物体検出装置
【課題】歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができる物体検出装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載されたカメラ１００によって撮像された画像に基づいて物体４０の種類を判定する物体種類判定部１０２と、車両に搭載された電磁波を送信するレーダ２０の受信信号に基づいて物体４０に関する情報を検出するレーダ物体検出部２１１と、前記レーダ２０を制御するレーダ制御部２００とを備え、レーダ制御部２００は、物体種類判定部１０２が判定した物体４０の種類に応じて、レーダ２０の距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御する。
【解決手段】車両に搭載されたカメラ１００によって撮像された画像に基づいて物体４０の種類を判定する物体種類判定部１０２と、車両に搭載された電磁波を送信するレーダ２０の受信信号に基づいて物体４０に関する情報を検出するレーダ物体検出部２１１と、前記レーダ２０を制御するレーダ制御部２００とを備え、レーダ制御部２００は、物体種類判定部１０２が判定した物体４０の種類に応じて、レーダ２０の距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の近辺に存在する物体を検出する物体検出装置に関し、特に、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であっても検出することができる物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されたレーダによって測定される自車と物体との相対距離、相対速度、水平方向角度、反射強度等の測定結果は、自車と自車の進行方向線上の前方車両との車間距離を一定に保つ車間距離制御システム、滞環境下で自車の進行方向線上の前方車両に追従走行を行う低車速追従走行システム、車間距離制御システムの機能を停止制御まで拡張した全車速域車間距離制御システム、自車の進行方向線上の前方車両に追突する可能性がある場合に自動的に緊急制動を行い、追突被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステム等で、ドライバの運転負荷軽減、利便性向上、危険に対する注意喚起、事故回避／被害軽減等を狙った走行支援システムに活用されている。一般的にレーダは、画像センサと比べて物体との相対距離、相対速度を測定することに優れている。
【０００３】
又、車両に搭載されたカメラ等の画像センサによって測定される自車の前方車線、物体の種類、自車と物体との相対距離、水平方向角度などの測定結果は、車線内の自車の走行を維持支援するように自動的に操舵を制御する車線維持支援システム、夜間走行時に前方の歩行者に対するドライバの認知を支援する歩行者認知支援システム、自車線上の物体に追突する可能性がある場合に自動的に緊急制動を行い追突被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステム等の走行支援システムで活用されている。一般的に画像センサは、レーダと比べて物体の種類を測定することに優れている。
【０００４】
更に、前述のレーダ及び画像センサを組み合わせた歩行者検出技術が知られている。例えば、特許文献１には、カメラ画像にて判定した物体種類に対応付けたレーダ検出用閾値を選択し、選択した閾値を用いてレーダ検出を実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体を検出するために、特許文献１に開示された技術を用いて、レーダ検出用の閾値を車両検出用から歩行者検出用に低くすると、ノイズ等により本来検出すべきではない物体が偽像として発生する恐れがある。
【０００７】
又、自車の前方に、レーダの送信信号に対する反射強度が低い歩行者等の低反射物体と反射強度が高い車両等の高反射物体が存在する場合、低反射物体の反射強度は、高反射物体の反射強度に吸収されて埋もれてしまい、レーダ検出用閾値を反射強度が低い歩行者等の低反射物体用の閾値とした場合でも、歩行者のような低反射物体を検出し難くなる課題もある。
【０００８】
この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができ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】
【０００９】
この発明による物体検出装置は、車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、前記車両に搭載された電磁波を送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、前記レーダを制御するレーダ制御部とを備え、前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御することを特徴とするものである。
【００１０】
又、この発明による物体検出装置は、車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、前記車両に搭載されたレーザを送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、前記レーダを制御するレーダ制御部とを備え、前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの照射角度単位と、照射出力と、のうち少なくとも一つを制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による物体検出装置によれば、電磁波を送信するレーダを制御するレーダ制御部は、物体種類判定部が判定した物体の種類に応じて、レーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御するように構成されているので、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができる。
【００１２】
又、この発明による物体検出装置によれば、レーザを送信するレーダを制御するレーダ制御部は、物体種類判定部が判定した物体の種類に応じて、レーダの照射角度単位と、照射出力とのうち少なくとも一つを制御するように構成されているので、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による物体検出装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による物体検出装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２による物体検出装置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２による物体検出装置を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３による物体検出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係る物体検出装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による物体検出装置を示すブロック図である。図１に於いて、車両に設けられた物体検出装置１は、画像センサ１０と、電磁波を照射すると共にその反射波を受信するレーダ２０とを備えている。車両に設けられた車両制御部３０は、レーダ物体検出部２１１により検出した物体４０のデータに基づいて車両を制御する。
【００１６】
画像センサ１０は、カメラ１００と、カメラ物体検出部１０１と、物体種類判定部１０２とを備える。カメラ１００は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Devices)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子で構成され、車両前方の画像を撮像し、その画像の画像データをカメラ物体検出部１０１に出力する。尚、カメラ１００として、複数のカメラを組み合わせた構成されたステレオカメラや赤外線カメラを用いてもよい。
【００１７】
カメラ物体検出部１０１と物体種類判定部１０２は、汎用のＣＰＵ(Central Processing Unit)等で構成される。カメラ物体検出部１０１は、カメラ１００により撮像された画像データを画像処理して物体４０を検出し、検出した物体４０の車両からのおおよその距離等のデータを物体種類判定部１０２に出力する。物体種類判定部１０２は、パターンマッチング手法等により物体４０の種類を判定する。物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類(歩行者等)は、車両から物体４０までのおおよその距離と共に、後述するレーダ制御部２００に出力される。
【００１８】
レーダ２０は、レーダ制御部２００、制御電圧発生器２０１、電圧制御発振器であるＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator)２０２、分配器２０３、送信アンプ２０４、電磁波を送信する送信アンテナ２０５、受信アンテナ２０６、ミキサ２０７、受信アンプ２０８、Ａ／Ｄコンバータ２０９、高速フーリエ変換器であるＦＦＴ(Fast Fourier Transform）２１０、及びレーダ物体検出部２１１を備えている。レーダ２０のレーダ方式は、ミリ波を用いたＦＭＣＷ(Frequency Modulation Continuous Wave)方式としている。又、レーダ制御部２００とレーダ物体検出部２１１は、専用のロジック回路や、汎用のＣＰＵ、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)内のプログラム、或いは両者の組み合わせにより構成されている。
