CN103827942B - 作业车辆用周边监视系统及作业车辆 - Google Patents

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Abstract

作业车辆用周边监视系统(10)包括：多个雷达装置(21～28)，它们安装在作业车辆上，并对存在于作业车辆周围的对象物进行检测；及控制器(100)，其基于雷达装置(21～28)的检测值和规定的阈值来设定报告或不报告表示在作业车辆的周围存在对象物的警报，并且基于所述作业车辆的动作范围使规定的阈值在设定于作业车辆的周围的规定区域的内外不同。规定区域至少基于作业车辆以最小转弯半径转弯时的作业车辆的前侧角部的轨迹来设定。

Description

作业车辆用周边监视系统及作业车辆
技术领域
本发明涉及对作业车辆的周边进行监视的技术。
背景技术
在土木作业现场或矿山的采石现场，自卸车、液压挖掘机等各种作业车辆进行运转。尤其在矿山处，使用超大型的作业车辆。这种作业车辆与一般的车辆相比较，车宽、车高及前后长度大，所以操作员难以通过侧视镜等来确认、掌握周边的状况。
已知一种碰撞回避系统，向操作员展示机械周边的状况，目的在于防止机械与障碍物碰撞。作为碰撞回避系统，记载有一种机械具备多个作为障碍物传感器的雷达装置的系统(例如，专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2009/0259399号说明书
发明内容
发明要解决的课题
在使作业车辆的操作员(在对作业车辆进行检查或修理时是维修人员)识别在作业车辆的周围存在物体(对象物)的情况下，需要通过警告等可靠地通知存在于作业车辆周围的全部物体。
对于自卸车等作业车辆，期望能够确认从停止状态向行驶状态转移时的周边状况的系统，即，能够可靠地进行周边监视的周边监视系统。当作业车辆从停止状态向行驶状态转移时，若能够对存在于假设为作业车辆的动作范围的范围的对象物进行检测并且使操作员识别对象物的存在，则能够更可靠地对周边进行监视。
本发明的目的是可靠地检测存在于作业车辆的周围且存在于假设为作业车辆的动作范围的区域的物体，并且使操作者容易识别存在于作业车辆周围的物体中操作者本来应该注意的物体。
解决方案
本发明是一种作业车辆用周边监视系统，其特征在于，所述作业车辆用周边监视系统包括：多个物体检测装置，它们安装在作业车辆上，且对存在于所述作业车辆周围的对象物进行检测；及控制器，其基于所述物体检测装置的检测值和规定的阈值来设定报告或不报告表示存在所述对象物的警报，并且基于所述作业车辆的动作范围，使所述规定的阈值在设定于所述作业车辆的周围的规定区域的内外不同。
在本发明中，优选所述规定区域至少基于所述作业车辆以最小转弯半径进行转弯时的所述作业车辆的前侧角部的轨迹来进行设定。
在本发明中，优选所述控制器至少在所述检测值为所述规定的阈值以上的情况下报告所述警报，并且所述规定区域的内侧的规定的阈值小于所述规定区域的外侧的规定的阈值。
在本发明中，优选所述规定区域的形状在俯视观察下为矩形。
在本发明中，优选所述规定区域的形状在所述作业车辆的前方及侧方的至少一方或双方中俯视观察下为矩形。
本发明是一种作业车辆用周边监视系统，其特征在于，所述作业车辆用周边监视系统包括：多个物体检测装置，它们安装在作业车辆上，并且通过雷达来对存在于所述作业车辆的周围的对象物进行检测；及控制器，其在所述物体检测装置的检测值至少为规定的阈值以上的情况下报告所述警报；在所述作业车辆的周围至少基于所述作业车辆的最小转弯半径及所述作业车辆的前侧角部的轨迹来设定规定区域，并且所述规定区域的内侧的所述规定的阈值小于外侧的所述规定的阈值。
本发明是一种作业车辆，其特征在于，所述作业车辆具备上述的作业车辆用周边监视系统。
本发明能够可靠地检测存在于作业车辆的周围且存在于假想为作业车辆的动作范围的区域的物体，并且能够使操作者容易识别存在于作业车辆周围的物体中操作者本来应该注意的物体。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的作业车辆的立体图。
图2是表示本实施方式所涉及的作业车辆具有的驾驶室3的构造及内部的图。
图3是表示本实施方式所涉及的周边监视系统10的图。
图4是搭载了本实施方式所涉及的周边监视系统10具有的摄像装置11～16的自卸车1的立体图。
图5是表示基于由多个摄像装置11～16摄像的区域及由多个摄像装置11～16摄像的图像的信息所生成的俯瞰图像200的示意图。
图6是表示雷达装置21～28的配置的立体图。
图7是表示各雷达装置21～28的检测范围的图。
图8是表示对自卸车1的前方进行检测的雷达装置的具体配置的图。
图9是表示对自卸车1的左侧方进行检测的雷达装置的具体配置的图。
图10是表示对自卸车1的右侧方进行检测的雷达装置的具体配置的图。
图11是表示对自卸车1的后方进行检测的雷达装置的具体配置的图。
图12是表示自卸车1的左侧面和雷达装置的照射状态的图。
图13是表示自卸车1的后方和雷达装置的照射状态的图。
图14是表示基于雷达装置检测到的信息的对象物检测处理的次序的流程图。
图15是用于说明界限区域CZ的图。
具体实施方式
对于用于实施本发明的方式(实施方式)，参照附图进行详细说明。在以下的说明中，前、后、左及右是以坐在驾驶座的操作员为基准的用语。例如，“前”是坐在驾驶座的操作者即操作员(在对作业车辆进行检查或修理时，不是操作员而是维修人员)的视线朝向的一侧，是从驾驶座朝向由操作员操作的方向盘的一侧。“后”是“前”的相反侧，是从方向盘朝向驾驶座的一侧。作业车辆的车宽方向与作业车辆的左右方向同义。
<作业车辆>
