JP7478256B2

JP7478256B2 - 物標検知システム

Info

Publication number: JP7478256B2
Application number: JP2022568054A
Authority: JP
Inventors: 貴成秋元; 良明榎本; 浩昭星加
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2041-09-13
Also published as: JPWO2022123844A1; DE112021005327T5; WO2022123844A1

Description

本発明は、他車の物標検知装置を利用して、自車周辺の物標を検知する物標検知システム、物標検知装置、および、物標検知方法に関する。

近年の自動車では、自車周辺の障害物（以下、「物標」と称する）を検知する物標検知装置によって自車に接近する障害物を検知し、その障害物を運転手に警報することで事故防止を支援する運転支援システムの搭載が普及しつつある。

また、受信機と送信機の機能を併せ持ったトランスポンダを各車両に搭載しておき、車両間通信を利用して、物標検知装置の検知性能を向上させるシステムも提案されている。
例えば、特許文献１の段落００１５では、「・・・、トランスポンダを各車両に搭載するように義務づけておき、駐停車中でもトランスポンダが作動するようにしておけば、夜間、路肩に停止している車両を、路肩の設置物であると誤認することなく確実に車両であると認識して、その車両への接近を回避したり、衝突の危険を警告する等、走行の安全性を確保する上で、的確な車両制御を行わせることができる。」と記載されており、各車両のトランスポンダを利用することで夜間の車両認識性能を向上させた障害物検知システムが開示されている。

特開２０００－０１９２４６号公報

しかしながら、特許文献１の障害物検知システムは、他車の物標検知装置の検知結果を自車が利用するものではなく、例えば、他車が作った死角領域に更に別の他車が存在しても、自車からは死角領域の他車を検知できないという課題があった。

そこで、本発明は、他車によって作られる死角領域内の物標を、他車の物標検知装置を利用することで自車が検知できる、物標検知システム、物標検知装置、および、物標検知方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の物標検知システムは、自車に搭載した第一物標検知装置と他車に搭載した第二物標検知装置を連携させた物標検知システムであって、前記第一物標検知装置は、自車周辺の第一物標情報を検知するとともに、死角領域を作る他車を選定する第一物標検知部と、前記第二物標検知装置と通信する第一トランスポンダ制御部と、を備え、前記第二物標検知装置は、他車周辺の第二物標情報を検知する第二物標検知部と、前記第一物標検知装置から質問信号を受信した場合、前記第二物標情報を含む応答信号を返信する第二トランスポンダ制御部と、を備えており、前記第一物標検知装置は、さらに、前記第一物標検知部が検知した第一物標情報と、前記死角領域を作る他車に搭載した前記第二物標検知装置から取得した第二物標情報を統合する物標統合部を備えている物標検知システムとした。

また、本発明の物標検知方法は、自車に搭載した第一物標検知装置と他車に搭載した第二物標検知装置を連携させた物標検知方法であって、前記第一物標検知装置で自車周辺の第一物標情報を検知するステップと、前記第一物標検知装置で死角領域を作る他車を選定するステップと、前記第二物標検知装置で他車周辺の第二物標情報を検知するステップと、前記第一物標検知装置から前記第二物標検知装置に質問信号を送信するステップと、前記第二物標検知装置から前記第一物標検知装置に前記第二物標情報を含む応答信号を返信するステップと、前記第一物標検知装置で前記第一物標情報と前記第二物標情報を統合するステップと、を備えている物標検知方法とした。

本発明の物標検知システム、物標検知装置、および、物標検知方法によれば、他車によって作られる死角領域内の物標を、他車の物標検知装置を利用することで自車が検知することができる。

一実施例の物標検知システムを搭載した自車と他車の車両配置の一例。一実施例の物標検知システムの機能ブロック図。図２のレーダ制御部の機能ブロック図。図２のトランスポンダ制御部の機能ブロック図。自車の物標検知システムで実施される処理を説明するためのフローチャート。図５のステップＳ５の詳細を説明するためのフローチャート。他車の物標検知システムで実施される処理を説明するためのフローチャート。

