JP6256396B2

JP6256396B2 - Irradiation angle determination method, laser radar device

Info

Publication number: JP6256396B2
Application number: JP2015058241A
Authority: JP
Inventors: 陽介山口
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP2016176854A

Description

本発明は、レーザレーダ装置からレーザ光を照射する角度を決定する照射角度決定方法、および、レーザレーダ装置に関し、特に、俯角方向にレーザ光を走査する照射角度決定方法、レーザレーダ装置に関する。 The present invention relates to an irradiation angle determination method for determining an angle at which a laser beam is irradiated from a laser radar device, and a laser radar device, and more particularly to an irradiation angle determination method for scanning a laser beam in a depression direction and a laser radar device.

俯角方向にレーザ光を照射して物体を検出することができるレーザレーダ装置が知られている（たとえば特許文献１）。高い位置にレーザレーダ装置を設置して、俯角方向にレーザ光を照射することで、レーザレーダ装置に近い位置に物体が存在していても、その物体に遮られずに、その物体よりも遠くに位置する別の物体を検出することができる。 A laser radar device capable of detecting an object by irradiating a laser beam in a depression direction is known (for example, Patent Document 1). By installing the laser radar device at a high position and irradiating the laser beam in the depression direction, even if an object exists near the laser radar device, it is not obstructed by the object and is farther than the object. Another object located at can be detected.

特開２０１３−２９３７５号公報JP 2013-29375 A

危険地域に子供が進入しないように監視する場合など、レーザレーダ装置により特に距離を検出したい対象物体（以下、測距対象物体）の平均的な大きさが設定できる場合がある。この場合、測距対象物体を検出する検出精度などの観点から、測距対象物体に対して、垂直方向にレーザ光を走査する最低回数（以下、垂直最低走査回数）を設定することがある。 In some cases, such as when monitoring so that a child does not enter a hazardous area, the laser radar apparatus may be able to set an average size of a target object whose distance is to be detected (hereinafter, a distance measurement target object). In this case, from the viewpoint of detection accuracy for detecting the distance measurement target object, the minimum number of times the laser light is scanned in the vertical direction (hereinafter referred to as the minimum vertical scan number) may be set for the distance measurement object.

ここで、レーザレーダ装置がレーザ光を走査する角度を一定の角度間隔とすることが知られている。しかし、俯角方向に一定の角度間隔でレーザ光を走査すると、図９に示すように、同じ大きさの測距対象物体ｍであっても、レーザレーダ装置ｒからの距離が近いほど垂直走査回数が多くなる。 Here, it is known that the angle at which the laser radar apparatus scans the laser beam is set to a constant angular interval. However, when the laser beam is scanned at a certain angle interval in the depression angle direction, as shown in FIG. 9, the number of vertical scans is increased as the distance from the laser radar device r is closer even for the object m for distance measurement having the same size. Will increase.

したがって、一定の角度間隔でレーザ光を走査する場合、測距対象物体ｍがレーザレーダ装置ｒから遠い距離に存在していても垂直最低走査回数を満たすようにすると、測距対象物体ｍが近距離に存在している場合には、必要以上にレーザ光を走査してしまう。 Therefore, when the laser beam is scanned at a constant angular interval, the distance measurement target object m becomes closer if the distance measurement target object m satisfies the minimum number of vertical scans even if the distance measurement target object m exists at a distance from the laser radar device r. If it exists at a distance, the laser beam is scanned more than necessary.

必要以上にレーザ光を走査すると、監視対象エリアの全範囲を走査する時間が長くなる。また、電力消費も増えてしまう。 When the laser beam is scanned more than necessary, the time for scanning the entire range of the monitoring target area becomes longer. In addition, power consumption increases.

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、垂直最低走査回数を満たしつつ、レーザ光を走査する回数を低減できる照射角度決定方法、レーザレーダ装置を提供することにある。 The present invention has been made based on this situation, and an object of the present invention is to provide an irradiation angle determination method and a laser radar device that can reduce the number of times of scanning with laser light while satisfying the minimum number of vertical scanning operations. There is to do.

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The above object is achieved by a combination of the features described in the independent claims, and the subclaims define further advantageous embodiments of the invention. Reference numerals in parentheses described in the claims indicate a correspondence relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and do not limit the technical scope of the present invention. .

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
俯角方向に照射角度を変化させつつ、レーザ光を走査するレーザレーダ装置において、俯角方向の照射角度を決定する照射角度決定方法であって、
レーザレーダ装置に対する遠近方向における測距対象物体の長さと、測距対象物体の高さを設定するサイズ設定ステップ（Ｓ１）と、
測距対象物体に対して、レーザ光を垂直方向に走査する必要がある最低回数である垂直最低走査回数を設定する回数設定ステップ（Ｓ２）と、
レーザレーダ装置の監視エリア内にレーザ光が照射される任意の角度に初期レーザ角度を設定する初期角度設定ステップ（Ｓ３）と、
初期レーザ角度が、測距対象物体にレーザ光が照射される角度範囲における最大角度側の角度である最大側角度、および、角度範囲における最小角度側の角度である最小側角度のいずれかになる位置に測距対象物体が位置していると仮定して、その測距対象物体に対する最大側角度および最小側角度のうち、初期レーザ角度とは異なる側の角度を、初期レーザ角度、測距対象物体の遠近方向の長さ、測距対象物体の高さ、レーザレーダ装置の設置高さに基づいて決定し、決定した角度、および、初期レーザ角度を照射角度に決定する第１照射角度決定ステップ（Ｓ４）と、
測距対象物体の位置がそれまでとは異なる位置であって、すでに決定した最小側角度のうち、最も遠くにレーザ光を照射する角度である外側最小側角度が最大側角度になる位置に位置していると仮定して、外側最小側角度、測距対象物体の遠近方向の長さ、測距対象物体の高さ、レーザレーダ装置の設置高さから、外側最小側角度が最大側角度になる位置に位置している測距対象物体に対する最小側角度を決定し、決定した最小側角度を照射角度に決定し、かつ、監視エリアにおいて、レーザレーダ装置に遠い側の端またはそれよりもレーザレーダ装置から離れる側にレーザ光が照射される照射角度を決定するまで最小側角度の決定を繰り返す第２照射角度決定ステップ（Ｓ５、Ｓ６）と、
測距対象物体の位置がそれまでとは異なる位置であって、すでに決定した最大側角度のうち、最も近くにレーザ光を照射する角度である内側最大側角度が最小側角度になる位置に位置していると仮定して、内側最大側角度、測距対象物体の遠近方向の長さ、測距対象物体の高さ、レーザレーダ装置の設置高さから、内側最大側角度が最小側角度になる位置に位置している測距対象物体に対する最大側角度を決定し、決定した最大側角度を照射角度に決定し、かつ、監視エリアにおいて、レーザレーダ装置に近い側の端またはそれよりもレーザレーダ装置側にレーザ光が照射される照射角度を決定するまで最大側角度の決定を繰り返す第３照射角度決定ステップ（Ｓ７、Ｓ８）とを備え、
位置を仮定した測距対象物体に対してレーザ光が照射される数が垂直走査回数に１を加えた数以上になるまで、それまでとは異なる初期レーザ角度を設定して、第１照射角度決定ステップ、第２照射角度決定ステップ、第３照射角度決定ステップを繰り返すことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
In a laser radar device that scans laser light while changing the irradiation angle in the depression direction, an irradiation angle determination method for determining the irradiation angle in the depression direction,
A size setting step (S1) for setting the length of the distance measurement object in the perspective direction with respect to the laser radar device and the height of the distance measurement object;
A frequency setting step (S2) for setting the minimum number of vertical scannings, which is the minimum number of times the laser beam needs to be scanned in the vertical direction with respect to the object to be measured;
An initial angle setting step (S3) for setting an initial laser angle to an arbitrary angle at which laser light is irradiated in the monitoring area of the laser radar device;
The initial laser angle is either the maximum angle that is the angle on the maximum angle side in the angle range where the laser beam is irradiated to the object to be measured, or the minimum angle that is the angle on the minimum angle side in the angle range Assuming that the object to be measured is located at the position, the angle on the side different from the initial laser angle among the maximum angle and the minimum angle with respect to the object to be measured is set to the initial laser angle and the object to be measured. A first irradiation angle determination step of determining the length of the object in the perspective direction, the height of the object to be measured, the installation height of the laser radar device, and determining the determined angle and the initial laser angle as the irradiation angle. (S4),
The position of the object to be measured is different from the previous position, and among the already determined minimum side angles, the position where the outer minimum side angle, which is the farthest laser irradiation angle, is the maximum side angle. The minimum outer side angle, the length of the object to be measured in the perspective direction, the height of the object to be measured, and the height of the laser radar device are set to the maximum side angle. A minimum side angle with respect to the object to be measured located at a position is determined, the determined minimum side angle is determined as an irradiation angle, and a laser farther from the laser radar device at the end of the laser radar device or in the monitoring area A second irradiation angle determination step (S5, S6) that repeats the determination of the minimum side angle until the irradiation angle at which the laser beam is irradiated to the side away from the radar device is determined;
The position of the object to be measured is different from the previous position, and among the already determined maximum side angles, the inner maximum side angle, which is the angle at which laser light is irradiated closest, is the minimum side angle. The inner maximum side angle, the length of the object to be measured in the perspective direction, the height of the object to be measured, the height of the laser radar device, and the installation height of the laser radar device. A maximum side angle with respect to the object to be measured located at a position is determined, the determined maximum side angle is determined as an irradiation angle, and a laser closer to the laser radar device end or closer to the laser in the monitoring area A third irradiation angle determination step (S7, S8) that repeats the determination of the maximum side angle until the irradiation angle at which the laser beam is irradiated on the radar device side is determined,
The first irradiation angle is set by setting a different initial laser angle until the number of laser beams irradiated to the distance measurement target assuming the position becomes equal to or greater than the number of vertical scanning times plus 1. The determination step, the second irradiation angle determination step, and the third irradiation angle determination step are repeated.

