JP2021183957A - 前方監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】機器配置の制約が厳しい車両の前方監視システムとして、１つまたは複数の外界センサを設置した場合に、外界センサが発し車両の内部の構造物で反射した出射波が外界センサに自ら再入射することを防ぎ、物体の誤検知を抑制する。【解決手段】車両の内部に搭載され、前記車両の前方に向けて出射波１０１，１０２を発すると共に自らに入射する反射波を検出信号として取得する外界センサ１０，２０を有し、この外界センサ１０が発し車両の内部に設置された構造物３０に対して特定の方向に、とりわけ所定の角度４Ａより大きい入射角で、入射する出射波１０２を除去する除去手段を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、交通に係る前方監視システムに関する。

鉄道ドライバレスシステム及び鉄道運転支援システムにおいて、列車前方を監視し、列車走行の障害となる物体を検知することで、列車と物体との衝突を回避するシステムが不可欠である。列車の場合、制動距離が長いなどの理由から、列車前方の遠方監視が必要とされるが、列車発進時などに列車周囲の物体との衝突を回避するため、列車周囲の近傍監視も同様に必要である。

列車周囲の近傍監視手段として、広域をレーザーでスキャンし、レーザー測距を行うことで物体を検出するＬｉＤＡＲの利用が有効とされている。列車にＬｉＤＡＲを搭載する場合、既存列車への設置が想定される。もし、ＬｉＤＡＲを車外へ設置すると、雨風等の環境的要因によってＬｉＤＡＲの寿命が短くなり、ＬｉＤＡＲを利用した列車前方監視システムの信頼性が低下することが懸念される。よって、前方監視に使用するＬｉＤＡＲは、列車内部に設置する可能性が高い。

ＬｉＤＡＲを列車内に設置した場合、ＬｉＤＡＲが発したレーザーが車両内構造物などで反射し、自らのＬｉＤＡＲに再入射する可能性がある。さらに、ＬｉＤＡＲを複数設置して広域な視野を確保するシステムが考えられているが、このようなシステムの場合は、あるＬｉＤＡＲから発したレーザーが、車両内構造物などで反射して他のＬｉＤＡＲへ入射する可能性が、さらに存在する。

車両内構造物などで反射してＬｉＤＡＲへ入射したレーザーによって、ＬｉＤＡＲによって取得した点群データの中に、本来存在しない点群が現れることになる。前方監視や物体検知はこの取得した点群から行われることから、こうした本来存在しない点群に起因して物体の誤検知が発生するリスクがある。

前方監視システムを搭載した列車は、物体の検知結果によってブレーキ操作判断を行うことから、物体の誤検知が発生すると誤ったブレーキ指令を送ることとなり、列車の輸送効率の低下につながる可能性がある。よって、車両内構造物で反射するレーザーは、物体の誤検知の原因となるため除去する必要がある。

そのため、特許文献１には、複数の異なる波長のＬｉＤＡＲを、間に分割構造を設置し、さらに光フィルタによって特定の波長のレーザー光のみＬｉＤＡＲに入射させることで、他のＬｉＤＡＲレーザーが入射しないような構造とし、複数ＬｉＤＡＲの設置による物体の誤検知を防ぐ方法が提案されている。

また、特許文献２には、ＬｉＤＡＲ内部に、ＬｉＤＡＲが発したレーザーが、周囲環境で反射し、このＬｉＤＡＲに正常に入射する場合におけるレーザーの入射方向を把握した上で、レーザー受光部分に対するレーザーの入射角の範囲を限定し、この範囲外のレーザーを迷光として除外する光学フィルタを搭載する技術が提案されている。これにより、ＬｉＤＡＲが発したレーザーの内、ＬｉＤＡＲ外の物体に反射したレーザーのみを集光し、迷光を除外することが特徴である。

特表２０１８−５１１０５６号公報 特開２０１２−１５４８０６号公報

特許文献１に記載の方法では、複数のＬｉＤＡＲを、分割構造によって完全に分離された空間にそれぞれ配置する必要があるため、車内に設置する機器の配置に制約が厳しい列車への実装が容易ではない。また、自らが発車したレーザーが車両内構造物で反射し、再びＬｉＤＡＲへ入射することにより誤検知が発生する、という現象を防ぐことが難しい。

また、特許文献２に記載の方法は、ＬｉＤＡＲ内の受光部分に正常に入射するレーザーの方向を予め把握しておき、このレーザーとは異なる角度で入射する迷光レーザーを光学フィルタによって除去するものである。しかし、特定のＬｉＤＡＲとは異なるＬｉＤＡＲが発した別のレーザーが、車両内構造物で反射した場合、受光部分に対して特定のレーザーと同様の入射角で入射する可能性があるため、光学フィルタによって迷光として除去することが難しい。

