(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト車用の標的車位置感知装置であって、
ホスト車（１）の前方における道路の少なくとも一部分の像を取得し得るようにされた像取得手段（１００）を有する車線検出装置と、
ホスト車に対する予測された走行路を推定し得るようにされた走行路推定手段と、
ホスト車の前方における道路上にある標的車（２）の位置を識別し得るようにされ、該位置がホスト車からの標的車の距離を表わすようにした、標的車検出装置（１０３）と、
ホスト車が予測された走行路に沿って標的車までの垂直方向距離だけ走行したときホスト車が位置するであろう標的車線を決定し得るようにされた第一のデータ処理手段（１０４）と、
標的車検出装置によって決定された標的車の横方向位置を前記標的車線の横方向位置と比較し、標的車の実際の位置の処理した推定値を提供し得るようにされた第二の処理手段（１０４）とを備え、
前記推定値が、ホスト車が予測された走行路に沿って標的車までの垂直方向距離だけ走行したとき同一の車線内に標的車があるか否かの標識を備える標的車位置感知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、車線検出装置の像取得手段が、ホスト車の正面における道路の領域の２次元的像を発生させ得るようにされたビデオカメラを備える、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、像処理装置の出力が、識別された車線に対するホスト車の位置及びその進行方向を含む情報も備える、装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の装置において、ホスト車から標的車までの距離における車線の境界情報により走行路推定手段によって推定された走行路を予測することにより、第一のデータ処理手段が、ホスト車が標的車までの距離を走行したとき、ホスト車が占める車線を決定し得るようにされた、装置。
【請求項５】
請求項２から４の何れか１つに記載の装置において、走行路推定手段が、ホスト車の進行方向に基づいて走行路を予測することによりその走行路を推定することができるようにした、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、処理後の像がホスト車が車線の或側（左側又は右側）に向けて進み且つ、道路に対して該或側に進行していることを示すならば、走行路推定手段が、ホスト車の走行路がその車線内に短時間維持されるが、間もなく該或側の異なる車線に変更されることを予測し得るようにされた、装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１つに記載の装置において、走行路推定手段が、ホスト車の偏揺れ量を推定し、ホスト車が走行する走行路の曲率半径の測定値を提供し得るようにされた偏揺れセンサを含むようにした、装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１つに記載の装置において、標的車検出装置が、ホスト車の正面側にて外方に信号を放出する放出機と、ホスト車の正面側の標的車から反射された放出した信号の一部分を受け取り得るようにされた受信機と、ホスト車と標的車との間の距離を決定し得るようにされた標的車処理手段とを備えるようにした、装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、車用の感知装置の改良に関する。本発明は、ホスト車用の標的物の位置感知装置であって、ホスト車の予測された走行路に対する標的物（標的車又はその他の）の位置を推定し得るようにされた、感知装置に関するが、これにのみ限定されるものではない。更なる側面において、本発明は、かかる装置を内蔵する順応型巡航制御システムを提供する。
【０００２】
近年、改良されたセンサが登場し且つ処理能力が増大していることは、自動車の制御システムを著しく改良するに到っている。車の安全性の向上は、商業的にほぼ受け入れられる開発を推進している。最新の進歩の一例は、ＡＣＣと称されることが多い、車用の順応型巡航制御装置を提供することである。
【０００３】
現在のＡＣＣシステムは、ホスト車の前方にて走行路上に位置する標的物（他の車及び障害物）の存在を検出する位置センサの周りに構築されている。検出は、典型的に、ホスト車の正面側に取り付けられた１つ又は２つ以上のレーダ又はライダー（ｌｉｄａｒ）利用センサを使用して行われる。これらのセンサは、ホスト車に対する検出された標的物の位置を識別し且つ、情報をプロセッサに供給する。該プロセッサは、標的物がホスト車の予測された走行路内に位置するかどうかを決定する。
