特許 7505706 警報システム

(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】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】警報システム

(51)【国際特許分類】

   G08B 21/00 20060101AFI20240618BHJP

   G08G 1/052 20060101ALI20240618BHJP

   G08G 1/056 20060101ALI20240618BHJP

   G01S 17/93 20200101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

G08B21/00 U

G08G1/052

G08G1/056

G01S17/93

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020006839

(22)【出願日】2020-01-20

(65)【公開番号】P2021114169

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】591080678

【氏名又は名称】株式会社中電工

(73)【特許権者】

【識別番号】512085887

【氏名又は名称】株式会社バイステック

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大地 秀二

(72)【発明者】

【氏名】藤井 英郎

【審査官】久保田 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１４１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８５７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６１９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０５５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】英国特許出願公開第０２３８６７３０（ＧＢ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０３３１６３９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｂ ２１／００

Ｇ０８Ｇ １／０５２

Ｇ０８Ｇ １／０５６

Ｇ０１Ｓ １７／９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路上の作業領域への車両の進入を警報する警報システムであって、
前記道路上の前記作業領域よりも上流側に向かって水平方向及び垂直方向にレーザー光を照射し、前記道路上を走行する車両の複数の計測点から反射した反射光を受光することによって当該車両の位置を計測する計測処理を繰り返し実行し、取得された車両の複数の計測点の位置情報をそれぞれ３次元座標で出力する３次元測域センサと、
前記３次元測域センサから出力された前記車両の複数の計測点の位置情報に含まれる高さ方向の座標を全て同じにして２次元データに変換し、変換後の位置情報に基づいて前記車両の前面部を推定する車両前面推定部と、
前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の変化速度を当該車両の速度として算出する速度算出部と、
前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の移動方向を当該車両の移動方向として算出する移動方向算出部と、
前記３次元測域センサから出力された前記車両の計測点の位置情報、前記速度算出部で算出された前記車両の速度及び前記移動方向算出部で算出された前記車両の移動方向に基づいて、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定以上あるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記車両の前記作業領域への誤進入の可能性が所定以上あると判定された場合に、前記作業領域内の作業者に対して警報を発する警報装置と、
前記３次元測域センサによる計測範囲を車両が通過する時間を超える所定時間、前記３次元測域センサに距離計測を実行させ、当該３次元測域センサから出力された距離計測結果に基づいて、前記所定時間内における計測差分が第１の所定値以上発生するデータを除いて背景データを生成する背景データ生成部とを備え、
前記車両前面推定部は、前記背景データ生成部で生成された前記背景データと、前記背景データ生成後に前記３次元測域センサから出力された距離計測データとの差分が第２の所定値以上である距離計測データを前記車両の計測点の位置情報として前記２次元データに変換するように構成されていることを特徴とする警報システム。

【請求項2】

請求項１に記載の警報システムにおいて、
前記３次元測域センサは、道路の幅方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向としたとき、計測点のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を出力するように構成され、
前記車両前面推定部は、前記３次元測域センサから出力された複数の計測点のＺ座標を全て同じにするように構成されていることを特徴とする警報システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の警報システムにおいて、
前記高さ方向の座標を全て０にするように構成されていることを特徴とする警報システム。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載の警報システムにおいて、
前記道路上に誤進入検出領域を仮想的に設定する誤進入検出領域設定部を備え、
前記判定部は、前記３次元測域センサで計測された前記車両を起点として、前記移動方向算出部により算出された移動方向に延びる仮想の延長線を設定したとき、当該延長線が前記誤進入検出領域に入らない場合には、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定未満であると判定するように構成されていることを特徴とする警報システム。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１つに記載の警報システムにおいて、
前記速度算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の変化速度を当該車両の速度とするように構成されていることを特徴とする警報システム。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか１つに記載の警報システムにおいて、
前記移動方向算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の移動方向を当該車両の移動方向とするように構成されていることを特徴とする警報システム。

【請求項7】

請求項１に記載の警報システムにおいて、
前記背景データ生成部は、前記背景データの生成後、前記３次元測域センサによる計測範囲を車両が通過する時間を超える所定時間、前記３次元測域センサに距離計測を実行させ、当該３次元測域センサから出力された距離計測結果に基づいて新たな背景データを生成し、前記背景データを前記新たな背景データに更新するように構成されていることを特徴とする警報システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両が走行する道路上の一部に区画された作業領域へ誤進入する車両が存在した場合に警報を発する警報システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両が走行する道路上の一部で例えば道路補修等を行う場合に、当該道路上の一部に作業領域を区画し、その作業領域内で作業者が各種作業を行っている。作業領域で作業を行っている間、道路の他の領域では一般車両が走行している。この一般車両が誤って作業領域へ進入するおそれがあり、そのような道路上の作業領域への車両の進入を警報する警報システムが知られている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１の警報システムは、作業領域が設けられた車線を走行する車両の所定の位置における速度を、ドップラーレーダを用いて検出している。そして、検出された車両の速度が設定速度以上であれば、作業領域内の作業者に警報を発して作業者への避難を促すようになっている。このとき、ドップラーレーダは、作業領域が設けられた車線を走行する車両のみの速度を検出しており、他の車線を走る車両の速度は検出しないようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１９２１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、一般車両が走行する車線が作業領域外に複数ある場合や、作業領域外の車線を走行する一般車両が多い場合がある。このような場合であっても作業領域における作業の安全性を担保する必要があり、作業領域へ誤進入しようとする一般車両を早期にかつ的確に検出して作業者に警報を発したいという要求がある。

【0006】

しかしながら、特許文献１の場合、作業領域が設けられた車線を走行する車両のみを検出しているので、当該車線以外の車線を走行している一般車両の作業領域への誤進入が検出できない。さらに、特許文献１のドップラーレーダでは車両の速度のみを検出しているので、その車両の移動方向を取得することはできず、作業領域に向かって走行している車両であるか否か、即ち作業領域へ誤進入する可能性が高い車両であるか否かは判定できない。

【0007】

このことに対して例えば３次元測域センサを用いて車両の位置情報を経時的に複数回取得し、取得した複数の位置情報に基づいて車両の移動方向を得て、作業領域へ誤進入する可能性を判定する方法が考えられる。この方法では、車両の移動方向を得るにあたり、車両の前面部を正確に推定したいという要求がある。

【0008】

ここで、３次元測域センサは、近年、分解能が向上しつつあるが、特に遠距離の車両を計測しようとした際、計測点の間隔が広がって分解能が荒くなるので、車両の前面部と側面部との区別が難しく、車両が接近して計測点の間隔が狭くなった段階で車両の前面部の検出が正しく行われる場合がある。その結果、車両が接近したときに当該車両の移動方向が急に変わったかのような判断をシステムがしてしまい、誤検出の原因となるおそれがある。

【0009】

そこで、３次元測域センサの垂直方向の分解能を利用することで、車両の高さ方向に複数の計測点を得る方法が考えられる。これにより、遠距離の車両であっても前面部の推定精度が向上すると思われるが、車両の前面部は、例えばフロントガラスを見ると、一般的に上に行くほど後に位置するように傾斜しており、また、フロントバンパーと、その下部または上部とを比較した際、フロントバンパーが最も前に位置している。このため、高さ方向の計測点が車両の前後方向にずれてしまい、その前後方向のずれ量は車両の形によって異なるので、高さ方向に複数の計測点を得たとしても、前面部の推定精度が直ちに向上するものではない。

