JP2014182591A - 移動体の環境地図生成制御装置、移動体、及び移動体の環境地図生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増加を抑えつつ、比較的高速な移動を行う場合でも正確に路面状態等を検出することのできる移動体の環境地図生成制御装置、移動体、及び移動体の環境地図生成方法を提供すること
【解決手段】無人車両１に路面状態を検出するためのＬＲＦ１０により検出された測距値が１つであり（Ｓ１４がＹｅｓ）、受光パルス幅に相当する閾値超越時間ΔＴが、平坦路の場合の視野幅ｔｂの同一範囲より大であるときは視野内に下り坂があると判定し（Ｓ１７、Ｓ１８）、小であるときは視野内に上り坂又は障害物があると判定し（Ｓ１９、Ｓ２０）、同一範囲内である場合は平坦領域であると判定し（Ｓ２１）、当該判定結果を環境地図に登録すべく環境地図生成部３０に送信する（Ｓ２２）。
【選択図】図８

Description

本発明は、移動体が移動する路面状況を検出し、環境地図を生成する技術に関する。

無人車両やロボット等の自律型移動体が自律走行するためには、自律型移動体の周辺の環境を認識して、進行方向にある障害物等を回避しながら移動する必要がある。また、近年は自律型移動体の他、遠隔操縦又は運転者が自ら搭乗して運転するような車両やロボット等においても当該車両等の周辺環境を検出し、それに基づき運転を支援したり、障害物との衝突回避のための警告表示をしたり、自動的にブレーキ制御したりする運転システムが開発されている。

このような各種の移動体には、当該移動体の周辺環境を検出するセンサとして、例えばレーザレンジファインダ（以下ＬＲＦという）が設けられている。ＬＲＦとしては、パルスレーザを照射し、対象物に当たり反射した光を受光素子により受光して、照射から受光までの時間差から距離を測定する方式のものがある。
このようなＬＲＦが設けられた移動体は、移動をしながら当該ＬＲＦを用いて周辺の路面や障害物等を検出し、その検出データに基づき周辺の環境地図を生成する。そして、当該移動体は生成した環境地図に基づいて障害物を回避しつつ目的地へと到達できる経路を生成する（特許文献１参照）。

特開２０１１−４８５６５号公報

ここで、ＬＲＦの設置条件は、移動体の最大速度に応じて決められるのが一般的であり、最大速度が大きくなるほど遠方の環境認識を行う必要がある。しかしながら、遠方の環境認識を行うべくＬＲＦのレーザを遠方に照射すると、当該レーザの光軸に対する路面の仰角は小さくなる。このように仰角が小さくなると、移動体が僅かに揺動しただけで路面の走査に抜けが生じ、平坦で走行可能な領域であっても計測できないために走行不可能な領域として認識されるおそれがある。

これに対しては、例えば多くのスキャンラインを有する高性能なセンサを搭載したり、センサ数を大幅に増加させたりして、走査する範囲を拡大することで、未計測となる領域を減少させることができるが、高性能なセンサは高価であり、センサ数を増加させればその分部品点数も増加する。そして、データ量も膨大となることから高い処理性能を有するコンピュータを搭載する必要も生じ、コストが大幅に増加するという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、コストの増加を抑えつつ、比較的高速な移動を行う場合でも正確に路面状態等を検出することのできる移動体の環境地図生成制御装置、移動体、及び移動体の環境地図生成方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明は、移動体の移動制御に用いる環境地図を生成する移動体の環境地図生成制御装置であって、前記移動体から路面に向けてパルスレーザを照射し、反射したレーザを受光することで測距を行う測距手段と、前記測距手段から平坦路に向けて前記パルスレーザを照射した場合の視野幅を算出する平坦視野幅算出手段と、前記測距手段より照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数、及び、受光したパルス幅から算出される計測視野幅と前記平坦視野幅算出手段により算出された平坦路の場合の視野幅とを比較して、路面状態を判定する測距情報処理手段と、前記測距情報処理手段により、判定された路面状態に応じて移動可能又は移動不可能な領域を登録して環境地図を生成する環境地図生成手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２の移動体の環境地図生成制御装置では、請求項１において、前記測距情報処理手段は、前記測距手段より照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数が１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出手段により算出された平坦路の場合の視野幅と同一であるとみなされる場合には、視野内は平坦路であると判定し、前記環境地図生成手段は、前記計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴としている。

請求項３の移動体の環境地図生成制御装置では、請求項１又は２において、前記測距情報処理手段は、前記測距手段より照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数が１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出手段により算出された平坦路の場合の視野幅より小である場合には、当該視野内は上り坂又は障害物があると判定し、前記環境地図生成手段は、前記計測された計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴としている。

請求項４の移動体では、請求項１から３の何れか一項に記載の環境地図生成制御装置を有し、生成された環境地図に基づき移動経路を生成し、当該移動経路に沿って移動を行う移動制御手段を備えることを特徴としている。
請求項５に係る発明は、移動体の移動制御に用いる環境地図を生成する移動体の環境地図生成方法であって、前記移動体から路面に向けてパルスレーザを照射し、反射したレーザを受光することで測距を行う測距ステップと、平坦路に向けて前記パルスレーザを照射した場合の視野幅を算出する平坦視野幅算出ステップと、前記測距ステップにて照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数、及び、受光したパルス幅から算出される計測視野幅と前記平坦視野幅算出ステップにて算出された平坦路の場合の視野幅とを比較して、路面状態を判定する測距情報処理ステップと、前記測距情報処理ステップにて判定された路面状態に応じて移動可能又は移動不可能な領域を登録して環境地図を生成する環境地図生成ステップと、を備えることを特徴としている。

請求項６の移動体の環境地図生成方法では、請求項５において、前記測距情報処理ステップは、前記測距ステップにて照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数が１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出ステップにて算出された平坦路の場合の視野幅と同一であるとみなされた場合には、視野内は平坦路であると判定し、前記環境地図生成ステップは、前記計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴としている。

請求項７の移動体の環境地図生成方法では、請求項５又は６において、前記測距情報処理ステップは、前記測距ステップにて照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりが１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出ステップにて算出された平坦路の場合の視野幅より小である場合には、当該視野内は上り坂又は障害物があると判定し、前記環境地図生成ステップは、前記計測された計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴としている。

上記手段を用いる本発明に係る移動体の環境地図生成制御装置、移動体、及び移動体の環境地図生成方法によれば、照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数、及び、受光したパルス幅から算出される視野幅と平坦路の場合の視野幅とを比較して、路面状態を判定し、この判定結果に応じて移動可能又は移動不可能な領域を登録して環境地図を生成することとしている。

このようにレーザの視野全体の評価を行うことで、１度の走査で広範囲の領域について、走行可能の可否を環境地図に登録することができる。このため、移動体に揺動等が生じても、未計測となる領域が生じることを減少させることができる。また、視野全体の評価を行うことでいち早く路面状態及び障害物を検知することができる。
これにより、センサを増加したり高性能化させたりすることなく、コスト増加を抑えながら、広範囲に亘って路面状態及び障害物を検出することができる。そして、路面との仰角が小さくなる高速走行を行う場合でも正確な環境地図を生成することができ、安全な自律走行を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る環境地図生成制御装置を備えた無人車両の概略構成図である。 コンピュータユニットの制御構成を示すブロック図である。 無人車両の進路上の路面が平坦路である場合のＬＲＦ受光パルス波形について示した説明図である。 無人車両の進路上の路面に障害物がある場合のＬＲＦ受光パルス波形について示した説明図である。 無人車両の進路上の路面が上り坂である場合のＬＲＦ受光パルス波形について示した説明図である。 無人車両の進路上の路面が下り坂である場合のＬＲＦ受光パルス波形について示した説明図である。 ＬＲＦデータ処理部において実行されるＬＲＦデータ処理を示すフローチャートである。 図７の続きを示すフローチャートである。 環境地図生成部において実行される環境地図生成処理を示すフローチャートである。 視野の評価を行なわず計測点の評価のみをおこなった場合の環境地図生成の変遷を示す説明図（ａ）〜（ｃ）である。 本発明の一実施形態に係る移動体の環境地図生成制御装置により視野の評価も行った場合の環境地図生成の変遷を示す説明図（ａ）〜（ｃ）である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る環境地図生成制御装置を備えた無人車両の概略構成図、図２には当該無人車両が搭載するコンピュータユニットの制御構成を示すブロック図がそれぞれ示されており、以下同図に基づき、移動体の構成について説明する。
図１に示すように、無人車両（ＵＧＶ：Unmanned Ground Vehicle）１は、図示しない遠隔操縦装置の指示に応じた走行を行う、自律型移動体である。

