JP6465919B2 - 障害物検知システム - Google Patents

Description

この発明は、超音波センサを用いて、車両周辺の障害物を検知する障害物検知システムに関するものである。

近年、自動車のドライバーの駐車を支援する目的で、車体の前後左右にカメラおよびセンサを装着し、駐車スペースの検知や障害物の衝突回避、車両周辺画像を仮想俯瞰視点で提供するシステムが、すでに市場へ出ている。

特許２００６−２９８２６６号公報（第４〜７頁、第１図）

しかしながら、障害物の検知に超音波センサのようなアクティブ型センサを複数並べて使用する際は、隣接する同種センサとの干渉を避けるために超音波の発信および反射波の受信をひとつひとつ行わなければならない。
特に超音波を利用している場合は、音波の速度が約３４０ｍ／ｓとなっているために、例えば４ｍの距離に存在する障害物を検知しようとした場合、４／３４０≒１２ｍｓ程度は受信待ちを行う必要がある。そのため、自動駐車のために多くの超音波センサを装着するに従って、検知の周期が長くなり、検知率の低下や初期検知の遅れが生じるという問題があった。

このような問題に対し、隣接しているために検知領域が重なる複数の超音波センサを、送信波が重ならないように２つ隣の超音波センサを同時に送信するよう切り替えて制御する技術が開示されている（特許文献１）。
しかし、他の超音波センサと隣接している限り、その検知周期は単体設置の場合に比較して略２倍になることは避けられないという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、カメラおよび超音波センサを効率よく使用して、障害物検知の安定性向上を図る障害物検知システムを得ることを目的とする。

この発明に係わる障害物検知システムにおいては、車両に取り付けられ、車両の周辺の第一の検知領域に送信した超音波の反射波を受信する動作により第一の検知領域内の障害物を検知する複数の超音波センサと、第一の検知領域を含む第二の検知領域内の障害物を撮影するカメラと、このカメラにより撮影された映像に基づき、第二の検知領域内の障害物と、この障害物の属性および障害物の存在する方角とを検出する画像処理部と、超音波センサにより検知された第一の検知領域内の障害物と自車両間の距離と、自車両の運動情報とに基づいて、障害物と自車両との衝突危険性を判定する衝突危険性判定部と、障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御する超音波制御部とを備え、超音波制御部は、第二の検知領域内で障害物が検知された場合でかつ第一の検知領域内で障害物が検知されていない場合には、画像処理部によって検出された障害物の属性に基づき、超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御するとともに、第一の検知領域内で障害物が検知された場合には、衝突危険性判定部の判定結果に基づき、超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増加させるように制御するものです。

この発明によれば、車両に取り付けられ、車両の周辺の第一の検知領域に送信した超音波の反射波を受信する動作により第一の検知領域内の障害物を検知する複数の超音波センサと、第一の検知領域を含む第二の検知領域内の障害物を撮影するカメラと、このカメラにより撮影された映像に基づき、第二の検知領域内の障害物と、この障害物の属性および障害物の存在する方角とを検出する画像処理部と、超音波センサにより検知された第一の検知領域内の障害物と自車両間の距離と、自車両の運動情報とに基づいて、障害物と自車両との衝突危険性を判定する衝突危険性判定部と、障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御する超音波制御部とを備え、超音波制御部は、第二の検知領域内で障害物が検知された場合でかつ第一の検知領域内で障害物が検知されていない場合には、画像処理部によって検出された障害物の属性に基づき、超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御するとともに、第一の検知領域内で障害物が検知された場合には、衝突危険性判定部の判定結果に基づき、超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増加させるように制御するので、動体物に対する検知の安定性の向上をはかることができる。

