JP4434224B2

JP4434224B2 - 走行支援用車載装置

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Publication number: JP4434224B2
Application number: JP2007082707A
Authority: JP
Inventors: 康隆中森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: US7904247B2; US20080243390A1; JP2008242844A

Description

本発明は、走行支援用車載装置に関するものである。

従来、特許文献１〜６に記載のように、路側装置から車載装置に対して、車両が安全に走行するうえで必要な情報を通知し、車載装置において、通知された情報を元に車両の走行を支援する走行支援技術が提案されている。
特開２００１−２３０９８号公報特開２００１−１０１５９９号公報特開２００１−１６７３８７号公報特開２００１−３１９２９５号公報特開２００４−３８２４４号公報特開２００６−２３６０９４号公報

路側装置から通知される路側情報は、例えば、車両からは見通すことのできない場所に存在する障害物など、車両に搭載した各種センサ（以下、自律系センサと呼ぶ）では検知することのできない障害物などの情報が含まれるため、このような路側情報を車両で利用することで、障害物などに対する危険判定を早期に行うことができる。

しかしながら、路側情報は、”なりすまし”による情報の可能性があるほか、路側情報の精度（例えば、障害物の検出精度など）が車両において不明であるため、自律系センサによる情報に比較して、その情報の信頼性は一般に低い。

すなわち、路側情報は、自律系センサによる情報に比較して危険判定を早期に行うことができる情報であるものの、その信頼性は低く、一方、自律系センサによる情報は、路側情報に比較して信頼性が高いものの、危険判定を早期に行うことができない情報である。

このように、路側情報と自律系センサによる情報は、いずれも一長一短があり、信頼性を保ちつつ、早期に危険判定を行うことができる走行支援用車載装置が望まれていた。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、信頼性を保ちつつ、早期に危険判定を行うことができる走行支援用車載装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の走行支援用車載装置は、
自車両の外部から、当該自車両の周辺に存在する他車両、及び歩行者の少なくとも１つの物体の位置情報を含む外部情報を受信し、その受信した外部情報を用いて自車両の走行を支援するものであって、
自車両に搭載され、当該自車両から見通すことのできる他車両、及び歩行者の少なくとも１つの物体を検出する自律系検出手段と、
外部情報に含まれる物体の位置情報が示す物体の位置を基準として自律系検出手段の検出範囲を調整する制御を行う制御手段と、
制御手段により検出範囲が調整された自律系検出手段によって物体を検出したかどうかを判定する物体検出判定手段と、
物体検出判定手段により物体が検出されたと判定した場合、その物体に対する自車両の危険判定を行う危険判定手段と、
危険判定手段の判定結果に応じた走行支援を行う走行支援手段とを備え、
自律系検出手段は、自車両の周辺の画像を撮像するカメラを含むものであって、
制御手段は、外部情報に含まれる物体の位置情報に基づいて、現在の物体の位置からの将来の挙動を推定し、その推定した挙動、自車両の現在位置、速度、進行方向から、視野角を絞る前よりも遠方の物体を認識できるようにするために、カメラの撮像範囲である視野角を絞るように調整する制御を行うことを特徴とする走行支援用車載装置。

このように、本発明は、路側情報と自律系検出手段による情報（自律センサ情報と呼ぶ）の各々の強みに着目したものであり、自車両の外部から取得した路側情報を用いて、自律系検出手段の検出範囲を調整する。これにより、自律系検出手段によって、自車両の周辺に存在する他車両や歩行者などの物体が存在する方向や、その物体が自車両から最初に見通すことのできる方向を重点的に検出することができるため、自律系検出手段で検出した情報から危険判定を行うことで、信頼性を保ちつつ、早期に危険判定を行うことができるようになるのである。

