JP2020034457A

JP2020034457A - Map data structure

Info

Publication number: JP2020034457A
Application number: JP2018162082A
Authority: JP
Inventors: 雄悟石川; Yugo Ishikawa; 竹村　到; Itaru Takemura; 到竹村
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-03-05

Abstract

To provide a map data structure which allows for minimizing deterioration in accuracy of a laser radar device output.SOLUTION: A map data structure 110A of map data stored in a map data storage unit 11 is used by a matched filter 6 for performing an SN ratio improvement process on an output signal from a light reception unit 3 of a lidar 1 comprising a light-emission unit 2 and the light reception unit 3. Waveform information 112 of a reference signal used by the matched filter 6 is set for each predetermined object 113, and the matched filter 6 processes the output signal according to the waveform information 112 of the reference signal.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、移動体を案内する案内装置に用いられる地図データの地図データ構造に関する。 The present invention relates to a map data structure of map data used for a guide device for guiding a moving object.

従来から、被検出空間にレーザ光のパルスを照射し、その反射光のレベルに基づいて、被検出空間内の対象物を検出するレーザレーダ装置（ＬｉＤＡＲ；Light Detection and Rangingとも呼ばれる）が知られている。このようなレーザレーダ装置には、ＳＮ比（信号対雑音比）の向上等を目的として、受光部の出力信号に対してフィルタリングを行ってＳＮ比向上を行うものが存在する。例えば、特許文献１には、レーザレーダ装置において、受光部の出力信号に対してマッチドフィルタを用いる点が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a laser radar device (LiDAR; also called Light Detection and Ranging) that irradiates a target space with a pulse of laser light and detects an object in the target space based on the level of the reflected light is known. ing. Among such laser radar devices, there are devices that perform filtering on an output signal of a light receiving unit to improve the SN ratio (signal-to-noise ratio) for the purpose of improving the SN ratio. For example, Patent Literature 1 describes that a matched filter is used for an output signal of a light receiving unit in a laser radar device.

特許文献１に記載されているマッチドフィルタを用いる場合、マッチドフィルタに供するインパルス応答を既知として予め用意しておき、用意したインパルス応答を用いて受光部の出力信号のフィルタリングを行うが、レーザレーダ装置ごとの個体差や経年変化、温度等の環境変化などに対応できず、結果としてレーザレーダ装置の出力精度が低下するという問題が生じる。 When the matched filter described in Patent Document 1 is used, an impulse response to be provided to the matched filter is prepared in advance as known, and the output signal of the light receiving unit is filtered using the prepared impulse response. It is not possible to cope with individual differences, secular changes, environmental changes such as temperature, and the like, resulting in a problem that the output accuracy of the laser radar device is reduced.

このような問題に対処するため、特許文献２では、射出光を反射する反射体を備え、反射体によって反射された戻り光をＡＰＤが受光したときのＡＰＤの出力信号に基づいて、マッチドフィルタによって利用される基準受信パルスを推定している。 In order to cope with such a problem, Patent Literature 2 includes a reflector that reflects emitted light, and uses a matched filter based on an output signal of the APD when the APD receives return light reflected by the reflector. The reference reception pulse to be used is estimated.

特開２００７−２２５３１８号公報JP 2007-225318 A 特開２０１８−９８３１号公報JP 2018-9831A

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、実際に光を照射する対象物の特性を考慮せずに基準受信パルス（基準信号ともいう）を推定しているので、対象物の形状や照射角度等によっては基準信号が精度良く推定できず、レーザレーダ装置の出力精度が低下するという問題への対策としては不十分である。 However, in the method described in Patent Literature 2, the reference reception pulse (also referred to as a reference signal) is estimated without considering the characteristics of the object to be actually irradiated with light. In some cases, the reference signal cannot be estimated with high accuracy, and this is insufficient as a measure against the problem that the output accuracy of the laser radar device is reduced.

本発明が解決しようとする課題としては、レーザレーダ装置の出力精度の低下を抑えることが一例として挙げられる。 An example of the problem to be solved by the present invention is to suppress a decrease in output accuracy of the laser radar device.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光を照射する照射部及び対象物にて反射された前記光の戻り光を受光する受光部を備える光学機器の前記受光部の出力信号のＳＮ比向上処理を行うＳＮ比向上処理部で用いられる地図データの地図データ構造であって、前記ＳＮ比向上処理部で利用される基準信号に関する情報が前記地図データの示す地図におけるオブジェクト毎に設定され、前記基準信号に関する情報に基づいて前記ＳＮ比向上処理部が前記出力信号の処理をする、ことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is an illumination unit that irradiates light and a light receiving unit that receives return light of the light reflected by an object. A map data structure of map data used in an SN ratio improvement processing unit that performs an SN ratio improvement process on an output signal, wherein information on a reference signal used in the SN ratio improvement processing unit is an object in a map indicated by the map data. The S / N ratio improvement processing unit performs processing on the output signal based on information on the reference signal.

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の地図データ構造を有する地図データが格納されていることを特徴としている。 A seventh aspect of the present invention is characterized in that map data having the map data structure according to any one of the first to sixth aspects is stored.

請求項８に記載の発明は、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の地図データ構造を有する地図データが格納されていることを特徴としている。 An eighth aspect of the present invention is characterized in that map data having the map data structure according to any one of the first to sixth aspects is stored.

