JP7141242B2 - センサシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるセンサシステムに関する。

車両の運転支援技術を実現するためには、当該車両の外部の情報を検出するためのセンサを車体に搭載する必要がある。そのようなセンサの例としては、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサやカメラが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。車両の運転支援技術が高度化するにつれ、単位時間当たりに取得される情報量（情報取得レート）が増加する傾向にある。情報取得レートが高くなるにつれて、センサからの発熱量が無視できなくなる。

特開２０１０－１８５７６９号公報

本発明は、車両に搭載されたセンサシステムの発熱量を抑制しつつ、情報取得能力の低下も抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するための一態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部における第一領域の情報を取得する第一センサユニットと、
前記車両の外部においてその一部が前記第一領域と重なる第二領域の情報を取得する第二センサユニットと、
前記第一センサユニットの情報取得レートと第二センサユニットの情報取得レートを変更可能な制御装置と、
を備えており、
前記制御装置は、前記第一センサユニットと前記第二センサユニットの一方のセンサユニットの情報取得レートが所定値よりも下がると、他方のセンサユニットの情報取得レートを所定値よりも高くする。

一方のセンサユニットの情報取得レートが所定値未満である原因としては、当該センサユニットの発熱量を抑制するための保護機能が有効とされている事態か、当該センサユニットの動作に何らかの異常が生じている事態が考えられる。この場合、特に第一領域と第二領域が重なっている重複領域において、両センサユニットによる検出を前提とした情報取得能力の低下が生じる。しかしながら、他方のセンサユニットの情報取得レートを高くすることにより、一方のセンサユニットの情報処理レートの低下を補い、重複領域における情報取得能力の低下を抑制できる。したがって、車両に搭載されたセンサシステムの発熱量を抑制しつつ、情報取得能力の低下も抑制できる。

前記他方のセンサユニットがＬｉＤＡＲセンサユニットである場合、検出光を出射する光源の数を増やすことにより、または検出光の走査周波数を高くすることにより、前記情報取得レートを高くしうる。

前記他方のセンサユニットがカメラユニットである場合、フレームレートを高くすることにより、前記情報取得レートを高くしうる。

前記一方のセンサユニットは、ＬｉＤＡＲセンサユニットあるいはカメラユニットでありうる。

本明細書において、「センサユニット」とは、所望の情報検出機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

本明細書において、「運転支援」とは、運転操作（ハンドル操作、加速、減速）、走行環境の監視、および運転操作のバックアップの少なくとも一つを少なくとも部分的に行なう制御処理を意味する。すなわち、衝突被害軽減ブレーキ機能やレーンキープアシスト機能のような部分的な運転支援から完全自動運転動作までを含む意味である。

一実施形態に係るセンサシステムの機能的構成を示している。 図１のセンサシステムが搭載される車両を示している。 図１のセンサシステムの動作フローを示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、一実施形態に係るセンサシステム１の機能的構成を示している。センサシステム１は、車両に搭載される。

センサシステム１は、ＬｉＤＡＲセンサユニット２を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、非可視光を出射する構成、および当該非可視光が少なくとも車両の外部に存在する物体に反射した結果の戻り光を検出する構成を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、必要に応じて出射方向（すなわち検出方向）を変更して当該非可視光を掃引する走査機構を備えうる。非可視光として例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、例えば、ある方向へ非可視光を出射したタイミングから戻り光を検出するまでの時間に基づいて、当該戻り光に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを検出位置と関連付けて集積することにより、戻り光に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。これに加えてあるいは代えて、出射光と戻り光の波長の相違に基づいて、戻り光に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。

センサシステム１は、カメラユニット３を備えている。カメラユニット３は、車両の外部の情報として画像を取得するための装置である。画像は、静止画像と動画像の少なくとも一方を含みうる。カメラユニット３は、可視光に感度を有するカメラを備えていてもよいし、赤外光に感度を有するカメラを備えていてもよい。

