(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、
前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
車両の進行方向に応じた方向にレーダビームが出射されるように、前記旋回レーダを車両の進行方向に応じた方向に旋回させるとともに、
前記固定レーダで物体を検出した場合と、前記旋回レーダで物体を検出した場合とで異なる重みを付与し、これら重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定することを特徴とする車両の障害物検出装置。
【請求項２】
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、
前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
前記固定レーダと前記旋回レーダの両方からレーダビームを同時に出射させることにより、同一障害物を両レーダで検出するとともに、
前記固定レーダで物体を検出した場合と、前記旋回レーダで物体を検出した場合とで異なる重みを付与し、これら重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定することを特徴とする車両の障害物検出装置。
【請求項３】
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、
前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
前記固定レーダから出射されるレーダビームの検出範囲外の範囲に、レーダビームが出射されるように、前記旋回レーダを旋回させるとともに、
前記固定レーダで物体を検出した場合と、前記旋回レーダで物体を検出した場合とで異なる重みを付与し、これら重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定することを特徴とする車両の障害物検出装置。
【請求項４】
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、
前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
前記固定レーダで物体を検出した場合と、前記旋回レーダで物体を検出した場合とで異なる重みを付与し、これら重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定することを特徴とする車両の障害物検出装置。
【請求項５】
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
方式、種類のうち少なくともいずれか一方が異なる複数のレーダを、車両に搭載し、レーダの方式、種類ごとに異なる重みを付与し、各レーダで物体を検出した場合に、重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定することを特徴とする車両の障害物検出装置。
【請求項６】
車両の複数の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記レーダで物体を検出した場合に、以後、車両から当該検出物体までの予測距離を、逐次演算する予測距離演算手段と、前記レーダで物体を検出する毎に、車両から当該検出物体までの距離を計測する距離計測手段と、前記レーダで物体を検出する毎に、前記距離計測手段で計測される距離と、前記予測距離演算手段で演算される予測距離とを比較し、検出物体が過去に検出された物体と同一であるか否かを判断し、検出物体が同一であると判断した場合には、対応する検出物体の得点を順次加算する得点加算手段と、前記得点加算手段で加算された得点が所定のしきい値以上になった場合に、対応する検出物体が障害物であると判定する障害物判定手段とを具えたことを特徴とする車両の障害物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無人車両などの車両の障害物を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
採石現場、鉱山などの広域現場で稼動する無人ダンプトラックなどの無人車両は、車両前方の障害物を自動的に検出して、その検出結果に基づいて自動走行制御される。この場合、無人ダンプトラックなどの無人車両は一般的に車幅が広く走行路も幅広いことから、無人車両に搭載される障害物検出装置には、広い検出エリアで障害物を捕らえることができる機能が要求される。
【０００３】
障害物検出装置としては、従来より光レーザ、ミリ波レーダ、視覚センサなどの各種類のレーダが知られている。
【０００４】
レーダは精度が高いという利点があり無人車両搭載用に好適である。そこでレーダを無人車両に搭載するにあたって、下記１）、２）、３）に示すように広い検出エリアをカバーするための様々な方式がある。
【０００５】
１）固定スキャンレーダ方式
これは図１１（ａ）に示すように、無人車両１にレーダ２を搭載して、レーダビーム３を±１０゜程度の範囲で左右に高速スキャンさせて、走行路５０上の障害物６０を検出するというものである。
