CN113853534A - 三维测位装置以及三维测位方法 - Google Patents

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Abstract

分组部(42)使用表示第一方向上的反射点的位置的位置信息对反射点进行分组来生成多个组。测位部(43)通过对生成的各组分别执行二维的三点测位，计算在第二平面内的反射点的位置。第一方向是与表示辐射探测波的方向的瞄准线方向正交的方向。第一平面是由瞄准线方向和第一方向形成的平面。第二方向是与第一平面正交的方向。第二平面是由第二方向和组中心方向形成的平面。每一组的应该处理的反射点的数目减少，进而反射点的组合亦即测定点的数目减少，所以与一并地处理全部的反射点的情况相比，能够削减处理时间。

Description

三维测位装置以及三维测位方法
相关申请的交叉引用
本国际申请主张于2019年5月22日在日本专利厅申请的日本专利申请第2019－096062号的优先权，并通过参照将日本专利申请第2019－096062号的全部内容引入至本国际申请。
技术领域
本公开涉及测定三维位置的技术。
背景技术
已知有使用搭载于车辆的测距传感器检测各种物标，在检测出的物标是有碰撞的可能性的其它车辆、障碍物的情况下，使制动器工作或者使警报产生的驾驶辅助控制。但是，即使在与车辆的估计路径交叉的位置有物标，在是招牌、隧道等车辆能够穿过的上方物，或者是窨井等车辆能够越过的下方物的情况下，并不需要使驾驶辅助控制工作。为了不使驾驶辅助控制针对这样的上方物或者下方物进行误工作，要求以不仅在水平面内，还包含高度方向的三维的方式识别物标的位置。
作为使用多个测距传感器测定位置的方法，已知有利用TOA以及TDOA等三点测位的技术。TOA是Time Of Arrival(到达时间)的省略，TDOA是Time Difference Of Arrival(到达时间差)的省略。在TOA中，使用由各测距传感器检测到的到反射点为止的距离(即，探测波的到达时间)，求出表示以各测距传感器为中心的距离的圆的交点。在TDOA中，使用由各距离传感器检测到的到反射点为止的距离差(即，探测波的到达时间差)，使用以两个测距传感器为焦点的双曲面估计位置。以下，以TOA为例进行说明。
在TOA中，通过任意地组合使用多个测距传感器检测出的多个距离来生成多个测定值，从该多个测定值中提取表示实像存在的位置的测定值。此外，在二维位置的情况下，对于两个测距传感器，描绘以测距传感器为中心的将检测距离作为半径的距离圆时的距离圆彼此的全部的交点相当于测定值。另一方面，在三维位置的情况下，对于三个测距传感器，描绘以测距传感器为中心的将检测距离作为半径的距离球时的距离球彼此的全部的交点相当于测定值。
因此，在计算三维位置的情况下，与计算二维位置的情况相比，不仅计算变得复杂，由各测距传感器检测到的到物标为止的距离的数目越增加，测定值(即，检测距离的组合)的数目越增加，从而处理时间变得庞大。
与此相对，在下述专利文献1中公开了根据多普勒速度对成为处理的对象的多个测定值进行聚类，并对每个聚类计算三维位置的技术。
专利文献1：日本特开2017－142164号公报
然而，发明者的详细研究的结果是在专利文献1所记载的现有技术中发现了以下的课题。
即，在现有技术中，在为了对每个聚类计算三维位置而执行的各个处理中，成为处理对象的交点的数目较少，所以处理量被抑制。但是，有在对每个聚类执行的处理中仍然不变地应用三维的处理，需要复杂的处理，而不能够充分地降低处理量这样的课题。
发明内容
本公开的一个方面在于提供降低三维位置的测定所需要的处理量的技术。
本公开的一方式是三维测位装置，具备信息生成部、分组部以及测位部。
信息生成部被构成为使用一个以上的测距传感器，生成关于在第二方向的位置不同的多个地点测定出的多个反射点的信息亦即反射点信息。其中，测距传感器测定表示反射了探测波的反射点存在的方向的第一平面内的角度以及到反射点为止的距离。第一平面是由表示辐射探测波的方向的瞄准线方向和与瞄准线方向正交的方向亦即第一方向形成的面。第二方向是与第一平面正交的方向。分组部被构成为使用表示第一方向上的反射点的位置的位置信息对由信息生成部生成了反射点信息的多个反射点进行分组来生成多个组。测位部被构成为通过对由分组部生成的组中的每一组执行二维的三点测位，计算由第二方向和表示分组所使用的组的位置信息的中心的方向亦即组中心方向形成的第二平面内的反射点的位置。
