JP7152356B2 - 3次元測位装置および3次元測位方法 - Google Patents
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Description
本開示は、3次元位置を測定する技術に関する。
車両に搭載された測距センサを用いて様々な物標を検出し、検出された物標が衝突の可能性がある他車両や障害物である場合に、ブレーキを作動させたり、警報を発生させたりする運転支援制御が知られている。但し、車両の推定経路と交差する位置に物標があったとしても、看板やトンネル等の車両がくぐり抜け可能な上方物、またはマンホール等の車両が乗り越え可能な下方物である場合には、運転支援制御を作動させる必要がない。このような上方物または下方物に対して運転支援制御を誤作動させないようにするためには、物標の位置を、水平面内だけでなく、高さ方向も含めた3次元的に認識することが要求される。
複数の測距センサを用いて位置を測定する手法として、TOAおよびTDOA等の三点測位を利用する技術が知られている。TOAは、Time Of Arrivalの略であり、TDOAは、Time Difference Of Arrivalの略である。TOAでは、各測距センサで検出された反射点までの距離(すなわち、探査波の到達時間)を用い、各測距センサを中心とする距離を表した円の交点を求める。TDOAでは、各距離センサで検出された反射点までの距離差(すなわち、探査波の到達時間差)を用い、2つの測距センサを焦点とする双曲面を用いて位置を推定する。以下、TOAを例にして説明する。
TOAでは、複数の測距センサを用いて検出される複数の距離を、任意に組み合わせることで複数の測定値を生成し、その複数の測定値の中から実像が存在する位置を表す測定値を抽出する。なお、2次元位置の場合、2つの測距センサについて、測距センサを中心とした検出距離を半径とする距離円を描いたときの距離円同士の全ての交点が測定値に相当する。一方、3次元位置の場合、3つの測距センサについて、測距センサを中心とした検出距離を半径とする距離球を描いたときの距離球同士の全ての交点が測定値に相当する。
従って、3次元位置を算出する場合、2次元位置を算出する場合と比較して、計算が複雑になるだけでなく、各測距センサにて検出される物標までの距離の数が増えるほど、測定値(すなわち、検出距離の組み合わせ)の数が増加し、処理時間が膨大なものとなる。
これに対して、下記特許文献1には、処理の対象となる複数の測定値を、ドップラ速度によってクラスタリングし、クラスタ毎に3次元位置を算出する技術が開示されている。
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献1に記載の従来技術では以下の課題が見出された。
すなわち、従来技術では、クラスタ毎に3次元位置を算出するために実行する個々の処理において、処理対象となる交点の数が少なくなるため処理量が抑制される。しかし、クラスタ毎に実行する処理において3次元的な処理を適用することに変わりはなく、複雑な処理が必要であり、処理量を十分に削減できないという課題があった。
すなわち、従来技術では、クラスタ毎に3次元位置を算出するために実行する個々の処理において、処理対象となる交点の数が少なくなるため処理量が抑制される。しかし、クラスタ毎に実行する処理において3次元的な処理を適用することに変わりはなく、複雑な処理が必要であり、処理量を十分に削減できないという課題があった。
本開示の1つの局面は、3次元位置の測定に必要な処理量を削減する技術を提供することにある。
本開示の一態様は、3次元測位装置であって、情報生成部(41)と、グルーピング部(42)と、測位部(43)と、を備える。
情報生成部は、1つ以上の測距センサ(51)を用いて、第2方向の位置が異なる複数の地点で測定された複数の反射点についての情報である反射点情報を生成するように構成される。但し、測距センサは、探査波を反射した反射点が存在する方向を表す第1平面内での角度および反射点までの距離を測定する。第1平面は、探査波が放射される方向を表すボアサイト方向とボアサイト方向に対して直交する方向である第1方向とで形成される面である。第2方向は、第1平面に直交する方向である。グルーピング部は、情報生成部にて反射点情報が生成された複数の反射点を、第1方向における反射点の位置を表す位置情報を用いて複数のグループを生成するように構成される。測位部は、グルーピング部にて生成されたグループ毎に2次元の三点測位を実行することで、第2方向とグループ分けに用いたグループの位置情報の中心を示す方向であるグループ中心方向とで形成される第2平面内での反射点の位置を算出するように構成される。
