车载雷达系统
阅读说明：本技术 车载雷达系统 (Vehicle-mounted radar system ) 是由 黑田昌芳 坂田昂亮 于 2019-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能够与状况相应地改善物体检测性能的车载雷达系统。车载雷达系统包括对车辆(1)周围照射激光并接收车辆(1)周围的物体所反射的光的激光雷达(2A～2D)；和控制激光雷达(2A～2D)并基于激光雷达(2A～2D)的受光结果来识别物体的控制装置(3)。控制装置(3)基于物体的识别结果,判断激光雷达(2A～2D)中的任一个激光雷达的激光是否被物体遮挡而产生了未检测区域。在例如激光雷达(2B)的激光被其他车辆(10)遮挡而产生了未检测区域(11)的情况下,扩大与激光雷达(2B)相邻的激光雷达(2A)的检测范围,使得能够检测未检测区域(11)的至少一部分。(The invention provides a vehicle-mounted radar system capable of improving object detection performance according to conditions. The vehicle-mounted radar system includes laser radars (2A to 2D) that irradiate a laser around the vehicle (1) and receive light reflected by an object around the vehicle (1); and a control device (3) that controls the laser radars (2A-2D) and recognizes the object based on the light reception results of the laser radars (2A-2D). The control device (3) determines whether or not the laser light of any of the laser radars (2A-2D) is blocked by an object and an undetected region is generated based on the recognition result of the object. For example, when a laser beam of a laser radar (2B) is blocked by another vehicle (10) and an undetected area (11) is generated, the detection range of a laser radar (2A) adjacent to the laser radar (2B) is enlarged so that at least a part of the undetected area (11) can be detected.)
技术领域
本发明涉及具有多个激光雷达和控制装置的车载雷达系统。
背景技术
专利文献1公开了具有多个激光雷达(LIDAR：Light Detection and Ranging)和控制装置的车载雷达系统。多个激光雷达对车辆周围照射激光，接受在车辆周围的物体所反射的光。控制装置根据多个激光雷达的受光结果来获取与物体的距离和角度中的至少一者。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/060977号
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中，多个激光雷达各自的检测范围和检测时机是固定的。但是，如果与状况相应地变更激光雷达的检测范围或检测时机，则能够改善物体检测性能。具体说明，例如存在一个激光雷达的激光被物体遮挡而产生未检测区域的可能性。在这样的情况下，如果扩大与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围，则能够检测未检测区域的至少一部分。
本发明的目的在于提供一种能够与状况相应地改善物体检测性能的车载雷达系统。
用于解决课题的技术方案
