JP2014025708A - 目標物検出装置及び目標物表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】移動体に搭載される目標物検出装置であって、レーザ光源及び出射角変更手段を有するレーザ出射手段と、レーザ検出手段と、位置情報取得手段と、移動情報取得手段と、制御手段とを少なくとも備え、
前記制御手段は、前記目標物と前記移動体との位置関係を特定し、前記レーザ出射手段が前記目標物を検出可能に照射するレーザ光の出射角の範囲を算出し、該出射角の範囲で前記出射角変更手段を制御し、
前記レーザ出射手段が出射角度θでレーザ光を出射したとき、前記レーザ検出手段が前記目標物からの反射光を受信した場合には前記出射角度θを維持し、前記レーザ検出手段が前記目標物からの反射光を受信しなかった場合には、前記出射角度θを変更する目標物検出装置。
【選択図】図1
Description
前記目標物検出装置は、移動体に搭載される目標物検出装置であって、図8に示すように、レーザ光源15及び出射角変更手段16を有し、目標物に向けてレーザ光を照射するレーザ出射手段14と、レーザ出射手段14から出射されたレーザ光の反射光を受信するレーザ検出手段17と、GPS受信機が受信したGPS信号から前記目標物と前記移動体の位置を取得する位置情報取得手段19と、前記移動体の回転角速度及び走行速度から前記移動体の移動方向及び移動量を取得する移動情報取得手段20と、制御手段18とを少なくとも備える。
前記移動体としては、例えば、自動車などの交通車両が挙げられる。
移動情報取得手段20としては、例えば、速度センサ、陀角センサ、ジャイロセンサ等の車載センサが挙げられる。
まず、目標物の設定を行うことにより処理が開始される。目標物の設定は、例えば、図8に示す設定入力手段31により行うことができる。設定入力手段31としては、端末インターフェースが挙げられ、表示装置30等に一体に構成されたタッチパネル、スイッチ、及びボタン等が挙げられる。
図4(A)に示すように、移動体11の目標物検出手段11が目標物12を検出可能な出射角はθminからθmaxの範囲である。この範囲で出射角度θを設定し、出射角変更手段16を制御し、該出射角度θでレーザ出射手段14が目標物12に向けてレーザ光を出射する(S104)。
図3(A)は、目標物12からの反射光を受信した状態を示す図であり、目標物12が検出されたことを示している。図3(B)は障害物13により目標物12への照射が遮られ、障害物13からの反射光を受信した状態を示している。
目標物検出装置11は、レーザ出射手段14から出射されたレーザ光が、反射光としてレーザ出射手段17に受信されるまでの反射光検出時間を取得する反射光検出時間取得手段23と、目標物12と移動体11との位置関係から前記反射光検出時間の予測値tを算出する反射光検出時間取得手段22とを備える。
反射光検出時間取得手段23により取得された反射光検出時間が、前記予測値tと略同一である場合には、レーザ出射手段17が目標物12からの反射光を受信したと判断し、前記予測値tと異なる場合には、レーザ出射手段17が目標物12からの反射光を受信しなかったと判断する。
ここで、反射光検出時間が「前記予測値tと略同一である場合」とは、反射光検出時間が、予測値t±ε(εは、予め定めた許容される誤差の値)で表される範囲内である場合であり、反射光検出時間が「予測値tと異なる場合」とは、反射光検出時間が、予測値t±εを超える値である場合をいう。
図1と同様に、目標物の設定が行われると、位置情報取得手段19及び移動情報取得手段20から、前記移動体と前記目標物の位置情報を取得し(S201)、位置関係を特定し(S202)、レーザ出射手段14が前記目標物を検出可能に照射するレーザ光の出射角の範囲を算出する(S203)。そして、この範囲で出射角度θを設定する(S204)。
