(57)【要約】      （修正有）【課題】鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供する。【解決手段】鉱山用作業機械に高出力レーダ装置、及び低出力レーダ装置と、高出力レーダ装置からの検出結果及び低出力レーダ装置からの検出結果を用いて障害物の有無の判定を行う障害物検出装置と、を備え、高出力レーダ装置及び低出力レーダ装置は、高出力レーダ装置の検出領域１２１ｄ及び低出力レーダ装置の検出領域１２２ａが重なるように鉱山用作業機械に取り付けられ、障害物検出装置は、高出力レーダ装置の検出領域１２１ｂ及び低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置の障害物の種類を、高出力レーダ装置による検出結果及び低出力レーダ装置の検出結果の双方を用いて判定する。【選択図】図３
2018054328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向前方の障害物を検出する少なくとも２つ以上のレーダ装置を搭載した鉱山用作業機械であって、
照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する、少なくとも１つ以上の遠距離用の高出力レーダ装置と、
照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する、少なくとも１つ以上の近距離用の低出力レーダ装置と、
夫々の前記高出力レーダ装置からの検出結果及び夫々の前記低出力レーダ装置からの検出結果を用いて障害物の有無の判定を行う障害物検出装置と、を備え、
各高出力レーダ装置の検出領域は、少なくとも１つ以上の低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられ、
前記障害物検出装置は、各高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の照射する電磁波が前記障害物で反射されて生じる反射波の受信強度に基づいて判定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の鉱山用作業機械において、
前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置を含む第一レーダ装置、及び当該第一レーダ装置とは別体に構成され、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置を含む第二レーダ装置を備え、
前記第一レーダ装置及び前記第二レーダ装置は、前記第一レーダ装置に含まれる前記高出力レーダ装置の検出領域が、前記第二レーダ装置に含まれる前記低出力レーダ装置の検出領域と重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられる、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の鉱山用作業機械において、
前記障害物検出装置は、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の其々が被検出体を検出した場合に、前記高出力レーダ装置の検出領域と受信強度との組合せ、及び前記低出力レーダ装置の検出領域と受信強度との組合せに応じて予め設定された信頼度を取得し、その信頼度が、障害物の種類に応じて定めた存在確率を示す信頼度よりも大きい場合、前記被検出体は、前記信頼度に対応する種類の障害物であると判定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項４】
請求項３に記載の鉱山用作業機械において、
前記障害物検出装置は、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の検出領域を複数の小領域に分割し、その小領域における受信強度との組合せに応じて信頼度を設定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項５】
請求項３に記載の鉱山用作業機械において、
前記障害物検出装置は、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の検出領域を複数の小領域に分割し、受信強度の所定時間内の平均値と分散値との組合せに応じて信頼度を設定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の鉱山用作業機械において、
