(57)【要約】【課題】  この発明は、小型化およびシステムコストの低減が可能になるとともに、移動体の走行速度や対象物の相対距離による誤差ばらつきが小さい信頼性の高い位置情報が得られることを目的とする。【解決手段】  本発明に係る物体検出装置は、移動体３１に搭載され、移動体の進行方向における対象物の位置情報を検出するものであって、対象物に対して信号の送受信を行う単一の送受信部３と、その信号に基づき対象物の相対距離を測定する測距処理部と、速度検出部で検出された移動体の走行速度に基づき、第１時刻および第２時刻間の移動体の移動距離を取得する移動距離取得部と、測距処理部で得られた第１時刻における相対距離Ｒ２および第２時刻における相対距離Ｒ１ならびに移動距離取得部で得られた移動距離ΔＤを入力として、対象物のオフセット量ｒｅｓｔを算出するオフセット量算出部と、を備えるものである。【選択図】  図４
2016065733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、前記移動体の進行方向における対象物の位置情報を検出する物体検出装置であって、
送信信号を送信するとともに前記送信信号に対する前記対象物からの反射信号を受信して、前記反射信号に基づく検出信号を出力する単一の送受信部と、
前記検出信号を入力として、前記移動体に対する前記対象物の相対距離を測定する測距処理部と、
速度検出部で検出された前記移動体の走行速度に基づき、第１時刻および前記第１時刻から後の第２時刻間の前記移動体の移動距離を取得する移動距離取得部と、
前記測距処理部で得られた前記第１時刻における前記相対距離および前記第２時刻における前記相対距離ならびに前記移動距離取得部で得られた前記移動距離を入力として、前記送受信部を通り前記進行方向に延伸する送受信部中心軸からの前記対象物のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、
を備えることを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記オフセット量算出部は、前記送受信部の位置を基点として、前記基点ならびに前記対象物の前記第１時刻における前記基点に対する相対位置および前記第２時刻における前記基点に対する相対位置を互いに結ぶ線分からなる三角形の内角を、三辺測量の原理により算出し、前記内角に基づいて前記オフセット量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記測距処理部で測定された複数の前記対象物の前記相対距離が複数の測定周期に亘って入力され、時系列で相関がある前記相対距離を同一の前記対象物の前記相対距離であると判定する追尾処理部、を備え、
前記オフセット量算出部は、前記追尾処理判定部の判定結果に基づき、前記同一の対象物の相対距離から前記オフセット量を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記対象物が静止物であるか否かを判定する静止物判定部と、
前記対象物が静止物であった場合に、前記オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出された前記オフセット量に基づき、前記対象物が前記移動体との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定する制御対象判定部と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記制御対象判定部は、
前記オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出された前記オフセット量をオフセット量算出値履歴として記憶し、
前記移動体と前記対象物との衝突可能性に基づいて、前記オフセット量算出値履歴から抽出された複数の前記オフセット量の中から所定回数以上、前記オフセット量が所定の範囲内にあるとき、前記制御対象と判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記制御対象判定部は、
前記オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出された前記オフセット量をオフセット量算出値履歴として記憶し、
前記移動体と前記対象物との衝突可能性に基づいて、前記オフセット量算出値履歴から抽出された複数の前記オフセット量について平均化処理を行うことでオフセット量平均値を算出し、前記オフセット量平均値が所定の範囲内にあるとき、前記制御対象と判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記制御対象判定部は、
前記移動体と前記対象物との衝突可能性に基づいて、測定周期毎の前記オフセット量について平滑化処理を行うことでオフセット量平滑値を算出し、前記オフセット量平滑値が所定の範囲内にあるとき、前記制御対象と判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記移動体の旋回半径を取得する旋回半径取得部を備え、
前記オフセット量算出部は、前記旋回半径取得部から得られた前記旋回半径に基づき、前記オフセット量を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記オフセット量算出部は、
算出される前記オフセット量の誤差許容度に基づいて、前記旋回半径取得部から得られた前記旋回半径が所定の閾値より大きいときにのみ前記オフセット量を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の物体検出装置。
【請求項１０】
前記送受信部は、超音波パルスを前記送信信号として送信する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項１１】
前記移動体は車両である
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の移動体（以降では自車と表記）に搭載され、対象物の位置情報を検出する物体検出装置に関するものであり、特に、自車の進行方向に存在し、自車の走行の妨げとなる障害物の有無を検出するための物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自車周辺に位置する対象物の位置情報は、レーダ装置や超音波センサ装置などの物体検出装置で得られ、運転者の前方不注意などによる先行車への衝突を回避するための緊急自動ブレーキシステムや、自動車用の駐車支援システムなど、自車の安全性や快適性を向上するための車両用アプリケーションで活用されている。
物体検出装置を、これらの車両用アプリケーションに適用する場合は、物体検出装置で検出した対象物の位置情報から、その対象物が自車との衝突の可能性のある位置に存在するか否かを判断している。
【０００３】
これらの車両用アプリケーションに適用するために、自車周辺に位置する対象物の位置情報を検出する物体検出装置として、例えば特許文献１では、対象物までの距離を測定する距離測定部（本発明の送受信部および測距処理部に相当）を自車体の前方に２つ搭載し、各距離測定部から対象物までの距離および両距離測定部間の距離に基づき、対象物の位置情報を詳細に算出し、その詳細な位置情報から、対象物が自車と衝突の可能性にある位置に存在するか否かを判断している。ここで、詳細な位置情報とは、自車に対する対象物の座標を３次元的に求めたものである。
【０００４】
また別の物体検出装置として、特許文献２では、自車体の前方側の中央に１つ配置され、送受信手段及び物体検知手段（本発明の測距処理部に相当）を備えるレーダ装置が、自車に対する対象物の距離（本発明の相対距離に相当）および相対速度を測定し、この対象物の距離と相対速度のみを用いて、対象物の簡易的な位置情報を算出し、その位置情報から、対象物が自車と衝突の可能性にある位置に存在するか否かを判断している。ここで、簡易的な位置情報とは、自車と対向車とが同一平面上にあるとき、自車の中心軸から対向車までの距離となる最接近距離のことである。なお、この最接近距離は後述するオフセット量に対応する。（特許文献２の段落００２０〜段落００３６、特に数７を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４０７６９号
