(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の速度を検出する自車速検出手段と、
前記自車両の進行方向の前方に存在する複数の物体を検知する物体検出手段と、
前記物体検出手段が検知した前記複数の物体と前記自車両との距離をそれぞれ演算する物体情報演算手段と、
他車両の位置を特定する他車位置情報と前記他車両の速度とを車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方によって取得する他車情報取得手段と、
前記自車両の位置を特定する自車位置情報を、ＧＰＳを利用して取得する自車位置センサと、
前記他車情報取得手段が取得した他車位置情報と前記自車位置センサが取得した自車位置情報とから、前記他車両と前記自車両との距離を参照距離として演算する他車情報演算手段と、
前記物体検出手段が前記他車両を前記物体として検知したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記物体検出手段は、周波数変調した電磁波を送信波として出射し、出射した送信波の反射波を受信することによって物体を検知し、検知した物体毎に、前記送信波と前記受信波とのビート信号を生成し、生成したビート信号を周波数解析することによって、前記ビート信号のピーク周波数を２つの周波数の組合せとして検出し、
前記判定手段は、前記参照距離に相当するビート周波数Ｆｒを演算し、演算したビート周波数Ｆｒを中心に周波数Δｆだけ増減したピーク周波数の組合せ（Ｆｒ±Δｆ）において、当該周波数Δｆをゼロから増加させながら、当該ピーク周波数の組合せ（Ｆｒ±Δｆ）に対して所定範囲内に存在する前記検出されたピーク周波数の組合せを探索し、前記所定範囲内に前記検出されたピーク周波数の組合せが探索できた場合、前記物体検出手段が前記他車両を前記物体として検知したと判定し、
前記物体情報演算手段は、前記物体検出手段が前記他車両を前記物体として検知したと前記判定手段が判定した場合、前記他車両と前記自車両との距離を、前記検出されたピーク周波数のうち前記判定手段が探索できたピーク周波数の組合せを用いて演算し、前記複数の物体のうち前記他車両を除く他の物体と前記自車両との距離を、前記検出されたピーク周波数から前記判定手段が探索できたピーク周波数の組合せを除いたピーク周波数を用いて演算する
ことを特徴とする車両の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、追突事故などを防止するために車両の制御を行う運転支援装置に用いる物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平５−１４２３３７号公報には、３角波変調の連続の送信信号と、目標で反射された受信信号とのビート信号から目標に対する距離及び速度を求めるミリ波レーダ距離速度測定装置が記載されている。３角波変調の上昇側のビート信号の周波数と下降側のビート信号の周波数とが近いものを組み合わせることによって、目標までの距離と相対速度を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
衝突事故の防止のために車両の制御を行う運転支援装置においては、車両の接近情報等を検知するためにレーダセンサなどの自律の物体検出装置が使用されている。しかし、特開平５−１４２３３７号公報に記載のミリ波レーダ距離速度測定装置においては、検出範囲に路側壁などの構造物がある場合などでは多くの連続したピーク周波数が出現し、近接するピークの組み合わせに困難を伴う。ピーク周波数の組み合わせを間違えると正確な距離と速度が得られず、検出精度が低下し、目標（物体）を誤検出する可能性がある。また、検出した物体が車両か否かの特定が困難で認識精度が低い。
【０００５】
そこで、本発明では、物体の検出精度の低下や誤検出が少なく、また物体の認識精度を向上できる車両の物体検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、車両の物体検出装置であって、自車速検出手段と、物体検出手段と、物体情報演算手段と、他車情報取得手段と、自車位置センサと、他車情報演算手段と、判定手段と、を備える。自車速検出手段は、自車両の速度を検出する。物体検出手段は、自車両の進行方向の前方に存在する複数の物体を検知する。物体情報演算手段は、物体検知手段が検知した複数の物体と自車両との距離をそれぞれ演算する。他車情報取得手段は、他車両の位置を特定する他車位置情報と前記他車両の速度とを車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方によって取得する。自車位置センサは、自車両の位置を特定する自車位置情報を、ＧＰＳを利用して取得する。他車情報演算手段は、他車情報取得手段が取得した他車位置情報と自車位置センサが取得した自車位置情報とから、他車両と自車両との距離を参照距離として演算する。判定手段は、物体検出手段が他車両を物体として検知したか否かを判定する。