前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置は、照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する遠距離用の高出力レーダの出力タイミング及び照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する近距離用の低出力レーダの出力タイミングを交互に切りかえる出力切替レーダ装置を用いて構成される、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項７】
請求項１に記載の鉱山用作業機械において、
前記高出力レーダ装置は、路面からの反射波が受信できる出力強度のレーダを送信し、
前記低出力レーダ装置は、車両の非金属部分からの反射波及び路面からの反射波の受信強度の差が相対的に小さい出力強度のレーダを送信し、
前記障害物検出装置は、前記障害物が車両であるか否かを判定する、
ことを特徴とする鉱山用作業機械。
【請求項８】
照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する、少なくとも１つ以上の遠距離用の高出力レーダ装置及び照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する、少なくとも１つ以上の近距離用の低出力レーダ装置を含む少なくとも２つ以上のレーダ装置の検出結果を基に、前記２つ以上のレーダ装置が搭載された鉱山用作業機械の進行方向前方の障害物の種類を判定する障害物検出装置であって、
各高出力レーダ装置の検出領域は、少なくとも１つ以上の低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられ、
前記障害物検出装置は、各高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の照射する電磁波が前記障害物で反射されて生じる反射波の受信強度に基づいて判定する、
ことを特徴とする障害物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉱山用作業機械及びその障害物検出装置に係り、特にオフロード環境で稼働する鉱山用作業機械の障害物検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行制御技術の一例として、特許文献１は、「レーダー装置で検出した先行車との車間距離が所定値以下になると自動制動を行ったり運転者に警報を発したりして干渉の発生を防止するものにおいて、先行車のような移動物を検出するための、レーザレーダ装置やパルスレーダー装置のようなレーダー装置の反射波の受信レベルのしきい値に対し、停止物を検出するための反射波の受信レベルのしきい値を所定の領域で高く設定する。これにより、自車の障害とならないゲートや路上落下物を検出して障害物であると誤認するのを防止し、ゲートや路上落下物に対して必要のない自動制動や警報が行われるのを防止することができる（要約抜粋）」技術を開示している。
【０００３】
また特許文献２は、「遠距離レンジ用の発光素子と近距離用のレンジの発光素子とを備えた車両用レーダ装置において、近距離用発光素子の光軸を水平方向より上側に若干オフセットさせ、路面に近距離用送出信号が反射しないようにする（要約抜粋）」技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０２５９１号公報
【特許文献２】特開平８−０８２６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉱山用の作業機械、例えば運搬車両にミリ波レーダ等のセンサを搭載し、自車の進行方向前方に障害物がないか判断する障害物検出技術がある。一般的にミリ波レーダは、ミリ波レーダが照射する電磁波の照射範囲内に障害物として検出すべき車両の金属部が内包するよう、車両のバンパ部やミラー部など比較的低い位置に取り付ける。しかし、作業機械は自動車に比べて凹凸の大きな路面を走行するため車高が高いので、ミリ波レーダの設置位置が高くなり、電磁波の照射範囲内に車両の金属部が存在しなくなる傾向が強くなる。特に大型の鉱山用作業機械の近傍に存在する車両は、車両の向きや車高によっては窓ガラスや天井部分など車両の一部分しか、ミリ波レーダで捕らえる事ができず、反射波の受信強度が路面凹凸と同程度に低くなる場合がある。
【０００６】
特許文献１の技術は路面凹凸や上り坂などの非障害物を障害物として検出して誤報を出さないために、路面からの反射波に相当する受信強度の検出結果を排除するので、特許文献１の技術を作業機械に適用すると、作業機械の近傍に存在する車両を検出できなくなる場合があり、乗用車の障害物検出技術は作業機械にはそのまま適用できないという課題がある。
