(57)【要約】【課題】積雪があることを検知することのできる積雪検知装置を提供する。【解決手段】積雪検知装置（２０）は、レーザ光を所定物（５１，５２、６１〜６３、８０）の方向へ投光する投光部と、投光部により投光されたレーザ光（Ｂ）の反射光を受光する受光部と、レーザ光が所定物で反射された場合に、受光部により受光された反射光の受光量を基準量に設定する設定部と、受光部により受光された反射光の受光量が、設定部により設定された基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を所定物の方向へ投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記受光部により受光された前記反射光の受光量を基準量に設定する設定部と、
前記受光部により受光された前記反射光の受光量が、前記設定部により設定された前記基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える積雪検知装置。
【請求項２】
前記受光部により受光された前記反射光に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出部を備え、
前記設定部は、前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記距離算出部により算出された前記距離を基準距離に設定し、
前記判定部は、前記距離算出部により算出された前記距離と前記基準距離との相違度合が所定度合よりも小さく、且つ前記受光部により受光された前記反射光の受光量が前記判定量を超えたことを条件として積雪があると判定する、請求項１に記載の積雪検知装置。
【請求項３】
所定物の方向を含む走査方向において、レーザ光の投光方向を所定角度ずつ変えて投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記反射光に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された各投光方向において、前記受光部により受光された前記反射光の受光量を各基準量に設定し、前記距離算出部により算出された前記距離を各基準距離に設定する設定部と、
前記距離算出部により算出された前記距離と対応する前記基準距離との相違度合が所定度合よりも小さい前記投光方向において、前記設定部により設定された前記各基準量の和である第１和を算出し、前記受光部により受光された前記反射光の各受光量の和である第２和を算出する和算出部と、
前記和算出部により算出された前記第２和が、前記第１和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える積雪検知装置。
【請求項４】
所定物の方向を含む走査方向において、レーザ光の投光方向を所定角度ずつ変えて投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記受光部により受光された全ての前記反射光の受光量の和を基準和に設定する設定部と、
前記受光部により受光された全ての前記反射光の受光量の和が、前記基準和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える積雪検知装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記受光部により受光された前記反射光の受光量に基づいて算出した反射率を基準反射率に設定し、
前記判定部は、前記受光部により受光された前記反射光の受光量に基づいて算出した反射率が、前記設定部により設定された前記基準反射率よりも高く設定された判定反射率を超えた場合に積雪があると判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積雪検知装置。
【請求項６】
レーザ光を所定物の方向へ投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記反射光に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出部と、
前記受光部により受光された前記反射光の受光量及び前記距離算出部により算出された前記距離に基づいて、前記物体の反射率を算出する反射率算出部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記反射率算出部により算出された前記反射率を基準反射率に設定する設定部と、
前記反射率算出部により算出された前記反射率が、前記設定部により設定された前記基準反射率よりも高く設定された判定反射率を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える積雪検知装置。
【請求項７】
請求項３又は４に記載の積雪検知装置と、
前記レーザ光が通過する経路の下方に設けられ、互いに異なる高さで雪を積もらせることが可能な被積雪面を有する被積雪台と、を備え、
前記判定部は、積雪があると判定した場合に、前記レーザ光が前記被積雪面の上方において反射された位置に基づいて積雪量を算出する、積雪検知システム。
【請求項８】
前記被積雪面は、水平面に対して傾斜した傾斜面である、請求項７に記載の積雪検知システム。
【請求項９】
