特許 7617787 検出装置、検出方法およびプログラム

(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】2025-01-09

(45)【発行日】2025-01-20

(54)【発明の名称】検出装置、検出方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/88 20060101AFI20250110BHJP

   G01S 13/88 20060101ALI20250110BHJP

【ＦＩ】

G01S17/88

G01S13/88

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021051075

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149095

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【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】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(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

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８１１２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１５５６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１５６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０６８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２４８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９４７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７６９９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０５６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８７０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００－１７／９５

Ｇ０５Ｄ １／００－１／８７

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の周囲の複数の地点の地面の高さを、周期的に検出するセンサ装置と、
検出した前記地点のうち、前記センサ装置から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲を求める検知範囲決定部と、
前記検知範囲内に不連続検知領域が有れば、前記地面に凹型障害物が存在すると判定する第１判定部と、
を備え、
前記第１判定部は、
前記センサ装置から前記最遠点までを複数の領域に分割して、該領域ごとに検出された前記地点の数を求め、
前記センサ装置から、検出された前記地点の数が第１の閾値より小さくなる領域までの距離、および該領域の長さを検出し、
検出された前記地点の数が第１の閾値より小さくなる領域までの距離と領域の長さとの比に基づいて、前記不連続検知領域が存在すれば、前記凹型障害物が存在すると判定する、
検出装置。

【請求項2】

前記第１判定部により前記地面の凹型障害物の存在が判定されないときに、前記検知範囲の時間的な変動に基づいて、前記地面の凹型障害物の有無を判定する第２判定部をさらに備える、請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記第２判定部は、求めた前記検知範囲が、直近の所定の期間内における前記検知範囲と比べて小さいときに、前記凹型障害物が存在すると判定する、請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

前記第２判定部は、求めた前記検知範囲の、直近の所定の期間内の前記検知範囲の平均値に対する比が、前記移動体の速度に基づいて決定された第２の閾値より小さいときに、前記凹型障害物が存在すると判定する、請求項２に記載の検出装置。

【請求項5】

前記センサ装置は、前記地面で反射された反射波を検知することによって、前記地面の高さを検出し、
前記第２判定部は、求めた前記検知範囲内における前記反射波の受信強度と、直近の所定の期間内における前記受信強度とを比較して、前記凹型障害物の有無を判定する、
請求項２から４までのいずれか１項に記載の検出装置。

【請求項6】

前記センサ装置の検知方向による連続検出距離の偏りに基づいて、前記凹型障害物の有無を判定する第３判定部をさらに備える、請求項１から５までのいずれか１項に記載の検出装置。

【請求項7】

センサ装置により、移動体の周囲の複数の地点の地面の高さを、周期的に検出するステップと、
検出した前記地点のうち、前記センサ装置から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲を求めるステップと、
前記検知範囲内に不連続検知領域が有れば、前記地面に凹型障害物が存在すると判定するステップと、
を含み、
前記判定するステップは、
前記センサ装置から前記最遠点までを複数の領域に分割して、該領域ごとに検出された前記地点の数を求めるステップと、
前記センサ装置から、検出された前記地点の数が第１の閾値より小さくなる領域までの距離、および該領域の長さを検出するステップと、
検出された前記地点の数が第１の閾値より小さくなる領域までの距離と領域の長さとの比に基づいて、前記不連続検知領域が存在すれば、前記凹型障害物が存在すると判定するステップと、
を含む、
検出方法。

【請求項8】

コンピュータに、
センサ装置により地面の高さが周期的に検出される、移動体の周囲の複数の地点のうち、前記センサ装置から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲を求める機能と、
前記検知範囲内に不連続検知領域が有れば、前記地面に凹型障害物が存在すると判定する機能と、
を実現させるためのプログラムであって、
前記判定する機能は、
前記センサ装置から前記最遠点までを複数の領域に分割して、該領域ごとに検出された前記地点の数を求める機能と、
前記センサ装置から、検出された前記地点の数が第１の閾値より小さくなる領域までの距離、および該領域の長さを検出する機能と、
検出された前記地点の数が第１の閾値より小さくなる領域までの距離と領域の長さとの比に基づいて、前記不連続検知領域が存在すれば、前記凹型障害物が存在すると判定する機能と、
を含む、
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、検出方法およびプログラムに関し、特に、移動体の周囲の地面の凹型障害物を検出可能な検出装置、検出方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

農業用車両や建設用車両のように、あぜ道、圃場、土手道などの比較的未整備の路面上を走行する車両では、走行路の段差や溝などの凹型障害物の検出が不可欠である。このような凹型障害物の検出方法として、車両に取り付けたレーダやソナーなどのセンサ装置により、周囲の地面を監視する方法がある。例えば特許文献１には、車両の前方に取り付けられたレーザレーダ装置により、車両前方の路面の高度を計測し、凹型障害物の上側の地面および下側の地面に対応する１対の計測点の高度差と水平に対する勾配とに基づき、凹型障害物の候補点を設定する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１５５６９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した手法では、高さが異なる２点の検出点を検出できることが前提となっている。しかしながら、農道や建設現場などには、崖などのように距離方向に広い範囲に渡って高度差の異なる空間や、狭幅の溝などの凹型障害物があることが想定される。このような路面では、凹型障害物の下側地面がレーダ装置の死角となることがあるため、必ずしも高さの異なる２点の検出点を検出できるとは限らない。