【０００７】
また特許文献２の技術は、近距離用送出手段のパルス信号出力方向を水平方向に対して上側に若干オフセットさせているので、ミリ波レーダの設置位置が例えば路面から４ｍと高い鉱山用作業機械に適用した場合は近距離用送出手段の電磁波の照射範囲高さがさらに高くなり、路上の障害物をとらえることができないという課題がある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するために、進行方向前方の障害物を検出する少なくとも２つ以上のレーダ装置を搭載した鉱山用作業機械であって、照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する、少なくとも１つ以上の遠距離用の高出力レーダ装置と、照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する、少なくとも１つ以上の近距離用の低出力レーダ装置と、夫々の前記高出力レーダ装置からの検出結果及び夫々の前記低出力レーダ装置からの検出結果を用いて障害物の有無の判定を行う障害物検出装置と、を備え、各高出力レーダ装置の検出領域は、少なくとも１つ以上の低出力レーダ装置の検出領域が重なる位置で前記鉱山用作業機械に取り付けられ、前記障害物検出装置は、各高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、前記高出力レーダ装置及び前記低出力レーダ装置の照射する電磁波が前記障害物で反射されて生じる反射波の受信強度に基づいて判定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係るダンプトラックの概略構成図
【図２】第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダの取付位置を示す図（上面視）
【図３】、ダンプトラックに搭載されるミリ波レーダの検出領域を示す図であって、（ａ）は第一ミリ波レーダの検出領域、（ｂ）は第二ミリ波レーダの検出領域、（ｃ）は第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダの検出領域を重ねた状態を示す。
【図４】障害物検出装置の機能ブロック図
【図５】障害物検出装置の処理の流れを示すフローチャート
【図６】自律走行ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の機能構成を示すブロック図
【図７】低出力レーダ及び高出力レーダの受信強度と障害物/非障害物の判定しきい値との関係を示す図
【図８】第二実施形態に係るダンプトラックの概略構成図
【図９】第二実施形態に係るミリ波レーダの概略構成を示すブロック図
【図１０】基準パルス信号のハイ、ロー信号とそのときの検出領域との関係を示す図
【図１１】３台のレーダ装置の検出領域を重ねた例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明に係る鉱山用作業機械及び障害物検出装置の実施形態について説明する。全図を通じて同一の構成には同一の符号を付し重複説明を省略する。以下では、鉱山用作業機械の一例としてダンプトラックを例に挙げて説明するが、ホイールローダ、油圧ショベル等、鉱山用作業機械の種類は問わず、本発明を適用することができる。
【００１３】
＜第一実施形態＞
第一実施形態は、高出力レーダ及び低出力レーダを含む第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダをダンプトラックに搭載して障害物検出を行う実施形態である。図１は、第一実施形態に係るダンプトラックの概略構成図である。図２は、第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダの取付位置を示す図（上面視）である。図３は、ダンプトラックに搭載されるミリ波レーダの検出領域を示す図である。ここで、高出力レーダとは、照射角度が狭く出力強度が大きい電磁波を照射する遠距離用レーダであり、低出力レーダとは照射角度が広く出力強度が小さい電磁波を照射する近距離用レーダである。第一ミリ波レーダ及び第二ミリ波レーダのそれぞれは、遠距離用レーダ装置と近距離用レーダ装置とを一体に構成したレーダ装置である。本実施形態は、高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された障害物の種類を、その障害物が高出力レーダ装置から照射された電磁波を反射して生じた反射波の受信強度と、その障害物が停出力レーダ装置から照射された電磁波を反射して生じた反射波の受信強度とを用いて判別する点に特徴がある。なお上記において「高出力レーダ装置の検出領域に重なる低出力レーダ装置の検出領域内で検出された」は、「低出力レーダ装置の検出領域に重なる高出力レーダ装置の検出領域内で検出された」と言い換えても同義である。