【0010】

加えて、高さ方向に複数の計測点を得ると、Ｘ、Ｙ、Ｚの座標情報を持った計測点の数が数倍以上になり、演算処理の負荷が大幅に増加するという問題もある。

【0011】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、道路上に区画された作業領域へ誤進入する可能性の高い車両をシンプルな判定処理で高精度に判定可能にし、的確な警報を発することができるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明では、３次元測域センサを使用することによって車両の高さ方向の複数の計測点を計測し、その計測結果を２次元データとして扱えるようにして演算処理の負荷の増大を抑制しながら、車両の前面部の推定精度を高めるようにした。

【0013】

第１の発明は、道路上の作業領域への車両の進入を警報する警報システムであって、前記道路上の前記作業領域よりも上流側に向かって水平方向及び垂直方向にレーザー光を照射し、前記道路上を走行する車両の複数の計測点から反射した反射光を受光することによって当該車両の位置を計測する計測処理を繰り返し実行し、取得された車両の複数の計測点の位置情報をそれぞれ３次元座標で出力する３次元測域センサと、前記３次元測域センサから出力された前記車両の複数の計測点の位置情報に含まれる高さ方向の座標を全て同じにして２次元データに変換し、変換後の位置情報に基づいて前記車両の前面部を推定する車両前面推定部と、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の変化速度を当該車両の速度として算出する速度算出部と、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の移動方向を当該車両の移動方向として算出する移動方向算出部と、前記３次元測域センサから出力された前記車両の計測点の位置情報、前記速度算出部で算出された前記車両の速度及び前記移動方向算出部で算出された前記車両の移動方向に基づいて、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定以上あるか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記車両の前記作業領域への誤進入の可能性が所定以上あると判定された場合に、前記作業領域内の作業者に対して警報を発する警報装置とを備えることを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、３次元測域センサによる車両の計測点が水平方向だけでなく、垂直方向にも複数得られるので、計測対象の車両が遠方に存在していても、当該車両における計測点の数が増える。車両の位置の計測は繰り返し実行され、取得された位置情報が時系列に出力される。３次元測域センサから出力された車両の複数の計測点の位置情報を車両前面推定部が受け取ると、車両前面推定部は、車両の複数の計測点の位置情報に含まれる高さ方向の座標を全て同じにして２次元データに変換する。これにより、高さ方向に並んでいた計測点のそれぞれが同一平面上に表されるので、計測点が車影を濃く示すようになる。また、ある高さにおける水平方向の計測点が欠損していたとしても、その計測点を、別の高さにおける水平方向の計測点で補完することができる。よって、車両の前面部の推定精度が向上する。

【0015】

速度算出部は、車両前面推定部で推定された車両の前面部の変化速度を当該車両の速度として算出するので、算出された速度の精度も向上する。速度算出部では、例えば、時系列に並ぶ２つの位置情報と、それら位置情報の時間差とを用いて車両の速度を算出することができる。

【0016】

また、移動方向算出部は、車両前面推定部で推定された車両の前面部の移動方向を当該車両の移動方向として算出するので、算出された移動方向の精度も向上する。移動方向算出部では、例えば、時系列に並ぶ２つの位置情報を構成する座標を用いて車両の移動方向を算出することができる。

【0017】

そして、判定部は、車両の位置、速度及び移動方向に基づいて車両が作業領域に誤進入する可能性があるか否かを判定する。例えば、車両が作業領域から上流側へ所定距離以上離れていて遠い場合には、車両の移動方向が作業領域に向いていたとしても、その車両が直ちに作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両が作業領域に近くても、車両の移動方向が作業領域に向いていない場合には、その車両が作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両の移動方向が作業領域に向いていたとしても、車両の速度が遅く、作業領域に到達するのに要する時間が長時間である場合には、その車両が作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。このように判定される場合には、警報を発しないので作業者は作業を継続することができる。

【0018】

一方、車両の移動方向が作業領域に向いて、車両の速度が速く、しかも、車両と作業領域との距離が予め設定された距離よりも近い場合には、その車両が作業領域に誤進入する可能性が所定以上であると判定し、その場合には、警報装置が警報を発する。これにより、作業者を作業領域から退避させることができる。

【0019】

第２の発明は、前記３次元測域センサは、道路の幅方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向としたとき、計測点のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を出力するように構成され、前記車両前面推定部は、前記３次元測域センサから出力された複数の計測点のＺ座標を全て同じにするように構成されていることを特徴とする。

【0020】

この構成によれば、高さ方向の複数の計測点のＺ座標を全て同じにすることで、全ての計測点をＸＹ平面上に表すことができ、演算処理が容易になる。

【0021】

第３の発明は、前記高さ方向の座標を全て０にするように構成されていることを特徴とする。

【0022】

この構成によれば、高さ方向の座標を全て０にすることで、例えば全ての計測点をＺ座標が０のＸＹ平面上に表すことができ、演算処理が容易になる。

【0023】

第４の発明は、前記道路上に誤進入検出領域を仮想的に設定する誤進入検出領域設定部を備え、前記判定部は、前記３次元測域センサで計測された前記車両を起点として、前記移動方向算出部により算出された移動方向に延びる仮想の延長線を設定したとき、当該延長線が前記誤進入検出領域に入らない場合には、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定未満であると判定するように構成されていることを特徴とする。

【0024】

すなわち、作業領域は数百ｍの長さにわたって区画されることがあるが、実際に誤進入が起こるのは作業領域の上流部分であり、この上流部分に仮想的に誤進入検出領域を設定しておくことで、作業領域の全体ではなく、狭い領域への誤進入の可能性を判断すれば済むようになる。この場合に、車両の移動方向に延びる延長線が誤進入検出領域に入るか否かを判定することで、判定処理の煩雑化が回避される。

【0025】

第５の発明は、前記速度算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の変化速度を当該車両の速度とするように構成されていることを特徴とする。

【0026】

この構成によれば、車両の前面部の重心の変化速度を当該車両の速度とすることで、算出された車両の速度が適切なものになる。

【0027】

第６の発明は、前記移動方向算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の移動方向を当該車両の移動方向とするように構成されていることを特徴とする。

【0028】

この構成によれば、車両の前面部の重心の移動方向を当該車両の移動方向とすることで、算出された車両の移動方向が適切なものになる。

【0029】

第７の発明は、前記３次元測域センサによる計測範囲（測域範囲）を車両が通過する時間を超える所定時間、前記３次元測域センサに距離計測を実行させ、当該３次元測域センサから出力された距離計測結果に基づいて、前記所定時間内における計測差分が第１の所定値以上発生するデータを除いて背景データを生成する背景データ生成部を備え、前記車両前面推定部は、前記背景データ生成部で生成された前記背景データと、前記背景データ生成後に前記３次元測域センサから出力された距離計測データとの差分が第２の所定値以上である距離計測データを前記車両の計測点の位置情報として前記２次元データに変換するように構成されていることを特徴とする。

【0030】

この構成によれば、３次元測域センサが所定時間、計測処理を実行したとき、その間に移動するのは本警報システムの利用場面を想定すると車両である可能性が高く、その背景に相当する部分は移動しない。したがって、３次元測域センサから出力される距離計測データのうち、上記所定時間内における計測差分を見たとき、背景部分では計測差分が殆ど発生せず、車両が通過した部分では計測差分が大きく発生するので、計測差分が大きく発生するデータを除くことで、背景部分を示す距離データ、即ち背景データを高精度に生成することができる。

