JP7441463B2 - 警報システム - Google Patents

Description

本発明は、車両が走行する道路上の一部に区画された作業領域へ誤進入する車両が存在した場合に警報を発する警報システムに関するものである。

従来より、車両が走行する道路上の一部で例えば道路補修等を行う場合に、当該道路上の一部に作業領域を区画し、その作業領域内で作業者が各種作業を行っている。作業領域で作業を行っている間、道路の他の領域では一般車両が走行している。この一般車両が誤って作業領域へ進入するおそれがあり、そのような道路上の作業領域への車両の進入を警報する警報システムが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１の警報システムは、作業領域が設けられた車線を走行する車両の所定の位置における速度を、ドップラーレーダを用いて検出している。そして、検出された車両の速度が設定速度以上であれば、作業領域内の作業者に警報を発して作業者への避難を促すようになっている。このとき、ドップラーレーダは、作業領域が設けられた車線を走行する車両のみの速度を検出しており、他の車線を走る車両の速度は検出しないようにしている。

特開２０１６－１９２１４５号公報

ところで、一般車両が走行する車線が作業領域外に複数ある場合や、作業領域外の車線を走行する一般車両が多い場合がある。このような場合であっても作業領域における作業の安全性を担保する必要があり、作業領域へ誤進入しようとする一般車両を早期にかつ的確に検出して作業者に警報を発したいという要求がある。

しかしながら、特許文献１の場合、作業領域が設けられた車線を走行する車両のみを検出しているので、当該車線以外の車線を走行している一般車両の作業領域への誤進入が検出できない。さらに、特許文献１のドップラーレーダでは車両の速度のみを検出しているので、その車両の移動方向を取得することはできず、作業領域に向かって走行している車両であるか否か、即ち作業領域へ誤進入する可能性が高い車両であるか否かは判定できない。

このことに対して例えば車両検出センサを複数設置し、それらを連携させて誤進入検出のアルゴリズムを生成することによって作業領域へ誤進入する可能性が高い車両を判定する方法が考えられるが、このようにした場合、システムが複雑化するとともに判定処理も複雑化し、システムの構築が容易ではない。また、システムの複雑化は誤判定の原因にもなり得る。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、道路上に区画された作業領域へ誤進入する可能性の高い車両をシンプルな判定処理で高精度に判定可能にし、的確な警報を発することができるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、３次元測域センサを用いることによって車両の位置を複数回計測し、その計測結果から車両の速度だけでなく移動方向も求め、車両の位置、速度及び移動方向に基づいて警報の要否を判定するようにした。

第１の発明は、道路上の作業領域への車両の進入を警報する警報システムであって、前記道路上の前記作業領域よりも上流側に向かってレーザー光を照射し、前記道路上を走行する車両から反射した反射光を受光することによって当該車両の位置を計測する計測処理を繰り返し実行し、取得された車両の位置情報を出力する３次元測域センサと、前記３次元測域センサから出力された前記車両の時系列の位置情報に基づいて当該車両の速度を算出する速度算出部と、前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報に基づいて当該車両の移動方向を算出する移動方向算出部と、前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報、前記速度算出部で算出された前記車両の速度及び前記移動方向算出部で算出された前記車両の移動方向に基づいて、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定以上あるか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記車両の前記作業領域への誤進入の可能性が所定以上あると判定された場合に、前記作業領域内の作業者に対して警報を発する警報装置とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、道路上の車両の検出手段として３次元測域センサを用いているので、道路上の作業領域よりも上流側に複数の車両が存在していたとしても、各車両の位置をほぼ同時にかつ高精度に計測することが可能になる。この車両の位置の計測は繰り返し実行され、取得された位置情報が時系列に出力される。速度算出部は、３次元測域センサから出力された車両の時系列の位置情報に基づいて当該車両の速度を算出する。例えば、時系列に並ぶ２つの位置情報と、それら位置情報の時間差とを用いて車両の速度を算出することができる。また、移動方向算出部は、３次元測域センサから出力された車両の位置情報に基づいて当該車両の移動方向を算出する。例えば、時系列に並ぶ２つの位置情報を構成する座標を用いて車両の移動方向を算出することや、車両の側面部を推定し、この側面部の向きによって車両の移動方向を算出することができる。

そして、判定部は、車両の位置、速度及び移動方向に基づいて車両が作業領域に誤進入する可能性があるか否かを判定する。例えば、車両が作業領域から上流側へ所定距離以上離れていて遠い場合には、車両の移動方向が作業領域に向いていたとしても、その車両が直ちに作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両が作業領域に近くても、車両の移動方向が作業領域に向いていない場合には、その車両が作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両の移動方向が作業領域に向いていたとしても、車両の速度が遅く、作業領域に到達するのに要する時間が長時間である場合には、その車両が作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。このように判定される場合には、警報を発しないので作業者は作業を継続することができる。

