JP2017015409A - 路面検知装置、移動体、路面検知方法、および路面検知プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】路面の傾斜を推定することで、路面の勾配を把握することができる路面検知装置を提供する。【解決手段】移動体１は、被検知物までの検知距離を測定する測距センサ１１と、測距センサ１１の測距結果に基づいて、路面の状態を示す路面情報を生成する路面情報生成部３０ａと、路面の傾斜を推定し、路面情報を補正する路面情報補正部３０ｂと、検知範囲内に障害物があるか否かの障害物判定をする障害物判定部３０ｃと、検知範囲内で障害物判定が無効とされる無効領域を設定する無効領域設定部３０ｄとを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、路面までの距離を測定する測距センサを備えた路面検知装置および移動体、並びに、その路面検知方法および路面検知プログラムに関する。

従来、路面を自律走行する移動体では、センサなどで障害物を検知して、動作を制御していた。このような移動体では、障害物に加えて路面も検知しており、走行可能な領域かどうかを判断していた。例えば、移動体に環境地図生成制御装置を設けることが提案されており、環境地図生成制御装置では、路面状態を判定して、移動可能または移動不可能な領域が登録された環境地図を生成している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−１８２５９１号公報

特許文献１に記載の移動体の環境地図生成制御装置は、測距手段によって平坦路に向けてパルスレーザを照射しており、受光したパルス幅と算出した平坦路の視野幅とを比較し、路面状態を判定して環境地図を生成している。このように、特許文献１では、環境地図を生成することで、平坦路を障害物であるとの誤認を防止している。ところで、パルス幅に基づいて、環境地図を生成する場合には、上り坂や障害物などを混同することが懸念されるため、異なる方法で路面を検知することが求められている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、路面の傾斜を推定することで、路面の勾配を把握することができる路面検知装置、移動体、路面検知方法、および路面検知プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る路面検知装置は、被検知物に対する検知波を送波し、該被検知物からの反射波を受波して、該被検知物までの検知距離を測定する測距センサと、前記測距センサの測距結果に基づいて、前記検知波が送波された検知範囲における路面の状態を示す路面情報を生成する路面情報生成部と、前記路面情報に基づいて、前記路面の傾斜を推定し、該路面情報を補正する路面情報補正部と、前記検知範囲内に障害物があるか否かの障害物判定をする障害物判定部と、前記路面情報に基づいて、前記検知範囲内で前記障害物判定が無効とされる無効領域を設定する無効領域設定部とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る路面検知装置では、前記路面情報は、予め決められた走査方向に沿って並んだ複数の測定点が設定され、前記測距センサは、前記測定点毎に、該測距センサを基準とした検知高度を出力する構成とされ、前記路面情報補正部は、前記走査方向に沿った前記検知高度の推移から、前記路面の傾斜を推定することを特徴とする。

本発明に係る路面検知装置では、前記測距センサは、上面視において、該測距センサが設けられた位置から離間した路面に向かって前記検知波を照射しており、前記走査方向は、上面視において、前記検知波の照射方向と一致している構成としてもよい。

本発明に係る路面検知装置では、前記測距センサは、上面視において、該測距センサが設けられた位置から離間した路面に向かって前記検知波を照射しており、前記走査方向は、上面視において、前記検知波の照射方向と直交している構成としてもよい。

本発明に係る路面検知装置では、前記路面情報は、２つの走査方向に沿ってそれぞれ並んだ複数の測定点が設定され、前記２つの走査方向のうち、一方は、上面視において、前記検知波の照射方向と一致しており、他方は、上面視において、前記検知波の照射方向と直交している構成としてもよい。

本発明に係る路面検知装置では、前記路面情報補正部は、前記走査方向での位置が同じ測定点が複数存在する場合、前記検知高度が最も低い測定点を前記路面情報の補正に用いる構成としてもよい。

本発明に係る路面検知装置では、前記路面情報補正部は、前記測定点毎の検知距離および検知高度に基づいて、傾斜直線を算出し、前記傾斜直線を用いて、該測定点毎に高度を補正する構成としてもよい。