【０００４】
ＡＣＣシステムにおいて、該システムは、道路に沿ってホスト車の前方を走行する標的車を探知し、該標的車に自動的に追随する。このことは、車の隊列がドライバによる介入を殆ど又は全く必要とせずに、道路に沿って互いに安全に追随することを許容する。この場合、明らかな理由のため、ホスト車と同一車線にある標的車のみが追随されることが重要である。このことは、かかるシステムが最も有益であると考えられる平行な多数の車線を有する自動車走行路にて特にそうである。
【０００５】
高信頼性のＡＣＣシステムの設計に内在する幾つかの問題点がある。
ホスト車が直線走行路に沿って走行しているとき、実施は簡単である。車の直前の標的車のみを追跡すればよい。道走行路がカーブしているならば、問題は、軽微なものどころではなくなる。
【０００６】
第一世代のＡＣＣシステムにおいて、先行する標的車が走行している車線を識別することは、標的車の位置を検出するレーダとホスト車に配置された偏揺れセンサとを組み合わせて使用し、ホスト車の軌跡すなわち予測された走行路を決定することにより行われている。偏揺れセンサの出力は、車の予測された走行路の半径、すなわち、測定される瞬間にホスト車が走行する半径を決定することを可能にする。次に、走行路の曲率を車の正面側に予測し、予測された走行路上に位置する標的車の追跡が行われる。
【０００７】
しかし、瞬間的な位置の予測は、ホスト車及び標的車が同一半径の走行路に沿って走行するときにのみ正確であるから、これらのシステムの性能は制限される。また、偏揺れセンサから得られる情報は典型的に、低品質であり、その結果、システムの信頼性は劣る。このことは、予測された走行路にエラーを生じさせる可能性がある。
【０００８】
本発明の１つの目的は、従来技術の問題点の幾つかを緩和することである。
本発明の第一の側面によれば、本発明は、ホスト車用の標的車位置感知装置であって、ホスト車の前方における道路の少なくとも一部分の像を取得し得るようにされた像取得手段を有する車線検出装置と、
ホスト車に対する予測された走行路を推定し得るようにされた走行路推定手段と、
ホスト車の前方における道路上にある標的車の位置を識別し得るようにされ、該位置がホスト車からの標的車の距離を表わすようにした、標的車検出装置と、
ホスト車が予測された走行路に沿って標的車までの距離だけ走行したとき、ホスト車が位置するであろう標的車線を決定し得るようにされた第一のデータ処理手段と、
標的車検出装置によって決定された標的車の位置を標的車線の位置と比較し、標的車の実際の位置の処理した推定値を提供し得るようにされた第二の処理手段とを備える、ホスト車用標的車位置感知装置を提供する。
【０００９】
このように、本発明は、車線検出装置からの情報及び標的車位置検出装置からの情報を組み合わせ又は融合させて標的車の位置を確実に決定することを可能にする。
車線検出を使用することは、標的車及びホスト車の位置を推定するため、実際の識別された車線の情報を使用することにより、偏揺れセンサから得られた予測された走行路の情報を不要にする。
【００１０】
処理後の推定値は、標的車の箇所にあるとき、ホスト車が予測される車線と同一の車線内に標的車があるか否かの標識を備えることができる。車線検出装置の像取得手段は、ホスト車の正面における道路の領域の少なくとも１つの２次元的像を発生させ得るようにされたビデオカメラを備えることができる。車が道路に沿って走行するとき、多くの像を、ある時間に亙って連続的に取得することができる。
【００１１】
取得した像は、像処理装置に送ることができる。
【００１２】
像処理装置は、１つ又は２つ以上の像処理アルゴリズムを使用して識別された道路の情報を処理し得るようにすることができる。
第一の段階において、像処理手段は、車線の境界に相応する直線又はカーブを検出するため端縁検出アルゴリズムを適用し得るようにすることができる。像処理装置は、逆透視アルゴリズムのような、変換アルゴリズムを更に含み、像平面からの車線境界の端縁の検出点を現実の平面に変換することができる。
【００１３】
像処理装置はまた、処理後の像の各々にて車線の走行路を識別するため再帰最小二乗法技術を採用することができる追跡アルゴリズムを含むことも可能である。
像処理装置の出力は、第一のデータ処理手段に送られる車線のトポグラフィを表わすデータを備えている。該出力は、識別された車線に対するホスト車の位置及びその進行方向を含む情報を備えることもできる。
【００１４】
第一のデータ処理手段は、幾つかの可能な仕方にて標的車線を決定することができる。しかし、これが実現可能である前に、車の走行路推定手段は車に対する予測された走行路を決定しなければならない。
