JP4365282B2 - Obstacle detection system and obstacle detection method - Google Patents
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Description
本発明は、踏切、交差点等における障害物を検出するシステム及び障害物検出方法に関する。 The present invention relates to a system and an obstacle detection method for detecting obstacles at railroad crossings, intersections, and the like.
従来、踏切事故を防止するために踏切内の人や自動車等を検出する障害物検出センサを踏切内に設置し、遮断機が降りたときに踏切内に人や自動車を検出したなら警告する障害物検出システムが考えられている。 Conventionally, an obstacle detection sensor that detects people or cars in a level crossing is installed in the level crossing in order to prevent a level crossing accident. An object detection system is considered.
図14は、従来の踏切の障害物検出システムを示す図である。図14において、踏切の入り口と出口にそれぞれ障害物を検出する光学式センサ101,102を設け、上りと下りの線路104の間に別のセンサ103を設け、踏切の通路を挟んだセンサと対向する位置に3個の射板105〜107を設けている。
FIG. 14 is a diagram showing a conventional level crossing obstacle detection system. In FIG. 14,
センサ101から放射された光は反射板105で反射され、その反射光がセンサ101の受光部で検出される。センサ103から放射された光は反射板105及び107で反射され、その反射光がセンサ103の受光部で検出される。また、センサ102から放射された光は、反射板107及び106で反射され、その反射光がセンサ102の受光部で検出される。
The light emitted from the
上記の障害物検出システムでは、センサ101〜103と反射板105〜107を結ぶ線上で物体の検出を行っているので、自動車等の比較的大きな物を検出することができるが歩行者108などは検出エリア外に入ってしまい検出できない場合がある。
In the above obstacle detection system, since an object is detected on a line connecting the
図15は、交差点に上記と同様な障害物検出システムを適用した場合を示す図である。
図15において、交差点の2箇所にセンサ111,112が設置され、各横断歩道に4個のセンサ113〜116が設置されている。図15の矢印は各センサの検出エリアを示している。
FIG. 15 is a diagram illustrating a case where an obstacle detection system similar to the above is applied to an intersection.
In FIG. 15,
この障害物検出システムも、センサ111〜116の検出エリアが狭いので歩道をはずれて歩行している人117を検出できないという欠点がある。
上記のような線的な検出方法の欠点を解消するために、例えば、特許文献1には、ミリ波センサを回転可能な駆動部上に設置し、ミリ波センサを回転させることで踏切内の障害物を検出することが記載されている。
In order to eliminate the drawbacks of the linear detection method as described above, for example, in
しかしながら、屋外で使用される障害物検出用センサを回転させる駆動部の耐久性を高めようとすると部品コストが上昇するという問題点がある。
本発明の課題は、センサの部品コストを高くせずに一定範囲内の障害物を検出できるようにすることである。
However, there is a problem in that the cost of components increases when the durability of the drive unit that rotates the obstacle detection sensor used outdoors is increased.
An object of the present invention is to make it possible to detect an obstacle within a certain range without increasing the component cost of the sensor.
図1は、本発明の原理説明図である。本発明は、一定範囲内に存在する障害物を検出する障害物検出システムであって、指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように複数配置したセンサユニット1と、前記センサユニット1の各センサ1a〜1dの検出方向と同じ方向に延びる軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段2と、前記座標算出手段2により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段3と、前記判定手段3により同一と判定された物体の速度を算出する速度算出手段4と、物体の現在位置と前記速度算出手段4により算出された速度とから該物体が一定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段5とを備える。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention. The present invention is an obstacle detection system for detecting obstacles existing within a certain range, and a plurality of sensors having a detection area having directivity are formed so as to form detection areas within a predetermined range by changing detection directions. Coordinate calculation means 2 that calculates the
この発明によれば、各センサで検出される物体の計測距離に基づいて2次元座標を算出し、さらに前回の計測結果と今回の計測結果から同一物体を特定することで物体の位置をより正確に検出することができる。そして、検出した物体の位置に基づいて障害物の存在の有無を判定して、障害物が存在する場合に警告することができる。 According to this invention, the two-dimensional coordinates are calculated based on the measurement distance of the object detected by each sensor, and the position of the object is more accurately determined by specifying the same object from the previous measurement result and the current measurement result. Can be detected. Then, the presence or absence of an obstacle can be determined based on the detected position of the object, and a warning can be given when an obstacle exists.
本発明の他の障害物検出システムは、一定範囲内に存在する障害物を検出する障害物検出システムであって、指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように、かつ隣接するセンサの検出エリアの一部が重なるように複数配置したセンサユニットと、検出エリアの一部が重なる2つのセンサで同一距離に物体が検出された場合には、2つのセンサの重なりエリア内で検出方向に延びる第1の軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、2つのセンサで同一距離に物体が検出されない場合には、各センサの検出方向に延びる、前記第1の軸と異なる軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段と、前記座標算出手段により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段と、前記判定手段により同一と判定された物体の速度を算出する速度算出手段と、物体の現在位置と前記速度算出手段により算出された速度とから該物体が一定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段とを備える。 Another obstacle detection system according to the present invention is an obstacle detection system for detecting an obstacle existing within a certain range, and detects a predetermined range by changing the detection direction of a sensor having a detection area having directivity. When an object is detected at the same distance by two sensor units arranged so as to form an area and a part of the detection area of the adjacent sensor overlaps with two sensors that overlap a part of the detection area When a point corresponding to the measurement distance of the sensor on the first axis extending in the detection direction within the overlapping area of the two sensors is calculated as the coordinates of the detected object, and the object is not detected at the same distance by the two sensors Includes a coordinate calculation means for calculating a point corresponding to a measurement distance on an axis different from the first axis, which extends in the detection direction of each sensor, as coordinates of the detected object; and A determination unit that determines an object having a distance between a coordinate calculated this time and a coordinate calculated a predetermined time before the predetermined value as the same object, and a speed calculation that calculates a speed of the object determined to be the same by the determination unit A warning means for calculating a time required for the object to go out of a certain range from the current position of the object and the speed calculated by the speed calculation means, and for giving a warning when the calculated time is equal to or longer than a predetermined time; Is provided.
