JP6862840B2 - 障害物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、障害物検出装置に関する。

従来の障害物検出装置に関する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された技術では、検出された複数のレーザレーダ点を障害物に関連付けることによって障害物を検出し、障害物と関連しないレーザレーダ点に基づいて、気象条件（外気環境）を判定している。

特表２０１６−５２２８８６号公報

上述した従来技術では、障害物（物標）と関連しない全ての点に基づいて外気環境を判定しているため、障害物の検出精度が低下すると、外気環境の判定精度も低下するおそれがある。

そこで、本発明は、精度の高い外気環境の判定を行うことができる障害物検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る障害物検出装置は、レーザ光を照射すると共に当該レーザ光の反射光を受光するライダと、ライダの認識範囲内において物標認識に用いる物標認識範囲外の所定範囲に配置された判定用構造物と、ライダの検出結果に基づいて、外気環境が悪環境であるか否かを判定する判定部と、を備え、ライダと判定用構造物との間は、外気環境に曝されており、判定部は、判定用構造物で反射されライダで受光された反射光の強度の変化量が予め設定された設定量以上の場合で、且つ、所定範囲においてライダと判定用構造物との間に反射物が予め設定された設定数以上存在するときに、外気環境が悪環境であると判定している。

この障害物検出装置では、判定部は、判定用構造物で反射されライダで受光された反射光の強度に基づいて、外気環境が悪環境であるか否かを判定している。判定用構造物は、ライダの物標認識に用いる物標認識範囲外の所定範囲に配置されている。このため、この障害物検出装置では、物標に影響されることなく、精度の高い外気環境の判定を行うことができる。

本発明によれば、精度の高い外気環境の判定を行うことができる障害物検出装置を提供することが可能となる。

一実施形態に係る障害物検出装置が搭載された車両を示す斜視図である。 図１の車両を示す平面図である。 図１の車両の一部を示す正面図である。 図１の障害物検出装置を示す平面図である。 （ａ）は、外気環境が良環境である場合におけるライダの検出を例示する図である。（ｂ）は、外気環境が良環境である場合における発光情報及び受光情報を例示するグラフである。 （ａ）は、外気環境が悪環境である場合におけるライダの検出を例示する図である。（ｂ）は、外気環境が悪環境である場合における発光情報及び受光情報を例示するグラフである。 図１の障害物検出装置による処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、一実施形態に係る障害物検出装置が搭載された車両を示す斜視図である。図２は、図１の車両を示す平面図である。図３は、車両１の一部を示す正面図である。図４は、図１の障害物検出装置を示す平面図である。図１及び図２に示すように、障害物検出装置２は、車両１に搭載されている。障害物検出装置２は、認識範囲Ｓにレーザ光を照射することによって、車両１周辺の物標を検出すると共に外気環境を判定している。障害物検出装置２は、判定された外気環境に基づいて、検出された物標の信頼度を判定する。外気環境とは、車両１が置かれている大気環境である。障害物検出装置２は、ライダ［LIDAR：Laser Imaging Detection and Ranging］３と、一対の判定用構造物４と、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］５と、を備えている。

ライダ３は、レーザ光を用いたリモートセンシング技術を利用する車載センサである。図１〜図３に示すように、ライダ３は、例えば車両１のフロントグリル内であって前方に開口する開口部に配置されている。換言すると、ライダ３が設けられている開口部は、カバーが設けられておらず、前方に開口する空洞（空間）となっており、ライダ３が外気に触れる構造とされている。

ライダ３は、車両１の前方に向けてレーザ光を照射すると共に当該レーザ光の反射光を受光する。ライダ３は、鉛直方向から見て、ライダ３を頂点とする所定角度の範囲内においてレーザ光を照射する。この所定角度の範囲は、ライダ３の認識範囲Ｓである。図４に示すように、認識範囲Ｓは、鉛直方向から見て、物標認識範囲Ｓ１と、所定範囲Ｓ２と、を含んでいる。物標認識範囲Ｓ１は、認識範囲Ｓ内において物標認識に用いる範囲である。所定範囲Ｓ２は、鉛直方向から見て、認識範囲Ｓ内における物標認識範囲Ｓ１外（ここでは、車幅方向の両端部）に位置する範囲である。所定範囲Ｓ２は、鉛直方向から見て、ライダ３で照射されたレーザ光のビーム一本分程度に対応する幅を有する。ライダ３は、照射するレーザ光の強度に関する情報である発光情報、及び、受光する反射光の強度に関する情報である受光情報をＥＣＵ５へ送信する。