【0005】

本願発明では、凹型障害物の下側地面の検出点が得られない場合であっても、精度よく凹型障害物を検出することができる検出装置、検出方法およびプログラム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】

上記課題は、移動体の周囲の複数の地点の地面の高さを、周期的に検出するセンサ装置と、検出した地点のうち、センサ装置から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲を求める検知範囲決定部と、検知範囲内に不連続検知領域が有れば、地面に凹型障害物が存在すると判定する第１判定部とを備える、検出装置により解決することができる。

【0007】

ここで、「移動体」は、１台の車両である必要はなく、トラクターとトレーラの組み合わせなどの移動する物体の集合体を含む。また、「センサ装置」とは、レーダ装置や、ＬｉＤＡＲ、カメラなどの移動体に取り付けて地面の位置を検出できる装置である。「不連続検知領域」とは、検出点が所定範囲以上にわたって連続的に検出されていない領域である。ここで、「連続的」とは、例えば、距離方向に隣接する２点の検出点が所定距離範囲内に存在することをいう。地面と略平行な平面（ｘｙ平面）内で連接していなくても、センサ装置を中心とする径方向において２つの検出点が所定範囲内の距離であればよい。「凹型障害物」とは、下り段差や溝、崖などのように、非連続的に高さが低下する高低差を含む地形を意味する。

【0008】

第１判定部は、センサ装置から最遠点までの間に、検出された地点の数が第１の閾値より小さい領域があるときに、この小さい領域が不連続検知領域であり、凹型障害物が存在すると判定するように構成されていることが望ましい。

【0009】

また、第１判定部は、センサ装置から最遠点までを複数の領域に分割して、該領域ごとに検出された地点の数を求め、センサ装置から、検出された地点の数が第２の閾値より小さくなる領域までの距離、および該領域の長さを検出し、検出された地点の数が第２の閾値より小さくなる領域までの距離と大きさとの比に基づいて、不連続検知領域の存在が存在すれば、凹型障害物が存在すると判定するように構成されていることが望ましい。

【0010】

検出装置は、第１判定部により前記地面の凹型障害物の存在が判定されないときに、検知範囲の時間的な変動に基づいて、地面の凹型障害物の有無を判定する第２判定部をさらに備えることが望ましい。

【0011】

第２判定部は、求めた検知範囲が、直近の所定の期間内における検知範囲と比べて小さいときに、凹型障害物が存在するように構成されていることが望ましい。

【0012】

また、第２判定部は、求めた検知範囲の、直近の所定の期間内の検知範囲の平均値に対する比が、移動体の速度に基づいて決定された第３の閾値よりが小さいときに、凹型障害物が存在すると判定することが望ましい。

【0013】

また、センサ装置は、地面で反射された反射波を検知することによって、地面の高さを検知し、第２判定部は、求めた前記検知範囲内における反射波の受信強度と、直近の所定の期間内における受信強度とを比較して、凹型障害物の有無を判定するように構成されていることが望ましい。

【0014】

また、検出装置は、センサ装置の検知方向による連続検出距離の偏りに基づいて、凹型障害物の有無を判定する第３判定部をさらに備えることが望ましい。

【0015】

また、上記課題は、センサ装置により、移動体の周囲の複数の地点の地面の高さを、周期的に検出するステップと、検出した地点のうち、センサ装置から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲を求めるステップと、検知範囲内に不連続検知領域が有れば、地面に凹型障害物が存在すると判定するステップとを含む、検出方法によっても解決することができる。

【0016】

さらに、上記課題は、コンピュータに、センサ装置により地面の高さが周期的に検出される、移動体の周囲の複数の地点のうち、センサ装置から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲を求める機能と、検知範囲内に不連続検知領域が有れば、地面に凹型障害物が存在すると判定する機能とを実現させるためのプログラムによっても解決することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、凹型障害物の下側地面が検出できない場合であっても、精度よく凹型障害物を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る検出装置の概略構成図である。