本公开的一方式是计算机执行的三维测位方法。在三维测位方法中，首先，使用一个以上的测距传感器，生成关于在第二方向的位置不同的多个地点测定出的多个反射点的信息亦即反射点信息。接下来，使用表示第一方向上的反射点的位置的位置信息对生成了反射点信息的多个反射点进行分组来生成多个组。然后，通过对生成的组中的每一组执行二维的三点测位，计算由第二方向和表示分组所使用的组的位置信息的中心的方向亦即组中心方向形成的第二平面内的反射点的位置。
根据这样的构成，使用表示第一方向的位置的位置信息，将多个反射点分组为多个组，并对每一组执行二维的三点测位。因此，每一组的应该处理的反射点的数目减少，进而反射点的组合亦即测定点的数目减少，所以与一并地对全部的反射点进行处理的情况相比，能够削减处理时间。
另外，由于属于各组的反射点的与第二平面正交的方向的误差被抑制为较小，所以能够将由于对三维地分布的反射点执行二维的三点测位而产生的误差抑制为较小。
附图说明
图1是表示第一实施方式的三维测位装置的构成的框图。
图2是表示第一实施方式中的传感器部的配置状态的说明图。
图3是在x－z平面示出反射点的图。
图4是在x－z平面示出对反射点的每个组实施的二维TOA的结果的图。
图5是在x－y平面示出对反射点的每个组实施的二维TOA的结果的图。
图6是在x－y平面示出不对反射点进行分组而一并地实施的二维TOA的结果的图。
图7是表示在一般的二维TOA以及三维TOA、和对每一组实施的二维TOA中，对处理时间进行概算的结果的图。
图8是表示第二实施方式的三维测位装置的构成的框图。
图9是表示第二实施方式中的传感器部的配置状态的说明图。
图10是表示随着车辆的移动而测距传感器的位置移动的说明图。
图11是表示第三实施方式中的分组部的构成的框图。
图12是表示二维TOA的原理的说明图。
图13是表示三维TOA的原理的说明图。
图14是表示由于对三维地分布的反射点实施二维TOA而产生的误差的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。
[0.TOA的概要]
在对实施方式进行说明前，对作为三点测位之一的TOA的概要进行说明。
首先，在计算二维位置的二维TOA中，通过配置在不同的位置的至少两个传感器S1、S2，分别检测到物标为止的距离。而且，如图12所示，对每个传感器S1、S2，假定以传感器Si为中心且将由该传感器Si检测到的距离作为半径的距离圆，提取两个距离圆交叉的交点的二维位置作为测定值。其中，i＝1、2。
接下来，在计算三维位置的三维TOA中，通过配置在不同的位置的至少三个传感器S1～S3，分别检测到物标为止的距离。而且，如图13所示，对每个传感器S1～S3，假定以传感器Sj为中心且将由该传感器Sj检测到的距离作为半径的距离球，提取三个距离球的交点的三维位置作为测定值。其中，j＝1、2、3。
此外，无论哪种情况，只要对位于照射探测波的一侧的半圆、半球进行计算即可。
另外，在存在多个物标的情况下，交点(即，检测距离的组合)的数目增加。以下，将该交点称为测定点。例如，如图12所示，在由传感器S1、S2分别检测到两个距离的情况下，提取四个测定点，但这些测定点中的两个为实像，两个为虚像。换句话说，成为处理对象的测定点并不全部表示实像，还包含许多的虚像。具体而言，在存在N个实像的情况下，成为处理对象的测定点的数目在二维TOA中大致为N2个，在三维TOA中大致为N3个。
为了使运算变得简单，考虑对三维地分布的反射点执行二维TOA的情况。该情况下，如图14所示，反射点的三维位置越远离投影反射点的二维平面(以下，称为基准面)，检测的距离的误差越大。换句话说，尽管需要得到沿着通过实像并与基准面正交的轴投影的二维位置，但由于沿着距离球投影到基准面，所以以比实际的距离大的值检测出基准面内的距离。
[1.第一实施方式]
[1－1.构成]
本实施方式的三维测位装置1搭载于车辆，测定存在于车辆的周围的物标的三维的位置。如图1所示，三维测位装置1具备信号处理部3。三维测位装置1也可以具备传感器部5。
传感器部5具备多个测距传感器51。利用使用电波作为探测波的电波雷达构成测距传感器51。多个测距传感器51均具有相同的构成，分别具有排列成预先设定的第一方向的位置不同的多个天线。另外，测距传感器51并不限定于电波雷达，也可以是使用光作为探测波的LIDAR或者使用超声波作为探测波的SONAR。LIDAR是Light detection and ranging(光雷达)的省略，SONAR是Sound navigation and ranging(声呐)的省略。
这里，将车辆的车长方向称为x轴方向，将车辆的车宽方向称为y轴方向，并将车辆的车高方向(即垂直方向)称为z轴方向。换句话说，x－y平面是沿着水平面的面。
