特開 2024-138997 検出装置、検出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024138997

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】検出装置、検出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/931 20200101AFI20241002BHJP

   G01S 13/89 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

G01S13/931

G01S13/89

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049752

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】眞子 凌

(72)【発明者】

【氏名】山村 隆介

(72)【発明者】

【氏名】大谷 栄介

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB18

5J070AC02

5J070AC06

5J070AF03

5J070AH12

5J070AH31

5J070AK13

5J070BD01

(57)【要約】

【課題】環境要因に影響されず、高い精度で障害物を検出することができる検出装置、検出方法及びプログラムを提供すること。
【解決手段】検出装置１は、移動体２の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、移動体２の周囲環境に存在する障害物４０からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ装置１０と、点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、点群（に対応する障害物）が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成する生成部２４と、生成部２４で生成された推定領域と移動体２との距離に基づいて、移動体２を制御する走行制御部２５と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する障害物からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ処理部と、
前記点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、前記点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成する生成部と、
前記生成部で生成された前記推定領域と前記移動体との距離に基づいて、前記移動体を制御する走行制御部と、
を備える検出装置。

【請求項2】

前記生成部は、
前記点群の位置情報を、前記レーダ処理部の座標系から前記移動体の中心の座標系へ変換する座標変換部と、
前記座標変換部によって変換された前記点群を蓄積する点群蓄積部と、
前記点群蓄積部によって蓄積された前記点群に基づいて、前記推定領域を生成する推定領域生成部と、
を備える請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記推定領域生成部は、
前記点群蓄積部によって蓄積された前記点群を、所定間隔で区切り、
区切られた所定間隔内の前記点群のうち、直線の算出に利用する点群を選択し、
選択された前記点群を用いて、前記推定領域を近似的に算出し、
算出した前記推定領域を蓄積し、
前記推定領域の時間変化が所定量以上である場合、過去の推定領域を採用し、前記推定領域の時間変化が所定量未満である場合、現在の推定領域を採用する、
請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

前記走行制御部は、
前記推定領域に基づいて、前記移動体と前記障害物とが衝突する危険性がある距離を示す衝突危険距離を設定し、
前記推定領域に基づいて、前記移動体と前記障害物とが衝突する危険性が低い距離を示す安全走行距離を算出し、
前記安全走行距離が前記衝突危険距離を超える場合、前記移動体が安全に走行可能であると判定し、
前記安全走行距離が前記衝突危険距離以下の場合、前記移動体と前記障害物とが衝突する危険性が高いと判定し、前記移動体の走行を停止させる危険度判定部を備える、
請求項３に記載の検出装置。

【請求項5】

前記走行制御部は、前記推定領域に基づいて、前記移動体が走行する基準となる参照情報を算出し、算出した前記参照情報及び前記移動体の進行方向に基づいて前記移動体の走行方位を算出し、算出した前記走行方位を用いて前記移動体の走行方向を修正する走行方位算出部を備える、請求項３又は４に記載の検出装置。

【請求項6】

レーダ装置により、移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する障害物からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、
生成部により、前記点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、障害物に対応する前記点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成するステップと、
走行制御部により、前記生成部で生成された前記推定領域と前記移動体との距離に基づいて、前記移動体を制御するステップと、
を備える検出方法。

【請求項7】

コンピュータに、
移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する障害物からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、
前記点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、前記点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成するステップと、
生成された前記推定領域と前記移動体との距離に基づいて、前記移動体を制御するステップと、
を実行させるコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置、検出方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、移動体に取り付けたセンサ装置により、移動体の周囲環境に存在する障害物を検出する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１は、距離センサとしてＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ， Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を備え、圃場に存在する複数の物体に向かってレーザ光を照射し、物体からの反射光を受光することによって、物体各々の距離情報を取得し、距離情報に基づいて作物列を認識する作業車両を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５４３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の作業車両は、ＬＩＤＡＲを用いているため、レーザ光は、直進性が高く、検知対象である作物列の手前に物体（葉、枝、人など）がある場合、その物体が障害となり、その物体の延長線上にある作物列自体の検出が困難になる場合がある。また、ＬＩＤＡＲは、土埃、霧などがある環境では作物を検知できない場合がある。

【0005】

本願発明の一つの目的は、環境要因に影響されず、高い精度で障害物を検出することができる検出装置、検出方法及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の、及び他の目的を達成するために、本発明に係る検出装置は、移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する障害物からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ処理部と、前記点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、前記点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成する生成部と、前記生成部で生成された前記推定領域と前記移動体との距離に基づいて、前記移動体を制御する走行制御部と、を備える。

【0007】

前記生成部は、前記点群の位置情報を、前記レーダ処理部の座標系から前記移動体の中心の座標系へ変換する座標変換部と、前記座標変換部によって変換された前記点群を蓄積する点群蓄積部と、前記点群蓄積部によって蓄積された前記点群に基づいて、前記推定領域を生成する推定領域生成部と、を備えてもよい。