【００１９】
レーダ２０は、物体４０の種類に応じて、レーダ制御部２００によりレーダ検出モードを切り替えるように構成されている。具体的には、レーダ制御部２００は、物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類が歩行者である場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを歩行者検出モードとし、物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類が歩行者以外である場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを通常モードに切り替える。
【００２０】
尚、以下の説明では、物体４０の種類が歩行者か歩行者以外かに応じて、レーダ検出モードを切り替える場合について説明するが、物体４０の種類が3種類以上である場合には、夫々の物体４０の種類に応じて、レーダ検出モードを切り替えるようにしても良い。
【００２１】
ここで、前述の歩行者検出モードについて詳細に説明する。この発明の実施の形態１に於ける物体検出装置に於いて、歩行者検出モードは、下記の態様（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちの少なくとも1つの態様の実施により実行される。
（ａ）通常モードに比べて、レーダ２０の距離分解能と速度分解能と角度分解能とのうちの少なくとも１つを高くする。
（ｂ）通常モードに比べて、送信電力や受信ゲインを大きくする。
（ｃ）通常モードに比べて、送信アンテナ２０５を高ゲインアンテナに切り替える。
【００２２】
先ず、前述の歩行者検出モードの態様（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうち、態様（ａ）に於けるレーダ２０の距離分解能と、速度分解能を高くすること、により実行される歩行者検出モードについて説明する。図２は、この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する波形図である。ＦＭＣＷ方式のレーダ２０は、図２に示すように、レーダから送信する送信信号の周波数を線型に増加と減少を繰り返すように変調し、この変調された送信信号を物体に対して送受信して物体を検出する。ここで、ｃを光速、λを送信信号の波長、ΔＦを送信信号の変調周波数幅、Ｔｍを送信信号の繰返し周期であるとすると、レーダ２０の距離分解能ΔＲと速度分解能ΔＶは、下記の式（１）及び（２）により表される。
【数１】
【００２３】
式（１）から、変調周波数幅ΔＦを大きくすればレーダ２０の距離分解能ΔＲが高くなることが分かる。又、式（２）から、送信信号の繰り返し周期Ｔｍを大きくすればレーダ２０の速度分解能ΔＶが高くなることが分かる。従って、距離分解能ΔＲを高くして歩行者検出モードとする場合は、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、物体４０と車両との間のおおよその距離に基づいてレーダ２０の制御電圧発生器２０１の変調周波数幅ΔＦを拡大する。又、距離分解能ΔＶを高くして歩行者検出モードとする場合は、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、物体４０に対する車両のおおよその速度に基づいてレーダ２０の制御電圧発生器２０１の繰り返し周期Ｔｍを拡大する。
【００２４】
これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な分解能に高め、レーダから送信されたビームに対して反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が混在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することができる。
【００２５】
ここで、図２に示すレーダ２０からの送信信号の周波数の上昇区間Ａのビート周波数スペクトルのピーク周波数をｆｂｕ、下降区間Ｂのビート周波数スペクトルのピーク周波数をｆｂｄとすると、物体４０の最大検出距離Ｒｍａｘは、下記の式（３）により表される。
【数２】
【００２６】
式（３）に示すように、物体４０の最大検出距離Ｒｍａｘは、変調周波数幅ΔＦ、繰返し周期Ｔｍに伴って変化することになるので、歩行者検出モードでのみ、歩行者のおおよその距離に基づいて、変調周波数幅ΔＦ、繰返し周期Ｔｍを拡大するのである。
【００２７】
次に、前述の態様（ａ）に於ける、角度分解能を高くすることにより実施する歩行者検出モードについて説明する。アンテナ素子を2次元に配列して構成されるアレイ状のアンテナ素子をレーダに使用する場合、使用するアンテナ素子の数に応じてビーム幅は変化する。図３は、この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する説明図であり、（Ａ）は使用するアンテナ素子数を多くした場合、（Ｂ）は使用するアンテナ素子数を少なくした場合、を示す。
【００２８】
図３の（Ａ）に示すように、使用するアンテナ素子数を多くすれば（素子数：Ｎｔ）、ビーム幅は細く形成され、図３の（Ｂ）に示すように、使用するアンテナ素子数を少なくすれば（素子数：Ｎｆ、［Ｎｆ＜Ｎｔ］）すれば、ビーム幅は太く形成される。従って、ビーム幅を細く形成する場合、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、レーダ２０の送信アンテナ２０５として使用するアンテナ素子数を多くする。これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な分解能に高め、歩行者を検出することが出来る。ただし、ビーム幅を細く形成する場合、物体４０を検出可能な範囲(覆域)を通常モードと同一にするためには多くのビーム数が必要となり、処理時間がかさむので、歩行者検出モードでのみ、ビーム幅を細く形成することとする。
【００２９】
次に、前述の態様（ｂ）に於ける、送信電力や受信ゲインを大きくすることにより実施する歩行者検出モードについて説明する。送信電力を大きくする場合、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、レーダ２０の送信アンプ２０４の増幅率を増やす。これにより、送信アンテナ２０５から送信される送信信号の送信電力が通常モードのときよりも増大し、通常モードでは反射強度が低かった歩行者からの反射強度が増大し、確実に歩行者を検出することができる。又、レーダ２０の受信アンプ２０８の受信ゲインを大きくすることにより、受信アンテナ２０６が受信した歩行者からの反射信号の強度が増大し、確実に歩行者を検出することができる。尚、前述の送信電力の増大と、受信ゲインの増大とは、何れか一方を行なっても良く、同時に行ってもよい。
【００３０】
次に、前述の態様（ｃ）に於ける、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることによる歩行者検出モードについて説明する。送信アンテナ２０５を高ゲインアンテナに切り替える場合、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、レーダ２０の送信アンテナ２０５を高ゲインアンテナに切り替える。これにより、通常モードでは反射強度が低かった歩行者からの反射強度が増大し、確実に歩行者を検出することができる。尚、高ゲインアンテナは、予め、レーダ２０に搭載されているものとする。
【００３１】
尚、通常モードに比べて前述のレーダ２０の送信電力や受信ゲインを大きくする変更、及び送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える変更は、多数の物体を検出することが予想され、通常モードに比べて多くの処理時間が必要となるので、歩行者検出モードのみ変更することとする。
【００３２】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による物体検出装置に於いて、レーダ制御部２００により制御電圧発生器２０１に対して変調開始命令が出力されると、制御電圧発生器２０１により予め設定された２つの変調区間、例えば、図２に示す三角状の上昇区間Ａ／下降区間Ｂ、の制御電圧が電圧制御発振器としてのＶＣＯ２０２に印加され、ＶＣＯ２０２からは、制御電圧に従って変調区間毎に周波数変調された送信信号が出力される。
【００３３】
ＶＣＯ２０２からの送信信号は、分配器２０３を介してレーダ制御部２００により制御される送信アンプ２０４とミキサ２０７とに分配され、送信アンプ２０４により増幅して後、送信アンテナ２０５により物体４０に向けて送信信号Ｗ１が出射される。一方、物体４０により反射された反射信号Ｗ２は、受信アンテナ２０６により受信信号として受信され、ミキサ２０７により送信信号とミキシングされる。
【００３４】
これにより、ミキサ２０７からは、ビート信号が生成され、そのビート信号は、受信アンプ２０８で増幅された後、前述の上昇区間Ａ／下降区間Ｂの夫々について、Ａ／Ｄコンバータ２０９により各々ディジタルデータに変換される。
【００３５】
