JP2018054328A - Machine for mine work and obstacle detection device thereof - Google Patents

Machine for mine work and obstacle detection device thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2018054328A
JP2018054328A JP2016187207A JP2016187207A JP2018054328A JP 2018054328 A JP2018054328 A JP 2018054328A JP 2016187207 A JP2016187207 A JP 2016187207A JP 2016187207 A JP2016187207 A JP 2016187207A JP 2018054328 A JP2018054328 A JP 2018054328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radar device
obstacle
low
power
power radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016187207A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
拓久哉 中
Takuya Naka
拓久哉 中
渡邊 淳
Atsushi Watanabe
淳 渡邊
石本 英史
Hidefumi Ishimoto
英史 石本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2016187207A priority Critical patent/JP2018054328A/en
Publication of JP2018054328A publication Critical patent/JP2018054328A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an obstacle detection technique suitable for a machine for mine work.SOLUTION: A machine for mine work comprises: a high power radar device; a low power radar device; and an obstacle detection device for determining whether or not there is an obstacle using detection results from the high power radar device and detection results from the low power radar device. The high power radar device and the low power radar device are mounted on the machine for mine work so that a detection area 121d of the high power radar device and a detection area 122a of the low power radar device are overlapped. The obstacle detection device determines the kind of obstacles at the position where a detection area 121b of the high power radar device and a detection area of the low power radar device are overlapped using both the detection results of the high power radar device and the detection results of the low power radar device.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は鉱山用作業機械及びその障害物検出装置に係り、特にオフロード環境で稼働する鉱山用作業機械の障害物検出技術に関する。   The present invention relates to a mining work machine and its obstacle detection device, and more particularly to an obstacle detection technique for a mining work machine operating in an off-road environment.

自動車の走行制御技術の一例として、特許文献1は、「レーダー装置で検出した先行車との車間距離が所定値以下になると自動制動を行ったり運転者に警報を発したりして干渉の発生を防止するものにおいて、先行車のような移動物を検出するための、レーザレーダ装置やパルスレーダー装置のようなレーダー装置の反射波の受信レベルのしきい値に対し、停止物を検出するための反射波の受信レベルのしきい値を所定の領域で高く設定する。これにより、自車の障害とならないゲートや路上落下物を検出して障害物であると誤認するのを防止し、ゲートや路上落下物に対して必要のない自動制動や警報が行われるのを防止することができる(要約抜粋)」技術を開示している。   As an example of a driving control technology for an automobile, Patent Document 1 states that “when the distance between the vehicle and the preceding vehicle detected by the radar device becomes a predetermined value or less, automatic braking is performed or a warning is issued to the driver, thereby generating interference. To prevent moving objects such as preceding vehicles, and to detect stationary objects against the threshold level of the reflected wave reception level of radar devices such as laser radar devices and pulse radar devices. Set the threshold of the reception level of the reflected wave high in a predetermined area, so that it is possible to prevent the vehicle from being detected as an obstacle by detecting a gate or an object falling on the road that does not interfere with the vehicle. A technology that can prevent unnecessary automatic braking and warning from being performed on a road falling object (summary excerpt) is disclosed.

また特許文献2は、「遠距離レンジ用の発光素子と近距離用のレンジの発光素子とを備えた車両用レーダ装置において、近距離用発光素子の光軸を水平方向より上側に若干オフセットさせ、路面に近距離用送出信号が反射しないようにする(要約抜粋)」技術を開示している。   Patent Document 2 states that “in a vehicular radar apparatus having a light emitting element for a long distance range and a light emitting element for a short distance range, the optical axis of the short distance light emitting element is slightly offset above the horizontal direction. , To prevent the transmission signal for short distances from being reflected on the road surface (summary excerpt).

特開2008−102591号公報JP 2008-102591 A 特開平8−082679号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-082679

鉱山用の作業機械、例えば運搬車両にミリ波レーダ等のセンサを搭載し、自車の進行方向前方に障害物がないか判断する障害物検出技術がある。一般的にミリ波レーダは、ミリ波レーダが照射する電磁波の照射範囲内に障害物として検出すべき車両の金属部が内包するよう、車両のバンパ部やミラー部など比較的低い位置に取り付ける。しかし、作業機械は自動車に比べて凹凸の大きな路面を走行するため車高が高いので、ミリ波レーダの設置位置が高くなり、電磁波の照射範囲内に車両の金属部が存在しなくなる傾向が強くなる。特に大型の鉱山用作業機械の近傍に存在する車両は、車両の向きや車高によっては窓ガラスや天井部分など車両の一部分しか、ミリ波レーダで捕らえる事ができず、反射波の受信強度が路面凹凸と同程度に低くなる場合がある。   There is an obstacle detection technique in which a sensor such as a millimeter wave radar is mounted on a mining work machine, for example, a transport vehicle, and it is determined whether there is an obstacle ahead of the traveling direction of the host vehicle. In general, a millimeter wave radar is attached to a relatively low position such as a bumper portion or a mirror portion of a vehicle so that a metal portion of the vehicle to be detected as an obstacle is included in an irradiation range of electromagnetic waves emitted by the millimeter wave radar. However, work machines run on uneven road surfaces compared to automobiles, so the vehicle height is high, so the installation position of the millimeter wave radar is high, and there is a strong tendency that the metal part of the vehicle does not exist within the electromagnetic wave irradiation range. Become. In particular, a vehicle that exists in the vicinity of a large mining work machine can capture only a part of the vehicle, such as a window glass or a ceiling, depending on the direction and height of the vehicle, and the received intensity of reflected waves is high. It may be as low as road surface irregularities.

特許文献1の技術は路面凹凸や上り坂などの非障害物を障害物として検出して誤報を出さないために、路面からの反射波に相当する受信強度の検出結果を排除するので、特許文献1の技術を作業機械に適用すると、作業機械の近傍に存在する車両を検出できなくなる場合があり、乗用車の障害物検出技術は作業機械にはそのまま適用できないという課題がある。   Since the technique of Patent Document 1 detects a non-obstacle such as road surface unevenness or an uphill as an obstacle and does not give a false alarm, the detection result of the received intensity corresponding to the reflected wave from the road surface is excluded. When the technique 1 is applied to a work machine, it may not be possible to detect a vehicle in the vicinity of the work machine, and there is a problem that the obstacle detection technique for a passenger car cannot be applied to the work machine as it is.

また特許文献2の技術は、近距離用送出手段のパルス信号出力方向を水平方向に対して上側に若干オフセットさせているので、ミリ波レーダの設置位置が例えば路面から4mと高い鉱山用作業機械に適用した場合は近距離用送出手段の電磁波の照射範囲高さがさらに高くなり、路上の障害物をとらえることができないという課題がある。   In the technique of Patent Document 2, the pulse signal output direction of the short-distance transmission means is slightly offset upward with respect to the horizontal direction, so that the installation position of the millimeter wave radar is as high as 4 m from the road surface, for example. When applied to the above, there is a problem that the irradiation range height of the electromagnetic wave of the short-distance sending means is further increased and an obstacle on the road cannot be caught.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the obstacle detection technique suitable for the working machine for mines.

上記の課題を達成するために、進行方向前方の障害物を検出する少なくとも2つ以上のレーダ装置を搭載した鉱山用作業機械であって、照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する、少なくとも1つ以上の遠距離用の高出力レーダ装置と、照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する、少なくとも1つ以上の近距離用の低出力レーダ装置と、夫々の前記高出力レーダ装置からの検出結果及び夫々の前記低出力レーダ装置からの検出結果を用いて障害物の有無の判定を行う障害物検出装置と、を備え、各高出力レーダ装置の検出領域は、少なくとも1つ以上の低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられ、前記障害物検出装置は、各高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の照射する電磁波が前記障害物で反射されて生じる反射波の受信強度に基づいて判定する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a mining work machine equipped with at least two or more radar devices that detect obstacles ahead in the traveling direction, which emits electromagnetic waves with a narrow irradiation angle and high output intensity, From one or more high-power radar devices for long-distance use, at least one low-power radar device for short-range use that emits an electromagnetic wave having a wide irradiation angle and low output intensity, and each of the high-power radar devices And an obstacle detection device that determines the presence or absence of an obstacle using the detection result of each of the low-power radar devices and the detection region of each high-power radar device. The low-power radar device is attached to the mining work machine at a position where the detection areas of the low-power radar device overlap, and the obstacle detection device detects the low-power radar device that overlaps the detection region of each high-power radar device. The type of obstacle detected in the area is determined based on the reception intensity of the reflected wave generated when the electromagnetic wave irradiated by the high-power radar device and the low-power radar device is reflected by the obstacle. To do.