さらに、特許文献２に記載の方法は、特殊な光学フィルタを内蔵したＬｉＤＡＲを前提としているため、この光学フィルタを搭載していないＬｉＤＡＲに対しては、特許文献２に記載の方法を用いることが難しい。

以上のように、機器の配置の制約が厳しい列車に対し、例えばＬｉＤＡＲによる、１または複数の反射波を用いる外界センサを設置した場合、外界センサが発した出射波が車両内構造物で反射した上でこの外界センサに入射することに起因して、外界センサが取得した点群データの中に、意図しない点群が混在する現象が発生する。

本発明の目的は、外界センサによるこの現象を防ぐことで、この現象によって発生する誤検知を抑制する前方監視システムを提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明に係る前方監視システムは、車両の内部に搭載され、車両の前方に向けて出射波を発すると共に自らに入射する反射波を検出信号として取得する外界センサを有し、この外界センサが発し車両も内部に設置された構造物に対して特定の方向に、とりわけ所定の角度より大きい入射角で、入射する出射波を除去する除去手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、機器配置の制約が厳しい車両に対し、１つまたは複数の外界センサを設置した場合に、外界センサが発した出射波が、車両の内部に設置した構造物で反射した上で外界センサ自らに入射することに起因する、外界センサによって取得した点群データの中に意図しない点群が混在する現象を防ぐことできる。これにより、このような現象によって発生する誤検知を顕著に抑制することができる。

本発明に係り、反射した出射波の除去手段の概要を示す図である。 実施例１に係る前方監視システムの構成の一例を示す図である。 第一の外界センサと板との配置関係を示す三面図である。 第一の外界センサ、車両内構造物及び板の位置関係を示す上面図である。 第一の外界センサ、車両内構造物及び板の位置関係を２つの断面で示す側面図である。 実施例２に係る前方監視システムの構成の一例を示す図である。 実施例３に関して、誤って入射した点群を除去する手法を示す図である。 実施例３に係る点群除外のためのフローチャートを示す図である。 実施例４に関して、第二の外界センサが取得した点群を示す図である。 実施例４に係る点群除外のためのフローチャートを示す図である。 第一の外界センサが出射波の照射を止めた際に、第二の外界センサが取得する点群を示す図である。 第一の外界センサからの出射波によって第二の外界センサが受け取る点群を残した状態を示す図である。 第一の外界センサが発した出射波に由来する点群をすべて除外した点群を示す図である。 実施例５に関して、第一の外界センサ、第二の外界センサ及び車両内構造物すべてが異なる車両に搭載された場合の配置の一例を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態として、実施例について、図面を参酌しながら説明する。また、以下に示す実施例は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明に係る各実施例を説明するに当たって、各実施例で共通して、誤検知を防ぐために不要な出射波を除去する方法について、その概要を説明する。

図１は、本発明に係り、反射した出射波の除去手段の概要を示す図で、第一の外界センサ１０が発して車両内構造物３０で反射した出射波を除去するための手段５０の概要を示している。

第一の外界センサ１０が発した出射波は、車両内構造物３０に対して、透過する出射波１０１と透過せず反射する出射波１０２とに分けられる。

ここで、第一の外界センサ１０は、反射波を用いて測距を行うセンサである。例えば、広域をレーザーでスキャンし、レーザー測距を行うことで物体を検出するＬｉＤＡＲや、ミリ波帯の電波を発して周囲の物体を検出するミリ波レーダーなどがある。

使用する出射波は、第一の外界センサ１０より発せられ、測距のために使用される波である。例えば、レーザー光やミリ波帯の電波などがある。

車両内構造物３０は、車両内部を構成する構造物である。例えば、フロントガラスや金属性の壁面などである。この車両内構造物３０に反射した出射波１０２は、光路１０３に従って進行する。さらに、車両としては、例えば、鉄道車両や自動車などがある。

反射波となる出射波１０２の方は、車両内構造物３０において反射することで、第一の外界センサ１０に再入射するため、この出射波１０２に由来して本来存在しない点群まで取得される可能性がある。

さらに、第二の外界センサ２０を設置した場合は、出射波１０２がこの第二の外界センサ２０に入射し、出射波１０２に由来して本来存在しない点群まで取得される可能性がある。この第二の外界センサ２０は、第一の外界センサ１０と同様に、反射波を用いて測距を行うセンサである。例えば、レーザーを複数照射して周囲の測距を行うＬｉＤＡＲや、ミリ波帯の電波を発して周囲の物体を検出するミリ波レーダーなどがある。

そこで、本来存在しない点群を取得しないためには、出射波１０２が第一の外界センサ１０や第二の外界センサ２０に入射しないようにする必要がある。

そのための手段としては、出射波１０２の光路１０３を遮るために板などを挿入して、出射波１０２を物理的に遮断する方法や、第二の外界センサ２０によって取得した点群データを解析して出射波１０２に由来する点群をソフトウェア処理で除去する方法が考えられる。