【0008】

前記推定領域生成部は、前記点群蓄積部によって蓄積された前記点群を、所定間隔で区切り、区切られた所定間隔内の前記点群のうち、直線の算出に利用する点群を選択し、選択された前記点群を用いて、前記推定領域を近似的に算出し、算出した前記推定領域を蓄積し、前記推定領域の時間変化が所定量以上である場合、過去の推定領域を採用し、前記推定領域の時間変化が所定量未満である場合、現在の推定領域を採用してもよい。

【0009】

前記走行制御部は、前記推定領域に基づいて、前記移動体と前記障害物とが衝突する危険性がある距離を示す衝突危険距離を設定し、前記推定領域に基づいて、前記移動体と前記障害物とが衝突する危険性が低い距離を示す安全走行距離を算出し、前記安全走行距離が前記衝突危険距離を超える場合、前記移動体が安全に走行可能であると判定し、前記安全走行距離が前記衝突危険距離以下の場合、前記移動体と前記障害物とが衝突する危険性が高いと判定し、前記移動体の走行を停止させる危険度判定部を備えてもよい。

【0010】

前記走行制御部は、前記推定領域に基づいて、前記移動体が走行する基準となる参照情報を算出し、算出した前記参照情報及び前記移動体の進行方向に基づいて前記移動体の走行方位を算出し、算出した前記走行方位を用いて前記移動体の走行方向を修正する走行方位算出部を備えてもよい。

【0011】

本発明の他の態様は、レーダ処理部により、移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する障害物からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するステップと、生成部により、前記点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、前記点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成するステップと、走行制御部により、前記生成部で生成された前記推定領域と前記移動体との距離に基づいて、前記移動体を制御するステップと、を備える検出方法である。

【0012】

本発明のさらに他の態様は、コンピュータに、移動体の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、前記移動体の周囲環境に存在する障害物からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、前記点群の位置情報を周期的に取得するステップと、前記点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、前記点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成するステップと、生成された前記推定領域と前記移動体との距離に基づいて、前記移動体を制御するステップと、を実行させるコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、環境要因に影響されず、高い精度で障害物を検出することができる検出装置、検出方法及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施態様に係る検出装置の概略構成図を示す図である。

【図2】レーダ装置が搭載された移動体を上面から視た平面概略図である。

【図3】本実施形態における検出装置の処理の概要を例示するフローチャートである。

【図4】レーダ検出処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【図5】推定領域生成処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【図6】点群を蓄積するための所定範囲の一例について示す図である。

【図7】領域生成処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【図8】選択した点群の一例について示す図である。

【図9】衝突危険度判定処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【図10】衝突危険距離及び安全走行距離の一例を示す図である。

【図11】走行方位算出処理の動作を具体的に示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施形態に係る検出装置について説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものでない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものでない。

【0016】

図１は、本実施態様に係る検出装置１の概略構成を示す図である。検出装置１は、レーダ装置１０と、生成部２４と、走行制御部２５と、を備える。

【0017】

検出装置１は、レーダ装置１０によって得られる移動体２の走路における障害物４０の検出結果を受けて、移動体２の自動操舵などの処理を行うための上位装置１００に接続されている。図１には、１台のレーダ装置１０のみを表示しているが、検出装置１は複数台のレーダ装置１０を備えてもよい。また、各装置間の接続は、有線で構成してもよいし、無線ネットワークを介して接続してもよい。また、検出装置１は、制御装置として、例えば１以上のプロセッサ等を備え、記憶装置として１以上のメモリ、ハードディスクドライブ等を備える。

【0018】

レーダ装置１０は、所定の周波数帯の信号を、周期的に（例えば５０ｍｓごとに）送受信するものであって、農機や、建機、一般自動車等の移動体２の周囲（例えば、移動体２の前方方向（フロント又はフロントコーナー）、移動体２の後方方向（リア又はリアコーナー）又は移動体２の側方（サイド）、又はそれらの組み合わせ）に搭載される。また、レーダ装置１０は、制御装置として、例えば１以上のプロセッサ等を備え、記憶装置として１以上のメモリ、ハードディスクドライブ等を備える。

【0019】

ここで、作物等のような、列状に配置された１以上の障害物４０が存在する周囲環境を移動体２が走行する状況を想定する。図２は、レーダ装置１０が搭載された移動体２を上面から視た平面概略図である。図２に示すように、レーダ装置１０は、移動体２の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、移動体２の周囲環境に存在する障害物４０からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群Ｐの位置情報を周期的に取得する。なお、障害物４０は、作物に限定されず、植生、樹木等であってもよい。

【0020】

図１に戻り、レーダ装置１０は、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２と、信号生成部１３と、送信制御部１４と、発振部１５と、スイッチ１６と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１７と、距離演算部１８と、速度演算部１９と、閾値設定部２０と、検出部２１と、角度演算部２２と、補正部２３を備える。