この発明によれば、検出エリアの一部が重なる2つのセンサで同一距離に物体が検出されたときには、重なりエリア内の第1の軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の二次元座標として算出することで、例えば、一次元センサを用いて物体の位置をより正確に検出することができる。これにより、センサユニットの部品コストを増大させずに一定範囲内の障害物を検出することができる。 According to this invention, when an object is detected at the same distance by two sensors in which a part of the detection area overlaps, the point corresponding to the measurement distance on the first axis in the overlap area is detected. By calculating as the dimensional coordinates, for example, the position of the object can be detected more accurately using a one-dimensional sensor. As a result, obstacles within a certain range can be detected without increasing the component cost of the sensor unit.
例えば、センサユニットは、図3のセンサユニット11に対応し、重なりエリア内の第1の軸は、図8の中間軸52に対応し、第1の軸と異なる軸は、図8のセンサの主軸53に対応する。
For example, the sensor unit corresponds to the
本発明の障害物検出システムの他の態様は、前記座標算出手段は、検出エリアの位置が重なる2つのセンサで同一距離に物体が検出された場合には、検出エリアの重なりエリアの中心軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、同一距離に物体が検出されない場合には、各センサの検出エリアの主軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する。 According to another aspect of the obstacle detection system of the present invention, the coordinate calculation unit is configured so that, when an object is detected at the same distance by two sensors in which the positions of the detection areas overlap, the coordinates are calculated on the central axis of the overlapping area of the detection areas. If the point corresponding to the measured distance is calculated as the coordinates of the detected object and the object is not detected at the same distance, the point corresponding to the measured distance on the main axis in the detection area of each sensor is calculated. Calculate as coordinates.
このように構成することで、2つのセンサで同一距離に物体が検出された場合には、検出エリアの重なりエリアの中心軸上の点が検出された物体の座標として算出されるので、重なりエリア内の物体と、それ以外のエリアにある物体を区別することができる。 With this configuration, when an object is detected at the same distance by two sensors, a point on the central axis of the overlapping area of the detection area is calculated as the coordinates of the detected object. It is possible to distinguish between an object inside and an object in other areas.
本発明の障害物検出システムの他の態様は、踏切の障害物検出システムであって、前記センサユニットは、踏切内の物体を検出できるように検出エリアの四隅の1つに設置される。 Another aspect of the obstacle detection system of the present invention is a crossing obstacle detection system, wherein the sensor unit is installed at one of four corners of a detection area so that an object in the crossing can be detected.
本発明によれば、センサユニットの部品コストを増大させずに一定範囲内の障害物を検出することができる。また、センサの検出エリアの一部が重なるようにし、重なりエリアで検出された物体を特定することで物体の位置をより正確に検出し、障害物の検出精度を高めることができる。 According to the present invention, obstacles within a certain range can be detected without increasing the component cost of the sensor unit. Further, by partially overlapping the detection areas of the sensors and specifying the objects detected in the overlapping areas, the position of the objects can be detected more accurately, and the obstacle detection accuracy can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図2は、本発明の実施の形態の踏切内の障害物を検出する障害物検出システムの構成を示す図である。
図2において、センサユニット11は、指向性を持った検出エリア有するファンビームセンサ等の一次元センサを、一定範囲内の物体を検出できるように検出方向を異ならせて複数個配置してある。センサユニット11は、検出方向の異なるファンビームセンサ(以下、センサという)11a〜11eを水平方向に接近させて配置してある。各センサ11a〜11eは、センサを原点とした円錐状の検出エリアを有し、それぞれの検出方向を少しづつずらしてセンサユニット11全体で所定範囲の検出エリアを形成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an obstacle detection system that detects an obstacle in a railroad crossing according to the embodiment of this invention.
