JP5767149B2 - Target size measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザビームを用いて対象物のサイズを測定するターゲットサイズ測定装置に関する。 The present invention relates to a target size measuring apparatus that measures the size of an object using a laser beam.
レーザビーム(レーザ光)を用いて対象物(ターゲット)までの距離を測定するレーザレーダ装置が知られている。レーザレーダ装置は、例えば180度の範囲で水平方向(検出方向)に回転しながらレーザビームを断続的に放射し、その反射光を受光する。そして、レーザビームを放射した時点から、そのレーザビームの反射光を受光した時点までの時間に基づいて、そのレーザビームを反射したターゲットまでの距離が測定される(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Laser radar devices that measure the distance to an object (target) using a laser beam (laser light) are known. The laser radar device emits a laser beam intermittently while rotating in the horizontal direction (detection direction) within a range of 180 degrees, for example, and receives the reflected light. Then, based on the time from when the laser beam is emitted to when the reflected light of the laser beam is received, the distance to the target that reflected the laser beam is measured (see, for example, Patent Document 1).
なお、上記レーザレーダ装置は、例えばホームセキュリティシステムなどに用いられることが多い。その場合、ターゲットの背面側(レーザビームが照射される側とは反対側)に壁面などの背面物が存在する。そのため、放射されたレーザビームは、ターゲットだけでなく、その背面物にも照射されることになる。従って、レーザレーダ装置は、ターゲットおよび背面物の両方からの反射光を受光することになる。そして、レーザレーダ装置は、受光した反射光のうち、ターゲットからの反射光を利用して上記距離の測定を行う。 The laser radar device is often used in, for example, a home security system. In that case, a back surface such as a wall surface exists on the back side of the target (the side opposite to the side irradiated with the laser beam). Therefore, the emitted laser beam is irradiated not only on the target but also on the back surface of the target. Therefore, the laser radar apparatus receives reflected light from both the target and the back object. The laser radar device measures the distance using the reflected light from the target among the received reflected light.
このようなレーザレーダ装置において、連続して距離が測定された数(連続測距点数)およびターゲットに照射されたときのレーザビームの直径などに基づいて、ターゲットのサイズ(検出方向についての長さ)を測定(推定)することが考えられている。連続測距点数は、連続して反射光を受光した数に相当する。なお、反射光を受光したか否かについては、例えば反射光を受光する受光部の出力信号(受光信号)のレベル(例えば波高値)が所定の閾値を超えているか否かに応じて判断される。また、ターゲットに照射されたときのレーザビームの直径は、放射した時点(つまり距離=0m)におけるレーザビームの直径、ターゲットまでの距離を測定可能(測距可能)な最大距離におけるレーザビームの直径および測定されたターゲットまでの距離を用いた演算により求めることができる。あるいは、上記直径および距離を関係付けたマップなどを予め準備しておけば、そのマップを参照することにより、ターゲットに照射されたときのレーザビームの直径を求めることもできる。 In such a laser radar apparatus, the target size (length in the detection direction) is determined based on the number of distances measured continuously (number of continuous ranging points) and the diameter of the laser beam when the target is irradiated. ) Is measured (estimated). The number of continuous distance measuring points corresponds to the number of received reflected light continuously. Whether or not the reflected light is received is determined, for example, depending on whether or not the level (for example, peak value) of the output signal (light reception signal) of the light receiving unit that receives the reflected light exceeds a predetermined threshold value. The The diameter of the laser beam when it is irradiated onto the target is the diameter of the laser beam at the time of emission (that is, the distance = 0 m), and the diameter of the laser beam at the maximum distance at which the distance to the target can be measured (measured) And it can obtain | require by the calculation using the distance to the measured target. Alternatively, if a map relating the diameter and distance is prepared in advance, the diameter of the laser beam when the target is irradiated can be obtained by referring to the map.
上述した従来の方法は、ターゲットサイズの測定精度が低く、実際のターゲットのサイズと測定されるサイズとの差(測定誤差)が大きくなる場合がある。以下、図15および図16を参照しながら、従来の方法による測定の精度が低い理由について説明する。図15に示すように、検出方向についての長さが同一のターゲット101のサイズを測定する場合でも、ターゲット101の位置(検出方向についての位置)が異なると連続測距点数が変化する。すなわち、図15(a)の場合、連続測距点数が3点となるのに対し、図15(b)の場合、連続測距点数が2点となる。従って、図15の(a)および(b)では、実際のサイズが同じであるにも関わらず、測定されるターゲットサイズが互いに異なる結果となる。
In the conventional method described above, the measurement accuracy of the target size is low, and the difference (measurement error) between the actual target size and the measured size may be large. Hereinafter, the reason why the measurement accuracy by the conventional method is low will be described with reference to FIGS. 15 and 16. As shown in FIG. 15, even when measuring the size of the
また、図16に示すように、検出方向についての長さが同一であり、且つ検出方向についての位置も同一であるターゲット102a、102bのサイズを測定する場合でも、ターゲット表面の反射率が異なると連続測距点数が変化する。すなわち、図16(a)に示すターゲット102aの表面が高い反射率(高反射)である場合、ターゲット102aに照射された3つのレーザビームによる反射光が良好に得られる。
Further, as shown in FIG. 16, even when measuring the size of the
つまり、3つのレーザビームのターゲット102aへの照射率(照射割合)としては、中央のものが100%であり、両端のものが50%である。ターゲット102aの表面の反射率が例えば90%であるとすると、受光信号の波高値としては、放射されたレーザビームの波高値を基準として、中央のものが約90%となり、両端のものが約45%となる。前述した閾値が例えば30%に設定されていれば、それらの受光信号は全て閾値を超えるため、連続測距点数が3点となる。
That is, the irradiation rate (irradiation ratio) of the three laser beams to the
これに対し、図16(b)に示すターゲット102bの表面が低い反射率(低反射)である場合、ターゲット102bに照射された3つのレーザビームうち、真ん中の1つによる反射光だけが良好に得られる。つまり、3つのレーザビームのターゲット102bへの照射率は、前述したターゲット102aへの照射率と同じである。しかし、ターゲット102bの表面の反射率が例えば40%であるとすると、受光信号の波高値としては、中央のものが約40%となり、両端のものが約20%となる。そのため、中央のレーザビームの反射光による受光信号だけが閾値を超えるため、連続測距点数が1点となる。従って、図16の(a)および(b)でも、実際のサイズが同じであるにも関わらず、測定されるターゲットサイズが互いに異なる結果となる。
On the other hand, when the surface of the
このように、従来の方法では、ターゲットの位置やターゲット表面の反射率によって、ターゲットサイズの測定結果が大きく変化するために測定の精度が低く、その結果、測定誤差が大きくなる場合がある。さらに、ターゲットに照射されたときのレーザビームの直径は、ターゲットまでの距離が遠くなるほど大きくなる。そのため、従来の方法では、ターゲットまでの距離が遠くなるほど、上記測定誤差が大きくなる。従って、従来の方法においては、ターゲットまでの距離が非常に遠い場合などにおいて、例えば、ターゲットが人間および自動車のいずれであるのかを完全に判別できないといった状況が発生する可能性があり、実用性の点で問題があった。 As described above, in the conventional method, the measurement result of the target size varies greatly depending on the position of the target and the reflectivity of the target surface, so that the measurement accuracy is low, and as a result, the measurement error may increase. Furthermore, the diameter of the laser beam when irradiated to the target increases as the distance to the target increases. Therefore, in the conventional method, the measurement error increases as the distance to the target increases. Therefore, in the conventional method, when the distance to the target is very far, for example, there is a possibility that a situation in which it is impossible to completely determine whether the target is a human or an automobile may occur. There was a problem in terms.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザビームを用いて対象物のサイズを測定する際における測定誤差を低減することができるターゲットサイズ測定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a target size measuring apparatus capable of reducing a measurement error when measuring the size of an object using a laser beam. .