如图2所示，传感器部5在车辆的前保险杠或者前保险杠附近在y轴方向上并排地配置有多个测距传感器51。另外，多个测距传感器51均被配置成表示辐射探测波的方向的瞄准线方向(boresight direction)与x轴方向一致，并且第一方向与z轴方向一致。换句话说，属于传感器部5的各个测距传感器51被配置成能够测量表示x－z平面内的反射波的到来方向的角度(以下，称为垂直方位)θv。这里，y轴方向相当于第二方向，x－z平面相当于第一平面。此外，瞄准线方向例如既可以是探测波的辐射水平最大的方向，也可以是辐射探测波的范围的中心方向。
信号处理部3具备具有CPU31、和RAM、ROM、闪存等半导体存储器(以下，称为存储器32)的微型计算机。信号处理部3具备信息生成部41、分组部42以及测位部43，作为通过执行存储于存储器32的程序而实现的功能构成。
与属于传感器部5的测距传感器51分别一组一组地对应地设置信息生成部41以及分组部42，均执行相同的处理。
信息生成部41基于来自建立了对应关系的测距传感器51的接收信号，执行滤波、峰值提取、方位测定等处理。由此，信息生成部41生成反射点信息，该反射点信息至少包含与反射了探测波的反射点之间的距离R和表示从测距传感器51观察到的反射点存在的方向的垂直方位θv。
也可以在信息生成部41生成的反射点信息中，除了距离R以及垂直方位θv以外，还包含与反射点的相对速度以及反射波的接收强度等。通过检测从照射探测波到接收反射波为止所需要的往返时间，并将该往返时间换算为距离，来计算距离R。例如，也可以根据属于测距传感器51的各天线的接收信号的相位差估计垂直方位θv。另外，也可以根据多个天线分别检测的到反射点为止的距离，使用二维的三点测位的方法，来估计垂直方位θv。
分组部42基于反射点信息所包含的垂直方位θv，执行将各反射点分组至M个组。M是2以上的整数。在本实施方式中，将测距传感器51的瞄准线方向即x轴方向设为0度，将仰角方向设为正，将俯角方向设为负，设为M＝5，将±10°的角度范围分组为五个组。该情况下，将－10°～－7°所包含的反射点设为第一组。将角度范围－7°～－3°所包含的反射点设为第二组。将角度范围－3°～+3°所包含的反射点设为第三组。将角度范围+3°～+7°所包含的反射点设为第四组。将角度范围+7°～+10°所包含的反射点设为第五组。也可以将脱离角度范围－10°～+10°的反射点作为不需要的反射点而删除。
测位部43设置为其数目与组的数目相同，分别与由分组部42进行了分组的五个组的任意一个建立对应关系。测位部43执行使用了属于建立对应关系的组的反射点的反射点信息的测位运算。测位部43的测位运算使用二维TOA。在该二维TOA中，运算由沿着表示各组的角度区域的中心角度的组中心方向的轴和y轴形成的组基准面内的二维位置。组基准面相当于第二平面。此外，测位运算并不限定于二维TOA，只要是二维的测位运算即可。
测位部43输出组合了利用二维TOA得到的实像的测定点的二维坐标(x，y)、和在该二维坐标(x，y)示出的位置处的组基准面的z轴的坐标的三维坐标(x，y，z)。
[1－2.测定例]
图3是在x－z平面上绘制根据在信息生成部41生成的反射点信息示出的反射点的图。以形状不同的点表示分别属于第一～第五组的反射点。在图3中，也示出与第一组相比在负侧检测到的垂直角度θv在－10°以下的反射点、以及与第五组相比在正侧检测到的垂直角度θv在+10°以上的反射点。
图4以及图5示出对每一组进行了二维TOA的结果。图4示出x－z平面内的分布，图5示出x－y平面内的分布。为了比较，在图6示出不进行分组，而使用全部的反射点进行了二维TOA的结果的x－y平面内的分布。
在本实施方式中，如图4以及图5所示，检测到位于车辆的前面的实像的测定点。在比较例中，如图6所示，除了位于车辆的前面的实像的测定点以外，也检测到许多位于车辆内部的虚像的测定点(以下，称为重影测定点)。如图3所示，这是因为在与基准面(即x－y平面)在高度方向(即z轴方向)上分离的位置有存在于轮胎附近的属于第五组的反射点、以及存在于车顶周边的属于第一组的反射点。换句话说，由于这些反射点与基准面内的实际的位置相比被投影到远方，所以作为图6所示那样的存在于车辆的内部的重影测定点检测出。
[1－3.效果]
根据以上详述的第一实施方式，起到以下的效果。
(1a)在三维测位装置1中，根据垂直方向的角度范围将反射点分组为多组，并对每一组执行二维TOA。因此，根据三维测位装置1，每一组的应该处理的反射点的数目减少，进而作为反射点的组合的测定点的数目减少，所以与一并地对全部的反射点进行处理的情况相比，能够削减处理时间。
