JP2021047025A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の位置を安定して検出することのできる物体検出装置を提供する。【解決手段】物体検出装置（２０、１２０）は、移動経路（５０）が設定されている物体（６０）の位置を、移動経路を走査するように照射した電磁波の反射波に基づいて検出する。物体検出装置は、各電磁波の各反射波に基づいて、各電磁波を反射した各反射点の位置を検出する反射点検出部と、反射点検出部により検出された複数の反射点の位置のうち、物体に属する複数の反射点の位置をグループ化するグループ化部と、グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における物体の位置として検出する位置検出部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、物体の位置を検出する物体検出装置に関する。

従来、電磁波の反射波に基づいて検出装置によって検出された複数の検出点が一群の検出点群をなす場合に、これを１台の車両と判定し、検出点群を包囲する判定用仮想窓を設定する車両検出機がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の車両検出機は、移動前における検出点群の重心と、移動後における検出点群の重心とを計算し、重心の移動分だけ判定用仮想窓を移動させることにより、検出点群に判定用仮想窓を追随させている。

特開２００６−１１８９５８号公報

ところで、特許文献１に記載の車両検出機では、車両に電磁波が照射された位置が、車両の側面のみである場合と、車両の正面及び側面である場合とで、算出される重心の位置が実際の車両に対して変化する。このため、特許文献１に記載の車両検出機（物体検出装置）は、車両（物体）の位置を安定して検出することができないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、物体の位置を安定して検出することのできる物体検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
移動経路が設定されている物体の位置を、前記移動経路を走査するように照射した電磁波の反射波に基づいて検出する物体検出装置であって、
各電磁波の各反射波に基づいて、前記各電磁波を反射した各反射点の位置を検出する反射点検出部と、
前記反射点検出部により検出された複数の反射点の位置のうち、前記物体に属する複数の反射点の位置をグループ化するグループ化部と、
前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する位置検出部と、
を備える。

上記構成によれば、物体検出装置は、移動経路が設定されている物体の位置を、移動経路を走査するように照射した電磁波の反射波に基づいて検出する。

ここで、反射点検出部は、各電磁波の各反射波に基づいて、各電磁波を反射した各反射点の位置を検出する。すなわち、物体の移動経路を走査するように照射された電磁波が、物体の各点（各反射点）に照射されて反射され、その各反射波に基づいて各電磁波を反射した各反射点の位置が検出される。グループ化部は、反射点検出部により検出された複数の反射点の位置のうち、物体に属する複数の反射点の位置をグループ化する。このため、複数の反射点の位置のうち、物体に属する複数の反射点の位置を、他の反射点の位置と区別することができる。

そして、位置検出部は、グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における物体の位置として検出する。このため、物体に電磁波が照射された位置が、物体の側面のみである場合と、物体の正面及び側面である場合とで、検出される移動経路の方向における物体の位置が、実際の物体に対して変化することを抑制することができる。したがって、物体検出装置は、物体の位置を安定して検出することができる。なお、移動経路が設定されている物体では、移動経路の方向における物体の位置が検出できれば、移動経路に垂直な方向における物体の位置は必要ないことが多い。

第２の手段では、前記物体検出装置は、前記移動経路に交差する平面である走査平面を走査するように前記電磁波を照射し、前記位置検出部は、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記走査平面において前記移動経路の方向に垂直な方向における前記物体検出装置との距離が最も短い反射点の位置を、前記移動経路の方向に垂直な方向おける前記物体の位置として検出する。

上記構成によれば、物体検出装置は、移動経路に交差する平面である走査平面を走査するように電磁波を照射する。このため、物体検出装置として、２次元に電磁波を照射する装置を採用することができ、３次元に電磁波を照射する装置と比較して、コストを低減することができる。

そして、位置検出部は、グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、走査平面において移動経路の方向に垂直な方向における物体検出装置との距離が最も短い反射点の位置を、移動経路の方向に垂直な方向おける物体の位置として検出する。このため、物体に電磁波が照射された位置が、物体の側面のみである場合と、物体の正面及び側面である場合とで、検出される移動経路の方向に垂直な方向おける物体の位置が、実際の物体に対して変化することを抑制することができる。したがって、物体検出装置は、物体の位置を安定して検出することができる。さらに、移動経路の方向における物体の位置のみならず、移動経路の方向に垂直な方向おける物体の位置も検出することができ、物体検出装置に対する物体の位置を１点に特定することができる。

第３の手段では、前記位置検出部は、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において前記物体の進行方向の端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する。

上記構成によれば、移動経路の方向において物体の進行方向の端を、移動経路の方向における物体の位置として安定して検出することができる。なお、物体の進行方向は、予め設定された方向でもよいし、物体の位置に基づいて判定した方向でもよい。

駅のホームでは、軌道を走行する列車が所定の入線位置を越えたことを検知する必要がある。そして、列車の先頭が入線位置を越えた時に、列車が入線位置を越えたことを検知することが望ましい。

この点、第４の手段では、第３の手段において、前記物体は列車であり、前記移動経路は前記列車の軌道であり、前記位置検出部により検出された前記列車の位置が、所定の入線位置を越えたことを検知する入線検知部を備える。こうした構成によれば、位置検出部は、グループ化された複数の反射点の位置のうち、軌道の方向において列車の進行方向の端に位置する反射点の位置を、軌道の方向における列車の位置として検出するため、列車の先頭を列車の位置として検出することができる。そして、入線検知部は、位置検出部により検出された列車の位置が、所定の入線位置を越えたことを検知するため、列車の先頭が入線位置を越えた時に、列車が入線位置を越えたことを検知することができる。

第５の手段では、前記位置検出部は、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において前記物体の進行方向と反対方向の端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する。