請求項1に記載の手段によれば、レーザレーダ装置から与えられる測距データを用いて対象物の検出方向についての長さ(以下、ターゲットサイズとも称す)を測定する。レーザレーダ装置は、検出方向に回転しながらレーザビームを放射するとともに、その放射されたレーザビームの反射光を受光し、レーザビームの放射時点から反射光の受光時点までの時間に基づいて、そのレーザビームを反射した対象物までの距離を測定するものである。測距データは、受光量データおよび距離データを含んでいる。受光量データは、レーザビームの放射時点を基準とした経過時間と、受光した反射光の受光量とを対応付けたものである。距離データは、測定された対象物までの距離の値を示すものである。そして、本手段では、背面物からの反射光の反射光の受光量を利用してターゲットサイズを測定する背面反射利用測定が実行される。背面物とは、対象物のレーザビームが照射される側とは反対側に位置する固定された物体であり、例えば壁面などである。 According to the means of the first aspect, the length in the detection direction of the object (hereinafter also referred to as the target size) is measured using the distance measurement data provided from the laser radar device. The laser radar device emits a laser beam while rotating in the detection direction, receives reflected light of the emitted laser beam, and based on the time from the time when the laser beam is emitted to the time when the reflected light is received, The distance to the object reflecting the laser beam is measured. The distance measurement data includes received light amount data and distance data. The received light amount data is obtained by associating the elapsed time with reference to the time of emission of the laser beam and the received light amount of the received reflected light. The distance data indicates the value of the distance to the measured object. And in this means, the back reflection utilization measurement which measures a target size using the light reception amount of the reflected light of the reflected light from a back surface object is performed. The back object is a fixed object located on the opposite side of the object from the side irradiated with the laser beam, such as a wall surface.
背面反射利用測定においては、背面物からの反射光の受光量を利用するため、受光量データが示す受光量について、対象物からの反射光の受光量と背面物からの反射光の受光量とを切り分ける必要がある。背面物および対象物が前述したとおりの位置関係にあるため、レーザレーダ装置から背面物までの距離は、レーザレーダ装置から対象物までの距離に比べて長い。そのため、背面物からの反射光を表す部分に対応する経過時間は、対象物からの反射光を表す部分に対応する経過時間に比べて長い時間になる。このような経過時間の違いに着目することにより、上記切り分けを行うことが可能である。 In back reflection measurement, the amount of light reflected from the back object is used, so the amount of light indicated by the light reception amount data is the amount of light reflected from the object and the amount of light reflected from the back object. Need to be separated. Since the back object and the object are in the positional relationship as described above, the distance from the laser radar device to the back object is longer than the distance from the laser radar device to the object. Therefore, the elapsed time corresponding to the portion representing the reflected light from the back object is longer than the elapsed time corresponding to the portion representing the reflected light from the object. The above-described separation can be performed by paying attention to such a difference in elapsed time.
背面反射利用測定では、受光量データを用いて、対象物からの反射光が存在しないときにおける背面物からの反射光の受光量が基準受光量として取得される。そして、距離データが与えられると、その距離データが示す距離に位置する対象物に照射されたときのレーザビームの直径がビームサイズとして取得される。対象物に照射されたときのレーザビームの直径は、いずれも既知の値である放射した時点(距離=0)におけるレーザビームの直径、測距可能な最大距離におけるレーザビームの直径および測定された対象物までの距離の値を用いた演算により求めることができる。あるいは、上記直径および距離を関係付けたマップなどを予め準備しておけば、そのマップを参照することにより、対象物に照射されたときのレーザビームの直径を求めることもできる。 In the back reflection utilization measurement, the received light amount of the reflected light from the back object when there is no reflected light from the object is acquired as the reference received light amount using the received light amount data. When the distance data is given, the diameter of the laser beam when the object located at the distance indicated by the distance data is irradiated is acquired as the beam size. The diameter of the laser beam when the object was irradiated was measured by measuring the diameter of the laser beam at the time of emission (distance = 0), the diameter of the laser beam at the maximum distance that can be measured, and the measured value. It can be obtained by calculation using the value of the distance to the object. Alternatively, if a map relating the diameter and distance is prepared in advance, the diameter of the laser beam when the object is irradiated can be obtained by referring to the map.
また、距離データが与えられた時点の前後において連続して与えられた受光量データのそれぞれが表す受光量のうち、背面物からの反射光に対応する受光量が比較受光量として取得される。比較受光量は、対象物が存在しないときにおける反射光の受光量である基準受光量に対し、レーザビームが対象物に照射されている割合に応じて変化する(減少する)。本手段では、このような点に着目し、基準受光量に対する比較受光量の変化割合に基づいて、その比較受光量に対応する反射光の元になったレーザビームが対象物に照射された割合である照射割合が求められる。 Also, among the received light amounts represented by the received light amount data continuously given before and after the time point when the distance data is given, the received light amount corresponding to the reflected light from the back object is acquired as the comparative received light amount. The comparative amount of received light changes (decreases) with respect to the reference amount of received light, which is the amount of reflected light when there is no target, depending on the rate at which the target is irradiated with the laser beam. In this means, paying attention to such a point, based on the change rate of the comparative received light amount with respect to the reference received light amount, the ratio of the target irradiated with the laser beam that is the source of the reflected light corresponding to the comparative received light amount The irradiation rate is required.
このようにして求められた照射割合と、取得されたビームサイズとに基づいて、ターゲットサイズが求められる。すなわち、ビームサイズおよび照射割合から、対応するレーザビームが対象物に照射されている部分の検出方向についての長さを求めることができる。従って、連続する受光量データのそれぞれに対応するレーザビームが対象物に照射されている部分の検出方向についての長さを求め、それらを全て加算すれば、ターゲットサイズを求めることができる。 The target size is determined based on the irradiation ratio thus determined and the acquired beam size. That is, from the beam size and the irradiation rate, the length in the detection direction of the portion where the corresponding laser beam is irradiated onto the object can be obtained. Therefore, the target size can be obtained by obtaining the length in the detection direction of the portion of the object irradiated with the laser beam corresponding to each of the continuous received light amount data and adding them all.
このような背面反射利用測定により求められるターゲットサイズは、レーザビームが対象物に照射された照射割合に基づいて求められるものであるため、対象物の検出方向についての位置が変化したとしても概ね一定の値となる。また、背面物からの反射光の受光量を用いて上記照射割合を求めているため、対象物の表面の反射率に関係なく、求められるターゲットサイズは概ね一定の値となる。つまり、本手段によれば、対象物の位置や対象物表面の反射率によって、ターゲットサイズの測定結果が変化することがないため、従来の連続測距点数を用いる方法に比べ、その測定の精度が極めて高い。そのため、本手段によれば、ターゲットサイズの測定誤差を低く抑えることができる。 Since the target size obtained by such back reflection measurement is obtained on the basis of the irradiation rate of the laser beam on the object, it is generally constant even if the position of the object in the detection direction changes. It becomes the value of. Moreover, since the said irradiation rate is calculated | required using the light reception amount of the reflected light from a back surface object, the calculated | required target size becomes a substantially constant value irrespective of the reflectance of the surface of a target object. In other words, according to this means, the measurement result of the target size does not change depending on the position of the object or the reflectance of the object surface, so that the measurement accuracy is higher than the conventional method using the number of continuous distance measuring points. Is extremely high. Therefore, according to this means, the measurement error of the target size can be kept low.