为了达成上述目的，代表性的本发明是一种车载雷达系统，其包括：多个激光雷达，其对车辆周围照射激光并接收所述车辆周围的物体所反射的光；和控制装置，其控制所述多个激光雷达，并基于所述多个激光雷达的受光结果来识别所述物体，所述控制装置，基于所述物体的识别结果，判断所述多个激光雷达中的任一个激光雷达的激光是否被所述物体遮挡而产生了未检测区域，在所述多个激光雷达中的一个激光雷达的激光被所述物体遮挡而产生了未检测区域的情况下，扩大与所述一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围，使得能够检测所述未检测区域的至少一部分。
发明效果
根据本发明，能够与状况相应地改善物体检测性能。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的车载雷达系统的结构的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式的激光雷达的配置和检测范围的车辆的俯视图。
图3是表示本发明的第一实施方式的控制装置的处理内容的流程图。
图4是表示本发明的第一实施方式的未检测区域的具体例的车辆的俯视图。
图5是表示本发明的第一实施方式的激光雷达的检测范围的扩大的具体例的车辆的俯视图。
图6是表示本发明的第二实施方式的控制装置的处理内容的流程图。
图7是表示本发明的第二实施方式的激光雷达的检测范围的扩大的具体例的车辆的俯视图。
图8是表示本发明的第三实施方式的车载雷达系统的结构的框图。
图9是表示本发明的第三实施方式的控制装置的处理内容的流程图。
图10是用于说明本发明的第三实施方式的第一扫描模式的车辆的俯视图。
图11是用于说明本发明的第三实施方式的第二扫描模式的车辆的俯视图。
图12是表示本发明的第一变形例的激光雷达的配置和检测范围的车辆的俯视图。
图13是表示本发明的第二变形例的激光雷达的配置和检测范围的车辆的俯视图。
图14是表示本发明的第三变形例的激光雷达的配置和检测范围的车辆的侧面图。
具体实施方式
对于本发明的第一实施方式，参考附图进行说明。
图1是表示本实施方式的车载雷达系统的结构的框图。图2是表示本实施方式中的激光雷达的配置和检测范围的车辆的俯视图。其中，图2中的扇形示出激光的照射方向作为各激光雷达的检测范围，比实际更短地示出了激光的照射距离(其他图中的扇形也同样)。
本实施方式的车载雷达系统搭载在车辆1中，例如具有4个激光雷达2A、2B、2C、2D和控制装置3。激光雷达2A、2B、2C、2D例如如图2所示，分别配置在车辆1的前左角部、前右角部、后右角部、和后左角部，对车辆1的全部周围(全方位)进行检测。
各激光雷达例如具有照射激光的照射单元和使该照射单元旋转的旋转机构，通过控制照射单元的旋转角和是否照射激光，来调节激光的照射方向(本实施方式中是激光的水平角)而对车辆1周围进行扫描。本说明书中，激光的水平角定义为以车辆1的前方向为0°顺时针地增加。各激光雷达接收车辆1周围的物体所反射的光，将其受光结果(具体而言，是以激光雷达的位置为基准的反射点的方向和距离)发送至控制装置3。
控制装置3由计算机等构成，作为功能结构，具有雷达控制信息存储部4、雷达控制部5、数据处理部6、数据存储部7和物体识别处理部8。
控制装置3的雷达控制信息存储部4预先存储了激光雷达2A、2B、2C、2D的检测范围(本实施方式中是激光的水平角的调节范围)的初始设定值，作为激光雷达2A、2B、2C、2D的控制信息。例如如图2所示，激光雷达2A的检测范围的初始设定值是255°～15°，激光雷达2B的检测范围的初始设定值是345°～105°，激光雷达2C的检测范围的初始设定值是75°～195°，激光雷达2D的检测范围的初始设定值是165°～285°。控制装置3的雷达控制部5通常基于雷达控制信息存储部4中存储的激光雷达2A、2B、2C、2D的检测范围的初始设定值来控制激光雷达2A、2B、2C、2D。
控制装置3的数据处理部6基于来自激光雷达2A、2B、2C、2D的数据(具体而言，是以激光雷达2A、2B、2C、2D中的任一者的位置为基准的多个反射点的方向和距离)，运算以车辆1的中心位置为基准的三维坐标系中的多个反射点的位置。由此，生成由多个反射点的位置信息构成的点群数据，并存储在数据存储部7中。
控制装置3的物体识别处理部8基于数据存储部7中存储的点群数据，识别车辆1周围的物体。详细说明，物体识别处理部8提取出多个反射点聚集的区域和直线的部分等这样表现物体的特征的部分，同时考虑该部分的大小地，识别物体是什么。物体识别处理部8将物体的识别结果发送至其他控制装置(具体而言，例如执行将摄像机的图像与物体的识别结果融合的处理的控制装置等)。