在图7示出在测定点数为2000、组数为5的情况下，对二维TOA、三维TOA、三维测位装置1中的处理计算处理时间的结果。测位所需要的时间O在二维TOA中概算为O(N2)，在三维TOA中概算为O(N3)，在三维测位装置1中概算为O((N/M)2×M)。另外，将三维测位装置1中的每一组的平均处理时间O((N/M)2)计算为79.4msec，将在三维测位装置1中必须的、各反射点的垂直测角所需要的时间以及分组所需要的时间的合计计算为170msec。如图7所示，在三维测位装置1中，与三维TOA相比，能够将处理时间削减至大约1/1700，与二维TOA相比，能够将处理时间削减至大约1/3，并且，能够以比二维TOA高的精度测定三维位置。
(1b)在三维测位装置1中，根据垂直方向的角度范围对反射点进行分组，所以属于各个组的反射点的、相对于组基准面的垂直方向的误差能够被抑制为较小。因此，根据三维测位装置1，能够将由于对三维地分布的反射点执行二维TOA而产生的误差抑制为较小。
(1c)在三维测位装置1中，根据角度范围的粗糙度检测高度方向的位置。此外，在车辆控制中，只要针对检测出的物标的高度方向的位置，能够判定例如在为上方物的情况下本车辆是否能够通过下方，或者在为下方物的情况下本车是否能够越过，则与水平面内的位置相比，允许较低的精度的检测。换句话说，在三维测位装置1中，通过利用这样的控制特性，实现处理量的削减进而实现处理的实时性、和需要的精度下的检测。
[2.第二实施方式]
[2－1.与第一实施方式的不同点]
第二实施方式的基本的构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照先行的说明。
在第二实施方式中，在传感器部5的设置位置不同这一点、以及对测位处理使用虚拟的测距传感器这一点与第一实施方式不同。
如图8所示，本实施方式的三维测位装置1a具备信号处理部3a、传感器部5a以及举动传感器7。
传感器部5a具备一个测距传感器51。如图9所示，传感器部5在车辆的侧面配置成瞄准线方向与作为移动体的车辆的行进方向正交并且朝向沿着水平面的方向(即，y轴方向)，并且第一方向与z轴方向一致。换句话说，传感器部5a被配置成能够测量表示y－z平面内的反射波的到来方向的角度。在本实施方式中，y－z平面相当于第一平面。
举动传感器7包含检测车辆的移动量以及车辆的移动方向的估计所需要的信息的一个以上的传感器。例如，可以包含车速传感器、转向角传感器、加速度传感器、横摆率传感器等。信号处理部3a具备具有CPU31、和RAM、ROM、闪存等半导体存储器(以下，称为存储器32)的微型计算机。
信号处理部3a除了信息生成部41、分组部42、测位部43之外，还具备移动量生成部44和信息存储部45，作为通过执行存储于存储器32的程序而实现的功能构成。
与测距传感器51对应地具备一个信息生成部41。
移动量生成部44从举动传感器7获取信息，按照预先设定的每一个测量周期，计算从上一次的测量周期(以下，称为上一周期)到这次的测量周期(以下，称为当前周期)为止的移动量。移动量包含有移动方向以及移动的距离。也可以经由CAN等车载网络从举动传感器7获取举动信息。CAN是Controller Area Network(控制器局域网)的省略，是注册商标。
在信息存储部45中，与运动量信息相对应地存储至少最近的P周期的量的按照每个测量定时生成的反射点信息。
分别与存储于信息存储部45的P周期的量的数据对应地设置P个分组部42，P个分组部均执行相同的处理。处理内容与第一实施方式的情况相同。
测位部43设置为数目与对反射点进行分组时使用的组的数目相同，其处理内容与第一实施方式的情况相同。
[2－2.动作]
在信息存储部45中，按照每个测定周期，由信息生成部41生成反射点信息，该反射点信息与由移动量生成部44计算出的移动量一起积蓄于信息存储部45。
此时，若车辆在移动中，则如图10所示，按照每个测定周期在仅移动量不同的位置执行测距传感器51的测定。因此，存储于信息存储部45的每个测定周期的反射点信息能够视为存在于分离了移动量的位置的虚拟的测距传感器(以下，称为虚拟传感器)的检测结果。
换句话说，在第一实施方式中，二维TOA所使用的多个测距传感器51的配置间隔已知。与此相对，在第二实施方式中，以当前的测距传感器51的位置为基准，根据在信息存储部45中与过去的反射点信息相对应地存储的车辆的移动量，估计虚拟传感器的位置。虚拟传感器的位置是得到过去的测定周期的反射点信息时的测距传感器51的位置。由此，决定基于当前的测距传感器51和P－1个虚拟传感器的多个传感器的配置间隔。