【0021】

送信アンテナ１１は、１つ又は複数のアンテナ素子で構成され、発振部１５で発振された送信波Ｓ１を障害物４０に向けて放射する。受信アンテナ１２は、１つ又は複数のアンテナ素子で構成され、障害物４０によって反射された電磁波Ｒ１（反射信号）を受信する。

【0022】

信号生成部１３は、周期的な送信信号の信号パターンを生成する。送信制御部１４は、信号生成部１３に接続され、信号生成部１３の動作を制御する。発振部１５は、信号生成部１３に接続され、信号生成部１３からの信号パターンに基づいて送信信号を発振する。

【0023】

ＡＤＣ１７は、受信アンテナ１２に接続され、受信アンテナ１２で受信した信号をデジタル信号へ変換する。発振部１５とＡＤＣ１７とは、スイッチ１６により直接接続することができる。距離演算部１８は、変換されたデジタル信号に基づいてレーダ装置１０に対する障害物４０の相対距離を算出する。

【0024】

速度演算部１９は、変換されたデジタル信号に基づいて移動体２の速度を算出する。閾値設定部２０は、検出部２１で利用する検出閾値を設定する。検出部２１は、距離方向のピークを検出する。角度演算部２２は、検出部２１で検出された距離において、到来角度（水平角及び仰角）を求める。

【0025】

補正部２３は、検出方向のずれをＩＭＵ（Ｉｎｔｅｒｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）情報を利用して補正する。検出装置１のレーダ装置１０は、ＦＣＭ（Ｆａｓｔ Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を採用しているが、ＦＣＭ方式に限定されず、パルス方式でもよい。

【0026】

生成部２４は、レーダ装置１０によって取得された点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、点群に対応する障害物４０が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成する。走行制御部２５は、生成部２４で生成された推定領域と移動体２との距離に基づいて、移動体２を制御する。

【0027】

また、生成部２４は、座標変換部２４１と、点群蓄積部２４２と、推定領域生成部２４３と、を備える。走行制御部２５は、危険度判定部２５１と、走行方位算出部２５２と、を備える。

【0028】

座標変換部２４１は、点群の位置情報を、レーダ装置１０の座標系から移動体２の中心の座標系へ変換する。点群蓄積部２４２は、座標変換部２４１によって変換された点群を蓄積する。推定領域生成部２４３は、点群蓄積部２４２によって蓄積された点群に基づいて、推定領域を生成する。

【0029】

また、推定領域生成部２４３は、点群蓄積部２４２によって蓄積された点群を、所定間隔で区切り、区切られた所定間隔内の点群のうち、直線の算出に利用する点群を選択する。次に、推定領域生成部２４３は、選択された点群を用いて、推定領域を近似的に算出し、算出した推定領域を蓄積する。

【0030】

次に、推定領域生成部２４３は、推定領域の時間変化が所定量以上である場合、過去の推定領域を採用し、推定領域の時間変化が所定量未満である場合、現在の推定領域を採用する。

【0031】

危険度判定部２５１は、推定領域に基づいて、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性がある距離を示す衝突危険距離ｄ_ｓを設定し、推定領域に基づいて、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性が低い距離を示す安全走行距離ｄ_ｃを算出する。

【0032】

次に、危険度判定部２５１は、安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓを超える場合、移動体２が安全に走行可能であると判定し、安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓ以下の場合、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性が高いと判定し、移動体２の走行を停止させる。

【0033】

走行方位算出部２５２は、推定領域に基づいて、移動体２が走行する基準となる参照情報を算出し、算出した参照情報及び移動体２の進行方向に基づいて移動体２の走行方位を算出し、算出した走行方位を用いて移動体２の走行方向を修正する。

【0034】

生成部２４及び走行制御部２５は、各部の機能をプログラムで記述し、プロセッサと記憶装置を備えたコンピュータによって実行することにより、各部の機能を実施しているが、各部を個別のハードウェアやソフトウェアによって構成してもよい。プログラムは、コンピュータの記憶装置に格納されている。このコンピュータには、上位装置１００とのデータ通信を行う通信部、検出装置１へのデータ入出力インタフェースを構成する入出力部も含まれる。

【0035】

以上の構成、機能を有する検出装置１によって実行される処理について説明する。図３は、本実施形態における検出装置１の処理の概要を例示するフローチャートである。図３に例示する処理により、移動体２は、列状に配置された障害物４０を検知して、走行方位を必要に応じて修正しつつ、障害物４０への衝突を避けながら走行可能とされる。検出装置１による処理は、例えば移動体２を起動して検出装置１に電源が供給されることによって開始される。

【0036】

ステップＳ１において、生成部２４は、移動体２においてレーダ装置１０が取り付けられている位置、高さ及び地面に対する角度等のようなレーダ取り付け情報を、移動体２の記憶装置（図示せず）から取得する。レーダ取り付け情報は、後述の推定領域生成処理における座標変換の際に用いられる。

