JP2016044985A - Laser radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザレーダ装置に関し、特に、物体の検出精度を向上させるようにしたレーザレーダ装置に関する。 The present invention relates to a laser radar device, and more particularly to a laser radar device that improves the detection accuracy of an object.
従来、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に投光し、複数の方向からの反射光を複数の受光素子により同時に受光し、発光された時点から、受光素子によって反射光が受光される時点までの期間に基づいて、路面や車両等の物体との距離を求める車載用の測距センサが知られている。 Conventionally, measurement light, which is pulsed laser light, is projected onto a predetermined monitoring area, and reflected light from a plurality of directions is simultaneously received by a plurality of light receiving elements. 2. Description of the Related Art A vehicle-mounted distance measuring sensor that obtains a distance from an object such as a road surface or a vehicle based on a period until the light is received is known.
例えば、特許文献1には、受光素子に用いられているCCDセンサの特性が外気温度等によって変化するために、検出精度を維持するための校正に関する技術が開示されている。例えば、路面からの反射光を各画素が検出した輝度の分散が所定の閾値以下の場合に、校正が許可される。そして、検出された距離を、距離画像センサと路面との幾何学的関係によって予め算出される基準距離を用いて校正することが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique relating to calibration for maintaining detection accuracy because the characteristics of a CCD sensor used in a light receiving element change depending on the outside air temperature or the like. For example, calibration is permitted when the variance in luminance detected by each pixel of reflected light from the road surface is equal to or less than a predetermined threshold. Then, it is disclosed that the detected distance is calibrated using a reference distance calculated in advance by the geometric relationship between the distance image sensor and the road surface.
しかし、路面からの反射光は弱いため、各受光素子から出力される受光信号の値(受光値)も低くなり、その結果、検出される路面との距離の精度が悪くなる。従って、路面からの反射光に基づいて行われる校正では、正確に校正できない懸念がある。 However, since the reflected light from the road surface is weak, the value of the light reception signal (light reception value) output from each light receiving element is also lowered, and as a result, the accuracy of the distance to the detected road surface is deteriorated. Therefore, there is a concern that the calibration performed based on the reflected light from the road surface cannot be accurately calibrated.
また、基準距離画像センサと路面との幾何学的関係によって予め算出される距離は、距離画像センサが車両に搭載される組み付けの精度によって変化するという問題もある。 Another problem is that the distance calculated in advance based on the geometric relationship between the reference distance image sensor and the road surface changes depending on the accuracy of the assembly of the distance image sensor mounted on the vehicle.
そこで、本発明は、レーザレーダ装置の検出精度を向上させるようにするものである。特に、反射が一様とみなせる対象物からの反射光に基づいて、補正を行うことによってレーザレーダ装置の検出精度を向上させるものである。 Therefore, the present invention is to improve the detection accuracy of the laser radar device. In particular, the detection accuracy of the laser radar apparatus is improved by performing correction based on reflected light from an object that can be regarded as having uniform reflection.
本発明の一側面のレーザレーダ装置は、パルス状のレーザ光である測定光を間欠的に投光する投光部と、物体によって反射される測定光の反射光を受光する複数の受光素子と、各受光素子からの受光信号のサンプリングを複数のサンプリング時刻において行うことにより、各受光素子の受光値の測定を行う測定部と、各受光素子の受光値を補正する補正係数を設定する補正係数設定部と、補正係数を用いて各受光素子の受光値を補正する補正部と、補正後の受光値に基づいて、物体との距離を測定する物体検出部とを備え、補正係数設定部は、各受光素子の受光値がピークとなるサンプリング時刻の時間差が第1の所定範囲内である第1条件、及び、反射特性が一様な面を物体が有するとみなすことができる第2条件を満足する場合に、補正係数を設定する。 A laser radar device according to one aspect of the present invention includes a light projecting unit that intermittently projects measurement light that is pulsed laser light, and a plurality of light receiving elements that receive reflected light of the measurement light reflected by an object. , By performing sampling of light reception signals from each light receiving element at a plurality of sampling times, a measurement unit for measuring the light reception value of each light receiving element, and a correction coefficient for setting a correction coefficient for correcting the light reception value of each light receiving element The correction unit includes a setting unit, a correction unit that corrects the light reception value of each light receiving element using a correction coefficient, and an object detection unit that measures a distance from the object based on the corrected light reception value. The first condition that the time difference between the sampling times when the light receiving value of each light receiving element reaches a peak is within the first predetermined range, and the second condition that the object can be regarded as having a surface with uniform reflection characteristics. If satisfied, correct To set the number.
本発明の第1の側面のレーザレーダ装置においては、パルス状のレーザ光である測定光が間欠的に投光され、物体によって反射される測定光の反射光が受光され、各受光素子からの受光信号のサンプリングを複数のサンプリング時刻において行うことにより、各受光素子の受光値の測定が行われ、各受光素子の受光値を補正する補正係数が設定され、補正係数を用いて各受光素子の受光値が補正され、補正後の受光値に基づいて、物体との距離が測定されるとともに、各受光素子の受光値がピークとなるサンプリング時刻の時間差が第1の所定範囲内である第1条件、及び、反射特性が一様な面を物体が有するとみなすことができる第2条件を満足する場合に、補正係数が設定される。 In the laser radar device according to the first aspect of the present invention, the measurement light, which is pulsed laser light, is intermittently projected, and the reflected light of the measurement light reflected by the object is received. By performing the sampling of the received light signal at a plurality of sampling times, the received light value of each light receiving element is measured, and the correction coefficient for correcting the received light value of each light receiving element is set. The received light value is corrected, the distance from the object is measured based on the corrected received light value, and the time difference between the sampling times at which the received light value of each light receiving element peaks is within a first predetermined range. The correction coefficient is set when the condition and the second condition that allows the object to be regarded as having a surface with uniform reflection characteristics are satisfied.
従って、レーザレーダ装置の検出精度を向上させることができる。 Therefore, the detection accuracy of the laser radar device can be improved.
この投光部は、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により構成される。この受光素子は、例えば、フォトダイオードからなる。この測定部は、例えば、ADコンバータ等により構成される。この補正係数設定部、補正部、物体検出部は、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により構成される。 For example, the light projecting unit includes a drive circuit, a light emitting element, a light projecting optical system, and the like. This light receiving element is formed of, for example, a photodiode. This measurement part is comprised by AD converter etc., for example. The correction coefficient setting unit, the correction unit, and the object detection unit are configured by an arithmetic device such as a microcomputer and various processors, for example.
この第2条件を、各受光素子の受光値のピーク値のばらつきが第2の所定範囲内になることとすることができる。 The second condition can be that the variation of the peak value of the light receiving value of each light receiving element is within the second predetermined range.
これにより、より適切な補正係数を設定することができる。 Thereby, a more appropriate correction coefficient can be set.
第1条件と第2条件を満足した場合に、各受光素子の受光値のピーク値を記憶する記憶部をさらに設け、この第2条件を、前回記憶した受光値のピーク値と今回の受光値のピーク値との差分を受光素子毎に算出した場合の差分が第3の所定範囲内になることとすることができる。 When the first condition and the second condition are satisfied, a storage unit for storing the peak value of the light reception value of each light receiving element is further provided, and the peak value of the light reception value stored last time and the current light reception value are determined based on the second condition. The difference when the difference from the peak value is calculated for each light receiving element can be within the third predetermined range.
これにより、より適切な補正係数を設定することができる。 Thereby, a more appropriate correction coefficient can be set.
第1条件と第2条件を満足した場合に、各受光素子の受光値のピーク値を記憶する記憶部をさらに設け、この補正係数設定部には、第1条件と第2条件を満足する回数が所定回数以上となった場合に、受光素子毎に記憶された複数の受光値を用いて、補正係数を設定させることができる。 When the first condition and the second condition are satisfied, a storage unit for storing the peak value of the light receiving value of each light receiving element is further provided, and the correction coefficient setting unit includes the number of times the first condition and the second condition are satisfied. Can be set using a plurality of received light values stored for each light receiving element.
これにより、より適切な補正係数を設定することができる。 Thereby, a more appropriate correction coefficient can be set.
この測定光の投光方向を撮影する画像センサにより取得される画像に基づいて、測定光を反射する物体の輝度の分布が平滑であるか否かを判定する輝度分布判定部をさらに設け、この第2条件を、輝度分布判定部により物体の輝度が平滑であると判定されることとすることができる。 A luminance distribution determination unit that determines whether the luminance distribution of the object that reflects the measurement light is smooth based on an image acquired by an image sensor that captures the direction in which the measurement light is projected is provided. The second condition may be that the luminance distribution determining unit determines that the luminance of the object is smooth.
