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JP4561507B2 - 道路形状認識装置 - Google Patents

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Description

本発明は、一定期間ごとにレーダ波を送信波として照射し、その反射波に基づき物体を検知する車載用レーダ装置を用いて得られる情報に基づき、車両の進行方向の道路形状を認識する道路形状認識装置に関する。
従来、車両周囲の所定角度に渡り、一定期間ごとにレーダ波（レーザー波、ミリ波など）を送信波として照射し、反射波を受信することによって、車両周囲の物体を検出する車載用レーダ装置が知られている。
この種の車載用レーダ装置は、車両の進行方向に障害物が存在するか否かを検出し、存在する場合には、運転者に対し警報を発生させる制御や、自車の進行方向の前方に位置し自車と同じ車線を走行する車両（先行車両）を検出し、先行車両との車間距離を一定に保つように車速を制御する、いわゆるオートクルーズコントロールなどに適用されている。
ところで、レーダ波に基づいて認識した各種物体の中から、先行車両を特定するには、自車の進行方向前方の道路形状を高い精度で認識する必要がある。
そのような道路形状の認識を行う装置として、図８に示すように、認識した各種物体の中から路側物（防音壁やガードレールなど）を抽出し、その抽出した路側物の配列状態をを表す近似曲線を算出することで、道路形状を推定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２５６６００号公報
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、レーダ装置を作動させる毎に、その都度、１回の作動で得られた検出結果だけに基づいて新たに路側物の配列状態を算出し直しているため、単発的なノイズ等に基づく路側物の誤検出が生じると、道路形状の認識に大きな影響を与えてしまうという問題があった。
そこで本発明は、路側物の誤検出が生じても、常に精度の高い道路形状認識を行うことが可能な道路形状認識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本発明の道路形状認識装置では、静止物マップ生成手段が、レーダ手段にて検知された物体の位置および速度を示す情報に基づき、静止した物体である静止物を抽出すると共に、自車両に対する静止物の相対位置を示す静止物マップを繰り返し生成する。
また、静止物マップ生成手段にて静止物マップが生成される毎に、評価値設定手段が、その静止物マップを細分化（例えば、格子状に分割）した単位領域のそれぞれに、静止物が存在する単位領域は正値となり、静止物が存在しない単位領域は負値となる評価値を設定する。
そして、評価マップ作成手段が、評価値設定手段にて設定された評価値を、静止物マップの単位領域毎に積算することで、静止物が存在する可能性が高い単位領域ほど大きな評価値を有する評価マップを作成し、その作成された評価マップに基づいて、道路形状認識手段が、道路形状を認識する。
つまり、評価マップは、レーダ手段が作動する毎に生成される静止物マップを、単位領域毎に時間軸に沿って平滑化したものであり、過去に検出された静止物の情報が反映されたものとなる。
このため、何等かの原因で誤りを含んだ静止物マップが生成されたとしても、評価マップ上では、その誤った情報の影響が平滑化によって抑制されるため、同一の単位領域にて連続して誤りが生じない限り評価マップ上に大きな影響が生じることがない。
従って、本発明の道路形状認識装置によれば、単発的なノイズ等によってレーダ手段にて誤検出が生じ、その誤検出によって誤りを含んだ静止物マップが生成されたとしても、常に精度の高い道路形状認識を行うことができる。
ところで、静止物マップ生成手段にて繰り返し生成される静止物マップは、自車両の走行に伴って自車両の位置や向きが変化することにより時々刻々と変化する。特に、カーブ路に進入する等して車両の向きが変化した場合は、図７に示すように、自車両からの距離が遠い位置ほど、静止物マップの状態が大きく変化する。なお、図７において、（ａ）は、静止物マップが生成されるタイミングと、その時の自車両周囲の状況を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）に示された二つのタイミングで生成された静止物マップを重ね合わせて示した説明図である。
また、このような静止物マップの変化は、自車速度が速いほど、静止物マップの生成間隔の間に自車両が移動する距離が長くなるため、静止物マップの全域に渡ってより大きなものとなる。