上記構成によれば、移動経路の方向において物体の進行方向と反対方向の端を、移動経路の方向における物体の位置として安定して検出することができる。なお、物体の進行方向と反対方向は、予め設定された方向でもよいし、物体の位置に基づいて判定した方向でもよい。

駅のホームでは、軌道を走行する列車が所定の出線位置を越えたことを検知する必要がある。そして、列車の後尾が出線位置を越えた時に、列車が出線位置を越えたことを検知することが望ましい。

この点、第６の手段では、第５の手段において、前記物体は列車であり、前記移動経路は前記列車の軌道であり、前記位置検出部により検出された前記列車の位置が、所定の出線位置を越えたことを検知する出線検知部を備える。こうした構成によれば、位置検出部は、グループ化された複数の反射点の位置のうち、軌道の方向において列車の進行方向と反対方向の端に位置する反射点の位置を、軌道の方向における列車の位置として検出するため、列車の後尾を列車の位置として検出することができる。そして、出線検知部は、位置検出部により検出された列車の位置が、所定の出線位置を越えたことを検知するため、列車の後尾が出線位置を越えた時に、列車が出線位置を越えたことを検知することができる。

１車線のみの道路では、自動車は車線変更をすることができないため、自動車の移動経路を特定することができる。そして、自動車の位置に基づいて自動車の速度を正確に算出するためには、自動車の位置を安定して検出する必要がある。

この点、第７の手段では、前記物体は自動車であり、前記移動経路は１車線のみの道路であり、前記位置検出部により検出された前記自動車の位置に基づいて、前記自動車の速度を算出する速度算出部を備える。こうした構成によれば、位置検出部は自動車の位置を安定して検出することができるため、速度算出部は自動車の位置に基づいて自動車の速度を正確に算出することができる。

自動車の進行方向を正確に判定するためには、自動車の位置を安定して検出する必要がある。

この点、第８の手段では、第７の手段において、前記位置検出部により検出された前記自動車の位置に基づいて、前記自動車の進行方向を判定する方向判定部を備える。こうした構成によれば、位置検出部は自動車の位置を安定して検出することができるため、方向判定部は自動車の位置に基づいて自動車の進行方向を正確に判定することができる。

第９の手段では、前記物体は自動車であり、前記移動経路は１車線のみの道路であり、前記位置検出部により検出された前記自動車の位置に基づいて、前記自動車の進行方向を判定する方向判定部を備える。

上記構成によれば、第８の手段と同様の作用効果を奏することができる。

第１０の手段では、前記移動経路の方向を含むデータを取得するデータ取得部を備え、前記位置検出部は、前記データ取得部により取得された前記データに基づいて、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する。

上記構成によれば、データ取得部は、移動経路の方向を含むデータを取得する。そして、位置検出部は、データ取得部により取得されたデータに基づいて、グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における前記物体の位置として検出する。このため、物体検出装置は、移動経路の方向を含むデータを取得することにより、種々の移動経路に対応して物体の位置を検出することができる。

ホーム、軌道、列車、及び列車検出装置を示す模式図。 第１実施形態における入線側の列車検出装置のブロック図。 先頭車両にレーザ光が照射される態様と実移動距離を示す模式図。 従来技術で算出される移動距離を示す模式図。 列車検出装置と仮想ベクトルとの関係を示す平面図。 移動距離を算出する手順を示す模式図。 従来技術における入線検出の態様を示す模式図。 入線検出の態様を示す模式図。 従来技術で検出される先頭車両の位置を示す模式図。 検出される先頭車両の位置を示す模式図。 障害物存在時に従来技術で検出される先頭車両の位置を示す模式図。 障害物存在時に検出される先頭車両の位置を示す模式図。 第１実施形態における出線側の列車検出装置のブロック図。 出線検出の態様を示す模式図。 従来技術における出線検出の態様を示す模式図。 第２実施形態における自動車検出装置の適用例を示す模式図。 入口側の自動車検出装置のブロック図。 出口側の自動車検出装置のブロック図。 道路台帳図における自動車検出装置の設置位置を示す図。 仮想ベクトルの設定例を示す図。 第３実施形態の自動車検出装置のブロック図。 自動車の位置を検出する態様を示す模式図。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、駅のホームにおいて列車の位置を検出する列車検出装置として具現化している。

図１に示すように、列車６０は複数の車両（先頭車両６０ａのみ図示）を備えており、軌道５０を走行する。軌道５０は、２本のレール５１等を備えている。列車６０（物体）は、２本のレール５１の上を走行する。すなわち、列車６０は移動経路が予め設定されている。列車６０の移動経路は、軌道５０及び軌道５０の上方において列車６０が通過する空間である。

矢印で示す列車６０の進行方向を前方として、軌道５０の右側方にはホーム７１が設けられている。なお、進行方向と反対方向を後方とする。

軌道５０においてホーム７１よりも後方に、入線検知ラインＬｉ（所定の入線位置）が設定されている。入線検知ラインＬｉは、列車６０がホーム７１に入ったこと（入線）を検知する基準となるライン（直線）である。

ホーム７１の後端部（入線検知ラインＬｉ寄りの部分）には、入線側の列車検出装置２０が取り付けられている。列車検出装置２０（物体検出装置）は、列車６０の先頭が入線検知ラインＬｉを越えたことを検知する。列車検出装置２０の詳細については後述する。

軌道５０においてホーム７１よりも前方に、出線検知ラインＬｏ（所定の出線位置）が設定されている。出線検知ラインＬｏは、列車６０がホーム７１から出たこと（出線）を検知する基準となるライン（直線）である。

ホーム７１の前端部（出線検知ラインＬｏ寄りの部分）には、出線側の列車検出装置１２０が取り付けられている。列車検出装置１２０（物体検出装置）は、列車６０の後尾が出線検知ラインＬｏを越えたことを検知する。列車検出装置１２０の詳細については後述する。