以下、物理的に遮断する方法及びソフトウェア処理で除去する方法を、実施例に沿って説明する。

実施例１は、反射する不要な出射波１０２を物理的に遮断する方法の一例である。

図２は、実施例１に係る前方監視システムの構成の一例を示す図である。第一の外界センサ１０が発した出射波の内、車両内構造物３０で反射する出射波１０２を遮断するために、反射率の低い板５１を第一の外界センサ１０の正面側に設置した例である。

図２では、第一の外界センサ１０が発した出射波の内、車両内構造物３０への入射角が所定角度４Ａ以上の場合の出射波を、車両内構造物３０で反射する出射波１０２と見なしている。この所定角度４Ａは、例えば、車両内構造物３０がフロントガラスの場合には、フロントガラスを透過せずにフロントガラスと外気との境界面で全反射する現象における臨界角を用いればよい。

このように、所定角度４Ａを用いて、車両内構造物３０に対する入射角が所定角度４Ａ以上の出射波を板５１によって遮断する。これにより、前方監視に有用な車両内構造物３０を透過する出射波１０１を最大限使用しつつ、車両内構造物３０を透過せずに反射する出射波１０２を遮断して出射波１０２が第一の外界センサ１０や第二の外界センサ２０へ入射することを防ぐことができる。そのため、前方監視において、出射波１０２に由来し本来存在しない点群を取得することに起因する、誤検知を低減させることができる。なお、入射角とは、入射方向と境界面の法線とがなす角度のことである。

次に、出射波１０２を遮断するための板５１の配置、形状及び寸法の一例について、図３、図４及び図５を用いて具体的に説明する。

図３は、第一の外界センサ１０と板５１との配置関係を示す三面図であり、第一の外界センサ１０の前面に設置した板５１の配置及び板５１の寸法を示している。ここで、図３は、第三角法で図示している。

図３について、１０５は、第一の外界センサ１０の水平ＦｏＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ：視野角）（以下、「水平ＦｏＶ」は「水平視野角」という）であり、１０６は、第一の外界センサ１０の垂直ＦｏＶ（以下、「垂直視野角」という）である。中心線１０７は、水平視野角（１０５）を表す扇型と垂直視野角（１０６）を表す扇型が交わる直線であり、他の中心線１０８及び中心線１０９は、中心線１０７に互いに垂直な直線である。

出射波１０２を遮断するために、板５１の寸法が満たすべき条件は、第一の外界センサ１０と板５１との距離５１６、水平視野角（１０５）、垂直視野角（１０６）、車両内構造物３０の屈折率及び車両内構造物３０と第一の外界センサ１０との位置関係、によって決まることになる。ここでは、板５１の寸法を、中心軸１０８、中心軸１０９との距離によって定義し、図３のように、距離５１２、距離５１３、距離５１４及び距離５１５とする。

以降、距離５１２から距離５１５までの寸法が満たすべき条件の算出方法の一例を、図４及び図５を用いて説明する。

図４は、第一の外界センサ１０、車両内構造物３０及び板５１の位置関係を示す上面図であり、水平視野角（１０５）を構成する扇型は紙面と平行である。以降、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２の内、車両内構造物３０に対する入射角が所定角度４Ａ以上の出射波を除外するための板５１の寸法条件（距離５１２から距離５１５）について説明する。

但し、一般化のため、車両内構造物３０は、板５１に対して平行ではなく、ある一定の角度で傾いているものとする。図５に示すように、車両内構造物３０と水平視野角（１０５）と平行な平面３０１とのなす角度を４Ｂとする。このように、角度４Ｂを設定することで、鉄道車両や乗用車など、角度４Ｂが９０°以外の値をとる車両においても、実施例１を適用することができる。

距離５１２から距離５１５の寸法条件を求めるために、図４に加えて、図５に示す、Ａ−Ａ断面図５１７及びＢ−Ｂ断面図５１８を用いる。図５は、第一の外界センサ１０、車両内構造物３０及び板５１の位置関係を２つの断面で示す側面図（Ａ−Ａ断面図５１７及びＢ−Ｂ断面図５１８）である。

先ず、Ａ−Ａ断面図５１７は、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２の車両内構造物３０に対する入射角について、水平視野角（１０５）と平行な平面を水平面とした場合、水平方向の入射角が所定角度４Ａ未満となる範囲内（図４）における断面図である。

水平方向の距離５１３は、図４に示すように、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２の内、車両内構造物３０に対する入射角が所定角度４Ａ未満のものは遮断せず、入射角が所定角度４Ａ以上のものを遮断することを満足する値とする。

図５に示すＡ−Ａ断面図５１７では、垂直視野角（１０６）と平行な平面を垂直面とした場合、Ａ−Ａ断面図５１７における出射波１０２のように、垂直方向の入射角が所定角度４Ａ以上となる可能性がある。