本発明によれば、鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the present invention, it is possible to provide an obstacle detection technique suitable for a mining work machine. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

第一実施形態に係るダンプトラックの概略構成図Schematic configuration diagram of a dump truck according to the first embodiment 第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダの取付位置を示す図(上面視)The figure which shows the installation position of the 1st millimeter wave radar and the 2nd millimeter wave radar (top view) 、ダンプトラックに搭載されるミリ波レーダの検出領域を示す図であって、(a)は第一ミリ波レーダの検出領域、(b)は第二ミリ波レーダの検出領域、(c)は第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダの検出領域を重ねた状態を示す。FIG. 4 is a diagram showing a detection area of a millimeter wave radar mounted on a dump truck, where (a) is a detection area of a first millimeter wave radar, (b) is a detection area of a second millimeter wave radar, and (c) is The state where the detection areas of the first millimeter wave radar and the second millimeter wave radar are overlapped is shown. 障害物検出装置の機能ブロック図Functional block diagram of obstacle detection device 障害物検出装置の処理の流れを示すフローチャートFlow chart showing the flow of processing of the obstacle detection device 自律走行ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の機能構成を示すブロック図Block diagram showing the functional configuration of an obstacle detection device mounted on an autonomous traveling dump truck 低出力レーダ及び高出力レーダの受信強度と障害物/非障害物の判定しきい値との関係を示す図The figure which shows the relationship between the reception strength of the low power radar and the high power radar and the judgment threshold of the obstacle / non-obstacle 第二実施形態に係るダンプトラックの概略構成図Schematic configuration diagram of a dump truck according to the second embodiment 第二実施形態に係るミリ波レーダの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the millimeter wave radar which concerns on 2nd embodiment. 基準パルス信号のハイ、ロー信号とそのときの検出領域との関係を示す図Diagram showing the relationship between the high and low signals of the reference pulse signal and the detection area at that time 3台のレーダ装置の検出領域を重ねた例を示す図The figure which shows the example which overlapped the detection area of three radar apparatuses

以下、図面を参照しながら本発明に係る鉱山用作業機械及び障害物検出装置の実施形態について説明する。全図を通じて同一の構成には同一の符号を付し重複説明を省略する。以下では、鉱山用作業機械の一例としてダンプトラックを例に挙げて説明するが、ホイールローダ、油圧ショベル等、鉱山用作業機械の種類は問わず、本発明を適用することができる。   Hereinafter, embodiments of a mining work machine and an obstacle detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Hereinafter, a dump truck will be described as an example of a mining work machine, but the present invention can be applied regardless of the type of the mining work machine such as a wheel loader or a hydraulic excavator.

<第一実施形態>
第一実施形態は、高出力レーダ及び低出力レーダを含む第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダをダンプトラックに搭載して障害物検出を行う実施形態である。図1は、第一実施形態に係るダンプトラックの概略構成図である。図2は、第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダの取付位置を示す図(上面視)である。図3は、ダンプトラックに搭載されるミリ波レーダの検出領域を示す図である。ここで、高出力レーダとは、照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する遠距離用レーダであり、低出力レーダとは照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する近距離用レーダである。第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダのそれぞれは、遠距離用レーダ装置と近距離用レーダ装置とを一体に構成したレーダ装置である。本実施形態は、高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、その障害物が高出力レーダ装置から照射された電磁波を反射して生じた反射波の受信強度と、その障害物が停出力レーダ装置から照射された電磁波を反射して生じた反射波の受信強度とを用いて判別する点に特徴がある。なお上記において「高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された」は、「低出力レーダ装置の検出領域に重なる高出力レーダ装置の検出領域内で検出された」と言い換えても同義である。
<First embodiment>
The first embodiment is an embodiment in which obstacle detection is performed by mounting a first millimeter wave radar and a second millimeter wave radar including a high output radar and a low output radar on a dump truck. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a dump truck according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram (top view) showing the mounting positions of the first millimeter wave radar and the second millimeter wave radar. FIG. 3 is a diagram illustrating a detection region of the millimeter wave radar mounted on the dump truck. Here, high-power radar is a long-range radar that emits electromagnetic waves with a narrow irradiation angle and high output intensity, and low-power radar is a short-range radar that emits electromagnetic waves with a wide irradiation angle and low output intensity. is there. Each of the first millimeter-wave radar and the second millimeter-wave radar is a radar device in which a long-range radar device and a short-range radar device are integrated. In the present embodiment, the type of obstacle detected in the detection area of the low-power radar device that overlaps the detection area of the high-power radar device is generated by reflecting the electromagnetic wave irradiated from the high-power radar device. This is characterized in that the received wave is discriminated using the received intensity of the reflected wave and the received intensity of the reflected wave generated when the obstacle reflects the electromagnetic wave irradiated from the stationary output radar device. In the above, “detected in the detection region of the low-power radar device that overlaps the detection region of the high-power radar device” is detected in the detection region of the high-power radar device that overlaps the detection region of the low-power radar device. "In other words, it is synonymous.

図1に示すダンプトラック10は、車体11、前輪12、後輪13と、積荷を搭載するベッセル14を含んで構成される。車体11の前面には障害物を検出するためのレーダとして第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22が設置される。   A dump truck 10 shown in FIG. 1 includes a vehicle body 11, a front wheel 12, a rear wheel 13, and a vessel 14 on which a load is mounted. A first millimeter wave radar 21 and a second millimeter wave radar 22 are installed in front of the vehicle body 11 as radars for detecting obstacles.

図2に示すように、車体11のバンパ111には、ミリ波レーダの取付け治具30が設置される。取付け治具30は、取付け治具30の前方中央から車体左端に向かって傾斜する左傾斜面31、及び取付け治具30の前方中央から車体後方右端に向かって傾斜する右傾斜面32を含む。左傾斜面31に第一ミリ波レーダ21が取り付けられ、右傾斜面32に第二ミリ波レーダ22が取り付けられる。よって、第一ミリ波レーダ21の検出領域の中心軸が進行方向前方に対して左に傾いた状態で、第一ミリ波レーダ21は車体11に取り付けられる。同様に、第二ミリ波レーダ22の検出領域の中心軸が進行方向前方に対して右に傾いた状態で、第二ミリ波レーダ22は車体11に取り付けられる。   As shown in FIG. 2, a millimeter wave radar mounting jig 30 is installed on the bumper 111 of the vehicle body 11. The attachment jig 30 includes a left inclined surface 31 that is inclined from the front center of the attachment jig 30 toward the left end of the vehicle body, and a right inclined surface 32 that is inclined from the front center of the attachment jig 30 toward the rear right end of the vehicle body. The first millimeter wave radar 21 is attached to the left inclined surface 31, and the second millimeter wave radar 22 is attached to the right inclined surface 32. Therefore, the first millimeter wave radar 21 is attached to the vehicle body 11 with the central axis of the detection area of the first millimeter wave radar 21 tilted to the left with respect to the front in the traveling direction. Similarly, the second millimeter wave radar 22 is attached to the vehicle body 11 with the central axis of the detection area of the second millimeter wave radar 22 tilted to the right with respect to the front in the traveling direction.