【００１５】
走行路推定手段は、走行することが予想される走行路の曲率を幾つかの方法により決定することができる。例えば、ホスト車が現在走行する車線を決定するため車線情報を使用することができ、また、ホスト車がその車線を維持するものと想定することができる。このように、予測された走行路は車線走行路に相応することができる。その車線と同一の曲率を有すると想定されよう。
【００１６】
ホスト車が、標的車に到達する前に車線を変更する状況に相応するため、車走行路推定手段はホスト車の進行方向に基づいて走行路を予測することによりその走行路を推定することができる。このことは、車線走行路と一致するが、実際には車線の方位と独立的である。
【００１７】
別の仕組みにおいて、処理後の像がホスト車が車線の左側に向けて進み且つ、道路に対して左方向に進行していることを示すならば、走行路推定手段は、ホスト車の走行路がその車線を短時間維持するが、間もなく左方向に異なる車線に変更されるものと予測することができる。右方向への変更に対しても同様の推定を為すことができる。
【００１８】
更なる代替例として又は更に加えて、車走行路推定手段は、ホスト車の偏揺れ量を推定し、ホスト車が走行する走行路の曲率半径の測定値を提供する偏揺れセンサを含むことができる。このセンサは、取得した像から得られたホスト車の進行方向と組み合わせることができる。
【００１９】
次に、ホスト車から標的車までの距離における車線の境界情報により走行路推定手段によって推定された走行路を予測することにより、第一のデータ処理手段は、ホスト車が標的車までの距離を走行したとき、ホスト車が占める車線を決定することができる。次に、予測された走行路を検出された車線境界に合わせることによりホスト車が適宜な車線内にあるようにすることができる。
【００２０】
標的車検出装置は、ホスト車の正面側にて外方に信号を放出する放出機と、ホスト車の正面側の標的車から反射された放出した信号の一部分を受け取り得るようにされた受信機と、ホスト車と標的車との間の距離を決定し得るようにされた標的車処理手段とを備えることができる。
【００２１】
放出機及び受信機は、レーダ信号又はライダー信号を放出し且つ受信することが好ましい。勿論、所望であるならば、この適用例にてその他の距離探知技術を採用することができる。ホスト車と標的車（又は物）との間の距離は、信号が放出されるときからその信号の反射された部分を受け取る迄、信号が伝わる時間に基づいて処理手段によって決定することができる。
【００２２】
標的車（標的物）の位置を識別する装置を提供することは、多くの型式の車制御システムの一部分として使用することができる。
このように、第二の側面によれば、本発明は、ホスト車用の順応型巡航制御システムであって、
公道における標的車（又は標的物）の位置を推定し得るようにされた、本発明の第一の側面による感知装置と、
ホスト車のステアリングシステムに付与されたとき、ホスト車が標的車を追跡し得るようにホスト車の方向を制御することに役立つステアリング偏倚信号を発生させ得るようにされた信号発生手段とを備える、順応型巡航制御システムを提供する。
【００２３】
信号発生手段は、ホスト車のブレーキシステム又はスロットル制御システムに付与されたとき、ホスト車が標的車の後方に所定の距離を維持するようにする少なくとも１つの車速度制御信号を更に発生させることができる。
【００２４】
ホスト車のステアリング及び又はブレーキ及び／又はスロットル信号は、感知装置によって決定された標的車位置の推定値に応答して発生させることができる。ホスト車の予測された走行路を占める、すなわち同一の車線にある標的車に対してのみ制御信号を発生させること
が可能である。
【００２５】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の１つの実施の形態について単に一例としてのみ説明する。
上述したように、車の予測された走行路に対する曲率を予測するための従来技術の方策は、車の速度の測定値と共に、偏揺れ量測定値を採用している。
【００２６】
この方策は、ＡＣＣが作動することが期待される大部分の道路の状況に対し十分である。しかし、道路環境の複雑さが増すに伴い、不正確な「標的」が選ばれる結果となる可能性がある。我々は、「標的」によって、ホスト車の走行路内にある標的車又は物の何れかを意味する。これらの複雑な状況は、典型的に、添付図面の図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）にそれぞれ示したように、曲がりの入口及び出口にて且つ、車線変更の間に遭遇する。図面の各々において、ホスト車は、参照番号１で示し、また、標的車は参照番号２で示してある。破線３は、ホスト車の予測された走行路を示し、実線４ａ、４ｂは道路縁表示ライン、破線５は車線境界表示ラインを示す。