また、自律系検出手段は、自車両の周辺の画像を撮像するカメラであって、制御手段は、外部情報に含まれる物体の位置情報に基づいて、現在の物体の位置からの将来の挙動を推定し、その推定した挙動、自車両の現在位置、速度、進行方向から、視野角を絞る前よりも遠方の物体を認識できるようにするために、カメラの撮像範囲である視野角を絞るように調整する制御を行うので、より効果を発揮することができる。

すなわち、カメラの視野角を絞れば、その絞った視野角に割り当てられる画素数が視野角を絞る前に比べて高くなるため、視野角を絞る前よりも、さらに遠方の物体を認識することが可能となるからである。例えば、視野角を１／ｎに絞れば、約ｎ倍離れた距離の物体を認識することが可能となるからである。

以下、本発明の走行支援用車載装置の実施形態について図面を用いて説明する。図１に、走行支援用車載装置の全体構成を示す。走行支援用車載装置は、インフラ情報受信機１０、自律系センサ群２０、走行支援装置３０、情報提供装置４０、及び車両走行制御装置５０によって構成される。

インフラ情報受信機１０は、道路に設置された路側装置から、路側装置にて入手したインフラ情報を受信する路車間通信を行うための受信機である。インフラ情報には、自車両の周辺に存在する他車両、歩行者などの物体毎の位置情報（緯経度など）、進行方向情報（真北方向を０度とした場合の方向角など）、進行速度情報（時速など）が含まれる。このインフラ情報は、自車両からは見通すことのできない物体に関する情報が主であり、自車両から見通すことのできる物体に関する情報が含まれる場合もある。

また、インフラ情報受信機１０は、車々間通信にも対応可能なものであってもよい。すなわち、他車両の位置情報、進行方向情報、進行速度情報を含む他車両情報を他車両から受信するものであってもよい。

自律系センサ群２０は、図２に示すように、画像検出装置２１、レーダ装置２２、位置検出装置２３で構成される。位置検出装置２３は、自車両の現在位置を検出するものであり、地磁気から自車両の進行方位を検出するための地磁気センサ２３ａ、自車両の回転運動の大きさを検出するジャイロセンサ２３ｂ、自車両の前後方向に発生する加速度等から走行した距離を検出するための距離センサ２３ｃ、及びＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）用の人工衛星からの送信電波をＧＰＳアンテナを介して受信し、自車両の現在位置を検出するＧＰＳ受信機２３ｄで構成されている。

画像検出装置２１は、図３に示すように、ＣＣＤ(Charge Coupled Device、電荷結合素子)等の撮像素子を用いたカメラ２１ａ、カメラ２１ａで撮像した画像の全ての画素の画像データを受信し、走行支援装置３０から指定された画素を抽出して、その抽出した画素の画像データを画像処理装置２１ｃに送信する指定画素抽出装置２１ｂ、及び指定画素抽出装置２１ｂから送信された画像データをＮＴＳＣ方式（National Television Standards Committee、毎秒３０フレーム、１フレーム約３０万画素）にて受信し、所定の画像処理を行う画像処理装置２１ｃから構成される。

カメラ２１ａは、例えば数百万画素の高解像度の撮像素子が採用される。指定画素抽出装置２１ｂは、画像処理装置２１ｃに対しＮＴＳＣ方式で画像データを送信するため、その画素数が約３０万画素に制限される。従って、撮像した画像が約３０万画素の画像となるように指定された画素のみを抽出し、その抽出した画像データを画像処理装置２１ｃに送信する。

なお、走行支援装置３０では、通常の場合、画像を構成する画素を全体的に均一に間引くように、抽出すべき画素を指定する。一方、カメラ２１ａの視野角をある角度範囲に絞る場合には、画像を構成する画素のうち、絞った視野角に相当する範囲の画素が抽出されるように、抽出すべき画素を指定する。画像処理装置２１ｃでは、画像データに所定の画像処理を施して、画像に映し出された物体を認識する。