以下、図１～７を用いて、本発明の一実施例に係る物標検知システム１００を説明する。

図１は、本実施例の物標検知システム１００を搭載した自車Ｖ_０と他車Ｖ_１、および、同システムを搭載しない他車Ｖ_２の車両配置図の一例である。ここに示す丁字路は、左右方向に延びる２車線道路が優先道路であり、下方向に延びる２車線道路が非優先道路である。従って、非優先道路左車線から左折しようとする自車Ｖ_０は優先道路直前で一時停止しており、非優先道路右車線から右折しようとする他車Ｖ_１も優先道路直前で一時停止している。一方、優先道路を右から左に向けて走行している他車Ｖ_２は、速度を落とさずに丁字路を通過しようとしている。

ここで、物標検知システム１００を搭載した自車Ｖ_０と他車Ｖ_１には、周辺物標を検知する物標検知装置として、車体の４隅にミリ波レーダ（以下、「レーダ１」と称する）を搭載している。自車Ｖ_０のレーダ１は破線方向の物標を検知でき、他車Ｖ_１のレーダ１は一点鎖線方向の物標を検知できる。従って、自車Ｖ_０の右前のレーダ１は、本来であれば、自車Ｖ_０の右側から走行してくる他車Ｖ_２を検知することができる。しかし、図１の環境下では、自車Ｖ_０の右側に他車Ｖ_１が一時停止しているため、自車Ｖ_０の右前のレーダ１では、他車Ｖ_１により作られた死角領域内の他車Ｖ_２を直接検知することができない。

そこで、自車Ｖ_０の物標検知システム１００は、他車Ｖ_１による死角領域内の他車Ｖ_２を、他車Ｖ_１の右前のレーダ１を利用することで間接的に検知する。以下、これを実現する物標検知システム１００の詳細を順次説明する。なお、レーダ１は、本発明で利用可能な物標検知装置の一例であり、レーダ１に代え、超音波センサやＬｉＤＡＲ等の他種の物標検知装置を用いても良い。

＜物標検知システム１００＞
図２は、自車Ｖ_０の物標検知システム１００の構成を示す機能ブロック図である。なお、他車Ｖ_１にも同等構成の物標検知システム１００が搭載されているが、以下では、原則として、自車Ｖ_０の物標検知システム１００について説明するものとする。

ここに示すように、物標検知システム１００は、複数のレーダ１を車両制御装置２に接続したシステムである。各々のレーダ１は、レーダ送信アンテナ１１、レーダ受信アンテナ１２、トランスポンダアンテナ１３、レーダ制御部２０、トランスポンダ制御部３０を備えており、レーダ制御部２０は、物標検知部２１、警報部２２、通信部２３を備えている。また、車両制御装置２は、自車Ｖ_０の加速系、制動系、操舵系、警報系等を統括制御するとともに、レーダ１間の通信を仲介する。以下、レーダ１の要部を順次説明する。

＜レーダ送信アンテナ１１、レーダ受信アンテナ１２＞
レーダ送信アンテナ１１は、ミリ波を送信するアンテナであり、レーダ受信アンテナ１２は、自車Ｖ_０の周辺物標で反射したミリ波を受信するアンテナである。これらのアンテナを用いることで、自車Ｖ_０のレーダ１は、自車Ｖ_０の周辺物標（例えば、図１の他車Ｖ_１）を検出することができる。

＜トランスポンダアンテナ１３＞
トランスポンダアンテナ１３は、他車のトランスポンダアンテナ１３との間で車両間通信を行うためのアンテナである。このアンテナを用いることで、自車Ｖ_０の物標検知システム１００は、他車のレーダ１が検知した物標（図１の環境下では、他車Ｖ_１が検知した他車Ｖ_２）の情報を受信することができる。

＜レーダ制御部２０、トランスポンダ制御部３０＞
図３は、レーダ制御部２０の詳細構成を示す。上記したように、レーダ制御部２０は、物標検知部２１、警報部２２、通信部２３を備えているが、これらは更に、図３のように展開できる。すなわち、物標検知部２１は、レーダ送信部２１ａ、レーダ受信部２１ｂ、障害車選定部２１ｃからなり、警報部２２は、自車進路推定部２２ａ、物標統合部２２ｂ、警報判定部２２ｃからなり、通信部２３は、質問・応答信号作成部２３ａ、送信車判定部２３ｂ、他車物標演算部２３ｃからなる。

一方、図４は、トランスポンダ制御部３０の詳細構成を示す。ここに示すように、トランスポンダ制御部３０は、送信タイミング設定部３１、受信信号判定部３２、応答用検知物標形成部３３を備えている。