Ａ／Ｄコンバータ２０９により生成されたディジタルデータは、高速フーリエ変換器であるＦＦＴ２１０により、高速フーリエ変換を用いた周波数解析が施される。ＦＦＴ２１０により算出された周波数解析結果(ビート周波数スペクトル)は、上昇区間Ａ／下降区間Ｂの夫々について、レーダ物体検出部２１１に入力される。レーダ物体検出部２１１は、使用するレーダ方式や測角方式に対応するレーダ信号処理を実施して、物体４０までの相対距離、相対速度、反射強度、水平方向角度、種類などの測定結果を算出する。物体４０の測定結果は、車両制御部３０に出力され、走行支援システムで活用される。
【００３６】
次に、この発明の実施の形態１による物体検出装置の動作について、フローチャートを用いて詳細に説明する。図４は、この発明の実施の形態１による物体検出装置の処理内容を示すフローチャートである。図４に於いて、先ず、ステップＳ１０１では、画像センサ１０のカメラ物体検出部１０１は、カメラ１００が撮像した物体４０の画像データを画像処理し、物体４０の車両からのおおよその距離Ｒと種類Ｋ、及び物体の個数Ｎをカウントして物体種類判定部１０２に入力する。物体種類判定部１０２は、カメラ物体検出部１０１から入力されたこれ等のデータを記憶する。
【００３７】
次に、ステップＳ１０２に於いて、レーダ制御部２００は、歩行者検出フラグをＯＦＦに初期化する。
【００３８】
続いて、ステップＳ１０３に於いて、物体種類判定部１０２は、ステップＳ１０１にて記憶した物体の種類Ｋが歩行者であるか否かを、個数Ｎについて個々に判定し、車両から物体４０までのおおよその距離と共に、その判定結果をレーダ制御部２００に出力する。
【００３９】
ステップＳ１０３に於いて、物体４０の種類Ｋが歩行者であると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に進む。一方ステップＳ１０３において、物体４０の種類Kが歩行者でないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０５に進む。
【００４０】
ステップＳ１０４に進むと、レーダ制御部２００は、歩行者検出フラグをＯＮにして、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１でカウントした物体４０の個数Ｎ個分の処理が終了したか否かを判定する。
【００４１】
ステップＳ１０５に於いて、検出した全ての物体について処理が終了したと判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０６に進む。一方、ステップＳ１０５に於いて、処理が終了していないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０３に戻って、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０５の処理を繰り返し実行する。
【００４２】
次に、ステップＳ１０６に於いて、レーダ制御部２００は、歩行者検出フラグがONであるか否かを判定し、歩行者検出フラグがＯＮであると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に進む。一方、ステップＳ１０６に於いて、歩行者検出フラグがＯＮでないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０８に進む。
【００４３】
ステップＳ１０７に進むと、レーダ制御部２００は、レーダ検出モードを歩行者検出モードに切り替える。即ち、通常モードに比べて、距離分解能や速度分解能や角度分解能を高くする前述の態様１、若しくは、送信電力や受信ゲインを大きくする前述の態様２、若しくは、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える前述の態様３、の少なくとも１つを実施する。
【００４４】
一方、ステップＳ１０８に進むと、レーダ制御部２００は、レーダ検出モードを通常モードに切り替える。即ち、距離分解能や速度分解能や角度分解能、送信電力や受信ゲイン、送信アンテナを通常値にする。
【００４５】
次に、ステップＳ１０９に於いて、レーダ制御部２００は、ステップＳ１０７又はステップＳ１０８に於いて切り替えたレーダ検出モードに応じて、レーダ検出を実行する。
【００４６】
次に、ステップＳ１１０に於いて、レーダ物体検出部２１１は、物体４０の相対距離Ｒ、及び相対速度Ｖを、ＦＭＣＷ方式の原理に基づいて、角度θを例えばＤＢＦ(Digital Beam Forming)方式の原理に基づいて算出する。
【００４７】
最後に、ステップＳ１１１に於いて、レーダ２０は、検出した個々の物体４０について、車両との距離Ｒ、相対速度Ｖ、水平方向角度θ、種類Ｋ等の測定結果を車両制御部３０に出力する。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態１による物体検出装置によれば、物体の種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの距離分解能や速度分解能や角度分解能を高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することができ、又、送信電力や受信ゲインを大きくしたり、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。
【００４９】
実施の形態２．
前述の実施の形態１ではレーダ方式をＦＭＣＷ方式としていたが、実施の形態２は、レーダ方式をパルス方式とし、送信信号の切り替えをスイッチにより行うようにしたものである。
【００５０】
以下、この発明の実施の形態２による物体検出装置について、図を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２による物体検出装置を示すブロック図であり、実施の形態１と同一若しくは相当部分には同一符号を付してある。図６は、この発明の実施の形態２による物体検出装置を説明する説明図である。実施の形態２では、実施の形態１に対して距離分解能と速度分解能を高くする方法が異なるため、以下の説明では、距離分解能と速度分解能を高くする方法について説明する。その他は、実施の形態１の場合と同様である。
【００５１】
図５に於いて、レーダ２０は、レーダ方式としてパルス方式を用いている。スイッチ２１２は、分配器２０３と送信アンプ２０４との間に挿入されている。パルス方式のレーダ２０は、図６に示すように、パルス変調されたパルス信号を送信信号として物体４０に対して送受信し、物体４０を検出する。ここで、ｃを光速、λを波長、Ｔｗをパルス幅、Ｔｃをパルス観測時間とすると、距離分解能ΔＲと速度分解能ΔＶは、下記の式（４）、（５）により夫々表される。
【数３】
【００５２】
従って、距離分解能ΔＲ、又は速度分解能ΔＶを高くする場合、レーダ制御部２００は、物体４０と車両との間のおおよその距離に基づいて、レーダ２０の制御電圧発生器２０１を制御してパルス幅Ｔｗを縮小し、又は、パルス観測時間Ｔｃを拡大させる。これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な距離分解能ΔＲを高め、又は、速度分解能ΔＶを高め、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することができる。
【００５３】
ただし、パルス幅Ｔｗを縮小した場合、送信パワーが小さくなり、物体の最大検出距離が短くなる、又、パルス観測時間Ｔｃを拡大した場合、全体の処理時間が長くなるので、歩行者検出モードでのみ、歩行者のおおよその距離に基づいて、パルス幅Ｔｗを縮小したり、観測時間Ｔｃを拡大することとする。
【００５４】
尚、実施の形態２による物体検出装置の動作手順を示すフローチャートは、前述の図４のフローチャートと共通するので、その説明を省略する。
【００５５】
以上述べたように、この発明の実施の形態２による物体検出装置によれば、物体の種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と農地の少なくとも１つを高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することが出来る。又、レーダの送信電力や受信ゲインを大きくしたり、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、レーダをミリ波レーダにより構成していたが、実施の形態３では、レーダを送信するレーザレーダにより構成したものである。
【００５７】
以下、この発明の実施の形態３による物体検出装置について、図を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３による物体検出装置を示すブロック図であり、実施の形態１と同一若しくは相当部分には同一符号を付してある。図７に於いて、物体検出装置１は、画像センサ１０と、レーダ２０とから構成される。画像センサ１０は、カメラ１００と、カメラ物体検出部１０１と、物体種類判定部１０２とを備える。レーダ２０は、レーダ制御部２００と、発光部２１３と、受光部２１４と、レーダ物体検出部２１１とを備える。レーダ２０は、レーザレーダにより構成されている。３０は車両制御部、４０は物体である。
【００５８】
実施の形態３に於いて、画像センサ１０の構成及び動作は、実施の形態１の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００５９】