ＬｉＤＡＲセンサユニット２とカメラユニット３は、単一のセンサモジュールを構成するように共通のハウジングに収容されて、車両における適宜の箇所に搭載されうる（例えば、図２に示される車両の左前隅部ＬＦ）。あるいは、ＬｉＤＡＲセンサユニット２とカメラユニット３は、それぞれ独立した二つのセンサモジュールの一部を構成しうる。当該二つのセンサモジュールは、車両における離れた二箇所に搭載されうる（例えば、図２に示される車両の左前隅部ＬＦと右前隅部ＲＦ、あるいは左前隅部ＬＦと左後隅部ＬＢ）。

図１に示されるように、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の検出可能領域ＬＡとカメラユニット３の検出可能領域ＣＡは、一部が重複している（重複領域ＯＡ）。ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、第一センサユニットの一例である。カメラユニット３は、第二センサユニットの一例である。ＬｉＤＡＲセンサユニット２の検出可能領域ＬＡは、第一領域の一例である。カメラユニット３の検出可能領域ＣＡは、第二領域の一例である。

ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、所定の情報取得レートで検出可能領域ＬＡ内の情報を取得し、当該情報に対応する検出信号ＬＳ１を出力する。カメラユニット３は、所定の情報取得レートで検出可能領域ＣＡ内の情報を取得し、当該情報に対応する検出信号ＣＳ１を出力する。本明細書において、「情報取得レート」とは、単位時間あたりに取得される情報量を意味する。

センサシステム１は、制御装置４を備えている。制御装置４は、入力インターフェース４１、プロセッサ４２、出力インターフェース４３、および通信バス４４を備えている。入力インターフェース４１、プロセッサ４２、および出力インターフェース４３は、通信バス４４を介して信号やデータのやり取りが可能とされている。

ＬｉＤＡＲセンサユニット２から出力された検出信号ＬＳ１とカメラユニット３から出力された検出信号ＣＳ１は、入力インターフェース４１に入力される。

プロセッサ４２は、入力インターフェース４１に入力された検出信号ＬＳ１と検出信号ＣＳ１を取得し、所定の情報処理を実行するように構成されている。「検出信号を取得する」という表現は、入力インターフェース４１に入力された検出信号を、適宜の回路構成を介して所定の情報処理が可能な状態にすることを意味する。

プロセッサ４２は、出力インターフェース４３を介してＬｉＤＡＲセンサユニット２へ制御信号ＬＳ２を送信するように構成されている。制御信号ＬＳ２は、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の動作を制御するための信号であり、少なくともＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートを制御する機能を有している。

同様に、プロセッサ４２は、出力インターフェース４３を介してカメラユニット３へ制御信号ＣＳ２を送信するように構成されている。制御信号ＣＳ２は、カメラユニット３の動作を制御するための信号であり、少なくともカメラユニット３の情報取得レートを制御する機能を有している。

すなわち、制御装置４は、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートとカメラユニット３の情報取得レートを変更可能である。

ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、動作温度が所定値を上回った場合に、自律的に情報取得レートを低下させて熱故障を回避する保護機能を備えうる。例えば、ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、複数の光源から出射される複数の検出光ビームによって検出可能領域ＬＡを監視する構成と、少なくとも一つの光源から出射される少なくとも一本の検出光ビームで検出可能領域ＬＡを走査して情報を検出する構成の少なくとも一方を備えうる。前者の場合、検出光ビームを出射する光源の数を減らすことにより情報取得レートが低下する。後者の場合、検出光ビームの走査周波数を下げることにより情報取得レートが低下する。このような保護機能自体は周知であるので、構成についての詳細な説明は省略する。

カメラユニット３は、動作温度が所定値を上回った場合に、自律的に情報取得レートを低下させて熱故障を回避する保護機能を備えうる。例えば、カメラユニット３は、単位時間あたりに取得する検出可能領域ＣＡの画像数に対応するフレームレートを低くすることにより、情報取得レートが低下する。このような保護機能自体は周知であるので、構成についての詳細な説明は省略する。

上記のように構成されたセンサシステム１において、制御装置４のプロセッサ４２は、図３に示される処理を実行可能に構成されている。

まず、プロセッサ４２は、入力インターフェース４１に入力された検出信号ＬＳ１に含まれるデータ量に基づいて、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートを特定する（ＳＴＥＰ１）。

続いて、プロセッサ４２は、入力インターフェース４１に入力された検出信号ＣＳ１に含まれるデータ量に基づいて、カメラユニット３の情報取得レートを特定する（ＳＴＥＰ２）。