これに対して、本発明の道路形状認識装置では、評価値設定手段は、自車速度または前記単位領域までの距離のうち少なくとも一方に従って、評価値を変化させ、且つ、自車速度に従って評価値を変化させる場合には、自車速度が速いほど、全ての単位領域について評価値の絶対値を大きくし、単位領域までの距離に従って評価値を変化させる場合には、自車両からの距離が遠い単位領域ほど、その単位領域の評価値の絶対値を大きくする。
なお、評価値の絶対値を大きくするほど、静止物マップの変化が応答性良く評価マップに反映され、評価値の絶対値を小さくするほど、静止物マップの変化が評価マップに反映されにくくなる。
このように本発明の道路形状認識装置によれば、状況に応じて評価値を変化させているため、評価マップの安定性（ノイズへの耐性）を確保しつつ、静止物マップに現れる現実の状況を応答性良く評価マップに反映させることができ、道路形状認識の精度を更に向上させることができる。
ところで、静止物の中には、道路形状の認識に必要なガードレールや防音壁等といった路側物だけでなく、路肩に停止した停止車両や道路にはみ出して設置された障害物なども含まれ、これら路側物以外の静止物は道路形状の認識精度を低下させる要因となる。
そこで、静止物マップ生成手段は、抽出した静止物が路側物であるか否かを判定し、路側物であると判定された静止物を用いて、静止物マップを生成するように構成することが望ましい。なお、静止物が路側物であるか否かの判定は、例えば、道路形状の認識結果の履歴や自車両の挙動などに基づいて、路側物があると推定される位置にあるか否か、静止物の大きさが検出すべき路側物の大きさに近いか等によって行えばよい。
このように、路側物のみから生成される静止物マップを用いることにより、道路形状認識の精度をより向上させることができる。
また、一般的に、道路形状認識手段が道路形状を認識する際には、評価マップに示された路側物間の最小自乗曲線を求める等の数学的な手法が用いられる。このような数学的な手法を用いて道路左右端の形状を個別に求める場合、求めたい側とは異なる側に属する路側物が混在していると、正確な路側形状を求めることができない。
そこで、本発明の道路形状認識装置は、更に、静止物マップに示された静止物（即ち、路側物）が、道路の右端または左端のいずれに属するかを判定する左右判定手段を備えると共に、評価マップ作成手段が、道路の右端に属すると判定された静止物用と道路の左端に属すると判定された静止物用とで、左右別々に２種類の評価マップ（左用評価マップ，右用評価マップ）を作成するように構成してもよい。
このように、予め左右別々に２種類の評価マップを作成すれば、道路形状認識手段での処理負荷を軽減することができると共に、道路形状認識の精度をより向上させることができる。
また、本発明の道路形状認識装置は、更に、静止物マップに示された静止物を、静止物の大きさや静止物間の位置関係に基づいてグループ化するグループ化手段を備えると共に、左右判定手段が、グループ化手段にてグループ化された静止物のグループ毎に判定を行うように構成してもよい。
このように構成された本発明の道路形状認識装置によれば、グループ化された静止物のグループ毎に左右判定を行えばよいため、個々の静止物毎に左右判定を行う場合と比較して、左右判定の手間を大幅に軽減することができる。
また、本発明の道路形状認識装置は、静止物マップに示された静止物が路側物である確率を求める確率算出手段を備えると共に、評価値設定手段が、確率算出手段にて求められた確率に従って、静止物が存在する単位領域の評価値を変化させるように構成してもよい。
なお、確率算出手段は、例えば、１サイクル前の道路形状認識の結果（路側物の配列状態や道路の曲率など）から推定される路側物が存在する可能性の高い位置と、最新の静止物マップ上に示された静止物の位置とを比較したり、静止物の大きさ等を評価したりすることにより、静止物が路側物である確率を算出すればよい。そして、具体的には、路側物である確率が高いほど、評価値の絶対値を大きくすればよい。
このように構成された本発明の道路形状認識装置によれば、路側物である確率の高い静止物を、応答性良く評価マップに反映させることができ、道路形状認識の精度をより向上させることができる。
ところで、評価マップは評価値を積算したものであるため、路側物が存在する可能性が高い単位領域ほど評価値が高くなる。但し、車両と路側物との相対位置が変化した場合、評価マップ上では以前に路側物が検出されていた位置の評価値が直ちに無となるわけではないため、路側物は点としてではなく、広がりを持った分布として表現されることになる。そして、その分布を分布のまま扱うと、路側物の位置があいまいとなるだけでなく、道路形状認識手段が扱うべき情報が多くなり、処理負荷が増大してしまう。