レーダ２０は、物体４０の種類に応じて、レーダ制御部２００によりレーダ検出モードを切り替える。具体的には、レーダ制御部２００は、物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類が歩行者の場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを歩行者検出モードに切り替え、歩行者以外の場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを通常モードに切り替える。
【００６０】
ここで、歩行者検出モードについて詳細に説明する。歩行者検出モードは、通常モードに比べて、レーダ２０の角度分解能を高くすること、照射出力を大きくすること、のうちの少なくとも1つを実施するレーダ検出モードである。
【００６１】
最初に角度分解能を高くする方法について説明する。角度分解能を高くするために、レーダ制御部２００は、レーダ２０の発光部２１３を制御して、レーザを照射するための駆動角度の刻み、即ち照射角度単位を小さくする。これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な分解能に高め、歩行者を検出することが出来る。但し、駆動角度の刻みを小さくする場合、物体を検出可能な範囲（覆域）を通常モードと同一にするためには多くの時間が必要となるので、歩行者検出モードでのみ、駆動角度の刻みを小さくすることとする。
【００６２】
次に照射出力を大きくする方法について説明する。照射出力を大きくするために、レーダ制御部２００は、レーダ２０の発光部２１３の増幅率を増やす。これにより、通常モードでは反射強度が低い歩行者を検出可能にする。但し、照射出力を大きくする場合、多くの物体を検出することが予想され、通常モードに比べて多くの処理時間が必要となるので、歩行者検出モードのみ変更することとする。
【００６３】
レーダ制御部２００により発光部２１３に対して照射命令が出力されると、発光部２１３からは、レーザが送信信号L１として出射される。一方、物体４０で反射されたレーザL２は、受光部２１４により受信信号として受信され、レーダ物体検出部２１１に入力される。レーダ物体検出部２１１は、レーダ信号処理を実施して、物体４０までの相対距離、相対速度、反射強度、水平方向角度、種類などの測定結果を算出する。レーダ物体検出部２１１により算出された物体４０の測定結果は、車両制御部３０に出力され、走行支援システムに於いて活用される。
【００６４】
尚、実施の形態３による物体検出装置の動作手順を示すフローチャートは、前述の図４のフローチャートと共通するので、その説明を省略する。
【００６５】
以上のように、この発明の実施の形態３による物体検出装置によれば、物体の種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの角度分解能を高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することが出来る。又、レーザ出力大きくすることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。
【００６６】
尚、前述の実施の形態１、２では、物体４０の距離Ｒ及び相対速度Ｖを検出するレーダ方式として、ＦＭＣＷ方式やパルス方式を用いた場合を例示したが、ＦＭＣＷ方式の送信信号をパルス状に区切って変調したＦＭ−パルスドップラー方式レーダ装置やその他のレーダ方式もこの発明を適用することができる。
【００６７】
又、物体４０の角度θを検出する測角方式として、ＤＢＦ方式を用いた場合を例示したが、その他の方式もこの発明を適用することが出来る。
【００６８】
更に、レーダとして、ミリ波レーダとレーザレーダを用いた場合を例示したが、その他のレーダもこの発明を適用することが出来る。
【００６９】
この発明に係る物体検出装置は、走行車両の障害となる物体の検出に有用であり、特に、歩行者などの低反射物体の検出および車両などの高反射物体の検出を確実に行いたい場合に適している。
【００７０】
以上述べたこの発明の実施の形態による物体検出装置によれば、車両に搭載された画像センサによって撮像された画像に基づいて物体の種類を判定し、その判定された種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの距離分解能や速度分解能や角度分解能を高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することが出来る。又、レーダの送信電力や受信ゲインを大きくしたり、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。更に、レーダの閾値を反射強度が低い歩行者用に変更する必要がないので、ノイズなどにより偽像を検出することもない。
【符号の説明】
【００７１】
１ 物体検出装置 １０ 画像センサ
１００ カメラ １０１ カメラ物体検出部
１０２ 物体種類判定部 ２０ レーダ
２００ レーダ制御部 ２０１ 制御電圧発生器
２０２ 電圧制御発振器 ２０３ 分配器
２０４ 送信アンプ ２０５ 送信アンテナ
２０６ 受信アンテナ ２０７ ミキサ
２０８ 受信アンプ ２０９ Ａ／Ｄコンバータ
２１０ ＦＦＴ ２１１ レーダ物体検出部
２１２ スイッチ ２１３ 発光部
２１４ 受光部 ３０ 車両制御部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の近辺に存在する物体を検出する物体検出装置に関し、特に、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であっても検出することができる物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されたレーダによって測定される自車と物体との相対距離、相対速度、水平方向角度、反射強度等の測定結果は、自車と自車の進行方向線上の前方車両との車間距離を一定に保つ車間距離制御システム、滞環境下で自車の進行方向線上の前方車両に追従走行を行う低車速追従走行システム、車間距離制御システムの機能を停止制御まで拡張した全車速域車間距離制御システム、自車の進行方向線上の前方車両に追突する可能性がある場合に自動的に緊急制動を行い、追突被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステム等で、ドライバの運転負荷軽減、利便性向上、危険に対する注意喚起、事故回避／被害軽減等を狙った走行支援システムに活用されている。一般的にレーダは、画像センサと比べて物体との相対距離、相対速度を測定することに優れている。
【０００３】
又、車両に搭載されたカメラ等の画像センサによって測定される自車の前方車線、物体の種類、自車と物体との相対距離、水平方向角度などの測定結果は、車線内の自車の走行を維持支援するように自動的に操舵を制御する車線維持支援システム、夜間走行時に前方の歩行者に対するドライバの認知を支援する歩行者認知支援システム、自車線上の物体に追突する可能性がある場合に自動的に緊急制動を行い追突被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステム等の走行支援システムで活用されている。一般的に画像センサは、レーダと比べて物体の種類を測定することに優れている。
【０００４】
更に、前述のレーダ及び画像センサを組み合わせた歩行者検出技術が知られている。例えば、特許文献１には、カメラ画像にて判定した物体種類に対応付けたレーダ検出用閾値を選択し、選択した閾値を用いてレーダ検出を実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体を検出するために、特許文献１に開示された技術を用いて、レーダ検出用の閾値を車両検出用から歩行者検出用に低くすると、ノイズ等により本来検出すべきではない物体が偽像として発生する恐れがある。
【０００７】
又、自車の前方に、レーダの送信信号に対する反射強度が低い歩行者等の低反射物体と反射強度が高い車両等の高反射物体が存在する場合、低反射物体の反射強度は、高反射物体の反射強度に吸収されて埋もれてしまい、レーダ検出用閾値を反射強度が低い歩行者等の低反射物体用の閾値とした場合でも、歩行者のような低反射物体を検出し難くなる課題もある。
【０００８】
この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができ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】
【０００９】
この発明による物体検出装置は、車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、前記車両に搭載された電磁波を送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、前記レーダを制御するレーダ制御部とを備え、前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御することを特徴とするものである。
【００１０】