前記被積雪面は、互いに高さの異なる複数の水平面を含む、請求項７に記載の積雪検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積雪を検知する積雪検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザレーダから基準物の方向へ投光したレーザ光が物体で反射された反射光に基づいて、天気を判別するシステムがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のシステムでは、検知対象物及び基準物とは異なる物体からの反射光が有ること及び無いことの双方が確認された場合に、天気が雪であると判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５２４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のシステムでは、天気が雪であることを判別しているものの、雪が積もっていること、すなわち積雪があることは検知していない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、積雪があることを検知することのできる積雪検知装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、積雪検知装置であって、
レーザ光を所定物の方向へ投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記受光部により受光された前記反射光の受光量を基準量に設定する設定部と、
前記受光部により受光された前記反射光の受光量が、前記設定部により設定された前記基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える。
【０００７】
上記構成によれば、投光部により、レーザ光が所定物の方向へ投光される。受光部によって、投光部により投光されたレーザ光の反射光が受光される。
【０００８】
ここで、積雪がない場合に、レーザ光が所定物（例えば庭木）の方向へ投光されると、受光部はレーザ光が所定物で反射された反射光を受光し、反射光の受光量は所定物に対応した受光量となる。一方、積雪がある場合に、レーザ光が所定物の方向へ投光されると、受光部はレーザ光が積雪で反射された反射光を受光し、反射光の受光量は積雪に対応した受光量となる。積雪の反射率は高いため、レーザ光が積雪で反射された場合の受光量は、レーザ光が所定物で反射された場合の受光量よりも多くなる。
【０００９】
この点、設定部によって、レーザ光が所定物で反射された場合、すなわち積雪がない場合に、受光部により受光された反射光の受光量が基準量に設定される。このため、基準量は、積雪がない場合にレーザ光が所定物で反射された場合の受光量となる。そして、判定部によって、受光部により受光された反射光の受光量が、基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定される。したがって、レーザ光が積雪で反射されて受光量が多くなったと予測できる場合に、積雪があると判定することができる。
【００１０】
受光部により受光された反射光の受光量は、レーザ光を反射した物体までの距離が短いほど多くなる。このため、所定物よりも近い物体でレーザ光が反射されると、反射光の受光量が判定量を超えるおそれがある。その場合、積雪がないにもかかわらず、積雪があると誤判定されるおそれがある。
【００１１】
この点、第２の手段では、前記受光部により受光された前記反射光に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出部を備え、前記設定部は、前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記距離算出部により算出された前記距離を基準距離に設定し、前記判定部は、前記距離算出部により算出された前記距離と前記基準距離との相違度合が所定度合よりも小さく、且つ前記受光部により受光された前記反射光の受光量が前記判定量を超えたことを条件として積雪があると判定する。
【００１２】
上記構成によれば、距離算出部によって、受光部により受光された反射光に基づいて、物体までの距離が算出される。設定部によって、レーザ光が所定物で反射された場合に、距離算出部により算出された距離が基準距離に設定される。このため、基準距離は、所定物までの距離となる。
【００１３】
そして、判定部によって、距離算出部により算出された距離と基準距離との相違度合が所定度合よりも小さく、且つ受光部により受光された反射光の受光量が判定量を超えた場合に、積雪があると判定される。一方、受光部により受光された反射光の受光量が判定量を超えた場合であっても、距離算出部により算出された距離と基準距離との相違度合が所定度合よりも小さくない場合は、積雪があると判定されない。したがって、所定物よりも近い物体でレーザ光が反射されて反射光の受光量が判定量を超えた場合に、積雪があると誤判定することを抑制することができる。
【００１４】
第３の手段は、積雪検知装置であって、
所定物の方向を含む走査方向において、レーザ光の投光方向を所定角度ずつ変えて投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記反射光に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された各投光方向において、前記受光部により受光された前記反射光の受光量を各基準量に設定し、前記距離算出部により算出された前記距離を各基準距離に設定する設定部と、
前記距離算出部により算出された前記距離と対応する前記基準距離との相違度合が所定度合よりも小さい前記投光方向において、前記設定部により設定された前記各基準量の和である第１和を算出し、前記受光部により受光された前記反射光の各受光量の和である第２和を算出する和算出部と、
前記和算出部により算出された前記第２和が、前記第１和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える。
【００１５】
上記構成によれば、投光部により、所定物の方向を含む走査方向において、レーザ光の投光方向が所定角度ずつ変えられて投光される。このため、所定物にレーザ光が投光される。受光部によって、投光部により投光されたレーザ光の反射光が受光される。距離算出部によって、受光部により受光された反射光に基づいて、物体までの距離が算出される。
