JP5080082B2 - 距離測定手段と障害物との間の放射された距離を検出するための方法および距離検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、好ましくは自動車両に組み込まれている距離測定手段と、障害物との間の放射された（projizierten）距離を確定する方法に関する。更に、本発明は、プログラムコードを有するコンピュータプログラムおよびこの方法を実行するための距離検出装置に関する。

従来の技術からは、このような方法および装置が原理的に知られている。距離測定手段の周囲にあるどの障害物にも、障害物の表面上には、常に、最近点がある。この最近点は、障害物のすべての点と距離測定手段との最短の放射された距離を有する。この最短の放射された距離は、最近点が距離測定手段の検出領域の内側に位置するときおよび位置する限り、知られた方法および装置によって確定される。しかし、水平方向の整列およびコーン状の検出領域を有し、例えば自動車両に組み込まれた距離測定手段の場合、距離が所定の最小距離を下回るとき、距離測定手段の組み込み位置の高さよりも低い最大限の高さを有する障害物が、コーン状の検出領域から姿を消すという危険性が存する。

従って、この従来の技術を前提として、本発明の課題は、距離測定手段と障害物との間の最短の放射された距離を確定する方法と、コンピュータプログラムと、この方法を実行するための距離検出装置とを提供することである。これらの三者は、この点が距離測定手段の検出領域の外側に位置しているときでも、この最短の放射された距離の計算を可能にする。

この課題は、請求項１に請求された方法によって解決される。この請求された方法は、以下の工程、すなわち、障害物の最近点が、距離測定手段と障害物との間の接近の際に、距離測定手段の検出領域から姿を消すときの限界時点を記憶すること、障害物の最近点と、距離測定手段との間の放射された限界距離を限界時点で記憶すること、および、障害物の最近点が距離測定手段の検出領域の外側に位置する限り、限界距離と、距離測定手段および障害物の互いの相対移動に関する情報とを用いて、障害物の最近点と距離測定手段との間の放射された距離を確定すること、を有することを特徴とする。

この請求された方法が、障害物の表面にある最近点が距離測定手段の検出領域の外側に位置するときでも、障害物と距離測定手段との間の、その時々に最短の放射された距離の計算を可能にすることは好都合である。本発明では、この計算は、限界距離と、限界時点と、距離測定手段および障害物の互いの相対移動に関する情報とを知っている際に、可能である。障害物の最近点は、障害物の表面上において、障害物のあらゆる点と、距離測定手段との最短の放射された距離を有する点である。この場合、放射された距離は、最近点Ｐと距離測定手段との間の直線的な距離の、水平線上の放射の長さを意味する。限界時点および限界距離は、本願では、前の段落で規定された意味を有する。

距離の、および特に、最近点Ｐと距離測定手段との間の放射された距離の、確定が、地面からの最近点の位置および特に高さに関する情報に基づいて、なされることは好都合である。この位置情報は、例えば、障害物の最近点が距離測定手段の検出領域の内側に位置する限り、距離検出装置によって確定され、また、高さは、前記限界時点で距離測定手段によって提供された情報を使用して確定される。

本発明の他の好都合な実施の形態は、従属請求項の主題である。
更に、本発明の上記課題は、プログラムコードを有するコンピュータプログラムおよび距離検出装置によって解決される。これら２つの解決策の利点は、請求された方法に関して上述した利点に対応する。

以下、明細書に添付された、実施の形態の形の図面を参照して、本発明を詳述する。図１は、本発明に係わる距離検出装置１００の構造を示す。この距離検出装置が、地面からのまたは路面からのｈ_Ｓの高さで、自動車両５０に設けられていること（図２ａを参照せよ）は好ましい。距離検出装置は、例えば超音波センサまたはレーダセンサの形の距離測定手段１１０を有する。この距離測定手段は、距離測定手段１１０と、この距離測定手段１１０の周囲にある障害物２００との間の距離を確定するためのものである。本発明に関しては、地面からのまたは路面の上方の障害物２００の最大限の高さｈ_Ｐが、車両５０における距離測定手段１１０の組み込み位置の高さｈ_Ｓよりも低いこと（図２ｂを参照せよ）が前提となっている。この前提が立てられるのは、このときのみ、障害物のすべての点と、距離測定手段１１０との最短の放射された距離を有する、障害物２００の最近点Ｐが、この最近点と距離測定手段１１０との間の実際の距離の大きさに従って、距離測定手段の検出領域の内側または検出領域の外側に位置していることができることが保証されているからである。

