JP6939723B2 - 衝突判定装置 - Google Patents

Description

自車周囲の物体と自車との衝突の有無を判定する衝突判定装置に関する。

自車の移動軌跡、及び自車周囲の物体の移動軌跡を推定し、推定した自車及び物体の移動軌跡に基づいて、自車に対する物体の衝突の有無を判定する衝突判定装置が知られている。特許文献１に開示された衝突判定装置では、推定した自車の移動軌跡と、推定した物体の移動軌跡とが交わる交点を算出する。そして、自車が交点に到達するまでの時間と、物体が交点に達するまでの時間をそれぞれ算出し、算出した各時間により自車に対する物体の衝突の有無を判定している。

特開２００８−２１３５３５号公報

自車の移動軌跡と物体の移動軌跡とをそれぞれ線で推定して、その線同士の交点を用いて衝突判定を行う場合、自車と物体との位置関係又は物体の移動状態に依っては、衝突判定を適正に実施できない場合がある。

本発明は上記課題に鑑みたものであり、自車に対する物体の位置関係や物体の移動状態に依らず、時間経過を考慮して自車に対する物体の衝突判定を適正に実施することができる衝突判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、物体検出装置により検出された自車周囲に位置する物体と、自車との衝突の有無を判定する衝突判定装置に関するものである。衝突判定装置は、現在の自車における自車進行方向での距離及び車幅方向での距離で規定される２次元座標系において、自車の推定経路上での所定時間毎の自車存在領域を算出する自車領域算出部と、前記自車進行方向での距離、前記車幅方向での距離、及び現在からの経過時間により規定される３次元座標系において、算出された前記所定時間毎の前記自車存在領域を補完することにより、前記自車存在領域の推移を示す立体である自車立体を算出する自車情報算出部と、前記物体検出装置により検出された前記物体の位置に基づいて、前記３次元座標系における前記物体の移動経路の推定値を示す推定経路情報を算出する移動経路算出部と、算出された前記自車立体と、算出された前記物体の移動経路との交わりの有無に基づいて、自車に対する前記物体の衝突の有無を判定する判定部と、を備える。

上記構成では、自車を基準とする自車進行方向での距離、車幅方向での距離、及び現在からの経過時間により規定される３次元座標系において、自車の推定経路上に算出される複数の自車存在領域を補完することにより、自車存在領域の推移を示す立体である自車立体が算出される。また、物体検出装置により検出された物体の位置に基づいて、３次元座標系において、物体の移動経路の推定値を示す推定経路情報が算出される。そして、自車立体と前記物体の移動経路との交わりの有無に基づいて、自車に対する物体の衝突の有無が判定される。この場合、自車に対する物体の衝突判定に用いられる自車立体は、自車進行方向、及び車幅方向に広がる自車存在領域が時間軸で連続する３次元の立体として算出される。そして、自車立体と物体の移動経路との交わりの有無により衝突判定が行われることにより、移動軌跡同士が交わる場合よりも、交わりを生じさせる領域が大きくなる。その結果、自車に対する物体の位置関係や、物体の移動状態を含む様々なシーンに対応した衝突判定が可能となるため、自車に対する物体の衝突の有無を適正に判定することができる。さらに、上記３次元座標系において自車立体と物体の移動経路との交わりの有無に基づいて衝突の有無が判定されるため、時間経過を考慮して衝突の有無を適正に判定することができる。

車両制御システムの構成図。 ＸＹ平面上での自車存在領域を説明する図。 ＸＹ平面上での物体存在領域を説明する図。 自車立体及び物体立体を説明する図。 自車立体と物体立体とを用いた自車に対する物体の衝突判定の手法を説明する図。 衝突判定の手順を説明するフローチャート。 自車が右折又は左折する場合の自車存在領域の拡大を説明する図。 第１実施形態の変形例における自車存在領域の拡大量を説明する図。 第２実施形態に係る衝突判定の手順を説明するフローチャート。 第３実施形態において、図６のステップＳ１８の処理の手順を説明するフローチャート。 物体存在領域の拡大量を説明する図。 第４実施形態に係る衝突判定の手順を説明するフローチャート。

（第１実施形態）
以下、車両に適用される車両制御システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示す車両制御システム１００は、物体検出装置１０及び衝突判定ＥＣＵ２０を備えている。本実施形態では、衝突判定ＥＣＵ２０が衝突判定装置に相当する。

物体検出装置１０は、ミリ波を送信し、送信したミリ波が物体に反射することで生じる反射波に基づいて、自車周囲の物体の位置、及び自車に対する物体の相対速度を検出する。物体検出装置１０は、ミリ波レーダセンサ１１と、レーダＥＣＵ１２とを備えている。

ミリ波レーダセンサ１１は、例えば、自車の前部及び後部にそれぞれ取り付けられており、ミリ波を自車周囲に出射し、その反射波を受信する。ミリ波レーダセンサ１１は、受信した反射波に関する反射波信号をレーダＥＣＵ１２に出力する。

レーダＥＣＵ１２は、ミリ波レーダセンサ１１から出力される反射波信号に基づいて、自車周囲の物体の位置、及び自車に対する物体の相対速度を算出する。レーダＥＣＵ１２は、算出した物体の位置、及び自車に対する物体の相対速度を衝突判定ＥＣＵ２０に出力する。レーダＥＣＵ１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイスなどを備えるコンピュータにより構成されている。