又、この発明による物体検出装置は、車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、前記車両に搭載されたレーザを送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、前記レーダを制御するレーダ制御部とを備え、前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの照射角度単位と、照射出力と、のうち少なくとも一つを制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による物体検出装置によれば、電磁波を送信するレーダを制御するレーダ制御部は、物体種類判定部が判定した物体の種類に応じて、レーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御するように構成されているので、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができる。
【００１２】
又、この発明による物体検出装置によれば、レーザを送信するレーダを制御するレーダ制御部は、物体種類判定部が判定した物体の種類に応じて、レーダの照射角度単位と、照射出力とのうち少なくとも一つを制御するように構成されているので、歩行者のようなレーダの送信信号に対する低反射物体であってもレーダにより確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による物体検出装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による物体検出装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２による物体検出装置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２による物体検出装置を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３による物体検出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係る物体検出装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による物体検出装置を示すブロック図である。図１に於いて、車両に設けられた物体検出装置１は、画像センサ１０と、電磁波を照射すると共にその反射波を受信するレーダ２０とを備えている。車両に設けられた車両制御部３０は、レーダ物体検出部２１１により検出した物体４０のデータに基づいて車両を制御する。
【００１６】
画像センサ１０は、カメラ１００と、カメラ物体検出部１０１と、物体種類判定部１０２とを備える。カメラ１００は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Devices)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子で構成され、車両前方の画像を撮像し、その画像の画像データをカメラ物体検出部１０１に出力する。尚、カメラ１００として、複数のカメラを組み合わせた構成されたステレオカメラや赤外線カメラを用いてもよい。
【００１７】
カメラ物体検出部１０１と物体種類判定部１０２は、汎用のＣＰＵ(Central Processing Unit)等で構成される。カメラ物体検出部１０１は、カメラ１００により撮像された画像データを画像処理して物体４０を検出し、検出した物体４０の車両からのおおよその距離等のデータを物体種類判定部１０２に出力する。物体種類判定部１０２は、パターンマッチング手法等により物体４０の種類を判定する。物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類(歩行者等)は、車両から物体４０までのおおよその距離と共に、後述するレーダ制御部２００に出力される。
【００１８】
レーダ２０は、レーダ制御部２００、制御電圧発生器２０１、電圧制御発振器であるＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator)２０２、分配器２０３、送信アンプ２０４、電磁波を送信する送信アンテナ２０５、受信アンテナ２０６、ミキサ２０７、受信アンプ２０８、Ａ／Ｄコンバータ２０９、高速フーリエ変換器であるＦＦＴ(Fast Fourier Transform）２１０、及びレーダ物体検出部２１１を備えている。レーダ２０のレーダ方式は、ミリ波を用いたＦＭＣＷ(Frequency Modulation Continuous Wave)方式としている。又、レーダ制御部２００とレーダ物体検出部２１１は、専用のロジック回路や、汎用のＣＰＵ、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)内のプログラム、或いは両者の組み合わせにより構成されている。
【００１９】
レーダ２０は、物体４０の種類に応じて、レーダ制御部２００によりレーダ検出モードを切り替えるように構成されている。具体的には、レーダ制御部２００は、物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類が歩行者である場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを歩行者検出モードとし、物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類が歩行者以外である場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを通常モードに切り替える。
【００２０】
尚、以下の説明では、物体４０の種類が歩行者か歩行者以外かに応じて、レーダ検出モードを切り替える場合について説明するが、物体４０の種類が3種類以上である場合には、夫々の物体４０の種類に応じて、レーダ検出モードを切り替えるようにしても良い。
【００２１】
ここで、前述の歩行者検出モードについて詳細に説明する。この発明の実施の形態１に於ける物体検出装置に於いて、歩行者検出モードは、下記の態様（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちの少なくとも1つの態様の実施により実行される。
（ａ）通常モードに比べて、レーダ２０の距離分解能と速度分解能と角度分解能とのうちの少なくとも１つを高くする。
（ｂ）通常モードに比べて、送信電力や受信ゲインを大きくする。
（ｃ）通常モードに比べて、送信アンテナ２０５を高ゲインアンテナに切り替える。
【００２２】
先ず、前述の歩行者検出モードの態様（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうち、態様（ａ）に於けるレーダ２０の距離分解能と、速度分解能を高くすること、により実行される歩行者検出モードについて説明する。図２は、この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する波形図である。ＦＭＣＷ方式のレーダ２０は、図２に示すように、レーダから送信する送信信号の周波数を線型に増加と減少を繰り返すように変調し、この変調された送信信号を物体に対して送受信して物体を検出する。ここで、ｃを光速、λを送信信号の波長、ΔＦを送信信号の変調周波数幅、Ｔｍを送信信号の繰返し周期であるとすると、レーダ２０の距離分解能ΔＲと速度分解能ΔＶは、下記の式（１）及び（２）により表される。
【数１】
【００２３】
式（１）から、変調周波数幅ΔＦを大きくすればレーダ２０の距離分解能ΔＲが高くなることが分かる。又、式（２）から、送信信号の繰り返し周期Ｔｍを大きくすればレーダ２０の速度分解能ΔＶが高くなることが分かる。従って、距離分解能ΔＲを高くして歩行者検出モードとする場合は、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、物体４０と車両との間のおおよその距離に基づいてレーダ２０の制御電圧発生器２０１の変調周波数幅ΔＦを拡大する。又、距離分解能ΔＶを高くして歩行者検出モードとする場合は、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、物体４０に対する車両のおおよその速度に基づいてレーダ２０の制御電圧発生器２０１の繰り返し周期Ｔｍを拡大する。
【００２４】
これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な分解能に高め、レーダから送信されたビームに対して反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が混在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することができる。
【００２５】
ここで、図２に示すレーダ２０からの送信信号の周波数の上昇区間Ａのビート周波数スペクトルのピーク周波数をｆｂｕ、下降区間Ｂのビート周波数スペクトルのピーク周波数をｆｂｄとすると、物体４０の最大検出距離Ｒｍａｘは、下記の式（３）により表される。
【数２】
【００２６】
式（３）に示すように、物体４０の最大検出距離Ｒｍａｘは、変調周波数幅ΔＦ、繰返し周期Ｔｍに伴って変化することになるので、歩行者検出モードでのみ、歩行者のおおよその距離に基づいて、変調周波数幅ΔＦ、繰返し周期Ｔｍを拡大するのである。
【００２７】
次に、前述の態様（ａ）に於ける、角度分解能を高くすることにより実施する歩行者検出モードについて説明する。アンテナ素子を2次元に配列して構成されるアレイ状のアンテナ素子をレーダに使用する場合、使用するアンテナ素子の数に応じてビーム幅は変化する。図３は、この発明の実施の形態１による物体検出装置を説明する説明図であり、（Ａ）は使用するアンテナ素子数を多くした場合、（Ｂ）は使用するアンテナ素子数を少なくした場合、を示す。
【００２８】