本発明の第１の実施例にかかる地図データ構造を有する地図データを備えたライダの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rider including map data having a map data structure according to a first example of the present invention. 図１に示されたライダがサーバ装置から地図データをダウンロードする際のシステム構成図である。FIG. 2 is a system configuration diagram when the rider shown in FIG. 1 downloads map data from a server device. 図１に示されたマッチドフィルタの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a matched filter shown in FIG. 1. 図１に示された地図データ格納部に格納されている地図データの地図データ構造の例である。2 is an example of a map data structure of map data stored in a map data storage unit shown in FIG. 図４の変形例である。It is a modification of FIG. 図３の変形例である。It is a modification of FIG. 図６に示されたローパスフィルタにおけるフィルタ処理の例である。7 is an example of a filter process in the low-pass filter illustrated in FIG. 基準信号波形の他の例である。It is another example of a reference signal waveform. 本発明の第２の実施例にかかる地図データ構造である。6 is a map data structure according to a second embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態にかかる地図データ構造を説明する。本発明の一実施形態にかかる地図データ構造は、光を照射する照射部及び対象物にて反射された光の戻り光を受光する受光部を備える光学機器の受光部の出力信号のＳＮ比向上処理を行う信号処理部で用いられる地図データの地図データ構造であって、信号処理部で利用される基準信号に関する情報が地図データの示す地図におけるオブジェクト毎に設定され、前記基準信号に関する情報に基づいて前記信号処理部が前記出力信号の処理をする。このようにすることにより、地図データに基準信号に関する情報を予め設定することができるので、光を照射する対象物の特性を考慮した基準信号を選択して利用することができる。また、オブジェクト毎に基準信号に関する情報が設定されているので、例えば、ビル、樹木、道路といった光を照射するオブジェクト等の特性に応じて基準信号に関する情報を設定することができる。 Hereinafter, a map data structure according to an embodiment of the present invention will be described. The map data structure according to one embodiment of the present invention improves an SN ratio of an output signal of a light receiving unit of an optical device including an irradiation unit that irradiates light and a light receiving unit that receives return light of light reflected by an object. A map data structure of map data used in a signal processing unit that performs processing, wherein information about a reference signal used in the signal processing unit is set for each object in a map indicated by the map data, and is based on information about the reference signal. The signal processing unit processes the output signal. By doing so, the information on the reference signal can be set in the map data in advance, so that the reference signal in consideration of the characteristics of the object to be irradiated can be selected and used. In addition, since the information about the reference signal is set for each object, the information about the reference signal can be set according to the characteristics of an object that irradiates light, such as a building, a tree, or a road.

また、基準信号に関する情報は、地図データが示す地図における地物毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、建物や道路といった地物単位で基準信号に関する情報が設定することができる。したがって、地物の特性に応じた基準信号に関する情報を設定することができる。 The information on the reference signal may be set for each feature on the map indicated by the map data. In this way, information on the reference signal can be set for each feature such as a building or a road. Therefore, it is possible to set information on the reference signal according to the feature of the feature.

また、基準信号に関する情報は、光学機器に対するオブジェクトの持つ特性の類似性に応じて設定されていてもよい。例えば、類似の反射特性を有するオブジェクト同士であれば、オブジェクトとしては異なるものであっても、同一の基準信号が適切な基準信号となる場合がある。このような場合に、情報量を削減しつつ、オブジェクトの特性に応じた基準信号に関する情報を設定することができる。 Further, the information on the reference signal may be set according to the similarity of the characteristic of the object to the optical device. For example, if the objects have similar reflection characteristics, the same reference signal may be an appropriate reference signal even if the objects are different. In such a case, it is possible to set information on the reference signal according to the characteristics of the object while reducing the amount of information.

また、基準信号に関する情報は、天候毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、天候によって、オブジェクトの反射特性が変化するような場合や反射特性が異なる物体が出現または消滅する場合であっても、適切な基準信号を選択して利用することができる。例えば、気温や湿度などの変化によりオブジェクトの反射特性が変化し、戻り光や光学装置に戻り光と共に入射する背景光が変化する。このような変化に対応することができる。 The information on the reference signal may be set for each weather. In this way, an appropriate reference signal can be selected and used even when the reflection characteristics of the object change due to the weather or when an object having a different reflection characteristic appears or disappears. . For example, the reflection characteristics of the object change due to changes in temperature, humidity, and the like, and the return light and the background light incident on the optical device together with the return light change. Such a change can be dealt with.

また、基準信号に関する情報は、季節毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、季節によって、オブジェクトの状態が変化したことによる影響を考慮することができる。例えば、冬の場合、道路に雪が積もると反射特性が変化する。或いは、街路樹は、季節によって葉の有無等状態が変化するため反射特性が変化する。また、例えば、季節の変化による気温や湿度などの変化によって、オブジェクトの反射特性が変化する。このような反射特性の変化によって、戻り光や背景光が変化する。このような変化に対応することが可能となる。 The information on the reference signal may be set for each season. By doing so, it is possible to consider the influence of the change in the state of the object depending on the season. For example, in winter, when snow accumulates on the road, the reflection characteristics change. Alternatively, the reflection characteristic of the street tree changes because the state such as the presence or absence of leaves changes depending on the season. Further, for example, the reflection characteristics of the object change due to a change in temperature, humidity, or the like due to a change in season. Due to such a change in the reflection characteristics, the return light and the background light change. It is possible to cope with such a change.

また、基準信号に関する情報は、時間帯毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、時間帯によって、光学装置に戻り光と共に入射する背景光が変化するような場合やオブジェクトの反射特性が変化するような場合や、反射特性が異なる物体が出現または消滅する場合であっても、適切な基準信号を選択して利用することができる。例えば、昼夜では太陽や街灯などの光源の変化により背景光が変化したり、時間帯の変化による気温や湿度などの変化によって、オブジェクトの反射特性が変化し、戻り光や背景光が変化したりする。このような変化に対応することが可能となる。 Further, the information on the reference signal may be set for each time zone. In this way, depending on the time zone, the background light incident on the optical device together with the return light changes, the reflection characteristics of the object change, or an object having a different reflection characteristic appears or disappears. Even in this case, an appropriate reference signal can be selected and used. For example, at day and night, the background light changes due to changes in the light source such as the sun and street lights, and the reflection characteristics of the object change due to changes in temperature and humidity due to changes in the time zone, and the return light and background light change. I do. It is possible to cope with such a change.