ミリ波レーダは、粉塵や霧、雨、照明変化などの環境変化に対するロバスト性が高いため、鉱山現場で稼働する作業機械によく使用される。ミリ波レーダは、一般的に波長域が数mmから数十mmの電磁波を照射し、その反射波が帰ってくるまでの時間と、ドップラーシフト量を計測する事で反射対象までの相対距離と相対速度を検出する事ができる。また、ミリ波レーダは反射波の受信レベルを表す受信強度を得る事ができる。一般的に、受信強度は反射対象が金属物の場合高い値となり、非金属である路面凹凸は受信強度が低い値となる。よって、金属を有する車両は受信強度が高くなる傾向がある。この特性を利用する事でミリ波レーダが検出した対象の中から非障害物である路面凹凸と、障害物である車両を分離することが可能となる。   Millimeter wave radars are often used for work machines operating at mines because of their high robustness against environmental changes such as dust, fog, rain, and lighting changes. Millimeter wave radar generally irradiates electromagnetic waves with a wavelength range of several millimeters to several tens of millimeters, and measures the time until the reflected wave returns and the relative distance to the reflection target by measuring the Doppler shift amount. Relative speed can be detected. Further, the millimeter wave radar can obtain a reception intensity representing a reception level of the reflected wave. In general, the reception intensity is high when the reflection target is a metal object, and the road surface unevenness that is non-metal has a low reception intensity. Therefore, vehicles having metal tend to have high reception intensity. By using this characteristic, it is possible to separate road surface irregularities that are non-obstacles and vehicles that are obstacles from objects detected by the millimeter wave radar.

ただし、ミリ波レーダの設置位置が高くなり、電磁波の照射範囲内に車両の金属部が存在しにくくなる近距離の車両からの反射波の受信強度は低くなるため路面凹凸との分離が困難となる傾向がある。そこで、本実施形態では第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22を併用し、各ミリ波レーダからの検出結果を用いて近距離の車両の検出精度を向上させる。   However, the installation position of the millimeter wave radar is increased, and the metal part of the vehicle is less likely to be present within the electromagnetic wave irradiation range. Tend to be. Therefore, in the present embodiment, the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22 are used together, and the detection accuracy of the short-range vehicle is improved using the detection result from each millimeter wave radar.

そこで図3(a)に示すように、第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22は、検出領域を放射状に3分割し、中央検出領域121b、121dは遠距離で障害物の検出に適した出力となるようにダンプトラック10の進行方向に対して相対的に強い強度の電磁波を狭角領域に照射する。分割された各小領域にはこれを固有に示す番地が付けられ、この小領域における受信強度と番地とを対応させて障害物検出装置200に出力される。強い強度(高出力)とは、路面からの反射波が受信できる出力強度であることが望ましい。   Therefore, as shown in FIG. 3A, the first millimeter-wave radar 21 and the second millimeter-wave radar 22 divide the detection area radially into three, and the central detection areas 121b and 121d are used for detecting obstacles at a long distance. An electromagnetic wave having a relatively strong intensity with respect to the traveling direction of the dump truck 10 is applied to the narrow angle region so as to obtain an appropriate output. Each divided small area is assigned an address that uniquely indicates this, and the received intensity and the address in this small area are associated with each other and output to the obstacle detection apparatus 200. The strong intensity (high output) is preferably an output intensity at which a reflected wave from the road surface can be received.

一方、左検出領域121a、122a、右検出領域121c、122cは近距離で広範囲の障害物の検出に適した出力となるように、側方に対して、相対的に弱い強度の電磁波を広角領域に照射する。すなわち第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22は、狭角領域に対して高出力の電磁波を出力する高出力レーダ装置と、広角領域に対して低出力の電磁波を出力する低出力レーダ装置とを含んで構成される。ここでいう低出力とは、車両の非金属部分からの反射波及び路面からの反射波の受信強度の差が比較的小さいくなる程度の出力強度であることが望ましい。なお、本実施形態では具体的な出力方式は限定しないが、例えば、アンテナ切り替え式のマルチビームアンテナを有したミリ波レーダを用いればよい。   On the other hand, the left detection areas 121a and 122a and the right detection areas 121c and 122c emit electromagnetic waves having relatively weak intensity with respect to the side so that the output is suitable for detecting a wide range of obstacles at a short distance. Irradiate. That is, the first millimeter-wave radar 21 and the second millimeter-wave radar 22 are a high-power radar device that outputs high-power electromagnetic waves in a narrow-angle region and a low-power radar that outputs low-power electromagnetic waves in a wide-angle region. And a device. The low output mentioned here is preferably an output intensity at which the difference in received intensity between the reflected wave from the non-metal part of the vehicle and the reflected wave from the road surface becomes relatively small. In the present embodiment, a specific output method is not limited, but for example, a millimeter wave radar having an antenna switching type multi-beam antenna may be used.

一般的に電磁波の弱い広角領域である左検出領域121a、122aと右検出領域121c、122cは、電磁波の強い狭角領域である中央検出領域121b、122b、121d、122dに比べて路面からの反射波を検出しにくい傾向がある。これは、アンテナからの距離の2乗に反比例して照射した電磁波の電力密度が低下するため、路面凹凸からの反射波の受信強度が微弱となり検出しにくくなるためである。従って、左検出領域121a,122a、及び右検出領域121c、122cは他の領域に比べて路面凹凸を検出し難い傾向があるため、車両と路面凹凸の分離が容易である傾向がある。一方、中央検出領域121b、121d、122b、122dは左検出領域121a、122a、及び右検出領域121c、122cに比べて路面凹凸を検出しやすく、車両と路面凹凸の分離が難しくなる傾向がある。   Generally, the left detection areas 121a and 122a and the right detection areas 121c and 122c, which are wide-angle areas where electromagnetic waves are weak, are reflected from the road surface as compared with the central detection areas 121b, 122b, 121d and 122d which are narrow-angle areas where electromagnetic waves are strong. It tends to be difficult to detect waves. This is because the power density of the electromagnetic wave irradiated in inverse proportion to the square of the distance from the antenna decreases, and the received intensity of the reflected wave from the road surface unevenness becomes weak and difficult to detect. Accordingly, the left detection areas 121a and 122a and the right detection areas 121c and 122c tend to be harder to detect road surface irregularities than other areas, and thus the vehicle and the road surface irregularities tend to be easily separated. On the other hand, the center detection areas 121b, 121d, 122b, and 122d are easier to detect road surface unevenness than the left detection areas 121a and 122a and the right detection areas 121c and 122c, and it tends to be difficult to separate the vehicle and road surface unevenness.

このように検出領域に応じて路面と車両との分離特性が異なることを利用し、本実施形態では、図3(c)に示すように第一ミリ波レーダ21の検出領域の狭角領域と、第二ミリ波レーダ22の検知領域の広角領域とが互いに重なるように設置する。つまり、第一ミリ波レーダ21の中央検出領域121bが第二ミリ波レーダ22の左検出領域122aと重なるように設置する。また、第二ミリ波レーダ22の中央検出領域122bが第一ミリ波レーダ21の右検出領域121cと重なるように設置する。そして、各ミリ波レーダの検出特性の差に基づき、検出された対象が車両か路面凹凸かどうかを判定することで、路面と車両の分離性能を向上させる。本処理の詳細は障害物検出装置200の機能ブロックの説明にて述べる。   By utilizing the fact that the separation characteristics of the road surface and the vehicle differ according to the detection area in this way, in this embodiment, as shown in FIG. 3C, the narrow-angle area of the detection area of the first millimeter wave radar 21 The wide-angle area of the detection area of the second millimeter wave radar 22 is installed so as to overlap each other. That is, the center detection area 121 b of the first millimeter wave radar 21 is installed so as to overlap the left detection area 122 a of the second millimeter wave radar 22. Further, the center detection area 122 b of the second millimeter wave radar 22 is installed so as to overlap the right detection area 121 c of the first millimeter wave radar 21. Then, based on the difference in detection characteristics of each millimeter wave radar, it is determined whether the detected object is a vehicle or a road surface unevenness, thereby improving the separation performance between the road surface and the vehicle. Details of this processing will be described in the explanation of functional blocks of the obstacle detection apparatus 200.

図4〜図7を参照して、ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の構成及び動作について説明する。図4は、有人ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の機能構成を示すブロック図である。図5は、障害物検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。図6は、自律走行ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の機能構成を示すブロック図である。図7は、低出力レーダ及び高出力レーダの受信強度と障害物/非障害物の判定しきい値との関係を示す図である。   With reference to FIGS. 4-7, the structure and operation | movement of the obstruction detection apparatus mounted in the dump truck are demonstrated. FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the obstacle detection device mounted on the manned dump truck. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing of the obstacle detection apparatus. FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the obstacle detection device mounted on the autonomous traveling dump truck. FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the reception intensity of the low-power radar and the high-power radar and the obstacle / non-obstacle determination threshold value.