In FIG. 2, the
処理装置12は、センサ11a〜11eで計測される物体までの距離から各物体の座標を算出すると共に所定時間前に検出された物体の座標と今回検出された物体の座標から物体を特定する。さらに、物体の座標から移動速度を求め、踏切の遮断機が降りる前に人、車などの検出物体が踏み切りの外に出られるか否かを推定し、遮断機が降りる前に踏切の外に出られないと推定された場合には、踏切内の歩行者、運転者、あるいは接近している電車の運転手に警報を伝える。処理装置12は、パーソナルコンピュータを利用した装置、あるいはCPUを内蔵する専用の装置で実現できる。
The
図3は、踏切の障害物検出システムに用いられるセンサユニット11の検出エリアを示す図である。センサユニット11は、図3の水平方向(または垂直方向)に複数のセンサ11a〜11eが並べて配置されている。図3に示す各センサ11a〜11eの検出エリアはセンサを原点として、例えば円錐状に広がっており、センサ11aの検出エリア21aと、センサ11bの検出エリア21bと、センサ11cの検出エリア21dcと、センサ11dの検出エリア21dと、センサ11eの検出エリア21eが連続してセンサユニット11全体として、図3に示すように扇状の検出エリアを形成している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a detection area of the
なお、図3に示していないが、各センサ11a〜11eは、隣接するセンサと検出エリア21a〜21eの一部が重なるように配置されており、重なりエリアに存在する物体は隣接する2つのセンサで検出される。
Although not shown in FIG. 3, the
次に、図4は、センサ11a〜11eで検出される物体を特定する処理のフローチャートである。
最初に、各センサ11a〜11eで計測された物体までの距離を、図5に示す計測結果テーブル31に書き込む(図4,ステップ11)。
Next, FIG. 4 is a flowchart of processing for specifying objects detected by the
First, the distances to the objects measured by the
図5は、計測結果テーブル31を示す図である。図5に示すように計測結果テーブル31には、各センサ11a〜11eのIDに対応づけて、物体の計測距離と、後述する座標テーブル32の座標番号が記憶される。この座標番号から物体の座標を求めることができる。
FIG. 5 is a diagram showing the measurement result table 31. As shown in FIG. 5, the measurement result table 31 stores the measurement distance of the object and the coordinate number of the coordinate table 32 described later in association with the IDs of the
次に、最初のセンサ(この場合、センサ11a)の計測距離からX,Y座標を算出し、算出した座標を図6の時刻tの座標テーブル31に書き込む(図4,ステップ12)。
ここで、上記ステップS12のX,Y座標の算出方法を図7を参照して説明する。センサにより距離d1の点に物体42が検出された場合には、センサのファンビームの主軸(検出エリアの中心軸)41上の原点(センサの設置位置)から距離d1の点を、計測距離d1の物体42の座標として求める。次に、X軸を基準とした主軸41の角度θとから、主軸41上の距離d1の点のX座標X1とY座標Y1を、X1=d1×cosθ、Y1=d1×sinθから求める。
Next, X and Y coordinates are calculated from the measured distance of the first sensor (in this case,
Here, the method of calculating the X and Y coordinates in step S12 will be described with reference to FIG. When the
図6は、座標テーブル32の構成を示す図である。座標テーブル32には、上記のステップS12の処理により検出された物体のX座標,Y座標と座標番号が対応づけて記憶される。そして、この座標テーブル32の座標番号が、計測結果テーブル31の各センサ11a〜11eの計測距離d1a〜d3a、d1b〜d12・・・d1fと対応付けて記憶される。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the coordinate table 32. The coordinate table 32 stores the X coordinate, Y coordinate, and coordinate number of the object detected by the process of step S12 in association with each other. And the coordinate number of this coordinate table 32 is matched and memorize | stored with the measurement distances d1a-d3a, d1b-d12 ... d1f of each
この計測結果テーブル31から特定のセンサで検出された物体の座標番号、例えば、センサ11aにより距離d1aの位置に検出された物体の座標番号が分かるので、時刻tにおける座標テーブル32からその座標番号に対応する座標値を求めることができる。
Since the coordinate number of the object detected by the specific sensor, for example, the coordinate number of the object detected at the position of the distance d1a by the
次に、全てのセンサ11a〜11eの検出が終了したか否かを判別する(図4,ステップ13)。
全てのセンサ11a〜11eの検出が終了していないときには、ステップS14に進み、以下の処理を実行する。
Next, it is determined whether or not the detection of all the
When the detection of all the
先ず、次のセンサの計測距離と同じ値が隣接するセンサ(1つ前のセンサ)の計測距離として存在するか否かを計測結果テーブル31から調べる。例えば、現在検出しているセンサがセンサ11bであるとすると、センサ11bの1つ前のセンサ11aに同一の計測距離が存在するか否かを調べ、同一の計測距離が存在する場合には、センサの重なりエリアにある物体が2つのセンサで検出されたものと推定する。そして、重なりエリアの中心軸上のセンサの計測距離に対応する点のX座標、Y座標を算出し、その座標値を座標テーブル32の該当する座標番号(2つのセンサの同一の計測距離に対応する座標番号)の座標値として更新する。
First, it is checked from the measurement result table 31 whether or not the same value as the measurement distance of the next sensor exists as the measurement distance of the adjacent sensor (the previous sensor). For example, if the currently detected sensor is the
他方、計測結果テーブル31の隣接するセンサの計測距離で同じ値が存在しない場合には、そのセンサの主軸上の計測距離に対応する点のX座標、Y座標を算出し、そのX座標、Y座標と座標番号を座標テーブル32に追加する。さらに、計測結果テーブル31に計測距離と座標番号を追加する。 On the other hand, when the same value does not exist in the measurement distance of adjacent sensors in the measurement result table 31, the X coordinate and Y coordinate of the point corresponding to the measurement distance on the main axis of the sensor are calculated, and the X coordinate, Y Coordinates and coordinate numbers are added to the coordinate table 32. Further, the measurement distance and the coordinate number are added to the measurement result table 31.