【００１４】
図１に示すダンプトラック１０は、車体１１、前輪１２、後輪１３と、積荷を搭載するベッセル１４を含んで構成される。車体１１の前面には障害物を検出するためのレーダとして第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２が設置される。
【００１５】
図２に示すように、車体１１のバンパ１１１には、ミリ波レーダの取付け治具３０が設置される。取付け治具３０は、取付け治具３０の前方中央から車体左端に向かって傾斜する左傾斜面３１、及び取付け治具３０の前方中央から車体後方右端に向かって傾斜する右傾斜面３２を含む。左傾斜面３１に第一ミリ波レーダ２１が取り付けられ、右傾斜面３２に第二ミリ波レーダ２２が取り付けられる。よって、第一ミリ波レーダ２１の検出領域の中心軸が進行方向前方に対して左に傾いた状態で、第一ミリ波レーダ２１は車体１１に取り付けられる。同様に、第二ミリ波レーダ２２の検出領域の中心軸が進行方向前方に対して右に傾いた状態で、第二ミリ波レーダ２２は車体１１に取り付けられる。
【００１６】
ミリ波レーダは、粉塵や霧、雨、照明変化などの環境変化に対するロバスト性が高いため、鉱山現場で稼働する作業機械によく使用される。ミリ波レーダは、一般的に波長域が数ｍｍから数十ｍｍの電磁波を照射し、その反射波が帰ってくるまでの時間と、ドップラーシフト量を計測する事で反射対象までの相対距離と相対速度を検出する事ができる。また、ミリ波レーダは反射波の受信レベルを表す受信強度を得る事ができる。一般的に、受信強度は反射対象が金属物の場合高い値となり、非金属である路面凹凸は受信強度が低い値となる。よって、金属を有する車両は受信強度が高くなる傾向がある。この特性を利用する事でミリ波レーダが検出した対象の中から非障害物である路面凹凸と、障害物である車両を分離することが可能となる。
【００１７】
ただし、ミリ波レーダの設置位置が高くなり、電磁波の照射範囲内に車両の金属部が存在しにくくなる近距離の車両からの反射波の受信強度は低くなるため路面凹凸との分離が困難となる傾向がある。そこで、本実施形態では第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２を併用し、各ミリ波レーダからの検出結果を用いて近距離の車両の検出精度を向上させる。
【００１８】
そこで図３（ａ）に示すように、第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２は、検出領域を放射状に３分割し、中央検出領域１２１ｂ、１２１ｄは遠距離で障害物の検出に適した出力となるようにダンプトラック１０の進行方向に対して相対的に強い強度の電磁波を狭角領域に照射する。分割された各小領域にはこれを固有に示す番地が付けられ、この小領域における受信強度と番地とを対応させて障害物検出装置２００に出力される。強い強度（高出力）とは、路面からの反射波が受信できる出力強度であることが望ましい。
【００１９】
一方、左検出領域１２１ａ、１２２ａ、右検出領域１２１ｃ、１２２ｃは近距離で広範囲の障害物の検出に適した出力となるように、側方に対して、相対的に弱い強度の電磁波を広角領域に照射する。すなわち第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２は、狭角領域に対して高出力の電磁波を出力する高出力レーダ装置と、広角領域に対して低出力の電磁波を出力する低出力レーダ装置とを含んで構成される。ここでいう低出力とは、車両の非金属部分からの反射波及び路面からの反射波の受信強度の差が比較的小さいくなる程度の出力強度であることが望ましい。なお、本実施形態では具体的な出力方式は限定しないが、例えば、アンテナ切り替え式のマルチビームアンテナを有したミリ波レーダを用いればよい。
【００２０】
一般的に電磁波の弱い広角領域である左検出領域１２１ａ、１２２ａと右検出領域１２１ｃ、１２２ｃは、電磁波の強い狭角領域である中央検出領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２１ｄ、１２２ｄに比べて路面からの反射波を検出しにくい傾向がある。これは、アンテナからの距離の２乗に反比例して照射した電磁波の電力密度が低下するため、路面凹凸からの反射波の受信強度が微弱となり検出しにくくなるためである。従って、左検出領域１２１ａ，１２２ａ、及び右検出領域１２１ｃ、１２２ｃは他の領域に比べて路面凹凸を検出し難い傾向があるため、車両と路面凹凸の分離が容易である傾向がある。一方、中央検出領域１２１ｂ、１２１ｄ、１２２ｂ、１２２ｄは左検出領域１２１ａ、１２２ａ、及び右検出領域１２１ｃ、１２２ｃに比べて路面凹凸を検出しやすく、車両と路面凹凸の分離が難しくなる傾向がある。