レーダ装置２２は、図５に示すように、送信アンテナＡＳと受信アンテナＡＲを備えるアンテナＡＴ、送信回路２２ａ、受信回路２２ｂ、レーダＥＣＵ２２ｃ、及びアンテナＡＴの送受信方向（検出範囲の照準）を、アンテナＡＴの回転軸ＣＲを中心に自車両の左右方向に回転させるモータＭから構成される。レーダ装置２２は、ミリ波帯の電波を送信アンテナＡＳから送波し、その反射波を受信アンテナＡＲで受信することで、反射波を反射した物体と自車両との距離、相対速度、及び自車両に対する相対方位を検出する。レーダＥＣＵ２２ｃは、アンテナＡＴの送受信方向が走行支援装置３０から指定された方位と一致するようにモータＭを駆動する。

図１に示す走行支援装置３０は、インフラ情報受信機１０で受信したインフラ情報と、自律系センサ群２０で検出した自律センサ情報を取得して、自車両の周辺に存在する物体に対する自車両の危険判定を行い、その判定結果に応じた走行支援を、情報提供装置４０及び車両走行制御装置５０を用いて実行する。

情報提供装置４０は、いずれも図示しない表示装置及び音声出力装置から構成され、走行支援装置３０にて判定された、自車両の周辺の物体に対する自車両の危険度に応じて、その物体に対する運転者の注意を喚起するための情報提供や警報を行う。車両走行制御装置５０は、走行支援装置３０からの指示に応じて、ブレーキアクチュエータ（図示せず）を駆動することで、自車両を減速、あるいは停止させる制御を行う。

走行支援装置３０は、図１に示すように、インフラ情報判定部３１、検出範囲制御部３２、危険度判定部３３、及び走行支援指示部３４によって構成される。インフラ情報判定部３１は、インフラ情報受信機１０から取得したインフラ情報に含まれる物体毎の位置情報、進行方向情報、及び進行速度情報から、自車両と衝突する危険性のある対象物（以下、単に対象物）を判定し、その判定結果を危険度判定部３３に送信する。また、インフラ情報判定部３１は、インフラ情報とその判定結果を検出範囲制御部３２に送信する。

検出範囲制御部３２では、自律系センサ群２０にて対象物を早期に検出するため、対象物の位置を基準として、自律系センサ群２０の目標とすべき検出範囲や検出範囲の照準をインフラ情報に基づいて算出する。すなわち、インフラ情報に基づいて、現在の対象物の位置からの将来の挙動（軌道）を推定し、その推定した挙動、自車両の現在位置、速度、進行方位などから、カメラ２１ａの絞り視野角θ／ｎ、及びレーダ装置２２のアンテナＡＴの送受信方向の方位を算出する。この算出結果から、カメラ２１ａの視野角を絞ったときの視野角θ／ｎに相当する画像の抽出すべき画素座標と、アンテナＡＴの回転角をさらに算出し、自律系センサ群２０に送信する。

図４（ａ）に、カメラ２１ａの視野角を絞っていないときの視野角θを示す。カメラ２１ａは広角レンズ（図示せず）を採用しているため、自車両の左右約１８０度の視野角をもつ。図４（ｂ）は、視野角を１／ｎ倍に絞ったときの視野角θ／ｎを示している。

このように、本実施形態では、対象物の位置を基準としてカメラ２１ａの視野角を絞るように調整する。カメラ２１ａの視野角を絞れば、その絞った視野角に割り当てられる画素数が視野角を絞る前に比べて高くなるため、視野角を絞る前よりも、さらに遠方の対象物を認識することが可能となる。例えば、視野角θを１／ｎに絞れば、約ｎ倍離れた距離の対象物を認識することが可能となる。

なお、視野角θ／ｎに絞る場合には、走行支援装置３０から指定された画素座標の画素を指定画素抽出手段２１ｂにて抽出し、その抽出した画像処理装置２１ｃに送信することで、画像処理装置２１ｃにて受信した画像データは、視野角を絞った画像となる。なお、指定画素抽出装置２１ｂは、カメラ２１ａに内蔵されたものであってもよい。

