激光雷達裝置和物體檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光雷達裝置和物體檢測方法，特別涉及使物體的檢測精度提高的激光雷達裝置和物體檢測方法。
【背景技術】
[0002]以往，提出了用于在激光雷達裝置中提高檢測精度的技術，在該激光雷達裝置中，向規(guī)定的監(jiān)測區(qū)域投射作為脈沖狀激光的測量光，并通過多個受光元件同時接收來自多個方向的反射光。
[0003]例如，提出了如下的技術:使在垂直方向具有較大擴散性的激光改變在水平方向上的角度并向監(jiān)測區(qū)域照射，根據(jù)檢測到反射光的各掃描角度的范圍，求出檢測物的大小，甄別出車輛用反光反射器的尺寸范圍的檢測物，由此識別出前方車輛以外的廣告牌等，并準確地求出到前方車輛的距離(例如，參照專利文獻I)。
[0004]專利文獻1:日本特開平6-148329號公報

【發(fā)明內容】

[0005]但是，在專利文獻I中，根據(jù)基于水平方向的角度與距離而計算出的反射器的大小來判定是否為前方車輛。因此，例如，當嵌入道路的道釘?shù)拇笮≡谒椒较蛏吓c車輛為相同程度的情況下，存在將道釘錯誤判定為車輛的問題。
[0006]在本發(fā)明中，在向監(jiān)測區(qū)域投射激光、并接收反射的光來檢測監(jiān)測區(qū)域內的障礙物的情況下，通過抑制將設置在坡道或道路上的道釘?shù)炔豢赡芘鲎脖拒囕v的物體錯誤檢測為可能碰撞的物體的情況，來提高檢測精度。
[0007]本發(fā)明的激光雷達裝置包含:投光部，其向規(guī)定的監(jiān)測區(qū)域投射激光；垂直方向受光部，其在垂直方向上交替地配設有規(guī)定數(shù)量的非感測帶與感測帶，以在垂直方向上具有多個分辨率的方式進行受光；峰值檢測部，其檢測由所述感測帶接收到的每個反射光的接收電平的峰值；以及物體檢測部，其使用所述峰值，按照每個所述感測帶計算到物體的距離，在按照每個所述感測帶計算出的距離被視為連續(xù)規(guī)定數(shù)以上相同的情況下，所述物體檢測部識別為檢測到具有規(guī)定高度的所述物體。
[0008]通過這樣的結構，能夠根據(jù)物體的距離信息來檢測有無作為障礙物候選的物體，并且，能夠在檢測物體且具有多個分辨率的垂直方向上，對距離進行檢測。因此，在檢測到作為障礙物的候選的物體時，可以確定作為被檢測的障礙物候選的物體是否為坡道、道釘或在高度方向具有長度的人體等物體中的某一個。
[0009]也可以是，所述非感測帶和所述感測帶在水平方向上被配置在相同位置或不同位置。
[0010]通過這樣的結構，所述非感測帶和所述感測帶只要為在垂直方向上交替配設的結構，則在水平方向上可以為相同位置或不同位置，而在垂直方向上必須交替配設，由此即使在路面上檢測出包含反射器的道釘這樣的不可能碰撞的物體，也能夠不輸出檢測到的物體的水平方向與距離的信息，能夠抑制錯誤檢測。
[0011]也可以是，所述非感測帶由所述感測帶構成，使所述感測帶不發(fā)揮功能，從而作為所述非感測帶而發(fā)揮功能。
[0012]通過這樣的結構，即使由所述感測帶構成，例如，通過利用軟件等在垂直方向上與感測帶交替地設定出不作為感測帶發(fā)揮功能的部位，能夠在垂直方向上交替構成非感測帶與感測帶，由此，即使在路面上檢測出包含反射器的道釘這樣的不可能碰撞的物體，也能夠不輸出檢測到的物體的水平方向與距離的信息，能夠抑制錯誤檢測。
[0013]本技術的物體檢測方法包含如下步驟:向規(guī)定的監(jiān)測區(qū)域投射激光；通過在垂直方向上交替配設有規(guī)定數(shù)量的非感測帶與感測帶的垂直方向受光部，以在垂直方向上具有多個分辨率的方式進行受光；檢測由所述感測帶接收到的每個反射光的接收電平的峰值；以及使用所述峰值，按照每個所述感測帶計算到物體的距離，在按照每個所述感測帶計算出的距離被視為連續(xù)規(guī)定數(shù)以上相同的情況下，識別為檢測到具有規(guī)定高度的所述物體。