此处，作为本实施方式的主要特征，控制装置3的物体识别处理部8基于上述物体的识别结果，判断激光雷达2A、2B、2C、2D中的任一者的激光是否被物体遮挡而产生了未检测区域。控制装置3的雷达控制部5在激光雷达2A、2B、2C、2D中的一个激光雷达的激光被物体遮挡而产生了未检测区域的情况下，为了能够检测该未检测区域的至少一部分，而扩大与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围。
接着，对于本实施方式的控制装置3的处理内容进行说明。图3是表示本实施方式中的控制装置的处理内容的流程图。
首先，在步骤S101和S102中，控制装置3的雷达控制部5读取雷达控制信息存储部4中存储的激光雷达2A～2D的检测范围的初始设定值，基于它们驱动雷达2A～2D。然后，前进至步骤S103和S104，控制装置3的数据处理部6接收来自激光雷达2A～2D的数据，基于它们生成点群数据并存储在数据存储部7中。在激光雷达2A～2D进行的整体扫描的1个周期完成前，步骤S105的判断都为否，反复步骤S102～S104的处理。如果激光雷达2A～2D进行的整体扫描的1个周期完成，则步骤S105的判断为是，转移至步骤S106。
在步骤S106中，控制装置3的物体识别处理部8基于数据存储部7中存储的点群数据，识别车辆1周围的物体。然后，前进至步骤S107，控制装置3的物体识别处理部8基于物体的识别结果，判断激光雷达2A、2B、2C、2D中的任一者的激光是否被物体遮挡而产生了未检测区域。例如没有产生未检测区域的情况下，步骤S107的判断为否，转移至上述步骤S101。另一方面，例如如图4所示激光雷达2B的激光被其他车辆10(物体)遮挡而产生了未检测区域11的情况下，步骤S107的判断为是，转移至步骤S108。
在步骤S108中，控制装置3的雷达控制部5与一个激光雷达的激光被物体遮挡而产生的未检测区域的位置相应地，选择与一个激光雷达相邻的其他激光雷达，并且为了能够检测未检测区域的至少一部分，而扩大选择的激光雷达的检测范围。具体说明，例如如图5所示，如果激光雷达2B的激光被其他车辆10遮挡而产生的未检测区域11偏向激光雷达2A地产生，则选择激光雷达2A，并且为了能够检测未检测区域11的至少一部分，而使激光雷达2A的检测范围扩大至255°～30°的范围。另外，检测范围的扩大量，可以基于物体或未检测区域的位置运算，也可以是预先设定的值。
然后，控制装置3的雷达控制部5将激光雷达的检测范围的变更设定值存储在雷达控制信息存储部4中。之后，前进至步骤S102，雷达控制部5基于雷达控制信息存储部4中存储的激光雷达2A～2D的检测范围的变更设定值或初始设定值，驱动雷达2A～2D。
如上所述，本实施方式中，在一个激光雷达的激光被物体遮挡而产生了未检测区域的情况下，通过扩大与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围，而能够检测未检测区域的至少一部分。具体而言，例如如图5所示，通过扩大激光雷达2A的检测范围，而能够检测未检测区域11中存在的物体12。从而，能够改善物体检测性能。另外，不产生未检测区域的情况下，不扩大激光雷达的检测范围，所以能够减轻控制装置3的处理负荷。
对于本发明的第二实施方式，使用图6和图7进行说明。另外，本实施方式中，对于与第一实施方式同等的部分附加同一附图标记，适当省略说明。
图6是表示本实施方式中的控制装置的处理内容的流程图。步骤S101～S107与第一实施方式相同，所以适当省略其说明。
在激光雷达2A～2D进行的整体扫描的1个周期完成前，步骤S105的判断都为否，反复步骤S102～S104的处理。如果激光雷达2A～2D进行的整体扫描的1个周期完成，则步骤S105的判断为是，转移至步骤S109。
在步骤S109中，控制装置3的数据处理部6基于来自激光雷达2A～2D的数据，判断激光雷达2A～2D中的任一者中是否发生了故障。详细说明，来自全部激光雷达2A～2D的数据都能够接收且是有效的值的情况下，数据处理部6判断为全部激光雷达2A～2D中都没有发生故障。由此，步骤S109的判断为是，转移至步骤S106。
另一方面，例如来自激光雷达2A～2D中的一个激光雷达的数据不能接收或者不是有效的值的情况下，控制装置3的数据处理部6判断为一个激光雷达中发生了故障(具体而言是故障或脏污附着等)。由此，步骤S109的判断为是，转移至步骤S110。在步骤S110中，控制装置3的雷达控制部5为了补偿发生了故障的激光雷达的检测范围，而扩大与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围。
