JP4817854B2 - 周辺物体追尾装置及び周辺物体位置予測方法 - Google Patents
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Description
また、以上の各周辺物体追尾装置における、前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の、前記所定時間経過後の、前記自動車に対する相対位置を予測する技術は、自動車周辺の物体の物体位置の追尾の他の任意の用途に同様に適用することができる。
図1に、本実施形態に係る周辺監視システムの構成を示す。
この、周辺監視システムは自動車に搭載されるシステムであり、図示するように、周辺監視装置1、GPS受信機2、車速センサ3、角速度センサ4、レーダ装置やカメラなどの周辺状況を検知する周辺物センサ5、周辺物センサ5が周辺状況を検知する範囲である走査領域を調整する走査領域調整部6、ユーザに対して情報を出力するために用いる表示装置やスピーカなどである出力装置7とを備えている。ここで、車速センサ3は車速パルスセンサなどの自動車の車速を検出するセンサであり、角速度センサ4は角加速度や地磁気方向などより自動車の進行方位角変更速度を検出するセンサである。
但し、以上の周辺監視装置1は、ハードウエア的には、マイクロプロセッサや、メモリや、その他の周辺デバイスを有する一般的な構成を備えたCPU回路であって良く、この場合、以上に示した周辺監視装置1の各部は、マイクロプロセッサが予め用意されたプログラムを実行することにより具現化するプロセスとして実現されるものであって良い。
次に、物標検出部14は、周辺物センサ5が検知した周辺状況に応じて、周辺に存在する物体の自車に対する相対位置や自車に対する相対速度ベクトルを物標情報として算定する処理を繰り返し行う。
そして、物標追尾部15は、以下に示す追尾処理を繰り返し行う。すなわち、物標追尾部15は、各回の追尾処理において、物標検出部14が算定した物標情報を取得し、同じ物体についての物標情報を追尾し、物体の識別子を表すラベルを当該物体の物標情報に与えて監視物標算定部16と監視領域設定部17に出力する。すなわち、物標追尾部15は、第n回の追尾処理において、ある物標情報に対してラベルaを与えた場合、ラベルaを与えた物標情報が物体aの物標情報であるとして、第n回または第n回までの物体aの物標情報が示す物体aの相対位置や相対速度から予測される物体aの第n+1回の追尾処理実行時点における相対位置や相対速度を予測物標情報として求め、求めた予測物標情報が示す相対位置や相対速度に近似する相対位置や相対速度を表す物標情報が第n+1回の追尾処理において取得された場合、当該取得した物標情報は、物体aの物標情報であるとしてとしてラベルaを与え監視物標算定部16と監視領域設定部17に出力する。ただし、後述する監視物標ラベルとして通知されたラベルを与えた物標情報については、当該監視物標ラベルの取消が通知されるまで、監視領域設定部17から通知された監視物標予測位置を、前述した予測物標情報の予測位置として用いる。
図2に、この監視領域設定処理の手順を示す。
図示するように、監視領域設定部17は、まず、監視領域を予め定めた初期値に設定し、設定した監視領域の中心が走査領域の中心となるように、走査領域調整部6に周辺物センサ5の走査領域を調整させると共に、物標検出部14に監視領域内を対象として物標情報の算定を行わせる(ステップ202)。ここで、監視領域の初期値としては、車両前方を中心とする、周辺物センサ5の走査領域の最大範囲と等しい範囲の領域を用いる。なお、周辺物センサ5が、その走査領域の大きさを調整できるものである場合には、ステップ202において、走査領域調整部6に周辺物センサ5の走査領域を、当該走査領域が監視領域と一致するように調整させるようにしてもよい。
そして、監視物標ラベルの通知が発生したならば、自車の現時点の車速と移動の曲率半径と曲率中心を自車情報として取得する(ステップ206)。また、物標追尾部15から最後にまたはこれまでに入力した監視物標ラベルと同じラベルが与えられた物標情報から監視物標の現時点の車速と移動の曲率半径と曲率中心を監視物標情報として算定する(ステップ208)。ここで、この自車情報として取得する自車の移動の曲率半径と曲率中心の算出方法と、監視物標情報として取得する監視物標の曲率半径と曲率中心の算出法については後に説明する。