[0014]該投射的步驟例如是通過驅動電路、發(fā)光元件和投射光學系統(tǒng)等執(zhí)行的。該受光的步驟例如是通過受光光學系統(tǒng)、受光元件等執(zhí)行的。檢測其峰值的步驟和檢測物體的步驟例如是通過微型計算機、各種處理器等運算裝置執(zhí)行的。
[0015]在本發(fā)明中，向規(guī)定的監(jiān)測區(qū)域投射激光，通過在垂直方向交替配設有規(guī)定數(shù)量的非感測帶與感測帶的垂直方向受光部，當以在垂直方向具有多個分辨率的方式進行受光時，檢測由所述感測帶接收到的每個反射光的接收電平的峰值；使用所述峰值，針對每個所述感測帶計算到物體的距離，在針對每個所述感測帶計算出的距離被視為連續(xù)規(guī)定數(shù)以上相同的情況下，識別為檢測到具有規(guī)定高度的所述物體。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制將不可能碰撞的物體的距離信息輸出這樣的錯誤檢測，能夠提尚物體的檢測精度。
【附圖說明】
[0017]圖1是示出應用了本發(fā)明的激光雷達裝置的一個實施方式的框圖。
[0018]圖2是激光雷達裝置的主視圖。
[0019]圖3是說明激光雷達裝置的測量原理的圖。
[0020]圖4是示出投光部的結構例的框圖。
[0021]圖5是示出受光部的結構例的框圖。
[0022]圖6是示出測量部的結構例的框圖。
[0023]圖7是示出復用器的功能的結構例的示意圖。
[0024]圖8是示出運算部的功能的結構例的框圖。
[0025]圖9是用于說明物體檢測處理的流程圖。
[0026]圖10是用于說明物體檢測處理的時序圖。
[0027]圖11是用于說明受光值的累計處理的圖。
[0028]圖12是示出在各測量期間分配的受光元件的組合的例子的圖。
[0029]圖13是用于說明水平方向的車輛的檢測方法的例子的圖。
[0030]圖14是用于說明車輛的錯誤檢測的例子的圖。
[0031]圖15是用于說明垂直方向的檢測的例子的圖。
[0032]圖16是用于說明垂直方向的檢測的例子的圖。
[0033]圖17是用于說明抑制垂直方向的錯誤檢測的例子的圖。
[0034]圖18是用于說明抑制垂直方向的錯誤檢測的例子的圖。
[0035]圖19是示出投光部和受光部的變形例的圖。
[0036]圖20是示出投光部和受光部的變形例的圖。
[0037]圖21是用于說明不在受光部中設置非感測帶的情況下的檢測方法的例子的圖。
[0038]圖22是用于說明不在受光部中設置非感測帶的情況下的檢測方法的例子的圖。
[0039]圖23是示出計算機的結構例的框圖。
[0040]標號說明
[0041]11:激光雷達裝置；12:車輛控制裝置；21:控制部；22:投光部；23:受光部；24:測量部；25:運算部；51:水平方向受光部；52:垂直方向受光部；101:驅動電路；102:發(fā)光元件；202-1至202-16:受光元件；251:選擇部；254:采樣部；261_1至261-4:復用器；264-1至264-4:A/D轉換器；301:累計部；302:檢測部；303:通知部；311:峰值檢測部；312:物體檢測部401:測量部；411:選擇部；421:復用器。
【具體實施方式】
[0042]下面，對用于實施本發(fā)明的方式(下面，稱為實施方式)進行說明。另外，按照下面的順序進行說明。
[0043]1.實施方式
[0044]2.變形例
[0045]< 1.實施方式>
[0046][激光雷達裝置11的結構例]
[0047]圖1示出作為應用了本發(fā)明的激光雷達裝置的一個實施方式的激光雷達裝置11的結構例。