これにより、より適切な補正係数を設定することができる。 Thereby, a more appropriate correction coefficient can be set.
この輝度分布判定部は、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により構成される。 The luminance distribution determination unit is configured by an arithmetic device such as a microcomputer and various processors, for example.
この補正係数設定部には、全ての受光素子の受光ピーク値における最大値により各受光ピーク値を正規化した正規化受光値に基づいて補正係数を設定させることができる。 The correction coefficient setting unit can set a correction coefficient based on a normalized light reception value obtained by normalizing each light reception peak value with the maximum value of the light reception peak values of all the light receiving elements.
これにより、より適切な補正係数を設定することができる。 Thereby, a more appropriate correction coefficient can be set.
本発明によれば、レーザレーダ装置の検出精度を向上させることができる。 According to the present invention, the detection accuracy of a laser radar device can be improved.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.変形例
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
1. First Embodiment 2. FIG. Second Embodiment 3. FIG. Modified example
<1.第1の実施の形態>
まず、図1乃至図13を参照して、本発明の第1の実施の形態について説明する。
<1. First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
{レーザレーダ装置11の構成例}
図1は、本発明を適用したレーザレーダ装置の第1の実施の形態であるレーザレーダ装置11の構成例を示している。
{Configuration example of laser radar device 11}
FIG. 1 shows a configuration example of a
レーザレーダ装置11は、例えば、車両に設けられ、その車両の前方の監視を行う。なお、以下、レーザレーダ装置11により物体の検出が可能な領域を監視領域と称する。また、以下、レーザレーダ装置11が設けられている車両を他の車両と区別する必要がある場合、自車両と称する。さらに、以下、自車両の左右方向(車幅方向)と平行な方向を水平方向と称する。
The
レーザレーダ装置11は、制御部21、測定光投光部22、受光部23、測定部24、及び、演算部25を含むように構成される。
The
制御部21は、車両制御装置12からの指令や情報等に基づいて、レーザレーダ装置11の各部の制御を行う。
The
測定光投光部22は、物体の検出に用いるパルス状のレーザ光(レーザパルス)である測定光を監視領域に投光する。
The
受光部23は、測定光の反射光を受光し、水平方向のそれぞれ異なる方向からの反射光の強度(明るさ)を検出する。そして、受光部23は、各方向の反射光の強度に応じた電気信号である複数の受光信号を出力する。
The
測定部24は、受光部23から供給される受光信号に基づいて、反射光に対する受光値の測定を行い、測定結果を演算部25に供給する。
The
演算部25は、測定部24から供給される受光値の測定結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部21及び車両制御装置12に供給する。
The
車両制御装置12は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)等により構成され、監視領域内の物体の検出結果に基づいて、自動ブレーキ制御や運転者への警報等を行う。
The
{測定光投光部22の構成例}
図2は、レーザレーダ装置11の測定光投光部22の構成例を示している。測定光投光部22は、駆動回路101、発光素子102、及び、投光光学系103を含むように構成される。
{Configuration example of measuring light projector 22}
FIG. 2 shows a configuration example of the
駆動回路101は、制御部21の制御の下に、発光素子102の発光強度や発光タイミング等の制御を行う。
The
発光素子102は、例えば、レーザダイオードからなり、駆動回路101の制御の下に、測定光(レーザパルス)の発光を行う。発光素子102から発光された測定光は、レンズ等により構成される投光光学系103を介して監視領域に投光される。
The
{受光部23の構成例}
図3は、レーザレーダ装置11の受光部23の構成例を示している。受光部23は、受光光学系201及び受光素子202−1乃至202−16を含むように構成される。
{Configuration example of light receiving unit 23}
FIG. 3 shows a configuration example of the
なお、以下、受光素子202−1乃至202−16を個々に区別する必要がない場合、単に受光素子202と称する。
Hereinafter, the light receiving elements 202-1 to 202-16 are simply referred to as the
受光光学系201は、レンズ等により構成され、光軸が車両の前後方向を向くように設置される。そして、受光光学系201は、監視領域内の物体等により反射された測定光の反射光が入射し、入射した反射光を各受光素子202の受光面に入射させる。
The light receiving
各受光素子202は、例えば、入射した光電荷をその光量に応じた電流値の受光信号に光電変換するフォトダイオードからなる。また、各受光素子202は、受光光学系201に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系201の光軸に対して垂直、かつ、自車両の車幅方向に平行(すなわち、水平方向)に一列に並ぶように設けられている。そして、受光光学系201に入射した反射光は、受光光学系201への水平方向の入射角度に応じて、各受光素子202に振り分けられて入射する。従って、各受光素子202は、監視領域からの反射光のうち、水平方向においてそれぞれ異なる方向からの反射光を受光する。これにより、監視領域は水平方向の複数の方向における複数の領域(以下、検出領域と称する)に分割され、各受光素子202は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を個別に受光する。そして、受光素子202は、受光した反射光をその受光量に応じた電流値の受光信号に光電変換し、得られた受光信号を測定部24に供給する。
Each
ここで、図4及び図5を参照して、各受光素子202の検出領域の具体例について説明する。図4は、レーザレーダ装置11が設けられた自車両Cを上から見た場合の各検出領域の位置を模式的に示している。図5は、受光部23を上から見た場合の各受光素子202と各検出領域との関係を模式的に示している。なお、図5では、図を分かりやすくするために、各検出領域からの反射光のうち受光光学系201のレンズの中央を通る光線のみを模式的に示している。
Here, a specific example of the detection region of each light receiving
各受光素子202は、自車両Cの進行方向に向かって右から受光素子202−1、202−2、202−3・・・の順に一列に並べられている。これに対して、レーザレーダ装置11の監視領域は、自車両Cの前方に放射状に広がる検出領域A1乃至A16により構成され、各検出領域は、自車両Cの進行方向に向かって左から検出領域A1、A2、A3・・・の順に並んでいる。そして、受光素子202−1は、監視領域内の左端であって、自車両Cの左前方の斜線で示される検出領域A1からの反射光を受光する。また、受光素子202−16は、監視領域内の右端であって、自車両Cの右前方の斜線で示される検出領域A16からの反射光を受光する。さらに、受光素子202−8及び202−9は、監視領域の中央の網掛けで示される検出領域A8及びA9からの反射光を受光する。
The
{測定部24の構成例}
図6は、レーザレーダ装置11の測定部24の構成例を示している。測定部24は、電流電圧変換部251、増幅部252、及び、サンプリング部253を含むように構成される。電流電圧変換部251は、トランス・インピーダンス・アンプ(TIA)261−1乃至261−16を含むように構成される。増幅部252は、プログラマブル・ゲイン・アンプ(PGA)262−1乃至262−16を含むように構成される。サンプリング部253は、A/Dコンバータ(ADC)263−1乃至263−16を含むように構成される。また、TIA261−i、PGA262−i及びADC263−i(i=1乃至16)は、それぞれ直列に接続されている。
{Configuration example of measurement unit 24}
FIG. 6 shows a configuration example of the
なお、以下、TIA261−1乃至261−16、PGA262−1乃至262−16、及び、ADC263−1乃至263−16をそれぞれ個々に区別する必要がない場合、それぞれ単にTIA261、PGA262、及び、ADC263と称する。 Hereinafter, when it is not necessary to individually distinguish TIA 261-1 through 261-16, PGA 262-1 through 262-16, and ADC 263-1 through 263-16, TIA 261, PGA 262, and ADC 263 are simply Called.