図3(C)及び(D)に示すように、レーザ出射手段14から出射されたレーザ光が少なくとも目標物12に照射されず、障害物等からの反射光をも受信しなかった場合は、出射角度θの変更以外の処理が必要な場合も想定されるため、例えば、図2に示すステップS201からの処理を繰り返すことが好ましい。
出射角度θbに変更(拡大)した場合においても障害物13を回避できず、障害物13からの反射光として受信され、その反射光検出時間t2は、移動体11と目標物12との位置関係から算出された予測値tと異なる(許容される誤差範囲を超える)小さい値である。
さらに出射角度θcに変更(拡大)した場合、障害物13を回避することができ、目標物12からの反射光として受信され、その反射光検出時間t3は、予測値tと略同一の値である。
なお、図5では、予測値tと略同一となる値のtxが得られるまで出射角度θを拡大して障害物13を回避する例を示したが、出射角度θを縮小する方向で調整してもよい。
図4(B)は、移動体11が移動しながら連続して目標物12を検出するためにレーザ光を照射する状態を示す図である。
目標物12と移動体11との位置関係は、位置情報取得手段19及び移動情報取得手段20から地図上の座標として取得することにより、移動体11の進行方向L、側面方向Xの位置に目標物12があることを特定することができる。
目標物12と移動体11aとの位置関係から算出される反射光検出時間の予測値tは、上記数(1)で求めた距離の往復を光が進むのに要する時間であり、下記式(2)により求められる。
また、移動体11aが移動し、T秒後に11bで示す位置に存在するとき、上述したように出射角度θ2はtanθ2=X/L2として求めることができる。
出射角度θの変化量Δθは、上述のとおり出射角度θがtanθから求められるため、
tanΔθ=tan(θ1−θ2)=tanθ2−tanθ1/(1+tanθ・2tanθ1)=X(L1−L2)/(X2+L1・L2)として表すことができる。
ここで、移動体11の移動速度をV(単位:m/秒)とするとL2はL1−TVで表すことができるため、tanΔθは、X、L1、V及びTで定義することができる。
図6により、反射光検出時間の値から適切な出射角度θを予測し、効果的に障害物13を回避する方法について説明する。
障害物13pを回避するために変更する角度θpは、移動体11からの距離Lpと障害物13pの幅nより算出することができる。ここで、障害物13pとして想定される物体(例えば、歩行者、街路樹、標識、ポストなど)の幅nは、おおむね1m未満であることから、θpを求める式θp=n/Lpにおいて、nとLpの単位をメートルとして、θp=1/Lpとして算出することができる。
同様に、障害物13qを回避するために変更する角度θqは、距離Lqと障害物13qの幅nより算出することができ、式θq=n/Lqにおいて、nとLqの単位をメートルとして、θq=1/Lqとして算出することができる。
このように、反射光検出時間txから得た障害物13の距離情報に基づき、該障害物を回避するために適切な出射角度θを算出することができる。
また、図6(B)に示す態様においても同様に、反射光検出角度txに基づき、移動体11からの距離Lr及びXrを求め、さらに障害物13の幅を1mとして、変更すべき出射角度θrを求めることができる。
図7ではハードウエアを実線で示し、利用情報及び機能を破線で示している。
目標物検出装置は、図2のフローチャート等で示したように、移動体及び目標物の位置情報、並びに移動体の移動情報(移動後の位置情報)41に基づき、反射光検出時間算出アルゴリズム42により反射光検出時間の予測値tが、レーザ光出射角アルゴリズム43によりレーザ光の出射角がそれぞれ算出される。
得られた予測値tは目標物と障害物との判定のための数値(閾値)として利用され、出射角は目標物検出のための出射角制御のための数値として利用される。
目標物/障害物判定アルゴリズム44は、反射光検出時間の予測値t及びレーザ検出手段17からの検出信号の入力を受けて、障害物からの反射光を受信したとの判定を行った場合に、出射角度θの制御を行う必要があることを変更制御回路21に入力する。