【０００６】
２）回転レーダ方式
これは図１１（ｂ）に示すように、無人車両１にレーダ２を搭載してレーダビーム３を無人車両１を中心に３６０゜回転させて、走行路５０上の障害物６０を検出するというものである。
【０００７】
３）旋回スキャンレーダ方式
これは図１１（ｃ）に示すように、無人車両１にレーダ２を旋回台を介して搭載して、レーダビーム３を±１０゜程度の範囲で左右に高速スキャンさせるとともに、旋回台を低速で旋回させることによりレーダビーム３を旋回させて、走行路５０上の障害物６０を検出するというものである。
【０００８】
障害物６０の絶対位置は、レーダビーム３の方位角（スキャン角）と、レーダ２から障害物６０までの距離を計測し、これら計測値と無人車両１の位置、方位角とに基づいて、計測することができる。さらに上記３）の旋回スキャンレーダ方式の場合には、旋回台の旋回角を計測して障害物６０の絶対位置を計測する必要がある。
【０００９】
また上記１）と３）を組み合わせた技術も知られている。たとえば特開平４−１６３２５０号公報には、一般自動車のバックセンサに関し、１）の固定レーダ方式と３）の旋回レーダ方式とを組み合わせ、固定レーダで捕らえた障害物の方向に旋回レーダを旋回させて更に障害物を旋回レーダで捕らえるという発明が記載されている。
【００１０】
またＵＳＰ５６１２８８３号には、旋回スキャンレーダ方式で、スキャンする範囲を変化させるという発明が記載されている。
【００１１】
またこの文献には、レーダビームで検出された各物体の絶対位置を逐次計測して同一の障害物であるか否かを判定するという発明が記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図１１（ａ）の固定スキャンレーダ方式を採用した場合には、レーダビーム３の方位角の計測精度はよく、曲がりの小さい走行路上の障害物６０を検出できるものの、レーダビーム３のスキャニングエリアが狭いため交差点や急カーブなどに死角が存在し障害物６０を見逃すおそれがある
また図１１（ｂ）の回転レーダ方式を採用した場合には、レーダビーム３は３６０゜回転するため死角はないものの、検出周期が遅いため、前方の障害物６０だけを検出するには無駄が多く、また障害物６０を捕らえるのに相当な時間を要する。とりわけ無人車両１が高速（５０ｋｍ/ｈ）で走行している場合には、前方の障害物６０を検出するまでに相当の距離を走行してしまうことがあり、障害物６０に干渉するおそれがある。
【００１３】
図１１（ｃ）の旋回スキャンレーダ方式を採用した場合には、死角がなく検出周期も短いため、固定スキャンレーダ方式、回転レーダ方式のもつ欠点をカバーしている。
【００１４】
しかし障害物６０の絶対位置を計測するためには、レーダビーム３の方位角（スキャン角）、無人車両１の方位角のみならず旋回台の旋回角を計測しなければならず、これら角度の計測誤差が累積されて障害物位置の計測誤差が大きくなる。このように角度精度がよくないため走行路５０外の障害物６０を走行路５０内のものと誤検出しやすい。
【００１５】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、車両の障害物を検出するに際して、死角がなく、また検出周期を短くでき、しかも障害物の誤検出を少なくできるようにすることを、解決課題とするものである。
【００１６】
さて前述したように上記ＵＳＰ５６１２８８３号では、同一障害物であることを判定するために、各物体の絶対位置を逐次計測している。
【００１７】
しかし物体の絶対位置を逐次計測することにすると、演算処理が煩雑となる。そこで本発明は、煩雑な演算処理を行うことなく同一障害物であると判定できるようにすることを、解決課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段および作用効果】
第１発明は、
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
車両の進行方向に応じた方向にレーダビームが出射されるように、前記旋回レーダを車両の進行方向に応じた方向に旋回させること
を特徴とする。
【００１９】
第１発明によれば、図６に示すように、走行路５０を車両１が走行するときに、旋回レーダ２４を車両１の進行方向に応じた方向に旋回させて、旋回レーダ２４の検出範囲３Ｂの全部あるいは一部を固定レーダ２１〜２３の検出範囲３Ａ外にすることができる。このため旋回レーダ２４で、固定レーダ２１〜２３の検出範囲外の範囲の障害物６０を検出することができる。
【００２０】
このため車両１の障害物６０を検出するに際して、死角をなくすことができる。つまり固定レーダ２１〜２３と、旋回レーダ２４を備えているので、図６に示すような直線路あるいは大きい曲率の走行路５０と、図７に示すような交差点や急カーブなどの小さい曲率の走行路５０の両方について、障害物検出範囲をカバーすることができる。また固定レーダ２１〜２３と旋回レーダ２４を併用しているので検出周期を短くすることができる。また旋回レーダ２４を固定レーダ２１〜２３と併用しているので、障害物であるとの誤検出を少なくすることができる。
【００２１】
第２発明は、
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