また、本発明の一実施形態にかかる記憶媒体は、上述した地図データ構造を有する地図データが格納されている。このようにすることにより、地図データ構造を有する地図データをハードディスクや光ディスク或いはメモリーカード等に格納して流通させることができる。 Further, a storage medium according to an embodiment of the present invention stores map data having the above-described map data structure. By doing so, the map data having the map data structure can be stored and distributed on a hard disk, an optical disk, a memory card, or the like.

また、本発明の一実施形態にかかる記憶装置は、上述した地図データ構造を有する地図データが格納されている。このようにすることにより、例えばサーバ装置等に地図データ構造を有する地図データを格納して配信等することができる。 The storage device according to the embodiment of the present invention stores map data having the above-described map data structure. By doing so, for example, map data having a map data structure can be stored and distributed in a server device or the like.

本発明の第１の実施例にかかる情報処理装置を図１〜図８を参照して説明する。図１は、本実施例にかかる光学機器としてのライダの機能構成図である。ライダ１は、発光部２と、受光部３と、光学系４と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）５と、マッチドフィルタ６と、制御部８と、を備えている。ライダ１は、光パルス（以下、照射光という）を照射し、対象物としての外部の物体１００により反射された光パルス（以下、戻り光という）を受光することにより、物体１００に関する情報を生成するレーザレーダ装置であり、ＬｉＤＡＲとも称される。 An information processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a functional configuration diagram of a rider as an optical device according to the present embodiment. The rider 1 includes a light emitting unit 2, a light receiving unit 3, an optical system 4, an AD converter (ADC) 5, a matched filter 6, and a control unit 8. The lidar 1 irradiates a light pulse (hereinafter, referred to as irradiation light) and receives a light pulse (hereinafter, referred to as return light) reflected by an external object 100 as an object, thereby generating information about the object 100. This is also referred to as LiDAR.

発光部２は、制御部８からのトリガ信号等に応じて光パルスを出力する。発光部２は、レーザダイオード（ＬＤ）と、ＬＤを駆動するドライバ回路等を備えている。 The light emitting unit 2 outputs a light pulse in response to a trigger signal or the like from the control unit 8. The light emitting unit 2 includes a laser diode (LD), a driver circuit for driving the LD, and the like.

受光部３は、物体１００からの戻り光の強度に比例した電圧信号（受光信号）を出力する。一般的に、フォトダイオードなどの光検出素子は電流出力であるため、受信部はこの電流を電圧に変換（Ｉ／Ｖ変換）して出力する。受光部３は、光検出素子としてＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）と、上述したＩ／Ｖ変換回路等を備えている。 The light receiving unit 3 outputs a voltage signal (light receiving signal) proportional to the intensity of the return light from the object 100. Generally, a photodetector such as a photodiode outputs a current, and the receiving unit converts the current into a voltage (I / V conversion) and outputs the voltage. The light receiving unit 3 includes an APD (avalanche photodiode) as a light detection element, the above-described I / V conversion circuit, and the like.

光学系４は、発光部２から入力される光パルスを照射光として照射方向を変えながら照射するとともに、この照射光が空間中の物体１００に出会って反射あるいは散乱されることにより戻ってきた戻り光を受光部３に導く。光学系４は、回転ミラー、コリメータレンズ、集光レンズ等の光学部材を備えている。即ち、発光部２と光学系４とで、照射方向を変えながら光を照射する照射部として機能し、受光部３と光学系４とで、物体１００（対象物）にて反射された光の戻り光を受光する受光部として機能する。なお、本実施例では、照射方向を変えながら光を照射するライダで説明するが、照射方向を変えないフラッシュライダ等であってもよい。 The optical system 4 irradiates the light pulse input from the light emitting unit 2 as irradiation light while changing the irradiation direction, and returns when the irradiation light encounters the object 100 in the space and is reflected or scattered. The light is guided to the light receiving unit 3. The optical system 4 includes optical members such as a rotating mirror, a collimator lens, and a condenser lens. That is, the light emitting unit 2 and the optical system 4 function as an irradiating unit that irradiates light while changing the irradiating direction, and the light receiving unit 3 and the optical system 4 transmit light reflected by the object 100 (object). It functions as a light receiving unit that receives return light. In this embodiment, a rider that irradiates light while changing the irradiation direction is described, but a flash lidar or the like that does not change the irradiation direction may be used.

ＡＤコンバータ５は、受光部３から出力されたアナログ信号（受光信号）をデジタル信号に変換する周知の回路である。 The AD converter 5 is a known circuit that converts an analog signal (light receiving signal) output from the light receiving unit 3 into a digital signal.

マッチドフィルタ６は、送受信するパルスの波形と同じ波形の信号に対して通過率を１とする通過特性をもつ周知のフィルタであり整合フィルタとも呼ばれる。マッチドフィルタ６は、ＡＤコンバータ５の出力（受光信号）に対して、後述する基準信号を所定のインパルス応答として畳み込んで、フィルタリングを行うことで受光信号のＳＮ比向上処理を行う。このＳＮ比向上処理とは、例えばＳＮ比が最大になるような処理を示す。つまり、マッチドフィルタ６が本実施例に係る信号処理装置を構成する。 The matched filter 6 is a well-known filter having a pass characteristic of setting a pass ratio to 1 for a signal having the same waveform as a transmitted and received pulse waveform, and is also called a matched filter. The matched filter 6 convolves a reference signal, which will be described later, with the output (light receiving signal) of the AD converter 5 as a predetermined impulse response, and performs filtering to improve the SN ratio of the light receiving signal. The SN ratio improving process is a process that maximizes the SN ratio, for example. That is, the matched filter 6 constitutes the signal processing device according to the present embodiment.