当該無人車両１には、自己の位置を計測するためのＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２、自己の姿勢を計測するためのジャイロセンサ４が搭載されている。また、無人車両１には、車両の操舵を行うステアリング６、車両の駆動力を操作するアクセル８が設けられており、それぞれに操作量を調整可能なアクチュエータ６ａ、８ａが設けられている。
さらに、無人車両１には、屋根部の先端部分にＬＲＦ１０（測距手段）が固定されている。当該ＬＲＦ１０は屋根部先端から車両前方の路面に向けてレーザを照射し測距を行うことで、主に路面状態を検出するＬＲＦである。当該ＬＲＦ１０は、車両前方の路面において進行方向に並んだ４つの範囲にて車両幅方向に走査する４つのレーザを備えた、４ラインＬＲＦである。なお、図１では、１ライン分のレーザ照射範囲のみを示している。

当該ＬＲＦ１０は、パルスレーザを照射し、対象物に当たり反射した光を半導体からなる受光素子により受光して、照射から受光までの時間差から距離を測定するものである。
そして、無人車両１には、自律走行を制御するためのコンピュータユニット２０が搭載されており、当該コンピュータユニット２０は、図示しない遠隔操縦装置の指示を受け、各種センサ等からの情報に基づき上記アクチュエータ６ａ、８ａを操作して無人車両１を走行させるものである。

図２に、当該コンピュータユニット２０内の制御構成がブロック図で示されており、以下同図に基づき、当該コンピュータユニット２０の構成について説明する。
図２に示すようにコンピュータユニット２０内では、ＬＡＮ等の通信線を介して各種センサと各種制御部と接続されている。当該コンピュータユニット２０は、大別すると環境認識・自己位置計測部２２と車両制御部２４とを有している。

そして、環境認識・自己位置計測部２２は、自己位置評定部２６、ＬＲＦデータ処理部２８、及び環境地図生成部３０を有している。
自己位置評定部２６は、ＧＰＳ受信機２からの自己位置情報及びジャイロセンサ４からの自己姿勢情報に基づき自己位置を評定する機能を備えている。
また、ＬＲＦデータ処理部２８は、ＬＲＦ１０からの測距情報を処理する機能を備えている。

これら自己位置評定部２６及びＬＲＦデータ処理部２８にて処理された情報は環境地図生成部３０に送られ、当該環境地図生成部３０は、取得した情報に基づき、無人車両１の周辺における環境地図を生成する機能を有している。
一方、車両制御部２４は、経路生成部３２及び車両操作部３４を有している。
経路生成部３２は、環境認識・自己位置計測部２２の自己位置評定部２６において評定された自己位置情報及び環境地図生成部３０にて生成された環境地図情報を取得し、図示しない遠隔操縦装置の指示に応じた経路を生成する機能を備えている。

また、車両制御部２４は、当該経路生成部３２において生成された経路を走行するのに必要な操舵量や駆動力を算出する車両操作部３４を有している。当該車両操作部３４は、算出した操舵量及び駆動力に応じたステアリング操作及びアクセル操作を行うべく対応するアクチュエータ６ａ、８ａを制御する。
ここで、環境認識・自己位置計測部２２のＬＲＦデータ処理部２８においては、ＬＲＦ１０により検出された測距データから路面状態及び障害物の有無を判定し、環境地図生成部３０において、環境地図上で対応する領域に当該判定結果を反映させて環境地図を生成している。

以下、当該環境認識・自己位置計測部２２のＬＲＦデータ処理部２８及び環境地図生成部３０において実行される路面状態及び障害物の検出制御及び環境地図の生成制御について説明する。
ここで図３〜６を参照すると、無人車両の進路上の路面状態及び障害物に応じたＬＲＦ１０による受光パルス波形の変化についての説明図が示されており、以下これらの図に基づいて各状態における測距データについて説明する。