【0031】

その後、３次元測域センサによる計測範囲に車両が進入すると、背景データと、その後に３次元測域センサから出力された距離計測データとを比較した際、差分が大きくなる距離計測データが存在することになる。差分が大きくなるのは、車両の進入によるものなので、差分が大きくなる距離計測データを車両の計測点の位置情報とみなして取り扱うことで、距離計測時に発生するノイズの影響を抑制できる。

【0032】

前記第１の所定値と、前記第２の所定値とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なっている場合、第１の所定値の方を大きな値にしてもよいし、小さな値にしてもよい。また、前記第２の所定値は、例えば２０ｍ以上とすることができ、これにより、車両の判定精度が向上する。

【0033】

第８の発明は、前記背景データ生成部は、前記背景データの生成後、前記３次元測域センサによる計測範囲を車両が通過する時間を超える所定時間、前記３次元測域センサに距離計測を実行させ、当該３次元測域センサから出力された距離計測結果に基づいて新たな背景データを生成し、前記背景データを前記新たな背景データに更新するように構成されていることを特徴とする。

【0034】

すなわち、背景データの生成後、道路上に例えば三角コーンが置かれたり、車両が駐車して背景部分が変動することが考えられる。この場合に、本発明では、背景データを新たな背景データに更新することができるので、背景部分の変動に対応することができる。三角コーンや駐車車両は長い時間移動しないものなので、この移動しないものを背景部分とみなして新たな背景データを生成することができる。例えば一定時間移動しないものを背景部分とみなすことができる。この一定時間は、道路を走行する車両との区別が可能な時間であればよく、例えば数秒から数十秒程度の時間に設定することができる。また、背景データを更新する頻度としては、例えば数分に１回、数十分に１回程度にすることができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、３次元測域センサを使用することによって車両の高さ方向の複数の計測点を計測し、その計測結果を２次元データに変換して車両の前面部を推定することができるので、演算処理の負荷の増大を抑制しながら、車両の前面部の推定精度を高めることができる。そして、車両の前面部の推定結果に基づいて車両の速度、移動方向を高精度に算出できる。よって、作業領域へ誤進入する可能性の高い車両をシンプルな判定処理で高精度に判定して的確な警報を発することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の実施形態１に係る警報システムの使用状態を説明する道路の平面図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る警報システムの概略構成を示す模式図である。

【図3】センサユニットを示す正面図である。

【図4】３次元測域センサによる計測手法を説明する概念図である。

【図5】トラックの位置を計測する場合の具体例を説明する図である。

【図6】トラックの位置を計測して得られた複数の計測点を２次元データに変換して同一平面上に表した例を説明する図である。

【図7】セダンタイプの乗用車の位置を計測する場合の具体例を説明する図である。

【図8】セダンタイプの乗用車の位置を計測して得られた複数の計測点を２次元データに変換して同一平面上に表した例を説明する図である。

【図9】車両の向きと代表点との関係を説明する図である。

【図10】退避時間及び検出領域設定用ユーザーインターフェース画面を表示した例を示す図である。

【図11】表示端末の画面上に設定用ユーザーインターフェース画面を表示した例を示す図である。

【図12】本発明の実施形態１に係る警報システムの動作フローチャートである。

【図13】本発明の実施形態２に係る警報システムの概略構成を示す模式図である。

【図14】本発明の実施形態２に係る警報システムの動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0038】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る警報システム１の使用状態を説明する道路３の平面図である。この警報システム１は、道路３上に設けられて、道路３上に予め区画された作業領域５への一般車両７の進入を警報するためのものである。この道路３は、進行方向が同一の３つの車線９ａ、９ｂ、９ｃを有し、進行方向に向かって例えば最も左側の車線９ａに道路工事等を行うための作業領域５が区画されている。車線９ａ、９ｂ、９ｃを走行する車両の走行方向は同一である。車線９ａ、９ｂ、９ｃの間には、車線境界線１１が描かれている。作業領域５の周囲には、当該作業領域５を区画するための複数の三角コーン１３が配置されている。車線の数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。作業領域５は任意の場所に区画される。

【0039】

また、作業領域５内において、車両７の走行方向上流側の端部には、警報システム１の一部であるセンサユニット１５が配置されている。センサユニット１５は、作業領域５内における車両７の走行方向中間部に配置されていてもよいし、作業領域５から車両７の走行方向上流側に離れた所に配置されていてもよく、センサユニット１５は作業領域５の外部に車両７の走行の邪魔にならないように配置することもできる。また、作業領域５内には、警報装置１７と表示端末１９とが配置されている。警報装置１７も、作業領域５内における車両７の走行方向中間部に配置されていてもよい。また、表示端末１９は、作業領域５内に配置しておく必要はなく、例えば作業領域５外に配置しておいてもよい。

【0040】

図２は、実施形態１に係る警報システム１の概略構成の一例を示す模式図である。本実施形態１の警報システム１は、センサユニット１５と、警報装置１７と、表示端末１９と、電源供給部としてのバッテリ２０とを備えている。バッテリ２０の代わりに商用電源や発電機から出力される電力を使用してもよい。センサユニット１５は、３次元測域センサ３０と、カメラ３１と、制御装置３２とを備えている。図３に示すように、制御装置３２は防水ボックス２９の内部に収容されている。防水ボックス２９は三脚２７上に取り付けられ、三脚２７によって所定の高さに支持されている。防水ボックス２９の上に３次元測域センサ３０が配置され、その３次元測域センサ３０の上にカメラ３１が配置されている。制御装置３２、３次元測域センサ３０及びカメラ３１の配置及び支持方法は上述した方法に限られるものではなく、任意の配置、支持方法とすることができ、例えば、防水ボックス２９の中に配置する等が可能である。

【0041】

カメラ３１は、例えば動画撮影が可能なビデオカメラ等で構成されている。カメラ３１は、少なくとも３つの車線９ａ、９ｂ、９ｃの作業領域５よりも上流側を撮像可能に設置されており、車線９ａ、９ｂ、９ｃの他に、車線９ａ、９ｂ、９ｃを走行している車両７も撮影可能になっている。すなわち、カメラ３１は、後述する３次元測域センサ３０の計測の対象となっている領域を含むように撮影領域が設定されている。カメラ３１と制御装置３２とが接続されており、カメラ３１で撮影された画像は、制御装置３２に入力されるようになっている。

【0042】

表示端末１９は、図１０に示すように液晶ディスプレイ等からなる画面１９ａを有する携帯型情報端末であり、例えば、タブレット型携帯端末、スマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ等で構成することができる。制御装置３２と表示端末１９とは、無線通信または有線通信可能に構成されている。無線通信の場合、例えば公衆電話回線や、無線ＬＡＮ等を利用することができる。無線通信及び有線通信を実現するためには、制御装置３２と表示端末１９との双方に、従来から周知の通信モジュールを内蔵しておけばよい。表示端末１９には、カメラ３１で撮影された画像が制御装置３２を介して送信される。送信された画像は、後述するように表示端末１９が有する画面１９ａに表示される。ユーザーインターフェース画面については後述する。

【0043】

警報装置１７は、例えばスピーカや照明装置等で構成することができ、制御装置３２に接続されている。制御装置３２から動作信号が出力されると、警報装置１７がスピーカの場合は警報音を作業領域５内に向けて発し、警報装置１７が照明装置である場合には発光する。警報音や発光は、作業領域５内で各種作業を行っている作業者を作業領域５から退避させるためのものであり、十分な音量、発光量に設定されている。尚、警報装置１７は、複数設けられていてもよい。また、警報装置１７の一例としては、作業者のヘルメットに取り付ける個別警報ユニットがある。個別警報ユニットは、制御装置３２からの動作信号を無線通信によって取得可能に構成されており、制御装置３２からの動作信号を受信するとヘルメットを叩くように動作し、これによって音と振動を発生させ、作業者に報知することができる。