図4に示すように、ダンプトラック10は、障害物検出装置200を備え、この障害物検出装置200の入力端に第一ミリ波レーダ21、第二ミリ波レーダ22、及び車速センサ130が接続される。また障害物検出装置200の出力端には車両制御装置110を介して警報装置160が接続される。   As shown in FIG. 4, the dump truck 10 includes an obstacle detection device 200, and a first millimeter wave radar 21, a second millimeter wave radar 22, and a vehicle speed sensor 130 are connected to the input end of the obstacle detection device 200. Is done. An alarm device 160 is connected to the output terminal of the obstacle detection device 200 via the vehicle control device 110.

障害物検出装置200は、前処理部201、移動体判定部202、信頼度取得部203、信頼度設定値記憶部204、車両存在判定部205、及び障害物情報出力部206を含む。障害物情報出力部206は、移動体又は衝突回避が必要な静止物がある場合に、衝突回避動作を行うために必要な情報を出力する。ここでいう衝突回避動作は、ダンプトラック10がオペレータの運転動作に従って走行する所謂有人ダンプトラックである場合には、オペレータに対して警報を発する処理に相当する。また、ダンプトラック10が無線通信回線を介して接続された管制サーバからの管制指令に従って自律走行をする自律走行ダンプトラックである場合は、自律走行ダンプトラックに搭載された制動装置に対して減速・停止動作を行わせるための制動指示信号の出力処理、また自律走行ダンプトラックに搭載された操舵装置に対して障害物を回避可能な操舵角で操舵動作を行わせるための操舵指示信号の出力処理が該当する。   The obstacle detection apparatus 200 includes a preprocessing unit 201, a moving body determination unit 202, a reliability acquisition unit 203, a reliability setting value storage unit 204, a vehicle presence determination unit 205, and an obstacle information output unit 206. The obstacle information output unit 206 outputs information necessary for performing a collision avoidance operation when there is a moving object or a stationary object that needs collision avoidance. When the dump truck 10 is a so-called manned dump truck that travels according to the driving operation of the operator, the collision avoidance operation here corresponds to a process of issuing an alarm to the operator. In addition, when the dump truck 10 is an autonomous traveling dump truck that autonomously travels according to a control command from a control server connected via a wireless communication line, the dump truck 10 decelerates to a braking device mounted on the autonomous traveling dump truck. Processing for outputting a braking instruction signal for performing a stopping operation, and processing for outputting a steering instruction signal for performing a steering operation at a steering angle capable of avoiding an obstacle with respect to a steering device mounted on an autonomous traveling dump truck Is applicable.

障害物検出装置200は、CPU(Central Processing Unit)及び記憶装置(RAM、ROM、HDD)を含むハードウェアと、上記各部を実現するソフトウェアとを含んで構成され、記憶装置に格納されたソフトウェアをCPUがロードして実行することで実現される電子制御ユニット(ECU:Engine Control Unit)である。障害物検出装置200は、車体11に搭載した第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22で検出した障害物(被検出体)が衝突回避行動を行うべき障害物であるかを、第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22が出力する障害物までの相対距離と相対速度と受信強度と、車速センサ130から得られる車両運動情報とに基づき判定する機能を有する。以下、障害物検出装置200の各機能の詳細について、図5の各ステップ順に沿って説明する。   The obstacle detection device 200 is configured to include hardware including a CPU (Central Processing Unit) and a storage device (RAM, ROM, HDD), and software that implements the above-described units, and software stored in the storage device. It is an electronic control unit (ECU: Engine Control Unit) realized by loading and executing the CPU. The obstacle detection apparatus 200 determines whether the obstacle (detected body) detected by the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22 mounted on the vehicle body 11 is an obstacle to be subjected to the collision avoidance action. It has a function of making a determination based on the relative distance to the obstacle, the relative speed, the received intensity, and the vehicle motion information obtained from the vehicle speed sensor 130 output by the one millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22. Hereinafter, the details of each function of the obstacle detection apparatus 200 will be described in the order of the steps in FIG.

前処理部201は、第一ミリ波レーダ21と第二ミリ波レーダ22とから出力される障害物までの相対位置、相対速度、受信強度の情報を取得(ステップS501)し、予め定められたダンプトラック10の車両座標系に座標変換する処理を実行する(ステップS502)。そして、車両座標系に座標変換した障害物の相対位置と相対速度に基づき、同一障害物を検出したと判断されるデータの組をグループ化する処理を実行する(ステップS503)。グループ化する処理はどのような方法を用いても良く、たとえば、第一ミリ波レーダ21が検出した障害物の相対位置をX1、相対速度をV1、第二ミリ波レーダ22が検出した障害物の相対位置をX2、相対速度をV2とした場合、(式1)が成立するデータの組を、同一障害物のデータと判断すれば良い。なお、ΔXth、ΔVthは、第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22のそれぞれが検出した障害物が同一のものであるか否かを判定するための位置の差(距離差)のしきい値、また速度差のしきい値であり、ミリ波レーダや車速センサ130の測定誤差を勘案し設定すればよい。
|X1−X2|<=ΔXth、かつ|V1−V2|<=ΔVth・・・(式1)
The preprocessing unit 201 acquires information on the relative position, relative speed, and reception intensity up to the obstacle output from the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22 (step S501), and is determined in advance. A process of converting the coordinates into the vehicle coordinate system of the dump truck 10 is executed (step S502). Then, based on the relative position and relative speed of the obstacle coordinate-converted into the vehicle coordinate system, a process of grouping data sets determined to have detected the same obstacle is executed (step S503). Any method may be used for the grouping process. For example, the relative position of the obstacle detected by the first millimeter wave radar 21 is X1, the relative velocity is V1, and the obstacle detected by the second millimeter wave radar 22 is used. If the relative position is X2 and the relative speed is V2, the data set in which (Equation 1) is satisfied may be determined as the data of the same obstacle. ΔXth and ΔVth are position differences (distance differences) for determining whether or not the obstacles detected by the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22 are the same. The threshold value or threshold value of the speed difference may be set in consideration of measurement errors of the millimeter wave radar and the vehicle speed sensor 130.
| X1-X2 | <= ΔXth and | V1-V2 | <= ΔVth (Formula 1)

移動体判定部202は、障害物の相対速度V1、V2、車速センサ130から取得した自車速度Voに基づき、障害物の絶対速度Vaを算出する処理を行う(ステップS504)。絶対速度の算出は、たとえば(式2)を用いればよい。ここで、Vmはミリ波レーダが検出した障害物の相対速度、Voは車速センサ130で検出した自車速度、Vaは障害物の絶対速度である。Vmは、障害物の相対速度V1又はV2であり、例えばV1、V2のうち大きな方を採用してもよい。
Va=Vm+Vo・・・(式2)
The moving body determination unit 202 performs a process of calculating the absolute speed Va of the obstacle based on the relative speeds V1 and V2 of the obstacle and the own vehicle speed Vo acquired from the vehicle speed sensor 130 (step S504). For example, (Equation 2) may be used to calculate the absolute speed. Here, Vm is the relative speed of the obstacle detected by the millimeter wave radar, Vo is the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 130, and Va is the absolute speed of the obstacle. Vm is the relative velocity V1 or V2 of the obstacle. For example, the larger one of V1 and V2 may be adopted.
Va = Vm + Vo (Formula 2)

次に、移動体判定部202が、算出された障害物の絶対速度Vaに基づき、障害物が移動しているか静止しているかの判定を行う(ステップS505)。具体的には、(式3)が成立する場合、障害物を静止体と判定し(ステップS507)、また、成立しない場合は、障害物を移動体と判定する(ステップS506)。なお、Vthは移動体か否かを判定するために設けた速度しきい値であり、ミリ波レーダや車速センサ130の測定誤差を勘案し設定すればよい。
Va<Vth・・・(式3)
Next, the moving body determination unit 202 determines whether the obstacle is moving or stationary based on the calculated absolute velocity Va of the obstacle (step S505). Specifically, when (Equation 3) is satisfied, the obstacle is determined as a stationary body (step S507), and when it is not satisfied, the obstacle is determined as a moving body (step S506). Vth is a speed threshold provided for determining whether or not the object is a moving body, and may be set in consideration of measurement errors of the millimeter wave radar and the vehicle speed sensor 130.
Va <Vth (Formula 3)