従って、垂直方向の距離５１５は、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２の内、Ａ−Ａ断面図５１７における入射角が所定角度４Ａ未満の出射波０１２を遮断せず、Ａ−Ａ断面図５１７における入射角が所定角度４Ａ以上の出射波１０２を遮断することを満足する値とする。さらに、垂直方向の距離５１４は、Ａ−Ａ断面図５１７における入射角が所定角度４Ａ以上の出射波１０２をすべて遮断することを満足する値とする。

次に、Ｂ−Ｂ断面図５１８は、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２が車両内構造物３０に対する入射角について、水平視野角（１０５）と平行な平面を水平面とした場合、水平方向の入射角が所定角度４Ａ以上となる範囲（図４）における断面図である。

水平方向の距離５１２は、図４に示すように、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２の内、車両内構造物３０に対する入射角が所定角度４Ａ以上のものをすべて遮断することを満足する値とする。

図５に示すＢ−Ｂ断面図５１８では、第一の外界センサ１０が発する出射波１０２はすべて車両内構造物３０において反射することになる。従って、垂直方向の距離５１４は、Ｂ−Ｂ断面図５１８におけるすべての出射波１０２を遮断することを満足する値とする。

以上の方法によって決定した寸法を持つ板５１を、第一の外界センサ１０と車両内構造物３０の間に設置する。これにより、第一の外界センサ１０が発した出射波１０２の内、車両内構造物３０を透過するような出射波１０１を最大限利用しつつ、車両内構造物３０を反射するような出射波１０２を除去し、出射波１０２に由来する外界センサの誤検知を低減することができる。なお、第一の外界センサ１０と第二の外界センサ２０の出入射の関係が逆で、第二の外界センサ２０の正面側に板５１を配置した場合も、同様である。

実施例２は、反射する不要な出射波１０２を物理的に遮断する方法の別の一例である。但し、実施例２は、第一の外界センサ１０と第二の外界センサ２０の配置に多少の制約をかけることによって、物理的に遮断する際に使用する板の配置にマージンを持たせることができる方法である。

図６は、実施例２に係る前方監視システムの構成の一例を示す図で、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０に反射する出射波１０２を遮断するための板５２の配置を示している。

中心線２０７は、第二の外界センサ２０の水平視野角（２０５）を表す扇型と垂直視野角（２０６、図示せず）を表す扇型とが交わる直線である。

実施例２では、中心線１０７と中心線２０７との間の距離を距離５２２とし、また、板５２は、第一の外界センサ１０の垂直視野角（１０６、図示せず）に平行な平面上にあるものとする。

さらに、図６に示すように、第一の外界センサ１０が発する出射波の中で、車両内構造物３０に対する入射角が最も大きい出射波１０２Ｈが、車両内構造物３０と衝突する点であって第二の外界センサ２０に近い方の点を第一の反射点１１０Ｈとする。同様に、第二の外界センサ２０が発する出射波の中で、車両内構造物３０に対する入射角が最も大きい出射波２０２Ｈが、車両内構造物３０と衝突する点で、第一の外界センサ１０に近い方の点を第二の反射点２１０Ｈとする。そして、第一の反射点１１０Ｈと第二の反射点２１０Ｈ間との距離を距離５２１とする。

このとき、第一の外界センサ１０、第一の反射点１１０Ｈ、板５２、第二の反射点２１０Ｈ及び第二の外界センサ２０が、この順番で並び、かつ、距離５２１が０より大きい値であるように距離５２２が設定される。その上で、板５２の寸法が、第一の外界センサ１０が発し車両内構造物３０で反射して第二の外界センサ２０に入射する出射波１０２と第二の外界センサ２０が発し車両内構造物３０で反射して第一の外界センサ１０に入射する出射波２０２とをすべて遮断するよう設定されていれば、板５２は、距離５２１の区間内であればどこに置いてもよい。

以上の方法によって、第一の外界センサ１０と第二の外界センサ２０間の距離を適切に設定することができれば、板５２の寸法や配置を厳密に決めることなく、車両内構造物３０で反射する出射波のみを除去することが可能である。これにより、外界センサの配置を除き、実施例１と同等の性能を有しつつも、寸法や位置決めのコストを削減することができる。

実施例３は、第一の外界センサ１０が発し車両内構造物３０で反射する出射波を、板などで物理的に遮蔽することなく、ソフトウェア処理で除去する方法の一例である。

図７は、実施例３に関して、誤って入射した点群を除去する手法を示す図である。第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０間の位置関係を用いることで、第二の外界センサ２０によって得られる点群の中から、第一の外界センサ１０より誤って入射した点群を除去する手法である。

図７では、第一の外界センサ１０が発し車両内構造物３０で反射する出射波１０２は途中で遮蔽されていないため、この出射波１０２の中には、車両内構造物３０で反射して第二の外界センサ２０へ入射するものがある。そこで、車両内構造物３０で反射した出射波１０２の中で、第二の外界センサ２０へ入射するものを出射波５３１、第二の外界センサ２０へ入射しないものを出射波５３２、とする。

