JP2000501835A - 車両ナビゲーションシステム用の信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーダー装置と画像センサ装置とを有する車両ナビゲーションシステムにおいて、両装置の受信信号から、別個に目標（物標）パラメータが導出され、データマージ装置に伝送されて、別個に導出されたパラメータが結合される。この結合は、デジタル信号処理の種々の面で行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 車両ナビゲーションシステム及びその種の ナビゲーションシステム用の信号処理方法 本発明は、車両ナビゲーションシステム及びその種のナビゲーションシステム 用の信号処理方法に関する。 車両ナビゲーションには、種々の技術の使用と応用例があり、例えば、１９９ ３年刊行の、Ｔｅｃｈｎｉｋ−Ｌｅｘｉｋｏｎ（技術辞典）の一節「Ｋｒａｆｔ ｆａｈｒｚｅｕｇｔｅｃｈｎｉｋ（自動車技術）」に記載されている。Ａｕｔｏ ｍｏｂｉｌｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ（自動車技術の定期 刊行物）９０（１９８８）第４２９−４３６頁に、カーナビゲーションシステム の応用として、コンボイ−リードトラフィック（Ｃｏｎｖｏｙ−Ｌｅｉｔｖｅｒ ｋｅｈｒ）が記載されている。 画像センサ装置を、例えば、ビデオカメラとして用いて、自動的に画像を評価 して、関心のある対象の形、色、方向、見る角度等及び観測シーンの複雑さを検 出して分類する場合、対応する画像評価装置での処理コストは高い。 本発明の課題は、高い効率で、信頼度の高い環境情報を提供することができる 、有利な車両ナビゲーショ ンシステム、並びに、そのようなナビゲーションシステム用の信号処理方法を提 供することにある。 本発明は、レーダー評価装置を備えたレーダー装置と画像評価装置を備えた画 像センサ装置とデータマージ装置とを有しており、前記システムでは、前記レー ダー装置と前記画像センサ装置とは、所定の空間角度分解能の、ほぼ同じ空間角 度領域で監視され、前記レーダー評価装置と前記画像評価装置とは、それぞれ、 配属された装置の受信信号から目標（物標）パラメータを導出し、前記データマ ージ装置は、種々の前記レーダー評価装置の前記目標（物標）パラメータと前記 画像評価装置の前記目標（物標）パラメータとを、相互に相応する空間角度セク ター部から結合することを特徴とする車両ナビゲーションシステムであるである 。従属請求項には、本発明の有利な実施例が開示されている。そのようなナビゲ ーションシステム用の信号処理方法は、レーダー装置と画像センサ装置とを有し ており、前記レーダー装置と前記画像センサ装置とは、ほぼ同じ空間角度領域を 監視し、前記信号処理方法では、一方では、前記レーダー装置の受信信号から、 一方の目標（物標）パラメータを所定の空間角度分解能で検出し、他方では、画 像センサ装置の受信信号から、他方の目標（物標）パラメータを所定の空間角度 分解能で検出し、相互に相応の各前記空間角度領域から別個に検出した前記目標 （物標）パラメータを結合 することを特徴とする車両ナビゲーションシステム用の信号評価方法である。 本発明のシステムは、一方では、レーダー受信信号から第１の目標（物標）パ ラメータを導出する所属のレーダー評価装置を備えたレーダー装置を有しており 、他方では、画像センサ受信信号から第２の目標（物標）パラメータを導出する 所属の画像評価装置を備えた画像センサ装置を有している。それ以外のセンサ装 置を補完的に付加してもよい。 レーダー装置と画像センサ装置は、共通の空間角度領域を監視する。その際、 レーダー装置は、例えば、方位角での、それぞれ０．７５゜と同じか、又は、そ れ以上（≧０．７５゜）の８−３２角度ステップと、高度での、３゜と同じか、 又は、それ以上（≧３゜）の１−８角度ステップの第１の空間角度分解能を指示 する。