図8は、センサの重なりエリアの座標の算出方法の説明図である。以下、センサ11aとセンサ11bでほぼ同一の距離d1に物体が検出された場合と、同一の距離の物体が検出されなかった場合について説明する。なお、各センサ11a〜11eが水平方向に並べて配置されていることにより、同一物体であっても計測距離は厳密には一致しないが、計測距離の差は検出誤差の範囲内として処理する。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for calculating the coordinates of the overlapping area of the sensors. Hereinafter, a case where an object is detected at substantially the same distance d1 by the
計測結果テーブル31の隣接するセンサ11a,11bの計測距離を比較し、同一の計測距離が存在する場合には、2つのセンサ11a、11bの重なりエリア51に物体が存在するものと仮定する。そして、重なりエリア51の中心を通り、センサ11a,11bの検出方向に延びる中間軸52上で原点から距離d1の点P(d1)をその物体の位置として求める。さらに、極座標系における点P(d1)の原点からの距離d1と、中間軸52とX軸とのなす角度αとから、X,Y座標系における座標値X2とY2を求める。そして、計測結果テーブル31からセンサ11aの距離d1に対応する座標番号を求め、座標テーブル32の該当する座標番号の座標値を座標値X2,Y2に更新する。
When the measurement distances of the
他方、計測結果テーブル31の隣接する2つのセンサ11a,11bに同一の計測距離の値が存在しない場合には、図7の説明と同様に、センサ11bのファンビームの主軸53上の点の計測距離に対応する点のX座標、Y座標を算出し、その座標値を座標テーブル32に追加する。
On the other hand, when the same measurement distance value does not exist in the two
図4に戻り、次のステップS15で、今回の座標テーブル32の座標値と、前回検出時の座標テーブル32の座標値から距離を算出し、距離が所定値以内の座標番号を対応づけ、それらの座標番号の物体を同一のオブジェクトとして特定する。 Returning to FIG. 4, in the next step S15, the distance is calculated from the coordinate value of the current coordinate table 32 and the coordinate value of the coordinate table 32 at the time of the previous detection, and the coordinate numbers within the predetermined value are associated with each other. Are identified as the same object.
図9は、各時刻に各センサ11a〜11eで検出された物体が同一物体か否かを管理するオブジェクト管理テーブル33を示す図である。
上記のステップS15において、前回(例えば、時刻t1)の座標テーブル32の座標値と、今回(例えば、時刻t2)の座標テーブル32の座標値の差が所定値以内(または所定値以下)の物体を同一のオブジェクト(物体)として特定する。そして、同一のオブジェクトと判定した物体の今回(時刻t2)の座標テーブル32の該当する座標値の座標番号を、そのオブジェクトの時刻t2の座標番号としてオブジェクト管理テーブル33に設定する。
FIG. 9 is a diagram showing an object management table 33 for managing whether or not the objects detected by the
In step S15 described above, an object whose difference between the previous coordinate value in the coordinate table 32 (for example, time t1) and the current coordinate value in the coordinate table 32 (for example, time t2) is within a predetermined value (or less than a predetermined value). Are identified as the same object (object). Then, the coordinate number of the corresponding coordinate value in the coordinate table 32 at this time (time t2) of the object determined to be the same object is set in the object management table 33 as the coordinate number of the object at time t2.
これにより、オブジェクト管理テーブル33の各時刻の座標番号から、そのオブジェクトの各時刻の座標が分かるので後述する処理でオブジェクトの移動距離と速度を算出することができる。 As a result, the coordinate of each time of the object can be known from the coordinate number of each time in the object management table 33, so that the movement distance and speed of the object can be calculated by the processing described later.
次に、図10は、踏切内に障害物が存在する場合に警告する処理のフローチャートである。
最初に、オブジェクト管理テーブル33を調べて現在存在するオブジェクトを特定する(図10,S21)。
Next, FIG. 10 is a flowchart of a process for giving a warning when there is an obstacle in the crossing.
First, the object management table 33 is examined to identify an object that currently exists (S21 in FIG. 10).
次に、オブジェクトの最も過去の座標と座標番号と時刻をオブジェクト管理テーブル33から求め、さらにその座標番号に対応する座標を座標テーブル32から求める(S22)。 Next, the oldest coordinate, coordinate number, and time of the object are obtained from the object management table 33, and the coordinates corresponding to the coordinate number are obtained from the coordinate table 32 (S22).
次に、オブジェクト管理テーブル33から同じオブジェクトの現在時刻の座標番号を求め、さらにその座標番号に対応する座標を座標テーブル32から求める(S23)。
次に、現在時刻と最も過去の時刻のY座標値の差と時刻差からY軸方向の速度を算出する(S24)。図3に示す実施の形態の踏切障害検出システムでは、Y軸方向(図3の正面から見て上方向または下方向)に歩行者と車が移動することが前提になっているので、Y軸方向の移動距離とその間の時間差から移動速度を算出している。
Next, the coordinate number of the current time of the same object is obtained from the object management table 33, and the coordinates corresponding to the coordinate number are obtained from the coordinate table 32 (S23).
Next, the speed in the Y-axis direction is calculated from the difference between the Y coordinate value of the current time and the past time and the time difference (S24). In the crossing fault detection system of the embodiment shown in FIG. 3, since it is assumed that the pedestrian and the vehicle move in the Y-axis direction (upward or downward as viewed from the front of FIG. 3), the Y-axis The moving speed is calculated from the moving distance in the direction and the time difference therebetween.
次に、現在位置と移動方向とからその物体が踏み切りの外に出るまでの残りの移動距離を算出する(S25)。
次に、残りの移動距離と物体の速度から物体が踏切の外に出るまでの所要時間を算出する(S26)。
Next, the remaining moving distance until the object comes out of the crossing is calculated from the current position and the moving direction (S25).
Next, the time required for the object to go out of the crossing is calculated from the remaining moving distance and the speed of the object (S26).
次に、現在時刻に所要時間を加算した時刻が、踏切の遮断機が閉じる時刻(危険時刻)より時間的に後か否かを判別する(S27)。
現在時刻に所要時間を加算した時刻が、踏切の遮断機が閉じる時刻より時間的に前であれば(S27,NO)、ステップS23に戻り、上述した処理を繰り返す。
Next, it is determined whether or not the time obtained by adding the required time to the current time is later in time than the time (danger time) at which the crossing barrier is closed (S27).
If the time obtained by adding the required time to the current time is temporally before the time when the crossing breaker closes (S27, NO), the process returns to step S23 and the above-described processing is repeated.