第二の外界センサ２０へ入射する出射波５３１の入射角にも角度幅があるので、出射波５３１の第二の外界センサ２０への入射角において、最大入射角を６Ｂ、最小入射角を６Ａとする。最小入射角６Ａと最大入射角６Ｂは共に、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０の幾何配置並びに車両内構造物３０の屈折率に基づいて算出することができる。

してみると、第二の外界センサ２０で取得した点群に対し、最小入射角６Ａ以上かつ最大入射角６Ｂ以下の点群を除去すれば、第一の外界センサ１０から発せられた出射波１０２由来の不要な点群を除去できることになる。

次に、第二の外界センサ２０より得られた点群から、最小入射角６Ａ以上かつ最大入射角６Ｂ以下の点群を除去するためのソフトウェア処理について説明する。

図８は、実施例３に係る点群除外のためのフローチャートを示す図である。このフローチャートを構成する各ステップの実行主体は、本発明に係る前方監視システムが備える処理装置（図示せず）であるが、以下では、実行主体の表記は省略する。

ステップ１０１（Ｓ１０１）では、第二の外界センサ２０へ入射する出射波に由来する点群データを取得する。この点群データは、第二の外界センサ２０自体が発した出射波由来の点群と、第一の外界センサ１０が発し車両内構造物３０で反射して第二の外界センサ２０へ入射する出射波由来の点群とを含むことになる。

ステップ１０２（Ｓ１０２）は、以降で、取得したすべての点群それぞれに対して処理を実施する上での開始ステップである。

ステップ１０３（Ｓ１０３）では、処理対象の点群から取得した点について、出射波の入射角６０が最小入射角６Ａ以上であると判断すると（ＹＥＳ）、ステップ１０４（Ｓ１０４）へ移る。一方、出射波の入射角６０が最小入射角６Ａ未満と判断すると（ＮＯ）、ステップ１１１（Ｓ１１１）へ移る。

ステップ１０４（Ｓ１０４）では、出射波の入射角６０が最大入射角６Ｂ以下の条件を満たすと判断すると（ＹＥＳ）、この点は入射角６０が最小入射角６Ａ以上かつ最大入射角６Ｂ以下を満足することから、ステップ１０５（Ｓ１０５）へ移る。一方、出射波の入射角６０が最大入射角６Ｂより大きい値と判断すると（ＮＯ）、ステップ１１１（Ｓ１１１）へ移る。

ステップ１０５（Ｓ１０５）では、取得した点は、第一の外界センサ１０が発した出射波由来の点群に該当すると見なして、除外する。

ステップ１０６（Ｓ１０６）では、すべての点群に対する処理が終了するまで、ステップ１０２（Ｓ１０２）へ戻って点群処理ループを実行し、点群処理ループ終了後にステップ１０７（Ｓ１０７）へ移行する。

ステップ１０７（Ｓ１０７）では、出射波の入射角６０が最小入射角６Ａ以上かつ最大入射角６Ｂ以下である点を除外した残りの点群を、監視に必要な点群のデータとして出力する。

ステップ１１１（Ｓ１１１）では、取得した点は、監視に必要な点群のデータとして保持ずる。

また、ステップ１０１（Ｓ１０１）からステップ１１１（Ｓ１１１）までの処理フローを、第二の外界センサ２０が点群を取得するたびに実行する。

以上のとおり、実施例３では、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０の位置関係並びに車両内構造物３０の屈折率が分かれば、車両内構造物３０で反射して第二の外界センサ２０へ入射する出射波由来の点群を、ソフトウェア的に除去することができる。これにより、後段の処理で実施する前方監視における誤検知を低減することができる。また、除外する入射角に上限値を設けることで、必要以上に点群を除外することを防ぎ、外界センサによる前方監視の性能低下を抑制することができる。勿論、第一の外界センサ１０と第二の外界センサ２０の出入射の関係が逆の場合も同様である。

実施例４は、第一の外界センサ１０が発し車両内構造物３０で反射する出射波を、板などで物理的に遮蔽することなく、ソフトウェア処理で除去する方法の別の一例である。

図９は、実施例４に関して、第二の外界センサが取得した点群を示す図である。第二の外界センサ２０に入射した出射波に基づいて第二の外界センサ２０が取得した点群５４０ａを図示している。この点群５４０ａは、第二の外界センサ２０が発し車両前方の物体に正常に反射して第二の外界センサ２０へ入射した出射波に由来する点群５４１と、第一の外界センサ１０が発し車両内構造物３０で反射して第二の外界センサ２０へ入射した出射波に由来する点群５４２とから構成される。その内、点群５４２は、本来存在しない点群であるため、除去する必要がある。