この発明によれば、第１照射角度決定ステップでは、初期レーザ角度が、最大側角度、および、最小側角度のいずれかになる位置に測距対象物体が位置していると仮定して、その測距対象物体に対する最大側角度および最小側角度のうち、初期レーザ角度とは異なる側の角度を決定する。したがって、第１照射角度決定ステップにより、一組の最大側角度と最小側角度が決定される。 According to this invention, in the first irradiation angle determination step, it is assumed that the object to be measured is located at a position where the initial laser angle is either the maximum side angle or the minimum side angle. Of the maximum side angle and the minimum side angle with respect to the object to be measured, an angle on a side different from the initial laser angle is determined. Therefore, the first irradiation angle determination step determines a set of maximum side angle and minimum side angle.

第２照射角度決定ステップでは、すでに決定した最小側角度のうち、最も遠くにレーザ光を照射する角度である外側最小側角度が最大側角度になる位置に測距対象物体が位置していると仮定する。そして、その測距対象物体に対する最小側角度を決定し、この最小側角度を照射角度に決定する。 In the second irradiation angle determination step, if the object to be measured is located at a position where the outer minimum side angle, which is the angle at which the laser beam is irradiated farthest among the already determined minimum side angles, becomes the maximum side angle. Assume. Then, the minimum side angle with respect to the distance measuring object is determined, and this minimum side angle is determined as the irradiation angle.

ここで、測距対象物体の位置が、仮定した位置から監視エリアにおいてレーザレーダ装置から遠い側の端（以下、外側端）の方向にずれた場合を考える。レーザ光は俯角で照射されているので、測距対象物体の位置が、仮定した位置から監視エリアの外側端方向にずれると、そのレーザ光が測距対象物体に当たる高さが低下する。しかし、レーザ光が測距対象物体に対して最も低い位置に照射されるまでであれば、測距対象物体の位置が監視エリアの外側端方向にずれても、位置を仮定して決定した最小側角度で照射されたレーザ光は測距対象物体に照射される。 Here, let us consider a case where the position of the object to be measured is shifted from the assumed position in the direction of the end far from the laser radar device (hereinafter, the outer end) in the monitoring area. Since the laser light is irradiated at a depression angle, if the position of the distance measurement object is shifted from the assumed position toward the outer edge of the monitoring area, the height at which the laser light hits the distance measurement object decreases. However, until the laser beam is irradiated to the lowest position with respect to the object to be measured, even if the position of the object to be measured is shifted toward the outer edge of the monitoring area, the minimum determined by assuming the position. The laser light irradiated at the side angle is applied to the object to be measured.

そして、この第２照射角度決定ステップは、最小側角度の決定を、監視エリアの外側端またはそれよりもレーザレーダ装置から離れる側にレーザ光が照射される照射角度を決定するまで繰り返す。また、第１照射角度決定ステップにより、最初の最小側角度が決定されている。 In the second irradiation angle determination step, the determination of the minimum side angle is repeated until the irradiation angle at which the laser beam is irradiated to the outer end of the monitoring area or the side farther from the laser radar device than that is determined. Further, the first minimum side angle is determined by the first irradiation angle determination step.

したがって、第２照射角度決定ステップが行われることにより、第１照射角度決定ステップにより決定された最初の最小側角度から、監視エリアの外側端またはそれよりも遠くにレーザ光が届く照射角度までの角度範囲であれば、測距対象物体がどの距離に存在していても、測距対象物体に少なくとも一度、最小側角度を決定するために仮定した位置については二度、レーザ光を照射できる照射角度が決定されることになる。 Therefore, by performing the second irradiation angle determination step, from the first minimum side angle determined by the first irradiation angle determination step to the irradiation angle at which the laser beam reaches at the outer end of the monitoring area or farther than it. In the case of an angle range, irradiation that can irradiate a laser beam twice at a distance assumed to determine the minimum side angle at least once, regardless of the distance to which the object to be measured exists. The angle will be determined.

また、第３照射角度決定ステップでは、すでに決定した最大側角度のうち、最も近くにレーザ光を照射する角度である内側最大側角度が最小側角度になる位置に測距対象物体が位置していると仮定する。そして、その測距対象物体に対する最大側角度を決定し、この最大側角度を照射角度に決定する。 In the third irradiation angle determination step, the distance measurement target object is positioned at a position where the inner maximum side angle, which is the angle at which the laser beam is irradiated closest among the already determined maximum side angles, becomes the minimum side angle. Assume that Then, the maximum side angle with respect to the object to be measured is determined, and this maximum side angle is determined as the irradiation angle.

ここで、測距対象物体の位置が、仮定した位置から監視エリアにおいてレーザレーダ装置に近い側にずれた場合を考える。レーザ光は俯角で照射されているので、測距対象物体の位置が、仮定した位置から監視エリアの近い側にずれると、そのレーザ光が測距対象物体に当たる高さは高くなる。しかし、レーザ光が照射角度がその測距対象物体に対して最小角度となるまでであれば、測距対象物体の位置が監視エリアにおいてレーザレーダ装置に近い側にずれても、位置を仮定して決定した最大側角度で照射されたレーザ光は測距対象物体に照射される。 Here, consider a case where the position of the object to be measured is shifted from the assumed position to the side closer to the laser radar apparatus in the monitoring area. Since the laser light is irradiated at a depression angle, if the position of the distance measurement target object is shifted from the assumed position to the side closer to the monitoring area, the height at which the laser light hits the distance measurement object increases. However, as long as the irradiation angle of the laser light reaches the minimum angle with respect to the object to be measured, the position is assumed even if the position of the object to be measured is shifted closer to the laser radar device in the monitoring area. The laser beam irradiated at the maximum angle determined in this way is irradiated onto the object to be measured.

そして、この第３照射角度決定ステップは、最大側角度の決定を、監視エリアにおいて、レーザレーダ装置から近い側の端（以下、内側端）またはそれよりもレーザレーダ装置に近い側にレーザ光が照射される照射角度を決定するまで繰り返す。また、第１照射角度決定ステップにより、最初の最大側角度が決定されている。 In the third irradiation angle determination step, the determination of the maximum side angle is performed in such a manner that the laser beam is transmitted to an end closer to the laser radar apparatus (hereinafter referred to as an inner end) or closer to the laser radar apparatus in the monitoring area. Repeat until the irradiation angle to be irradiated is determined. Further, the first maximum side angle is determined by the first irradiation angle determination step.

したがって、第３照射角度決定ステップが行われることにより、第１照射角度決定ステップにより決定された最初の最大側角度から、監視エリアの内側端またはそれよりも近くにレーザ光が届く照射角度までの角度範囲であれば、測距対象物体がどの距離に存在していても、測距対象物体に少なくとも一度、最大側角度を決定するために仮定した位置については二度、レーザ光を照射できる照射角度を決定していることになる。 Therefore, by performing the third irradiation angle determination step, from the initial maximum side angle determined by the first irradiation angle determination step to the irradiation angle at which the laser beam reaches at or near the inner end of the monitoring area. Irradiation that can irradiate laser light at least once at the position assumed to determine the maximum side angle at least once, regardless of the distance to which the object to be measured is present, within the angle range The angle is determined.

また、それまでとは異なる初期レーザ角度を設定して、第１照射角度決定ステップ、第２照射角度決定ステップ、第３照射角度決定ステップを実行すれば、位置を仮定した測距対象物体に対してレーザ光が照射される回数が１回増える。 In addition, if an initial laser angle different from the previous one is set and the first irradiation angle determination step, the second irradiation angle determination step, and the third irradiation angle determination step are executed, the object to be distance-measured assuming the position is assumed. Thus, the number of times of laser light irradiation is increased by one.

そして、位置を仮定した測距対象物体に対してレーザ光が照射される数が垂直走査回数に１を加えた数以上になるまで、それまでとは異なる初期レーザ角度を設定して、第１照射角度決定ステップ、第２照射角度決定ステップ、第３照射角度決定ステップを繰り返すので、垂直最低走査回数を満たす最小の照射角度の数を決定できる。よって、垂直最低走査回数を満たしつつ、レーザ光を走査する回数を低減できる。 Then, an initial laser angle different from the previous one is set until the number of laser beams irradiated to the distance measurement target assuming the position becomes equal to or more than the number of vertical scans plus one. Since the irradiation angle determination step, the second irradiation angle determination step, and the third irradiation angle determination step are repeated, the minimum number of irradiation angles that satisfy the minimum number of vertical scans can be determined. Therefore, it is possible to reduce the number of times the laser beam is scanned while satisfying the minimum number of vertical scans.

