(57)【要約】【課題】自車の左右側方を自車両と異なる進行方向に走行している物体であっても、正確に絶対移動速度を推定することができる移動速度推定装置を提供する。【解決手段】衝突軽減装置１０は、物体との相対速度を算出するＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２に加えて、他車両２００の移動方向を推定するためのＧＰＳ２２をさらに備え、物標方向自車速ベクトル変換部４１、レーダ方向物標速度算出部４２及び物標絶対速度算出部４３が、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２が検出した他車両２００の相対速度と、ＧＰＳ２２が推定した他車両２００の移動方向とから、他車両２００の絶対移動速度を算出する。このため、自車両１００の左右側方を自車両１００と異なる進行方向に走行している他車両２００であっても、正確に絶対移動速度を推定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の絶対移動速度を推定する移動速度推定装置であって、
自車両周辺を走行する前記物体との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
前記物体の移動方向を推定する移動方向推定手段と、
前記相対速度検出手段が検出した前記物体の相対速度と、前記移動方向推定手段が推定した前記物体の移動方向とから、前記物体の絶対移動速度を算出する絶対速度算出手段と、
を備えた移動速度推定装置。
【請求項２】
前記絶対移動速度算出手段が算出した前記物体の絶対移動速度から、前記物体が移動する位置を予測して前記自車両との衝突可能性を判定する衝突予測手段をさらに備える、請求項１に記載の移動速度推定装置。
【請求項３】
前記移動方向推定手段は、前記物体が走行する道路の形状に基づいて前記物体の移動方向を推定する、請求項１又は２に記載の移動速度推定装置。
【請求項４】
前記移動方向推定手段は、ナビゲーションシステムの道路情報から前記物体が走行する道路の形状を取得する、請求項３に記載の移動速度推定装置。
【請求項５】
前記相対速度検出手段はＦＭ−ＣＷ方式のミリ波レーダである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動速度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動速度推定装置に関し、特に、自車両周辺を走行する物体の絶対移動速度を推定する移動速度推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、衝突軽減装置、車間距離制御装置、追従走行装置などの運転支援装置が開発されている。これら、運転支援装置では、自車両周辺を走行する他車両の移動速度を推定することが重要となる。例えば、特許文献１には、ＦＭ−ＣＷ（Frequency  Modulated  Continuous  Wave）方式のミリ波レーダを用いて車両前方の物体との相対距離及び相対速度を検出する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平７−６３８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の技術では、ミリ波レーダによって検出される物体との相対速度は、送信波の送出方向と物体の進行方向との関係によって異なる。すなわち、例えば、物体が自車両前方正面を自車両と同じ進行方向に走行する先行車両である場合は、送信波の送出方向と物体の進行方向が同じであるため、検出された先行車両の相対速度に自車両の速度を加算することによって、正確に先行車両の絶対速度を算出することが可能である。
【０００４】
一方、他車両が自車両の左右側方を自車両と異なる進行方向に走行している場合は、検出された相対速度に単純に自車両の速度を加算しても、正確に先行車両の絶対速度を算出することはできない。このため、上記の技術では、他車両が自車両の左右側方を走行している場合に、他車両の絶対速度を正確に算出することができないため、上記の技術を衝突軽減装置に適用した場合に、自車両との衝突可能性や、衝突位置や、衝突までの時間を正確に推定することができなかった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自車の左右側方を自車両と異なる進行方向に走行している物体であっても、正確に絶対移動速度を推定することができる移動速度推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、物体の絶対移動速度を推定する移動速度推定装置であって、自車両周辺を走行する物体との相対速度を検出する相対速度検出手段と、物体の移動方向を推定する移動方向推定手段と、相対速度検出手段が検出した物体の相対速度と、移動方向推定手段が推定した物体の移動方向とから、物体の絶対移動速度を算出する絶対速度算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、物体との相対速度を算出する相対速度検出手段に加えて、物体の移動方向を推定する移動方向推定手段をさらに備え、絶対速度算出手段が、相対速度検出手段が検出した物体の相対速度と、移動方向推定手段が推定した物体の移動方向とから、物体の絶対移動速度を算出するため、自車の左右側方を自車両と異なる進行方向に走行している物体であっても、正確に絶対移動速度を推定することができる。
【０００８】
この場合、絶対移動速度算出手段が算出した物体の絶対移動速度から、物体が移動する位置を予測して自車両との衝突可能性を判定する衝突予測手段をさらに備えたものとすることができる。
