JP2007240384A - Radar device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar device keeping on estimating the existence position of an object falling outside a detection area and promptly detecting an obstacle, etc. intruding from outside the detection area into the detection area. <P>SOLUTION: This laser radar device (distance measuring device for a vehicle) is equipped with a scanner 13 performing two-dimensional scanning with a laser light and a control circuit 11. The control circuit 11 extracts single-slope distribution at both side ends of the detection area of the scanner 13. Interruption information is recorded consisting of distance values of the single-slope distribution, a received light level, a detection area width, and an area value. Interruption information extracted by a frame of this time is compared with interruption information in the past to calculate interruption possibility. An intruding vehicle from outside the detection area is promptly detected based on the interruption possibility. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光やミリ波等の電磁波をスキャンすることにより、前方に存在する物体の存在、物体までの距離、および方向を測定するレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar device that measures the presence of an object existing in front, the distance to the object, and the direction by scanning electromagnetic waves such as laser light and millimeter waves.

従来、車両の前方をレーザ光等でスキャンして、物体が存在するかどうか、および物体までの距離を測定する車両用測距装置が有る。このような車両用測距装置を用いて、先行車との距離を測定し、車間距離を一定に保つ定車間距離追従走行(ACC:Adaptive Cruise Control)が行われている。また、障害物との距離が安全な距離以下になると運転者に警告音を発する、シートベルトを締める、制動を行う、といった安全制御が行われている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a vehicle distance measuring device that scans the front of a vehicle with a laser beam or the like to measure whether or not an object exists and the distance to the object. Using such a vehicle distance measuring device, a distance between the preceding vehicle is measured, and a constant inter-vehicle distance following traveling (ACC: Adaptive Cruise Control) is performed to keep the inter-vehicle distance constant. In addition, safety control is performed such that a warning sound is emitted to the driver, the seat belt is tightened, and braking is performed when the distance from the obstacle becomes a safe distance or less.

このような車両用測距装置では、スキャン方向(走査方向)に広がる検出エリア(レーザ光が照射可能な範囲と略同一範囲)をスキャン方向に分割した複数の検出領域毎に測定動作を行っていた。近年、一般道や混雑路といた場面に上記安全制御等の適用範囲を広げるため、車両用測距装置においては、より広い検出エリアが求められている。検出エリアを広げるためには、スキャン範囲の拡大が考えられるが、単純にスキャン範囲を拡大するとコスト増と装置大型化という弊害を招く。そこで、スキャン範囲端部において、レーザ光のビーム幅を大きくし、検出エリアを拡大したレーダ装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。   In such a vehicle range finder, a measurement operation is performed for each of a plurality of detection areas obtained by dividing a detection area (substantially the same range as a laser beam irradiation range) extending in the scan direction (scan direction) in the scan direction. It was. In recent years, in order to widen the application range of the safety control or the like to scenes such as general roads and congested roads, a wider range of detection is required in vehicle ranging devices. In order to expand the detection area, it is conceivable to expand the scan range. However, if the scan range is simply expanded, the cost increases and the size of the apparatus increases. Therefore, a radar apparatus has been proposed in which the beam width of the laser beam is increased at the end of the scan range and the detection area is expanded (see, for example, Patent Document 1).

また、既に検出していた物体が移動して検出エリアから外れ、物体の全体を検出できなくなった場合においても、既検出物体の幅に基づいて物体全体の存在位置を推定する物体検知装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
特開2005−283138号公報 特開2002−296350号公報
In addition, an object detection device that estimates the position of the entire object based on the width of the detected object is proposed even when an already detected object moves and moves out of the detection area and the entire object cannot be detected. (See, for example, Patent Document 2).
JP 2005-283138 A JP 2002-296350 A

しかしながら、特許文献1の装置のようにむやみに検出エリアを拡大すると、隣接車線を走行している車両を誤って検出してしまうという問題が有った。ここで、特許文献1の装置では、各分割検出領域毎の受信強度データからスキャン方向のピークを抽出し、このピークが検出されなければ物体が存在しないとして判定する構成が開示されているが、このような構成では、検出エリア外から検出エリア内に新たに侵入してくる障害物を早期に検出することができなかった。つまり、検出エリア外から急接近してくる障害物(例えば隣接車線から自車の車線に急に車線変更をする車など)について、スキャン方向のピークを検出するまでは物体ではないと判定してしまい、制動等の安全制御が間に合わない危険性が有った。   However, if the detection area is enlarged unnecessarily as in the device of Patent Document 1, there is a problem that a vehicle traveling in the adjacent lane is erroneously detected. Here, in the apparatus of Patent Document 1, a configuration is disclosed in which a peak in the scan direction is extracted from the reception intensity data for each division detection area, and if no peak is detected, it is determined that no object exists. In such a configuration, an obstacle that newly enters the detection area from outside the detection area cannot be detected at an early stage. In other words, it is determined that an obstacle that suddenly approaches from outside the detection area (for example, a car that suddenly changes its lane from the adjacent lane to its own lane) is not an object until a peak in the scan direction is detected. Therefore, there is a risk that safety control such as braking is not in time.

また、特許文献2の装置では、検出エリア内から検出エリア外に外れる物体についてもその存在位置を推定し続けることが可能であるが、そのためにはまず物体全体の幅を求める必要が有り、検出エリア外から検出エリア内に新たに侵入してくる障害物を早期に検出するこはできなかった。   Further, in the apparatus of Patent Document 2, it is possible to continue to estimate the existence position of an object that falls outside the detection area from within the detection area. For this purpose, it is necessary to first obtain the width of the entire object, It was not possible to detect early obstacles that entered the detection area from outside the area.

本発明は、検出エリア外から検出エリア内に侵入してくる障害物などを早期に検出することができるレーダ装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a radar apparatus that can early detect an obstacle or the like that enters the detection area from outside the detection area.

本発明のレーダ装置は、電磁波を照射する電磁波照射部と、前記電磁波の照射方向からの反射波を受波する電磁波受波部と、前記電磁波照射部の電磁波照射方向、および前記電磁波受波部の受波方向を所定の検出エリアの範囲で揺動させるスキャン部と、前記揺動による角度刻みの照射方向毎に、前記電磁波照射部に電磁波を照射させてその反射波を前記電磁波受波部に受波させ、この反射波の受波強度の時間軸上でのピークに基づいて当該照射方向における反射点の距離を測定する制御部と、を備えたレーダ装置であって、前記制御部は、隣接する複数の照射方向のそれぞれに、略同一距離の反射点が存在するとき、反射点の受波強度が最大となる方向、およびその距離に物体が存在すると判定する判定処理、前記検出エリアの端部の複数の照射方向のそれぞれに、略同一距離の反射点が存在し、かつその反射点の受波強度が前記検出エリアの端部に向けて上昇しているとき、前記検出エリアの外に物体が存在すると推定する推定処理を実行することを特徴とする。   The radar apparatus according to the present invention includes an electromagnetic wave irradiation unit that irradiates an electromagnetic wave, an electromagnetic wave reception unit that receives a reflected wave from the irradiation direction of the electromagnetic wave, an electromagnetic wave irradiation direction of the electromagnetic wave irradiation unit, and the electromagnetic wave reception unit A scanning unit that oscillates the receiving direction of the electromagnetic wave in a range of a predetermined detection area, and the electromagnetic wave irradiating unit irradiates the electromagnetic wave irradiating unit with an electromagnetic wave for each irradiation direction in angular increments due to the swaying, and the electromagnetic wave receiving unit And a control unit that measures the distance of the reflection point in the irradiation direction based on the peak on the time axis of the received wave intensity of the reflected wave. A determination process for determining that there is an object at the distance in which the reflected wave intensity at the reflection point is maximum, and a direction in which the reception intensity of the reflection point is maximum when there are reflection points at substantially the same distance in each of a plurality of adjacent irradiation directions; Multiple at the end of When there is a reflection point of approximately the same distance in each of the irradiation directions and the received intensity of the reflection point is rising toward the end of the detection area, an object exists outside the detection area. An estimation process for estimation is executed.