請求項２記載の発明は、
最大側角度をθ、最小側角度をλ、レーザレーダ装置の設置高さをＴ、測距対象物体の遠近方向の長さをＤ、測距対象物体の高さをＨとしたとき、
第１照射角度決定ステップ、第２照射角度決定ステップ、第３照射角度決定ステップでは、下記式１、２を満たすように、最小側角度および最大側角度の一方から、最小側角度および最大側角度の他方を決定することを特徴とする。

The invention according to claim 2
When the maximum side angle is θ, the minimum side angle is λ, the installation height of the laser radar apparatus is T, the length of the distance measuring object in the perspective direction is D, and the height of the distance measuring object is H,
In the first irradiation angle determination step, the second irradiation angle determination step, and the third irradiation angle determination step, the minimum side angle and the maximum side angle are selected from one of the minimum side angle and the maximum side angle so as to satisfy the following

expressions

1 and 2. The other is determined.

式１の左辺は、最大側角度θで照射される位置に、遠近方向の長さＤ、高さＨの測距対象物体が位置していると仮定した場合における最小側角度を意味する。したがって、式１を用いれば、最大側角度θでレーザ光が照射される位置に存在している測距対象物体にレーザ光を照射できる最小側角度を決定できる。 The left side of Equation 1 means the minimum side angle when it is assumed that the distance measuring object having the length D and the height H in the perspective direction is located at the position irradiated with the maximum side angle θ. Therefore, if Equation 1 is used, it is possible to determine the minimum side angle at which the laser beam can be irradiated to the distance measurement target object existing at the position where the laser beam is irradiated at the maximum side angle θ.

また、式２は、式１を変形することで得られる式であり、式２の右辺は、最小側角度λで照射される位置に、遠近方向の長さＤ、高さＨの測距対象物体が位置していると仮定した場合における最大側角度を意味する。したがって、式２を用いれば、最小側角度λでレーザ光が照射される位置に存在している測距対象物体にレーザ光を照射できる最大側角度を決定できる。 Expression 2 is an expression obtained by transforming Expression 1. The right side of Expression 2 is a distance measurement object having a length D and a height H in the perspective direction at a position irradiated with the minimum side angle λ. It means the maximum angle on the assumption that the object is located. Therefore, if Equation 2 is used, it is possible to determine the maximum side angle at which the laser beam can be irradiated onto the distance measurement target object existing at the position where the laser beam is irradiated at the minimum side angle λ.

すなわち、式１、式２を満たすように最小側角度および最大側角度の一方から、最小側角度および最大側角度の他方を決定すれば、同じ測距対象物体に対してレーザ光を照射できる最大側角度および最小側角度を決定できる。 In other words, if the other of the minimum side angle and the maximum side angle is determined from one of the minimum side angle and the maximum side angle so as to satisfy Expressions 1 and 2, the maximum distance at which the same distance measurement target object can be irradiated with laser light is determined. A side angle and a minimum side angle can be determined.

また、上記目的を達成するレーザレーダ装置に係る発明は、上記照射角度決定方法で決定された照射角度でレーザ光を走査するレーザレーダ装置である。 An invention relating to a laser radar apparatus that achieves the above object is a laser radar apparatus that scans laser light at an irradiation angle determined by the irradiation angle determination method.

実施形態のレーザレーダ装置１の設置位置を説明する図である。It is a figure explaining the installation position of the laser radar apparatus 1 of embodiment. レーザレーダ装置１の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a laser radar device 1. FIG. 照射角度決定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an irradiation angle determination process. 図３の照射角度決定処理により決定される照射角度を説明する図である。It is a figure explaining the irradiation angle determined by the irradiation angle determination process of FIG. 図３の照射角度決定処理により決定される照射角度を説明する図である。It is a figure explaining the irradiation angle determined by the irradiation angle determination process of FIG. 図３の照射角度決定処理により決定される照射角度を説明する図である。It is a figure explaining the irradiation angle determined by the irradiation angle determination process of FIG. 足元角度と頂部角度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a foot angle and a top angle. 実施形態の測距対象物体３とは異なる形状の測距対象物体１０３を示す図である。It is a figure which shows the ranging object 103 of a shape different from the ranging object 3 of embodiment. 従来のレーザレーダ装置ｒがレーザ光を照射する例を示す図である。It is a figure which shows the example in which the conventional laser radar apparatus r irradiates a laser beam.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すレーザレーダ装置１は、建物の壁２に固定されている。もちろん、壁２は一例であり、他の部材にレーザレーダ装置１が固定されていてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A laser radar device 1 shown in FIG. 1 is fixed to a wall 2 of a building. Of course, the wall 2 is an example, and the laser radar device 1 may be fixed to another member.

レーザレーダ装置１の設置高さＴは、測距対象物体３の高さＨよりも高い所定高さとされる。なお、設置高さＴは、より正確には、レーザ光Ｌが水平方向にレーザレーダ装置１から射出される場合における、レーザ光Ｌの射出位置の高さである。測距対象物体３は、図１では簡易的に四角形としているが、測距対象物体３はユーザが任意に設定できる。測距対象物体３は、たとえば子供である。測距対象物体３が子供である場合、高さＨは、代表的な高さを用いる。また、レーザレーダ装置１に対する遠近方向における測距対象物体３の長さ（以下、奥行き）Ｄも、代表的な長さを用いる。 The installation height T of the laser radar device 1 is set to a predetermined height higher than the height H of the distance measuring object 3. The installation height T is more precisely the height of the emission position of the laser light L when the laser light L is emitted from the laser radar device 1 in the horizontal direction. The distance measurement target object 3 is simply rectangular in FIG. 1, but the distance measurement target object 3 can be arbitrarily set by the user. The distance measuring object 3 is, for example, a child. When the distance measurement target object 3 is a child, a representative height is used as the height H. Further, the length (hereinafter, depth) D of the distance measuring object 3 in the perspective direction with respect to the laser radar device 1 is also a representative length.

レーザレーダ装置１は、図１に矢印で示すように、俯角方向に照射角度を変化させつつ、レーザ光Ｌを走査することができる。また、レーザレーダ装置１は、水平方向の照射角度も変化させることができる。 The laser radar device 1 can scan the laser light L while changing the irradiation angle in the depression direction as indicated by an arrow in FIG. The laser radar device 1 can also change the irradiation angle in the horizontal direction.

図２は、レーザレーダ装置１の構成を示すブロック図である。レーザレーダ装置１は、投光部１１、受光部１２、駆動部１３、制御部１４を備える。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the laser radar device 1. The laser radar device 1 includes a light projecting unit 11, a light receiving unit 12, a driving unit 13, and a control unit 14.

投光部１１は、レーザ光Ｌを発生させて、そのレーザ光Ｌを外部へ照射する。受光部１２は、レーザレーダ装置１から照射されたレーザ光Ｌが外部の物体で反射して生じた反射光Ｒを受光する。そして、受光した反射光Ｒの受光信号強度を示す信号等を制御部１４へ出力する。 The light projecting unit 11 generates the laser light L and irradiates the laser light L to the outside. The light receiving unit 12 receives reflected light R generated by the laser light L emitted from the laser radar device 1 being reflected by an external object. Then, a signal indicating the received light signal intensity of the received reflected light R is output to the control unit 14.

駆動部１３は、レーザレーダ装置１を回転軸１ａを回転中心として駆動させる。これにより、レーザ光Ｌの俯角方向の照射角度が変化する。なお、レーザレーダ装置１全体を駆動させる代わりに、投光部１１やその一部（たとえばミラーのみ）を駆動させることで、レーザ光Ｌの俯角方向の照射角度を変化させてもよい。 The drive unit 13 drives the laser radar device 1 around the rotation shaft 1a as the rotation center. Thereby, the irradiation angle of the depression direction of the laser beam L changes. Instead of driving the entire laser radar device 1, the irradiation angle in the depression direction of the laser light L may be changed by driving the light projecting unit 11 or a part thereof (for example, only a mirror).

制御部１４は、投光部１１を制御して、投光部１１からレーザ光Ｌを所定周期で連続的に照射させる。また、受光部１２から信号を取得して、測距対象物体３などの物体までの距離を測定する。また、物体の大きさを認識したり、その大きさから物体の種類を識別したりしてもよい。さらに、制御部１４は、駆動部１３を制御することで、レーザ光Ｌの照射方向を制御する。 The control unit 14 controls the light projecting unit 11 to continuously irradiate the laser light L from the light projecting unit 11 with a predetermined period. Further, a signal is acquired from the light receiving unit 12 and a distance to an object such as the distance measuring object 3 is measured. Further, the size of the object may be recognized, or the type of the object may be identified based on the size. Further, the control unit 14 controls the irradiation direction of the laser light L by controlling the driving unit 13.