图1是表示本实施方式所涉及的作业车辆的立体图。图2是表示本实施方式所涉及的作业车辆具有的驾驶室3的构造及内部的图。在本实施方式中，作为作业车辆的自卸车(也称为越野载重车(Off-highway truck))1是用于在矿山的作业等的自走式超大型车辆。在本实施方式中，作业车辆也可以是不具有上部转弯体及作业机的车辆。另外，作为作业车辆的自卸车的形式不受限定。
自卸车1例如可以是铰接式等。自卸车1包括车体部2、驾驶室3、倾斜车身4、左右一对的前轮5、和左右各两轮一组构成左右一对的后轮6。车体部2包括上平台(upper deck)2b及沿前后方向配置的机架(frame)2f。另外，自卸车1具有对自身的周围进行监视并且显示该结果的周边监视系统。后面叙述周边监视系统的详细情况。
在本实施方式中，自卸车1利用通过柴油发动机等内燃机驱动发电机从而产生的电力驱动电动机，并对后轮6进行驱动。如此，自卸车1采用所谓的电力驱动方式，但是自卸车1的驱动方式不限定于此。例如，自卸车1既可以是通过变速箱将内燃机的动力传递给后轮6并对后轮6进行驱动的车辆，也可以是利用从架线经由滚动式集电器(trolley)而供给的电力驱动电动机，并且通过该电动机对后轮6进行驱动的车辆。
机架2f支承内燃机及发电机等动力产生机构及其辅助机械类。在机架2f的前部支承有左右的前轮5(图1中仅示出了右前轮)。在机架2f的后部支承左右的后轮6(图1中仅示出了右后轮)。前轮5及后轮6的直径是2m(meter)～4m(meter)左右。后轮6配置在倾斜车身4的宽度方向内侧的位置或倾斜车身4的宽度方向外侧与后轮6的宽度方向外侧大致相同的位置。机架2f具有下平台2a(lower deck)和上平台2b。下平台2a设置在接近地面的一侧，上平台2b设置在下平台2a的上方。如此，在矿山使用的自卸车1成为具有下平台2a和上平台2b的双重平台构造。
下平台2a安装在机架2f的前面的下部。上平台2b配置在下平台2a的上方。在下平台2a的下方例如配置有用于上下驾驶室3的可动式的梯子2c。在下平台2a与上平台2b之间配置有用于来往两者之间的斜梯2d。另外，在下平台2a与上平台2b之间配置有散热器。在上平台2b之上配置有栅状的栏杆2e。在本实施方式中，梯子2c及斜梯2d设为上平台2b及下平台2a的一部分。
如图1所示，驾驶室(cab)3配置在上平台2b上。驾驶室3配置在上平台2b上从车宽方向的中央偏向车宽方向上的一侧的位置。具体而言，驾驶室3配置在上平台2b上比车宽方向的中央靠左侧的位置。驾驶室3的配置不限定于比车宽方向的中央靠左侧。例如，驾驶室3既可以配置在比车宽方向的中央靠右侧的位置，也可以配置在车宽方向的中央。在驾驶室3内配置有驾驶座、方向盘、换挡杆、加速踏板及制动踏板等操作构件。
如图2所示，驾驶室3具备包括多根(在本实施方式中是4根)支柱3a、3b、3c、3d的ROPS(Roll-Over Protection System：防滚翻保护构造)。ROPS在万一自卸车1翻倒时，保护驾驶室3内的操作员。自卸车1的驾驶员在能够容易地确认车体部2的左侧的路肩的状态下行驶，但是为了确认车体部2的周围，需要大幅度地转动头部。另外，为了确认自卸车1的周围，在上平台2b上设置了多个未图示的侧视镜。这些侧视镜配置在与驾驶室3分离的位置，所以驾驶员在使用侧视镜确认车体部2的周边的情况下，也需要大幅度地转动头部。
如图2所示，在驾驶室3内设置有驾驶座31、方向盘32、仪表罩33、无线装置34、收音机35、减速器36、换挡杆37、教练坐席38、图2中未示出的作为监视控制装置的控制器(详细情况后述)、监视器50、加速踏板及制动踏板等。图2中示出监视器50安装在仪表罩33内。但是，并不限定于此，例如，监视器50既可以设置在仪表罩33之上，也可以从驾驶室3内的天花板吊挂地进行设置。也就是说，只要在操作员能够视觉确认监视器50的位置设置监视器50即可。需要说明的是，图2中未示出的控制器是后述的周边监视系统10的一部分。换挡杆37是用于自卸车1的操作员切换自卸车1的行进方向、或切换速度段的装置。
图1所示的倾斜车身4是用于装载碎石等货物的容器。倾斜车身4的底面的后部通过转弯销与机架2f的后部可转动地连接。倾斜车身4能够通过液压缸等致动器(actuator)采取装载姿势和直立姿势。如图1所示，装载姿势是倾斜车身4的前部位于驾驶室3的上部的姿势。直立姿势是排出货物的姿势，是倾斜车身4成为向后方且向下方倾斜的状态的姿势。通过倾斜车身4的前部向上方转动，从而倾斜车身4从装载姿势变化为直立姿势。倾斜车身4在前方具有凸起部4F。凸起部4F也称为防护件，延伸到驾驶室3的上方从而覆盖驾驶室3。延伸到驾驶室3的上方的凸起部4F保护驾驶室3不受碎石等的碰撞。
<周边监视系统>
图3是表示本实施方式所涉及的周边监视系统10的图。图4是搭载了本实施方式所涉及的周边监视系统10具有的摄像装置11～16的自卸车1的立体图。图5是表示基于由多个摄像装置11～16摄像的区域及由多个摄像装置11～16摄像的图像的信息所生成的俯瞰图像200的示意图。图5中所示的由多个摄像装置摄像的区域是以地面为基准的区域。如图3所示，周边监视系统10具有：多台(在本实施方式中是6台)摄像装置11、12、13、14、15、16；多个(在本实施方式中是8个)雷达装置21、22、23、24、25、26、27、28；监视器50；及作为监视控制装置的控制器100。需要说明的是，在本实施方式中，在周边监视系统10中，摄像装置11、12、13、14、15、16不是必须需要的。
<摄像装置>
摄像装置11、12、13、14、15、16安装在自卸车1上。摄像装置11、12、13、14、15、16例如是宽动态范围(WDR：Wide Dynamic Range)照相机。宽动态范围照相机是具有如下功能的照相机，即：能够调整为在保持能够视觉确认明亮的部分的等级(level)的同时，将阴暗的部分补正得较亮，能够对整体进行全面视觉确认。