【図2】レーダ装置による検出の説明図である。

【図3】本発明に係る検出方法およびプログラムのフローチャートである。

【図4】検知される凹型障害物の説明図である。

【図5】レーダ装置による検出のフローチャートである。

【図6】ＩＭＵ情報に基づく高さ補正の説明図である。

【図7】ＩＭＵ情報に基づく高さ補正の説明図である。

【図8】基本凹型障害物検出のフローチャートである。

【図9】凹型障害物検出１の説明図である。

【図10】凹型障害物検出１のフローチャートである。

【図11】凹型障害物検出１の変形例である凹型障害物検出１’ の説明図である。

【図12】凹型障害物検出１’ のフローチャートである。

【図13】凹型障害物検出２の説明図である。

【図14】凹型障害物検出２のフローチャートである。

【図15】凹型障害物検出２の説明図である。

【図16】凹型障害物検出２の説明図である。

【図17】本発明に係る検出装置の変形例の概略構成図である。

【図18】本発明に係る検出方法およびプログラムの変形例のフローチャートである。

【図19】変形例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施態様である検出装置１の概略構成図を図１に示す。検出装置１は、センサ装置の一種であるレーダ装置１０と、レーダ装置１０に接続され、レーダ装置１０の検知範囲を検出する検知範囲決定部２４および凹型障害物を検出する３種類の判定部（基本判定部２５、第１判定部２６、第２判定部２７）とを備える。検出装置１は、凹型障害物の検出結果を受けて、警報発信、凹型障害物回避のための自動操舵などの処理を行うための上位装置２９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、複数台のレーダ装置があってもよい。また、装置や判定部の間の接続は、有線で構成してもよいし、無線ネットワークで構成してもよい。

【0020】

レーダ装置１０は、所定の周波数帯の信号を、周期的（例えば５０ｍｓごとに）送受信するものであって、農機や、建機、一般自動車等の車両２の上部、下部、またはその双方に搭載され、車両周囲に存在する地面の状態を検出する。具体的には、図２に示すように車両２からみた地面の位置を検出することができる。図２（ａ）は、センサ装置１０が搭載された車両２を上面からみた平面図、図２（ｂ）は、車両２の側方からみた側面図である。センサ装置１０により複数の検出点３２が検出され、それぞれの検出点３２について、高さを含めた三次元の位置情報が検出される。これら一群の検出点３２に基づいて、センサ装置１０の検知範囲３１を定めることができる。検出した情報は、農道近辺に存在する溝や崖などの段差を検出し、農機等の車両が転落することを防ぐために利用される。また、農道両端の溝を検出することで道幅の検出に使用することもできる。

【0021】

レーダ装置１０は、周期的な送信信号の信号パターンを生成する信号生成部１４、信号生成部１４に接続され、信号生成部１４の動作を制御する送信制御部１３、信号生成部１４に接続され、信号生成部１４からの信号パターンに基づいて送信信号を発振する発振部１５、発振部１５に接続され、発振部１５で発振された送信波を地面に向かう方向に放射する送信アンテナ１１、送信波が地面の物標４０により反射された反射波を受信する受信アンテナ１２、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ＡＤＣ１７、デジタル信号に基づいてセンサ装置１０に対する物標４０の相対距離を算出する距離演算部１８、デジタル信号に基づいて車両２の速度を算出する速度演算部１９、検出部２１で利用する検出閾値を設定する閾値設定部２０、距離方向のピークを検出する検出部２１、検出部２１で検出された距離において、到来角度（水平角、仰角）を求める角度演算部２２、および、検出方向のずれをＩＭＵ情報を利用して補正する補正部２３を備える。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。本実施例のレーダ装置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。

【0022】

検知範囲決定部２４、基本判定部２５、第１判定部２６、および第２判定部２７は、各部の機能をプログラムで記述し、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。

【0023】

次に、図３および図４に基づいて、検出装置１の動作、すなわち本発明の実施態様である検出方法およびプログラムについて説明する。図３は全体的なフローチャートであり、図４は、判定部で判別される凹型障害物５２の類型を説明するための説明図である。

【0024】

はじめに、レーダ装置１０により、車両２の周囲の複数の地点の地面を周期的に検出して、検出情報を検知範囲決定部２４に提供する（ステップ１０１）。検出情報には、車両２の速度や、検出された地点（検出点）ごとの、地面の高さを含む三次元位置情報およ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のメモリに記憶される。

【0025】

次に、基本判定部２５が基本凹型障害物判定処理を実行する（ステップ１０２）。基本凹型障害物判定処理は、検出された地面の高さの平均ｈ_ｎが所定の閾値より小さいときに、凹型障害物５２が存在すると判定する判定処理である。基本凹型障害物判定処理によって凹型障害物５２が判定された場合には（ステップ１０３）、上位装置２９へ凹型障害物５２が判定されたことを送信して（ステップ１０８）、終了する。

【0026】

基本凹型障害物判定処理によって凹型障害物５２が判定されない場合には、検知範囲決定部２４が、レーダ装置１０から最も遠くに位置する最遠点までの検知範囲３１を求め、第１判定部２６が、凹型障害物判定１の処理を実行する（ステップ１０４）。凹型障害物判定１は、図４（ａ）に示すように、検知範囲３１内にある溝状の凹型障害物５２を判定する処理である。溝状の凹型障害物５２は、レーダ装置１０の死角となるため、凹型障害物５２の領域は検出点３２が得られない。凹型障害物判定１は、レーダ装置１０から最遠点までの間の検知領域内に不連続検知領域が有れば、地面に凹型障害物５２が存在すると判定する。凹型障害物５２が判定された場合には（ステップ１０５）、上位装置２９へ凹型障害物５２が判定されたことを送信して（ステップ１０８）、終了する。