まず、図３には、無人車両１の進路上の路面が平坦路である場合の受光パルス波形について示されている。
図３に示すように、ＬＲＦ１０から照射されたレーザは遠方に向かうほど拡がりをもち、ある範囲の視野をもって路面に到達する。ＬＲＦ１０が備える受光素子は路面から反射したレーザを受光すると電圧値が上がり図３に示すような波形を示す。当該電圧値が所定の閾値を超えた時点を受光開始時点とし、ＬＲＦ１０からレーザを照射した時点から受光開始時点までの時間から測距値Ｒが求められる。そして、当該パルス波形のパルス幅に相当する、受光開始時点から受光パルスが閾値を下回るまでの閾値超越時間ΔＴは、視野の幅（ｘ方向の幅）に対応している。なお、以下平坦路における閾値超越時間ΔＴを平坦視野幅ｔｂとする。当該平坦視野幅ｔｂは無人車両１の姿勢角、ＬＲＦ１０の高さ位置及び照射されるレーザの光軸の角度等から幾何学的に算出することができる値である。

次に、図４には、無人車両１の進路上の路面に小さな障害物がある場合の受光パルス波形について示されている。
図４に示すように、ＬＲＦ１０から照射されたレーザの視野内に、当該視野内に収まる程度の小さな障害物があると、当該障害物の高さに応じて受光パルスの電圧値の立ち上がりが一部途切れることとなる。従って、この場合の受光パルス波形では、第１閾値超越時間ΔＴ１と第２閾値超越時間ΔＴ２からなる２つの立ち上がりが生じることとなる。このため図４に示すように、レーザの照射から第１の立ち上がりの開始時点までの第１測距値Ｒ１と、第２の立ち上がりの開始点までの第２測距値Ｒ２が計測されることとなる。

続いて図５には、無人車両１が平坦路から上り坂に差し掛かる場合の受光パルス変化について示されている。
図５に示すように、平坦路にある無人車両１のＬＲＦ１０からレーザが上り坂に照射されると、レーザの光軸に対する路面の仰角は平坦路の場合よりも大きくなる。このため、受光パルスの立ち上がりは１つであるが閾値超越時間ΔＴは平坦路の場合よりも短くなり、計測される視野幅（計測視野幅）は平坦視野幅ｔｂより狭くなる。

また、視野内に当該視野の範囲を超える大きな障害物がある場合も、同様に受光パルスの立ち上がりが１つでありながら、計測視野幅が平坦視野幅ｔｂより狭くなる。
最後に図６には、無人車両１が平坦路から下り坂に差し掛かる場合の受光パルス変化について示されている。
図６に示すように、平坦路にある無人車両１のＬＲＦ１０からのレーザが下り坂に照射されると、レーザの光軸に対する路面の仰角は平坦路の場合よりも小さくなる。このため、受光パルスの立ち上がりは１つであるが閾値超越時間ΔＴは平坦路の場合よりも長くなり、計測視野幅は平坦視野幅ｔｂより広くなる。

（ＬＲＦデータ処理）
環境認識・自己位置計測部２２は、ＬＲＦデータ処理部２８において、測距値に基づく障害物の判定に加えて、以上のようなＬＲＦ１０からのレーザの視野と路面状態の関係に基づき計測視野内の路面状態の判定を行う。ＬＲＦデータ処理部２８は、上記図３で示した平坦視野幅を算出し（平坦視野幅算出手段）、測距値の数及び計測視野幅と比較することで路面状態を判定する（測距情報処理手段）。

具体的には、図７、８にＬＲＦデータ処理部において実行されるＬＲＦデータ処理を示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに基づきＬＲＦデータ処理について説明する。なお、図７、８では、ＬＲＦ１０から照射した１パルス分のレーザにより得られる測距データについて行う処理を示しており、ＬＲＦデータ処理部２８は同処理を得られた測距データ毎に繰り返し行うものである。

まず、図７のステップＳ１０として、ＬＲＦデータ処理部２８は、ＬＲＦ１０により測距された計測点における測距データを、ジャイロセンサ４により検出される無人車両１の姿勢角に基づき環境地図の生成に合わせた座標情報へ座標変換する。例えば、ＬＲＦ１０により測距される計測点の測距データは距離と角度を有しており、当該測距データをｘ、ｙ、ｚの直交３軸からなるデカルト座標系に座標変換する。なお、上記図４に基づき説明したように、測距値が２つ得られた場合には、第１測距値Ｒ１を座標変換する。