各TIA261は、制御部21の制御の下に、受光素子202から供給される受光信号の電流−電圧変換を行う。すなわち、各TIA261は、入力された電流としての受光信号を電圧としての受光信号に変換するとともに、制御部21により設定されたゲインで変換後の受光信号の電圧を増幅する。そして、各TIA261は、増幅後の受光信号を後段のPGA262に供給する。
Each TIA 261 performs current-voltage conversion of the light reception signal supplied from the
各PGA262は、制御部21の制御の下に、TIA261から供給される受光信号の電圧を、制御部21により設定されたゲインで増幅し、後段のADC263に供給する。
Under the control of the
各ADC263は、受光信号のA/D変換を行う。すなわち、各ADC263は、制御部21の制御の下に、PGA262から供給されるアナログの受光信号のサンプリングを行うことにより受光値の測定を行う。そして、各ADC263は、受光値のサンプリング結果(測定結果)を示すデジタルの受光信号を演算部25に供給する。
Each ADC 263 performs A / D conversion of the received light signal. That is, each ADC 263 measures the light reception value by sampling the analog light reception signal supplied from the PGA 262 under the control of the
{演算部25の構成例}
図7は、演算部25の機能の構成例を示している。演算部25は、検出部301及び通知部302を含むように構成される。検出部301は、ピーク検出部311、補正係数設定部312、記憶部313、補正部314、及び、物体検出部315を含むように構成される。
{Configuration example of calculation unit 25}
FIG. 7 shows a configuration example of the function of the
ピーク検出部311は、各受光素子202の受光値のピーク検出を行う。これにより、測定光の反射光の強度の水平方向及び時間方向(距離方向)のピークが検出される。ピーク検出部311は、検出結果を補正係数設定部312及び補正部314に供給する。
The
補正係数設定部312は、各受光素子202の受光値のピークの検出結果に基づいて、各受光素子202の受光値を補正するための補正係数を算出し、記憶部313に記憶させる。また、補正係数設定部312は、必要に応じて、各受光素子202の受光値のピークの検出結果を記憶部313に記憶させたり、記憶部313から読み出したりする。
The correction
例えば、同じ強度の入射光が各受光素子202に同時に入射したとしても、受光素子202、TIA261、PGA262、ADC263の個体差や、各受光信号が流れる回路の長さやレイアウトの違い等により、測定される受光値にばらつきが生じる。補正係数は、この各受光素子202間の特性のばらつきを補正し、同じ強度の入射光に対する各受光素子202の受光値がほぼ同じ値になるように補正するための係数である。
For example, even if incident light with the same intensity is incident on each light receiving
補正部314は、各受光素子202の受光値のピークの検出結果に対して、記憶部313に記憶されている補正係数を用いて受光値の補正を行い、補正後の検出結果を物体検出部315に供給する。
The
物体検出部315は、補正後の各受光素子202の受光値のピークの検出結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部21及び通知部302に供給する。
The
通知部302は、監視領域内の物体の検出結果を車両制御装置12に供給する。
The
{補正係数調整処理}
次に、図8のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置11により実行される補正係数調整処理について説明する。この処理は、例えば、レーザレーダ装置11が設けられた車両の出荷前に、工場やディーラ等においてレーザレーダ装置11の調整を行うときに実行される。また、このとき、例えば、レーザレーダ装置11は、通常の動作モード(以下、通常モードと称する)とは異なる動作モード(以下、調整モードと称する)に設定される。
{Correction coefficient adjustment process}
Next, correction coefficient adjustment processing executed by the
また、この処理は、例えば、自車両の前方にリファレンスボードが設置された状態で行われる。このリファレンスボードは、反射特性がほぼ一様な面、換言すれば、各領域の反射特性がほぼ等しい面からなる反射面(例えば、白色板等)を有している。そして、反射面が測定光投光部22の光軸(自車両の進行方向)に対してほぼ垂直になり、レーザレーダ装置11から投光される測定光が全て反射面に入射するように、リファレンスボードが設置される。
Moreover, this process is performed in the state in which the reference board was installed in front of the own vehicle, for example. This reference board has a reflective surface (for example, a white plate) composed of a surface having substantially uniform reflection characteristics, in other words, a surface having substantially the same reflection characteristics in each region. The reflection surface is substantially perpendicular to the optical axis of the measurement light projecting unit 22 (the traveling direction of the host vehicle), and all the measurement light projected from the
ステップS1において、制御部21は、レーザレーダ装置11の各部の初期化を行う。
In step S <b> 1, the
ステップS2において、測定光投光部22は、測定光を投光する。具体的には、駆動回路101は、制御部21の制御の下に、発光素子102からパルス状の測定光を出射させる。発光素子102から出射された測定光は、投光光学系103を介して投光され、リファレンスボードの反射面に全て入射する。
In step S <b> 2, the
このとき、リファレンスボードの反射面の反射特性がほぼ一様であるため、測定光が反射面によりレーザレーダ装置11に向けて反射される反射光の強度(例えば、反射光の輝度)の水平方向の分布はほぼ平滑になる。
At this time, since the reflection characteristics of the reflection surface of the reference board are substantially uniform, the horizontal direction of the intensity of the reflected light (for example, the brightness of the reflected light) reflected by the reflection surface toward the
なお、例えば、投光光学系103が水平方向に関して均質でないために、測定光がリファレンスボード全体に均等に投光されない場合がある。しかし、本願発明では、そのようなばらつきも含めて補正を行うことができる。
For example, since the light projecting
ステップS3において、受光部23は、反射光に応じた受光信号を生成する。具体的には、各受光素子202は、受光光学系201を介して、ステップS2の処理で投光した測定光に対する反射光のうち、それぞれ対応する方向の検出領域からの反射光を受光する。
In step S3, the
このとき、リファレンスボードからの反射光が全ての受光素子202に入射し、各受光素子202に入射される反射光の強度(例えば、反射光の照度)はほぼ等しくなる。
At this time, the reflected light from the reference board enters all the
そして、各受光素子202は、受光した反射光をその受光量に応じた電気信号である受光信号に光電変換し、得られた受光信号を後段のTIA261に供給する。
Each
ステップS4において、測定部24は、受光信号のサンプリングを行う。具体的には、各TIA261は、制御部21の制御の下に、各受光素子202から供給された受光信号の電流−電圧変換を行うとともに、制御部21により設定されたゲインにより受光信号の電圧を増幅する。各TIA261は、増幅後の受光信号を後段のPGA262に供給する。
In step S4, the
各PGA262は、制御部21の制御の下に、各TIA261から供給される受光信号の電圧を、制御部21により設定されたゲインで増幅し、後段のADC263に供給する。
Under the control of the
各ADC263は、制御部21の制御の下に、各PGA262から供給される受光信号のサンプリングを行い、受光信号をA/D変換する。各ADC263は、A/D変換後の受光信号をピーク検出部311に供給する。
Each ADC 263 performs sampling of the light reception signal supplied from each PGA 262 under the control of the
ここで、図9のタイミングチャートを参照して、受光信号のサンプリング処理の具体例を説明する。 Here, a specific example of the sampling process of the received light signal will be described with reference to the timing chart of FIG.
図9の格段の横軸は時間を示している。また、1段目は、測定光の発光タイミングを示している。2段目は、ADC263のサンプリングタイミングを規定するトリガ信号の波形を示している。3段目は、ADC263における受光信号のサンプリングタイミングを示している。なお、3段目の縦軸は受光信号の値(電圧)を示し、受光信号上の複数の黒丸は、それぞれサンプリングポイントを示している。従って、隣接する黒丸と黒丸の間の時間が、サンプリング間隔となる。 The exceptional horizontal axis in FIG. 9 indicates time. The first row shows the emission timing of the measurement light. The second row shows the waveform of the trigger signal that defines the sampling timing of the ADC 263. The third row shows the sampling timing of the received light signal in the ADC 263. The vertical axis in the third stage indicates the value (voltage) of the light reception signal, and a plurality of black circles on the light reception signal indicate sampling points, respectively. Therefore, the time between adjacent black circles is the sampling interval.
制御部21は、間欠的に投光される測定光の投光から所定の時間経過後に、トリガ信号を各ADC263に供給する。各ADC263は、トリガ信号が入力されてから所定の時間が経過した後、所定のサンプリング周波数(例えば、数十MHzから数GHz)で所定の回数(例えば32回)だけ受光信号のサンプリングを行う。すなわち、測定光が1回投光されると、受光信号のサンプリングが、所定のサンプリング間隔で所定の回数行われる。
The
例えば、ADC263のサンプリング周波数を600MHzとすると、約1.67ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約250mmの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約250mm間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。また、例えば、ADC263のサンプリング周波数を6GHzとすると、約0.167ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約25mmの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約25mm間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。 For example, if the sampling frequency of the ADC 263 is 600 MHz, sampling is performed at a sampling interval of about 1.67 nanoseconds. Therefore, the received light value is sampled at intervals of about 250 mm in terms of distance. That is, the intensity of the reflected light from each point at intervals of about 250 mm in the distance direction from the host vehicle in each detection region is measured. For example, when the sampling frequency of the ADC 263 is 6 GHz, sampling is performed at a sampling interval of about 0.167 nanoseconds. Therefore, the received light value is sampled at intervals of about 25 mm in terms of distance. That is, the intensity of the reflected light from each point at an interval of about 25 mm in the distance direction from the host vehicle in each detection region is measured.