具体说明，例如激光雷达2A中发生了故障的情况下，使激光雷达2B的检测范围扩大至295°～105°的范围，使激光雷达2D的检测范围扩大至165°～335°的范围。例如激光雷达2B中发生了故障的情况下，如图7所示，使激光雷达2A的检测范围扩大至255°～65°的范围，使激光雷达2C的检测范围扩大至25°～195°的范围。例如激光雷达2C中发生了故障的情况下，使激光雷达2B的检测范围扩大至345°～155°的范围，使激光雷达2D的检测范围扩大至115°～285°的范围。例如激光雷达2D中发生了故障的情况下，使激光雷达2C的检测范围扩大至75°～245°的范围，使激光雷达2A的检测范围扩大至205°～15°的范围。
然后，控制装置3的雷达控制部5将激光雷达的检测范围的变更设定值存储在雷达控制信息存储部4中。之后，前进至步骤S102，雷达控制部5基于雷达控制信息存储部4中存储的激光雷达2A～2D的检测范围的变更设定值或初始设定值，驱动雷达2A～2D。
另外，控制装置3的数据处理部6可以将来自发生了故障的激光雷达的数据设为无效，也可以作为与来自其他激光雷达的数据相比准确性更低的数据进行处理。
如上所述的本实施方式中，也能够得到与第一实施方式同样的效果。另外，本实施方式中，在一个激光雷达中发生了故障的情况下，通过扩大与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围，而能够补偿一个激光雷达的检测范围。从而，能够改善物体检测性能。另外，不产生未检测区域和故障的情况下，不扩大激光雷达的检测范围，所以能够减轻控制装置3的处理负荷。
对于本发明的第三实施方式，使用图8～图11进行说明。另外，本实施方式中，对于与第一实施方式同等的部分附加同一附图标记，适当省略说明。
图8是表示本实施方式中的车载雷达系统的结构的框图。
本实施方式的车载雷达系统搭载在车辆1中，例如具有4个激光雷达2A、2B、2C、2D、控制装置3A和本车速度检测器9。
本车速度检测器9检测车辆1的速度(本车速度)，将其检测结果输出至控制装置3A。控制装置3A的雷达控制部5与用本车速度检测器9检测出的车辆1的速度相应地变更激光雷达2A～2D的扫描模式。
接着，对于本实施方式的控制装置3A的处理内容进行说明。图9是表示本实施方式中的控制装置的处理内容的流程图。
在步骤S111和S112中，控制装置3A的雷达控制部5输入用本车速度检测器9检测出的车辆1的速度，判断该速度是否不足预先设定的规定速度。车辆1的速度不足规定速度的情况下，步骤S112的判断为是，前进至步骤S113，雷达控制部5设定第一扫描模式，并且将该设定信息存储在雷达控制信息存储部4中。另一方面，车辆1的速度在规定速度以上的情况下，步骤S112的判断为否，前进至步骤S114，控制装置3A的雷达控制部5设定第二扫描模式，并且将该设定信息存储在雷达控制信息存储部4中。
然后，在激光雷达2A～2D进行的整体扫描的1个周期完成前，步骤S105的判断都为否，反复步骤S102～S104的处理。具体而言，控制装置3A的雷达控制部5以雷达控制信息存储部4中存储的第一扫描模式或第二扫描模型，驱动激光雷达2A～2D。控制装置3的数据处理部6接收来自激光雷达2A～2D的数据，基于它生成点群数据并存储在数据存储部7中。
如果激光雷达2A～2D进行的整体扫描的1个周期完成，则步骤S105的判断为是，转移至步骤S106。在步骤S106中，控制装置3的物体识别处理部8基于数据存储部7中存储的点群数据，识别车辆1周围的物体。
接着，对于上述第一和第二扫描模式进行说明。
第一扫描模式是激光雷达2A～2D的扫描时机彼此相同的扫描模式。本实施方式中，激光雷达2A～2D的旋转机构的旋转方向和旋转速度彼此相同，旋转相位各相差90°。具体说明，如图10的(a)中实线箭头所示，1个周期的扫描开始时，激光雷达2A的照射方向是255°，激光雷达2B的照射方向是345°，激光雷达2C的照射方向是75°，激光雷达2D的照射方向是165°。如图10的(b)中实线箭头所示，1个周期的扫描结束时，激光雷达2A的照射方向是15°，激光雷达2B的照射方向是105°，激光雷达2C的照射方向是195°，激光雷达2D的照射方向是285°。该第一扫描模式下，能够缩短1个周期的扫描时间。从而，能够缩短在车辆1周围存在的物体的检测间隔。