衝突判定ＥＣＵ２０には、ヨーレートセンサ１３、操舵角センサ１４、車輪速センサ１５、及び衝突抑制装置３０が接続されている。ヨーレートセンサ１３は、たとえば自車の中央位置に設けられており、自車の操舵量の変化速度に応じたヨーレート信号を衝突判定ＥＣＵ２０に出力する。操舵角センサ１４は、たとえば車両のステアリングロッドに取り付けられており、運転者の操作に伴うステアリングホイールの操舵角の変化に応じた操舵角信号を衝突判定ＥＣＵ２０に出力する。車輪速センサ１５は、たとえば車両のホイール部分に取り付けられており、車両の車輪速度に応じた、車輪速度信号を衝突判定ＥＣＵ２０に出力する。

衝突抑制装置３０は、自車に対する物体の衝突を抑制する装置であり、本実施形態では、ブレーキＥＣＵ３１と、シートベルトアクチュエータ３２とを備えている。

ブレーキＥＣＵ３１は、衝突判定ＥＣＵ２０から出力される減速信号に基づいて、ブレーキアクチュエータの制動力を制御する。ブレーキアクチュエータの制動力が制御されることにより自車の減速量が調整される。シートベルトアクチュエータ３２は、衝突判定ＥＣＵ２０から出力される起動信号に基づいて、シートベルトの巻取装置を作動させ、シートベルトを巻き取って緊張させる。

衝突判定ＥＣＵ２０は、物体検出装置１０から出力される物体の位置及び自車に対する物体の相対速度に基づいて、自車に対する物体の衝突の有無を判定する。衝突判定ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイスなどを備えるコンピュータにより構成されている。衝突判定ＥＣＵ２０は、自車に対して物体が衝突すると判定した場合に、衝突抑制装置３０を作動させることにより、自車に対する衝突抑制制御を実施する。例えば、衝突判定ＥＣＵ２０は、ブレーキＥＣＵ３１に出力する減速信号及びシートベルトアクチュエータ３２に出力する起動信号を生成して出力することにより衝突抑制制御を実施する。

自車及び物体の移動経路として線状の移動軌跡を算出し、算出した移動軌跡同士の交点により、自車に対する物体の衝突の有無を判定する場合、自車と物体との位置関係又は物体の移動状態に依っては、自車に対する物体の衝突判定を適正に実施できない場合がある。例えば、自車と物体とが平行に移動している場合、自車及び物体の移動軌跡は交わることがないため、物体の衝突判定を実施できなくなる。また、物体が静止している場合では、時間経過を考慮したとしても物体の移動軌跡が算出されないため、自車及び物体の移動軌跡の交点が算出されず、自車に対する物体の衝突判定を実施できないおそれがある。

そこで、衝突判定ＥＣＵ２０は、仮想的に形成される３次元座標系において、自車の存在領域の推移を示す立体である自車立体を算出する。また、衝突判定ＥＣＵ２０は、３次元座標系において、物体の移動経路を算出する。そして、自車立体と、物体の移動経路との交わりの有無に基づいて、自車と物体との衝突の有無を判定することにより、自車に対する物体の位置関係や、物体の移動状態を含む様々なシーンに対応した衝突判定を可能としている。

次に、本実施形態の衝突判定に係る衝突判定ＥＣＵ２０の各機能を説明する。

自車経路推定部２１は、自車の操舵量の変化速度及び自車速度に基づいて、自車の推定経路を示す自車推定経路ＰＡ１を算出する。本実施形態では、自車経路推定部２１は、ヨーレートセンサ１３からのヨーレート信号を用いて算出される自車のヨーレートψと、車輪速センサ１５からの車輪速度信号を用いて算出される自車速度とに基づいて自車の推定カーブ半径を算出する。そして、算出した推定カーブ半径に沿って自車が走行する場合の経路を自車推定経路ＰＡ１として算出する。なお、自車の操舵量の変化速度を、操舵角センサ１４からの操舵角信号に基づいて算出してもよい。

自車領域算出部２２は、現在の自車進行方向での距離Ｙ、及び車幅方向での距離Ｘで規定される２次元座標系のＸＹ平面上に、自車推定経路ＰＡ１上での所定時間毎の自車が存在領する領域を示す自車存在領域ＥＡ１を算出する。本実施形態では、自車領域算出部２２は、現在Ｔ０から推定終了時間ＴＮまでの期間において、自車推定経路ＰＡ１上の各位置における自車存在領域ＥＡ１を算出する。

図２（ａ）は、現在Ｔ０での自車存在領域ＥＡ１を示している。本実施形態では、自車存在領域ＥＡ１を、自車を上方から見た場合の自車の外周を全て含む矩形領域として定めている。自車領域算出部２２は、自車の大きさを示す車両諸元に基づいて、自車存在領域ＥＡ１を形成する矩形領域を定めている。例えば、現在Ｔ０での自車存在領域ＥＡ１は、Ｘ軸とＹ軸との交点（０，０）が、自車の基準位置Ｐ０となるように定められている。また、自車の基準位置Ｐ０は、自車前方において車幅方向の中心となるように設定されている。