そして、各ADC263は、トリガ信号を基準とする(トリガ信号が入力された時刻を0とする)各サンプリング時刻におけるサンプリング値(受光値)を示すデジタルの受光信号をピーク検出部311に供給する。
Each ADC 263 supplies a digital light reception signal indicating a sampling value (light reception value) at each sampling time with the trigger signal as a reference (the time when the trigger signal is input is 0) to the
ステップS5において、ピーク検出部311は、ピーク検出を行う。具体的には、ピーク検出部311は、各受光素子202の受光値がピークとなるサンプリング時刻(以下、ピーク時刻と称する)、及び、ピーク時刻における受光値(以下、受光ピーク値)を検出する。また、ピーク検出部311は、測定光の投光時刻から各受光素子202の受光値のピーク時刻までの時間(Time of Flight)を距離(以下、検出距離と称する)に換算する。
In step S5, the
この検出距離は、各検出領域において反射光の強度がピークとなる位置、すなわち、各検出領域において検出対象となる物体が存在する可能性が高い位置までの自車両からの距離を表す。従って、車両の前方にリファレンスボードが適切に設置され、かつ、レーザレーダ装置11が正常に動作している場合、各検出領域(各受光素子202)の検出距離及び受光ピーク値は、ほぼ等しくなる。また、水平方向の受光ピーク値の分布はほぼ平滑になる。
This detection distance represents a distance from the host vehicle to a position where the intensity of reflected light peaks in each detection area, that is, a position where there is a high possibility that an object to be detected exists in each detection area. Therefore, when the reference board is properly installed in front of the vehicle and the
そして、ピーク検出部311は、各検出領域の検出距離及び受光ピーク値の検出結果を補正係数設定部312に供給する。
Then, the
ステップS6において、補正係数設定部312は、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。補正係数設定部312は、全ての受光素子202の受光ピーク値が所定の閾値以上である場合、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値以上であると判定し、処理はステップS7に進む。
In step S6, the correction
なお、この処理で用いる閾値は、例えば、各検出領域内の物体の有無の判定に用いられる閾値と同じ値に設定される。 Note that the threshold value used in this process is set to the same value as the threshold value used for determining the presence or absence of an object in each detection region, for example.
ステップS7において、補正係数設定部312は、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であるか否かを判定する。補正係数設定部312は、各検出領域の検出距離における最小値と最大値との差を算出し、算出した距離の差が所定の閾値以内であるという条件を満たす場合、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であると判定し、処理はステップS8に進む。
In step S <b> 7, the correction
ステップS8において、補正係数設定部312は、受光ピーク値の正規化を行う。具体的には、補正係数設定部312は、全ての受光素子202の受光ピーク値における最大値で各受光素子202の受光ピーク値を割ることにより、正規化した受光ピーク値(以下、正規化受光値と称する)を算出する。
In step S8, the correction
ステップS9において、補正係数設定部312は、正規化受光値に基づいて、補正係数を算出する。例えば、補正係数設定部312は、各受光素子202の正規化受光値をそのまま各受光素子202の補正係数に設定する。そして、補正係数設定部312は、設定した各受光素子202の補正係数を記憶部313に記憶させる。その後、補正係数調整処理は終了する。
In step S9, the correction
正規化受光値は、全ての受光素子202の受光ピーク値における最大値に対する各受光素子202の受光ピーク値の比を示しており、同じ強度の反射光に対する各受光素子202の受光値の比は、各受光素子202の正規化受光値の比とほぼ等しくなる。そして、各受光素子202の受光値をそれぞれ対応する補正係数(=正規化受光値)で割ることにより、同じ強度の反射光に対する各受光素子202の受光値がほぼ等しくなり、受光素子202間の受光値のばらつきが補正される。
The normalized light receiving value indicates the ratio of the light receiving peak value of each light receiving
一方、ステップS7において、補正係数設定部312は、各検出領域の検出距離における最小値と最大値との差が所定の閾値を超えている場合、各方向の検出距離の差が所定の範囲を超えていると判定する。そして、ステップS8及びS9の処理はスキップされ、補正係数調整処理は終了する。
On the other hand, in step S7, when the difference between the minimum value and the maximum value in the detection distance of each detection region exceeds a predetermined threshold value, the correction
また、ステップS6において、補正係数設定部312は、少なくとも1つの受光素子202の受光ピーク値が所定の閾値未満である場合、反射光の強度が所定の閾値未満の方向があると判定する。そして、ステップS7乃至S9の処理はスキップされ、補正係数調整処理は終了する。
In step S6, the correction
すなわち、上記のいずれの場合も補正係数の設定が行われずに、補正係数調整処理が終了する。これは、例えば、リファレンスボードが適切に設置されていなかったり、レーザレーダ装置11に異常が発生したりしている場合が想定される。
That is, in any of the above cases, the correction coefficient adjustment process is terminated without setting the correction coefficient. For example, a case where a reference board is not properly installed or an abnormality occurs in the
このように、例えば、工場やディーラ等における作業者等は、自車両の前方にリファレンスボードを設置し、レーザレーダ装置11を調整モードに設定し動作させるだけで、各部品の個体差等に応じた補正係数を簡単かつ適切に設定することができる。
Thus, for example, workers in factories, dealers, and the like install a reference board in front of the host vehicle, set the
{監視処理}
次に、図10のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置11により実行される監視処理について説明する。なお、この処理は、例えば、レーザレーダ装置11が設けられている車両のイグニッションスイッチ又はパワースイッチがオンされたとき開始され、オフされたとき終了する。
{Monitoring process}
Next, the monitoring process executed by the
また、この監視処理の前に、図8を参照して上述した補正係数調整処理が実行されている場合、処理の結果得られた各受光素子202の補正係数が記憶部313に記憶された状態となる。一方、この監視処理の前に、補正係数調整処理が実行されていない場合、各受光素子202の補正係数の初期値が記憶部313に記憶された状態となる。この初期値は、例えば、全て1に設定される。
In addition, when the correction coefficient adjustment process described above with reference to FIG. 8 is performed before this monitoring process, the correction coefficient of each light receiving
ステップS101乃至S105において、上述した図8のステップS1乃至S5と同様の処理が行われる。すなわち、レーザレーダ装置11の初期化が行われた後、測定光が投光され、測定光に対する反射光が受光され、反射光に応じた受光信号が生成され、受光信号のサンプリングが行われる。そして、各検出領域の検出距離及び各受光素子202の受光ピーク値が検出され、検出結果が補正係数設定部312及び補正部314に供給される。
In steps S101 to S105, processing similar to that in steps S1 to S5 of FIG. 8 described above is performed. That is, after the
ステップS106において、補正係数設定部312は、補正係数更新処理を実行する。ここで、図11及び図12のフローチャートを参照して、補正係数更新処理の詳細について説明する。まず、図11のフローチャートを参照して、補正係数更新処理の第1の実施の形態について説明する。
In step S106, the correction
ステップS151において、補正係数設定部312は、補正係数更新ロックフラグの値が0に設定されているか否かを判定する。補正係数更新ロックフラグの値は0又は1に設定され、0に設定されている場合、補正係数の更新が許可され、1に設定されている場合、補正係数の更新が禁止される。なお、初期状態では、補正係数更新フラグの値は0に設定される。そして、補正係数更新ロックフラグの値が0に設定されていると判定された場合、すなわち、補正係数の更新が許可されている場合、処理はステップS152に進む。
In step S151, the correction
ステップS152において、図8のステップS6の処理と同様に、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値以上であるか否かが判定され、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値以上であると判定された場合、処理はステップS153に進む。 In step S152, as in the process of step S6 in FIG. 8, it is determined whether or not the intensity of reflected light in all directions is equal to or greater than a predetermined threshold, and the intensity of reflected light in all directions is equal to or greater than a predetermined threshold. If determined to be, the process proceeds to step S153.
ステップS153において、図8のステップS7の処理と同様に、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であるか否かが判定され、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であると判定された場合、処理はステップS154に進む。 In step S153, as in the process of step S7 in FIG. 8, it is determined whether or not the difference in detection distance in each direction is within a predetermined range, and the difference in detection distance in each direction is in the predetermined range. If determined to be, the process proceeds to step S154.
これは、全ての検出領域にわたってほぼ同じ距離に測定光を反射する物体が存在するような場合である。例えば、上述したリファレンスボードのように、測定光投光部22の光軸(自車両の進行方向)に対してほぼ垂直な方向を向き、測定光が全て入射するような幅の広い面を有する物体(例えば、トラック等の大型車両、壁、塀等)が存在する場合である。
This is the case where there is an object that reflects the measurement light at substantially the same distance across all detection areas. For example, like the reference board described above, it has a wide surface that faces in a direction substantially perpendicular to the optical axis (traveling direction of the host vehicle) of the measurement
ステップS154において、図8のステップS8の処理と同様に、受光ピーク値の正規化が行われる。 In step S154, the received light peak value is normalized in the same manner as in step S8 of FIG.