第二扫描模式是激光雷达2A～2D的扫描时机彼此不同、并且相邻的激光雷达中的一个激光雷达的照射方向延迟激光雷达2A～2D进行的整体扫描的半周期而成为与另一个激光雷达的照射方向相同的扫描模式。本实施方式中，激光雷达2A～2D的旋转机构的旋转方向和旋转速度彼此相同，旋转相位各相差180°。具体说明，如图11的(a)中实线箭头所示，1个周期的扫描开始时，激光雷达2A的照射方向是255°，激光雷达2B的照射方向是75°。在1个周期的扫描的第一阶段，激光雷达2A的照射方向是285°，激光雷达2B的照射方向是105°。在1个周期的扫描的第二阶段，激光雷达2A的照射方向是345°，激光雷达2D的照射方向是165°。如图11的(b)中实线箭头所示，在1个周期的扫描的第三阶段，激光雷达2A的照射方向是15°，激光雷达2D的照射方向是195°。在1个周期的扫描的第四阶段，激光雷达2C的照射方向是75°，激光雷达2D的照射方向是255°。在1个周期的扫描的第五阶段，激光雷达2C的照射方向是105°，激光雷达2D的照射方向是285°。在1个周期的扫描的第六阶段，激光雷达2B的照射方向是345°，激光雷达2C的照射方向是165°。在1个周期的扫描的第七阶段，激光雷达2B的照射方向是15°，激光雷达2C的照射方向是195°。随着1个周期的扫描结束，激光雷达2A的照射方向回到255°，激光雷达2B的照射方向回到75°。
该第二扫描模式下，与第一扫描模式相比，1个周期的扫描时间变长，但能够使激光雷达2A、2B检测车辆1前侧的物体的间隔变得平均。同样地，能够使激光雷达2C、2D检测车辆1后侧的物体的间隔变得平均。同样地，能够使激光雷达2A、2D检测车辆1左侧的物体的间隔变得平均。同样地，能够使激光雷达2B、2C检测车辆1右侧的物体的间隔变得平均。
如上所述，本实施方式中，在车辆1停止时或低速行驶时，以第一扫描模式控制激光雷达2A～2D，所以能够缩短车辆1周围的物体的检测间隔。另外，在车辆1高速行驶时，以第二扫描模式控制激光雷达2A～2D，所以能够使车辆1周围的物体的检测间隔变得平均。由此，能够提高车辆1与物体的位置关系的预测精度。从而，能够与本车速度相应地改善物体检测性能。
另外，第一～第三实施方式中，以各激光雷达具有照射激光的照射单元和使照射单元旋转的旋转机构，通过控制照射单元的旋转角和是否照射激光而调节激光的照射方向来对车辆1周围进行扫描的情况为例进行了说明，但不限于此。各激光雷达也可以具有改变激光的照射方向的照射反射镜和使照射反射镜旋转的旋转机构，通过控制照射反射镜的旋转角和是否照射激光，而调节激光的照射方向来对车辆1周围进行扫描。
另外，第一～第三实施方式中，以激光雷达2A、2B、2C、2D分别配置在车辆1的前左角部、前右角部、后右角部和后左角部的情况为例进行了说明，但不限于此。例如也可以如图12所示的第一变形例一般，激光雷达2E、2F、2G、2H分别配置在车辆1的前部、右部、后部、和左部。例如，激光雷达2E的检测范围的初始值是330°～60°，激光雷达2F的检测范围的初始值是30°～150°，激光雷达2G的检测范围的初始设定值是120°～240°，激光雷达2H的检测范围的初始值是210°～330°。对于这样的变形例，也能够应用本发明。
另外，第一～第三实施方式和第一变形例中，以车载雷达系统具有用于检测车辆1的全部周围的4个激光雷达的情况为例进行了说明，但不限于此。例如也可以如图13所示的第二变形例一般，车载雷达系统具备8个激光雷达2A～2H。另外，虽然未图示，但例如也可以仅具有用于检测在车辆1的前侧存在的物体的多个激光雷达，或者仅具有用于检测在车辆1的后侧存在的物体的多个激光雷达。对于这些变形例，也能够应用本发明。
另外，第一和第二实施方式以及第一和第二变形例中，以多个激光雷达配置为在水平方向上分散的情况为例进行了说明，但不限于此，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。即，例如也可以如图13所示的第三变形例一般，多个激光雷达2I、2J、2K、2L、2M配置为在铅垂方向上分散。然后，可以与第一实施方式几乎同样地，控制装置3在多个激光雷达2I、2J、2K、2L、2M中的一个激光雷达的激光被物体遮挡而产生了未检测区域的情况下，为了能够检测未检测区域的至少一部分，而扩大与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围。另外，也可以与第二实施方式几乎同样地，控制装置3在多个激光雷达2I、2J、2K、2L、2M中的一个激光雷达中发生了故障的情况下，为了补偿一个激光雷达的检测范围，而使与一个激光雷达相邻的其他激光雷达的检测范围扩大。
附图标记说明
1 车辆
2A～2M 激光雷达
3，3A 控制装置
9 本车速度检测器
10 其他车辆(物体)
11 未检测区域
12 物体。