信頼度取得部203は、静止体と判定された障害物による反射波の受信強度と障害物を検出した検出領域に応じて、障害物が衝突回避対象であるか判断するための信頼度を取得する処理を行う(ステップS508)。信頼度は、たとえば(式4)に表すベイズの公式で得られる確率値として設定すれば良い。ここで、R1及びR2は第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22のそれぞれの受信強度を表す。また、A1及びA2は第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22の検出領域の番地を表し、図3に示すミリ波レーダの検出領域ごとにユニークな番号が付与されているとする。また、H1及びH2は仮定を表し、H1は車両であるという仮定、H2は車両でないという仮定を表す。なお、本実施形態では衝突回避対象を車両とする。従って、(式4)は、第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22によって検出された受信強度と検出領域とから、検出されたデータが車両であるかどうかを表す確率値を算出する式であり、車両である確率が高い場合は1、低い場合は0となる。
The reliability acquisition unit 203 acquires the reliability for determining whether the obstacle is a collision avoidance target according to the reception intensity of the reflected wave from the obstacle determined to be a stationary body and the detection area where the obstacle is detected. Is performed (step S508). For example, the reliability may be set as a probability value obtained by the Bayes formula shown in (Expression 4). Here, R1 and R2 represent the reception strengths of the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22, respectively. A1 and A2 represent the addresses of the detection areas of the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22, and it is assumed that a unique number is assigned to each detection area of the millimeter wave radar shown in FIG. H1 and H2 represent assumptions, H1 represents a vehicle, and H2 represents a vehicle. In the present embodiment, the collision avoidance target is a vehicle. Therefore, (Expression 4) calculates a probability value indicating whether or not the detected data is a vehicle from the reception intensity and the detection area detected by the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22. 1 when the probability of being a vehicle is high, and 0 when low.

(式4)で求められる信頼度は、ダンプトラック10を稼働させる鉱山環境において、稼働前に収集した第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22の其々の検出データに基づき予め算出しておき、算出したデータを障害物検出装置200内のメモリ(信頼度設定値記憶部204に相当する)に保持しておけばよい。(式4)による信頼度の設定を行う事により、条件付き事後確率に基いてより精度よく車両の存在判定を行う事ができる。   The reliability calculated by (Equation 4) is calculated in advance based on the respective detection data of the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22 collected before the operation in the mine environment where the dump truck 10 is operated. The calculated data may be stored in a memory (corresponding to the reliability setting value storage unit 204) in the obstacle detection apparatus 200. By setting the reliability according to (Equation 4), it is possible to more accurately determine the presence of the vehicle based on the conditional posterior probability.

信頼度設定値記憶部204は予め算出した信頼度を格納したメモリを表し、信頼度取得部203は、検出した障害物からの反射波の受信強度と検出領域とに応じて信頼度設定値記憶部204から信頼度を取得すればよい。   The reliability setting value storage unit 204 represents a memory that stores the reliability calculated in advance, and the reliability acquisition unit 203 stores the reliability setting value according to the received intensity of the reflected wave from the detected obstacle and the detection area. The reliability may be acquired from the unit 204.

なお、信頼度の設定は(式4)に限定されるものではなく、たとえば、受信強度の値の代わりに、受信強度の所定時間における平均値や分散値に基づき確率値を算出してもよい。また、障害物を検出してからの累積平均値や分散値を用いてもよいし、平均値や分散値以外の統計量を用いてよい。これらの統計値と用いた信頼度の設定によれば、(式4)よりも演算アルゴリズムを簡便にすることができる。   The reliability setting is not limited to (Equation 4). For example, the probability value may be calculated based on an average value or a variance value of the reception intensity for a predetermined time instead of the reception intensity value. . In addition, a cumulative average value or a variance value after detecting an obstacle may be used, or a statistic other than the average value or the variance value may be used. According to these statistical values and the setting of reliability used, the calculation algorithm can be made simpler than (Equation 4).

本実施形態で重要な点は、各ミリ波レーダの検出領域の組合せに応じて確率値を設定する点にあり、他の条件は必要に応じて追加もしくは変更してもよい。また、ダンプトラック10を鉱山環境で稼働している最中に信頼度を更新してもよい。たとえば第一ミリ波レーダ21又は第二ミリ波レーダ22が検出した障害物の位置をダンプトラックが通り過ぎた場合、その障害物は車両ではないと判定し、(式4)の値を更新すればよい。   An important point in the present embodiment is that a probability value is set according to a combination of detection areas of each millimeter wave radar, and other conditions may be added or changed as necessary. Further, the reliability may be updated while the dump truck 10 is operating in the mine environment. For example, when the dump truck passes the position of the obstacle detected by the first millimeter wave radar 21 or the second millimeter wave radar 22, it is determined that the obstacle is not a vehicle, and the value of (Equation 4) is updated. Good.

車両存在判定部205は、信頼度取得部203で得られた信頼度に基づき、第一ミリ波レーダ21及び第二ミリ波レーダ22で検出された障害物が衝突回避対象であるか判定する処理を行う(ステップS509)。信頼度取得部203で得られた信頼度をP、予め設定されたしきい値をPthとすると、(式5)が成り立つ場合、障害物は衝突回避対象であると判定する。しきい値Pthの値は、誤検出により誤って衝突回避処理を行う頻度を勘案し設定する。しきい値Pthは、障害物の種類に応じて定めた存在確率を示す信頼度であり、これよりも信頼度Pが大きい場合、信頼度に対応する種類の障害物であると判定する。ここでは車両であると判定するためのしきい値Pthを用いる。
P>=Pth・・・(式5)
The vehicle presence determination unit 205 determines whether the obstacle detected by the first millimeter wave radar 21 and the second millimeter wave radar 22 is a collision avoidance target based on the reliability obtained by the reliability acquisition unit 203. Is performed (step S509). If the reliability obtained by the reliability acquisition unit 203 is P and the preset threshold value is Pth, if (Equation 5) holds, the obstacle is determined to be a collision avoidance target. The value of the threshold value Pth is set in consideration of the frequency of erroneous collision avoidance processing due to erroneous detection. The threshold value Pth is a reliability indicating an existence probability determined according to the type of obstacle, and when the reliability P is higher than this, it is determined that the obstacle is of a type corresponding to the reliability. Here, a threshold value Pth for determining the vehicle is used.
P> = Pth (Formula 5)

障害物情報出力部206は、移動体判定部202で移動体と判定された障害物の相対位置と相対速度のデータと、車両存在判定部205で車両と判定された障害物の相対位置と相対速度のデータを、衝突回避対象として車両制御装置110に出力する処理を行う(ステップS511)。車両制御装置110は、障害物検出装置200から受け取った衝突回避対象のデータに基づき、警報装置160を用いてオペレータに対して警報を出す事ができる。   The obstacle information output unit 206 is configured to output the relative position and relative velocity data of the obstacle determined as the moving object by the moving object determination unit 202 and the relative position and relative speed of the obstacle determined as the vehicle by the vehicle presence determination unit 205. A process of outputting the speed data to the vehicle control device 110 as a collision avoidance target is performed (step S511). The vehicle control device 110 can issue an alarm to the operator using the alarm device 160 based on the collision avoidance target data received from the obstacle detection device 200.

また、自律走行ダンプトラックの場合には、図6に示すように、管制サーバからの管制指令に従って自律走行するための制御を行う自律走行制御部150に出力し、自律走行制御部170が制動量や操舵角を算出し、その制動量に従って制動動作をかけるための制動指示信号を制動装置171に出力したり、操舵モータ172に操舵指示信号を出力したりする。   In the case of an autonomous traveling dump truck, as shown in FIG. 6, the autonomous traveling control unit 170 outputs the braking amount to the autonomous traveling control unit 150 that performs control for autonomous traveling in accordance with the control command from the control server. Or a steering angle is calculated, and a braking instruction signal for applying a braking operation according to the braking amount is output to the braking device 171 or a steering instruction signal is output to the steering motor 172.