本発明に係る移動体は、本発明に係る路面検知装置を備え、路面を走行することを特徴とする。

本発明に係る路面検知方法は、被検知物に対する検知波を送波し、該被検知物からの反射波を受波して、該被検知物までの検知距離を測定する測距センサを備えた路面検知装置における路面検知方法であって、路面情報生成部に、前記測距センサの測距結果に基づいて、前記検知波が送波された検知範囲における路面の状態を示す路面情報を生成させる路面情報生成ステップと、路面情報補正部に、前記路面情報に基づいて、前記路面の傾斜を推定し、該路面情報を補正させる路面情報補正ステップと、障害物判定部に、前記検知範囲内で障害物があるか否かの障害物判定をさせる障害物判定ステップと、無効領域設定部に、前記路面情報に基づいて、前記検知範囲内で前記障害物判定が無効とされる無効領域を設定させる無効領域設定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る路面検知プログラムは、本発明に係る路面検知方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によると、路面の傾斜を推定することで、検知範囲内での路面の勾配を把握することができる。また、路面情報を補正することで、勾配のある路面を平面のようにみなすことができる。それによって、傾いた路面を障害物であると誤検知したり、路面上の広い範囲を無効領域として障害物を見落としたりすることを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る移動体の概略側面図である。 図１に示す移動体の概略上面図である。 図１に示す移動体の構成図である。 路面上に障害物が存在している状態を示す概略側面図である。 路面が上り坂である状態を示す概略側面図である。 路面が下り坂である状態を示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係る路面検知装置での測定点の配列を示す説明図である。 路面情報の一例を示す説明図である。 図５Ａの補正後の検知範囲を示す説明図である。 図５Ｂの補正後の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る路面検知装置の路面検知方法の処理フローを示すフロー図である。 移動体が傾斜した路面に位置している状態を示す概略正面図である。 図１０に示す移動体の概略上面図である。 本発明の第２実施形態に係る路面検知装置での測定点の配列を示す説明図である。 路面情報の一例を示す説明図である。 路面が上り坂であって、障害物が存在している状態を示す概略側面図である。 路面情報から算出された仮想傾斜直線を示す説明図である。 路面情報から算出された傾斜直線を示す説明図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る路面検知装置および移動体について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略側面図であって、図２は、図１に示す移動体の概略上面図であって、図３は、図１に示す移動体の構成図である。

本発明の第１実施形態に係る移動体１は、路面１００（被検知物）に対する検知波ＫＬを送波し、路面１００からの反射波を受波して、路面１００までの検知距離を測定する測距センサ１１が設けられた路面検知装置１０を備え、路面１００を走行する。具体的に、移動体１は、予め設定された経路に沿って移動する四輪の車両であって、測距センサ１１、駆動部２０、およびＣＰＵ３０を備えた構成とされている。また、移動体１は、各機能要素に対して電力を供給する部分として充電池などを備えていてもよい。充電池は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、鉛電池、燃料電池、空気電池であって、主として、走行機能、距離検出機能、路面判定機能、通信機能を行うための電力を供給する。

駆動部２０は、４つの車輪とモータ等の駆動源とによって構成されている。なお、駆動部２０は、これに限定されず、車輪の数を変更したり、ベルト等を用いたりしてもよく、移動体１を走行させ、適宜走行する速度を調整できる構成とされていればよい。駆動部２０は、走行制御部３０ｅによって、走行する速度や方向が制御される。なお、以下では説明の簡略化のため、移動体１の進行方向Ｘにおける前方（図１および図２では、右方）を前方と省略することがある。また、上面視において、移動体１の進行方向Ｘに対して垂直な方向を幅方向Ｙと呼ぶことがある。

測距センサ１１は、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を用いた光学センサであって、検知波ＫＬであるレーザ光を広範囲に照射し、物体からの反射光（反射波）を受光している。それによって、測距センサ１１は、路面１００および障害物５０（後述する図４参照）の位置や距離などを検知している。なお、測距センサ１１は、レーザ光に限定されず、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを放射して、検知を行ってもよい。

検知波ＫＬは、測距センサ１１から進行方向Ｘの前方に向かって、扇状に広がるように出射されている。つまり、検知波ＫＬが照射された検知範囲ＫＨは、測距センサ１１から離れるに従って、高さ方向Ｚへ広がると伴に、幅方向Ｙへ広がっている。そして、検知波ＫＬのうち、前方下方へ向かう検知波ＫＬが路面１００に照射される。ここで、移動体１は、路面１００を障害物５０であると誤検知しないように、検知範囲ＫＨに無効領域ＭＲが設定されている。無効領域ＭＲ内では、物体の検知結果に拘わらず、障害物５０が存在していると判定されない。図１では、検知範囲ＫＨ内に一点鎖線を示しており、一点鎖線より下方の領域が無効領域ＭＲに相当する。なお、以下では、無効領域ＭＲと区別するため、無効領域ＭＲ以外の検知範囲ＫＨを有効領域と呼ぶことがある。