前記固定レーダと前記旋回レーダの両方からレーダビームを同時に出射させることにより、同一障害物を両レーダで検出すること
を特徴とする。
【００２２】
第２発明によれば、図７に示すように、車両１が走行路５０を走行するときに、固定レーダ２１〜２３と旋回レーダ２４の両方が障害物６０を同時に冗長的に検出することができるので、障害物６０の検出を信頼性高く行うことができる。
【００２３】
第３発明は、
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
前記固定レーダから出射されるレーダビームの検出範囲外の範囲に、レーダビームが出射されるように、前記旋回レーダを旋回させること
を特徴とする。
【００２４】
第３発明によれば、図６に示すように、小さい曲率の走行路５０を車両１が走行するときには、旋回レーダ２４を旋回させて、旋回レーダ２４の検出範囲３Ｂの全部あるいは一部を固定レーダ２１〜２３の検出範囲３Ａ外にすることができ、旋回レーダ２４で、固定レーダ２１〜２３の検出範囲外の範囲の障害物６０を検出することができる。
【００２５】
第４発明は、第１発明または第２発明または第３発明において、
前記固定レーダで物体を検出した場合と、前記旋回レーダで物体を検出した場合とで異なる重みを付与し、これら重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定すること
を特徴とする。
【００２６】
固定レーダ２１〜２３は旋回しないため角度精度誤差が小さく障害物６０の位置計測精度がよく、障害物６０が走行路５０外であると誤検出することは少なく、信頼性が高い。
【００２７】
これに対して旋回レーダ２４は旋回するため角度精度誤差が大きく障害物６０の位置計測精度が悪く、障害物６０が走行路５０外であると誤検出することが多く、信頼性が低い。
【００２８】
このように「レーダの方式」毎に、信頼性が異なるため、方式毎に重み（得点）を異ならせている。すなわち図８に示すように固定レーダ２１〜２３は旋回レーダ２４よりも信頼性が高いので、旋回レーダ２４で障害物を検出したときの重み（得点）よりも大きい重み（得点）が与えられる。
【００２９】
こうして固定レーダ２１〜２３で物体を検出した場合と、旋回レーダ２４で物体を検出した場合とで異なる重み（得点）を付与し、これら重み（得点）の合計値に基づいて、検出物体が「障害物」であるとの判定をする。
【００３０】
第５発明は、
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記車両に固定された固定レーダと、前記車両に対して相対的に旋回自在の旋回レーダとを備え、
前記固定レーダで物体を検出した場合と、前記旋回レーダで物体を検出した場合とで異なる重みを付与し、これら重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定すること
を特徴とする。
【００３１】
第５発明は、第４発明を独立した請求項とする発明である。
【００３２】
第６発明は、
車両の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
方式、種類のうち少なくともいずれか一方が異なる複数のレーダを、車両に搭載し、
レーダの方式、種類ごとに異なる重みを付与し、
各レーダで物体を検出した場合に、重みの合計値に基づいて、検出物体が障害物であると判定すること
を特徴とする。
【００３３】
図１１に示す各レーダ方式の３つ若しくはいずれか２つを組み合わせる場合に対して上記第５発明を適用することができる。たとえば図１１（ａ）の固定レーダ方式と図１１（ｂ）の回転レーダ方式を組み合わせ、固定レーダで物体を検出した場合と、回転レーダで物体を検出した場合とで異なる重み（得点）を付与し、これら重み（得点）の合計値に基づいて、検出物体が「障害物」であるとの判定をする。
【００３４】
またレーダの種類（レーダが光レーダであるかミリ波レーダであるか視覚センサであるか）に応じて、重み（得点）を異ならせることもできる。
【００３５】
第７発明は、
車両の複数の障害物を、レーダを用いて検出する障害物検出装置において、
前記レーダで物体を検出した場合に、以後、車両から当該検出物体までの予測距離を、逐次演算する予測距離演算手段と、
前記レーダで物体を検出する毎に、車両から当該検出物体までの距離を計測する距離計測手段と、
前記レーダで物体を検出する毎に、前記距離計測手段で計測される距離と、前記予測距離演算手段で演算される予測距離とを比較し、検出物体が過去に検出された物体と同一であるか否かを判断し、検出物体が同一であると判断した場合には、対応する検出物体の得点を順次加算する得点加算手段と、
前記得点加算手段で加算された得点が所定のしきい値以上になった場合に、対応する検出物体が障害物であると判定する障害物判定手段と
を具えたことを特徴とする。
【００３６】
図９（ｂ）に示すようにレーダ２１〜２４で障害物候補６１（６２、６３）を検出する毎に、前述したように車両１から障害物候補６１（６２、６３）までの距離Ｒが計測される。
【００３７】
一方、車両１の内部では、図９（ａ）に示すように、レーダ２１〜２４で新たな障害物候補６１（６２、６３）を検出すると、以後、車両１から当該障害物候補６１（６２、６３）までの予測距離Ｒexpが、所定時間Δｔ経過する毎に逐次演算される。