図7に示すように、車両の金属部の反射率>車両の非金属部の反射率>路面の反射率とした場合、高出力レーダの受信強度の値は、車両の金属部が最も高く、次いで非金属部、路面と続く。低出力レーダの受信強度の値も同順であるが、低出力レーダの場合はもともとも出力強度が低いため受信強度の値の差が高出力レーダの場合ほどはない。よって、高出力レーダの出力結果に対しては、車両等の障害物と路面等の非障害物との判定しきい値を用いて両者を分類することができるが、低出力レーダの出力結果に対しては、車両等の障害物と路面等の非障害物との判定しきい値を用いて両者を分類することは困難である。また市販のミリ波レーダでは障害物、非障害物の判定しきい値が組み込まれているので、ユーザが使用状況に応じて判定しきい値を適宜変更することはできない。   As shown in FIG. 7, when the reflectance of the metal part of the vehicle> the reflectance of the non-metal part of the vehicle> the reflectance of the road surface, the value of the reception intensity of the high-power radar is highest in the metal part of the vehicle, Then the non-metal part and the road surface. The value of the reception intensity of the low-power radar is also in the same order. However, in the case of the low-power radar, the difference in the value of the reception intensity is not as great as that of the high-power radar because the output intensity is low. Therefore, for the output result of the high-power radar, it is possible to classify both using the judgment threshold value of the obstacle such as the vehicle and the non-obstacle such as the road surface. On the other hand, it is difficult to classify both using a determination threshold value for an obstacle such as a vehicle and a non-obstacle such as a road surface. Moreover, since commercially available millimeter-wave radar has built-in threshold values for obstacles and non-obstacles, the user cannot change the threshold values appropriately according to the usage situation.

これに対し本実施形態によれば、鉱山用作業機械の近傍に車両がいた場合に、路面と車両とを区別しやすい低出力レーダの検出結果と、より高い受信強度で障害物を検出できる高出力レーダの検出結果とを組み合わせて、検出した被検出体が障害物(車両)であるか否かを判定するので、車両のうち反射強度が低い部分のみを検出した場合にも路面と間違うことなく車両であると判定することができる。   In contrast, according to the present embodiment, when a vehicle is in the vicinity of the mining work machine, the detection result of the low-power radar that can easily distinguish the road surface from the vehicle, and the obstacle that can be detected with higher reception intensity Combined with the output radar detection result, it is judged whether the detected object is an obstacle (vehicle) or not, so even if only the part of the vehicle where the reflection intensity is low is detected, it will be mistaken for the road surface It can be determined that there is no vehicle.

また図3(a)又は図3(b)のように広角領域は低出力、狭角領域は高出力の検出領域を有する市販のミリ波レーダがある場合を複数用い、これらを組み合わせることで鉱山用作業機械近傍の車両を路面と間違うことなく検出することができる。つまり、市販品を用いて鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供することができる。   As shown in Fig. 3 (a) or Fig. 3 (b), there are several commercially available millimeter-wave radars with low-power wide-angle areas and high-power detection areas in narrow-angle areas. The vehicle in the vicinity of the work machine can be detected without making a mistake with the road surface. That is, it is possible to provide an obstacle detection technique suitable for a mining work machine using a commercially available product.

<第二実施形態>
第二実施形態は低出力レーダ及び高出力レーダを一体的に構成し、低出力レーダと高出力レーダとを交互に出力することで、ある時間間隔(レーダの切替周期)において低出力レーダの検出領域と高出力レーダの検出領域とを重ならせる実施形態である。以下、図8〜図10を参照して第二実施形態について説明する。図8は、第二実施形態に係るダンプトラックの概略構成図である。図9は、第二実施形態に係るミリ波レーダの概略構成を示すブロック図である。図10は、基準パルス信号のハイ、ロー信号とそのときの検出領域との関係を示す図である。
<Second embodiment>
In the second embodiment, a low-power radar and a high-power radar are integrally configured, and the low-power radar and the high-power radar are alternately output to detect the low-power radar at a certain time interval (radar switching cycle). This is an embodiment in which the area and the detection area of the high-power radar are overlapped. Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a dump truck according to the second embodiment. FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of the millimeter wave radar according to the second embodiment. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the high and low signals of the reference pulse signal and the detection area at that time.

図8に示すように、第二実施形態ではダンプトラック10の車体11の前面に、低出力レーダと高出力データとを交互に出力する1台第三ミリ波レーダ(出力切替レーダ装置に相当する)23を搭載する。   As shown in FIG. 8, in the second embodiment, a single third millimeter-wave radar (corresponding to an output switching radar device) that alternately outputs low-power radar and high-power data to the front surface of the vehicle body 11 of the dump truck 10. ) 23 is mounted.

図9に示すように、第三ミリ波レーダ23は、レーダの出力タイミングを決定する基準パルスを生成する基準パルス発信部231(タイミングジェネレータ)、第三ミリ波レーダ23の動作を制御する制御部232、高出力レーダを出力する高出力レーダ送信部233、低出力レーダを出力する低出力レーダ送信部234、及びレーダの反射波を受信するアンテナを含む受信部235を含んで構成される。   As shown in FIG. 9, the third millimeter wave radar 23 includes a reference pulse transmission unit 231 (timing generator) that generates a reference pulse that determines the output timing of the radar, and a control unit that controls the operation of the third millimeter wave radar 23. 232, a high-power radar transmitter 233 that outputs a high-power radar, a low-power radar transmitter 234 that outputs a low-power radar, and a receiver 235 that includes an antenna that receives a reflected wave of the radar.

図10に基準パルスとそのときの第三ミリ波レーダ23のレーダ出力状態との関係を示す。基準パルス発信部231から制御部232に送信される入力信号(基準パルス)を制御部232はカウントし時刻を計算する。制御部232は指定時間が経過する度に高出力レーダ送信部233と低出力レーダ送信部234とから、交互にミリ波を送信させる。例えば基準パルス信号がハイのときは高出力レーダを送信し、そのときの検出領域は123Hとする。また基準パルス信号がローのときは低出力レーダを送信し、そのときの検出領域は123Lとする。レーダの切替周期と比べてダンプトラック10の移動距離が無視できる程度である場合、例えばレーダの切替周期がミリSECオーダであるのに対し、ダンプトラックの速度が毎時オーダの場合は高出力レーダと低出力レーダとの切替1周期間においてダンプトラックの移動距離は無視できる程度なので、その時間内において高出力レーダの検出領域123Hと低出力レーダの検出領域123Lとの重なり領域123bは、同一の領域に対して高出力レーダ及び低出力レーダの双方で検出したとみなせる。   FIG. 10 shows the relationship between the reference pulse and the radar output state of the third millimeter wave radar 23 at that time. The control unit 232 counts the input signal (reference pulse) transmitted from the reference pulse transmission unit 231 to the control unit 232 and calculates the time. The control unit 232 alternately transmits millimeter waves from the high-power radar transmission unit 233 and the low-power radar transmission unit 234 every time the designated time elapses. For example, when the reference pulse signal is high, a high-power radar is transmitted, and the detection area at that time is 123H. When the reference pulse signal is low, a low-power radar is transmitted, and the detection area at that time is 123L. When the moving distance of the dump truck 10 is negligible compared to the radar switching period, for example, the radar switching period is in the milli-SEC order, whereas when the dump truck speed is in the hourly order, the high output radar Since the moving distance of the dump truck is negligible during one switching period with the low-power radar, the overlapping area 123b between the detection area 123H of the high-power radar and the detection area 123L of the low-power radar is the same area within that time. Can be regarded as being detected by both the high-power radar and the low-power radar.

本実施形態によれば出力特性が異なるレーダを送信できる一台のミリ波レーダを用いて、第一実施形態と同様に鉱山用作業近傍の車両を、路面から分離して検出することができる。   According to the present embodiment, using a single millimeter wave radar capable of transmitting radars having different output characteristics, a vehicle in the vicinity of the mining work can be detected separately from the road surface as in the first embodiment.