他方、現在時刻に所要時間を加算した時刻が、踏切の遮断機が降りる時刻より時間的に後のときには(S27,NO)、ステップS28に進み、踏切内の歩行者、運転者、あるいは接近している電車の運転手に、遮断機が下りるまでに踏み切りから外に出られない可能性があることを警告する。 On the other hand, when the time obtained by adding the required time to the current time is later in time than the time when the crossing breaker gets off (S27, NO), the process proceeds to step S28, and the pedestrian, driver, or approach in the crossing. Warn the train driver that he may not be able to get out of the railroad crossing before the breaker goes down.
上述した第1の実施の形態によれば、指向性を持った検出エリア有するセンサ11a〜11eを隣接するセンサの検出エリアの一部が重なるように配置し、重なりのある検出エリアに存在すると推定される物体と、重なりのない検出エリアに存在する物体を、各センサ11a〜11eの主軸または各センサ11a〜11eの重なりエリアの中間軸上の点の座標に置き換えることで、一次元センサにより検出される距離を二次元座標に変換することができる。このように検出方向を異ならせた複数の一次元センサ11a〜11eを用い、センサを回転させるための駆動機構を不要にすることでセンサユニット11の部品コストを安くできる。また、センサを回転させる駆動機構がないのでセンサユニット11の寿命も長くなる。
According to the first embodiment described above, the
なお、第1の実施の形態において、各センサ11a〜11eの検出エリアの幅を比較的狭くし、1つのセンサ11a〜11eでのみ物体を検出できる検出エリアを狭く設定しても良い。この場合、1つのセンサのみで物体が検出された場合と、2つのセンサで同一の計測距離に物体が検出された場合を区別することで物体の位置をより正確に求めることができる。
In the first embodiment, the width of the detection area of each
次に、図11は、本発明の第2の実施の形態の障害物検出システムのセンサの検出エリアを示す図である。
この第2の実施の形態は、交差点の障害物を検出するシステムに適用した例を示している。図11において、交差点の4隅の1箇所に検出方向の異なるセンサ11a〜11eを水平方向に並べたセンサユニット11を配置し、交差点の横断歩道の両側の対向する位置に指向性を持った検出エリアを有するセンサ61を配置してある。
Next, FIG. 11 is a diagram illustrating a detection area of the sensor of the obstacle detection system according to the second embodiment of this invention.
This 2nd Embodiment has shown the example applied to the system which detects the obstruction of an intersection. In FIG. 11, a
この第2の実施の形態によれば、交差点内の障害物の検出においては、前述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。横断歩道の歩行者の検出においては、センサ61を対向して配置し、互いの検出エリアが重なるようにすることで、2つのセンサ61により横断歩道上の物体を検出することができるので、物体の検出精度を高めることができる。
According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained in the detection of obstacles at intersections. In the detection of pedestrians on a pedestrian crossing, the
次に、図12は、本発明の第3の実施の形態のセンサユニットの検出エリアを示す図である。この第3の実施の形態は、検出エリアが重なるようにセンサを対向して配置したものである。 Next, FIG. 12 is a diagram illustrating a detection area of the sensor unit according to the third embodiment of this invention. In the third embodiment, the sensors are arranged to face each other so that the detection areas overlap.
センサユニット71,72は、図13に太線で示す一定の検出範囲73の四隅の2つの角の近傍に対向して配置される。各センサユニット71,72は、それぞれセンサのビームの主軸を所定角度づつずらしたそれぞれ3個のセンサ71a〜71c、72a〜72cからなる。センサ71a〜71cは、水平方向に3個並べて配置されてセンサユニット71を構成している。同様に、センサ72a〜72cも水平方向に3個並べて配置されてセンサユニット72を構成している。
The
図12において、センサ71aの検出エリア70aと、そのセンサ71aと対向する位置にあるセンサ72aの検出エリア70a’は大部分が重なっている。また、センサ71bの検出エリア70bと、そのセンサ71bと対向する位置にあるセンサ72bの検出エリア70b’も大部分が重なっている。さらに、センサ71cの検出エリア70cと、そのセンサ71cと対向する位置にあるセンサ72cの検出エリア70c’も大部分が重なっている。
In FIG. 12, the
ここで、対向して配置されたセンサ71bと72bとで計測された物体が同一の物体か否かを判定する判定方法を、図13を参照して説明する。
センサ71bのビームの広がり角度をφb、センサ72bのビームの広がり角度をφb’、センサ71b、72b間の距離をdとする。
Here, a determination method for determining whether or not the objects measured by the sensors 71b and 72b arranged opposite to each other are the same object will be described with reference to FIG.
The beam divergence angle of the sensor 71b is φb, the beam divergence angle of the sensor 72b is φb ′, and the distance between the sensors 71b and 72b is d.
センサ71bで検出された物体の計測距離をd1,センサ72bの計測距離をd2とすると、d1+d2の値が以下の条件を満たすか否かにより同一物体か否かを判定する。
d≦d1+d2≦d+f(φ) ・・・・(1)
ここで、f(φ)は、f(φb)=2×d×sin(φb/2)と、f(φb’)=2×d×sin(φb’/2)の小さい方の値とする。
If the measurement distance of the object detected by the sensor 71b is d1 and the measurement distance of the sensor 72b is d2, it is determined whether or not the objects are the same depending on whether or not the value of d1 + d2 satisfies the following condition.
d ≦ d1 + d2 ≦ d + f (φ) (1)
Here, f (φ) is a smaller value of f (φb) = 2 × d × sin (φb / 2) and f (φb ′) = 2 × d × sin (φb ′ / 2). .