レーザレーダ装置の設置場所によっては、背面物が存在しないことも考えられる。そのような場合、請求項2に記載の手段を採用するとよい。すなわち、請求項2に記載の手段によれば、背面物からの反射光が得られない場合、対象物からの反射光の受光量を利用してターゲットサイズを測定するターゲット反射利用サイズ測定が実行される。ターゲット反射利用サイズ測定では、距離データが与えられた時点の前後において3回以上連続して受光量データが与えられている場合、距離データが示す距離に位置する対象物に照射されたときのレーザビームの直径がビームサイズとして取得される。
Depending on the installation location of the laser radar device, there may be no back object. In such a case, the means described in
3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものに対応する反射光の元になったレーザビームは、対象物に対して全て照射されているとは限らない。なぜなら、これらのレーザビームは、対象物の端部に照射されているからである。これに対し、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いたものに対応する反射光の元になったレーザビームは、対象物に対して全て照射されていると考えられる。なぜなら、これらのレーザビームは、対象物の端部を除く中間の部分に照射されているからである。そのため、連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、いずれかが表す受光量が基準受光量として取得される。この基準受光量は、レーザビームの全体が対象物に照射されている場合の反射光の受光量に相当する。 Of the three or more consecutive received light quantity data, the laser beam that is the source of the reflected light corresponding to the first and last given data is not necessarily irradiated to the object. This is because these laser beams are applied to the end of the object. On the other hand, the laser beam that is the source of the reflected light corresponding to the three or more consecutive received light amount data except the first and last given data is irradiated to the object. It is thought that. This is because these laser beams are applied to an intermediate portion excluding the end portion of the object. Therefore, the received light amount represented by any one of the received light amount data except for the first and last given light received light amounts is acquired as the reference received light amount. This reference received light amount corresponds to the received light amount of the reflected light when the entire laser beam is irradiated on the object.
なお、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、いずれかが表す受光量(任意の受光量)を基準受光量とする理由は、次のとおりである。すなわち、連続する受光量データが表す受光量は互いに同一ではない。なぜなら、それらに対応する反射光の元になったレーザビームの入射角(対象物に照射される際の角度)が互いに異なるためである。しかし、通常、一つの対象物に連続して照射される各レーザビームの入射角の違いは、数度〜10数度程度の範囲に収まる。入射角が数度〜10度異なることによる反射光のレベル(受光量)の違いは僅かである。従って、本手段では、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、任意の受光量が基準受光量として取得される。 The reason why the received light amount (arbitrary received light amount) represented by any one of the received light amount data except the first and last given data among the three or more continuous received light amount data is used as the reference received light amount. Is as follows. That is, the received light amounts represented by the continuous received light amount data are not the same. This is because the incident angles (angles when the object is irradiated) of the laser beams that are the sources of the reflected light corresponding to them are different from each other. However, normally, the difference in the incident angle of each laser beam continuously irradiated on one object falls within the range of several degrees to several tens degrees. The difference in the level of reflected light (the amount of received light) due to the incident angle differing by several to 10 degrees is slight. Therefore, in the present means, an arbitrary received light amount is acquired as the reference received light amount among the received light amount data except for the first and last given light data among the three or more continuous received light amount data.
また、連続する受光量データのそれぞれが表す受光量が比較受光量として取得される。比較受光量は、レーザビームの全体が対象物に照射されている場合の反射光の受光量に相当する基準受光量に対し、レーザビームが対象物に照射されている割合に応じて変化する。本手段では、このような点に着目し、基準受光量に対する比較受光量の変化割合に基づいて、その比較受光量に対応する反射光の元になったレーザビームが対象物に照射された割合である照射割合が求められる。 Further, the received light amount represented by each successive received light amount data is acquired as a comparative received light amount. The comparative amount of received light changes according to the ratio of the laser beam irradiated to the object with respect to the reference amount of received light corresponding to the amount of reflected light received when the entire laser beam is irradiated to the object. In this means, paying attention to such a point, based on the change rate of the comparative received light amount with respect to the reference received light amount, the ratio of the target irradiated with the laser beam that is the source of the reflected light corresponding to the comparative received light amount The irradiation rate is required.
このようにして求められた照射割合と、取得されたビームサイズとに基づいて、請求項1に記載した背面反射利用測定と同様に、ターゲットサイズが求められる。このようなターゲット反射利用測定により求められるターゲットサイズは、レーザビームが対象物に照射された照射割合に基づいて求められるものであるため、対象物の検出方向についての位置が変化したとしても概ね一定の値となる。また、同一の対象物からの反射光の受光量を用いて上記照射割合を求めているため、対象物の表面の反射率に関係なく、求められるターゲットサイズは概ね一定の値となる。つまり、本手段によっても、請求項1に記載の手段と同様の作用および効果が得られる。
Based on the irradiation rate obtained in this way and the acquired beam size, the target size is obtained in the same manner as the back reflection utilization measurement described in
ただし、対象物の表面の反射率が部位によって変化する場合、その違いの影響を受けてターゲットサイズの測定精度が、請求項1に記載の手段に比べて若干低下する可能性がある。しかしながら、本手段によれば、背面物からの反射光を利用できるか否かに関わらず、つまりレーザレーダの設置環境(背面物の有無)を問わず、ターゲットサイズの測定を行うことができるという効果が得られる。
However, when the reflectivity of the surface of the object varies depending on the part, the measurement accuracy of the target size may be slightly lowered compared to the means described in
以下、ターゲットサイズ測定装置の複数の実施形態について説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図12を参照しながら説明する。
図1に示すレーザレーダ装置1は、レーザビームを放射するレーザダイオードを含む発光部、対象物からの反射光を受光するフォトダイオードを含む受光部、それらを制御する制御部(いずれも図示せず)などを備えている。レーザレーダ装置1は、例えば180度の範囲で水平方向(検出方向)に高速回転しながらレーザビームLを断続的に放射し、その反射波を受光する。レーザレーダ装置1は、レーザビームLを放射した時点から反射光を受光した時点までの時間に基づいてターゲット2(対象物に相当)までの距離を測定する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the target size measuring device will be described. In each embodiment, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A
ターゲット2までの距離の測定(測距)は、反射光を受光する受光部の出力信号(受光信号)のレベル(例えば波高値)が所定の閾値を超えている場合に行われる。また、上記反射光を受光した時点とは、受光した反射光に応じて変化する受光信号が波高値(ピーク値)に達した時点である。ターゲットサイズ測定装置3は、レーザレーダ装置1から与えられる測距データDa(詳細は後述する)を用いてターゲット2の水平方向(検出方向)についての長さ(以下、ターゲットサイズとも称す)を測定する。
Measurement of the distance to the target 2 (ranging) is performed when the level (for example, peak value) of the output signal (light reception signal) of the light receiving unit that receives the reflected light exceeds a predetermined threshold value. The time when the reflected light is received is the time when the received light signal that changes according to the received reflected light reaches the peak value (peak value). The target
レーザレーダ装置1における光学条件は、実際の仕様に応じて適宜変更されるものであるが、ここでは、ターゲットサイズの測定方法に関する説明を分かり易くするため、次の(1)〜(3)のようになっているものとする。
(1)レーザビームの形状は真円である。
(2)回転角度分解能(レーザビームが放射される間隔)は0.25°である。
(3)ターゲットに到達した際(照射された際)におけるレーザビームのサイズ(直径)と、レーザビームの中心同士の間隔(走査分解能)とは一致している。
なお、走査分解能は、下記(1)式により表される。
走査分解能=ターゲットまでの距離×tan(回転角度分解能) …(1)
The optical conditions in the
(1) The shape of the laser beam is a perfect circle.
(2) The rotation angle resolution (interval at which the laser beam is emitted) is 0.25 °.
(3) The size (diameter) of the laser beam when it reaches the target (when irradiated) and the distance (scanning resolution) between the centers of the laser beams are the same.
The scanning resolution is expressed by the following equation (1).
Scanning resolution = distance to target × tan (rotation angle resolution) (1)
続いて、上記構成によるターゲットサイズの測定方法について説明する。
なお、この場合、図2に示すように、ターゲット2の背面側(レーザビームが照射される側とは反対側)に背面物4が存在するものとする。背面物4は、例えば壁面などであり、その位置は固定されている。測距データDaは、受光量データおよび距離データを含んでいる。受光量データは、レーザビームの放射時点を基準とした経過時間および受光した反射光の受光量(受光信号の積分値=面積)を対応付けたものである(図3参照)。距離データは、測定されたターゲットまでの距離の値を示すものである。
Then, the measuring method of the target size by the said structure is demonstrated.