図２（ｂ）は、現在からＴ１だけ将来の自車存在領域ＥＡ１を示している。なお、図２（ｂ）では、説明を容易にするため、現在Ｔ０での自車存在領域ＥＡ１と、現在からＴ２だけ将来（Ｔ２＞Ｔ１）での自車存在領域ＥＡ１とを破線により示している。

現在からＴ１だけ将来の自車存在領域ＥＡ１は、自車が自車推定経路ＰＡ１に沿って移動する場合に、現在の自車位置から経過時間Ｔ１後での自車の存在領域を示している。例えば、自車領域算出部２２は、現在の自車位置で算出される自車推定経路ＰＡ１と、自車速度とに基づいて、自車推定経路ＰＡ１において、現在Ｔ０での自車の基準位置Ｐ０から所定の経過時間Ｔｎ（ｎは、０以上、Ｎ以下の値）だけ将来の通過位置を算出する。そして、各通過位置を基準位置Ｐｎとする矩形領域を、現在からＴｎだけ将来の自車存在領域ＥＡ１として算出する。本実施形態では、各経過時間Ｔｎでの自車存在領域ＥＡ１の向きを、各基準位置Ｐｎでの自車推定経路ＰＡ１の接線の向きに定めている。

自車情報算出部２３は、自車進行方向での距離Ｙ、車幅方向での距離Ｘ、及び現在からの経過時間Ｔにより規定される３次元座標系において、複数の自車存在領域ＥＡ１を補完することにより、自車存在領域ＥＡ１の推移を示す自車立体Ｄ１を算出する。図４に示す３次元座標系において、点（０，０，０）が、現在の自車の基準位置Ｐ０を示している。自車立体Ｄ１は、３次元座標系において、経過時間Ｔに伴う自車存在領域ＥＡ１の移動推移を示している。図４では、現在Ｔ０から、推定終了時間ＴＮまでの予測時間幅において、自車立体Ｄ１が算出されている。

本実施形態では、自車情報算出部２３は、算出した複数の自車存在領域ＥＡ１を３次元座標系の情報に変換する。そして、３次元座標系において、経過時間を定めるＴ軸が延びる方向で隣り合う自車存在領域ＥＡ１間の四隅を直線補完することにより、自車立体Ｄ１を算出する。

物体経路推定部２４は、物体検出装置１０により検出された物体の位置、及び自車に対する物体の相対速度に基づいて、物体の推定経路を示す物体推定経路ＰＡ２を算出する。例えば、物体経路推定部２４は、物体検出装置１０により検出された物体位置の変化に基づいて、物体の移動軌跡を算出し、この移動軌跡を物体推定経路ＰＡ２とする。

物体領域算出部２５は、ＸＹ平面上において、物体推定経路ＰＡ２上での所定時間毎の物体が存在する領域を示す物体存在領域ＥＡ２を算出する。物体存在領域ＥＡ２は、物体が、物体推定経路ＰＡ２に沿って移動する場合の、所定時間毎の物体の存在領域を示す。図３（ａ）は、現在Ｔ０での物体存在領域ＥＡ２を示している。現在Ｔ０でのＸＹ平面上の物体存在領域ＥＡ２は、現在の自車位置において、物体検出装置１０により検出されている物体の存在領域を示している。物体領域算出部２５は、物体存在領域ＥＡ２を、物体を上方から見た場合の物体の外周を全て含む矩形領域として設定している。例えば、物体存在領域ＥＡ２を形成する矩形領域は、物体検出装置１０により算出された物体の大きさに基づいて設定される。

図３（ｂ）は、現在からＴ１だけ将来の物体存在領域ＥＡ２を示している。例えば、物体領域算出部２５は、物体推定経路ＰＡ２と、自車を基準とする物体の相対速度とに基づいて、物体推定経路ＰＡ２上において、現在の物体の基準位置Ｂ０から所定の経過時間Ｔｎだけ経過した後の通過位置を算出する。そして、各通過位置を基準位置Ｂｎとする矩形領域を、現在から経過時間Ｔｎだけ将来の物体存在領域ＥＡ２として算出する。

物体情報算出部２６は、３次元座標系において、複数の物体存在領域ＥＡ２を補完することにより、物体存在領域ＥＡ２の推移を示す立体である物体立体Ｄ２を算出する。図４に示す物体立体Ｄ２は、３次元座標系において、経過時間Ｔに伴う物体存在領域ＥＡ２の移動推移を示している。本実施形態では、物体情報算出部２６は、経過時間を定めるＴ軸の延びる方向で隣り合う物体存在領域ＥＡ２間の四隅を直線補完することにより、物体立体Ｄ２を算出する。本実施形態では、物体立体Ｄ２が物体の移動経路に相当し、物体領域算出部２５と物体情報算出部２６とが移動経路算出部に相当する。

判定部２７は、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２との交わりの有無に基づいて、自車に対する物体の衝突の有無を判定する。本実施形態では、判定部２７は、所定の経過時間Ｔでの自車の存在領域を示す第１判定用領域ＤＡ１を、自車立体Ｄ１を用いて算出する。また、第１判定用領域ＤＡ１と同一経過時間Ｔでの物体の存在領域を示す第２判定用領域ＤＡ２を、物体立体Ｄ２を用いて算出する。そして、算出した同一経過時間Ｔでの第１，第２判定用領域ＤＡ１，ＤＡ２間に重複する領域が存在する場合に、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とが交わると判定する。