ステップS155において、補正係数設定部312は、今回と前回の正規化受光値の差を算出する。具体的には、補正係数設定部312は、各受光素子202の前回の正規化受光値を記憶部313から読み出す。なお、前回の正規化受光値とは、現時点から最も近い時期に算出され、記憶部313に記憶されている正規化受光値のことである。そして、補正係数設定部312は、ステップS154の処理で算出した今回の正規化受光値と前回の正規化受光値との差の絶対値(以下、差分受光値と称する)を、受光素子202毎に算出する。
In step S155, the correction
ステップS156において、補正係数設定部312は、今回と前回の正規化受光値の差が所定の範囲内であるか否かを判定する。具体的には、補正係数設定部312は、各受光素子202の受光差分値を所定の閾値と比較し、全ての受光差分値が閾値以下である場合、今回と前回の正規化受光値の差が所定の範囲内であると判定する。これは、今回の各受光素子202の正規化受光値の分布と、前回の各受光素子202の正規化受光値の分布とが類似している場合である。
In step S156, the correction
なお、この判定処理で用いる閾値は、全ての受光素子202で同じ値に設定するようにしてもよいし、受光素子202毎に異なる値に設定してもよい。
Note that the threshold used in this determination process may be set to the same value for all the
ステップS157において、補正係数設定部312は、更新カウンタをインクリメントする。すなわち、この更新カウンタは、今回の正規化受光値の分布と前回の正規化受光値の分布とが類似している場合にインクリメントされる。従って、正規化受光値の分布が類似する物体が自車両の前方に出現する回数が増えるにつれて、更新カウンタの値が増加する。
In step S157, the correction
ここで、ステップS156の判定条件を満足する物体、すなわち、正規化受光値の分布が類似する物体は、測定光投光部22の光軸に対してほぼ垂直な方向を向き、測定光が全て入射するような幅の広い面であって、反射特性がほぼ一様な面を有する物体であると想定される。そのような面としては、例えば、全面がほぼ同じ色の壁、塀、大型車両の背面等が想定される。一方、反射特性がほぼ一様な面を有していない物体の間で、正規化受光値の分布が類似するケースは非常に稀である。従って、ステップS156の処理は、検出された物体(全ての検出領域にわたってほぼ同じ距離に存在する物体)が、反射特性がほぼ一様な面を有するとみなすことができるか否かを判定する処理といえる。
Here, an object that satisfies the determination condition of step S156, that is, an object with a similar distribution of normalized light reception values, is directed substantially perpendicular to the optical axis of the measurement
また、このような面からの反射光に対する受光ピーク値の水平方向の分布は、ほぼ平滑になると想定される。ここで、ほぼ平滑になるというのは、各受光素子202の受光ピーク値のばらつきが少ないということである。
In addition, it is assumed that the horizontal distribution of the received light peak value with respect to the reflected light from such a surface is substantially smooth. Here, being almost smooth means that there is little variation in the light receiving peak value of each light receiving
なお、各受光素子202間の特性にばらつきがあり、仮に反射特性が一様な面からの反射光に対する受光ピーク値の水平方向の分布が平滑にならなくても、この特性のばらつきは物体間で差がなくほぼ同様である。従って、このステップS156の判定処理により、反射特性がほぼ一様な面を有する物体を検出することができる。
Note that there is a variation in the characteristics between the light receiving
ステップS158において、補正係数設定部312は、更新カウンタが所定の閾値を超えているか否かを判定する。更新カウンタが所定の閾値を超えていると判定された場合、処理はステップS159に進む。
In step S158, the correction
ステップS159において、補正係数設定部312は、補正係数を更新する。例えば、補正係数設定部312は、図8のステップS9の処理と同様に、今回の各受光素子202の正規化受光値を、そのまま各受光素子202の新たな補正係数に設定する。そして、補正係数設定部312は、新たに設定した各受光素子202の補正係数を記憶部313に記憶させる。
In step S159, the correction
なお、更新カウンタの値が所定の閾値を超える時には、前回の補正係数更新から時間が経過しており、受光素子202等の特性が経年変化している可能性がある。従って、この補正係数の更新により、元々の受光素子202間の特性のばらつきだけでなく、経年変化による受光素子202の特性の変動の影響も低減することができる。
When the value of the update counter exceeds a predetermined threshold, time has elapsed since the previous correction coefficient update, and the characteristics of the
また、このとき、更新カウンタをリセットするようにしてもよいし、リセットしないようにしてもよい。 At this time, the update counter may be reset or may not be reset.
その後、処理はステップS160に進む。 Thereafter, the process proceeds to step S160.
一方、ステップS158において、更新カウンタが所定の閾値を超えていないと判定された場合、ステップS159の処理はスキップされ、補正係数の更新は行われずに、処理はステップS160に進む。 On the other hand, if it is determined in step S158 that the update counter does not exceed the predetermined threshold value, the process of step S159 is skipped, the correction coefficient is not updated, and the process proceeds to step S160.
また、ステップS156において、補正係数設定部312は、少なくとも1つの受光素子202の受光差分値が閾値を超えている場合、今回と前回の正規化受光値の差が所定の範囲を超えていると判定し、処理はステップS160に進む。これは、今回の各受光素子202の正規化受光値の分布と、前回の各受光素子202の正規化受光値の分布とが類似していない場合である。
In step S156, when the light reception difference value of at least one
ステップS160において、補正係数設定部312は、補正係数更新ロックフラグの値を1に設定する。これにより、補正係数の更新が禁止される。
In step S160, the correction
ステップS161において、補正係数設定部312は、今回の正規化受光値を次回の比較用の正規化受光値に設定する。すなわち、補正係数設定部312は、今回の各受光素子202の正規化受光値を前回の正規化受光値として記憶部313に記憶させる。これにより、次にステップS155の処理が実行されるときに、今回の正規化受光値の分布が新たに検出された正規化受光値の分布との比較に用いられる。
In step S161, the correction
その後、補正係数更新処理は終了する。 Thereafter, the correction coefficient update process ends.
一方、ステップS152において、反射光の強度が所定の閾値未満の方向があると判定された場合、又は、ステップS153において、各方向の検出距離の差が所定の範囲を超えていると判定された場合、そのまま補正係数更新処理は終了する。すなわち、全ての検出領域にわたってほぼ同じ距離に測定光を反射する物体が存在しない場合、正規化受光値の算出及び補正係数の更新は行われない。 On the other hand, when it is determined in step S152 that there is a direction in which the intensity of the reflected light is less than the predetermined threshold value, or in step S153, it is determined that the difference between the detected distances in each direction exceeds the predetermined range. In this case, the correction coefficient update process is finished as it is. That is, when there is no object that reflects the measurement light at substantially the same distance over all the detection areas, the normalized light reception value is not calculated and the correction coefficient is not updated.
また、ステップS151において、補正係数更新ロックフラグの値が1であると判定された場合、すなわち、補正係数の更新が禁止されている場合、処理はステップS162に進む。 If it is determined in step S151 that the value of the correction coefficient update lock flag is 1, that is, if update of the correction coefficient is prohibited, the process proceeds to step S162.
ステップS162において、補正係数設定部312は、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値未満であるか否かを判定する。補正係数設定部312は、全ての受光素子202の受光ピーク値が所定の閾値未満である場合、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値未満であると判定し、処理はステップS163に進む。
In step S162, the correction
なお、この処理で用いる閾値は、例えば、ステップS152の処理で用いる閾値以下の値に設定される。従って、ステップS162において、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値未満であると判定された場合、全ての検出領域において物体を検出していない状態であるとみなすことができる。 Note that the threshold used in this process is set to a value equal to or less than the threshold used in the process of step S152, for example. Therefore, when it is determined in step S162 that the intensity of reflected light in all directions is less than the predetermined threshold, it can be considered that no object is detected in all detection regions.
ステップS163において、補正係数設定部312は、補正係数更新ロックフラグの値を0に設定する。これにより、補正係数の更新が許可される。
In step S163, the correction
その後、補正係数更新処理は終了する。 Thereafter, the correction coefficient update process ends.
