JP5743576B2

JP5743576B2 - 物体検出システム

Info

Publication number: JP5743576B2
Application number: JP2011020484A
Authority: JP
Inventors: 関　浩一; 浩一関
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: JP2012160103A

Description

本発明は、自車両に対して側方から何らかの物体（例えば二輪車、四輪車、人間等）が接近していることを検出するための技術に関する。

特開２００５−１７３７０３号公報（特許文献１）には、自車両が交差点や合流点に進入する際に、他車両などとの衝突を予防するための交差点衝突予防装置が開示されている。この交差点衝突予防装置においては、自車両が信号のない交差点や合流点から所定距離の範囲に接近した場合に、危険度算出実行判定部は自車両が危険度算出実行の環境下にあると判定する。衝突危険度判定部は、当該環境下において右側方センサおよび左側方センサからの出力に基づいて危険度を算出し、ブレーキ踏力センサからの出力に基づいて運転者の発進意図を監視する。警告判定部は、これらの情報に基づいて衝突の危険がある場合には、警告装置を介して運転者に警告を行う。

ところで、先行例の交差点衝突予防装置は、二輪車両の衝突危険度を運転者に警告するだけに留まり、四輪車両の衝突警報については対象外としている。しかしながら、二輪、四輪の区別なく、自車両への衝突の可能性があるものについては警告すべきという要望もある。

また、近年は高齢の運転者が多く、今後もさらに増加する傾向にある。このような高齢の運転者は、相手車両を確認しているものの、相手車両の速度を的確に認識できないために衝突事故を起こす場合が多い。これは高齢者が起こす事故の特徴の１つである。このため、自車両の近傍のみならず広い範囲で衝突の可能性のある車両を検出すべきという要望もある。

また、この種の警報は早ければ早いほど衝突回避の可能性が高まるが、先行例の交差点衝突予防装置では、交差点検出処理、四輪移動方向判定処理、非四輪移動方向判定処理、自車両移動方向検出処理、操作状況判定処理、運転者注意度判定処理、衝突危険度算出処理、衝突方向判定処理、警告判定処理など多くの処理を実行していることから、警報までに時間を要する。さらに、一部の処理に必要となる道路情報をナビゲーションシステムから取得することを前提としていことから、システム全体として高価となり、あるいはナビゲーションシステムを搭載していない車両には適用できないという不都合もある。

特許第４３９６２５０号公報

本発明に係る具体的態様は、簡素な構成で他車両等との衝突を予防する効果を高めることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の物体検出システムは、車両に衝突する可能性のある物体を検出する物体検出システムであって、（ａ）前記車両の速度が第１の判定値以下であるとき、又は前記車両の速度が第１の判定値より大きい第２の判定値以下かつウィンカー操作が行われているときに、物体検出動作を有効にするシステムオン／オフ判定部と、（ｂ）前記車両の前方に設けられており、前記システムオン／オフ判定部により前記物体検出動作が有効にされているときに前記車両の側方に存在する複数の物体のそれぞれと前記車両との距離を検出する物体検出センサと、（ｃ）前記物体検出センサからの出力に基づいて、前記複数の物体と前記車両との距離を取得し、前記複数の物体の相対速度を検出する距離・速度検出部と、（ｄ）前記距離・速度検出部によって検出された前記複数の物体のそれぞれとの前記距離及び前記相対速度を記憶する距離・速度情報記憶部と、（ｅ）前記複数の物体のそれぞれとの前記距離及び前記相対速度に基づいて、前記複数の物体のそれぞれと前記車両との衝突の可能性を判定する衝突警報判定部と、（ｆ）前記衝突警報判定部により前記複数の物体のいずれかと前記車両との衝突の可能性があると判定されたときに所定の警報を出力する警報装置とを含み、（ｇ）前記衝突警報判定部は、前記複数の物体について１つずつ順に前記衝突の可能性を判定し、当該複数の物体のうちいずれか１つにおいて前記衝突の可能性があると判定された場合にはその時点で前記警報装置に前記警報を出力させるとともに、当該複数の物体のうち残ったものについての判定を実行せずに当該判定動作を終了し、（ｈ）前記システムオン／オフ判定部は、前記衝突警報判定部が前記判定動作を終了した場合に、前記物体検出動作を有効にするか否かの判定を再開する、物体検出システムである。ここで「第１の判定値」とは極めて低い速度（例えば５ｋｍ／時）とし、「第２の判定値」は比較的低い速度（例えば２０ｋｍ／時）とされる。