【0027】

凹型障害物判定１の処理によって凹型障害物５２が判定されない場合には、第２判定部２７が凹型障害物判定２の処理を実行する（ステップ１０６）。凹型障害物判定２は、図４（ｂ）に示すように、検知範囲３１内にある崖状の凹型障害物５２を判定する処理である。崖状の凹型障害物５２は、レーダ装置１０の死角となるため、崖よりも遠方の領域には検出点３２がない。凹型障害物判定２の処理によって凹型障害物が判定された場合には（ステップ１０７）、上位装置２９へ凹型障害物が判定されたことを送信して（ステップ１０８）、終了する。凹型障害物判定２は、レーダ装置１０の検知範囲の時間的な変動に基づいて、地面の凹型障害物５２の有無を判定する。凹型障害物５２が判定された場合には（ステップ１０７）、上位装置２９へ凹型障害物５２が判定されたことを送信して（ステップ１０８）、終了する。これに対して、凹型障害物５２が判定されない場合には、上位装置２９へ凹型障害物が判定されなかったことを送信して（ステップ１０９）、終了する。

【0028】

次に、レーダ検出（ステップ１０１）、基本凹型障害物判定（ステップ１０２）、凹型障害物判定１（１０４）、凹型障害物判定２（１０６）の各処理について、詳細に説明する。

【0029】

図５は、レーダ検出（ステップ１０１）の動作を示すフローチャートである。はじめに、送信制御部１３、信号生成部１４および発振部１５が所定の周波数の送信信号を生成し、送信アンテナ１１から車両２の前方の地面に向けて送信波を放射する送信処理を行う（ステップ７０１）。次に、送信波が１または複数の物標（地面）４０によって反射された反射波を、受信アンテナ１２により受信信号として受信し、ＡＤＣ１７によりデジタル信号に変換する受信処理を行う（ステップ７０２）。

【0030】

次に、距離演算部１８は、デジタル信号に基づいて、レーダ装置１０と物標（地面）４０との相対距離を求める距離演算を行う（ステップ７０３）。また、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（ステップ７０４）。具体的には、速度演算部１９は、受信信号に基づいて、１または複数の対象物との相対速度情報を算出する。速度演算により対象物の速度を検出することができる。その後、閾値設定部２０は、検出部２１で利用するピークを検出のための検出閾値を設定する（ステップ７０５）。具体的には、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閾値を調整する。そして、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（ステップ７０６）。次に、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、仰角）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的な空間において、物標（地面）４０が存在する方向を算出する。

【0031】

さらに、補正部２３が、地面の凹凸などの影響でレーダ装置が傾いた場合に乗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。図６のＡで示すように、車両２が平坦な地面を走行している場合にはレーダ装置１０と地面３の位置関係が変わらないので高さはぶれずに検出することできる。図中のグラフから明らかなとおり、検出点３２は所定の範囲６０内に位置している。これに対して、図６のＢで示すように車両２が凹凸がある地面を走行すると、レーダ装置１０で得られる物標（地面）４０の位置はレーダからの相対的な位置によって決まるため、ずれが生ずる。例えば、レーダ装置１０が上向くと地面は本来の位置よりも低く検出され、本来位置しなければならない範囲６０から大幅にずれた検出点３３が検出される。このずれを解消するために車両のＩＭＵ情報から車両の姿勢の変化(三次元の移動量)を認識し、レーダ装置１０から見た座標情報をグローバル座標(スタート位置を原点とした座標)に直す。図７に補正部２３によるＩＭＵ補正前の検出結果（ａ）と、補正後の検出結果（ｂ）を示す。補正前に範囲６０から大幅にずれていた検出点３３が、補正により範囲６０に位置する検出点３４に補正されていることがわかる。

【0032】

以上の処理により、レーダ装置１０は、各検出点の三次元位置情報および反射波の受信強度と、対象物の速度とを含む検出情報を検出することができる。レーダ装置１０の検出情報は、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のメモリに記憶される。

【0033】

次に、図８に基づいて、基本凹型障害物判定（ステップ１０２）の詳細な処理を説明する。基本凹型障害物判定は、基本判定部２５を構成するコンピュータ（プロセッサ）が、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実施する。

【0034】

はじめに、基本判定部２５は、検出装置１のメモリに記憶された検出情報のうち、最新のフレーム（以下、「現フレーム」という）の検出情報を読み出し、それぞれの検出点３２について、三次元位置情報に含まれる高さの情報を取得する。そして、現フレームで検出された地面の高さの平均値ｈ_ｎを算出する（ステップ２０１）。次に、基本判定部２５は、地面３の凹型障害物５２を判定するための閾値ｔｈ_ｈを設定する（ステップ２０２）。例えば、閾値ｔｈ_ｈは、（１）式のように、レーダの取り付け高さなどから求まる本来の地面の高さｇ_ｈを基準とした所定の範囲（ｔ）内の値とする。
ｔｈ_ｈ＝ｆ_１ （ｇ_ｈ＜ｆ_１＜ｇ_ｈ＋ｔ） ・・・（１）