制御部１４は、レーザ光Ｌを俯角方向に一定角度で照射させるのではなく、予め図３に示す照射角度決定処理を行なって、すなわち、図３に示す照射角度決定方法により、照射角度を決定する。次に、この照射角度決定処理を説明する。 The control unit 14 does not irradiate the laser light L at a certain angle in the depression direction, but performs the irradiation angle determination process shown in FIG. 3 in advance, that is, determines the irradiation angle by the irradiation angle determination method shown in FIG. To do. Next, the irradiation angle determination process will be described.

サイズ設定ステップであるステップＳ１では、測距対象物体３の高さ
Ｈと奥行きＤを設定する。この設定は、ユーザが図示しない入力部を操作して高さＨと奥行きＤを入力することで制御部１４に入力される信号に基づいて行う。 In step S1, which is a size setting step, the height H and depth D of the distance measuring object 3 are set. This setting is performed based on a signal input to the control unit 14 when the user inputs a height H and a depth D by operating an input unit (not shown).

回数設定ステップであるステップＳ２では、垂直最低走査回数を設定する。垂直最低走査回数とは、レーザ光Ｌを垂直方向に走査する必要がある最低回数である。この垂直最低走査回数も、ユーザが入力部を操作することで制御部１４に入力される信号に基づいて設定する。垂直最低走査回数は、たとえば３回である。 In step S2, which is a number setting step, the minimum number of vertical scanning is set. The minimum number of vertical scans is the minimum number of times that the laser beam L needs to be scanned in the vertical direction. The minimum number of vertical scans is also set based on a signal input to the control unit 14 when the user operates the input unit. The minimum number of vertical scans is, for example, three.

初期角度設定ステップであるステップＳ３では、初期レーザ角度Ａ１を設定する。この初期レーザ角度Ａ１は、レーザレーダ装置１の監視エリア内にレーザ光Ｌが照射されれば、任意の角度であり、ユーザが入力部を操作することで制御部１４に入力される信号に基づいて行う。 In step S3, which is an initial angle setting step, an initial laser angle A1 is set. The initial laser angle A1 is an arbitrary angle as long as the laser beam L is irradiated in the monitoring area of the laser radar device 1, and is based on a signal input to the control unit 14 by the user operating the input unit. Do it.

ステップＳ４は第１照射角度決定ステップに相当する。このステップＳ４では、ステップＳ３で設定した初期レーザ角度Ａ１でレーザ光Ｌを照射したとき、そのレーザ光Ｌが測距対象物体３の足元にあたる位置に測距対象物体３が位置していると仮定する。すなわち、初期レーザ角度Ａ１を足元角度と仮定する。足元角度は、測距対象物体３にレーザ光Ｌが照射される角度範囲のうち最大角度である。 Step S4 corresponds to a first irradiation angle determination step. In this step S4, it is assumed that when the laser beam L is irradiated at the initial laser angle A1 set in step S3, the distance measuring object 3 is located at a position where the laser light L hits the foot of the distance measuring object 3. To do. That is, the initial laser angle A1 is assumed to be a foot angle. The foot angle is the maximum angle in the angle range in which the laser beam L is irradiated onto the distance measurement target object 3.

そして、この位置に仮定した測距対象物体３に対する頂部角度を決定する。頂部角度は、測距対象物体３にレーザ光Ｌが照射される角度範囲のうち最小角度である。 Then, the apex angle with respect to the distance measuring object 3 assumed at this position is determined. The apex angle is the minimum angle in the angle range in which the distance measurement target object 3 is irradiated with the laser light L.

なお、足元角度は、測距対象物体３にレーザ光Ｌが照射される角度範囲のうち最大角度側の角度であると言えるので、請求項の最大側角度に相当する。また、頂部角度は、この角度範囲における最小角度側の角度であると言えるので、請求項の最小側角度に相当する。 In addition, since it can be said that the foot angle is an angle on the maximum angle side in the angle range in which the laser beam L is irradiated onto the distance measuring object 3, it corresponds to the maximum angle in the claims. Moreover, since it can be said that a top angle is an angle of the minimum angle side in this angle range, it corresponds to the minimum angle of a claim.

式３に足元角度をθ、頂部角度をλとしたときのλとθの関係を示し、図４に、これらθ、λを図示している。なお、θ、λは、正の値とする。

Equation 3 shows the relationship between λ and θ when the foot angle is θ and the apex angle is λ, and FIG. 4 shows these θ and λ. Note that θ and λ are positive values.

また、図４には、初期レーザ角度Ａ１が足元角度となっている測距対象物体３ａ、および、測距対象物体３ａに対する頂部角度となるＡ２°（以下、角度の単位表記は省略する。）も示す。ステップＳ４では、式３のθに足元角度を代入することで得られるλを頂部角度とする。 In FIG. 4, the distance measurement object 3a in which the initial laser angle A1 is a foot angle, and A2 ° that is the top angle with respect to the distance measurement object 3a (hereinafter, the unit notation of the angle is omitted). Also shown. In step S4, λ obtained by substituting the foot angle for θ in Equation 3 is set as the apex angle.

ステップＳ５、Ｓ６は第２照射角度決定ステップに相当する。ステップＳ５では、頂部角度が足元角度となる位置に測距対象物体３が位置していると仮定する。ここでの頂部角度は、ステップＳ４を実行した直後のステップＳ５であれば、ステップＳ４で決定した頂部角度Ａ２であり、ステップＳ６がＮＯとなった後に実行するステップＳ５であれば、前回、ステップＳ５で設定した頂部角度である。前回、ステップＳ５で設定した頂部角度は、請求項の外側最小側角度に相当する。 Steps S5 and S6 correspond to a second irradiation angle determination step. In step S5, it is assumed that the distance measuring object 3 is located at a position where the apex angle is the foot angle. The top angle here is the top angle A2 determined in step S4 if it is step S5 immediately after executing step S4, and if it is step S5 executed after step S6 becomes NO, the step, The top angle set in S5. The top angle previously set in step S5 corresponds to the outer minimum side angle in the claims.

図４の例では、ステップＳ４を実行した直後のステップＳ５では、測距対象物体３ｂを仮定する。そして、その測距対象物体３ｂに対する頂部角度を決定する。図４の例では、測距対象物体３ｂに対する頂部角度はＡ３である。 In the example of FIG. 4, the distance measurement target object 3b is assumed in step S5 immediately after step S4 is executed. Then, the apex angle with respect to the distance measuring object 3b is determined. In the example of FIG. 4, the apex angle with respect to the distance measuring object 3b is A3.

ステップＳ６では、直前のステップＳ５で決定した頂部角度で照射するレーザ光Ｌが、監視エリアの外側端まで到達するか否かを判断する。たとえば、図４の例において、頂部角度Ａ３で照射するレーザ光Ｌは、監視エリアの外側端よりもレーザレーダ装置１から遠い位置まで到達している。したがって、図４の例において、頂部角度Ａ３を決定していれば、ステップＳ６の判断がＹＥＳになる。ステップＳ６の判断がＹＥＳであればステップＳ７に進む。 In step S6, it is determined whether or not the laser light L irradiated at the top angle determined in the immediately preceding step S5 reaches the outer end of the monitoring area. For example, in the example of FIG. 4, the laser light L irradiated at the top angle A3 reaches a position farther from the laser radar apparatus 1 than the outer end of the monitoring area. Therefore, in the example of FIG. 4, if the top angle A3 is determined, the determination in step S6 is YES. If judgment of step S6 is YES, it will progress to step S7.

一方、ステップＳ６の判断がＮＯであればステップＳ５に戻る。このとき実行するステップＳ５では、最後に決定した頂部角度が足元角度となる測距対象物体３を仮定する。そして、その測距対象物体３に対する頂部角度を決定する。 On the other hand, if the determination in step S6 is no, the process returns to step S5. In step S5 executed at this time, it is assumed that the object 3 to be measured whose top angle determined last is the foot angle. Then, the apex angle with respect to the distance measuring object 3 is determined.

ステップＳ７、Ｓ８は第３照射角度決定ステップに相当する。ステップＳ７では、監視エリアにおいて、レーザレーダ装置１に近い側の端である内側端またはそれよりもレーザレーダ装置１に近い側に照射される角度を決定したか否かを判断する。この判断がＮＯであればステップＳ８に進む。 Steps S7 and S8 correspond to a third irradiation angle determination step. In step S <b> 7, it is determined whether or not the angle irradiated on the inner end that is the end closer to the laser radar device 1 or the side closer to the laser radar device 1 than that in the monitoring area has been determined. If this determination is NO, the process proceeds to step S8.

ステップＳ８では、監視エリアの内側端に最も近い位置に仮定した測距対象物体３に対する足元角度が頂部角度となる測距対象物体３を仮定する。そして、その測距対象物体３に対する足元角度を決定する。なお、監視エリアの内側端に最も近い位置に仮定した測距対象物体３に対する足元角度は、決定済みの足元角度のうち、最もレーザレーダ装置１の近くにレーザ光Ｌを照射する足元角度であり、この足元角度は請求項の内側最大側角度に相当する。 In step S8, the distance measurement object 3 is assumed in which the foot angle relative to the distance measurement object 3 assumed at the position closest to the inner edge of the monitoring area is the top angle. Then, a foot angle with respect to the distance measuring object 3 is determined. Note that the foot angle with respect to the distance measuring object 3 assumed to be closest to the inner edge of the monitoring area is the foot angle that irradiates the laser beam L closest to the laser radar device 1 among the determined foot angles. The foot angle corresponds to the inner maximum side angle in the claims.