【０００９】
この構成によれば、絶対移動速度算出手段が算出した物体の絶対移動速度は、自車の左右側方を自車両と異なる進行方向に走行している物体についても正確であるため、このような場合でも、衝突予測手段は、より正確に物体が移動する位置を予測して自車両との衝突可能性を判定することができる。
【００１０】
一方、移動方向推定手段は、物体が走行する道路の形状に基づいて物体の移動方向を推定することが好適である。
【００１１】
この構成によれば、移動方向推定手段が、物体が走行する道路の形状に基づいて物体の移動方向を推定するため、新規に検出された物体であって従前のデータがない場合でも、道路の形状に基づいて適切に物体の移動方向を推定することができる。
【００１２】
この場合、移動方向推定手段は、ナビゲーションシステムの道路情報から物体が走行する道路の形状を取得することが好適である。
【００１３】
この構成によれば、移動方向推定手段は、ナビゲーションシステムの道路情報から物体が走行する道路の形状を取得するため、より容易に道路形状を取得して物体の移動方向を推定することができる。
【００１４】
また、相対速度検出手段はＦＭ−ＣＷ方式のミリ波レーダであることが好適である。
【００１５】
この構成によれば、相対速度検出手段が、送信波と反射波との周波数差に基づいて物体との相対速度を検出するＦＭ−ＣＷ方式のミリ波レーダであるため、ステレオ方式のレーザレーダやステレオ方式のカメラのように、２つの検出手段からの測定値の時間微分をとらなくとも、その瞬時ごとの測定結果から、物体との相対速度を検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の移動速度推定装置によれば、自車の左右側方を自車両と異なる進行方向に走行している物体であっても、正確に絶対移動速度を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る移動速度推定装置について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
以下、本発明に係る移動速度推定装置を車両に搭載される衝突軽減装置に適用した場合を例として説明する。本実施形態の衝突軽減装置は、車両周辺の自動車や歩行者等を検出して、これらの絶対移動速度を推定し、これら検出した物体との衝突を防止及び軽減するために各種制御を行うためのものである。
【００１９】
図１は、実施形態に係る衝突軽減装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の衝突軽減装置１０は、物体検出ＥＣＵ４０を中心にして構成され、物体検出ＥＣＵ４０には、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２、レーダマウントセンサ１４、車速センサ１６、ヨーレートセンサ１８及びステアリング角センサ２０の各種センサが接続されている。また、物体検出ＥＣＵ４０には、ＧＰＳ（Global Positioning System）２２が接続され、ＧＰＳ２２からの道路情報は物体検出ＥＣＵ４０に出力される。さらに、物体検出ＥＣＵ４０には、操舵アクチュエータ２４、警報アクチュエータ２６、シートベルトアクチュエータ２８、ブレーキアクチュエータ３０が接続され、物体検出ＥＣＵ４０からの制御信号より、物体との衝突を防止及び軽減するために各種制御を行う。
【００２０】
以下、本実施形態の衝突軽減装置１０の各部位について、さらに詳細に説明する。ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２は、送信波を三角波で周波数変調させるミリ波レーダであり、物体からの反射波と送信波をミキシングすることで距離と速度成分を含んだビート信号を得ることにより、距離・速度信号を同時に検出することができる。これにより、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２は、車両周辺を走行する物体の位置座標（ｘ，ｙ）及び自車両との相対速度ｖを得ることができる。すなわち、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２は、特許請求の範囲に記載の相対速度検出手段として機能する。
【００２１】
レーダマウントセンサ１４は、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２のマウント部に取り付けられ、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２の送信波の送信方向と自車両の進行方向との角度αを検出するためのセンサである。
【００２２】
車速センサ１６は自車両の車速Ｖを検出するためのセンサであり、ヨーレートセンサ１８は自車のヨーレート（回転角速度）を検出するためのセンサであり、ステアリング角センサ２０は自車のステアリング角（舵角）を検出するためのセンサである。
【００２３】
ＧＰＳ２２は、記憶された地図情報から道路情報を取得し、物体の走行する道路の形状を取得するためのものである。本実施形態において、ＧＰＳ２２は特に、物体の走行する道路の方向と自車が走行する道路の方向との角度θ、つまり当該物体の移動方向を算出する。すなわち、ＧＰＳ２２は、特許請求の範囲に記載の移動方向推定手段として機能する。
【００２４】
物体検出ＥＣＵ４０は、物標方向自車速ベクトル変換部４１、レーダ方向物標速度算出部４２、物標絶対速度算出部４３、衝突予測部４４及び車両制御部４５を有する。
【００２５】