図５（ａ），（ｂ）は、経過時間ＴａでのＸＹ平面において、自車立体Ｄ１を用いて算出される第１判定用領域ＤＡ１と、物体立体Ｄ２を用いて算出される第２判定用領域ＤＡ２とを示す図である。自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とが交わる場合、図５（ａ）に示すように、同一の経過時間ＴａでのＸＹ平面において、第１判定用領域ＤＡ１と第２判定用領域ＤＡ２とに重複する領域ＯＡが存在している。そのため、判定部２７は、同一経過時間Ｔでの第１判定用領域ＤＡ１と第２判定用領域ＤＡ２とに重複する領域ＯＡが存在する場合に、自車と物体とが衝突すると判定する。

一方、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とが交わらない場合、図５（ｂ）に示す経過時間Ｔａを含む全ての経過時間ＴでのＸＹ平面において、第１判定用領域ＤＡ１と第２判定用領域ＤＡ２とに重複する領域ＯＡが存在しない。そのため、判定部２７は、同一経過時間Ｔでの第１判定用領域ＤＡ１と第２判定用領域ＤＡ２とに重複する領域ＯＡが存在しない場合に、自車と物体とが衝突しないと判定する。

本実施形態では、判定部２７は、現在Ｔ０から推定終了時間ＴＮまでの間で、所定の経過時間間隔ΔＴ毎に、同一経過時間Ｔでの第１，第２判定用領域ＤＡ１，ＤＡ２を算出する。そして、算出した同一経過時間Ｔでの第１，第２判定用領域ＤＡ１，ＤＡ２を用いて重複する領域ＯＡの有無を判定する。

次に、図６を用いて、本実施形態に係る衝突判定の手順を説明する。図６に示す処理は、衝突判定ＥＣＵ２０により所定周期で繰り返し実施される。

ステップＳ１０では、車輪速度信号に基づいて算出される自車速度と、ヨーレート信号に基づいて算出される自車のヨーレートψとに基づいて、ＸＹ平面上において現在の自車位置での自車推定経路ＰＡ１を算出する。

ステップＳ１１では、物体検出装置１０により検出された物体位置、及び自車に対する物体の相対速度に基づいて、ＸＹ平面上において物体推定経路ＰＡ２を算出する。

ステップＳ１２〜Ｓ１６では、自車推定経路ＰＡ１上の複数の自車存在領域ＥＡ１を算出する。ここで、自車推定経路ＰＡ１に誤差が生じている場合、自車存在領域ＥＡ１の位置が自車推定経路ＰＡ１において現在から将来に進むほど、自車存在領域ＥＡ１の位置に自車推定経路ＰＡ１の誤差が蓄積され、自車存在領域ＥＡ１の位置の誤差が大きくなる。そこで、本実施形態では、自車存在領域ＥＡ１を、自車推定経路ＰＡ１において現在から将来に進むほど、面積Ｓを拡大するように算出する。

まず、ステップＳ１２では、自車の操舵量の変化速度を示すヨーレートψに基づいて、自車の操舵量の変化加速度αを算出する。本実施形態では、前回の演算周期において算出したヨーレートψと、今回の演算周期において算出したヨーレートψとの差を、操舵量の変化加速度αとして算出している。ステップＳ１２が操舵変化量算出部に相当する。なお、自車の操舵量の変化加速度αを、操舵角センサ１４からの操舵角信号により算出される操舵角の変化速度から算出するものであってもよい。

ステップＳ１３では、自車が右折するか左折するかを判定する。本実施形態では、現在の自車進行方向に対して右方向に曲がる向きに推定カーブ半径が算出されている場合に、自車が右折すると判定する。また、現在の自車進行方向に対して左方向に曲がる向きに推定カーブ半径が算出されている場合に、自車が左折すると判定する。

ステップＳ１３において、自車が右折すると判定すると、ステップＳ１４では、自車のヨーレートψと、操舵量の変化加速度αとに基づいて、自車が右折する場合の自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳ１を設定する。図７（ａ）は、自車が右折する場合の自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳ１にハッチングを付している。なお、図７では、説明を容易にするために、同一のＸＹ平面上に、経過時間Ｔが異なる複数の自車存在領域ＥＡ１を記載している。

自車の操舵量の変化が大きくなるほど、自車位置が車幅方向に変化する可能性が高くなる。更に、自車が右折する場合、自車位置の車幅方向への変化により自車の右側を通過する物体を自車が巻き込む可能性が高くなる。そこで、本実施形態では、自車が右折すると判定した場合、自車存在領域ＥＡ１において自車進行方向に対して右側の領域を拡大することにより、衝突の判定を安全側に設定している。

ここで、自車の操舵量の変化による自車存在領域ＥＡ１の変化幅ΔＷ１を、自車の右方向でのヨーレートψ１及び操舵量の変化加速度α１を用いて算出する。そして、本実施形態では、自車が右折する場合の自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳ１を、下記式（１）により算出している。

ΔＳ１ｎは、自車が右折する場合の各経過時間Ｔｎでの物体の拡大量を示す。ｋは自車の車長方向での長さを示す。

上記式（１）において、現在Ｔ０での拡大量ΔＳ１は、経過時間Ｔ０が０であるため０となる。そして、自車推定経路ＰＡ１上での自車の基準位置Ｐに対応する経過時間Ｔｎが増加するほど、拡大量ΔＳ１が大きくなる。実施形態では、衝突判定ＥＣＵ２０は、ヨーレートψ１、操舵角の加速度α１、経過時間Ｔ、及び拡大量ΔＳ１の関係を記録するテーブル情報を記憶しており、このテーブル情報を参照することにより、各値ψ１，α１，Ｔに応じた、自車が右折する場合の拡大量ΔＳ１を設定する。