【特許文献２】特許第５００３６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の物体検出装置では、詳細な位置情報を求めるために、複数の距離測定部を設置するためのスペースを確保しなければならず装置が大型化し、また、距離測定部を複数用意する必要があり、それに合わせた配線設計を行わなければならず、システムコストが高くなる。
【０００７】
また、特許文献２に記載の物体検出装置では、物体検知手段で測定される対象物の距離と相対速度のみを用いて、最接近距離が算出される。そのため、この物体検知手段で測定される測定値（対象物の距離、相対速度）の誤差が、算出される最接近距離に及ぼす影響は大きく、測定値の誤差が大きいと最接近距離の誤差も大きくなる、すなわち算出された最接近距離の精度が悪い。
【０００８】
例えば、乗用車である自車が路地を低速走行し、両脇にある静止した障害物の位置情報を検出する必要がある場合について、最接近距離に対する測定値の誤差の影響を考える。一般的に移動体に搭載される物体検出装置は、対象物との衝突する危険に瞬時に対応する必要があるため、対象物の距離と相対速度とを検出する周期間隔が短い。そのため低速走行の場合、１周期における自車の移動距離が非常に短い。その結果、低速走行では静止した対象物と自車との位置関係がほとんど変化せず、特許文献２の数７を用いて最接近距離を算出するにあたって、静止した対象物に対する相対速度の２乗の時間変化が非常に小さいため、わずかな測定値の誤差であってもその影響を受けてこの時間変化がないと算出されて、衝突しない位置にいながら最接近距離がゼロと検出される恐れがある。また、相対速度の２乗の時間変化がないと算出されなくとも、この時間変化は非常に小さな値でなるため、最接近距離に対して測定値の誤差が及ぼす影響が大きくなる。
【０００９】
また、路地では、近距離に位置する障害物の位置情報の検出が多数あることが考えられる。この障害物を最接近距離が算出される対象物として、近距離に対象物が位置する場合、対象物の距離自体が小さいため、対象物の距離自体に対して相対的に、センサの分解能に左右される誤差（分解能誤差）の及ぼす影響が大きくなる。そのため、分解能誤差が最接近距離に及ぼす影響も大きくなり、分解能誤差が大きいと最接近距離の誤差も大きくなる。
【００１０】
一方で、例えば、特許文献２の図６に記載のあるような、高速道路上の看板の位置情報を高速走行時に得る場合は、相対速度の２乗の時間変化が充分大きいため、測定値の誤差が最接近距離に及ぼす影響は小さい。また、対象物が遠くに位置する場合や自車が高速走行する場合であれば、それぞれの測定値に対して分解能誤差の及ぼす影響は小さく、最接近距離の誤差も小さくなる。
【００１１】
このように、特許文献２のものは、特許文献１にかかる課題を、送受信手段を１つ用いて簡易的な位置情報を得ることで解決しているが、物体検知手段の測定値のみを用いて最接近距離を算出しているため、自車の走行速度や対象物の距離によって、最接近距離の誤差ばらつきが大きい、すなわち位置情報の信頼性が低い。そのため、高速走行時や遠方に障害物がある場合は精度の高い位置情報が得られる一方で、路地を低速走行する場合は、精度の低い位置情報が得られるというのでは、移動体を運転するユーザは、この物体検出装置の位置情報を信頼することができず、不安をもって運転することになる。また安全性に関するアプリケーションや快適性に関するアプリケーションに物体検出装置を用いるとしても、その安全性、快適性が損なわれる。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、小型化およびシステムコストの低減を可能にするとともに、移動体の走行速度や対象物の相対距離による誤差ばらつきが小さい信頼性の高い位置情報が得られる物体検出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】
【００１３】
本発明に係る物体検出装置は、移動体に搭載され、移動体の進行方向における対象物の位置情報を検出するものであって、送信信号を送信するとともにこの送信信号に対する対象物からの反射信号を受信して、反射信号に基づく検出信号を出力する単一の送受信部と、検出信号を入力として、移動体に対する対象物の相対距離を測定する測距処理部と、速度検出部で検出された移動体の走行速度に基づき、第１時刻および第１時刻から後の第２時刻間の移動体の移動距離を取得する移動距離取得部と、測距処理部で得られた第１時刻における相対距離および第２時刻における相対距離ならびに移動距離取得部で得られた移動距離を入力として、送受信部を通り移動体の進行方向に延伸する送受信部中心軸からの対象物のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る物体検出装置によれば、小型化およびシステムコストの低減が可能になるとともに、移動体の走行速度や対象物の相対距離による誤差ばらつきが小さい信頼性の高い位置情報が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る物体検出装置および周辺機器のブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る超音波センサ部の送受信パルスの概念図である。
【図３】オフセット量を説明する概念図である。
【図４】実施の形態１に係るオフセット量の算出方法を説明する概念図である。
【図５】実施の形態１に係る制御対象判定部のフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係る各周期におけるオフセット量算出値履歴を示す対応表である。
【図７】実施の形態１に係る算出されたオフセット量とオフセット量の真値との関係（高速走行時）を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る算出されたオフセット量とオフセット量の真値との関係（低速走行時）を示す図である。
【図９】特許文献２に係る算出された最接近距離と最接近距離の真値との関係（高速走行時）を示す参考図である。
【図１０】特許文献２に係る算出された最接近距離と最接近距離の真値との関係（低速走行時）を示す参考図である。
【図１１】実施の形態２に係る物体検出装置および周辺機器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図中における同等または対応する要素については同番号を付す。
【００１７】
実施の形態１．
以下に、本実施の形態１に係る物体検出装置１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る物体検出装置および周辺機器のブロック図である。ここでは物体検出装置を搭載する移動体として車両を採用したが、これに限らず種々の移動体に適用でき、移動体の走行速度の変化が大きい環境や、遠距離、近距離さまざまな位置に対象物がある環境に置かれる移動体、例えば運河を通行する船舶や室内歩行ロボット等に特に適用できる。なお、図中の矢印は電気信号の入出力の流れを示す。
【００１８】
物体検出装置１（超音波センサ）は、超音波センサＥＣＵ２を中心として、超音波センサ部３と超音波センサＥＣＵ２によって構成される。超音波センサＥＣＵ２は、センサ制御部４、測距処理部５、追尾処理部６、オフセット量算出部７、制御対象判定部８、外気温取得部９、移動距離取得部１０を備えている。これらは、超音波の送受信に関わるアナログ回路や専用ロジック回路、汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）内のプログラム、データ記憶回路（メモリ）などから構成される。この超音波センサＥＣＵ２と電気信号の通信を行う機器として、超音波センサ部３、外気温センサ１１、車速センサ１２および車両制御部１３が自車に搭載されている。以下に各構成の位置関係と動作を説明する。なお、車速センサ１２は特許請求の範囲に記載の速度検出部である。
【００１９】
センサ制御部４と測距処理部５は、送受信部となる超音波センサ部３に電気的に接続するものであり、これらの構成により、自車の進行方向に超音波パルスを照射し、進行方向上に位置する対象物から反射した反射波を受信して、照射から受信までの時間に基づいて対象物の相対距離を算出するものである。ここでは、図１に加えて図２も用いて超音波パルスの送受信を説明する。図２は、実施の形態１に係る超音波センサの送受信パルスの概念図であり、上に送信パルス２１の信号強度の時間経過を、下に受信パルス２２の信号強度の時間経過を示す。
【００２０】