【００１６】
ここで、設定部によって、レーザ光が所定物で反射された各投光方向において、受光部により受光された反射光の受光量が各基準量に設定され、距離算出部により算出された距離が各基準距離に設定される。このため、各基準量は、積雪がない場合に各投光方向において、レーザ光が所定物で反射された場合の各受光量となる。また、各基準距離は、各投光方向における所定物までの各距離となる。
【００１７】
和算出部によって、距離算出部により算出された距離と対応する基準距離との相違度合が所定度合よりも小さい投光方向において、設定部により設定された各基準量の和である第１和が算出され、受光部により受光された反射光の各受光量の和である第２和が算出される。すなわち、レーザ光が所定物よりも近い物体で反射されていない方向において、各基準量を加算して第１和とし、各受光量を加算して第２和としている。
【００１８】
そして、判定部によって、和算出部により算出された第２和が、第１和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定される。したがって、所定物よりも近い物体でレーザ光が反射された場合に積雪があると誤判定することを抑制しつつ、積雪を検知することができる。
【００１９】
第４の手段は、積雪検知装置であって、
所定物の方向を含む走査方向において、レーザ光の投光方向を所定角度ずつ変えて投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記受光部により受光された全ての前記反射光の受光量の和を基準和に設定する設定部と、
前記受光部により受光された全ての前記反射光の受光量の和が、前記基準和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える。
【００２０】
上記構成によれば、設定部によって、レーザ光が所定物で反射された場合、すなわち積雪がない場合に、受光部により受光された全ての反射光の受光量の和が基準和に設定される。そして、判定部によって、受光部により受光された全ての反射光の受光量の和が、基準和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定される。したがって、積雪があることを簡易的に検知することができる。
【００２１】
一般的に、反射光の受光量及び物体までの距離に基づいて、物体の反射率を算出することができる。そして、積雪の反射率は高いため、物体の反射率に基づいて積雪の有無を判定することができる。
【００２２】
この点、第５の手段では、前記設定部は、前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記受光部により受光された前記反射光の受光量に基づいて算出した反射率を基準反射率に設定し、前記判定部は、前記受光部により受光された前記反射光の受光量に基づいて算出した反射率が、前記設定部により設定された前記基準反射率よりも高く設定された判定反射率を超えた場合に積雪があると判定する。したがって、物体の反射率によっても、積雪があることを検知することができる。なお、反射率を算出する際に、物体までの距離として、予め取得しておいた所定物までの距離を用いることができる。
【００２３】
第６の手段は、積雪検知装置であって、
レーザ光を所定物の方向へ投光する投光部と、
前記投光部により投光された前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記反射光に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出部と、
前記受光部により受光された前記反射光の受光量及び前記距離算出部により算出された前記距離に基づいて、前記物体の反射率を算出する反射率算出部と、
前記レーザ光が前記所定物で反射された場合に、前記反射率算出部により算出された前記反射率を基準反射率に設定する設定部と、
前記反射率算出部により算出された前記反射率が、前記設定部により設定された前記基準反射率よりも高く設定された判定反射率を超えた場合に積雪があると判定する判定部と、
を備える。
【００２４】
上記構成によれば、反射率算出部は、受光部により受光された反射光の受光量及び距離算出部により算出された距離に基づいて、物体の反射率を算出することができる。
【００２５】
第７の手段は、積雪検知システムであって、
第３又は第４の手段の積雪検知装置と、
前記レーザ光が通過する経路の下方に設けられ、互いに異なる高さで雪を積もらせることが可能な被積雪面を有する被積雪台と、を備え、
前記判定部は、積雪があると判定した場合に、前記レーザ光が前記被積雪面の上方において反射された位置に基づいて積雪量を算出する。
【００２６】
上記構成によれば、レーザ光が通過する経路の下方に被積雪台が設けられている。このため、被積雪台の上に積雪がない場合は、被積雪台の上方をレーザ光が通過する。一方、レーザ光が通過する経路の高さまで被積雪台の上に雪が積もると、レーザ光が積雪により反射される。
【００２７】
ここで、被積雪台は、互いに異なる高さで雪を積もらせることが可能な被積雪面を有している。このため、被積雪面の上に積もる雪の高さは、被積雪面における位置に応じて変化する。投光部により、走査方向においてレーザ光の投光方向が所定角度ずつ変えられて投光されると、被積雪面の上方においてレーザ光が積雪で反射される位置は、積雪量に応じて変化する。したがって、判定部は、積雪があると判定した場合に、レーザ光が被積雪面の上方において反射された位置に基づいて積雪量を算出することができる。
【００２８】
具体的には、第８の手段では、前記被積雪面は、水平面に対して傾斜した傾斜面である。こうした構成によれば、レーザ光が反射される位置が積雪量に応じて連続的に変化するため、積雪量を連続値として算出することができる。
【００２９】