更に、距離検出装置１００は、障害物２００の最近点Ｐが、距離測定手段１１０と障害物２００との間の接近の際に、距離測定手段１１０の検出領域から出るときの限界時点を記憶するための第１の記憶素子１２０を有する。更に、距離検出装置１００は、障害物２００の最近点Ｐと距離測定手段１１０との間の放射された限界距離ｄ_Ｇｒを限界時点に記憶するための、第２の記憶素子を有する。

更に、距離検出装置は、特に限界時点の後に、すなわち、障害物２００の最近点Ｐが、距離測定手段１１０の検出領域の外側にあるときに、距離測定手段１１０と障害物２００との間の相対移動に関する距離情報を確定するための距離情報確定手段（Weggebereinrichtung）１４０を有する。この距離情報確定手段が、距離検出装置１００の、これまで記述したすべての他の構成要素と共に、自動車両５０に組み込まれていることは好ましい。このことは、特に、自動車両が動いており、動かない固定の障害物が検出されることが意図されるときに、好都合である。しかし、距離検出装置および特に距離情報確定手段は、完全に障害物２００に設けられていてもよいし、あるいは、自動車両５０および障害物２００に配設されていてもよい。距離情報確定手段が形成されており、以下のように、すなわち、距離測定手段１１０か障害物２００が移動するか、両者が共に互いに相対的に移動するかに拘わらず、距離情報確定手段が距離測定手段１１０と障害物２００との間の相対移動を検出するように、設けられていることのみが重要である。最後に、距離検出装置は、障害物２００の最近点Ｐと、距離測定手段１１０との間の放射された距離ｄを計算するための計算手段１５０も有する。この計算手段１５０は、限界距離ｄ_Ｇｒと、距離測定手段および障害物の互いの相対移動に関する情報とを用いて、この放射された距離を計算するために、形成されている。計算の際に、追加的に、限界時点も用いることができることは最適である。

以下、実施の形態の形の、図２ａ，２ｂおよび２ｃを参照して、図１に示した距離検出装置１００の機能方法を詳述する。
この方法を図で説明するためには、すべての図２ａないし２ｃでは、自動車両５０が、速度Ｖで、停止しているすなわち固定の障害物２００に向かって動くことが例として仮定される。このことは、周知のように、相対移動の特殊な場合に過ぎない。すなわち、相対移動は、障害物２００のみが動き、車両５０が停止しているとき、あるいは、２つの物体すなわち車両５０および障害物２００が同時に移動するときにも、生じる。図２では、路面からの距離測定手段１１０の組み込み位置の高さには、ｈ_Ｓが付されている。障害物２００の表面上において、距離測定手段１１０との最短の放射された距離を有する点には、Ｐが付されている。地面からのまたは路面からのこの点Ｐの高さには、ｈ_Ｐが付されている。

図２ａは、まず、距離測定手段１１０と障害物２００の最近点Ｐの間の距離が、最近点Ｐが距離測定手段１１０の検出領域の内側に位置しているほどに、大きくてなる状態を示す。この距離の確定は、従来の技術で提案されているように、適切な距離情報によって、容易に可能である。