制御部８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を有するマイクロコンピュータもしくは専用のハードウェアで構成され、ライダ１の全体制御を司る。制御部８は、発光部２に対して光パルス出力を指示するトリガ信号を送出する。また、制御部８は、トリガ信号の送出タイミングとマッチドフィルタ６からの出力信号のタイミングとに基づいてライダ１から物体１００までの距離を算出する。 The control unit 8 is composed of, for example, a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a memory, or the like, or dedicated hardware, and controls the entire control of the rider 1. The control unit 8 sends a trigger signal for instructing the light emitting unit 2 to output an optical pulse. Further, the control unit 8 calculates the distance from the rider 1 to the object 100 based on the timing of transmitting the trigger signal and the timing of the output signal from the matched filter 6.

地図データ格納部１１は、ライダ１が搭載されている車両が走行する経路等の範囲の地図データが格納されているメモリ等である。地図データ格納部１１に格納される地図データは、予め全国の地図データを格納しておいてもよいし、図２に示したように、必要な範囲の地図データを、サーバ装置１０からインターネット等のネットワークＮを介してダウンロードしてもよい。また、必要な範囲に限らず、地図データの更新等をサーバ装置１０から行ってもよい。 The map data storage unit 11 is a memory or the like in which map data of a range such as a route along which a vehicle on which the rider 1 is mounted travels is stored. The map data stored in the map data storage unit 11 may store map data for the whole country in advance, or, as shown in FIG. May be downloaded via the network N. Further, the present invention is not limited to the necessary range, and the map data may be updated from the server device 10.

ＧＰＳ受信機１２は、公知であるように複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を定期的に受信して、現在の位置情報及び時刻を検出する。 As is well known, the GPS receiver 12 periodically receives radio waves transmitted from a plurality of GPS satellites and detects current position information and time.

次に、上述した構成のマッチドフィルタ６の詳細について図３を参照して説明する。マッチドフィルタ６は、フィルタ６ａと、制御部６ｂと、を備えている。フィルタ６ａは、上述した整合フィルタである。 Next, details of the matched filter 6 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. The matched filter 6 includes a filter 6a and a control unit 6b. The filter 6a is the above-mentioned matched filter.

制御部６ｂは、ＧＰＳ受信機１２が検出した現在位置と移動軌跡から得られた移動方向に基づいて地図データ格納部１１に格納されている地図データからライダ１の照射方向のエリア（領域）についての基準信号に関する情報を取得する。そして、取得した基準信号に関する情報に基づく基準信号を生成しフィルタ６ａに供給する。 Based on the current position detected by the GPS receiver 12 and the moving direction obtained from the moving trajectory, the control unit 6b determines the area (region) in the irradiation direction of the rider 1 from the map data stored in the map data storage unit 11. To obtain information about the reference signal. Then, it generates a reference signal based on the acquired information on the reference signal and supplies it to the filter 6a.

ここで、地図データ格納部１１に格納されている地図データのデータ構造の例を図４を参照して説明する。図４の地図データ構造１１０では、地図データには、エリア１１１毎に基準信号の波形情報１１２が設定されている。ここで、エリア１１１とは図４（ａ）に示したように、市街地領域、植生領域といったような領域（土地）の種類等を示している（勿論図４に示した２種類に限らない）。なお、エリア１１１は、領域の種類ではなく、地名等の固有の領域であってもよい。例えば、銀座、釧路湿原などの単位で設定してもよい。この場合は当該領域を示す位置情報等も地図データ構造１１０に含めるのが好ましい。 Here, an example of the data structure of the map data stored in the map data storage unit 11 will be described with reference to FIG. In the map data structure 110 of FIG. 4, the waveform information 112 of the reference signal is set for each area 111 in the map data. Here, the area 111 indicates the type of an area (land) such as a city area area and a vegetation area as shown in FIG. 4A (of course, not limited to the two types shown in FIG. 4). . The area 111 may be a unique area such as a place name instead of the area type. For example, it may be set in units such as Ginza and Kushiro Marsh. In this case, it is preferable to include position information and the like indicating the area in the map data structure 110.

また、図４（ｂ）に示したように、エリア１１１を戻り光や背景光の大きさで分けてもよい。図４（ｂ）の例では、戻り光大、背景光少領域と、戻り光少、背景光大領域と、を示している。戻り光大、背景光少領域は、例えば黒いオブジェクトが支配的で、戻り光が少なく距離検出が困難な領域を示し、戻り光少、背景光大領域は、受光部の出力信号が飽和している領域を示す。この場合、戻り光の大きさはエリア１１１毎の反射特性等の性質に基づいて決定されるのが好ましい。 Further, as shown in FIG. 4B, the area 111 may be divided according to the size of the return light or the background light. In the example of FIG. 4B, a large return light and low background light area and a low return light and large background light area are shown. The large return light and low background light areas indicate areas where, for example, black objects are dominant and the return light is small and distance detection is difficult. The low return light and large background light areas are areas where the output signal of the light receiving unit is saturated. Is shown. In this case, it is preferable that the magnitude of the return light is determined based on properties such as the reflection characteristics of each area 111.

即ち、基準信号に関する情報としての基準信号の波形情報１１２が地図データの示す地図における所定の領域としてのエリア１１１毎に設定されている。 That is, the waveform information 112 of the reference signal as information on the reference signal is set for each area 111 as a predetermined area in the map indicated by the map data.

また、基準信号の波形情報１１２は、例えば、予め複数種類の基準信号でフィルタ６ａによる処理を行った結果最もＳＮ比が良い基準信号の波形情報が設定されている。例えば、街中で予め複数種類の基準信号でフィルタ６ａによる処理を行い、フィルタ６ａの出力が最もＳＮ比の良い基準信号の波形情報をエリアＡの基準信号の波形情報１１２として設定する。 In the reference signal waveform information 112, for example, the waveform information of the reference signal having the highest SN ratio as a result of performing the processing by the filter 6a with a plurality of types of reference signals in advance is set. For example, the processing by the filter 6a is performed in advance with a plurality of types of reference signals in a city, and the waveform information of the reference signal having the highest SN ratio is set as the waveform information 112 of the reference signal in the area A.