情報生成部は、1つ以上の測距センサ(51)を用いて、第2方向の位置が異なる複数の地点で測定された複数の反射点についての情報である反射点情報を生成するように構成される。但し、測距センサは、探査波を反射した反射点が存在する方向を表す第1平面内での角度および反射点までの距離を測定する。第1平面は、探査波が放射される方向を表すボアサイト方向とボアサイト方向に対して直交する方向である第1方向とで形成される面である。第2方向は、第1平面に直交する方向である。グルーピング部は、情報生成部にて反射点情報が生成された複数の反射点を、第1方向における反射点の位置を表す位置情報を用いて複数のグループを生成するように構成される。測位部は、グルーピング部にて生成されたグループ毎に2次元の三点測位を実行することで、第2方向とグループ分けに用いたグループの位置情報の中心を示す方向であるグループ中心方向とで形成される第2平面内での反射点の位置を算出するように構成される。
本開示の一態様は、コンピュータが実行する3次元測位方法である。3次元測位方法では、まず、1つ以上の測距センサを用いて、第2方向の位置が異なる複数の地点で測定された複数の反射点についての情報である反射点情報を生成する。次に、反射点情報が生成された複数の反射点を、第1方向における反射点の位置を表す位置情報を用いて複数のグループを生成する。更に、生成されたグループ毎に2次元の三点測位を実行することで、第2方向とグループ分けに用いたグループの位置情報の中心を示す方向であるグループ中心方向とで形成される第2平面内での反射点の位置を算出する。
このような構成によれば、第1方向の位置を表す位置情報を用いて、複数の反射点を複数のグループにグループ分けし、グループ毎に2次元的な三点測位を実行する。従って、1グループ当たりの処理すべき反射点の数、ひいては反射点の組み合わせである測定点の数が減少するため、全ての反射点を一括して処理する場合と比較して処理時間を削減できる。
また、それぞれのグループに属する反射点は、第2平面に対して直交する方向の誤差が小さく抑えられるため、3次元的に分布する反射点に対して2次元の三点測位を実行することにより発生する誤差を、小さく抑えることができる。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[0.TOAの概要]
実施形態を説明する前に、三点測位の一つであるTOAの概要について説明する。
[0.TOAの概要]
実施形態を説明する前に、三点測位の一つであるTOAの概要について説明する。
まず、2次元位置を算出する2次元TOAでは、異なる位置に配置された少なくとも二つのセンサS1,S2によって、物標までの距離をそれぞれ検出する。そして、図12に示すように、センサS1,S2毎に、センサSiを中心として該センサSiで検出された距離を半径とする距離円を仮定し、二つ距離円が交差する交点の2次元位置を、測定値として抽出する。但し、i=1,2である。
次に、3次元位置を算出する3次元TOAでは、異なる位置に配置された少なくとも三つのセンサS1~S3によって、物標までの距離をそれぞれ検出する。そして、図13に示すように、センサS1~S3毎に、センサSjを中心として該センサSjで検出された距離を半径とする距離球を仮定し、三つの距離球による交点の3次元位置を、測定値として抽出する。但し、j=1,2,3である。
なお、いずれも、探査波が照射される側に位置する半円、半球について算出すればよい。
但し、複数の物標が存在する場合に、交点(すなわち、検出距離の組み合わせ)の数が増加する。以下、この交点を測定点という。例えば、図12に示すように、センサS1,S2のそれぞれで2つの距離が検出された場合、4つの測定点が抽出されるが、これらの測定点のうち、2つは実像であり、2つは虚像である。つまり、処理対象となる測定点は、そのすべてが実像を表しているわけではなく、多くの虚像を含んだものとなる。具体的には、実像がN個存在する場合、処理の対象となる測定点の数は、2次元TOAでは概ねN2個となり、3次元TOAでは概ねN3個となる。
但し、複数の物標が存在する場合に、交点(すなわち、検出距離の組み合わせ)の数が増加する。以下、この交点を測定点という。例えば、図12に示すように、センサS1,S2のそれぞれで2つの距離が検出された場合、4つの測定点が抽出されるが、これらの測定点のうち、2つは実像であり、2つは虚像である。つまり、処理対象となる測定点は、そのすべてが実像を表しているわけではなく、多くの虚像を含んだものとなる。具体的には、実像がN個存在する場合、処理の対象となる測定点の数は、2次元TOAでは概ねN2個となり、3次元TOAでは概ねN3個となる。