センサ制御部４による制御信号により、超音波センサ部３は、所定の時間間隔（測定周期）で自車進行方向に向けて超音波の送信パルス２１を送信する。送信された送信パルス２１は自車進行方向上に存在する対象物で反射して、送信パルス２１を送信してから時間τ（後述の送信パルス２１に対する受信パルス２２の遅延時間に相当）経過後に、超音波センサ部３で超音波の受信パルス２２として受信される。この受信パルス２２は超音波センサ部３で電気信号に変換されて測距処理部５へ出力される。なお、測定周期はΔＴで一定としているが、必ずしも一定の間隔である必要はなく、車両等の特性から所望の設定をすればよい。
【００２１】
測距処理部５は、送信パルス２１に対する受信パルス２２の遅延時間τを測定し、音速ｃを用いて超音波センサ部３に対する対象物の相対距離Ｒを算出する。相対距離Ｒは下記の数１で表される。
【数１】
2016065733.tif 000003
【００２２】
音速ｃは、外気温センサ１１および外気温取得部９を介して得られる外気温Toutを用いて、例えば、公知の近似式である下記の数２によって補正して算出されるものであるが、必ずしも補正を行う必要はない。
【数２】
2016065733.tif 000004
【００２３】
また、対象物の相対距離が遠いほど超音波の伝搬に時間を要するため、超音波を送信した以降も自車が対象物に接近することで、超音波を送信した時点での実際の相対距離よりも数１で計算される相対距離の方が近く算出されうる。そのため、超音波を送信した時点の対象物の相対距離をより正確に求めるため、超音波の伝搬時間などから相対距離Ｒを補正してもよい。
【００２４】
次に追尾処理部６について説明する。通常自車前方には複数の対象物が存在し、それらを識別して特定した対象物を追尾するために、追尾処理部６を備えている。追尾処理部６には、測距処理部５で測定された複数の対象物におけるそれぞれの相対距離が、複数の測定周期にわたって入力される。これらの相対距離のうち、時系列で相関がある対象物の相対距離を同一の対象物として同定する。この同定を毎測定周期実施し、同一の対象物であると認識したものを必要な期間同定し続ける。
【００２５】
具体的には、以下の手順で同定を行う。追尾処理部６において、今回測定周期における対象物の相対距離および過去の測定周期における対象物の相対距離に基づき、各々の対象物について次回周期に測定される相対距離を予測した予測相対距離を算出する。次回測定周期では、測距処理部５で測定された各々の対象物の相対距離と、予測相対距離を比較し、予測相対距離に最も近い対象物を同一の対象物であると判断する。同一の対象物であると判断されたものには、毎回の測定周期で同じ対象物番号を割り当てて同定し続ける。
【００２６】
追尾処理部６で同定されたＮ１個の対象物の位置情報は、オフセット量算出部７へ出力される。各々の対象物の位置情報として、今回測定周期（時刻Ｔ１）に測定された相対距離Ｒ１、前回測定周期の時刻Ｔ２（Ｔ２＝Ｔ１−ΔＴ）に測定された相対距離Ｒ２がある。
【００２７】
オフセット量算出部７には、移動距離取得部１０にて取得値として得られる、前回測定周期から今回測定周期までの自車の移動距離ΔＤも入力される。移動距離ΔＤは車速センサ１２で得られた自車速度Ｖｓおよび測定周期ΔＴの乗算から導出されるものである。これら相対距離Ｒ１、相対距離Ｒ２、移動距離ΔＤを入力として、オフセット量算出部７では三辺測量の原理に基づき、対象物のオフセット量を算出する。
【００２８】
対象物のオフセット量とは、後述の送受信部中心軸から対象物までの最短距離のことであり、このオフセット量について図３を用いて具体的に説明する。図３はオフセット量を説明する概念図である。図３において、自車３１の前方側の中央に超音波センサ部３（図３に図示せず）が配置され、ｙ軸は超音波センサ部３の中心３２を通り自車の直進方向と平行な軸であり、後述の図４におけるｙ軸と同等であり、本発明における送受信部中心軸に相当する。自車３１に対する相対距離がＲとなる対象物３３は、ｙ軸に垂直な面上に描かれる半径ｒｅｓｔ上に存在する。このｒｅｓｔがオフセット量に相当し、オフセット量がｒｅｓｔであると算出された場合は、ｙ軸に垂直な面上に描かれる半径ｒｅｓｔの円弧上のいずれかの位置に対象物３３が存在することを意味する。そのため、後述の図４において、対象物が自車と同一平面上に存在すると仮定したが、その限りではない。なお、本実施の形態１における送受信部中心軸は、車体における車幅方向の中央を通り、自車の直進方向に延伸する、自車の中心軸と一致している。
【００２９】
本実施の形態１においては、対象物の位置情報を３次元的な座標として詳細に求めるものではなく、このオフセット量ｒｅｓｔを用いて、後述の制御対象判定部８において対象物３３が自車３１との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定する。なお、オフセット量は、従来技術として記載した特許文献２に記載の最接近距離に相当する。
【００３０】
図４は実施の形態１に係るオフセット量の算出方法を説明する概念図であり、超音波センサ部３を基点として、対象物の位置の時間的な変化を自車に対して相対的に表している。ここでは説明の簡単化のため、自車が直進しており、自車と同一平面（ｘｙ平面）上に、静止した対象物が自車の進行方向に存在している場合を例に説明する。図４において、超音波センサ部３の中心を原点Ｏとして、ｙ軸は超音波センサ部３の中心を通り自車３１の直進方向（車両長方向）と平行な軸、ｘ軸は超音波センサ部３の中心を通り自車３１の車幅方向と平行な軸、すなわちｙ軸に垂直な軸である。前回対象物４１は前回測定周期に測定された対象物の位置、今回対象物４２は今回測定周期の対象物の位置を表し、これらは同一の対象物である。図４において、今回測定周期に測定された相対距離Ｒ１は原点Ｏと今回対象物４２との直線距離として表され、同様に前回測定周期に測定された相対距離Ｒ２は原点Ｏと前回対象物４１との直線距離とし表され、自車の移動距離ΔＤは前回対象物４１と今回対象物４２との直線距離として表される。ここでは便宜的に、Ｒ１、Ｒ２、ΔＤはそれぞれ、原点Ｏと今回対象物４２との直線、原点Ｏと前回対象物４１との直線、前回対象物４１と今回対象物４２との直線としても表す。
【００３１】
オフセット量ｒｅｓｔは、前回対象物４１および今回対象物４２のｘ座標で表され、以下の手順で導出される。なお、自車３１が直進し、対象物は静止しているため、前回対象物４１および今回対象物４２のｘ座標は同値である。
【００３２】
まず、原点Ｏ、前回対象物４１および今回対象物４２を頂点とした三角形において、三辺測量の原理（余弦定理）で今回対象物４２の頂点における内角αを求める。その算出式を下記の数３、数４に示す。なお、内角αの余弦がＡで表されている。
【数３】
2016065733.tif 000005
【数４】
2016065733.tif 000006
【００３３】
次に、内角αを用いて、今回測定周期の対象物の方位角θｅｓｔを求める。図４において、方位角θｅｓｔはｙ軸と直線Ｒ１とがなす角度で表され、ｙ軸および直線ΔＤとは平行であるため方位角θｅｓｔは下記数５の算出式のように算出できる。
【数５】
2016065733.tif 000007
【００３４】
最後に、得られた方位角の正弦および今回測定周期に測定された相対距離Ｒ１を用いて、下記数６の算出式のようにオフセット量ｒｅｓｔが算出される。
【数６】
2016065733.tif 000008
【００３５】
制御対象判定部８は、算出されたオフセット量が入力され、対象物が自車との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定している。以下に、複数の対象物それぞれについて、複数の測定周期のオフセット量に基き、制御対象か否かの判定を行う手順を、図５を用いて示す。図５は実施の形態１に係る制御対象判定部のフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ１１では、所定の対象物について、オフセット量算出部７で算出したオフセット量をオフセット量算出値履歴ｒｈｉ（ｉ=１〜Ｎ２）に記憶する。例えば、Ｎ２＝５とし、ある一つの対象物について、今回測定周期で算出されたオフセット量が２．０ｍ、１周期前のオフセット量が２．１ｍ、２周期前のオフセット量が１．９ｍ、３周期前のオフセット量が２．７ｍ、４周期前のオフセット量が２．２ｍと計算されている場合、ｒｈ１に最も新しい計算結果が記憶され、ｒｈｊ（ｊ=２〜５）にｒｈｊ−１の１周期前の処理結果が記録されており、当該対象物のオフセット量算出値履歴ｒｈ１〜ｒｈ５は図６のように表される。ここで、図６は、実施の形態１に係る各周期におけるオフセット量算出値履歴を示す対応表である。
【００３７】