摄像装置11、12、13、14、15、16对自卸车1的周围进行摄像，并且作为图像信息进行输出。以下，适当将摄像装置11称为第一摄像装置11，将摄像装置12称为第二摄像装置12，将摄像装置13称为第三摄像装置13，将摄像装置14称为第四摄像装置14，将摄像装置15称为第五摄像装置15，将摄像装置16称为第六摄像装置16。另外，在不需要对它们进行区别的情况下，适当称为摄像装置11～16。
如图4所示，为了对自卸车1的周围360度的范围内的图像进行摄像，6台摄像装置11～16分别安装在自卸车1的外周部分。在本实施方式中，各个摄像装置11～16具有在左右方向上120度(左右各60度)、高度方向上96度的视野范围，但是并不限定于这样的视野范围。另外，图4中从各摄像装置11～16示出了箭头，这些箭头的朝向表示各摄像装置11～16朝向的方向。
如图4所示，第一摄像装置11安装在自卸车1的前面。具体而言，第一摄像装置11配置在斜梯2d的上端部，更具体而言，配置在最上段的平台部分的下部。第一摄像装置11通过安装在上平台2b上的支架而朝向自卸车1的前方固定。如图5所示，第一摄像装置11对存在于自卸车1周围的区域中的第一区域11C进行摄像，并且输出作为图像信息的第一图像信息。第一区域11C是朝自卸车1的车体部2的前方扩展的区域。
如图4所示，第二摄像装置12安装在自卸车1的前面的一个侧部。具体而言，第二摄像装置12配置在上平台2b的前面的右侧部。第二摄像装置12通过安装在上平台2b上的支架而朝向自卸车1的右斜前方固定。如图5所示，第二摄像装置12对存在于自卸车1周围的区域中的第二区域12C进行摄像，并且输出作为图像信息的第二图像信息。第二区域12C是朝自卸车1的车体部2的右斜前方扩展的区域。
如图4所示，第三摄像装置13安装在自卸车1的前面的另一侧部。具体而言，第三摄像装置13配置在上平台2b的前面的左侧部。而且，第三摄像装置13被配置为与第二摄像装置12相对于通过自卸车1的车宽方向中央的轴呈左右对称。第三摄像装置13通过安装在上平台2b上的支架而朝向自卸车1的左斜前方固定。如图5所示，第三摄像装置13对存在于自卸车1周围的区域中的第三区域13C进行摄像，并且输出作为图像信息的第三图像信息。第三区域13C是朝自卸车1的车体部2的左斜前方扩展的区域。
如图4所示，第四摄像装置14安装在自卸车1的一个侧面。具体而言，第四摄像装置14配置在上平台2b的右侧面的前部。第四摄像装置14通过安装在上平台2b上的支架而朝向自卸车1的右斜后方固定。如图5所示，第四摄像装置14对存在于自卸车1周围的区域中的第四区域14C进行摄像，并且输出作为图像信息的第四图像信息。第四区域14C是朝自卸车1的车体部2的右斜后方扩展的区域。
如图4所示，第五摄像装置15安装在自卸车1的另一侧面。具体而言，第五摄像装置15配置在上平台2b的左侧面的前部。而且，第五摄像装置15被配置为与第四摄像装置14相对于通过自卸车1的车宽方向中央的轴呈左右对称。如图5所示，第五摄像装置15对存在于自卸车1周围的区域中的第五区域15C进行摄像，并且输出作为图像信息的第五图像信息。第五区域15C是朝自卸车1的车体部2的左斜后方扩展的区域。
如图4所示，第六摄像装置16安装在自卸车1的后部。具体而言，第六摄像装置16配置在机架2f的后端，并且配置在连结2个后轮6、6的轴壳的上方、且倾斜车身4的转动轴附近。第六摄像装置16通过安装在连结左右机架2f的横杆上的支架而朝向自卸车1的后方固定。如图5所示，第六摄像装置16对存在于自卸车1周围的区域中的第六区域16C进行摄像，并且输出作为图像信息的第六图像信息。第六区域16C是朝自卸车1的车体部2的后方扩展的区域。
通过使用上述的6台摄像装置11～16，如图5的中央所示，本实施方式所涉及的周边监视系统10能够对自卸车1的整周360度的图像进行摄像，并且取得其图像信息。6台摄像装置11～16将各自摄像的作为图像信息的第一图像信息～第六图像信息发送给图3中示出的控制器100。
第一摄像装置11、第二摄像装置12、第三摄像装置13、第四摄像装置14及第五摄像装置15设置在处于比较高的位置的上平台2b。因此，控制器100通过第一摄像装置11～第五摄像装置15能够获得从上方俯视地面那样的图像，并且能够在广阔范围内对存在于地面的车辆等物体(以下适当称为“对象物”)进行摄像。另外，根据第一摄像装置11～第六摄像装置16取得的第一图像信息～第六图像信息，控制器100即使在生成图5中所示的俯瞰图像200时执行了视点变换的情况下，也因为第一图像信息～第六图像信息中的第一图像信息～第五图像信息是从上方进行摄像所得到的信息，所以立体物的变形的程度被抑制。
<雷达装置>
图6是表示雷达装置21～28的配置的立体图。图7是表示各雷达装置21～28的检测范围的图。图8是表示检测自卸车1的前方的雷达装置的具体的配置的图。图9是表示检测自卸车1的左侧方的雷达装置的具体的配置的图。图10是表示检测自卸车1的右侧方的雷达装置的具体的配置的图。图11是表示检测自卸车1的后方的雷达装置的具体的配置的图。图12是表示自卸车1的左侧面和雷达装置的照射状态的图。图13是表示自卸车1的后方和雷达装置的照射状态的图。
在本实施方式中，作为物体检测装置的雷达装置21、22、23、24、25、26、27、28(以下适当称为“雷达装置21～28”)例如是具有方位(水平)方向80度(±40度)、上下(垂直)方向16度(±8度)的检测角度，检测距离最大为15m以上的UWB(Ultra Wide Band)雷达(超宽带雷达)。雷达装置21～28对存在于自卸车1周围的对象物与自卸车1的相对的位置(相对位置)进行检测。与摄像装置11～16同样地，各个雷达装置21～28安装在自卸车1的外周部分。各雷达装置21～28的方位(水平)方向的检测角度设为80度(±40度)，但是也可以具有80度以上的检测角度。另外，图6中从各雷达装置21～28示出了箭头，这些箭头的朝向表示各雷达装置21～28的检测范围的方向。