演算を簡単にするために、3次元的に分布する反射点に対して、2次元TOAを実行した場合を考える。この場合、図14に示すように、反射点の3次元位置が、反射点が投影される2次元平面(以下、基準面)から離れるほど、検出される距離の誤差が大きくなる。つまり、実像を通り基準面に直交する軸に沿って投影された2次元位置を得る必要があるにも関わらず、距離球に沿って基準面に投影されるため、基準面内での距離が実際の距離より大きな値で検出される。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
本実施形態の3次元測位装置1は、車両に搭載され、車両の周囲に存在する物標の3次元的な位置を測定する。3次元測位装置1は、図1に示すように、信号処理部3を備える。3次元測位装置1は、センサ部5を備えてもよい。
[1-1.構成]
本実施形態の3次元測位装置1は、車両に搭載され、車両の周囲に存在する物標の3次元的な位置を測定する。3次元測位装置1は、図1に示すように、信号処理部3を備える。3次元測位装置1は、センサ部5を備えてもよい。
センサ部5は、複数の測距センサ51を備える。測距センサ51は、探査波として電波を用いる電波レーダを用いて構成される。複数の測距センサ51は、いずれも同様の構成を有し、それぞれが、予め設定された第1方向の位置が異なるように配列された複数のアンテナを有する。但し、測距センサ51は、電波レーダに限定されるものではなく、探査波として光を用いるLIDARまたは探査波として超音波を用いるSONARであってもよい。LIDARは、Light detection and rangingの略であり、SONARは、Sound navigation and rangingの略である。
ここで、車両の車長方向をx軸方向、車両の車幅方向をy軸方向、車両の車高方向(すなわち鉛直方向)をz軸方向という。つまり、x-y平面が、水平面に沿った面となる。
センサ部5は、図2に示すように、車両のフロントバンパー、またはフロントバンパー付近に、複数の測距センサ51がy軸方向に並ぶように配置される。また、複数の測距センサ51は、いずれも、探査波が放射される方向を表すボアサイト方向がx軸方向と一致し、かつ、第1方向がz軸方向と一致するように配置される。つまり、センサ部5に属する個々の測距センサ51は、x-z平面内での反射波の到来方向を表す角度(以下、垂直方位)θvを計測できるように配置される。ここでは、y軸方向が第2方向に相当し、x-z平面が第1平面に相当する。なお、ボアサイト方向は、例えば、探査波の放射レベルが最大となる方向であってもよいし、探査波が放射される範囲の中心方向であってもよい。
センサ部5は、図2に示すように、車両のフロントバンパー、またはフロントバンパー付近に、複数の測距センサ51がy軸方向に並ぶように配置される。また、複数の測距センサ51は、いずれも、探査波が放射される方向を表すボアサイト方向がx軸方向と一致し、かつ、第1方向がz軸方向と一致するように配置される。つまり、センサ部5に属する個々の測距センサ51は、x-z平面内での反射波の到来方向を表す角度(以下、垂直方位)θvを計測できるように配置される。ここでは、y軸方向が第2方向に相当し、x-z平面が第1平面に相当する。なお、ボアサイト方向は、例えば、探査波の放射レベルが最大となる方向であってもよいし、探査波が放射される範囲の中心方向であってもよい。
信号処理部3は、CPU31と、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ(以下、メモリ32)と、を有するマイクロコンピュータを備える。信号処理部3は、メモリ32に記憶されたプログラムを実行することで実現される機能構成として、情報生成部41と、グルーピング部42と、測位部43と、を備える。
情報生成部41およびグルーピング部42は、センサ部5に属する測距センサ51のそれぞれに1組ずつ対応づけて設けられ、いずれも同様の処理を実行する。
情報生成部41は、対応づけられた測距センサ51からの受信信号に基づいて、フィルタリング、ピーク抽出、方位測定等の処理を実行する。これにより、情報生成部41は、探査波を反射した反射点との距離Rと測距センサ51から見た反射点が存在する方向を表す垂直方位θvとを少なくとも含む反射点情報を生成する。
情報生成部41は、対応づけられた測距センサ51からの受信信号に基づいて、フィルタリング、ピーク抽出、方位測定等の処理を実行する。これにより、情報生成部41は、探査波を反射した反射点との距離Rと測距センサ51から見た反射点が存在する方向を表す垂直方位θvとを少なくとも含む反射点情報を生成する。