In this case, as shown in FIG. 2, it is assumed that the
ターゲットサイズ測定装置3は、背面物4からの反射光が得られる場合、その反射光の受光量を利用してターゲットサイズを測定する背面反射利用測定を実行する。ターゲットサイズ測定装置3による背面反射利用測定は、次のように行われる。すなわち、ターゲットサイズ測定装置3は、受光量データを用いて、ターゲット2からの反射光が存在しないときにおける背面物4からの反射光の受光量を基準受光量として取得する。基準受光量の取得は、ターゲットサイズ測定装置3の起動直後に一度だけ行うようにしてもよいし、定期的(所定の間隔毎)に行い、基準受光量の値を常に更新するようにしてもよい。
When the reflected light from the
なお、ターゲット2からの反射光の受光量と、背面物4からの反射光の受光量とは、次のようにして切り分けることができる。背面物4およびターゲット2は、前述したとおりの位置関係にある。そのため、レーザレーダ装置1から背面物4までの距離は、レーザレーダ装置1からターゲット2までの距離に比べて必ず長くなる。従って、図3に示すように、受光量データのうち、背面物4からの反射光を表す部分に対応する経過時間は、ターゲット2からの反射光を表す部分に対応する経過時間に比べて長い時間になる。本実施形態では、このような経過時間の違いに着目することにより、上記切り分けを行っている。
Note that the amount of received light reflected from the
そして、レーザレーダ装置1から距離データが与えられると、その距離データが示す距離に位置するターゲット2に照射されたときのレーザビームの直径がビームサイズとして取得される。ターゲット2に照射されたときのレーザビームの直径E[mm]は、下記(2)式により求めることができる。ただし、放射した時点(距離=0m)におけるレーザビームの直径をEminとし、測距可能な最大距離(例えば30m)をAmaxとし、測距可能な最大距離におけるレーザビームの直径をEmaxとし、測定されたターゲット2までの距離の値をAとする。なお、EminおよびEmaxは、レーザレーダ装置1の仕様に応じて定まる既知の値である。
E=Emin+((Emax−Emin)/Amax)×A …(2)
なお、上記(2)式に基づく演算により算出する方法に代えて、上記直径および距離を関係付けたマップなどを予め準備しておき、そのマップを参照することにより、ターゲットに照射されたときのレーザビームの直径Eを求めるようにしてもよい。
When distance data is given from the
E = Emin + ((Emax−Emin) / Amax) × A (2)
In place of the method of calculating by the calculation based on the above equation (2), a map or the like that associates the diameter and the distance is prepared in advance, and the target is irradiated with reference to the map. The diameter E of the laser beam may be obtained.
距離データが与えられた時点の前後において連続して与えられた受光量データのそれぞれが表す受光量のうち、背面物4からの反射光に対応する受光量が比較受光量として取得される。なお、これら連続する受光量データに対応する反射光の元になったレーザビームは、距離が測定された同一のターゲット2に照射されていると考えられる。
Of the received light amount represented by each of the received light amount data continuously given before and after the time point when the distance data is given, the received light amount corresponding to the reflected light from the
そして、基準受光量Xrに対する比較受光量Xcの変化の割合(変化割合)に基づいて、その比較受光量Xcに対応する反射光の元になったレーザビームがターゲット2に照射された割合(照射割合X)が求められる。具体的には、照射割合Xは、下記(3)式により求められる。なお、(3)式において、(Xc/Xr)の項が前述した変化割合に相当する。
X=(Xr−Xc)/Xr
=1−(Xc/Xr) …(3)
Then, based on the rate of change (change rate) of the comparative received light amount Xc with respect to the reference received light amount Xr, the rate at which the
X = (Xr−Xc) / Xr
= 1- (Xc / Xr) (3)
例えば、レーザビームの全体がターゲット2に照射されている場合(照射割合X=1)、背面物4からの反射光は存在せず、比較受光量Xcはゼロになる(図2および図3の(b)参照)。そのため、上記(3)式から求められる照射割合Xは1(=1−0)となり、実際の照射割合に合致する。
For example, when the entire laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio X = 1), there is no reflected light from the
また、レーザビームの一部がターゲット2に照射されている場合(照射割合=N、0<N<1)、背面物4からの反射光の受光量である比較受光量Xcは、基準受光量Xrに対して、ターゲット2に照射された分だけ減少する。そのため、上記(3)式から求められる照射割合XはN(=1−((1−N)/1))となり、実際の照射割合に合致する。
In addition, when a part of the laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio = N, 0 <N <1), the comparative light reception amount Xc, which is the light reception amount of the reflected light from the
例えば、レーザビームの50%(=0.5)がターゲット2に照射されている場合(照射割合X=0.5)、背面物4からの反射光の受光量である比較受光量Xcは、基準受光量Xrの50%(=0.5)となる(図2および図3の(c)参照)。つまり、変化割合が0.5となるため、上記(3)式から求められる照射割合Xは0.5(=1−0.5)となり、実際の照射割合に合致する。
For example, when 50% (= 0.5) of the laser beam is irradiated on the target 2 (irradiation ratio X = 0.5), the received light amount Xc that is the amount of reflected light from the
また、レーザビームの30%(=0.3)がターゲット2に照射されている場合(照射割合X=0.3)、背面物4からの反射光の受光量である比較受光量Xcは、基準受光量Xrの70%(=0.7)となる(図示略)。つまり、変化割合が0.7となるため、上記(3)式から求められる照射割合Xは0.3(=1−0.7)となり、実際の照射割合に合致する。
In addition, when 30% (= 0.3) of the laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio X = 0.3), the comparative light reception amount Xc that is the amount of reflected light from the
このように、本実施形態では、レーザビームがターゲット2に照射された割合に応じて変化する比較受光量Xcの基準受光量Xrに対する変化割合に基づいて、レーザビームがターゲット2に照射された照射割合Xを求めるようにしている。
As described above, in the present embodiment, the irradiation with which the
このようにして求められた照射割合Xと、取得されたビームサイズEとに基づいて、ターゲットサイズが求められる。すなわち、ビームサイズEと照射割合Xとを乗算した結果から、対応するレーザビームがターゲット2に照射されている部分の検出方向についての長さを求めることができる。
Based on the irradiation ratio X thus obtained and the acquired beam size E, the target size is obtained. That is, from the result of multiplying the beam size E and the irradiation ratio X, the length in the detection direction of the portion where the corresponding laser beam is irradiated onto the
例えば、ターゲット2が位置する距離(例えば30m)におけるビームサイズEが例えば13cmであるとすれば、図3(b)の場合には、レーザビームがターゲット2に照射された部分の検出方向についての長さは、13cm(=13cm×1)となる。また、図3(c)の場合には、レーザビームがターゲット2に照射された部分の検出方向についての長さは、6.5cm(=13cm×0.5)となる。従って、連続する受光量データのそれぞれに対応するレーザビームがターゲット2に照射されている部分の検出方向についての長さを求め、それらを全て加算することにより、ターゲットサイズが求められる。
For example, if the beam size E at a distance (for example, 30 m) where the
このような背面反射利用測定により測定されるターゲットサイズは、レーザビームがターゲット2に照射された照射割合Xに基づいて求められるものである。そのため、実際のターゲットサイズが同一であれば、ターゲット2の検出方向についての位置に関係なく概ね同一の測定結果が得られる。また、背面物4からの反射光の受光量である基準受光量Xrおよび比較受光量Xcを用いて照射割合Xを求めているため、実際のターゲットサイズが同一であれば、ターゲット2の表面の反射率に関係なく概ね同一の測定結果が得られる。つまり、本実施形態によれば、ターゲット2の位置やターゲット2表面の反射率によって、ターゲットサイズの測定結果が変化することがないため、従来の連続測距点数を用いる方法に比べ、その測定精度が極めて高い。そのため、本実施形態によれば、ターゲットサイズの測定誤差を低く抑えることができる。
The target size measured by such back reflection utilization measurement is obtained based on the irradiation rate X at which the laser beam is irradiated onto the
続いて、本実施形態によるターゲットサイズの測定方法と、従来の連続測距点数を用いる測定方法とを比較する。
従来の連続測距点数を用いる測定方法によれば、ターゲットサイズFは、距離値A、回転角度分解能B、連続測距点数C、走査分解能DおよびビームサイズE(図4参照)を用いて、次のようにして求められる。まず、レーザレーダ装置1により測定されたターゲット2までの距離の値である距離値A、回転角度分解能Bおよび連続測距点数Cが取得される。回転角度分解能Bは、レーザレーダ装置1の仕様に応じて定まる固定の値(例えば、0.25°)である。そして、下記(4)式に基づいて、ターゲット2に到達した際におけるレーザビームの中心同士の間隔である走査分解能Dが算出される。
D=A×sin(B) …(4)
Subsequently, the target size measurement method according to the present embodiment is compared with the conventional measurement method using the number of continuous ranging points.