図２に示すように、検知波ＫＬは、送波された方向に対応して測定点ＳＴが設定されており、測定点ＳＴ毎に、測距センサ１１を基準とした検知距離と検知高度とが出力される。具体的に、検知距離は、進行方向Ｘおよび幅方向Ｙでの測定点ＳＴの位置を示しており、検知高度は、高さ方向Ｚでの測定点ＳＴの位置を示している。図２では、路面１００に対応した４つの測定点ＳＴが示されているが、これに限定されず、測定点ＳＴの数や位置などは、適宜設定すればよい。なお、測定点ＳＴは、物体が存在しない位置についても設定されており、この場合、反射波が受波できずに、検知距離として大きな値が出力されるので、物体が無いと判断される。

ＣＰＵ３０は、路面情報生成部３０ａ、路面情報補正部３０ｂ、障害物判定部３０ｃ、無効領域設定部３０ｄ、および走行制御部３０ｅを予め組み込まれたプログラムとして記憶しており、記憶したプログラムを実行することにより、後述する処理を実行する。なお、ＣＰＵ３０は、移動体１と路面検知装置１０とで共通に用いられている。また、図３では、省略されているが、移動体１には、測距センサ１１の検知結果や、走行速度等の各種設定を記憶させるための記憶装置が設けられていてもよい。

路面情報生成部３０ａは、測距センサ１１の測距結果に基づいて、検知波ＫＬが送波された検知範囲ＫＨにおける路面１００の状態を示す路面情報を生成する。路面情報補正部３０ｂは、路面情報に基づいて、路面１００の傾斜を推定し、路面情報を補正する。障害物判定部３０ｃは、検知範囲ＫＨ内に障害物５０があるか否かの障害物判定をする。無効領域設定部３０ｄは、路面情報に基づいて、検知範囲ＫＨ内で障害物判定が無効とされる無効領域ＭＲを設定する。なお、測距センサ１１の測距結果に関する路面情報については、後述する図６ないし図７を参照して、詳細に説明する。

図１では、平坦な路面１００を検知している状態を示したが、移動体１においては、多様な路面１００に対応できることが求められている。以下では、図１と異なる路面の状態について、図面を参照して説明する。

図４は、路面上に障害物が存在している状態を示す概略側面図である。

図４は、平坦な路面１００上に障害物５０が存在している状態を示している。障害物５０は、検知範囲ＫＨ内（特に、有効領域）に位置しているため、障害物５０が有ると判定される。また、路面１００については、無効領域ＭＲ内に位置しているため、障害物判定が無効とされる。その結果、路面１００を誤検知することなく、障害物５０までの正確な距離を把握することができる。

図５Ａは、路面が上り坂である状態を示す概略側面図である。

図５Ａに示すように、移動体１が平坦な路面１００上に位置しているのに対して、移動体１の前方では、路面１００が上り坂１００ａとなっている。ここで、平坦な路面１００である場合（例えば、図１）と同様にして、無効領域ＭＲが設定されていると、上り坂１００ａが無効領域ＭＲよりも上方（有効領域）に位置しているため、路面１００（上り坂１００ａ）が障害物５０であると誤検知されてしまう。なお、この場合の対処については、後述する図８Ａを参照して、詳細に説明する。

図５Ｂは、路面が下り坂である状態を示す概略側面図である。

図５Ｂに示すように、移動体１が平坦な路面１００上に位置しているのに対して、移動体１の前方では、路面１００が下り坂１００ｂとなっている。また、下り坂１００ｂ上には、障害物５０が存在している。ここで、平坦な路面１００である場合と同様にして、無効領域ＭＲが設定されていると、下り坂１００ｂは、無効領域ＭＲに位置しているため、誤検知されることはない。しかしながら、下り坂１００ｂの上方では、図１と比較すると、広い範囲が無効領域ＭＲとされているため、障害物５０も無効領域ＭＲ内に含まれ、障害物５０の存在が無視されてしまう。なお、この場合の対処については、後述する図８Ｂを参照して、詳細に説明する。