对于雷达装置21、22，主要参照图6及自卸车1的前视野的图8进行说明。雷达装置21、22设置在位于上平台2b的下方的距地面高1m左右的下平台2a上及梯子2d的下方。雷达装置21、22分别通过支架B21、B22安装为相对于车辆中心面C呈左右对称。这里，作为车辆中心面C内的轴，将连结自卸车1内距离地面的高度相同的两点位置的线、且是处于从自卸车1的后方向前方延伸的车辆中心面C内的线定义为基准轴。图7所示的单点划线CH用于说明相对于该车辆中心面C内的基准轴而与自卸车1的左右方向平行的线。以下，对雷达装置21、22的具体的安装例进行说明。雷达装置21朝向左斜前方方向配置，雷达装置22朝向右斜前方方向配置。具体而言，如图7所示，雷达装置21的水平方向的照射中心轴C21，将自卸车1的中心面(以下适当称为“车辆中心面”)C内的基准轴作为基准，从该基准轴绕逆时针转弯，向自卸车1的左侧倾斜45度。雷达装置22的水平方向的照射中心轴C22，将车辆中心面C内的基准轴作为基准，从该基准轴绕顺时针转弯，向自卸车1的右侧倾斜45度。各照射中心轴C21、C22相互交叉。另外，雷达装置21、22的垂直方向的各照射中心轴具有约5度的俯角。通过这种方式，能够从自卸车1的前端部检测到前方区域的全部障碍物。
参照图6、从自卸车1的左侧侧向观察的图9及从自卸车1的右侧侧向观察的图10，来说明将车辆中心面C作为中心呈左右对称地配置的雷达装置28及雷达装置23。雷达装置28设置在下平台2a的左侧端部且设置在梯子2c上端部近旁，该下平台2a位于具备主要对雷达装置21、22的左侧侧方进行摄像的摄像装置13、15的上平台2b的下方。雷达装置28通过支架B28安装在下平台2b，并且朝向雷达装置21、22的左侧的侧方且外侧配置。
如从自卸车1的右侧的侧视图的图10、后面进行详细说明的图7所示，雷达装置28设置在以车辆中心面C为中心(基准)呈左右对称的位置。雷达装置23设置在下平台2a的右侧端部且设置在车辆右侧方的梯子2c上，该下平台2a位于具备主要对自卸车1的右侧方进行摄像的摄像装置12、14的上平台2b的下方。雷达装置23通过支架B23安装在下平台2a，并且朝向自卸车1的右侧的侧方且外侧配置。
图7表示雷达装置21～28的检测范围。首先，说明以车辆中心面C为中心呈左右对称地配置的雷达装置23、28的具体的安装例。雷达装置23的水平方向上的照射中心轴C23，以车辆中心面C内的基准轴为基准，从该基准轴绕逆时针转弯，向自卸车1的右侧倾斜70度。雷达装置28的水平方向的照射中心轴C28，以车辆中心面C内的基准轴为基准，从该基准轴绕顺时针转弯，向自卸车1的左侧倾斜70度。另外，雷达装置23、28的垂直方向的各照射中心轴具有约5度的俯角。
雷达装置23、28对存在于自卸车1的侧方、尤其存在于前轮5及后轮6的前方侧的对象物进行检测。另外，雷达装置23、28因为位于倾斜车身4及上平台2b的下方，所以在装载时难以受到从倾斜车身4飞出的飞石等的碰撞这样的影响。
参照图6、从自卸车1的左侧侧向观察的图9及从自卸车1的右侧侧向观察的图10，来说明以车辆中心面C为中心呈左右对称地配置的雷达装置27及雷达装置24。雷达装置27配置在空气过滤器62的侧端部。空气过滤器62设置在从向位于上平台2b的下方的下平台2a延伸的车辆左侧的前挡泥板2g向侧方突出的位置。在上平台2b上具备主要对自卸车1的左侧的侧方进行摄像的摄像装置13、15。雷达装置27通过支架B27朝向后方安装在前挡泥板2g上。在本实施方式中，雷达装置27的安装高度是距地面2.5m左右，但是该安装高度根据车辆的大小来适当决定。其他雷达装置21～26、28的安装高度也同样地根据车辆的大小来适当决定。
如图6及图7所示，雷达装置24在从自卸车1的左侧的侧向观察下设置在与雷达装置27以车辆中心面C为基准呈左右对称的位置。雷达装置24配置在空气过滤器62的侧端部。空气过滤器62设置在从向位于上平台2b的下方的下平台2a延伸的车辆右侧的前挡泥板2g向右侧侧方突出的位置。在上平台2b上具备主要对车辆的右侧方进行摄像的摄像装置12、14。雷达装置24通过支架B24朝向后方地安装在前挡泥板2g。
接着，说明雷达装置24、27的具体的安装例。雷达装置24的水平方向的照射中心轴C24，以车辆中心面C内的基准轴为基准，从该基准轴绕逆时针转弯，向自卸车1的右侧倾斜30度。雷达装置27的水平方向的照射中心轴C27，以车辆中心面C内的基准轴为基准，从该基准轴绕顺时针转弯，向自卸车1的左侧倾斜30度。这些角度不局限于30度，只要是45度以下即可。即，水平检测范围的后方侧界限线L24、L27朝向车辆中心面C侧，成为在照射区域中形成包含前轮5及后轮6的车辆重复区域E1的角度即可。该照射中心轴C24、C27优选按照照射区域中包含部分前轮5、并且照射区域中包含后轮6的接地部分的方式进行指向。雷达装置24、27的垂直方向的各照射中心轴具有约15度的俯角。车辆重复区域E1是自卸车1的内侧的区域与照射区域重合的区域，包含在后述的车辆区域中。
雷达装置24、27对存在于自卸车1的侧方、尤其存在于相当于倾斜车身侧方整个区域的侧方后方区域的对象物进行检测。另外，因为各雷达装置24、27位于倾斜车身4及上平台2b的下方，所以难以受到装载时从倾斜车身4飞出的飞石等的碰撞这样的影响。