【００２１】
このように検出領域に応じて路面と車両との分離特性が異なることを利用し、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように第一ミリ波レーダ２１の検出領域の狭角領域と、第二ミリ波レーダ２２の検知領域の広角領域とが互いに重なるように設置する。つまり、第一ミリ波レーダ２１の中央検出領域１２１ｂが第二ミリ波レーダ２２の左検出領域１２２ａと重なるように設置する。また、第二ミリ波レーダ２２の中央検出領域１２２ｂが第一ミリ波レーダ２１の右検出領域１２１ｃと重なるように設置する。そして、各ミリ波レーダの検出特性の差に基づき、検出された対象が車両か路面凹凸かどうかを判定することで、路面と車両の分離性能を向上させる。本処理の詳細は障害物検出装置２００の機能ブロックの説明にて述べる。
【００２２】
図４〜図７を参照して、ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の構成及び動作について説明する。図４は、有人ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の機能構成を示すブロック図である。図５は、障害物検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。図６は、自律走行ダンプトラックに搭載した障害物検出装置の機能構成を示すブロック図である。図７は、低出力レーダ及び高出力レーダの受信強度と障害物/非障害物の判定しきい値との関係を示す図である。
【００２３】
図４に示すように、ダンプトラック１０は、障害物検出装置２００を備え、この障害物検出装置２００の入力端に第一ミリ波レーダ２１、第二ミリ波レーダ２２、及び車速センサ１３０が接続される。また障害物検出装置２００の出力端には車両制御装置１１０を介して警報装置１６０が接続される。
【００２４】
障害物検出装置２００は、前処理部２０１、移動体判定部２０２、信頼度取得部２０３、信頼度設定値記憶部２０４、車両存在判定部２０５、及び障害物情報出力部２０６を含む。障害物情報出力部２０６は、移動体又は衝突回避が必要な静止物がある場合に、衝突回避動作を行うために必要な情報を出力する。ここでいう衝突回避動作は、ダンプトラック１０がオペレータの運転動作に従って走行する所謂有人ダンプトラックである場合には、オペレータに対して警報を発する処理に相当する。また、ダンプトラック１０が無線通信回線を介して接続された管制サーバからの管制指令に従って自律走行をする自律走行ダンプトラックである場合は、自律走行ダンプトラックに搭載された制動装置に対して減速・停止動作を行わせるための制動指示信号の出力処理、また自律走行ダンプトラックに搭載された操舵装置に対して障害物を回避可能な操舵角で操舵動作を行わせるための操舵指示信号の出力処理が該当する。
【００２５】
障害物検出装置２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及び記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ）を含むハードウェアと、上記各部を実現するソフトウェアとを含んで構成され、記憶装置に格納されたソフトウェアをＣＰＵがロードして実行することで実現される電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。障害物検出装置２００は、車体１１に搭載した第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２で検出した障害物（被検出体）が衝突回避行動を行うべき障害物であるかを、第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２が出力する障害物までの相対距離と相対速度と受信強度と、車速センサ１３０から得られる車両運動情報とに基づき判定する機能を有する。以下、障害物検出装置２００の各機能の詳細について、図５の各ステップ順に沿って説明する。
【００２６】