この発明の実施の形態１による車両周辺障害物検知システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による車両周辺障害物検知システムの検知処理装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による車両周辺障害物検知システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による車両周辺障害物検知システムの検知処理装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による車両周辺障害物検知システムを示す構成図である。
図１において、車両周辺障害物検知システムは、検知処理装置１、カメラ２、超音波センサ３および表示装置５から構成されている。
検知処理装置１は、カメラ２、超音波センサ３および自車両運動情報から、自車両４の周辺の障害物を検知し、その検知結果から超音波センサ３をコントロールし、検知結果映像を生成し、表示装置５に表示する。
カメラ２は、自車両４の先端に設置されている。超音波センサ３は、複数が、自車両４の先端の複数箇所に設置され、それぞれ超音波を送受信して障害物を検知する。カメラ２は、超音波センサ３が検知する領域と重なる領域を撮影するように配置されている。
表示装置５は、検知処理装置１が生成した映像を表示する。

ここで、自車両運動情報は、自車両４に設けられた、ジャイロやシフトポジション、ハンドル角により得られる自車両の進行方向、エンジン回転メータ、タイヤ回転メータにより得られる自車両の速度に関する情報をいう。また、自車両運動情報は、ＧＰＳシステムで得られる自車両の位置情報を含む場合もある。
なお、実施の形態１では、カメラ２および超音波センサ３を車両前方に設置するものとしたが、車両後方あるいは車両全周囲にそれらセンサを設置する形態にも拡張可能である。また、超音波センサ３の検知範囲（第一の検知領域）は４ｍ、カメラ２による検知範囲（第二の検知領域）は１０ｍ程度とする。

検知処理装置１は、少なくてもＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有する計算機により構成され、次の各部がＣＰＵにより実行される。
画像信号処理部１１（画像処理部）は、カメラ２で撮影された物体の画像を用いて、自車両周辺の障害物とその属性および障害物の存在する方角の検出を行う。超音波信号処理部１２は、超音波センサ３からの信号を用いて、各超音波センサから自車両周辺の障害物までの距離を検出する。
衝突危険性判定部１３は、超音波信号処理部１２により検出された障害物との距離および自車両４から取得する速度、シフトポジション、ハンドル角などの情報を用いて、障害物と自車両４の衝突危険性を判定する。

検知結果統合部１４は、画像信号処理部１１により検出された障害物の属性および方角、衝突危険性判定部１３により判定された危険性、および超音波信号処理部１２により検出された障害物の距離を統合する。
超音波制御部１５は、検知結果統合部１４から指令を受けて、各超音波センサ３の送受信頻度をコントロールする。
表示用描画部１６は、検知結果統合部１４により統合された結果を、カメラ画像に重畳して描画する。

次に、図２を用いて、検知処理装置１の動作について説明する。
ステップＳ１とステップＳ２で、まず、検知処理装置１は、カメラ映像を用いて、画像信号処理部１１にて障害物を検知する。
次いで、ステップＳ３とステップＳ４で、検知された障害物が静止物ならば、いずれかの超音波センサ３でこの物体を検知している場合に、複数の超音波センサ３のうち、障害物の存在する方角に位置する個体（超音波センサ）の送受信頻度を相対的に減らす。これにより、危険性の低い方角以外へ超音波センサ３の検知を集中することができる。
なお、静止物体は、自車両の運動情報から、自車両との相対位置を（直近の検知結果が無くとも推定で）計算できるため、自車両の進行方向に存在しかつ危険性があるほど接近しない限り、安全と見なしてよい。

ステップＳ５とステップＳ６で、検知された障害物が動体物ならば、複数の超音波センサ３のうち、障害物の存在する方角に位置する個体の送受信頻度を相対的に増やす。これにより、危険性の高い方角へ超音波センサ３の検知を集中することができる。
ステップＳ７とステップＳ８で、一度検知された障害物は、画像信号処理部１１により、カメラの検知範囲から外れるまで、その障害物の存在する方角を追跡する。そして、障害物が複数の超音波センサ３のいずれかの検知範囲に入るまで待つ。

ステップＳ９とステップＳ１０で、超音波信号処理部１２が、新たな任意の障害物を検出し、その検出した方角が画像信号処理部１１により追跡していた障害物の方角と同じだった場合に、画像信号処理部１１と超音波信号処理部１２が検知した障害物が同一であると判断する。
この際、複数の超音波センサ３のうち、障害物の方角に位置する個体の送受信頻度を、衝突危険性を判断するまで一時的に増やす。これにより、障害物の位置および相対速度を素早く検知することができるため、衝突危険性の判定を早めることが可能である。