また、レーダ装置２２では、アンテナＡＴの送受信方向が走行支援装置３０から指定された方位と一致するようにモータＭを駆動する。これにより、信頼性の高い自律センサ情報を得ることのできる画像検出装置２１とレーダ装置２２を用いて、早期に対象物を検出することが可能となる。

図１に示す危険度判定部３３は、自律系センサ群２０で対象物を検出した場合に、その対象物に対する自車両の危険度（例えば、高い、低いの２段階）を判定する。走行支援指示部３４では、危険度判定部３３の判定結果である危険度が低い場合には、情報提供装置４０から対象物と衝突する危険性がある旨の情報提供を行ったり、警報を発生するための走行支援指示を情報提供装置４０に出力する。これにより、自車両の運転者に対して、対象物への注意を喚起することができる。

また、危険度判定部３３の判定結果である危険度が高い場合には、情報提供装置４０から対象物と衝突する危険性がある旨の情報提供を行ったり、警報を発生するための走行支援指示を情報提供装置４０に出力するとともに、ブレーキアクチュエータを駆動するための駆動信号を車両走行制御装置５０に出力する。これにより、自車両の運転者に対して、対象物への注意を喚起するとともに、対象物との衝突を未然に防いだり、衝突の衝撃を緩和させることができる。

次に、走行支援用車載装置による走行支援処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。図６のステップＳ１では、最新のインフラ情報が有るかどうかを判断する。ここで、肯定判断した場合にはステップＳ２へ処理を進め、否定判断した場合には、最新のインフラ情報を取得するまで待機状態を保持する。

ステップＳ２では、インフラ情報及び自律センサ情報を取得する。ステップＳ３では、自車両と衝突する危険性のある対象物を判定し、ステップＳ４では、ステップ３の判定結果から、自車両と衝突する危険性のある対象物が有るかどうかを判断する。ここで、肯定判断した場合にはステップＳ５へ処理を進め、否定判断した場合には、ステップＳ１へ処理を移行して、上述した処理を繰り返す。

ステップＳ５ではインフラ情報から対象物の挙動を推定し、ステップＳ６では、ステップＳ５での挙動推定結果から対象物が自律系センサ群２０の検出可能範囲に進入するタイミング（現在の時刻からの時間など）とその位置を算出する。

ステップＳ７では、対象物が自律系センサ群２０の検出可能範囲に進入するタイミングになったかどうかを判断する。ここで、肯定判断した場合にはステップＳ８へ処理を進め、否定判断した場合には、対象物が自律系センサ群２０の検出可能範囲に進入するタイミングとなるまで待機状態を保持する。

ステップＳ８では、自律系センサ群２０の検出範囲及びその照準を対象物の位置を基準として合わせる（調整する）ための指示（画像検出装置２１には、抽出すべき画素座標、レーダ装置２２にはアンテナＡＴの回転角）を自律系センサ群２０に出力する。ステップＳ９では、自律系センサ群２０で対象物を検出したかどうかを判断する。ここで、肯定判断した場合にはステップＳ１０へ処理を進め、否定判断した場合には自律系センサ群２０で対象物を検出するまで待機状態を保持する。

ステップＳ１０では、自律系センサ群２０によって対象物をトラッキング検出し、対象物の危険度に応じた走行支援を行うための指示を出力する。ステップＳ１１では、通常の自律系センサ群２０のみによる走行支援に戻すかどうかを判断する。ここで、肯定判断した場合には本処理を終了し、否定判断した場合にはステップＳ１へ処理を移行し、上述した処理を繰り返す。

図７〜図９を用いて、本走行支援用車載装置がどのような場面で効果を発揮するかについて、具体的に説明する。なお、以下では、カメラ２１ａの視野角を絞る場合について説明する。