一方、車両の移動方向が作業領域に向いて、車両の速度が速く、しかも、車両と作業領域との距離が予め設定された距離よりも近い場合には、その車両が作業領域に誤進入する可能性が所定以上であると判定し、その場合には、警報装置が警報を発する。これにより、作業者を作業領域から退避させることができる。

また、前記道路上に誤進入検出領域を仮想的に設定する誤進入検出領域設定部を備え、前記判定部は、前記３次元測域センサで計測された前記車両を起点として、前記移動方向算出部により算出された移動方向に延びる仮想の延長線を設定したとき、当該延長線が前記誤進入検出領域に入らない場合には、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定未満であると判定するように構成されていることを特徴とする。

すなわち、作業領域は数百ｍの長さにわたって区画されることがあるが、実際に誤進入が起こるのは作業領域の上流部分であり、この上流部分に仮想的に誤進入検出領域を設定しておくことで、作業領域の全体ではなく、狭い領域への誤進入の可能性を判断すれば済むようになる。この場合に、車両の移動方向に延びる延長線が誤進入検出領域に入るか否かを判定することで、判定処理の煩雑化が回避される。

第２の発明は、前記誤進入検出領域設定部は、前記誤進入検出領域の大きさを変更可能に構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、例えば警報システムの設定時等に、誤進入検出領域の大きさを作業領域に合わせて任意の大きさにすることが可能になる。また、安全性をより高めたい場合には、誤進入検出領域の大きさを大きめに設定すればよい。

第３の発明は、前記判定部は、前記３次元測域センサから出力された位置情報を持つ前記車両に識別情報を付与するように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、３次元測域センサによって複数の車両が検出された場合、各車両に識別情報が付されるので、車両ごとに位置、速度及び移動方向を取得し、判定部において判定することが可能になる。

第４の発明は、前記３次元測域センサは、当該３次元測域センサのサンプリング周期で前記計測処理を繰り返し実行するように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、３次元測域センサに予め設定されているサンプリング周期を利用して計測処理を繰り返し実行することが可能になる。

第５の発明は、前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報に基づいて前記車両の前面部を推定する車両前面推定部を備え、前記速度算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の変化速度を当該車両の速度とするように構成されていることを特徴とする。

すなわち、３次元測域センサの分解能は高いので、１つの車両に対して多点の位置情報を検出することが可能である。この多点の位置情報に基づいて車両の前面部を推定することができ、車両の前面部の重心の変化速度を当該車両の速度とすることで、算出された車両の速度が適切なものになる。

また、前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報に基づいて前記車両の前面部を推定する車両前面推定部を備え、前記移動方向算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の移動方向を当該車両の移動方向とするように構成されていることを特徴とする。

すなわち、３次元測域センサによって１つの車両に対して多点の位置情報を検出した場合、多点の位置情報に基づいて車両の前面部を推定することができる。車両の前面部の重心の移動方向を当該車両の移動方向とすることで、算出された車両の移動方向が適切なものになる。

第１の発明によれば、３次元測域センサを使用して車両の位置、速度及び移動方向を取得することにより、作業領域へ誤進入する可能性の高い車両をシンプルな判定処理で高精度に判定して的確な警報を発することができる。

また、道路上に誤進入検出領域を仮想的に設定することで、判定を行う際の負荷が軽減される。また、車両の移動方向に延びる延長線が誤進入検出領域に入るか否かを判定すればよいので、判定処理をより一層シンプルにすることができる。

第２の発明によれば、誤進入検出領域の大きさを作業領域に合うように適切な大きさに設定することができる。

第３の発明によれば、車両に識別情報を付与することができるので、車両ごとに作業領域へ誤進入する可能性があるか否かを判定することが可能になる。

第４の発明によれば、３次元測域センサに予め設定されているサンプリング周期を利用することで、計測開始トリガー信号等を別途送信することなく、複数回の計測処理を自動的に実行することができ、処理をより一層シンプルにすることができる。