図４の例では、初期レーザ角度Ａ１を監視エリアの内側端にレーザ光Ｌが照射される角度としているので、ステップＳ７の判断はＹＥＳになる。しかし、仮に、初期レーザ角度をＡ２に設定していた場合には、このステップＳ８において、測距対象物体３ａを仮定して、足元角度としてＡ１を決定することになる。 In the example of FIG. 4, since the initial laser angle A1 is the angle at which the inner end of the monitoring area is irradiated with the laser light L, the determination in step S7 is YES. However, if the initial laser angle is set to A2, in step S8, the distance measurement target object 3a is assumed and A1 is determined as the foot angle.

ステップＳ８を実行したらステップＳ７に戻る。したがって、ステップＳ８、Ｓ７を繰り返すことにより、位置を仮定する測距対象物体３が次第に監視エリアの内側端方向に移動し、その測距対象物体３に対して足元角度を決定することになる。 If step S8 is performed, it will return to step S7. Therefore, by repeating steps S8 and S7, the distance measurement target object 3 whose position is assumed gradually moves toward the inner end of the monitoring area, and the foot angle is determined with respect to the distance measurement target object 3.

ステップＳ７の判断がＹＥＳになった場合にはステップＳ９に進む。ステップＳ９では、足元角度と頂部角度を決定するために位置を仮定した１つの測距対象物体３に対する走査回数が、垂直最低走査回数に１を加えた数以上になったか否かを判断する。 If the determination in step S7 is yes, the process proceeds to step S9. In step S9, it is determined whether or not the number of scans for one distance measuring object 3 whose position is assumed to determine the foot angle and the top angle is equal to or greater than the number obtained by adding 1 to the minimum number of vertical scans.

図４に示す各測距対象物体３ａ、３ｂは、それぞれ足元角度と頂部角度の２箇所においてレーザ光Ｌが照射されている。したがって、図４の状態では、１つの測距対象物体３に対する走査回数は２である。ステップＳ２で設定した垂直最低走査回数が１であれば、図４に示す状態で、ステップＳ９の判断がＹＥＳになる。 Each of the distance measurement target objects 3a and 3b shown in FIG. 4 is irradiated with the laser beam L at two positions, that is, a foot angle and a top angle. Therefore, in the state of FIG. 4, the number of scans for one distance measuring object 3 is two. If the minimum number of vertical scans set in step S2 is 1, the determination in step S9 is YES in the state shown in FIG.

ステップＳ９の判断がＹＥＳであれば照射角度決定処理を終了する。図４に一点鎖線で示す測距対象物体３ｃ、３ｄは、足元角度、頂部角度を決定した位置以外の位置に存在している。これら測距対象物体３ｃ、３ｄにも、１つのレーザ光Ｌが照射されている。 If determination of step S9 is YES, an irradiation angle determination process will be complete | finished. The distance measuring objects 3c and 3d indicated by the one-dot chain line in FIG. 4 are present at positions other than the positions at which the foot angle and the top angle are determined. One laser beam L is also irradiated to the distance measuring objects 3c and 3d.

これら測距対象物体３ｃ、３ｄの例から分かるように、足元角度と頂部角度を決定するために位置を仮定した１つの測距対象物体３に対する走査回数が２であれば、その他の位置に測距対象物体３が位置していても、必ず１回はレーザ光Ｌが照射される。したがって、図４に示した角度Ａ１、Ａ２、Ａ３を照射角度とすれば、監視エリア内のどの遠近位置に測距対象物体３が存在していても、垂直最低走査回数＝１を満たす。 As can be seen from the examples of the distance measurement target objects 3c and 3d, if the number of scans for one distance measurement target object 3 assuming a position for determining the foot angle and the top angle is 2, the measurement is performed at the other position. Even if the distance target object 3 is located, the laser beam L is always irradiated once. Therefore, if the angles A1, A2, and A3 shown in FIG. 4 are set as the irradiation angles, the minimum number of vertical scans = 1 is satisfied regardless of the distance measurement target object 3 in the monitoring area.

一方、１つの測距対象物体３に対する走査回数が２であり、垂直最低走査回数が２以上であれば、ステップＳ９の判断はＮＯになる。ステップＳ９の判断がＮＯであればステップＳ１０に進む。 On the other hand, if the number of scans for one distance measuring object 3 is 2 and the minimum number of vertical scans is 2 or more, the determination in step S9 is NO. If judgment of step S9 is NO, it will progress to step S10.

ステップＳ１０では、初期レーザ角度を変更する。変更後の初期レーザ角度は、最初に位置を仮定した測距対象物体３ａに対する足元角度Ａ１と頂部角度Ａ２との間であれば任意の角度である。変更後の初期レーザ角度は、ユーザの入力操作に基づいて設定してもよいし、レーザレーダ装置１が自動的に設定してもよい。初期レーザ角度を変更したら、変更後の初期レーザ角度でステップＳ４以下を実行する。 In step S10, the initial laser angle is changed. The initial laser angle after the change is an arbitrary angle as long as it is between the foot angle A1 and the top angle A2 with respect to the distance measuring object 3a whose position is assumed first. The changed initial laser angle may be set based on a user input operation, or may be set automatically by the laser radar device 1. If the initial laser angle is changed, step S4 and subsequent steps are executed with the changed initial laser angle.

図５は、ステップＳ１０で初期レーザ角度を変更した後にステップＳ４以下を実行することにより決定される角度を示している。図５の例では、ステップＳ１０で変更した後の初期レーザ角度はＢ１である。ステップＳ４では、この角度Ｂ１が足元角度となる位置に測距対象物体３ｅを仮定し、この測距対象物体３ｅに対する頂部角度Ｂ２を決定する。 FIG. 5 shows angles determined by executing step S4 and subsequent steps after changing the initial laser angle in step S10. In the example of FIG. 5, the initial laser angle after the change in step S10 is B1. In step S4, the distance measuring object 3e is assumed at a position where the angle B1 becomes the foot angle, and the apex angle B2 with respect to the distance measuring object 3e is determined.

続くステップＳ５では、その頂部角度Ｂ２が足元角度となる位置に測距対象物体３ｆを仮定し、この測距対象物体３ｆに対する頂部角度Ｂ３を決定する。ステップＳ６では、その頂部角度Ｂ３のレーザ光Ｌが、監視エリアの外側端まで到達するか否かを判断する。図５に示す例では、頂部角度Ｂ３のレーザ光Ｌは監視エリアの外側端まで到達しているので、ステップＳ６の判断がＹＥＳになり、ステップＳ７に進む。 In the subsequent step S5, the distance measuring object 3f is assumed at a position where the apex angle B2 becomes the foot angle, and the apex angle B3 with respect to the distance measuring object 3f is determined. In step S6, it is determined whether or not the laser beam L having the apex angle B3 reaches the outer end of the monitoring area. In the example shown in FIG. 5, since the laser beam L having the apex angle B3 has reached the outer end of the monitoring area, the determination in step S6 is YES, and the process proceeds to step S7.

さらに、図５の状態ではステップＳ７はＹＥＳになるので、ステップＳ９に進む。図５の状態の場合、位置を仮定した測距対象物体３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｆは、いずれも、走査回数が３回である。したがって、垂直最低走査回数が２であれば、図５に示す状態でステップＳ９の判断がＹＥＳになる。 Further, in the state of FIG. 5, step S7 is YES, so the process proceeds to step S9. In the state of FIG. 5, the distance measurement target objects 3 a, 3 b, 3 e, and 3 f assuming the position are all scanned three times. Therefore, if the minimum number of vertical scans is 2, the determination in step S9 is YES in the state shown in FIG.

図５に一点鎖線で示す測距対象物体３ｇ、３ｈは、足元角度、頂部角度を決定した位置以外の位置に存在している。これら測距対象物体３ｇ、３ｈには、２つのレーザ光Ｌが照射されている。 The distance measurement target objects 3g and 3h indicated by the one-dot chain line in FIG. 5 are present at positions other than the positions at which the foot angle and the top angle are determined. These distance measuring objects 3g and 3h are irradiated with two laser beams L.

これら測距対象物体３ｇ、３ｈの例から分かるように、足元角度と頂部角度を決定するために位置を仮定した１つの測距対象物体３に対する走査回数が３であれば、その他の位置に測距対象物体３が位置していても、必ず２回はレーザ光Ｌが照射される。したがって、図５に示した角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を照射角度とすれば、監視エリア内のどの遠近位置に測距対象物体３が存在していても、垂直最低走査回数＝２を満たす。 As can be seen from the examples of the distance measurement target objects 3g and 3h, if the number of scans for one distance measurement target object 3 assuming the position to determine the foot angle and the top angle is 3, the measurement is performed at the other position. Even if the distance target object 3 is located, the laser beam L is always irradiated twice. Therefore, if the angles A1, A2, A3, B1, B2, and B3 shown in FIG. 5 are used as the irradiation angles, the minimum number of vertical scans can be performed regardless of the distance measurement target object 3 in the monitoring area. = 2 is satisfied.