具体的には、第９の手段では、前記被積雪面は、互いに高さの異なる複数の水平面を含んでいる。こうした構成によれば、被積雪面における位置の違いによる高さの差を大きくし易いため、被積雪台の設置面積が大きくなることを抑制しつつ、測定可能な積雪量を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】レーザレーダによる監視態様を示す平面図。
【図２】第１実施形態のレーザレーダの構成を示すブロック図。
【図３】積雪なし場合におけるレーザ光の走査態様を示す側面図。
【図４】積雪なし場合における反射光の受光量を示すグラフ。
【図５】積雪あり場合におけるレーザ光の走査態様を示す側面図。
【図６】積雪あり場合における反射光の受光量を示すグラフ。
【図７】レーザ光が障害物で反射される態様を示す平面図。
【図８】積雪検知処理の手順を示すフローチャート。
【図９】第３実施形態のレーザレーダの構成を示すブロック図。
【図１０】第４実施形態の被積雪台の側面図。
【図１１】第４実施形態の被積雪台及びレーザレーダの平面図。
【図１２】第５実施形態の被積雪台の側面図。
【図１３】第５実施形態の被積雪台及びレーザレーダの平面図。
【図１４】第６実施形態の被積雪台の側面図。
【図１５】第６実施形態の被積雪台及びレーザレーダの平面図。
【図１６】第７実施形態の被積雪台の側面図。
【図１７】第７実施形態の被積雪台及びレーザレーダの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、個人宅の庭を監視するレーザレーダとして具現化している。
【００３２】
図１に示すように、敷地内には、家屋Ｈ、庭Ｇ、塀８０、レーザレーダ２０等が設けられている。庭Ｇには、庭石５１，５２、庭木６１〜６３、通路７１等が設けられている。
【００３３】
レーダ２０（積雪検知装置）は、前方の監視エリアをレーザ光Ｂで水平に走査する広角の測距レーダである。レーザ光Ｂには、例えば赤外線や、可視光、紫外線等を利用することができる。
【００３４】
図２に示すように、レーダ２０は、投光部２１、受光部２２、距離算出部２３、設定部２４、和算出部２５、判定部２６等を備えている。距離算出部２３、設定部２４、和算出部２５、及び判定部２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータにより構成されている。
【００３５】
投光部２１は、投光部２１を中心として、例えば０．２５°（所定角度θ）間隔でレーザ光Ｂを所定高さの水平面に沿って投光する。すなわち、投光部２１は、走査方向（水平方向）においてレーザ光Ｂの投光方向を所定角度θずつ変えて、レーザ光Ｂを投光する。これにより、投光部２１は、レーザ光Ｂを庭石５１，５２、庭木６１〜６３、及び塀８０に投光する。なお、庭石５１，５２、庭木６１〜６３、及び塀８０は、いずれも静止物であり、所定物に相当する。
【００３６】
受光部２２は、投光部２１により投光されたレーザ光Ｂが物体で反射された反射光を受光し、反射光の受光量を検出する。受光部２２は、投光部２１によりレーザ光Ｂが投光される度に、反射光の受光量を検出する。
【００３７】
距離算出部２３は、投光部２１によりレーザ光Ｂが投光されてから、受光部２２により反射光が受光されるまでの時間に基づいて、投光方向ごとに投光部２１（レーダ２０）から物体までの距離を算出する。すなわち、距離算出部２３は、受光部２２により受光された反射光に基づいて、物体までの距離を算出する。
【００３８】
図３に示すように、積雪がない場合に、レーザ光Ｂが所定物の方向へ投光されると、受光部２２はレーザ光Ｂが所定物で反射された反射光を受光する。このとき、例えばレーザ光Ｂが庭木６１で反射された反射光の受光量は、図４に示すように庭木６１に対応した受光量Ｖ１（電圧値）となる。また、レーザ光Ｂを投光してから庭木６１で反射された反射光を受光するまでの時間は、時間ｔ１となる。
【００３９】
一方、図５に示すように、積雪がある場合に、レーザ光Ｂが所定物の方向へ投光されると、受光部２２はレーザ光Ｂが積雪で反射された反射光を受光する。このとき、例えばレーザ光Ｂが庭木６１に積もった積雪６１ｓで反射された反射光の受光量は、図６に示すように積雪６１ｓに対応した受光量Ｖ２となる。積雪６１ｓの反射率は高いため、レーザ光Ｂが積雪６１ｓで反射された場合の受光量Ｖ２は、レーザ光Ｂが庭木６１で反射された場合の受光量Ｖ１よりも多くなる。また、レーザ光Ｂを投光してから積雪６１ｓで反射された反射光を受光するまでの時間は、時間ｔ２となる。時間ｔ２は、上記時間ｔ１と略等しくなる。
【００４０】
図２に戻り、設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合、すなわち積雪がない場合に、受光部２２により受光された反射光の受光量を基準量に設定する。詳しくは、設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された各投光方向において、受光部２２により受光された反射光の受光量を各基準量に設定する。各基準量は、積雪がない場合に各投光方向において、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合の各受光量となる。
【００４１】
判定部２６は、受光部２２により受光された反射光の受光量が、設定部２４により設定された基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定する。判定量は、上記受光量Ｖ１（各基準量）よりも多く、且つ上記受光量Ｖ２（積雪がある場合の各受光量）よりも少なく設定されている。
【００４２】
しかしながら、受光部２２により受光された反射光の受光量は、レーザ光Ｂを反射した物体までの距離が短いほど多くなる。このため、図７に破線で示すように、塀８０よりも近い障害物Ｍ（物体）でレーザ光Ｂが反射されると、反射光の受光量が判定量を超えるおそれがある。その場合、積雪がないにもかかわらず、積雪があると誤判定されるおそれがある。