【0044】

３次元測域センサ３０は、例えばいわゆる３Ｄ－ＬｉＤＡＲが用いられる。３次元測域センサ３０は、図示しないが、可視光外の波長のレーザー光を広範囲に照射するレーザー光照射部と、レーザー光照射部から照射されたレーザー光の物体からの反射光を受光する受光部と、受光部で受光されたレーザー光に基づいて物体の位置、３次元測域センサ３０からの距離を計測する計測部とを備えており、各部の構成は従来から周知であるため、詳細な説明は省略する。３次元測域センサ３０は、例えば水平方向の視野角が３６０°のもの、１８０°のもの、６０°のもの等を用いることができる。３次元測域センサ３０は、例えば垂直方向（鉛直方向）の視野角が１０゜のもの、２０゜のもの、３０゜のもの等を用いることができる。

【0045】

本実施形態１では、図１に示すように道路３上の作業領域５よりも上流側に向かってレーザー光を照射し、道路３上を走行する車両７から反射した反射光を受光することによって当該車両７の位置や３次元測域センサ３０からの距離を計測することができればよいので、水平方向の視野角は狭くてもよい。垂直方向の視野角も、後述する車両の上端から下端までが視野範囲に入ればよいので、狭くてもよい。３次元測域センサ３０の使用形態としては、例えば十分に広範囲な視野角を有する３次元測域センサ３０を箱に収容して使用することで、道路３上の作業領域５よりも上流側にのみレーザー光を照射することもできる。

【0046】

上述したように、３次元測域センサ３０の垂直方向の視野角は１０°～３０°程度のものがあるが、本実施形態では、垂直方向の視野角は狭くてもよく、水平方向を基準として上に１～３°、下に１～３°程度の狭い範囲のみ測定可能なものであってもよい。また、３次元測域センサ３０の測域範囲（計測可能な範囲）の上限は、１５０ｍ以上のものが好ましく、２００ｍや３００ｍの遠距離計測が可能なものがより好ましい。

【0047】

３次元測域センサ３０は、物体から反射した反射光を受光することによって当該物体の位置を計測する計測処理を繰り返し実行するように構成されている。この計測処理の周期は、サンプリング周期、フレームレートと呼ばれており、３次元測域センサ３０の機種ごとに予め設定されている場合や、ユーザー側で変更することができる場合がある。例えば、サンプリング周期は５Ｈｚ～３０Ｈｚの間で設定することができる。物体が車両７である場合には、３次元測域センサ３０は、車両７の位置を計測する計測処理を繰り返し実行することができ、取得された位置情報は、制御装置３２に出力される。このとき、取得された位置情報を３次元測域センサ３０が有するバッファメモリ（図示せず）に一旦蓄積してから、時系列で制御装置３２に出力するように構成することができる。取得された位置情報を３次元測域センサ３０に一旦蓄積することをバッファリングと呼ぶ。動体以外の静止物の位置情報も同様にバッファリングされる。

【0048】

位置情報の具体例としては、座標情報である。３次元測域センサ３０は、例えば受光部を原点として、物体を構成するある点にレーザー光が照射されたとき、その点から反射したレーザー光によってその点のＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標を計測処理によって求めることができる。図４は、３次元測域センサ３０による計測手法を説明する概念図であり、斜線が描かれた半円形は、３次元測域センサ３０の水平方向の視野範囲を示している。この図では、便宜上、３次元測域センサ３０の水平方向の視野範囲を１８０°としている。矢印Ａは、３次元測域センサ３０による計測が可能な距離を示している。車両７Ａ～７Ｅが３次元測域センサ３０の視野範囲に入っていると仮定して示している。

【0049】

ここで、３次元測域センサ３０から照射されるレーザー光は上記視野範囲内で水平方向に走査されているので、１つの物体の異なる部分にレーザー光が照射されることがある。図５に示すように、例えば車両（トラック）７に着目したとき、レーザー光が車両７に対して水平方向に離れた複数の部分にそれぞれ照射されるとともに、垂直方向（車両７の高さ方向）に離れた複数の部分にもそれぞれ照射されることになる。

【0050】

具体的には、図５の車両７の黒丸で示す部分（計測点Ｐ）にレーザー光がそれぞれ照射された場合、各計測点Ｐからの反射光を３次元測域センサ３０が受光して演算することにより、各計測点Ｐの座標を求めることができる。図５に示す全ての計測点Ｐは、同じ計測タイミング（一周期）で計測される点群である。

【0051】

座標軸は、道路３の幅方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向として定義することができる。３次元測域センサ３０は、計測点Ｐの位置情報として、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を出力する。Ｙ方向は、車線が延びる方向と概ね一致している。

【0052】

車両７の複数の計測点Ｐは、Ｘ方向に互いに間隔あけて配置され、Ｙ方向にも互いに間隔をあけて配置される。Ｘ方向及びＹ方向の計測点Ｐの間隔は、３次元測域センサ３０の水平方向の分解能に依存するとともに、車両７の３次元測域センサ３０に対する向きによっても依存するが、この実施形態１では、車両７が３次元測域センサ３０から２００ｍ程度離れていても、当該車両７に対してＸ方向またはＹ方向に複数の計測点Ｐが配置されるように、３次元測域センサ３０の水平方向の分解能が設定されている。尚、車両７の向きによっては、車両７の前面部のみに計測点Ｐが存在することもある。

【0053】

また、車両７の複数の計測点Ｐは、Ｚ方向にも互いに間隔をあけて配置される。Ｚ方向の計測点Ｐの間隔は、３次元測域センサ３０の垂直方向の分解能に依存する。この実施形態１では、車両７が３次元測域センサ３０から２００ｍ程度離れていても、当該車両７に対してＺ方向に複数の計測点Ｐが配置されるように、３次元測域センサ３０の垂直方向の分解能が設定されている。３次元測域センサ３０の垂直方向の分解能を利用することで、車両７の高さ方向に複数の計測点Ｐを得ることができる。

【0054】

図２に示す制御装置３２は、例えば小型のパーソナルコンピュータ等を含んで構成することができ、車両前面推定部３２ａ、速度算出部３２ｂ、移動方向算出部３２ｃ、誤進入検出領域設定部３２ｄ、判定部３２ｅ及び記憶部３２ｆを備えている。記憶部３２ｆは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等で構成することができる。制御装置３２は、記憶部３２ｆに記憶されたプログラムに従って動作する。後述するように動作する車両前面推定部３２ａ、速度算出部３２ｂ、移動方向算出部３２ｃ、誤進入検出領域設定部３２ｄ、判定部３２ｅは、ソフトウェアまたはハードウェアで構成されていてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されていてもよい。

【0055】

制御装置３２は、３次元測域センサ３０から出力された各計測点の座標データに基づいて視野内に動体が存在するか否かを検出する。この手法は動体判定手法として従来から用いられている手法であり、原則として、３次元測域センサ３０から所定時間間隔で出力される各測定点の座標データに変化がなければ動体が存在しないと判定し、変化があればそこに動体が存在すると判定する。動体の大きさもある程度推定することができる。本警報システム１は、道路３上に設けられるシステムであることから、制御装置３２が動体と検出したものは、その殆どが車両７であると推定することができる。従って、３次元測域センサ３０から出力される座標データは、車両７の位置情報以外のデータも含まれているが、制御装置３２において動体と検出するに至った座標データと、それ以外の座標データとを区別し、動体と検出するに至った座標データを車両７の位置情報として使用することができる。また、明らかに車両７でないと判断できる動体は除外することができる。