ＳＴＥＰ１とＳＴＥＰ２の順序は逆でもよいし、ＳＴＥＰ１とＳＴＥＰ２が同時に行なわれてもよい。

続いて、プロセッサ４２は、特定されたＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートとカメラユニット３の情報取得レートの一方が所定値未満であるかを判断する（ＳＴＥＰ３）。

一方のセンサユニットの情報取得レートが所定値未満であると判断されると（ＳＴＥＰ３においてＹ）、プロセッサ４２は、他方のセンサユニットの情報取得レートを高くする処理を行なう（ＳＴＥＰ４）。

例えば、ＳＴＥＰ１において特定されたＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートが所定値未満であると判断されると、プロセッサ４２は、ＳＴＥＰ２において特定されたカメラユニット３の情報取得レートを高くするように制御信号ＣＳ２を生成し、出力インターフェース４３を介してカメラユニット３へ送信する。具体的には、制御信号ＣＳ２により、カメラユニット３のフレームレートを上げる動作が行なわれる。

ＳＴＥＰ１において特定されたＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートが所定値未満である原因としては、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の発熱量を抑制するための保護機能が有効とされている事態か、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の動作に何らかの異常が生じている事態が考えられる。この場合、特にＬｉＤＡＲセンサユニット２の検出可能領域ＬＡとカメラユニット３の検出可能領域ＣＡが重なっている重複領域ＯＡにおいて、両センサユニットによる検出を前提とした情報取得能力の低下が生じる。しかしながら、カメラユニット３の情報取得レートを高くすることにより、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報処理レートの低下を補い、重複領域ＯＡにおける情報取得能力の低下を抑制できる。

同様に、ＳＴＥＰ２において特定されたカメラユニット３の情報取得レートが所定値未満であると判断されると、プロセッサ４２は、ＳＴＥＰ１において特定されたＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートを高くするように制御信号ＬＳ２を生成し、出力インターフェース４３を介してＬｉＤＡＲセンサユニット２へ送信する。具体的には、制御信号ＬＳ２により、検出光ビームを出射する光源の数を増やされる動作と、検出光ビームの走査周波数を上げる動作の少なくとも一方が行なわれる。

ＳＴＥＰ２において特定されたカメラユニット３の情報取得レートが所定値未満である原因としては、カメラユニット３の発熱量を抑制するための保護機能が有効とされている事態か、カメラユニット３の動作に何らかの異常が生じている事態が考えられる。この場合、特にＬｉＤＡＲセンサユニット２の検出可能領域ＬＡとカメラユニット３の検出可能領域ＣＡが重なっている重複領域ＯＡにおいて、両センサユニットによる検出を前提とした情報取得能力の低下が生じる。しかしながら、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートを高くすることにより、カメラユニット３の情報処理レートの低下を補い、重複領域ＯＡにおける情報取得能力の低下を抑制できる。

したがって、車両に搭載されたセンサシステム１の発熱量を抑制しつつ、情報取得能力の低下も抑制できる。

一方のセンサユニットの情報取得レートが所定値以上であると判断されると（ＳＴＥＰ３においてＮ）、プロセッサ４２は、処理を終了する。

これまで説明したプロセッサ４２の機能は、メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されうる。汎用マイクロプロセッサとしては、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵが例示されうる。汎用マイクロプロセッサは、複数のプロセッサコアを含みうる。メモリの例としては、ＲＯＭやＲＡＭが挙げられる。ＲＯＭには、後述する処理を実行するプログラムが記憶されうる。当該プログラムは、人工知能プログラムを含みうる。人工知能プログラムの例としては、ディープラーニングによる学習済みニューラルネットワークが挙げられる。汎用マイクロプロセッサは、ＲＯＭに記憶されたプログラムの少なくとも一部を指定してＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭと協働して上記の処理を実行しうる。あるいは、前述したプロセッサ４２の機能は、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

制御装置４は、車両における任意の位置に配置されうる。制御装置４は、車両における中央制御処理を担うメインＥＣＵなどによって実現されてもよいし、メインＥＣＵと各センサユニットの間に介在するサブＥＣＵによって実現されてもよい。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