According to the conventional measuring method using the number of continuous ranging points, the target size F is determined using the distance value A, the rotation angle resolution B, the number of continuous ranging points C, the scanning resolution D, and the beam size E (see FIG. 4). It is obtained as follows. First, the distance value A, which is the value of the distance to the
D = A × sin (B) (4)
続いて、下記(5)式に基づいてターゲットサイズFが算出される。ただし、ターゲット2に到達した際におけるレーザビームの直径であるビームサイズをEとしている。ビームサイズEは、本実施形態と同様の方法により取得することができる。
(C−1)×D−E < F < (C+1)×D+E (5)
Subsequently, the target size F is calculated based on the following equation (5). However, E is the beam size, which is the diameter of the laser beam when it reaches the
(C-1) × DE <F <(C + 1) × D + E (5)
上記(5)式において、左辺は推定される最小のサイズ(推定最小サイズ)であり、右辺は推定される最大のサイズ(推定最大サイズ)である。なお、左辺がマイナスの値になった場合、最小のサイズをゼロとする。このように、従来の測定方法によるターゲットサイズの測定結果としては、推定最小サイズから推定最大サイズまでの幅のある値となる。従来の測定方法において、ターゲットサイズFの測定結果に幅を持たせる理由は、次のようなケースに対応するためである。 In the above equation (5), the left side is the estimated minimum size (estimated minimum size), and the right side is the estimated maximum size (estimated maximum size). If the left side becomes a negative value, the minimum size is set to zero. As described above, the measurement result of the target size by the conventional measurement method is a value having a width from the estimated minimum size to the estimated maximum size. In the conventional measuring method, the reason why the measurement result of the target size F is wide is to deal with the following cases.
<連続測距点数C=3点>
図5の(a)に示すターゲット21は、ターゲットサイズFがビームサイズEの5倍よりも若干短い。そのため、ターゲット21の位置によっては、ターゲット21には5つの連続するレーザビームが照射されるものの、そのうちの両端のレーザビームの一部分がターゲット21に照射されない(僅かに欠ける)場合がある(図5の(a)参照)。このようなケースにおいて、ターゲット21の表面の反射率が低い場合には、ターゲット21に照射された5つのレーザビームうち、中間に位置する3つによる反射光だけが良好に得られるため、連続測距点数Cが3点となる。
<Continuous distance measuring points C = 3 points>
In the
一方、図5の(b)に示すターゲット22は、ターゲットサイズFがビームサイズEの1倍よりも若干長い。そのため、ターゲット22の位置によっては、ターゲット22には3つの連続するレーザビームが照射される場合がある(図5の(b)参照)。なお、その場合、3つのレーザビームのうち両端のレーザビームは、その一部分だけがターゲット22に照射される(僅かにあたる)。このようなケースにおいて、ターゲット22の表面の反射率が高い場合には、ターゲット22に照射された3つのレーザビームによる反射光が全て良好に得られるため、連続測距点数Cが3点となる。
On the other hand, in the
このように、図5の(a)および(b)のいずれにおいても連続測距点数Cが3点となる。従って、従来の測定方法では、連続測距点数Cが3点のときに求められるターゲットサイズFの推定最小サイズがビームサイズEの1倍の長さとなり、推定最大サイズがビームサイズEの5倍の長さとなるようにしている。 In this way, the number of continuous ranging points C is 3 in both (a) and (b) of FIG. Therefore, in the conventional measurement method, the estimated minimum size of the target size F obtained when the number of continuous ranging points C is 3 is one time the beam size E, and the estimated maximum size is 5 times the beam size E. To be the length of.
<連続測距点数C=2点>
図6の(a)に示すターゲット23は、ターゲットサイズがビームサイズEの4倍よりも若干短い。そのため、ターゲット23の位置によっては、ターゲット23には4つの連続するレーザビームが照射されるものの、そのうちの両端のレーザビームの一部分がターゲット23に照射されない場合がある(図6の(a)参照)。このようなケースにおいて、ターゲット23の表面の反射率が低い場合には、ターゲット23に照射された4つのレーザビームうち、中間に位置する2つによる反射光だけが良好に得られるため、連続測距点数Cが2点となる。
<Continuous distance measuring points C = 2 points>
The
一方、図6の(b)に示すターゲット24は、ターゲットサイズがビームサイズEの1倍よりも短い。しかし、ターゲット24の位置によっては、ターゲット24には2つの連続するレーザビームが照射される場合がある(図6の(b)参照)。なお、その場合、2つのレーザビームは、その一部分だけがターゲット24に照射される(僅かにあたる)。このようなケースにおいて、ターゲット24の表面の反射率が高い場合には、ターゲット24に照射された2つのレーザビームによる反射光が全て良好に得られるため、連続測距点数Cが2点となる。
On the other hand, the
このように、図6の(a)および(b)のいずれにおいても連続測距点数Cが2点となる。従って、従来の測定方法では、連続測距点数Cが2点のときに求められるターゲットサイズFの推定最小サイズがゼロ(ビームサイズEの0倍の長さ)となり、推定最大サイズがビームサイズEの4倍の長さとなるようにしている。 In this way, the number of continuous ranging points C is 2 in both (a) and (b) of FIG. Therefore, in the conventional measurement method, the estimated minimum size of the target size F obtained when the number of continuous ranging points C is 2 is zero (0 times the beam size E), and the estimated maximum size is the beam size E. 4 times as long as
<連続測距点数C=1点>
図7の(a)に示すターゲット25は、ターゲットサイズがビームサイズEの3倍よりも若干短い。そのため、ターゲット25の位置によっては、ターゲット25には3つの連続するレーザビームが照射されるものの、そのうちの両端のレーザビームの一部分がターゲット25に照射されない場合がある(図7の(a)参照)。このようなケースにおいて、ターゲット25の表面の反射率が低い場合には、ターゲット25に照射された3つのレーザビームうち、中間に位置する1つによる反射光だけが良好に得られるため、連続測距点数Cが1点となる。
<Continuous distance measuring points C = 1 point>
The
一方、図7の(b)に示すターゲット26は、ターゲットサイズがビームサイズEの1倍よりも短い。そのため、ターゲット26の位置によっては、ターゲット26には1つのレーザビームだけが照射される場合がある(図7の(b)参照)。なお、その場合、レーザビームは、その一部分だけがターゲット26に照射される(僅かにあたる)。このようなケースにおいて、ターゲット26の表面の反射率が高い場合には、ターゲット26に照射された1つのレーザビームによる反射光が良好に得られるため、連続測距点数Cが1点となる。
On the other hand, the
このように、図7の(a)および(b)のいずれにおいても連続測距点数Cが1点となる。従って、従来の測定方法では、連続測距点数Cが1点のときに求められるターゲットサイズFの推定最小サイズがゼロ(ビームサイズEの0倍の長さ)となり、推定最大サイズがビームサイズEの3倍の長さとなるようにしている。 As described above, the number of continuous ranging points C is 1 in any of FIGS. 7A and 7B. Therefore, in the conventional measurement method, the estimated minimum size of the target size F obtained when the number of continuous ranging points C is 1 is zero (0 times the beam size E), and the estimated maximum size is the beam size E. The length is three times as long.