【0056】

車両前面推定部３２ａは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の位置情報に基づいて車両７の前面部を推定する部分である。車両前面推定部３２ａには、２次元データ変換部３２ｇが設けられている。２次元データ変換部３２ｇは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の複数の計測点Ｐの位置情報に含まれる高さ方向の座標（Ｚ座標）を全て同じにすることにより、３次元測域センサ３０で得た３次元データを２次元データに変換する部分である。すなわち、２次元データ変換部３２ｇは、３次元測域センサ３０から出力された複数の計測点ＰのＺ座標を全て同じにする処理を実行するように構成されており、具体的には、高さ方向の座標を全て０にする。車両７の複数の計測点ＰのＺ座標を０にすると、図６に示すように、複数の計測点ＰがＸＹ平面上に表される。これにより、高さ方向に並んでいた計測点Ｐのそれぞれが同一平面上に表されることになるので、計測点Ｐが車影を濃く示すようになる。

【0057】

図７は、車両７がセダンタイプの乗用車である場合を示している。この場合も、同じ計測タイミングで複数の計測点Ｐが車両７に配置されることになり、計測点Ｐは、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向にそれぞれ互いに間隔をあけて配置される。２次元データ変換部３２ｇは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の複数の計測点Ｐの位置情報に含まれる高さ方向の座標（Ｚ座標）を全て同じにして２次元データに変換すると、図８に示すように、複数の計測点ＰがＸＹ平面上に表される。セダンタイプの乗用車の場合、車両７の前面部が傾斜していたり、フロントバンパがフロントガラスよりも前に位置していたりするので、車両７の前面部に配置される計測点Ｐが前後方向に多少ばらつく傾向にあるが、水方向に一列だけ測定点Ｐを配置した場合に比べれば、計測点Ｐが車影を濃く示すようになる。

【0058】

また、３次元測域センサ３０で得た３次元データを２次元データに変換することで、ある高さにおける水平方向の計測点Ｐが欠損していたとしても、その計測点Ｐを、別の高さにおける水平方向の計測点Ｐで補完することができる。よって、以下に述べる手法による車両７の前面部の推定精度が向上する。

【0059】

次に、車両前面推定部３２ａが実行する車両７の前面部を推定するアルゴリズムの一例を説明する。上述したように、図５及び図７に示すように車両７の前面部の複数箇所に対して３次元測域センサ３０からレーザー光が照射されて複数の計測点Ｐが配置され、また車両７の側面部の複数箇所に対して３次元測域センサ３０からレーザー光が照射されて複数の計測点Ｐが配置されている場合、それぞれ、図６及び図８に示すような平面上の点群データを取得することができる。

【0060】

図６及び図８に示す点群データからは、車両７の前面部の水平方向に並ぶ各計測点Ｐの座標と、車両７の側面部の水平方向に並ぶ各計測点Ｐの座標とを得ることができる。これを簡略化して図９に示す。車両前面推定部３２ａでは、図９の（Ａ）に示すように、車両７の前面部の水平方向に並ぶ計測点Ｐ１～Ｐ４と、車両７の側面部の水平方向に並ぶ計測点Ｐ５～Ｐ１０が得られたとする。計測点Ｐ１～Ｐ４の並ぶ方向と、計測点Ｐ５～Ｐ１０の並ぶ方向とは異なることになり、計測点Ｐ１～Ｐ４の並ぶ方向に沿って延びる線Ｓ１と、計測点Ｐ５～Ｐ１０の並ぶ方向に沿って延びる線Ｓ２とを特定することが可能になる。線Ｓ１は、計測点Ｐ１～Ｐ４のうち、最も多くの計測点を通る線として定義することができる。また、線Ｓ２は、計測点Ｐ５～Ｐ１０のうち、最も多くの計測点を通る線として定義することができる。

【0061】

そして、一般的に車両７の全長は全幅よりも長いので、線Ｓ１と線Ｓ２の長さを比較し、長い方が車両７の側面部の点群であり、短い方が車両７の前面部の点群であると推定する。このような関係にならない場合もあるので、移動方向も加味して前面部を推定することもできる。これにより、より正確な前面部の推定が可能になる。

【0062】

図９の（Ａ）に示す場合、計測点Ｐ１と計測点Ｐ４との間隔が車両７の前面部の水平方向の寸法に対応しているので、計測点Ｐと計測点Ｐの座標データから車両７の前面部の水平方向の寸法を概算で求めることができる。計測点Ｐ１と計測点Ｐ４の中央部が車両７の前面部の重心位置であると推定することができ、車両７の前面部の重心位置を座標で得ることができる。また、線Ｓ１と線Ｓ２の交点に最も近い計測点Ｐ４は、車両７の前側の角に対応する点であると推定することができ、車両７の前側の角または前側の角に最も近い点を座標で得ることができる。重心位置、前側の角、それらに最も近い計測点は、車両７の代表点とすることができる。代表点を求めるのが困難な場合には、車両７であると推定される１つの点群の中から３次元測域センサ３０に最も近い計測点を代表点とすればよい。１つの車両７であると推定される点群は、同一方向に同一速度で動く点群である。

【0063】

図９の（Ｂ）は、車両７の向きが（Ａ）で示す場合と反対である場合を示しており、この場合も、線Ｓ１と線Ｓ２とを求めることができる。また、図９の（Ｃ）は、車両７が３次元測域センサ３０に対して真正面から近づいている場合を示しており、この場合、車両７の側面部の座標データを得ることができないので、前面部の計測点Ｐ１～Ｐ４の座標データのみ得ることができる。このようにして、車両前面推定部３２ａは、車両７の代表点の時系列の位置情報を取得することができる。

【0064】

車両前面推定部３２ａは、車両７の代表点の時系列の位置情報を図２に示す速度算出部３２ｂ及び移動方向算出部３２ｃに出力する。速度算出部３２ｂは、車両前面推定部３２ａで推定された車両７の代表点の時系列の位置情報に基づいて当該車両７の前面部の変化速度を算出し、この車両７の前面部の変化速度を当該車両７の速度とする部分である。車両７の位置情報として座標データが時系列で出力されているので、時系列に並ぶ座標データのうち、ある座標データ（第１座標データとする）と、次の座標データ（第２座標データとする）とによって車両７の移動距離（Ｌ）を算出することができる。また、第１座標データを取得した時と、第２座標データを取得した時の時間間隔（Δｔ）は既知である。従って、Ｌ／Δｔによって車両７の速度を算出できる。速度算出部３２ｂでは、代表点、即ち、車両前面推定部３２ａで推定した車両７の前面部の重心位置の座標に基づいて速度を算出してもよいし、車両７の前側の角の座標に基づいて速度を算出してもよい。

【0065】

移動方向算出部３２ｃは、車両前面推定部３２ａで推定された車両７の代表点の時系列の位置情報に基づいて車両７の前面部の移動方向を算出し、この車両７の前面部の移動方向を当該車両７の移動方向とする部分である。この移動方向算出部３２ｃも座標データを利用する。すなわち、第１座標データにより特定される点と、第２座標データで特定される点とを結ぶ直線を算出し、その直線の向きを車両７の移動方向とする。例えば、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、線Ｓ２を求めた場合、線Ｓ２の延びる方向を車両７の移動方向とすることもできる。尚、時間的に先に得られた点から後に得られた点に向けて車両７が進んでいると推定する。移動方向算出部３２ｃでは、代表点、即ち、車両前面推定部３２ａで推定した車両７の前面部の重心位置の座標に基づいて移動方向を算出してもよいし、車両７の角の座標に基づいて移動方向を算出してもよい。