情報生成部41が生成する反射点情報には、距離Rおよび垂直方位θv以外に、反射点との相対速度および反射波の受信強度等が含まれてもよい。距離Rは、探査波を照射してから反射波を受信するまでに要した往復時間を検出して、この往復時間を距離に換算することで算出する。垂直方位θvは、例えば、測距センサ51に属する各アンテナでの受信信号の位相差から推定してもよい。また、垂直方位θvは、複数のアンテナのそれぞれで検出される反射点までの距離から、2次元的な三点測位の手法を用いて推定してもよい。
グルーピング部42は、反射点情報に含まれる垂直方位θvに基づいて、各反射点をM個のグループにグループ分けを実行する。Mは2以上の整数である。本実施形態では、測距センサ51のボアサイト方向、すなわちx軸方向を0度とし、仰角方向をプラスとし、腑角方向をマイナス、M=5として、±10°の角度範囲を5つのグループにグループ分けする。この場合、-10°~-7°に含まれる反射点を第1グループとする。角度範囲-7°~-3°に含まれる反射点を第2グループとする。角度範囲-3°~+3°に含まれる反射点を第3グループとする。角度範囲+3°~+7°に含まれる反射点を第4グループとする。角度範囲+7°~+10°に含まれる反射点を第5グループとする。角度範囲-10°~+10°から外れて位置する反射点は、不要な反射点として削除してもよい。
測位部43は、グループの数と同数設けられ、それぞれが、グルーピング部42でグループ分けされた5つのグループのいずれかに対応づけられる。測位部43は、対応づけられたグループに属する反射点の反射点情報を用いた測位演算を実行する。測位部43での測位演算には、2次元TOAが用いられる。この2次元TOAでは、各グループの角度領域の中心角度を表すグループ中心方向に沿った軸と、y軸とで形成されるグループ基準面内での2次元位置を演算する。グループ基準面が第2平面に相当する。なお、測位演算は、2次元TOAに限定されるものではなく、2次元的な測位演算であればよい。
測位部43は、2次元TOAで得られる実像の測定点の2次元座標(x,y)と、その2次元座標(x,y)が表す位置でのグループ基準面のz軸の座標とを組み合わせた3次元座標(x,y,z)を出力する。
[1-2.測定例]
図3は、情報生成部41で生成された反射点情報によって表される反射点を、x-z平面上にプロットした図である。第1~第5グループのそれぞれに属する反射点を、形状の異なるドットで示した。図3では、第1グループよりマイナス側で検出される垂直角度θvが-10°以下の反射点、および第5グループよりプラス側で検出される垂直角度θvが+10°以上の反射点も示されている。
図3は、情報生成部41で生成された反射点情報によって表される反射点を、x-z平面上にプロットした図である。第1~第5グループのそれぞれに属する反射点を、形状の異なるドットで示した。図3では、第1グループよりマイナス側で検出される垂直角度θvが-10°以下の反射点、および第5グループよりプラス側で検出される垂直角度θvが+10°以上の反射点も示されている。
図4および図5は、グループ毎に2次元TOAを行った結果を示す。図4は、x-z平面内での分布、図5は、x-y平面内での分布を示す。比較のため、図6には、グループ分けを行うことなく、全ての反射点を用いて2次元TOAを行った結果のx-y平面内での分布を示す。
本実施形態では、図4および図5に示すように、車両の前面に位置する実像の測定点が検出される。比較例では、図6に示すように、車両の前面に位置する実像の測定点以外にも、車両内部に位置する虚像の測定点(以下、ゴースト測定点)が多数検出される。これは、図3に示すように、タイヤ付近に存在する第5グループに属する反射点、および車両ルーフ周辺に存在する第1グループに属する反射点が、基準面(すなわちx-y平面)から高さ方向(すなわちz軸方向)に離れた位置に存在することによる。つまり、これらの反射点が、基準面内での実際の位置より遠方に投影されることにより、図6に示すような、車両の内部に存在するゴースト測定点として検出される。
[1-3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)3次元測位装置1では、反射点を垂直方向の角度範囲で複数にグループ分けし、グループ毎に2次元TOAを実行する。従って、3次元測位装置1によれば、1グループ当たりの処理すべき反射点の数、ひいては反射点の組み合わせである測定点の数が減少するため、全ての反射点を一括して処理する場合と比較して処理時間を削減できる。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)3次元測位装置1では、反射点を垂直方向の角度範囲で複数にグループ分けし、グループ毎に2次元TOAを実行する。従って、3次元測位装置1によれば、1グループ当たりの処理すべき反射点の数、ひいては反射点の組み合わせである測定点の数が減少するため、全ての反射点を一括して処理する場合と比較して処理時間を削減できる。