如图7所示，雷达装置23、24的水平方向的侧方检测范围及雷达装置27、28的水平方向的侧方检测范围分别具有重复部分。因此，雷达装置23、24、27、28能够全部检测存在于从自卸车1的前端到后端之间的两侧方区域的对象物。另外，配置在成为设置驾驶室3的自卸车1的左侧的对称位置的车辆右侧的雷达装置23、24能够对存在于从驾驶室3难以观察的自卸车1的右侧方向的对象物进行检测。
参照图6及自卸车1的后视图的图11来说明雷达装置25、26。雷达装置25、26配置在距地面2m左右的高度且配置在位于比倾斜车身4的设置了摄像装置16的横梁70靠下方的后轮6的驱动轴的后车轴71的壳体后方侧。需要说明的是，雷达装置25、26的安装高度根据车辆的大小来适当决定。雷达装置25、26分别通过支架B25、B26相对于车辆中心面C呈左右对称地进行安装。另外，雷达装置25、26设置在后悬架工作缸72的接合部73间。雷达装置25朝向右斜后方方向配置，雷达装置26朝向左斜后方方向配置。
如图7所示，雷达装置25的水平方向的照射中心轴C25，以车辆中心面C内的基准轴为基准，从该基准轴绕逆时针转弯，向自卸车1的右侧倾斜45度。雷达装置26的水平方向的照射中心轴C26，以车辆中心面C内的基准轴为基准，从该基准轴绕顺时针转弯，向自卸车1的左侧倾斜45度。各照射中心轴C25、C26在倾斜车身4的下方在车辆中心面C上分别交叉。另外，雷达装置25、26的垂直方向的各照射中心轴在俯角方向具有0～10度的俯角，在本实施方式中具有约5度的俯角。
各雷达装置25、26相对于车辆中心面C呈左右对称地安装，并且以各照射中心轴交叉的方式设置。因此，从自卸车1的后端部能够检测存在于后方区域的全部对象物。尤其是，雷达装置25、26以较小的俯角配置在处于比横梁70低的位置的后车轴71的壳体。如图12及图13所示，以较小的俯角设置在自卸车1的较低的位置的雷达装置25、26能够同时地对自卸车1的远方及隐藏在倾斜车身4的下方或后方的对象物进行检测。在本实施方式中，雷达装置25的水平方向的照射中心轴C25和雷达装置26的水平方向的照射中心轴C26设为相对于车辆中心面C呈45度，但是只要是45度以下即可，例如可以是30度。该值根据雷达装置25、26相对于后轮6的后端向后方的突出程度来决定即可。
8台雷达装置21～28能够将自卸车1的周围360度整周作为检测范围来检测对象物与自卸车1的相对位置。8台雷达装置21～28分别将表示所检测出的对象物与自卸车1之间的相对位置的相对位置信息发送给控制器100。如此，多个(8台)雷达装置21～28设置在车体部2上，能够对存在于车体部2的整周范围的对象物进行检测。
对存在于自卸车1的各个方向的对象物进行检测的雷达装置21～28安装在比为了生成俯瞰图像而对自卸车1的各个方向进行摄像的各摄像装置11～16低的位置的构件上。各摄像装置11～16为了生成俯瞰图像而配置在较高的位置的情况下，俯瞰图像中没有不协调的感觉。另外，即使使用照射区域在垂直方向上具有狭窄的角度的雷达，通过将雷达设置在比摄像装置11～16低的位置，也能够对从近到远的对象物进行检测，在摄像装置11～16摄像生成的俯瞰图像中，与雷达装置21～28检测到的对象物位置信息对应的标识能够显示到俯瞰图像中。
<控制器>
图3所示的控制器100使用摄像装置11～16及雷达装置21～28在俯瞰图像200中显示自卸车1周围的对象物的有无，并且根据需要向操作员报告对象物的存在。如图3所示，控制器100具有俯瞰图像合成部110、照相机图像切换/视点变换部120、对象物位置信息生成部130、显示控制部140、对象物信息收集部210及对象物处理部220。
如图3所示，俯瞰图像合成部110与摄像装置11～16连接。俯瞰图像合成部110接收各个摄像装置11～16摄像生成的多个图像信息(第一图像信息～第六图像信息)。而且，俯瞰图像合成部110将与所接收到的多个图像信息对应的图像进行合成，生成包含自卸车1的整个周围的俯瞰图像200。具体而言，俯瞰图像合成部110通过对多个图像信息分别进行坐标变换，从而生成用于在监视器50显示使多个图像投影到规定的投影面上的俯瞰图像200的俯瞰图像信息。
如图3所示，照相机图像切换/视点变换部120与摄像装置11～16连接。而且，照相机图像切换/视点变换部120例如根据雷达装置21～28的障碍物检测的结果等，切换俯瞰图像200及显示在监视器50的画面上的各摄像装置11～16的摄像图像。另外，照相机图像切换/视点变换部120将由各摄像装置11～16取得的图像信息变换为从上方无限远的视点观察的图像信息。
如图3所示，对象物位置信息生成部130与照相机图像切换/视点变换部120、显示控制部140及对象物处理部220连接。对象物位置信息生成部130生成用于在将由各摄像装置11～16取得的图像信息合成而形成的俯瞰图像200中合成显示由雷达装置21～28取得的对象物的位置信息的对象物位置信息，并且发送给照相机图像切换/视点变换部120及显示控制部140。
如图3所示，显示控制部140与俯瞰图像合成部110、照相机图像切换/视点变换部120、对象物位置信息生成部130连接。显示控制部140基于俯瞰图像合成部110所生成的自卸车1的整个周围的俯瞰图像信息、和由雷达装置21～28取得的自卸车1的整个周围的对象物位置信息，生成包含对象物的位置的俯瞰图像200。该图像显示在监视器50。如此，显示控制部140基于对象物位置信息，使监视器50显示表示存在于自卸车1周围的对象物的标识，由此能够作为警报对自卸车1的操作员报告在自卸车1的周围存在对象物。需要说明的是，显示控制部140也可以将表示存在于自卸车1周围的对象物的标识与由摄像装置11～16取得的图像信息一起显示于监视器50。另外，显示控制部140上连接有扬声器51。显示控制部140还可以基于对象物位置信息使扬声器51产生表示自卸车1的周围存在对象物的警报音而报告警报。