なお、レーダ制御部２０やトランスポンダ制御部３０は、具体的には、マイコン等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。そして、記憶装置にロードされたプログラムを演算装置が実行することで、物標検知部２１等の各機能を実現するが、以下では、このような周知技術を適宜省略しながら説明する。

＜自車Ｖ_０側で実行される処理のフローチャート＞
まず、図５と図６のフローチャートを用いて、自車Ｖ_０の物標検知システム１００で実行される処理を説明する。なお、本実施例の物標検知システム１００では、自車Ｖ_０の４隅に搭載したレーダ１の夫々について並行して図５と図６の処理を実行するが、以下では、説明簡略化のため１つのレーダ１に着目して説明することとする。

ステップＳ１：
まず、ステップＳ１では、レーダ制御部２０の物標検知部２１は、自車周辺に物標が存在するかを確認する。具体的には、まず、物標検知部２１のレーダ送信部２１ａは、レーダ送信アンテナ１１から所定方向にミリ波を照射する。その後、レーダ受信部２１ｂは、レーダ受信アンテナ１２が受信した反射波に基づいて、周辺物標の、相対位置、相対速度、相対向きを検知する。そして、物標が存在すれば、ステップＳ２に進み、物標が存在しなければ、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２：
次に、ステップＳ２では、物標検知部２１の障害車選定部２１ｃは、レーダ受信部２１ｂが検知した物標が車両であるかを、大きさや移動の有無に基づいて判断する。そして、車両であれば、ステップＳ３に進み、車両でなければ、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ３：
ステップＳ３では、レーダ制御部２０の警報部２２は、自車Ｖ_０の進行路（以下、「自車進路」と称する）を推定する。具体的には、警報部２２の自車進路推定部２２ａは、車両制御装置２から取得した自車Ｖ_０の加速情報、制動情報、操舵情報、方向指示灯情報等に基づいて、自車進路を推定する。そして、自車進路の推定後、そこに他車が進行してきたら衝突事故になる可能性がある危険エリアを設定する。例えば、図１の環境下では、自車Ｖ_０の自車進路は優先道路の手前車線を左方向に進行するものと推定されるため、優先道路の手前車線を右から走行してくる他車との衝突を避けるべく、自車Ｖ_０の右前方向が危険エリアに設定される。

ステップＳ４：
ステップＳ４では、障害車選定部２１ｃは、ステップＳ２で検知した他車が危険エリアに死角領域を作り出す車両であるかを判断する。具体的には、障害車選定部２１ｃが、レーダ受信部２１ｂが検知した車両の中から、危険エリアに死角領域を作る他車（図１の例では、自車Ｖ_０の右側の他車Ｖ_１）を選定する。そして、そのような他車が存在すれば、ステップＳ５に進み、存在しなければ、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ５：
ステップＳ５では、危険エリア側のレーダ１（図１では、自車Ｖ_０の右前のレーダ１）は、死角領域を作る他車（図１では、他車Ｖ_１）から、危険エリアの物標情報を取得する。以下、図６のフローチャートを用いて、ステップＳ５の詳細を説明する。

まず、ステップＳ５ａでは、通信部２３の質問・応答信号作成部２３ａで、自車Ｖ_０の識別情報である固有ＩＤが含まれる質問信号を作成した後、トランスポンダ制御部３０は、作成された質問信号をトランスポンダアンテナ１３から送信する。この時、トランスポンダ制御部３０の送信タイミング設定部３１は、質問信号の送信タイミングをレーダ送信アンテナ１１からのミリ波送信タイミングと同期させる。なお、トランスポンダアンテナ１３から送信された質問信号は、電波が届く範囲の全ての車両に及ぶため、以降の処理では、物標検知システム１００を搭載しない他車や、障害車選定部２１ｃが選定しなかった他車の存在を考慮する必要がある。

そこで、ステップＳ５ｂでは、通信部２３の送信車判定部２３ｂは、所定時間内（例えば、１００ｍ秒以内）に他車からの応答があるかを判断する。そして、他車からの応答があれば、ステップＳ５ｃに進み、応答が無ければ、タイムアウトしたものと判定し、ステップＳ５の処理を終了する。これにより、ステップＳ４で障害車選定部２１ｃが選定した他車が、物標検知システム１００を搭載しない他車であった場合や、そもそも自動車でなかった場合に、ステップＳ５の処理を終了することができる。