例えば、テーブル情報を以下のように算出する。まず、上記式（１）に基づいて、様々なヨーレートψ１及び操舵量の変化加速度α１と拡大量ΔＳ１との関係を算出する。そして、衝突判定ＥＣＵ２０は、ヨーレートψ１、操舵角の加速度α１、経過時間Ｔ、及び拡大量ΔＳ１の対応関係をテーブル情報として記憶する。

図６に戻り、ステップＳ１３において、自車が左折すると判定すると、ステップＳ１５では、ステップＳ１２で算出した自車のヨーレートψ２と、操舵量の変化加速度α２とに基づいて、自車が左折する場合の自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳ２を設定する。

自車が左折する場合、自車の左側を通過する物体を自車が巻き込む可能性がある。そこで、本実施形態では、自車が左折すると判定した場合、図７（ｂ）に示すように、自車存在領域ＥＡ１において自車進行方向の左側の領域のみを拡大し、衝突判定を安全側に設定している。

自車が左折する場合の操舵量の変化に伴う自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳ２は、自車左方向でのヨーレートψ２及び操舵量の変化加速度α２を用いた下記式（２）により算出する。

ΔＳ２ｎは、自車が左折する場合の各経過時間Ｔｎでの物体の拡大量を示す。ΔＷ２ｎは、自車が左折する場合の自車存在領域ＥＡ１の変化幅である。

上記式（２）において、自車推定経路ＰＡ１において、現在Ｔ０での拡大量ΔＳ２は、０となる。そして、各自車存在領域ＥＡ１に対応する経過時間Ｔが大きくなるほど、拡大量ΔＳ２が大きくなる。実施形態では、衝突判定ＥＣＵ２０は、ヨーレートψ２、操舵量の変化加速度α２、経過時間Ｔ、及び拡大量ΔＳ２の関係を記録するテーブル情報を記憶しており、このテーブル情報を参照することにより、自車が左折する場合の各値ψ２，α２，Ｔに応じた拡大量ΔＳ２を設定する。

ステップＳ１６では、ステップＳ１４又はステップＳ１５で設定した拡大量に応じて、自車推定経路ＰＡ１を通過する複数の自車存在領域ＥＡ１を算出する。ステップＳ１７では、３次元座標系において、ステップＳ１６で算出した複数の自車存在領域ＥＡ１を補完することにより、自車立体Ｄ１を算出する。

ステップＳ１８では、物体推定経路ＰＡ２を通過する複数の物体存在領域ＥＡ２を算出する。ステップＳ１９では、３次元座標系において、ステップＳ１８で算出した複数の物体存在領域ＥＡ２を補完することにより、物体立体Ｄ２を算出する。

ステップＳ２０では、ステップＳ１７で算出した自車立体Ｄ１と、ステップＳ１９で算出した物体立体Ｄ２との交わりの有無を判定する。具体的には、同一経過時間Ｔでの第１判定用領域ＤＡ１と、第２判定用領域ＤＡ２とに重なる領域ＯＡが存在する場合に、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定する。

ステップＳ２０の処理において、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定した場合、ステップＳ２１において自車に対して物体が衝突すると判定し、ステップＳ２２に進む。なお、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがないと判定すると、図６の処理を一旦終了する。

本実施形態では、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定したことを条件に、ステップＳ２２では現在の自車位置において、自車と物体とが衝突するまでの衝突余裕時間を示すＴＴＣを算出する。例えば、現在の自車位置から物体までの直線距離を、自車に対する物体の相対速度で割ることによりＴＴＣを算出する。

ステップＳ２３では、ステップＳ２２で算出したＴＴＣが閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定する。まずは、ＴＴＣが閾値ＴＨ１よりも大きいと判定したとして、図６の処理を一旦終了する。その後に実施されるステップＳ２３の処理により、ＴＴＣが閾値ＴＨ１以下でると判定すると、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、自車に対する衝突抑制制御を実施する。例えば、ブレーキＥＣＵ３１に対して速度軽減信号を出力することにより、自車速度を減速させる。ステップＳ２４が動作制御部に相当する。

ステップＳ２４の処理を終了すると、図６の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏することができる。

・衝突判定ＥＣＵ２０は、現在からの経過時間を含む３次元座標系において、自車存在領域ＥＡ１の推移を示す立体である自車立体Ｄ１と、物体存在領域ＥＡ２の推移を示す立体である物体立体Ｄ２を算出する。そして、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２との交わりの有無に基づいて、自車に対する物体の衝突の有無を判定する。この場合、３次元座標系において広がりを持った自車立体Ｄ１を用いて衝突判定が行われることにより、移動軌跡同士が交わる場合よりも、交わりを生じさせる領域が大きくなる。その結果、自車に対する物体の位置関係や、物体の移動状態を含む様々なシーンに対応した衝突判定が可能となるため、自車に対する物体の衝突の有無を適正に判定することができる。さらに、３次元座標系において自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２との交わりの有無に基づいて衝突の有無が判定されるため、時間経過を考慮して衝突の有無を適正に判定することができる。

