(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間間隔で自車周辺の水平方向及び鉛直方向に対する所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの前記電磁波の反射波を受信する発受信手段と、
前記発受信手段によって発信された前記電磁波が前記物体の表面上で反射する際の反射点を算出する反射点算出手段と、
前記電磁波毎の前記反射点同士の間隔が第１所定値未満の前記反射点同士を同一のセグメントに存在すると認識するセグメント化手段と、
前記セグメントの重心を算出する重心算出手段と、
前記重心に基づいて自車と前記物体との相対速度を算出する相対速度算出手段とを備え、
前記相対速度算出手段は、前記鉛直方向の所定角度のうち最も下方側に発信される前記電磁波に基づいて算出される前記反射点に対し、前回の処理での前記反射点の数よりも今回の処理での前記反射点の数が所定数以上多く、かつ、前記鉛直方向で隣り合う前記電磁波毎に基づいて算出される前記反射点間の距離が所定距離以上の場合には、自車進行方向に対する横方向の相対速度の算出結果を削除することを特徴とする車両用物体検知装置。
【請求項２】
前記重心に基づいて自車と前記物体との相対距離を算出する相対距離算出手段を備え、
前記相対速度算出手段は、前記相対距離に基づいて前記所定距離を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用物体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自車前方の所定角度範囲においてレーザ光を走査しつつ照射し、自車周辺に存在する物体からの反射光により物体までの距離と物体の大きさ又は形状とを検出し、物体が車両であるか否かを判定する障害物認識装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術に係る障害物認識装置のように、反射光から検出される物体の大きさ又は形状に基づく判定処理だけでは、例えば雪山等の形状が不確定な路側物に対して適切な判定を行うことは困難であり、このような路側物と車両とを区別して認識することが困難になる虞がある。また、静止物であっても、例えば傾斜面等の表面形状に起因して、自車の走行軌跡に向かい接近する方向の相対速度が誤って検出されてしまう場合があり、この場合には、静止物に対して接触を回避するための不必要な制御を実行してしまうという問題が生じる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車周辺に存在する物体の相対速度を適切に検出することが可能な車両用物体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る車両用物体検知装置は、所定の時間間隔で自車周辺の水平方向及び鉛直方向に対する所定角度に亘って電磁波を発信すると共に自車周辺に存在する物体からの前記電磁波の反射波を受信する発受信手段（例えば、実施の形態でのレーダ装置１５）と、前記発受信手段によって発信された前記電磁波が前記物体の表面上で反射する際の反射点を算出する反射点算出手段（例えば、実施の形態での反射点算出部３２）と、前記電磁波毎の前記反射点同士の間隔が第１所定値未満の前記反射点同士を同一のセグメントに存在すると認識するセグメント化手段（例えば、実施の形態でのセグメント設定部３４）と、前記セグメントの重心を算出する重心算出手段（例えば、実施の形態での重心算出部３５）と、前記重心に基づいて自車と前記物体との相対速度を算出する相対速度算出手段（例えば、実施の形態での相対速度算出部３７）とを備え、前記相対速度算出手段は、前記鉛直方向の所定角度のうち最も下方側に発信される前記電磁波に基づいて算出される前記反射点に対し、前回の処理での前記反射点の数よりも今回の処理での前記反射点の数が所定数以上多く、かつ、前記鉛直方向で隣り合う前記電磁波毎に基づいて算出される前記反射点間の距離が所定距離以上の場合には、自車進行方向に対する横方向の相対速度の算出結果を削除する。
【０００７】