以下的动作与第一实施方式的情况相同。
[2－3.效果]
根据以上详述的第二实施方式，实现上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，并且，起到以下的效果。
(2a)根据三维测位装置1a，能够通过一个测距传感器51检测位于车宽方向的物标的三维位置，所以能够使装置构成简单化。
[3.第三实施方式]
[3－1.与第一实施方式的不同点]
第三实施方式的基本的构成与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的构成，参照先行的说明。
在第三实施方式中，分组部42a的构成与第一实施方式不同。
如图11所示，分组部42a具备主处理部421、路面估计部422以及反射处理部423。此外，路面估计部422相当于反射面估计部。
主处理部421执行第一实施方式的分组部42执行的处理。
路面估计部422根据传感器搭载位置的信息等，估计成为反射探测波的反射面的路面的位置。
反射处理部423将属于第一～第三组的反射点中的、根据垂直角度θv和距离R估计出的反射点的位置与由路面估计部422估计出的路面位置相比存在于下方的反射点作为基于路面反射的反射点而除去。
此外，反射处理部423也可以代替除去基于路面反射的反射点，而通过作为存在于相对于路面面对称的位置的反射点进行处理，来适当地变更反射点所属的组。
这里，对将分组部42a应用于第一实施方式的三维测位装置1的情况进行了说明，但也可以应用于第二实施方式的三维测位装置1a。
[3－2.效果]
根据以上详述的第三实施方式，实现上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)以及第二实施方式的效果(2a)，并且，起到以下的效果。
(3a)根据本实施方式，能够进一步使由测位部43计算出的三维位置的精度提高。
[4.其它的实施方式]
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形来实施。
(4a)虽然在上述实施方式中，不重叠地设定分组所使用的角度范围，但本公开并不限定于此，例如，也可以设定为在相邻的组间部分地重叠。另外，也可以构成为能够可变地设定组数、角度范围的边界，以尽可能地使属于各组的反射点的数目平均化。此外，各组的反射点的数目越平均化，越能够使作为装置整体的处理时间的缩短效果增大。另外，也可以根据利用检测出的三维位置的应用要求何种程度的高度方向的精度来设定组数。
(4b)虽然在上述实施方式中，在对反射点进行分组时使用垂直角度θv，但本公开并不限定于此。例如，也可以使用z轴方向的位置亦即高度进行分组。即，在对分组使用垂直角度θv的情况下，关于各组的范围，越成为远距离，则越向高度方向扩展，在测位部43中的处理结果的误差越大。与此相对，在对分组使用高度的情况下，各组的范围不管距离而恒定，能够在测位部43的处理结果中，尤其抑制远距离的物标的检测误差。此外，能够根据反射点信息所包含的距离R和垂直角度θv计算反射点的高度。
(4c)虽然在上述实施方式中，移动量生成部44使用经由车载网络从举动传感器7获取的举动信息估计车辆的移动量，但本公开并不限定于此。例如，也可以根据使用由信息生成部41生成的反射点信息中的表示地面等静止物的信息估计出的车辆的举动，估计移动量。该情况下，传感器部5能够兼为举动传感器7。
(4d)虽然在上述第二实施方式中，对属于传感器部5a的测距传感器51为一个的情况进行了说明，但本公开并不限定于此，属于传感器部5a的测距传感器51也可以存在多个。
(4e)也可以由通过构成被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的处理器以及存储器提供的专用计算机实现本公开所记载的信号处理部3、3a及其方法。或者，也可以由通过利用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器来提供的专用计算机实现本公开所记载的信号处理部3、3a及其方法。或者，也可以通过由被编程为执行一个或者多个功能的处理器以及存储器与通过一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成的一个以上的专用计算机实现本公开所记载的信号处理部3、3a及其方法。另外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令，存储于计算机能够读取的非瞬态有形记录介质。实现信号处理部3、3a所包含的各部的功能的方法并不需要一定包含软件，也可以使用一个或者多个硬件实现其全部的功能。