【0037】

ステップＳ２において、レーダ装置１０は、移動体２の周囲の障害物４０における検出点を周期的に検出して、検出情報を生成部２４に提供する（レーダ検出処理（図４に関して後述））。検出情報は、障害物４０とレーダ装置１０の相対速度、検出点ごとの障害物４０の高さを含む三次元位置情報及び反射波の受信強度を含む。検出情報は、各周期に対応するフレームごとに、時系列的に、検出装置１の記憶装置（図示せず）に記憶される。

【0038】

ステップＳ３において、検出装置１は、推定領域生成処理を実行する。ステップＳ３の推定領域生成処理については、図５を参照して後述する。ステップＳ４において、検出装置１は、推定領域生成処理が成功したか否かを判定する。推定領域生成処理が成功した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ５へ移り、推定領域生成処理が失敗した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、処理は、ステップＳ２へ戻る。

【0039】

ステップＳ５において、検出装置１は、衝突危険度判定処理を実行する。ステップＳ５の衝突危険度判定処理については、図９を参照して後述する。ステップＳ６において、検出装置１は、衝突危険度判定処理において、衝突危険度が高いか否かを判定する。衝突危険度が高いと判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ７へ移り、衝突危険度が低いと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）、処理は、ステップＳ８へ移る。

【0040】

ステップＳ７において、検出装置１は、移動体２の走行を停止し、処理を終了する。ステップＳ８において、検出装置１は、走行方位算出処理を実行する。ステップＳ８の走行方位算出処理については、図１１を参照して後述する。ステップＳ９において、検出装置１は、ステップＳ８において算出した走行方位を用いて移動体２の走行方向を修正し、処理を終了する。

【0041】

次に、レーダ検出処理について説明する。図４は、図３に例示した検出装置１の処理フローにおけるレーダ検出処理（ステップＳ２）の動作を具体的に示すフローチャートである。ステップＳ１１において、信号生成部１３、送信制御部１４及び発振部１５は、所定の周波数の送信信号を生成し、送信アンテナ１１から移動体２の前方に向けて送信波を放射する送信処理を行う。

【0042】

ステップＳ１２において、受信アンテナ１２は、送信波が１又は複数の障害物４０によって反射された反射波を、受信信号として受信し、ＡＤＣ１７は、受信信号をデジタル信号に変換する受信処理を行う。

【0043】

ステップＳ１３において、距離演算部１８は、デジタル信号に基づいて、レーダ装置１０と障害物４０との相対距離を求める距離演算を行う。

【0044】

ステップＳ１４において、速度演算部１９は、デジタル信号に基づいて速度演算を行う。具体的には、速度演算部１９は、受信信号に基づいて、１又は複数の障害物４０とレーダ装置１０との相対速度情報を算出する。このように速度演算部１９は、速度演算により障害物４０に対する速度を検出することができる。

【0045】

ステップＳ１５において、閾値設定部２０は、検出部２１で利用するピークを検出するための検出閾値を設定する。具体的には、閾値設定部２０は、受信アンテナ１２の取り付け位置、高さ、角度などに基づいて検出閾値を調整する。

【0046】

ステップＳ１６において、検出部２１は、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）などの所定の方式を用いて、距離方向のピークを検出する。

【0047】

ステップＳ１７において、角度演算部２２は、検出部２１で検出された距離において、反射波の到来角度（水平角及び仰俯角）を求める角度演算処理を行い、レーダ装置１０の位置を原点として放射方向を基準軸とする仮想空間において、障害物４０が存在する方向を算出する。

【0048】

ステップＳ１８において、補正部２３は、走路の凹凸などの影響でレーダ装置１０が傾いた場合に生じる検出位置のずれをＩＭＵ（Ｉｎｔｅｒｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）情報を利用することで補正する。補正部２３は、補正された検出情報（すなわち、点群）を座標変換部２４１へ供給し、処理を終了する。

【0049】

次に、検出装置１の処理における推定領域生成処理について説明する。図５は、図３に例示した検出装置１の処理フローにおける推定領域生成処理（ステップＳ３）の動作を具体的に示すフローチャートである。
ステップＳ２１において、座標変換部２４１は、レーダ装置１０によって検出した点群を取得する。点群は、レーダ装置１０の位置を原点とした３次元的な位置情報（ｘ，ｙ，ｚ方向における位置情報）、角度、振幅及び速度を含む。

【0050】

ステップＳ２２において、座標変換部２４１は、点群情報の中心座標を、レーダ装置１０の座標系から移動体２の座標系へ変換する。具体的には、座標変換部２４１は、ステップＳ１において取得したレーダ取付情報を用いて、点群の位置情報を、レーダ装置１０の座標系から、移動体２の中心の座標系へ変換する。