【００３８】
そしてレーダ２１〜２４で障害物候補６１（６２、６３）を検出する毎に、計測距離Ｒと、予測距離Ｒexpとを比較して、検出された障害物候補が過去に検出された障害物候補と同一であるか否かが判断される。
【００３９】
この結果、同一障害物候補であると判断した場合には、当該障害物候補のリストの得点に一定得点を順次を加算していく。
【００４０】
そしてリストの得点が所定のしきい値（１００点）以上になった場合に、そのリストの障害物候補は「障害物」であると判定される。
【００４１】
第７発明では上記ＵＳＰ５６１２８８３号のように、同一障害物であることを判定するために、各物体の絶対位置を逐次計測する必要はなく、距離を計測、予測すればよい。このため物体の絶対位置を逐次計測する場合と比較して、演算処理が簡易なものとなり、煩雑な演算処理を行うことなく同一障害物であるとの判定を行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る車両の障害物検出装置の実施の形態について説明する。
【００４３】
なお本実施形態で車両として無人ダンプトラックなどの無人車両（以下、車両という）を想定している。しかし以下に述べる実施形態は無人車両のみならず有人の車両に対しても適用することができる。また本実施形態ではレーダとしてレーダビームをスキャンするスキャンレーダを想定している。しかし以下に述べる実施形態はスキャンレーダに限定されることなくスキャンを行わないレーダに対しても適用することができる。
【００４４】
図２は実施形態の車両１に搭載される各レーダの配置例を示している。
【００４５】
同図２は車両１を前方からみた図であり、３台の固定レーダ２１、２２、２３と、１台の旋回レーダ２４が車両１に搭載されている。なお本実施形態ではレーダの種類としてはミリ波レーダを想定している。しかしレーダの種類としてはミリ波レーダ以外の光レーザ、視覚センサなどを使用してもよい。この場合レーダ２１〜２４の全てが同じ種類のレーダであってもよくまた異なる種類のレーダを混在させてもよい。
【００４６】
固定レーダ２１、２２、２３は、図１１（ａ）の固定スキャンレーダ２に相当する。また旋回レーダ２４は、図１１（ｃ）の旋回スキャンレーダ２に相当する。
【００４７】
固定レーダ２１、２２、２３は、車両１に固定されている。
【００４８】
車両１には旋回台４０が旋回自在に設けられている。旋回台４０上には旋回レーダ２４が設けられている。このため旋回台４０が旋回することによって、旋回レーダ２４は車両１に対して相対的に旋回する。
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ固定レーダ、旋回レーダの検出範囲を示している。
【００４９】
同図３（ａ）に示すように、固定レーダ２１、２２、２３からはレーダビーム３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ出射され、所定の範囲をそれぞれスキャンする。各固定レーダ２１、２２、２３のスキャニングエリアを合計したスキャニングエリアを３Ａとする。このため車両１が走行路５０に沿って進行するに伴い、固定レーダ２１、２２、２３では車両１の前方のスキャニングエリア３Ａの範囲内の障害物６０が検出される。
【００５０】
また図３（ｂ）に示すように、旋回レーダ２４からはレーダビーム３ｄが出射され、所定の範囲をそれぞれスキャンする。スキャニングエリアを３Ｂとする。旋回台４０が旋回すると矢印に示すようにスキャニングエリア３Ｂが旋回する。このため車両１が走行路５０に沿って進行するに伴い、旋回レーダ２４では、旋回方向のスキャニングエリア３Ｂの範囲内の障害物６０が検出される。
【００５１】
図１は車両１に搭載される位置計測コントローラ５、コース管理コントローラ６、安全コントローラ１０を示している。
【００５２】
安全コントローラ１０は、上記レーダ２１、２２、２３、２４の出力に基づいて、車両１の障害物６０を判定し、障害物６０であると判定した場合には、障害物６０に干渉しないように車速を制御する。
【００５３】
安全コントローラ１０は、検出エリア計算部１１、内外判定部１２、得点演算部１３、同一障害物探索部１４、障害物判定部１５、データテーブル１６、障害物候補記憶部１７とからなる。
【００５４】
まず安全コントローラ１０内の検出エリア計算部１１、上記内外判定部１２で行われる処理について説明する。
【００５５】
図４は車両１搭載のレーダ２１〜２４で検出された物体６０が車両１の「障害物」であると判定する処理を示している。なお本明細書において「障害物」とは車両１が干渉する可能性のある物体を意味し、具体的には車両１の前方の走行路５０内に存在する物体をいうものとする。
【００５６】
同図４（ａ）に示すように、無人車両１は目標コース７に沿って、いわゆる推測航法によって誘導走行制御される。すなわち目標コース７上の各点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5…の位置（ｘtraj[]、ｙtraj[]）、方位角φtraj[]が教示され、コースデータとして記憶される。そこで車両１の逐次の位置（Ｘ、Ｙ）、逐次の方位角φを計測し、この計測した逐次の位置、方位角（Ｘ、Ｙ、φ）が、コースデータ（ｘtraj[]、ｙtraj[]、方位角φtraj[]）に一致するように、車両１の操舵角、走行速度等が制御される。車両１の逐次の位置、方位角（Ｘ、Ｙ、φ）は図１に示す位置計測コントローラ５で計測され、この計測結果に基づいて、車両１は走行する。