ステップＳ１１とステップＳ１２で、一度、超音波信号処理部１２が検知した障害物が、超音波センサ３の検知範囲から出た場合には、障害物の方角に位置する超音波センサの送受信頻度を相対的に減らす。これにより、複数の超音波センサ３のうち、危険性の低い方角以外への検知を集中することができる。

ステップＳ１３とステップＳ１４で、衝突危険性判定部１３が、障害物の位置、相対速度、および自車両の速度、シフトポジション、ハンドル舵角を用いて、障害物と自車両が衝突するまでの時間ＴＴＣを計算し、衝突危険性を判定する。
障害物と自車両が衝突するまでの時間ＴＴＣが２秒以下であれば、ステップＳ１５で、複数の超音波センサ３のうち、障害物の方角に位置する個体の送受信頻度を相対的に増やす。衝突の危険が無くなるまで増やす。
これにより、障害物と自車両が衝突するまでの時間ＴＴＣの計算を素早く、かつ精度良く計算することが可能である。
なお、図２のフローチャートでは省略したが、障害物と自車両が衝突するまでの時間ＴＴＣが１秒以下となった場合、検知処理装置１は、自車両へ緊急ブレーキ制御の指令を出
す。

実施の形態１によれば、カメラによる障害物検知結果の属性を用いて、超音波センサの検知方角を集中するため、超音波センサの検知周期が短くなり、初期検知の時間短縮および検知率の向上が可能である。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による車両周辺障害物検知システムを示す構成図である。
図３において、符号１〜５、１１〜１６は図１におけるものと同一のものである。図３では、検知処理装置１に、接近判定部１７を設けている。接近判定部１７は、自車両の車速、シフトポジション、ハンドル角の情報、および画像信号処理部１１により検知された障害物の位置情報を用いて、障害物の車両への接近を判定する。
また、図３では、実施の形態１の画像信号処理部１１で、カメラ２の映像を用いて、障害物の属性と方角を検知するのに対し、実施の形態２では、障害物の自車両からの相対位置を検知する。

次に、図４を用いて、実施の形態２の検知処理装置１の動作について説明する。
ステップＳ２１〜ステップＳ２３で、まず、検知処理装置１は、カメラ２の映像を用いて画像信号処理部１１にて障害物を検知する。一度検知した障害物は、画像上での地面と障害物との接地画素位置から計算し、自車両からの相対位置を追跡する。
なお、一般的に単眼カメラの画像処理によって、上記のような手法で、物体の位置を求めるに当たっては、物体の接地面を正確に検出することが困難な上、車体の一時的な傾きによって座標変換計算に誤差が生じるため、超音波センサに比べて、その検知位置精度は低い。

ステップＳ２４で、画像信号処理部１１にて追跡している障害物の位置が、複数の超音波センサ３のいずれかの検知範囲に入りそうな境界、すなわちこの実施の形態２で言えば、超音波センサ３の検知距離である４ｍに接近してきたかどうかを、自車両の運動情報も用いて、接近判定部１７により判定する。

ステップＳ２５とステップＳ２６で、障害物が接近してきたと判定された場合には、複数の超音波センサ３のうち、障害物の位置に近い個体の送受信頻度を、衝突危険性を判断するまで一時的に増やす。
これにより、障害物の位置および相対速度を素早く検知することができるため、衝突危険性の判定を早めることが可能である。
実施の形態１では、障害物が超音波センサ３の検知範囲内に入ったのちに送受信頻度を増やしたが、実施の形態２では、超音波センサ３の検知範囲に入る前に送受信頻度を増やすことで、より早い検知を行うことが可能である。

ステップＳ２７〜ステップＳ２９は、ステップＳ１３〜ステップＳ１５と同じ処理を行なうため、その説明を省略する。

ステップＳ３０で、衝突危険性が低いと判定された場合は、複数の超音波センサ３のうち、障害物の位置に近い個体の送受信頻度を相対的に減らす。
これにより、複数の超音波センサ３のうち、危険性の低い方角以外への検知を集中することができる。