【0051】

具体的には、レーダ装置１０が、移動体２の左側方及び右側方に１台ずつ搭載されている場合、２台のレーダ装置１０のそれぞれで検出された重複検知エリアにある障害物４０が同一のものであることを識別できるようにするためには、それぞれで検出された点群の位置情報を共通の座標系に変換する必要がある。

【0052】

例えば、２台のレーダ装置１０のそれぞれで検出した点群の位置情報を距離と方位角からなる極座標系で表し、共通の座標系として２台のレーダ装置１０の中間点を原点とする直交座標系（ｘｙ座標系）で表す。なお、各レーダ装置１０で用いる座標系及び共通の座標系は、これに限定されず任意に選択することができる。

【0053】

座標変換部２４１は、２台のレーダ装置１０のそれぞれで検出した点群の位置情報を、２台のレーダ装置１０に共通する座標系に変換する。上記の例では、２台のレーダ装置１０のそれぞれで設定された極座標系の点群の位置情報を、共通の直交座標系の点群の位置情報に変換する。これにより、２台のレーダ装置１０のそれぞれで検出された点群の位置情報は、直交座標系の点群の位置情報（ｘ，ｙ）に変換される。

【0054】

座標変換部２４１は、変換された直交座標系の点群の位置情報（ｘ，ｙ）を、移動体２の中心（移動体２の重心）の座標系（直交座標系）に修正する。

【0055】

更に、座標変換部２４１は、上述したステップＳ１において取得したレーダ取り付け情報を用いて、点群の位置情報（ｘ，ｙ）を調整する。これにより、直交座標系の点群の位置情報（ｘ，ｙ）は、移動体２においてレーダ装置１０が取り付けられている位置、高さ及び地面に対する角度などを考慮した値となる。上述では、レーダ装置１０が移動体２の左側と右側に１台ずつ搭載される場合の座標変換について説明したが、これに限定されず、レーダ装置１０が移動体２の正面側に１台のみ搭載される場合にも適用可能である。

【0056】

ステップＳ２３において、生成部２４は、点群について、振幅、高さ及び速度の情報を用いてフィルタ処理を行う。このようなフィルタ処理によって、列状に配置された障害物４０以外の他の物体の点群情報を除去する。このように生成部２４は、他の物体の点群を、高さ情報や振幅情報を用いて除去することによって、点群のノイズを除去し、高い精度で障害物４０を検出することができる。振幅のフィルタは、所定の値を設定してもよいし、周辺地点の点群の振幅値を利用した相対的な閾値を作成してもよい。

【0057】

ステップＳ２４において、点群蓄積部２４２は、座標変換部２４１によって変換された点群を蓄積する。

【0058】

ステップＳ２５において、点群蓄積部２４２は、蓄積された点群が、移動体２を中心とした所定範囲内だけでなく、所定範囲外にも存在するか否かを判定する。蓄積された点群が、所定範囲外にも存在する場合、点群の蓄積が完了した（ステップＳ２５：ＹＥＳ）と判定し、処理は、ステップＳ２６の領域生成処理（図７に関して後述）へ移る。一方、点群蓄積部２４２は、蓄積された点群が、所定範囲内だけに存在し、所定範囲外に存在しない場合、点群の蓄積が完了していない（ステップＳ２５：ＮＯ）と判定し、処理は、ステップＳ２７へ移り、取得されている点群に基づく移動体２の速度制御を実行する。

【0059】

なお、上記では、所定範囲は、移動体２を中心としたが、移動体２の中心に限定されるものではない。所定範囲において、移動体２の側方及び移動体２の進行方向に対して、それぞれ所定の長さが定められる。所定範囲は、２次元的な範囲に限定されるものではなく、３次元的な範囲であってもよい。

【0060】

図６は、点群を蓄積するための所定範囲の一例について示す図である。図６に示すように、移動体２の進行方向に対する長さは、側方の障害物４０の間隔に相当する長さｌｅｎ＿ｄとすることが望ましい。ｌｅｎ＿ｄは、予め所定の値を設定してもよく、又はレーダ装置１０が検出した点群をクラスタリングなどの手法で分類し、２つの障害物の間隔を求めた値であってもよい。

【0061】

ｌｅｎ＿ｄの値を側方の障害物４０の間隔以上とした場合、潤沢なデータを用いて次の領域生成処理（ステップＳ２６）を行うため、推定精度を向上させることができる。しかし、データの蓄積に必要以上に時間を要するため、ｌｅｎ＿ｄは、側方の障害物４０の間隔に相当する長さであることが好ましい。

【0062】

移動体２の側方に対する長さｌｅｎ＿ｓは、移動体２と障害物４０の列との間の側方距離に相当する長さをｌｅｎ＿ｔとし、所定のオフセット量をｌｅｎ＿ｏとすると以下の式のように表される。
ｌｅｎ＿ｓ ＝ （ｌｅｎ＿ｔ）＋（ｌｅｎ＿ｏ）