ステップＳ１２では、制御対象判定部８に内在する静止物判定部１５において、該当する対象物が静止物であるか否かを判定する。静止物であるか否かの判定条件の一例としては、自車速度Ｖｓおよび自車に対する所定の対象物の相対速度Ｖｒｅｌから、以下の数７により、対象物における対地速度Ｖｅａｒｔｈを計算し、算出された値が所定の範囲内であった場合に、静止物であると判定する方法が挙げられる。相対速度Ｖｒｅｌは、測距処理部５において、今回測定周期と前回測定周期の相対距離の変化量を測定周期ΔＴで除算して算出した後、対象物の位置情報として制御対象判定部８に入力される。相対速度Ｖｒｅｌの算出方法はこれに限らず、種々の公知の方法で算出すればよい。なお、相対速度Ｖｒｅｌは、接近する方向を負と定義する。ステップＳ１２で静止物ではないとされた対象物については、算出されたオフセット量が誤差を大きく含んでいるため、後述ステップＳ１３の制御対象判定処理は行われず、その対象物に関する処理を終了する。
【数７】
2016065733.tif 000009
【００３８】
ステップＳ１３では、オフセット量算出値履歴ｒｈｉを用いて、当該対象物が車両用アプリケーションの制御対象であるか否かを判定する制御対象判定処理を行う。制御対象であるか否かは、オフセット量算出部７によって複数の測定周期に亘って算出されたオフセット量に基づき、当該対象物が自車との衝突の恐れがあるか否かによって判定される。ここでは車両用アプリケーションとして、自車正面の対象物に対して緊急自動ブレーキを作動させる緊急自動ブレーキシステムを用いる。
【００３９】
制御対象判定処理として、オフセット量算出値履歴ｒｈｉの中で、Ｎ３（Ｎ３≦Ｎ２）回中Ｍ１（Ｍ１≦Ｎ３）回以上、オフセット量算出値履歴ｒｈｉ＜制御判定閾値Ｔｈ１の場合、緊急自動ブレーキの制御対象であると判定する。図６を例にとり、制御判定閾値Ｔｈ１を２．５ｍ、Ｎ３を５、Ｍ１を４とした場合、５回中４回、オフセット量算出値履歴が２．５ｍを下回るため、緊急自動ブレーキの制御対象であると判定する。なお、この制御判定閾値Ｔｈ１は、例えば自車の車幅、車高等の自車の形状に基づくものであり、車幅の半分に誤差等を考慮した補正を加えたものなどが考えられる。
【００４０】
また、これらの回数の設定は、制御対象の判定結果が利用されるアプリケーションによって適宜決められ、例えば、安全性が極めて高いアプリケーションであれば、衝突の恐れが少しでもある限り制御対象とすると判断して、５回中１回と設定することもある。また、本発明によってオフセット量における距離測定を行うセンサの誤差の影響を小さくすることは可能であるが、そのセンサの精度が著しく低い場合は、少なからずその誤差の影響をオフセット量は受けるため、１０回中９回と設定したり、制御判定閾値Ｔｈ１を大きくしたりして対応するものであってもよい。
【００４１】
以上のステップＳ１１〜Ｓ１３の手順を、追尾処理部６から入力されたすべての対象物について繰り返し行い、すべての対象物について行ったことを確認し、制御対象判定部８のフローチャートを終了する。
【００４２】
この判定結果および対象物のオフセット量等を車両制御部１３に出力し、車両制御部１３は、対象物の位置情報に応じた緊急自動ブレーキ動作を行う。例えば、自車速度が所定の速度以上でかつ制御対象判定部８で制御対象であると判定され、所定の時間以内に自車が対象物に到達する距離に存在する場合に、自動的にブレーキを作動させるよう車両制御部１３が自車を制御する。
【００４３】
以上に本実施の形態１に係る主要な構成およびその動作を説明したが、以下に一例を挙げて、本発明の物体検出装置１を用いた際に、対象物との相対距離、自車の走行速度によって、オフセット量の誤差ばらつきが小さい、すなわち信頼性の高い位置情報が求められることを図７〜図１０を用いて説明する。
【００４４】
図７は実施の形態１に係る算出されたオフセット量（算出値）とオフセット量の真値との関係（高速走行時）を示す図であり、図８は実施の形態１に係る算出されたオフセット量（算出値）とオフセット量の真値との関係（低速走行時）を示す図である。参考例として、上記の特許文献２に記載した最接近距離（本実施の形態１ではオフセット量に相当）の算出値と真値との関係を図９、図１０に参考図として示し、本実施の形態１の物体検出装置１を用いた場合と比較する。ここで図９は、特許文献２に係る算出された最接近距離と最接近距離の真値との関係（高速走行時）を示す参考図であり、図１０は、特許文献２に係る算出された最接近距離と最接近距離の真値との関係（低速走行時）を示す参考図である。
【００４５】
特許文献２における距離測定手段の測定値（相対距離、相対速度）および本発明の測距処理部５の測定値（相対距離）には通常、対象物の形状、周囲の風や温度等の外環境が作用する測定値の誤差（測定値誤差）と、センサの分解能に左右される誤差（分解能誤差）が含まれる。ここでは、対象物の相対距離の測定値誤差、相対速度の測定値誤差および車速センサ１２から得られる移動距離の誤差はないものとし、対象物の相対距離の分解能誤差および相対速度の分解能誤差があると仮定した簡単なモデルで説明する。
【００４６】
図７、図８にはそれぞれ、オフセット量の真値が２ｍに位置する静止物の横を自車速度８０ｋｍ／ｈ（高速走行）で通過する場合、２０ｋｍ／ｈ（低速走行）で通過する場合において、上記の数３〜数６を用いて算出されたオフセット量を示している。自車に対する対象物の相対距離を横軸に、オフセット量を縦軸にそれぞれ示す。測定周期ΔＴは５０ｍｓ、測定される相対距離の分解能は１ｃｍとする。
【００４７】
一方、図９、図１０にはそれぞれ、最接近距離の真値が２ｍに位置する静止物の横を自車速度８０ｋｍ／ｈ（高速走行）で通過する場合、２０ｋｍ／ｈ（低速走行）で通過する場合において、特許文献２に記載の算出式（特許文献２の数７）を用いて算出された最接近距離を示している。図９、図１０における縦軸は最接近距離を示し、横軸は自車に対する対象物の相対距離、測定周期ΔＴは５０ｍｓ、レーダ装置の分解能は１ｃｍとする点は図７、８と同様であり、最接近距離の算出の際に必要な距離測定手段の測定値は、本発明で得られた値と同じ値を用いている。
【００４８】
なお、図７〜図１０において、オフセット量、最接近距離の真値を２ｍとしたため、対象物の相対距離が２ｍ未満となることはなく、相対距離が２ｍ未満となる場合は実験結果を示していない。また、自車速度２０ｋｍ／ｈは、自車が路地を低速走行し、両脇にある静止した障害物の位置情報を検出する場合を想定している。
【００４９】
上記の図７〜１０を見るに、自車速度２０ｋｍ／ｈにおける特許文献２に記載のレーダ装置の場合に特に、すなわち図１０の場合に特に、真値である２ｍに対して、２ｍを大きく超える値として算出される場合、非常に小さい値として算出される場合が、度々見られる。例えば、最接近距離を０ｍと誤って算出してしまっており、対象物が衝突しない位置にいながら、衝突の可能性のある位置に存在すると誤判定してしまう問題が起こる。また、最接近距離が真値より大きな値として誤って算出されることで、実際には対象物と衝突してしまうところを衝突しないという誤判定が起こり、安全上大変問題となる。
【００５０】
詳細に見ると、上記の図７、図８を見るに、本実施の形態１の算出式を用いて算出されたオフセット量であれば、自車速度が高速である場合、低速である場合いずれにおいても、真値が２ｍに対して、算出値は１．５〜２．５ｍの範囲内に概ね収まり、自車速度による誤差ばらつきが小さい。一方、図９、１０を見ると、特許文献２の算出式で算出された最接近距離は、自車速度が高速である場合であれば、算出値は１．５ｍ〜２．５ｍの範囲内に収まる一方で、自車速度が低速である場合は、算出値は１．５〜２．５ｍの範囲内に収まることはほとんどなく、自車速度によって誤差のばらつきが大きい。
【００５１】
また、図７と図９を比べると、自車速度が高速である場合、特許文献２の算出式で算出された最接近距離より本実施の形態１の算出式を用いて算出されたオフセット量の方が誤差が小さい、即ち精度よく算出されていることが分かる。図８と図１０を比べると、自車速度が低速である場合も同様であることが分かる。
【００５２】
上記のように、本実施の形態１の算出式を用いて算出されたオフセット量の方が、自車の走行速度による誤差ばらつきが小さく、また、精度が高い理由、を以下に示す。
【００５３】