上述したように、路面１００に傾斜が存在していると、障害物５０の検知に不具合が生じることがある。そこで、移動体１では、路面１００の傾斜に基づく補正をして、障害物判定をすることで、このような課題を解決している。次に、移動体１での補正方法について、詳細に説明する。

図６は、本発明の第１実施形態に係る路面検知装置での測定点の配列を示す説明図である。

路面検知装置１０では、測距センサ１１の測距結果に基づいて、検知範囲ＫＨにおける障害物５０の有無を示す検知画像を生成しており、検知範囲ＫＨにおける障害物５０の有無と、障害物５０の位置とを関連付けている。本実施の形態において、検知画像は、移動体１の進行方向Ｘに対し直交する平面に対応しており、矩形状とされている。つまり、検知画像では、それぞれの座標（画素）に対応する測定点ＳＴがマトリクス条に配列されている。図６では、横軸が幅方向Ｙに対応し、縦軸が高さ方向Ｚに対応している。横軸と縦軸とが交差する原点は、移動体１の正面に対応している。原点に対し、横軸の負の方向へ進むに従って、移動体１の左方に位置しており、横軸の正の方向へ進むに従って、移動体１の右方に位置している。また、原点に対し、縦軸の負の方向へ進むに従って、移動体１の下方に位置しており、縦軸の正の方向へ進むに従って、移動体１の上方に位置している。

路面情報生成部３０ａは、図６に示す検知画像に基づいて、測定点ＳＴ毎の検知高度が配列された路面情報を生成する。ここで、路面情報生成部３０ａは、予め決められた走査方向に沿って、検知画像から路面情報を生成するための測定点ＳＴを抽出する。つまり、測定点ＳＴは、路面情報生成部３０ａに抽出された抽出測定点ＳＴａと、それ以外の未抽出測定点ＳＴｂとに分けられる。本実施の形態において、走査方向は、進行方向Ｘと一致しており、縦軸に沿って、原点から下方の測定点ＳＴが抽出測定点ＳＴａとされている。具体的に、抽出測定点ＳＴａは、図２に示すように、上面視において、進行方向Ｘに沿って並んでいる。つまり、移動体１に対し、進行方向Ｘで異なる距離の測定点ＳＴにおける検知高度を比較することで、移動体１の前方における路面１００の傾斜を検知している。

図７は、路面情報の一例を示す説明図である。

図７は、路面情報生成部３０ａに生成された路面情報の一例を示しており、図５Ａのように、移動体１の前方で路面１００が上り坂１００ａとなっている場合に対応している。図７では、横軸は、移動体１からの距離を示しており、縦軸は、移動体１に対する高度を示している。なお、高度については、移動体１を基準として予め設定された位置を原点とすればよく、路面１００と原点とを一致させる必要はない。また、図７に示す一点鎖線は、無効領域ＭＲを示しており、無効領域ＭＲ以下の値については、障害物判定を無効とする。

図７では、４つの抽出測定点ＳＴａが、それぞれの検知距離ＤＬおよび検知高度ＤＨに対応する座標に位置している。図７に示す４つの抽出測定点ＳＴａは、距離が大きくなるに従って、高度が大きくなるように並んでいる。路面情報補正部３０ｂは、抽出測定点ＳＴａの検知距離ＤＬおよび検知高度ＤＨに基づいて、傾斜直線ＳＬを算出する。具体的に、傾斜直線ＳＬは、抽出測定点ＳＴａに基づいて算出された近似直線であって、本実施の形態では、最小二乗法を用いている。なお、図面の見易さを考慮して、抽出測定点ＳＴａを４つとしているが、これに限定されず、抽出測定点ＳＴａの数を増やすことで、傾斜直線ＳＬを精度よく算出することができる。また、傾斜直線ＳＬの算出方法は、最小二乗法に限定されず、他の直線回帰方法を用いてもよい。さらに、検知距離ＤＬまたは検知高度ＤＨが極端に異なった外れ値については、外れ値を除去して傾斜直線ＳＬを算出するようにしてもよい。

路面情報補正部３０ｂは、傾斜直線ＳＬを算出した後、傾斜直線ＳＬを補正直線ＨＬのように平坦にする。補正直線ＨＬは、横軸に対して平行とされている。つまり、抽出測定点ＳＴａは、補正直線ＨＬに応じた高度とされ、補正直線ＨＬに沿った補正測定点ＨＴに補正される。補正された補正測定点ＨＴは、無効領域ＭＲより低い値となっている。上述したように、路面情報補正部３０ｂは、抽出測定点ＳＴａに基づく路面情報を、補正測定点ＨＴに基づく路面情報へ補正する。