【００４３】
そこで、設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合に、距離算出部２３により算出された距離を基準距離に設定する。詳しくは、設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された各投光方向において、距離算出部２３により算出された距離を各基準距離に設定する。各基準距離は、各投光方向における所定物までの各距離となる。
【００４４】
そして、判定部２６は、距離算出部２３により算出された距離と上記基準距離とが等しく（略等しく）、且つ受光部２２により受光された反射光の受光量が上記判定量を超えたことを条件として積雪があると判定する。なお、算出された距離と上記基準距離とが等しいとは、算出された距離と上記基準距離との相違度合が所定度合よりも小さい状態でよい。相違度合としては、算出された距離と上記基準距離との差の絶対値や、算出された距離と上記基準距離との比を採用することができる。
【００４５】
詳しくは、和算出部２５は、距離算出部２３により算出された距離と、対応する（距離を算出した投光方向における）上記基準距離とが等しい投光方向において、設定部２４により設定された上記各基準量の和である第１和を算出する。すなわち、和算出部２５は、レーザ光Ｂが所定物よりも近い障害物Ｍで反射されていない方向において、各基準量を加算して第１和とする。なお、算出された距離と対応する上記基準距離とが等しいとは、算出された距離と対応する上記基準距離との相違度合が所定度合よりも小さい状態でよい。
【００４６】
また、和算出部２５は、距離算出部２３により算出された距離と、対応する上記基準距離とが等しい投光方向において、受光部２２により受光された反射光の各受光量の和である第２和を算出する。すなわち、和算出部２５は、レーザ光Ｂが所定物よりも近い障害物Ｍで反射されていない方向において、各受光量を加算して第２和とする。
【００４７】
判定部２６は、和算出部２５により算出された上記第２和が、上記第１和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定する。判定和は、距離算出部２３により算出された距離と、対応する上記基準距離とが等しい投光方向の数に応じて設定されている。
【００４８】
図８は、積雪検知処理の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、レーダ２０により実行される。
【００４９】
まず、比較元のデータを取得する（Ｓ１０）。具体的には、所定物に積雪がないと分かっている場合に、レーザ光のスキャン（走査）を実施する。そして、各投光方向において、受光部２２により受光された反射光の受光量を各基準量に設定し、距離算出部２３により算出された距離を各基準距離に設定する。所定物に積雪がないと分かっている場合としては、特許文献１に記載された方法により雪が降り始めたと判別した場合（未だ積雪がない場合）や、使用者が積雪がないことを確認した場合等を採用することができる。
【００５０】
続いて、上記第１和及び上記第２和を初期化、すなわち０にする（Ｓ１１）。レーザ光のスキャンを実施して、各投光方向において、反射光の受光量を検出し、物体までの距離を算出する（Ｓ１２）。１角度分（１つの投光方向分）の受光量及び距離を順次抽出する（Ｓ１３）。
【００５１】
続いて、比較元のデータの距離（基準距離）と新データの距離とが等しいか否か判定する（Ｓ１４）。詳しくは、１角度分の基準距離と、Ｓ１２のスキャンにおいてその角度について算出された距離との相違度合が所定度合よりも小さいか否か判定する。この判定において、比較元のデータの距離と新データの距離とが等しいと判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、第１和にその角度の基準量を加算し、第２和にその角度の受光量を加算する（Ｓ１５）。一方、Ｓ１４の判定において、比較元のデータの距離と新データの距離とが等しくないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１６の処理へ進む。
【００５２】
続いて、Ｓ１３の処理で抽出されていない残りの角度のデータがあるか否か判定する（Ｓ１６）。この判定において、残りの角度のデータがあると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、Ｓ１３の処理から再度実行する。
【００５３】
一方、Ｓ１６の判定において、残りの角度のデータがないと判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、上記第２和が上記判定和を超えたか否か判定する（Ｓ１７）。この判定において、上記第２和が上記判定和を超えたと判定した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、積雪有りと判定する（Ｓ１８）。一方、この判定において、上記第２和が上記判定和を超えていないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、積雪なしと判定する（Ｓ１９）。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００５４】
なお、Ｓ１０の処理が設定部２４としての処理に相当し、Ｓ１２の処理が投光部２１、受光部２２、及び距離算出部としての処理に相当し、Ｓ１３〜Ｓ１５の処理が和算出部としての処理に相当し、Ｓ１７及びＳ１８の処理が判定部としての処理に相当する。
【００５５】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００５６】