さらに、本発明の第２態様に係る車両用物体検知装置は、前記重心に基づいて自車と前記物体との相対距離を算出する相対距離算出手段（例えば、実施の形態での相対距離算出部３６）を備え、前記相対速度算出手段は、前記相対距離に基づいて前記所定距離を設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１態様に係る車両用物体検知装置によれば、鉛直方向の所定角度のうち最も下方側に発信される電磁波による反射点の数の時系列変化において急激な増大が検出され、かつ、発信される角度の異なる電磁波によって算出される反射点間の距離が所定距離以上大きい場合には、自車進行方向に対する横方向の相対速度の算出結果を削除することから、例えば雪山等のように裾広がりの傾斜面を有する静止物に対して、誤った横方向の相対速度が発生してしまうことを防止できる。
本発明の第２態様に係る車両用物体検知装置によれば、自車と物体との位置関係に応じて判定閾値である所定距離を設定するので、より適確に横方向の相対速度の算出結果を削除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置について添付図面を参照しながら説明する。
この発明の実施形態に係る車両用物体検知装置１０は、例えば図１に示すように、ヨーレートセンサ１１と、舵角センサ１２と、車速センサ１３と、ナビゲーション装置１４と、レーダ装置１５と、制御装置１６と、ブレーキアクチュエータ１７と、警報装置１８とを備えて構成されている。
【００１１】
ヨーレートセンサ１１は自車のヨーレート、つまり車両重心の上下方向軸回りの回転角であるヨー角の変化量を検出する。
舵角センサ１２は自車の操舵角（例えば、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさ）に応じた実舵角（転舵角）を検出する。
車速センサ１３は自車の速度（車速）を検出する。
ナビゲーション装置１４は、例えば人工衛星や基地局等から受信した測位信号、あるいは、各センサ１１，１３の検出信号に基づく自律航法の算出処理から自車の現在位置を検出すると共に、この現在位置の情報に基づいて所定の道路データに対するマップマッチングを行い、現在位置の検出結果を補正する。そして、この現在位置、あるいは、各種の入力装置（例えば、タッチパネル等）を介して操作者により入力された適宜の位置情報に対して、モニタ（図示略）上での地図表示を制御すると共に、経路探索や経路誘導等の処理を行う。
【００１２】
レーダ装置１５は、例えばレーザ光やミリ波等の電磁波を自車の進行方向前方の検知領域に向けて発信すると共に、この発信された電磁波が検知領域内に存在する物体によって反射されることで生じた反射波を受信するビームスキャン型のレーダ２１と、発信した電磁波と受信した電磁波（反射波）とを混合してビート信号を生成する制御部２２とを備えて構成されている。
このレーダ装置１５の検知領域は、三次元での角度方向に対して設定された複数の走査領域に分割されており、レーダ装置１５は複数の走査領域に分割された検知領域を走査する。
【００１３】
制御装置１６は、例えば、自車軌跡推定部３１と、反射点算出部３２と、反射点記憶部３３と、セグメント設定部３４と、重心算出部３５と、相対距離算出部３６と、相対速度算出部３７と、車両制御部３８とを備えて構成されている。
【００１４】
自車軌跡推定部３１は、各センサ１１，１２，１３の検出信号およびナビゲーション装置１４にて算出された自車の現在位置の情報に基づき自車の走行軌跡を推定する。
【００１５】
反射点算出部３２は、レーダ装置１５の制御部２２から出力されるビート信号に基づき、レーダ２１によって受信された反射波が生成された位置、つまりレーダ２１から発信された電磁波が自車の外界に存在する物体の表面上で反射した際の反射点を算出する。
反射点記憶部３３は、レーダ装置１５の走査に伴って算出される複数の反射点を記憶する。
【００１６】
セグメント設定部３４は、反射点算出部３２および反射点記憶部３３から取得される複数の反射点を各走査領域毎に同一物体に係るグループに区分けするために、各走査領域毎において、複数の反射点に対して反射点同士間の距離が所定の第１所定値未満であるか否かの判定処理を行い、同一物体に係るグループを生成する。そして、各走査領域毎に生成されたグループに対し、同一物体に係るグループを複数の走査領域間（例えば、三次元空間にて隣り合う走査領域間）を跨いで結合するために、複数の走査領域間で互いのグループ同士が同一物体に係るか否かを判定し、この判定結果に応じて同一物体に係るグループ同士を結合してセグメントを生成する。
【００１７】
また、セグメント設定部３４は、時系列をなす複数のセグメントに対し、任意の自然数Ｎによる（Ｎ−１）時点でのセグメントとＮ時点でのセグメントとが同一であるか否かを判定するために、重心算出部３５にて（Ｎ−１）時点でのセグメントに対してカルマンフィルタ等により推定された１時点先（つまり、Ｎ時点）での重心位置と、重心算出部３５にて算出されたＮ時点でのセグメントの重心位置との距離が第２所定値未満であるか否かを判定する。