・自車推定経路ＰＡ１に誤差が生じている場合、自車推定経路ＰＡ１において、現在から将来に進むほど自車存在領域ＥＡ１の位置に自車推定経路ＰＡ１の誤差が蓄積され、自車存在領域ＥＡ１の位置の誤差が大きくなる。この点、上記構成では、衝突判定ＥＣＵ２０は、自車推定経路ＰＡ１において、現在から将来に進むほど自車存在領域ＥＡ１を拡大するように算出し、算出した各自車存在領域により自車立体Ｄ１を算出する。この場合、自車推定経路ＰＡ１の誤差の蓄積を加味して自車立体Ｄ１が算出されるため、自車に対する物体の衝突判定を安全側に設定することができる。

・自車の操舵量の変化が大きくなるほど、自車位置が車幅方向に変化する可能性が高くなる。この点、上記構成では、衝突判定ＥＣＵ２０は、ヨーレートψと操舵量の変化加速度αとに基づいて自車存在領域ＥＡ１の拡大量を設定する。この場合、自車のふらつきや、急な操舵量の変化を加味して自車存在領域が拡大されるため、例えば、自車が右左折する場合に、自車と、自車の近傍を通過する物体との衝突判定を安全側に設定することができる。

（第１実施形態の変形例）
・ステップＳ１４，Ｓ１５において、ヨーレートψのみを用いて拡大量ΔＳを設定してもよい。この場合、ステップＳ１２での、操舵量の変化加速度αの算出を省略すればよい。

・自車が右折する場合の拡大量ΔＳ１を、図８（ａ）に示すように、各自車存在領域ＥＡ１に対応する経過時間Ｔの増加に比例して、値を大きくしてもよい。また、自車が左折する場合の拡大量ΔＳ２を、図８（ｂ）に示すように、各自車存在領域ＥＡ１に対応する経過時間Ｔの増加に比例して、値を大きくしてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成を主に説明する。なお、第２実施形態と第１実施形態とで同じ箇所には、同一の符号を付しており、その説明は繰り返さない。

一旦、自車に対して衝突抑制制御が実施された後は、自車と物体とが衝突する可能性が高い状態であるため、不用意に、衝突抑制制御が解除されることは好ましくない。そこで、本実施形態では、衝突判定ＥＣＵ２０は、自車に対して衝突抑制制御が実施された後に、自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳを大きくすることにより、以後の演算において、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とを交わり易くしている。

図９を用いて、本実施形態に係る自車に対する物体の衝突判定の手順を説明する。図９に示す処理は、衝突判定ＥＣＵ２０により所定周期で繰り返し実施される。

ステップＳ２１では、自車に対して物体が衝突すると判定すると、ステップＳ２２に進み、ＴＴＣを算出する。ステップＳ２３では、ステップＳ２２で算出したＴＴＣが閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定する。ＴＴＣが閾値ＴＨ１以下でると判定すると、ステップＳ２４に進み、自車に対する衝突抑制制御を実施する。

ステップＳ３１では、衝突抑制制御の実施に伴う自車立体Ｄ１の拡大を、実施しているか否かを判定する。まずは、衝突抑制制御の実施に伴う自車立体Ｄ１の拡大を実施していないとして、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、同一の経過時間Ｔでの自車存在領域ＥＡ１の拡大量ΔＳを、衝突抑制制御が実施される前よりも大きくする。本実施形態では、以後の演算周期においてステップＳ１４，Ｓ１５において設定する拡大量ΔＳ１，ΔＳ２を、衝突抑制制御が実施される前の拡大量ΔＳ１，ΔＳ２よりも大きくする。そのため、ステップＳ１６では、同一の経過時間Ｔでの自車存在領域ＥＡ１を、衝突抑制制御を実施する前よりも拡大する。ステップＳ１６，Ｓ３２が自車領域拡大部に相当する。ステップＳ３２に処理が終了すると、図９の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態では、衝突判定ＥＣＵ２０は、ＴＴＣが閾値ＴＨ１以下となることにより、自車に対して衝突抑制制御が実施された後は、自車立体Ｄ１の算出に用いられる自車存在領域ＥＡ１を拡大する。そのため、以後の演算周期毎に実施するステップＳ２０での判定において、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とが交わり易くなり、ひいては、自車に対して物体が衝突すると判定され易くなる。その結果、自車に対して衝突抑制制御が実施された後は、不用意に、衝突抑制制御が解除されるのを防止することができる。

（第２実施形態の変形例）
衝突判定ＥＣＵ２０は、ＴＴＣが閾値ＴＨ１以下となることにより、自車に対して衝突抑制制御が実施された後に、自車存在領域ＥＡ１の拡大量を大きくすることに換えて、物体存在領域ＥＡ２を拡大してもよい。この場合において、ステップＳ３２において、ステップＳ１６での物体立体Ｄ２の拡大量を、衝突抑制制御を実施する前よりも大きな値に設定すればよい。これ以外にも、ステップＳ３２において、自車存在領域ＥＡ１の拡大量の増加と共に、物体存在領域ＥＡ２の拡大量の増加とを実施してもよい。本実施形態では、ステップＳ１９，Ｓ３２が物体領域拡大部に相当する。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態と異なる構成を主に説明する。なお、第３実施形態と第１実施形態とで同じ箇所には、同一の符号を付しており、その説明は繰り返さない。