【００５７】
また位置計測コントローラ５では車両１の逐次の位置、方位角（Ｘ、Ｙ、φ）に基づき逐次の車速Ｖが演算される。
【００５８】
つぎに図４（ｂ）に示すように、目標コース７の位置データ（ｘtraj[]、ｙtraj[]）に基づいて車両１の進行方向前方に、障害物検出エリア８が設定される。この障害物検出エリア８はコース５０の幅に対応している。この障害物検出エリア８は、その境界線上の各点Ｑの位置（ｘbound[]、ｙbound[]）で定義される。安全コントローラ１０内の検出エリア計算部１１は、コース管理コントローラ６からコースデータ（ｘtraj[]、ｙtraj[]）を入力し、このコースデータに基づき障害物検出エリア８の境界線上の各点Ｑの位置（ｘbound[]、ｙbound[]）を計算する。障害物検出エリア８の境界線位置Ｑ（ｘbound[]、ｙbound[]）は絶対座標系上の位置つまり絶対位置として与えられる。
【００５９】
つぎに図４（ｃ）に示すように、固定レーダ２１〜２３、旋回レーダ２４を作動させて、レーダビームを出射させ、スキャニングエリア３Ａ、３Ｂ内の物体を検出する。
【００６０】
この結果図４（ｄ）に示すように、各レーダ２１〜２４からは、車両１（レーダ２１〜２４）と物体６０との距離Ｒ、物体６０（レーダビーム）の方位角θ、物体６０でレーダビームが反射した際の反射強度Ｐが出力され、内外判定部１２に入力される。
【００６１】
内外判定部１２には、位置計測コントローラ５から車両１の位置・方位角データ（Ｘ、Ｙ、φ）、検出エリア計算部１１から障害物検出エリア８の境界線位置位置データＱ（ｘbound[]、ｙbound[]）が入力される。
【００６２】
そこで、下記（１）に示すように、ｆ1を所定の関数として、物体６０までの距離Ｒ、物体６０の方位角θ、車両１の位置Ｘ、Ｙ、車両１の方位角φとに基づいて、物体６０の絶対位置Ｓ（ｘ、ｙ）が演算される。
【００６３】
（ｘ、ｙ）＝ｆ1（Ｒ、θ、Ｘ、Ｙ、φ）  …（１）
つぎに図４（ｃ）に示すように、演算された物体位置Ｓ（ｘ、ｙ）と、障害物検出エリア８の境界線位置位置データＱ（ｘbound[]、ｙbound[]）とを対比して、物体位置Ｓ（ｘ、ｙ）が、境界線（ｘbound[]、ｙbound[]）の内側の座標位置であるか否か、つまり物体６０が障害物検出エリア８の内側にあるか外側にあるかが判定される。
【００６４】
この結果物体６０が障害物検出エリア８の内側にあると判定された場合には、その検出物体６０は「障害物」の候補であると判定される。以上の判定は各レーダ２１〜２４毎に個別に行われる。
【００６５】
内外判定部１２で、物体６０が障害物検出エリア８の内にあり、検出物体６０は障害物候補であると判定された場合には、各レーダ２１〜２４毎に、距離Ｒ、方位角θのデータが得点演算部１３に対して出力される。
【００６６】
つぎに図５を参照して固定レーダ２１〜２３と旋回レーダ２４の検出範囲について説明する。
【００６７】
図５は、車両１の走行路５０の曲率Ｒと、固定レーダ２１〜２３、旋回レーダ２４の検出範囲との関係を示している。
【００６８】
同図５に示すように、曲率が１００Ｒ程度までは（４００Ｒ、２００Ｒ、１００Ｒ）、固定レーダ２１〜２３で走行路５０上の障害物を検出できるが、それ以上小さい曲率では固定レーダ２１〜２３で走行路５０上の障害物を検出することができない。これに対して旋回レーダ２４では、固定レーダ２１〜２３の検出できる曲率の走行路５０上の障害物のみならず、旋回させることによって固定レーダ２１〜２４では検出できない小さい曲率（５０Ｒ、２５Ｒ…）の走行路５０上の障害物をも検出することができる。
【００６９】
このため図６に示すように、小さい曲率の走行路５０を車両１が走行するときには、旋回レーダ２４の検出範囲３Ｂの全部あるいは一部を固定レーダ２１〜２３の検出範囲３Ａ外にすることができ固定レーダ２１〜２３の検出範囲外の範囲の障害物６０を検出することができる。
【００７０】
また図７に示すように、直線路あるいは大きい曲率の走行路５０を車両１が走行するときには、旋回レーダ２４は、固定レーダ２１〜２３の検出範囲３Ａと重なる範囲３Ｂの障害物６０を検出することができる。
【００７１】
以上のように固定レーダ２１〜２３と、旋回レーダ２４を備えているので、直線路あるいは大きい曲率の走行路５０と、交差点や急カーブなどの小さい曲率の走行路５０の両方について、障害物検出範囲をカバーすることができる。
【００７２】
とりわけ図７に示すように、直線路あるいは大きい曲率の走行路５０では固定レーダ２１〜２３と旋回レーダ２４の両方が障害物６０を同時に冗長的に検出することができるので、障害物６０の検出を信頼性高く行うことができる。
【００７３】
旋回レーダ２４の旋回制御は、車両１の計測位置（Ｘ、Ｙ）と、コースデータ（ｘtraj[]、ｙtraj[]）に基づいて、行うことができる。たとえば車両１の計測位置（Ｘ、Ｙ）と、車両１の前方の数点のコースデータ（ｘtraj[]、ｙtraj[]）とに基づき、車両１の進行方向を求め、この進行方向に沿って、レーダビームが出射されるように旋回レーダ２４を旋回させる。