実施例４は、点群５４２を除去するために、第一の外界センサ１０より出射波を照射している場合に第二の外界センサ２０が取得した点群５４０ａ（図９）と、第一の外界センサ１０が出射波を照射していない場合に第二の外界センサ２０が取得した点群５４０ｂ（図１１）とを比較することで、第一の外界センサ１０が発する出射波に由来する点群５４２を除去する方法である。

図１０は、実施例４に係る点群除外のためのフローチャートを示す図である。このフローチャートを構成する各ステップの実行主体は、本発明に係る前方監視システムが備える処理装置（図示せず）であるが、以下では、実行主体の表記は省略する。

ステップ２０１（Ｓ２０１）では、第二の外界センサ２０から点群データ５４０ａを取得する。

ステップ２０２（Ｓ２０２）では、第一の外界センサ１０の出射波照射を止める。

ステップ２０３（Ｓ２０３）では、第一の外界センサ１０が出射波照射していない状態で、第二の外界センサ２０から点群データ５４０ｂを取得する。ここで、図１１は、第一の外界センサ１０からの出射波の照射を止めた際に、第二の外界センサ２０が取得する点群５４０ｂを示す図である。図１１に示すように、第一の外界センサ１０が発する出射波に由来する点群５４３は取得されず、第二の外界センサ２０が発する出射波に由来する点群５４１のみが取得されることになる。

ステップ２０４（Ｓ２０４）では、点群データ５４０ａから点群データ５４０ｂ内に存在する点を除外する。図１２は、この除外を実施したことにより、第一の外界センサ１０からの出射波によって第二の外界センサ２０が受け取る点群が残っている状態を示す図である。すなわち、第一の外界センサ１０が発する出射波に由来する点群５４４のみを抽出することができたことになる。

ステップ２０５（Ｓ２０５）では、ステップ２０４（Ｓ２０４）による除外後に残った点群を、点群５４４と設定する。

ステップ２０６（Ｓ２０６）では、点群５４４に対応する出射波それぞれに対して、第二の外界センサ２０に対する入射角から最小入射角７Ａ及び最大入射角７Ｂを算出する。

ステップ２０７（Ｓ２０７）では、点群データ５４０ａより、最小入射角７Ａ以上かつ最大入射角７Ｂ以下の入射角で第二の外界センサ２０へ入射した出射波に由来する点群５４４を除去して、点群５４０ｃを取得する。図１３は、こうして取得した点群５４０ｃを示す図である。第二の外界センサ２０に対して最小入射角７Ａ以上かつ最大入射角７Ｂ以下で入射する出射波の中に、第一の外界センサ１０が発した出射波に由来する点群がすべて含まれていることから、点群５４０ｃからは、第一の外界センサ１０が発した出射波に由来する点群がすべて除外されていることになる。

最後に、ステップ２０８（Ｓ２０８）では、点群５４０ｃを、例えば外界センサを用いた前方監視アルゴリズムなどに対し、出力する。

以上のとおり、実施例４では、事前に、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０などの位置関係の把握をすることなしに、第二の外界センサ２０によって取得した点群から、第一の外界センサ１０が発した出射波に由来する点群を取り除くことができる。勿論、第一の外界センサ１０と第二の外界センサ２０の出入射の関係が逆の場合も同様である。

先の実施例４では、第二の外界センサ２０によって取得した点群から、第一の外界センサ１０が発した出射波に由来する点群を取り除く際、事前に、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０などの位置関係を把握する必要がない。

そのため、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０の内、少なくとも一つが異なる車両に搭載され、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０の位置関係が不明である場合にも、実施例４の方法を適用することができる。

実施例５は、実施例４の方法を、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０のそれぞれが異なる車両に搭載された場合に適用した例である。

図１４は、実施例５に関して、第一の外界センサ１０、第二の外界センサ２０及び車両内構造物３０のそれぞれが異なる車両に搭載された場合の配置の一例を示す図である。

図１４に示すように、第一の外界センサ１０が車両８０１に、第二の外界センサ２０が車両８０１とは異なる車両８０２に、車両内構造物３０が車両８０１と車両８０２とは異なる車両８０３に、それぞれ搭載されている。また、車両８０１と車両８０３、車両８０２と車両８０３、がそれぞれ対向している。

この配置で、第一の外界センサ１０が発した出射波は、車両内構造物３０で反射する出射波１０２と車両内構造物３０で反射しない出射波１０１とに分けられ、さらに、出射波１０２は、第二の外界センサ２０へ入射する出射波５３１と第二の外界センサ２０へ入射しない出射波５３２とに分けられる。

以上の構成は、第一のセンサ１０、第二のセンサ２０及び車両内構造物３０のそれぞれを搭載する車両が異なること以外は、実施例４と類似する配置であるから、先の実施例４の手法を用いることができる。これにより、第二の外界センサ２０が取得した点群の中から、第一の外界センサ１０が発した出射波に由来する点群を除去することが可能となる。