上記の物体検出システムでは、二輪、四輪等の区別をすることなく、自車両の側方に存在する各種の物体（例えば車両、自転車、人間など）をすべて検出対象とすることができる。また、対象となる物体の速度や相対距離を加味して警報の必要性を判定しているので、例えば自車両からみて遠方にいるが相対速度の大きな物体が存在する場合には警報の必要性があると判断し、逆に自車両に近接しているが相対速度が０かそれに近い低速の物体の場合には警報の必要性がないと判断する等、警報の必要性をより的確に判断できる。それにより、警報が必要以上に出力されることを回避しつつ、検出範囲を比較的遠方まで広げることができる。さらに、警報の有無を判定するまでの一連の処理が簡素化されているため、処理時間の短縮化を図ることができる。以上から、他車両等との衝突を予防する効果を高めることができる。また、本物体検出システムは、道路状況を認識するためのナビゲーションシステム等の手段が不要であるので、コストを抑えることが可能であり、かつより多くの車両に搭載することが可能である。また、上記の物体検出システムは、自車両が交差点や合流点に位置する場合など、必要性がより高いときにのみ物体検出動作を実行させることができる。従って、システムの低消費電力化を達成し、かつ必要性の低い場面での警報の出力を回避できる。

上記の物体検出システムは、前記複数の物体のそれぞれの前記相対速度に基づいて、前記複数の物体のそれぞれの停止可能距離を算出する停止距離算出部を更に備え、前記衝突警報判定部は、前記複数の物体のそれぞれについて、前記停止距離算出部によって算出された前記停止可能距離が前記記憶部に記憶された前記距離以上であるときに前記衝突の可能性があると判定することも好ましい。ここでいう停止可能距離は、少なくとも空走距離と制動距離の和を含むことが好ましい。

物体の停止可能距離を加味することにより、警報の必要性をより精度良く判断することが可能となる。

上記の物体検出システムは、前記車両の走行する路面の状態を検出する路面センサを更に備え、前記停止距離算出部は、前記路面センサの出力に基づいて前記路面の摩擦係数を可変に設定し、当該摩擦係数を用いて前記制動距離を求める、ことも好ましい。

それにより、外界の状況変化に対応してより的確に警報の有無を判定することが可能となる。

一実施形態の車両用の物体検出システムの構成を示すブロック図である。物体検出センサの取り付け位置と検出範囲を説明するための図である。物体検知システムの動作を示すフローチャートである。

以下に、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。

図１は、一実施形態の車両用の物体検出システムの構成を示すブロック図である。図１に示す物体検出システムは、自車両の前方に取り付けられる物体検出センサ１と、物体検出システムの全体動作を制御するコントロールユニット２と、コントロールユニット２からの命令に基づいて音声（あるいは光、画像など）による警報を運転者に与える警報装置３を含んで構成されている。

物体検出センサ１は、自車両へ衝突する可能性のある物体、具体的には二輪、四輪等の車両、あるいは自転車、人間など（以下「対象物体」という）の存在と、この対象物体と自車両との距離を検出するためのものであり、レーザレーダ、ミリ波レーダ、光学センサ（ＴＯＦ方式）などが挙げられる。

図２は、物体検出センサ１の取り付け位置と検出範囲を説明するための図である。図２（Ａ）に平面的な模式図で示すように、物体検出センサ１は、自車両５０の側方を検出し得るように、前方の適宜な位置（例えばフェンダー、バンパー、ヘッドライト等）に取り付けられる。図示の例では自車両５０の右側前方にのみ取り付けられているが、自車両５０の左右両側に取り付けられてもよい。いずれか一方のみへの取り付けとする場合、我が国のように車両が左側通行と定められているとすれば、自車両５０の右側側方からの対象物体を検出し得るように、自車両５０の右側前方へ物体検出センサ１を取り付ける。なお、車両が右側通行と定められている場合には逆の取り付け位置とすればよい。また、図２（Ｂ）に示すように物体検出センサ１の検出範囲は、多様な交差点や合流点に対応し得るように、自車両５０の前後方向に対して直交方向から斜め前方向までの比較的広い範囲に設定される。また、物体検出センサ１の検出距離については、他車両などの対象物体５１が高速で移動しているような場合も考慮して比較的に遠方まで設定されることが望ましいが、その一方で、検出される対象物体の数が多くなり過ぎて処理時間が長くならないように、検出される対象物体の数がある程度絞れる距離（例えば８０メートル程度）に設定される。