物体存在領域ＥＡ２の位置が、物体推定経路ＰＡ２において、現在よりも将来に進むほど、物体存在領域ＥＡ２の位置に物体推定経路ＰＡ２の誤差が蓄積され、物体存在領域ＥＡ２の位置の誤差が大きくなる。そこで、本実施形態では、衝突判定ＥＣＵ２０は、物体存在領域ＥＡ２を、対応する経過時間Ｔが物体推定経路ＰＡ２において現在から将来となるほど面積を拡大するように算出する。

図１０は、本実施形態において、図６のステップＳ１８の処理の手順を示している。

物体推定経路ＰＡ２は物体検出装置１０により検出された物体の位置に基づいて算出されるため、物体検出装置１０の誤差を示すセンサ誤差σに応じて、物体推定経路ＰＡ２の位置の誤差が変化する。そこで、ステップＳ４１では、物体検出装置１０のセンサ誤差σを取得する。本実施形態では、物体検出装置１０のセンサ誤差σを予めＲＯＭ等のメモリに記憶している。

ステップＳ４２では、ステップＳ４１で取得したセンサ誤差σに基づいて、物体存在領域ＥＡ２の拡大量ΔＳ３を設定する。本実施形態では、図１１に示すように、物体推定経路ＰＡ２において、経過時間Ｔが現在から将来となるほど拡大量ΔＳ３を大きな値に設定する。また、センサ誤差σが大きいほど、拡大量ΔＳ３を大きな値に設定する。

ステップＳ４３では、ステップＳ４２で設定した拡大量ΔＳ３を用いて、物体存在領域ＥＡ２を算出する。そのため、物体存在領域ＥＡ２は、物体存在領域ＥＡ２が物体推定経路ＰＡ２を現在から将来に進むほど、面積が拡大されるように算出される。

ステップＳ４３の処理が終了すると、図６のステップＳ１９に進む。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏することができる。

・衝突判定ＥＣＵ２０は、物体存在領域ＥＡ２を、物体推定経路ＰＡ２において現在から将来に進むほど面積を拡大するように算出する。この場合、物体推定経路ＰＡ２の検出誤差を加味して物体存在領域ＥＡ２が算出されるため、自車に対する物体の衝突判定を安全側に設定することができる。

・衝突判定ＥＣＵ２０は、物体検出装置１０の検出誤差に基づいて、物体存在領域ＥＡ２の面積の拡大量ΔＳ３を設定する。この場合、物体存在領域ＥＡ２が不要に拡大されるのが抑制され、自車に対する物体の衝突判定をより適正に実施することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態と異なる構成を主に説明する。なお、第４実施形態と第１実施形態とで同じ箇所には、同一の符号を付しており、その説明は繰り返さない。

物体の移動経路を、３次元座標系において、立体として算出せず、３次元座標系において線状に形成してもよい。

図１２を用いて、本実施形態に係る自車に対する物体の衝突判定の手順を説明する。図１２に示す処理は、衝突判定ＥＣＵ２０により所定周期で繰り返し実施される。

ステップＳ１７において、自車立体Ｄ１を算出すると、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、物体推定経路ＰＡ２上の経過時間Ｔの異なる複数の位置Ｃｎを算出する。即ち、本実施形態では、物体存在領域ＥＡ２が算出されない。

ステップＳ５１では、３次元座標系において、ステップＳ５０で算出した物体推定経路ＰＡ２上の複数の位置Ｃｎを補完することにより、３次元座標系での物体の移動経路Ｄ３を算出する。即ち、本実施形態では、物体立体Ｄ２が算出されない。

ステップＳ５２では、自車立体Ｄ１と、ステップＳ５１で算出した物体の移動経路Ｄ３との交わりを算出する。即ち、本実施形態では、自車立体Ｄ１が物体の移動経路Ｄ３に交わる場合を、自車に対して物体が衝突すると判定している。

ステップＳ５２において、自車立体Ｄ１と物体の移動経路Ｄ３とに交わりがあると判定すると、ステップＳ５３では、自車に対して物体が衝突すると判定する。そして、ステップＳ２２に進み、ＴＴＣを算出する。一方、ステップＳ５２において、自車立体Ｄ１と物体の移動経路Ｄ３とに交わりがないと判定すると、ステップＳ５３で自車に対して物体が衝突しないと判定し、図１２の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（その他の実施形態）
・図６，９のステップＳ２０における、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２との交わりの有無の判定を以下のように実施してもよい。まず、所定の時間幅での自車立体Ｄ１を形成する外周面を算出する。また、同一の時間幅での物体立体Ｄ２において、Ｔ軸方向に延びる各辺を算出する。そして、自車立体Ｄ１から算出した外周面を、物体立体Ｄ２から算出したいずれかの辺が通過する場合に、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定する。同様に、物体立体Ｄ２から算出した外周面を、自車立体Ｄ１から算出したいずれかの辺が通過する場合に、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定してもよい。