そこで、道路形状認識手段は、評価マップのうち、評価値が予め設定された判定閾値以上である単位領域に路側物が存在するものとして、道路形状の認識を行うように構成することが望ましい。
この場合、道路形状認識手段が扱うべき静止物（路側物）に関する情報を、必要最小限に減らすことができるため、道路形状認識手段での処理負荷を軽減することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した車両制御システム１の概略構成を示したブロック図である。
図１に示すように、この車両制御システム１は、車両の前面に設置され車両前方の所定検出範囲内に位置する物体（先行車両，路側物，障害物など）を検知する前方レーダ３を備えている。また、前方レーダ３は、車間制御電子制御装置（以下、「車間制御ＥＣＵ」）３０に接続され、その車間制御ＥＣＵ３０は、ＬＡＮ通信バスを介して、エンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」）３２、ブレーキ電子制御装置（以下、「ブレーキＥＣＵ」）３４などの各種ＥＣＵと接続されている。なお、各ＥＣＵは、いずれも周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して通信を実施するためのバスコントローラを備えている。
前方レーダ３は、ＦＭＣＷ方式のいわゆる「ミリ波レーダ」として構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信することにより、車両や路側物等の物体を認識し、これらの認識結果に基づいて、自車両の前方を走行する先行車両に関するターゲット情報を作成して、車間制御ＥＣＵ３０に送信する。なお、ターゲット情報には、少なくとも先行車両との相対速度、及び先行車両の位置（距離，方位）が含まれている。
ブレーキＥＣＵ３４は、図示しないステアリングセンサ、ヨーレートセンサからの検出情報（操舵角、ヨーレート）に加え、図示しないＭ／Ｃ圧センサからの情報に基づいて判断したブレーキペダル状態を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０から目標加速度、ブレーキ要求等を受信し、これら受信した情報や判断したブレーキ状態に従って、ブレーキ油圧回路に備えられた増圧制御弁・減圧制御弁を開閉するブレーキアクチュエータを駆動することでブレーキ力を制御するように構成されている。
エンジンＥＣＵ３２は、図示しない車速センサ、スロットル開度センサ、アクセルペダル開度センサからの検出情報（車速、エンジン制御状態、アクセル操作状態）を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０からは目標加速度、フューエルカット要求等を受信し、これら受信した情報から特定される運転状態に応じて、内燃機関のスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ等に対して駆動命令を出力することで、内燃機関の駆動力を制御するように構成されている。
車間制御ＥＣＵ３０は、前方レーダ３からターゲット情報、エンジンＥＣＵ３２から車速やエンジン制御状態、ブレーキＥＣＵ３４から操舵角、ヨーレート、ブレーキ制御状態等を受信する。また、車間制御ＥＣＵ３０は、図示しないクルーズコントロールスイッチ，目標車間設定スイッチなどによる設定値、及び前方レーダ３から受信したターゲット情報に基づいて、先行車両との車間距離を適切な距離に調節するための制御指令として、エンジンＥＣＵ３２に対しては、目標加速度、フューエルカット要求等を送信し、ブレーキＥＣＵ３４に対しては、目標加速度、ブレーキ要求等を送信する。
ここで、前方レーダ３の詳細について説明する。
前方レーダ３は、時間に対して周波数が直線的に増加する上り区間、および周波数が直線的に減少する下り区間を有するように変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する発振器１０と、発振器１０が生成する高周波信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する分配器１４と、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する送信アンテナ１６と、レーダ波を受信するｎ個の受信アンテナからなる受信アンテナ部２０とを備えている。