特許文献２の算出式において、最接近距離は、対象物の相対距離と相対速度のみを用いて算出されており、これらの値はいずれも距離測定手段（本発明の測距処理部に相当）によって測定される。特許文献２の算出式では、この距離測定手段の測定値が数多く用いられ、さらに、べき乗や測定値同士の乗算を繰り返すことで、分解能誤差が重畳し、最終的に大きな誤差を含んだ値として最接近距離が算出されている。また、分解能誤差は、測定値自体が小さいほど、測定値自体に対して相対的に及ぼす影響が大きくなる。そのため、ここで掲げた、自車速度が２０ｋｍ／ｈの場合、即ち測定値が小さい場合に特に、最接近距離の算出式において分解能誤差の影響を大きく受けることとなる。
【００５４】
また、自車速度が２０ｋｍ／ｈの場合、測定の周期間隔が短いため、静止した対象物に対する相対速度の２乗の時間変化がほとんどなく、分解能誤差があることと相まって、特許文献２の算出式において分子がゼロと算出され、最接近距離がゼロと算出されることが度々見られる。一方で、自車速度が８０ｋｍ／ｈの場合、測定の周期間隔が短くても、静止した対象物に対する相対速度の２乗の時間変化が充分にあり、最接近距離がゼロと算出されるようなことはない。
【００５５】
このように、特許文献２の算出式により得られた最接近距離は、自車速度が高速においても低速においても分解能誤差の影響を大きく受け、精度が悪い。さらに、低速の場合にその精度が特に悪化しており、自車速度によって最接近距離の誤差ばらつきが大きい、すなわち信頼性が低い位置情報が得られたこととなる。
【００５６】
一方、上記の数３〜数６を用いて算出した本実施の形態１の算出式では、算出方法を改めて、測距処理部の測定値（相対距離）のみならず、移動距離取得部による取得値（自車の移動距離ΔＤ）を用いてオフセット量を算出している。この移動距離取得部による取得値は、車速センサによる検出値と単位時間に基づき取得されるものであり、測距処理部の測定値における誤差、ここでは分解能誤差の影響を受けない値である。そのため、本実施の形態１の算出式において、分解能誤差が及ぼす影響が小さくなるため、分解能誤差が大きくても、算出されたオフセット量の誤差は特許文献２における最接近距離の誤差ほど大きくなることはない。よって、自車速度が低速の場合と自車速度が高速の場合とを比較しても、算出されるオフセット量の誤差ばらつきが小さい、即ち信頼性の高い位置情報が得られるようになる。
【００５７】
さらに、三辺測量の原理を用いて今回対象物４２の頂点における内角αを求め、その内角αに基づいてオフセット量を算出しているため、算出式におけるべき乗や測定値同士の乗算が減って分解能誤差の重畳が少なくなる。そのため、算出されるオフセット量は、分解能誤差が及ぼす影響がさらに小さくなる。また、自車速度が低速では、分解能誤差があることによって相対距離の２乗の時間変化もゼロと算出されうるが、内角αを求める際に、数３において相対距離の２乗の時間変化と自車の移動距離ΔＤの２乗の和に基づき分子が構成されていることから、オフセット量がゼロと誤算出されにくくなる。その結果、図８においてオフセット量がゼロと算出されることはほとんどない。よって、より信頼性の高い位置情報が得られるようになる。
【００５８】
ここでは、分解能誤差があった場合について説明したが、仮に分解能誤差に加えて測定値誤差もあった場合、本実施の形態１の算出式は特許文献２の算出式に比べて、べき乗や測定値同士の乗算が減ってこれら誤差の重畳が少なくなるため、特許文献２の算出式で得られた最接近距離に対して、本実施の形態１のオフセット量は誤差が小さい、即ちより高精度に算出されることとなる。またこのとき、特許文献２の算出式で得られる最接近距離では、自車の走行速度によって誤差のばらつきが更に大きい、すなわち信頼性の低い位置情報が得られることとなるが、本実施の形態１のオフセット量では特許文献２の最接近距離と比べて信頼性を維持することが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態１では移動距離の誤差はないものとして算出したが、移動距離の取得値においても、測距処理部の測定値と同様に測定値誤差や分解能誤差が通常は含まれる。そこで、本実施の形態１のように、測距処理部の測定値の誤差と比べて、移動距離の取得値の誤差が小さい又は同等の場合であれば、算出式においてべき乗や乗算が減って誤差の重畳が少なくなるため、相対距離や自車の走行速度に関係なく、特許文献２の算出式で得られた最接近距離に対して、本実施の形態１のオフセット量はより高精度に算出することができる。
【００６０】
この一例では、自車速度が２０ｋｍ／ｈの場合と自車速度が８０ｋｍ／ｈの場合、すなわち自車速度が低速と高速の場合について、本実施の形態１において算出されるオフセット量は、信頼性が高いことを確認したが、遠距離に位置する対象物、近距離に位置する対象物とを比べた場合においても、同様に信頼性が高いことは、オフセット量の算出式と特許文献２の最接近距離の算出式の比較から明白である。例えば、数十ｍ先の対象物と数ｍ先の対象物において、特許文献２における最接近距離は、数ｍ先の対象物の最接近距離の方が誤差が大きく、信頼性が低いが、本実施の形態１において、数ｍ先の対象物のオフセット量は、特許文献２における最接近距離ほどの誤差を含むものではなく、オフセット量の誤差ばらつきは小さい。
【００６１】
本実施の形態１では、対象物が自車との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定し、その判定に基づき、自車の安全性や快適性を向上するための車両用アプリケーションを活用するシステムにおいて、図１に示すように超音波センサＥＣＵ２を中心として種々の構成を示したが、上記したような信頼性の高い位置情報が得られる物体検出装置１とするには、超音波センサ部３、測距処理部５、オフセット量算出部７および移動距離取得部１０を少なくとも備えるものであればよい。
【００６２】
以上のように、この実施の形態１に記載された物体検出装置１は、移動体に搭載され、移動体の進行方向における対象物の位置情報を検出する物体検出装置であり、以下に記載の特徴的な構成と効果を有する。この物体検出装置は、送信信号を送信するとともにこの送信信号に対する対象物からの反射信号を受信して、反射信号に基づく検出信号を出力する単一の送受信部（超音波センサ部３）と、検出信号を入力として、移動体に対する対象物の相対距離を測定する測距処理部５と、速度検出部（車速センサ１２）で検出された移動体の走行速度に基づき、第１時刻（時刻Ｔ２）および第１時刻から後の第２時刻（時刻Ｔ１）間の移動体の移動距離を取得する移動距離取得部１０と、送受信部を通り移動体の進行方向に延伸する送受信部中心軸（ｙ軸）からの対象物のオフセット量ｒｅｓｔを算出するオフセット量算出部７と、を備えるものである。このオフセット量算出部には、測距処理部で得られた第１時刻における相対距離Ｒ２、測距処理部で得られた第２時刻における相対距離Ｒ１および移動距離取得部で得られた移動距離ΔＤが入力される。
【００６３】
この請求項１に対応する構成により、送受信部の数が１つになったことで、小型化およびシステムコストの低減が可能になる。また、相対距離を測定する測距処理部のみならず、速度検出部で検出された移動体の走行速度に基づき、移動体の移動距離を取得する移動距離取得部をも用いて、対象物のオフセット量を算出することになったため、算出されるオフセット量に対して測距処理部で得られる測定値の誤差が及ぼす影響が小さくなり、対象物の相対距離、移動体の走行速度によってオフセット量の誤差ばらつきが小さい、すなわち信頼性の高い位置情報が得られることとなる。なお、移動距離ΔＤは、速度検出部で検出された移動体の走行速度に基づき取得されるため、静止した対象物に対してはオフセット量の誤差が小さい、すなわち精度の高い位置情報が得られるが、静止していない対象物にはこの限りではない。
【００６４】
以上の効果を有する構成に加えて、本実施の形態１では、オフセット量算出部が、送受信部の位置を基点（図４の原点Ｏ）として、この基点ならびに対象物の第１時刻における基点に対する相対位置（図４の前回対象物４１）および第２時刻における基点に対する相対位置（図４の今回対象物４２）を互いに結ぶ線分からなる三角形の内角αを三辺測量の原理により算出し、この内角に基づいてオフセット量を算出している。
【００６５】
この請求項２に対応する構成により、三辺測量の原理を用いて三角形の内角をまず求め、その内角に基づいてオフセット量を算出しているため、算出式におけるべき乗や測定値同士の乗算が減る。そのため、オフセット量の算出において、測距処理部で得られる測定値の誤差が重畳することが減り、算出されるオフセット量に対して測距処理部で得られる測定値の誤差が及ぼす影響をより小さくすることが可能となり、さらに信頼性の高い位置情報が得られることとなる。
【００６６】