同じ角度領域は、通例は比較的高い第２の空間角度分解能を有する画像セ ンサ装置の場合、５１２×５１２パイクセルの画点アレイ上に結像される。従っ て、レーダー装置の各空間ラスター要素は、幾何学的にそれぞれ、画像センサ装 置の多数の画像パイクセルに配属されている。データマージ装置での目標（物標 ）パラメータの後続処理は、有利には、画像センサ装置の空間角度分解能で行わ れ、その際、各パラメータ値をパイクセル毎に一緒に案内するために、値は、そ れぞれ配属されたパイクセルすべてのレーダーラスタ 要素から受け取られる。信号処理の段で、画像センサ装置の第２の高い空間角度 分解能から比較的低い空間角度分解能に移行される場合、その際統合すべきパイ クセルの値は、有利には、平均値形成、メジアン等のような統計的方法によって 、新たな値に変えることができる。種々の空間角度分解能の幾何学的対応のため に、必要な場合には、例えば、画像歪み、平行軸線の誤差、高さ補正、直交座標 線の補償等のような前処理が行われる。 レーダー装置及び画像センサ装置には、それ自体公知の装置を使用することが できる。空間角度分解能は、レーダー装置の場合、それ自体公知の形式で、指向 性ダイアグラムを回すことによって、又は、固定した扇型ダイアグラム又は中間 形状を有するセンサアレイを用いて達成することができる。有利には、センサア レイ、又は、鏡又はレンズのようなフォーカシング装置を備えた装置構成にされ る。そのようなレーダー装置は、画像形成用レーダー装置とも呼ばれる。画像セ ンサ装置には、例えば、カメラを、場合によっては、照射装置、例えば、赤外線 レーザー照射装置を接続して用いることができる。 受信信号の処理、及び、その受信信号から評価の種々の段階で導出されたデー タの処理は、有利には、１つ又は複数のプロセッサを用いてデジタル式に行われ る。 受信信号から導出した目標（物標）パラメータは、評価過程の種々の個所で結 合することができ、それから、選択された変化様式に応じて、評価の際に生じた 任務が、レーダー評価装置と画像評価装置とに種々に分担される。 第１の有利な実施例では、低い処理面上に、評価装置の、僅かしか評価に使用 しない部分を結合し、その際、例えば、レーダー評価装置が、レーダー受信信号 から、そのレーダ―装置に対して与えられた空間角度分解能で、相対速度及び距 離並びに場合によっては別の量、例えば、検知される目標（物標）のデポラリゼ ーション度等を決定し、画像評価装置が、パイクセル毎に輝度及び場合によって は色を目標（物標）パラメータとして決定し、そのようにして決定された量は、 データマージ装置で、別の処理のために設けられている空間角度分解能に角度セ グメント毎に統合され、例えば、構成要素、相対速度、距離、輝度、色を有する パラメータベクトルとして統合される。それから、このパラメータベクトルは、 後続処理用の結合された基礎データとして使用され、この後続処理は、殊に、目 標（物標）の分類、例えば、障害物、先行車両、走行路縁、交通標識、等の分類 に区分することを含んでいる。それから、この分類の際に確認された目標（物標 ）の分類から、それ自体通常のやり方で、別の手段を導出することができる。別 個の各評価装置からのパラ メータを結合することによって、分類（又は、他の評価の１つ）の際に、包括的 で、且つ、個別パラメータに種々に配列して特定化することによって正確なデー タセットが提示され、それにより、高い信頼度で分類することができる。データ マージ装置では、有利な実施例によると、画像評価装置からのパラメータの後続 の処理を、レーダー装置によって目標（物標）エコー信号が検出される空間角度 セクター部に制限することができる。従って、通常、画像センサ装置の受信信号 の処理コストを著しく低減することができる。そのような空間角度セクター部の 、もっと詳細な空間角度環境を考慮することができる。