実施の形態２によれば、カメラ等のパッシブ型センサによる障害物属性の検知結果を用いて、超音波センサ等のアクティブ型センサの検知方角を集中するため、アクティブ型セ
ンサの検知周期が短くなり、初期検知の時間短縮及び検知率の向上が可能である。
また、障害物が自車両とすぐ衝突しない限りは、最小限のリソースでその方向の超音波センサによる検知を行い、その他の方向への検知に集中するので、新たに発見される障害物の検知を早める効果が得られる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 検知処理装置、２ カメラ、３ 超音波センサ、４ 自車両、５ 表示装置、
１１ 画像信号処理部、１２ 超音波信号処理部、１３ 衝突危険性判定部、
１４ 検知結果統合部、１５ 超音波制御部、１６ 表示用描画部、１７ 接近判定部

Claims (7)

1. 車両に取り付けられ、上記車両の周辺の第一の検知領域に送信した超音波の反射波を受信する動作により上記第一の検知領域内の障害物を検知する複数の超音波センサと、
   上記第一の検知領域を含む第二の検知領域内の障害物を撮影するカメラと、
   このカメラにより撮影された映像に基づき、上記第二の検知領域内の障害物と、この障害物の属性および上記障害物の存在する方角とを検出する画像処理部と、
   上記超音波センサにより検知された上記第一の検知領域内の障害物と自車両間の距離と、自車両の運動情報とに基づいて、上記障害物と自車両との衝突危険性を判定する衝突危険性判定部と、
   上記障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御する超音波制御部とを備え、
   上記超音波制御部は、上記第二の検知領域内で上記障害物が検知された場合でかつ上記第一の検知領域内で上記障害物が検知されていない場合には、上記画像処理部によって検出された上記障害物の属性に基づき、上記超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御するとともに、
   上記第一の検知領域内で上記障害物が検知された場合には、上記衝突危険性判定部の判定結果に基づき、上記超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増加させるように制御することを特徴とする障害物検知システム。
2. 上記超音波制御部は、
   上記障害物の属性が、道路上で静止した物体を示す場合、上記障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも減らすように制御することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知システム。
3. 上記超音波制御部は、上記衝突危険性判定部により上記障害物と自車両との衝突の危険性が高いと判定された場合に、上記障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも増やすように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の障害物検知システム。
4. 上記超音波制御部は、
   上記障害物の属性が、動く物体を示す場合、上記障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも増やすように制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の障害物検知システム。
5. 上記超音波制御部は、
   上記障害物が、いずれかの超音波センサの上記第一の検知領域内から全超音波センサの上記第一の検知領域外へ出た場合、上記障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも減らすように制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の障害物検知システム。
6. 上記超音波制御部は、
   上記障害物が、全超音波センサの上記第一の検知領域外から、いずれかの超音波センサの上記第一の検知領域内へ入った場合には、上記衝突危険性判定部の判定までの間、上記障害物の存在する方角に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも増やすように制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の障害物検知システム。
7. 上記画像処理部は、さらに上記第二の検知領域内の障害物の位置を検出し、
   上記超音波制御部は、さらに上記障害物の位置に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を増減させるように制御するものであり、
   上記画像処理部により検出された障害物の位置と、自車両の運動情報を用いて、上記障害物が、全超音波センサの上記第一の検知領域外から、いずれかの超音波センサの上記第一の検知領域に接近したかどうかを判定する接近判定部を備え、
   上記超音波制御部は、上記接近判定部により、上記障害物が、上記超音波センサの上記第一の検知領域に接近したことが判定された場合に、
   上記衝突危険性判定部による判定の結果、上記障害物の位置が、自車両と衝突の危険性が有る位置の場合には、上記超音波制御部は、上記障害物の位置に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも増やすように制御する一方、
   上記衝突危険性判定部による判定の結果、上記障害物の位置が、自車両と衝突の危険性が無い位置の場合には、上記超音波制御部は、その障害物の位置に対応する超音波センサの単位時間当たりの動作回数を、その他の超音波センサよりも減らすように制御することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知システム。

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