一方、ステップS162において、補正係数設定部312は、少なくとも1つの受光素子202の受光ピーク値が所定の閾値以上である場合、反射光の強度が所定の閾値以上の方向があると判定する。これは、すでに検出した物体を検出し続けている可能性がある状態である。そして、ステップS163の処理はスキップされ、補正係数更新フラグが1に設定されたまま(補正係数の更新が禁止されたまま)、補正係数更新処理は終了する。
On the other hand, in step S162, the correction
従って、ステップS160において、補正係数更新ロックフラグの値が1に設定された後、ステップS162において、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値未満であると判定されるまで、更新カウンタのインクリメント及び補正係数の更新が禁止される。すなわち、正規化受光値の算出対象となる物体が自車両の前方に現れ、正規化受光値が算出された後、ステップS156の判定条件が満たされた場合、その物体に対して一度だけ更新カウンタがインクリメントされる。また、更新カウンタが所定の閾値を超えた場合、補正係数が更新される。その後、自車両の前方からその物体が存在しなくなるまで、更新カウンタのインクリメント及び補正係数の更新が禁止される。これにより、同じ物体に対して何度も更新カウンタがインクリメントされ、補正係数が更新されてしまうことが防止される。 Accordingly, after the value of the correction coefficient update lock flag is set to 1 in step S160, the update counter is incremented until it is determined in step S162 that the intensity of reflected light in all directions is less than the predetermined threshold. And updating of the correction coefficient is prohibited. That is, when the object for which the normalized light reception value is to be calculated appears in front of the host vehicle and the normalized light reception value is calculated, and the determination condition in step S156 is satisfied, the update counter is only once for the object. Is incremented. Further, when the update counter exceeds a predetermined threshold, the correction coefficient is updated. Thereafter, the increment of the update counter and the update of the correction coefficient are prohibited until the object disappears from the front of the host vehicle. As a result, the update counter is incremented many times for the same object, and the correction coefficient is prevented from being updated.
次に、図12のフローチャートを参照して、補正係数更新処理の第2の実施の形態について説明する。 Next, a second embodiment of the correction coefficient update process will be described with reference to the flowchart in FIG.
ステップS171乃至S174において、図11のステップS151乃至S154と同様の処理が実行される。 In steps S171 to S174, processing similar to that in steps S151 to S154 in FIG. 11 is executed.
ステップS175において、補正係数設定部312は、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲内であるか否かを判定する。例えば、補正係数設定部312は、各受光素子202の正規化受光値の最小値と最大値の差が所定の閾値以下である場合、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲内であると判定する。或いは、例えば、補正係数設定部312は、隣接する受光素子202の受光ピーク値の差が所定の閾値以内である場合、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲内であると判定する。そして、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲内であると判定された場合、処理はステップS176に進む。
In step S175, the correction
上述したように、反射特性が一様な面に対する受光ピーク値の水平方向の分布は、ほぼ平滑になると想定される。従って、ステップS175において、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲内であると判定された物体は、反射特性がほぼ一様な面を有するとみなすことができる。
As described above, it is assumed that the distribution in the horizontal direction of the light reception peak value with respect to the surface having uniform reflection characteristics is substantially smooth. Therefore, in step S175, the object for which the variation of the normalized light reception value of each light receiving
なお、このステップS175の判定処理には、他の統計的な手法を用いることができる。例えば、正規化受光値の分散を用いて判定することが可能である。 It should be noted that other statistical methods can be used for the determination processing in step S175. For example, the determination can be made using the variance of the normalized received light value.
ステップS176において、図11のステップS157の処理と同様に、更新カウンタがインクリメントされる。 In step S176, the update counter is incremented in the same manner as in step S157 of FIG.
ステップS177において、記憶部313は、各受光素子202の正規化受光値を記憶する。
In step S177, the
ステップS178において、図11のステップS158の処理と同様に、更新カウンタが所定の閾値を超えているか否かが判定される。更新カウンタが所定の閾値を超えていると判定された場合、処理はステップS179に進む。 In step S178, it is determined whether or not the update counter exceeds a predetermined threshold, as in the process of step S158 in FIG. If it is determined that the update counter exceeds the predetermined threshold, the process proceeds to step S179.
ステップS179において、補正係数設定部312は、補正係数を更新する。具体的には、補正係数設定部312は、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲内であると判定される度に蓄積された正規化受光値を記憶部313から読み出し、それらの正規化受光値の平均値を受光素子202毎に算出する。そして、補正係数設定部312は、算出した各受光素子202の正規化受光値の平均値を、各受光素子202の新たな補正係数に設定する。
In step S179, the correction
ここで、上述したように、ステップS175の判定条件を満たす物体は、反射特性が一様な面を有するとみなすことができるが、実際には全く一様であることはなく、当該物体から各受光素子202に入射する反射光(以下、入射光と称する)の強度には、ばらつきが生じる。この入射光の強度のばらつきは、物体毎にほぼランダムに発生する。一方、各受光素子202の正規化受光値のばらつきは、この入射光の強度のばらつきに加えて、各受光素子202間の特性のばらつきにより発生する。この各受光素子202間の特性のばらつきは、物体の違いに関わらずほぼ同様に発生する。
Here, as described above, an object that satisfies the determination condition of step S175 can be regarded as having a surface with uniform reflection characteristics, but in reality, it is not uniform at all. Variations occur in the intensity of reflected light (hereinafter referred to as incident light) incident on the
従って、各受光素子202の正規化受光値の平均値を算出することにより、ほぼランダムに発生する各受光素子202への入射光の強度のばらつきを相殺し、受光素子202間の特性のばらつきを抽出することができる。その結果、各受光素子202の正規化受光値の平均値を補正係数に設定することにより、各受光素子202間の特性のばらつきを、より適切に補正することが可能になる。
Therefore, by calculating the average value of the normalized light receiving values of each light receiving
その後、処理はステップS180に進む。 Thereafter, the process proceeds to step S180.
一方、ステップS178において、更新カウンタが所定の閾値を超えていないと判定された場合、ステップS179の処理はスキップされ、補正係数の更新は行われずに、処理はステップS180に進む。 On the other hand, if it is determined in step S178 that the update counter does not exceed the predetermined threshold, the process in step S179 is skipped, and the process proceeds to step S180 without updating the correction coefficient.
また、ステップS175において、各受光素子202の正規化受光値のばらつきが所定の範囲を超えていると判定された場合、ステップS176乃至S179の処理はスキップされ、処理はステップS180に進む。
If it is determined in step S175 that the variation in the normalized light reception value of each light receiving
ステップS180において、図11のステップS160の処理と同様に、補正係数更新ロックフラグの値が1に設定され、補正係数更新処理は終了する。 In step S180, similarly to the process of step S160 of FIG. 11, the value of the correction coefficient update lock flag is set to 1, and the correction coefficient update process ends.
一方、ステップS171において、補正係数更新ロックフラグの値が1であると判定された場合、処理はステップS181に進む。 On the other hand, if it is determined in step S171 that the value of the correction coefficient update lock flag is 1, the process proceeds to step S181.
ステップS181及びS182において、図11のステップS162及びS163と同様の処理が実行され、補正係数更新処理は終了する。 In steps S181 and S182, processing similar to that in steps S162 and S163 in FIG. 11 is executed, and the correction coefficient update processing ends.
図10に戻り、S107において、補正部314は、補正係数を用いて受光値を補正する。具体的には、補正部314は、各受光素子202の補正係数を記憶部313から読み出す。そして、例えば、各受光素子202の正規化受光値又は正規化受光値の平均値が補正係数に用いられている場合、補正部314は、各受光素子202の受光ピーク値を補正係数で割ることにより、各受光素子202の受光ピーク値を補正する。補正部314は、各検出領域の検出距離及び補正後の受光ピーク値(以下、補正受光ピーク値と称する)を示す情報を物体検出部315に供給する。
Returning to FIG. 10, in S107, the
ステップS108において、物体検出部315は、物体の検出を行う。具体的には、物体検出部315は、各検出領域の検出距離及び補正受光ピーク値に基づいて、監視領域内の他の車両、歩行者、道路付帯物等の物体の有無、並びに、物体の種類、方向、距離等の検出を行う。
In step S108, the
なお、物体検出部315の物体検出方法には、任意の方法を採用することができる。
Note that any method can be adopted as the object detection method of the
ここで、図13を参照して、物体検出方法の一例について説明する。 Here, an example of the object detection method will be described with reference to FIG.