そして、推定したΔt後の監視物標の監視物標予測位置を物標追尾部15に通知する(ステップ212)。また、監視物標予測位置を中心とする監視領域を設定し、設定した監視領域の中心が走査領域の中心となるように、走査領域調整部6に周辺物センサ5の走査領域を調整させると共に、物標検出部14に監視領域内を対象として物標情報の算定を行わせる(ステップ214)。なお、このステップ214で、設定する監視物標の大きさは、周辺物センサ5の走査領域の最大範囲より小さい、監視物標のみを監視するために充分な大きさの範囲でとする。
まず、自車の現時点の車速は車速センサ3が表す車速を用いる。また、監視物標の現時点の車速は、物標追尾部15から最後に入力した物標情報が表す自車に対する相対車速ベクトルから自車の車速ベクトルを減じた速度ベクトルを、物標追尾部15の車速ベクトルとすることにより算出する。
なお、自車の現時点の移動の曲率半径と曲率中心は、自車の舵角に応じて算出することも可能である。
次に、監視物標の移動の曲率半径と曲率中心は、監視物標の相対位置から自車の現在位置を減じて求まる監視物標の位置の軌跡上の、現在の監視物標の位置に対応する位置の曲率半径と曲率中心として求める。
ただし、監視物標の現時点の移動の曲率半径は、監視物標の位置と地図データを用いたマップマッチング処理を行って求めた監視物標の現在位置に対応する道路上の地点における道路の曲率半径と曲率中心として求めるようにしてもよい。
ここで、現時位置算出部が算出した自車の現在位置やマップマッチング処理を行って求めた監視物標の現在位置に対応する道路上の地点における道路の曲率半径と曲率中心は、たとえば、次のようにしても求めることができる。
すなわち、いま、地図データ記憶部11に記憶された地図データが、図3aに示す道路300を、図3bに示すように、直線であるリンク301を用いて、ノード302で連結するリンク301の集合として定義している場合、現時位置算出部が算出した自車の現在位置やマップマッチング処理を行って求めた監視物標の現在位置はいずれかのリンク上の地点となる。
すなわち、図3cに示すように、地点Xが、長さLaのリンク313をt:(1-t)に内分する位置である場合には(ただし、0<t<1)、まず、リンク313の地点Xで分割される二つの部分のうちの、長さがtLaである部分に連結するリンク312の長さをLb、長さが(1-t)Laである部分に連結するリンク214の長さをLcとして、
{(1-t)(Lb+La)+t(La+Lc)}/2
を、参照距離Lとして求める。なお、地点Xがリンク313とリンク312を連結するノード上にあれば、t=0として、上式を適用し参照距離Lを求めればよい。
いま、図4aに示すように時刻tにおける自車の現在位置がP(t)であり、ステップ206で取得した自車情報が示す自車の現時点の車速がVpであり、自車の現時点の移動の曲率半径がR、曲率中心がOp(t)である場合、微少時間Δt経過後の時刻t+Δtの自車の位置は、Op(t)を中心とする半径Rの円上を、中心角がΦp変化する分移動した位置P(t+Δt)として予測される。ここで、Φpは、曲率半径Rより求まる自車の現時点の移動の曲率をKpとして、KpVpΔtとして求まる。
すなわち、図4bに示すように、時刻tにおけるxL-yL座標系上の監視物標の現在位置がLQ(t)、監視物標の時刻tにおける移動の曲率半径がr、時刻tにおけるxL-yL座標系上の監視物標の曲率中心がLOq(t)として求まったならば、まず、xL-yL座標系上で、LOq(t)を中心とする半径rの円上を、中心角をΦq変化する分LQ(t)を移動した位置DQ(t+Δt)を求める。ここで、Φqは、曲率半径rより求まる監視物標の現時点の移動の曲率をKqとして、KqVqΔtとする。
そして、次に、DQ(t+Δt)を、自車の時刻tのxL-yL座標系上の回転中心LOp(t)を中心として、-Φp回転させた位置LQ(t+Δt)を求め、LQ(t+Δt)の位置(x0、y0)を時刻t+ΔtにおけるxL-yL座標系上の監視物標予測位とする。なお、Φpは、曲率半径Rより求まる自車の時刻tの移動の曲率をKpとして、KpVpΔtとして求める。
なお、LOpのxL-yL座標系上の座標を(Cx、Cy)とし、DQ(t+Δt)のxL-yL座標系上の座標を(x、y)として、LOpを中心としてDQ(t+Δt)を角度-Φp回転したLQ(t+Δt)の位置のxL-yL座標系上の座標(x0、y0)は、下式1によって求めることができる。
以上のように本実施形態によれば、自車や監視物標の移動の速度や曲率を考慮して、将来の監視物標の自車に対する相対位置を予測するので、自車や監視物標がカーブなどの道路の屈曲区間を移動している場合にも、監視物標の将来の自車に対する相対位置を精度よく予測し、当該監視物標をより適正に追尾し続けることができるようになる。
Claims (6)
- 自動車に搭載され、前記自動車周辺の物体の位置を追尾する周辺物体追尾装置であって、