また、前方レーダ３は、受信アンテナ部２０を構成するアンテナのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナからの受信信号Ｓｒを後段に供給する受信スイッチ２１と、受信スイッチ２１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する増幅器２２と、増幅器２２にて増幅された受信信号Ｓｒおよびローカル信号Ｌを混合してビート信号ＢＴを生成するミキサ２３と、ミキサ２３が生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去するフィルタ２４と、フィルタ２４の出力をサンプリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２５と、発振器１０の起動または停止やＡ／Ｄ変換器２５を介したビート信号ＢＴのサンプリングを制御すると共に、そのサンプリングデータを用いた信号処理や、車間制御ＥＣＵ３０との通信を行い、信号処理に必要な情報（車速情報）、およびその信号処理の結果として得られる情報（ターゲット情報など）を送受信する処理などを行う信号処理部２６とを備えている。
このうち、受信アンテナ部２０を構成する各アンテナは、そのビーム幅がいずれも送信アンテナ１６のビーム幅全体を含むように設定されている。そして、各アンテナがそれぞれＣＨ１〜ＣＨｎに割り当てられている。
また、信号処理部２６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、さらにＡ／Ｄ変換器２５を介して取り込んだデータについて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理などを実行するための演算処理装置（例えばＤＳＰ）を備えている。そして、信号処理部２６を構成するＲＡＭ上には、後述する静止物マップおよび評価マップ（左用評価マップ，右用評価マップ）を記憶するための記憶領域が設けられている。
このように構成された本実施形態の前方レーダ３では、信号処理部２６からの指令に従って発振器１０が起動すると、その発振器１０が生成し、増幅器１２が増幅した高周波信号を、分配器１４が電力分配することにより、送信信号Ｓｓおよびローカル信号Ｌを生成し、このうち送信信号Ｓｓは、送信アンテナ１６を介してレーダ波として送出される。
そして、送信アンテナ１６から送出され物体に反射して戻ってきた反射波は、受信アンテナ部２０を構成する全ての受信アンテナにて受信され、受信スイッチ２１によって選択されている受信チャンネルＣＨｉ（ｉ＝１〜ｎ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器２２で増幅されたあとミキサ２３に供給され
る。すると、ミキサ２３では、この受信信号Ｓｒに分配器１４からのローカル信号Ｌを混合することによりビート信号ＢＴを生成する。このビート信号ＢＴは、フィルタ２４にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器２５にてサンプリングされ、信号処理部２６に取り込まれる。
なお、受信スイッチ２１は、レーダ波の一変調周期の間に、すべてのチャンネルＣＨ１〜ＣＨｎが所定の回（例えば５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられ、また、Ａ／Ｄ変換器２５は、この切り替えのタイミングに同期してサンプリングを行う。つまり、レーダ波の一変調周期の間に、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎にサンプリングデータが蓄積されることになる。
そして、前方レーダ３の信号処理部２６では、一変調周期が経過する毎に、その間に蓄積されたサンプリングデータを、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎にＦＦＴ処理を施す信号解析処理、信号解析処理での解析結果に従って、先行車両を検出してターゲット情報を生成するターゲット情報生成処理等を実行する。
なお、信号解析処理は周知の技術であることから、ここでの説明は省略する。
以下、図２，３に示すフローチャートに従って、ターゲット情報生成処理の詳細について説明する。但し、本処理は、信号解析処理により、一変調周期分のサンプリングデータに基づくＦＦＴ処理結果が算出される毎に起動する。
本処理が起動すると、図２に示すように、まず、Ｓ１１０において、信号解析処理でのＦＦＴ結果を取得し、続くＳ１２０では、取得したＦＦＴ処理結果に基づいて物体を認識する物体認識処理を実行する。