図13のグラフは、自車両の前方に車両351が走行している場合に、車両351からの反射光が戻ってくる付近のサンプリング時刻における受光値の水平方向の分布を示している。すなわち、このグラフは、当該サンプリング時刻における各受光素子202の受光値を、各受光素子202の水平方向の並び順に横軸方向に並べたグラフである。
The graph of FIG. 13 shows the horizontal distribution of the received light value at the sampling time near the reflected light from the
測定光は車両351によって反射されて受光素子202により受光されるが、投光から受光までには時間差が生じている。この時間差は、レーザレーダ装置11と車両351との距離に比例するので、車両351からの反射光は、該時間差と一致するサンプリングタイミング(サンプリング時刻tn)における受光値として測定される。従って、車両351を含む検出領域の各受光素子202の受光値のうち、特にサンプリング時刻tnにおける受光値が大きくなる。
The measurement light is reflected by the
また、前方に車両351が存在する場合、車両351により反射された反射光が、受光素子202により受光されるため、検出領域内に車両351を含む各受光素子202の受光値が大きくなる。特に、車両351の後方の左右のリフレクタ352L,352Rの反射率が高いため、検出領域内にリフレクタ352L,352Rを含む各受光素子202の受光値が特に大きくなる。
Further, when the
従って、図13のグラフに示されるように、水平方向の受光値の分布において、2つの顕著なピークP11,P12が現れる。また、リフレクタ352Lとリフレクタ352Rの間の車体により反射された反射光も検出されるため、ピークP11とピークP12の間の受光値もその他の領域に比べて高くなる。このように、同じサンプリング時刻における受光値の水平方向の分布において、顕著な2つのピークを検出することにより、前方の車両を検出することが可能である。
Therefore, as shown in the graph of FIG. 13, two prominent peaks P11 and P12 appear in the distribution of received light values in the horizontal direction. In addition, since the reflected light reflected by the vehicle body between the
なお、上述したように、補正係数を用いて受光ピーク値を補正することにより、ピークP11,P12の位置をより正確に検出することが可能になる。 As described above, by correcting the light reception peak value using the correction coefficient, the positions of the peaks P11 and P12 can be detected more accurately.
ステップS109において、演算部25は、検出結果を供給する。具体的には、物体検出部315は、物体の検出結果を制御部21及び通知部302に供給する。通知部302は、例えば、物体の有無に関わらず、物体の検出結果を定期的に車両制御装置12に供給する。或いは、通知部302は、例えば、車両が前方の物体に衝突する危険性がある場合に限り、物体の検出結果を車両制御装置12に供給する。
In step S109, the
その後、処理はステップS102に戻り、ステップS102乃至S109の処理が繰り返し実行される。 Thereafter, the process returns to step S102, and the processes of steps S102 to S109 are repeatedly executed.
このように、自車両の走行中に、各受光素子202の補正係数が各部品の個体差等に応じた適切な値に自動的に調整される。また、適切に調整された補正係数を用いて受光値を補正することにより、レーザレーダ装置11の物体の検出精度を向上させることができる。例えば、物体の特徴の検出精度や物体のトラッキングの精度が向上する。
In this way, the correction coefficient of each light receiving
<2.第2の実施の形態>
次に、図14乃至図16を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態では、画像センサを用いて補正係数の更新が行われる。
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the correction coefficient is updated using an image sensor.
{レーザレーダ装置401の構成例}
図14は、本発明を適用したレーザレーダ装置の第2の実施の形態であるレーザレーダ装置401の構成例を示している。なお、図中、図1と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は重複するため適宜省略する。
{Configuration example of laser radar device 401}
FIG. 14 shows a configuration example of a
レーザレーダ装置401は、図1のレーザレーダ装置11と比べて、演算部25の代わりに演算部411が設けられている点が異なる。
The
演算部411は、測定部24から供給される受光値の測定結果、及び、画像センサ402から供給される自車両の前方を撮影した前方画像に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部21及び車両制御装置12に供給する。
The
なお、画像センサ402は、例えば、監視領域全体を撮影できるように自車両の所定の位置に設置される。
Note that the
{演算部411の構成例}
図15は、演算部411の機能の構成例を示している。なお、図中、図7と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は重複するため適宜省略する。
{Configuration example of calculation unit 411}
FIG. 15 shows a configuration example of the function of the
演算部411は、図7の演算部25と比較して、検出部301の代わりに、検出部451が設けられている点が異なる。検出部451は、検出部301と比較して、輝度分布判定部461が追加されている点が異なる。
The
輝度分布判定部461は、画像センサ402から供給される前方画像に基づいて、自車両の前方の物体の輝度の分布を検出する。そして、輝度分布判定部461は、前方の物体の輝度の分布がほぼ平滑であるか否かを判定し、判定結果を補正係数設定部312に供給する。
The luminance
{レーザレーダ装置401の処理}
次に、レーザレーダ装置401の処理について説明する。
{Processing of laser radar device 401}
Next, processing of the
レーザレーダ装置401による補正係数調整処理は、図8を参照して上述したレーザレーダ装置11による補正係数調整処理と同様であり、その説明は重複するので省略する。
The correction coefficient adjustment process performed by the
レーザレーダ装置401による監視処理は、レーザレーダ装置11と同様に、図10のフローチャートに従って実行される。ただし、レーザレーダ装置401による監視処理では、レーザレーダ装置11による監視処理と比較して、ステップS106の補正係数更新処理が異なる。
The monitoring process by the
ここで、図16のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置401により実行される補正係数更新処理の詳細について説明する。
Here, the details of the correction coefficient update processing executed by the
ステップS201において、図8のステップS6の処理と同様に、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値以上であるか否かが判定され、全ての方向の反射光の強度が所定の閾値以上であると判定された場合、処理はステップS202に進む。 In step S201, as in the process of step S6 in FIG. 8, it is determined whether the intensity of reflected light in all directions is equal to or greater than a predetermined threshold, and the intensity of reflected light in all directions is equal to or greater than a predetermined threshold. If determined to be, the process proceeds to step S202.
ステップS202において、図8のステップS7の処理と同様に、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であるか否かが判定され、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であると判定された場合、処理はステップS203に進む。 In step S202, as in the process of step S7 in FIG. 8, it is determined whether or not the difference in the detection distance in each direction is within a predetermined range, and the difference in the detection distance in each direction is in the predetermined range. If it is determined, the process proceeds to step S203.
ステップS203において、輝度分布判定部461は、前方の物体の輝度の分布が平滑であるか否かを判定する。具体的には、輝度分布判定部461は、画像センサ402から供給される前方画像において、測定光が照射される部分の輝度の分布を検出する。そして、輝度分布判定部461は、検出した輝度の分布が所定の条件を満たす場合、前方の物体の輝度の分布が平滑であると判定し、処理はステップS204に進む。
In step S203, the luminance
なお、輝度の平滑判定には、任意の手法を採用することができる。例えば、輝度分布判定部461は、検出した輝度の最小値と最大値の差が所定の閾値以下であり、かつ、前方画像の測定光が照射される部分の微分画像における微分値の最大値が所定の閾値以下である場合、輝度の分布が平滑であると判定する。
It should be noted that any method can be employed for the luminance smoothness determination. For example, the luminance
ステップS204において、図8のステップS8の処理と同様に、受光値の正規化が行われる。 In step S204, the received light value is normalized in the same manner as in step S8 of FIG.
ステップS205において、図11のステップS159の処理と同様に、補正係数が更新され、補正係数更新処理は終了する。 In step S205, the correction coefficient is updated in the same manner as in step S159 in FIG. 11, and the correction coefficient update process ends.
一方、ステップS201において、反射光の強度が所定の閾値未満の方向があると判定された場合、又は、ステップS202において、各方向の検出距離の差が所定の範囲を超えていると判定された場合、又は、ステップS203において、前方の物体の輝度の分布が平滑でないと判定された場合、補正係数の更新は行われずに、補正係数更新処理は終了する。 On the other hand, when it is determined in step S201 that there is a direction in which the intensity of the reflected light is less than the predetermined threshold value, or in step S202, it is determined that the difference between the detection distances in each direction exceeds the predetermined range. If, or in step S203, it is determined that the luminance distribution of the front object is not smooth, the correction coefficient update process is terminated without updating the correction coefficient.
このように、第2の実施の形態では、前方画像を用いて前方の物体の輝度の分布が平滑か否かを判定して、補正係数を更新するので、第1の実施の形態と比較して、より迅速かつ適切に補正係数を調整することができる。 As described above, in the second embodiment, the front image is used to determine whether or not the luminance distribution of the front object is smooth and the correction coefficient is updated. Therefore, the second embodiment is compared with the first embodiment. Thus, the correction coefficient can be adjusted more quickly and appropriately.
<3.変形例>
以下、上述した本発明の実施の形態の変形例について説明する。
<3. Modification>
Hereinafter, modifications of the above-described embodiment of the present invention will be described.