再び図１に戻り、コントロールユニット２は、距離・速度検出部１１、距離・速度情報記憶部１２、停止距離算出部１３、衝突警報判定部１４、システムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５を含んで構成されている。このコントロールユニット２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含んだコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現される。

距離・速度検出部１１は、物体検出センサ１からの出力に基づいて、自車両へ接近する他車両等の対象物体と自車両との距離および相対速度を検出する。対象物体が複数存在する場合にはそれぞれ個別に距離と相対速度が検出される。

距離・速度情報記憶部１２は、距離・速度検出部１１によって検出された各対象物体の距離と相対速度を記憶する。

停止距離算出部１３は、距離・速度情報記憶部１２に格納された各対象物体の相対速度に基づいて、各対象物体が停止しようとした場合に必要となる停止距離を算出する。停止距離の算出方法については後ほど詳述する。

衝突警報判定部１４は、停止距離算出部１３による停止距離の算出結果と各対象物体の距離に基づいて各対象物体と自車両との衝突の可能性を判定する。すなわち、衝突警報判定部１４は、警報の必要性を判定する。警報が必要であると判定した場合には、衝突警報判定部１４は、警報装置３へ所定の警報出力命令を供給する。

システムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５は、イグニッションスイッチの状態（ＩＧＮ信号）、自車両の速度（車速信号）、ウィンカースイッチの状態（ウィンカー操作信号）に基づいて、物体検知動作を実行させるべき状況であるか否かを判定する。

本実施形態の物体検出システムはこのような構成を有しており、次にその動作を図３に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。

システムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５は、自車両から得られるＩＧＮ信号に基づいて、イグニッションスイッチ（ＩＧＮ）がオン状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

イグニッションスイッチがオン状態である場合には（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、システムオン／ＯＦＦ判定部１５は、自車両から得られる車速信号に基づいて、自車両の車速が第１の判定値Ｖ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここでいう「Ｖ１」は、比較的低い速度、例えば５ｋｍ／時に設定される。

車速が第１の判定値Ｖ１以下ではない場合には（ステップＳ１１；ＮＯ）、システムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５は、自車両の車速が第２の判定値Ｖ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここでいう「Ｖ２」は、上記したＶ１よりも相対的に大きい速度、例えば２０ｋｍ／時に設定される。

車速が第２の判定値Ｖ２以下である場合には、次にシステムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５は、自車両から得られるウィンカー操作信号に基づいて、ウィンカー操作がなされた状態（ＴＲＮＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。すなわち、本ステップでは自車両が交差点等に位置し、右折や左折をしようとしている状態であるか否かを判断している。

上記したステップＳ１０、ステップＳ１２、ステップＳ１３のいずれかにおいて否定判断（ＮＯ）がなされた場合、すなわち、イグニッションスイッチがオフ状態、車速がＶ２以下ではない状態、ウィンカー操作がされていない状態のいずれかである場合には、本物体検知システムを動作させる必要がないため、システムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５は、システムをオフ状態とする（ステップＳ１４）。すなわち、警報を行わない（警報ＯＦＦ）。

一方、上記したステップＳ１１、ステップＳ１３のいずれかにおいて肯定判断（ＹＥＳ）がなされた場合、すなわち、車速がＶ１以下である場合、または車速がＶ２以下であってウィンカー操作がなされている場合には、自車両が交差点等に位置していると推測される。この場合にシステムＯＮ／ＯＦＦ判定部１５は、本物体検知システムを動作させる必要があると判断し、システムをオン状態とする（ステップＳ１５）。

なお、上記ステップＳ１０〜ステップＳ１５では、イグニッションがオンであること（条件１）、車速が第１の判定値Ｖ１以下であること（条件２）、車速が第２の判定値Ｖ２以下であること（条件３）、ウィンカー操作がされていること（条件４）のうち、（１）条件１と条件２を満たす場合、または（２）条件１、条件３、条件４を満たす場合に物体検知システムをオンとする。この判定条件によると、交差点進入以外でシステムをオンとする条件に適合する状況として、低速走行をしながら車線変更をする場合、信号待ち停車時、駐車時などが考えられる。これらの状況では自車両の側方からの他車両等の衝突は想定しにくいが、このような状況で物体検知システムがオンとなり、警報が行われても運転者にとっては運転の助けとなるのでシステム稼働上問題はないと考える。すなわち、誤報ではないと考える。