如图3所示，对象物信息收集部210与雷达装置21～28和对象物处理部220连接。对象物信息收集部210从雷达装置21～28接收各个检测范围内的对象物检测结果，并且发送给对象物处理部220。
如图3所示，对象物处理部220与对象物信息收集部210和对象物位置信息生成部130连接。对象物处理部220将从对象物信息收集部210接收到的对象物的位置信息发送给对象物位置信息生成部130。
控制器100例如是组合了计算机和图像处理用设备(例如，图像板)的装置，其中，计算机组合了作为运算装置的CPU(Central ProcessingUnit)和作为存储装置的存储器，图像处理用设备用于执行俯瞰图像的合成等图像处理。图像处理用设备例如搭载了执行合成俯瞰图像的处理等图像处理的专用IC(例如FPGA：Field-Programmable Gate Array)及存储器(例如VRAM：Video Random Access Memory)等。
在本实施方式中，如图4所示，摄像装置11～16配置在上平台2b的正面及侧面以及倾斜车身4的下方。而且，控制器100将摄像装置11～16摄像并取得的第一图像信息～第六图像信息进行合成从而生成图5所示那样的俯瞰图像200，并且显示于配置在驾驶室3内的驾驶座31的前方的监视器50。此时，监视器50根据控制器100的控制，显示俯瞰图像200等图像。控制器100合成摄像装置11～16摄像的与第一区域11C～第六区域16C对应的第一图像信息～第六图像信息，由此得到俯瞰图像200。周边监视系统10，更具体而言，控制器100的显示控制部140将这样的俯瞰图像200显示于监视器50。另外，显示控制部140取得对象物位置信息生成部130生成的对象物位置信息，将表示存在于自卸车1的周围的对象物的标识例如显示在监视器50的俯瞰图像200中。通过使用周边监视系统10，自卸车1的操作员仅通过观察监视器50上所显示的俯瞰图像200，就能够监视自卸车1的周围360度的整个范围。
<基于雷达装置21～28检测到的信息的对象物检测处理>
图14是表示基于雷达装置检测到的信息的对象物检测处理的次序的流程图。在步骤S101中，图3所示的对象物处理部220从对象物信息收集部210输入通过各雷达装置21～28进行规定次数扫描而得到的信息(以下适当称为“雷达检测数据”)。接着，在步骤S102中，对象物处理部220对这些雷达检测数据使用基本滤波器来判断是否是有效数据。该基本滤波器(前处理滤波器)例如将在雷达的检测范围(有效扫描角及有效距离)内具有表示机动车程度的大小的有效检测范围、并且具有最低限的规定反射信号强度的数据提取为有效数据(第一有效数据)，并进行输出。基本滤波器由控制器100的对象物处理部220具备。
在由基本滤波器提取了第一有效数据的情况下(步骤S102，“是”)，进入步骤S103，对象物处理部220对从所提取的第一有效数据中是否存在按照传感器的滤波器为有效的有效数据(第二有效数据)进行判断。按照传感器的滤波器进行基于各雷达装置21～28的规格的滤波处理。按照传感器的滤波器对应于雷达装置21～28的检测能力将雷达装置21～28检测的范围划分为多个区域，并且将满足各区域的条件的数据提取为第二有效数据，并进行输出。对于反射信号，在较远的区域中强度变小，在较近的区域中时间分解度变差，这是因为有时因扫描角而导致检测能力不同。按照传感器的滤波器由控制器100的对象物处理部220具备。
在存在按照传感器的滤波器为有效的第二有效数据的情况下(步骤S103，“是”)，进入步骤S104，对象物处理部220对从按照传感器的滤波器为有效而提取的第二有效数据中是否存在区域滤波器为有效的有效数据(第三有效数据)进行判断。区域滤波器在按照传感器的滤波器为有效而提取的第二有效数据中存在表示自卸车1的预先设定的车辆区域情况下，删除该车辆区域内的有效数据。区域滤波器由控制器100的对象物处理部220具备。车辆区域是自卸车1的内侧的区域。
在存在区域滤波器为有效的有效数据的情况下(步骤S104，“是”)，在步骤S105中，对象物处理部220从第三有效数据中，基于规定的阈值决定报告警报的对象的有效数据(第四有效数据)。具体而言，对象物处理部220将第三有效数据的值(由雷达装置21～28的至少一个检测到的检测值)AL大于规定的阈值ALcz、ALco的数据决定为第四有效数据。检测值AL例如是雷达的反射强度、所检测到的对象物与自卸车1之间的相对速度、及所检测到的对象物与自卸车1之间的距离中的至少一种。规定的阈值ALcz是设定在自卸车1的周围的规定区域(适当称为“界限区域”)内的值，规定的阈值ALco是界限区域外的值。在本实施方式中，ALcz＜ALco。
对象物处理部220将在界限区域内满足AL≥ALcz的对象物及在界限区域外满足AL≥ALco的对象物的有效数据决定为第四有效数据。在步骤S106中，对象物处理部220将所决定的第四有效数据作为对象物位置信息输出给显示控制部140。显示控制部140基于所取得的对象物位置信息，在监视器50将对象物的位置与俯瞰图像200一起进行显示，或由扬声器51产生警报音。即，控制器100至少在检测值AL为规定的阈值ALcz、ALco以上的情况下报告警报。之后，在步骤S107中，控制器100在存在本处理的结束指示的情况下(步骤S107，“是”)，结束本处理。
需要说明的是，在上述说明中在界限区域内的全部区域(规定区域)使用两个规定的阈值ALcz、Alco而报告了警报，但是在界限区域内的特定区域中，也可以仅将一个阈值设定为规定的阈值。例如，可以仅在界限区域内的后方区域(自卸车1的后方，且是由将一边设为代表尺寸Wt的边和距离代表尺寸Wt向后方具有规定范围的长度的边构成的矩形区域)，仅将一个阈值作为规定的阈值，并且将该阈值的大小设为较小的值。通过这种方式，能够与界限区域的内外无关地，灵敏地检测处于自卸车1的后方的对象物。也就是说，可以仅在界限区域内的特定区域，使两个规定的阈值(ALcz、ALco)为相同的值，在该特定区域以外(规定区域)，如上所述在界限区域内外采用不同的规定的阈值(ALcz＜ALco)。另外，上述的界限区域内的特定区域也可以设定为界限区域内的侧方区域。