続くステップＳ１１において、ＬＲＦデータ処理部２８は、隣接する計測点間の高さ（ｚ成分）の差分を算出して、当該差分が予め定めた所定の差分より大であるか否かを判別することで、障害物の有無を判定する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち隣接点との差分がない又は差分が小さい場合は、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において、ＬＲＦデータ処理部２８は、当該計測点は障害物を検出するものではなく走行可能であると判断し、計測点評価結果値Ａとして、走行可能であることを示す値１を入力する（Ａ＝１）。

一方、上記ステップＳ１１の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち隣接点との差分が大きく変化しているような場合は、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３においてＬＲＦデータ処理部２８は、当該計測点はなんらかの障害物を検出していると判断し、計測点評価結果値Ａとして、障害物があることを示す値２を入力する（Ａ＝２）。
ＬＲＦデータ処理部２８はここまでの上記ステップＳ１０〜Ｓ１３において計測点の評価を行っており、ここまでの処理を計測点評価処理という。そして、以下図８に示すステップＳ１４からは計測した視野についての評価を行うものであり、以下の処理を計測視野評価処理という。

図８のステップＳ１４において、ＬＲＦデータ処理部２８は、照射したレーザ１パルスに対し、受光して得られた測距値が１つであるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち上記図４に基づき説明したように、レーザ１パルスに対し、受光パルスの立ち上がりが２つ以上あり、測距値が２つ以上得られた場合にはステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、ＬＲＦデータ処理部２８は、視野内に小さな障害物が含まれると判断し、計測視野評価結果値Ｂとして障害物があることを示す値４を入力する（Ｂ＝４）。

一方、上記ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち測距値が１つである場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６において、ＬＲＦデータ処理部２８は、平坦視野幅ｔｂを算出するとともに、得られた測距データからパルス幅に相当する閾値超越時間ΔＴを算出する。
ステップＳ１７において、ＬＲＦデータ処理部２８は、閾値超越時間ΔＴが平坦視野幅ｔｂに相当する時間に所定値δｔを加算した値よりも大であるか否かを判別する。当該所定値δｔは誤差範囲を定める値であり、当該所定値δｔの範囲内であれば平坦視野幅ｔｂと同一な範囲とみなすものである。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち計測視野幅が、上記図６に基づき説明したように平坦視野幅ｔｂの範囲よりも広い場合には、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、計測視野内は下り坂であると判断し、計測視野評価結果値Ｂとして下り坂であることを示す値３を入力する（Ｂ＝３）。
一方、ステップＳ１７の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ１９に進む。
ステップＳ１９において、ＬＲＦデータ処理部２８は、閾値超越時間ΔＴが平坦視野幅ｔｂに相当する時間に所定値δｔを減算した値よりも小であるか否かを判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち計測視野幅が、上記図５に基づき説明したように平坦視野幅ｔｂの範囲よりも狭い場合には、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、ＬＲＦデータ処理部２８は、計測視野内は上り坂であるか大きい障害物があると判断し、計測視野評価結果値Ｂとして上り坂又は障害物であることを示す値２を入力する（Ｂ＝２）。
一方、ステップＳ１９の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち計測視野幅が、上記図３に基づき説明したように平坦視野幅ｔｂと同一の範囲内（ｔｂ−δｔ≦ΔＴ≦ｔｂ＋δｔ）である場合は、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、ＬＲＦデータ処理部２８は、計測視野内は平坦であると判断し、計測視野評価結果値Ｂとして平坦領域であることを示す値１を入力する（Ｂ＝１）。
上記ステップＳ１５、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２１において、計測視野評価結果値Ｂが入力された後はステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２において、ＬＲＦデータ処理部２８は、計測点評価結果値Ａ及び計測視野評価結果値Ｂからなる評価結果データを環境地図生成部３０へ送信し当該処理をリターンする。

（環境地図生成処理）
次に、環境地図生成部３０が上記ＬＲＦデータ処理部２８から受信した評価結果データに基づき環境地図を生成する（環境地図生成手段）。以下、当該環境地図生成部３０において実行される環境地図の生成制御について説明する。
ここで、図９を参照すると、環境地図生成部において実行される環境地図生成処理の流れについてのフローチャートが示されており、以下このフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ３０において、環境地図生成部３０は上記ＬＲＦデータ処理部２８から受信した計測点評価結果値Ａが走行可能状態を示す値１であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち計測点評価結果値Ａが障害物であることを示す値２である場合は、ステップＳ３１に進む。
ステップＳ３１において、環境地図生成部３０は、環境地図上において計測点に対応する位置（グリッド）のみに計測点評価結果値Ａの結果を登録する。具体的には、計測点に対応した１つのグリッドについて障害物があり、走行不可能であることを登録する。