先の実施例４は、第一の外界センサ１０が出射波を照射している場合と照射していない場合とを比較することにより、第一の外界センサ１０に由来する点群５４４（図１２）を抽出し、最大入射角７Ａ及び最小入射角７Ｂを算出する方法である。

実施例６は、点群５４４を構成する各点に対応する出射波から、第二の外界センサ２０に入射する方向を除外方向として算出し、第二の外界センサ２０が取得する点群からこの除外方向に対応する点群を除去する方法である。

これにより、第二の外界センサ２０が取得する点群から、第一の外界センサ１０が発した出射波に由来する点群を除去することが可能になる。勿論、第一の外界センサ１０と第二の外界センサ２０の出入射の関係が逆の場合も同様である。

以上の実施例１乃至実施例６の方法は、適用対象を車両に特定した実施形態である。

実施例７は、以上の実施例１乃至実施例６の方法を、車両に限らず、線路や道路などに沿って配置された、交通路周辺監視用の地上設備に対して適用する形態である。

具体的には、先の各実施例における、車両を地上設備に替え、車両内構造物３０を地上設備内構造物に替えれば、実施例１乃至実施例６の方法を地上設備に適用することが可能である。実施例７において、地上設備内構造物は、地上設備内に設置され、第一の外界センサ１０が発する出射波を反射する構造物であり、例えば、第一の外界センサ１０を雨風等から守るために設置されたガラスなどが該当する。

１・・・前方監視システム
１０・・・第一の外界センサ
２０・・・第二の外界センサ
３０・・・車両内構造物
４Ａ・・・所定角度
５０・・・車両内構造物を反射する第一の外界センサの出射波を遮断する手段
５１・・・板（実施例１）
５２・・・板（実施例２）
６Ａ・・・最小入射角（実施例３）
６Ｂ・・・最大入射角（実施例３）
７Ａ・・・最小入射角（実施例４）
７Ｂ・・・最大入射角（実施例４）
１０１、１０２、２０１、２０２、５３１、５３２・・・出射波
１０３、２０３・・・反射波
１０５・・・水平視野角（ＦｏＶ）
１０６・・・垂直視野角（ＦｏＶ）
１０７〜１０９、２０７・・・中心線
１１０Ｈ、２１０Ｈ・・・反射点
３０１・・・水平面
５１２〜５１５・・・板の寸法
５１６、５２１、５２２・・・距離
５１７・・・Ａ−Ａ断面図
５１８・・・Ｂ−Ｂ断面図
５４０〜５４４・・・点群
８０１〜８０３・・・車両

Claims (15)