図7には、測定点数を2000、グループ数を5として、2次元TOA、3次元TOA、3次元測位装置1での処理について、処理時間を算出した結果を示す。測位に要する時間Oは、2次元TOAではO(N2)、3次元TOAではO(N3)、3次元測位装置1ではO((N/M)2×M)で概算される。但し、3次元測位装置1における1グループ当たりの平均処理時間O((N/M)2)を79.4msec、3次元測位装置1で必要となる、各反射点の垂直測角に要する時間およびグループ分けに要する時間の合計を170msecとして算出した。図7に示す通り、3次元測位装置1では、3次元TOAと比較して約1/1700、2次元TOAと比較して約1/3に処理時間を削減でき、しかも、2次元TOAより高い精度で3次元位置を測定できる。
(1b)3次元測位装置1では、反射点を垂直方向の角度範囲でグループ分けしているため、それぞれのグループに属する反射点は、グループ基準面に対する垂直方向の誤差が小さく抑えられる。従って、3次元測位装置1によれば、3次元的に分布する反射点に対して2次元TOAを実行することにより発生する誤差を、小さく抑えることができる。
(1c)3次元測位装置1では、高さ方向の位置は、角度範囲の粗さで検出される。なお、車両制御においては、検出される物標の高さ方向の位置は、例えば、上方物の場合は、自車両が下を通過できるか、下方物の場合は、自車が乗り越えられるかを判定できればよく、水平面内での位置と比較して、低い精度での検出が許容される。つまり、3次元測位装置1では、このような制御特性を利用することによって、処理量の削減、ひいては処理のリアルタイム性と必要な精度での検出とをいずれも実現している。
[2.第2実施形態]
[2-1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[2-1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第2実施形態では、センサ部5の設置位置が異なる点、および測位処理に仮想的な測距センサを用いる点で第1実施形態とは相違する。
本実施形態の3次元測位装置1aは、図8に示すように、信号処理部3aと、センサ部5aと、挙動センサ7とを備える。
本実施形態の3次元測位装置1aは、図8に示すように、信号処理部3aと、センサ部5aと、挙動センサ7とを備える。
センサ部5aは、一つの測距センサ51を備える。センサ部5は、図9に示すように、ボアサイト方向が、移動体である車両の進行方向に対して直交しかつ水平面に沿った方向(すなわち、y軸方向)を向き、更に、第1方向がz軸方向と一致するように、車両の側面に配置される。つまり、センサ部5aは、y-z平面内での反射波の到来方向を表す角度を計測できるように配置される。本実施形態では、y-z平面が第1平面に相当する。
挙動センサ7は、車両の移動量および車両の移動方向の推定に必要な情報を検出する一つ以上のセンサを含む。例えば、車速センサ、舵角センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等が含まれてよい。
信号処理部3aは、CPU31と、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ(以下、メモリ32)と、を有するマイクロコンピュータを備える。
信号処理部3aは、メモリ32に記憶されたプログラムを実行することで実現される機能構成として、情報生成部41と、グルーピング部42と、測位部43と、に加えて、移動量生成部44と、情報記憶部45とを備える。
信号処理部3aは、メモリ32に記憶されたプログラムを実行することで実現される機能構成として、情報生成部41と、グルーピング部42と、測位部43と、に加えて、移動量生成部44と、情報記憶部45とを備える。
情報生成部41は、測距センサ51に対応して1つ備える。
移動量生成部44は、挙動センサ7から情報を取得して、予め設定された計測サイクル毎に、前回の計測サイクル(以下、前サイクル)から今回の計測サイクル(以下、現サイクル)までの移動量を算出する。移動量には、移動方向および移動した距離が含まれる。挙動情報は、CAN等の車載ネットワーク経由で挙動センサ7から取得されてもよい。CANは、Controller Area Networkの略であり、登録商標である。