【0066】

図２に示す誤進入検出領域設定部３２ｄは、道路３上に誤進入検出領域Ｄ（図１及び図４に示す）を仮想的に設定する部分である。誤進入検出領域Ｄは、３次元測域センサ３０の設置位置を中心とした半径Ｒの円内の領域である。誤進入検出領域設定部３２ｄは、例えば図１０に示す退避時間及び検出領域設定用ユーザーインターフェース４０を生成し、表示端末１９の画面１９ａ上に表示させる。退避時間及び検出領域設定用ユーザーインターフェース４０には、退避時間を変更するための退避時間変更領域４１と、誤進入検出領域Ｄの大きさを変更するための検出領域変更領域４２とが設けられている。退避時間変更領域４１は、後述するが、車両７が誤進入検出領域Ｄに到達すると推定された場合、その何秒前に警報を発するかを設定するための領域であり、例えば２秒、３秒、４秒、…等のようにユーザーが選択可能となっている。検出領域変更領域４２は、誤進入検出領域Ｄの半径Ｒ（図４に示す）を変更するための領域であり、例えば２ｍ、３ｍ、４ｍ、…等のようにユーザーが選択可能となっている。つまり、誤進入検出領域設定部３２ｄは、誤進入検出領域Ｄの大きさをユーザーが任意に変更可能に構成されており、図１に示すように、３次元測域センサ３０を作業領域５の上流側の端部近傍に設置している場合、作業領域５の上流側をカバーすることができるように、誤進入検出領域Ｄの大きさ設定しておけばよい。

【0067】

図２に示す判定部３２ｅは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の位置情報、具体的には、車両前面推定部３２ａで得られた代表点の位置情報と、速度算出部３２ｂで算出された車両７の速度と、移動方向算出部３２ｃで算出された車両７の移動方向とに基づいて、車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上あるか否かを判定する部分である。判定部３２ｅは、代表点の位置情報、車両７の速度及び移動方向と、それら以外の情報とを利用して判定してもよい。

【0068】

例えば、車両７が作業領域５から上流側へ所定距離以上離れていて遠い場合には、車両７の移動方向が作業領域５に向いていたとしても、その車両が直ちに作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両７が作業領域５に近くても、車両７の移動方向が作業領域に向いていない場合には、その車両７が作業領域５に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両７の移動方向が作業領域５に向いていたとしても、車両７の速度が遅く、作業領域５に到達するのに要する時間が上記退避時間よりも長い場合には、その車両７が作業領域５に誤進入する可能性は低い状況なので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。このように判定される場合には、警報装置１７に対して動作信号を出力しない。

【0069】

一方、車両７の移動方向が作業領域５に向いていて、その車両７の速度が速く、しかも、その車両７と作業領域５との距離が近い場合には、その車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定する。この判定時には、上記退避時間を用いるようにし、車両７が退避時間内に作業領域５に到達すると予測された時点でその車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定するように構成されている。車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定した場合には、警報装置１７に対して動作信号を出力する。

【0070】

次に、判定部３２ｅによる判定アルゴリズムの一例について説明する。図４に示すように、３次元測域センサ３で計測された車両７Ａ～７Ｅが存在していた場合、判定部３２ｅは、まず、各車両７Ａ～７Ｅを起点として、移動方向算出部３２ｃにより算出された移動方向に延びる仮想の延長線Ｋ１～Ｋ７をそれぞれ生成する。車両７Ａの移動方向に延びる仮想線Ｋ１、車両７Ｄの移動方向に延びる仮想線Ｋ４及び車両７Ｅの移動方向に延びる仮想線Ｋ５は、それぞれ誤進入検出領域Ｄに入らないので、現時点では、車両７Ａ、７Ｄ、７Ｅについては、作業領域５に誤進入する可能性が所定未満であると判定する。一方、車両７Ｂの移動方向に延びる仮想線Ｋ２及び車両７Ｃの移動方向に延びる仮想線Ｋ３は、それぞれ誤進入検出領域Ｄに入るので、現時点では、車両７Ｂ、７Ｃについては、作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定する。

【0071】

判定部３２ｅは、３次元測域センサ３０から出力された位置情報を持つ車両７に識別情報を付与するように構成されている。図５や図７に示すように、走行している車両７を３次元測域センサ３０で計測すると、判定部３２ｅでは、点群が計測するごとに移動していると判定することができ、これら点群を車両７と推定することができる。この車両７と推定される点群で構成されるデータに対して判定部３２ｅが識別情報を付与する。車両７と推定される点群で構成されるデータが複数存在すれば、それぞれに識別情報を付与する。識別情報とは、一のデータを他のデータと区別するための情報であり、例えば数字、記号、文字、図形等のうち、１つで構成されていてもよいし、複数を組み合わせて構成されていてもよい。

【0072】

（警報システム１の動作）
次に、上述のように構成された警報システム１の運用時の動作について図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。警報システム１の運用前の設定時には、図１に示すように警報システム１を設置するとともに、図１０に示す退避時間及び検出領域設定用ユーザーインターフェース４０上で退避時間及び誤進入検出領域Ｄの大きさを設定する。

【0073】

設定時には、図１１に示す設定用ユーザーインターフェース５０を表示端末１９に表示させることができる。設定用ユーザーインターフェース５０には、スタートボタン５０ａ、モニターボタン５０ｂ、警報テストボタン５０ｃ、設定ボタン５０ｄ及び終了ボタン５０ｅが設けられている。さらに、設定用ユーザーインターフェース５０には、３次元測域センサ３０で取得された計測データに基づいて生成された俯瞰画像を表示する俯瞰画像表示領域５１と、カメラ３１で撮像した画像を表示するカメラ画像表示領域５２とが設けられている。

【0074】

スタートボタン５０ａは、警報システム１を稼働状態にする際に操作するボタンである。モニターボタン５０ｂは、警報システム１を作動状態にして俯瞰画像表示領域５１に俯瞰画像を表示させたり、カメラ画像表示領域５２にカメラ画像を表示させるモードに切り替えるためのボタンである。警報テストボタン５０ｃは、警報装置１７をユーザーが作動させて警報装置１７の動作確認を行うためのボタンである。設定ボタン５０ｄは、例えば図１０に示す退避時間及び検出領域設定用ユーザーインターフェース４０を表示端末１９に表示させるためのボタンである。終了ボタン５０ｅは、システムを終了する際に操作するボタンである。

【0075】

俯瞰画像表示領域５１には、３次元測域センサ３０までの距離を表示する距離表示部５１ａが設けられている。俯瞰画像表示領域５１には、３次元測域センサ３０の計測中心を示す中心線５１ｂと、水平方向の計測範囲を示す計測範囲指示線５１ｃとが描かれるようになっている。計測範囲指示線５１ｃは、図１０に示す退避時間及び検出領域設定用ユーザーインターフェース４０上で設定された検出領域が反映されるようになっている。俯瞰画像表示領域５１に示す枠線５４は、作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定した車両を示している。