更に、本実施形態によれば、一台のミリ波レーダをダンプトラックの車体前面に取り付ければよいので、第一実施形態のように複数のミリ波レーダを検出領域が重なるように設置する場合に比べてミリ波レーダの取付作業を容易に行う事ができる。   Furthermore, according to the present embodiment, since one millimeter wave radar may be attached to the front surface of the dump truck body, when a plurality of millimeter wave radars are installed so that their detection areas overlap as in the first embodiment. Compared with this, it is possible to easily perform the installation work of the millimeter wave radar.

以上本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は前記実施形態として実現されることに限定されるものではない。たとえば、信頼度の設定において、仮説HをH1の車両であるとH2の車両ではない、の2種類だけではなく、より多くの仮説を設定しても良い。たとえば、歩行者や土手、落石など警報対象と判定したい対象を増やしても良い。また、障害物からの反射波の受信強度だけではなく、ミリ波レーダが検出した複数の障害物の分布形状を相対位置のばらつきから取得し、分布形状を現すパラメータ(たとえば楕円形状とみなした場合は楕円の長軸と短軸の長さなど)を基に信頼度を設定しても良い。   The embodiment of the present invention has been described above. The present invention is not limited to being realized as the embodiment. For example, in setting the reliability, more than one type of hypothesis H may be set, not only the hypothesis H that is a vehicle of H1 but a vehicle of H2. For example, you may increase the object which should be determined as alarm objects, such as a pedestrian, a bank, and a falling rock. In addition to the reception intensity of the reflected wave from the obstacle, the distribution shape of multiple obstacles detected by the millimeter wave radar is obtained from the relative position variation, and the parameter that expresses the distribution shape (for example, when considered as an elliptical shape) The reliability may be set based on the length of the major axis and the minor axis of the ellipse.

また車両存在判定部205において、複数の仮説が存在する場合、最も確率値の大きな仮説を真と判定し、判定された障害物の種類を障害物情報出力部206に通知してもよい。これにより、たとえばミリ波レーダが検出した障害物が歩行者と判定された場合、車両と判定された場合と異なる警報を車両制御装置が出力することができ、障害物の種類に応じた警報を出すことができる。   Further, when there are a plurality of hypotheses in the vehicle presence determination unit 205, the hypothesis having the largest probability value may be determined to be true, and the determined obstacle type may be notified to the obstacle information output unit 206. Thus, for example, when an obstacle detected by the millimeter wave radar is determined to be a pedestrian, the vehicle control device can output an alarm different from that determined to be a vehicle, and an alarm corresponding to the type of the obstacle is output. Can be put out.

また、ダンプトラック10に無線通信装置を搭載し、信頼度を更新した場合は、その結果を、車両制御装置110及び通信装置を介して管制サーバに通知する事で、他のダンプトラックと共有させてもよい。更に他のダンプトラックによって更新された信頼度を受け取る事で信頼度を更新してもよい。   In addition, when a wireless communication device is installed in the dump truck 10 and the reliability is updated, the result is notified to the control server via the vehicle control device 110 and the communication device so that it can be shared with other dump trucks. May be. Furthermore, the reliability may be updated by receiving the reliability updated by another dump truck.

さらに、検出領域の重ね方は上記実施形態には限定されない。例えば、低出力レーダ装置1台と高出力レーダ装置を2台、合わせて3台(3台以上でもよい)のレーダを鉱山用作業機械に搭載してもよい。そして例えば図11に示すように、低出力レーダ装置の検出領域をa_Lに、2台の高出力レーダ装置のそれぞれの検出領域をb_H、c_Hを重ねてもよい。また各レーダの出力は、一方のレーダ装置は低出力レーザの検出領域が1つに高出力レーダの検出領域が2つあってもよいし、他方の低出力レーザの検出領域が2つに高出力レーダの検出領域が1つあってもよい。そして、これら検出領域の出力が異なるレーダ装置の高出力レーダの検出領域と低出力レーダの検出領域とが重なるように構成してもよい。このように、レーダ装置の数、また1台のレーダ装置の検出領域の内訳(高出力レーダの検出領域の数と低出力レーダの検出領域の数)は上記実施形態に限定されず、高出力レーダの検出領域と低出力レーダの検出領域とを空間的に、または時間的に重ねて障害物の種類の判定を行う障害物検出装置は、広く本発明に含まれる。   Furthermore, the method of overlapping the detection areas is not limited to the above embodiment. For example, one low-power radar device and two high-power radar devices, and a total of three (or three or more) radars may be mounted on the mining work machine. For example, as shown in FIG. 11, the detection area of the low-power radar device may be overlapped with a_L, and the detection areas of the two high-power radar devices may be overlapped with b_H and c_H. The output of each radar may be one radar device having one low-power laser detection area and two high-power radar detection areas, or the other low-power laser detection area being two high. There may be one output radar detection area. And you may comprise so that the detection area of the high output radar of the radar apparatus from which the output of these detection areas differs may overlap with the detection area of the low output radar. As described above, the number of radar devices and the breakdown of the detection regions of one radar device (the number of detection regions of a high-power radar and the number of detection regions of a low-power radar) are not limited to the above embodiment, and the high output Obstacle detection devices that determine the type of an obstacle by spatially or temporally overlapping a detection area of a radar and a detection area of a low-power radar are widely included in the present invention.

10:ダンプトラック、21:第一ミリ波レーダ、22:第二ミリ波レーダ、23:第三ミリ波レーダ、200:障害物検出装置 10: dump truck, 21: first millimeter wave radar, 22: second millimeter wave radar, 23: third millimeter wave radar, 200: obstacle detection device

Claims (8)