【００２７】
本発明のシステムは、ホスト車に対する車線境界の位置を検出するため像取得装置を提供することにより従来の技術を改良するものである。これは、車線境界に対するホスト車の位置、車線幅及び車線に対するホスト車の進行方向に関する情報を決定し、ホスト車に対する予測された走行路を推定するために使用することができる。
【００２８】
このシステムを具体化するために必要とされる装置は、添付図面の図６に示されている。その最も簡単な形態において、該システムは、ホスト車１０１の正面側に取り付けられたビデオカメラ１００と、像処理ボードとを備えている。像処理ボードは、カメラからリアルタイムにて像（後述の車線検出システムで採用される）を取得する。物（標的車）を識別し且つ、ホスト車１０１からの予測された物（標的車）の距離をホスト車に対する物（標的車）の方位と共に決定することを許容するレーダ又はライダー型センサ１０３が車１０１の正面側に取り付けられている。レーダセンサ１０３及び像処理ボード１０２の出力は、車内に配置されたデータプロセッサ１０４に送られ、該データプロセッサ１０４は、添付図面の図５の全体的なフロー図に示すように、像及び物（標的車）の検出データを組み合わせ又は融合させる。
【００２９】
車線検出システム内で採用されるデータプロセッサの実行ソフトウェアアルゴリズムは、次のものを備えている。すなわち、
・直線及びカーブを識別するため好ましくは縁検出アルゴリズムを使用して、取得した像から車線表示ラインを抽出するための特徴点検出ルーチンと、
・像の平面からの像中における縁検出点を現実の平面に変換する変換アルゴリズムとである。この変換は次式（以下の等式１）で表わすことのできる逆透視変換に略基づく。
【００３０】
ｈＸ                        ｆｈ
ｘ＝―――――    及び      ｚ＝―――――    （１）
Ｈ−Ｙ                      Ｈ−Ｙ
ここで、Ｘ及びＹは、取得した像の基線の中心を基準とする像座標、Ｈは水平座標、ｆは、像取得カメラの焦点距離、ｈは、地面からのカメラの高さ、ｘ、ｚは、現実の座標である。ｚ座標は、ホスト車の前方における現実の距離を表わす。
【００３１】
追跡アルゴリズムは、車線モデルのパラメータを推定するとき、適応させた再帰最小二乗法技術を使用する。この車線モデルは、第二順位の関係を有しており且つ、次（以下の等式２）のように表わすことができる。
【００３２】
ｘ＝ｃ1＋ｃ2ｚ＋ｃ3ｚ2                        （２）
ここで、ｃ1は、左側／右側車線表示ラインの偏位に相応し、ｃ2は、車線の進行角度であり、ｃ3は、車線の曲率の２倍である。
【００３３】
これらのアルゴリズムを取得した像に付与した後（又はその他の処理後）のデータプロセッサからの出力は、データバスを介して二次的データ処理装置に伝送される。このデータは、ホスト車が走行する道路を完全に説明し且つ、次のパラメータを含む。
道路の曲率
これは、前方の道路のプレビューを提供し、曲がりに入り且つ曲がりから出るとき、標的車が正確に位置するようにする上で重要である。
車線の偏位
左及び右方向偏位は、車線の幅及び車の車線位置を計算することを許容する。車線幅は、車線毎に（例えば、米国の公道及び道路工作物）著しく相違する可能性がある。車線内の車の位置を使用してドライバが車線を変更しようとしているか否かを決定することができる。
進行角度
これは、車の車線位置と共に使用して、ドライバの車線ステアリング意図を予測することができる。
確信度
車線パラメータ推定の確信度もまた、計算され且つ、バスを介して二次的プロセッサに伝送される。この計算は、パラメータの推定と関係した変数に基づく。車線表示ラインが劣化し、又は、道路のレイアウトが極めて複雑である場合、この確信度は特に重要である。低確信度が示されるならば、システムは、標的を選ぶため１つの代替的な方策に切り換えることができる。
【００３４】
二次的プロセッサは、道路の上述のパラメータを示すデータをリアルタイムにてホスト車の識別センサから得られた標的車の検出データと共に融合させる。該二次的プロセッサをＡＣＣ又はその他のドライバ支援システムと一体化することができる。
【００３５】
２つの型式のデータを融合させることは、添付図面の図２を参照することにより最も良く理解できる。このことは、ホスト車がカーブを曲がる時の非典型的な状況を示す。角度近似法を使用すれば、標的車の情報を車線の曲率の情報と組み合わせ、より優れた標的車位置探知とすることが可能である。
