特許 7542735 ライダーセンサの誤検知を判定するための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(54)【発明の名称】ライダーセンサの誤検知を判定するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/497 20060101AFI20240823BHJP

   G01S 17/89 20200101ALI20240823BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

G01S7/497

G01S17/89

G01S17/931

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023518140

(86)(22)【出願日】2021-07-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-03

(86)【国際出願番号】 EP2021070888

(87)【国際公開番号】W WO2022058076

(87)【国際公開日】2022-03-24

【審査請求日】2023-03-20

(31)【優先権主張番号】102020005755.1

(32)【優先日】2020-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １２０，７０３７２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100176946

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 智恵

(74)【代理人】

【識別番号】110003649

【氏名又は名称】弁理士法人真田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ペーター ダーヴィト

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６６６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０７５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４２１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１５７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７７８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１９２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９３５４３１８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００２３４７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００ － １７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００ － ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両周辺のスキャンプロセス時にライダーセンサ（１）の誤検知（Ｅ）を判定するための方法であって、
―前記ライダーセンサ（１）のスキャン範囲内で前記ライダーセンサ（１）に向けて複数の方向から再帰反射される、特定の対象物に向けられた複数のレーザパルスの各々について、前記レーザパルスが異なる距離で複数回再帰反射されたか否かをチェックし、
―前記複数の方向から前記複数回再帰反射された複数のレーザパルスの各々において最短の距離で再帰反射された第１の反射を、前記複数回再帰反射された前記複数のレーザパルスにわたってクラスタ化し、
―前記第１の反射の前記クラスタ化により生成されたクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）からの反射の距離を評価することによって、前記レーザパルスの前記第１の反射が、少なくともほぼ均一な反射面でなされていることが判明したとき、前記反射面によって形成されたそれぞれの前記第１の反射に続く更なる反射を誤検知（Ｅ）として標示する
ことを特徴とする、ライダーセンサの誤検知を判定するための方法。

【請求項2】

追加的に、前記クラスタ（Ｃ１、Ｃ２）の前記更なる反射が前記第１の反射よりも大きい距離で起きた場合にのみ、前記更なる反射を誤検知（Ｅ）として標示する
ことを特徴とする、請求項１に記載のライダーセンサの誤検知を判定するための方法。

【請求項3】

前記クラスタ（Ｃ１、Ｃ２）の前記反射面の決定時、
―平面状の表面を有するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）と、
―湾曲した表面を有するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）と、
―正確に１つの空間方向に延在するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）と、
―３つの空間方向に延在するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）と、
を区別する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のライダーセンサの誤検知を判定するための方法。

【請求項4】

平面状の表面を有するクラスタ（Ｃ１、Ｂ２）及び少し湾曲した表面を有するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）のみを、ほぼ均一な反射面と見做す
ことを特徴とする、請求項３に記載のライダーセンサの誤検知を判定するための方法。

【請求項5】

正確に１つの空間方向に延在するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）を、前記特定の対象物（２、３、９、１０）の縁部を表すクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）と見做す
ことを特徴とする、請求項３又は４に記載のライダーセンサの誤検知を判定するための方法。

【請求項6】

３つの空間方向に延在するクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）を、粉塵及び／又は霧及び／又は微粒子構造物を表すクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）と見做す
ことを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載のライダーセンサの誤検知を判定するための方法。

【請求項7】

車両周辺のスキャンプロセス時にライダーセンサ（１）の誤検知（Ｅ）を判定するための装置であって、
―前記ライダーセンサ（１）のスキャン範囲内で前記ライダーセンサ（１）に向けて複数の方向から再帰反射される、特定の対象物に向けられた複数のレーザパルスの各々について、前記レーザパルスが異なる距離で複数回再帰反射されたか否かをチェックし、
―前記複数の方向から前記複数回再帰反射された複数のレーザパルスの各々において最短の距離で再帰反射された第１の反射を、前記複数回再帰反射された前記複数のレーザパルスにわたってクラスタ化し、
―前記第１の反射の前記クラスタ化により生成されたクラスタ（Ｃ１、Ｃ２）からの反射の距離を評価することによって、前記レーザパルスの前記第１の反射が、少なくともほぼ均一な反射面でなされていることが判明したとき、前記反射面によって形成されたそれぞれの前記第１の反射に続く更なる反射を誤検知（Ｅ）として標示するように形成された評価ユニット
を備えることを特徴とする、ライダーセンサの誤検知を判定するための装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両周辺のスキャンプロセス時にライダーセンサの誤検知を判定するための方法に関する。