上記の(1)式の条件を満足する計測距離の物体を同一物体と推定する。そして、別の物体、あるいは同一物体と推定した物体の計測距離d1bに対応するビームの主軸上の点のX,Y座標を算出し、計測距離に対応する座標番号を計測結果テーブル31から取得する。そして、算出した座標を図6の座標テーブル32の該当する座標番号の座標値として書き込む。さらに、現在時刻の座標テーブル32と、前回検出時の座標テーブル32の座標値から距離を算出し、距離が一定距離以内の座標番号の物体を同一オブジェクトと判定する。これらの処理により、検出エリアが対向する2つのセンサで検出された物体の距離からそれらの物体が同一オブジェクトか否かを特定することができる。 The objects at the measurement distance that satisfy the condition of the above expression (1) are estimated as the same object. Then, the X and Y coordinates of the point on the main axis of the beam corresponding to the measurement distance d1b of another object or an object estimated as the same object are calculated, and the coordinate number corresponding to the measurement distance is acquired from the measurement result table 31. . Then, the calculated coordinates are written as the coordinate values of the corresponding coordinate numbers in the coordinate table 32 of FIG. Further, the distance is calculated from the coordinate table 32 of the current time and the coordinate value of the coordinate table 32 at the time of the previous detection, and the objects with the coordinate numbers within the fixed distance are determined as the same object. With these processes, it is possible to specify whether or not the objects are the same object from the distance between the objects detected by the two sensors facing the detection area.
なお、検出エリアが重なるように対向配置された2つのセンサの計測距離から物体を特定する方法としては、例えば、2つのセンサの位置を原点としてそれぞれの計測距離を半径とする円を描き、それらの円の交点の座標を計算し、計算した交点座標が2つのセンサの検出エリアに存在する場合には、その座標を物体の検出位置として特定しても良い。そして、前回計測した物体の位置と、今回計測した物体の位置から同一オブジェクトか否かを判定することで、物体の位置より正確に求めることができる。 In addition, as a method for specifying an object from the measurement distances of two sensors arranged opposite to each other so that the detection areas are overlapped, for example, draw circles having the measurement distances as radii with the positions of the two sensors as the origin. The coordinates of the intersection of the circles may be calculated, and when the calculated intersection coordinates exist in the detection areas of the two sensors, the coordinates may be specified as the detection position of the object. Then, by determining whether or not the object is the same from the position of the object measured last time and the position of the object measured this time, it can be obtained more accurately from the position of the object.
上述した第3の実施の形態によれば、対向して配置したセンサ71a〜71cと72a’〜72c’の中の2つのセンサで物体までの距離を測定することで、物体の位置を推定し、さらに、前回測定された物体の位置と今回測定された物体の位置を比較することで同一の物体(オブジェクト)か否かを正確に判定することができる。これにより、踏切内にある物体が遮断機が下りる前に踏切の外に出ることができるか否かをより正確に予測することができる。 According to the third embodiment described above, the position of the object is estimated by measuring the distance to the object with two of the sensors 71a to 71c and 72a 'to 72c' arranged opposite to each other. Furthermore, it is possible to accurately determine whether or not they are the same object (object) by comparing the position of the object measured last time and the position of the object measured this time. Thereby, it can be predicted more accurately whether an object in the level crossing can go out of the level crossing before the breaker goes down.
本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
(1)第3の実施の形態は、対向する位置に設置したセンサにより同一の物体を検出するようにしたが、さらに、第1の実施の形態のように隣のセンサの検出範囲が一部重なるように設定し、3つのセンサの検出範囲が一部重なるようにしても良い。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and may be configured as follows, for example.
(1) In the third embodiment, the same object is detected by the sensors installed at the opposing positions. However, the detection range of the adjacent sensor is partly as in the first embodiment. It may be set to overlap, and the detection ranges of the three sensors may partially overlap.
このように構成することで、物体の位置をより正確に推定し、同一オブジェクトか否かをより正確に判定することができる。
(2)使用するセンサはファンビームセンサに限らず、指向性を持った検出エリアを有する一次元センサであればどのようなセンサでも良い。例えば、ミリ波センサ、その他の波長のセンサを使用できる。
With this configuration, it is possible to more accurately estimate the position of the object and more accurately determine whether or not they are the same object.
(2) The sensor to be used is not limited to a fan beam sensor, and any sensor may be used as long as it is a one-dimensional sensor having a directivity detection area. For example, a millimeter wave sensor or other wavelength sensor can be used.