なお、図４では、基準信号に関する情報として基準信号の波形情報１１２が設定されているとして説明したが、エリア毎に反射特性等を設定してもよい。そして、制御部６ｂでは、当該反射特性等に基づいて基準信号を生成してもよい。 Although FIG. 4 has been described on the assumption that the waveform information 112 of the reference signal is set as the information on the reference signal, the reflection characteristics and the like may be set for each area. Then, the control unit 6b may generate a reference signal based on the reflection characteristics or the like.

また、エリア１１１は、図４のように領域の種類等ではなく、所定の大きさで区分したセル（グリッド）であってもよい。また、このセルは高さ方向にも区切られたボクセルであってもよい。このようにすることにより、市街地領域や植生領域等をセルの単位で更に細分化することができる。したがって、より細かく基準信号に関する情報が設定することができる。 The area 111 may be a cell (grid) divided by a predetermined size instead of the type of the area as shown in FIG. This cell may be a voxel divided in the height direction. This makes it possible to further subdivide an urban area, a vegetation area, and the like in units of cells. Therefore, information about the reference signal can be set more finely.

また、このようにセルやボクセルで細分化した場合、共通する基準信号を用いるセル同士が複数隣接する場合は、それらのセルを１つの領域とみなしてもみなすことで、データ量の削減を図ることができる。 Further, when the cells are subdivided by cells or voxels, when a plurality of cells using a common reference signal are adjacent to each other, the cells are regarded as one area, thereby reducing the data amount. be able to.

また、基準信号の波形情報１１２は、図５（ａ）に示したように、晴れ、曇り、雨等の天候によって背景光が変化することに対応して天候毎に設定されていてもよい。 In addition, as shown in FIG. 5A, the waveform information 112 of the reference signal may be set for each weather corresponding to the fact that the background light changes due to the weather such as sunny, cloudy, or rainy.

また、基準信号の波形情報１１２は、図５（ｂ）に示したように、春夏秋冬といった季節毎に設定されていてもよい。例えば、雪が積もっている部分は光の反射特性が変化するので、降雪地帯を示す領域では、冬は他の季節と基準信号に関する情報を変更するのが好ましい。また、街路樹や植栽等がある領域では、季節によって葉の有無等状態が変化することで光の反射特性が変化するので、季節によって基準信号に関する情報を変更するのが好ましい。あるいは、水田を示す領域では、水が張られているか否かや、稲の成長の具合で光の反射特性が変化するので、季節によって基準信号に関する情報を変更するのが好ましい。このように、季節によって反射特性が変化する領域は、基準信号の波形情報１１２を季節毎に設定するのが好ましい。 Further, the waveform information 112 of the reference signal may be set for each season such as spring, summer, autumn and winter, as shown in FIG. For example, since light reflection characteristics change in a portion where snow is piled up, it is preferable to change information relating to other seasons and reference signals in winter in an area indicating a snowfall area. Further, in a region where there is a street tree, a plant, or the like, the state of presence or absence of leaves changes depending on the season, so that the light reflection characteristics change. Therefore, it is preferable to change the information on the reference signal depending on the season. Alternatively, in a region indicating a paddy field, since the light reflection characteristics change depending on whether or not water is covered or the condition of rice growth, it is preferable to change the information on the reference signal depending on the season. As described above, it is preferable to set the waveform information 112 of the reference signal for each season in a region where the reflection characteristics change according to the season.

また、基準信号の波形情報１１２は、図５（ｃ）に示したように、朝昼夜といった時間帯ごとに設定されていてもよい。この場合も反射特性等の変化に対応することができる。なお、朝昼夜に限らず、例えば午前６時〜午前１０等、具体的な時刻を指定してもよい。 Further, as shown in FIG. 5C, the waveform information 112 of the reference signal may be set for each time zone such as morning, day, and night. Also in this case, it is possible to cope with a change in the reflection characteristics and the like. The time is not limited to morning and daytime, and a specific time such as 6:00 am to 10 am may be designated.

マッチドフィルタ６の制御部６ｂは、ＧＰＳ受信機１２が検出した現在位置の情報や進行方向等に基づいて、ライダ１が光パルスを照射しているエリアを特定して、当該エリアに応じた基準信号の波形情報を、図４等に示した地図データ構造１１０を有する地図データから読み出す。 The control unit 6b of the matched filter 6 specifies an area where the rider 1 is irradiating the light pulse based on the information on the current position detected by the GPS receiver 12, the traveling direction, and the like. The signal waveform information is read from the map data having the map data structure 110 shown in FIG.

そして、制御部６ｂは、読み出した波形情報に基づいて基準信号を生成してフィルタ６ａに供給する。基準信号が供給されたフィルタ６ａは、当該基準信号に基づいて受光信号に対してフィルタリングを施して制御部８へ出力する。 Then, the control unit 6b generates a reference signal based on the read waveform information and supplies the reference signal to the filter 6a. The filter 6a to which the reference signal is supplied performs filtering on the received light signal based on the reference signal and outputs the filtered signal to the control unit 8.

また、マッチドフィルタ６の構成は図３に限らない。マッチドフィルタ６は、それぞれ異なる基準信号に基づく特性に応じた複数のフィルタを備えるようにしてもよい。この場合、地図データ構造１１０の波形情報１１２には、複数のフィルタのいずれを選択するか示す選択情報が格納されている。そして、マッチドフィルタ６は、その選択情報に基づいて複数のフィルタのうち一のフィルタを選択してＳＮ比向上処理をする。 Further, the configuration of the matched filter 6 is not limited to FIG. The matched filter 6 may include a plurality of filters corresponding to characteristics based on different reference signals. In this case, the waveform information 112 of the map data structure 110 stores selection information indicating which of a plurality of filters is to be selected. Then, the matched filter 6 selects one of the plurality of filters based on the selection information and performs the SN ratio improving process.

また、例えば、図６に示したようにマッチドフィルタ６が、基準信号を生成してフィルタ６ａに出力するローパスフィルタ（ＬＰＦ）６ｃを備えていてもよい。 In addition, for example, as shown in FIG. 6, the matched filter 6 may include a low-pass filter (LPF) 6c that generates a reference signal and outputs the reference signal to the filter 6a.