このように、従来の測定方法では、連続測距点数Cが1点のときに推定されるターゲットサイズFには、ビームサイズEの3倍の長さに相当する幅が存在する。また、連続測距点数Cが2点および3点のときに推定されるターゲットサイズFには、ビームサイズEの4倍の長さに相当する幅が存在する。なお、連続測距点数Cが4点以上のときに推定されるターゲットサイズFには、2点および3点のときと同様に、ビームサイズEの4倍の長さに相当する幅が存在する。 Thus, in the conventional measurement method, the target size F estimated when the number of continuous ranging points C is 1 has a width corresponding to three times the beam size E. Further, the target size F estimated when the number of continuous ranging points C is 2 and 3 has a width corresponding to four times the beam size E. Note that the target size F estimated when the number of continuous ranging points C is 4 or more has a width corresponding to four times the beam size E, as in the case of 2 points and 3 points. .
図8は、従来の測定方法による推定最大サイズ(MAX推定サイズ)および推定最小サイズ(MIN推定サイズ)の差とターゲットまでの距離との関係を示している。図9は、従来の測定方法による推定最大サイズとターゲットまでの距離との関係を示している。図10は、従来の測定方法による推定最小サイズとターゲットまでの距離との関係を示している。なお、図8〜図10には、連続測距点数Cが1点〜10点の場合を示している。 FIG. 8 shows the relationship between the difference between the estimated maximum size (MAX estimated size) and the estimated minimum size (MIN estimated size) by the conventional measurement method and the distance to the target. FIG. 9 shows the relationship between the estimated maximum size according to the conventional measurement method and the distance to the target. FIG. 10 shows the relationship between the estimated minimum size by the conventional measurement method and the distance to the target. 8 to 10 show cases in which the number C of continuous ranging points is 1 to 10 points.
図8〜図10に示すように、従来の測定方法では、ターゲットまでの距離が遠くなるほど、推定最大サイズおよび推定最小サイズの差(測定結果の幅)が大きくなることが分かる。また、推定最大サイズおよび推定最小サイズの差と距離との関係は、連続測距点数が1点の場合と、2点以上の場合とによって異なることが分かる。 As shown in FIGS. 8 to 10, in the conventional measurement method, it is understood that the difference between the estimated maximum size and the estimated minimum size (the width of the measurement result) increases as the distance to the target increases. It can also be seen that the relationship between the difference between the estimated maximum size and the estimated minimum size and the distance differs depending on whether the number of continuous ranging points is one or more.
続いて、ターゲットまでの距離が遠い場合(距離=30m=30000mm)、従来の測定方法により、そのターゲットが人間であるか自動車であるのか判別することが可能であるか否かを検証する。なお、この場合、検出方向についての長さは、人間が500mmであり、自動車が1000mmであると仮定する。また、ターゲットの表面の反射率については不明であるとする。 Subsequently, when the distance to the target is long (distance = 30 m = 30000 mm), it is verified whether or not it is possible to determine whether the target is a human or an automobile by a conventional measurement method. In this case, it is assumed that the length in the detection direction is 500 mm for humans and 1000 mm for automobiles. Further, it is assumed that the reflectance of the target surface is unknown.
図11および図12によれば、ターゲットが人間である場合、連続測距点数Cが2点〜5点となる可能性がある。従って、ターゲットサイズFの推定最小サイズは0mm(連続測距点数Cが2点のときの推定最小サイズに相当)となり、推定最大サイズは915mm(連続測距点数Cが5点のときの推定最大サイズに相当)となる。また、ターゲットが自動車である場合、連続測距点数Cが6点〜9点となる可能性がある。従って、ターゲットサイズFの推定最小サイズは524mm(連続測距点数が6点のときの推定最小サイズに相当)となり、推定最大サイズは1438mm(連続測距点数が9点のときの推定最大サイズに相当)となる。 According to FIGS. 11 and 12, when the target is a human, the number of continuous ranging points C may be 2 to 5 points. Therefore, the estimated minimum size of the target size F is 0 mm (corresponding to the estimated minimum size when the number of continuous ranging points C is 2), and the estimated maximum size is 915 mm (estimated maximum when the number of continuous ranging points C is 5). Equivalent to size). Further, when the target is an automobile, the number of continuous ranging points C may be 6 to 9 points. Accordingly, the estimated minimum size of the target size F is 524 mm (corresponding to the estimated minimum size when the number of continuous ranging points is 6), and the estimated maximum size is 1438 mm (estimated maximum size when the number of continuous ranging points is 9). Equivalent).
このように、従来の測定方法では、30m先のターゲットが人間(実際のターゲットサイズ=500mm)である場合における測定結果(0〜915mm)と、自動車(実際のターゲットサイズ=1000mm)である場合における測定結果(524〜1438mm)とは、その一部が重複する結果となっている。従って、従来の測定方法では、測定精度が低いため、30m先のターゲットが人間であるか自動車であるのかを判別することはできない。 Thus, in the conventional measurement method, the measurement result (0 to 915 mm) when the target 30 m ahead is a human (actual target size = 500 mm) and the case where the target is an automobile (actual target size = 1000 mm). The measurement result (524 to 1438 mm) is a result in which a part thereof overlaps. Therefore, in the conventional measurement method, since the measurement accuracy is low, it cannot be determined whether the target 30 m ahead is a human or an automobile.
これに対し、本実施形態の測定方法によれば、レーザビームがターゲットに照射した割合である照射割合に基づいてターゲットサイズが求められるため、従来の測定方法に比べ、ターゲットまでの距離に関わらず、その測定誤差が極めて高く、その測定誤差が低く抑えられる。そのため、例えば30m先のターゲットが人間であるか自動車であるのかを判別することが可能となる。 On the other hand, according to the measurement method of the present embodiment, the target size is obtained based on the irradiation rate, which is the rate at which the laser beam is applied to the target. Therefore, compared to the conventional measurement method, regardless of the distance to the target. The measurement error is extremely high, and the measurement error is kept low. Therefore, for example, it is possible to determine whether the target 30 m ahead is a human or an automobile.
