特許第6862840号(P6862840)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6862840
(24)【登録日】2021年4月5日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】障害物検出装置
(51)【国際特許分類】
   G01S 7/497 20060101AFI20210412BHJP
   G01S 17/931 20200101ALI20210412BHJP
   B60W 40/02 20060101ALI20210412BHJP
   B60W 40/06 20120101ALI20210412BHJP
   G08G 1/16 20060101ALI20210412BHJP
【FI】
   G01S7/497
   G01S17/931
   B60W40/02
   B60W40/06
   G08G1/16 C
【請求項の数】1
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2017-6116(P2017-6116)
(22)【出願日】2017年1月17日
(65)【公開番号】特開2018-115925(P2018-115925A)
(43)【公開日】2018年7月26日
【審査請求日】2019年6月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100187311
【弁理士】
【氏名又は名称】小飛山 悟史
(74)【代理人】
【識別番号】100161425
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 鉄平
(72)【発明者】
【氏名】長岡 孝太郎
【審査官】 安井 英己
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−019621(JP,A)
【文献】 特開2014−052347(JP,A)
【文献】 特開2014−066602(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0320219(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01S 7/48− 7/51,
G01S 17/00−17/95,
G08G 1/16,
B60W 40/00,
CSDB
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2016−522886号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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。
【発明の効果】
【0008】
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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】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図1の車両を示す平面図である。
図3図1の車両の一部を示す正面図である。
図4図1の障害物検出装置を示す平面図である。
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。
図6】(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7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。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【符号の説明】
【0043】
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。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7