【００１８】
さらに、セグメント設定部３４は、重心算出部３５にて算出された各セグメントの重心に基づき相対速度算出部３７にて算出された各セグメントの相対速度に対して、例えば時系列をなす（Ｎ−１）時点でのセグメントの相対速度とＮ時点でのセグメントの相対速度との相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）が第３所定値以上であるか否かを判定する。
【００１９】
そして、セグメント設定部３４は、（Ｎ−１）時点でのセグメントにより推定された１時点先（つまり、Ｎ時点）での重心位置と、Ｎ時点でのセグメントの重心位置との距離が第２所定値未満であり、かつ、（Ｎ−１）時点でのセグメントの相対速度とＮ時点でのセグメントの相対速度との相関値（例えば、移動ベクトルの内積等）が第３所定値以上であると判定した場合には、（Ｎ−１）時点でのセグメントとＮ時点でのセグメントとを同一のセグメントであると認識する。
【００２０】
重心算出部３５は、セグメント設定部３４にて設定された各同一物体に係るセグメントの重心位置を算出する。
相対距離算出部３６は、重心算出部３５にて算出された重心位置から、自車と物体との相対距離を算出する。
【００２１】
相対速度算出部３７は、重心算出部３５にて算出された重心位置の時系列変化から、自車と物体との相対速度を算出する。
ただし、相対速度算出部３７は、自車周辺の水平方向及び鉛直方向に対する所定角度に亘ってレーダ２１から発信される電磁波のうち、鉛直方向の最も下方側に発信される電磁波に基づいて算出される反射点に対し、前回の処理での反射点の数よりも今回の処理での反射点の数が所定数以上多い場合、あるいは、前回の処理での反射点の数よりも今回の処理での反射点の数が所定数以上多く、かつ、鉛直方向で隣り合う走査領域毎の電磁波に基づいて算出される走査領域同士間での反射点間の距離が所定距離以上の場合には、自車進行方向に対する横方向の相対速度の算出結果を削除する。
なお、相対速度算出部３７は、反射点間の距離に対する判定閾値である所定距離を、相対距離算出部３６により算出された自車と物体との相対距離に基づいて設定し、反射点の数に対する判定閾値である所定数を、鉛直方向の最も下方側以外に発信される電磁波による前回の処理での反射点の数に基づいて設定する。
【００２２】
例えば図２に示すように、レーダ装置１５の複数の走査領域として、鉛直方向の下方側から上方側に向かい電磁波の発信角度が徐々に上向くように設定された４つの第１〜第４レイヤＬ１，…，Ｌ４が設定されている状態において、例えば図３に示すように、雪山や堤防等のように鉛直方向下方に向かい拡大する裾部を有する傾斜物がレーダ装置１５の検知領域内に存在する場合と、他車両や建物等のように鉛直方向に略平行な平面を有する非傾斜物がレーダ装置１５の検知領域内に存在する場合とに対して、自車が遠距離状態から近距離状態へと向かい物体に接近すると、レーダ装置１５から発信される電磁波により検知される複数の反射点の位置分布は、例えば図４（ａ），（ｂ）に示すように変化する。
【００２３】
つまり、レーダ装置１５の検知領域内に他車両等の非傾斜物である物体が存在する場合には、例えば図４（ａ）に示すように、自車が遠距離状態から近距離状態へと向かい物体に接近すると、遠距離状態においては反射点が検知されていなかった鉛直方向下方側のレイヤ（例えば、第１レイヤＬ１）に対して近距離状態においては反射点が検知されるようになるものの、各レイヤＬ１〜Ｌ４毎に検知される反射点の数は自車の物体への接近の前後においてほぼ同等であって、例えば図５に示すように、各レイヤＬ１〜Ｌ４同士間での反射点間の距離は傾斜物である物体に比べて相対的に短くなり、これらの反射点から算出される重心の位置は接近の前後においてほぼ同等となる。
これに対して、レーダ装置１５の検知領域内に雪山等の傾斜物である物体が存在する場合には、例えば図４（ｂ）に示すように、自車が遠距離状態から近距離状態へと向かい物体に接近すると、遠距離状態においては反射点が検知されていなかった鉛直方向下方側のレイヤ（例えば、第１レイヤＬ１）に対して近距離状態においては反射点が検知されるようになると共に、各レイヤＬ１〜Ｌ４毎に検知される反射点の数は、鉛直方向下方側のレイヤ（例えば、第２レイヤＬ２および第１レイヤＬ１）ほど、自車の物体への接近に伴い増大傾向に変化し、例えば図５に示すように、各レイヤＬ１〜Ｌ４同士間での反射点間の距離は非傾斜物である物体に比べて相対的に長くなり、これらの反射点から算出される重心の位置は、自車の物体への接近に伴い、より自車の走行軌跡に接近するようにして変化する。つまり、自車が傾斜物に接近すると、自車と物体との相対距離に対して傾斜物の裾部の形状変化の影響が増大することから、自車の走行軌跡に接近する方向（つまり横方向）の相対速度が発生したように誤検知されることになる。