【0063】

ｌｅｎ＿ｔは、予め所定の値を設定してもよく、又はレーダ装置１０が検出した点群から障害物４０の列までの側方距離を算出し、逐次的に求めた値であってもよい。

【0064】

ステップＳ２５における判定に用いる点群は、最新フレームのデータだけでなく、過去に検出したフレームの点群も利用する。過去に検出したフレームの点群については、直近に検出した所定数のフレームの点群を利用することが好ましい。

【0065】

なお、所定数のフレームを超えた古いフレームの点群は随時削除される。レーダ装置１０の検出結果を利用して障害物４０の列を検出する際、最新フレームの点群のみでは情報量が不足することがあるため、障害物４０の列の検出が難しい場合がある。過去の検出結果を利用することによって安定した障害物４０の列検出を可能とすることができる。また、このように点群を扱うことによって領域生成処理時に用いる点群が増えるため、領域生成処理時のばらつきを抑制することができる。

【0066】

ステップＳ２６において、推定領域生成部２４３は、領域生成処理を実行し、その後処理を終了する。具体的には、推定領域生成部２４３は、領域生成処理において、点群蓄積部２４２によって蓄積された点群に基づいて、推定領域を生成する。領域生成処理の詳細については後述する。

【0067】

ステップＳ２５において点群の蓄積が完了していない場合、ステップＳ２７において、走行制御部２５は、移動体２の速度を遅くするように制御する。また、走行制御部２５は、検出した点群と移動体２との間の距離ｄｉｓｔ＿ｐｖを算出し、距離ｄｉｓｔ＿ｐｖが所定の距離以下である場合、移動体２を停止させてもよく、移動体２の走行方位を修正してもよい。図５の推定領域生成処理を抜けると、処理は図３の検出装置１の処理フローに戻る。

【0068】

次に、図５の推定領域生成処理における領域生成処理について説明する。図７は、上述した領域生成処理（図５のステップＳ２６）の動作を具体的に示すフローチャートである。ステップＳ３１において、推定領域生成部２４３は、列状の障害物４０が存在する位置を示す直線（推定領域）を算出するために、点群蓄積部２４２によって蓄積された点群を、所定間隔で区切り、区切られた所定間隔内の点群のうち、直線の算出に利用する点群を選択する。

【0069】

図８は、選択した点群の一例について示す図である。ここで、推定領域生成部２４３は、点群を２次元的に区切ってもよく、又は３次元的に区切ってもよい。推定領域生成部２４３は、点群を選択する際に、障害物４０の中心を求めたい場合、点群の平均的な位置を選択してもよい。または、推定領域生成部２４３は、障害物４０の最も近接する位置を求めたい場合、移動体２側の最近接となる点群を選択してもよく、障害物４０の中心位置から所定のオフセットを加えた位置の点群を選択してもよい。

【0070】

図７に戻り、ステップＳ３２において、推定領域生成部２４３は、ステップＳ３１において選択された点群を用いて、障害物４０が存在する位置を示す推定領域を近似的に生成及び算出する。具体的には、推定領域生成部２４３は、選択された点群を用いて、推定領域として直線を近似的に算出する。直線の算出には、例えば、最小二乗法などの手法を利用する。また、直線近似は、１次近似に限定されない。直線については、推定領域生成部２４３は、取得した点群のうち移動体２の進行方向において、直線を最も遠い点群まで引いてもよいし、所定の長さまで引いてもよい。

【0071】

また、推定領域生成部２４３は、必ずしも近似しなくてもよく、例えば、点群同士を仮想的に直接結ぶことによって直線を生成してもよい。更に、推定領域生成部２４３は、直線に限らず、推定領域として平面状の領域を生成してもよい。このように平面状の領域を生成することによって、移動体２よりも上側に障害物４０がある場合、推定領域生成部２４３は、当該障害物４０が移動体２の走行に支障がないと判断することができる。また、推定領域生成部２４３は、推定領域として、点群同士を仮想的に直接結ぶことによって曲線を生成してもよい。

【0072】

ステップＳ３３において、推定領域生成部２４３は、ステップＳ３２において生成した推定領域を蓄積する。推定領域生成部２４３は、例えば、推定領域として直線を算出した場合、直線の傾き及び切片を保持する。

【0073】

ステップＳ３４において、推定領域生成部２４３は、推定領域の変化を処理に織り込むため、推定領域の生成回数が２回目以上であるか否かを判定する。推定領域の生成回数が２回目以上である場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ３５へ移る。一方、推定領域の生成回数が１回目である場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、処理は、ステップＳ３８へ移る。

【0074】

ステップＳ３５において、推定領域生成部２４３は、過去に算出した推定領域と、今回生成した推定領域とを比較し、推定領域の時間変化を算出する。
ステップＳ３６において、推定領域生成部２４３は、推定領域の時間変化が所定量以上であるか否かを判定する。推定領域の時間変化が所定量以上である場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ３７へ移る。一方、推定領域の時間変化が所定量未満である場合（ステップＳ３６：ＮＯ）、処理は、ステップＳ３８へ移る。

