説明

車両用障害物検出装置

【課題】障害物と非障害物の判別を容易に行うことが可能な車両用障害物検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】自車両から異なる領域へ向けて検出用波動を照射し、検出用波動に対して応答する反射波をとらえることにより自車両周辺の波動反射点位置情報を検出する検出装置を備え、前記検出装置により検出された波動反射点位置情報に基づき自車両周辺の物体が識別された際に、識別された該物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有する車両用障害物検出装置であって、前記検出装置は、自車両から所定角度で俯角方向に前記検出用波動を照射し、前記障害物判定手段は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの距離と前記所定角度の角度値とから算出される前記物体の高さに応じて、当該物体が障害物であるか否かを判定することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車等の車両において、自車両後方から接近してくる移動物体の存在を検出し、移動物体の存在を検出した場合にドライバへ注意を促す車両用後方モニタシステム(例えば特許文献1参照)が知られている。
【0003】
特許文献1には、レーザレーダ,超音波センサ等の後方センサにより自車両後方に存在する物体の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて算出した物体の自車両に対する相対速度の正負に基づいて物体が自車両に接近しているか否かを判定する技術が開示されている。これによれば、判定結果に基づいて、自車両のドライバに後方から物体(通常は、自動車)が接近中である旨を警報ランプや警報ブザーをはじめとした視覚的表示や音声的表示により知らせることができるようになっている。
【0004】
また、上記レーザレーダに関連する技術として、例えば特許文献2には、先行車両と自車両の距離の変化に追従して的確に複数の鉛直方向についてスキャンを行うことができるレーダ装置に係る技術が開示されている。
【特許文献1】特開平11−337644号公報
【特許文献2】特開2007−298409号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記の移動物体に代表される障害物を検出するにおいて、検出される物体としては、車両等のいわゆる障害物と、駐車位置の目安等のために置かれている輪留めのような非障害物とが想定される。
【0006】
この場合、障害物と非障害物を判別して、障害物を検出した場合に限って制動停止又は車両使用者への通知等を行うことが望ましい。言い換えると、輪留め等の道路面からの高さが低い障害物に対しては必ずしも制動停止等をしないことが望ましい。
【0007】
しかしながら、上記従来技術において障害物と非障害物とを判別するためには、レーザレーダ等のセンサにより取得した情報を基に障害物であるかどうかの複雑な形状解析を行う必要がある等、容易にこれを行うことができないという問題があった。
【0008】
また、例えば図1に示されるように、障害物検知センサを輪留め等の非障害物の高さの上限値<h<障害物の高さの下限値となるような高さhの位置にセンサを取り付けて、路面と平行に走査することで障害物のみを検出すること等も案として考えられる。
【0009】
しかしながら、この方法では、取り付け位置の制約条件からhの高さに取り付けられないケースが多々発生することになっていた。
【0010】
本発明は、上記の点に鑑みて、この問題を解決するために発明されたものであり、障害物と非障害物の判別を容易に行うことが可能な車両用障害物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】
【0011】
上記の目的を達成するために、本発明における車両用障害物検出装置は、自車両から異なる領域へ向けて検出用波動を照射し、検出用波動に対して応答する反射波をとらえることにより自車両周辺の波動反射点位置情報を検出する検出装置を備え、前記検出装置により検出された波動反射点位置情報に基づき自車両周辺の物体が識別された際に、識別された該物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有する車両用障害物検出装置であって、前記検出装置は、自車両から所定角度で俯角方向に前記検出用波動を照射し、前記障害物判定手段は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの距離と前記所定角度の角度値とから算出される前記物体の高さに応じて、当該物体が障害物であるか否かを判定するように構成することができる。
【0012】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記検出装置は、検出すべき障害物の下限高さの設定値より低い取り付け高さに配設されるように構成することができる。
【0013】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記所定角度の角度値は、前記取り付け高さの値、検出したい物体までの自車両からの水平距離の設定値、及び、検出すべきでない物体の上限高さの設定値に基づいて算出されるように構成することができる。