・設定部２４によって、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合、すなわち積雪がない場合に、受光部２２により受光された反射光の受光量が基準量に設定される。このため、基準量は、積雪がない場合にレーザ光Ｂが所定物で反射された場合の受光量となる。そして、判定部２６によって、受光部２２により受光された反射光の受光量が、基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定される。したがって、レーザ光Ｂが積雪で反射されて受光量が多くなったと予測できる場合に、積雪があると判定することができる。
【００５７】
・判定部２６によって、距離算出部２３により算出された距離と基準距離との相違度合が所定度合よりも小さく、且つ受光部２２により受光された反射光の受光量が判定量を超えた場合に、積雪があると判定される。一方、受光部２２により受光された反射光の受光量が判定量を超えた場合であっても、距離算出部２３により算出された距離と基準距離との相違度合が所定度合よりも小さくない場合は、積雪があると判定されない。したがって、所定物よりも近い障害物Ｍでレーザ光Ｂが反射されて反射光の受光量が判定量を超えた場合に、積雪があると誤判定することを抑制することができる。
【００５８】
・和算出部２５によって、距離算出部２３により算出された距離と対応する基準距離との相違度合が所定度合よりも小さい投光方向において、設定部２４により設定された各基準量の和である第１和が算出され、受光部２２により受光された反射光の各受光量の和である第２和が算出される。すなわち、レーザ光Ｂが所定物よりも近い障害物Ｍで反射されていない方向において、各基準量を加算して第１和とし、各受光量を加算して第２和としている。そして、判定部２６によって、和算出部２５により算出された第２和が、第１和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定される。したがって、所定物よりも近い障害物Ｍでレーザ光Ｂが反射された場合に積雪があると誤判定することを抑制しつつ、積雪を検知することができる。
【００５９】
・レーダ２０は、積雪があることを検知できれば、所定物までの距離が若干変化した場合に、積雪が原因であると推定して対処を行うことができる。また、レーダ２０は、積雪があることを検知した場合に、通路７１を除雪する除雪機を作動させてもよい。
【００６０】
・レーダ２０は、積雪があることを検知できれば、その後に物体までの距離を算出することができなくなった場合に、レーダ２０に付着した雪が原因であると推定することができる。
【００６１】
なお、第１実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６２】
・判定部２６は、距離算出部２３により算出された距離と、対応する上記基準距離とが等しい投光方向の数で、第１和及び第２和をそれぞれ割った値に基づいて、積雪があるか否か判定することもできる。その場合は、第１和に一定の閾値を加えた値を、上記判定量として用いることができる。
【００６３】
・レーダ２０は、走査型レーザレーダに限らず、監視を行う一定の方向にレーザ光を投光するレーザレーダであってもよい。その場合も、設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合に、受光部２２により受光された反射光の受光量を基準量に設定する。そして、判定部２６は、受光部２２により受光された反射光の受光量が、基準量よりも多く設定された判定量を超えた場合に積雪があると判定することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態の積雪検知処理を簡易化した第２実施形態について説明する。第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合に、受光部２２により受光された全ての反射光の受光量の和を基準和に設定する。そして、判定部２６は、受光部２２により受光された全ての反射光の受光量の和が、基準和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定する。判定和は、積雪がある場合に、受光部２２により受光される全ての反射光の受光量の和よりも少なく設定されている。
【００６６】
上記構成によれば、設定部２４によって、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合、すなわち積雪がない場合に、受光部２２により受光された全ての反射光の受光量の和が基準和に設定される。そして、判定部２６によって、受光部２２により受光された全ての反射光の受光量の和が、基準和よりも多く設定された判定和を超えた場合に積雪があると判定される。したがって、積雪があることを簡易的に検知することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
以下、第１実施形態の積雪検知処理を変更した第３実施形態について説明する。第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６８】
図９に示すように、本実施形態のレーザレーダ２０は、第１実施形態の和算出部２５に代えて、反射率算出部２７を備えている。
【００６９】
一般的に、反射光の受光量及び物体までの距離に基づいて、物体の反射率を算出することができる。詳しくは、受光量は、物体の反射率に比例し、物体までの距離の２乗に反比例する。そして、積雪の反射率は高いため、物体の反射率に基づいて積雪の有無を判定することができる。
【００７０】
この点、本実施形態では、反射率算出部２７は、受光部２２により受光された反射光の受光量及び距離算出部２３により算出された距離に基づいて、物体の反射率を算出する。所定物までの距離は予め取得しておくこともできる。このため、反射率算出部２７は、受光部２２により受光された反射光の受光量に基づいて、反射率を算出することができる。