1. 車両の内部に搭載され、前記車両の前方に向けて出射波を発すると共に自らに入射する反射波を検出信号として取得する外界センサを有し、
   前記外界センサが発し前記車両の内部に設置された構造物に対して特定の方向で入射する前記出射波を除去する除去手段を有する
   ことを特徴とする前方監視システム。
2. 請求項１に記載の前方監視システムであって、
   前記除去手段は、前記外界センサが発し前記構造物に対して所定の角度より大きい入射角で入射する前記出射波を除去する
   ことを特徴とする前方監視システム。
3. 請求項２に記載の前方監視システムであって、
   前記外界センサは、第一の外界センサ及び第二の外界センサから成り、
   前記除去手段が除去する前記出射波を発する前記外界センサは、前記第一の外界センサまたは前記第二の外界センサである
   ことを特徴とする前方監視システム。
4. 請求項３に記載の前方監視システムであって、
   前記除去手段として板を用い、
   前記板は、前記構造物と前記第一及び前記第二の外界センサとの間に配置され、前記第一の外界センサの正面側または前記第二の外界センサの正面側または前記第一と前記第二の外界センサとの間の側面側に位置し、前記第一または前記第二の外界センサが発し前記所定の角度より大きい入射角で入射した前記出射波を遮断することで、前記構造物を反射して前記第二または前記第一の外界センサへ入射する前記出射波を除去する
   ことを特徴とする前方監視システム。
5. 請求項４に記載の前方監視システムであって、
   前記第一の外界センサの正面側または前記第二の外界センサの正面側に設けた前記板は、前記構造物を水平方向及び垂直方向に反射する前記出射波を遮断する形状を有する
   ことを特徴とする前方監視システム。
6. 請求項４に記載の前方監視システムであって、
   前記第一と前記第二の外界センサとの間の側面側に前記板を設ける際に、前記第一の外界センサから前記第二の外界センサに向かって、前記第一の外界センサ、前記第一の外界センサが発し前記構造物で反射して前記第二の外界センサに届く前記出射波の前記構造物での反射点が最も前記第二の外界センサに近い第一の反射点、前記板、前記第二の外界センサが発し前記構造物で反射して前記第一の外界センサに届く前記出射波の前記構造物での反射点が最も前記第一の外界センサに近い第二の反射点、前記第二の外界センサ、の順に配置する
   ことを特徴とする前方監視システム。
7. 請求項６に記載の前方監視システムであって、
   前記板は、前記第一と前記第二の反射点との間の任意の位置に配置され、
   前記第一の外界センサが発し前記構造物で反射して前記第二の外界センサに入射する前記出射波及び前記第二の外界センサが発し前記構造物で反射して前記第一の外界センサに入射する前記出射波を遮断することを充足する寸法を有する
   ことを特徴とする前方監視システム。
8. 請求項３に記載の前方監視システムであって、
   前記除去手段は、当該前方監視システムが備える処理装置が実行するソフトウェアで構成され、
   前記ソフトウェアは、
   前記出射波を発した前記第一または前記第二の外界センサから前記検出信号を取得する第１のステップと、
   前記第１のステップで取得した前記検出信号から、前記出射波が前記構造物で反射し前記第二または前記第一の外界センサに入射する際の入射角の最小値である最小入射角以上で前記第二または前記第一の外界センサに入射した当該検出信号は除外し、当該最小入射角未満で前記第二または前記第一の外界センサに入射した当該検出信号は保持する、第２のステップと
   を有する前方監視システム。
9. 請求項８に記載の前方監視システムであって、
   前記最小入射角は、少なくとも、前記第一の外界センサ、前記第二の外界センサ及び前記構造物の幾何配置に基づいて算出する
   ことを特徴とする前方監視システム。
10. 請求項８または９に記載の前方監視システムであって、
    前記ソフトウェアは、
    前記第２のステップで除外した前記検出信号から、前記出射波が前記構造物で反射し前記第二または前記第一の外界センサに入射する際の入射角の最大値である最大入射角以下で前記第二または前記第一の外界センサに入射した当該検出信号はそのまま除外し、当該最大入射角より大きい入射角で前記第二または前記第一の外界センサに入射した当該検出信号を保持する、第３のステップを
    さらに有する前方監視システム。
11. 請求項１０に記載の前方監視システムであって、
    前記最大入射角は、少なくとも、前記第一の外界センサ、前記第二の外界センサ及び前記構造物の幾何配置に基づいて算出する
    ことを特徴とする、
    前方監視システム。
12. 請求項３に記載の前方監視システムであって、
    前記除去手段は、当該前方監視システムが備える処理装置が実行するソフトウェアで構成され、
    前記ソフトウェアは、
    前記第一または前記第二の外界センサが前記出射波を照射している場合に、前記第二または前記第一の外界センサから第一の検出信号を取得する第１のステップと、
    前記第一または前記第二の外界センサが前記出射波を照射していない場合に、前記第二または前記第一の外界センサから第二の検出信号を取得する第２のステップと、
    前記第一の検出信号から前記第二の検出信号を除外して第三の検出信号を算出する第３のステップと、
    前記第三の検出信号から、前記第二または前記第一の外界センサに入射する前記出射波の入射角の最小値である最小入射角と、前記第二または前記第一の外界センサに入射する前記出射波の入射角の最大値である最大入射角とを算出する第４のステップと、
    前記第一の検出信号から、前記最小入射角以上で前記最大入射角以下の入射角で前記第二または前記第一の外界センサに入射した前記第一の検出信号を除外して出力する第５のステップと
    を有する前方監視システム。
13. 請求項１２に記載の前方監視システムであって、
    前記第一の外界センサ、前記第二の外界センサ及び前記構造物は、前記車両及び当該車両とは異なる少なくとも一つの車両に搭載される
    ことを特徴とする前方監視システム。
14. 請求項３に記載の前方監視システムであって、
    前記除去手段は、当該前方監視システムが備える処理装置が実行するソフトウェアで構成され、
    前記ソフトウェアは、
    前記第一または前記第二の外界センサが前記出射波を照射している場合に、前記第二または前記第一の外界センサから第一の検出信号を取得する第１のステップと、
    前記第一または前記第二の外界センサが前記出射波を照射していない場合に、前記第二または前記第一の外界センサから第二の検出信号を取得する第２のステップと、
    前記第一の検出信号から前記第二の検出信号を除外して第三の検出信号を算出する第３のステップと、
    前記第三の検出信号に対応する前記出射波が前記第二または前記第一の外界センサに入射する方向を除外方向として算出する第４のステップと、
    前記第一の検出信号から、前記除外方向から入射する前記第一の検出信号を除外して出力する第５のステップと
    を有する前方監視システム。
15. 交通路用地上設備の内部に設置され、前記地上設備の前方に向けて出射波を発すると共に自らに入射する反射波を検出信号として取得する外界センサを有し、
    前記外界センサが発し前記地上設備の内部に設置された構造物に対して所定の角度より大きい入射角で入射する前記出射波を除去する除去手段を有する
    ことを特徴とする前方監視システム。

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