【0014】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記車両用障害物検出装置は、前記物体が識別された後の自車両の移動距離を測定する移動量測定手段を備え、現の自車両から前記物体までの水平距離は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの水平距離から前記移動量測定手段により測定された自車両の移動距離を減じることにより求められるように構成することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、障害物と非障害物の判別を容易に行うことが可能な車両用障害物検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
【0017】
[実施の形態]
(装置の構成)
図2は、本実施形態における車両用障害物検出装置を備えた車両の構成を示す図である。図2に示す車両(自動車)1は、主たる構成として、検出装置11、制御ECU12を有する構成である。以下、検出装置11、制御ECU12についてそれぞれ説明を行う。
【0018】
検出装置11は、所定の位置(例えばトランクリッドの上部)に配設され、自車両後方に存在する物体に係る情報を検出する装置である。なお、本実施形態では、検出装置11として走査型の1次元距離センサであるレーザレーダのような安価なセンサを想定して説明を行う。但し、この場合に限らず例えば超音波センサ等種々の検出手段であってもよいものとする。
【0019】
本実施形態における検出装置11(以下、本項及び次項において「レーザレーダ11」とする)は、図2に示されるように、当該車両1に所定の取り付け高さH(道路面からレーザレーダ11のセンサ光軸中心までの高さ)で配設され、所定の俯角角度θ(道路面とレーザレーダ11のセンサ光軸の傾き)で俯角方向に検出用波動としてのレーザ光を照射するように構成される。
【0020】
このような構成により、レーザレーダ11の発信部からレーザ光が発信されてから物体(ここでは物体2)で反射され受信部に戻るまでの応答時間(波動反射点位置情報)tを検出(取得)する。
【0021】
具体的には、車両右側(図2において車両1の奥側)の側面から車両左側(図2において車両1の手前側)の側面に向かって180度右回転し、0度から180度までの各回転角毎に上記のデータを取得するものとする。例えば、単位回転角度=1度ならば、0度,1度,2度・・・180度と、1周期において181のデータを取得することになる。なお、レーザレーダ11により検出された検出データ(波動反射点位置情報)は、車両1内部の制御ECU12に入力される。
【0022】
制御ECU12は、このようにして入力された検出データに基づき自車両周辺の物体を識別する物体識別手段及び物体が識別された際にはこの物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有するマイクロコントローラである。
【0023】
なお、本実施形態における車両用障害物検出装置10は、このようなレーザレーダ11及び制御ECU12から構成されるものとするが、当該車両用障害物検出装置10を備えた自動車等の車両を広義の意味での本発明における車両用障害物検出装置に対応するものとしてもよい。
【0024】
(レーザレーダ11の取り付け位置)
図2のレーザレーダ11の取り付け位置についてさらに説明を行う。前述のように、レーザレーダ11は車両1に所定の取り付け高さHで配設され、俯角角度θで俯角方向にレーザ光を照射するように構成される。
【0025】
ここで、この取り付け高さH及び俯角角度θについてより詳細に説明する。
【0026】
本実施形態によれば、取り付け高さHは検出すべき障害物(歩行者、自転車、自動2輪車、自動車等の移動物体)の高さの下限高さを示す下限設定値Hob_minより低くなるように予め設定される。例えばシステムの要求仕様から立っている幼児の平均身長(例えば0.8mとする)より高い物体を障害物として取り扱う場合には、これを障害物の高さの下限設定値と規定して、取り付け高さHはH<Hob_min=0.8mとなるように設定される。
【0027】
なお、上記した検出すべき障害物は、同障害物との衝突により自車両が被る被害等を勘案して適宜定義されるものであってよいものとする。つまり、障害物としては上記の下限設定値Hob_minより低い移動物体(例えばラジコンカー等)も存在すると考えられるが、このような移動物体との衝突によって自車両が被る被害は小さいと考えられるため上記検出すべき障害物には含まれないものとすることができる。
【0028】
続いて俯角角度θについて説明を行うが、この説明に先立ち図2の長さL及び非障害物の上限高さHnob_maxについて説明する。長さLは、自車両から検出すべき物体までの最大検知距離である。当該車両用障害検出装置10において障害物を検出した際に警報や制動を行うためにシステムの要求等により設定される設定値である。一方、高さHnob_maxは、検出すべきでない非障害物(輪留め、縁石、立体物等)の高さの上限設定値としてシステムの要求等により設定される設定値である。