(4f)也可以通过多个构成要素实现上述实施方式中的一个构成要素具有的多个功能，或者通过多个构成要素实现一个构成要素具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素实现多个构成要素具有的多个功能，或者通过一个构成要素实现由多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以用上述实施方式的构成的至少一部分对其它的上述实施方式的构成进行附加或者置换。
(4g)除了上述的三维测位装置1、1a之外，也能够以将该三维测位装置1、1a作为构成要素的系统、用于使计算机作为该三维测位装置1、1a发挥作用的程序、记录了该程序的半导体存储器等非瞬态有形记录介质、三维测位方法等各种方式实现本公开。

Claims (8)

1.一种三维测位装置，具备：
信息生成部(41)，被构成为将与表示辐射探测波的方向的瞄准线方向正交的方向设为第一方向，将由上述瞄准线方向和上述第一方向形成的面设为第一平面，将与上述第一平面正交的方向设为第二方向，使用一个以上的测距传感器(51)生成反射点信息，上述测距传感器测定表示反射了上述探测波的反射点所存在的方向的上述第一平面内的角度以及到上述反射点为止的距离，上述反射点信息是关于在上述第二方向的位置不同的多个地点测定出的多个上述反射点的信息；
分组部(42)，被构成为使用表示上述第一方向上的上述反射点的位置的位置信息对由上述信息生成部生成了上述反射点信息的多个上述反射点进行分组来生成多个组；以及
测位部(43)，被构成为通过对由上述分组部生成的上述组中的每一组执行二维的三点测位，来计算由上述第二方向和组中心方向形成的第二平面内的上述反射点的位置，上述组中心方向是表示分组所使用的上述组的上述位置信息的中心的方向。
2.根据权利要求1所述的三维测位装置，其中，
上述信息生成部使用在上述第二方向上配置在不同的位置的多个上述测距传感器，生成上述反射点信息。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的三维测位装置，其中，还具备：
移动量生成部(44)，被构成为按照生成上述反射点信息的每一个测定周期，生成从上一次的上述测定周期起的上述测距传感器的移动量；以及
信息存储部(45)，被构成为将上述移动量生成部生成的上述移动量与由上述信息生成部生成的上述反射点信息建立对应关系地进行存储，
上述测距传感器被配置成搭载上述测距传感器的移动体的行进方向与上述第二方向一致，
上述测位部被构成为将上述信息存储部的存储内容作为由存在于分离了上述移动量的位置的虚拟的上述测距传感器生成的上述反射点信息来执行处理。
4.根据权利要求3所述的三维测位装置，其中，
上述移动量生成部被构成为使用由上述测距传感器生成的上述反射点信息，估计上述移动量。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的三维测位装置，其中，
上述分组部被构成为使用从上述测距传感器观察上述反射点时的上述第一平面内的角度作为上述位置信息。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的三维测位装置，其中，
上述分组部被构成为使用上述第一方向的位置作为上述位置信息。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的三维测位装置，其中，
上述分组部具备：
反射面估计部(422)，估计反射上述探测波的反射面的位置；以及
反射处理部(423)，被构成为分别对由上述信息生成部生成的上述反射点信息，判定上述反射点信息所表示的反射点是否是基于在上述反射面的反射的虚像，并且将判定为是虚像的上述反射点从分组的对象中除去或者分组为存在于相对于上述反射面面对称的位置。
8.一种三维测位方法，是计算机执行的三维测位方法，其中，
(41)将与表示辐射探测波的方向的瞄准线方向正交的方向设为第一方向，将由上述瞄准线方向和上述第一方向形成的面设为第一平面，将与上述第一平面正交的方向设为第二方向，使用一个以上的测距传感器(51)生成反射点信息，上述测距传感器测定表示反射了上述探测波的反射点所存在的方向的上述第一平面内的角度以及到上述反射点为止的距离，上述反射点信息是关于在上述第二方向的位置不同的多个地点测定出的多个上述反射点的信息，