この場合、基準信号に関する情報として、ローパスフィルタ６ｃのフィルタ特性がエリア毎に設定されており、制御部６ｂは、ＧＰＳ受信機１２が検出した現在位置と移動軌跡から得られた移動方向に基づいてローパスフィルタ６ｃのフィルタ特性を取得し、ローパスフィルタ６ｃに取得した特性を設定等することで、エリアに応じた基準信号をフィルタに与えるようにしてもよい。 In this case, the filter characteristic of the low-pass filter 6c is set for each area as information about the reference signal, and the control unit 6b determines the current position detected by the GPS receiver 12 and the moving direction obtained from the moving trajectory. By acquiring the filter characteristics of the low-pass filter 6c and setting the acquired characteristics in the low-pass filter 6c, a reference signal corresponding to the area may be given to the filter.

ローパスフィルタ６ｃは、理想的な基準信号に対してそれぞれ異なる特性を有する複数のフィルタ（例えばガウシアンフィルタ）を備えている。ローパスフィルタ７は、フィルタリングされた結果を基準信号としてマッチドフィルタ６へ出力する。理想的な基準信号は、例えば発光部２の出力した照射光が外光の影響を受けない環境に置かれた反射特性既知の反射体より反射された戻り光を受光部３が受光した際のＡＤコンバータ５の出力信号である。この理想的な基準信号は、当該信号の信号波形を格納したメモリ等から供給を受けてもよいし、当該信号を生成する発振回路等から供給を受けてもよい。 The low-pass filter 6c includes a plurality of filters (for example, Gaussian filters) each having different characteristics with respect to an ideal reference signal. The low-pass filter 7 outputs the filtered result to the matched filter 6 as a reference signal. An ideal reference signal is, for example, a signal generated when the light receiving unit 3 receives return light reflected from a reflector having a known reflection characteristic placed in an environment where the irradiation light output from the light emitting unit 2 is not affected by external light. This is an output signal of the AD converter 5. This ideal reference signal may be supplied from a memory or the like storing the signal waveform of the signal, or may be supplied from an oscillation circuit or the like that generates the signal.

ローパスフィルタ６ｃは、例えば、標準偏差σが所定の実数ａ（ａ×１）のガウシアンフィルタ、標準偏差σが所定の実数ａ×１６のガウシアンフィルタ、標準偏差σが所定の実数ａ×６４のガウシアンフィルタ、標準偏差σが所定の実数ａ×１２８のガウシアンフィルタを備えている。なお、基準信号は、ガウシアンフィルタに限らず他のフィルタリングにより生成してもよい。即ち、基準信号は、発光部（照射部）が照射する照射光に基づいて、それぞれ異なる加工が施されて生成されている。 The low-pass filter 6c is, for example, a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a (a × 1), a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a × 16, and a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a × 64. The filter is provided with a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a × 128. The reference signal is not limited to the Gaussian filter, and may be generated by other filtering. That is, the reference signal is generated by performing different processing on the basis of the irradiation light emitted from the light emitting unit (irradiation unit).

図７に、ローパスフィルタ６ｃによるフィルタリング結果の例を示す。図の左側は、照射光を示す発光信号であり、その発光信号に対してローパスフィルタによりフィルタリングした結果が右側に示されている。フィルタリング結果は上から順に標準偏差σが所定の実数ａ（ａ×１）のガウシアンフィルタ、標準偏差σが所定の実数ａ×１６のガウシアンフィルタ、標準偏差σが所定の実数ａ×６４のガウシアンフィルタ、標準偏差σが所定の実数ａ×１２８のガウシアンフィルタとなっている。また、基準信号を生成する関数としては、図７に示したような対称な分布を示すものに限らず、例えば図８に示したような非対称な分布を示すものであってもよい。 FIG. 7 shows an example of a filtering result by the low-pass filter 6c. The left side of the figure is a light emission signal indicating irradiation light, and the result of filtering the light emission signal with a low-pass filter is shown on the right side. The filtering result is a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a (a × 1), a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a × 16, and a Gaussian filter whose standard deviation σ is a predetermined real number a × 64. , A standard deviation σ is a Gaussian filter having a predetermined real number a × 128. Further, the function for generating the reference signal is not limited to a function having a symmetric distribution as shown in FIG. 7, but may be a function having an asymmetric distribution as shown in FIG.

上述した説明では、ローパスフィルタ６ｃは、予め定めた固定の発光信号に基づいて基準信号を生成していたが、発光部２が用いた発光信号に基づいて基準信号を生成してもよい。 In the above description, the low-pass filter 6c generates the reference signal based on a predetermined fixed light-emitting signal, but may generate the reference signal based on the light-emitting signal used by the light-emitting unit 2.

本実施例によれば、地図データ格納部１１に格納されている地図データの地図データ構造１１０は、発光部２及び受光部３を備えるライダ１の受光部３の出力信号のＳＮ比向上処理を行うマッチドフィルタ６で用いられる地図データの地図データ構造１１０であって、マッチドフィルタ６で利用される基準信号の波形情報１１２が所定のエリア１１１毎に設定され、基準信号の波形情報１１２に基づいてマッチドフィルタ６が出力信号の処理をする。このようにすることにより、地図データに基準信号の波形情報１１２を予め設定することができるので、物体１００の特性を考慮した基準信号を選択して利用することができる。また、所定のエリア１１１毎に基準信号の波形情報１１２が設定されているので、例えば、建物が多い市街地領域、植生領域といった光を照射する領域の特性に応じて基準信号に関する情報が設定することができる。 According to the present embodiment, the map data structure 110 of the map data stored in the map data storage unit 11 performs the SN ratio improvement processing of the output signal of the light receiving unit 3 of the rider 1 including the light emitting unit 2 and the light receiving unit 3. In the map data structure 110 of the map data used in the matched filter 6 to be performed, waveform information 112 of a reference signal used in the matched filter 6 is set for each predetermined area 111, and based on the waveform information 112 of the reference signal. The matched filter 6 processes the output signal. By doing so, the waveform information 112 of the reference signal can be set in the map data in advance, so that the reference signal considering the characteristics of the object 100 can be selected and used. In addition, since the reference signal waveform information 112 is set for each predetermined area 111, for example, information about the reference signal may be set according to the characteristics of a light-irradiating area such as an urban area with many buildings and a vegetation area. Can be.