【００７１】
設定部２４は、レーザ光Ｂが所定物で反射された場合、すなわち積雪がない場合に、反射率算出部２７により算出された反射率を基準反射率に設定する。
【００７２】
そして、判定部２６は、反射率算出部２７により算出された反射率が、設定部２４により設定された基準反射率よりも高く設定された判定反射率を超えた場合に積雪があると判定する。判定反射率は、積雪がある場合に、反射率算出部２７により算出される反射率よりも低く設定されている。
【００７３】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。なお、ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。
【００７４】
・設定部２４は、レーザ光が所定物で反射された場合に、受光部２２により受光された反射光の受光量に基づいて算出した反射率を基準反射率に設定する。判定部２６は、受光部２２により受光された反射光の受光量に基づいて算出した反射率が、設定部２４により設定された基準反射率よりも高く設定された判定反射率を超えた場合に積雪があると判定する。したがって、物体の反射率によって、積雪があることを検知することができる。なお、反射率を算出する際に、物体までの距離として、予め取得しておいた所定物までの距離を用いることもできる。
【００７５】
・反射率算出部２７は、受光部２２により受光された反射光の受光量及び距離算出部により算出された距離に基づいて、物体の反射率を算出することができる。
【００７６】
なお、第１実施形態の積雪検知処理に加えて、第３実施形態の積雪検知処理を実行してもよい。その場合は、反射光の受光量に基づいて積雪があることを検知することができるとともに、物体の反射率によっても、積雪があることを検知することができる。
【００７７】
（第４実施形態）
以下、第１実施形態の積雪検知処理において、積雪があると判定した場合に、積雪量を算出する第４実施形態について説明する。第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７８】
本実施形態では、積雪検知システムは、レーザレーダ２０（積雪検知装置）に加えて、被積雪台を備えている。被積雪台は、例えば図１において、庭石５１と家屋Ｈとの間、且つ塀８０の近傍に設置されている。すなわち、被積雪台は、レーダ２０による監視の支障にならない位置に設置されている。被積雪台は、レーザ光Ｂが通過する経路（レーザ光Ｂの走査面）の下方に設けられている。
【００７９】
図１０は被積雪台３０の側面図であり、図１１は被積雪台３０の平面図である。なお、図１０，１１は、被積雪台３０の上に積雪がある状態を示している。
【００８０】
図１０に示すように、被積雪台３０は、支持板３１、支柱３２、及び傾斜板３３を備えている。支持板３１は、地面等に置かれて、支柱３２を支持している。支柱３２は、傾斜板３３を支持している。傾斜板３３は、水平面に対して傾斜した板であり、傾斜板３３の上面３３ａは水平面に対して傾斜している。上面３３ａ（被積雪面）の水平面に対する傾き角度は、角度θｓである。上面３３ａは、その面内の位置に応じて、互いに異なる高さで雪を積もらせることが可能である。上面３３ａの上端とレーザ光Ｂの走査面Ｓとの高さの差は、高さｈ０である。レーザ光Ｂが積雪３３ｓに当たる範囲と当たらない範囲との境界Ｃから、上面３３ａの上端までの水平方向の距離を距離ｘとする。
【００８１】
図１１に示すように、レーダ２０の正面に対する被積雪台３０の傾き角度は、角度θｕである。なお、レーダ２０の正面に被積雪台３０が位置する（レーダ２０に対して被積雪台３０が正対する）場合に、角度θｕ＝０となる。レーダ２０から上面３３ａの上端までの水平距離は、距離Ｌｅである。レーダ２０の右側方を角度基準として、角度基準から上面３３ａの上端までの角度は角度θｅである。レーダ２０から境界Ｃまでの水平距離を距離Ｌとする。角度基準から境界Ｃまでの角度を角度θとする。ここで、以下の式が成立する。
【００８２】
ｘｕ＝Ｌｅｃｏｓθｅ−Ｌｃｏｓθ
ｘ＝ｘｕ／ｃｏｓθｕ
このため、雪の厚さｈ（積雪量）は、以下の式で表すことができる。
【００８３】
ｈ＝ｈ０＋ｘｔａｎθｓ
＝ｈ０＋ｘｕｔａｎθｓ／ｃｏｓθｕ
＝ｈ０＋ｔａｎθｓ（Ｌｅｃｏｓθｅ−Ｌｃｏｓθ）／ｃｏｓθｕ
上記構成によれば、レーザ光Ｂの走査面Ｓの下方に被積雪台３０が設けられている。このため、被積雪台３０の上に積雪がない場合は、被積雪台３０の上方をレーザ光Ｂが通過する。一方、レーザ光Ｂの走査面Ｓの高さまで被積雪台３０の上に雪が積もると、レーザ光Ｂが積雪により反射される。
【００８４】
このとき、レーダ２０は、受光部２２により受光された反射光の受光量に基づいて、境界Ｃまでの距離Ｌ、及び角度基準から境界Ｃまでの角度θを算出することができる。したがって、レーダ２０は、上記式により、雪の厚さｈを算出することができる。
【００８５】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。なお、ここでは、第１実施形態と異なる利点のみを述べる。
【００８６】
・被積雪台３０は、互いに異なる高さで雪を積もらせることが可能な上面３３ａを有している。このため、上面３３ａの上に積もる雪の高さは、上面３３ａにおける位置に応じて変化する。投光部２１により、走査方向においてレーザ光Ｂの投光方向が所定角度ずつ変えられて投光されると、上面３３ａの上方においてレーザ光Ｂが積雪３３ｓで反射される位置は、積雪量（雪の厚さｈ）に応じて変化する。したがって、判定部２６は、積雪があると判定した場合に、レーザ光Ｂが上面３３ａの上方において反射された位置に基づいて積雪量を算出することができる。
【００８７】
・上面３３ａは、水平面に対して傾斜した傾斜面である。こうした構成によれば、レーザ光Ｂが反射される位置が積雪量に応じて連続的に変化するため、積雪量を連続値として算出することができる。