物体検知システムがオン状態となると、距離・速度検出部１１は、対象物体数を示す変数ｎの初期値を０に設定し（ステップＳ１６）、次いで物体検出センサ１をオン状態とし、この物体検出センサ１からの出力に基づいて、対象物体数を変数ｎに代入する（ステップＳ１７）。

次いで、距離・速度検出部１１は、全対象物体に関する情報を検出し、それぞれの距離と相対速度を距離・速度情報記憶部１２に格納する（ステップＳ１８）。ここでＸｎとは、ｎ番目の対象物体の自車両との距離を示し、Ｖｎとは、ｎ番目の対象物体の相対速度を示す。

次いで、停止距離算出部１３は、変数ｎの値が０であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。変数ｎが０である場合には（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、対象物体が存在しないということであるので、衝突警報判定部１４は、警報が必要ないと判定し、警報を実行しない（ステップＳ２０）。この場合は上記したステップＳ１０に戻り、それ以降の処理が繰り返される。

一方、変数ｎの値が０ではない場合には（ステップＳ１９;ＮＯ）、停止距離算出部１３は、距離・速度情報記憶部１２に格納された各対象物体の相対速度に基づいて、ｎ番目の対象物体が自車両に接近中であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。例えば、ｎ番目の対象物体の相対速度が０よりも大きいか否か、という基準により対象物体の接近を判断できる。

ｎ番目の対象物体が自車両に接近中である場合には（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、停止距離算出部１３は、このｎ番目の対象物体の停止可能距離を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、停止可能距離Ｄは、ｎ番目の対象物体の相対速度Ｖｎ（ｍ／ｓ）に基づいて、例えば以下のようにして計算することができる。
Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２×α
ここで、
空走距離Ｄ１＝Ｖｎ×０．７５
制動距離Ｄ２＝Ｖｎ^２／（２×９．８×μ）
安全距離α・・・停止した際の自車両との距離余裕（例えば５ｍ）
摩擦係数μ・・・路面状況に応じた値（例えば０．４５；濡れたアスファルトの場合）

ｎ番目の対象物体の停止可能距離Ｄが算出されると、衝突警報判定部１４は、この停止可能距離Ｄがｎ番目の対象物体の距離Ｘｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

停止可能距離Ｄが距離Ｘｎ以上である場合には（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、衝突警報判定部１４は、ｎ番目の対象物体が自車両に衝突する可能性があるものと判断し、警報出力命令を警報装置３へ出力する（ステップＳ２４）。これにより、警報装置３から、音声、画像などの適宜の方法により運転者に対して警報が与えられる。警報が実行されると、残りの物体についての処理を実行する必要がないため、上記したステップＳ１０に戻ってそれ以降の処理が繰り返される。

一方、停止可能距離Ｄが距離Ｘｎ以上ではない場合には（ステップＳ２３；ＮＯ）、衝突警報判定部１４は、ｎ番目の対象物体が自車両に衝突する可能性はないと判断し、警報出力命令を出力せずに、変数ｎに（ｎ−１）を代入する（ステップＳ２５）。その後、上記したステップＳ１９に戻り、残された対象物体についての衝突判定処理が繰り返される。

以上のように本実施形態の物体検知システムは、二輪、四輪等の区別をすることなく、自車両の側方に存在する各種の対象物体（例えば車両、自転車、人間など）をすべて検出対象とすることができる。また、対象物体の速度や相対距離を加味して警報の必要性を判定しているので、例えば自車両からみて遠方にいるが相対速度の大きな物体が存在する場合には警報の必要性があると判断し、逆に自車両に近接しているが相対速度が０かそれに近い低速の物体の場合には警報の必要性がないと判断する等、警報の必要性を的確に判断できる。それにより、警報が必要以上に出力されることを回避しつつ、検出範囲を比較的遠方まで広げることができる。さらに、警報の有無を判定するまでの一連の処理が簡素化されているため、処理時間の短縮化を図ることができる。以上から、他車両等との衝突を予防する効果を高めることができる。