また、エリア１１１をセルまたはボクセルで分割した場合に、共通の基準信号を用いる複数のセルまたはボクセルをひとつの領域とし、基準信号に関する情報が設定されていてもよい。このようにすることにより、情報量を削減しつつ、エリアの特性に応じた基準信号に関する情報を設定することができる。 When the area 111 is divided by cells or voxels, a plurality of cells or voxels using a common reference signal may be defined as one region, and information about the reference signal may be set. By doing so, it is possible to set information on the reference signal according to the characteristics of the area while reducing the amount of information.

また、基準信号の波形情報は、天候毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、天候によって領域の反射特性等の状態が変化するような場合であっても、適切な基準信号を選択して利用することができる。 Further, the waveform information of the reference signal may be set for each weather. By doing so, it is possible to select and use an appropriate reference signal even when the state such as the reflection characteristics of the area changes due to the weather.

また、基準信号の波形情報は、季節毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、季節によって、領域の状態が変化したことによる影響を考慮することができる。 Further, the waveform information of the reference signal may be set for each season. By doing so, it is possible to consider the influence of the change in the state of the area depending on the season.

また、基準信号の波形情報は、時間帯毎に設定されていてもよい。このようにすることにより、時間帯によって、領域の状態が変化したことによる影響を考慮することができる。 Further, the waveform information of the reference signal may be set for each time zone. By doing so, it is possible to consider the effect of the change in the state of the area depending on the time zone.

また、サーバ装置１０には、地図データ構造１１０を有する地図データが格納されている。このようにすることにより、サーバ装置１０のように外部装置等に地図データ構造１１０を有する地図データを格納して配信等することができる。 Further, the server device 10 stores map data having a map data structure 110. In this manner, the map data having the map data structure 110 can be stored and distributed to an external device or the like like the server device 10.

なお、地図データ構造１１０を有する地図データは、光ディスクやメモリーカード等の記憶媒体に格納してもよい。 The map data having the map data structure 110 may be stored in a storage medium such as an optical disk or a memory card.

次に、本発明の第２の実施例にかかる地図データ構造を図９を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。 Next, a map data structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.

本実施例は、ライダ１の構成は第１の実施例と同様である。本実施例にかかる地図データのデータ構造の例を図９を参照して説明する。図９の地図データ構造１１０Ａでは、地図データには、地物を示すオブジェクト１１３毎に基準信号の波形情報１１２が設定されている。つまり、図９に示したように、ビル等の建物や街路樹等の樹木や道路等のオブジェクト毎に基準信号の波形情報１１２が設定されている（勿論図９に示した３種類に限らない）。 In the present embodiment, the configuration of the rider 1 is the same as that of the first embodiment. An example of a data structure of map data according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the map data structure 110A shown in FIG. 9, waveform information 112 of a reference signal is set in the map data for each object 113 indicating a terrestrial feature. That is, as shown in FIG. 9, the waveform information 112 of the reference signal is set for each object such as a building such as a building, a tree such as a street tree, or a road (of course, not limited to the three types shown in FIG. 9). ).

なお、図９では、オブジェクトとして地物の種類で記載したが、例えば○○ビル等、特定の名称としてもよい。その場合は当該地物の位置（緯度、経度）も地図データ構造１１０Ａに含めるのが好ましい。 In FIG. 9, the object is described by the type of the feature, but may be a specific name such as OO building. In that case, it is preferable to include the position (latitude, longitude) of the feature in the map data structure 110A.

マッチドフィルタ６の制御部６ｂは、ＧＰＳ受信機１２が検出した現在位置の情報に基づいて、ライダ１が光パルスを照射しているオブジェクトを特定して、当該オブジェクトに応じた基準信号の波形情報を、図９に示した地図データ構造１１０Ａを有する地図データから読み出す。 The control unit 6b of the matched filter 6 specifies the object to which the lidar 1 is irradiating the optical pulse based on the information on the current position detected by the GPS receiver 12, and obtains the waveform information of the reference signal corresponding to the object. Is read from the map data having the map data structure 110A shown in FIG.

なお、オブジェクトの単位としては、建物や道路といった地物の単位に限らない。例えば、建物の壁面と窓や、道路上の白線等の道路標示の有無で光の反射特性等が異なるので、オブジェクトとして地物を構成する部材等まで細分化してもよい。 The unit of the object is not limited to a unit of a feature such as a building or a road. For example, since the light reflection characteristics and the like differ depending on the presence or absence of a road sign such as a wall surface and a window of a building or a white line on a road, a member or the like constituting a feature may be subdivided as an object.

また、本実施例においても、オブジェクトを戻り光や背景光の大きさで分けてもよい。この場合、戻り光の大きさはオブジェクト毎の反射特性等の性質に基づいて決定されるのが好ましい。 Also in this embodiment, the objects may be divided according to the size of the return light or the background light. In this case, it is preferable that the magnitude of the return light is determined based on properties such as the reflection characteristics of each object.

また、オブジェクト毎に設定されている基準信号に関する情報は、ライダ１に対するオブジェクトの持つ特性の類似性に応じて設定されていてもよい。これは、異なるオブジェクトでも反射特性が似ているものであれば、同一の基準信号を用いることができるため、共通のフラグ等を付与することでフラグ情報を減らすことが可能となる。したがって、情報量を削減しつつ、オブジェクトの特性に応じた基準信号に関する情報を設定することができる。 The information on the reference signal set for each object may be set according to the similarity of the characteristics of the object to the rider 1. This is because the same reference signal can be used if different objects have similar reflection characteristics, so that flag information can be reduced by adding a common flag or the like. Therefore, it is possible to set information on the reference signal according to the characteristics of the object while reducing the amount of information.