【００７４】
つぎに、「障害物候補」から「障害物」であると判定するまでの処理について説明する。
【００７５】
本実施形態では図１の内外判定部１２で障害物候補であると判定されると、以後つぎのような基準で得点を加算し、得点が所定のしきい値を超えた時点で、障害物であると判定するようにしている。
【００７６】
図１の得点加算部１３では以下のような基準で障害物候補の得点を加算する。
【００７７】
さて図１１で前述したように固定レーダ２１〜２３は旋回しないため角度精度誤差が小さく障害物６０の位置計測精度がよく、障害物６０が走行路５０外であると誤検出することは少なく、信頼性が高い。
【００７８】
これに対して旋回レーダ２４は旋回するため角度精度誤差が大きく障害物６０の位置計測精度が悪く、障害物６０が走行路５０外であると誤検出することが多く、信頼性が低い。
【００７９】
このように「レーダの方式」毎に、信頼性が異なるため、方式毎に得点を異ならせている。すなわち図８に示すように固定レーダ２１〜２３は旋回レーダ２４よりも信頼性が高いので、旋回レーダ２４で障害物を検出したときの得点よりも大きい得点が与えられる。
【００８０】
また検出物体までの距離Ｒが大きければ、検出物体が車両１に干渉までに余裕があるので得点を低く設定して障害物候補を「障害物」と判定するまでの時間を遅くする。逆に距離Ｒが小さければ、車両１と干渉まで余裕がないので得点を高く設定して障害物候補を「障害物」と判定するまでの時間を早める。このため図８に示すように、距離Ｒが小さくなるほど得点を高くして障害物候補を「障害物」と判定するまでの時間を早めている。
【００８１】
同様にして車両１の車速Ｖが小さければ、検出物体が車両１に干渉までに余裕があるので得点を低く設定して障害物候補を「障害物」と判定するまでの時間を遅くする。逆に車速Ｖが大きければ、車両１と干渉までに余裕がないので得点を高く設定して障害物候補を「障害物」と判定するまでの時間を早める。このため車速Ｖが大きくなるほど得点を高くして障害物候補を「障害物」と判定するまでの時間を早める。
【００８２】
本実施形態では、「レーダの種類」はミリ波レーダであり、すべてのレーダ２１〜２４について同じである。しかしレーダの種類を異ならせた場合には、信頼度に応じて得点を異ならせることができる。たとえば同じ固定レーダであってもレーダ２１がミリ波レーダで、レーダ２２が光レーザで、レーダ２３が視覚センサであれば、これらレーダの種類に応じて、得点を異ならせることができる。
データテーブル１６には、レーダの方式、種類、距離Ｒ、車速Ｖに対応づけられた得点がデータテーブル形式で格納されている。
【００８３】
すなわち障害物候補の得点は、ｆ2を所定の関数とし、距離Ｒ、車速Ｖ、レーダの方式、レーダの種類をパラメータとして、下記（２）式から求めることができる。
【００８４】
得点＝ｆ2（Ｒ、Ｖ、レーダ方式、レーダ種類）  …（２）
そこで、得点演算部１３は、内外判定部１２から、レーダ２１、２２、２３、２４（レーダ方式は固定、旋回のいずれか、レーダ種類はミリ波レーダ）毎に距離Ｒ、方位角θを入力するとともに、位置計測コントローラ５から現在の車速Ｖを入力して、これら距離Ｒ、車速Ｖ、レーダの方式、レーダの種類に対応する障害物候補の得点を、データテーブル１６から読み出す。
【００８５】
同一障害物探索部１４では、障害物候補が複数存在する場合に、いずれが同一の障害物候補であるかを探索する処理を行う。探索の結果、同一障害物候補と認定された場合には、各同一障害物候補は、障害物候補記憶部１７の各リスト０、リスト１、リスト２、リスト３…それぞれに格納される。障害物候補記憶部１７の各リスト０、リスト１、リスト２、リスト３…には、障害物候補ごとに得点が記述される。
【００８６】
障害物判定部１５では、障害物候補記憶部１７の各リスト０、リスト１、リスト２、リスト３…に記述された得点が、基準点（しきい値）を超えた場合に、その超えたリストの障害物候補を「障害物」であると判定する処理を行う。
【００８７】
同一障害物探索部１４、障害物判定部１５で行われる処理については図９を参照して後述する。
【００８８】
障害物判定部１５で「障害物」であると判定されると、障害物６０と車両１との干渉を回避するように車両１が制御される。具体的には車両１を停止させるように車速指令が、図示しない走行機構に出力される。なお車両１を減速させるようにしてもよい。また車両１の車速を制御する代わりに操舵角を制御して、障害物６０を回避してもよい。
【００８９】
以下本実施形態の動作について説明する。
【００９０】
１）車両１が直線路、曲率の大きい走行路５０を走行する場合
図７に示すように、直線路あるいは大きい曲率の走行路５０を車両１が走行するときには、固定レーダ２１〜２３で、車両１の前方のスキャニングエリア３Ａ内の障害物６０が検出されると同時に、旋回レーダ２４を車両進行方向に旋回させて、固定レーダ２１〜２３のスキャニングエリア３Ａと重なるスキャニングエリア３Ｂ内の障害物６０が検出される。
【００９１】
このように直線路あるいは大きい曲率の走行路５０では固定レーダ２１〜２３と旋回レーダ２４の両方が障害物６０を同時に冗長的に検出することができるので、障害物６０の検出を信頼性高く行うことができる。
【００９２】