物体検出手段は、周波数変調した電磁波を送信波として出射し、出射した送信波の反射波を受信することによって物体を検知し、検知した物体毎に、送信波と受信波とのビート信号を生成し、生成したビート信号を周波数解析することによって、ビート信号のピーク周波数を２つの周波数の組合せとして検出する。判定手段は、参照距離に相当するビート周波数Ｆｒを演算し、演算したビート周波数Ｆｒを中心に周波数Δｆだけ増減したピーク周波数の組合せ（Ｆｒ±Δｆ）において、周波数Δｆをゼロから増加させながら、上記ピーク周波数の組合せ（Ｆｒ±Δｆ）に対して所定範囲内に存在する上記検出されたピーク周波数の組合せを探索し、所定範囲内に上記検出されたピーク周波数の組合せが探索できた場合、物体検出手段が他車両を物体として検知したと判定する。物体情報演算手段は、物体検出手段が他車両を物体として検知したと判定手段が判定した場合、他車両と自車両との距離を、上記検出されたピーク周波数のうち判定手段が探索できたピーク周波数の組合せを用いて演算し、複数の物体のうち他車両を除く他の物体と自車両との距離を、上記検出されたピーク周波数から判定手段が探索できたピーク周波数の組合せを除いたピーク周波数を用いて演算する。
【００１４】
他車情報取得手段は、他車両の位置を、車車間通信や路車間通信の規格化された通信手段によって取得するので、規格に沿った装置の設計が可能となり開発コストの低減や開発期間の短縮が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車両の物体検出装置の検出精度の低下を防止し、誤検出を減少させることができ、物体の認識精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の物体検出装置を用いた運転支援装置を搭載した車両の要部を示すブロック図である。
【図２】図１のミリ波レーダセンサの物体検知状況を示す模式図である。
【図３】ミリ波レーダセンサの送信波及び反射波の波形図である。
【図４】１つの物体を検知した場合の周波数解析の結果を表す図である。
【図５】複数の物体を検知した場合の周波数解析の結果を表す図である。
【図６】参照距離と参照周波数とを用いてピーク周波数を探索する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は本発明の物体検出装置を使った運転支援装置を搭載した車両の要部を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係わる車両１は、ミリ波レーダセンサ（物体検出手段）４と、自車位置センサ（自車位置検出手段）５と、自車速センサ（自車速検出手段）６と、通信装置（他車情報取得手段）７と、警報装置８と、ブレーキアクチュエータ９と、ＣＰＵ１０とを備える。
【００１８】
ミリ波レーダセンサ４は、３角波の周波数変調を施したミリ波帯域の連続した電磁波（ＦＭ−ＣＷ）である送信波を、車両１の前端部から進行方向の所定角度の範囲内に向けて一定時間ごとに発射し、車両１の前方に存在する物体２からの反射波である受信波を受信し物体２を検知する（図２参照）。続いて、送信波と受信波とをミキシングすることによってビート信号を生成し、生成したビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析する。
【００１９】
ここで、物体２からの受信波は、送信波に対して、物体２と車両１との距離Ｌを往復することによる時間遅延があるので（図３参照）、ビート信号を周波数解析することによって、３角波による周波数変調の上昇区間（アップ側）及び下降区間（ダウン側）のビート信号には、距離Ｌに対応するビート周波数Ｆｌにピークをもつピーク周波数Ｆｕ（アップ側）、Ｆｄ（ダウン側）がそれぞれ生じる。
【００２０】
Ｆｕ＝Ｆｄ＝Ｆｌ  ・・・（１）
Ｆｌ＝ｋ１・Ｌ  （ｋ１：定数）  ・・・  （２）
【００２１】
また、物体２と車両１との間に相対速度Ｖがある場合には、ドップラー効果による周波数シフト（ドップラシフト）が反射波に発生するため（図３参照）、アップ側のビート信号のピーク周波数Ｆｕは、相対速度がゼロの場合のビート周波数Ｆｌから、相対速度Ｖに対応したビート周波数Ｆｖだけ周波数が減少する。ダウン側のビート信号のピーク周波数Ｆｄは、相対速度がゼロの場合のビート周波数Ｆｌから、相対速度Ｖに対応したビート周波数Ｆｖだけ周波数が増加する（図４参照）。すなわち、