図２は、列車検出装置２０のブロック図である。列車検出装置２０は、投光部２１、受光部２２、反射点検出部２３、グループ化部２４、位置検出部２５、入線検知部２６等を備えている。

投光部２１（照射部）は、前方の略１９０°の走査範囲をレーザ光（電磁波）で水平に、例えば３３ｍｓ周期（所定周期）で走査する。レーザ光には、例えば赤外線や、可視光、紫外線等を利用することができる。投光部２１は、投光部２１を中心として、例えば０．２５°（所定角度）間隔でレーザ光を投光（照射）する。投光部２１は、上記移動経路をレーザ光で走査する。詳しくは、投光部２１は、軌道５０の方向における高さｈ１の水平面、すなわち上記移動経路に交差する平面である走査平面を走査するようにレーザ光を投光する。なお、走査平面は、水平から上方又は下方に傾斜していてもよい。

受光部２２は、投光部２１により投光された各レーザ光が物体の各点（各反射点）で反射された各反射光を受光し、受光した各反射光の強度を算出する。受光部２２は、投光部２１により各レーザ光が投光される度に、受光した各反射光の強度を算出する。

反射点検出部２３は、投光部２１により各レーザ光が投光されてから、受光部２２により各反射光が受光されるまでの時間に基づいて、各投光方向における投光部２１（列車検出装置２０の基準点）から物体の各点（各反射点）までの距離を算出する。すなわち、反射点検出部２３は、受光部２２により受光された各反射光に基づいて、各レーザ光を反射した物体の各反射点の位置を検出する。なお、反射点検出部２３は、受光部２２により算出した反射光の強度が閾値よりも小さい場合は、その反射点の位置を検出しない。

グループ化部２４は、投光部２１による１回の走査において反射点検出部２３により検出された複数の反射点の位置のうち、列車６０の先頭車両６０ａに属する複数の反射点の位置をグループ化する。例えば、グループ化部２４は、互いに一定の距離範囲内に存在する複数の反射点を、先頭車両６０ａ（同一の物体）に属する複数の反射点と判断し、それらの反射点の位置をグループ化する。さらに、検出する対象は列車６０の先頭車両６０ａのみであるため、グループ化部２４は、複数の反射点を１つのグループのみにグループ化する。なお、一定の距離範囲を、先頭車両６０ａの大きさを考慮した距離範囲としてもよい。

グループ化部２４は、グループ化した複数の反射点の位置を、図４，６に示すように、枠Ｆ１によって囲む。グループ化部２４は、グループ化した複数の反射点の位置を、最小の矩形等（多角形等）で囲むように枠Ｆ１を設定する。なお、枠Ｆ１は時刻Ｔ１において複数の反射点の位置を囲んだ枠であり、枠Ｆ２はその後の時刻Ｔ２において複数の反射点の位置を囲んだ枠である。

位置検出部２５は、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置に基づいて、先頭車両６０ａ（列車６０）の位置を検出する。位置検出部２５の詳細については後述する。

入線検知部２６は、位置検出部２５により検出された先頭車両６０ａの位置が、上記入線検知ラインＬｉを越えたことを検知する。詳しくは、入線検知部２６は、位置検出部２５により検出された先頭車両６０ａの位置が、入線検知ラインＬｉの位置よりも列車検出装置２０側（前方）の位置になった場合に、入線検知ラインＬｉを越えたことを検知する。

投光部２１によるレーザ光の投光、受光部２２による反射光の強度の算出、反射点検出部２３による各反射点の位置の検出、グループ化部２４による複数の反射点の位置のグループ化、位置検出部２５による先頭車両６０ａの位置の検出、及び入線検知部２６による入線の検知は、所定周期で逐次実行される。

図３は、先頭車両６０ａにレーザ光が照射される態様と実移動距離Ｘｒを示す模式図である。時刻Ｔ１では、従来技術の列車検出装置９２０から投光されたレーザ光が、先頭車両６０ａの前面と左側面とに照射されている。時刻Ｔ２では、列車検出装置９２０から投光されたレーザ光が、先頭車両６０ａの左側面のみに照射されている。先頭車両６０ａの前端を基準とすると、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに先頭車両６０ａが実際に移動した距離である実移動距離Ｘｒは、矢印の長さで表される。すなわち、実移動距離Ｘｒは、時刻Ｔ１における先頭車両６０ａの前端と、時刻Ｔ２における先頭車両６０ａの前端との距離である。また、実移動距離Ｘｒを表す矢印の方向は、先頭車両６０ａの実際の移動方向である実移動方向を表している。

図４は、従来技術の列車検出装置９２０で算出される移動距離Ｘ１を示す模式図である。列車検出装置９２０は、グループ化された複数の反射点の位置の重心Ｇ１，Ｇ２を、先頭車両６０ａの位置として検出する。すなわち、列車検出装置９２０は、時刻Ｔ１における重心Ｇ１と、時刻Ｔ２における重心Ｇ２との距離を移動距離Ｘ１として算出する。このため、移動距離Ｘ１を表す矢印の長さは、図３の実移動距離Ｘｒを表す矢印の長さよりも短くなる。すなわち、移動距離Ｘ１は、実移動距離Ｘｒよりも短く算出される。また、移動距離Ｘ１を表す矢印の方向は、算出される先頭車両６０ａの移動方向を表しており、図３の実移動距離Ｘｒを表す矢印の方向（実移動方向）からずれている。

この原因として、列車検出装置９２０では、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２とで、算出される重心Ｇ１，Ｇ２の位置が実際の先頭車両６０ａに対して変化する。詳しくは、時刻Ｔ１では、重心Ｇ１は、先頭車両６０ａの左右方向の中央寄り、且つ前後方向の前寄りの位置として検出される。時刻Ｔ２では、重心Ｇ２は、先頭車両６０ａの左右方向の左寄り、且つ前後方向の中央寄りの位置として検出される。このため、列車検出装置９２０は、先頭車両６０ａの位置を安定して検出することができない。そして、検出された先頭車両６０ａの位置に基づいて算出される先頭車両６０ａの速度及び移動方向も、実際の速度及び実移動方向からずれることとなる。