一方、角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を照射角度としても、垂直最低走査回数が３以上であれば、ステップＳ９の判断はＮＯになる。ステップＳ９の判断がＮＯであれば、再び、ステップＳ１０に進む。 On the other hand, even if the angles A1, A2, A3, B1, B2, and B3 are used as the irradiation angles, if the minimum number of vertical scans is 3 or more, the determination in step S9 is NO. If determination of step S9 is NO, it will progress to step S10 again.

前述したように、ステップＳ１０では、最初に位置を仮定した測距対象物体３ａに対する足元角度Ａ１と頂部角度Ａ２との間に、初期レーザ角度を変更する。なお、当然、これまでの初期レーザ角度とも違う角度とする。 As described above, in step S10, the initial laser angle is changed between the foot angle A1 and the apex angle A2 with respect to the distance measuring object 3a whose position is assumed first. Of course, the angle is different from the initial laser angle so far.

図６の例は、ステップＳ１０で初期レーザ角度をＣ１に変更した例である。初期レーザ角度Ｃ１は、角度Ｂ１とＡ２の間である。初期レーザ角度をＣ１に設定した後のステップＳ４では、この角度Ｃ１が足元角度となる位置に測距対象物体３ｉを仮定し、この測距対象物体３ｉに対する頂部角度Ｃ２を決定する。続くステップＳ５では、その頂部角度Ｃ２が足元角度となる位置に測距対象物体３ｊを仮定し、この測距対象物体３ｊに対する頂部角度Ｃ３を決定する。 The example of FIG. 6 is an example in which the initial laser angle is changed to C1 in step S10. The initial laser angle C1 is between angles B1 and A2. In step S4 after the initial laser angle is set to C1, the distance measuring object 3i is assumed at a position where the angle C1 becomes the foot angle, and the apex angle C2 with respect to the distance measuring object 3i is determined. In the subsequent step S5, the distance measuring object 3j is assumed at a position where the apex angle C2 becomes the foot angle, and the apex angle C3 with respect to the distance measuring object 3j is determined.

角度Ｃ３でレーザ光Ｌを照射すると監視エリアの外側端までレーザ光Ｌが到達するので、ステップＳ６がＹＥＳになる。図６の状態でも、ステップＳ７はＹＥＳになるので、ステップＳ９に進む。 When the laser beam L is irradiated at the angle C3, the laser beam L reaches the outer end of the monitoring area, so step S6 becomes YES. Even in the state of FIG. 6, step S7 is YES, so the process proceeds to step S9.

図６の状態の場合、位置を仮定した測距対象物体３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｆ、３ｉ、３ｊは、いずれも、走査回数が４回である。したがって、垂直最低走査回数が３であれば、図６に示す状態でステップＳ９の判断がＹＥＳになる。 In the case of the state of FIG. 6, the distance measurement target objects 3 a, 3 b, 3 e, 3 f, 3 i, and 3 j assuming the position are all scanned four times. Therefore, if the minimum number of vertical scans is 3, the determination in step S9 is YES in the state shown in FIG.

図６に一点鎖線で示す測距対象物体３ｋ、３ｌは、足元角度、頂部角度を決定した位置以外の位置に存在している。これら測距対象物体３ｋ、３ｌには、３つのレーザ光Ｌが照射されている。 The distance measurement target objects 3k and 3l indicated by the one-dot chain line in FIG. 6 are present at positions other than the positions at which the foot angle and the top angle are determined. The distance measuring objects 3k and 3l are irradiated with three laser beams L.

これら測距対象物体３ｋ、３ｌの例から分かるように、足元角度と頂部角度を決定するために位置を仮定した１つの測距対象物体３に対する走査回数が４であれば、その他の位置に測距対象物体３が位置していても、必ず３回はレーザ光Ｌが照射される。したがって、図６に示した角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を照射角度とすれば、監視エリア内のどの遠近位置に測距対象物体３が存在していても、垂直最低走査回数＝３を満たす。 As can be seen from the examples of the distance measurement target objects 3k and 3l, if the number of scans for one distance measurement target object 3 assuming the position for determining the foot angle and the top angle is 4, the measurement is performed at the other position. Even if the distance target object 3 is located, the laser beam L is always irradiated three times. Therefore, if the angles A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, and C3 shown in FIG. 6 are set as the irradiation angles, the distance measurement target object 3 exists at any perspective position in the monitoring area. Also, the minimum number of vertical scans = 3 is satisfied.

図４〜図６を用いて具体的に説明したように、ステップＳ９がＹＥＳになるまでステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返すことにより、垂直最低走査回数を満たす照射角度を決定することができる。 As described in detail with reference to FIGS. 4 to 6, by repeating steps S <b> 4 to S <b> 10 until step S <b> 9 becomes YES, an irradiation angle that satisfies the minimum number of vertical scans can be determined.

以上、説明した本実施形態によれば、ステップＳ４で、初期レーザ角度が足元角度になる位置に測距対象物体３が位置していると仮定して、その測距対象物体３に対する頂部角度を決定する。したがって、ステップＳ４で、一組の足元角度と頂部角度が決定される。 As described above, according to the present embodiment described above, in step S4, it is assumed that the distance measurement target object 3 is located at a position where the initial laser angle becomes the foot angle, and the top angle with respect to the distance measurement target object 3 is determined. decide. Accordingly, in step S4, a set of foot angle and apex angle is determined.

ステップＳ５では、直前に決定した頂部角度、すなわち、決定済みの頂部角度のうち最も遠くにレーザ光Ｌを照射する角度が足元角度となる位置に測距対象物体３が位置していると仮定する。そして、その測距対象物体３に対する頂部角度を決定し、この頂部角度を照射角度に決定する。 In step S5, it is assumed that the distance measuring object 3 is located at a position where the apex angle determined immediately before, that is, the angle at which the laser beam L is irradiated farthest among the determined apex angles is the foot angle. . Then, the apex angle with respect to the distance measuring object 3 is determined, and this apex angle is determined as the irradiation angle.

このステップＳ５は、ステップＳ６がＹＥＳになるまで、すなわち、監視エリアの外側端またはそれよりもレーザレーダ装置１から離れる側にレーザ光Ｌが照射される照射角度を決定するまで繰り返す。 This step S5 is repeated until step S6 becomes YES, that is, until the irradiation angle at which the laser beam L is irradiated to the outer edge of the monitoring area or the side farther from the laser radar device 1 is determined.

このようにして頂部角度を決定して、その頂部角度を照射角度に決定すると、レーザ光Ｌは俯角で照射されているので、レーザ光Ｌが測距対象物体３に対して最も低い位置に照射されるまでであれば、測距対象物体３の位置が監視エリアの外側端方向にずれても、位置を仮定して決定した頂部角度で照射されたレーザ光Ｌは測距対象物体３に照射される。 When the apex angle is determined in this way and the apex angle is determined as the irradiation angle, the laser beam L is irradiated at the depression angle, so the laser beam L is irradiated to the lowest position with respect to the distance measuring object 3. Until this is done, even if the position of the distance measuring object 3 is shifted toward the outer edge of the monitoring area, the laser light L irradiated at the apex angle determined by assuming the position is irradiated to the distance measuring object 3 Is done.

したがって、ステップＳ５、Ｓ６が繰り返されることにより、ステップＳ４で決定された頂部角度から、監視エリアの外側端またはそれよりも遠くにレーザ光Ｌが届く照射角度までの角度範囲であれば、測距対象物体３がどの距離に存在していても、測距対象物体３に少なくとも一度、頂部角度を決定するために仮定した位置については二度、レーザ光Ｌを照射できる照射角度が決定される。 Therefore, by repeating steps S5 and S6, if the angle range is from the apex angle determined in step S4 to the irradiation angle at which the laser beam L reaches the outer end of the monitoring area or farther than that, the distance measurement is performed. Regardless of the distance at which the target object 3 is present, the irradiation angle at which the laser light L can be irradiated is determined twice for the position assumed to determine the top angle at least once on the distance measurement target object 3.

また、ステップＳ８では、すでに決定した足元角度のうち、最も近くにレーザ光Ｌを照射する角度が頂部角度になる位置に測距対象物体３が位置していると仮定する。そして、その測距対象物体３に対する足元角度を決定し、この足元角度も照射角度に決定する。 Further, in step S8, it is assumed that the distance measuring object 3 is located at a position where the angle at which the laser beam L is irradiated closest to the top angle among the already determined foot angles. Then, a foot angle with respect to the distance measuring object 3 is determined, and this foot angle is also determined as an irradiation angle.