Ｆｕ＝Ｆｌ−Ｆｖ  ・・・  （３）
Ｆｄ＝Ｆｌ＋Ｆｖ  ・・・  （４）
Ｆｖ＝ｋ２・Ｖ    （ｋ２：定数）  ・・・  （５）
【００２２】
検知された物体２が複数である場合は、アップ側及びダウン側のビート信号には、物体２の数に対応した複数のピーク周波数Ｆｕ、Ｆｄがそれぞれ発生する。図５には、３個の物体２が検知された場合を示す。アップ側及びダウン側のビート信号には、それぞれＦｕ１〜Ｆｕ３、Ｆｄ１〜Ｆｄ３のピーク周波数が発生している。
ミリ波レーダセンサ４は、これら複数のアップ側のピーク周波数Ｆｕ及びダウン側のピーク周波数Ｆｄを検出し、ＣＰＵ１０へ出力する。
【００２３】
自車位置センサは、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して車両１の位置を所定時間毎に取得し、ＣＰＵ１０へ出力する。
【００２４】
自車速センサ６は、車両１の車速を所定時間毎に検出し、ＣＰＵ１０へ出力する。
【００２５】
通信装置７は、車車間通信又は路車間通信の少なくとも一方の通信方法によって、他車両３が発信する他車両３の位置及び車速を所定時間毎に取得し、ＣＰＵ１０へ出力する。
【００２６】
図１のブロック図に示すように、ＣＰＵ１０には、他車情報演算処理部（他車情報演算手段）１１と、判定処理部（判定手段）１２、物体情報演算処理部（物体情報演算手段）１３と、衝突防止制御部１４とが設けられる。ＣＰＵ１０は、運転支援装置のスイッチ（図示せず）がオンになると、所定の時間毎にこれらの処理を実行する。
【００２７】
他車情報演算処理部１１は、通信装置７から入力された他車両３の位置及び速度と、自車位置センサ５から入力された車両１の位置及び自車速センサ６から入力された車両１の速度とを取得して、他車両３と車両１との距離である参照距離Ｌｒと、他車両３と車両１との相対速度である参照相対速度Ｖｒとを演算する。
【００２８】
判定処理部１２は、他車情報演算処理部１１によって車両１との参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒが演算された他車両３を、ミリ波レーダセンサ４が検知したか否かを判定する。すなわち、判定処理部１２は、まず、他車情報演算処理部１１によって演算された参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒを式（２）、式（５）に代入し、式（３）、式（４）を使って、参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒに相当する参照ピーク周波数であるアップ側のビート信号のピーク周波数Ｆｕｒ及びダウン側のビート信号のピーク周波数Ｆｄｒを算出する。
【００２９】
Ｆｕｒ＝ｋ１・Ｌｒ−ｋ２・Ｖｒ  ・・・  （６）
Ｆｄｒ＝ｋ１・Ｌｒ＋ｋ２・Ｖｒ  ・・・  （７）
【００３０】
次に判定処理部１２は、図６に示すように、ミリ波レーダセンサ４によって検出された複数の物体２についてのアップ側の複数のピーク周波数の中に、Ｆｕｒとの差が所定範囲内にある物体２のピーク周波数Ｆｕの有無を探索する。同様にダウン側のピーク周波数の中にＦｄｒとの差が所定範囲内にあるピーク周波数Ｆｄの有無を探索する。図６に示す例では、検知された３個の物体２のピーク周波数Ｆｕ１〜Ｆｕ３，Ｆｄ１〜Ｆｄ３のうち、Ｆｕ２とＦｄ２のピーク周波数のペアが参照ピーク周波数Ｆｕｒ及びＦｄｒに相当するピーク周波数として探索される。ピーク周波数Ｆｕ及びＦｄのペアを探索できた場合には、判定処理部１２は、ピーク周波数ＦｕとＦｄとに対応する物体２が、他車両３であると判定する。ピーク周波数の中に、Ｆｕｒ及びＦｄｒとの差が所定範囲内にあるピーク周波数のペアを探索できなかった場合は、ミリ波レーダセンサ４が、参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒを有する他車両３を検知できなかったことが考えられる。例えば、大型車両の前方を小型車両が走行していてミリ波レーダセンサ４からの送信波が届きにくい場合などが考えられる。
【００３１】