そこで、本実施形態では、上記位置検出部２５は、以下の手順により先頭車両６０ａの位置を検出する。

図５は、列車検出装置２０と仮想ベクトルＤ１，Ｄ２との関係を示す平面図である。

仮想ベクトルＤ１は、列車６０の進行方向へ向かうベクトルである。仮想ベクトルＤ２は、水平（軌道５０に平行）且つ仮想ベクトルＤ１（列車６０の進行方向）に垂直なベクトルのうち、列車検出装置２０に近付く方向のベクトルである。

列車検出装置２０は、列車６０の進行方向に対して垂直な方向が前方となるように、ホーム７１に設置されている（図１参照）。仮想ベクトルＤ１，Ｄ２の方向を表す角度として、列車検出装置２０の前方を０°とし、右回りに正の角度（０〜＋１８０°）とし、左回りに負の角度（０〜−１８０°）とする。仮想ベクトルＤ１の方向を表す角度は、−９０°である。仮想ベクトルＤ２の方向を表す角度は−１８０°（＋１８０°）である。

図６は、位置検出部２５が移動距離Ｘ２を算出する手順を示す模式図である。なお、同図は、グループ化部２４による複数の反射点の位置のグループ化まで終了した状態を示している。

まず、枠Ｆ１で囲まれた複数の反射点を、枠Ｆ１内において仮想ベクトルＤ１の方向へ射影する。そして、射影された複数の反射点の仮想ベクトルＤ１方向の位置を、仮想ベクトルＤ１の方向における先頭車両６０ａの位置として検出する。すなわち、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、仮想ベクトルＤ１の方向（移動経路の方向）において列車６０の進行方向の端に位置する反射点の位置を、仮想ベクトルＤ１の方向における先頭車両６０ａ（列車６０）の位置として検出する。移動経路の方向とは、移動経路の延びる方向であり、すなわち移動経路に沿った方向である。

続いて、枠Ｆ１で囲まれた複数の反射点を、枠Ｆ１内において仮想ベクトルＤ２の方向へ射影する。そして、射影された複数の反射点の仮想ベクトルＤ２方向の位置を、仮想ベクトルＤ２の方向における先頭車両６０ａの位置として検出する。すなわち、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、上記走査平面において仮想ベクトルＤ１の方向（移動経路の方向）に垂直な方向における列車検出装置２０との距離が最も短い反射点の位置を、仮想ベクトルＤ２の方向（移動経路の方向に垂直な方向）おける先頭車両６０ａの位置として検出する。

したがって、時刻Ｔ１では、点Ｐ１の位置が先頭車両６０ａの位置として検出される。時刻Ｔ２では、点Ｐ２の位置が先頭車両６０ａの位置として検出される。なお、本実施形態では、列車６０の高さ方向の位置の検出は省略している。

その結果、列車検出装置２０は、時刻Ｔ１における点Ｐ１と、時刻Ｔ２における点Ｐ２との距離を移動距離Ｘ２として算出する。このため、移動距離Ｘ２を表す矢印の長さは、図３の実移動距離Ｘｒを表す矢印の長さに略等しくなる。すなわち、移動距離Ｘ２は、実移動距離Ｘｒに略等しく算出される。

図７は、従来技術の列車検出装置９２０における入線検出の態様を示す模式図である。列車検出装置９２０は、重心Ｇの位置を先頭車両６０ａの位置として検出する。このため、重心Ｇが入線検知ラインＬｉを越えた時に、検出した先頭車両６０ａの位置が、入線検知ラインＬｉを越えたことを検知する。なお、先頭車両６０ａの長さを考慮して、重心Ｇの位置から先頭車両６０ａの先頭の位置を推定することも考えられる。ただし、列車検出装置９２０では、時刻によって、算出される重心Ｇの位置が実際の先頭車両６０ａに対して変化する。このため、先頭車両６０ａの先頭が入線検知ラインＬｉを越えたことを、正確に検知することができない。

図８は、本実施形態の列車検出装置２０における入線検出の態様を示す模式図である。列車検出装置２０は、点Ｐの位置を先頭車両６０ａの位置として検出する。このため、先頭車両６０ａの先頭が入線検知ラインＬｉを越えた時に、検出した先頭車両６０ａの位置が、入線検知ラインＬｉを越えたことを検知する。したがって、先頭車両６０ａの先頭が入線検知ラインＬｉを越えたことを、正確に検知することができる。

図９は、従来技術の列車検出装置９２０で検出される先頭車両６０ａの位置を示す模式図である。ここでは、先頭車両６０ａの形状が複雑であり、先頭車両６０ａにレーザ光が照射された投光方向のうち、一部の投光方向では反射点の位置を検出できない場合を示している。破線の円で示した反射点は、検出できなかった反射点である。

この場合、列車検出装置９２０では、時刻Ｔ１において、先頭車両６０ａが、枠Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３で囲んだ複数の物体として認識される。そして、重心Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３の位置が、それぞれ複数の物体の位置として検出される。時刻Ｔ２においては、先頭車両６０ａが、枠Ｆ２１，Ｆ２２で囲んだ複数の物体として認識される。そして、重心Ｇ２１，Ｇ２２の位置が、それぞれ複数の物体の位置として検出される。このため、列車検出装置９２０は、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２とで先頭車両６０ａの位置を正確に対応付けることができず、列車６０の速度及び移動方向を正確に算出することができない。