この物体認識処理では、まず、ＦＦＴ処理結果から上り区間と下り区間のそれぞれについてビート信号のピーク周波数を抽出し、物体の検出結果（物体の位置や速度）の履歴等に基づいて、対にすべきピーク周波数を特定することで物体を検出し、その検出した物体と自車両との相対速度や距離を求める。そして、検出した物体のうち、自車と物体の相対速度の絶対値と、自車速度の絶対値との差が、予め設定された移動判定値以上のものを移動物として認識し、移動判定値より小さいものを静止物として認識する。
これと共に、複数チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎから取得した同一ピーク周波数の信号成分間の位相差情報等に基づいて、そのピーク周波数で特定される物体が存在する方位も算出する。なお、物体の方位の算出は、具体的には、例えば、デジタルビームフォーミングの手法を用いてもよいし、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのＦＦＴ処理結果から受信ベクトルを生成し、その受信ベクトルから生成した相関行列の固有値を求め、その固有値に基づいて角度スペクトラム（例えば、ＭＵＳＩＣスペクトラム）を生成する手法を用いてもよい。
次に、Ｓ１３０では、Ｓ１２０にて静止物であると認識された物体に基づいて評価マップ作成処理を実行する。
この評価マップ作成処理の詳細を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が起動すると、図３に示すように、まず、Ｓ３１０では、先のＳ１２０にて認識された静止物に基づいて、静止物マップを生成し、続くＳ３２０では、静止物マップに示された静止物を静止物の大きさや静止物間の距離等に基づき、これら大きさや距離が、道路の一方側に配置された路側物が持つべき法則性を満たす物体同士を同一のグループに属するものとしてグループ化する。
なお、静止物マップは、図４に示すように、自車両から見た静止物や静止物グループの相対位置を、自車両から見た方位および自車両との距離（即ち、極座標）により示したものである。但し、静止物マップは、Ｓ１２０の物体認識処理で得られる距離や方位の分解能で規定される単位距離や単位角度によって格子状に細分化され、その細分化された個々の領域（以下「単位領域」と称する。）毎に、静止物の有無を二値で示すように構成されている。
また、図４に示す静止物マップは、道路の両端端に整列した路側物が静止物として認識され、且つ静止物のグループ化が終了した状態を示したものである。静止物マップ中、自車両位置の両側から距離が離れる方向に伸びる曲線が静止物（路側物）の並び（即ち、静止物グループ）を示しており、曲線の間の領域が道路であることを示している。
次に、Ｓ３３０では、静止物マップの中から１つの静止物グループを抽出し、続くＳ３４０では、その抽出した静止物グループ（以下「対象静止物グループ」と称する。）が路側物であるか否かを判断する。
具体的には、例えば、対象静止物グループの横幅（自車の車幅方向の長さ）が、予め設定された閾値（例えば１．２ｍ）より大きいこと、及び対象静止物グループがＳ１２０にて認識された移動物の近傍（例えば、移動物の中心から２ｍ以内）に位置することを排除条件として、これら排除条件のいずれかに該当する対象静止物グループは路側物以外の物体（例えば、道路標識（看板）や車両等）からなるもの、即ち路側物ではないと判断し、いずれの排除条件にも該当しない対象静止物グループは路側物からなるものであると判断する。
このＳ３４０にて対象静止物グループが路側物ではないと判断された場合は、以下のＳ３５０〜Ｓ３７０の処理を実行することなくＳ３８０に進む。一方、Ｓ３４０にて対象静止物グループが路側物であると判断された場合は、Ｓ３５０にて、その対象静止物グループが道路の左端又は右端のいずれを構成するものであるかを判断し、道路の左端を構成する路側物であると判断された場合は左用評価マップを、道路の右端を構成する路側物であると判断された場合は右用評価マップを選択する。
なお、静止物グループが道路の左端又は右端のいずれを構成しているかの判断は、具体的には、路側物からなると判断された他の静止物グループとの連続性を考慮して行う。
また、評価マップは、図５に示すように、自車両から見た静止物（路側物）の相対位置を、自車位置を原点とした直交座標により示したものであり、左用評価マップは、道路の左端に存在する路側物のみを示すために用いられ、また、右用評価マップは、道路の右端に存在する路側物のみを示すために用いられるものである。