一方、計測点評価結果値Ａが走行可能状態を示す値１であり、上記ステップＳ３０の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２において、環境地図生成部３０は、上記ＬＲＦデータ処理部２８から受信した計測視野評価結果値Ｂが平坦領域を示す値１であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合はステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において、環境地図生成部３０は、計測視野評価結果値Ｂが上り坂を示す値２であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち計測視野評価結果値Ｂが下り坂を示す値３又は障害物があることを示す値４である場合には、上述したステップＳ３１に進む。この場合、ステップＳ３１では計測点に対応するグリッドのみに計測点評価結果値Ａ（＝１）に応じて走行可能であることを登録する。

一方、ステップＳ３３の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち計測視野評価結果値Ｂが上り坂又は障害物を示す値２である場合は、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４において、環境地図生成部３０は、計測視野の範囲におけるグリッドについてのみ走行可能領域として登録する。ここでの計測視野は、図５に示したように平坦視野幅ｔｂに対し所定の割合（α％）狭まっている。

また、計測視野評価結果値Ｂが平坦領域を示す値１であり、上記ステップＳ３２の判別結果が真（Ｙｅｓ）であった場合は、ステップＳ３５に進む。
ステップＳ３５において、環境地図生成部３０は、当該計測視野内のグリッド全てを走行可能領域として登録する。このときの計測視野は図３に示したとおり平坦視野幅と同一となる。
環境地図生成部３０は、上記ステップＳ３１、Ｓ３４、Ｓ３５において対応するグリッドに走行可能又は走行不可能の登録をした後当該処理をリターンする。このように、環境地図生成部３０は、無人車両１の走行に伴い以上の処理を繰り返していくことで、環境地図を生成していく。

ここで、図１０、図１１を参照すると、図１０には視野の評価を行わなわず計測点の評価のみをおこなった場合の環境地図生成の変遷が示されており、図１１には本実施形態のように視野の評価も行った場合の環境地図生成の変遷が示されている。以下これらの図に基づき本実施形態に係る移動体の環境地図生成制御装置の作用効果について説明する。なお、図１０、図１１に示す環境地図はｘ、ｙ方向に等間隔にグリッドが区画されており、破線で示す領域が４ラインＬＲＦ１０のうち最も手前側の１ライン分のレーザ１パルスに対応する平坦視野幅を示しており、ハッチングされた領域が走行可能と登録された領域、塗りつぶされた領域が走行不可能と登録された領域をそれぞれ示している。ＬＲＦ１０は無人車両１の走行に伴い車幅方向（ｙ方向）に走査を行っていく。

まず、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、視野の評価を行わず計測点のみの評価を行った場合は、計測点は計測視野の最も手前に位置することから、これに対応するグリッドのみ（１行分）について走行可能の可否が登録されていく。このため、図１０（ｃ）に示すように、無人車両に揺動等が生じると、評価されない未計測なグリッドが多数生じてしまう。
一方、図１１（ａ）に示すように、本実施形態では、計測点の評価に加えて計測視野全体の評価も行っていることで、１度の走査で広範囲（ｘ方向に４行分）のグリッドについて、走行可能の可否を登録することができる。そして、図１１（ｂ）に示すように、無人車両１の走行に伴い前回評価した領域と一部重複しながら、前方へと走行可能の可否を更新していくこととなる。このため図１１（ｃ）に示すように、無人車両１に揺動等が生じても、未計測なグリッドが生じることを防ぐことができる。

また、計測視野の評価を行うことで図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、計測点よりも前方に上り坂や障害物があることを、いち早く検出することができる。
このように、ＬＲＦ１０のレーザの視野と受光パルスとの関係を利用することで、ＬＲＦ１０等のセンサを増加したり、高性能化させたりすることなく、コスト増加を抑えながら、広範囲に亘って路面状態及び障害物を検出することができる。これにより、路面との仰角が小さくなる高速走行を行う場合でも正確な環境地図を生成することができ、安全な自律走行を実現することができる。