図１０は、本実施形態の列車検出装置２０で検出される先頭車両６０ａの位置を示す模式図である。反射点の位置が検出された態様は、図９と同一である。

グループ化部２４は、複数の反射点を１つのグループのみにグループ化する。このため、時刻Ｔ１において、先頭車両６０ａが、枠Ｆ１で囲んだ１つの物体として認識される。そして、点Ｐ１の位置が、先頭車両６０ａの位置として検出される。時刻Ｔ２においては、先頭車両６０ａが、枠Ｆ２で囲んだ１つの物体として認識される。そして、点Ｐ２の位置が、先頭車両６０ａの位置として検出される。したがって、先頭車両６０ａの形状が複雑であり、一部の投光方向では反射点の位置を検出できない場合であっても、列車検出装置２０は、先頭車両６０ａの位置を安定して検出することができる。その結果、列車６０の速度及び移動方向を正確に算出することができる。

図１１は、障害物Ｂが存在する時に、従来技術の列車検出装置９２０で検出される先頭車両６０ａの位置を示す模式図である。ここでは、障害物Ｂによって一部のレーザ光が遮られ、一部の投光方向では先頭車両６０ａの反射点の位置を検出できない場合を示している。破線の円で示した反射点は、検出できなかった反射点である。

この場合、列車検出装置９２０では、先頭車両６０ａが、枠Ｆ１１，Ｆ１２で囲んだ複数の物体として認識される。そして、重心Ｇ１１，Ｇ１２の位置が、それぞれ複数の物体の位置として検出される。このため、列車６０の移動方向を誤検知したり、入線を複数回検知したりするおそれがある。

図１２は、障害物Ｂが存在する時に、本実施形態の列車検出装置２０で検出される先頭車両６０ａの位置を示す模式図である。反射点の位置が検出された態様は、図１１と同一である。

グループ化部２４は、複数の反射点を１つのグループのみにグループ化する。このため、先頭車両６０ａが、枠Ｆで囲んだ１つの物体として認識される。そして、点Ｐの位置が、先頭車両６０ａの位置として検出される。したがって、障害物Ｂによって一部のレーザ光が遮られる場合であっても、列車検出装置２０は、先頭車両６０ａの位置を安定して検出することができる。その結果、列車６０の移動方向及び入線を正確に検知することができる。

図１に示すように、駅のホーム７１では、軌道５０を走行する列車６０が出線検知ラインＬｏ（所定の出線位置）を越えたことを検知する必要がある。列車６０の後尾が出線位置を越えた時に、列車６０が出線位置を越えたことを検知することが望ましい。

図１３は、出線側の列車検出装置１２０のブロック図である。列車検出装置１２０は、列車検出装置２０の位置検出部２５及び入線検知部２６に代えて、位置検出部１２５及び出線検知部１２６を備えている。列車検出装置１２０のその他の構成は、列車検出装置２０と同一である。

位置検出部１２５は、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置に基づいて、図１４に示すように後尾車両６０ｂ（列車６０）の位置を検出する。詳しくは、位置検出部１２５（列車検出装置１２０）は、列車６０の進行方向と反対方向へ向かうベクトルを仮想ベクトルＤ１とする。位置検出部１２５は、水平（軌道５０に平行）且つ仮想ベクトルＤ１（列車６０の進行方向と反対方向）に垂直なベクトルのうち、列車検出装置１２０に近付く方向のベクトルを仮想ベクトルＤ２とする。

位置検出部１２５は、枠Ｆで囲まれた複数の反射点を、枠Ｆ内において仮想ベクトルＤ１の方向へ射影する。そして、射影された複数の反射点の仮想ベクトルＤ１方向の位置を、仮想ベクトルＤ１の方向における後尾車両６０ｂの位置として検出する。すなわち、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、仮想ベクトルＤ１の方向（移動経路の方向）において列車６０の進行方向と反対方向の端に位置する反射点の位置を、仮想ベクトルＤ１の方向における後尾車両６０ｂ（列車６０）の位置として検出する。移動経路の方向とは、移動経路の延びる方向であり、すなわち移動経路に沿った方向である。

続いて、位置検出部１２５は、枠Ｆで囲まれた複数の反射点を、枠Ｆ内において仮想ベクトルＤ２の方向へ射影する。そして、射影された複数の反射点の仮想ベクトルＤ２方向の位置を、仮想ベクトルＤ２の方向における後尾車両６０ｂの位置として検出する。すなわち、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、上記走査平面において仮想ベクトルＤ１の方向（移動経路の方向と反対方向）に垂直な方向における列車検出装置１２０との距離が最も短い反射点の位置を、仮想ベクトルＤ２の方向（移動経路の方向に垂直な方向）おける後尾車両６０ｂの位置として検出する。なお、本実施形態では、列車６０の高さ方向の位置の検出は省略している。

出線検知部１２６は、位置検出部１２５により検出された後尾車両６０ｂの位置が、上記出線検知ラインＬｏを越えたことを検知する。詳しくは、出線検知部１２６は、位置検出部１２５により検出された後尾車両６０ｂの位置が、出線検知ラインＬｏの位置に対して列車検出装置１２０と反対側（前方）の位置になった場合に、出線検知ラインＬｏを越えたことを検知する。

投光部２１によるレーザ光の投光、受光部２２による反射光の強度の算出、反射点検出部２３による各反射点の位置の検出、グループ化部２４による複数の反射点の位置のグループ化、位置検出部１２５による後尾車両６０ｂの位置の検出、及び出線検知部１２６による出線の検知は、所定周期で逐次実行される。

上記構成によれば、点Ｐの位置が後尾車両６０ｂの位置として検出される。このため、後尾車両６０ｂの後尾が出線検知ラインＬｏを越えた時に、検出した後尾車両６０ｂの位置が、出線検知ラインＬｏを越えたことを検知する。したがって、後尾車両６０ｂの後尾が出線検知ラインＬｏを越えたことを、正確に検知することができる。