しかし、車両５０が、速度Ｖで、固定されていると仮定された障害物２００に向かって動くとき、最近点Ｐは、図２ｂに示すように、距離測定手段１１０の検出領域の内部から益々外に出て、遂には検出領域の限界に位置する。この状態が生じるときの時点は、本発明の枠内では、限界時点と呼ばれる。最近点Ｐと、距離測定手段１１０との間の、このとき存在する放射された距離は、限界距離と呼ばれる。これら２つの限界数値の検出および記憶は、本発明にとって重要である。何故ならば、これらの２つの限界数値を知って初めて、最近点Ｐが最早距離測定手段１１０の検出領域の内側に位置しないときにも、最近点Ｐと距離測定手段１１０との間の距離の計算が可能となるからである。通常の距離測定手段の検出領域は、距離測定手段の放射コーン（Abstrahlkegel）の位置および開き角によって規定されている。距離測定手段１１０の開き角のうちの、水平線Ｈの下方に位置する成分αを、および距離測定手段１１０の組み込み位置の高さｈ_Ｓと最近点Ｐの高さｈ_Ｐとの間の差を知っている場合、限界時点における限界距離ｄ_Ｇｒは、以下の式（１）に基づいて計算される。
ｄ_Ｇｒ＝（ｈ_Ｓ−ｈ_Ｐ）／ｔａｎ（α） （１）

更なる接近が生じるのは、例えば車両５０が障害物２００に向かって動き続けるときである。この相対移動は、図２ｃでは、距離情報確定手段１４０によって確定される距離ｄ_ｒの形で示されている。この相対移動の数値は、障害物２００の最近点Ｐが距離測定手段１１０の検出領域から姿を消した、特にその限界時点から、重要である。このことは、最近点Ｐが、最早、角度αによって限定されたコーン内に位置しない図２ｃに示されている。図２ｃに示した状態では、計算手段１５０は、本発明に基づき、相対距離ｄ_ｒを限界距離ｄ_Ｇｒから単に引くことによって、障害物２００の最近点Ｐと距離測定手段１１０との間の放射された距離ｄを計算する。この計算方法は、障害物が、その障害物の最近点の検出後に、距離測定手段１１０の検出領域から如何に迅速に完全に姿を消すにも拘わらず、有効である。このことは、幅の狭い障害物の場合のほうが、幅の広い障害物の場合よりも容易になされる。

図２ｃに示した障害物２００のような幅の広い障害物の場合、障害物２００の複数の部分は、最近点Ｐが最早既に検出領域に位置していないときでさえも、検出される。このことは、図２ｃでは、距離測定手段１１０の放射コーンが、点Ｂで、障害物２００の上面に触れることによって示されている。この点Ｂの放射された距離ｄ_Ｂを、障害物２００と距離測定手段１１０との間の最短距離として解釈することは、同様に図２ｃに示された正しい放射された距離ｄとの比較が示すように、間違いであろうし、結果として、障害物２００への車両５０の望ましくない衝突を伴うであろう。距離ｄは実際に最短の距離である。

距離測定手段１１０と障害物２００との間の放射された距離を本発明に基づいて確定するための、今記述しかつ請求した方法が、適切な計算機、特にマイクロプロセッサで実行するコンピュータプログラムの形で、実現されることは好ましい。コンピュータプログラムは、場合によっては他のコンピュータプログラムと共に、コンピュータで読み取り可能なデータ媒体に記憶されていることができる。データ媒体は、フロッピー（登録商標）・ディスク、コンパクトディスク（いわゆるＣＤ）、フラッシュ・メモリ等である。データ媒体に記憶されたコンピュータプログラムは、製品として、顧客に渡され販売されることができる。しかし、コンピュータプログラムは、場合によっては、データ媒体を用いることなく、電子通信網を介して、製品として、顧客に渡され販売されることができる。通信網は例えばインターネットであってもよい。

明細書には都合２つの図面が添付されている。

本発明に係わる距離検出装置の構造を示す。 最近点が距離測定手段の検出領域の内側に位置している場合の、最近点Ｐと距離測定手段との間の距離の確定を示す。 最近点が検出領域の縁部に位置している場合の、最近点Ｐと距離測定手段との間の放射された距離の計算を示す。 最近点Ｐが距離測定手段の検出領域の外側に位置している場合の、最近点Ｐと距離測定手段との間の放射された距離の確定を示す。

Claims (6)