また、本実施形態の物体検出システムは、道路情報を認識するためのナビゲーションシステム等の手段が不要であるので、コストを抑えることが可能であり、かつより多くの車両に搭載することが可能である。

また、本実施形態の物体検出システムによれば、対象物体の停止可能距離を加味しているので警報の必要性をより精度良く判断することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。

例えば、上記した実施形態では自車両に接近する対象物体の停止可能距離を算出し、それと対象物体の距離に基づいて警報の有無を判定していたが、対象物体の相対速度だけに基づいて警報の有無を判定してもよい。この場合には、上記のステップ２２に置き換えて、対象物体の相対速度が基準値（例えば８０ｋｍ／時）を超えるか否かを衝突警報判定部１４が実行するステップを設け、基準値を超える場合に次のステップＳ２３を省略し、警報出力を実行すればよい。あるいは、警報が必要と考えられる対象物体の相対速度と対象物体の距離の関係を予めテーブルにしておき、そのテーブルを参照することにより、警報の必要性を判断してもよい。

また、上記した実施形態では対象物体の停止可能距離を算出するために路面の摩擦係数μを用いており、この値については予め設定しておくことを想定していたが、摩擦係数μの値を可変に設定してもよい。例えば、自車両に路面センサを設けておけば、この路面センサの出力に基づいて摩擦係数μの値を可変に設定することができる。それにより、外界の状況変化に対応してより的確に警報の有無を判定することが可能となる。

１：物体検出センサ
２：コントロールユニット
３：警報装置
１１：距離・速度検出部
１２：距離・速度情報記憶部
１３：停止距離算出部
１４：衝突警報判定部
１５：システムＯＮ／ＯＦＦ判定部
５０：自車両
５１：対象物体

Claims

車両に衝突する可能性のある物体を検出する物体検出システムであって、
前記車両の速度が第１の判定値以下であるとき、又は前記車両の速度が第１の判定値より大きい第２の判定値以下かつウィンカー操作が行われているときに、物体検出動作を有効にするシステムオン／オフ判定部と、
前記車両の前方に設けられており、前記システムオン／オフ判定部により前記物体検出動作が有効にされているときに前記車両の側方に存在する複数の物体のそれぞれと前記車両との距離を検出する物体検出センサと、
前記物体検出センサからの出力に基づいて、前記複数の物体と前記車両との距離を取得し、前記複数の物体の相対速度を検出する距離・速度検出部と、
前記距離・速度検出部によって検出された前記複数の物体のそれぞれとの前記距離及び前記相対速度を記憶する距離・速度情報記憶部と、
前記複数の物体のそれぞれとの前記距離及び前記相対速度に基づいて、前記複数の物体のそれぞれと前記車両との衝突の可能性を判定する衝突警報判定部と、
前記衝突警報判定部により前記複数の物体のいずれかと前記車両との衝突の可能性があると判定されたときに所定の警報を出力する警報装置、
を含み、
前記衝突警報判定部は、前記複数の物体について１つずつ順に前記衝突の可能性を判定し、当該複数の物体のうちいずれか１つにおいて前記衝突の可能性があると判定された場合にはその時点で前記警報装置に前記警報を出力させるとともに、当該複数の物体のうち残ったものについての判定を実行せずに当該判定動作を終了し、
前記システムオン／オフ判定部は、前記衝突警報判定部が前記判定動作を終了した場合に、前記物体検出動作を有効にするか否かの判定を再開する、
物体検出システム。
前記複数の物体のそれぞれの前記相対速度に基づいて、前記複数の物体のそれぞれの停止可能距離を算出する停止距離算出部を更に備え、
前記衝突警報判定部は、前記複数の物体のそれぞれについて、前記停止距離算出部によって算出された前記停止可能距離が前記距離・速度情報記憶部に記憶された前記距離以上であるときに前記衝突の可能性があると判定する、請求項１に記載の物体検出システム。
前記停止可能距離は少なくとも空走距離と制動距離の和を含む、請求項１又は２に記載の物体検出システム。
前記車両の走行する路面の状態を検出する路面センサ、
を更に備え、
前記停止距離算出部は、前記路面センサの出力に基づいて前記路面の摩擦係数を可変に設定し、当該摩擦係数を用いて前記制動距離を求める、
請求項３に記載の物体検出システム。