偏向制御回路21は、図5及び図6において説明した方法により、出射角変更手段16の出射角度θを変更する制御を行う。
目標物を連続して追跡するためには、目標物からの安定した強度の反射光を受信できることが必要であり、レーザ光はスキャン照射ではなくスポット照射であることが好ましい。
前記駆動手段を備えた反射部材としては、例えば、MEMSミラー、ポリゴンミラー、ガルバノミラーなどが挙げられる。
前記電気光学素子としては、印加電圧に応じて出射方向を変化する電気光学結晶で構成され、電気光学効果により屈折率を制御できるEOデバイス(EO偏光器)などが挙げられる。
また、前記目標物表示装置は、地図情報を記憶する地図情報記憶手段32を備え、表示制御手段24により、前記地図情報と前記目標物検出装置が検出した前記目標物の情報とを重ねた画像を表示することができる。
さらに、前記目標物の表示は、その目標物をあらわすロゴマークやアイコン等により行うこともできる。
前記目標物検出装置はさらに、照射対象が目標物であるか否かの判定を行うために、目標物へのレーザ光照射を遮る障害物の幅の検出や、照射を行うための出射光の焦点位置の調整が可能な手段を備えることが好ましい。
11 移動体
12 目標物
13 障害物
Claims (6)
- 移動体に搭載される目標物検出装置であって、
レーザ光源及び出射角変更手段を有し、目標物に向けてレーザ光を照射するレーザ出射手段と、
前記レーザ出射手段から出射されたレーザ光の反射光を受信するレーザ検出手段と、
GPS受信機が受信したGPS信号から前記目標物と前記移動体の位置を取得する位置情報取得手段と、
前記移動体の回転角速度及び走行速度から前記移動体の移動方向及び移動量を取得する移動情報取得手段と、
制御手段とを少なくとも備え、
前記制御手段は、前記位置情報取得手段及び前記移動情報取得手段から得た情報から、前記目標物と前記移動体との位置関係を特定し、前記レーザ出射手段が前記目標物を検出可能に照射するレーザ光の出射角の範囲を算出し、該出射角の範囲で前記出射角変更手段を制御し、
前記レーザ出射手段が出射角度θでレーザ光を出射したとき、前記レーザ検出手段が前記目標物からの反射光を受信した場合には前記出射角度θを維持し、前記レーザ検出手段が前記目標物からの反射光を受信しなかった場合には、前記出射角度θを変更することを特徴とする目標物検出装置。 - 前記レーザ出射手段から出射されたレーザ光が、反射光として前記レーザ検出手段に受信されるまでの反射光検出時間を取得する反射光検出時間取得手段と、
前記目標物と前記移動体との位置関係から前記反射光検出時間の予測値tを算出する反射光検出時間算出手段とを備え、
前記反射光検出時間取得手段により取得された反射光検出時間が、前記予測値tと略同一である場合には、前記レーザ検出手段が前記目標物からの反射光を受信したと判断し、前記予測値tと異なる場合には、前記レーザ検出手段が前記目標物からの反射光を受信しなかったと判断することを特徴とする請求項1に記載の目標物検出装置。 - 前記反射光検出時間と前記反射光検出時間の予測値tとが略同一となるように、前記出射角度θを変更することを特徴とする請求項2に記載の目標物検出装置。
- 前記出射角変更手段は、駆動手段を備えた反射部材及び電気光学素子のいずれかを有する光偏向器であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の目標物検出装置。
- 前記移動体に搭載され、画像を表示する目標物表示装置であって、
請求項1から4のいずれかに記載の目標物検出装置を少なくとも備え、前記目標物検出装置により検出された前記目標物の情報を表示することを特徴とする目標物表示装置。 - 地図情報を記憶する手段を備え、
前記制御手段が、前記地図情報と前記目標物検出装置が検出した前記目標物の情報とを重ねた画像を表示することを特徴とする請求項5に記載の目標物表示装置。
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