第５の発明によれば、車両の前面部を推定し、その重心の変化速度を当該車両の速度とすることで、適切な速度を取得することができる。

また、車両の前面部を推定し、その重心の移動方向を当該車両の移動方向とすることで、適切な移動方向を取得することができる。

本発明の実施形態に係る警報システムの使用状態を説明する道路の平面図である。 警報システムの概略構成を示す模式図である。 センサユニットを示す正面図である。 ３次元測域センサによる計測手法を説明する概念図である。 車両の位置を計測する場合の具体例を説明する図である。 ３次元測域センサに対する車両の向きと代表点との関係を説明する図である。 表示端末の画面上にユーザーインターフェースを表示した例を示す図である。 警報システムの動作フローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る警報システム１の使用状態を説明する道路３の平面図である。この警報システム１は、道路３上に設けられて、道路３上に予め区画された作業領域５への一般車両７の進入を警報するためのものである。この道路３は、進行方向が同一の３つの車線９ａ、９ｂ、９ｃを有し、進行方向に向かって例えば最も左側の車線９ａに道路工事等を行うための作業領域５が区画されている。車線９ａ、９ｂ、９ｃを走行する車両の走行方向は同一である。車線９ａ、９ｂ、９ｃの間には、車線境界線１１が描かれている。作業領域５の周囲には、当該作業領域５を区画するための複数の三角コーン１３が配置されている。車線の数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。作業領域５は任意の場所に区画される。

また、作業領域５内において、車両７の走行方向上流側の端部には、警報システム１の一部であるセンサユニット１５が配置されている。センサユニット１５は、作業領域５内における車両７の走行方向中間部に配置されていてもよいし、作業領域５から車両７の走行方向上流側に離れた所に配置されていてもよく、センサユニット１５は作業領域５の外部に車両７の走行の邪魔にならないように配置することもできる。また、作業領域５内には、警報装置１７と表示端末１９とが配置されている。警報装置１７も、作業領域５内における車両７の走行方向中間部に配置されていてもよい。また、表示端末１９は、作業領域５内に配置しておく必要はなく、例えば作業領域５外に配置しておいてもよい。

図２は、警報システム１の概略構成の一例を示す模式図である。本実施形態の警報システム１は、センサユニット１５と、警報装置１７と、表示端末１９と、電源供給部としてのバッテリ２０とを備えている。バッテリ２０の代わりに商用電源や発電機から出力される電力を使用してもよい。センサユニット１５は、３次元測域センサ３０と、カメラ３１と、制御装置３２とを備えている。図３に示すように、制御装置３２は防水ボックス２９の内部に収容されている。防水ボックス２９は三脚２７上に取り付けられ、三脚２７によって所定の高さに支持されている。防水ボックス２９の上に３次元測域センサ３０が配置され、その３次元測域センサ３０の上にカメラ３１が配置されている。制御装置３２、３次元測域センサ３０及びカメラ３１の配置及び支持方法は上述した方法に限られるものではなく、任意の配置、支持方法とすることができ、例えば、防水ボックス２９の中に配置する等が可能である。

カメラ３１は、例えば動画撮影が可能なビデオカメラ等で構成されている。カメラ３１は、少なくとも３つの車線９ａ、９ｂ、９ｃの作業領域５よりも上流側を撮像可能に設置されており、車線９ａ、９ｂ、９ｃの他に、車線９ａ、９ｂ、９ｃを走行している車両７も撮影可能になっている。すなわち、カメラ３１は、後述する３次元測域センサ３０の計測の対象となっている領域を含むように撮影領域が設定されている。カメラ３１と制御装置３２とが接続されており、カメラ３１で撮影された画像は、制御装置３２に入力されるようになっている。

表示端末１９は、図７に示すように液晶ディスプレイ等からなる画面１９ａを有する携帯型情報端末であり、例えば、タブレット型携帯端末、スマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ等で構成することができる。制御装置３２と表示端末１９とは、無線通信または有線通信可能に構成されている。無線通信の場合、例えば公衆電話回線や、無線ＬＡＮ等を利用することができる。無線通信及び有線通信を実現するためには、制御装置３２と表示端末１９との双方に、従来から周知の通信モジュールを内蔵しておけばよい。表示端末１９には、カメラ３１で撮影された画像が制御装置３２を介して送信される。送信された画像は、表示端末１９が有する画面１９ａに表示される。

警報装置１７は、例えばスピーカや照明装置等で構成することができ、制御装置３２に接続されている。制御装置３２から動作信号が出力されると、警報装置１７がスピーカの場合は警報音を作業領域５内に向けて発し、警報装置１７が照明装置である場合には発光する。警報音や発光は、作業領域５内で各種作業を行っている作業者を作業領域５から退避させるためのものであり、十分な音量、発光量に設定されている。尚、警報装置１７は、複数設けられていてもよい。また、警報装置１７の一例としては、作業者のヘルメットに取り付ける個別警報ユニットがある。個別警報ユニットは、制御装置３２からの動作信号を無線通信によって取得可能に構成されており、制御装置３２からの動作信号を受信するとヘルメットを叩くように動作し、これによって音と振動を発生させ、作業者に報知することができる。