このステップＳ８は、ステップＳ７がＹＥＳになるまで、すなわち、監視エリアの内側端またはそれよりもレーザレーダ装置１に近い側にレーザ光Ｌが照射される照射角度を決定するまで繰り返す。 This step S8 is repeated until step S7 becomes YES, that is, until the irradiation angle at which the laser beam L is irradiated to the inner end of the monitoring area or the side closer to the laser radar device 1 is determined.

このようにして足元角度を決定して、その足元角度を照射角度に決定すると、レーザ光Ｌが測距対象物体３に対して頂部角度で照射されるまでであれば、測距対象物体３の位置が監視エリアの内側端方向にずれても、位置を仮定して決定した足元角度で照射されたレーザ光Ｌは測距対象物体３に照射される。 When the foot angle is determined in this way and the foot angle is determined as the irradiation angle, the laser beam L is irradiated to the distance measuring object 3 at the apex angle. Even if the position is shifted toward the inner edge of the monitoring area, the laser beam L irradiated at the foot angle determined on the assumption of the position is irradiated onto the distance measuring object 3.

したがって、仮にステップＳ４で決定された足元角度が、監視エリアの内側端よりも監視エリアの外側にレーザ光Ｌが照射される角度であったとしても、ステップＳ７、Ｓ８が繰り返されることにより、ステップＳ４で決定された足元角度から、監視エリアの内側端またはそれよりも近くにレーザ光Ｌが届く照射角度までの角度範囲であれば、測距対象物体３がどの距離に存在していても、測距対象物体３に少なくとも一度、レーザ光Ｌを照射できる照射角度が決定される。 Therefore, even if the foot angle determined in step S4 is an angle at which the laser beam L is irradiated outside the monitoring area rather than the inner edge of the monitoring area, steps S7 and S8 are repeated, thereby As long as it is an angle range from the foot angle determined in S4 to the irradiation angle at which the laser beam L reaches the inner edge of the monitoring area or closer thereto, the distance measurement target object 3 exists at any distance. An irradiation angle at which the laser beam L can be irradiated at least once on the distance measuring object 3 is determined.

よって、ステップＳ４〜Ｓ８をステップＳ７がＹＥＳになるまで実行することで、測距対象物体３が監視エリア内のどの距離に存在していても、測距対象物体３に少なくとも一度、位置を仮定した測距対象物体３に対しては二度、レーザ光Ｌを照射できる照射角度が決定される。 Therefore, by executing steps S4 to S8 until step S7 becomes YES, the distance measurement target object 3 is assumed to be at least once regardless of the distance within the monitoring area. The irradiation angle at which the laser beam L can be irradiated is determined twice for the distance measurement target object 3.

そして、ステップＳ９がＹＥＳになるまで、すなわち、位置を仮定した測距対象物体３に対してレーザ光Ｌが照射される数が垂直走査回数に１を加えた数以上になるまで、それまでとは異なる初期レーザ角度を設定して（Ｓ１０）、ステップＳ４〜Ｓ７を繰り返す。これにより、垂直最低走査回数を満たす最小の照射角度の数を決定できる。よって、垂直最低走査回数を満たしつつ、レーザ光Ｌを走査する回数を低減できる。 Until step S9 becomes YES, that is, until the number of laser beams L irradiated to the distance measurement target object 3 assuming the position is equal to or more than the number obtained by adding 1 to the number of vertical scans. Sets different initial laser angles (S10) and repeats steps S4 to S7. Thereby, the minimum number of irradiation angles satisfying the minimum number of vertical scans can be determined. Therefore, the number of times of scanning with the laser beam L can be reduced while satisfying the minimum number of vertical scanning times.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following modification is also contained in the technical scope of this invention, Furthermore, the summary other than the following is also included. Various modifications can be made without departing from the scope.

＜変形例１＞
たとえば、前述の実施形態では、最小側角度として頂部角度を決定し、最大側角度として足元角度を決定していた。しかし、装置の誤差等を考慮して、最小側角度として頂部角度よりも足元角度よりの角度を決定してもよい。また、最大側角度として足元角度よりも頂部角度よりの角度を決定してもよい。 <Modification 1>
For example, in the above-described embodiment, the top angle is determined as the minimum side angle, and the foot angle is determined as the maximum side angle. However, in consideration of the error of the apparatus, the angle from the foot angle rather than the top angle may be determined as the minimum side angle. Moreover, you may determine the angle from the top angle rather than the foot angle as the maximum side angle.

図７における曲線は、前述の実施形態で決定した足元角度と頂部角度との関係を示す曲線である。図７にも示すように、この曲線の式は式３であり、前述の実施形態では、この曲線上に頂部角度を決定している。一方、図７における直線は、足元角度＝頂部角度とした場合の直線である。この図７において直線よりも上側、かつ、曲線よりも下側であれば、同じ測距対象物体３に対してレーザ光Ｌを照射できる最大側角度および最小側角度となる。 The curve in FIG. 7 is a curve showing the relationship between the foot angle and the apex angle determined in the above embodiment. As shown in FIG. 7, the equation of this curve is Equation 3. In the above-described embodiment, the top angle is determined on this curve. On the other hand, the straight line in FIG. 7 is a straight line when the foot angle = the top angle. In FIG. 7, if the position is above the straight line and below the curve, the maximum angle and the minimum angle at which the same distance measurement target object 3 can be irradiated with the laser light L are obtained.

したがって、図７において、直線よりも上側、かつ、曲線よりも下側となるように最小側角度を決定してもよい。 Therefore, in FIG. 7, the minimum side angle may be determined so as to be above the straight line and below the curved line.

最大側角度をθ、最小側角度をλとして、図７において曲線よりも下側となるように、最大側角度θから最小側角度λを決定するためには、式１に示すＴ、Ｈ、Ｄ、θとλとの不等式を満たせばよい。また、最大側角度θは最小側角度λよりも大きいことから、λ＜θである。したがって、式１を満たすようにすれば、最大側角度θから最小側角度λを決定することができる。 In order to determine the minimum side angle λ from the maximum side angle θ so that the maximum side angle is θ and the minimum side angle is λ, and is below the curve in FIG. 7, T, H, It is only necessary to satisfy the inequalities of D, θ, and λ. Further, since the maximum side angle θ is larger than the minimum side angle λ, λ <θ. Therefore, if Expression 1 is satisfied, the minimum side angle λ can be determined from the maximum side angle θ.

また、式１に示すＴ、Ｈ、Ｄ、θとλとの不等式を変形すると、式２の不等式が得られるので、最小側角度λから最大側角度θを決定するためには、式２に示すＴ、Ｈ、Ｄ、θとλとの不等式を満たせばよい。したがって、式２を満たすようにすれば、最小側角度λから最大側角度θを決定することができる。 Further, when the inequality of T, H, D, θ and λ shown in Equation 1 is modified, the inequality of Equation 2 is obtained. To determine the maximum side angle θ from the minimum side angle λ, It is sufficient to satisfy the inequalities of T, H, D, θ and λ shown. Therefore, if Expression 2 is satisfied, the maximum side angle θ can be determined from the minimum side angle λ.

なお、最小側角度を頂部角度よりもどの程度、大きい角度とするか、および、最大側角度を足元角度よりもどの程度、小さい角度とするかは、装置の誤差等を考慮して適宜決定すればよい。ただし、同じ測距対象物体３に対する最大側角度と最小側角度を比較すると、当然、最大側角度の方が最小側角度よりも大きい。 Note that the degree to which the minimum side angle is set to be larger than the top angle and the degree to which the maximum side angle is set to be smaller than the foot angle are appropriately determined in consideration of errors in the apparatus. That's fine. However, when comparing the maximum side angle and the minimum side angle with respect to the same distance measurement object 3, the maximum side angle is naturally larger than the minimum side angle.

＜変形例２＞
前述の実施形態では、形状が側面視で矩形である測距対象物体３を示した。しかし、図８に示すように、側面視で半円形の測距対象物体１０３でもよい。この測距対象物体１０３の場合、最小角度は図８のレーザ光Ｌ１が照射される角度である。この他にも、測距対象物体３の形状は、ボール型、人側などでもよく、測距対象物体３の形状に特に制限はない。 <Modification 2>
In the above-described embodiment, the distance measuring object 3 whose shape is rectangular in a side view is shown. However, as shown in FIG. 8, the distance measurement target object 103 may be a semicircular object when viewed from the side. In the case of the distance measuring object 103, the minimum angle is an angle at which the laser beam L1 in FIG. 8 is irradiated. In addition, the shape of the distance measurement target object 3 may be a ball shape or a human side, and the shape of the distance measurement target object 3 is not particularly limited.

＜変形例３＞
前述の実施形態のステップＳ４では、初期レーザ角度を足元角度として頂部角度を決定していたが、初期レーザ角度を頂部角度として足元角度を決定してもよい。 <Modification 3>
In step S4 of the above-described embodiment, the apex angle is determined using the initial laser angle as the foot angle, but the foot angle may be determined using the initial laser angle as the apex angle.

＜変形例４＞
前述の実施形態では、レーザレーダ装置１で照射角度を決定していたが、ラインの調整工程など外部装置にて予め照射角度を決定し、決定した照射角度をレーザレーダ装置１に書き込んでもよい。 <Modification 4>
In the above-described embodiment, the irradiation angle is determined by the laser radar device 1. However, the irradiation angle may be determined in advance by an external device such as a line adjustment process, and the determined irradiation angle may be written in the laser radar device 1.