また、本実施の形態１では、測距処理部で測定された複数の対象物の相対距離が複数の測定周期に亘って入力され、時系列で相関がある相対距離を同一の対象物の相対距離であると判定する追尾処理部６を備え、オフセット量算出部は、追尾処理判定部の判定結果に基づき、同一の対象物の相対距離からオフセット量を算出している。
【００６７】
この請求項３に対応する構成により、複数の対象物についてもそれぞれのオフセット量を算出することができる。さらに、この追尾処理に際して、測距処理部からの位置情報のみで判定できるため、別のセンサからの信号を入力する必要がなく、シンプルな構成で判定でき、製造コストが抑制できる。
【００６８】
さらに、本実施の形態１では、対象物が静止物であるか否かを判定する静止物判定部１５と、対象物が静止物であった場合に、オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出されたオフセット量に基づき、対象物が移動体との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定する制御対象判定部８とを備えている。
【００６９】
この請求項４に対応する構成により、対象物が移動体との衝突の恐れのある制御対象であるか否かが判定されて、対象物がこの制御対象であれば、所望の対応を取ることが可能となる。また、測距処理部では対象物が静止物、移動物に関わらず測距処理を行う一方で、この制御対象判定部では、静止物についてのみ対象物が移動体との衝突の恐れのある制御対象であるか否かの判定が正確にできるものであり、静止物判定部を設けたことによって、制御対象判定を正確に行うことのできない移動物を除去できるため、正確に判定が行える範囲で判定を行うことができる。また、１回の算出されたオフセット量ではなく、複数の測定周期に亘って算出されたオフセット量を用いて判定するため、得られた位置情報の精度が高くなる。そのため、例えば、自車の安全性や快適性を向上するための車両用アプリケーションで活用した場合、より安全性や快適性を高めることができる。なお、本実施の形態１では、制御対象判定部８に静止物判定部１５が内在しているが、これに限らない。
【００７０】
さらにまた、本実施の形態１では、制御対象判定部は、オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出されたオフセット量をオフセット量算出値履歴ｒｈｉとして記憶し、移動体と対象物との衝突可能性に基づいて、オフセット量算出値履歴から抽出された複数のオフセット量の中から所定回数以上、オフセット量が所定の範囲内にあるとき、制御対象と判定している。
【００７１】
この請求項５に対応する構成により、算出されたオフセット量算出値履歴において、精度の低い、極端な誤差を含むオフセット量を除外し、精度の高いオフセット量に基づいて、制御対象の判定を行うため、より精度の高い制御対象の判定を行うことができる。なお、衝突可能性は、少なくとも移動体の形状と算出されたオフセット量の関係から判断されるものであり、また、算出されたオフセット量の精度に基づいて判断されるものでもある。制御対象の判定結果が利用されるアプリケーションによって、求められる衝突可能性は異なり、この衝突可能性に応じて、上記の所定回数、所定の範囲は選定されるものである。
【００７２】
また、本実施の形態１では、送受信部は超音波パルスを送信信号として送信している。この請求項１０に記載の構成により、レーザレーダや赤外線センサ等の他の距離測定部と比較して、超音波パルスを送受信する超音波センサは分解能が小さいため、精度の高い位置情報を得ることが可能となる。特に、安全性に関するアプリケーションへ適用する場合、精度の高い位置情報を得ることが、アプリケーションの運用に大変重要であることから、超音波センサの採用は大変有用である。
【００７３】
さらに、実施の形態１では、移動体として車両を採用している。この請求項１１に記載の構成により、車体という複雑かつ制約の大きい空間において、信頼性の高い位置情報の獲得を、少ない構成および配線で可能としたため、物体検出装置としての利用価値が高い。また、この物体検出装置を、自車の安全性や快適性を向上するための種々の車両用アプリケーションに適用することが可能となる。また、例えば室内歩行ロボットと比べて、車両による衝突事故は一般的に被害が大きいため、信頼性の高い位置情報が得られることは、その被害の軽減に大いに役立つ。
【００７４】
また、実施の形態１においては、以下に挙げるような種々の変更を適宜加えることが可能である。
【００７５】
追尾処理部６で実施される処理は、時系列で相関がある対象物を同一の対象物として同定し続ける方法であれば、他の方法でも良い。また、対象物が１つである場合は、当然ながら追尾処理を行う必要はない。また、安全性等の観点から各対象物の重要度に応じて、同定するもの、同定しないものを選別してもよい。
【００７６】
また、追尾処理部６において用いられる対象物の相対距離は、カルマンフィルタなどの追尾フィルタを用いて平滑化したものであっても良い。この時、制御対象判定部８において用いられる対象物の相対距離は、カルマンフィルタで平滑化された値を用いてもよいし、測距処理部で得られた値をそのまま用いてもよい。
【００７７】
オフセット量算出部７において、内角αを求めるに際して数３、数４を用いたが、各々の対象物の相対距離Ｒ１、相対距離Ｒ２、移動距離ΔＤに含まれる誤差が重畳した結果、本来余弦では取らない範囲、すなわちＡ＜−１またはＡ＞１となる場合がある。この場合、数３でαを算出することはできないため、例外として、Ａ＜−１のときはα＝180deg、Ａ＞１のときはα＝0degとしても良いし、オフセット量を算出しないこととしても良い。
【００７８】
また、三辺測量の原理（余弦定理）で前回対象物４１の頂点における内角β（図４に記載）を求めるものであってもよい。このときオフセット量ｒｅｓｔは、ｙ軸および直線ΔＤとが平行であるため、前回対象物４１の方位角に基づき、以下の数８の式で算出することができる。
【数８】
2016065733.tif 000010
【００７９】
また、相対距離Ｒ１、相対距離Ｒ２、移動距離ΔＤの誤差が大きく、相対距離Ｒ１、相対距離Ｒ２、移動距離ΔＤが三角形の成立条件を大きく逸脱している場合、すなわち、ある１辺の長さが他の２辺の長さの合計よりも極端に長い場合は、オフセット量を算出しないこととしてもよい。この場合、対象物が自車との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定することができないため、ユーザに判定できなかったことを警報で伝えるなどして対処しても良い。
【００８０】
相対距離Ｒ１、相対距離Ｒ２、移動距離ΔＤに含まれる誤差が重畳した結果、算出されるオフセット量の誤差が大きい場合がある。本実施の形態１では、この場合に対応できるように、制御対象判定部８において、今回測定周期で算出されたオフセット量だけでなく、オフセット量算出値履歴ｒｈｉに記録されている過去のオフセット量をも用いて当該対象物が制御対象であるか否かの判定をすることで、制御対象であるか否かの判定精度を高めている。これに限らず、今回測定周期で算出されたオフセット量のみから制御対象であるか否かを判定する、例えば、今回測定周期で算出されるオフセット量と制御判定閾値とを比較するだけのものであってもよい。
【００８１】
オフセット量算出部７において、対象物の相対距離が入力されない場合やタイムアウトした場合など、オフセット量が算出されない場合がある。この時、制御対象判定部８では、オフセット量算出値履歴ｒｈｉにはオフセット量が無効値として記録される。別の方法として、オフセット量算出値履歴ｒｈｉに無効値として記録せずに、その次の測定周期で得られたオフセット量を、本来なら無効値として記録していたところのオフセット量算出値履歴ｒｈｉに記録するものであってもよい。例えば、次回、今回、１周期前、２周期前にそれぞれ算出されるオフセット量が２．０、無効値、２．１、１．９であった場合、オフセット量算出値履歴ｒｈ１〜ｒｈ３をそれぞれ、無効値、２．１、１．９とはせず、２．０、２．１、１．９とするものであってもよい。
【００８２】
また、制御対象判定部８において、各々の対象物が静止物であるか否かを判定する方法は上記の方法に限らず種々の方法を用いればよく、例えば、過去の相対速度Ｖｒｅｌの履歴を記憶しておき、過去複数の測定周期にわたって対地速度が所定の範囲内であった場合に、静止物であると判定しても良い。また、静止物であるか否かの判定は、制御対象判定部８で行う必要はなく、例えば、オフセット量を算出する前に判定し、静止物と判定された対象物についてのみオフセット量を算出するものであってもよい。このとき、オフセット量を算出される対象物が限定され、オフセット量算出部７における算出速度が向上し、制御の効率を高めることができる。