移動量生成部44は、挙動センサ7から情報を取得して、予め設定された計測サイクル毎に、前回の計測サイクル(以下、前サイクル)から今回の計測サイクル(以下、現サイクル)までの移動量を算出する。移動量には、移動方向および移動した距離が含まれる。挙動情報は、CAN等の車載ネットワーク経由で挙動センサ7から取得されてもよい。CANは、Controller Area Networkの略であり、登録商標である。
情報記憶部45には、計測タイミング毎に生成される反射点情報が、運動量情報と対応づけて、少なくとも直近のPサイクル分記憶される。
グルーピング部42は、情報記憶部45に記憶されたPサイクル分のデータのそれぞれに対応づけてP個設けられ、いずれも同様の処理を実行する。処理内容は、第1実施形態の場合と同様である。
グルーピング部42は、情報記憶部45に記憶されたPサイクル分のデータのそれぞれに対応づけてP個設けられ、いずれも同様の処理を実行する。処理内容は、第1実施形態の場合と同様である。
測位部43は、反射点をグループ分けする際に用いるグループの数と同数設けられ、その処理内容は、第1実施形態の場合と同様である。
[2-2.動作]
情報記憶部45には、測定サイクル毎に、情報生成部41にて反射点情報が生成され、その反射点情報が、移動量生成部44にて算出された移動量と共に、情報記憶部45に蓄積される。
[2-2.動作]
情報記憶部45には、測定サイクル毎に、情報生成部41にて反射点情報が生成され、その反射点情報が、移動量生成部44にて算出された移動量と共に、情報記憶部45に蓄積される。
このとき、車両が移動中であれば、図10に示すように、測定サイクル毎に移動量だけ異なる位置で測距センサ51による測定が実行される。このため、情報記憶部45に記憶された測定サイクル毎の反射点情報は、移動量だけ離れた位置に存在する仮想的な測距センサ(以下、仮想センサ)による検出結果とみなすことができる。
つまり、第1実施形態では、2次元TOAに用いる複数の測距センサ51の配置間隔は、既知である。これに対して、第2実施形態では、現在の測距センサ51の位置を基準として、情報記憶部45に過去の反射点情報に対応づけて記憶された車両の移動量から、過去の測定サイクルの反射点情報が得られた時の測距センサ51の位置(すなわち、仮想センサの位置)を推定する。これにより、現在の測距センサ51とP-1個の仮想センサとによる複数センサの配置間隔が決定される。
以下の動作は、第1実施形態の場合と同様である。
[2-3.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)~(1c)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[2-3.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)~(1c)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
(2a)3次元測位装置1aによれば、車幅方向に位置する物標の3次元位置を、1つの測距センサ51によって検出できるため、装置構成を簡素化できる。
[3.第3実施形態]
[3-1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[3.第3実施形態]
[3-1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第3実施形態では、グルーピング部42aの構成が第1実施形態とは相違する。
図11に示すように、グルーピング部42aは、メイン処理部421と、路面推定部422と、反射処理部423とを備える。なお、路面推定部422が反射面推定部に相当する。
図11に示すように、グルーピング部42aは、メイン処理部421と、路面推定部422と、反射処理部423とを備える。なお、路面推定部422が反射面推定部に相当する。
メイン処理部421は、第1実施形態のグルーピング部42が実行する処理を実行する。
路面推定部422は、センサ搭載位置の情報等から、探査波を反射する反射面となる路面の位置を推定する。
路面推定部422は、センサ搭載位置の情報等から、探査波を反射する反射面となる路面の位置を推定する。
反射処理部423は、第1~第3グループに属する反射点のうち、垂直角度θvと距離Rとから推定される反射点の位置が、路面推定部422で推定された路面位置より下方に存在する反射点を、路面反射による反射点として除去する。
なお、反射処理部423は、路面反射による反射点を除去する代わりに、路面に対して面対称な位置に存在する反射点として扱うことで、反射点が属するグループを適切に変更してもよい。