図１５は、従来技術の列車検出装置９２０における出線検出の態様を示す模式図である。列車検出装置９２０は、重心Ｇの位置を後尾車両６０ｂの位置として検出する。このため、重心Ｇが出線検知ラインＬｏを越えた時に、検出した後尾車両６０ｂの位置が、出線検知ラインＬｏを越えたことを検知する。なお、後尾車両６０ｂの長さを考慮して、重心Ｇの位置から後尾車両６０ｂの後尾の位置を推定することも考えられる。ただし、列車検出装置９２０では、時刻によって、算出される重心Ｇの位置が実際の後尾車両６０ｂに対して変化する。このため、後尾車両６０ｂの後尾が出線検知ラインＬｏを越えたことを、正確に検知することができない。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・反射点検出部２３は、各レーザ光の各反射波に基づいて、各レーザ光を反射した各反射点の位置を検出する。すなわち、列車６０の移動経路を走査するように照射されたレーザ光が、列車６０の各点（各反射点）に照射されて反射され、その各反射波に基づいて各レーザ光を反射した各反射点の位置が検出される。グループ化部２４は、反射点検出部２３により検出された複数の反射点の位置のうち、列車６０に属する複数の反射点の位置をグループ化する。このため、複数の反射点の位置のうち、列車６０に属する複数の反射点の位置を、他の反射点の位置と区別することができる。

・位置検出部２５，１２５は、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における列車６０の位置として検出する。このため、列車６０にレーザ光が照射された位置が、列車６０の側面のみである場合と、列車６０の正面及び側面である場合とで、検出される移動経路の方向における列車６０の位置が、実際の列車６０に対して変化することを抑制することができる。したがって、列車検出装置２０，１２０は、列車６０の位置を安定して検出することができる。

・列車検出装置２０，１２０は、移動経路に交差する平面である走査平面を走査するようにレーザ光を照射する。このため、列車検出装置２０，１２０の投光部２１として、２次元にレーザ光を照射する投光部を採用することができ、３次元にレーザ光を照射する投光部と比較して、コストを低減することができる。

・位置検出部２５（１２５）は、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、走査平面において移動経路の方向に垂直な方向における列車検出装置２０（１２０）との距離が最も短い反射点の位置を、移動経路の方向に垂直な方向おける列車６０の位置として検出する。このため、列車６０にレーザ光が照射された位置が、列車６０の側面のみである場合と、列車６０の正面及び側面である場合とで、検出される移動経路の方向に垂直な方向おける列車６０の位置が、実際の列車６０に対して変化することを抑制することができる。したがって、列車検出装置２０，１２０は、列車６０の位置を安定して検出することができる。さらに、移動経路の方向における列車６０の位置のみならず、移動経路の方向に垂直な方向おける列車６０の位置も検出することができ、列車検出装置２０，１２０に対する列車６０の位置を走査平面上の１点に特定することができる。

・位置検出部２５は、グループ化された複数の反射点の位置のうち、軌道５０の方向において列車６０の進行方向の端に位置する反射点の位置を、軌道５０の方向における列車６０の位置として検出する。このため、先頭車両６０ａの先頭を列車６０の位置として検出することができる。そして、入線検知部２６は、位置検出部２５により検出された列車６０の位置が、入線検知ラインＬｉを越えたことを検知するため、先頭車両６０ａの先頭が入線検知ラインＬｉを越えた時に、列車６０が入線検知ラインＬｉを越えたことを検知することができる。

・位置検出部１２５は、グループ化された複数の反射点の位置のうち、軌道５０の方向において列車６０の進行方向と反対方向の端に位置する反射点の位置を、軌道５０の方向における列車６０の位置として検出する。このため、後尾車両６０ｂの後尾を列車６０の位置として検出することができる。そして、出線検知部１２６は、位置検出部１２５により検出された列車６０の位置が、出線検知ラインＬｏを越えたことを検知するため、後尾車両６０ｂの後尾が出線検知ラインＬｏを越えた時に、列車６０が出線検知ラインＬｏを越えたことを検知することができる。

なお、第１実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・ホーム７１に、列車検出装置２０及び列車検出装置１２０の一方のみを設置することもできる。すなわち、列車６０の入線検知及び出線検知の一方のみを実行することもできる。

・列車検出装置２０は、位置検出部２５により検出された先頭車両６０ａの位置に基づいて、先頭車両６０ａの先頭が、軌道５０に予め設定された正常停止領域に停止したか否かを判定する停止判定部を備えていてもよい。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図１６に示すように、本実施形態では、自動車検出装置２２０は、高速道路入口の領域Ｒ１において自動車１６０の速度を算出する。また、自動車検出装置３２０は、高速道路出口の領域Ｒ２において自動車１６０の進行方向を判定する。

高速道路入口において、自動車１６０は道路５２を通過して本線５４へ合流する。道路５２は、１車線のみの道路である。すなわち、高速道路入口において、自動車１６０は移動経路が予め設定されている。自動車１６０の移動経路は、道路５２及び道路５２の上方において自動車１６０が通過する空間である。自動車検出装置２２０は、自動車１６０の進行方向に対して略垂直（垂直）な方向が前方となるように、道路５２の付近に設置されている。

高速道路出口において、自動車２６０は道路５３を通過して出口へ向かう。また、自動車１６０が道路５３を逆送した場合、自動車１６０は道路５３を通過して本線５４へ向かう。道路５３は、１車線のみの道路である。すなわち、高速道路出口において、自動車１６０，２６０は移動経路が予め設定されている。自動車１６０，２６０の移動経路は、道路５３及び道路５３の上方において自動車１６０，２６０が通過する空間である。自動車検出装置３２０は、自動車１６０，２６０の進行方向に対して略垂直（垂直）な方向が前方となるように、道路５３の付近に設置されている。