図３の（Ａ）に示すように、使用するアンテナ素子数を多くすれば（素子数：Ｎｔ）、ビーム幅は細く形成され、図３の（Ｂ）に示すように、使用するアンテナ素子数を少なくすれば（素子数：Ｎｆ、［Ｎｆ＜Ｎｔ］）すれば、ビーム幅は太く形成される。従って、ビーム幅を細く形成する場合、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、レーダ２０の送信アンテナ２０５として使用するアンテナ素子数を多くする。これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な分解能に高め、歩行者を検出することが出来る。ただし、ビーム幅を細く形成する場合、物体４０を検出可能な範囲(覆域)を通常モードと同一にするためには多くのビーム数が必要となり、処理時間がかさむので、歩行者検出モードでのみ、ビーム幅を細く形成することとする。
【００２９】
次に、前述の態様（ｂ）に於ける、送信電力や受信ゲインを大きくすることにより実施する歩行者検出モードについて説明する。送信電力を大きくする場合、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、レーダ２０の送信アンプ２０４の増幅率を増やす。これにより、送信アンテナ２０５から送信される送信信号の送信電力が通常モードのときよりも増大し、通常モードでは反射強度が低かった歩行者からの反射強度が増大し、確実に歩行者を検出することができる。又、レーダ２０の受信アンプ２０８の受信ゲインを大きくすることにより、受信アンテナ２０６が受信した歩行者からの反射信号の強度が増大し、確実に歩行者を検出することができる。尚、前述の送信電力の増大と、受信ゲインの増大とは、何れか一方を行なっても良く、同時に行ってもよい。
【００３０】
次に、前述の態様（ｃ）に於ける、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることによる歩行者検出モードについて説明する。送信アンテナ２０５を高ゲインアンテナに切り替える場合、レーダ制御部２００は、通常モードに比べて、レーダ２０の送信アンテナ２０５を高ゲインアンテナに切り替える。これにより、通常モードでは反射強度が低かった歩行者からの反射強度が増大し、確実に歩行者を検出することができる。尚、高ゲインアンテナは、予め、レーダ２０に搭載されているものとする。
【００３１】
尚、通常モードに比べて前述のレーダ２０の送信電力や受信ゲインを大きくする変更、及び送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える変更は、多数の物体を検出することが予想され、通常モードに比べて多くの処理時間が必要となるので、歩行者検出モードのみ変更することとする。
【００３２】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による物体検出装置に於いて、レーダ制御部２００により制御電圧発生器２０１に対して変調開始命令が出力されると、制御電圧発生器２０１により予め設定された２つの変調区間、例えば、図２に示す三角状の上昇区間Ａ／下降区間Ｂ、の制御電圧が電圧制御発振器としてのＶＣＯ２０２に印加され、ＶＣＯ２０２からは、制御電圧に従って変調区間毎に周波数変調された送信信号が出力される。
【００３３】
ＶＣＯ２０２からの送信信号は、分配器２０３を介してレーダ制御部２００により制御される送信アンプ２０４とミキサ２０７とに分配され、送信アンプ２０４により増幅して後、送信アンテナ２０５により物体４０に向けて送信信号Ｗ１が出射される。一方、物体４０により反射された反射信号Ｗ２は、受信アンテナ２０６により受信信号として受信され、ミキサ２０７により送信信号とミキシングされる。
【００３４】
これにより、ミキサ２０７からは、ビート信号が生成され、そのビート信号は、受信アンプ２０８で増幅された後、前述の上昇区間Ａ／下降区間Ｂの夫々について、Ａ／Ｄコンバータ２０９により各々ディジタルデータに変換される。
【００３５】
Ａ／Ｄコンバータ２０９により生成されたディジタルデータは、高速フーリエ変換器であるＦＦＴ２１０により、高速フーリエ変換を用いた周波数解析が施される。ＦＦＴ２１０により算出された周波数解析結果(ビート周波数スペクトル)は、上昇区間Ａ／下降区間Ｂの夫々について、レーダ物体検出部２１１に入力される。レーダ物体検出部２１１は、使用するレーダ方式や測角方式に対応するレーダ信号処理を実施して、物体４０までの相対距離、相対速度、反射強度、水平方向角度、種類などの測定結果を算出する。物体４０の測定結果は、車両制御部３０に出力され、走行支援システムで活用される。
【００３６】
次に、この発明の実施の形態１による物体検出装置の動作について、フローチャートを用いて詳細に説明する。図４は、この発明の実施の形態１による物体検出装置の処理内容を示すフローチャートである。図４に於いて、先ず、ステップＳ１０１では、画像センサ１０のカメラ物体検出部１０１は、カメラ１００が撮像した物体４０の画像データを画像処理し、物体４０の車両からのおおよその距離Ｒと種類Ｋ、及び物体の個数Ｎをカウントして物体種類判定部１０２に入力する。物体種類判定部１０２は、カメラ物体検出部１０１から入力されたこれ等のデータを記憶する。
【００３７】
次に、ステップＳ１０２に於いて、レーダ制御部２００は、歩行者検出フラグをＯＦＦに初期化する。
【００３８】
続いて、ステップＳ１０３に於いて、物体種類判定部１０２は、ステップＳ１０１にて記憶した物体の種類Ｋが歩行者であるか否かを、個数Ｎについて個々に判定し、車両から物体４０までのおおよその距離と共に、その判定結果をレーダ制御部２００に出力する。
【００３９】
ステップＳ１０３に於いて、物体４０の種類Ｋが歩行者であると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に進む。一方ステップＳ１０３において、物体４０の種類Kが歩行者でないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０５に進む。
【００４０】
ステップＳ１０４に進むと、レーダ制御部２００は、歩行者検出フラグをＯＮにして、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１でカウントした物体４０の個数Ｎ個分の処理が終了したか否かを判定する。
【００４１】
ステップＳ１０５に於いて、検出した全ての物体について処理が終了したと判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０６に進む。一方、ステップＳ１０５に於いて、処理が終了していないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０３に戻って、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０５の処理を繰り返し実行する。
【００４２】
次に、ステップＳ１０６に於いて、レーダ制御部２００は、歩行者検出フラグがONであるか否かを判定し、歩行者検出フラグがＯＮであると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に進む。一方、ステップＳ１０６に於いて、歩行者検出フラグがＯＮでないと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０８に進む。
【００４３】
ステップＳ１０７に進むと、レーダ制御部２００は、レーダ検出モードを歩行者検出モードに切り替える。即ち、通常モードに比べて、距離分解能や速度分解能や角度分解能を高くする前述の態様１、若しくは、送信電力や受信ゲインを大きくする前述の態様２、若しくは、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える前述の態様３、の少なくとも１つを実施する。
【００４４】
一方、ステップＳ１０８に進むと、レーダ制御部２００は、レーダ検出モードを通常モードに切り替える。即ち、距離分解能や速度分解能や角度分解能、送信電力や受信ゲイン、送信アンテナを通常値にする。
【００４５】
次に、ステップＳ１０９に於いて、レーダ制御部２００は、ステップＳ１０７又はステップＳ１０８に於いて切り替えたレーダ検出モードに応じて、レーダ検出を実行する。
【００４６】
次に、ステップＳ１１０に於いて、レーダ物体検出部２１１は、物体４０の相対距離Ｒ、及び相対速度Ｖを、ＦＭＣＷ方式の原理に基づいて、角度θを例えばＤＢＦ(Digital Beam Forming)方式の原理に基づいて算出する。
【００４７】
最後に、ステップＳ１１１に於いて、レーダ２０は、検出した個々の物体４０について、車両との距離Ｒ、相対速度Ｖ、水平方向角度θ、種類Ｋ等の測定結果を車両制御部３０に出力する。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態１による物体検出装置によれば、物体の種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの距離分解能や速度分解能や角度分解能を高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することができ、又、送信電力や受信ゲインを大きくしたり、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。
【００４９】
実施の形態２．
前述の実施の形態１ではレーダ方式をＦＭＣＷ方式としていたが、実施の形態２は、レーダ方式をパルス方式とし、送信信号の切り替えをスイッチにより行うようにしたものである。