【0075】

ステップＳ３７において、推定領域生成部２４３は、推定領域の時間変化が所定量以上であるため、過去の推定領域を採用し、終了する。推定領域生成部２４３は、過去の推定領域として、直近の推定領域を用いてもよく、所定回数分の推定領域の移動平均を用いてもよい。このように過去の推定領域を利用することで、例えば樹木の幹から突出した枝葉などに影響される推定領域のばらつきを抑制することができる。
ステップＳ３８において、推定領域生成部２４３は、推定領域の時間変化が所定量未満である場合、現在の推定領域を採用し、終了する。

【0076】

次に、図３の検出装置１の処理における衝突危険度判定処理について説明する。衝突危険度判定処理により、検出装置１が得た推定領域と移動体２の位置とに基づいて、移動体２の衝突危険度を判定される。図９は、上述した衝突危険度判定処理（ステップＳ５）の動作を具体的に示すフローチャートである。ステップＳ４１において、危険度判定部２５１は、推定領域に基づいて、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性がある距離を示す衝突危険距離ｄ_ｓを設定する。具体的には、危険度判定部２５１は、推定領域が直線の場合、当該直線を基準として、衝突危険距離ｄ_ｓを設定する。

【0077】

図１０は、衝突危険距離ｄ_ｓ及び安全走行距離ｄ_ｃの一例を示す図である。図１０に示すように、危険度判定部２５１は、推定領域Ｌ１から移動体２の進行方向に向かって衝突危険距離ｄ_ｓを設定するとともに、推定領域Ｌ２から移動体２の進行方向に向かって衝突危険距離ｄ_ｓを設定する。ここで、衝突危険距離ｄ_ｓの大きさは、移動体２が停止するために必要な距離であることが好ましい。すなわち、危険度判定部２５１は、推定領域だけでなく、移動体２の速度にも依存して、衝突危険距離ｄ_ｓを設定する。

【0078】

ステップＳ４２において、危険度判定部２５１は、推定領域に基づいて、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性が低い距離を示す安全走行距離ｄ_ｃを算出する。具体的には、危険度判定部２５１は、推定領域が直線の場合、推定領域Ｌ１（又は推定領域Ｌ２）と移動体２との間の距離を安全走行距離ｄ_ｃとして算出する。

【0079】

ステップＳ４３において、危険度判定部２５１は、安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓを超えるか否か、すなわち、（衝突危険距離ｄ_ｓ）＜（安全走行距離ｄ_ｃ）であるか否かを判定する。安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓを超える場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ４４へ移る。一方、安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓ以下の場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、処理は、ステップＳ４５へ移る。

【0080】

ステップＳ４４において、危険度判定部２５１は、危険度が低く、移動体２が安全に走行可能であると判定し、処理を終了する。
ステップＳ４５において、危険度判定部２５１は、危険度が高いと判定し、移動体２の走行を停止させ、処理を終了する。

【0081】

次に、図３の検出装置１の処理における走行方位算出処理について説明する。図１１は、上述した走行方位算出処理（図３のステップＳ８）の動作を具体的に示すフローチャートである。ステップＳ５１において、走行方位算出部２５２は、推定領域生成処理において生成した推定領域を取得する。

【0082】

ステップＳ５２において、走行方位算出部２５２は、推定領域に基づいて、移動体２が走行する基準となる基準点を算出する。具体的には、図１０に示すように、走行方位算出部２５２は、推定領域Ｌ１及びＬ２のように、推定領域としての直線が２つ存在する場合、一定距離ごとに、２つの直線の平均である基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を算出する。

【0083】

ステップＳ５３において、走行方位算出部２５２は、ステップＳ５２において算出した基準点に基づいて移動体２が走行する基準となる参照情報を算出する。具体的には、図１０に示すように、走行方位算出部２５２は、基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を結ぶ直線Ｌ３を参照情報として算出する。

【0084】

ステップＳ５４において、走行方位算出部２５２は、算出した参照情報及び移動体２の進行方向に基づいて移動体２の走行方位を算出し、算出した走行方位を用いて移動体２の走行方向を修正する。具体的には、図１０に示すように、走行方位算出部２５２は、参照情報としての直線Ｌ３と、移動体２の進行方向Ｄ１とのなす角度θ_ｄを算出する。例えば、走行方位算出部２５２は、直線である推定領域Ｌ１及びＬ２が生成される場合、推定領域Ｌ１と推定領域Ｌ２との平均的な直線の傾きを算出することによって角度θ_ｄを算出してもよく、若しくは推定領域Ｌ１又は推定領域Ｌ２のいずれかの直線の傾きを利用することによって、角度θ_ｄを算出してもよい。そして、走行方位算出部２５２は、走行方位として角度θ_ｄを用いて移動体２の走行方向を修正し、その後処理を終了する。

