時間の大きい第二方式センサで前記物標を検知し第二検知情報を出力するステップと、
    前記第一検知情報または前記第二検知情報を個々に出力して前記速報情報を生成するステップと、
    前記第一検知情報と前記第二検知情報を統合して前記統合情報を生成するステップと、
    前記速報情報に基づいて前記応答優先制御部の起動指令を生成するステップと、
    前記速報情報に基づいて前記車載制御対象を制御するステップと、
    を具備しており、
    前記統合情報を生成するステップでは、前記第一検知情報または前記第二検知情報を前記統合情報と同一のサンプリング時刻となるようにリサンプリングした同期後情報を生成し、前記統合情報と前記同期後情報の相関関係を求めるための分布情報を生成し、
    前記起動指令を生成するステップでは、前記分布情報に基づいて、前記統合情報と前記同期後情報の相関関係を求め、前記相関関係が大きい場合は、前記速報情報を前記応答優先制御部に供給し、前記相関関係が小さい場合は、前記統合情報を前記応答優先制御部に供給することを特徴とする車両制御方法。
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