【００５０】
以下、この発明の実施の形態２による物体検出装置について、図を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２による物体検出装置を示すブロック図であり、実施の形態１と同一若しくは相当部分には同一符号を付してある。図６は、この発明の実施の形態２による物体検出装置を説明する説明図である。実施の形態２では、実施の形態１に対して距離分解能と速度分解能を高くする方法が異なるため、以下の説明では、距離分解能と速度分解能を高くする方法について説明する。その他は、実施の形態１の場合と同様である。
【００５１】
図５に於いて、レーダ２０は、レーダ方式としてパルス方式を用いている。スイッチ２１２は、分配器２０３と送信アンプ２０４との間に挿入されている。パルス方式のレーダ２０は、図６に示すように、パルス変調されたパルス信号を送信信号として物体４０に対して送受信し、物体４０を検出する。ここで、ｃを光速、λを波長、Ｔｗをパルス幅、Ｔｃをパルス観測時間とすると、距離分解能ΔＲと速度分解能ΔＶは、下記の式（４）、（５）により夫々表される。
【数３】
【００５２】
従って、距離分解能ΔＲ、又は速度分解能ΔＶを高くする場合、レーダ制御部２００は、物体４０と車両との間のおおよその距離に基づいて、レーダ２０の制御電圧発生器２０１を制御してパルス幅Ｔｗを縮小し、又は、パルス観測時間Ｔｃを拡大させる。これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な距離分解能ΔＲを高め、又は、速度分解能ΔＶを高め、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することができる。
【００５３】
ただし、パルス幅Ｔｗを縮小した場合、送信パワーが小さくなり、物体の最大検出距離が短くなる、又、パルス観測時間Ｔｃを拡大した場合、全体の処理時間が長くなるので、歩行者検出モードでのみ、歩行者のおおよその距離に基づいて、パルス幅Ｔｗを縮小したり、観測時間Ｔｃを拡大することとする。
【００５４】
尚、実施の形態２による物体検出装置の動作手順を示すフローチャートは、前述の図４のフローチャートと共通するので、その説明を省略する。
【００５５】
以上述べたように、この発明の実施の形態２による物体検出装置によれば、物体の種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と農地の少なくとも１つを高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することが出来る。又、レーダの送信電力や受信ゲインを大きくしたり、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、レーダをミリ波レーダにより構成していたが、実施の形態３では、レーダを送信するレーザレーダにより構成したものである。
【００５７】
以下、この発明の実施の形態３による物体検出装置について、図を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３による物体検出装置を示すブロック図であり、実施の形態１と同一若しくは相当部分には同一符号を付してある。図７に於いて、物体検出装置１は、画像センサ１０と、レーダ２０とから構成される。画像センサ１０は、カメラ１００と、カメラ物体検出部１０１と、物体種類判定部１０２とを備える。レーダ２０は、レーダ制御部２００と、発光部２１３と、受光部２１４と、レーダ物体検出部２１１とを備える。レーダ２０は、レーザレーダにより構成されている。３０は車両制御部、４０は物体である。
【００５８】
実施の形態３に於いて、画像センサ１０の構成及び動作は、実施の形態１の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００５９】
レーダ２０は、物体４０の種類に応じて、レーダ制御部２００によりレーダ検出モードを切り替える。具体的には、レーダ制御部２００は、物体種類判定部１０２により判定された物体４０の種類が歩行者の場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを歩行者検出モードに切り替え、歩行者以外の場合は、レーダ２０のレーダ検出モードを通常モードに切り替える。
【００６０】
ここで、歩行者検出モードについて詳細に説明する。歩行者検出モードは、通常モードに比べて、レーダ２０の角度分解能を高くすること、照射出力を大きくすること、のうちの少なくとも1つを実施するレーダ検出モードである。
【００６１】
最初に角度分解能を高くする方法について説明する。角度分解能を高くするために、レーダ制御部２００は、レーダ２０の発光部２１３を制御して、レーザを照射するための駆動角度の刻み、即ち照射角度単位を小さくする。これにより、歩行者と他の物体を分離検出可能な分解能に高め、歩行者を検出することが出来る。但し、駆動角度の刻みを小さくする場合、物体を検出可能な範囲（覆域）を通常モードと同一にするためには多くの時間が必要となるので、歩行者検出モードでのみ、駆動角度の刻みを小さくすることとする。
【００６２】
次に照射出力を大きくする方法について説明する。照射出力を大きくするために、レーダ制御部２００は、レーダ２０の発光部２１３の増幅率を増やす。これにより、通常モードでは反射強度が低い歩行者を検出可能にする。但し、照射出力を大きくする場合、多くの物体を検出することが予想され、通常モードに比べて多くの処理時間が必要となるので、歩行者検出モードのみ変更することとする。
【００６３】
レーダ制御部２００により発光部２１３に対して照射命令が出力されると、発光部２１３からは、レーザが送信信号L１として出射される。一方、物体４０で反射されたレーザL２は、受光部２１４により受信信号として受信され、レーダ物体検出部２１１に入力される。レーダ物体検出部２１１は、レーダ信号処理を実施して、物体４０までの相対距離、相対速度、反射強度、水平方向角度、種類などの測定結果を算出する。レーダ物体検出部２１１により算出された物体４０の測定結果は、車両制御部３０に出力され、走行支援システムに於いて活用される。
【００６４】
尚、実施の形態３による物体検出装置の動作手順を示すフローチャートは、前述の図４のフローチャートと共通するので、その説明を省略する。
【００６５】
以上のように、この発明の実施の形態３による物体検出装置によれば、物体の種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの角度分解能を高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することが出来る。又、レーザ出力大きくすることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。
【００６６】
尚、前述の実施の形態１、２では、物体４０の距離Ｒ及び相対速度Ｖを検出するレーダ方式として、ＦＭＣＷ方式やパルス方式を用いた場合を例示したが、ＦＭＣＷ方式の送信信号をパルス状に区切って変調したＦＭ−パルスドップラー方式レーダ装置やその他のレーダ方式もこの発明を適用することができる。
【００６７】
又、物体４０の角度θを検出する測角方式として、ＤＢＦ方式を用いた場合を例示したが、その他の方式もこの発明を適用することが出来る。
【００６８】
更に、レーダとして、ミリ波レーダとレーザレーダを用いた場合を例示したが、その他のレーダもこの発明を適用することが出来る。
【００６９】
この発明に係る物体検出装置は、走行車両の障害となる物体の検出に有用であり、特に、歩行者などの低反射物体の検出および車両などの高反射物体の検出を確実に行いたい場合に適している。
【００７０】
以上述べたこの発明の実施の形態による物体検出装置によれば、車両に搭載された画像センサによって撮像された画像に基づいて物体の種類を判定し、その判定された種類が歩行者である場合、車両に搭載されたレーダの距離分解能や速度分解能や角度分解能を高くすることで、反射強度が低い歩行者と反射強度が強い車両が存在しても、歩行者の反射強度が車両の反射強度に吸収されず、歩行者を検出することが出来る。又、レーダの送信電力や受信ゲインを大きくしたり、送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替えることで、歩行者のような低反射物体を検出することができる。更に、レーダの閾値を反射強度が低い歩行者用に変更する必要がないので、ノイズなどにより偽像を検出することもない。
【符号の説明】
【００７１】
１ 物体検出装置 １０ 画像センサ
１００ カメラ １０１ カメラ物体検出部
１０２ 物体種類判定部 ２０ レーダ
２００ レーダ制御部 ２０１ 制御電圧発生器
２０２ 電圧制御発振器 ２０３ 分配器
２０４ 送信アンプ ２０５ 送信アンテナ
２０６ 受信アンテナ ２０７ ミキサ
２０８ 受信アンプ ２０９ Ａ／Ｄコンバータ
２１０ ＦＦＴ ２１１ レーダ物体検出部
２１２ スイッチ ２１３ 発光部
２１４ 受光部 ３０ 車両制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、
前記車両に搭載された電磁波を送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、
前記レーダを制御するレーダ制御部と、
を備え、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記距離分解能と、前記速度分解能と、前記角度分解能とのうちの少なくとも１つを高くする、