前処理部２０１は、第一ミリ波レーダ２１と第二ミリ波レーダ２２とから出力される障害物までの相対位置、相対速度、受信強度の情報を取得（ステップＳ５０１）し、予め定められたダンプトラック１０の車両座標系に座標変換する処理を実行する（ステップＳ５０２）。そして、車両座標系に座標変換した障害物の相対位置と相対速度に基づき、同一障害物を検出したと判断されるデータの組をグループ化する処理を実行する（ステップＳ５０３）。グループ化する処理はどのような方法を用いても良く、たとえば、第一ミリ波レーダ２１が検出した障害物の相対位置をＸ１、相対速度をＶ１、第二ミリ波レーダ２２が検出した障害物の相対位置をＸ２、相対速度をＶ２とした場合、（式１）が成立するデータの組を、同一障害物のデータと判断すれば良い。なお、ΔＸｔｈ、ΔＶｔｈは、第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２のそれぞれが検出した障害物が同一のものであるか否かを判定するための位置の差（距離差）のしきい値、また速度差のしきい値であり、ミリ波レーダや車速センサ１３０の測定誤差を勘案し設定すればよい。
｜Ｘ１−Ｘ２｜＜＝ΔＸｔｈ、かつ｜Ｖ１−Ｖ２｜＜＝ΔＶｔｈ・・・（式１）
【００２７】
移動体判定部２０２は、障害物の相対速度Ｖ１、Ｖ２、車速センサ１３０から取得した自車速度Ｖｏに基づき、障害物の絶対速度Ｖａを算出する処理を行う（ステップＳ５０４）。絶対速度の算出は、たとえば（式２）を用いればよい。ここで、Ｖｍはミリ波レーダが検出した障害物の相対速度、Ｖｏは車速センサ１３０で検出した自車速度、Ｖａは障害物の絶対速度である。Ｖｍは、障害物の相対速度Ｖ１又はＶ２であり、例えばＶ１、Ｖ２のうち大きな方を採用してもよい。
Ｖａ＝Ｖｍ＋Ｖｏ・・・（式２）
【００２８】
次に、移動体判定部２０２が、算出された障害物の絶対速度Ｖａに基づき、障害物が移動しているか静止しているかの判定を行う（ステップＳ５０５）。具体的には、（式３）が成立する場合、障害物を静止体と判定し（ステップＳ５０７）、また、成立しない場合は、障害物を移動体と判定する（ステップＳ５０６）。なお、Ｖｔｈは移動体か否かを判定するために設けた速度しきい値であり、ミリ波レーダや車速センサ１３０の測定誤差を勘案し設定すればよい。
Ｖａ＜Ｖｔｈ・・・（式３）
【００２９】
信頼度取得部２０３は、静止体と判定された障害物による反射波の受信強度と障害物を検出した検出領域に応じて、障害物が衝突回避対象であるか判断するための信頼度を取得する処理を行う（ステップＳ５０８）。信頼度は、たとえば（式４）に表すベイズの公式で得られる確率値として設定すれば良い。ここで、Ｒ１及びＲ２は第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２のそれぞれの受信強度を表す。また、Ａ１及びＡ２は第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２の検出領域の番地を表し、図３に示すミリ波レーダの検出領域ごとにユニークな番号が付与されているとする。また、Ｈ１及びＨ２は仮定を表し、Ｈ１は車両であるという仮定、Ｈ２は車両でないという仮定を表す。なお、本実施形態では衝突回避対象を車両とする。従って、（式４）は、第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２によって検出された受信強度と検出領域とから、検出されたデータが車両であるかどうかを表す確率値を算出する式であり、車両である確率が高い場合は１、低い場合は０となる。
【数１】
2018054328.tif 000003
【００３０】
（式４）で求められる信頼度は、ダンプトラック１０を稼働させる鉱山環境において、稼働前に収集した第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２の其々の検出データに基づき予め算出しておき、算出したデータを障害物検出装置２００内のメモリ（信頼度設定値記憶部２０４に相当する）に保持しておけばよい。（式４）による信頼度の設定を行う事により、条件付き事後確率に基いてより精度よく車両の存在判定を行う事ができる。
【００３１】
信頼度設定値記憶部２０４は予め算出した信頼度を格納したメモリを表し、信頼度取得部２０３は、検出した障害物からの反射波の受信強度と検出領域とに応じて信頼度設定値記憶部２０４から信頼度を取得すればよい。
【００３２】
なお、信頼度の設定は（式４）に限定されるものではなく、たとえば、受信強度の値の代わりに、受信強度の所定時間における平均値や分散値に基づき確率値を算出してもよい。また、障害物を検出してからの累積平均値や分散値を用いてもよいし、平均値や分散値以外の統計量を用いてよい。これらの統計値と用いた信頼度の設定によれば、（式４）よりも演算アルゴリズムを簡便にすることができる。
【００３３】