また、評価マップは、予め設定された単位距離によって、静止物マップと同様に格子状に細分化されており、その細分化された個々の単位領域は、それぞれ静止物マップの単位領域に対応付けられている。なお、極座標系からなる静止物マップの各単位領域と直交座標系からなる評価マップの各単位領域とは、周知の座標変換によって簡単に対応づけることが可能である。
そしてＳ３６０では、対象静止物グループが存在する位置に対応した単位領域（以下「加算対象単位領域」とも称する。）に適用する評価値（加算値）を設定し、続くＳ３７０では、その設定した評価値を、Ｓ３５０にて選択した右用又は左用評価マップに加算する。
なお、評価値とは、路側物が存在する可能性を評価するための指標であり、ここでは、自車速度及び自車両から加算対象単位領域までの距離に基づいて、自車両からの距離が遠い加算対象単位領域ほど、評価値を大きな値に設定し、また、自車速度が大きいほど加算対象領域の位置によらず、全体的に評価値を大きな値に設定する。
続くＳ３８０では、静止物マップの中に未抽出の静止物グループが存在するか否かを判断し、未抽出の静止物グループが存在する場合にはＳ３３０に戻って、未抽出の静止物グループがなくなるまで上述したＳ３３０〜Ｓ３７０の処理を繰り返し実行する。
そして、Ｓ３８０にて未抽出の静止物グループが存在しないと判断された場合には、Ｓ３９０にて、右用及び左用評価マップのそれぞれについて、加算対象単位領域とならなかった単位領域（以下「減算対象領域」とも称する。）に適用する評価値（減算値）を設定し、続くＳ４００にて、その設定した評価値を、右用及び左用評価マップから減算して、本処理を終了する。
なお、評価マップでは、単位領域毎に評価値が積算されることになるが、その積算値には、上限値ＶＵと下限値ＶＬとが設けられている。そして、Ｓ３６０，Ｓ３９０で設定される評価値（加算値／減算値）は、差分値ＶＵ−ＶＬより小さな値に設定される。
具体的には、静止物マップの情報を評価マップに応答性良く反映させる必要がある状況では、評価値は、例えば１〜３回程度連続して同じ単位領域に加算値（又は減算値）が積算されるだけで、評価値の積算値が上限値（又は下限値）に達してしまうような大きさに設定され、それ以外の状況では、評価値は、例えば４〜１０回程度連続して同じ単位領域に加算値（又は減算値）が積算されなければ、評価値の積算値は上限値（又は下限値）に達しないような大きさに設定される。
ここで、図６は、ある単位領域における評価値（加算値，減算値）の積算値が、時間の経過と共に変化する様子を示したグラフである。図６からわかるように、評価値の積算値は、静止物が検出される位置（単位領域）が変化したとしても、直ちに消えてしまうことはないため、評価マップ上では、静止物（路側物）の位置が点や線ではなく、広がりを持った分布として示され、特に静止物が存在する可能性が高い領域ほど、評価値の積算値が大きな値となる。
図２に戻り、Ｓ１４０では、Ｓ１３０にて作成された左用評価マップに基づき、路側物が存在する位置から推定される道路の左端を示す近似曲線を、また、右用評価マップに基づき、路側物が存在する位置から推定される道路の右端を示す近似曲線を求めることで道路形状を認識する。
なお、近似曲線の算出方法としては、例えば、最小自乗法やハフ変換等の周知の手法を用いることができる。また、評価マップは、Ｓ１３０にて作成されたものをそのまま使用するのではなく、評価値の積算値が予め設定された判定閾値より大きい部分（単位領域）、即ち、路側物が存在する可能性がある程度以上高い部分のみを使用する。
また、道路形状の認識では、算出された路側物の位置を表す近似曲線を、そのまま道路端と認識してもよいし、近似曲線より路側帯の分だけ内側を道路端と認識してもよい。
そして、Ｓ１５０では、Ｓ１２０における移動物の認識結果と、Ｓ１４０における道路形状の認識結果とに基づいて、自車両より前方に位置する車両（先行車両）を特定し、続くＳ１６０では、その特定した先行車両に関する情報（相対速度や位置（距離，方位）など）をターゲット情報として生成し、その生成したターゲット情報を車間制御ＥＣＵ３０に送信して、本処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態の車両制御システム１では、道路形状を認識する際に、レーダ波の一変調周期毎に生成される静止物マップを使用するのではなく、静止物マップに基づいて設定された評価値を単位領域毎に積算することで作成され、過去に取得した静止物の情報が反映された評価マップ（左用／右用）を使用するようにされている。
このため、何等かの原因で誤りを含んだ静止物マップが生成されたとしても、評価マップ上では、その誤りの影響が平滑化されることで抑制されるため、同一の単位領域にて連続して誤りが生じない限り評価マップ上に大きな影響が生じることがない。