ただし固定レーダ２１〜２３は信頼性が高いので得点は高く設定され旋回レーダ２４は信頼性が低いので得点は低く設定され、「障害物」と判定する得点に達する時間は、固定レーダ２１〜２３の方が早まる。
【００９３】
２）曲率の小さい走行路
図６に示すように、曲率の小さい走行路５０を車両１が走行するときには、旋回レーダ２４を車両進行方向に旋回させることによって、固定レーダ２１〜２３のスキャニングエリア３Ａ外の範囲の障害物６０を検出することができる。
【００９４】
このように交差点や急カーブなどの小さい曲率の走行路５０では固定レーダ２１〜の検出範囲外を旋回レーダ２４でカバーすることができる。
【００９５】
ただし旋回レーダ２４は信頼性が低いので得点は低く設定され、「障害物」と判定する得点に達するまでの時間は、遅くなる。
【００９６】
以上のように本実施形態によれば、固定レーダ２１〜２３と、旋回レーダ２４を備えているので、直線路あるいは大きい曲率の走行路５０と、交差点や急カーブなどの小さい曲率の走行路５０の両方について、障害物検出範囲をカバーすることができる。
【００９７】
３）複数の障害物候補が車両１の進行方向に出現する場合
この場合には、いずれの検出物体が同一障害物であるかの判定が必須となる。図９を参照して同一障害物探索部１４、障害物判定部１５で行われる処理について説明する。
【００９８】
図９（ａ）は障害物候補記憶部１７でリストの内容が更新される様子を示し、図９（ｂ）は車両１搭載のレーダ２１〜２４が複数の障害物候補を検出する様子を示している。障害物候補として６１、６２、６３が車両１の進行方向に出現する場合を想定する。
【００９９】
図９（ｂ）に示すようにレーダ２１〜２４で障害物候補６１（６２、６３）を検出する毎に、前述したように車両１から障害物候補６１（６２、６３）までの距離Ｒが計測される。
【０１００】
一方、車両１の内部では、レーダ２１〜２４で新たな障害物候補６１（６２、６３）を検出すると、以後、車両１から当該障害物候補６１（６２、６３）までの予測距離Ｒexpが、所定時間Δｔ経過する毎に逐次演算される。
【０１０１】
予測距離Ｒexpの演算処理内容について図１０を参照して説明する。
【０１０２】
本実施形態では、ミリ波レーダを使用しているのでドップラ効果による相対速度を検出できる。すなわちレーダで障害物候補６１を時刻ｔで検出したときに、距離Ｒとともに、車両１の速度Ｖに対する障害物候補６１の速度ｖの相対速度（Ｖ−ｖ）を検出することができる。
【０１０３】
したがって、障害物候補６１を時刻ｔで検出してからΔｔ経過したときの予測距離Ｒexpは、時刻ｔにおける障害物候補６１の相対速度Ｖ−ｖ、障害物候補６１までの計測距離Ｒを用いて、次式（３）によって求められる。
【０１０４】
Ｒexp＝Ｒ−（Ｖ−ｖ）Δｔ  …（３）
そしてレーダ２１〜２４で障害物候補６１（６２、６３）を検出する毎に、計測距離Ｒと、予測距離Ｒexpとを比較して、検出された障害物候補が過去に検出された障害物候補と同一であるか否かが判断される。同一障害物候補であるか否かは、次式（４）が成立しているか否かによって判断される。
【０１０５】
Ｒexp−ΔＲ＜Ｒ＜Ｒexp＋ΔＲ  …（４）
ただし上記（４）式において予測距離ＲexpにΔＲを付加しているのは、距離の誤差を考慮したものである。
【０１０６】
上記（４）式が成立して、同一障害物候補であると判断した場合には、当該障害物候補のリストの得点に一定得点を順次を加算していく。
【０１０７】
そしてリストの得点が所定のしきい値（１００点）以上になった場合に、そのリストの障害物候補は「障害物」であると判定される。
【０１０８】
図９（ｂ）に示すように、時刻ｔで、障害物候補をレーダ２１〜２４で検出したならば、そのときの計測距離Ｒ＝１００ｍ（障害物候補の絶対位置（ｘ、ｙ）＝（２５００、−２０００））を予測距離Ｒexpに置換して、図９（ａ）に示すようにリスト０に新たな障害物候補６１として格納する。はじめて障害物候補６１を検出したときは、得点として３０点を加える。
【０１０９】
そして時間Δｔが経過した時刻ｔ＋Δｔにおける予測距離Ｒexpが９５ｍと演算され、リスト０の内容が更新される。時刻ｔ＋Δｔではレーダ２１〜２４によって障害物候補６１を検出しなかったのでリスト０に記述された得点は３０点のままで更新されない。
【０１１０】
つぎの時刻ｔ＋２Δｔで、障害物候補をレーダ２１〜２４で検出したならば（図９（ｂ）参照）、そのときの計測距離Ｒ＝６０ｍとリスト０に記述された予測距離Ｒexp＝９０ｍと比較するが、（４）式が成立しないので、この障害物候補は過去の障害物候補６１と同一でないと判断して、リスト１に新たな障害物候補６２として格納する。そして、はじめて障害物候補６２を検出したときの得点としてリスト１に得点４０点が与えられる。この得点（４０点）が、はじめて障害物候補６１を検出したときの得点（３０点）よりも高いのは、障害物候補６２を検出したときの距離Ｒ（＝６０ｍ）が障害物候補６１を検出したときの距離Ｒ（＝１００ｍ）よりも小さいためである（図９（ａ）参照）。
【０１１１】