この発明では、各照射方向において、時間軸における反射強度のピーク(最大強度となるタイミング)に基づいてその反射点(ターゲット)の距離値を検出する。また、各ターゲットの受波強度のスキャン方向分布を算出する。受波強度のスキャン方向分布において、極大となるピークが存在し、各ターゲットの距離が同一であれば、物体が存在すると判定する。受波強度のスキャン方向分布が、反射波検出エリア範囲の端部にかけて上昇し、受波強度が極大となるピークが存在せず、かつ各ターゲットの距離が略同一である場合に、検出エリア外に物体が存在すると推定する。   In this invention, in each irradiation direction, the distance value of the reflection point (target) is detected based on the peak of reflection intensity on the time axis (timing at which the maximum intensity is reached). Further, the distribution of the received wave intensity of each target in the scan direction is calculated. In the scan direction distribution of the received wave intensity, there is a maximum peak, and if the distance between the targets is the same, it is determined that an object is present. The scan direction distribution of the received wave intensity rises toward the end of the reflected wave detection area range, there is no peak where the received wave intensity becomes maximum, and the distance between each target is approximately the same. It is estimated that there is an object.

また、本発明のレーダ装置は、さらに、前記制御部は、前記判定処理で、略同方向、および同距離に複数回物体が存在すると判定されたとき、この判定処理の方向、および距離に物体が存在すると確定する確定処理を実行し、前記推定処理で物体が存在すると推定された後、前記判定処理で、前記推定処理の反射点と略同一の距離で物体が存在すると前記確定処理の判定回数よりも少ない回数で判定されたとき、この判定処理の方向、および距離に物体が存在すると確定することを特徴とする。   In the radar apparatus of the present invention, when the control unit determines that the object exists a plurality of times in substantially the same direction and the same distance in the determination process, the object is in the direction and distance of the determination process. After determining that the object is present in the estimation process, the determination process determines that the object exists at substantially the same distance as the reflection point in the estimation process. When it is determined that the number of times is less than the number of times, it is determined that an object exists in the direction and distance of the determination process.

この発明では、物体が存在すると判定したときの距離値が、過去に物体が存在すると推定したときの距離値と略一致した場合、これらを対応付ける。物体と判定した回数が所定数以上であれば物体であると確定するが、その物体が過去に推定した物体の距離値と対応付けられていた場合は、それよりも少ない回数(例えば1回)物体であると判定した場合に、物体であると確定する。物体であると確定した場合、上位システム(車両制御装置)に通知し、その結果早期に安全制御が行われる。   In the present invention, when the distance value when it is determined that the object exists substantially matches the distance value when it is estimated that the object exists in the past, they are associated with each other. If the number of times determined to be an object is equal to or greater than the predetermined number, the object is determined, but if the object is associated with the distance value of the object estimated in the past, the number is less than that (for example, once) If it is determined to be an object, it is determined to be an object. When it is determined that the object is an object, it is notified to the host system (vehicle control device), and as a result, safety control is performed early.

また、本発明のレーダ装置は、さらに、前記制御部は、前記推定処理における各反射点の距離が、過去の推定処理の反射点と略同一の距離である場合、所定強度以上の反射点が存在する走査方向の幅、およびその幅における各反射点の受波強度の積算値と、過去の推定処理における所定強度以上の反射点が存在する走査方向の幅、およびその幅における各反射点の受波強度の積算値と、を比較して推定した物体の割り込み可能性を算出し、前記割り込み可能性が所定値以上となった場合に、前記検出エリアの端部の近傍に物体が存在すると判定することを特徴とする。   Further, in the radar apparatus of the present invention, the control unit further includes a reflection point having a predetermined intensity or more when the distance between the reflection points in the estimation process is substantially the same as the reflection point in the past estimation process. The width in the scanning direction that exists, the integrated value of the received wave intensity at each reflection point in that width, the width in the scanning direction in which there is a reflection point that is greater than or equal to the predetermined intensity in the past estimation process, and the reflection point in that width Calculate the possibility of interruption of the object estimated by comparing the integrated value of the received wave intensity, and if the possibility of interruption is equal to or greater than a predetermined value, there is an object near the end of the detection area It is characterized by determining.

この発明では、物体が存在すると推定された場合、各ターゲットの距離値、受波強度に基づき、検出エリア端からのターゲットの幅(走査方向の幅)、およびその幅における受波強度の積算値(面積値)を割り込み情報として記録する。過去の割り込み情報と現在の割り込み情報とを対応付け、割り込み可能性を算出する。例えば上記の各値(ターゲットの幅、面積値)が上昇した場合、割り込み可能性を高くする。この割り込み可能性が所定値以上となった場合に検出エリア端部の近傍に物体が存在すると判定する。   In the present invention, when it is estimated that an object exists, the target width from the detection area end (width in the scanning direction) based on the distance value and the received wave intensity of each target, and the integrated value of the received wave intensity in that width (Area value) is recorded as interrupt information. Past interrupt information and current interrupt information are associated with each other, and the interrupt possibility is calculated. For example, when each of the above values (target width, area value) increases, the possibility of interruption is increased. When the interrupt possibility becomes a predetermined value or more, it is determined that an object exists in the vicinity of the end of the detection area.

また、本発明のレーダ装置は、さらに、前記制御部は、前記推定処理における反射点の距離が、過去の判定処理で判定した物体の距離と略同一の距離である場合、前記推定処理で推定した物体の存在位置を、過去の判定処理で判定した物体の位置に基づいて推定することを特徴とする。   Further, in the radar apparatus according to the invention, the control unit estimates the estimation process when the reflection point distance in the estimation process is substantially the same as the distance of the object determined in the past determination process. The presence position of the detected object is estimated based on the position of the object determined in the past determination process.

この発明では、割り込み情報の距離値が、過去に物体が存在すると判定したときの物体の距離値と略一致した場合に、これらを対応付ける。この過去の物体情報(距離、位置、幅等)に基づいて、推定した物体の距離、位置、幅等を推定する。   In the present invention, when the distance value of the interrupt information substantially matches the distance value of the object when it is determined that the object exists in the past, they are associated with each other. Based on the past object information (distance, position, width, etc.), the estimated distance, position, width, etc. of the object are estimated.

本発明によれば、受波強度のスキャン方向分布を算出し、検出エリア端部の分布から、検出エリア外に存在する物体の分布形状を抽出し、検出エリア外から検出エリア内に侵入してくる障害物などを早期に検出することができる。また、一度検出した物体の存在位置を記録しておくことで、検出エリア外に外れた物体についてその存在位置を推定し続けることができる。   According to the present invention, the distribution in the scanning direction of the received wave intensity is calculated, the distribution shape of the object existing outside the detection area is extracted from the distribution at the end of the detection area, and the detection area enters the detection area from outside the detection area. It is possible to detect obstacles coming soon. Further, by recording the position of the detected object once, it is possible to continue to estimate the position of the object that is outside the detection area.