これにより、レーダー信 号が反射される領域及び画像分析にとって有意味な対象領域が正確にカバーされ ないことが屡々あるという事情を考慮することができる（例えば、走行路の縁の 識別の際に、走行路の舗装部上の白いストライプを一義的な光学信号として、ま た、かなり離れた舖装部の縁を、レーダー装置で検出される縁として）。 有利な別の実施例によると、種々の装置の受信信号からの各測定量が、予め別 個の各評価装置で各目標（物標）に対して結合されており、そのために、有利に 、各測定量のほぼ等しい部分に亘って隣接して比較することができ、関連領域を 形成することができる。別個の評価装置によって、その際有利に低減したデータ セットを目標（物標）のパラメータとして、例えば、 重心、平均相対速度、当該空間角度セクター部等として、データマージ装置に伝 送し、データマージ装置は、方向を選択して目標（物標）パラメータを結合する 。この結合により、その際、一方の評価装置、例えば、レーダー評価装置によっ て特定された目標（物標）には、目標（物標）が配属されておらず、他方の評価 装置、例えば、画像評価装置の複数の目標（物標）が配属されているようにする こともできる。この実施例でも、目標（物標）の形成の際、比較的計算量の多い 画像評価装置には、レーダー評価装置で目標（物標）をカバーする程度に応じて 、所定の空間角度セクター部に制限することができる。 別の有利な実施例では、予め、別個の評価装置内で、各目標（物標）を、それ ぞれ配属された装置の受信信号に基づいてのみ予備分類しておき、この予備分類 の結果を、データマージ装置で有利に再度、方向を選択して結合するようにして もよい。有利には、予備分類結果には、最終的に分類して配属する際に、種々の クラスで行われる評価の信頼度を示す質の程度が重み付けされる。こうすること によって、例えば、所定の目標（物標）クラスをレーダー装置を用いて、画像セ ンサ装置を用いた場合よりも著しく高い信頼度で検出することができる。このた めに、例えば、予備分類で種々のクラスに対して検出された確率を、配列及びク ラス特有に設定されたファクタと結合する際に乗算す ることができる。他の変形実施例によると、それぞれの評価装置の予備分類結果 を、確率の統計分布に応じて、その信頼度内で優遇することができ、例えば、種 々の目標（物標）クラスに対する確率がほぼ同じように分布している場合、総体 的に小さな信頼度が、例えば、低い乗算係数の形で、予備分類時に結合される。 それから、例えば、高い係数の形での高い信頼度は、不均一の程度が大きい分布 時に推定することができる。例えば、高い係数の形での高い信頼度は、不均一の 程度が大きい分布時に推定することができる。予備分類の信頼度を判定するため の前述の変形実施例は、組み合わせて用いることもできる。 前述の実施例で述べた評価装置及びデータマージ装置は、必ずしも、物として 別個のユニットに構成する必要はなく、十分な効率を持ったデジタル信号処理ユ ニットで、下位ユニット又はプログラムされた制御命令部の形で実施してもよい 。 本発明は、特に有利には、道路交通誘導技術及び飛行場の離着陸区域誘導に使 用することができる。飛行場の離着陸区域誘導に使用する場合には、サービス車 両にも離着陸区域に移動する飛行機にも、そのような ナビゲーションシステム を備えることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１２月２０日（１９９７．１２．２０） 【補正内容】 明細書 車両ナビゲーションシステム用の信号処理方法 本発明は、車両ナビゲーションシステム用の信号処理方法であって、レーダー 装置と画像センサ装置とを有しており、前記レーダー装置と前記画像センサ装置 とは、ほぼ同じ空間角度領域を監視し、前記信号処理方法では、一方では、前記 レーダー装置の受信信号から、一方の目標（物標）パラメータを所定の空間角度 分解能で検出し、他方では、画像センサ装置の受信信号から、他方の目標（物標 ）パラメータを所定の空間角度分解能で検出し、相互に相応の各前記空間角度領 域から検出した前記目標（物標）パラメータをデータマージによって結合する車 両ナビゲーションシステム用の信号処理方法に関する。 