在本实施方式中，自卸车1的后方、即特定区域也可以不是严格的矩形。因此，在本实施方式中，所述规定区域的形状在自卸车1的前方及侧方的至少一方或双方在俯视观察下为矩形即可。
在不存在基于基本滤波器的有效数据的情况下(步骤S102，“否”)，在不存在按照传感器的滤波器设为有效的有效数据的情况下(步骤S103，“否”)，在不存在区域滤波器设为有效的有效数据的情况下(步骤S104，“否”)，及在无结束指示的情况下(步骤S107，“否”)，控制器100返回到步骤S101重复上述的处理。接着，对界限区域进行说明。
图15是用于说明界限区域CZ的图。界限区域CZ用于设定存在于自卸车1的周围的对象物中的、自卸车1的操作员应该更加注意的对象物的位次。即，界限区域CZ用于对存在于自卸车1的周围的对象物，给予操作员应该注意的优先级。在本实施方式中，如上所述，将界限区域CZ内的规定的阈值ALcz设定为小于界限区域CZ外的规定的阈值ALco。通过这种方式，能够在界限区域CZ内侧和外侧使决定为第四有效数据的检测值AL不同。
通过使界限区域CZ内的规定的阈值ALcz比界限区域CZ外的规定的阈值ALco大，从而对于控制器100报告的警报的优先级来说，存在于界限区域CZ内的对象物的优先级比存在于界限区域CZ外的对象物高。因为界限区域CZ的内侧是更接近于自卸车1的区域，所以控制器100能够可靠地对操作员报告存在于上述区域的对象物。
接着，对于设定界限区域CZ的方法进行说明。在本实施方式中，界限区域CZ是存在于作为自卸车1占的区域的车辆区域1R的周围的规定区域。因为自卸车1是三维形状，所以车辆区域1R及界限区域CZ也是三维形状。车辆区域1R是将自卸车1占的空间例如利用长方体那样的简单的形状进行了近似的区域。在本实施方式中，车辆区域1R是将以自卸车1的车宽方向上的代表尺寸Wt为短边、以前后方向上的代表尺寸Lt为长边的矩形区域作为底面、将自卸车1的高度方向上的代表尺寸Ht作为高度的长方体的区域。因此，车辆区域1R在俯瞰观察自卸车1及其周边的区域时，是以自卸车1的车宽方向上的代表尺寸Wt为短边、以前后方向上的代表尺寸Lt为长边的矩形区域。代表尺寸Wt、Lt、Ht例如可以设为自卸车1的最大宽度、最大长、最大高度，但是不限定于此。
界限区域CZ因为是车辆区域1R的周围的规定的区域，所以在俯瞰观察自卸车1及其周边区域时，成为存在于矩形形状的车辆区域1R的周围的矩形的区域。具体而言，界限区域CZ在俯瞰观察自卸车1及其周边区域时，是车辆区域1R的外侧、且由4条线段CZ1、CZ2、CZ3、CZ4围成的区域。线段CZ1是存在于从车辆区域1R的前缘LE向前方离开距离Lf的位置、且与自卸车1的后轮6转弯中心轴即驱动轴ZR平行的线段。线段CZ2是存在于从车辆区域1R的后缘LT向后方离开距离Lr的位置、且与自卸车1的驱动轴ZR平行的线段。线段CZ3是存在于从车辆区域1R的左侧缘SL向左方离开距离W1的位置、且与自卸车1的车宽方向中心轴Zlt平行的线段。线段CZ4是存在于从车辆区域1R的右侧缘SR向右方离开距离Wr的位置、且与自卸车1的车宽方向中心轴Zlt平行的线段。界限区域CZ是三维形状的区域，所以具有高度。在本实施方式中，界限区域CZ的高度例如可以设为自卸车1的高度方向上的代表尺寸Ht，但是不限定于此。
距离Lf基于自卸车1的前侧角部1FL、1FR的轨迹TCcl、TCcr来确定。具体而言，距离Lf是车辆区域1R的前缘LE、与自卸车1以最小转弯半径右转弯时的前侧角部(左前侧角部)1FL的轨迹TCcr的存在于自卸车1的最前方侧的部分Pfr(或Pfl)之间的最短距离。需要说明的是，距离Lf也可以使用自卸车1以最小转弯半径左转弯时的前侧角部(右前侧角部)1FR的轨迹TCcl的存在于自卸车1的最前方侧的部分Pfl来确定。根据基于作为自卸车1的运动而假设的动作范围的动作范围来求出距离Lf。在本实施方式中，距离Lr与距离Lf相等。
右转弯轨迹TCwr表示自卸车1以最小转弯半径向右转弯时的左前轮5描画的轨迹。另外，左转弯轨迹TCwl表示自卸车1以最小转弯半径向左转弯时的右前轮5描画的轨迹。距离Wl是自卸车1的驱动轴ZR的位置上的、轨迹TCcr与车辆区域1R的左侧缘SL之间的最短距离。距离Wr是自卸车1的驱动轴ZR的位置上的、轨迹TCcl与车辆区域1R的右侧缘SR之间的最短距离。具体而言，通过从轨迹TCcr的半径Rc减去自卸车1的驱动轴ZR的位置上的从转弯中心CT到车辆区域1R的左侧缘SL的距离即距离Rsa来求出距离Wl。另外，通过从轨迹TCcl的半径Rc减去自卸车1的驱动轴ZR的位置上的从转弯中心CT到车辆区域1R的右侧缘SR的距离即距离Rsa来求出距离Wr。根据基于作为自卸车1的运动而假设的动作范围的动作范围来求出距离Wl和Wr。在本实施方式中，Wl与Wr相等。
轨迹TCcl、TCcr的外侧是在自卸车1以最小转弯半径转弯时不与自卸车1干涉的区域。另外，从由以从车辆区域1R的右侧的转弯中心CT到车辆区域1R的右侧缘SR的最短距离Rsb为半径的圆TCbr包围的区域去除了由轨迹TCcl包围的区域之后的区域，是自卸车1以最小转弯半径转弯时不与自卸车1干涉的区域(图15中用阴影表示的部分)。同样地，从由以从车辆区域1R的左侧的转弯中心CT到车辆区域1R的左侧缘SL的最短距离为半径的圆TCbl包围的区域去除了由轨迹TCcr包围的区域之后的区域，是自卸车1以最小转弯半径转弯时不与自卸车1干涉的区域(图15中用阴影表示的部分)。