つぎの時刻ｔ＋３Δｔで、障害物候補をレーダ２１〜２４で検出したならば（図９（ｂ）参照）、そのときの計測距離Ｒ＝１０ｍとリスト０、リスト１に記述された予測距離Ｒexp＝８５ｍ、５５ｍと比較するが、（４）式が成立しないので、この障害物候補は過去の障害物候補６１、６２と同一でないと判断して、リスト２に新たな障害物候補６３として格納する。そして、はじめて障害物候補６３を検出したときの得点としてリスト２に得点５０点が与えられる。この得点（５０点）が、はじめて障害物候補６１、６２を検出したときの得点（３０点、４０点）よりも高いのは、障害物候補６３を検出したときの距離Ｒ（＝１０ｍ）が障害物候補６１、６２を検出したときの距離Ｒ（＝１００ｍ、６０ｍ）よりも小さいためである（図９（ａ）参照）。
【０１１２】
つぎの時刻ｔ＋４Δｔで、障害物候補をレーダ２１〜２４で検出したならば（図９（ｂ）参照）、そのときの計測距離Ｒ＝７７ｍとリスト０、リスト１、リスト２に記述された予測距離Ｒexp＝８０ｍ、５０ｍ、５ｍと比較する。この結果リスト０についてのみ（４）式が成立するので、この障害物候補は過去の障害物候補６１と同一であると判断して、リスト０の得点を３０点加算して合計得点を６０点とする。
【０１１３】
つぎの時刻ｔ＋５Δｔで、リスト２の得点が５０点のまましきい値（１００点）に達することなく、予測距離Ｒexpが０ｍに達してしまったならば（車両１と干渉すべき位置に達してしまったならば）、そのリスト２の障害物候補は「障害物」ではない（たとえば人が一時的に走行路５０に侵入した）と判断して、リスト２を削除する。
【０１１４】
つぎの時刻ｔ＋６Δｔで、障害物候補をレーダ２１〜２４で検出したならば（図９（ｂ）参照）、そのときの計測距離Ｒ＝６５ｍとリスト０、リスト１に記述された予測距離Ｒexp＝６７ｍ、４０ｍと比較する。この結果リスト０についてのみ（４）式が成立するので、この障害物候補は過去の障害物候補６１と同一であると判断して、リスト０の得点を４０点加算して合計得点を１００点とする。
【０１１５】
この時刻ｔ＋６Δｔでの加算得点（４０点）が、前回の時刻ｔ＋４Δｔでの加算点（３０点）よりも高いのは、今回、障害物候補６１を検出したときの距離Ｒ（＝６５ｍ）が、前回、障害物候補６１を検出したときの距離Ｒ（＝７７ｍ）よりも小さいためである（図９（ａ）参照）。
【０１１６】
時刻ｔ＋６Δｔで、リスト０の得点がしきい値（１００点）以上になったので、このリスト０の障害物候補６１を「障害物」であると判定し、車両１を停止させるよう車速指令が出力される。この結果車両１は障害物６１に干渉することなく安全に停止することができる。
【０１１７】
以上説明した実施形態では、レーダの方式として固定レーダ２１〜２３と、旋回レーダ２４とを組み合わせ各レーダ方式ごとに得点を異ならせるようにしている。しかし上述した実施形態は、図１１に示す各レーダ方式の３つ若しくはいずれか２つを組み合わせる場合に対して適用することができる。たとえば図１１（ａ）の固定レーダ方式と図１１（ｂ）の回転レーダ方式を組み合わせて、各レーダ方式ごとに得点を異ならせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の障害物検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は実施形態の車両に搭載されるレーダを車両前方から見た図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、実施形態のレーダのスキャニングエリアを示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は車両の走行コースのデータと、レーダの出力から、走行路上の障害物であると判定するまでの処理の手順を説明する図である。
【図５】図５は固定レーダの検出範囲、旋回レーダの検出範囲と、走行路の曲率との関係を示す図である。
【図６】図６は固定レーダの検出範囲外を旋回レーダで検出する様子を説明する図である。
【図７】図７は固定レーダの検出範囲と重複する範囲を旋回レーダで検出する様子を説明する図である。
【図８】図８は固定レーダと旋回レーダとで異なる重み（得点）を付加していることを説明する図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は図１に示す同一障害物探索部、障害物判定部で行われる処理の手順を説明する図である。
【図１０】図１０は車両から物体までの予測距離の演算処理内容を説明する図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各レーダの方式を説明する図である。
【符号の説明】
１  車両
１０  安全コントローラ
１２  内外判定部
１３  得点演算部
１４  同一障害物探索部
１５  障害物判定部
１６  データテーブル
１７  障害物候補記憶部
２１〜２３  固定レーダ
２４  旋回レーダ
５０  走行路
６０  障害物
６１、６２、６３  障害物候補
【図１】
0003865121.tif 000002
【図２】
0003865121.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003865121.tif 000007
【図７】
0003865121.tif 000008
【図８】
0003865121.tif 000009
【図９】
0003865121.tif 000010
【図１０】
0003865121.tif 000011
【図１１】
0003865121.tif 000012