３次元測域センサ３０は、例えばいわゆる３Ｄ－ＬｉＤＡＲが用いられる。３次元測域センサ３０は、図示しないが、可視光外の波長のレーザー光を広範囲に照射するレーザー光照射部と、レーザー光照射部から照射されたレーザー光の物体からの反射光を受光する受光部と、受光部で受光されたレーザー光に基づいて物体の位置、３次元測域センサ３０からの距離を計測する計測部とを備えており、各部の構成は従来から周知であるため、詳細な説明は省略する。３次元測域センサ３０は、例えば水平方向の視野角が３６０°のもの、１８０°のもの、６０°のもの等を用いることができるが、本実施形態では、図１に示すように道路３上の作業領域５よりも上流側に向かってレーザー光を照射し、道路３上を走行する車両７から反射した反射光を受光することによって当該車両７の位置や３次元測域センサ３０からの距離を計測することができればよいので、視野角は狭くてもよい。例えば十分に広範囲な視野角を有する３次元測域センサ３０を箱に収容して使用することで、道路３上の作業領域５よりも上流側にのみレーザー光を照射することもできる。

３次元測域センサ３０の鉛直方向の視野角は１０°～３０°程度のものがあるが、本実施形態では、鉛直方向の視野角は狭くてもよく、水平方向のみ、または水平方向を基準として上に１～３°、下に１～３°程度の狭い範囲のみ測定可能なものであってもよい。また、３次元測域センサ３０の測域範囲の上限は、１５０ｍ以上のものが好ましく、２００ｍや３００ｍの遠距離計測が可能なものがより好ましい。

３次元測域センサ３０は、物体から反射した反射光を受光することによって当該物体の位置を計測する計測処理を繰り返し実行するように構成されている。この計測処理の周期は、サンプリング周期、フレームレートと呼ばれており、３次元測域センサ３０の機種ごとに予め設定されている場合や、ユーザー側で変更することができる場合がある。例えば、サンプリング周期は５Ｈｚ～３０Ｈｚの間で設定することができる。物体が車両７である場合には、３次元測域センサ３０は、車両７の位置を計測する計測処理を繰り返し実行することができ、取得された位置情報は、制御装置３２に出力される。このとき、取得された位置情報を３次元測域センサ３０が有するバッファメモリ（図示せず）に一旦蓄積してから、時系列で制御装置３２に出力するように構成することができる。取得された位置情報を３次元測域センサ３０に一旦蓄積することをバッファリングと呼ぶ。動体以外の静止物の位置情報も同様にバッファリングされる。

位置情報の具体例としては、座標情報である。３次元測域センサ３０は、例えば受光部を原点として、物体を構成するある点にレーザー光が照射されたとき、その点から反射したレーザー光によってその点のＸ、Ｙ、Ｚの３次元座標を計測処理によって求めることができる。図４は、３次元測域センサ３０による計測手法を説明する概念図であり、斜線が描かれた半円形は、３次元測域センサ３０の水平方向の視野範囲を示している。この図では、便宜上、３次元測域センサ３０の水平方向の視野範囲を１８０°としている。矢印Ａは、３次元測域センサ３０による測域が可能な距離を示している。車両７Ａ～７Ｅが３次元測域センサ３０の視野範囲に入っていると仮定して示している。

ここで、３次元測域センサ３０から照射されるレーザー光は上記視野範囲内で水平方向に走査されているので、１つの物体の異なる部分にレーザー光が照射されることがある。図５に示すように、例えば車両７Ａに着目したとき、レーザー光が車両７Ａに対して水平方向に離れた複数の部分にそれぞれ照射されることになる。具体的には、図５の車両７Ａの黒丸で示す部分（点Ｐ１～Ｐ１０とする）にレーザー光がそれぞれ照射された場合、点Ｐ１～Ｐ１０からの反射光を３次元測域センサ３０が受光して演算することにより、点Ｐ１～Ｐ１０の各座標を求めることができる。

図２に示す制御装置３２は、例えば小型のパーソナルコンピュータ等を含んで構成することができ、前面推定部３２ａ、速度算出部３２ｂ、移動方向算出部３２ｃ、誤進入検出領域設定部３２ｄ、判定部３２ｅ及び記憶部３２ｆを備えている。記憶部３２ｆは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等で構成することができる。制御装置３２は、記憶部３２ｆに記憶されたプログラムに従って動作する。後述するように動作する前面推定部３２ａ、速度算出部３２ｂ、移動方向算出部３２ｃ、誤進入検出領域設定部３２ｄ、判定部３２ｅは、ソフトウェアまたはハードウェアで構成されていてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されていてもよい。

