JP2011163977A

JP2011163977A - 距離測定装置

Info

Publication number: JP2011163977A
Application number: JP2010027911A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Takahashi; 典宏高橋; Hiroshi Nakamura; 弘中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】測距対象物の誤認識を防止することができる距離測定装置を提供する。
【解決手段】距離測定装置１０は、垂直方向に隣接する計測点までの水平方向の距離差Ｄが閾値Ｌより小さい場合に、所定の高さを有する測距対象物が存在すると判定する距離測定装置において、計測点までの水平方向の距離差Ｄが大きくなるほど閾値Ｌを大きく設定する設定部２を備える。この距離測定装置１０は、計測点までの水平方向の距離差Ｄが大きくなるほど閾値Ｌを大きく設定する。これにより、この閾値Ｌが、所望の測距対象物に関する第一測距値と第二測距値の差Ｄより小さくなることがなくなるため、所望の測距対象物であっても一定閾値のために測距対象として判定されず誤認識してしまうことを防止することが可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直方向に隣接する計測点までの水平方向の距離差が閾値より小さい場合に、所定の高さを有する測距対象物が存在すると判定する距離測定装置に関する。

従来、測距対象領域に対して測距を行い、不要な対象物は除外して所望の対象物までの測距値を得る車載用距離計測装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、測距手段により計測された第一対象物の測距値と第１対象物に隣接する第二対象物の測距値との差分が閾値よりも小さいときに、所望の測距対象物であると判定する車載用距離計測装置が開示されている。

特開平７−７１９１６号公報

上記の特許文献１に記載の発明では、図１に示されるように、測距対象物Ｂに対して水平方向（ｄ１，ｄ２方向）に測距しているため、測距値ｄ１と測距値ｄ２が等しくなる。しかしながら、近年では広範囲計測を行うために、光源ＬＳからの光のうち一部の光は、測距対象物Ｂに対して斜め（Ｄ１，Ｄ２方向）に照射される。このため、光源ＬＳと測距対象物Ｂとの距離が長くなるほど、一つの測距対象物Ｂに関する第一測距値Ｄ１と第二測距値Ｄ２の差が大きくなる。これにも関わらず、所望の測距対象物であるか否かを判定するのに用いられる上記の閾値は一定であった。

より詳しくは、図２に示されるように、光源ＬＳからの光のうち一部の光ＬＢ１，ＬＢ２は、光軸から角度Θだけ傾いた測距対象物Ｂ１，Ｂ２に対して斜め（ＬＢ１，ＬＢ２方向）に照射される。このため、光源ＬＳと測距対象物との距離がＬ１からＬ２へと長くなるほど、一つの測距対象物に関する第一測距値と第二測距値の差がＩ１からＩ２へと大きくなる。これにも関わらず、所望の測距対象物であるか否かを判定するのに用いられる上記の閾値は一定であった。この結果、この閾値が、所望の測距対象物に関する第一測距値と第二測距値の差より小さくなることがあるため、所望の測距対象物であっても測距対象として判定されず誤認識してしまうことがあった。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、測距対象物の誤認識を防止することができる距離測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る距離測定装置は、垂直方向に隣接する計測点までの水平方向の距離差が閾値より小さい場合に、所定の高さを有する測距対象物が存在すると判定する距離測定装置において、計測点までの水平方向の距離差が大きくなるほど閾値を大きく設定する設定手段を備えることを特徴とする。

この距離測定装置は、計測点までの水平方向の距離差が大きくなるほど閾値を大きく設定する。これにより、この閾値が、所望の測距対象物に関する第一測距値と第二測距値の差より小さくなることがなくなるため、所望の測距対象物であっても一定閾値のために測距対象として判定されず誤認識してしまうことを防止することが可能になる。

本発明によれば、測距対象物の誤認識を防止することができる距離測定装置を提供することができる。

測距差が生じる原理を説明するための説明図である。測距差が生じる原理を説明するための説明図である。距離測定装置の構成概略を説明するための構成概略図である。閾値の設定方法の詳細を説明するための説明図である。閾値の設定方法の詳細を説明するための説明図である。距離測定装置で実行される測距対象物の存在判定処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（１）距離測定装置の構成
まず、本実施形態である距離測定装置の構成について、図３を用いて説明する。図３は、距離測定装置１０の構成概略を説明するための構成概略図である。距離測定装置１０は、複数レイヤを用いたレーザレーダによる測距を行う装置であって、例えば自動車等の移動体車両（以下、自車両）に搭載され、自車両からの距離を測定する対象となる測距対象物（例えば他車両や歩行者）の存在を三次元の計測領域中からより正しく認識して、この測距対象物までの距離を測定する装置である。距離測定装置１０は、垂直方向（重力方向）に隣接する計測点までの水平方向の距離差が閾値より小さい場合に、所定の高さを有する測距対象物が存在すると判定する。