[0048]激光雷達裝置11例如設置在車輛的擋風玻璃的內側上部，進行位于該車輛的行進方向的物體的檢測。另外，下面，將能夠通過激光雷達裝置11進行物體檢測的區(qū)域稱為監(jiān)測區(qū)域。并且，下面，在設置有激光雷達裝置11的車輛需要與其它車輛區(qū)分開的情況下，稱為本車輛。此外，下面，將與本車輛的左右方向(車寬方向)平行的方向稱為水平方向。
[0049]激光雷達裝置11構成為包含控制部21、投光部22、受光部23、測量部24以及運算部25。
[0050]控制部21根據(jù)來自車輛控制裝置12的指令和信息等，進行激光雷達裝置11的各部分的控制。
[0051]投光部22向監(jiān)測區(qū)域投射測量光，該測量光是用于物體檢測的脈沖狀的激光(激光脈沖)。
[0052]受光部23接收測量光的反射光，并檢測來自水平方向和垂直方向的各不相同方向的反射光的強度(明亮度)。并且，受光部23輸出作為與各方向的反射光的強度對應的電信號的多個受光信號。
[0053]更具體而言，投光部22和受光部23例如為如圖2所示的結構。另外，圖2是以投光部22和受光部23為正面的激光雷達裝置11的主視圖，在圖中的右部設置有投光部22，在左部設置有受光部23。
[0054]受光部23設置有水平方向受光部51和垂直方向受光部52。水平方向受光部51檢測由投光部22投射的測量光的反射光中的、由存在于監(jiān)測區(qū)域內的物體反射且來自水平方向的各不相同方向的反射光的強度，并作為受光信號輸出。更具體而言，如圖3的右部所示，在俯視觀察時，水平方向受光部51檢測在由XY軸定義的二維的每個檢測區(qū)域中從物體反射的反射光的強度。
[0055]垂直方向受光部52檢測由投光部22投射的測量光的反射光中的、由存在于監(jiān)測區(qū)域內的物體反射且來自垂直方向的各不相同的3個方向的反射光的強度，并作為受光信號輸出。更具體而言，如圖3的左上部所示，垂直方向受光部52設置有非感測帶52b-l、52b-2和配置有受光元件的感測帶52a-l至52a_3。并且，如圖3的左上部所示，感測帶52a-l至52a-3隔著非感測帶52b_l、52b_2沿垂直方向交替配置。由此，針對由YZ軸所示的二維的垂直方向，感測帶52a-l至52a-3檢測在3種高度處被物體反射的反射光的強度。
[0056]另外，以后，關于感測帶52a_l至52a_3以及非感測帶52b_l、52b_2，在不需要特別區(qū)分的情況下，僅稱為感測帶52a和非感測帶52b，并且以相同的方式稱呼其它結構。
[0057]通過這樣配設非感測帶52b-l、52b_2以及感測帶52a_l至52a_3，例如，如圖3的左上部所示，激光雷達裝置11接收來自具有規(guī)定以上的高度的物體62的反射光LI至L3，判定為根據(jù)各反射光計算出的到物體62的各距離大致相等。因此，能夠識別出存在具有可能與本車輛碰撞的高度的物體62。
[0058]另一方面，如圖3的左下部所示，在不存在物體62的情況下，針對來自坡61的反射光LI至L3，由于檢測為不同的距離，因此，能夠識別出為坡61，能夠識別為不可能與本車輛碰撞。
[0059]并且，由于由投光部22投射的激光沿水平方向和垂直方向擴散，因此，越靠垂直上方，則所投射的激光則擴散投射到越遠且越寬的范圍，同樣，越靠垂直上方，則檢測區(qū)域為越遠且水平方向上越寬的范圍。
[0060]返回圖1的說明，測量部24根據(jù)從受光部23提供的受光信號進行受光值的測量，并將測量結果提供給運算部25。
[0061]運算部25根據(jù)從測量部24提供的受光值的測量結果，進行監(jiān)測區(qū)域內的物體的檢測，并將檢測結果提供給控制部21和車輛控制裝置12。
[0062]車輛控制裝置12例如由EQJ(Electronic Control Unit:電子控制單元)等構成，根據(jù)監(jiān)測區(qū)域內的物體的檢測結果，進行自動制動控制或對駕駛員發(fā)出警報等。
[0063][投光部22的結構例]
[0064]圖4示出激光雷達裝置11的投光部22