物標方向自車速ベクトル変換部４１は、車速センサ１６が検出した自車速Ｖの速度ベクトルを、物体方向へのベクトル成分に変換するためのものである。
【００２６】
レーダ方向物標速度算出部４２は、物標方向自車速ベクトル変換部４１が算出した自車の物体方向へのベクトル成分に基づいて、物体のＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２方向への速度を算出するためのものである。
【００２７】
物標絶対速度算出部４３は、レーダ方向物標速度算出部４２が算出した物体のＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２方向への速度と、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２が検出した物体の位置座標（ｘ，ｙ）と、ＧＰＳ２２からの物体の走行する道路の方向と自車が走行する道路の方向との角度θとにより、物体の絶対速度ベクトルＶｒを算出するためのものである。すなわち、物標方向自車速ベクトル変換部４１、レーダ方向物標速度算出部４２及び物標絶対速度算出部４３は、特許請求の範囲に記載の絶対速度算出手段として機能する。
【００２８】
衝突予測部４４は、物標絶対速度算出部４３が算出した物体の絶対速度ベクトルＶｒに基づいて、物体が移動する位置を予測して自車両との衝突可能性を判定するためのものである。すなわち、衝突予測部４４は、特許請求の範囲に記載の衝突予測手段として機能する。
【００２９】
車両制御部４５は、衝突予測部４４が予測した自車両との衝突可能性に基づいて、操舵アクチュエータ２４、警報アクチュエータ２６、シートベルトアクチュエータ２８、ブレーキアクチュエータ３０を制御するためのものである。
【００３０】
操舵アクチュエータ２４、警報アクチュエータ２６、シートベルトアクチュエータ２８、ブレーキアクチュエータ３０は、物体検出ＥＣＵ４０の車両制御部４５からの制御信号により、物体との衝突を防止及び軽減するための動作を行う。操舵アクチュエータ２４は、衝突可能性が高いときに所定の回避動作を行う。警報アクチュエータ２６は、衝突可能性が高いときに所定の警報を運転者に対して報知する。シートベルトアクチュエータ２８は、衝突可能性が高いときにシートベルトを所定量だけ引き込む。ブレーキアクチュエータ３０は、衝突可能性が高いときに所定の制動力を自車両に対し与える。
【００３１】
次に、図２及び図３を参照して、衝突軽減装置１０の動作について説明する。図２は実施形態に係る衝突軽減装置による衝突軽減制御の処理手順を示すフローチャートであり、図３は実施形態に係る衝突軽減装置による物標の移動速度推定の原理を示す図である。以下の説明では、図３に示すように、道路３００を走行する自車両１００に、道路３００と左側から合流する道路３０２を走行する他車両２００が接近している場合を想定して説明する。この制御は、車両の電源がオンにされてからオフにされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００３２】
ステップＳ０１では、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２によって、他車両２００の位置座標（ｘ，ｙ）と自車両１００との相対速度ｖを取得する。複数の物体については、図２に示すように、物体１：（ｘ１，ｙ１），ｖ１、物体２：（ｘ２，ｙ２），ｖ２…と物体ごとに位置座標（ｘｎ，ｙｎ）と相対速度ｖｎを取得する。
【００３３】
ステップＳ０２では、ＧＰＳ２２によって、他車両２００の走行する道路情報、すなわち、自車両１００の走行する道路３００と他車両の走行する道路３０２とのなす角度θｌ１を取得する。複数の物体については、図２に示すように、自車両１００が走行する道路３００と左側から合流する道路については、θｌ１，θｌ２，θｌ３…、図２中の道路３０４のように道路３００と右側から合流する道路については、θｒ１，θｒ２，θｒ３…と物体ごとに自車両１００の走行する道路３００との角度を取得する。
【００３４】
ステップＳ０３では、車速センサ１６によって自車速Ｖを取得し、レーダマウントセンサ１４によってレーダ角度αを取得する。なお、上記ステップＳ０１〜Ｓ０３は並行して実行され、その実行する順序は任意である。また、以下のステップにおける計算には、ヨーレートセンサ１８及びステアリング角センサ２０からの検出結果が適宜、参酌される。
【００３５】
ステップＳ０４では、物標方向自車速ベクトル変換部４１が、車速センサ１６が検出した自車速Ｖの速度ベクトルを、物体方向へのベクトル成分に変換する。この場合、自車速Ｖの他車両２００への速度成分は、他車両２００の位置座標（ｘ，ｙ）、レーダ角度αに対して、図２及び図３に示すように、下式（１）及び（２）に示すようになる。
【数１】
2008190904.tif 000003
【００３６】
ステップＳ０５では、レーダ方向物標速度算出部４２が、物標方向自車速ベクトル変換部４１が算出した自車の物体方向へのベクトル成分に基づいて、物体のＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２方向への速度を算出する。この速度は、図２及び図３に示すように、下式（３）及び（４）に示すようになる。
【数２】
2008190904.tif 000004
【００３７】