以上で本発明に係る実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、移動体を無人車両としているが、移動体は車両に限られるものではなく、例えば自律歩行をするロボット等でも構わない。
また、移動体は自律型移動体に限られるものではなく、遠隔操縦又は運転者が自ら搭乗して運転するような車両やロボット等にも本発明を適用することができる。例えば、運転者が搭乗する自動車において、本発明により生成した環境地図を用いて周辺環境を認識し、当該周辺環境に応じて運転支援したり、衝突回避のために警告表示をしたり、自動的にブレーキ制御したりしてもよい。

１ 無人車両（移動体）
２ ＧＰＳ受信機
４ ジャイロセンサ
６ ステアリング
８ アクセル
６ａ、８ａ アクチュエータ
１０ ＬＲＦ（測距手段）
２０ コンピュータユニット
２２ 環境認識・自己位置計測部
２４ 車両制御部
２６ 自己位置評定部
２８ ＬＲＦデータ処理部（測距情報処理手段、平坦視野幅算出手段）
３０ 環境地図生成部（環境地図生成手段）
３２ 経路生成部
３４ 車両操作部

Claims (7)

1. 移動体の移動制御に用いる環境地図を生成する移動体の環境地図生成制御装置であって、
   前記移動体から路面に向けてパルスレーザを照射し、反射したレーザを受光することで測距を行う測距手段と、
   前記測距手段から平坦路に向けて前記パルスレーザを照射した場合の視野幅を算出する平坦視野幅算出手段と、
   前記測距手段より照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数、及び、受光したパルス幅から算出される計測視野幅と前記平坦視野幅算出手段により算出された平坦路の場合の視野幅とを比較して、路面状態を判定する測距情報処理手段と、
   前記測距情報処理手段により、判定された路面状態に応じて移動可能又は移動不可能な領域を登録して環境地図を生成する環境地図生成手段と、
   を備えることを特徴とする移動体の環境地図生成制御装置。
2. 前記測距情報処理手段は、前記測距手段より照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数が１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出手段により算出された平坦路の場合の視野幅と同一であるとみなされる場合には、視野内は平坦路であると判定し、
   前記環境地図生成手段は、前記計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴とする請求項１記載の移動体の環境地図生成制御装置。
3. 前記測距情報処理手段は、前記測距手段より照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数が１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出手段により算出された平坦路の場合の視野幅より小である場合には、当該視野内は上り坂又は障害物があると判定し、
   前記環境地図生成手段は、前記計測された計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体の環境地図生成制御装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の環境地図生成制御装置を有し、
   生成された環境地図に基づき移動経路を生成し、当該移動経路に沿って移動を行う移動制御手段を備えることを特徴とする移動体。
5. 移動体の移動制御に用いる環境地図を生成する移動体の環境地図生成方法であって、
   前記移動体から路面に向けてパルスレーザを照射し、反射したレーザを受光することで測距を行う測距ステップと、
   平坦路に向けて前記パルスレーザを照射した場合の視野幅を算出する平坦視野幅算出ステップと、
   前記測距ステップにて照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数、及び、受光したパルス幅から算出される計測視野幅と前記平坦視野幅算出ステップにて算出された平坦路の場合の視野幅とを比較して、路面状態を判定する測距情報処理ステップと、
   前記測距情報処理ステップにて判定された路面状態に応じて移動可能又は移動不可能な領域を登録して環境地図を生成する環境地図生成ステップと、
   を備えることを特徴とする移動体の環境地図生成方法。
6. 前記測距情報処理ステップは、前記測距ステップにて照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりの数が１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出ステップにて算出された平坦路の場合の視野幅と同一であるとみなされる場合には、視野内は平坦路であると判定し、
   前記環境地図生成ステップは、前記計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴とする請求項５記載の移動体の環境地図生成方法。
7. 前記測距情報処理ステップは、前記測距ステップにて照射した１パルスのレーザに対し、受光したレーザのパルス波形の立ち上がりが１つであり、且つ受光したパルス幅から算出される計測視野幅が、前記平坦視野幅算出ステップにて算出された平坦路の場合の視野幅より小である場合には、当該視野内は上り坂又は障害物があると判定し、
   前記環境地図生成ステップは、前記計測された計測視野幅の範囲を移動可能な領域として登録することを特徴とする請求項５又は６記載の移動体の環境地図生成方法。

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