本実施形態で重要な点は、各ミリ波レーダの検出領域の組合せに応じて確率値を設定する点にあり、他の条件は必要に応じて追加もしくは変更してもよい。また、ダンプトラック１０を鉱山環境で稼働している最中に信頼度を更新してもよい。たとえば第一ミリ波レーダ２１又は第二ミリ波レーダ２２が検出した障害物の位置をダンプトラックが通り過ぎた場合、その障害物は車両ではないと判定し、（式４）の値を更新すればよい。
【００３４】
車両存在判定部２０５は、信頼度取得部２０３で得られた信頼度に基づき、第一ミリ波レーダ２１及び第二ミリ波レーダ２２で検出された障害物が衝突回避対象であるか判定する処理を行う（ステップＳ５０９）。信頼度取得部２０３で得られた信頼度をＰ、予め設定されたしきい値をＰｔｈとすると、（式５）が成り立つ場合、障害物は衝突回避対象であると判定する。しきい値Ｐｔｈの値は、誤検出により誤って衝突回避処理を行う頻度を勘案し設定する。しきい値Ｐｔｈは、障害物の種類に応じて定めた存在確率を示す信頼度であり、これよりも信頼度Ｐが大きい場合、信頼度に対応する種類の障害物であると判定する。ここでは車両であると判定するためのしきい値Ｐｔｈを用いる。
Ｐ＞＝Ｐｔｈ・・・（式５）
【００３５】
障害物情報出力部２０６は、移動体判定部２０２で移動体と判定された障害物の相対位置と相対速度のデータと、車両存在判定部２０５で車両と判定された障害物の相対位置と相対速度のデータを、衝突回避対象として車両制御装置１１０に出力する処理を行う（ステップＳ５１１）。車両制御装置１１０は、障害物検出装置２００から受け取った衝突回避対象のデータに基づき、警報装置１６０を用いてオペレータに対して警報を出す事ができる。
【００３６】
また、自律走行ダンプトラックの場合には、図６に示すように、管制サーバからの管制指令に従って自律走行するための制御を行う自律走行制御部１５０に出力し、自律走行制御部１７０が制動量や操舵角を算出し、その制動量に従って制動動作をかけるための制動指示信号を制動装置１７１に出力したり、操舵モータ１７２に操舵指示信号を出力したりする。
【００３７】
図７に示すように、車両の金属部の反射率＞車両の非金属部の反射率＞路面の反射率とした場合、高出力レーダの受信強度の値は、車両の金属部が最も高く、次いで非金属部、路面と続く。低出力レーダの受信強度の値も同順であるが、低出力レーダの場合はもともとも出力強度が低いため受信強度の値の差が高出力レーダの場合ほどはない。よって、高出力レーダの出力結果に対しては、車両等の障害物と路面等の非障害物との判定しきい値を用いて両者を分類することができるが、低出力レーダの出力結果に対しては、車両等の障害物と路面等の非障害物との判定しきい値を用いて両者を分類することは困難である。また市販のミリ波レーダでは障害物、非障害物の判定しきい値が組み込まれているので、ユーザが使用状況に応じて判定しきい値を適宜変更することはできない。
【００３８】
これに対し本実施形態によれば、鉱山用作業機械の近傍に車両がいた場合に、路面と車両とを区別しやすい低出力レーダの検出結果と、より高い受信強度で障害物を検出できる高出力レーダの検出結果とを組み合わせて、検出した被検出体が障害物（車両）であるか否かを判定するので、車両のうち反射強度が低い部分のみを検出した場合にも路面と間違うことなく車両であると判定することができる。
【００３９】
また図３（ａ）又は図３（ｂ）のように広角領域は低出力、狭角領域は高出力の検出領域を有する市販のミリ波レーダがある場合を複数用い、これらを組み合わせることで鉱山用作業機械近傍の車両を路面と間違うことなく検出することができる。つまり、市販品を用いて鉱山用作業機械に適した障害物検出技術を提供することができる。
【００４０】
＜第二実施形態＞
第二実施形態は低出力レーダ及び高出力レーダを一体的に構成し、低出力レーダと高出力レーダとを交互に出力することで、ある時間間隔（レーダの切替周期）において低出力レーダの検出領域と高出力レーダの検出領域とを重ならせる実施形態である。以下、図８〜図１０を参照して第二実施形態について説明する。図８は、第二実施形態に係るダンプトラックの概略構成図である。図９は、第二実施形態に係るミリ波レーダの概略構成を示すブロック図である。図１０は、基準パルス信号のハイ、ロー信号とそのときの検出領域との関係を示す図である。
【００４１】
図８に示すように、第二実施形態ではダンプトラック１０の車体１１の前面に、低出力レーダと高出力データとを交互に出力する１台第三ミリ波レーダ（出力切替レーダ装置に相当する）２３を搭載する。
【００４２】
図９に示すように、第三ミリ波レーダ２３は、レーダの出力タイミングを決定する基準パルスを生成する基準パルス発信部２３１（タイミングジェネレータ）、第三ミリ波レーダ２３の動作を制御する制御部２３２、高出力レーダを出力する高出力レーダ送信部２３３、低出力レーダを出力する低出力レーダ送信部２３４、及びレーダの反射波を受信するアンテナを含む受信部２３５を含んで構成される。