1. 自動車両（５０）に組み込まれている距離測定手段（１１０）と、障害物（２００）との間の放射された距離を確定する方法であって、前記障害物（２００）は、前記距離測定手段の位置の高さ（ｈ_Ｓ）よりも低い最大限の高さを有し、その上面に、前記障害物（２００）のあらゆる点と前記距離測定手段との最短の放射された距離（ｄ）を有する最近点（Ｐ）を有してなる方法において、
   以下の工程、すなわち、
   障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）が、前記距離測定手段（１１０）と前記障害物（２００）との間の接近の際に、前記距離測定手段（１１０）の検出領域から姿を消すときの限界時点で、前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）と、前記距離測定手段（１１０）との間の放射された限界距離（ｄ_Ｇｒ）を記憶すること、および
   前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）が前記距離測定手段（１１０）の検出領域の外側に位置する限り、前記限界距離（ｄ_Ｇｒ）と、前記距離測定手段（１１０）および前記障害物（２００）の互いの相対移動に関する情報とを用いて、前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）と、前記距離測定手段との間の前記放射された距離（ｄ）を確定すること、
   を有することを特徴とする方法。
2. 障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）が前記距離測定手段（１１０）の検出領域の内側に位置する限り、前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）の位置は、前記距離測定手段（１１０）によって提供された情報に基づいて確定され、前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）の高さ（ｈ_Ｐ）は、前記限界時点で前記距離測定手段によって提供された情報を使用して確定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 障害物の前記最近点（Ｐ）が前記距離測定手段（１１０）の検出領域の内側に位置する限り、前記距離測定手段によって提供された距離情報に基づいて、前記最近点（Ｐ）と前記距離測定手段（１１０）との間の距離を確定することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記請求項２に記載の方法において、前記検出領域は、実質的に、前記距離測定手段の開き角によって規定されていること、および前記限界距離（ｄ_Ｇｒ）は、地面からの前記最近点の前記高さ（ｈ_Ｐ）が前記障害物の全体の高さと同一である複数の障害物（２００）において、以下の式（１）、すなわち、
   ｄ_Ｇｒ＝（ｈ_Ｓ−ｈ_Ｐ）／ｔａｎ（α） （１）
   に基づいて計算されること、を特徴とし、
   但し、ｈ_Ｓは地面からの前記距離測定手段の組み込み高さを、αは、前記距離測定手段の、水平線の下方の開き角の成分を表わす。
5. プログラムコードを有する、距離検出装置（１００）のためのコンピュータプログラムにおいて、このプログラムコードは、請求項１ないし４のいずれか１に記載の方法を実行するために形成されていることを特徴とするコンピュータプログラム。
6. 自動車両（５０）のための距離検出装置（１００）であって、距離測定手段（１１０）を有し、該距離測定手段は、この距離測定手段と、この距離測定手段の周囲にある障害物との間の距離を確定するためのものであり、前記障害物は最大限の高さ（ｈ_Ｐ）および最近点を有し、前者の高さは前記距離測定手段の位置の高さよりも低く、後者の最近点は前記障害物のすべての点と前記距離測定手段との最短の放射された距離を有してなる距離検出装置において、
   前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）が、前記距離測定手段（１１０）と前記障害物（２００）との間の接近の際に、前記距離測定手段（１１０）の検出領域から姿を消すときの限界時点で、前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）と、前記距離測定手段（１１０）との間の放射された限界距離を記憶するための第２の記憶素子（１３０）と、
   前記障害物（２００）の前記最近点（Ｐ）が、前記距離測定手段（１１０）の検出領域の外側に位置しているそのときに、前記距離測定手段（１１０）と前記障害物（２００）との間の相対移動に関する距離情報を確定するための距離情報確定手段（１４０）と、
   前記限界距離（ｄ_Ｇｒ）と、前記距離情報確定手段（１４０）によって提供された距離情報とを用いて、前記障害物の前記最近点と、前記距離測定手段（１１０）との間の放射された距離（ｄ）を計算するための計算手段（１５０）と、
   を有することを特徴とする距離検出装置（１００）。

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