図1は、本発明の実施形態であるレーザレーダ装置(車両用測距装置)のブロック図である。図2(A)は、レーザレーダ装置の車載搭載例を示す図であり、同図(B)は、レーザレーダ装置の検出エリアを示す図である。レーザレーダ装置2は、自車1の前方にレーザ光を照射するように設置されている。
LD(Laser Diode)駆動回路10は、制御回路11で生成された駆動信号に基づいて、LD12の発光を制御する。スキャナ13は、制御回路11の制御に基づいて、LD12により発生されたレーザ光を所定のスキャン範囲でスキャン(走査)させる。スキャナ13より出射されたレーザ光は、投光レンズを介して自車1の走行方向(前方)に出射される(図2(A)参照)。走査位置検出装置14は、スキャナ13におけるレーザ光のスキャン(走査)位置をそれぞれ検出して、制御回路11に出力する。
FIG. 1 is a block diagram of a laser radar device (vehicle ranging device) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram illustrating an on-vehicle mounting example of a laser radar device, and FIG. 2B is a diagram illustrating a detection area of the laser radar device. The laser radar device 2 is installed so as to irradiate a laser beam in front of the own vehicle 1.
An LD (Laser Diode) drive circuit 10 controls light emission of the LD 12 based on the drive signal generated by the control circuit 11. The scanner 13 scans (scans) the laser light generated by the LD 12 within a predetermined scan range based on the control of the control circuit 11. The laser beam emitted from the scanner 13 is emitted in the traveling direction (forward) of the host vehicle 1 through the light projecting lens (see FIG. 2A). The scanning position detection device 14 detects the scanning position of the laser beam in the scanner 13 and outputs it to the control circuit 11.

LD12が出射したレーザ光が、検出対象としての前方の物体(例えば、車両)に反射して戻ってきた反射光は、受光レンズにより集光され、PD(Photo Diode)15によって受光され、その反射光の強さに対応する信号が受光回路16に出力される。受光回路16は、入力された反射光の信号レベル(以下、受光レベル、または受光量と言う。)を数値化して、制御回路11に出力する。制御回路11は、入力された受光レベルを、走査位置検出装置14から入力されたスキャン位置に対応してメモリ17に記億する。LD12から出た光は、投光レンズによって所定の広がり角を有するビームに整形される。投光強度は、ビーム中心から外れるにしたがって低下する。本実施形態では、発光強度のピーク値に対してその強度が略半分(または所定の割合)となる角度をビーム広がり角としている。きわめて弱い光であっても、物体からの反射光は存在するが、その反射光を観測できる程度の強度が望まれる程度に、発光強度が必要だからである。このため、ビーム中心の投光強度の半分になる範囲をビーム広がり角としている。この結果、ビーム広がり角の外側であっても投光された光が存在するため、定義したビーム広がり角の外側に物体が存在した場合には、その反射光を観測することが出来る場合がある。この様な測定を、図2(B)に示すように、検出エリア(ビーム広がり角内)を水平スキャン方向(走査方向)に一定幅で分割してなる複数の検出領域(レーザ照射方向)のそれぞれにて行う。各検出領域においては所定回数の発光および受光が行われる。「検出エリア」とは、図2(B)に示すように、レーザ照射範囲と略同一、またはレーザ照射範囲より狭い所定範囲を言う。通常、検出エリア中心(光軸)を自車1の直進時の進行方向に一致するように設置して使用する。
また、メモリ17には、上記計測の際に用いる一時的な変数の他に、検出した物体を判定する手順などのプログラムも記憶している。
The reflected light returned from the laser beam emitted from the LD 12 after being reflected by a front object (for example, a vehicle) as a detection target is collected by a light receiving lens, received by a PD (Photo Diode) 15, and reflected therefrom. A signal corresponding to the light intensity is output to the light receiving circuit 16. The light receiving circuit 16 digitizes the signal level of the input reflected light (hereinafter referred to as the light receiving level or the amount of received light) and outputs it to the control circuit 11. The control circuit 11 stores the input light reception level in the memory 17 corresponding to the scan position input from the scan position detector 14. The light emitted from the LD 12 is shaped into a beam having a predetermined divergence angle by the light projecting lens. The light projection intensity decreases as the distance from the beam center increases. In the present embodiment, the beam divergence angle is an angle at which the intensity becomes approximately half (or a predetermined ratio) with respect to the peak value of the emission intensity. This is because even if the light is extremely weak, there is reflected light from the object, but the light emission intensity is required to such an extent that the reflected light can be observed. For this reason, the beam divergence angle is a range that is half the light projection intensity at the center of the beam. As a result, since the projected light exists even outside the beam divergence angle, the reflected light may be observed when an object exists outside the defined beam divergence angle. . As shown in FIG. 2B, such a measurement is performed in a plurality of detection regions (laser irradiation directions) obtained by dividing the detection area (within the beam divergence angle) into a horizontal scan direction (scan direction) with a constant width. Do each. In each detection region, light emission and light reception are performed a predetermined number of times. As shown in FIG. 2B, the “detection area” refers to a predetermined range that is substantially the same as the laser irradiation range or narrower than the laser irradiation range. Usually, the center of the detection area (optical axis) is installed and used so as to coincide with the traveling direction when the vehicle 1 is traveling straight ahead.
In addition to the temporary variables used for the measurement, the memory 17 also stores programs such as a procedure for determining the detected object.

次に、スキャナ13の投光レンズと受光レンズを支持する部分の構成を図3に示す。
図3において、制御回路11からの制御信号が、駆動回路30に入力される。駆動回路30は、入力された制御信号に基づき、駆動用コイル31に駆動電流を供給する。駆動用コイル31は、電流値に応じた磁界を発生し、設置されている図示しない永久磁石との間で、引力もしくは反力を生じるため、投光レンズ33と受光レンズ34を一体的に支持する支持部材(図示せず)を、それぞれ、水平方向に移動させる。支持部材は、板バネ32により、水平方向に移動自在に支持されている。したがって、支持部材(投光レンズ33と受光レンズ34)は、駆動電流により駆動用コイル31に発生した力と板バネ32に発生する反力がつりあう水平方向の位置に移動して、静止する。なお、各レンズの位置は図示していないセンサにより検出し、このセンサ出力を駆動回路30に入力することでサーボ機構を構成している。
Next, FIG. 3 shows a configuration of a portion that supports the light projecting lens and the light receiving lens of the scanner 13.
In FIG. 3, a control signal from the control circuit 11 is input to the drive circuit 30. The drive circuit 30 supplies a drive current to the drive coil 31 based on the input control signal. The driving coil 31 generates a magnetic field according to the current value, and generates an attractive force or a reaction force with a permanent magnet (not shown) that is installed, so that the light projecting lens 33 and the light receiving lens 34 are integrally supported. The supporting members (not shown) to be moved are respectively moved in the horizontal direction. The support member is supported by the leaf spring 32 so as to be movable in the horizontal direction. Therefore, the support members (the light projecting lens 33 and the light receiving lens 34) move to a horizontal position where the force generated in the drive coil 31 by the drive current and the reaction force generated in the leaf spring 32 are balanced, and are stopped. The position of each lens is detected by a sensor (not shown) and the sensor output is input to the drive circuit 30 to constitute a servo mechanism.

このようにして、投光レンズ33と受光レンズ34は、水平方向の所定の位置に移動することができる。   In this way, the light projecting lens 33 and the light receiving lens 34 can be moved to predetermined positions in the horizontal direction.

スキャナ13によって駆動された、投光レンズ33と受光レンズ34の光路を図4に示す。投光レンズ33は、LD12の前面に設けられ、受光レンズ34は、PD15の前面に設けられている。   FIG. 4 shows optical paths of the light projecting lens 33 and the light receiving lens 34 driven by the scanner 13. The light projecting lens 33 is provided on the front surface of the LD 12, and the light receiving lens 34 is provided on the front surface of the PD 15.