【００２４】
このため、レーダ２１から鉛直方向の最も下方側に発信される電磁波に基づいて算出される反射点に対し、前回の処理での反射点の数よりも今回の処理での反射点の数が所定数以上多い場合、さらには、鉛直方向で隣り合う走査領域毎の電磁波に基づいて算出される走査領域同士間での反射点間の距離が所定距離以上の場合には、自車の走行軌跡に対する横方向の相対速度の算出結果を削除することにより、レーダ装置１５の検知領域内で静止する傾斜物に対して、自車の走行軌跡に接近する横方向の相対速度が誤検知されることを防止することができる。
【００２５】
車両制御部３８は、例えば相対速度算出部３７から出力される自車と物体との相対速度に応じて、警報の出力タイミングおよび出力内容等を設定すると共に、物体と自車との衝突発生を回避あるいは衝突発生時の被害を軽減するようにして自車の走行状態を制御する走行制御の実行タイミングおよび制御内容（例えば、減速制御時の減速度等）等を設定する。そして、設定した制御内容に応じて、ブレーキアクチュエータ１７による減速動作を制御する制御信号や自車の操舵機構（図示略）の操向動作を制御する制御信号や自車の変速機構（図示略）の変速動作を制御する制御信号や警報装置１８の報知動作を制御する制御信号等を出力する。
【００２６】
警報装置１８は、例えば、触覚的伝達装置と、視覚的伝達装置と、聴覚的伝達装置とを備えて構成されている。
触覚的伝達装置は、例えばシートベルト装置や操舵制御装置等であって、車両制御部３７から入力される制御信号に応じて、例えばシートベルトに所定の張力を発生させて自車の乗員が触覚的に知覚可能な締め付け力を作用させたり、例えばステアリングホイールに自車の運転者が触覚的に知覚可能な振動（ステアリング振動）を発生させることによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
視覚的伝達装置は、例えば表示装置等であって、車両制御部３７から入力される制御信号に応じて、例えば表示装置に所定の警報情報を表示したり、所定の警報灯を点滅させることによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
聴覚的伝達装置は、例えばスピーカ等であって、車両制御部３７から入力される制御信号に応じて所定の警報音や音声等を出力することによって、物体との衝突発生の可能性があることを乗員に認識させる。
【００２７】
本実施の形態による車両用物体検知装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用物体検知装置１０の動作、特に、レーダ装置１５の走査に伴って算出される複数の反射点から物体の相対速度を算出する処理について説明する。
【００２８】
先ず、例えば図６に示すステップＳ０１においては、各走査領域毎に実行されるレーダ装置１５の走査に応じて、レーダ２１から発信された電磁波が自車の外界に存在する物体の表面上で反射した際の反射点を算出する。
【００２９】
次に、ステップＳ０２においては、各走査領域毎に算出される複数の反射点を同一物体に係るグループに区分けするために、各走査領域毎において、複数の反射点に対して反射点同士間の距離が所定の第１所定値未満であるか否かの判定処理を行い、この判定結果が「ＹＥＳ」となる反射点同士を同一グループに区分けする。そして、各走査領域毎に生成されたグループに対し、同一物体に係るグループを複数の走査領域間（例えば、三次元空間にて隣り合う走査領域間）を跨いで結合するために、複数の走査領域間で互いのグループ同士が同一物体に係るか否かを判定し、この判定結果に応じて同一物体に係るグループ同士を結合してセグメントを生成する。
【００３０】
次に、ステップＳ０３においては、各セグメントの重心位置を算出する。
次に、ステップＳ０４においては、各セグメントの重心位置の時系列変化から、自車と物体との相対速度を算出する。
【００３１】
次に、ステップＳ０５においては、レーダ装置１５の複数の走査領域のうち鉛直方向の最も下方側の走査領域である下端レイヤ（例えば、図２に示す第１レイヤＬ１）において、反射点が算出されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進む。