次に、ステップＳ５ｃでは、送信車判定部２３ｂは、複数の応答信号を受信した場合は、各応答信号の発信源との距離や到来方向から、ステップＳ４で障害車選定部２１ｃが選定した、死角領域を作り出す他車からの応答信号であるかを判定する。そして、死角領域を作り出す他車からの応答信号を受信した場合は、ステップＳ５ｄに進み、死角領域を作り出さない他車からの応答信号を受信した場合は、その応答信号を無視して、ステップＳ５の処理を終了する。なお、応答信号の発信源の距離と向きは、応答信号に含まれる相対位置情報から求めても良いし、応答信号に含まれる時刻情報から算出しても良い。

ステップＳ５ｄでは、通信部２３の他車物標演算部２３ｃは、死角領域を作り出す他車のレーダ１が検知した物標情報に基づいて、自車Ｖ_０から見た場合の物標の相対位置、相対速度、相対向きを演算する。

ステップＳ６：
ステップＳ６では、警報部２２の物標統合部２２ｂは、自車Ｖ_０のレーダ１が検知した物標情報と、自車Ｖ_０のレーダ１の死角部分の物標情報に相当する、他車の応答信号から取得した物標情報と、を統合する。これにより、統合後の物標情報には、自車Ｖ_０のレーダ１では検知できない物標の相対位置、相対速度、相対向き情報が含まれるため、例えば図１の環境下であれば、他車Ｖ_１による死角領域を走行している他車Ｖ_２の相対位置や相対速度を検知することができる。

ステップＳ７：
ステップＳ７では、警報部２２の警報判定部２２ｃは、自車Ｖ_０のレーダ１が直接検知した物標の相対位置と相対速度、および、他車のレーダ１を介して間接的に検知した物標の相対位置と相対速度を考慮し、推測した自車進路上での衝突可能性があるかを判断する。そして、衝突可能性があればステップＳ８に進み、衝突可能性が無ければステップＳ１に戻る。

ステップＳ８：
ステップＳ８では、警報判定部２２ｃは、自車進路上での衝突可能性があることを車両制御装置２に通知し、通知を受けた車両制御装置２は、衝突可能性を考慮した処理を実行する。例えば、車両制御装置２は、車内に設置されたディスプレイやスピーカーを介して、運転手に衝突可能性を警報しても良いし、もしくは、自車Ｖ_０の制動系を直接制御して車両を自律停止させても良い。

＜他車Ｖ_１側で実行される処理のフローチャート＞
次に、図７のフローチャートを用いて、自車Ｖ_０の物標検知システム１００からの質問信号を受信した、他車Ｖ_１の物標検知システム１００で実行される処理を説明する。

ステップＳ１１：
まず、ステップＳ１１では、他車Ｖ_１のトランスポンダ制御部３０の受信信号判定部３２は、自車Ｖ_０からの質問信号を受信したかを判定する。そして、自車Ｖ_０からの質問信号を受信した場合はステップＳ１２に進み、質問信号を受信しない場合はステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１２：
ステップＳ１２では、他車Ｖ_１の受信信号判定部３２は、質問信号がどの方向の車両から来たかを特定する。なお、他車Ｖ_１の物標検知システム１００でも、上記した図５と図６の処理を逐次実行しており、例えば図１の環境下であれば、他車Ｖ_１の左隣に自車Ｖ_０が一時停止していることは他車Ｖ_１にとって既知であるため、他車Ｖ_１の受信信号判定部３２は、質問信号の送信源が左隣に一時停止している自車Ｖ_０であると素早く特定できる。

ステップＳ１３：
ステップＳ１３では、他車Ｖ_１のトランスポンダ制御部３０の応答用検知物標形成部３３は、質問信号が来た方向とは逆方向のレーダ１が検知した物標情報を、車両制御装置２を介して取得し、質問信号が来た方向のレーダ１から応答信号として返信する。例えば図１の環境下であれば、自車Ｖ_０からの質問信号は左方向から届くため、他車Ｖ_１は右前と右後の２つのレーダ１が検知した物標情報を応答信号に含めて、左前のレーダ１から返信する。この場合、他車Ｖ_１のトランスポンダ制御部３０は、質問信号を送信した自車Ｖ_０との距離等に基づいて、自車Ｖ_０にとっての死角領域の方向を計算し、応答信号に反映させるレーダ１を、例えば図１の環境下であれば、他車Ｖ_１の右前のレーダ１だけに限定するのが好ましい。これは、仮に他車Ｖ_１の右後のレーダ１が検知した物標情報を応答信号に反映させても、右後方が死角でない自車Ｖ_０にとって有用でないからである。