【００４３】
図１０に基準パルスとそのときの第三ミリ波レーダ２３のレーダ出力状態との関係を示す。基準パルス発信部２３１から制御部２３２に送信される入力信号（基準パルス）を制御部２３２はカウントし時刻を計算する。制御部２３２は指定時間が経過する度に高出力レーダ送信部２３３と低出力レーダ送信部２３４とから、交互にミリ波を送信させる。例えば基準パルス信号がハイのときは高出力レーダを送信し、そのときの検出領域は１２３Hとする。また基準パルス信号がローのときは低出力レーダを送信し、そのときの検出領域は１２３Lとする。レーダの切替周期と比べてダンプトラック１０の移動距離が無視できる程度である場合、例えばレーダの切替周期がミリＳＥＣオーダであるのに対し、ダンプトラックの速度が毎時オーダの場合は高出力レーダと低出力レーダとの切替１周期間においてダンプトラックの移動距離は無視できる程度なので、その時間内において高出力レーダの検出領域１２３Ｈと低出力レーダの検出領域１２３Ｌとの重なり領域１２３ｂは、同一の領域に対して高出力レーダ及び低出力レーダの双方で検出したとみなせる。
【００４４】
本実施形態によれば出力特性が異なるレーダを送信できる一台のミリ波レーダを用いて、第一実施形態と同様に鉱山用作業近傍の車両を、路面から分離して検出することができる。
【００４５】
更に、本実施形態によれば、一台のミリ波レーダをダンプトラックの車体前面に取り付ければよいので、第一実施形態のように複数のミリ波レーダを検出領域が重なるように設置する場合に比べてミリ波レーダの取付作業を容易に行う事ができる。
【００４６】
以上本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は前記実施形態として実現されることに限定されるものではない。たとえば、信頼度の設定において、仮説ＨをＨ１の車両であるとＨ２の車両ではない、の２種類だけではなく、より多くの仮説を設定しても良い。たとえば、歩行者や土手、落石など警報対象と判定したい対象を増やしても良い。また、障害物からの反射波の受信強度だけではなく、ミリ波レーダが検出した複数の障害物の分布形状を相対位置のばらつきから取得し、分布形状を現すパラメータ（たとえば楕円形状とみなした場合は楕円の長軸と短軸の長さなど）を基に信頼度を設定しても良い。
【００４７】
また車両存在判定部２０５において、複数の仮説が存在する場合、最も確率値の大きな仮説を真と判定し、判定された障害物の種類を障害物情報出力部２０６に通知してもよい。これにより、たとえばミリ波レーダが検出した障害物が歩行者と判定された場合、車両と判定された場合と異なる警報を車両制御装置が出力することができ、障害物の種類に応じた警報を出すことができる。
【００４８】
また、ダンプトラック１０に無線通信装置を搭載し、信頼度を更新した場合は、その結果を、車両制御装置１１０及び通信装置を介して管制サーバに通知する事で、他のダンプトラックと共有させてもよい。更に他のダンプトラックによって更新された信頼度を受け取る事で信頼度を更新してもよい。
【００４９】
さらに、検出領域の重ね方は上記実施形態には限定されない。例えば、低出力レーダ装置１台と高出力レーダ装置を２台、合わせて３台（３台以上でもよい）のレーダを鉱山用作業機械に搭載してもよい。そして例えば図１１に示すように、低出力レーダ装置の検出領域をａ＿Ｌに、２台の高出力レーダ装置のそれぞれの検出領域をｂ＿Ｈ、ｃ＿Ｈを重ねてもよい。また各レーダの出力は、一方のレーダ装置は低出力レーザの検出領域が１つに高出力レーダの検出領域が２つあってもよいし、他方の低出力レーザの検出領域が２つに高出力レーダの検出領域が１つあってもよい。そして、これら検出領域の出力が異なるレーダ装置の高出力レーダの検出領域と低出力レーダの検出領域とが重なるように構成してもよい。このように、レーダ装置の数、また１台のレーダ装置の検出領域の内訳（高出力レーダの検出領域の数と低出力レーダの検出領域の数）は上記実施形態に限定されず、高出力レーダの検出領域と低出力レーダの検出領域とを空間的に、または時間的に重ねて障害物の種類の判定を行う障害物検出装置は、広く本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１０：ダンプトラック、２１：第一ミリ波レーダ、２２：第二ミリ波レーダ、２３：第三ミリ波レーダ、２００：障害物検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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