制御装置３２は、３次元測域センサ３０から出力された各点の座標データに基づいて視野内に動体が存在するか否か検出する。この手法は動体判定手法として従来から用いられている手法であり、３次元測域センサ３０から所定時間間隔で出力される各点の座標データに変化がなければ動体が存在しないと判定し、変化があればそこに動体が存在すると判定する。動体の大きさもある程度推定することができる。本警報システム１は、道路３上に設けられるシステムであることから、制御装置３２が動体と検出したものは、その殆どが車両７であると推定することができる。従って、３次元測域センサ３０から出力される座標データは、車両７の位置情報以外のデータも含まれているが、制御装置３２において動体と検出するに至った座標データと、それ以外の座標データとを区別し、動体と検出するに至った座標データを車両７の位置情報として使用することができる。

前面推定部３２ａは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の位置情報に基づいて車両７の前面部を推定する部分である。車両７の前面部を推定するアルゴリズムの一例を図５及び図６に基づいて説明する。図５に示すように車両７Ａの前面部に対して点Ｐ１～Ｐ４の４箇所に３次元測域センサ３０からレーザー光が照射され、また車両７Ａの側面部に対して点Ｐ５～Ｐ１０の６箇所に３次元測域センサ３０からレーザー光が照射されている場合、車両７Ａの前面部の水平方向に並ぶ点Ｐ１～Ｐ４の座標と、車両７Ａの側面部の水平方向に並ぶ点Ｐ５～Ｐ１０の座標とを得ることができる。従って、前面推定部３２ａでは、図６の（Ａ）に示すような点群データを取得することができる。点Ｐ１～Ｐ４の並ぶ方向と、点Ｐ５～Ｐ１０の並ぶ方向とは異なることになり、点Ｐ１～Ｐ４の並ぶ方向に沿って延びる線Ｓ１と、点Ｐ５～Ｐ１０の並ぶ方向に沿って延びる線Ｓ２とを特定することが可能になる。そして、一般的に車両７Ａの全長は全幅よりも長いので、線Ｓ１と線Ｓ２の長さを比較し、長い方が車両７Ａの側面部の点群であり、短い方が車両７Ａの前面部の点群であると推定する。このことに加えて移動方向も加味することで、より正確な前面部の推定が可能になる。

点Ｐ１と点Ｐ４との間隔が車両７Ａの前面部の水平方向の寸法に対応しているので、点Ｐ１と点Ｐ４の座標データから車両７Ａの前面部の水平方向の寸法を概算で求めることができる。点Ｐ１と点Ｐ４の中央部が車両７Ａの前面部の重心位置であると推定することができ、車両７Ａの前面部の重心位置を座標で得ることができる。また、線Ｓ１と線Ｓ２の交点に最も近い点Ｐ４は、車両７Ａの前側の角に対応する点であると推定することができ、車両７Ａの前側の角または前側の角に最も近い点を座標で得ることができる。重心位置、前側の角、それらに最も近い点は、車両７の代表点とすることができる。代表点を求めるのが困難な場合には、車両７であると推定される１つの点群の中から３次元測域センサ３０に最も近い点を代表点とすればよい。１つの車両７であると推定される点群は、同一方向に同一速度で動く点群である。

図６の（Ｂ）は、車両７の向きが（Ａ）で示す場合と反対である場合を示しており、この場合も、線Ｓ１と線Ｓ２とを求めることができる。また、図６の（Ｃ）は、車両７が３次元測域センサ３０に対して真正面から近づいている場合を示しており、この場合、車両７の側面部の座標データを得ることができないので、前面部の点Ｐ１～Ｐ４の座標データのみ得ることができる。

図２に示す速度算出部３２ｂは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の時系列の位置情報に基づいて当該車両７の速度を算出する部分である。３次元測域センサ３０からは、車両７の位置情報として座標データが時系列で出力されているので、時系列に並ぶ座標データのうち、ある座標データ（第１座標データとする）と、次の座標データ（第２座標データとする）とによって車両７の移動距離（Ｌ）を算出することができる。また、第１座標データを取得した時と、第２座標データを取得した時の時間間隔（Δｔ）は既知である。従って、Ｌ／Δｔによって車両７の速度を算出できる。速度算出部３２ｂでは、代表点、即ち、前面推定部３２ａで推定した車両７Ａの前面部の重心位置の座標に基づいて速度を算出してもよいし、車両７Ａの前側の角の座標に基づいて速度を算出してもよい。

移動方向算出部３２ｃは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の位置情報に基づいて当該車両７の移動方向を算出する部分である。この移動方向算出部３２ｃも３次元測域センサ３０から出力される座標データを利用する。すなわち、第１座標データにより特定される点と、第２座標データで特定される点とを結ぶ直線を算出し、その直線の向きを車両７の移動方向とする。例えば、図６の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、線Ｓ２を求めた場合、線Ｓ２の延びる方向を車両７の移動方向とすることもできる。尚、時間的に先に得られた点から後に得られた点に向けて車両７が進んでいると推定する。移動方向算出部３２ｃでは、代表点、即ち、前面推定部３２ａで推定した車両７Ａの前面部の重心位置の座標に基づいて移動方向を算出してもよいし、車両７Ａの角の座標に基づいて移動方向を算出してもよい。