ここでは、グルーピング部42aを、第1実施形態の3次元測位装置1に適用する場合について説明したが、第2実施形態の3次元測位装置1aに適用してもよい。
[3-2.効果]
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)~(1c)および第2実施形態の効果(2a)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[3-2.効果]
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)~(1c)および第2実施形態の効果(2a)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
(3a)本実施形態によれば、測位部43にて算出される3次元位置の精度を、より向上させることができる。
[4.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[4.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(4a)上記実施形態では、グループ分けに用いる角度範囲は、重複なく設定されているが、本開示はこれに限定されるものではなく、例えば、隣接するグループ間で部分的に重複して設定されてもよい。また、各グループに属する反射点の数ができるだけ平均化されるように、グループ数や角度範囲の境界を可変設定できるように構成されてもよい。なお、各グループの反射点の数が平均化するほど、装置全体としての処理時間の短縮効果を増大させることができる。また、グループ数は、検出された3次元位置を利用するアプリケーションがどの程度、高さ方向の精度を要求するかによって設定してもよい。
(4b)上記実施形態では、反射点をグループ分けする際に垂直角度θvを用いているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、z軸方向の位置である高さを用いてグループ分けしてもよい。すなわち、グループ分けに垂直角度θvを用いた場合、各グループの範囲は、遠距離になるほど高さ方向に広がりを持ってしまい、測位部43での処理結果の誤差が大きくなる。これに対して、グループ分けに高さを用いた場合、各グループの範囲は、距離に関わらず一定となり、測位部43での処理結果において、特に遠距離の物標についての検出誤差を抑制できる。なお、反射点の高さは、反射点情報に含まれる距離Rと、垂直角度θvとから算出できる。
(4c)上記実施形態では、移動量生成部44は、車載ネットワーク経由で挙動センサ7から取得される挙動情報を用いて車両の移動量を推定しているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、情報生成部41にて生成された反射点情報のうち、地面等の静止物を表す情報を用いて推定される車両の挙動から、移動量を推定してもよい。この場合、センサ部5が挙動センサ7を兼ねることになる。
(4d)上記第2実施形態では、センサ部5aに属する測距センサ51が1つの場合について説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、センサ部5aに属する測距センサ51が複数存在してもよい。
(4e)本開示に記載の信号処理部3,3aおよびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の信号処理部3,3aおよびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の信号処理部3,3aおよびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。信号処理部3,3aに含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。
(4f)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。
(4g)前述した3次元測位装置1,1aの他、当該3次元測位装置1,1aを構成要素とするシステム、当該3次元測位装置1,1aとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、3次元測位方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1,1a…3次元測位装置、3,3a…信号処理部、5,5a…センサ部、7…挙動センサ、31…CPU、32…メモリ、41…情報生成部、42,42a…グルーピング部、43…測位部、44…移動量生成部、45…情報記憶部、51…測距センサ、421…メイン処理部、422…路面推定部、423…反射処理部。