（交差点右折）
図７は、自車両が交差点を右折する際に、対向車両の死角に二輪車が存在する場面を示している。このような場面において、路側装置では、対象車両の死角に存在する二輪車の位置、進行方向、進行速度を検出することができるので、自車両では、インフラ情報から二輪車の存在を知ることができる。一方、自律系センサ群２０では、自車両から見通すことのできない二輪車は検出することができない。

そこで、このような場合には、図７に示すように、カメラ２１ａの視野角を二輪車が飛び出して来る（対向車両の死角から現れる）と想定される位置に絞るように調整する。これにより、カメラ２１ａにより、高精度にかつ早期に二輪車を検出することができる。なお、インフラ情報に対象物が二輪車であるとする情報（すなわち、対象物の種類を特定する情報）が含まれる場合には、自律系センサ群２０で検出した対象物の位置、速度などから、二輪車と認識しないようにしてもよい（あるいは、二輪車と認識するレベルを低下させてもよい。）。自律系センサ群２０にて二輪車を検出した場合には、危険度に応じた走行支援を実行し、二輪車が自車両前方を通過した場合には、自車両が安全に発進できる旨の情報を提供する。

なお、二輪車が現れる推定位置に自律系センサ群２０の検出範囲やその照準を合わせる方法は、自車両の走行軌跡、自車両のステアリングの操舵角などから自車両の進行方向を計算してもよいし、カメラ２１ａ、レーダ装置２２などで路側物や他車両を検出して、その検出した路側物や他車両の位置と自車両の位置から計算するようにしてもよい。

（Ｔ字路接近）
図８は、自車両が停止標識の設置されたＴ字路を通過する際に、自車両から見通すことのできない非優先方向から他車両が接近する場面を示している。このような場合、路側装置では、自車両から見通すことのできない他車両の位置、進行方向、進行速度などを検出することができるので、自車両では、インフラ情報から他車両の存在を知ることができる。一方、自律系センサ群２０では、自車両から見通すことのできない他車両は検出することができない。

そこで、このような場合には、図８のように、カメラ２１ａの視野角を他車両が飛び出して来る（死角から現れる）と想定される位置に絞るように調整する。これにより、カメラ２１ａにより、高精度にかつ早期に他車両を検出することができる。

自律系センサ群２０にて他車両を検出するまでは自車両を減速し、自律系センサ群２０にて他車両を検出した場合、他車両が停止中であれば自車両の減速を解除し、他車両が進行中であれば、自車両を停止させる。そして、他車両が停止した場合には、自車両が安全に発進できる旨の情報を提供する。また、自車両がＴ字路を通過したのであれば、走行支援処理を終了する。

（交差点での出会い頭）
図９は、見通しの悪い信号の無い交差点を通過する際に、自車両から見通すことのできない右方向から他車両が交差点に接近する場面を示している。このような場面において、従来のように、自律センサ情報のみを用いて危険判定する場合、例えば、画像検出装置２１を用いて他車両を検出する場合には、自車両が交差点に十分に接近しなければ、他車両が左右どちらの方向から接近するのかがわからない。また、カメラ２１ａの視野角が自車両の左右約１８０度である場合、視野角が広いために、他車両が小さく画像に映し出され、他車両が自車両に十分に接近しなければ、撮像された画像から他車両であることが認識できない。従って、自律センサ情報のみでは、危険判定を早期に行うことができない。

また、上記場面において、インフラ情報のみを用いて危険判定する場合、インフラ情報は、光ビーコンのようなスポット的に提供される情報であったり、路側装置の検出範囲の制約により、特定の範囲に限られた情報であったりするため、一般的にリアルタイムな情報ではない。また、上述したように、インフラ情報は、自律センサ情報に比較して信頼性の低い情報である。

そこで、上記場面では、インフラ情報により、自車両の右側から他車両が接近するとの情報が得られれば、図９のように、その情報に基づいてカメラ２１ａの視野角を右斜め前方に絞る。これにより、対象物となる他車両を画像にて大きく映し出すことができ、視野角を１／ｎに絞れば、約ｎ倍離れた距離から他車両を認識できるようになる。