【0035】

次に、基本判定部２５は、現フレームで検出されたターゲットの高さの平均値ｈ_ｎと、閾値ｔｈ_ｈとを比較する（ステップ２０３）。現フレームで検出されたターゲットの高さの平均値ｈ_ｎが閾値ｔｈ_ｈよりも低い場合には、検知範囲３１内の地面３に凹型障害物５２があると判断する（ステップ２０４）。一方、現フレームで検出されたターゲットの高さの平均値ｈ_ｎが閾値ｔｈ_ｈ以上である場合には、検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２がないと判断して、終了する。

【0036】

続いて、図９および図１０に基づいて、凹型障害物判定１（ステップ１０４）の詳細な処理を説明する。凹型障害物判定１は、第１判定部２６を構成するコンピュータ（プロセッサ）が、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実施する。凹型障害物判定１は、検知範囲３１内にある溝状の凹型障害物５２を判定する処理である。具体的には、図９に示すように、検知範囲３１をレーダ装置１０からの距離方向に、所定の探索範囲ｒごとの領域６１、６２、６３に分割して、レーダ装置１０に近い領域から順に領域内の検出点３２の数をカウントし、所定の閾値よりも小さい不連続検知領域があるときに、この小さい領域が凹型障害物であると判定する処理である。検知範囲３１は、レーダ装置１０から、レーダ装置１０から最も遠い最遠点３５までの距離で規定される。

【0037】

次に、図１０に示した凹型障害物判定１のフローチャートに基づいて、具体的な処理手順を説明する。はじめに、第１判定部２６は、距離インデックスｄを０に初期化し（ステップ３０１）、所定の探索範囲ｒを設定する（ステップ３０２）。次に、第１判定部２６は、最遠点までの距離ｗ_ｍａｘを検出する（ステップ３０３）。最遠点までの距離ｗ_ｍａｘは、図９に示すように、検出点３２のうち、レーダ装置１０から最も遠くに位置する検出点３５までの距離である。

【0038】

次に、第１判定部２６は、距離インデックスｄからｄ＋ｒまでの領域に存在する検出点の数ｃｎｔ_ｄをカウントする（ステップ３０４）。この時点では距離インデックスｄ＝０であるため、レーダ装置１０から探索範囲ｒまでの領域６１に存在する検出点の数ｃｎｔ_ｄをカウントする。そして、第１判定部２６は、カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄと所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔとを比較する（ステップ３０５）。カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔよりも少ない場合には、領域６１に不連続検知領域が存在し、凹型障害物５２があると判断して（ステップ３０８）、終了する。一方、カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ以上の場合には、領域６１に凹型障害物５２が存在しないと判定する。次に、第１判定部２６は、距離インデックスｄを探索範囲ｒを加算して（ステップ３０６）、加算後の距離インデックスｄと最遠点までの距離ｗ_ｍａｘとを比較する（ステップ３０７）。加算後の距離インデックスｄが最遠点までの距離ｗ_ｍａｘ以下の場合には、ステップ３０４に戻る。

【0039】

この時点では距離インデックスｄ＝ｒであるため、第１判定部２６は、レーダ装置１０からの距離がｒから２ｒまでの領域６２に存在する検出点の数ｃｎｔ_ｄをカウントする（ステップ３０４）。そして、第１判定部２６は、カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄと所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔとを比較する（ステップ３０５）。カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔよりも少ない場合には、領域６２に不連続検知領域が存在し、領域６２に凹型障害物５２があると判断して（ステップ３０８）、終了する。一方、カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ以上の場合には、領域６２に凹型障害物５２存在しないと判定する。次に、第１判定部２６は、距離インデックスｄを探索範囲ｒだけ加算して（ステップ３０６）、加算後の距離インデックスｄと最遠点までの距離ｗ_ｍａｘとを比較する（ステップ３０７）。加算後の距離インデックスｄが最遠点までの距離ｗ_ｍａｘ以下の場合には、ステップ３０４に戻る。

【0040】

このように、凹型障害物５２が判定されるか、加算後の距離インデックスｄが最遠点までの距離ｗ_ｍａｘより大きくなるまで場合、ステップ３０４～３０７の処理を繰り返す。ステップ３０７において、加算後の距離インデックスｄが最遠点までの距離ｗ_ｍａｘより大きいと判断されると、検知範囲３１内に不連続検知領域が存在せず、検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２がないと判断して、終了する。

【0041】

続いて、図１１および図１２に基づいて、凹型障害物判定１の変形例である凹型障害物判定１’の処理を説明する。凹型障害物判定１’は、第１判定部２６を構成するコンピュータ（プロセッサ）が、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実施する。凹型障害物判定１’は、検知範囲３１内にある溝状の凹型障害物５２を判定する処理であり、レーダ装置１０から最遠点３５までを複数の領域に分割して、各領域ごとに検出点の数を求める点は、凹型障害物判定１と同様である。ただし、図１１に示すように、距離に対する検出点の数を示すヒストグラムを作成し、レーダ装置１０から、検出数が所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ’より小さくなる領域６６までの距離ｗ_ｃ、および、当該領域６６の長さｗ_ｄを検出し、距離ｗ_ｃと長さｗ_ｄとの比に基づいて、不連続検知領域となる凹型障害物５２の有無を判定する点が異なる。領域６６までの距離ｗ_ｃとその長さｗ_ｄとの比に基づいて判定することにより、狭い不感帯領域を、凹型障害物５２と誤判定することを防止することができ、より精度の高い凹型障害物５２の判定が可能となる。