【００３６】
標的車位置探知に必要とされる情報は、ホスト車から検出された標的車までの距離（ｒ）及び横方向距離である。これらのパラメータを使用すれば、ホスト車の中心における垂直方向距離ｐ（ｍ）は、次のように（等式３に従って）計算することができる。
【００３７】
ｐ＝√（ｒ2−ｄ2）
標的車の左側及び右側車線表示ラインｘ1及びｘrは、等式３を使用して決定された距離を使用して左及び右側車線表示ラインに対しそれぞれ等式２を適用することにより計算される。
【００３８】
ｘr及びｘ1の値を使用すれば、予測されたホスト車の中心（予測された経路を使用して）からの標的車の偏位位置は、横方向距離及び左側並びに右側標的車線表示ラインｘL及びｘRにて計算することができる。次に、標的車が正確な車線内にあるようにすることができる。
【００３９】
前段にて説明したこの技術は、ホスト車がその予測された走行路に沿って同一の車線を維持するものと想定した場合を取り扱うものである。ホスト車の予測された走行路がホスト車を異なる車線に移動させるならば、２つの可能な方法の一方又は双方を適用することができる。
【００４０】
第一の方法（添付図面の図３のフロー図に図示）において、追加的な情報は、ホスト車の偏揺れ量を測定する偏揺れセンサから得られる。この情報はホスト車に対する曲率半径を決定するために使用される。この情報により、標的車距離が予測され、この走行路と標的車距離における予測された車線表示ラインとの交点を使用してホスト車が位置するであろう車線を決定する。次に、レーダデータと比較して上記の段におけるようにこの選んだ車線を使用して標的車に対する正確な車線を選ぶ。
【００４１】
添付図面の図４のフロー図に示した第二の方法において、像が取得されるとき、車線の境界に対する車の進行角度を使用することができる。この場合にも、この像は、標的車の距離にて車線境界を予測しホスト車が位置するであろう車線を決定することができる。
【００４２】
第一の方法により、許容可能な精度とするためには高品質の偏揺れ信号が必要とされる。全体として、手頃な偏揺れセンサは、ノイズ及びドリフトの問題点があるため、この精度を提供することができない。更に、かかるセンサはドライバに起因する乱れに対して敏感であり、カーブに対する反応が遅く且つカーブから出た後、回復が遅い。
【００４３】
これに反して、ビデオ情報は、ドライバによる乱れに影響される程度が少なく、このため、幾つかの適用例において、第一の方法よりも第二の方法を適用する方が好ましい。しかし、その双方の方法が本発明の範囲に属する。
【００４４】
要するに、本発明は、実際の標的車位置の情報をビデオカメラから得られた車線表示ラインのデータと組み合わせることにより、ホスト車の走行路内の標的車の位置をより正確に推定することを可能にするものであることが理解されよう。このビデオ情報はホスト車が標的車の位置に到達するとき、ホスト車が位置するであろうと予想される車線を推定することを可能にする。この車線に対する車線表示ラインを測定された標的車の位置と比較すれば、標的車が位置する実際の車線を推定することができる。
【００４５】
標的車の位置を識別することは、順応型巡航制御装置のような広範囲の運転支援システム内に装置を組み込むことを許容することも理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ホスト車が（ａ）カーブに入るとき、（ｂ）カーブから出るとき、（ｃ）車線を変更するときの標的車とホスト車との間の関係を示す図である。
【図２】ホスト車と標的車との間の関係を示す簡単な幾何学的図である。
【図３】ホスト車に対する標的車線の位置を推定する第一の方法を示すフロー図である。
【図４】ホスト車に対する標的車線の位置を推定する第二の方法を示すフロー図である。
【図５】標的車の位置を推定するとき、本発明のセンサ装置により具体化される方策の概略図を示すフロー図である。
【図６】本発明のシステムの構成要素の概略図である。
【図１ａ】
0004343536.tif 000002
【図１ｂ】
0004343536.tif 000003
【図１ｃ】
0004343536.tif 000004
【図２】
0004343536.tif 000005
【図３】
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【図４】
0004343536.tif 000007
【図５】
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【図６】
0004343536.tif 000009