(付記1) 一定範囲内に存在する障害物を検出する障害物検出システムであって、
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように複数配置したセンサユニットと、
前記センサユニットの各センサの検出方向と同じ方向に延びる軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段と、
前記座標算出手段により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された物体の速度を算出する速度算出手段と、
物体の現在位置と前記速度算出手段により算出された速度とから該物体が予め定められた範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段とを備える障害物検出システム。
(Appendix 1) An obstacle detection system for detecting obstacles existing within a certain range,
A sensor unit in which a plurality of sensors having a detection area with directivity are arranged to form a detection area in a predetermined range by changing the detection direction;
Coordinate calculation means for calculating a point corresponding to the measurement distance of the sensor on the axis extending in the same direction as the detection direction of each sensor of the sensor unit as the coordinates of the detected object;
A determination unit that determines an object having a distance between a coordinate calculated this time by the coordinate calculation unit and a coordinate calculated a predetermined time before a predetermined value as the same object;
Speed calculating means for calculating the speed of the object determined by the determining means;
Warning means for calculating a time required for the object to go out of a predetermined range from the current position of the object and the speed calculated by the speed calculating means, and for giving a warning when the calculated time is a predetermined time or more; Obstacle detection system comprising:
(付記2) 一定範囲内に存在する障害物を検出する障害物検出システムであって、
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように、かつ隣接するセンサの検出エリアの一部が重なるように複数配置したセンサユニットと、
検出エリアの一部が重なる2つのセンサで同一距離に物体が検出された場合には、2つのセンサの重なりエリア内で検出方向に延びる第1の軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、2つのセンサで同一距離に物体が検出されない場合には、各センサの検出方向に延びる、前記第1の軸と異なる軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段と、
前記座標算出手段により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された物体の速度を算出する速度算出手段と、
物体の現在位置と前記速度算出手段により算出された速度とから該物体が予め定められた範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段とを備える障害物検出システム。
(Appendix 2) An obstacle detection system for detecting obstacles existing within a certain range,
A plurality of sensor units arranged so as to form a detection area of a predetermined range by changing the detection direction of a sensor having a detection area having directivity, and a part of the detection areas of adjacent sensors overlap;
When an object is detected at the same distance by two sensors partially overlapping the detection area, a point corresponding to the measurement distance of the sensor on the first axis extending in the detection direction within the overlapping area of the two sensors is Calculated as the coordinates of the detected object, and if the object is not detected at the same distance by the two sensors, a point corresponding to the measurement distance on the axis different from the first axis extending in the detection direction of each sensor is Coordinate calculation means for calculating the coordinates of the detected object;
A determination unit that determines an object having a distance between a coordinate calculated this time by the coordinate calculation unit and a coordinate calculated a predetermined time before a predetermined value as the same object;
Speed calculating means for calculating the speed of the object determined by the determining means;
Warning means for calculating a time required for the object to go out of a predetermined range from the current position of the object and the speed calculated by the speed calculating means, and for giving a warning when the calculated time is a predetermined time or more; Obstacle detection system comprising:
(付記3) 付記2記載の障害物検出システムにおいて、
前記座標算出手段は、検出エリアの一部が重なる2つのセンサで同一距離に物体が検出された場合には、検出エリアの重なりエリアの中心軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、同一距離に物体が検出されない場合には、各センサの検出エリアの主軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する。
(Supplementary note 3) In the obstacle detection system according to
In the case where an object is detected at the same distance by two sensors in which a part of the detection area overlaps, the coordinate calculation means detects the object corresponding to the measurement distance on the central axis of the overlapping area of the detection area If no object is detected at the same distance, a point corresponding to the measurement distance on the main axis of the detection area of each sensor is calculated as the coordinates of the detected object.
(付記4) 付記2または3記載の障害物検出システムにおいて、
前記障害物検出システムは踏切内の障害物を検出するシステムであって、前記センサユニットは、踏切内の物体を検出できるように検出エリアの四隅の1つの隅に設置される。
(Supplementary note 4) In the obstacle detection system according to
The obstacle detection system is a system for detecting an obstacle in a level crossing, and the sensor unit is installed at one of the four corners of a detection area so that an object in the level crossing can be detected.
(付記5) 一定範囲内に存在する障害物を検出する障害物検出方法であって、
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように複数配置したセンサユニットを用い、
前記センサユニットの各センサの検出方向と同じ方向に延びる軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、
今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定し、
同一と判定された物体の速度を算出し、
物体の現在位置と算出された速度とから該物体が一定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う障害物検出方法。
(Additional remark 5) It is an obstacle detection method which detects the obstacle which exists in a fixed range,
Using a sensor unit in which a plurality of sensors having a detection area with directivity are arranged so as to form a detection area in a predetermined range by changing the detection direction,
A point corresponding to the measurement distance of the sensor on the axis extending in the same direction as the detection direction of each sensor of the sensor unit is calculated as the coordinates of the detected object,
An object whose distance between the coordinates calculated this time and the coordinates calculated before a predetermined time is equal to or less than a predetermined value is determined as the same object,
Calculate the velocity of objects determined to be the same,
An obstacle detection method that calculates a time required for the object to go out of a certain range from the current position of the object and the calculated speed, and issues a warning when the calculated time is a predetermined time or more.
(付記6) 付記2記載の障害物検出システムにおいて、
前記センサユニットの各センサは半円状に広がる検出エリアを有し、隣接するセンサとの間で検出エリアの重なりエリアを有する。
(Appendix 6) In the obstacle detection system described in
Each sensor of the sensor unit has a detection area extending in a semicircular shape, and has an overlapping area of detection areas between adjacent sensors.
(付記7) 一定範囲内に存在する障害物を検出する障害物検出システムであって、
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように複数配置した第1のセンサユニットと、
前記第1のセンサユニットと対向する位置に配置され、前記第1のセンサユニットの各センサの検出エリアとそれぞれがほぼ重なる検出エリアを有する複数のセンサからなる第2のセンサユニットと、
前記第1及び第2のセンサユニットの検出エリアがほぼ重なる2つのセンサにより検出された物体の計測距離が特定の距離の条件を満たすとき、2つのセンサの検出方向に延びる軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段と、
前記座標算出手段により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された物体の速度を算出する速度算出手段と、
物体の現在位置と前記速度算出手段により算出された速度とから該物体が所定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段とを備える障害物検出システム。
(Appendix 7) An obstacle detection system for detecting obstacles existing within a certain range,
A first sensor unit in which a plurality of sensors having detection areas with directivity are arranged so as to form detection areas within a predetermined range by changing the detection direction;
A second sensor unit comprising a plurality of sensors arranged at positions facing the first sensor unit and having a detection area that substantially overlaps the detection area of each sensor of the first sensor unit;
When the measurement distance of the object detected by the two sensors in which the detection areas of the first and second sensor units substantially overlap each other satisfies a specific distance condition, the measurement distance on the axis extending in the detection direction of the two sensors Coordinate calculation means for calculating corresponding points as the coordinates of the detected object;
A determination unit that determines an object having a distance between a coordinate calculated this time by the coordinate calculation unit and a coordinate calculated a predetermined time before a predetermined value as the same object;
Speed calculating means for calculating the speed of the object determined by the determining means;
A fault comprising warning means for calculating a time required for the object to go out of a predetermined range from the current position of the object and the speed calculated by the speed calculating means, and for giving a warning when the calculated time is equal to or longer than the predetermined time Object detection system.