距離測定装置１０による機能は、例えば、自車両の内部に搭載された電子制御装置であるＥＣＵにより実現される。ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（RandomAccess Memory）などからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするユニットである。

図３に示されるように、距離測定装置１０は、測距部１（測距手段）、設定部２（設定手段）、及び判定部３（判定手段）を備えている。

測距部１は、自車両の前方部分及び後方部分の少なくとも一方の部分に設けられて、自車両の進行方向前方の任意の計測点に対して距離を測定するセンサ部分である。測距部１は、自車両の進行方向前方に向けてレーザー光等のレーザー波を光源から放射し、任意の計測点からの反射波を受信することでＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）技術による点列の取得を行って、この計測点までの距離及び反射角度を検出する。

設定部２は、測距部１により検出された光源から計測点までの水平方向の距離差が大きくなるほど上記の閾値が大きくなるよう、計測点の位置に応じた閾値を演算して（即ち、動的閾値を算出して）設定する演算部分である。設定部２による閾値の設定方法の詳細については後述する。

判定部３は、測距部１により検出された計測点に関するデータと、設定部２により設定された上記の閾値に関するデータとを用いて、垂直方向（重力方向）に隣接する計測点までの水平方向の距離差がこの設定された上記の閾値より小さい場合に、所定の高さを有する測距対象物が存在すると判定する演算部分である。

（２）設定部による閾値の設定方法の詳細
引き続き、設定部２による閾値の設定方法の詳細について、図４を用いて説明する。図４は、設定部２による閾値の設定方法の詳細を説明するための説明図である。図４に示されるように、測距部１が、水平地面Ｇからの高さＨの位置に設けられた光源ＬＳからレーザー波ＬＢを放射させる。例えば、レーザー波ＬＢの層としての第一レイヤが放射されると、水平地面Ｇ上の計測点Ｑ１，Ｑ２からの反射波が受信されることによって計測点Ｑ１，Ｑ２までの距離及び反射角度が検知される。また、レーザー波ＬＢの層としての第二レイヤが放射されると、水平地面Ｇ上の計測点Ｑ３，Ｑ４からの反射波が受信されることによって計測点Ｑ３，Ｑ４までの距離及び反射角度が検知される。

同様に、レーザー波ＬＢの層としての第三レイヤが放射されると、水平地面Ｇ上の計測点Ｑ４及び他車両Ｃにおける第一部分Ｑ５からの反射波が受信されることによって計測点Ｑ４，Ｑ５までの距離及び反射角度が検知される。また、レーザー波ＬＢの層としての第四レイヤが放射されると、他車両Ｃにおける第一部分Ｑ５及び他車両Ｃにおける第二部分Ｑ６からの反射波が受信されることによって計測点Ｑ５，Ｑ６までの距離及び反射角度が検知される。

ここで、設定部２が、測距部１により検出された光源ＬＳから計測点までの水平方向の距離差が大きくなるほど上記の閾値が大きくなるよう、計測点の位置に応じた動的な閾値を算出して設定する。より詳しくは、計測点Ｑ１，Ｑ２のそれぞれまでの水平方向の距離差Ｄ１よりも、計測点Ｑ３，Ｑ４のそれぞれまでの水平方向の距離差Ｄ２の方が大きいため、レーザー波ＬＢの層としての第一レイヤに関する閾値Ｌ１よりも、レーザー波ＬＢの層としての第二レイヤに関する閾値Ｌ２の方が大きく設定される。

同様に、設定部２が、レーザー波ＬＢの層としての第二レイヤに関する閾値Ｌ２よりも、レーザー波ＬＢの層としての第三レイヤに関する閾値Ｌ３の方が大きくなるよう、閾値を算出して設定する。また、設定部２が、レーザー波ＬＢの層としての第三レイヤに関する閾値Ｌ３よりも、レーザー波ＬＢの層としての第四レイヤに関する閾値Ｌ４（図示省略）の方が大きくなるよう、閾値を算出して設定する。

次に、判定部３が、測距部１により検出された計測点に関するデータと、設定部２により設定された上記の閾値に関するデータとを用いて、垂直方向（重力方向）に隣接する計測点Ｑ４，Ｑ５までの水平方向の距離差がこの設定された上記の閾値Ｌ３より小さいため、所定の高さを有する測距対象物としての他車両Ｃが存在すると判定する。同様に、判定部３が、垂直方向（重力方向）に隣接する計測点Ｑ５，Ｑ６までの水平方向の距離差がこの設定された上記の閾値Ｌ４（図示省略）より小さいため、所定の高さを有する測距対象物としての他車両Ｃが存在すると判定する。

なお、設定部２は、上記の閾値Ｌを以下の数式（１）を用いて演算して設定する。ここで、図５に示されるように、Ｄは測距部１により検出された隣接する上記の第一測距値と第二測距値の差（即ち、計測点間の水平方向の直線距離）であり、Θ_１は水平地面Ｇとレーザー波ＬＢの層としての第二レイヤＬＢ_２とがなす角度であり、ρは第二レイヤＬＢ_２の法線と水平地面Ｇとがなす角度である。