図８Ａは、図５Ａの補正後の検知範囲を示す説明図である。

図８Ａは、図５Ａに対し、路面情報補正部３０ｂによって路面情報を補正した状態である。無効領域設定部３０ｄは、補正後の路面情報に基づき、上り坂１００ａの傾斜に沿って無効領域ＭＲを設定している。なお、図８Ａは、図５Ａ全体を回転させた状態であって、路面１００の傾斜や移動体１の位置は変化していない。つまり、移動体１は、自身の向きに拘わらず、見かけ上、前方の上り坂１００ａが平坦になるように補正する。その結果、上り坂１００ａは、無効領域ＭＲ内に収まり、誤検知を防止することができる。

図８Ｂは、図５Ｂの補正後の検知範囲を示す説明図である。

図８Ｂは、図５Ｂに対し、路面情報補正部３０ｂによって路面情報を補正した状態である。無効領域設定部３０ｄは、補正後の路面情報に基づき、下り坂１００ｂの傾斜に沿って無効領域ＭＲを設定している。なお、図８Ｂは、図５Ｂ全体を回転させた状態であって、路面１００の傾斜や移動体１の位置は変化していない。つまり、図８Ａと同様に、移動体１は、自身の向きに拘わらず、見かけ上、前方の下り坂１００ｂが平坦になるように補正する。その結果、下り坂１００ｂに沿って無効領域ＭＲが設定され、障害物５０の見落としを防ぐことができる。

本実施の形態は、移動体１が傾斜のある路面１００に位置している場合でも適用することができる。例えば、図８Ａに示す場合では、移動体１が下り坂に位置しており、前方が平坦な路面であるとみなすことができる。この場合、測距センサ１１が下方に向いており、測距センサ１１の向きに沿って無効領域ＭＲを設定すると、誤検知を生じる虞があるため、路面情報を補正することで、適切な無効領域ＭＲを設定することができる。また、図８Ｂに示す場合では、移動体１が上り坂に位置しており、前方が平坦な路面であるとみなすことができる。この場合でも、同様にして、路面情報を補正する。

次に、路面検知装置１０（移動体１）における路面検知方法の処理フローについて、図面を参照して説明する。

図９は、本発明の第１実施形態に係る路面検知装置の路面検知方法の処理フローを示すフロー図である。

ステップＳ０１では、路面情報生成部３０ａによって、路面情報を生成する。つまり、測距センサ１１が出力した検知距離ＤＬおよび検知高度ＤＨから路面情報を生成する。

ステップＳ０２では、路面情報補正部３０ｂによって、傾斜直線ＳＬを算出する（例えば、図７参照）。

ステップＳ０３では、路面情報補正部３０ｂによって、路面情報を補正する。なお、傾斜直線ＳＬが平坦である場合には、補正しなくてもよい。

ステップＳ０４では、無効領域設定部３０ｄによって、無効領域ＭＲを設定する。無効領域ＭＲは、例えば、補正直線ＨＬと平行に設定すればよい。

ステップＳ０５では、障害物判定部３０ｃによって、障害物判定をした後、処理を終了する。つまり、有効領域に障害物５０（測定点ＳＴ）があるか否かによって、障害物５０の有無を判定する。

移動体１は、上述した処理フローを繰り返しており、例えば、時間の経過や移動した距離に応じて、随時、ステップＳ０１ないしステップＳ０５に示す処理を行う。

本発明に係る路面検知方法は、路面１００に対する検知波ＫＬを送波し、路面１００からの反射波を受波して、路面１００までの検知距離ＤＬを測定する測距センサ１１を備えた路面検知装置１０における路面検知方法であって、路面情報生成部３０ａに、測距センサ１１の測距結果に基づいて、検知波ＫＬが送波された検知範囲ＫＨにおける路面１００の状態を示す路面情報を生成させる路面情報生成ステップと、路面情報補正部３０ｂに、路面情報に基づいて、路面１００の傾斜を推定し、路面情報を補正させる路面情報補正ステップと、障害物判定部３０ｃに、検知範囲ＫＨ内に障害物５０があるか否かの障害物判定をさせる障害物判定ステップと、無効領域設定部３０ｄに、路面情報に基づいて、検知範囲ＫＨ内で障害物判定が無効とされる無効領域ＭＲを設定させる無効領域設定ステップとを含んでいる。