進行方向前方の障害物を検出する少なくとも2つ以上のレーダ装置を搭載した鉱山用作業機械であって、
照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する、少なくとも1つ以上の遠距離用の高出力レーダ装置と、
照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する、少なくとも1つ以上の近距離用の低出力レーダ装置と、
夫々の前記高出力レーダ装置からの検出結果及び夫々の前記低出力レーダ装置からの検出結果を用いて障害物の有無の判定を行う障害物検出装置と、を備え、
各高出力レーダ装置の検出領域は、少なくとも1つ以上の低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられ、
前記障害物検出装置は、各高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の照射する電磁波が前記障害物で反射されて生じる反射波の受信強度に基づいて判定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
A mining work machine equipped with at least two or more radar devices that detect obstacles ahead in the traveling direction,
At least one long-distance high-power radar device that emits electromagnetic waves with a narrow irradiation angle and high output intensity;
At least one low-power radar device for short-range irradiation that emits electromagnetic waves having a wide irradiation angle and low output intensity;
An obstacle detection device for determining the presence or absence of an obstacle using the detection result from each of the high-power radar devices and the detection result from each of the low-power radar devices,
The detection area of each high-power radar device is attached to the mining work machine at a position where the detection areas of at least one or more low-power radar devices overlap.
The obstacle detection device detects the type of obstacle detected in the detection region of the low-power radar device overlapping the detection region of each high-power radar device, and radiates the electromagnetic waves emitted by the high-power radar device and the low-power radar device. Is determined based on the received intensity of the reflected wave generated by being reflected by the obstacle,
Mining work machine characterized by that.
請求項1に記載の鉱山用作業機械において、
前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置を含む第一レーダ装置、及び当該第一レーダ装置とは別体に構成され、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置を含む第二レーダ装置を備え、
前記第一レーダ装置及び前記第二レーダ装置は、前記第一レーダ装置に含まれる前記高出力レーダ装置の検出領域が、前記第二レーダ装置に含まれる前記低出力レーダ装置の検出領域と重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられる、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
The mining work machine according to claim 1,
A first radar device including the high-power radar device and the low-power radar device; and a second radar device configured separately from the first radar device and including the high-power radar device and the low-power radar device. Prepared,
The first radar device and the second radar device are arranged such that a detection region of the high-power radar device included in the first radar device overlaps a detection region of the low-power radar device included in the second radar device. Attach to the mining work machine at
Mining work machine characterized by that.
請求項1に記載の鉱山用作業機械において、
前記障害物検出装置は、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の其々が被検出体を検出した場合に、前記高出力レーダ装置の検出領域と受信強度との組合せ、及び前記低出力レーダ装置の検出領域と受信強度との組合せに応じて予め設定された信頼度を取得し、その信頼度が、障害物の種類に応じて定めた存在確率を示す信頼度よりも大きい場合、前記被検出体は、前記信頼度に対応する種類の障害物であると判定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
The mining work machine according to claim 1,
The obstacle detection device includes a combination of a detection area and a reception intensity of the high-power radar device and the low-power output when each of the high-power radar device and the low-power radar device detects an object to be detected. If the reliability set in advance according to the combination of the detection area of the radar device and the received intensity is acquired, and the reliability is greater than the reliability indicating the existence probability determined according to the type of obstacle, The detected object is determined to be an obstacle of a type corresponding to the reliability.
Mining work machine characterized by that.
請求項3に記載の鉱山用作業機械において、
前記障害物検出装置は、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の検出領域を複数の小領域に分割し、その小領域における受信強度との組合せに応じて信頼度を設定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
The mining work machine according to claim 3,
The obstacle detection device divides the detection region of the high-power radar device and the low-power radar device into a plurality of small regions, and sets the reliability according to the combination with the reception intensity in the small region,
Mining work machine characterized by that.
請求項3に記載の鉱山用作業機械において、
前記障害物検出装置は、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の検出領域を複数の小領域に分割し、受信強度の所定時間内の平均値と分散値との組合せに応じて信頼度を設定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
The mining work machine according to claim 3,
The obstacle detection device divides a detection region of the high-power radar device and the low-power radar device into a plurality of small regions, and has a reliability according to a combination of an average value and a dispersion value of reception intensity within a predetermined time. Set
Mining work machine characterized by that.
請求項1に記載の鉱山用作業機械において、
前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置は、照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する遠距離用の高出力レーダの出力タイミング及び照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する近距離用の低出力レーダの出力タイミングを交互に切りかえる出力切替レーダ装置を用いて構成される、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
The mining work machine according to claim 1,
The high-power radar device and the low-power radar device are designed to irradiate an electromagnetic wave with a wide output angle and a wide output angle and a low output intensity of a high-power radar for long-distance irradiating an electromagnetic wave with a narrow irradiation angle and high output intensity. Configured using an output switching radar device that alternately switches the output timing of a low-power radar for
Mining work machine characterized by that.
請求項1に記載の鉱山用作業機械において、
前記高出力レーダ装置は、路面からの反射波が受信できる出力強度のレーダを送信し、
前記低出力レーダ装置は、車両の非金属部分からの反射波及び路面からの反射波の受信強度の差が相対的に小さい出力強度のレーダを送信し、
前記障害物検出装置は、前記障害物が車両であるか否かを判定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
The mining work machine according to claim 1,
The high-power radar device transmits a radar having an output intensity capable of receiving a reflected wave from the road surface,
The low-power radar device transmits a radar having an output intensity with a relatively small difference in reception intensity between a reflected wave from a non-metal part of a vehicle and a reflected wave from a road surface
The obstacle detection device determines whether the obstacle is a vehicle;
Mining work machine characterized by that.
照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する、少なくとも1つ以上の遠距離用の高出力レーダ装置及び照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する、少なくとも1つ以上の近距離用の低出力レーダ装置を含む少なくとも2つ以上のレーダ装置の検出結果を基に、前記2つ以上のレーダ装置が搭載された鉱山用作業機械の進行方向前方の障害物の種類を判定する障害物検出装置であって、
各高出力レーダ装置の検出領域は、少なくとも1つ以上の低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられ、
前記障害物検出装置は、各高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の照射する電磁波が前記障害物で反射されて生じる反射波の受信強度に基づいて判定する、
ことを特徴とする障害物検出装置。
At least one high-power radar device for long-distance irradiation that irradiates electromagnetic waves with a narrow irradiation angle and high output intensity, and at least one low-range radiation for irradiation with electromagnetic waves with a wide irradiation angle and low output intensity An obstacle detection device that determines the type of an obstacle ahead in the traveling direction of a mining work machine on which the two or more radar devices are mounted, based on detection results of at least two or more radar devices including an output radar device. Because
The detection area of each high-power radar device is attached to the mining work machine at a position where the detection areas of at least one or more low-power radar devices overlap.
The obstacle detection device detects the type of obstacle detected in the detection region of the low-power radar device overlapping the detection region of each high-power radar device, and radiates the electromagnetic waves emitted by the high-power radar device and the low-power radar device. Is determined based on the received intensity of the reflected wave generated by being reflected by the obstacle,
An obstacle detection device characterized by that.
JP2016187207A 2016-09-26 2016-09-26 Machine for mine work and obstacle detection device thereof Pending JP2018054328A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016187207A JP2018054328A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Machine for mine work and obstacle detection device thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016187207A JP2018054328A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Machine for mine work and obstacle detection device thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018054328A true JP2018054328A (en) 2018-04-05

Family

ID=61832983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016187207A Pending JP2018054328A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Machine for mine work and obstacle detection device thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018054328A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020008310A (en) * 2018-07-03 2020-01-16 株式会社Soken Object detecting device
JP2020099461A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 Autonomously travelling type cleaner
JP2022007283A (en) * 2020-06-26 2022-01-13 酒井重工業株式会社 Obstacle detection device for construction vehicle
CN114175124A (en) * 2019-08-20 2022-03-11 欧姆龙株式会社 Collision avoidance device, collision avoidance method, and collision avoidance program for autonomous vehicle
CN115877327A (en) * 2023-03-03 2023-03-31 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) Device for monitoring mine geological environment

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020008310A (en) * 2018-07-03 2020-01-16 株式会社Soken Object detecting device
JP7074593B2 (en) 2018-07-03 2022-05-24 株式会社Soken Object detector
JP2020099461A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 Autonomously travelling type cleaner
CN114175124A (en) * 2019-08-20 2022-03-11 欧姆龙株式会社 Collision avoidance device, collision avoidance method, and collision avoidance program for autonomous vehicle
CN114175124B (en) * 2019-08-20 2024-04-05 欧姆龙株式会社 Collision avoidance device, collision avoidance method, and recording medium for autonomous traveling vehicle
JP2022007283A (en) * 2020-06-26 2022-01-13 酒井重工業株式会社 Obstacle detection device for construction vehicle
JP7296345B2 (en) 2020-06-26 2023-06-22 酒井重工業株式会社 Obstacle detection device for compaction roller
CN115877327A (en) * 2023-03-03 2023-03-31 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) Device for monitoring mine geological environment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102576697B1 (en) Collision preventing apparatus and collision preventing method
US10571564B2 (en) Method for detecting at least one object in a surrounding area of a motor vehicle, driver assistance system and motor vehicle
EP3208165B1 (en) Vehicle safety assist system
JP2018054328A (en) Machine for mine work and obstacle detection device thereof
JP6531903B2 (en) Object detection device
US8310376B2 (en) Object classification method, parking assistance method, and parking assistance system
CN111483457A (en) Apparatus, system and method for collision avoidance
US11391818B2 (en) System for using FMCW and CW to detect a moving object
KR102013224B1 (en) Autonomous Emergencyy Braking System and Controlling Method Thereof
JP2014227000A (en) Vehicle control device, method and program
WO2017159639A1 (en) Mine working machine
CN104765030A (en) Vehicle control apparatus and vehicle
US10197672B2 (en) Moving object detection apparatus and drive support apparatus
JP2021513643A (en) Methods and devices for detecting critical lateral movements
US20200353919A1 (en) Target detection device for vehicle
JP6668472B2 (en) Method, controller, driver assistance system, and powered vehicle for capturing surrounding area of powered vehicle with object classification
JP7111181B2 (en) DETECTION DEVICE, MOBILE SYSTEM, AND DETECTION METHOD
CN107561537B (en) Radar system, vehicle, unmanned aerial vehicle and detection method
CN108020839B (en) Vehicle detection of external objects
CN114730495A (en) Method for operating an environment detection device with grid-based evaluation and with fusion, and environment detection device
JP2013068571A (en) Radar device and performance deterioration discriminating method of radar device
US11906623B1 (en) Velocity estimation using light detection and ranging (LIDAR) system
WO2023171072A1 (en) Obstacle detection device, obstacle detection method, and program
US20220334246A1 (en) Object tracking method
US20220317295A1 (en) Object detection device, vehicle, method of setting wave receiving period in object detection device, and method of setting detection sensitivity in object detection device