(付記8) 付記7記載の障害物検出システムにおいて、
前記座標算出手段は、前記第1のセンサユニットと第2センサユニットの位置を基準として、検出エリアがほぼ重なる2つのセンサの2つの計測距離により定まる交点の座標を検出された物体の座標として算出する。
(Supplementary note 8) In the obstacle detection system according to supplementary note 7,
The coordinate calculation means calculates, as the coordinates of the detected object, the coordinates of the intersection determined by the two measurement distances of the two sensors whose detection areas substantially overlap with respect to the positions of the first sensor unit and the second sensor unit. To do.
1 センサユニット
2 座標算出手段
3 判定手段
4 速度算出手段
5 警告手段
11 センサユニット
12 処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように複数配置したセンサユニットと、
前記センサユニットの各センサの検出方向と同じ方向に延びる軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段と、
前記座標算出手段により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段と、
前記判定手段により同一と判定された物体の速度を算出する速度算出手段と、
物体の現在位置と前記速度算出手段により算出された速度とから該物体が一定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段とを備える障害物検出システム。 An obstacle detection system for detecting obstacles existing within a certain range,
A sensor unit in which a plurality of sensors having a detection area with directivity are arranged to form a detection area in a predetermined range by changing the detection direction;
Coordinate calculation means for calculating a point corresponding to the measurement distance of the sensor on the axis extending in the same direction as the detection direction of each sensor of the sensor unit as the coordinates of the detected object;
A determination unit that determines an object having a distance between a coordinate calculated this time by the coordinate calculation unit and a coordinate calculated a predetermined time before a predetermined value as the same object;
Speed calculating means for calculating the speed of the object determined to be the same by the determining means;
A fault comprising warning means for calculating a time required for the object to go out of a certain range from the current position of the object and the speed calculated by the speed calculation means, and for giving a warning when the calculated time is a predetermined time or more Object detection system.
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように、かつ隣接するセンサの検出エリアの一部が重なるように複数配置したセンサユニットと、
検出エリアの一部が重なる2つのセンサで同一距離に物体が検出された場合には、2つのセンサの重なりエリア内で検出方向に延びる第1の軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、2つのセンサで同一距離に物体が検出されない場合には、各センサの検出方向に延びる、前記第1の軸と異なる軸上の計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出する座標算出手段と、
前記座標算出手段により今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定する判定手段と、
前記判定手段により同一と判定された物体の速度を算出する速度算出手段と、
物体の現在位置と前記速度算出手段により算出された速度とから該物体が一定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う警告手段とを備える障害物検出システム。 An obstacle detection system for detecting obstacles existing within a certain range,
A plurality of sensor units arranged so as to form a detection area of a predetermined range by changing the detection direction of a sensor having a detection area having directivity, and a part of the detection areas of adjacent sensors overlap;
When an object is detected at the same distance by two sensors partially overlapping the detection area, a point corresponding to the measurement distance of the sensor on the first axis extending in the detection direction within the overlapping area of the two sensors is Calculated as the coordinates of the detected object, and if the object is not detected at the same distance by the two sensors, a point corresponding to the measurement distance on the axis different from the first axis extending in the detection direction of each sensor is Coordinate calculation means for calculating the coordinates of the detected object;
A determination unit that determines an object having a distance between a coordinate calculated this time by the coordinate calculation unit and a coordinate calculated a predetermined time before a predetermined value as the same object;
Speed calculating means for calculating the speed of the object determined to be the same by the determining means;
A fault comprising warning means for calculating a time required for the object to go out of a certain range from the current position of the object and the speed calculated by the speed calculation means, and for giving a warning when the calculated time is a predetermined time or more Object detection system.
指向性を持った検出エリアを有するセンサを検出方向を異ならせ所定範囲の検出エリアを形成するように複数配置したセンサユニットを用い、
前記センサユニットの各センサの検出方向と同じ方向に延びる軸上のセンサの計測距離に対応する点を検出された物体の座標として算出し、
今回算出された座標と所定時間前に算出された座標の距離が所定値以下の物体を同一物体と判定し、
同一と判定された物体の速度を算出し、
物体の現在位置と算出された速度とから該物体が一定範囲外に出るまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間以上のとき警告を行う障害物検出方法。 An obstacle detection method for detecting obstacles existing within a certain range,
Using a sensor unit in which a plurality of sensors having a detection area with directivity are arranged so as to form a detection area in a predetermined range by changing the detection direction,
A point corresponding to the measurement distance of the sensor on the axis extending in the same direction as the detection direction of each sensor of the sensor unit is calculated as the coordinates of the detected object,
An object whose distance between the coordinates calculated this time and the coordinates calculated before a predetermined time is equal to or less than a predetermined value is determined as the same object,
Calculate the velocity of objects determined to be the same,
An obstacle detection method that calculates a time required for the object to go out of a certain range from the current position of the object and the calculated speed, and issues a warning when the calculated time is a predetermined time or more.
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