【0076】

カメラ画像表示領域５２には、カメラ画像がほぼリアルタイムで表示されるようになっている。カメラ画像表示領域５２には、３次元測域センサ３０の垂直方向の計測範囲が示されている。すなわち、グレーに塗りつぶされた領域は計測範囲外であり、グレーに塗りつぶされていない範囲が３次元測域センサ３０の垂直方向の計測範囲となっている。３次元測域センサ３０の垂直方向の計測範囲の表示方法はこの表示例に限られるものではなく、どのような表示方法であってもよい。カメラ画像表示領域５２に示す枠線５５は、作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定した車両を示している。

【0077】

設定用ユーザーインターフェース５０により各種設定を行った後、警報システム１の運用時には、図１２に示すフローチャートのステップＳＡ１に進む。ステップＳＡ１では、３次元測域センサ３０による計測処理を当該３次元測域センサ３０のサンプリング周期で実行する。取得された位置情報は３次元測域センサ３０にバッファリングされる。ステップＳＡ２では、３次元測域センサ３０の計測データである各点の座標データが制御装置３２に出力される。このとき、全ての情報を出力してもよいし、必要な情報のみ出力するようにしてもよい。

【0078】

ステップＳＡ３では、制御装置３２が動体判定を行う。３次元測域センサ３０から出力される座標データに基づいて当該３次元測域センサ３０のサンプリング周期ごとに動体判定を行うことができる。ステップＳＡ３において動体と判定される物は、かなり高い確度で車両７であると推定できるので、車両７と推定される点群で構成されるデータに対して判定部３２ｅが識別情報を付与する。例えば、図４に示すように、車両と推定される点群データが５つ存在していれば、「７Ａ」、「７Ｂ」、「７Ｃ」、「７Ｄ」、「７Ｅ」のように識別情報を付与することができる。

【0079】

その後、ステップＳＡ４では、車両前面推定部３２ａが車両７の前面部を推定する。このとき、３次元測域センサ３０から出力された３次元データを２次元データ変換部３２ｇが２次元データに変換し、車両前面推定部３２ａが車両７の前面部を推定し、前面部の重心、幅方向中央部に最も近い点、車両７の前側の角に最も近い点等を当該車両７の代表点とする。代表点を求めた後、ステップＳＡ５では、速度算出部３２ｂが代表点に基づいて車両７の速度（秒速）を算出し、また、移動方向算出部３２ｂが代表点に基づいて車両７の移動方向を算出する。

【0080】

ステップＳＡ６では、退避距離を算出する。退避距離は、図１０に示す設定用ユーザーインターフェース４０上で設定された退避時間と、速度算出部３２ｂで算出された車両７の速度とに基づいて算出する。算出式は以下の通りである。

【0081】

退避距離＝退避時間（秒）×車両の速度（秒速）
ステップＳＡ７では、図４に示す移動方向延長線Ｋ１～Ｋ５を生成し、移動方向延長線Ｋ１～Ｋ５が誤進入検出領域Ｄ内に入るか否かを判定する。このとき、車両７Ａ～７Ｅの任意の１台のみを対象にして移動方向延長線が誤進入検出領域Ｄ内に入るか否かを判定する。ステップＳＡ７で移動方向延長線が誤進入検出領域Ｄ内に入ると判定された場合、ステップＳＡ８に進み、当該車両７の座標データと誤進入検出領域Ｄの中心の座標データとの距離（車両７の距離）を算出する。誤進入検出領域Ｄの中心の座標データは事前に設定し、制御装置３２に入力しておけばよい。そして、車両７の距離が車両７のステップＳＡ６で算出した退避距離以下であるか否かを判定する。車両７の距離が車両７のステップＳＡ６で算出した退避距離以下であると判定された場合、当該車両７の作業領域５への誤進入の可能性が所定以上あるということである。ステップＳＡ７、ＳＡ８は、判定部３２ｅによって行われる。ステップＳＡ８でＹＥＳと判定された場合にはステップＳＡ９に進み、警報装置１７に対して動作信号を出力し、警報装置１７は警報を発する。これにより、作業者を作業領域５から退避させることができる。次いで、ステップＳＡ１０に進み、警報を発した車両７の識別情報を記憶する。尚、ステップＳＡ７、ＳＡ８は、入れ替わっていてもよい。

【0082】

このようにして任意の１台の車両７について作業領域５への誤進入の可能性を判定した後、ステップＳＡ１４において全ての車両７の判定が終了したか否かを判定する。ステップＳＡ１４において識別情報が付与された車両７の全てについて判定が終了していない場合には、ステップＳＡ１５に進んで他の車両７についても同様に作業領域５への誤進入の可能性を判定する。

【0083】

一方、ステップＳＡ７においてＮＯと判定されて移動方向延長線が誤進入検出領域Ｄ内に入らないと判定された場合にはステップＳＡ１１に進む。また、ステップＳＡ８においてＮＯと判定されて車両７の距離が車両７のステップＳＡ６で算出した退避距離よりも長い場合にもステップＳＡ１１に進む。ステップＳＡ１１では、判定の対象となった車両７が発報済の車両（前回のフローで警報を発生させた車両）であるか否かを判定する。これはステップＳＡ１０で記憶された識別情報に基づいて判定することができ、初回のフローではＮＯとなるので、ステップＳＡ１４に進む。

【0084】

ステップＳＡ１１でＹＥＳと判定されるとステップＳＡ１２に進む。ステップＳＡ１２では、警報装置１７に対する動作信号の出力を停止し、警報を解除する。その後、ステップＳＡ１３に進み、当該車両７の識別情報を削除してからステップＳＡ１４に進む。このフローを繰り返し行う。

【0085】

尚、３次元測域センサ３０と制御装置３２とは同期させてもよいし、同期させなくてもよい。例えば、ステップＳＡ１の計測処理及びステップＳＡ２の計測データ出力処理は、３次元測域センサ３０が行うものであることから、制御装置３２による処理とは独立して実行することができる。この場合、制御装置３２は、３次元測域センサ３０から出力される計測データを適当なタイミングで受け取り、ステップＳＡ３以降の処理を行うことができる。

【0086】

（実施形態１の作用効果）
以上説明したように、この実施形態１によれば、３次元測域センサ３０による車両７の計測点Ｐが水平方向だけでなく、垂直方向にも複数得られるので、計測対象の車両７が遠方に存在していても、当該車両７における計測点Ｐの数が増える。車両７の位置の計測は繰り返し実行され、３次元測域センサ３０から出力された車両７の複数の計測点Ｐの位置情報を車両前面推定部３２ａが受け取ると、車両前面推定部３２ａの２次元データ変換部３２ｇは、車両７の複数の計測点Ｐの位置情報に含まれる高さ方向の座標を全て同じにして２次元データに変換する。これにより、高さ方向に並んでいた計測点Ｐのそれぞれが同一平面上に表されるので、計測点Ｐが車影を濃く示すようになる。また、ある高さにおける水平方向の計測点Ｐが欠損していたとしても、計測点Ｐで補完することができるので、車両７の前面部の推定精度が向上する。

【0087】

そして、判定部３２ｅは、車両７の位置、速度及び移動方向に基づいて車両７が作業領域５に誤進入する可能性があるか否かを判定することができるので、作業領域５へ誤進入する可能性の高い車両７をシンプルな判定処理で高精度に判定して的確な警報を発することができる。

【0088】

また、道路３上に誤進入検出領域Ｄを仮想的に設定することで、作業領域５の全てに対して誤進入の判定を行う必要が無くなり、作業領域５よりも狭い範囲に対して誤進入の判定を行えばよく、判定時の負荷を軽減することができる。また、車両７の移動方向に延びる延長線Ｋ１～Ｋ５が誤進入検出領域Ｄに入るか否かを判定すればよいので、判定処理をより一層シンプルにすることができる。