＜変形例５＞
前述の実施形態の照射角度決定処理（図３）では、１つの測距対象物体３に対する走査回数が、垂直最低走査回数に１を加えた数になった時点で照射角度決定処理を終了していた。しかし、１つの測距対象物体３に対する走査回数が、垂直最低走査回数に１よりも大きい所定数（たとえば、２、３、４のいずれか）を加えた数になった時点で照射角度決定処理を終了してもよい。 <Modification 5>
In the irradiation angle determination process (FIG. 3) of the above-described embodiment, the irradiation angle determination process is completed when the number of scans for one distance measurement target object 3 reaches 1 plus the minimum number of vertical scans. It was. However, the irradiation angle determination process is performed when the number of scans for one distance measuring object 3 reaches a number obtained by adding a predetermined number (for example, any one of 2, 3, 4) greater than 1 to the minimum number of vertical scans. May be terminated.

１：レーザレーダ装置１ａ：回転軸２：壁３：測距対象物体１１：投光部１２：受光部１３：駆動部１４：制御部１０３：測距対象物体Ｌ：レーザ光Ｒ：反射光Ｔ：設置高さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Laser radar apparatus 1a: Rotating axis 2: Wall 3: Object for distance measurement 11: Light projection part 12: Light-receiving part 13: Drive part 14: Control part 103: Object for distance measurement L: Laser light R: Reflected light T : Installation height

Claims

俯角方向に照射角度を変化させつつ、レーザ光を走査するレーザレーダ装置において、前記俯角方向の照射角度を決定する照射角度決定方法であって、
前記レーザレーダ装置に対する遠近方向における測距対象物体の長さと、前記測距対象物体の高さを設定するサイズ設定ステップ（Ｓ１）と、
前記測距対象物体に対して、前記レーザ光を垂直方向に走査する必要がある最低回数である垂直最低走査回数を設定する回数設定ステップ（Ｓ２）と、
前記レーザレーダ装置の監視エリア内に前記レーザ光が照射される任意の角度に初期レーザ角度を設定する初期角度設定ステップ（Ｓ３）と、
前記初期レーザ角度が、前記測距対象物体に前記レーザ光が照射される角度範囲における最大角度側の角度である最大側角度、および、前記角度範囲における最小角度側の角度である最小側角度のいずれかになる位置に前記測距対象物体が位置していると仮定して、その測距対象物体に対する前記最大側角度および前記最小側角度のうち、前記初期レーザ角度とは異なる側の角度を、前記初期レーザ角度、前記測距対象物体の前記遠近方向の長さ、前記測距対象物体の高さ、前記レーザレーダ装置の設置高さに基づいて決定し、決定した角度、および、前記初期レーザ角度を前記照射角度に決定する第１照射角度決定ステップ（Ｓ４）と、
前記測距対象物体の位置がそれまでとは異なる位置であって、すでに決定した前記最小側角度のうち、最も遠くに前記レーザ光を照射する角度である外側最小側角度が最大側角度になる位置に位置していると仮定して、前記外側最小側角度、前記測距対象物体の前記遠近方向の長さ、前記測距対象物体の高さ、前記レーザレーダ装置の設置高さから、前記外側最小側角度が前記最大側角度になる位置に位置している前記測距対象物体に対する前記最小側角度を決定し、決定した前記最小側角度を照射角度に決定し、かつ、監視エリアにおいて、前記レーザレーダ装置に遠い側の端またはそれよりも前記レーザレーダ装置から離れる側に前記レーザ光が照射される照射角度を決定するまで前記最小側角度の決定を繰り返す第２照射角度決定ステップ（Ｓ５、Ｓ６）と、
前記測距対象物体の位置がそれまでとは異なる位置であって、すでに決定した前記最大側角度のうち、最も近くに前記レーザ光を照射する角度である内側最大側角度が最小側角度になる位置に位置していると仮定して、前記内側最大側角度、前記測距対象物体の前記遠近方向の長さ、前記測距対象物体の高さ、前記レーザレーダ装置の設置高さから、前記内側最大側角度が前記最小側角度になる位置に位置している前記測距対象物体に対する前記最大側角度を決定し、決定した前記最大側角度を照射角度に決定し、かつ、前記監視エリアにおいて、前記レーザレーダ装置に近い側の端またはそれよりも前記レーザレーダ装置側に前記レーザ光が照射される照射角度を決定するまで前記最大側角度の決定を繰り返す第３照射角度決定ステップ（Ｓ７、Ｓ８）とを備え、
位置を仮定した前記測距対象物体に対して前記レーザ光が照射される数が垂直走査回数に１を加えた数以上になるまで、それまでとは異なる前記初期レーザ角度を設定して、前記第１照射角度決定ステップ、前記第２照射角度決定ステップ、前記第３照射角度決定ステップを繰り返すことを特徴とする照射角度決定方法。 In a laser radar device that scans a laser beam while changing the irradiation angle in the depression direction, an irradiation angle determination method for determining the irradiation angle in the depression direction,
A size setting step (S1) for setting the length of the distance measuring object in the perspective direction with respect to the laser radar device and the height of the distance measuring object;
A frequency setting step (S2) for setting a minimum number of vertical scans that is the minimum number of times that the laser beam needs to be scanned in the vertical direction with respect to the distance measuring object;
An initial angle setting step (S3) for setting an initial laser angle to an arbitrary angle at which the laser beam is irradiated in the monitoring area of the laser radar device;
The initial laser angle is a maximum side angle that is an angle on the maximum angle side in an angle range in which the laser beam is irradiated on the object to be measured, and a minimum side angle that is an angle on the minimum angle side in the angle range. Assuming that the distance measurement object is located at any position, an angle on the side different from the initial laser angle among the maximum side angle and the minimum side angle with respect to the distance measurement object is set. , Determined based on the initial laser angle, the distance in the perspective direction of the distance measurement object, the height of the distance measurement object, the installation height of the laser radar device, and the initial angle A first irradiation angle determination step (S4) for determining a laser angle as the irradiation angle;
The position of the object to be measured is different from the previous position, and among the already determined minimum side angles, the outer minimum side angle that is the angle at which the laser beam is irradiated farthest is the maximum side angle. Assuming that the position is located, from the outer minimum side angle, the length of the distance measuring object in the perspective direction, the height of the distance measuring object, the installation height of the laser radar device, In the monitoring area, determine the minimum side angle with respect to the distance measurement target object located at a position where the outer minimum side angle is the maximum side angle, determine the determined minimum side angle as an irradiation angle, and A second irradiation angle determination step that repeats the determination of the minimum side angle until the irradiation angle at which the laser beam is irradiated to the end farther from the laser radar device or the side farther from the laser radar device is determined. A-flops (S5, S6),
The position of the object to be measured is different from the previous position, and among the already determined maximum side angles, the inner maximum side angle that is the angle at which the laser beam is irradiated closest is the minimum side angle. Assuming that the position is located, from the inside maximum side angle, the distance in the perspective direction of the object to be measured, the height of the object to be measured, the installation height of the laser radar device, Determining the maximum side angle with respect to the object to be measured located at a position where the inner maximum side angle is the minimum side angle, determining the determined maximum side angle as an irradiation angle, and in the monitoring area A third irradiation angle determining step that repeats the determination of the maximum side angle until an irradiation angle at which the laser beam is irradiated on the end closer to the laser radar apparatus or on the laser radar apparatus side than that end is determined ( 7, S8) and provided with,
The initial laser angle different from the previous one is set until the number of laser beams irradiated to the distance measuring object assuming the position is equal to or greater than the number of vertical scanning times plus 1. An irradiation angle determination method comprising repeating the first irradiation angle determination step, the second irradiation angle determination step, and the third irradiation angle determination step.

請求項１において、
前記最大側角度をθ、前記最小側角度をλ、前記レーザレーダ装置の設置高さをＴ、前記測距対象物体の前記遠近方向の長さをＤ、前記測距対象物体の高さをＨとしたとき、
前記第１照射角度決定ステップ、前記第２照射角度決定ステップ、前記第３照射角度決定ステップでは、下記式１、２を満たすように、前記最小側角度および前記最大側角度の一方から、前記最小側角度および前記最大側角度の他方を決定することを特徴とする照射角度決定方法。

In claim 1,
The maximum side angle is θ, the minimum side angle is λ, the installation height of the laser radar device is T, the length of the distance measuring object in the perspective direction is D, and the height of the distance measuring object is H. When
In the first irradiation angle determination step, the second irradiation angle determination step, and the third irradiation angle determination step, the minimum angle is selected from one of the minimum side angle and the maximum side angle so as to satisfy the following expressions 1 and 2. An irradiation angle determination method, wherein the other of the side angle and the maximum side angle is determined.

請求項１または２に記載の照射角度決定方法で決定された照射角度で前記レーザ光を走査するレーザレーダ装置。 A laser radar device that scans the laser beam at an irradiation angle determined by the irradiation angle determination method according to claim 1.