種々の技術を用いる車両ナビゲーションシステムと、その応用例は、例えば、 １９９３年刊行のＴｅｃｈｎｉｋ−Ｌｅｘｉｋｏｎ（技術辞典）の一節「Ｋｒａ ｆｔｆａｈｒｚｅｕｇｔｅｃｈｎｉｋ」に記載されている。Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ（自動車技術の定期刊行物）９ ０（１９９８）の第４２９−４３６頁には、カーナビゲーションシステムの応用 として、コンボイ−リードトラフィック（Ｃｏｎｖｏｙ−Ｌｅｉｔｖｅｒｋｅｈ ｒ）が記載されている。 刊行物、ＩＥＥＥ Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ「Ｐｒｏｍｅｔｈｅｕｓ ａｎｄ Ｄｒｉｖｅ」，Ｅ．Ｙｏｕｎｇ他、Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ，１５． １０．９２か ら、レーダーセンサとビデオカメラのセンサフュージョンを有する車両ナビゲー ションシステムが公知である。レーダーセンサとビデオカメラの測定は、相互に 独立して行われ、続いて、データマージによって共通の測定データセット及び該 データの確率分布が形成される。 画像センサ装置を、例えば、ビデオカメラとして用いて、自動的に画像を評価 して、関心のある対象の形、色、方向、見る角度等及び観測シーンの複雑さを検 出して分類する場合、対応する画像評価装置での処理コストは高い。 本発明の課題は、高い効率で、信頼度の高い環境情報を提供することができる 、車両ナビゲーションシステム用の信号処理方法を提供することにある。 本発明は、レーダー装置と画像センサ装置とを有しており、前記レーダー装置 と前記画像センサ装置とは、ほぼ同じ空間角度領域を監視し、前記信号処理方法 では、一方では、前記レーダー装置の受信信号から、一方の目標（物標）パラメ ータを所定の空間角度分解能で検出し、他方では、画像センサ装置の受信信号か ら、他方の目標（物標）パラメータを所定の空間角度 分解能で検出し、相互に相応の各前記空間角度領域から検出した前記目標（物標 ）パラメータをデータマージによって結合する車両ナビゲーションシステム用の 信号処理方法において、 −レーダー装置及び画像センサ装置の各受信信号の評価の際、データの適切な結 合によって、低減されたデータセット及び該データセットから導出された目標（ 物標）パラメータを形成し、 −レーダー装置の受信信号の評価の際、画像評価用の空間角度セクター部を設定 し、画像センサ装置の受信信号のうち、前記設定された空間角度セクター部から の受信信号だけを評価することを特徴とする車両ナビゲーションシステム用の信 号処理方法である。従属請求項には、本発明の有利な実施例が記載されている。 本発明のシステムは、一方では、レーダー受信信号から第１の目標（物標）パ ラメータを導出する所属のレーダー評価装置を備えたレーダー装置を有しており 、他方では、画像センサ受信信号から第２の目標（物標）パラメータを導出する 所属の画像評価装置を備えた画像センサ装置を有している。それ以外のセンサ装 置を補完的に付加してもよい。 レーダー装置と画像センサ装置は、共通の空間角度領域を監視する。その際、 レーダー装置は、例えば、方位角での、それぞれ０．７５゜と同じか、又は、そ れ以上（≧０．７５゜）の８−３２角度ステップと、 請求の範囲 １． 車両ナビゲーションシステム用の信号処理方法であって、レーダー装置と 画像センサ装置とを有しており、前記レーダー装置と前記画像センサ装置とは、 ほぼ同じ空間角度領域を監視し、前記信号処理方法では、一方では、前記レーダ ー装置の受信信号から、一方の目標（物標）パラメータを所定の空間角度分解能 で検出し、他方では、画像センサ装置の受信信号から、他方の目標（物標）パラ メータを所定の空間角度分解能で検出し、相互に相応の各前記空間角度領域から 検出した前記目標（物標）パラメータをデータマージによって結合する車両ナビ ゲーションシステム用の信号処理方法において、 −レーダー装置及び画像センサ装置の各受信信号の評価の際、データの適切な結 合によって、低減されたデータセット及び該データセットから導出された目標（ 物標）パラメータを形成し、 −レーダー装置の受信信号の評価の際、画像評価用の空間角度セクター部を設定 し、画像センサ装置の受信信号のうち、前記設定された空間角度セクター部から の受信信号だけを評価することを特徴とする車両ナビゲーションシステム用の信 号処理方法。 ２． データマージの際、目標（物標）を分類する請 求項１記載の信号処理方法。 ３． 受信信号の評価の際、レーダー装置と画像センサ装置とでそれぞれ別個に 目標（物標）を予備分類し、データマージの際に種々の目標（物標）の予備分類 を結合する請求項３記載の信号処理方法。 ４． 目標（物標）の予備分類結果を、データマージの際に品質の程度で重み付 けする請求項３記載の信号処理方法。 ５． 受信信号のレーダー評価と画像評価の際に、それぞれ別個に目標（物標） パラメータを導出し、データマージの際に、別個に導出された前記目標（物標） パラメータを共通の１つのパラメータベクトルに統合する請求項１〜４までのい ずれか１記載の信号処理方法。 ６． 受信信号のレーダー評価の際に、空間角度セクター部に目標（物標）通知 を設定し、画像評価の際に、画像センサ装置の、前記空間角度セクター部からの 受信信号だけを評価する請求項１〜５までのいずれか１記載の信号処理方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 車両ナビゲーションシステムであって、レーダー評価装置を備えたレーダ ー装置と画像評価装置を備えた画像センサ装置とデータマージ装置とを有してお り、前記システムでは、前記レーダー装置と前記画像センサ装置とは、所定の空 間角度分解能の、ほぼ同じ空間角度領域で監視され、前記レーダー評価装置と前 記画像評価装置とは、それぞれ、配属された装置の受信信号から目標（物標）パ ラメータを導出し、前記データマージ装置は、種々の前記レーダー評価装置の前 記目標（物標）パラメータと前記画像評価装置の前記目標（物標）パラメータと を、相互に相応する空間角度セクター部から結合することを特徴とする車両ナビ ゲーションシステム。 ２． データマージ装置は、目標（物標）を分類する分類器を有している請求項 １記載の車両ナビゲーションシステム。 ３． レーダー評価装置と前記画像評価装置とは、それぞれ別個に目標（物標） を分類し、データマージ装置は、種々の目標（物標）予備分類を結合する請求項 ２記載の車両ナビゲーションシステム。 ４． レーダー評価装置と前記画像評価装置とは、それぞれ別個に目標（物標） パラメータを導出し、データマージ装置は、別個に導出された目標（物標） パラメータを共通のパラメータベクトルに統合する請求項１又は２記載の車両ナ ビゲーションシステム。 ５． 画像センサ装置は、レーダー装置よりも高い空間角度分解能を有している 請求項１〜４までのいずれか１記載の車両ナビゲーションシステム。 ６． レーダー評価装置は、目標（物標）の情報を用いて空間角度セクター部を 設定し、画像評価装置は、前記空間角度セクター部からの、画像センサ装置の受 信信号だけを評価する請求項１〜５までのいずれか１記載の車両ナビゲーション システム。 ７． 車両ナビゲーションシステム用の信号処理方法であって、レーダー装置と 画像センサ装置とを有しており、前記レーダー装置と前記画像センサ装置とは、 ほぼ同じ空間角度領域を監視し、前記信号処理方法では、一方では、前記レーダ ー装置の受信信号から、一方の目標（物標）パラメータを所定の空間角度分解能 で検出し、他方では、画像センサ装置の受信信号から、他方の目標（物標）パラ メータを所定の空間角度分解能で検出し、相互に相応の各前記空間角度領域から 別個に検出した前記目標（物標）パラメータを結合することを特徴とする車両ナ ビゲーションシステム用の信号評価方法。