図１７は、入口側の自動車検出装置２２０のブロック図である。自動車検出装置２２０（物体検出装置）は、列車検出装置２０の入線検知部２６に代えて、速度算出部２２６を備えている。自動車検出装置２２０のその他の構成は、列車検出装置２０と同一である。

位置検出部２５は、列車６０の先頭車両６０ａに代えて、自動車１６０の位置を検出する。位置検出部２５が自動車１６０の位置を検出する手順は、位置検出部２５が先頭車両６０ａの位置を検出する手順と同様である。

速度算出部２２６は、位置検出部２５により検出された自動車１６０の位置に基づいて、自動車１６０の速度を算出する。例えば、速度算出部２２６は、時刻Ｔ１における自動車１６０の位置Ｐ１と、時刻Ｔ２における自動車１６０の位置Ｐ２との距離を、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間で割って自動車１６０の速度を算出する。

図１８は、出口側の自動車検出装置３２０のブロック図である。自動車検出装置３２０（物体検出装置）は、列車検出装置２０の入線検知部２６に代えて、方向判定部３２６を備えている。自動車検出装置３２０のその他の構成は、列車検出装置２０と同一である。

方向判定部３２６は、位置検出部２５により検出された自動車１６０，２６０の位置に基づいて、自動車１６０，２６０の進行方向を判定する。例えば、方向判定部３２６は、時刻Ｔ１における自動車１６０の位置Ｐ１よりも、時刻Ｔ２における自動車１６０の位置Ｐ２が、料金所の出口に近付いているか否によって自動車１６０の進行方向を判定する。そして、方向判定部３２６は、時刻Ｔ１における自動車１６０の位置Ｐ１よりも、時刻Ｔ２における自動車１６０の位置Ｐ２が、料金所の出口から離れている場合に自動車１６０が道路５３を逆送していると判定する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。

・自動車検出装置２２０は、位置検出部２５により検出された自動車１６０の位置に基づいて、自動車１６０の速度を算出する速度算出部２２６を備える。こうした構成によれば、位置検出部２５は自動車１６０の位置を安定して検出することができるため、速度算出部２２６は自動車１６０の位置に基づいて自動車１６０の速度を正確に算出することができる。

・自動車検出装置３２０は、位置検出部２５により検出された自動車１６０，２６０の位置に基づいて、自動車１６０，２６０の進行方向を判定する方向判定部３２６を備える。こうした構成によれば、位置検出部２５は自動車１６０，２６０の位置を安定して検出することができるため、方向判定部３２６は自動車１６０，２６０の位置に基づいて進行方向を正確に判定することができる。

なお、高速道路出入口に、自動車検出装置２２０及び自動車検出装置３２０の一方のみを設置することもできる。すなわち、自動車１６０の速度算出及び進行方向判定の一方のみを実行することもできる。また、自動車検出装置３２０は、位置検出部２５により検出された自動車２６０の位置に基づいて、自動車２６０の速度を算出する速度算出部２２６を備えていてもよい。すなわち、自動車検出装置３２０は、自動車２６０の速度算出及び自動車１６０，２６０の進行方向判定の双方を実行することもできる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第２実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１，第２実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図１９に示すように、本実施形態では、自動車検出装置４２０（物体検出装置）は、所定の道路５５において自動車１６０（物体）の速度を算出する。

道路５５は、１車線のみの道路である。すなわち、自動車１６０は移動経路が予め設定されている。自動車１６０の移動経路は、道路５５及び道路５５の上方において自動車１６０が通過する空間である。自動車検出装置４２０は、自動車１６０の進行方向に対して略垂直（垂直）な方向が前方となるように、道路５５の付近に設置されている。道路５５の正確な形状は、道路台帳図のデータから把握することができる。

そこで、図２０に示すように、ユーザは、ＰＣ（Personal Computer）に道路台帳図のデータを入力し、そのデータに基づいて上記仮想ベクトルＤ１，Ｄ２を設定する。詳しくは、道路５５を複数の区間に区切り、複数の区間に対してそれぞれ仮想ベクトルＤ１１〜Ｄ１ｎを設定し、仮想ベクトルＤ１１〜Ｄ１ｎにそれぞれ対応する仮想ベクトルＤ２１〜Ｄ２ｎを設定する。

図２１は、自動車検出装置４２０のブロック図である。自動車検出装置４２０（物体検出装置）は、自動車検出装置２２０にデータ取得部４２７を加えた構成となっている。データ取得部４２７は、自動車検出装置４２０と上記ＰＣとが接続されることで、仮想ベクトルＤ１１〜Ｄ１ｎ，Ｄ２１〜Ｄ２ｎ（移動経路の方向を含むデータ）を取得する。

位置検出部２５は、データ取得部４２７により取得されたデータに基づいて、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における物体の位置として検出する。

図２２は、自動車検出装置４２０が自動車１６０の位置を検出する態様を示す模式図である。ここでは、自動車１６０が道路５５を同図の右から左へ走行し、５つの区間をそれぞれ時刻Ｔ１〜Ｔ５において通過した場合を例に説明する。

最初の３つの区間では、仮想ベクトルＤ１１〜Ｄ１３（自動車１６０の進行方向）が−９０°に設定されており、仮想ベクトルＤ２１〜Ｄ２３（自動車１６０の進行方向に垂直な方向）が±１８０°に設定されている。４つ目の区間では、仮想ベクトルＤ１４が−６０°に設定されており、仮想ベクトルＤ２４が−１５０°に設定されている。５つ目の区間では、仮想ベクトルＤ１５が−３０°に設定されており、仮想ベクトルＤ２５が−１２０°に設定されている。