Claims (8)
- 探査波が放射される方向を表すボアサイト方向に対して直交する方向を第1方向とし、前記ボアサイト方向と前記第1方向とで形成される面を第1平面とし、前記第1平面に直交する方向を第2方向として、前記探査波を反射した反射点が存在する方向を表す前記第1平面内での角度および前記反射点までの距離を測定する1つ以上の測距センサ(51)を用いて、前記第2方向の位置が異なる複数の地点で測定された複数の前記反射点についての情報である反射点情報を生成するように構成された情報生成部(41)と、
前記情報生成部にて前記反射点情報が生成された前記複数の反射点を、前記第1方向における前記反射点の位置を表す位置情報を用いて複数のグループを生成するように構成されたグルーピング部(42)と、
前記グルーピング部にて生成された前記グループ毎に2次元の三点測位を実行することで、前記第2方向とグループ分けに用いた該グループの前記位置情報の中心を示す方向であるグループ中心方向とで形成される第2平面内での前記反射点の位置を算出するように構成された測位部(43)と、
を備える3次元測位装置。 - 請求項1に記載の3次元測位装置であって、
前記情報生成部は、前記第2方向に異なる位置に配置された複数の前記測距センサを用いて、前記反射点情報を生成する、
3次元測位装置。 - 請求項1または請求項2に記載の3次元測位装置であって、
前記反射点情報を生成する測定サイクル毎に、前回の前記測定サイクルからの前記測距センサの移動量を生成するように構成された移動量生成部(44)と、
前記移動量生成部が生成した前記移動量と、前記情報生成部にて生成された前記反射点情報とを対応づけて記憶するように構成された情報記憶部(45)と、
を更に備え、
前記測距センサは、該測距センサを搭載する移動体の進行方向と前記第2方向とが一致するように配置され、
前記測位部は、前記情報記憶部に記憶内容を、前記移動量だけ離れた位置に存在する仮想的な前記測距センサにて生成された前記反射点情報であるとして処理を実行するように構成された
3次元測位装置。 - 請求項3に記載の3次元測位装置であって、
前記移動量生成部は、前記測距センサにて生成された前記反射点情報を用いて、前記移動量を推定するように構成された
3次元測位装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の3次元測位装置であって、
前記グルーピング部は、前記位置情報として前記測距センサから前記反射点を見た前記第1平面内での角度を用いるように構成された
3次元測位装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の3次元測位装置であって、
前記グルーピング部は、前記位置情報として前記第1方向の位置を用いるように構成された
3次元測位装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の3次元測位装置であって、
前記グルーピング部は、
前記探査波を反射する反射面の位置を推定する反射面推定部(422)と、
前記情報生成部にて生成された前記複数の反射点情報のそれぞれについて、該反射点情報が表す反射点が、前記反射面での反射に基づく虚像であるか否かを判定し、虚像であると判定された前記反射点を、グループ分けの対象から除去するか、または前記反射面に対して面対称な位置に存在するとしてグループ分けするように構成された反射処理部(423)と、
を備える3次元測位装置。 - コンピュータが実行する3次元測位方法であって、
探査波が放射される方向を表すボアサイト方向に対して直交する方向を第1方向とし、前記ボアサイト方向と前記第1方向とで形成される面を第1平面とし、前記第1平面に直交する方向を第2方向として、前記探査波を反射した反射点が存在する方向を表す前記第1平面内での角度および前記反射点までの距離を測定する1つ以上の測距センサ(51)を用いて、前記第2方向の位置が異なる複数の地点で測定された複数の前記反射点についての情報である反射点情報を生成し(41)、
前記反射点情報が生成された前記複数の反射点を、前記第1方向における前記反射点の位置を表す位置情報を用いて複数のグループを生成し(42)、
生成された前記グループ毎に2次元の三点測位を実行することで、前記第2方向とグループ分けに用いた該グループの前記位置情報の中心を示す方向であるグループ中心方向とで形成される第2平面内での前記反射点の位置を算出する(43)、
3次元測位方法。
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