如此，界限区域CZ至少基于自卸车1以最小转弯半径转弯时的自卸车1的前侧角部1FL、1FR的轨迹TCcr、TCcl来进行设定。即，界限区域CZ基于自卸车1的动作范围而设定在自卸车1的周围。因此，界限区域CZ之外的区域，成为自卸车1前进或后退时以最小转弯半径开始了转弯时确实不与自卸车1干涉的区域。因此，通过控制器100将存在于界限区域CZ内的对象物的警报的优先级设定得比存在于界限区域CZ外的对象物高，从而对于存在于确实不与自卸车1干涉的区域即界限区域CZ的外侧的对象物，报告警报的优先级变低。因此，控制器100能够针对存在于更靠近自卸车1的界限区域CZ内的对象物使操作员的注意集中，所以能够可靠地使操作员确认界限区域CZ内的对象物的存在。其结果是，即使在自卸车1一边转弯一边前进或后退的情况下，控制器100也能够可靠地使操作员在自卸车1出发前识别存在于自卸车1的周围的对象物，从而避免自卸车1与对象物之间的接触。如此，具有控制器100的周边监视系统10能够使自卸车1的操作员容易识别在存在于自卸车1周围的对象物中操作员本来应该注意的对象物。
另外，对象物处理部220通过区域滤波器消除了车辆区域1R内的有效数据。例如，由雷达装置24、27检测到的信息中图7所示的车辆重复区域E1的信息作为不是有效数据而由区域滤波器删除。其结果是，车辆重复区域E1的信息通过对象物位置信息生成部130及显示控制部140而不发送给监视器50，所以该车辆重复区域E1的信息不显示在监视器50。
各雷达装置25、26被设置为按照各照射中心轴C25、C26以车辆中心面C为中心进行交叉的方式设置角度，但是根据角度不同而检测后悬架工作缸72(参照图11)。通过预先将该后悬架工作缸72设定为车辆区域1R，对象物处理部220的区域滤波器删除该车辆区域1R的信息，所以该后悬架工作缸72的信息不显示于监视器50。
需要说明的是，雷达装置21～28检测到的雷达检测数据有时包含地面的信息。因此，优选对象物处理部220预先将车辆的设置面以下的区域设定为与车辆区域1R同样的删除区域，通过区域滤波器删除考虑了车辙等的规定的高度以下的地面的雷达检测数据。
通过使用这种雷达装置21～28，能够检测车辆的整个周围的障碍物。尤其能够检测以往不能检测的、倾斜车身侧方区域的障碍物，并且能够检测倾斜车身4的下方区域的障碍物或比倾斜车身4的后端部靠后方的区域的障碍物。
需要说明的是，虽然设置了对后方的障碍物进行检测的一对雷达装置25、26，但是并不限定于此，例如，在使用接近180度的在水平方向具有广角的雷达装置的情况下，也可以在后车轴71的中央且是后悬架工作缸的接合部间设置一个。在该情况下，即使使用照射区域在垂直方向具有狭窄的角度的雷达装置，也能够通过在车辆的较低的位置设置雷达来检测车辆远方的障碍物。另外，在本实施方式中记载了左右一对的雷达，但是只要是用于能够检测存在于自卸车1周围的对象物的配置，雷达装置的配置也可以不是左右一对。
以上，说明了本实施方式，但是并不是通过上述的内容来限定本实施方式。另外，在上述的构成要素中包括本领域技术人员容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓的等价范围的要素。进而，上述的构成要素可以适当进行组合。进而，在不脱离本实施方式的主旨的范围内能够进行构成要素的各种省略、置换或变更。
附图标记说明如下：
1自卸车
1R车辆区域
1FL前侧角部
2车体部
3驾驶室
4倾斜车身
5前轮
6后轮
10作业车辆用周边监视系统(周边监视系统)
11、12、13、14、15、16摄像装置
21、22、23、24、25、26、27、28雷达装置
31驾驶座
50监视器
51扬声器
70横梁
71后车轴
100控制器
110俯瞰图像合成部
120照相机图像切换/视点变换部
130对象物位置信息生成部
140显示控制部
200俯瞰图像
210对象物信息收集部
220对象物处理部

Claims (6)

1.一种作业车辆用周边监视系统，其特征在于，
所述作业车辆用周边监视系统包括：
多个物体检测装置，它们安装在作业车辆上，并对存在于所述作业车辆的周围的对象物进行检测；及
控制器，其基于所述物体检测装置的检测值和规定的阈值来设定报告或不报告表示存在所述对象物的警报，并且基于所述作业车辆的动作范围使所述规定的阈值在设定于所述作业车辆的周围的规定区域的内外不同，
所述规定区域至少基于所述作业车辆行驶时以最小转弯半径转弯时的所述作业车辆的前侧角部的轨迹来设定。
2.根据权利要求1所述的作业车辆用周边监视系统，其特征在于，
所述控制器至少在所述检测值为所述规定的阈值以上的情况下报告所述警报，并且所述规定区域的内侧的规定的阈值小于所述规定区域的外侧的规定的阈值。
3.根据权利要求1或2所述的作业车辆用周边监视系统，其特征在于，
所述规定区域的形状在俯视观察下为矩形。
4.根据权利要求3所述的作业车辆用周边监视系统，其特征在于，
所述规定区域的形状在所述作业车辆的前方及侧方的至少一方或双方中俯视观察下为矩形。
5.一种作业车辆用周边监视系统，其特征在于，
所述作业车辆用周边监视系统包括：
多个物体检测装置，它们安装在作业车辆上，并通过雷达对存在于所述作业车辆的周围的对象物进行检测；及
控制器，其在所述物体检测装置的检测值至少为规定的阈值以上的情况下报告警报，
在所述作业车辆的周围至少基于所述作业车辆行驶时的最小转弯半径及所述作业车辆的前侧角部的轨迹来设定规定区域，并且所述规定区域的内侧的所述规定的阈值小于外侧的所述规定的阈值。
6.一种作业车辆，其特征在于，
所述作业车辆具备权利要求1至5中任一项所述的作业车辆用周边监视系统。
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