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】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信する送信信号の変調周波数幅を通常モードに比べて大きくすることにより前記距離分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信するパルス状の送信信号のパルス幅を通常モードに比べて小さくすることにより前記距離分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信する送信信号の繰返し周期を通常モードに比べて大きくすることにより前記速度分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信するパルス状の送信信号のパルス観測時間を通常モードに比べて大きくすることにより前記速度分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信する送信信号のビーム幅を通常モードより細くすることにより前記角度分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記レーダは、アレイ状のアンテナ素子を備え、
前記レーダ制御部は、通常のモードに比べて前記アンテナ素子の数を多くすることにより前記ビーム幅を細くする、
ことを特徴とする請求項７に記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記送信電力を大きくする、
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１０】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記受信ゲインを大きくする、
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１１】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える、
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１２】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える、
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１３】
車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、
前記車両に搭載されたレーザを送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、
前記レーダを制御するレーダ制御部と、
を備え、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの照射角度単位と、照射出力と、のうち少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項１４】
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記照射角度単位を小さくする、
ことを特徴とする請求項１３に記載の物体検出装置。
【請求項１５】
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記照射出力を大きくする、
ことを特徴とする請求項１３に記載の物体検出装置。
【請求項１６】
前記カメラは、単眼カメラ、又はステレオカメラ、又は赤外線カメラである、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のうちの何れか一項に記載の物体検出装置。
【請求項１】
車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、
前記車両に搭載された電磁波を送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、
前記レーダを制御するレーダ制御部と、
を備え、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの距離分解能と、速度分解能と、角度分解能と、送信電力と、受信ゲインと、送信アンテナの種類の切り替えと、のうちの少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記距離分解能と、前記速度分解能と、前記角度分解能とのうちの少なくとも１つを高くする、
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】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信する送信信号の変調周波数幅を通常モードに比べて大きくすることにより前記距離分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信するパルス状の送信信号のパルス幅を通常モードに比べて小さくすることにより前記距離分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信する送信信号の繰返し周期を通常モードに比べて大きくすることにより前記速度分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信するパルス状の送信信号のパルス観測時間を通常モードに比べて大きくすることにより前記速度分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記レーダ制御部は、前記レーダから送信する送信信号のビーム幅を通常モードより細くすることにより前記角度分解能を高くする、
ことを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記レーダは、アレイ状のアンテナ素子を備え、
前記レーダ制御部は、通常のモードに比べて前記アンテナ素子の数を多くすることにより前記ビーム幅を細くする、
ことを特徴とする請求項７に記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記送信電力を大きくする、
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１０】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記受信ゲインを大きくする、
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１１】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える、
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１２】
前記レーダは、ミリ波レーダにより構成され、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記送信アンテナを高ゲインアンテナに切り替える、
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１３】
車両の少なくとも前方に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
前記車両に搭載されたカメラによって撮像された画像に基づいて前記物体の種類を判定する物体種類判定部と、
前記車両に搭載されたレーザを送信するレーダの受信信号に基づいて前記物体に関する情報を検出するレーダ物体検出部と、
前記レーダを制御するレーダ制御部と、
を備え、
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部が判定した前記物体の種類に応じて、前記レーダの照射角度単位と、照射出力と、のうち少なくとも一つを制御する、
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項１４】
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記照射角度単位を小さくする、
ことを特徴とする請求項１３に記載の物体検出装置。
【請求項１５】
前記レーダ制御部は、前記物体種類判定部により判定された前記物体の種類が歩行者である場合に、通常モードに比べて、前記照射出力を大きくする、
ことを特徴とする請求項１３に記載の物体検出装置。
【請求項１６】
前記カメラは、単眼カメラ、又はステレオカメラ、又は赤外線カメラである、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のうちの何れか一項に記載の物体検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５７５８４（Ｐ２０１３−５７５８４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５８３１（Ｐ２０１１−１９５８３１）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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