【0002】

本発明は、更に、車両周辺のスキャンプロセス時にライダーセンサの誤検知を判定するための装置に関する。

【背景技術】

【0003】

独国特許公開第１９９ ４７ ５９３（Ａ１）号によれば、車両に搭載される車両用レーダ装置が公知である。レーダ装置は、車両が走行する路面と平行なレーダビームで走査範囲を走査するためのレーダビーム走査装置を有する。更に、レーダ装置は、反射された波に基づいて被検知対象物画像を作成するために、反射されたレーダビームの波を受信するための対象物検知装置を有し、対象物検知装置は、作成された被検知対象物画像がゴーストエコーであるか否かを判定するためのゴーストエコー判定装置を含む。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、ライダーセンサの誤検知を判定するための新規方法及び新規装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的は、本発明により、請求項１に記載の特徴を有する方法及び請求項７に記載の特徴を有する装置によって解決される。

【0006】

本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0007】

車両周辺のスキャンプロセス時にライダーセンサの誤検知を判定するための方法において、本発明によれば、前記ライダーセンサのスキャン範囲内で前記ライダーセンサに向けて再帰反射される各レーザパルスについて、前記レーザパルスが異なる距離で複数回再帰反射されたか否かをチェックする。更に、複数回再帰反射されたレーザパルスのうちの第１の反射をクラスタ化する。生成されたクラスタからの反射の距離を評価することによって、前記レーザパルスが少なくともほぼ均一な反射面で反射されていることが判明したとき、それぞれの前記第１の反射に続く更なる反射を誤検知として標示する。

【0008】

本方法により、車両周辺のスキャンプロセス時に、ライダーのゴーストターゲット又はゴーストエコーとも称される誤検知の判定が、信頼性のある方法で実現可能である。これにより、実際の交通状況で、例えば別の車両のウインドウガラスといった反射材料から生じるライダーの重大な制約を回避することができる。したがって、運転者支援システム、また特に自動化された、とりわけ高度に自動化された又は自律走行する車両の運転者支援システムにおける運転の信頼性を高めることができる。

【0009】

本方法の考えられる実施形態では、追加的に、前記クラスタの前記更なる反射が前記第１の反射よりも大きい距離で起きた場合にのみ、前記更なる反射を誤検知として標示する。これによって、誤検知の判定の信頼性が更に高まる。

【0010】

本方法の更に考えられる実施形態では、前記クラスタの前記表面の決定時、平面状の表面、すなわち平坦な表面を有するクラスタと、湾曲した表面を有するクラスタと、正確に１つの空間方向に延在するクラスタと、３つの空間方向に延在するクラスタと、を区別する。この区別に基づいてクラスタを分類することができ、このクラスタに誤検知が存在し得るか否かを分類に基づいて簡単な方法で決定可能になる。

【0011】

本方法の更に考えられる実施形態では、平面状の表面を有するクラスタ及び少し湾曲した表面を有するクラスタのみを、ほぼ均一な反射面と見做す。

【0012】

本方法の更に考えられる実施形態では、正確に１つの空間方向に延在するクラスタを、対象物の縁部を表すクラスタと見做す。

【0013】

本方法の更に考えられる実施形態では、３つの空間方向に延在するクラスタを、粉塵及び／又は霧及び／又は微粒子構造物を表すクラスタと見做す。

【0014】

車両周辺のスキャンプロセス時にライダーセンサの誤検知を判定するための装置は、本発明によれば、
―前記ライダーセンサのスキャン範囲内で前記ライダーセンサに向けて再帰反射される各レーザパルスについて、前記レーザパルスが異なる距離で複数回再帰反射されたか否かをチェックし、
―複数回再帰反射されたレーザパルスのうちの第１の反射をクラスタ化し、
―生成されたクラスタからの反射の距離を評価することによって、前記レーザパルスが少なくともほぼ均一な反射面で反射されたことが判明したとき、それぞれの前記第１の反射に続く更なる反射を誤検知として標示するように形成された評価ユニットを備えている。