(42)使用表示上述第一方向上的上述反射点的位置的位置信息对生成了上述反射点信息的多个上述反射点进行分组来生成多个组，
(43)通过对所生成的上述组中的每一组执行二维的三点测位，来计算由上述第二方向和组中心方向形成的第二平面内的上述反射点的位置，上述组中心方向是表示分组所使用的上述组的上述位置信息的中心的方向。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030128153A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Paradie Michael John Method and apparatus for identifying complex objects based on range readings from multiple sensors
CN106922175A (zh) * 2014-10-22 2017-07-04 株式会社电装 物体检测装置
US20180038694A1 (en) * 2016-02-09 2018-02-08 5D Robotics, Inc. Ultra wide band radar localization
CN109249929A (zh) * 2017-07-12 2019-01-22 安波福技术有限公司 自动化制动系统
GB201902611D0 (en) * 2018-02-28 2019-04-10 Secr Defence A radio or sonic wave detector, transmitter, receiver and method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3775383B2 (ja) * 2002-12-10 2006-05-17 三菱電機株式会社 マルチビームレーダ装置及びマルチビームレーダ送受信方法
US8248272B2 (en) * 2005-10-31 2012-08-21 Wavetronix Detecting targets in roadway intersections
JP2010032430A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Toyota Motor Corp 物体検出装置
JP5822255B2 (ja) * 2011-04-14 2015-11-24 株式会社豊田中央研究所 対象物識別装置及びプログラム
JP5710000B2 (ja) * 2011-08-16 2015-04-30 三菱電機株式会社 物体検知装置
JP6687941B2 (ja) 2016-02-10 2020-04-28 国立大学法人電気通信大学 レーダ装置、目標形状推定方法及びプログラム
JP6972962B2 (ja) 2017-11-22 2021-11-24 コニカミノルタ株式会社 物体追跡装置、物体追跡方法、および、物体追跡プログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030128153A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Paradie Michael John Method and apparatus for identifying complex objects based on range readings from multiple sensors
CN106922175A (zh) * 2014-10-22 2017-07-04 株式会社电装 物体检测装置
US20180038694A1 (en) * 2016-02-09 2018-02-08 5D Robotics, Inc. Ultra wide band radar localization
CN109249929A (zh) * 2017-07-12 2019-01-22 安波福技术有限公司 自动化制动系统
GB201902611D0 (en) * 2018-02-28 2019-04-10 Secr Defence A radio or sonic wave detector, transmitter, receiver and method thereof

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