図２に示す誤進入検出領域設定部３２ｄは、道路３上に誤進入検出領域Ｄ（図１及び図４に示す）を仮想的に設定する部分である。誤進入検出領域Ｄは、３次元測域センサ３０の設置位置を中心とした半径Ｒの円内の領域である。誤進入検出領域設定部３２ｄは、例えば図７に示す設定用ユーザーインターフェース４０を生成し、表示端末１９の画面１９ａ上に表示させる。設定用ユーザーインターフェース４０には、退避時間を変更するための退避時間変更領域４１と、誤進入検出領域Ｄの大きさを変更するための検出領域変更領域４２とが設けられている。退避時間変更領域４１は、後述するが、車両７が誤進入検出領域Ｄに到達すると推定された場合、その何秒前に警報を発するかを設定するための領域であり、例えば２秒、３秒、４秒、…等のようにユーザーが選択可能となっている。検出領域変更領域４２は、誤進入検出領域Ｄの半径Ｒ（図４に示す）を変更するための領域であり、例えば２ｍ、３ｍ、４ｍ、…等のようにユーザーが選択可能となっている。つまり、誤進入検出領域設定部３２ｄは、誤進入検出領域Ｄの大きさをユーザーが任意に変更可能に構成されており、図１に示すように、３次元測域センサ３０を作業領域５の上流側の端部近傍に設置している場合、作業領域５の上流側をカバーすることができるように、誤進入検出領域Ｄの大きさ設定しておけばよい。

図２に示す判定部３２ｅは、３次元測域センサ３０から出力された車両７の位置情報、速度算出部３２ｂで算出された車両７の速度及び移動方向算出部３２ｃで算出された車両７の移動方向に基づいて、車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上あるか否かを判定する部分である。

例えば、車両７が作業領域５から上流側へ所定距離以上離れていて遠い場合には、車両５の移動方向が作業領域５に向いていたとしても、その車両が直ちに作業領域に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両７が作業領域５に近くても、車両７の移動方向が作業領域に向いていない場合には、その車両７が作業領域５に誤進入する可能性は低いので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。また、車両７の移動方向が作業領域５に向いていたとしても、車両７の速度が遅く、作業領域５に到達するのに要する時間が上記退避時間よりも長い場合には、その車両７が作業領域５に誤進入する可能性は低い状況なので、誤進入する可能性が所定未満であると判定する。このように判定される場合には、警報装置１７に対して動作信号を出力しない。

一方、車両７の移動方向が作業領域５に向いていて、その車両７の速度が速く、しかも、その車両７と作業領域５との距離が近い場合には、その車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定する。この判定時には、上記退避時間を用いるようにし、車両７が退避時間内に作業領域５に到達すると予測された時点でその車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定するように構成されている。車両７が作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定した場合には、警報装置１７に対して動作信号を出力する。

次に、判定部３２ｅによる判定アルゴリズムの一例について説明する。図４に示すように、３次元測域センサ３で計測された車両７Ａ～７Ｅが存在していた場合、判定部３２ｅは、まず、各車両７Ａ～７Ｅを起点として、移動方向算出部３２ｃにより算出された移動方向に延びる仮想の延長線Ｋ１～Ｋ７をそれぞれ生成する。車両７Ａの移動方向に延びる仮想線Ｋ１、車両７Ｄの移動方向に延びる仮想線Ｋ４及び車両７Ｅの移動方向に延びる仮想線Ｋ５は、それぞれ誤進入検出領域Ｄに入らないので、現時点では、車両７Ａ、７Ｄ、７Ｅについては、作業領域５に誤進入する可能性が所定未満であると判定する。一方、車両７Ｂの移動方向に延びる仮想線Ｋ２及び車両７Ｃの移動方向に延びる仮想線Ｋ３は、それぞれ誤進入検出領域Ｄに入るので、現時点では、車両７Ｂ、７Ｃについては、作業領域５に誤進入する可能性が所定以上であると判定する。

判定部３２ｅは、３次元測域センサ３０から出力された位置情報を持つ車両７に識別情報を付与するように構成されている。走行している車両７を３次元測域センサ３０で計測すると、図５や図６に示すように複数の点群が計測するごとに移動しているように、判定部３２ｅで判定することができ、これら点群を車両７と推定することができる。この車両７と推定される点群で構成されるデータに対して判定部３２ｅが識別情報を付与する。車両７と推定される点群で構成されるデータが複数存在すれば、それぞれに識別情報を付与する。識別情報とは、一のデータを他のデータと区別するための情報であり、例えば数字、記号、文字、図形等のうち、１つで構成されていてもよいし、複数を組み合わせて構成されていてもよい。