その結果、車両制御システム１によれば、単発的なノイズ等によって前方レーダ３にて誤検出が生じ、その誤検出によって誤りを含んだ静止物マップが生成されたとしても、常に高い精度で道路形状を認識することができる。
また、車両制御システム１では、静止物マップ上に示された静止物を路側物の特徴に適合するか否かに従ってグループ化し、そのグループ化した静止物グループ毎に、路側物であるか否かを判断するようにされている。つまり、静止物グループ毎にまとめて路側物であるか否かを判断しているため、静止物を個々に路側物であるか否かを判断する場合と比較して、その判断に要する手間を大幅に削減することができる。
また、車両制御システム１では、路側物であると判定された静止物グループのみを使用して評価マップを作成し、しかも、その評価マップは、道路の左端に位置する路側物のみが示される左用と、道路の右端に位置する路側物のみが示される右用とで２種類作成し、道路左端の形状と道路右端の形状とを別々に認識するようにされている。
このため、車両制御システム１によれば、路側物以外の静止物や、求めようとしている側とは異なる側に位置する静止物が評価マップ上に混在することにより、道路形状の認識精度が低下してしまうことを確実に防止することができ、常に高い精度で道路形状を認識することができる。
更に、車両制御システム１では、静止物マップに基づいて設定される評価値が、自車両からの距離が遠い単位領域ほど、また、自車速度が大きいほど大きな値となるようにされ、換言すれば、静止物マップ上に示される静止物の位置が大きく変化し易い状況では、個々の静止物マップの情報が評価マップに応答性良く反映されるようにされている。
つまり、車両制御システム１によれば、状況に応じて評価値を変化させているため、評価マップの安定性（ノイズへの耐性）を確保しつつ、静止物マップに現れる現実の状況を応答性良く評価マップに反映させることができ、道路形状認識の精度を更に向上させることができる。
ところで、本実施形態において、前方レーダ３がレーダ手段、Ｓ３１０が静止物マップ作成手段、Ｓ３６０、Ｓ３９０が評価値設定手段、Ｓ３７０，Ｓ４００が評価マップ作成手段、Ｓ１４０が道路形状認識手段、Ｓ３５０が左右判定手段、Ｓ３２０がグループ化手段に相当する。
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、前方レーダ３において評価マップを作成し道路形状認識を行っているが、前方レーダ３において評価マップを作成後、車間制御ＥＣＵ３０に評価マップを送信し、車間制御ＥＣＵ３０が道路形状認識を実行するように構成してもよい。更には、前方レーダ３は物体の検知を実行するのみで、検知後の処理を車間制御ＥＣＵ３０などの他のＥＣＵが実行するように構成してもよい。
上記実施形態では、極座標から用いた静止物マップから、直交座標を用いた評価マップへの座標変換を、評価マップを生成する際に行っているが、評価マップも極座標を用いるように構成し、極座標のまま道路形状の認識を行ったり、道路形状の認識を行う際に、直交座標への座標変換を行うように構成してもよい。
上記実施形態では、左右別々に評価マップを作成しているが、単一の評価マップを使用して道路形状を認識するように構成してもよい。
上記実施例では、静止物マップは路側物が存在する各単位領域を１、存在しない各単位領域を０として設定するような２値化されたマップとして生成されたが、路側物が識別できるマップであれば２値化されていなくともよい。
上記実施形態では、路側物の存在する各単位領域では評価値を加算し、存在しない単位領域では評価値を減算しているが、この加算・減算は逆であってもよい。
上記実施形態では、道路形状認識結果を、オートクルーズ制御等に使用する先行車両の特定に使用しているが、例えば、道路形状認識結果から車両前方の道路の曲率を求め、その曲率に応じてカーブに突入する際の自車両の速度を自動的に制限するような制御に使用してもよい。
上記実施形態では、レーダ波としてＦＭＣＷ方式のミリ波を用いたが、これに限らず他の方式（ＣＷ方式，パルス方式など）や、他波長の電磁波やレーザ光等を用いてもよい。
上記実施形態では、自車速度や自車両と単位領域との距離に基づいて評価値を可変設定しているが、静止物マップに示された静止物や静止物グループ毎に、路側物である確率を求め、その求めた確率が高いほど評価値（加算値）が大きくなるように、評価値を可変設定してもよい。この路側物である確率の算出は、例えば、１サイクル前までの道路形状認識結果や、自車両の操舵角に基づくカーブの曲率などから推定される路側物の位置と、新たに生成された静止物マップ上の静止物の位置とを照合する等して、単位領域毎に評価すればよい。