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図13および図14を参照しながら説明する。
本実施形態のターゲットサイズ測定装置3は、背面物からの反射光が得られるか否か(背面物が存在するか否か)に関わらず、ターゲット2からの反射光の受光量を利用してターゲットサイズを測定するターゲット反射利用サイズ測定を実行する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
The target
ターゲットサイズ測定装置3によるターゲット反射利用測定は、次のように行われる。すなわち、ターゲットサイズ測定装置3は、距離データが与えられた時点の前後において3回以上連続して受光量データが与えられている場合、その距離データが示す距離に位置するターゲット2に照射されたときのレーザビームの直径がビームサイズとして取得される。なお、ビームサイズは、第1の実施形態と同様の方法により取得することができる。
The target reflection utilization measurement by the target
そして、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものに対応する反射光の元になったレーザビームは、ターゲット2に対して全て照射されているとは限らない。なぜなら、これらのレーザビームは、ターゲット2の端部に照射されているからである。これに対し、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いたものに対応する反射光の元になったレーザビームは、ターゲット2に対して全て照射されていると考えられる。なぜなら、これらのレーザビームは、ターゲット2の端部を除く中間の部分に照射されているからである。そのため、連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、任意の受光量が基準受光量として取得される。つまり、この基準受光量は、レーザビームの全体がターゲット2に照射されている場合の反射光の受光量に相当する。
Of the three or more consecutive received light amount data, the
なお、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、いずれかが表す受光量(任意の受光量)を基準受光量とする理由は、次のとおりである。すなわち、連続する受光量データが表す受光量は互いに同一ではない。なぜなら、それらに対応する反射光の元になったレーザビームの入射角(ターゲット2に照射される際の角度)が互いに異なるためである。
The reason why the received light amount (arbitrary received light amount) represented by any one of the received light amount data except the first and last given data among the three or more continuous received light amount data is used as the reference received light amount. Is as follows. That is, the received light amounts represented by the continuous received light amount data are not the same. This is because the incident angles (angles when the
しかし、通常、一つのターゲット2に連続して照射される各レーザビームの入射角の違いは、数度〜10数度程度の範囲に収まる。入射角が数度〜10数度異なることによる反射光のレベル(受光量)の違いは僅かである。従って、連続する受光量データのうち、いずれが表す受光量を基準受光量とした場合であっても、後述する照射割合の算出結果は概ね同じ結果となる。従って、本実施形態では、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、任意の受光量を基準受光量として取得するようにしている。
However, normally, the difference in the incident angle of each laser beam continuously irradiated onto one
また、連続する受光量データのそれぞれが表す受光量が比較受光量として取得される。そして、基準受光量Yrに対する比較受光量Ycの変化の割合(変化割合)に基づいて、その比較受光量Ycに対応する反射光の元になったレーザビームがターゲット2に照射された割合(照射割合Y)が求められる。具体的には、照射割合Yは、下記(6)式により求められる。なお、(6)式における右辺が前述した変化割合に相当する。
Y=Yc/Yr …(6)
Further, the received light amount represented by each successive received light amount data is acquired as a comparative received light amount. Then, based on the rate of change (change rate) of the comparative received light amount Yc with respect to the reference received light amount Yr, the rate at which the
Y = Yc / Yr (6)
例えば、レーザビームの全体がターゲット2に照射されている場合(照射割合Y=1)、ターゲット2からの反射光の受光量である比較受光量Ycは基準受光量Yrと同一の値を示す(図13および図14の(a)参照)。そのため、上記(6)式から求められる照射割合Yは1となり、実際の照射割合に合致する。
For example, when the entire laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio Y = 1), the comparative light reception amount Yc, which is the amount of reflected light from the
また、レーザビームの一部がターゲット2に照射されている場合(照射割合=N、0<N<1)、ターゲット2からの反射光の受光量である比較受光量Ycは、基準受光量Yrに対して、レーザビームがターゲット2に照射されている割合に応じて変化する。そのため、上記(6)式から求められる照射割合YはN(=N/1)となり、実際の照射割合に合致する。
In addition, when a part of the laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio = N, 0 <N <1), the comparative light reception amount Yc that is the light reception amount of the reflected light from the
例えば、レーザビームの50%(=0.5)がターゲット2に照射されている場合(照射割合Y=0.5)、ターゲット2からの反射光の受光量である比較受光量Ycは、基準受光量Yrの50%(=0.5)となる(図示略)。つまり、変化割合が0.5となるため、上記(6)式から求められる照射割合Yは0.5となり、実際の照射割合に合致する。
For example, when 50% (= 0.5) of the laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio Y = 0.5), the comparative received light amount Yc that is the amount of reflected light from the
また、レーザビームの30%(=0.3)がターゲット2に照射されている場合(照射割合Y=0.3)、ターゲット2からの反射光の受光量である比較受光量Ycは、基準受光量Yrの30%(=0.3)となる(図13および図14の(b)参照)。つまり、変化割合が0.3となるため、上記(6)式から求められる照射割合Yは0.3となり、実際の照射割合に合致する。
In addition, when 30% (= 0.3) of the laser beam is irradiated onto the target 2 (irradiation ratio Y = 0.3), the comparative light reception amount Yc that is the amount of reflected light from the
このように、本実施形態では、レーザビームがターゲット2に照射された割合に応じて変化する比較受光量Ycの基準受光量Yrに対する変化割合に基づいて、レーザビームがターゲット2に照射された照射割合Yを求めるようにしている。
As described above, in the present embodiment, the irradiation with which the
このようにして求められた照射割合Yと、取得されたビームサイズEとに基づいて、ターゲットサイズが求められる。すなわち、ビームサイズEと照射割合Yとを乗算した結果から、対応するレーザビームがターゲット2に照射されている部分の検出方向についての長さを求めることができる。従って、連続する受光量データのそれぞれに対応するレーザビームがターゲット2に照射されている部分の検出方向についての長さを求め、それらを全て加算することにより、ターゲットサイズが求められる。
Based on the irradiation rate Y thus determined and the acquired beam size E, the target size is determined. That is, from the result of multiplying the beam size E and the irradiation ratio Y, the length in the detection direction of the portion where the corresponding laser beam is irradiated onto the
このようなターゲット反射利用測定により測定されるターゲットサイズは、レーザビームがターゲット2に照射された照射割合Yに基づいて求められるものである。そのため、実際のターゲットサイズが同一であれば、ターゲット2の検出方向についての位置に関係なく概ね同一の測定結果が得られる。また、同一のターゲット2からの反射光の受光量である基準受光量Yrおよび比較受光量Ycを用いて照射割合Yを求めているため、実際のターゲットサイズが同一であれば、ターゲット2の表面の反射率に関係なく概ね同一の測定結果が得られる。つまり、本実施形態によれば、ターゲット2の位置やターゲット2表面の反射率によって、ターゲットサイズの測定結果が変化することがないため、従来の連続測距点数を用いる方法に比べ、その測定精度が極めて高い。そのため、本実施形態によれば、ターゲットサイズの測定誤差を低く抑えることができる。
The target size measured by such target reflection utilization measurement is obtained based on the irradiation rate Y with which the
また、本実施形態によれば、ターゲット2からの反射光の受光量を用いてターゲットサイズを測定しているため、ターゲット2の周囲の環境(例えば、ターゲット2の背面に壁面などの背面物が存在するか否かなど)に関わらず、つまりレーザレーダ装置1の設置場所を問わず、ターゲットサイズの測定を行うことができるという効果が得られる。
Moreover, according to this embodiment, since the target size is measured using the amount of reflected light from the
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
レーザレーダ装置1の検出方向(回転方向)は水平方向に限らずともよい。
レーザビームの形状が真円ではなく楕円である場合、ビームサイズEは、レーザビームの検出方向についての長さとすればよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The detection direction (rotation direction) of the
When the shape of the laser beam is not a perfect circle but an ellipse, the beam size E may be the length in the detection direction of the laser beam.
ビームサイズEと、レーザビームの中心同士の間隔(走査分解能D)とが一致しない場合(E<D)、ターゲットサイズFは、下記(7)式により求められる。ただし、上記各実施形態の測定方法により求められるターゲットサイズをF’とし、距離データが与えられた時点の前後において連続して与えられた受光量データの数をC’とする。
F=F’+(C’−1)×(D−E) …(7)
When the beam size E and the distance between the laser beam centers (scanning resolution D) do not match (E <D), the target size F is obtained by the following equation (7). However, the target size obtained by the measurement method of each of the above embodiments is F ′, and the number of received light amount data continuously given before and after the time when the distance data is given is C ′.