位置検出部２５は、時刻Ｔ１〜Ｔ５において、それぞれ点Ｐ１〜点Ｐ５の位置を、自動車１６０の位置として検出する。すなわち、位置検出部２５は、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において進行方向の端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における自動車１６０の位置として検出する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第２実施形態と異なる利点のみを述べる。

・データ取得部４２７は、仮想ベクトルＤ１１〜Ｄ１ｎ，Ｄ２１〜２ｎ（移動経路の方向）を含むデータを取得する。そして、位置検出部２５は、データ取得部４２７により取得されたデータに基づいて、グループ化部２４によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、移動経路の方向において進行方向の端に位置する反射点の位置を、移動経路の方向における自動車１６０の位置として検出する。このため、自動車検出装置４２０は、仮想ベクトルＤ１１〜Ｄ１ｎ，Ｄ２１〜２ｎを含むデータを取得することにより、種々の移動経路に対応して自動車１６０の位置を検出することができる。

なお、ユーザは、道路台帳図のデータによらず、道路５５を実測して、その実測結果に基づいて上記仮想ベクトルＤ１，Ｄ２を設定することもできる。

また、上記の各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記の各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・遊園地のジェットコースターは、予め移動経路が設定されている。そこで、移動経路を走査するように３次元にレーザ光を投光する投光部を備えるコースター検出装置（物体検出装置）により、ジェットコースター（物体）の位置を検出することもできる。

その場合、ジェットコースターの進行方向へ向かうベクトルを仮想ベクトルＤ１に設定する。ジェットコースターの軌道に平行且つ仮想ベクトルＤ１に垂直なベクトルのうち、コースター検出装置に近付く方向のベクトルを、仮想ベクトルＤ２に設定する。ジェットコースターの軌道に垂直且つ仮想ベクトルＤ１に垂直なベクトルのうち、コースター検出装置に近付く方向のベクトルを、仮想ベクトルＤ３に設定する。そして、位置検出部２５は、枠Ｆで囲まれた（グループ化部２４によりグループ化された）複数の反射点を、枠Ｆ内において仮想ベクトルＤ１，Ｄ２，Ｄ３の方向へそれぞれ射影する。以降、第１実施形態に準じた手順で、位置検出部２５はジェットコースターの位置を検出する。

上記構成によれば、高さ方向の位置が変化するジェットコースターの位置を、安定して検出することができる。さらに、移動経路の方向におけるジェットコースターの位置のみならず、移動経路の方向に垂直な２方向おけるジェットコースターの位置も検出することができ、コースター検出装置に対するジェットコースターの位置を１点に特定することができる。

・投光部２１は、レーザ光に限らず、ミリ波やマイクロ波を照射するものでもよく、電磁波を照射するものであればよい。

２０…列車検出装置（物体検出装置）、２１…投光部、２２…受光部、２３…反射点検出部、２４…グループ化部、２５…位置検出部、２６…入線検知部、５０…軌道（移動経路）、５２…道路（移動経路）、５３…道路（移動経路）、５５…道路（移動経路）、６０…列車（物体）、６０ａ…先頭車両（物体）、６０ｂ…後尾車両（物体）、１２０…列車検出装置（物体検出装置）、１２５…位置検出部、１２６…出線検知部。

Claims (10)

1. 移動経路が設定されている物体の位置を、前記移動経路を走査するように照射した電磁波の反射波に基づいて検出する物体検出装置であって、
   各電磁波の各反射波に基づいて、前記各電磁波を反射した各反射点の位置を検出する反射点検出部と、
   前記反射点検出部により検出された複数の反射点の位置のうち、前記物体に属する複数の反射点の位置をグループ化するグループ化部と、
   前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する位置検出部と、
   を備える物体検出装置。
2. 前記物体検出装置は、前記移動経路に交差する平面である走査平面を走査するように前記電磁波を照射し、
   前記位置検出部は、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記走査平面において前記移動経路の方向に垂直な方向における前記物体検出装置との距離が最も短い反射点の位置を、前記移動経路の方向に垂直な方向おける前記物体の位置として検出する、請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記位置検出部は、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において前記物体の進行方向の端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する、請求項１又は２に記載の物体検出装置。
4. 前記物体は列車であり、
   前記移動経路は前記列車の軌道であり、
   前記位置検出部により検出された前記列車の位置が、所定の入線位置を越えたことを検知する入線検知部を備える、請求項３に記載の物体検出装置。
5. 前記位置検出部は、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において前記物体の進行方向と反対方向の端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する、請求項１又は２に記載の物体検出装置。
6. 前記物体は列車であり、
   前記移動経路は前記列車の軌道であり、
   前記位置検出部により検出された前記列車の位置が、所定の出線位置を越えたことを検知する出線検知部を備える、請求項５に記載の物体検出装置。
7. 前記物体は自動車であり、
   前記移動経路は１車線のみの道路であり、
   前記位置検出部により検出された前記自動車の位置に基づいて、前記自動車の速度を算出する速度算出部を備える、請求項１〜３、５のいずれか１項に記載の物体検出装置。
8. 前記位置検出部により検出された前記自動車の位置に基づいて、前記自動車の進行方向を判定する方向判定部を備える、請求項７に記載の物体検出装置。
9. 前記物体は自動車であり、
   前記移動経路は１車線のみの道路であり、
   前記位置検出部により検出された前記自動車の位置に基づいて、前記自動車の進行方向を判定する方向判定部を備える、請求項１〜３、５のいずれか１項に記載の物体検出装置。
10. 前記移動経路の方向を含むデータを取得するデータ取得部を備え、
    前記位置検出部は、前記データ取得部により取得された前記データに基づいて、前記グループ化部によりグループ化された複数の反射点の位置のうち、前記移動経路の方向において端に位置する反射点の位置を、前記移動経路の方向における前記物体の位置として検出する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の物体検出装置。

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