【0015】

本装置によって、車両周辺のスキャンプロセス時に、ライダーセンサの誤検知の判定が、信頼性のある方法で可能となる。これにより、実際の交通状況で、例えば別の車両のウインドウガラスといった反射材料から生じるライダーの重大な制約を回避することができる。したがって、運転者支援システム、また特に自動化された、とりわけ高度に自動化された又は自律走行する車両の運転者支援システムにおける運転の信頼性を高めることができる。

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】ライダーセンサ、対象物、及び対象物からの拡散反射時におけるレーザビームの光路の概略図である。

【図2】ライダーセンサ、２つの対象物、及び一方の対象物からの鏡のような反射時及び他方の対象物からの拡散反射時におけるレーザビームの光路の概略図である。

【図3】ライダーセンサ、２つの対象物、及びゴースト対象物、並びにレーザビームの光路の概略図である。

【図4】交通シナリオの概略図である。

【図5】ライダーセンサ、２つの対象物、及び反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【図6】ライダーセンサと対象物との間に粉塵又は霧がある場合のライダーセンサ、対象物、及び反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【図7】ライダーセンサ、部分透過性対象物、２つの非透過性対象物、及び反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【図8】ライダーセンサ、部分透過性対象物、３つの非透過性対象物、及び反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【図9】ライダーセンサ、２つの対象物、及び反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【図10】ライダーセンサ、２つの対象物、粉塵及び／又は霧によって形成された更なる対象物、並びに反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【図11】ライダーセンサ、部分透過性対象物、２つの非透過性対象物、及び反射されたレーザパルスの光路の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

互いに対応する部分は、全ての図面において同一の符号が付けられている。

【0019】

図１には、ライダーセンサ１、対象物２、及び対象物２からの拡散反射時におけるレーザビームＬ _１ の光路が示されている。

【0020】

ライダーセンサ１により、車両５を取り囲む交通状況を精確に三次元で理解することが可能であるため、ライダーセンサ１は、図４に詳しく示されているように、車両周辺の検出において車両５及びその運転者支援システム、例えば、自動化された、特に高度に自動化された又は自律走行する車両５にとって極めて重要である。ただし、このような安全上重要なシナリオにおける適用のために、図１１に示されたライダーセンサの誤検知又は距離の誤測定を判定することが決定的に重要である。このような誤検知の検知に失敗することは、車両５の縦方向及び／又は横方向の誘導において危険な自動介入につながるおそれがあり、その結果、危険な状況、例えば不適切な緊急制動が引き起こされるおそれがある。

【0021】

ライダーセンサ１は、一般に極めて低い誤検知率、すなわち低いノイズレベルを特徴とする。ほとんどの対象材料では、入射レーザビームＬ_１、Ｌ_２が拡散して、すなわち考えられる全ての方向に反射される。これは、光の一部が直接ライダーセンサ１に再帰反射されることを意味し、これによって精確な距離測定が可能となる。

【0022】

ただし、高反射性の表面では鏡面反射が優勢である。これは、図２に詳しく示されており、図２には、ライダーセンサ１、２つの対象物２、３、及び一方の対象物からの鏡のような反射時及び他方の対象物からの拡散反射時におけるレーザビームＬ_１、Ｌ_２の光路が示されている。

【0023】

ここで、レーザビームＬ_１は、ライダーセンサ１から離れるように偏向され、レーザビームＬ_２として、例えば対象物２といった、鏡に非類似である別の反射性の表面に当たる場合がある。その場合、ライダーセンサ１は、対象物３の表面までのレーザビームＬ_１の距離ではなく、両方のレーザビームＬ_１、Ｌ_２のジグザグ経路の合計長さを測定する。

【0024】

ライダーセンサ１は、その場合、レーザビームＬ_２が偏向したことを示す情報を有しないので、直線に沿った距離測定が推定される。これにより、レーザビームＬ_１に沿った初期送出方向に沿って誤検知が生じ、その結果、図３に示されたゴースト対象物４の検知をもたらす。