【0029】
以上のように長さL及び非障害物の上限高さHnob_maxが設定されるとき、俯角角度θの角度値は、次の式で表される。
【0030】
【数1】

すなわち、俯角角度θは、前述の取り付け高さHと長さLと非障害物の上限高さHnob_maxとから算出される値となる。例えば、システムの要求仕様からL=5.0m、H=0.7m、Hnob_max=0.15mと設定された場合、θ=6.3degとなる。
【0031】
以上のように取り付け高さH及び俯角角度θが設定される。ここで取り付け高さHに注目すると、取り付け高さHは障害物の下限高さHob_minより低くなるという条件(H<Hob_min)のみを満たせばよいことになる。そのため、図1の場合と比してレーザレーダ11の取り付け位置の制約条件は緩和される。
【0032】
また、このように設定されることにより、検出される物体が静止物である場合(以下、このような物体を「静止物体」という)、検出される物体が移動物(自身が移動している物体)である場合(以下、このような物体を「移動物体」という)とでは以下のような利点がある。
【0033】
静止物体である場合には、レーザレーダ11と静止物体の距離が前記距離Lの地点ですべて検出可能となるということである。
【0034】
なお、任意の静止物体の高さをHsoと定義したとき、Hso<(取り付け高さ)Hである場合には、自車両が前記距離Lから物体に接近するに従い物体がレーザ光の照射範囲から外れて検知不可となる。但し、この場合であっても、静止物体が検出された後の自車両の移動距離を当該車両に搭載された車輪速センサを用いて測定し、例えば距離Lからこの測定した移動距離を減じる計算を繰り返して行うことにより、現の(現時点における)自車両から静止物体までの距離を推定することができる。
【0035】
移動物体である場合には、センサの取り付け高さが検出すべき障害物の高さの下限設定値Hob_minよりも高いため、レーザレーダ11と移動物体の距離が前記距離L以下の範囲内の任意の位置で検出可能となる利点がある。つまり、センサと障害物の距離が任意の距離(ただしセンサの検知可能距離範囲内)であっても検知可能である。
【0036】
以上のように、本実施形態に係る車両用障害検出装置10によれば、レーザレーダ11と物体との距離が距離L以下の範囲内ですべて検出可能となる。
【0037】
(機能の構成)
図3は、本実施形態における車両用障害物検出装置の機能構成の一例を示す図である。ここでは、本実施形態における車両用障害物検出装置10の機能構成の一例について説明を行う。
【0038】
図3において、車両用障害物検出装置10は、検出部11(図2の検出装置11に対応)、制御ECU12(図2の制御ECU12に対応)を有し、制御ECU12は通信部14、検出制御部16、障害物判定部18、移動量測定部20、制動制御部22、出力制御部24、速度センサ26、ランプ28、ブザー26等を有する構成である。なお、図3に示す各機能部以外の機能部を備えていてもよいものとする。
【0039】
以下、図3における各構成部(検出部11、制御ECU12については前述したため除く)について説明を行う。
【0040】
通信部14は、制御ECU12と検出部11との間の通信に係る制御を行う機能部である。例えば、検出部11により検出された検出データ(波動反射点位置情報)を、制御ECU12に入力する処理等を行う。
【0041】
検出制御部16は、検出部11における検出データの取得動作等に係る各種制御を行う機能部である。例えば前述の長さL及び非障害物の上限高さHnob_max等のシステム要求に基づく設定値を保持し、検出部11の照射光の照射角度(俯角角度θ)等を制御する。なお、検出制御部16は、検出部11がレーザレーダのような一次元走査型のセンサではなく二次元走査型のセンサであるような場合には必要になる。
【0042】
障害物判定部18は、検出部11により検出された検出データ(波動反射点位置情報)に基づき自車両周辺の物体を識別し、物体が識別された際には識別した物体が障害物であるか否かを判定する機能部である。
【0043】
なお、識別した物体が障害物であると判定されると、制動制御部22により当該車両の制動に係る制御を行ったり又は出力制御部24によりランプ28を点灯させたりブザー30を鳴らす制御を行ったりする。
【0044】
移動量測定部20は、後述の速度センサ26により測定した当該車両の車速に基づいて、障害物判定部18により物体が識別された後の自車両の移動距離を測定する機能部である。移動量測定部20が設けられることにより、自車両が距離L(図2参照)で検知した静止物体が相対的に当該自車両に接近するに従いレーザ光の照射範囲から外れて検知不可となった場合であっても、現の自車両から前記物体までの水平距離は、距離Lから移動量測定部20により測定された自車両の移動距離を減じることにより求められる。
【0045】
制動制御部22は、障害物判定部18により障害物があると判定されると、当該車両の制動に係る制御を行う機能部である。これにより、障害物への衝突を防止することができる。
【0046】
出力制御部24は、障害物判定部18により障害物があると判定されると、ランプ28を点灯させたりブザー30を鳴らしたりする制御を行う機能部である。これにより、障害物がある旨を車両使用者に対して通知することができる。