【0085】

なお、ステップＳ５２において、推定領域としての直線が１つだけ存在する場合、走行方位算出部２５２は、当該直線を参照情報として、ステップＳ５３及びステップＳ５４における処理を実行する。また、検出装置１は、移動体２を自動走行させる場合、上述した参照情報を、移動体２が走行する際の走行基準地点として設定してもよい。

【0086】

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態に係る検出装置１は、移動体２の周囲環境に向けて送信波を送信するとともに、移動体２の周囲環境に存在する障害物４０からの反射波を受信し、当該反射波を処理することによって、点群の位置情報を周期的に取得するレーダ装置１０と、点群の位置情報に基づいて、所定距離内で隣接している点群同士を仮想的に結び、点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成する生成部２４と、生成部２４で生成された推定領域と移動体２との距離に基づいて、移動体２を制御する走行制御部２５と、を備える。

【0087】

これにより、検出装置１は、レーダ装置１０によって取得される点群から、点群が列状に並んでいる場所を推定するための推定領域を生成するため、環境要因に影響されず、作物、樹木列等のような列状に配置された障害物４０を検知し、移動体２を制御することができる。

【0088】

また、検出装置１において、レーダ装置１０から送信される電波は回り込むため、列状に配置された障害物４０手前に別の物体が存在する場合でも、列状に配置された障害物４０を検出できる。また、検出装置１は、レーダ装置１０を用いることによって、検出点間の距離に依存せず、列状に配置された障害物４０を検知できる。

【0089】

また、生成部２４は、点群の位置情報を、レーダ装置１０の座標系から移動体２の中心の座標系へ変換する座標変換部２４１と、座標変換部２４１によって変換された点群を蓄積する点群蓄積部２４２と、点群蓄積部２４２によって蓄積された点群に基づいて、推定領域を生成する推定領域生成部２４３と、を備える。

【0090】

これにより、検出装置１は、推定領域を生成することによって、障害物４０の位置を推定するため、安定した障害物４０の検出を行うことが可能になる。また、検出装置１は、このようなデータの取り扱いをすることで、推定領域処理時に用いる情報量が増えるため、障害物４０の推定領域処理時におけるばらつきを抑制することができる。

【0091】

また、推定領域生成部２４３は、点群蓄積部２４２によって蓄積された点群を、所定間隔で区切り、区切られた所定間隔内の点群のうち、直線の算出に利用する点群を選択し、選択された点群を用いて、推定領域を近似的に算出し、算出した推定領域を蓄積し、推定領域の時間変化が所定量以上である場合、過去の推定領域を採用し、推定領域の時間変化が所定量未満である場合、現在の推定領域を採用する。

【0092】

一般的に、レーダ装置１０の検出結果を利用して列状に配置された障害物４０を検出する際、最新フレームの点群のみでは情報量が不足することがある。本実施形態に係る検出装置１は、過去の検出結果を利用することによって、安定した障害物４０の検出を行うことが可能になる。また、検出装置１は、このようなデータの取り扱いをすることで、推定領域処理時に用いる情報量が増えるため、障害物４０の推定領域処理時におけるばらつきを抑制することができる。

【0093】

また、走行制御部２５は、推定領域に基づいて、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性がある距離を示す衝突危険距離ｄ_ｓを設定し、推定領域に基づいて、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性が低い距離を示す安全走行距離ｄｃを算出し、安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓを超える場合、移動体２が安全に走行可能であると判定し、安全走行距離ｄ_ｃが衝突危険距離ｄ_ｓ以下の場合、移動体２と障害物４０とが衝突する危険性が高いと判定し、移動体２の走行を停止させる危険度判定部２５１を備える。

【0094】

これにより、検出装置１は、移動体２と障害物４０との距離に応じて移動体２を制御することができる。

【0095】

また、走行制御部２５は、推定領域に基づいて、移動体２が走行する基準となる参照情報を算出し、算出した参照情報及び移動体２の進行方向に基づいて移動体２の走行方位を算出し、算出した走行方位を用いて移動体２の走行方向を修正する走行方位算出部２５２を備える。これにより、検出装置１は、推定した障害物４０の位置を用いて、移動体２の走行方向を適切に修正することができる。

【0096】

以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本明細書に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

【符号の説明】

【0097】

１ 検出装置
２ 移動体
１０ レーダ装置
１１ 送信アンテナ
１２ 受信アンテナ
１３ 送信制御部
１４ 信号生成部
１５ 発振部
１６ スイッチ
１７ ＡＤＣ
１８ 距離演算部
１９ 速度演算部
２０ 閾値設定部
２１ 検出部
２２ 角度演算部
２３ 補正部
２４ 生成部
２４１ 座標変換部
２４２ 点群蓄積部
２４３ 推定領域生成部
２５ 走行制御部
２５１ 危険度判定部
２５２ 走行方位算出部
４０ 障害物
１００ 上位装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】