【００８３】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に関して、以下に図を用いて説明する。実施の形態１と同様なものについては説明を省略し、実施の形態１と異なる点、新たな点について詳述する。実施の形態１においては自車が直進していると仮定したが、実施の形態２では、自車が旋回する場合における制御について説明する。図１１は、実施の形態２に係る物体検出装置および周辺機器のブロック図である。
【００８４】
超音波センサＥＣＵ２は、旋回半径取得部１００を新たに備える。旋回半径取得部１００は、旋回半径取得センサ１０１を介して、自車の旋回半径Ｒｒｏａｄを取得し、この情報をオフセット量算出部７に出力する。オフセット量算出部７では、自車が直進していると仮定した場合に対してどれだけ旋回したか、すなわち測定周期ΔＴにおける自車の直進方向に垂直な方向の変化量に基づき、オフセット量を補正する。なお、自車の旋回半径に基づく限り、その補正方法は限定されない。旋回半径取得センサ１０１は例えば、ヨーレートセンサ、ハンドル角センサなどが採用される。
【００８５】
簡易な補正方法では、自車の旋回半径Ｒｒｏａｄの大きさが小さい場合、補正したオフセット量であっても、オフセット量の真値に対する誤差が大きいことがあり、オフセット量算出部７から出力される位置情報としての精度が低くなる。そこで、オフセット量算出部７では、自車の進行方向が直進と同等程度と見なせる場合、すなわち自車の旋回半径Ｒｒｏａｄの大きさが所定の旋回半径閾値Ｔｈ２を上回る場合、オフセット量を算出し、下回る場合は算出しないようにする。
【００８６】
所定の旋回半径閾値Ｔｈ２は、自車の進行方向が直進と同等程度と見なせる範囲に基づいて決定している。この決定に限らず、所定の旋回半径閾値Ｔｈ２は、種々の補正方法や自車の走行状況に応じて、算出されるオフセット量の許容できる誤差、すなわち誤差許容度を決定し、その誤差許容度に基づいて決定するものであればよい。
【００８７】
以上のように、この実施の形態２に記載された物体検出装置１は、移動体の旋回半径を取得する旋回半径取得部１００を備え、オフセット量算出部は、旋回半径取得部から得た旋回半径に基づき、オフセット量を補正している。
【００８８】
この請求項８に対応する構成により、移動体が旋回する場合であっても、オフセット量算出部は、精度の高いオフセット量を出力することができる。
【００８９】
以上の効果を有する構成に加えて、本実施の形態２では、オフセット量算出部は、算出されるオフセット量の誤差許容度に基づいて、前記旋回半径取得部から得た旋回半径が所定の閾値より大きいときにのみオフセット量を算出している。
【００９０】
この請求項９に記載の構成により、移動体が旋回半径に応じて、算出されるオフセット量の精度が低い場合は、オフセット量算出部はオフセット量を出力しないことで、オフセット量算出部から出力されるオフセット量については、精度の高いオフセット量となり、信頼性が高くなる。
【００９１】
その他の実施の形態．
なお、上記の実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
【００９２】
実施の形態１では、制御対象判定部８において、オフセット量算出値履歴から抽出された複数のオフセット量の中から所定回数以上、オフセット量が所定の範囲内にあるとき、制御対象と判定することとしたが、オフセット量算出値履歴ｒｈｉの中で、Ｎ４（Ｎ４≦Ｎ２）回中Ｍ２（Ｍ２≦Ｎ４）回以上、オフセット量算出値履歴ｒｈｉ＞制御キャンセル閾値Ｔｈ３の場合、緊急自動ブレーキの制御対象ではないと判定しても良い。図６を例にとり、制御キャンセル閾値を２．０ｍ、Ｎ４を５、Ｍ２を３として設定した場合、５回中４回、オフセット量算出値履歴が２．０ｍを上回るため、緊急自動ブレーキの制御対象ではないと判定する。
【００９３】
また、制御対象判定部８において、オフセット量算出値履歴に記憶されているオフセット量の一部またはすべてを平均化してオフセット量平均値ｒａｖｇを計算し、オフセット量平均値ｒａｖｇが設定した制御判定閾値Ｔｈ４を下回っている場合、緊急自動ブレーキの制御対象であると判定しても良い。逆に、制御キャンセル閾値Ｔｈ５を設定し、オフセット量平均値ｒａｖｇが制御キャンセル閾値Ｔｈ５を上回っている場合、緊急自動ブレーキの制御対象ではないと判定しても良い。
【００９４】
さらに、オフセット量平均値を算出する際、ある算出されたオフセット量が、他の算出されたオフセット量とは大幅に値が異なる場合は、測距処理部で測定された相対距離Ｒ１、相対距離Ｒ２、移動距離ΔＤのいずれかの誤差が大きいと判断して、平均化する時に適当な重みをつけ、オフセット量の重みづけ平均値を算出するようにしても良い。
【００９５】
以上のように、物体検出装置１では、制御対象判定部は、オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出されたオフセット量をオフセット量算出値履歴として記憶し、移動体と対象物との衝突可能性に基づいて、オフセット量算出値履歴から抽出された複数のオフセット量について平均化処理を行うことでオフセット量平均値ｒａｖｇを算出し、オフセット量平均値が所定の範囲内にあるとき、制御対象と判定することを特徴とした構成も採ることができる。この請求項６に対応する構成により、本発明によって算出された信頼性の高いオフセット量を平均化することでより精度の高い位置情報が得られ、その位置情報を用いることで精度の高い判定を行うことができる。
【００９６】
また制御対象判定部８において、オフセット量算出値履歴を継続して記憶することはせずに、平滑化処理を行うものでもよい。この場合、まず、毎周期にわたって算出されるオフセット量に対して、ローパスフィルタ等を用いて前回算出されたオフセット量から平滑化処理を行って、オフセット量平滑値ｒｓｍｔｈを計算する。次に、オフセット量平滑値ｒｓｍｔｈが設定した制御判定閾値Ｔｈ６を下回っている場合、緊急自動ブレーキの制御対象であると判定する。逆に、制御キャンセル閾値Ｔｈ７を設定し、オフセット量平滑値ｒｓｍｔｈが制御キャンセル閾値Ｔｈ７を上回っている場合、緊急自動ブレーキの制御対象ではないと判定しても良い。
【００９７】
以上のように、物体検出装置１では、制御対象判定部は、移動体と対象物との衝突可能性に基づいて、測定周期毎のオフセット量について平滑化処理を行うことでオフセット量平滑値ｒｓｍｔｈを算出し、オフセット量平滑値が所定の範囲内にあるとき、制御対象と判定することを特徴とした構成を採ることもできる。この請求項７に対応する構成により、平滑化処理を行わない場合と比べて、精度の高いオフセット量を算出することが可能となるとともに、オフセット量算出値履歴として複数のオフセット量を記憶しないので、構成を簡単化でき、製造コストの低減および算出速度の高速化が可能となる。
【００９８】
これらの衝突可能性は、少なくとも移動体の形状と算出されたオフセット量の関係から判断されるものであり、さらに、実際のセンサの精度や車両用アプリケーションの要求などの条件に応じて適宜調整すればよい。
【００９９】
実施の形態１では自車正面の物体に対して緊急自動ブレーキシステムに本発明を適用する例を説明したが、他の安全性や快適性に関する種々の車両用アプリケーションにも適用することができる。例えば、制御対象であると判定されたときに警報を発する車両用アプリケーションや回避動作を行う車両用アプリケーションにも適用可能である。
【０１００】
本実施の形態１では、送受信部となる超音波センサ部３を用いて、超音波パルスを対象物に照射するものであったが、これに限らず、赤外線センサやレーザレーダ等を用いて、音、光、電波等を照射するものであってもよい。
【０１０１】
なお、単一の送受信部とは、送信部および受信部が一体となったものを１つ有することのみを意味する訳ではなく、本発明の物体検出装置において、送信部、受信部をそれぞれ１つ有していればよい。
【０１０２】
また、単一の送受信部とは、単一の移動体に単一の送受信部を有することを必ずしも意味するものではなく、本発明の物体検出装置において単一の送受信部を有することを意味する。すなわち、移動体が、本発明の物体検出装置としては使用しない送受信部を、上記の単一の送受信部とは別に有することは本発明の適用範囲に含まれる。例えば、自車前方は複数の送受信部を用いて、詳細な周辺情報を検出し、一方で自車後方は本発明で使用される単一の送受信部を用いて、後方移動する際に本発明の簡易的な位置情報検出を行う、なども本発明の適用範囲に含まれる。