従って、路面１００の傾斜を推定することで、検知範囲ＫＨ内での路面１００の傾斜を把握することができる。また、路面情報を補正することで、傾斜のある路面１００を平面のようにみなすことができる。それによって、傾いた路面１００を障害物５０であると誤検知したり、路面１００上の広い範囲を無効領域ＭＲとして障害物５０を見落としたりすることを防止できる。

路面情報は、予め決められた走査方向に沿って並んだ複数の測定点ＳＴが設定されている。測距センサ１１は、測定点ＳＴ毎に、測距センサ１１を基準とした検知高度ＤＨを出力する構成とされている。路面情報補正ステップは、走査方向に沿った検知高度ＤＨの推移から、路面１００の傾斜を推定する。

測距センサ１１は、上面視（例えば、図２参照）において、測距センサ１１が設けられた位置から離間した路面１００に向かって検知波ＫＬを照射している。走査方向は、上面視において、検知波ＫＬの照射方向（進行方向Ｘ）と一致している。従って、測距センサ１１から離間した位置での、照射方向に沿った路面１００の傾斜を推定することができる。つまり、移動体１の進行方向Ｘに沿った路面１００の傾斜を補正することができる。

路面情報補正部３０ｂは、測定点ＳＴ毎の検知距離ＤＬおよび検知高度ＤＨに基づいて、傾斜直線ＳＬを算出し、傾斜直線ＳＬを用いて、測定点ＳＴ毎に高度を補正する。従って、傾斜直線ＳＬを算出することで、測距の際の小さな誤差を緩和し、広い範囲での路面１００の傾斜を把握することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る路面検知装置および移動体について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に対して、略同様の形状とされているので、外観図や構成図を省略し、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１０は、移動体が傾斜した路面に位置している状態を示す概略正面図である。

図１０は、移動体１を前方から見た状態を示しており、移動体１は、幅方向Ｙに対して傾斜した勾配面１００ｃに位置しており、移動体１の前方の路面は、水平な水平面１００ｄである。第１実施形態は、進行方向Ｘに沿った傾斜を推定していたのに対して、第２実施形態は、幅方向Ｙに沿った傾斜を推定している。図１０に示す状態では、勾配面１００ｃに位置している測距センサ１１が幅方向Ｙで、水平面１００ｄに対して傾斜しているため、水平面１００ｄは、左方と右方とで異なる検知高度ＤＨが出力される。そこで、幅方向Ｙでの補正方法を以下に説明する。

図１１は、図１０に示す移動体の概略上面図であって、図１２は、本発明の第２実施形態に係る路面検知装置での測定点の配列を示す説明図である。

第２実施形態では、図１１のように、幅方向Ｙに平行な補助線ＡＬに沿って、複数の測定点ＳＴが設定され、これらを抽出測定点ＳＴａとしている。つまり、図１２に示す検知画像では、高さ方向Ｚで最も下方の測定点ＳＴが抽出測定点ＳＴａとされている。なお、抽出する測定点ＳＴは、これに限定されず、高さ方向Ｚでの座標を一定として、幅方向Ｙに沿った測定点ＳＴを複数抽出すればよい。

図１３は、路面情報の一例を示す説明図である。

図１３は、路面情報生成部３０ａに生成された路面情報の一例を示しており、移動体１の前方の路面１００が幅方向Ｙに対して傾斜している場合を示している。図１３では、横軸は、移動体１の正面を原点として、幅方向Ｙでの距離を示しており、縦軸は、移動体１に対する高度を示している。つまり、原点に対し、横軸の負の方向へ進むに従って、移動体１の左方に位置しており、横軸の正の方向へ進むに従って、移動体１の右方に位置している。

図１３に示す５つの抽出測定点ＳＴａは、幅方向Ｙで正の方向に向かうに従って、高度が大きくなるように並んでおり、移動体１の右方の抽出測定点ＳＴａは、検知高度ＤＨが無効領域ＭＲより大きい値となっている。

本実施形態では、上述した図７のように、抽出測定点ＳＴａの検知距離ＤＬおよび検知高度ＤＨに基づいて、傾斜直線ＳＬを算出する。そして、路面情報補正部３０ｂは、傾斜直線ＳＬを算出した後、傾斜直線ＳＬを補正直線ＨＬのように平坦にすることで、抽出測定点ＳＴａに基づく路面情報を、補正測定点ＨＴに基づく路面情報へ補正する。これによって、移動体１の幅方向Ｙに沿った路面１００の傾斜を補正することができる。