LD12から出射されたレーザ光は、投光レンズ33の中心方向に偏光される。投光レンズ33の位置が中心にある場合は、図4の実線で示されるような光路で、レーザ光は正面に出射される。出射されたレーザ光は、前方の物体(例えば、車両)で反射され、図4の実線で示されるような光路で、受光レンズ34に入射し、PD15によって受光される。   The laser light emitted from the LD 12 is polarized in the center direction of the light projecting lens 33. When the position of the projection lens 33 is at the center, the laser beam is emitted to the front along the optical path as indicated by the solid line in FIG. The emitted laser light is reflected by a front object (for example, a vehicle), enters the light receiving lens 34 through an optical path as indicated by a solid line in FIG. 4, and is received by the PD 15.

また、スキャナ13によって、図中、上方向に投光レンズ33が移動した場合、レーザ光は、図4の点線で示されるような光路で、図中、上方向に出射される。そして、出射されたレーザ光は、図中、上方向の物体で反射され、図4の点線で示されるような光路で、受光レンズ34に入射し、PD15によって受光される。   Further, when the projection lens 33 is moved upward in the figure by the scanner 13, the laser light is emitted upward in the figure along an optical path as indicated by a dotted line in FIG. The emitted laser light is reflected by an object in the upward direction in the figure, enters the light receiving lens 34 through an optical path as indicated by a dotted line in FIG. 4, and is received by the PD 15.

このようにして、スキャナ13は、投光レンズ33と受光レンズ34を一体的に水平方向の所定の位置に移動することで、レーザ光を水平方向にスキャンする。なお、上記例では、水平方向にのみスキャンする構成を示したが、さらに鉛直方向にスキャンするようにしてもよい。鉛直方向にスキャンする場合、水平方向スキャンの末端で鉛直角度を変更すればよい。   In this manner, the scanner 13 scans the laser light in the horizontal direction by moving the light projecting lens 33 and the light receiving lens 34 integrally to a predetermined position in the horizontal direction. In the above example, a configuration is shown in which scanning is performed only in the horizontal direction. However, scanning may be performed in the vertical direction. When scanning in the vertical direction, the vertical angle may be changed at the end of the horizontal scan.

本実施形態のレーザレーダ装置2は、水平方向1スキャンの測定を1フレームとし、以下の処理を行う。   The laser radar apparatus 2 according to the present embodiment performs the following processing with one horizontal measurement as one frame.

制御回路11は、メモリ17に記録した各検出領域の受光レベル(受光量)のうち、時間軸上でのピークを検出し、このピークを受光タイミング(投光から受光までの時間)としてその受光量を検出する。制御回路11は、この受光量のスキャン方向の分布を算出する。図5(A)は、受光量のスキャン方向の分布(グラフ)の一例を示したものである。図5(A)に示すグラフの横軸はスキャン水平方向を表し、縦軸は受光量を表す。同図(B)は、その受光タイミングに基づいて算出した距離値を各検出領域毎に表した分布を示すものである。   The control circuit 11 detects a peak on the time axis from the light reception level (light reception amount) of each detection area recorded in the memory 17, and receives the peak as the light reception timing (time from light projection to light reception). Detect the amount. The control circuit 11 calculates the distribution of the received light amount in the scan direction. FIG. 5A shows an example of the distribution (graph) of the received light amount in the scan direction. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5A represents the scan horizontal direction, and the vertical axis represents the amount of received light. FIG. 5B shows a distribution representing distance values calculated based on the light reception timing for each detection region.

制御回路11は、同図(A)に示す受光量分布からスキャン方向のピークを検出する。例えば、隣接する検出領域の受光量の差分を計算し、この差分が検出領域の変化(スキャン方向)に対してプラスからマイナスに変化する箇所があるか否かによりピークを検出する。また、各検出領域の中心位置に各受光量データをプロットした点を直線で結ぶことによって、折れ線状の連続波形(図3(A)参照)を設定し、これに基づいてピークを抽出するようにしてもよい。制御回路11は、このピークが検出された場合、物体を検出したと判定する。また、受光レベルが所定の閾値以上となる検出領域(または上記連続波形)の両端を物体の両端として判断することで、物体の幅を検出する。この閾値は、予め決定しておいてもよいし、ピークの受光レベルから(例えば50%として)決定してもよい。   The control circuit 11 detects a peak in the scan direction from the received light amount distribution shown in FIG. For example, a difference in the amount of light received between adjacent detection areas is calculated, and a peak is detected based on whether or not there is a portion where the difference changes from plus to minus with respect to a change in the detection area (scan direction). Further, by connecting the points where the respective received light amount data are plotted at the center position of each detection area with a straight line, a continuous line-shaped continuous waveform (see FIG. 3A) is set, and a peak is extracted based on this. It may be. When this peak is detected, the control circuit 11 determines that an object has been detected. Further, the width of the object is detected by determining both ends of the detection region (or the continuous waveform) where the light reception level is equal to or higher than a predetermined threshold as both ends of the object. This threshold value may be determined in advance, or may be determined from the peak received light level (for example, 50%).

さらに、制御回路11は、検出エリアの左右端のそれぞれにおいて、検出エリア外から侵入してくる物体が存在するか否かを判断する。図6(A)は、検出エリアの右端外に物体(車両)が存在する例を示す図である。このように、検出エリア外であってもその近傍に物体が存在した場合、同図(B)に示すように、左右端にかけて受光レベルが上昇し、ピークに達しない(スキャン方向に対してプラスからマイナスに変化する箇所がない)分布を形成する。制御回路11は、このような受光レベルの分布を検出した場合、左右端のそれぞれにおいて、各検出領域の受光レベル、閾値以上となる検出領域の幅(走査方向の幅)、受光量の面積値(連続波形の積分値)の情報を割り込み情報として抽出する。   Further, the control circuit 11 determines whether or not there is an object entering from outside the detection area at each of the left and right ends of the detection area. FIG. 6A is a diagram illustrating an example in which an object (vehicle) exists outside the right end of the detection area. Thus, when an object is present in the vicinity even outside the detection area, the received light level rises to the left and right edges and does not reach the peak as shown in FIG. (There is no part that changes from negative to negative). When the control circuit 11 detects such a distribution of light reception levels, the light reception level of each detection region, the width of the detection region (width in the scanning direction) that is equal to or greater than the threshold value, and the area value of the amount of light received at each of the left and right ends. Information of (integral value of continuous waveform) is extracted as interrupt information.

また、上述したように、制御回路11は、レーザ光を出射してからその反射光を受光するまでの時間に基づいて、それぞれの検出領域での反射点(ターゲットという)について、自車との距離を測定する。図5(B)は、距離の分布の一例を示したものである。なお、このグラフの横軸はスキャン水平方向を表し、図5(A)で示した受光レベルのスキャン方向分布に対応する。図5(B)に示すように、この例においては、各検出領域において略同一の距離値が得られる。制御回路11は、各ターゲットの距離値、およびスキャン方向(レーザ照射方向)の位置に基づいて、これらをグループ化し、各ターゲットを同一の物体(または物体の候補)であると判断する。なお、本実施形態では、水平方向にのみスキャンする構成を示しているが、さらに鉛直方向にスキャンする場合、距離値、水平方向の検出領域、鉛直方向の検出領域、の3次元の値に基づいてグループ化を行うものとする。   Further, as described above, the control circuit 11 determines the reflection point (referred to as a target) in each detection region from the own vehicle based on the time from when the laser light is emitted until the reflected light is received. Measure distance. FIG. 5B shows an example of the distribution of distances. The horizontal axis of this graph represents the scan horizontal direction, and corresponds to the scan direction distribution of the received light level shown in FIG. As shown in FIG. 5B, in this example, approximately the same distance value is obtained in each detection region. The control circuit 11 groups these based on the distance value of each target and the position in the scanning direction (laser irradiation direction), and determines that each target is the same object (or object candidate). In this embodiment, a configuration in which scanning is performed only in the horizontal direction is shown. However, when scanning in the vertical direction is further performed, based on three-dimensional values of a distance value, a horizontal detection region, and a vertical detection region. Grouping.