物体情報演算処理部１３は、ミリ波レーダセンサ４によって検出された複数の物体２についてのアップ側のピーク周波数Ｆｕとダウン側のピーク周波数Ｆｄとを組み合わせることによって、それぞれ物体２と車両１との距離Ｌ及び相対速度Ｖを演算する。具体的には、まず、判定処理部１２によって、他車両３であると判定された物体２については、参照ピーク周波数Ｆｕｒ及びＦｄｒとの差が所定範囲内にあったピーク周波数ＦｕとＦｄとを組み合わせる。図６に示す例では、Ｆｕ２とＦｄ２とを組み合わせる。他車両３であると判定された物体２が複数存在する場合は、複数のピーク周波数の組み合わせをつくる。次に、他車両３であると判定された物体２を除く物体２（他の物体）については、ピーク周波数の中から、参照ピーク周波数Ｆｕｒ及びＦｄｒとの差が所定範囲内にあったピーク周波数ＦｕとＦｄとの組み合わせを除いた残りのピーク周波数を使って、物体２と車両１との距離Ｌ及び相対速度Ｖに相当するアップ側のピーク周波数Ｆｕとダウン側のピーク周波数Ｆｄとを組み合わせる。図６に示す例では、Ｆｕ２とＦｄ２との組み合わせを除いた、Ｆｕ１，Ｆｕ３及びＦｄ１，Ｆｄ３を使って組み合わせる。続いて、組み合わせたピーク周波数ＦｕとＦｄとを式（８）及び式（９）に代入し、検知された全ての物体２と車両１との距離Ｌ及び相対速度Ｖを演算する。
【００３２】
Ｌ＝（Ｆｄ＋Ｆｕ）／２ｋ１  ・・・  （８）
Ｖ＝（Ｆｄ−Ｆｕ）／２ｋ２  ・・・  （９）
【００３３】
また、判定処理部１２において、未検知の他車両３があった場合には、未検知の他車両３についての参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒを物体２の演算結果に加える。
【００３４】
衝突防止制御部１４は、物体情報演算処理部１３によって演算された物体２と車両１との距離Ｌを相対速度Ｖで除することによって求められる衝突余裕時間ＴＴＣ（Time to Collision）を演算する。ＴＴＣが最も短い物体２について、ＴＴＣが第１の所定時間（例えば３秒）以下になった場合は、警報装置８に出力して運転者に注意を喚起する。更にＴＴＣが第２の所定時間（例えば０．８秒）以下になった場合は、ブレーキアクチュエータ９を操作して車両１を減速し物体２との衝突を回避する。
【００３５】
本実施形態では、ミリ波レーダセンサ４が検出した複数の物体２のピーク周波数の中から、他車両３と車両１との参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒに相当する参照ピーク周波数Ｆｕｒ及びＦｄｒに相当するピーク周波数を探索できた場合には、ピーク周波数に対応する物体２が他車両３であると判定する。従って、ミリ波レーダセンサ４によって検知された物体２が他車両３であることが確実に認識できる。また、路側などにおける停止車両が存在する場合は、ミリ波レーダセンサ４によって静止している物体２として検知されるが、停止車両が位置情報を発信している場合には、検知された静止物体が、路側の構造物等ではない他車両３であることが認識できる。
【００３６】
また、参照ピーク周波数Ｆｕｒ及びＦｄｒに相当するピーク周波数を探索できた場合には、物体情報演算処理部１３では、参照ピーク周波数に相当するピーク周波数の組み合わせを除くピーク周波数Ｆｕ及びＦｄから、他車両３と判定された物体２を除く他の物体２の距離Ｌ及び相対距離Ｖを演算する。従って、図６に示す例のように、演算に用いるピーク周波数の数が削減されるので、演算の確度が向上し、誤ったピーク周波数を組み合わせることによる検出精度の低下や、誤検出が防止できる。
【００３７】
また、参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒに相当するピーク周波数を探索できない場合、すなわちミリ波レーダセンサ４が他車両３と判定される物体２を検知できなかった場合であっても、他車情報演算処理部１１で求めた他車両３と車両１の参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒの情報が取得できるので、他車両３についての未検知が減少する。
【００３８】
また、他車情報演算処理部１１によって得られる他車両３と車両１との参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒは、ＧＰＳ測位による位置情報及び車両センサ等の速度情報に基づいているので比較的精度が高い。従って、ミリ波レーダセンサ４によって検出された物体２と車両１との距離Ｌ及び相対速度Ｖを、他車両３と判定された物体２については参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒを測定値として使用し、また、他の物体２についは、参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒを基準値として他の物体２と車両１との距離Ｌ及び相対速度Ｖの演算値を補正して測定値とすることにより、ミリ波レーダセンサ４の測定値の精度を向上させることができる。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、ミリ波レーダセンサ４によって検知される物体２の認識精度や測定精度が向上し、誤検出や未検出が減少するので、誤った物体情報によって引き起こされる運転支援装置の誤警報や誤作動を低減することができる。