図１〜図４に示すように、一対の判定用構造物４は、車幅方向における車両１のフロントグリルの両側部に配置されている。判定用構造物４は、ライダ３と所定距離離間している。判定用構造物４は、所定範囲Ｓ２に配置されている。つまり、ライダ３が設けられた上記開口部の車幅方向の開口幅を、認識範囲Ｓよりもレーザ光のビーム一本分程度狭くして、判定用構造物４を設置している。

所定範囲Ｓ２において、ライダ３と判定用構造物４との間は空間である。所定範囲Ｓ２において、ライダ３と判定用構造物４との間には、物標化されるような構造物が存在しない。所定範囲Ｓ２において、ライダ３と判定用構造物４との間は、外気環境に曝されている。具体的には、ライダ３と判定用構造物４との間は、外気が入り込める状態である。判定用構造物４には、ライダ３からレーザ光が一定の周期で照射される。判定用構造物４は、照射されたレーザ光を反射する。判定用構造物４は、ライダ３から照射されたレーザ光に対して既知の反射強度を有している。

ＥＣＵ５は、車両１の各部の動作を制御する。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ５は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。ＥＣＵ５は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ５は、ライダ３の検出結果に基づいて、外気環境が悪環境であるか否かを判定する（詳細は後述する）。ＥＣＵ５は、判定部を構成する。

図５（ａ）は、外気環境が良環境である場合におけるライダ３の検出を例示する図である。図５（ｂ）は、外気環境が良環境である場合における発光情報及び受光情報を例示するグラフである。図６（ａ）は、外気環境が悪環境である場合におけるライダ３の検出を例示する図である。図６（ｂ）は、外気環境が悪環境である場合における発光情報及び受光情報を例示するグラフである。

以上のように構成された障害物検出装置２では、次のように車両１周辺の物標を検出すると共に外気環境を判定する。すなわち、まず、ライダ３は、認識範囲Ｓにおいてレーザ光を照射する。ライダ３は、反射されたレーザ光の反射光を受光する。ライダ３は、レーザ光の発光情報及び受光情報をＥＣＵ５へ送信する。ＥＣＵ５は、ライダ３から送信された情報に基づいて、物標を検出すると共に外気環境を判定する。

図５（ａ）に示すように、外気環境が良環境である場合、所定範囲Ｓ２においてライダ３と判定用構造物４との間には、水滴、霧、汚れ等の空間浮遊物（以下、反射物と称する）Ｐがほぼ存在しない。よって、外気環境が良環境である場合、図５（ｂ）に示すように、ライダ３は、所定範囲Ｓ２においてレーザ光Ａを一定周期で照射すると、レーザ光Ａの各照射から一定の時間が経過した後にて、判定用構造物４で反射された反射光Ｂ１を受光する。外気環境が良環境である場合の反射光Ｂ１の強度は、ＥＣＵ５と電気的に接続された記憶媒体（不図示）に保存される。なお、ライダ３がレーザ光Ａを照射してから判定用構造物４で反射された反射光Ｂ１を受光するまでの時間差分は、常に固定となっている。

図６（ａ）に示すように、外気環境が悪環境である場合、所定範囲Ｓ２においてライダ３と判定用構造物４との間には、反射物Ｐが存在する。よって、外気環境が悪環境である場合、図６（ｂ）に示すように、判定用構造物４で反射されライダ３で受光された反射光Ｂ２の強度は、予め設定された設定量以上変化する。具体的には、ライダ３は、所定範囲Ｓ２において、判定用構造物４に対して一定周期でレーザ光Ａを照射すると、外気環境が悪環境である場合、レーザ光Ａの各照射から一定の時間が経過した後にて、判定用構造物４で反射された反射光Ｂ２を受光する。

外気環境が悪環境である場合の当該反射光Ｂ２の強度にあっては、外気環境が良環境である場合の反射光Ｂ１の強度よりも小さい。反射光Ｂ２の強度についての反射光Ｂ１の強度に対する減少量（反射光Ｂ１の強度と反射光Ｂ２の強度との差分）は、予め設定された設定量以上である。これは、外気環境が悪環境である場合には、所定範囲Ｓ２において、ライダ３で照射されたレーザ光Ａ、及び判定用構造物４で反射された反射光Ｂ２が外気環境中の反射物Ｐにより吸収されたためである。