【0042】

次に、図１２に示した凹型障害物判定１’のフローチャートに基づいて、具体的な処理手順を説明する。はじめに、第１判定部２６は、レーダ装置１０から最遠点３５までを複数の領域６１、６２、６３に分割して、各領域ごとに検出点の数を求め、図１１に示したような、距離ｒに対する検出点の数ｃｎｔ_ｄを示すヒストグラムを作成する（ステップ４０１）。次に、第１判定部２６は、各領域ごとに、カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄと所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ’とを比較して、カウントした検出点の数ｃｎｔ_ｄと所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ’より小さくなる領域６６が有るか否かを判定する（ステップ４０２）。検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ’より小さくなる領域６６が検出されない場合には、検知範囲３１内に不連続検知領域が存在せず、検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２がないと判断して、終了する。

【0043】

一方、検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ’より小さくなる領域６６が検出された場合には、第１判定部２６は、レーダ装置の位置１０から領域６６までの距離ｗ_ｃを検出し（ステップ４０３）、さらに領域６６の長さｗ_ｄを検出する（ステップ４０４）。 そして、第１判定部２６は、領域６６が不連続検知領域と評価できるか否かを判定する。具体的には、レーダ装置の位置１０から領域６６までの距離ｗ_ｃと領域６６の長さｗ_ｄの比であるｗ_ｄ／ｗ_ｃと所定の閾値ｔｈ_ｈｉｓｔとを比較する（ステップ４０５）。ｗ_ｄはレーダの取り付け高さや角度などによって変動する値であるため、判定のための閾値ｔｈ_ｈｉｓｔは、レーダ装置の位置や角度などによって調整してもよい。比ｗ_ｄ／ｗ_ｃが閾値ｔｈ_ｈｉｓｔよりも大きい場合には、領域６６が大きいことを意味することから、領域６６が不連続検知領域と評価できると判定し、検知範囲３１に凹型障害物５２があると判断して（ステップ４０６）、終了する。一方、比ｗ_ｄ／ｗ_ｃが閾値ｔｈ_ｈｉｓｔ以下の場合には、領域６６が不連続検知領域とは評価できず、検知範囲３１にわたって連続的に検出できており、検知範囲３１内に不連続検知領域が存在せず、ゆえに検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２がないと判断して、終了する。

【0044】

続いて、図１３および図１４に基づいて、凹型障害物判定２（ステップ１０６）の詳細な処理を説明する。凹型障害物判定２は、第２判定部２７を構成するコンピュータ（プロセッサ）が、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実施する。凹型障害物判定２は、第１判定部２６により地面の凹型障害物５２の存在が判定されないときに、検知範囲の時間的な変動に基づいて、検知範囲３１内にある崖状の凹型障害物５２の有無を判定する処理である。すなわち、現フレームの検出点から求めた検知範囲が、直近の所定の期間内の複数のフレームの検知範囲と比べて小さいときに、凹型障害物５２が存在すると判定する。より具体的には、現フレームの検出点から求めた検知範囲の、直近の所定の期間内の複数のフレームの検知範囲の平均値に対する比が、移動体の速度に基づいて決定された第３の閾値より小さいときに、凹型障害物５２が存在すると判定する。図１３（ａ）に示すように、検知範囲３１に崖状の凹型障害物５２が含まれない場合には、最遠点３５は、検知範囲３１の境界付近に存在する。しかしながら、図１３（ｂ）に示すように、検知範囲３１に崖状の凹型障害物５２が含まれる場合には、崖状の凹型障害物５２より遠方の領域の検出点は得られないことから、最遠点３５は、本来の検知範囲３９よりも手前に位置し、検知範囲３１が狭くなる。このため、検知範囲３１の時系列的な変化を検出することにより、凹型障害物５２を検出することができる。

【0045】

次に、図１４のフローチャートに基づいて、凹型障害物判定２の具体的な処理手順を説明する。はじめに、第２判定部２７は、直近の所定の期間内における検知範囲を求める（ステップ５０１）。すなわち、図１５（ａ）に示すように、現フレーム（フレームＮｏ．ｎ）からｎ－１フレーム分だけ遡って、それぞれの過去のフレーム（フレームＮｏ．１～ｎ－１）の検出点について、センサ装置１０から連続的に検知される検出点までの検知範囲ｗ_１～ｗ_ｎ－１を求めて、メモリに記憶する。次に、第２判定部２７は、検知範囲ｗ_１～ｗ_ｎ－１の平均値ｗ_ａｖｅを算出し（ステップ５０２）、現フレームの検知範囲ｗ_ｎと過去フレームの検知範囲平均値ｗ_ａｖｅの比ｗ_ｎ／ｗ_ａｖｅを算出する（ステップ５０３）。なお、上述したステップ５０１～５０３では、直近のｎ－１フレーム分の全ての検知範囲ｗ_１～ｗ_ｎ－１を用いて平均値ｗ_ａｖｅを求めているが、一部のフレームのみを用いて検知範囲の平均値ｗ_ａｖｅを求めてもよい。