なお、カメラ２１ａの視野角を絞ることができない場合には、画像処理装置２１ｃにおける画像認識範囲を１／ｎにするようにしてもよい。これにより、画像処理装置２１ｃにおける画像認識時間が約１／ｎになるので、対象物を早期に検出することが可能となる。

以上、説明した本走行支援用車載装置は、インフラ情報と自律センサ情報の各々の強みに着目したものであり、自車両の外部から取得したインフラ情報を用いて、自律系センサ群２０の検出範囲やその照準を調整する。これにより、自律系センサ群２０によって、自車両の周辺に存在する他車両や歩行者などの物体が存在する方向や、その物体が自車両から最初に見通すことのできる方向を重点的に検出することができるため、自律系センサ群２０で検出した自律センサ情報から危険判定を行うことで、信頼性を保ちつつ、早期に危険判定を行うことができるようになる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、運転者への情報提供において、インフラ情報と自律センサ情報の双方で同じ対象物が確認できた場合には、その情報の信頼性が十分に高いことから、インフラ情報、若しくは自律センサ情報のいずれかで確認できた場合に比較して、情報提供の方法を変更するようにしてもよい。例えば、表示の色彩、形状、音声などを強調したものに変更することで、運転者に安心感を与えることができる。

走行支援用車載装置の全体構成を示したブロック図である。自律系センサ群２０の構成を示すブロック図である。画像検出装置２１の構成を示すブロック図である。（ａ）はカメラ２１ａの視野角を絞る前の視野角θを示す図であり、（ｂ）はカメラ２１ａの視野角を１／ｎに絞った際の視野角θ／ｎを示す図である。レーダ装置２２の構成を示すブロック図である。走行支援処理の流れを説明するためのフローチャートである。交差点を右折する際の具体例を説明するための図である。Ｔ字路に接近する際の具体例を説明するための図である。見通しの悪い信号のない交差点に接近する際の具体例を説明するための図である。

符号の説明

１０インフラ情報受信機
２０自律系センサ群
２１画像検出装置
２１ａカメラ
２１ｂ指定画素抽出装置
２１ｃ画像処理装置
２２レーダ装置
２２ｃレーダＥＣＵ
３０走行支援装置
４０情報提供装置
５０車両走行制御装置
ＡＴアンテナ
ＡＳ送信アンテナ
ＡＲ受信アンテナ

Claims

自車両の外部から、当該自車両の周辺に存在する他車両、及び歩行者の少なくとも１つの物体の位置情報を含む外部情報を受信し、その受信した外部情報を用いて前記自車両の走行を支援する走行支援用車載装置であって、
前記自車両に搭載され、当該自車両から見通すことのできる他車両、及び歩行者の少なくとも１つの物体を検出する自律系検出手段と、
前記外部情報に含まれる物体の位置情報が示す前記物体の位置を基準として前記自律系検出手段の検出範囲を調整する制御を行う制御手段と、
前記制御手段により検出範囲が調整された前記自律系検出手段によって物体を検出したかどうかを判定する物体検出判定手段と、
前記物体検出判定手段により物体が検出されたと判定した場合、その物体に対する前記自車両の危険判定を行う危険判定手段と、
前記危険判定手段の判定結果に応じた走行支援を行う走行支援手段とを備え、
前記自律系検出手段は、前記自車両の周辺の画像を撮像するカメラを含むものであって、
前記制御手段は、前記外部情報に含まれる物体の位置情報に基づいて、現在の物体の位置からの将来の挙動を推定し、その推定した挙動、自車両の現在位置、速度、進行方向から、視野角を絞る前よりも遠方の物体を認識できるようにするために、前記カメラの撮像範囲である視野角を絞るように調整する制御を行うことを特徴とする走行支援用車載装置。