ステップＳ０６では、物標絶対速度算出部４３が、レーダ方向物標速度算出部４２が算出した物体のＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２方向への速度と、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２が検出した物体の位置座標（ｘ，ｙ）と、ＧＰＳ２２からの物体の走行する道路の方向と自車が走行する道路の方向との角度θとにより、物体の絶対速度ベクトルＶｒを算出する。この速度は、図２及び図３に示すように、下式（５）及び（６）に示すようになる。
【数３】
2008190904.tif 000005
【００３８】
ステップＳ０７では、衝突予測部４４が、他車両２００の次の検出位置を予測し、物体の認識を効果的に行うとともに、ＧＰＳ２２から取得した地図上での衝突予測位置及び衝突までの時間を道路状況に応じて適切に算出する。
【００３９】
ステップＳ０８では、車両制御部４５が、衝突予測部４４が予測した衝突予測位置及び衝突までの時間に基づいて、操舵アクチュエータ２４等に制御信号を送り、衝突を防止及び軽減するための動作を行わせる。
【００４０】
本実施形態によれば、物体との相対速度を算出するＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２に加えて、他車両２００の移動方向を推定するためのＧＰＳ２２をさらに備え、物標方向自車速ベクトル変換部４１、レーダ方向物標速度算出部４２及び物標絶対速度算出部４３が、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２が検出した他車両２００の相対速度と、ＧＰＳ２２が推定した他車両２００の移動方向とから、他車両２００の絶対移動速度を算出するため、自車両１００の左右側方を自車両１００と異なる進行方向に走行している他車両２００であっても、正確に絶対移動速度を推定することができる。
【００４１】
図４に示すように、他車両２００の移動方向が不明の場合、他車両２００の相対速度が判っても、その絶対移動速度を特定することができず、衝突位置５００を正確に推定することが難しい。しかし、図５に示すように、他車両２００の移動方向も考慮することにより、他車両の絶対移動速度を正確に推定することができ、衝突位置５００を正確に推定することができる。さらに、図６に示すように、他車両２００が走行する道路３０６が曲がっており、その方向が変化する場合においても、他車両２００の絶対移動速度を正確に推定することが可能であるため、このような場合においても、衝突位置５００を正確に推定することができる。
【００４２】
また、物標方向自車速ベクトル変換部４１、レーダ方向物標速度算出部４２及び物標絶対速度算出部４３が算出した他車両２００の絶対移動速度は、自車両１００の左右側方を自車両１００と異なる進行方向に走行している他車両２００についても正確であるため、このような場合でも、衝突予測部４４は、より正確に他車両２００が移動する位置を予測して自車両１００との衝突可能性を判定することができる。
【００４３】
また、ＧＰＳ２２が、他車両２００が走行する道路の形状に基づいて他車両２００の移動方向を推定するため、新規に検出された物体であって従前のデータがない場合でも、道路の形状に基づいて適切に他車両２００の移動方向を推定することができる。さらに、ＧＰＳ２２の道路情報から他車両２００が走行する道路の形状を取得するため、より容易に道路形状を取得して他車両２００の移動方向を推定することができる。
【００４４】
さらに、ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ１２が、送信波と反射波との周波数差に基づいて他車両２００との相対速度を検出するため、ステレオ方式のレーザレーダやステレオ方式のカメラのように、２つの検出手段からの測定値の時間微分をとらなくとも、その瞬時ごとの測定結果から、他車両２００との相対速度を検出することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。本実施形態では、移動速度推定装置の一例として衝突軽減装置を挙げたが、本発明の移動速度推定装置の適用分野としてはこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態に係る衝突軽減装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る衝突軽減装置による衝突軽減制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る衝突軽減装置による物標の移動速度推定の原理を示す図である。
【図４】道路情報を用いない場合の物標の移動速度推定の様子を示す図である。
【図５】道路情報を用いた場合の物標の移動速度推定の様子を示す図である。
【図６】方向が変化する道路を走行している物標の移動速度推定の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…衝突軽減装置、１２…ＦＭ−ＣＷ方式ミリ波レーダ、１４…レーダマウントセンサ、１６…車速センサ、１８…ヨーレートセンサ、２０…ステアリング角センサ、２２…ＧＰＳ、２４…操舵アクチュエータ、２６…警報アクチュエータ、２８…シートベルトアクチュエータ、３０…ブレーキアクチュエータ、４０…物体検出ＥＣＵ、４１…物標方向自車速ベクトル変換部、４２…レーダ方向物標速度算出部、４３…物標絶対速度算出部、４４…衝突予測部、４５…車両制御部、１００…自車、２００…他車、３００，３０２，３０４，３０６…道路、５００…衝突予測位置。
【図１】
2008190904.tif 000006
【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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