【0047】
速度センサ26は、当該車両の車速を計測する車速計測手段としてのセンサであり、例えば当該車両の車輪近傍に配設されている。例えば、ホールICを使用した回転センサ等の電気式車速センサである。
【0048】
以上に示される機能構成により、本実施形態に係る車両用障害物検出装置10によれば、障害物と非障害物の判別を容易に行い、障害物の存在を判定した場合には障害物への衝突を防止したり又は障害物がある旨を車両使用者に対して通知したりすることが可能になる。具体的な動作例について図4を用いて後述する。
【0049】
(障害物と非障害物の判別動作例)
図4は、本実施形態における車両用障害物検出装置の判別動作の一例を示すフローチャートである。図5は、図4の判別動作を説明するための図である。
【0050】
ここでは、車両用障害物検出装置10が行う判別動作の一例として、図5の物体3が障害物であるか又は非障害物であるかを判別する動作の一例について説明を行う。
【0051】
なお、本動作例では、ステップS109(詳細は後述)の処理に伴い障害物が存在すると判定されると、図3の制動制御部22により当該車両の制動に係る制御を行ったり又は同図の出力制御部24によりランプ28を点灯させたりブザー30を鳴らす制御を行ったりして処理を終了するようにしてもよいものとする。
【0052】
まず、距離mを測定する(S101)。ここでは、検出部11(レーザレーダ11)は、自車両後方へ向けてレーザ光を照射し、レーザ光に対する物体3で応答される反射波をとらえることにより波動反射点位置情報を取得する。取得した波動反射点位置情報は通信部14を介して制御ECU12に入力される。制御ECU12は入力された波動反射点位置情報に基づき距離mを測定する。なお、ステップS101に係る処理は既知の技術であるとしてここでは詳細な説明を省略する。
【0053】
続いてステップS103へ移って、物体3が検出されたか否かを判定する(S103)。ここでは、制御ECU12は、ステップS101において測定された距離mに基づき物体3が検出されたか否かを判定する。具体的には、距離mの距離値があった場合には物体が検出されたものとみなす。
【0054】
ステップS103においてYESの場合、即ち物体3が検出された場合(S103、YES)、ステップS105へ移る。なお、ステップS103においてNOの場合、即ち物体3が検出されない場合(S103、NO)、ステップS113へ移る。
【0055】
ステップS105へ移った場合、ステップS101で測定された距離mの距離値(及び俯角角度θの設定値等)から、当該検出部11から物体3までの実距離Lp、物体3における照射位置高さhを計算する(S105)。ここでは、制御ECU12は、ステップS101で測定された距離mの距離値等を用いて、実距離Lp(検出部11の水平方向照射角より道路面面上に投影した実距離)、照射位置高さh(検出部11の光軸が物体3と交わっている点の高さ)を計算する。
【0056】
ステップS107へ移って、ステップS105で計算された照射位置高さhが予め設定された検出すべきでない物体の高さの上限設定値Hnob_maxよりも大きいか否かを判定する(S107)。ここでは、検出された物体3が障害物であるか非障害物であるかの判定処理が行われている。
【0057】
ステップS107においてYESの場合、即ち照射位置高さh>Hnob_maxのとき(S107、YES)、ステップS109へ移って、検出された物体3は障害物であると判定する(S109)。なお、本動作例の冒頭にも述べたが、ステップS109の処理に伴い、図3の制動制御部22により当該車両の制動に係る制御を行ったり又は同図の出力制御部24によりランプ28を点灯させたりブザー30を鳴らす制御を行ったりして処理を終了するようにしてもよいものとする。
【0058】
一方、ステップS107においてNOの場合、即ち照射位置高さh≦Hnob_maxのとき(S107、NO)、ステップS111へ移って、検出された物体3は非障害物であると判定する(S111)。その後再びステップS101へ戻って、次のサンプリングの測定に移る。
【0059】
ステップS113へ移った場合、即ちステップS103で物体3が検出されなかった場合は、一回前の測定で物体3が障害物であると判定されたか否かを判定する(S113)。ここでは、制御ECU12は、予め一回前の測定に係り物体3が障害物であると判定されたか否かの情報を保持しておく。この保持された情報を参照する等して当該判定を行う。
【0060】
ステップS113においてYESの場合、即ち一回前の測定で物体3が障害物であると判定されていた場合(S113、YES)、ステップS115へ移って、一回前の測定で得られた実距離Loldを呼び出す(S115)。
【0061】
このケースは、一回前の測定で物体3が障害物であると判定されていたにも関わらず当回測定では物体3が検出されておらず、前記の静止物体のケースである(移動物体は除外できるものと考えてよい)。つまり、検出された物体3が相対的に当該自車両に接近するに従いレーザ光の照射範囲から外れて検知不可となったケースである。
【0062】