制御回路11は、以上の様な処理を毎フレーム行うことで、物体の移動ベクトル(存在位置の変化)を算出し、この物体の幅、反射強度に基づいて、当該物体が先行車であるか否かを判定する。また、上記割り込み情報に基づいて検出エリア内に割り込む物体が存在するか否かを判定する。   The control circuit 11 calculates the movement vector (change in the existing position) of the object by performing the above processing every frame, and based on the width and reflection intensity of the object, whether the object is a preceding vehicle Determine whether or not. Further, it is determined based on the interrupt information whether there is an object to be interrupted in the detection area.

以下、制御回路11の具体的な処理につき、図7〜図13を参照して詳細に説明する。
図7は、制御回路11の全体処理フローを表す図である。
処理が開始されると、まずST1で、各検出領域に対する上述した測定動作(レーザ光の出射と受光、および受光レベルのデータ取得)を行う。ST2においては、全ての検出領域に対して測定動作が終了したか否か判断する。すなわち1フレーム分のデータを取得したか否かを判断する。全ての検出領域で測定動作が終了していればST3〜ST7の処理を順次実行し、全ての検出領域で測定動作が終了していなければST1に戻って次の検出領域について測定動作を繰り返す。
Hereinafter, specific processing of the control circuit 11 will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 7 is a diagram illustrating the overall processing flow of the control circuit 11.
When the process is started, first, in ST1, the above-described measurement operation (emission and reception of laser light and data acquisition of the received light level) is performed for each detection region. In ST2, it is determined whether or not the measurement operation has been completed for all detection regions. That is, it is determined whether or not data for one frame has been acquired. If the measurement operation has been completed in all the detection regions, the processes of ST3 to ST7 are sequentially executed. If the measurement operation has not been completed in all the detection regions, the process returns to ST1 and the measurement operation is repeated for the next detection region.

そしてST3では、各ターゲットのグループ化を行い、ターゲット集合としてまとめる。上述したように、制御回路11は、各ターゲットの距離値、およびスキャン方向の位置が近接する場合に、これらをグループ化する。ST4では、ST3でグループ化されたターゲットから、個々の物体、および割り込み情報を抽出(分離)を行う。物体の抽出では、中心位置(距離、および方向)や幅を算出する処理を実行する。なお、上記グループ化されたターゲットが無ければ、処理を簡略化するために、この物体抽出処理は実行しないようにしてもよい。また、検出エリアの全範囲についてこの物体抽出処理を実行するのではなく、グループ化したターゲットの範囲についてのみ、この物体抽出処理を実行するようにしてもよい。   In ST3, the targets are grouped and collected as a target set. As described above, when the distance value of each target and the position in the scan direction are close to each other, the control circuit 11 groups them. In ST4, individual objects and interrupt information are extracted (separated) from the targets grouped in ST3. In the extraction of the object, processing for calculating the center position (distance and direction) and width is executed. If there is no grouped target, this object extraction process may not be executed in order to simplify the process. In addition, this object extraction process may be executed only for the grouped target ranges instead of executing this object extraction process for the entire range of the detection area.

次にST5では、前回のフレームにおいてST4で抽出された物体のデータと、今回のフレームにおけるST4で抽出された物体のデータ、および割り込み情報のデータを比較し、これらを対応付ける処理を行う。例えば、前回の物体の位置を基準に所定の広がりを持つ位置範囲を設定し、この位置範囲内に今回の物体の位置が存在すると、同一物と判定するといった処理を実行する。   Next, in ST5, the data of the object extracted in ST4 in the previous frame, the data of the object extracted in ST4 in the current frame, and the data of interrupt information are compared, and a process of associating them is performed. For example, a position range having a predetermined spread is set with reference to the position of the previous object, and if the position of the current object is within this position range, a process of determining the same object is executed.

ST6では、前回のフレームにおけるST4で抽出された割り込み情報のデータと、今回のフレームにおけるST4で抽出された割り込み情報のデータとを比較し、対応付けることで割り込み可能性を算出する。割り込み可能性が高い情報については、物体であると確定する。詳細は図12を用いて後述する。   In ST6, the interrupt information data extracted in ST4 in the previous frame and the interrupt information data extracted in ST4 in the current frame are compared and correlated to calculate the interrupt possibility. Information that is highly likely to be interrupted is determined to be an object. Details will be described later with reference to FIG.

ST7では、検出した物体の認識処理を行い、上位システム(車速をコントロールする車両制御装置等)に通知する。ここで、物体の認識とは、検出した物体をST5で対応付けた結果、mフレーム(例えばm=5)継続して検出された場合に、この検出物体を物体であると確定する処理である。   In ST7, the detected object is recognized and notified to a host system (a vehicle control device or the like that controls the vehicle speed). Here, the recognition of the object is a process for determining that the detected object is an object when the detected object is continuously detected in ST5 and m frames (for example, m = 5) are continuously detected. .

以下、ST4の物体抽出、割り込み情報抽出処理、ST5の物体情報の対応付け処理、およびST6の割り込み情報の対応付け処理について詳細に説明する。
図8は、ST4の物体抽出、割り込み情報抽出処理を示すフローチャートである。まず、s11において、制御回路11は、各検出領域の受光レベルから検出エリアの受光レベル分布を算出する(図5(A)、図6(B)参照)。受光レベルの分布を作成した後、ピークの有無を判断する(s12)。例えば上述した連続波形を微分し、この微分値がプラスからマイナスに転じる頂点(微分値がゼロで極大となる点)をピークとすればよい。ピークが有れば、物体が存在するとして、その中心位置、幅を算出し、これを物体情報としてメモリ17に記録する(s13)。中心位置は、抽出したピークのデータに基づいて決定し、物体の幅は、閾値以上となる受光レベルのスキャン方向の幅から決定すればよい。
The object extraction, interrupt information extraction process in ST4, the object information association process in ST5, and the interrupt information association process in ST6 will be described in detail below.
FIG. 8 is a flowchart showing the object extraction / interrupt information extraction process of ST4. First, in s11, the control circuit 11 calculates the light reception level distribution of the detection area from the light reception level of each detection region (see FIGS. 5A and 6B). After creating the distribution of received light levels, the presence or absence of a peak is determined (s12). For example, the above-described continuous waveform is differentiated, and the peak at which the differential value changes from positive to negative (the point at which the differential value becomes zero and becomes maximum) may be taken as a peak. If there is a peak, the center position and width are calculated assuming that an object exists, and this is recorded in the memory 17 as object information (s13). The center position may be determined based on the extracted peak data, and the width of the object may be determined from the width in the scanning direction of the received light level that is equal to or greater than the threshold.

次に、検出エリア左右端で、その左右端にかけて受光レベルが上昇し、ピークに達しない分布(以下、片斜面分布という)が有るか否かを判断し、さらに各検出領域における距離値が略等しいか否かを判断して、検出エリアの近傍に物体が有るか否かを判断する(s14)。片斜面分布だけでは、道路側面におけるガードレール等である可能性が有るが、各検出領域における距離値を判断基準とすることで、割り込み物体を抽出することができる。   Next, at the left and right ends of the detection area, it is determined whether or not there is a distribution in which the light reception level increases toward the left and right ends and does not reach the peak (hereinafter referred to as a single slope distribution). It is determined whether or not they are equal, and it is determined whether or not there is an object in the vicinity of the detection area (s14). Although there is a possibility that it is a guard rail or the like on the side surface of the road only by the single slope distribution, an interrupted object can be extracted by using the distance value in each detection area as a criterion.