ただし、上記の数式におけるＤは、設定部２が以下の数式（２）を用いて演算して求める。ここで、Ｈは水平地面Ｇからの垂直方向（重力方向）の高さであり、Θ_２は水平地面Ｇとレーザー波ＬＢの層としての第一レイヤＬＢ_１とがなす角度である。

（３）距離測定装置における測距対象物の存在判定処理の流れ
次に、距離測定装置１０で実行される測距対象物の存在判定処理の流れ（存在判定方法）について、図６を用いて説明する。図６は、距離測定装置１０で実行される測距対象物の存在判定処理の流れを示すフローチャートである。図６のフローチャートに示される処理は、主として上記したＥＣＵによって行われるものであり、距離測定装置１０の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、測距部１が、自車両の進行方向前方に対するＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）技術による点列の取得を行って、計測点までの距離及び反射角度を検出する（ステップＳ０１）。そして、測距部１が、隣接レイヤのそれぞれ（例えば第一レイヤ）から検出された同方向（同方位）の計測点のそれぞれ（例えば、Ｑ１，Ｑ２）を抽出する（ステップＳ０２）。

次に、設定部２が、上記の数式（２）を用いて、測距部１により検出された計測点のうち隣接する計測点の水平方向の直線距離Ｄ（距離差）を算出する（ステップＳ０３）。

また、上記のステップＳ０３の処理と同時並行して、又はステップＳ０３の処理が完了すると、設定部２が、上記のステップＳ０３で算出された水平直線距離Ｄが大きくなるほど上記の閾値Ｌが大きくなるよう、閾値Ｌを算出して（即ち、動的閾値を演算して）設定する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、設定部２が、上記のステップＳ０３で算出された水平直線距離Ｄと、上記の数式（１）と、測距部１から放射されたレーザー波の各レーザー波レイヤの垂直方向（即ち、重力方向に対する）照射角（上記のΘ_１，ρ）と、光源ＬＳの水平地面Ｇからの垂直方向（即ち、重力方向に対する）高さ（上記のＨ）とに基づいて、計測位置に応じた上記の閾値Ｌを算出する。

上記のステップＳ０３及びステップＳ０４の両方の処理が完了すると、上記のステップＳ０３で算出された水平直線距離Ｄが、上記のステップＳ０３で算出された閾値Ｌより小さいか否かを、判定部３が判定する（ステップＳ０５）。水平直線距離Ｄが上記の閾値Ｌより小さい場合、後述のステップＳ０６に移行する。一方、水平直線距離Ｄが上記の閾値Ｌ以上である場合、後述のステップＳ０７に移行する。

ステップＳ０６では、判定部３が、（反射点としての計測点が検出された）所定の高さを有する垂直物としての測距対象物（例えば他車両Ｃ）が存在すると判定する。そして、距離測定装置１０が一連の処理を終了する。

ステップＳ０７では、判定部３が、（反射点としての計測点が検出された）所定の高さを有しない水平物としての測距対象物（例えば道路標示）が存在すると判定する。そして、距離測定装置１０が一連の処理を終了する。

（４）距離測定装置による作用及び効果
図４に示されるように、距離測定装置１０は、計測点までの水平方向の距離差Ｄが大きくなるほど閾値Ｌを大きく設定する。これにより、この閾値Ｌが、所望の測距対象物（例えば他車両Ｃ）に関する第一測距値と第二測距値の差（例えば計測点Ｑ４と計測点Ｑ５との間の水平方向の距離差）より小さくなることがなくなるため、自車両から比較的遠い場所に位置する所望の測距対象物であっても一定閾値のために（所定の高さを有する）測距対象として判定されず誤認識してしまうことを防止し、広範囲の計測点において（計測点の位置によらず）測距対象を正しく検知することが可能になる。

（５）変形例
上記の実施例では、測距部１がレーザー波を放射し反射波を受信することにより測距処理を行う構成としているが、測距処理が可能であれば放射される媒体は特に限定されず、例えば超音波を放射し反射波を受信することにより測距処理を行う構成としてもよい。

１…測距部、２…設定部、３…判定部、１０…距離測定装置、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２…測距対象物、Ｃ…他車両、Ｄ…水平直線距離、Ｇ…水平地面、ＬＢ…レーザー波、ＬＢ_１，ＬＢ_２…レイヤ、ＬＳ…光源、Ｑ１〜Ｑ６…計測点。

Claims

垂直方向に隣接する計測点までの水平方向の距離差が閾値より小さい場合に、所定の高さを有する測距対象物が存在すると判定する距離測定装置において、
前記計測点までの水平方向の距離差が大きくなるほど前記閾値を大きく設定する設定手段を備えることを特徴とする距離測定装置。