【００４０】
また、判定処理部１２は、他車両３と車両１との距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒに相当する参照ピーク周波数Ｆｕｒ及びＦｄｒを演算し、ミリ波レーダセンサ４によって検出されたピーク周波数Ｆｕ及びＦｄと直接的に比較する。従って、参照ピーク周波数に相当する物体２のピーク周波数の探索が容易となり、物体情報演算処理部１３の演算負荷が低減する。
【００４１】
また、他車両３の位置及び速度の情報を、車車間通信又は路車間通信の規格化された通信方法によって取得するので、通信装置７を規格に沿って設計することができる。従って、開発コストの低減や開発期間の短縮をすることができる。
【００４２】
なお、他車情報演算処理部１１は、自車位置センサ５から得られる車両１の位置と、通信装置７から得られる他車両３の位置に基づき、他車両３と車両１との参照距離Ｌｒのみを演算し、判定処理部１２は、ミリ波レーダセンサ４が検出したピーク周波数から、参照距離Ｌｒに相当するピーク周波数Ｆｕｒを探索して、検知した物体２が他車両３であるか否かを判定してもよい。この場合は、参照相対速度Ｖｒは未知であるので、式（２）から参照距離Ｌｒに相当するビート周波数Ｆｒを演算し、Ｆｒを中心にして未知の参照相対速度に相当する周波数Δｆだけ増減したＦｒ−ΔｆとＦｒ＋Δｆのピーク周波数の組み合わせを作る。次にΔｆをゼロから増加させながら、Ｆｒ±Δｆに対して所定範囲内に存在するミリ波レーダセンサ４が検出した物体２のピーク周波数の組み合わせを探索する。所定範囲内に物体２のピーク周波数の組み合わせが探索できた場合は、そのピーク周波数に対応する物体２は他車両３であることが判定できる。
【００４３】
また、物体情報演算処理部１３は、演算した物体２についての距離Ｌ及び相対速度Ｖを時系列データとして記憶し、今回検出した物体２についてのピーク周波数ＦｕとＦｄとの組み合わせの際に用いてもよい。前回以前の時系列データに記憶されている物体２の距離及び相対速度を使って、今回検出した物体２の距離及び相対速度を推定し、参照することにより、ピーク周波数Ｆｕ、Ｆｄのより正確な組み合わせが可能となる。
【００４４】
また、物体検出手段は、本実施形態のミリ波レーダに限定されず、例えば、カメラ等によって物体２を撮像し、公知の３角法等によって物体２までの距離を検出する画像センサ等であってもよい。すなわち、判定処理部１２は、画像センサによって検出された複数の物体２と車両１との距離Ｌ及び相対速度Ｖの少なくとも一方と、他車情報演算処理部１１によって演算された他車両３と車両１との参照距離Ｌｒ及び参照相対速度Ｖｒの少なくとも一方とを比較することによって、参照距離Ｌｒに対応する物体２を他車両３であると判定することができる。従って、判定された物体２が他車両３であることを確実に認識することができる。また、参照距離Ｌｒを判定された物体２の距離Ｌの測定値として使用するとともに、他の物体２の距離Ｌについては、参照距離Ｌｒを基準値として補正して測定値とすることにより、画像センサの測定値の精度を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、１つのＣＰＵ１０が物体２の検出と衝突防止制御処理とを実行しているが、物体２の検出を実行する処理装置と衝突防止制御を実行する処理装置とを、異なる別のユニットとして構成してもよい。従って、衝突防止制御処理を実行する装置を備えた既存の車両１に対しては、物体２の検出を実行する装置（ユニット）を追加して設置すればよく、このような既存の車両１に対して、本発明を容易に適用することができる。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、車両の運転支援装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両
２  物体
３  他車両
４  ミリ波レーダセンサ
５  自車位置センサ
６  自車速センサ
７  通信装置
１０  ＣＰＵ
１１  他車情報演算処理部
１２  判定処理部
１３  物体情報演算処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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