・図６，９のステップＳ２０における、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２との交わりの有無の判定を以下のように実施してもよい。まず、所定時間幅の自車立体Ｄ１をポリゴンにより形成される立体に変換する。また、所定の時間幅での物体立体Ｄ２において、経過時間を示すＴ軸方向に延びる各辺を算出する。そして、変換後の自車立体Ｄ１のポリゴンにより形成された外周面を、物体立体Ｄ２から算出したいずれかの辺が通過する場合に、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定する。同様に、物体立体Ｄ２をポリゴンにより形成される立体に変換する。そして、変換後の物体立体Ｄ２のポリゴンにより形成された外周面を、自車立体Ｄ１から算出したいずれかの辺が通過する場合に、自車立体Ｄ１と物体立体Ｄ２とに交わりがあると判定する。

・自車存在領域ＥＡ１及び物体存在領域ＥＡ２の形状を、矩形形状以外の形状としてもよい。例えば、衝突判定ＥＣＵ２０が物体検出装置１０により検出した物体の種別を判定できる場合に、判定した物体の種別に応じて、物体存在領域ＥＡ２の形状を変更するものであってもよい。衝突判定ＥＣＵ２０が判定する物体種別としては、４輪車両、２輪車両、歩行者、動物、構造物等を用いることができる。

・自車立体Ｄ１の算出に用いる自車存在領域ＥＡ１の面積Ｓを、経過時間Ｔに伴い拡大しなくともよい。この場合、図６，９，１２のステップＳ１６での自車存在領域ＥＡ１の算出において、経過時間Ｔに係わらず、面積Ｓを一定とすればよい。これに伴い、図６，９，１２のステップＳ１２〜Ｓ１５の処理も省略される。

・物体検出装置１０を、ミリ波レーダセンサ１１と、レーダＥＣＵ１２とで構成される装置に換えて、撮像画像を用いて物体の位置を検出する画像センサや、レーザ光を用いて物体の位置を検出するレーザセンサを備える装置としても良い。これ以外にも、自車が、自車周囲を走行する他車との間で車車間通信を実施可能な場合に、他車が備える物体検出装置により検出された物体の位置を、自車が車車間通信により取得するものであってもよい。

・衝突判定ＥＣＵ２０は、自車のヨーレートψと自車速度とに加えて、自車の加速度を用いて、自車推定経路ＰＡ１を算出してもよい。

１０…物体検出装置、２０…衝突判定ＥＣＵ。

Claims (8)

1. 物体検出装置（１０）により検出された自車周囲に位置する物体と、自車との衝突の有無を判定する衝突判定装置（２０）であって、
   現在の自車における自車進行方向での距離及び車幅方向での距離で規定される２次元座標系において、自車の推定経路上での所定時間毎の自車存在領域を算出する自車領域算出部と、
   前記自車進行方向での距離、前記車幅方向での距離、及び現在からの経過時間により規定される３次元座標系において、算出された前記所定時間毎の前記自車存在領域を補完することにより、前記自車存在領域の推移を示す立体である自車立体を算出する自車情報算出部と、
   前記物体検出装置により検出された前記物体の位置に基づいて、前記３次元座標系における前記物体の移動経路を算出する移動経路算出部と、
   算出された前記自車立体と、算出された前記物体の移動経路との交わりの有無に基づいて、自車に対する前記物体の衝突の有無を判定する判定部と、を備える衝突判定装置。
2. 前記自車領域算出部は、前記自車存在領域を、前記自車の推定経路において現在から将来に進むほど面積が拡大されるように算出する請求項１に記載の衝突判定装置。
3. 自車の操舵量の変化速度及び前記操舵量の変化加速度の少なくともいずれかを算出する変化量算出部を備え、
   前記自車領域算出部は、前記変化量算出部により算出された前記操舵量の変化速度及び前記操舵量の変化加速度の少なくともいずれかに基づいて、前記自車存在領域の前記面積の拡大量を設定する請求項２に記載の衝突判定装置。
4. 前記移動経路算出部は、
   前記２次元座標系において、前記物体の位置に基づく前記物体の推定経路上での所定時間毎の物体存在領域を算出し、
   前記３次元座標系において、算出した所定時間毎の前記物体存在領域を補完することにより、前記物体存在領域の推移を示す立体を前記物体の移動経路として算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の衝突判定装置。
5. 前記移動経路算出部は、前記物体存在領域を、前記物体の推定経路において、現在から将来に進むほど面積が拡大されるように算出する請求項４に記載の衝突判定装置。
6. 前記移動経路算出部は、前記物体検出装置の検出誤差に基づいて、前記物体存在領域の前記面積の拡大量を設定する請求項５に記載の衝突判定装置。
7. 算出された前記自車立体と、算出された前記物体の移動経路とに交わりがあることを条件に、自車に対して物体との衝突を抑制するための衝突抑制制御を実施する動作制御部と、
   自車に対する前記衝突抑制制御が実施された後に、前記衝突抑制制御が実施される前よりも前記自車立体の算出に用いられる前記自車存在領域を拡大する自車領域拡大部と、を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の衝突判定装置。
8. 算出された前記自車立体と、算出された前記物体の移動経路とに交わりがあることを条件に、自車に対して物体との衝突を抑制するための衝突抑制制御を実施する動作制御部と、
   自車に対する前記衝突抑制制御が実施された後に、前記衝突抑制制御が実施される前よりも前記物体の移動経路の算出に用いられる前記物体存在領域を拡大する物体領域拡大部と、を備える請求項４〜６のいずれか一項に記載の衝突判定装置。

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