【0025】

これは根本的な問題であって、無視された場合には重大なエラーを引き起こすおそれがある。実際の交通状況では、鏡のような高反射性の表面が、別の車両６（図４に示されている）のウインドウガラス７の形態で出現することがよくある。鏡のような高反射性の表面は、完全に鏡面反射しない場合であっても、入射レーザビームＬ _１ の少なくとも一部を偏向させる。その後、偏向したレーザビームＬ _２ が高反射性の二次対象物２、例えば交通標識８に当たると、その結果生じる間接経路は、例えば車両のウインドウガラスでの拡散反射によって形成された直接経路よりも優勢になり得る。

【0026】

このような状況は、図４に例示されている。図４には、ライダーセンサ１を有する車両５と、車両５の前方に存在する更なる車両６として形成された対象物３と、交通標識８として形成された更なる対象物２と、ゴースト対象物４と、からなる交通シナリオが示されている。

【0027】

ここで、このようなゴースト対象物４は、車両５の前方の路面ＦＢ上に現れる。正確な位置は両方の車両５、６間の相対的距離と一次ターゲット及び二次ターゲット、例えばウインドウガラス７及び交通標識８の間の距離とに依存するので、このような誤検知は、長時間にわたって一定になり得るが、異常なダイナミクスを有することもある。この種の反射作用が認識されない場合、車両５の運転者支援システム又は自動走行用のシステムがゴースト対象物４に反応し、車両５の縦方向及び／又は横方向の制御において誤った介入、例えば、緊急制動又は回避操作を引き起こす危険性がある。

【0028】

このような反射作用の検知及びそれに続くゴースト対象物の高い信頼性での検知を可能にするため、車両周辺のスキャンプロセス時におけるライダーセンサ１の誤検知の判定が企図されており、以下の図５～図１１に基づいてこれを説明する。

【0029】

ここで、図５には、対象物２とライダーセンサ１との間に存在する対象物３に、ライダーセンサ１を使用して射出されたレーザビームＬ_１が部分的にのみ当たったときの、ライダーセンサ１及び２つの対象物２、３が示されている。この場合、２つの反射されたレーザパルスＲ_１、Ｒ_２が発生する。

【0030】

図６には、ライダーセンサ１、対象物２、及び粉塵及び／又は霧によってライダーセンサ１と対象物２との間に形成された更なる対象物３が示されている。粉塵及び／又は霧により、２つの反射されたレーザパルスＲ_１、Ｒ_２が同様に発生する。

【0031】

図７には、ライダーセンサ１、部分透過性対象物３、例えば車両６のウインドウガラス７、２つの非透過性対象物２、９が示されている。

【0032】

このような部分透過性対象物３、例えばガラスウインドウは、３つの異なる距離測定を引き起こす場合がある。ここで、反射されたレーザパルスＲ_１によって示されているように、不具合のある、場合によっては汚れたウインドウガラス７の直接的な拡散反射が例えば生じ得る。

【0033】

また、反射されたレーザパルスＲ_２、Ｒ_２’によって示されたゴースト反射を引き起こす可能性のある、ガラス表面上の鏡面反射も生じ得る。特に、反射されたレーザパルスＲ_２は、元のビーム方向に沿う誤検知のレーザパルスＲ_２’として伝達される。

【0034】

更に、ガラスを通る透過と背景対象物として形成された対象物２での拡散反射とにより、反射されたレーザパルスＲ_３が生じ得る。

【0035】

詳しくは図示されていない実施形態では、反射されたレーザパルスＲ_２の長さが、反射されたレーザパルスＲ_３の長さを超える場合もある。ただし、反射されたレーザパルスＲ_１によって示された直接的な拡散反射は、常に、最短距離で受光された第１の反射である。

【0036】

詳しくは図示されていない例示的な実施形態では、他のビーム経路も考えられ、例えば背景対象物として形成された対象物２に当たった後のウインドウガラス７の背面からの反射が挙げられるが、これはより高次かつ著しくより弱い。

【0037】

例えば反射されたレーザパルスＲ_２’などの誤検知を認識するためには、最初に、図５及び図６に示されたシナリオを互いに区別する必要がある。このような区別は、図７に示されたシナリオにおいて全てのレーザビームがウインドウガラス７で反射されたレーザパルスＲ_１のように弱い直接反射を引き起こすわけではないという事実から、困難である。