【0046】

次に、第２判定部２７は、検知範囲の変動の有無を判定するための変動判定閾値ｔｈ_ｆを設定する（ステップ５０４）。地面に溝や崖があるケースでは、検知範囲ｗ_ｎは小さくなるため、比ｗ_ｎ／ｗ_ａｖｅは、０＜ｗ_ｎ／ｗ_ａｖｅ＜１となる。０に近づくほど溝や崖に近づいていることを意味する。したがって、変動判定閾値ｔｈ_ｆは、（２）式のように、１より小さな所定の値とする。
ｔｈ_ｆ＝ｆ_２ （０＜ｆ_２＜１） ・・・（２）
ここで、ｔｈ_ｆは固定値に限らず、（３）式のように、レーダ装置１０を搭載する車両２の車速などに応じた係数ｋをかけてもよい。
ｔｈ_ｆ＝ｆ_２×ｋ （０＜ｆ_２×ｋ＜１） ・・・ （３）
すなわち、第２判定部２７は、レーダ装置１０の検出情報に含まれる車両２の車速ｖに基づいて、図１６に示すような車速ごとに設定したテーブルから、係数ｋを読み出す。係数ｋは車速が速いほど大きく、車速が遅いほど小さい値となっている。次に、（３）式で示したような演算を行って、係数ｋに基づいて変動判定閾値ｔｈ_ｆを設定する。係数ｋの決定は、テーブルを参照せずに、車速ｖの関数式により算出してもよい。

【0047】

次に、第２判定部２７は、フレームの検知範囲ｗ_ｎと過去フレームの検知範囲平均値ｗ_ａｖｅの比ｗ_ｎ／ｗ_ａｖｅと変動判定閾値ｔｈ_ｆとを比較する（ステップ５０５）。比ｗ_ｎ／ｗ_ａｖｅが変動判定閾値ｔｈ_ｆ以上である場合には、検知範囲３１の時系列的な変動はなく、検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２がないと判断して、終了する。

【0048】

一方、比ｗ_ｎ／ｗ_ａｖｅが変動判定閾値ｔｈ_ｆより小さい場合には、検知範囲３１の時系列的な変動が検出される。ここで、検知範囲３１の時系列的な変動は、凹型障害物５２の存在だけでなく、地面３の材質などの他の要因により地面３からの反射波の強度が変化することによっても生ずることがある。このため、レーダ装置１０の検出情報に含まれる反射波の受信強度の時系列的な変化、すなわち現フレーム内における検出点の反射波の受信強度と、直近の所定の期間内における検出点の反射波の受信強度とを比較する。より具体的には、現フレーム内における検出点の反射波の受信強度の平均値と、直近の所定の期間内における検出点の受信強度の平均値との比を所定の閾値と比較する。受信強度の変化が過去フレームに比べて小さい場合には、受信強度による影響は小さいと判断して、検知範囲３１の時系列的な変動は凹型障害物５２によるものであると判定することができ、凹型障害物５２を検出することができる。

【0049】

上述した受信強度による影響を判定するため、まず、第２判定部２７は、現フレーム内における検出点の反射波の受信強度の平均値ａｍｐ_ｎを求める（ステップ５０６）。次に、直近の所定の期間内における受信強度を求めて、過去フレームの受信強度の平均値ａｍｐ_ａｖｅを求める（ステップ５０７）。すなわち、図１５（ｂ）に示すように、現フレーム（フレームＮｏ．ｎ）からｎ－１フレーム分だけ遡って、それぞれのフレームの検出点について、フレーム内の検出点の反射波の受信強度の平均値ａｍｐ_１～ａｍｐ_ｎ－１を求めて、メモリに記憶する。次に、第２判定部２７は、受信強度ａｍｐ_１～ａｍｐ_ｎ－１の平均値ａｍｐ_ａｖｅを算出する。この際、直近のｎ－１フレーム分の全ての受信強度の平均値ａｍｐ_１～ａｍｐ_ｎ－１を用いて平均値ａｍｐ_ａｖｅを求めてもよいし、一部のフレームのみを用いて平均値ａｍｐ_ａｖｅを求めてもよい。

【0050】

次に、受信強度の変動の有無を判定するための変動判定閾値ｔｈ_ｐを設定する（ステップ５０８）。そして、第２判定部２７は、現フレームの受信強度の平均値ａｍｐ_ｎと過去フレームの受信強度の平均値ａｍｐ_ａｖｅとの比ａｍｐ_ｎ／ａｍｐ_ａｖｅを、変動判定閾値ｔｈ_ｐと比較する（ステップ５０９）。比ａｍｐ_ｎ／ａｍｐ_ａｖｅが変動判定閾値ｔｈ_ｐ以上である場合には、受信強度の時系列的な変動はなく、ステップ５０５で検出された検知範囲３１の変動は地面３の凹型障害物５２によるものであり、検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２があると判断して（ステップ５１０）、終了する。一方、比ａｍｐ_ｎ／ａｍｐ_ａｖｅが変動判定閾値ｔｈ_ｐより小さい場合には、ステップ５０５で検出された検知範囲３１の時系列的な変動は、地面３の材質などの他の要因によって生じた可能性が高いと判断し、検知範囲３１内の地面３には凹型障害物５２がないと判断して、終了する。