また、図６（ａ）に示すように、外気環境が悪環境である場合、所定範囲Ｓ２において、ライダ３と判定用構造物４との間に反射物Ｐが予め設定された設定数以上存在する。具体的には、図６（ｂ）に示すように、外気環境が悪環境である場合には、所定範囲Ｓ２においてライダ３で受光された反射光のうち、判定用構造物４で反射された反射光Ｂ２以外の他の反射光Ｂ３（外気環境が良環境の場合には存在しない反射光Ｂ３）が存在する。外気環境が悪環境である場合には、当該他の反射光Ｂ３の数が予め設定された設定数以上存在する。これは、外気環境が悪環境である場合は、ライダ３で照射されたレーザ光Ａが外気環境中の反射物Ｐで反射されライダ３で受光されたためである。

以下、障害物検出装置２において実行される処理の詳細について説明する。

図７は、障害物検出装置２による処理を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、ライダ３は、物標認識範囲Ｓ１において物標で反射された反射光を受光し、物標認識範囲Ｓ１における物標を検出する（ステップＳ１００）。また、ライダ３は、所定範囲Ｓ２において判定用構造物４で反射された反射光を受光する。ライダ３は、発光情報及び受光情報をＥＣＵ５へ送信する。

続いて、ＥＣＵ５は、所定範囲Ｓ２において、判定用構造物４で反射された反射光の強度の変化量が設定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。具体的には、ステップＳ２００では、外気環境が良環境である場合の反射光Ｂ１の強度に対して、判定用構造物４で反射されライダ３で受光された反射光の強度の減少量が、予め設定された設定量以上であるか否かを判定する。ステップＳ２００でＹＥＳの場合、ステップＳ３００へ進む。一方、ステップＳ２００でＮＯの場合、ステップＳ３１０へ進む。

ステップＳ３００において、ＥＣＵ５は、ライダ３と判定用構造物４との間に反射物Ｐがある否かを判定する。具体的には、ステップＳ３００では、所定範囲Ｓ２において、ライダ３で受光された反射光のうち、判定用構造物４で反射された反射光以外の他の反射光が存在するか否かを判定する。当該他の反射光が存在する場合、ＥＣＵ５は、ライダ３と判定用構造物４との間に反射物Ｐがあると判定する。ステップＳ３００でＹＥＳの場合、ステップＳ４００へ進む。一方、ステップＳ３００でＮＯの場合、ステップＳ８００へ進む。

ステップＳ４００において、ＥＣＵ５は、ライダ３と判定用構造物４との間の反射物Ｐの数が設定数以上であるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ４００では、所定範囲Ｓ２において、ライダ３で受光された反射光のうち、判定用構造物４で反射された反射光以外の他の反射光の数が予め設定された設定数以上存在するか否かを判定する。当該他の反射光の数が当該設定数以上存在する場合、ＥＣＵ５は、ライダ３と判定用構造物４との間の反射物Ｐの数が設定数以上であると判定する。ステップＳ４００でＹＥＳの場合、ステップＳ５００へ進む。一方、ステップＳ４００でＮＯの場合、ステップＳ８００へ進む。

ステップＳ５００において、ＥＣＵ５は、外気環境が悪環境（霧、雨、汚れ等）である可能性があると判定し、悪環境可能性フラグを付与する。すなわち、ＥＣＵ５は、判定用構造物４で反射されライダ３で受光された反射光の強度の変化量が設定量以上の場合で、且つ、所定範囲Ｓ２においてライダ３と判定用構造物４との間に反射物Ｐが設定数以上存在するとき、ステップＳ５００において外気環境が悪環境であると判定する。ステップＳ８００において、ＥＣＵ５は、外気環境が良環境である可能性があると判定し、正常検出フラグを付与する。ステップＳ５００又はステップＳ８００の後、ステップＳ６００へ進む。

ステップＳ３１０において、ＥＣＵ５は、ステップＳ３００と同様に、ライダ３と判定用構造物４との間に反射物Ｐがある否かを判定する。ステップＳ３１０でＹＥＳの場合、ステップＳ４１０へ進む。一方、ステップＳ３１０でＮＯの場合、ステップＳ８１０へ進む。

ステップＳ４１０において、ＥＣＵ５は、ステップＳ４００と同様に、ライダ３と判定用構造物４との間の反射物Ｐの数が設定数以上であるか否かを判定する。ステップＳ４１０でＹＥＳの場合、ステップＳ５１０へ進む。一方、ステップＳ４１０でＮＯの場合、ステップＳ８１０へ進む。

ステップＳ５１０において、ＥＣＵ５は、システムの外部環境が悪環境（ノイズ等の影響が大）である可能性があると判定し、悪環境可能性フラグを付与する。システムの外部環境とは、例えば、障害物検出装置２が置かれている電磁気的環境である。