レーザレーダ装置11及びレーザレーダ装置401の構成は、上述した例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することが可能である。
The configurations of the
例えば、制御部21と演算部25を統合したり、機能の分担を変更したりすることが可能である。
For example, it is possible to integrate the
また、例えば、受光素子202、TIA261、PGA262、ADC263の数を、必要に応じて増減することが可能である。
Further, for example, the number of light receiving
さらに、例えば、複数の受光信号が入力され、入力された受光信号の中から選択した受光信号を出力するマルチプレクサ(MUX)を1つ以上、受光素子202とTIA261の間に設けるようにしてもよい。この場合、TIA261、PGA262、及び、ADC263の組み合わせをMUXの数だけ設け、各組が各MUXから出力される受光信号に対してサンプリング等の処理を行うようにすればよい。
Further, for example, one or more multiplexers (MUX) that receive a plurality of light reception signals and output a light reception signal selected from the input light reception signals may be provided between the
なお、この場合、2以上の受光素子202からの受光信号が、1つのMUXを介して1つのADC263に入力されるようになり、当該2以上の受光素子202とADC263との間の各回路の一部が重複するようになる。この場合も、MUXを設けない場合と同様の方法により、各受光素子202の補正係数を求めることが可能である。
In this case, light reception signals from two or more
また、以上の説明では、図8のステップS7等において、各受光素子202のピーク時刻を検出距離に換算して判定処理を行う例を示したが、ピーク時刻をそのまま判定処理に用いるようにしてもよい。例えば、各方向の検出距離の差が所定の範囲内であるか否かを判定する代わりに、各受光素子202のピーク時刻の時間差が所定の範囲内であるか否かを判定するようにしてもよい。
In the above description, the example in which the determination process is performed by converting the peak time of each light receiving
さらに、例えば、図11のステップS159の処理において、図12のステップS179の処理と同様に、各受光素子202の正規化受光値の平均値を、各受光素子202の新たな補正係数に設定するようにしてもよい。
Further, for example, in the process of step S159 of FIG. 11, the average value of the normalized light reception values of each light receiving
また、各受光素子202の受光ピーク値や正規化受光値を用いて上述した演算と異なる演算により補正係数を算出するようにしてもよい。例えば、正規化受光値又は正規化受光値の平均値の逆数を補正係数に用いてもよい。
Further, the correction coefficient may be calculated by a calculation different from the above-described calculation using the light reception peak value and the normalized light reception value of each light receiving
さらに、以上では、車両の前方の監視を行うレーザレーダ装置に本発明を適用する例を示したが、本発明は、前方以外の方向(例えば、側方、後方等)の監視を行うレーザレーダ装置にも適用することが可能である。 Furthermore, in the above, an example in which the present invention is applied to a laser radar device that monitors the front of a vehicle has been shown. However, the present invention is a laser radar that monitors a direction other than the front (for example, side, rear, etc.). The present invention can also be applied to an apparatus.
また、本発明は、レーザ以外の測定光(例えば、ミリ波による測定光等)を用いるレーダ装置に適用することも可能である。 The present invention can also be applied to a radar apparatus that uses measurement light other than a laser (for example, measurement light using millimeter waves).
[コンピュータの構成例]
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
[Computer configuration example]
The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. When a series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed in the computer. Here, the computer includes, for example, a general-purpose personal computer capable of executing various functions by installing various programs by installing a computer incorporated in dedicated hardware.
図17は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。 FIG. 17 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a computer that executes the above-described series of processing by a program.
コンピュータにおいて、CPU(Central Processing Unit)601,ROM(Read Only Memory)602,RAM(Random Access Memory)603は、バス604により相互に接続されている。
In a computer, a CPU (Central Processing Unit) 601, a ROM (Read Only Memory) 602, and a RAM (Random Access Memory) 603 are connected to each other by a
バス604には、さらに、入出力インタフェース605が接続されている。入出力インタフェース605には、入力部606、出力部607、記憶部608、通信部609、及びドライブ610が接続されている。
An input /
入力部606は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部607は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部608は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部609は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ610は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア611を駆動する。
The
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU601が、例えば、記憶部608に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース605及びバス604を介して、RAM603にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
In the computer configured as described above, the
コンピュータ(CPU601)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア611に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。 The program executed by the computer (CPU 601) can be provided by being recorded on a removable medium 611 as a package medium, for example. The program can be provided via a wired or wireless transmission medium such as a local area network, the Internet, or digital satellite broadcasting.
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア611をドライブ610に装着することにより、入出力インタフェース605を介して、記憶部608にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部609で受信し、記憶部608にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM602や記憶部608に、あらかじめインストールしておくことができる。
In the computer, the program can be installed in the
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。 The program executed by the computer may be a program that is processed in time series in the order described in this specification, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program for processing.
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiments of the present technology are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.
11 レーザレーダ装置
21 制御部
22 測定光投光部
23 受光部
24 測定部
25 演算部
102 発光素子
202−1乃至202−16 受光素子
253 サンプリング部
263−1乃至263−4 A/Dコンバータ
301 検出部
311 ピーク検出部
312 補正係数設定部
314 補正部
315 物体検出部
401 レーザレーダ装置
402 画像センサ
411 演算部
451 検出部
461 輝度分布判定部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
物体によって反射される前記測定光の反射光を受光する複数の受光素子と、
各前記受光素子からの受光信号のサンプリングを複数のサンプリング時刻において行うことにより、各前記受光素子の受光値の測定を行う測定部と、
各前記受光素子の受光値を補正する補正係数を設定する補正係数設定部と、
前記補正係数を用いて各前記受光素子の受光値を補正する補正部と、
補正後の前記受光値に基づいて、前記物体との距離を測定する物体検出部と
を備え、
前記補正係数設定部は、各前記受光素子の受光値がピークとなるサンプリング時刻の時間差が第1の所定範囲内である第1条件、及び、反射特性が一様な面を前記物体が有するとみなすことができる第2条件を満足する場合に、前記補正係数を設定する
レーザレーダ装置。 A light projecting unit that intermittently projects measurement light that is pulsed laser light;
A plurality of light receiving elements for receiving the reflected light of the measurement light reflected by the object;
A measurement unit that measures a light reception value of each light receiving element by performing sampling of a light reception signal from each light receiving element at a plurality of sampling times;
A correction coefficient setting unit for setting a correction coefficient for correcting the light reception value of each light receiving element;
A correction unit that corrects the received light value of each of the light receiving elements using the correction coefficient;
An object detector that measures a distance from the object based on the received light value after correction, and
The correction coefficient setting unit is configured such that the object has a first condition in which a time difference between sampling times at which a light reception value of each light receiving element reaches a peak is within a first predetermined range, and a surface having uniform reflection characteristics. A laser radar device that sets the correction coefficient when a second condition that can be considered is satisfied.
請求項1に記載のレーザレーダ装置。 2. The laser radar device according to claim 1, wherein the second condition is that a variation in a peak value of a light receiving value of each of the light receiving elements is within a second predetermined range.
前記第2条件は、前回記憶した受光値のピーク値と今回の受光値のピーク値との差分を前記受光素子毎に算出した場合の前記差分が第3の所定範囲内になることである
請求項1に記載のレーザレーダ装置。 When the first condition and the second condition are satisfied, the storage unit further stores a peak value of a light reception value of each of the light receiving elements,
The second condition is that when the difference between the peak value of the light reception value stored last time and the peak value of the current light reception value is calculated for each light receiving element, the difference falls within a third predetermined range. Item 2. The laser radar device according to Item 1.
前記補正係数設定部は、前記第1条件と前記第2条件を満足する回数が所定回数以上となった場合に、前記受光素子毎に記憶された複数の前記受光値を用いて、前記補正係数を設定する
請求項1乃至3のいずれかに記載のレーザレーダ装置。 When the first condition and the second condition are satisfied, the storage unit further stores a peak value of a light reception value of each of the light receiving elements,
The correction coefficient setting unit uses the plurality of received light values stored for each of the light receiving elements when the number of times that the first condition and the second condition are satisfied is a predetermined number of times or more. The laser radar device according to any one of claims 1 to 3.
さらに備え、
前記第2条件は、前記輝度分布判定部により前記物体の輝度が平滑であると判定されることである
請求項1に記載のレーザレーダ装置。 A luminance distribution determination unit that determines whether or not the luminance distribution of the object that reflects the measurement light is smooth based on an image acquired by an image sensor that captures the projection direction of the measurement light;
The laser radar device according to claim 1, wherein the second condition is that the luminance distribution determination unit determines that the luminance of the object is smooth.
請求項1乃至5のいずれかに記載のレーザレーダ装置。 The correction coefficient setting unit sets the correction coefficient based on a normalized light reception value obtained by normalizing each light reception peak value by a maximum value of the light reception peak values of all the light receiving elements. A laser radar device according to claim 1.
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