前記自動車の現在の移動の車速と曲率とを検知する自車移動情報算出手段と、
前記自動車の周辺に存在する物体の自車に対する相対位置を検知する周辺物体検知手段と、
前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の現在の移動の速度と曲率を算出する周辺物体移動情報算出手段と、
前記自動車が現在より所定時間、前記自車移動情報算出手段が検知した車速と曲率をもって移動を継続した場合の前記自動車の位置の変化を自車位置変化として算出すると共に、前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体が、現在より前記所定時間、前記周辺物体移動情報算出手段が算出した車速と曲率をもって移動を継続した場合の当該物体の位置の変化を物体位置変化として算出し、算出した自車位置変化と物体位置変化に従って、前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の、前記所定時間経過後の、前記自動車に対する相対位置を予測する物体位置予測手段と、
前記物体位置予測手段が予測した前記物体の相対位置を用いて当該物体の追尾を行う追尾手段とを有することを特徴とする周辺物体追尾装置。 - 請求項1記載の周辺物体追尾装置であって、
前記自車移動情報算出手段は、
前記自動車の現在位置を算出する現在位置算出部と、
前記現在位置算出部が算出した現在位置が位置する道路の、当該現在位置に対応する地点の曲率を、前記自動車の現在の移動の曲率として、道路地図を表す地図データに基づいて算定する自車移動曲率算定部とを有することを特徴とする周辺物体追尾装置。 - 請求項1記載の周辺物体追尾装置であって、
前記自車移動情報算出手段は、
前記自動車の車速と進行方位変化の角速度を検出し、検出した車速と角速度とより前記自動車の走行の軌跡を算出する走行軌跡算出部と、
前記走行軌跡算出部が算出した走行の軌跡の、当該走行軌跡上の現時点の前記自動車の位置に対応する位置の曲率を、前記自動車の現在の移動の曲率として算定する自車移動曲率算定部とを有することを特徴とする周辺物体追尾装置。 - 請求項1、2または3記載の周辺物体追尾装置であって、
前記周辺物体移動情報算出手段は、
前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の現在位置を算出する周辺物体現在位置算出部と、
前記周辺物体現在位置算出部が算出した現在位置が位置する道路の、当該現在位置に対応する地点の曲率を、前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の現在の移動の曲率として、道路地図を表す地図データに基づいて算定する周辺物体移動曲率算定部とを有することを特徴とする周辺物体追尾装置。 - 請求項1、2または3記載の周辺物体追尾装置であって、
前記周辺物体移動情報算出手段は、
前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の現在位置を算出する周辺物体現在位置算出部と、
前記周辺物体現在位置算出部が算出した現在位置の推移より、当該物体の移動の軌跡を算出する移動軌跡算出部と、
前記移動軌跡算出部が算出した移動の軌跡の、当該移動の軌跡上の現時点の前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の現在位置に対応する位置の曲率を、前記周辺物体検知手段が相対位置を検知した物体の現在の移動の曲率として算定する周辺物体移動曲率算定部とを有することを特徴とする周辺物体追尾装置。 - 自動車に搭載された車載装置において、前記自動車周辺の物体の位置を予測する周辺物体位置予測方法であって、
前記自動車の現在の移動の車速と曲率とを検知するステップと、
前記自動車の周辺に存在する物体の自車に対する相対位置を検知するステップと、
前記相対位置を検知した物体の現在の移動の速度と曲率を算出するステップと、
前記自動車が現在より所定時間、前記検知した車速と曲率をもって移動を継続した場合の前記自動車の位置の変化を自車位置変化として算出すると共に、前記相対位置を検知した物体が、現在より前記所定時間、前記算出した車速と曲率をもって移動を継続した場合の当該物体の位置の変化を物体位置変化として算出し、算出した自車位置変化と物体位置変化に従って、前記所定時間経過後の当該物体の前記自動車に対する相対位置を予測するステップとを有することを特徴とする周辺物体位置予測方法。
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