上記の実施形態における第一センサユニットの一例としてのＬｉＤＡＲセンサユニットは、カメラユニットまたはミリ波センサユニットによって置き換えられうる。

ミリ波センサは、ミリ波を発信する構成、および当該ミリ波が車両の外部に存在する物体に反射した結果の反射波を受信する構成を備えうる。ミリ波の周波数の例としては、２４ＧＨｚ、２６ＧＨｚ、７６ＧＨｚ、７９ＧＨｚなどが挙げられる。ミリ波センサは、例えば、ある方向へミリ波を発信したタイミングから反射波を受信するまでの時間に基づいて、当該反射波に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを検出位置と関連付けて集積することにより、反射波に関連付けられた物体の動きに係る情報を取得できる。

上記の実施形態における第二センサユニットの一例としてのカメラユニットは、ＬｉＤＡＲセンサユニットまたはミリ波センサユニットによって置き換えられうる。

上記の実施形態においては、ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、発熱量を自律的に抑制するための保護機能を備えている。しかしながら、ＬｉＤＡＲセンサユニット２は、動作温度が所定値を超えた場合に異常信号を出力するように構成されうる。この場合、当該異常信号は、制御装置４の入力インターフェース４１に入力される。プロセッサ４２は、異常信号の入力に応じて、ＬｉＤＡＲセンサユニット２の情報取得レートを下げるための制御信号ＬＳ２を生成し、出力インターフェース４３を介してＬｉＤＡＲセンサユニット２へ送信する。

上記の実施形態においては、カメラユニット３は、発熱量を自律的に抑制するための保護機能を備えている。しかしながら、カメラユニット３は、動作温度が所定値を超えた場合に異常信号を出力するように構成されうる。この場合、当該異常信号は、制御装置４の入力インターフェース４１に入力される。プロセッサ４２は、異常信号の入力に応じて、カメラユニット３の情報取得レートを下げるための制御信号ＣＳ２を生成し、出力インターフェース４３を介してカメラユニット３へ送信する。

１：センサシステム、２：ＬｉＤＡＲセンサユニット、３：カメラユニット、４：制御装置、ＣＡ：カメラユニットの検出可能領域、ＬＡ：ＬｉＤＡＲセンサユニットの検出可能領域、ＯＡ：重複領域

Claims (5)

1. 車両に搭載されるセンサシステムであって、
   前記車両の外部における第一領域の情報を取得する第一センサユニットと、
   前記車両の外部においてその一部が前記第一領域と重なる第二領域の情報を取得する第二センサユニットと、
   前記第一センサユニットの情報取得レートと第二センサユニットの情報取得レートを変更可能な制御装置と、
   を備えており、
   前記制御装置は、発熱量を抑制するための保護機能が有効とされた結果として前記第一センサユニットと前記第二センサユニットの一方のセンサユニットの情報取得レートが所定値よりも下がると、他方のセンサユニットの情報取得レートを高くする、
   センサシステム。
2. 車両に搭載されるセンサシステムであって、
   前記車両の外部における第一領域の情報を取得する第一センサユニットと、
   前記車両の外部においてその一部が前記第一領域と重なる第二領域の情報を取得する第二センサユニットと、
   前記第一センサユニットの情報取得レートと第二センサユニットの情報取得レートを変更可能な制御装置と、
   を備えており、
   前記制御装置は、前記第一センサユニットと前記第二センサユニットの一方のセンサユニットの動作温度が所定値を超えると、当該一方のセンサユニットの情報取得レートを低下させ、他方のセンサユニットの情報取得レートを高くする、
   センサシステム。
3. 前記他方のセンサユニットがＬｉＤＡＲセンサユニットである場合、検出光を出射する光源の数を増やすことにより、または検出光の走査周波数を高くすることにより、前記情報取得レートを高くする、
   請求項１または２に記載のセンサシステム。
4. 前記他方のセンサユニットがカメラユニットである場合、フレームレートを高くすることにより、前記情報取得レートを高くする、
   請求項１または２に記載のセンサシステム。
5. 前記一方のセンサユニットは、ＬｉＤＡＲセンサユニットあるいはカメラユニットである、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサシステム。

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