F = F ′ + (C′−1) × (DE) (7)
ターゲットサイズ測定装置3は、背面反射利用測定およびターゲット反射利用測定の双方を実行可能に構成してもよい。その場合、ターゲットサイズ測定装置3は、背面物4からの反射光の有無を確認し、背面物4からの反射光が得られる場合には背面反射利用測定を実行し、背面物4からの反射光が得られない場合にはターゲット反射利用測定を実行するとよい。このようにすれば、背面物4が存在すれば、より測定精度の高い背面反射利用測定によりターゲットサイズを測定することができる上、背面物4が存在しない場合であっても、測定精度の高いターゲット反射利用測定によりターゲットサイズを測定することができる。
The target
なお、背面物4からの反射光が得られるか否かについては、次のように判断することができる。すなわち、背面物4が存在しない場合、受信信号は、ターゲット2からの反射光の成分だけを含むものであり、そのピーク(山)は1つしか存在しない。これに対し、背面物4が存在する場合、受信信号は、ターゲット2および背面物4の両方からの反射光の成分を含むものであり、そのピークは2つ(または3つ以上)存在する。従って、受信信号にピークが複数あるか否かにより、背面物4からの反射光が得られるか否かを判断することができる。
Note that whether or not the reflected light from the
第2の実施形態では、ターゲット反射利用測定において、3つ以上の連続する受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた受光量データのうち、任意の受光量を基準受光量として取得していたが、基準受光量として取得する受光量として次のような限定を加えてもよい。すなわち、連続する受光量データのうち、ターゲット2の水平方向についての中心部分に照射されたレーザビーム(例えば、連続数が奇数であれば丁度真ん中のものであり、偶数であれば真ん中の2つのいずれかのもの)の反射光の受光量を基準受光量として取得してもよい。このようにすれば、取得された基準受光量は、両端のそれぞれに照射されたレーザビームの反射光の受光量に対し、入射角による反射光のレベルの違いが均一化される(偏りが少なくなる)。従って、これらに基づいて求められる照射割合、ひいてはターゲットサイズの測定精度が向上する。
In the second embodiment, in the target reflection utilization measurement, an arbitrary received light amount is used as the reference received light amount among the received light amount data excluding the three or more consecutive received light amount data given first and last. However, the following limitation may be added as the received light amount acquired as the reference received light amount. That is, among the continuous received light amount data, the laser beam irradiated to the central portion of the
あるいは、ターゲット反射利用測定が実行される際、距離データが与えられた時点の前後において4回以上連続して受光量データが与えられている場合、基準受光量を次のように取得してもよい。すなわち、連続する受光量データのうち、2番目に与えられたものを第1の基準受光量として取得し、最後より1つ前に与えられたものを第2の基準受光量として取得してもよい。そして、少なくとも、最初に与えられた受光量データに相当する比較受光量を用いた照射割合の演算に第1の基準受光量を用いるとともに、最後に与えられた受光量データに相当する比較受光量を用いた照射割合の演算に第2の基準受光量を用いる。このようにすれば、ターゲット2の表面の反射率が部位によって異なる(均一ではない)場合でも、その反射率の違いが、ターゲット2の両端に照射されたレーザビームの照射割合の演算結果、ひいてはターゲットサイズの測定精度に及ぼす影響を低減することができる。
Alternatively, when the target reflection utilization measurement is performed, if the received light amount data is continuously given four or more times before and after the distance data is given, the reference received light amount can be acquired as follows. Good. That is, even if the second given light receiving amount is obtained as the first reference received light amount, the second given light receiving amount is obtained as the second reference received light amount. Good. Then, at least the first reference received light amount is used for calculating the irradiation ratio using the comparative received light amount corresponding to the first received light amount data, and the comparative received light amount corresponding to the last received light amount data. The second reference amount of received light is used for the calculation of the irradiation ratio using. In this way, even when the reflectivity of the surface of the
図面中、1はレーザレーダ装置、2はターゲット(対象物)、3はターゲットサイズ測定装置、4は背面物を示す。 In the drawings, 1 is a laser radar device, 2 is a target (object), 3 is a target size measuring device, and 4 is a back object.
Claims (2)
前記測距データは、前記レーザビームの放射時点を基準とした経過時間および受光した前記反射光の受光量を対応付けた受光量データと、測定された前記対象物までの距離の値を示す距離データとを含み、
前記対象物の前記レーザビームが照射される側とは反対側に位置する固定された物体である背面物からの反射光の受光量を利用して前記対象物の前記検出方向についての長さを測定する背面反射利用測定を実行し、
前記背面反射利用サイズ測定では、
前記受光量データを用いて、前記対象物からの反射光が存在しないときにおける前記背面物からの反射光の受光量を基準受光量として取得し、
前記距離データが与えられると、
前記距離データが示す距離に位置する前記対象物に照射されたときの前記レーザビームの直径をビームサイズとして取得し、
前記距離データが与えられた時点の前後において連続して与えられた前記受光量データのそれぞれが表す受光量のうち、前記背面物からの反射光に対応する受光量を比較受光量として取得し、
前記基準受光量に対する前記比較受光量の変化割合に基づいて、その比較受光量に対応する反射光の元になった前記レーザビームが前記対象物に照射された割合である照射割合を求め、
前記ビームサイズおよび前記照射割合に基づいて、前記対象物の前記検出方向についての長さを求めることを特徴とするターゲットサイズ測定装置。 The laser beam is emitted intermittently while rotating in the detection direction, the reflected light of the emitted laser beam is received, and based on the time from the emission time of the laser beam to the reception time of the reflected light, A target size measuring device for measuring the length of the target in the detection direction using distance measurement data provided from a laser radar device that measures the distance to the target reflecting the laser beam,
The distance measurement data includes a received light amount data in which an elapsed time based on the time of emission of the laser beam and a received light amount of the reflected light received are associated with each other, and a distance indicating a measured distance to the object Data and
The length of the object in the detection direction is determined by using the amount of reflected light from a back object, which is a fixed object located on the opposite side of the object from the side irradiated with the laser beam. Perform back reflection measurement to measure,
In the back reflection utilization size measurement,
Using the received light amount data, obtain the received light amount of the reflected light from the back object when there is no reflected light from the object as a reference received light amount,
Given the distance data,
Obtaining the diameter of the laser beam as the beam size when the object located at the distance indicated by the distance data is irradiated;
Of the received light amount represented by each of the received light amount data continuously given before and after the time when the distance data is given, a received light amount corresponding to the reflected light from the back object is acquired as a comparative received light amount,
Based on the change rate of the comparative received light amount with respect to the reference received light amount, an irradiation rate that is a rate at which the laser beam that is the source of reflected light corresponding to the comparative received light amount is applied to the object is obtained,
A target size measuring apparatus that obtains the length of the object in the detection direction based on the beam size and the irradiation ratio.
前記ターゲット反射利用測定では、
前記距離データが与えられた時点の前後において3回以上連続して前記受光量データが与えられている場合、
前記距離データが示す距離に位置する前記対象物に照射されたときの前記レーザビームの直径をビームサイズとして取得し、
連続する前記受光量データのうち、最初および最後に与えられたものを除いた前記受光量データのうち、いずれかが表す受光量を基準受光量として取得し、
連続する前記受光量データのそれぞれが表す受光量を比較受光量として取得し、
前記基準受光量に対する前記比較受光量の変化割合に基づいて、その比較受光量に対応する反射光の元になった前記レーザビームが前記対象物に照射された割合である照射割合を求め、
前記ビームサイズおよび前記照射割合に基づいて、前記対象物の前記検出方向についての長さを求めることを特徴とする請求項1に記載のターゲットサイズ測定装置。 When the reflected light from the back object is not obtained, the target reflection utilization size measurement is performed to measure the length of the object in the detection direction using the amount of light received from the object.
In the target reflection utilization measurement,
When the received light amount data is given three or more times before and after the time when the distance data is given,
Obtaining the diameter of the laser beam as the beam size when the object located at the distance indicated by the distance data is irradiated;
Among the continuous received light amount data, the received light amount represented by any one of the received light amount data excluding the first and last given data is acquired as a reference received light amount,
The received light amount represented by each of the continuous received light amount data is acquired as a comparative received light amount,
Based on the change rate of the comparative received light amount with respect to the reference received light amount, an irradiation rate that is a rate at which the laser beam that is the source of reflected light corresponding to the comparative received light amount is applied to the object is obtained,
The target size measuring apparatus according to claim 1, wherein a length of the object in the detection direction is obtained based on the beam size and the irradiation ratio.
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