図9は、ガードレールにレーザ光が反射した場合の受光量レベルを示す図である。同図(A)に示すように、検出エリア右端にガードレールが存在し、道路形状が左カーブであった場合、検出エリア右端が最も自車に近いため、レーザ光の反射強度が強く、同図(B)に示すような片斜面分布を形成する。しかし、このような片斜面分布が存在したとしても、図10に示すように、割り込み物体とガードレールでは距離分布が異なる。同図(A)は、割り込み物体の距離分布を示し、同図(B)は、ガードレールの距離分布を示す。割り込み物体であれば各検出領域で検出されるターゲットは略同じ距離値を示すが、図9(A)のようなガードレールであれば検出エリア右端に向かって距離値が小さくなる。したがって制御回路11は、片斜面分布が存在し、かつ各検出領域における距離値が略等しい場合にこの物体を割り込み物体であると判断する。   FIG. 9 is a diagram showing the received light amount level when the laser beam is reflected on the guard rail. As shown in FIG. 4A, when a guard rail is present at the right end of the detection area and the road shape is a left curve, the right end of the detection area is closest to the vehicle, so the reflection intensity of the laser light is strong. A single slope distribution as shown in (B) is formed. However, even if such a single slope distribution exists, the distance distribution differs between the interrupting object and the guard rail as shown in FIG. FIG. 4A shows the distance distribution of the interrupting object, and FIG. 4B shows the distance distribution of the guard rail. In the case of an interrupting object, the target detected in each detection region shows substantially the same distance value, but in the case of a guardrail as shown in FIG. 9A, the distance value decreases toward the right end of the detection area. Therefore, the control circuit 11 determines that this object is an interrupted object when the single slope distribution exists and the distance values in the respective detection areas are substantially equal.

s14で片斜面分布が存在し、かつ各検出領域における距離値が略等しいと判断した場合、閾値以上となる検出領域数(すなわちスキャン方向の幅)、各検出領域の受光レベル、各領域の距離値、および片斜面分布の面積値を抽出し、これらを割り込み情報としてメモリ17に記録する(s15)。以上の処理を終えると図7の全体処理フローにリターンする。   If it is determined in s14 that a single slope distribution exists and the distance values in each detection area are substantially equal, the number of detection areas that are equal to or greater than the threshold (that is, the width in the scanning direction), the light reception level of each detection area, and the distance between each area The value and the area value of the single slope distribution are extracted and recorded as interrupt information in the memory 17 (s15). When the above process is completed, the process returns to the overall process flow of FIG.

図11は、ST5の物体情報の対応付け処理を示すフローチャートである。s21では、今回のフレームで抽出した各物体、および割り込み情報を過去のフレームの物体情報と比較する。その結果、まずs22において、今回のフレームで抽出した物体情報に対応する過去の物体情報が有るか否かを判断する。例えば、前回のフレームでの物体位置を基準に所定の広がりを持つ位置範囲を設定し、この位置範囲内に今回のフレームの物体位置が存在するか否かを判断すればよい。   FIG. 11 is a flowchart showing the object information association process of ST5. In s21, each object extracted in the current frame and the interrupt information are compared with the object information of the past frame. As a result, first, in s22, it is determined whether there is past object information corresponding to the object information extracted in the current frame. For example, a position range having a predetermined spread may be set based on the object position in the previous frame, and it may be determined whether or not the object position of the current frame exists within this position range.

対応する過去の物体情報が有ると判断した場合、これらを対応付け、この物体が存在すると判定されたフレーム数をカウントする(s23)。このフレーム数がST7の処理で物体の確定処理に用いられる。   If it is determined that there is corresponding past object information, these are associated, and the number of frames determined to be present is counted (s23). This number of frames is used for the object determination process in the process of ST7.

図12は、ST6の割り込み情報の対応付け処理を示すフローチャートである。s31では、今回のフレームで抽出した各物体、および割り込み情報を過去のフレームの割り込み情報(以下、過去割り込み情報と言う)と比較する。その結果、まずs32において、今回のフレームで抽出した割り込み情報に対応する過去割り込み情報が有るか否かを判断する。例えば、各領域における距離値が略同一であれば対応付けるといった処理を実行する。   FIG. 12 is a flowchart showing the interrupt information association process in ST6. In s31, each object extracted in the current frame and the interrupt information are compared with interrupt information of a past frame (hereinafter referred to as past interrupt information). As a result, first, in s32, it is determined whether there is past interrupt information corresponding to the interrupt information extracted in the current frame. For example, if the distance value in each region is substantially the same, a process of associating is executed.

対応する割り込み情報が有ると判断した場合は、割り込み可能性を算出する(s33)。この割り込み可能性は、検出エリア左右端で検出した片斜面分布が物体である可能性を表すものである。割り込み可能性が高いほど物体が検出エリア外から侵入してくる可能性が高いと判断することができる。割り込み可能性は以下のような数式で表される。
割り込み可能性=前回の値+Ka*ΔD+Kb*ΔE+Kc*ΔF
ここで、Ka、Kb、およびKcは、各項の重み付け係数である。ΔDは、受光レベルの変化量であり、検出エリア端における今回の割り込み情報の受光レベルから過去割り込み情報の受光レベルを減算した値である。ΔEは、検出領域幅の変化量であり、今回の割り込み情報の検出領域幅から過去割り込み情報の検出領域幅を減算した値である。ΔFは、面積値の変化量であり、今回の割り込み情報の面積値から過去割り込み情報の面積値を減算した値である。なお、割り込み可能性の初期値(前回の値が無い場合)は、割り込み情報が過去の物体情報と対応付けてられていなければゼロとなる。過去の物体と対応付けられていた場合、すなわちピーク消失直後に新規検出した割り込み情報の場合は後述する。
If it is determined that there is corresponding interrupt information, the possibility of interrupt is calculated (s33). This interruption possibility represents the possibility that the single slope distribution detected at the left and right ends of the detection area is an object. It can be determined that the higher the possibility of interruption, the higher the possibility that an object will enter from outside the detection area. The interrupt possibility is expressed by the following formula.
Interruptability = previous value + Ka * ΔD + Kb * ΔE + Kc * ΔF
Here, Ka, Kb, and Kc are weighting coefficients for each term. ΔD is the amount of change in the received light level, which is a value obtained by subtracting the received light level of the past interrupt information from the received light level of the current interrupt information at the detection area end. ΔE is a change amount of the detection area width, and is a value obtained by subtracting the detection area width of the past interrupt information from the detection area width of the current interrupt information. ΔF is a change amount of the area value, which is a value obtained by subtracting the area value of the past interrupt information from the area value of the interrupt information of this time. Note that the initial value of the interrupt possibility (when there is no previous value) is zero if the interrupt information is not associated with past object information. The case where it is associated with a past object, that is, the interrupt information newly detected immediately after the disappearance of the peak will be described later.