【0051】

以上で説明したように、本発明の実施態様である検出装置１の構成および動作を参照しながら、本発明に係る検出装置、検出方法およびプログラムについて説明を行った。検知範囲内に不連続検知領域が有れば、地面に凹型障害物が存在すると判定することにより、凹型障害物の下側地面が検出できない場合であっても、精度よく凹型障害物を検出することができる。

【0052】

続いて、図１７～１９を参照しながら、本発明に係る検出装置、検出方法およびプログラムの変形例について説明する。図１７は検出装置４の概略構成図であり、図１８は検出装置４の動作を示すフローチャートである。検出装置４は、レーダ装置１０と上位装置２９とに接続された第３判定部２８を備える点が、前述した検出装置１の構成（図１）と異なり、他の構成は検出装置１と同じである。また、検出装置４の動作は、図１８のステップ１１０、１１１が設けられている点で、前述した検出装置１の動作（図３）と異なり、他の動作は検出装置１と同じである。第３判定部２８は、図１８に示したフローチャートのステップ１１０、１１１を実施するための構成である。

【0053】

検出装置１においては、レーダ装置１０の検知方向によらず全ての検出点３２を用いて、検知範囲３１内の凹型障害物５２の有無を判定している。これに対して、検出装置４は、図１９（ａ）に示すように、検知範囲３１をレーダ装置１０を中心とした所定の角度範囲θごとに複数の領域７１、７２に分割して、各領域ごとの連続領域距離ｗ_ｃから、凹型障害物５２の有無を判定する。通常の平坦な道を走行している場合には、検知方向によって連続検出距離は大きな差異は生まれないが、例えば、車両側方に溝などがある場合、溝がある方向の連続検出距離は短くなるものの、溝がない方向の連続検出距離は変わらないため、検知方向によって連続検出距離に偏りが生じる。したがって、この偏りを検出することで近傍に凹型障害物５２があるかどうかを判断する。

【0054】

次に、図１８を参照しながら、検出装置４の動作について説明する。なお、検出装置１と同一の動作については、同じ参照を付して説明を省略する。第１判定部２６による凹型障害物５２の判定（ステップ１０４、１０５）後に、第３判定部２８が、検知範囲３１をレーダ装置１０を中心として所定の角度θごとのに複数の領域７１、７２に分割して、各領域内の検出点に基づいて、当該領域における連続領域距離ｗ_ｃを求める（ステップ１１０）。連続検出距離ｗ_ｃは、凹型障害物判定１’の距離ｗ_ｃと同じ方法で求めることができる。すなわち、角度方向に分割された領域７１．７２を、さらに径方向に分割した複数の領域について、検出点の数ｃｎｔ_ｄが所定の閾値ｔｈ_ｃｎｔ’より小さくなる領域から、レーダ装置１０の位置までの距離が、連続検出距離ｗ_ｃである。各領域７１、７２ごとに距離ｗ_ｃを求めることにより、図１９（ｂ）のように、検知方向に対する連続検出距離ｗ_ｃのヒストグラムを作成することができる。

【0055】

次に、第３判定部２８は、レーダ装置１０の検知方向によって連続検出距離に偏りがあるか否かを判定する（ステップ１１１）。検出装置４では、検知方向による偏りを、分散値を求めるなど統計的な手法を用いているが、他の方法で偏りを求めてもよい。例えば、隣り合う角度ごとに検出された距離の変化量または変化率を算出し、所定の閾値以上の変化があると判定された場合に偏りが生じていると判定してもよい。検知方向による偏りがある場合には、凹型障害物５２が存在すると判定する判定して、上位装置２９へ凹型障害物が判定されたことを送信して（ステップ１０８）、終了する。一方、検知方向による偏りがない場合には、第２判定部２７による凹型障害物判定２（ステップ１０６、１０７）を実行する。

【0056】

以上で説明したように、検出装置４は、検知方向も考慮して凹型障害物を検出することにより、側溝など車両に対して特定の方向に位置する凹型障害物も、精度よく検出することができる。

【0057】

以上、本発明にかかる検出装置、検出方法およびプログラムについて説明を行ったが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。

【符号の説明】

【0058】

１、４ 検出装置
２ 移動体（車両）
３ 地面
１０ センサ装置（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 検知範囲決定部
２５ 基本判定部
２６ 第１判定部
２７ 第２判定部
２８ 第３判定部
２９ 上位装置
３１、３９ 検知範囲
３２、３３、３４、３６、３７ 検出点
３５ 最遠点
４０ 物標（地面）
５１ 上側地面
５２ 凹型障害物
５３ 下側地面
６１、６２、６３、６６、７１、７２ 領域

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】