また、本実施例においても、基準信号に関する情報は、天候毎や季節毎、時間帯毎に設定されていてもよい。 Also in the present embodiment, the information on the reference signal may be set for each weather, each season, or each time zone.

また、本実施例においても、サーバ装置１０に、地図データ構造１１０Ａを有する地図データを格納し配信等してもよい。さらに、地図データ構造１１０Ａを有する地図データは、光ディスクやメモリーカード等の記憶媒体に格納してもよい。 Also in this embodiment, the server device 10 may store and distribute map data having the map data structure 110A. Further, the map data having the map data structure 110A may be stored in a storage medium such as an optical disk or a memory card.

本実施例によれば、地図データ格納部１１に格納されている地図データの地図データ構造１１０Ａは、発光部２及び受光部３を備えるライダ１の受光部３の出力信号のＳＮ比向上処理を行うマッチドフィルタ６で用いられる地図データの地図データ構造１１０Ａであって、マッチドフィルタ６で利用される基準信号の波形情報１１２が所定のオブジェクト１１３毎に設定され、基準信号の波形情報１１２に基づいてマッチドフィルタ６が出力信号の処理をする。このようにすることにより、地図データに基準信号の波形情報１１２を予め設定することができるので、物体１００の特性を考慮した基準信号を選択して利用することができる。また、オブジェクト１１３毎に基準信号の波形情報１１２が設定されているので、例えば、例えば、ビル、樹木、道路といった光を照射する地物等の特性に応じて基準信号の波形情報１１２を設定することができる。 According to the present embodiment, the map data structure 110A of the map data stored in the map data storage unit 11 performs the SN ratio improvement processing of the output signal of the light receiving unit 3 of the rider 1 including the light emitting unit 2 and the light receiving unit 3. In the map data structure 110A of the map data used in the matched filter 6, the waveform information 112 of the reference signal used in the matched filter 6 is set for each predetermined object 113, and based on the waveform information 112 of the reference signal. The matched filter 6 processes the output signal. By doing so, the waveform information 112 of the reference signal can be set in the map data in advance, so that the reference signal considering the characteristics of the object 100 can be selected and used. In addition, since the waveform information 112 of the reference signal is set for each object 113, the waveform information 112 of the reference signal is set according to, for example, the characteristics of a feature such as a building, a tree, or a road that irradiates light. be able to.

また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の地図データ構造を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 Further, the present invention is not limited to the above embodiment. That is, those skilled in the art can make various modifications in accordance with conventionally known knowledge without departing from the gist of the present invention. As long as the map data structure of the present invention is provided even by such a modification, it is of course included in the category of the present invention.

１ライダ（光学機器）
２発光部（照射部）
３受光部
６マッチドフィルタ（信号処理部）
６ａフィルタ
６ｂ制御部
６ｃローパスフィルタ
８制御部
１１地図データ格納部
１２ＧＰＳ受信機
１００物体（対象物）
１１０、１１０Ａ地図データ構造
１１１エリア
１１２基準信号の波形情報（基準信号に関する情報）
１１３オブジェクト 1 lidar (optical equipment)
2 Light-emitting part (irradiation part)
3 Light receiving section 6 Matched filter (signal processing section)
6a filter 6b control unit 6c low-pass filter 8 control unit 11 map data storage unit 12 GPS receiver 100 object (object)
110, 110A Map data structure 111 Area 112 Reference signal waveform information (information on reference signal)
113 objects

Claims

光を照射する照射部及び対象物にて反射された前記光の戻り光を受光する受光部を備える光学機器の前記受光部の出力信号のＳＮ比向上処理を行う信号処理部で用いられる地図データの地図データ構造であって、
前記信号処理部で利用される基準信号に関する情報が前記地図データの示す地図におけるオブジェクト毎に設定され、
前記基準信号に関する情報に基づいて前記信号処理部が前記出力信号の処理をする、
ことを特徴とする地図データ構造。 Map data used in a signal processing unit that performs an SN ratio improvement process on an output signal of the light receiving unit of an optical device including an irradiation unit that irradiates light and a light receiving unit that receives return light of the light reflected by an object. Map data structure of
Information about a reference signal used in the signal processing unit is set for each object in a map indicated by the map data,
The signal processing unit processes the output signal based on information about the reference signal,
A map data structure, characterized in that:

前記基準信号に関する情報は、前記地図データが示す地図における地物毎に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の地図データ構造。 2. The map data structure according to claim 1, wherein the information on the reference signal is set for each feature in a map indicated by the map data.

前記基準信号に関する情報は、前記光学機器に対する前記オブジェクトの持つ特性の類似性に応じて設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地図データ構造。 The map data structure according to claim 1, wherein the information on the reference signal is set according to a similarity of a characteristic of the object to the optical device.

前記基準信号に関する情報は、天候毎に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地図データ構造。 3. The map data structure according to claim 1, wherein the information on the reference signal is set for each weather.

前記基準信号に関する情報は、季節毎に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地図データ構造。 3. The map data structure according to claim 1, wherein the information on the reference signal is set for each season.

前記基準信号に関する情報は、時間帯毎に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地図データ構造。 3. The map data structure according to claim 1, wherein the information on the reference signal is set for each time zone.

請求項１から６のうちいずれか一項に記載の地図データ構造を有する地図データが格納されていることを特徴とする記憶媒体。 A storage medium storing map data having the map data structure according to any one of claims 1 to 6.

請求項１から６のうちいずれか一項に記載の地図データ構造を有する地図データが格納されていることを特徴とする記憶装置。 A storage device storing map data having the map data structure according to any one of claims 1 to 6.