ステップＳ８１０において、ＥＣＵ５は、システムの外部環境が良環境である可能性があると判定し、正常検出フラグを付与する。ステップＳ５１０又はステップＳ８１０の後、ステップＳ６００へ進む。

ステップＳ６００において、ＥＣＵ５は、過去Ｎフレームで悪環境可能性フラグの付与割合がＭ％以上であるか否かを判定する。ステップＳ６００でＹＥＳの場合、ステップＳ７００へ進む一方、ステップＳ６００でＮＯの場合、ステップＳ１００の処理に戻る。

ステップＳ７００において、ＥＣＵ５は、外気環境又はシステムの外部環境が悪環境であると判定し、ライダ３で検出された全物標の信頼度を下げる。ステップＳ７００の後、ステップＳ１００の処理に戻る。なお、障害物検出装置２による物標の検出が終了したときは、フローチャートの一連の処理は途中であっても終了する。

以上、障害物検出装置２では、ＥＣＵ５は、判定用構造物４で反射されライダ３で受光された反射光の強度に基づいて、外気環境が悪環境であるか否かを判定している。判定用構造物４は、ライダ３の物標認識に用いる物標認識範囲Ｓ１外の所定範囲Ｓ２に配置されている。このため、障害物検出装置２では、物標に影響されることなく、精度の高い外気環境の判定を行うことができる。

また、障害物検出装置２では、判定用構造物４が物標認識範囲Ｓ１外に配置されていることから、当該判定用構造物４がライダ３の物標検出精度に悪影響を与えることがなく、物標を精度よく検出できる。

また、障害物検出装置２では、ライダ３と判定用構造物４との間で外気環境を判定しているため、外気環境が良環境である場合と比較するだけで、外気環境が悪環境であるか否かを判定できる。

また、障害物検出装置２では、外気環境を判定するのに用いられる所定範囲Ｓ２を、レーザ光のビーム一本分程度まで絞ることができる。このため、障害物検出装置２では、処理時間を短縮することができる。

以上、本発明の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ことなく様々な形態で実施される。

上記実施形態では、障害物検出装置２が車両１に搭載されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。障害物検出装置２は、例えば、ドローン又は定点観測用の観測装置に搭載されていてもよい。

上記実施形態では、ライダ３が車両１のフロントグリル内であって前方に開口する開口部に配置されている例を示したが、ライダ３は、車両１の様々な位置に配置されていてもよい。また、ライダ３は、車両１の前方に向けてレーザ光を照射する例を示したが、ライダ３は、車両１の様々な方向に向けてレーザ光を照射してもよい。

上記実施形態では、一対の判定用構造物４を備えている例を示したが、一又は三つ以上の判定用構造物４を備えていてもよい。また、判定用構造物４としては、ライダ３に対する位置、及び、ライダ３で照射されたレーザ光に対する反射強度が既知であれば、例えば、所定範囲Ｓ２における車両１の外殻を用いてもよい。また、判定用構造物４は、ライダ３の認識範囲Ｓ内において物標認識範囲Ｓ１外の所定範囲Ｓ２に配置されていれば、その位置は限定されない。判定用構造物４は、例えば、鉛直方向（天地方向）における車両１のフロントグリルの両側部に配置されていてもよい。

２…障害物検出装置、３…ライダ、４…判定用構造物、５…ＥＣＵ（判定部）、Ｓ…認識範囲、Ｓ１…物標認識範囲、Ｓ２…所定範囲。

Claims (1)

1. レーザ光を照射すると共に当該レーザ光の反射光を受光するライダと、
   前記ライダの認識範囲内において物標認識に用いる物標認識範囲外の所定範囲に配置された判定用構造物と、
   前記ライダの検出結果に基づいて、外気環境が悪環境であるか否かを判定する判定部と、を備え、
   前記ライダと前記判定用構造物との間は、前記外気環境に曝されており、
   前記判定部は、
   前記判定用構造物で反射され前記ライダで受光された前記反射光の強度の変化量が予め設定された設定量以上の場合で、且つ、前記所定範囲において前記ライダと前記判定用構造物との間に反射物が予め設定された設定数以上存在するときに、前記外気環境が悪環境であると判定し、
   前記判定用構造物で反射され前記ライダで受光された前記反射光の強度の変化量が前記設定量以上の場合で、且つ、前記所定範囲において前記ライダと前記判定用構造物との間に前記反射物がないとき又は前記反射物が前記設定数よりも少ないときに、前記外気環境が良環境であると判定する、障害物検出装置。

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