（警報システム１の動作）
次に、上述のように構成された警報システム１の運用時の動作について図８に示すフローチャートに基づいて説明する。警報システム１の運用前の設定時には、図１に示すように警報システム１を設置するとともに、図７に示す設定用ユーザーインターフェース４０上で退避時間及び誤進入検出領域Ｄの大きさを設定する。設定時には、カメラ３１で撮像した画像をユーザーが表示端末１９の画面１９ａで見て確認することができる。

その後、警報システム１の運用時には、図８に示すフローチャートのステップＳＡ１に進み、３次元測域センサ３０による計測処理を当該３次元測域センサ３０のサンプリング周期で実行する。取得された位置情報は３次元測域センサ３０にバッファリングされる。ステップＳＡ２では、３次元測域センサ３０の計測データである各点の座標データが制御装置３２に出力される。このとき、全ての情報を出力してもよいし、必要な情報のみ出力するようにしてもよい。

ステップＳＡ３では、制御装置３２が動体判定を行う。３次元測域センサ３０から出力される座標データに基づいて当該３次元測域センサ３０のサンプリング周期ごとに動体判定を行うことができる。ステップＳＡ３において動体と判定される物は、かなり高い確度で車両７であると推定できるので、車両７と推定される点群で構成されるデータに対して判定部３２ｅが識別情報を付与する。例えば、図４に示すように、車両と推定される点群データが５つ存在していれば、「７Ａ」、「７Ｂ」、「７Ｃ」、「７Ｄ」、「７Ｅ」のように識別情報を付与することができる。

その後、ステップＳＡ４では、前面推定部３２ａが車両７の前面部を推定する。このとき、車両７の前面部の重心、幅方向中央部に最も近い点、車両７の前側の角に最も近い点等を当該車両７の代表点とする。代表点を求めた後、ステップＳＡ５では、速度算出部３２ｂが代表点に基づいて車両７の速度（秒速）を算出し、また、移動方向算出部３２ｂが代表点に基づいて車両７の移動方向を算出する。

ステップＳＡ６では、退避距離を算出する。退避距離は、図７に示す設定用ユーザーインターフェース４０上で設定された退避時間と、速度算出部３２ｂで算出された車両７の速度とに基づいて算出する。算出式は以下の通りである。

退避距離＝退避時間（秒）×車両の速度（秒速）
ステップＳＡ７では、図４に示す移動方向延長線Ｋ１～Ｋ５を生成し、移動方向延長線Ｋ１～Ｋ５が誤進入検出領域Ｄ内に入るか否かを判定する。このとき、車両７Ａ～７Ｅの任意の１台のみを対象にして移動方向延長線が誤進入検出領域Ｄ内に入るか否かを判定する。ステップＳＡ７で移動方向延長線が誤進入検出領域Ｄ内に入ると判定された場合、ステップＳＡ８に進み、当該車両７の座標データと誤進入検出領域Ｄの中心の座標データとの距離（車両７の距離）を算出する。誤進入検出領域Ｄの中心の座標データは事前に設定し、制御装置３２に入力しておけばよい。そして、車両７の距離が車両７のステップＳＡ６で算出した退避距離以下であるか否かを判定する。車両７の距離が車両７のステップＳＡ６で算出した退避距離以下であると判定された場合、当該車両７の作業領域５への誤進入の可能性が所定以上あるということである。ステップＳＡ７、ＳＡ８は、判定部３２ｅによって行われる。ステップＳＡ８でＹＥＳと判定された場合にはステップＳＡ９に進み、警報装置１７に対して動作信号を出力し、警報装置１７は警報を発する。これにより、作業者を作業領域５から退避させることができる。次いで、ステップＳＡ１０に進み、警報を発した車両７の識別情報を記憶する。尚、ステップＳＡ７、ＳＡ８は、入れ替わっていてもよい。

このようにして任意の１台の車両７について作業領域５への誤進入の可能性を判定した後、ステップＳＡ１４において全ての車両７の判定が終了したか否かを判定する。ステップＳＡ１４において識別情報が付与された車両７の全てについて判定が終了していない場合には、ステップＳＡ１５に進んで他の車両７についても同様に作業領域５への誤進入の可能性を判定する。

一方、ステップＳＡ７においてＮＯと判定されて移動方向延長線が誤進入検出領域Ｄ内に入らないと判定された場合にはステップＳＡ１１に進む。また、ステップＳＡ８においてＮＯと判定されて車両７の距離が車両７のステップＳＡ６で算出した退避距離よりも長い場合にもステップＳＡ１１に進む。ステップＳＡ１１では、判定の対象となった車両７が発報済の車両（前回のフローで警報を発生させた車両）であるか否かを判定する。これはステップＳＡ１０で記憶された識別情報に基づいて判定することができ、初回のフローではＮＯとなるので、ステップＳＡ１４に進む。