第２実施形態では、第１実施形態と同様の処理フローを実施すればよく、幅方向Ｙでの傾斜直線ＳＬ（図１３参照）に基づいて補正すればよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る路面検知装置および移動体について説明する。なお、第３実施形態は、第１実施形態および第２実施形態に対して、略同様の形状とされているので、図面を省略し、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第１実施形態および第２実施形態では、進行方向Ｘまたは幅方向Ｙのうち、一方に沿った傾斜を補正していたのに対して、第３実施形態では、進行方向Ｘおよび幅方向Ｙの両方に沿った傾斜を補正している。具体的に、路面情報は、２つの走査方向に沿ってそれぞれ並んだ複数の測定点ＳＴが設定されている。２つの走査方向のうち、一方は、上面視において、検知波ＫＬの照射方向と一致（進行方向Ｘ）しており、他方は、上面視において、検知波ＫＬの照射方向と直交（幅方向Ｙ）している。すなわち、本実施の形態では、進行方向Ｘに沿った傾斜直線ＳＬ（図７参照）と、幅方向Ｙに沿った傾斜直線ＳＬ（図１３参照）とを算出しており、２つの傾斜直線ＳＬを用いて、測定点ＳＴの高度を補正している。従って、２つの走査方向に沿った測定点ＳＴを設定することで、様々な方向に傾いた路面１００に対応することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る路面検知装置および移動体について、図面を参照して説明する。なお、第４実施形態は、第１実施形態ないし第３実施形態に対して、略同様の形状とされているので、外観図や構成図を省略し、第１実施形態ないし第３実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１４は、路面が上り坂であって、障害物が存在している状態を示す概略側面図であって、図１５Ａは、路面情報から算出された仮想傾斜直線を示す説明図である。

図１４では、移動体１の前方が上り坂１００ａであって、上り坂１００ａには、障害物５０が存在している。以下では説明のため、移動体１から障害物５０までの距離を障害物距離ＤＬａと呼ぶことがある。

抽出測定点ＳＴａは、前方が上り坂１００ａであるため、検知距離ＤＬが大きくなるに従って、検知高度ＤＨが大きくなるように並んでいる。ところで、図１４に示すように、検知波ＫＬは、障害物距離ＤＬａにおいて、障害物５０に反射されるため、横軸の座標が障害物距離ＤＬａであって、高度（縦軸の座標）の異なる抽出測定点ＳＴａが複数出力される。障害物距離ＤＬａまでの抽出測定点ＳＴａと、横軸の座標が同じで高度の異なる抽出測定点ＳＴａとを併せて算出された仮想傾斜直線ＫＳＬは、障害物距離ＤＬａまでの傾斜よりも上方へ傾いた直線となる。つまり、全ての抽出測定点ＳＴａを採用すると、障害物５０も含めて傾斜が算出されるため、実際の路面１００とは異なる傾斜であると推定されてしまう。そこで、第４実施形態は、検知範囲ＫＨ内に障害物５０が存在する場合などに、測定点ＳＴを選別して、傾斜直線ＳＬの算出方法を異ならせている。

図１５Ｂは、路面情報から算出された傾斜直線を示す説明図である。

路面情報補正部３０ｂは、走査方向での位置が同じ測定点ＳＴが複数存在する場合、検知高度ＤＨが最も低い測定点ＳＴを路面情報の補正に用いる。具体的には、障害物距離ＤＬａに位置する抽出測定点ＳＴａのうち、検知高度ＤＨが最も低い抽出測定点ＳＴａを採用測定点ＳＴａ１とし、残りを非採用測定点ＳＴａ２とする。その結果、障害物距離ＤＬａまでの抽出測定点ＳＴａと、採用測定点ＳＴａ１とに基づいて、傾斜直線ＳＬが算出される。つまり、傾斜直線ＳＬを算出する際には、採用測定点ＳＴａ１が用いられ、非採用測定点ＳＴａ２が無視される。従って、検知範囲ＫＨ内に障害物５０が存在する場合などで、路面１００の高度とのズレが生じるため、適切な測定点ＳＴだけを採用することで、正確に路面１００の傾斜を推定することができる。