【００３２】
そして、ステップＳ０６においては、前回の処理において下端レイヤで算出された反射点の数に対する今回の処理において下端レイヤで算出された反射点の数の増加数が所定閾値Ｐｔ以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進む。
【００３３】
そして、ステップＳ０７においては、鉛直方向で隣り合う走査領域（例えば、図２に示す各レイヤＬ１〜Ｌ４）毎の電磁波に基づいて算出される走査領域同士間での反射点間の距離を算出する。
そして、ステップＳ０８においては、走査領域同士間での反射点間の距離（レイヤ間の反射点距離）が所定閾値Ｄｔ以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０９に進む。
【００３４】
そして、ステップＳ０９においては、上述したステップＳ０４にて算出した自車進行方向に対する横方向の相対速度の算出結果を削除し、自車と物体との相対速度を再度、算出する。
そして、ステップＳ１０においては、相対速度の算出結果を出力し、一連の処理を終了する。
【００３５】
上述したように、本実施の形態による車両用物体検知装置１０によれば、レーダ装置１５から鉛直方向の最も下方側の走査領域に発信される電磁波による反射点の数の時系列変化において所定閾値Ｐｔ以上の増大が検出される場合、あるいは、レーダ装置１５から鉛直方向の最も下方側の走査領域に発信される電磁波による反射点の数の時系列変化において所定閾値Ｐｔ以上の増大が検出され、かつ、鉛直方向で隣り合う走査領域毎の電磁波に基づいて算出される走査領域同士間での反射点間の距離が所定閾値Ｄｔ以上の場合には、自車の走行軌跡での自車進行方向に対する横方向の相対速度の算出結果を削除することから、例えば雪山や堤防等のように裾広がりの傾斜面を有する静止物に対して、自車の走行軌跡に接近する横方向の相対速度が誤検知されることを防止することができる。
しかも、反射点間の距離に対する判定閾値である所定閾値Ｄｔを、自車と物体との相対距離に基づいて設定し、反射点の数に対する判定閾値である所定閾値Ｐｔを、鉛直方向の最も下方側以外に発信される電磁波による前回の処理での反射点の数に基づいて設定することから、より適確に横方向の相対速度の算出結果を削除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るレーダ装置の鉛直方向での複数の走査領域の一例を示す図である。
【図３】雪山や堤防等のように鉛直方向下方に向かい拡大する裾部を有する傾斜物がレーダ装置の検知領域内に存在する場合と、他車両や建物等のように鉛直方向に略平行な平面を有する非傾斜物がレーダ装置の検知領域内に存在する場合とに対して、自車が遠距離状態から近距離状態へと向かい物体に接近する際の各走査領域（第１〜第４レイヤＬ１，…，Ｌ４）と物体との位置関係の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は非傾斜物である他車両に対して検知される各走査領域（第１〜第４レイヤＬ１，…，Ｌ４）毎の複数の反射点の位置分布の一例を示す図であり、図４（ｂ）は傾斜物である雪山に対して検知される各走査領域（第１〜第４レイヤＬ１，…，Ｌ４）毎の複数の反射点の位置分布の一例を示す図である。
【図５】非傾斜物である他車両に対して検知される各走査領域（第１〜第３レイヤＬ１，Ｌ２，Ｌ３）毎の複数の反射点の位置分布の一例を示す図と、傾斜物である雪山に対して検知される各走査領域（第１〜第３レイヤＬ１，Ｌ２，Ｌ３）毎の複数の反射点の位置分布の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る車両用物体検知装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  車両用物体検知装置
１５  レーダ装置（発受信手段）
３２  反射点算出部（反射点算出手段）
３４  セグメント設定部（セグメント化手段）
３５  重心算出部（重心算出手段）
３６  相対距離算出部（相対距離算出手段）
３７  相対速度算出部（相対速度算出手段）
【図１】
0005139744.tif 000002
【図２】
0005139744.tif 000003
【図３】
0005139744.tif 000004
【図４】
0005139744.tif 000005
【図５】
0005139744.tif 000006
【図６】
0005139744.tif 000007