ステップＳＡ１１でＹＥＳと判定されるとステップＳＡ１２に進む。ステップＳＡ１２では、警報装置１７に対する動作信号の出力を停止し、警報を解除する。その後、ステップＳＡ１３に進み、当該車両７の識別情報を削除してからステップＳＡ１４に進む。このフローを繰り返し行う。

尚、３次元測域センサ３０と制御装置３２とは同期させてもよいし、同期させなくてもよい。例えば、ステップＳＡ１の計測処理及びステップＳＡ２の計測データ出力処理は、３次元測域センサ３０が行うものであることから、制御装置３２による処理とは独立して実行することができる。この場合、制御装置３２は、３次元測域センサ３０から出力される計測データを適当なタイミングで受け取り、ステップＳＡ３以降の処理を行うことができる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、３次元測域センサ３０を使用して車両７の位置、速度及び移動方向を取得することにより、作業領域５へ誤進入する可能性の高い車両７をシンプルな判定処理で高精度に判定して的確な警報を発することができる。

また、道路３上に誤進入検出領域Ｄを仮想的に設定することで、作業領域５の全てに対して誤進入の判定を行う必要が無くなり、作業領域５よりも狭い範囲に対して誤進入の判定を行えばよく、判定時の負荷を軽減することができる。また、車両７の移動方向に延びる延長線Ｋ１～Ｋ５が誤進入検出領域Ｄに入るか否かを判定すればよいので、判定処理をより一層シンプルにすることができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る警報システムは、例えば、車両が走行する道路上の一部に作業領域を区画して各種作業を行う場合に利用することができる。

１ 警報システム
１７ 警報装置
３０ ３次元測域センサ
３２ａ 前面推定部
３２ｂ 速度算出部
３２ｃ 移動方向算出部
３２ｄ 誤進入検出領域設定部
３２ｅ 判定部

Claims (5)

1. 道路上の作業領域への車両の進入を警報する警報システムであって、
   前記道路上の前記作業領域の上流側の端部または前記作業領域よりも上流側に設置され、上流側に向かってレーザー光を照射し、前記道路上を走行する車両から反射した反射光を受光することによって当該車両の位置を計測する計測処理を繰り返し実行し、取得された車両の位置情報を出力する３次元測域センサと、
   前記３次元測域センサから出力された前記車両の時系列の位置情報に基づいて当該車両の速度を算出する速度算出部と、
   前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報に基づいて前記車両の前面部を推定するとともに、前記車両の前面部の重心、前記車両の幅方向中央部に最も近い点及び前記車両の前側の角に最も近い点のうち、１つを前記車両の代表点とする前面推定部と、
   前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報に基づいて当該車両の移動方向を算出する移動方向算出部と、
   前記道路上に、前記作業領域よりも狭い誤進入検出領域を、前記３次元測域センサを中心として仮想的に設定する誤進入検出領域設定部と、
   前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報、前記速度算出部で算出された前記車両の速度及び前記移動方向算出部で算出された前記車両の移動方向に基づいて、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定以上あるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記車両の前記作業領域への誤進入の可能性が所定以上あると判定された場合に、前記作業領域内の作業者に対して警報を発する警報装置とを備え、
   前記移動方向算出部は、前記代表点の移動方向を前記車両の移動方向とするように構成され、
   前記判定部は、前記３次元測域センサで計測された前記車両を起点として、前記移動方向算出部により算出された移動方向に延びる仮想の延長線を設定したとき、当該延長線が前記誤進入検出領域に入らない場合には、前記車両が前記作業領域に誤進入する可能性が所定未満であると判定するように構成されていることを特徴とする警報システム。
2. 請求項１に記載の警報システムにおいて、
   前記誤進入検出領域設定部は、前記誤進入検出領域の大きさを変更可能に構成されていることを特徴とする警報システム。
3. 請求項１または２に記載の警報システムにおいて、
   前記判定部は、前記３次元測域センサから出力された位置情報を持つ前記車両に識別情報を付与するように構成されていることを特徴とする警報システム。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の警報システムにおいて、
   前記３次元測域センサは、当該３次元測域センサのサンプリング周期で前記計測処理を繰り返し実行するように構成されていることを特徴とする警報システム。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の警報システムにおいて、
   前記３次元測域センサから出力された前記車両の位置情報に基づいて前記車両の前面部を推定する車両前面推定部を備え、
   前記速度算出部は、前記車両前面推定部で推定された前記車両の前面部の重心の変化速度を当該車両の速度とするように構成されていることを特徴とする警報システム。

Images