本実施の形態では、進行方向Ｘに沿った傾斜について説明したが、これに限定されず、幅方向Ｙでの傾斜を算出する際にも、測定点ＳＴを選別してもよい。つまり、幅方向Ｙでの位置が同じで、検知高度ＤＨが異なる抽出測定点ＳＴａが複数存在する場合も同様に、検知高度ＤＨが最も低い抽出測定点ＳＴａを採用測定点ＳＴａ１とすればよい。

なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 移動体
１０ 路面検知装置
１１ 測距センサ
２０ 駆動部
３０ ＣＰＵ
３０ａ 路面情報生成部
３０ｂ 路面情報補正部
３０ｃ 障害物判定部
３０ｄ 無効領域設定部
３０ｅ 走行制御部
５０ 障害物
１００ 路面
ＫＨ 検知範囲
Ｘ 進行方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 高さ方向

Claims (10)

1. 被検知物に対する検知波を送波し、該被検知物からの反射波を受波して、該被検知物までの検知距離を測定する測距センサと、
   前記測距センサの測距結果に基づいて、前記検知波が送波された検知範囲における路面の状態を示す路面情報を生成する路面情報生成部と、
   前記路面情報に基づいて、前記路面の傾斜を推定し、該路面情報を補正する路面情報補正部と、
   前記検知範囲内に障害物があるか否かの障害物判定をする障害物判定部と、
   前記路面情報に基づいて、前記検知範囲内で前記障害物判定が無効とされる無効領域を設定する無効領域設定部とを備えていること
   を特徴とする路面検知装置。
2. 請求項１に記載の路面検知装置であって、
   前記路面情報は、予め決められた走査方向に沿って並んだ複数の測定点が設定され、
   前記測距センサは、前記測定点毎に、該測距センサを基準とした検知高度を出力する構成とされ、
   前記路面情報補正部は、前記走査方向に沿った前記検知高度の推移から、前記路面の傾斜を推定すること
   を特徴とする路面検知装置。
3. 請求項２に記載の路面検知装置であって、
   前記測距センサは、上面視において、該測距センサが設けられた位置から離間した路面に向かって前記検知波を照射しており、
   前記走査方向は、上面視において、前記検知波の照射方向と一致していること
   を特徴とする路面検知装置。
4. 請求項２に記載の路面検知装置であって、
   前記測距センサは、上面視において、該測距センサが設けられた位置から離間した路面に向かって前記検知波を照射しており、
   前記走査方向は、上面視において、前記検知波の照射方向と直交していること
   を特徴とする路面検知装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の路面検知装置であって、
   前記路面情報は、２つの走査方向に沿ってそれぞれ並んだ複数の測定点が設定され、
   前記２つの走査方向のうち、一方は、上面視において、前記検知波の照射方向と一致しており、他方は、上面視において、前記検知波の照射方向と直交していること
   を特徴とする路面検知装置。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１つに記載の路面検知装置であって、
   前記路面情報補正部は、前記走査方向での位置が同じ測定点が複数存在する場合、前記検知高度が最も低い測定点を前記路面情報の補正に用いること
   を特徴とする路面検知装置。
7. 請求項２から請求項６までのいずれか１つに記載の路面検知装置であって、
   前記路面情報補正部は、前記測定点毎の検知距離および検知高度に基づいて、傾斜直線を算出し、前記傾斜直線を用いて、該測定点毎に高度を補正すること
   を特徴とする路面検知装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の路面検知装置を備え、路面を走行する移動体。
9. 被検知物に対する検知波を送波し、該被検知物からの反射波を受波して、該被検知物までの検知距離を測定する測距センサを備えた路面検知装置における路面検知方法であって、
   路面情報生成部に、前記測距センサの測距結果に基づいて、前記検知波が送波された検知範囲における路面の状態を示す路面情報を生成させる路面情報生成ステップと、
   路面情報補正部に、前記路面情報に基づいて、前記路面の傾斜を推定し、該路面情報を補正させる路面情報補正ステップと、
   障害物判定部に、前記検知範囲内に障害物があるか否かの障害物判定をさせる障害物判定ステップと、
   無効領域設定部に、前記路面情報に基づいて、前記検知範囲内で前記障害物判定が無効とされる無効領域を設定させる無効領域設定ステップとを含むこと
   を特徴とする路面検知方法。
10. 請求項９に記載の各ステップをコンピュータに実行させるための路面検知プログラム。

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