【0038】

図８は、より複雑な状況に基づいてこの困難性を詳しく示している。この場合、図８には、ライダーセンサ１、部分透過性対象物３、３つの非透過性対象物２、９、１０、及び反射されたレーザパルスＲ_１～Ｒ_４の光路が示されている。

【0039】

透過性対象物３、例えば車両６のウインドウガラス７での直接的な拡散反射は、対象物３の表面上で少数の第１の反射を招き、ここで第１の反射は正方形で図示されている。

【0040】

一部のレーザビームでは対象物３での鏡面反射が優勢であり、それ以外のレーザビームでは対象物３での透過性経路が優勢であるので、対象物２及び９での反射が生成される。これにより、第１の反射が対象物２及び９で最初に発生するように、対象物３を通過するレーザビームの経路が生じる場合がある。

【0041】

更に、レーザビームの第２の反射は三角形で、第３の反射は円で図示されている。

【0042】

測定における誤検知を判定するために、ライダーセンサ１を使用して実行される完全なスキャンプロセスを、第２の反射、場合によってはより高次の反射を伴う測定について走査することが企図されている。

【0043】

続いて、隣接する点をまとめるために、ユークリッド距離による単純なクラスタリングアルゴリズムが、図９～図１１に正方形で示されている全ての第１の反射に対して適用される。

【0044】

こうして形成された拡張型クラスタＣ１、Ｃ２ごとに主成分分析が実行されることで、分類された３つの固有値λ１≧λ２≧λ３が得られる。クラスタＣ１、Ｃ２は、図９～図１１に詳しく示されている。

【0045】

λ１、λ２≫λ３となる平面状のクラスタＣ１、Ｃ２、及び少し湾曲した表面を有するクラスタＣ１、Ｃ２は、反射性の表面の候補として標示される。それに対して、一方向にのみ延在する（λ１≫λ２、λ３）クラスタＣ１、Ｃ２は、高確率で対象物縁部から生じるものであるため、標示されない。全ての方向に延在する（λ１≒λ２≒λ３）クラスタＣ１、Ｃ２は、高確率で霧及び／又は粉塵及び／又は超微粒子構造物、例えば、木々又は植物から生じるものであり、同様に標示されない。

【0046】

以下の２つの条件を満足する測定は、誤検知の反射又は誤検知Ｅとして標示される。

【0047】

１．標示されたクラスタＣ１、Ｃ２によって広がる空間（第１の反射の破線の囲みによって図９～図１１に示されている）を通過するレーザビームに沿った測定から反射が生じている。

【0048】

２．反射までの距離は、標示されたクラスタＣ１までの距離よりも大きい、すなわち、反射はライダーセンサから見てクラスタＣ１、Ｃ２の後方にある。

【0049】

図９は、ライダーセンサ１、２つの対象物２、３、及び反射されたレーザパルスＲ_１、Ｒ_２の光路を示している。ここで、レーザビームは、対象物２の縁部で一部が反射され、残りの部分が更なる対象物で反射される。その場合、対象物２の縁部での反射が第１の反射となり、更なる対象物３での反射が第２の反射となる。第２の反射に伴って拡張された部位はないので、第１の反射の領域における一つのクラスタＣ１のみが標示される。更なる反射が続かない残りの反射（×印で図示されている）は、標示されない。

【0050】

図１０には、ライダーセンサ１、２つの対象物２、９、並びに粉塵及び／又は霧によってライダーセンサ１と対象物２、９との間に形成された更なる対象物３が示されている。更なる反射（三角形で図示されている）が続く全ての反射（正方形で図示されている）は、一つのクラスタＣ１にまとめられる。

【0051】

図１１には、ライダーセンサ１並びに３つの対象物２、３及び９が示されており、対象物３は、透過性をもつ、例えば車両６のウインドウガラス７として形成されている。更なる反射（三角形で図示されている）が続く全ての反射（正方形で図示されている）は、クラスタＣ１、Ｃ２にまとめられる。この場合、クラスタＣ２は、平面状の表面を有することから標示される。クラスタＣ２によって広がる空間を通過する全てのレーザビームについて、該当する反射が誤検知Ｅとして標示される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】