次に、制御回路11は、この割り込み可能性が所定値以上となったか否かを判断する(s34)。所定値以上となっていればこの割り込み情報が物体であると判定する(s35)。物体の存在方向は、検出エリア端部とすればよい。この場合、ST7の物体確定処理を行わずに、即座に物体であると確定して、上位システムへ通知してもよいし、ST7でmフレーム継続した場合に物体であると確定して上位システムへ通知するようにしてもよい。また、後述するように、この物体に割り込みフラグを割り当て、ST7でmフレームよりも少ないnフレーム(n<m)継続した場合に物体であると確定して上位システムへ通知するようにしてもよい。   Next, the control circuit 11 determines whether or not this interrupt possibility has become a predetermined value or more (s34). If it is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that the interrupt information is an object (s35). The presence direction of the object may be the end of the detection area. In this case, the object determination process of ST7 may be performed immediately and the object may be immediately determined and notified to the host system, or the object may be determined to be the object when the frame continues in ST7. May be notified. Further, as will be described later, an interrupt flag may be assigned to this object, and if it is continued for n frames (n <m) fewer than m frames in ST7, it is determined that the object is an object and notified to the host system. .

次に、制御回路11は、新規検出物体(ピークを検出したが、ST5で過去の物体と対応付けできなかった物体)に対応する過去割り込み情報が有るか否かを判断する(s36)。この場合、物体の各領域における距離値と過去割り込み情報の各領域における距離値が略同一であれば対応付けるといった処理を実行する。対応する割り込み情報が有ると判断した場合は、この検出物体について割り込みフラグを割り当て、ST7で物体と確定するフレーム数を、mフレームよりも少ないnフレーム(n<m、例えばn=1)とする。   Next, the control circuit 11 determines whether there is past interrupt information corresponding to a newly detected object (an object that has detected a peak but could not be associated with a past object in ST5) (s36). In this case, if the distance value in each area of the object and the distance value in each area of the past interrupt information are substantially the same, a process of associating is executed. If it is determined that there is corresponding interrupt information, an interrupt flag is assigned to this detected object, and the number of frames determined to be an object in ST7 is set to n frames (n <m, for example, n = 1) smaller than m frames. .

次に、制御回路11は、今回の割り込み情報に対応する過去の物体情報が有るか否かを判断する(s38)。この場合、割り込み情報の各領域における距離値と過去の物体情報の各領域における距離値が略同一であれば、これらを対応付けるといった処理を実行する。割り込み情報が過去の物体情報と対応付けられた場合、この割り込み情報は、検出エリア内から検出エリア外に出た物体であると判定し、過去の物体情報を保持しながら、その物体情報に基づいて検出エリア外に出た物体の位置を推定する(s39)。検出エリア外に出た物体の位置は、過去の物体情報、および割り込み情報から推測される物体の位置である。なお、過去の物体情報から検出エリア外に出た物体の幅を推定するようにしてもよい。物体の位置の推測手法は、どのようなものであってもよいが、例えば次のようにして行う。   Next, the control circuit 11 determines whether there is past object information corresponding to the current interrupt information (s38). In this case, if the distance value in each area of the interrupt information and the distance value in each area of the past object information are substantially the same, a process of associating these is executed. When the interrupt information is associated with past object information, the interrupt information is determined to be an object that has moved out of the detection area from the detection area, and based on the object information while retaining the past object information. Then, the position of the object that has moved out of the detection area is estimated (s39). The position of the object that has moved out of the detection area is the position of the object estimated from past object information and interrupt information. Note that the width of an object that has moved out of the detection area may be estimated from past object information. Any method for estimating the position of the object may be used. For example, the object position is estimated as follows.

まず、割り込み可能性を基に、検出エリア端からの角度を推定する。図13(A)は、検出エリア端からの角度と割り込み可能性を示す図である。同図(A)に示すグラフの横軸は検出エリア端からの角度を示し、縦軸は割り込み可能性をピーク消失直後の割り込み可能性で除算した値を示す。ピーク消失直後の割り込み可能性とは、新規に割り込み情報を抽出し、これが過去の物体情報と対応付けられた場合の、割り込み可能性の初期値を表す。ピーク消失直後の割り込み可能性は、以下の数式で表される。
ピーク消失直後の割り込み可能性=Ka*ΔG+Kb*ΔH+Kc*ΔI
ここでKa、Kb、およびKcは、各項の重み付け係数である。ΔGは、新規に抽出した割り込み情報の受光レベルであり、検出エリア端部での受光レベルの値である。ΔEは、検出領域幅である。ΔFは、面積値である。物体が検出エリア外に移動して受光レベルの分布からピークを消失した場合、新規に割り込み情報を抽出するが、割り込み可能性を初期値を上記のように設定することで、検出エリア端から離れるにしたがって割り込み可能性が小さくなる。これにより、物体の検出エリア端からの角度を推定する。物体の距離については、対応付けられている過去の物体情報の距離から推定する。また、今回抽出した割り込み情報の物体の距離値から推定してもよい。検出エリア端からの角度と距離値により検出エリア外に出た物体の位置を推測する。また、検出エリア外に出た物体の幅は、過去の物体情報の幅を用いればよい。
First, the angle from the edge of the detection area is estimated based on the possibility of interruption. FIG. 13A is a diagram showing the angle from the detection area edge and the possibility of interruption. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5A indicates the angle from the detection area end, and the vertical axis indicates the value obtained by dividing the interrupt possibility by the interrupt possibility immediately after the peak disappearance. The interrupt possibility immediately after the peak disappearance represents an initial value of interrupt possibility when new interrupt information is extracted and associated with past object information. The possibility of interruption immediately after the peak disappearance is expressed by the following formula.
Interruptability immediately after peak disappearance = Ka * ΔG + Kb * ΔH + Kc * ΔI
Here, Ka, Kb, and Kc are weighting coefficients for each term. ΔG is the light reception level of the newly extracted interrupt information, and is the value of the light reception level at the end of the detection area. ΔE is the detection area width. ΔF is an area value. When the object moves out of the detection area and the peak disappears from the distribution of the received light level, new interrupt information is extracted, but by setting the initial value of the interrupt possibility as described above, it moves away from the end of the detection area. As a result, the possibility of interruption decreases. Thereby, the angle from the detection area end of the object is estimated. About the distance of an object, it estimates from the distance of the past object information matched. Alternatively, it may be estimated from the distance value of the object of the interrupt information extracted this time. The position of the object that has moved out of the detection area is estimated from the angle and distance value from the end of the detection area. The width of the object that has moved out of the detection area may be the width of the past object information.

また、検出エリアよりも広い撮影視野をもつカメラ(望ましくは高ダイナミックレンジを有するCMOSセンサ)を用いて自車前方を撮影し、この画像を用いて物体の位置を計測するようにしてもよい。このセンサにより計測される物体の位置を検出エリア外に出た物体情報として用いればよい。   Alternatively, the front of the vehicle may be photographed using a camera (preferably a CMOS sensor having a high dynamic range) having a field of view wider than the detection area, and the position of the object may be measured using this image. What is necessary is just to use the position of the object measured by this sensor as the object information which went out of the detection area.

図12において、最後に、不要となった割り込み情報、物体情報をメモリから削除する(s40)。例えば、そのフレームにおいて、対応付けされる物体情報、および割り込み情報が無かった情報を削除する。これらの処理を終えると、図7の全体処理にリターンする。   In FIG. 12, finally, interrupt information and object information that are no longer necessary are deleted from the memory (s40). For example, the object information associated with the frame and the information for which there was no interrupt information are deleted. When these processes are completed, the process returns to the overall process of FIG.