このようなケースにおいて障害物との衝突等を回避するために現の検出部11から物体3までの距離を推定すべく、ステップS115において、制御ECU12は一回前の測定において得られた実距離Loldを呼び出している。なお、制御ECU12は、予め一回前の測定において得られた実距離Loldの情報を保持しておき、この保持された情報を呼び出す。
【0063】
続いてステップS117へ移って、自車移動量Sを測定する(S117)。ここでは、制御ECU12は、1サンプリング間に自車両が移動した距離Sを当該車両に搭載された車速センサ26を用いて測定する。
【0064】
続いてステップS119へ移って、ステップS115で呼び出した実距離LoldとステップS117で測定した自車移動量Sから、現の検出部11から物体3までの実距離Lpを推定する(S119)。ここでは、ステップS115で呼び出した距離測定値(距離、方位)とステップS117で測定した自車移動量S(車速センサ26を用いて測定(推定))から地上固定座標系を基準に考えて道路面状に投影した測定値の点のクラスタリング等を行う。これにより、最終的な障害物の判定を行う。
【0065】
以降、各サンプリング時刻においてステップS117及びステップS119に係る処理を繰り返し、各時刻における実距離Lpを推定する。なお、実距離Lpが衝突を回避すべき所定距離以下になった場合には、図3の制動制御部22により当該車両の制動に係る制御を行う等して処理を終了するようにしてもよい。
【0066】
なお、ステップS113へ戻り、ステップS113においてNOの場合、即ち一回前の測定で物体3が障害物であると判定されなかった場合(S113、NO)、再びステップS101へ戻って、次のサンプリングの測定に移る。
【0067】
以上に示される処理により、本実施形態における車両用障害物検出装置によれば、走査型の1次元距離センサのような安価なセンサで輪留めや縁石(非障害物)と歩行者、車両等(障害物)の区別を行うことができる。
【0068】
以上、実施の形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態にあげたその他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】従来技術に係るレーザレーダの取り付け位置の例を示す図である。
【図2】本実施形態における車両用障害物検出装置を備えた車両の構成を示す図である。
【図3】本実施形態における車両用障害物検出装置の機能構成の一例を示す図である。
【図4】本実施形態における車両用障害物検出装置の判別動作の一例を示すフローチャートである。
【図5】図4の判別動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【0070】
1 車両
10 車両用障害物検出装置
11 検出装置(レーザレーダ)
12 制御ECU
14 通信部
16 検出制御部
18 障害物判定部
20 移動量測定部
22 制動制御部
24 出力制御部
26 速度センサ
28 ランプ
30 ブザー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自車両から異なる領域へ向けて検出用波動を照射し、検出用波動に対して応答する反射波をとらえることにより自車両周辺の波動反射点位置情報を検出する検出装置を備え、
前記検出装置により検出された波動反射点位置情報に基づき自車両周辺の物体が識別された際に、識別された該物体が障害物であるか否かを判定する障害物判定手段を有する車両用障害物検出装置であって、
前記検出装置は、自車両から所定角度で俯角方向に前記検出用波動を照射し、
前記障害物判定手段は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの距離と前記所定角度の角度値とから算出される前記物体の高さに応じて、当該物体が障害物であるか否かを判定することを特徴とする車両用障害物検出装置。
【請求項2】
前記検出装置は、検出すべき障害物の下限高さの設定値より低い取り付け高さに配設されることを特徴とする請求項1に記載の車両用障害物検出装置。
【請求項3】
前記所定角度の角度値は、前記取り付け高さの値、検出したい物体までの自車両からの水平距離の設定値、及び、検出すべきでない物体の上限高さの設定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項2に記載の車両用障害物検出装置。
【請求項4】
前記物体が識別された後の自車両の移動距離を測定する移動量測定手段を備え、
現の自車両から前記物体までの水平距離は、前記波動反射点位置情報を基に求められる自車両から前記物体までの水平距離から前記移動量測定手段により測定された自車両の移動距離を減じることにより求められることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両用障害物検出装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−181471(P2009−181471A)
【公開日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−21705(P2008−21705)
【出願日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】