【0089】

（実施形態２）
図１３及び図１４は、本発明の実施形態２に係る警報システム１の構成及び動作を示すものである。この実施形態２では、背景データを取得し、この背景データを利用して動体の有無を判断するように構成されている点で実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

【0090】

図１３に示すように、制御装置３２には、３次元測域センサ３０の視野範囲に存在する背景部分を取得して背景データを生成する背景データ生成部３２ｈが設けられている。背景部分は、３次元測域センサ３０からの距離が長時間変化しない一方、車両７は３次元測域センサ３０の視野範囲に存在する時間が短く、しかも動いている。これを利用して、背景部分を示すデータと、車両を示すデータとの区別を行うことができる。

【0091】

具体的には、背景データ生成部３２ｈは、まず、３次元測域センサ３０による計測範囲（測域）を車両７が通過する時間を超える所定時間、３次元測域センサ３０に距離計測を実行させる。３次元測域センサ３０による計測範囲は既知であり、３次元測域センサ３０によって計測可能な道路３の長さを算出できる。また、この道路３を走行する一般的な車両７の速度を事前に計測しておくことができる。３次元測域センサ３０によって計測可能な道路３の長さと、車両７の速度とに基づいて、３次元測域センサ３０による計測範囲を車両７が通過する時間を算出できる。算出した時間よりも長い時間を上記所定時間とすることができる。背景データ生成部３２ｈは、所定時間計測を実行した３次元測域センサ３０から出力された距離計測結果に基づいて、当該所定時間内における計測差分が第１の所定値以上発生するデータを除いて背景データを生成する。

【0092】

すなわち、３次元測域センサ３０が所定時間、計測処理を実行したとき、その間に測域内を移動する物体は本警報システム１の利用場面を想定すると車両７である可能性が高く、その背景に相当する部分は移動しない。したがって、３次元測域センサ３０から出力される所定時間内における計測差分を見たとき、背景部分では計測差分が殆ど発生せず、車両７が通過した部分では計測差分が大きく発生するので、計測差分が大きく発生するデータを除くことで、背景部分を示す距離データ、即ち背景データを高精度に生成することができる。第１の所定値は、背景部分を示すデータと、車両７を示すデータとの区別が可能な値であればよい。

【0093】

車両前面推定部３２ａの２次元データ変換部３２ｇは、背景データ生成部３２ｈで生成された背景データと、背景データ生成後に３次元測域センサ３０から出力された距離計測データとの差分が第２の所定値以上である距離計測データを車両７の計測点の位置情報として２次元データに変換するように構成されている。

【0094】

つまり、背景データ生成部３２ｈによる背景データの生成後、３次元測域センサ３０による計測範囲に車両７が進入すると、背景データ生成部３２ｈで生成された背景データと、その後に３次元測域センサ３０から出力された距離計測データとを比較した際、差分が大きくなる距離計測データが存在することになる。差分が大きくなるのは、車両７の進入によるものなので、差分が大きくなる距離計測データを車両７の計測点Ｐの位置情報とすることで、距離計測時に発生するノイズの影響を抑制できる。

【0095】

前記第１の所定値と、前記第２の所定値とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なっている場合、第１の所定値の方を大きな値にしてもよいし、小さな値にしてもよい。また、前記第２の所定値は、例えば２０ｍ以上とすることができ、これにより、車両の判定精度が向上する。

【0096】

以下、実施形態２の警報システム１の動作を図１４に示すフローチャートに基づいて説明する。ステップＳＢ１、ＳＢ２は、図１２に示すフローチャートのステップＳＡ１、ＳＡ２と同じである。ステップＳＢ３では、背景データ生成部３２ｈが上述したように背景データを生成する。その後、ステップＳＢ４に進み、背景データ生成後に３次元測域センサ３０から出力された距離計測データを読み込む。この距離計測データは、３次元座標データである。

【0097】

次いでステップＳＢ５に進み、ステップＳＢ３で生成された背景データと、ステップＳＢ４で読み込んだ距離計測データとの差分を計算する。差分を計算した後、ステップＳＢ６に進む。ステップＳＢ６では、ステップＳＢ５の計算結果に基づいて制御装置３２が動体判定を行う。ステップＳＢ３で生成された背景データと、ステップＳＢ４で読み込んだ距離計測データとの差分が上記第２の所定値以上である距離計測データを持つ部分が動体であると判定する。そして、動体と判定される物に対して識別情報を付与する。

【0098】

ステップＳＢ７では、背景データを更新する。すなわち、背景データ生成部３２ｈは、ステップＳＢ３で背景データを生成した後、３次元測域センサ３０による計測範囲を車両７が通過する時間を超える所定時間、３次元測域センサ３０に距離計測を実行させ、当該３次元測域センサ３０から出力された距離計測結果に基づいて新たな背景データを生成し、ステップＳＢ３で生成した背景データを、新たな背景データに更新するように構成されている。

【0099】

例えば、警報システム１の運用中、ステップＳＢ３において背景データを生成した後、道路３上に例えば三角コーンが置かれたり、車両が駐車して背景部分が変動することが考えられる。この場合に、本実施形態２では、背景データを新たな背景データに更新することができるので、背景部分の変動に対応することができる。三角コーンや駐車車両は長い時間（数分以上）移動しないので、この移動しないものを背景部分とみなして新たな背景データを生成することができる。例えば一定時間移動しないものを背景部分とみなすことができる。この一定時間は、通行する車両７との区別が可能な時間であればよく、例えば数秒から数十秒、または数分程度の時間に設定することができる。また、背景データを更新する頻度としては、例えば数分に１回、数十分に１回程度にすることができる。

【0100】

ステップＳＢ８では、車両前面推定部３２ａが車両７の前面部を推定する。このとき、車両前面推定部３２ａの２次元データ変換部３２ｇは、ステップＳＢ３で生成された背景データと、ステップＳＢ４で読み込んだ距離計測データとの差分が第２の所定値以上である距離計測データを車両７の計測点の位置情報として２次元データに変換する。前面部の推定アルゴリズムは実施形態１と同じである。その後のステップＳＢ９～ＳＢ１９は、図１２に示すフローチャートのステップＳＡ５～ＳＡ１５と同じである。

【0101】

実施形態２によれば、実施形態１と同様な作用効果を奏することができるとともに、背景データとの差分に基づいて車両７を判定することができるので、距離計測時に発生するノイズの影響を抑制できる。

【0102】

また、次回以降の３次元計測データを比較する場合、動体を抽出した付近を中心に局所的に探索することで、移動体抽出処理時間を、毎回全３次元背景データと差分を計算するより高速に処理することが可能となる。ただし、警報システム１の設置位置を中心として、遠いエリア（例えば１０～２０ｍ離れたエリア）は、３次元背景データとの差分処理を行うようにしてもよい。

【0103】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0104】

以上説明したように、本発明に係る警報システムは、車両が走行する道路上の一部で例えば道路補修等を行う場合に利用することができる。

【符号の説明】

【0105】

１ 警報システム
１７ 警報装置
３０ ３次元測域センサ
３２ａ 車両前面推定部
３２ｂ 速度算出部
３２ｃ 移動方向算出部
３２ｄ 誤進入検出領域設定部
３２ｅ 判定部
３２ｇ ２次元データ変換部
３２ｈ 背景データ生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】