この場合、路側物である確率が高い静止物や静止物グループは、応答性良く評価マップに反映されることになるため、評価マップに基づく道路形状認識の精度をより向上させることができる。
なお、この路側物である確率を求める処理が、本発明における確率算出手段に相当する。
車両制御システムの概略構成を示すブロック図。 信号処理部が実行するターゲット情報生成処理の内容を示すフローチャート。 ターゲット情報生成処理中にて実行する評価マップ作成処理の詳細を示すフローチャート。 静止物マップの概要を表す説明図。 評価マップの概要を表す説明図。 評価値の積算値が変化する様子を示す説明図。 評価値を積算することで評価マップに現れる影響を示す説明図。 道路形状認識の原理を表す説明図。
符号の説明
１…車両制御システム、３…前方レーダ、１０…発振器、１２，２２…増幅器、１４…分配器、１６…送信アンテナ、２０…受信アンテナ部、２１…受信スイッチ、２３…ミキサ、２４…フィルタ、２５…Ａ／Ｄ変換器、２６…信号処理部、３０…車間制御ＥＣＵ、３２…エンジンＥＣＵ、３４…ブレーキＥＣＵ。

Claims (6)

  1. レーダ波を送受信することで、該レーダ波を反射した物体を検知するレーダ手段を備えた道路形状認識装置において、
    前記レーダ手段にて検知された物体の位置および速度を示す情報に基づき、静止した物体である静止物を抽出すると共に、自車両に対する前記静止物の相対位置を示す静止物マップを繰り返し生成する静止物マップ生成手段と、
    前記静止物マップ生成手段にて前記静止物マップが生成される毎に、該静止物マップを細分化した単位領域のそれぞれに、前記静止物が存在する単位領域は正値となり、前記静止物が存在しない単位領域は負値となる評価値を設定する評価値設定手段と、
    該評価値設定手段にて設定された評価値を、前記静止物マップの単位領域毎に積算することで、前記静止物が存在する可能性が高い単位領域ほど大きな評価値を有する評価マップを作成する評価マップ作成手段と、
    該評価マップ作成手段にて作成された評価マップに基づいて、道路形状を認識する道路形状認識手段と、
    を備え、
    前記評価値設定手段は、自車速度または前記単位領域までの距離のうち少なくとも一方に従って、前記評価値を変化させ、且つ、前記自車速度に従って評価値を変化させる場合には、自車速度が速いほど、全ての前記単位領域について前記評価値の絶対値を大きくし、前記単位領域までの距離に従って評価値を変化させる場合には、自車両からの距離が遠い前記単位領域ほど、該単位領域の評価値の絶対値を大きくすることを特徴とする道路形状認識装置。
  2. 請求項１に記載の道路形状認識装置において、
    前記静止物マップ作成手段は、抽出した静止物が路側物であるか否かを判定し、路側物であると判定された静止物を用いて、前記静止物マップを生成することを特徴とする道路形状認識装置。
  3. 請求項２に記載の道路形状認識装置において、
    前記静止物マップに示された静止物が、道路の右端または左端のいずれに属するかを判定する左右判定手段を備え、
    前記評価マップ作成手段は、道路の右端に属すると判定された静止物用と道路の左端に属すると判定された静止物用とで、左右別々に２種類の評価マップを作成することを特徴とする道路形状認識装置。
  4. 請求項３に記載の道路形状認識装置において、
    前記静止物マップに示された静止物を、前記静止物の大きさや静止物間の位置関係に基づいてグループ化するグループ化手段を備え、
    前記左右判定手段は、前記グループ化手段にてグループ化された静止物のグループ毎に判定を行うことを特徴とする道路形状認識装置。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の道路形状認識装置において、
    前記静止物マップに示された静止物が路側物である確率を求める確率算出手段と、
    前記評価値設定手段は、前記確率算出手段にて求められた確率に従って、前記静止物が存在する単位領域の評価値を変化させることを特徴とする道路形状認識装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の道路形状認識装置において、
    前記道路形状認識手段は、前記評価マップのうち、前記評価値が予め設定された判定閾値以上である単位領域に路側物が存在するものとして、道路形状の認識を行うことを特徴とする道路形状認識装置。
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