【０１０３】
また、図４に示すように自車と同一平面上に、静止した対象物が自車の進行方向に存在するとき、算出されたオフセット量からは、対象物が送受信部中心軸から左右いずれの方向に存在するかは確定せず、このオフセット量を用いて対象物と自車が衝突する恐れがあるか否かを判定するため、自車の中心軸上に送受信部を搭載して、送受信部中心軸と自車の中心軸とが一致することが望ましいが、これに限らず、自車の中心軸上に送受信部を搭載することが難しい場合等は適宜送受信部の搭載位置を決定する。
【０１０４】
以上に説明した各実施の形態の構成、動作に限定されることはなく、本発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。例えば、追尾処理部６、オフセット量算出部７および制御対象判定部８は、超音波センサＥＣＵ２内に設けられるものに限らず、車両制御部１３側にあるものでもよい。また、超音波センサ部３および超音波センサＥＣＵ２が一体型となったものでもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１      物体検出装置
３      超音波センサ部
５      測距処理部
６      追尾処理部
７      オフセット量算出部
８      制御対象判定部
１０    移動距離取得部
１２    車速センサ
１５    静止物判定部
２１    送信パルス
２２    受信パルス
３１    自車
３３    対象物
４１    前回対象物
４２    今回対象物
１００  旋回半径取得部
【図１】
2016065733.tif 000011
【図２】
2016065733.tif 000012
【図３】
2016065733.tif 000013
【図４】
2016065733.tif 000014
【図５】
2016065733.tif 000015
【図６】
2016065733.tif 000016
【図７】
2016065733.tif 000017
【図８】
2016065733.tif 000018
【図９】
2016065733.tif 000019
【図１０】
2016065733.tif 000020
【図１１】
2016065733.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月16日(2015.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る物体検出装置は、移動体に搭載され、移動体の進行方向における対象物の位置情報を検出するものであって、送信信号を送信するとともにこの送信信号に対する対象物からの反射信号を受信して、反射信号に基づく検出信号を出力する単一の送受信部と、検出信号を入力として、移動体に対する対象物の相対距離を測定する測距処理部と、速度検出部で検出された移動体の走行速度に基づき、第１時刻および第１時刻から後の第２時刻間の移動体の移動距離を取得する移動距離取得部と、送受信部を通り進行方向に延伸する送受信部中心軸に垂直な面上に描かれ、この送受信部中心軸を中心とし、オフセット量を半径とする円の円弧上のいずれかの位置に存在する対象物に対して、測距処理部で得られた第１時刻における相対距離および第２時刻における相対距離ならびに移動距離取得部で得られた移動距離を入力として、送受信部中心軸から対象物までの最短距離となる対象物のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、を備え、移動体は車両であるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、前記移動体の進行方向における対象物の位置情報を検出する物体検出装置であって、
送信信号を送信するとともに前記送信信号に対する前記対象物からの反射信号を受信して、前記反射信号に基づく検出信号を出力する単一の送受信部と、
前記検出信号を入力として、前記移動体に対する前記対象物の相対距離を測定する測距処理部と、
速度検出部で検出された前記移動体の走行速度に基づき、第１時刻および前記第１時刻から後の第２時刻間の前記移動体の移動距離を取得する移動距離取得部と、
前記送受信部を通り前記進行方向に延伸する送受信部中心軸に垂直な面上に描かれ、この送受信部中心軸を中心とし、オフセット量を半径とする円の円弧上のいずれかの位置に存在する前記対象物に対して、前記測距処理部で得られた前記第１時刻における前記相対距離および前記第２時刻における前記相対距離ならびに前記移動距離取得部で得られた前記移動距離を入力として、前記送受信部中心軸から前記対象物までの最短距離となる前記オフセット量を算出するオフセット量算出部と、を備え、
前記移動体は車両である
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記オフセット量算出部は、前記送受信部の位置を基点として、前記基点ならびに前記対象物の前記第１時刻における前記基点に対する相対位置および前記第２時刻における前記基点に対する相対位置を互いに結ぶ線分からなる三角形の内角を、三辺測量の原理により算出し、前記内角に基づいて前記オフセット量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記測距処理部で測定された複数の前記対象物の前記相対距離が複数の測定周期に亘って入力され、時系列で相関がある前記相対距離を同一の前記対象物の前記相対距離であると判定する追尾処理部、を備え、
前記オフセット量算出部は、前記追尾処理判定部の判定結果に基づき、前記同一の対象物の相対距離から前記オフセット量を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記対象物が静止物であるか否かを判定する静止物判定部と、
前記対象物が静止物であった場合に、前記オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出された前記オフセット量に基づき、前記対象物が前記移動体との衝突の恐れのある制御対象であるか否かを判定する制御対象判定部と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記制御対象判定部は、
前記オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出された前記オフセット量をオフセット量算出値履歴として記憶し、
前記移動体と前記対象物との衝突可能性に基づいて、前記オフセット量算出値履歴から抽出された複数の前記オフセット量の中から所定回数以上、前記オフセット量が所定の範囲内にあるとき、前記制御対象と判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記制御対象判定部は、
前記オフセット量算出部によって複数の測定周期に亘って算出された前記オフセット量をオフセット量算出値履歴として記憶し、
前記移動体と前記対象物との衝突可能性に基づいて、前記オフセット量算出値履歴から抽出された複数の前記オフセット量について平均化処理を行うことでオフセット量平均値を算出し、前記オフセット量平均値が所定の範囲内にあるとき、前記制御対象と判定することを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記制御対象判定部は、
前記移動体と前記対象物との衝突可能性に基づいて、測定周期毎の前記オフセット量について平滑化処理を行うことでオフセット量平滑値を算出し、前記オフセット量平滑値が所定の範囲内にあるとき、前記制御対象と判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記移動体の旋回半径を取得する旋回半径取得部を備え、
前記オフセット量算出部は、前記旋回半径取得部から得られた前記旋回半径に基づき、前記オフセット量を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記オフセット量算出部は、
算出される前記オフセット量の誤差許容度に基づいて、前記旋回半径取得部から得られた前記旋回半径が所定の閾値より大きいときにのみ前記オフセット量を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の物体検出装置。
【請求項１０】
前記送受信部は、超音波パルスを前記送信信号として送信する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の物体検出装置。