なお、ステップＳ５ｂで説明したように、自車Ｖ_０の送信車判定部２３ｂは、所定時間内（例えば、１００ｍ秒以内）に応答がない場合には、ステップＳ５の処理を終了するため、他車Ｖ_１の応答用検知物標形成部３３は、所定時間内に応答信号が到達するように応答する。

また、質問信号を受信した他車Ｖ_１は、自身の位置情報も応答信号に載せることで、質問信号を送信した自車Ｖ_０が応答車両を特定できる。また、質問信号中の固有ＩＤを応答信号に載せることで、どの質問信号に対する応答かを自車Ｖ_０で識別できるようにすることが望ましい。

以上で説明した、本実施例の物標検知システム、および、物標検知方法によれば、他車によって作られる死角領域内の物標を、他車の物標検知装置を利用することで自車が検知することができる。

Ｖ_０：自車、Ｖ_１、Ｖ_２：他車、１００：物標検知システム、１：レーダ、、１１：レーダ送信アンテナ、１２：レーダ受信アンテナ、１３：トランスポンダアンテナ、２０：レーダ制御部、２１：物標検知部、２１ａ：レーダ送信部、２１ｂ：レーダ受信部、２１ｃ：障害車選定部、２２：警報部、２２ａ：自車進路推定部、２２ｂ：物標統合部、２２ｃ：警報判定部、２３：通信部、２３ａ：質問・応答信号作成部、２３ｂ：送信車判定部、２３ｃ：他車物標演算部、３０：トランスポンダ制御部、３１：送信タイミング設定部、３２：受信信号判定部、３３：応答用検知物標形成部、２：車両制御部

Claims

自車に搭載した複数の第一物標検知装置と他車に搭載した複数の第二物標検知装置を連携させた物標検知システムであって、
前記第一物標検知装置は、
自車周辺の第一物標情報を検知する第一物標検知部と、
自車の進行路を推定する警報部と、
前記第二物標検知装置と通信する第一トランスポンダ制御部と、を備え、
前記第二物標検知装置は、
他車周辺の第二物標情報を検知する第二物標検知部と、
前記第一物標検知装置から質問信号を受信した場合、前記第二物標情報を含む応答信号を返信する第二トランスポンダ制御部と、を備えており、
前記第一物標検知部が自車周辺の第一物標情報を検知し、前記警報部が自車の進行路を推定するとともに、前記他車が進行してきたら衝突事故になる可能性がある危険エリアを設定し、前記第一物標検知部が前記危険エリアに死角領域を作る他車を選定するものであり、
前記第一物標検知装置は、さらに、前記第一物標検知部が検知した第一物標情報と、前記死角領域を作る他車に搭載した前記第二物標検知装置から取得した第二物標情報を統合する物標統合部を備え、
自車に搭載した複数の第一物標検知装置のうち前記危険エリア側の第一物標検知装置は、前記死角領域を作る他車に搭載した複数の第二物標検知装置のうち前記危険エリア側の第二物標検知装置から、前記危険エリアの前記第二物標情報を取得することを特徴とする物標検知システム。
請求項１に記載の物標検知システムにおいて、
前記第一物標検知装置は、さらに、前記物標統合部で統合された物標情報に基づいて、前記自車の衝突可能性があるかを判定する警報判定部を備えており、
該警報判定部は、前記自車の衝突可能性がある場合は、車両制御装置を介して、運転手に衝突可能性を警報することを特徴とする物標検知システム。
請求項１に記載の物標検知システムにおいて、
前記第一物標検知装置および前記第二物標検知装置は、ミリ波レーダ、超音波センサ、ＬｉＤＡＲの何れかであり、
前記第一トランスポンダ制御部は、前記第一物標検知部が前記第一物標情報を検知するタイミングと同期して、前記質問信号を送信することを特徴とする物標検知システム。
請求項１に記載の物標検知システムにおいて、
前記他車は複数の前記第二物標検知装置を搭載しており、
前記第二トランスポンダ制御部は、前記第一物標検知装置から質問信号を受信したときに、前記自車と逆方向の前記第二物標検知装置が検知した前記第二物標情報を含む応答信号を返信することを特徴とする物標検知システム。