図7のST7において、検出した物体の認識処理を行い、上位システムに通知する。ここで、検出した物体をs23でのカウント数を用い、mフレーム継続して検出された場合に、この検出物体を物体であると確定し、上位システムに通知する。また、s35、またはs37で割り込みフラグが割り当てられていた場合は、nフレーム継続して検出されていた場合に、この検出物体を物体であると確定し、上位システムに通知する。   In ST7 of FIG. 7, the detected object is recognized and notified to the host system. Here, when the detected object is detected continuously for m frames using the count number in s23, this detected object is determined to be an object and notified to the host system. If the interrupt flag is assigned in s35 or s37, when the detection is continued for n frames, the detected object is determined to be an object and notified to the host system.

以上のようにして、本実施形態のレーザレーダ装置は、割り込み情報、割り込み可能性を用いることで、検出エリア外から検出エリア内に侵入してくる障害物などを早期に検出することができる。また、割り込み情報を過去に検出していた物体と対応付けることで、検出エリア外に外れた物体についてその存在位置を推定し続けることができる。   As described above, the laser radar apparatus according to the present embodiment can detect an obstacle entering the detection area from the outside of the detection area at an early stage by using the interrupt information and the interrupt possibility. In addition, by associating the interrupt information with an object that has been detected in the past, it is possible to continue estimating the existence position of the object that is outside the detection area.

なお、本実施形態においてはレーザレーダ装置について説明したが、本発明の構成は、ミリ波レーダなど、他のレーダ装置に用いることも可能である。   Although the laser radar apparatus has been described in the present embodiment, the configuration of the present invention can also be used for other radar apparatuses such as a millimeter wave radar.

本発明の実施形態であるレーザレーダ装置のブロック図The block diagram of the laser radar apparatus which is embodiment of this invention レーザレーダ装置の車載搭載例と検出エリアを示す図Diagram showing an example of on-board mounting of a laser radar device and detection area スキャナの投光レンズと受光レンズを支持する部分の構成を示す図The figure which shows the structure of the part which supports the light projection lens and light reception lens of a scanner. スキャナによって駆動された投光レンズと受光レンズの光路を示す図The figure which shows the optical path of the light projection lens and light reception lens which were driven by the scanner 受光レベルと距離値の分布を示す図Diagram showing the distribution of received light level and distance value 検出エリア右端の検出エリア外近傍に物体が存在する例を示す図The figure which shows the example where the object exists in the detection area right neighborhood outside the detection area 全体処理の手順を示すフローチャートFlow chart showing the procedure of overall processing 物体抽出、割り込み情報抽出処理の具体的な手順を示すフローチャートFlow chart showing specific procedures for object extraction and interrupt information extraction processing ガードレールにレーザ光が反射した場合の受光量レベルを示す図The figure which shows the light reception level when the laser beam is reflected on the guard rail 割り込み物体とガードレールの距離分布を示す図Diagram showing distance distribution between interrupting object and guardrail 割り込み情報の対応付け処理の具体的な手順を示すフローチャートFlow chart showing specific procedure of interrupt information association processing 割り込み情報の対応付け処理を示すフローチャートFlow chart showing interrupt information association processing 検出エリア端からの角度と割り込み可能性を示す図Diagram showing angle from detection area edge and interrupt possibility

Claims (4)

電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記電磁波の照射方向からの反射波を受波する電磁波受波部と、
前記電磁波照射部の電磁波照射方向、および前記電磁波受波部の受波方向を所定の検出エリアの範囲で揺動させるスキャン部と、
前記揺動による角度刻みの照射方向毎に、前記電磁波照射部に電磁波を照射させてその反射波を前記電磁波受波部に受波させ、この反射波の受波強度の時間軸上でのピークに基づいて当該照射方向における反射点の距離を測定する制御部と、
を備えたレーダ装置であって、
前記制御部は、隣接する複数の照射方向のそれぞれに、略同一距離の反射点が存在するとき、反射点の受波強度が最大となる方向、およびその距離に物体が存在すると判定する判定処理、
前記検出エリアの端部の複数の照射方向のそれぞれに、略同一距離の反射点が存在し、かつその反射点の受波強度が前記検出エリアの端部に向けて上昇しているとき、前記検出エリアの外に物体が存在すると推定する推定処理を実行するレーダ装置。
An electromagnetic wave irradiation unit for irradiating electromagnetic waves;
An electromagnetic wave receiving unit for receiving a reflected wave from the irradiation direction of the electromagnetic wave;
A scanning unit that swings the electromagnetic wave irradiation direction of the electromagnetic wave irradiation unit and the reception direction of the electromagnetic wave reception unit within a range of a predetermined detection area;
For each irradiation direction of the angular increments due to the oscillation, the electromagnetic wave irradiation unit is irradiated with electromagnetic waves and the reflected waves are received by the electromagnetic wave reception unit, and the peak of the reflected wave on the time axis is received. A control unit for measuring the distance of the reflection point in the irradiation direction based on
A radar apparatus comprising:
The control unit determines, when there is a reflection point of approximately the same distance in each of a plurality of adjacent irradiation directions, a direction in which the received intensity of the reflection point is maximum, and that an object exists at the distance. ,
When each of a plurality of irradiation directions at the end of the detection area has a reflection point of substantially the same distance, and the received wave intensity at the reflection point increases toward the end of the detection area, A radar apparatus that executes an estimation process for estimating that an object exists outside a detection area.
前記制御部は、前記判定処理で、略同方向、および同距離に複数回物体が存在すると判定されたとき、この判定処理の方向、および距離に物体が存在すると確定する確定処理を実行し、
前記推定処理で物体が存在すると推定された後、前記判定処理で、前記推定処理の反射点と略同一の距離で物体が存在すると前記確定処理の判定回数よりも少ない回数で判定されたとき、この判定処理の方向、および距離に物体が存在すると確定する請求項1に記載のレーダ装置。
When it is determined in the determination process that an object is present a plurality of times in substantially the same direction and the same distance, the control unit executes a determination process for determining that an object exists in the direction and distance of the determination process,
After it is estimated that the object is present in the estimation process, and in the determination process, it is determined that the object exists at substantially the same distance as the reflection point of the estimation process, and the number of determinations is less than the determination number of the determination process. The radar apparatus according to claim 1, wherein it is determined that an object exists in the direction and distance of the determination process.
前記制御部は、前記推定処理における各反射点の距離が、過去の推定処理の反射点と略同一の距離である場合、
所定強度以上の反射点が存在する走査方向の幅、およびその幅における各反射点の受波強度の積算値と、過去の推定処理における所定強度以上の反射点が存在する走査方向の幅、およびその幅における各反射点の受波強度の積算値と、を比較して推定した物体の割り込み可能性を算出し、
前記割り込み可能性が所定値以上となった場合に、前記検出エリアの端部の近傍に物体が存在すると判定する請求項1、または請求項2に記載のレーダ装置。
When the distance between each reflection point in the estimation process is substantially the same as the reflection point in the past estimation process,
The width in the scanning direction where there is a reflection point above a predetermined intensity, the integrated value of the received wave intensity at each reflection point in that width, the width in the scanning direction where there is a reflection point above the predetermined intensity in the past estimation process, and Calculate the possibility of interruption of the object estimated by comparing the integrated value of the received intensity of each reflection point in that width,
The radar apparatus according to claim 1, wherein when the interrupt possibility becomes equal to or greater than a predetermined value, it is determined that an object is present in the vicinity of an end of the detection area.
前記制御部は、前記推定処理における反射点の距離が、過去の判定処理で判定した物体の距離と略同一の距離である場合、
前記推定処理で推定した物体の存在位置を、過去の判定処理で判定した物体の位置に基づいて推定する請求項1、請求項2、または請求項3に記載のレーダ装置。
When the distance of the reflection point in the estimation process is substantially the same as the distance of the object determined in the past determination process,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the presence position of the object estimated in the estimation process is estimated based on the position of the object determined in the past determination process.
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