【００８８】
（第５実施形態）
以下、第４実施形態の被積雪台３０を変更した第５実施形態について説明する。第１，第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８９】
本実施形態では、第４実施形態の被積雪台３０を、図１２，１３に示す被積雪台４０に変更している。なお、図１２，１３は、被積雪台３０の上に積雪がある状態を示している。被積雪台４０は、レーザ光Ｂが通過する経路（レーザ光Ｂの走査面Ｓ）の下方に設けられている。
【００９０】
図１２に示すように、被積雪台４０は、支持板４１、支柱４２、及び段状板４３を備えている。支持板４１は、地面等に置かれて、支柱４２を支持している。支柱４２は、段状板４３を支持している。段状板４３は、互いに高さの異なる水平面４３ａ〜４３ｄを備えている。すなわち、水平面４３ａ〜４３ｄ（被積雪面）は、互いに異なる高さで雪を積もらせることが可能である。具体的には、高さの高い方から順に、水平面４３ａ、水平面４３ｂ、水平面４３ｃ、水平面４３ｄとなっている。水平面４３ａ〜４３ｄと走査面Ｓとの高さの差は、それぞれ高さｈ１〜ｈ４になっている。
【００９１】
図１３に示すように、水平面４３ａ〜４３ｄの上方にそれぞれレーザ光Ｂが投光される投光角度の範囲は、それぞれ角度θ１〜θ４となっている。レーダ２０は、角度θ１〜θ４（角度基準からの各角度）と高さｈ１〜ｈ４との関係を予め記憶している。
【００９２】
上記構成によれば、レーザ光Ｂの走査面Ｓの下方に被積雪台４０が設けられている。このため、被積雪台４０の上に積雪がない場合は、被積雪台４０の上方をレーザ光Ｂが通過する。一方、水平面４３ａ〜４３ｄの上方において、レーザ光Ｂの走査面Ｓの高さまで雪が積もると、レーザ光Ｂが積雪により反射される。
【００９３】
ここで、各水平面４３ａ〜４３ｄの上方において、レーザ光Ｂが積雪により反射されるまでに必要な雪の厚さが異なる。このため、雪の厚さが高さｈ１を超えると角度θ１の範囲でレーザ光Ｂが反射され、雪の厚さが高さｈ２を超えると角度θ１及び角度θ２の範囲でレーザ光Ｂが反射され、雪の厚さが高さｈ３を超えると角度θ１、角度θ２、及び角度θ３の範囲でレーザ光Ｂが反射され、雪の厚さが高さｈ４を超えると角度θ１、角度θ２、角度θ３、及び角度θ４の範囲でレーザ光Ｂが反射される。したがって、判定部２６は、レーザ光Ｂが反射された投光角度の範囲によって、積雪量を算出することができる。
【００９４】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。なお、ここでは、第４実施形態と異なる利点のみを述べる。
【００９５】
・段状板４３は、互いに高さの異なる複数の水平面４３ａ〜４３ｄを含んでいる。こうした構成によれば、段状板４３における位置の違いによる高さの差（例えばｈ２とｈ１との差）を大きくし易いため、被積雪台４０の設置面積が大きくなることを抑制しつつ、測定可能な積雪量を多くすることができる。
【００９６】
なお、第４，第５実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【００９７】
・レーダ２０は、レーダ２０から被積雪台３０，４０までの距離の範囲を予め取得しておき、距離算出部２３により算出された距離が、被積雪台３０，４０までの距離に相当することを条件として、積雪量を算出してもよい。こうした構成によれば、積雪と異なる物体によりレーザ光Ｂが反射された場合に、誤って積雪量を算出することを抑制することができる。
【００９８】
（第６実施形態）
以下、第４実施形態の被積雪台３０の配置を変更した第６実施形態について説明する。第１，第４実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００９９】
本実施形態では、第４実施形態と同様に被積雪台３０を用い、図１５に示すように被積雪台３０を配置している。すなわち、被積雪台３０の長手方向は、レーザ光Ｂの１つの投光方向に平行になっている。レーダ２０から、上面３３ａの上端までの水平距離は距離Ｌ０である。なお、図１４，１５は、被積雪台３０の上に積雪がある状態を示している。被積雪台３０は、レーザ光Ｂが通過する経路（レーザ光Ｂの走査面Ｓ）の下方に設けられている。
【０１００】
第４実施形態と同様に、レーザ光Ｂが積雪３３ｓに当たる範囲と当たらない範囲との境界を境界Ｃとする。境界Ｃから、上面３３ａの上端までの水平方向の距離を距離ｘとする。そして、レーダ２０から境界Ｃまでの水平距離を距離Ｌとする。ここで、以下の式が成立する。
【０１０１】
ｘ＝Ｌ０−Ｌ
ｈ＝ｈ０＋ｘｔａｎθｓ
＝ｈ０＋（Ｌ０−Ｌ）ｔａｎθｓ
このため、レーダ２０は、受光部２２により受光された反射光の受光量に基づいて、境界Ｃまでの距離Ｌを算出して、雪の厚さｈを算出することができる。
【０１０２】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。なお、ここでは、第４実施形態と異なる利点のみを述べる。
【０１０３】
・境界Ｃまでの距離Ｌだけを算出すれば、雪の厚さｈを連続値として算出することができる。
【０１０４】
（第７実施形態）
以下、第５実施形態の被積雪台４０の配置を変更した第６実施形態について説明する。第１，第５実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態では、第５実施形態と同様に被積雪台４０を用い、図１７に示すように被積雪台４０を配置している。すなわち、被積雪台４０の長手方向は、レーザ光Ｂの１つの投光方向に平行になっている。なお、図１６，１７は、被積雪台４０の上に積雪がある状態を示している。被積雪台４０は、レーザ光Ｂが通過する経路（レーザ光Ｂの走査面Ｓ）の下方に設けられている。
【０１０６】
図１７に示すように、水平面４３ａ〜４３ｄの上方において、それぞれレーザ光Ｂが反射される距離の範囲は、それぞれ距離Ｌ１〜Ｌ４となっている。レーダ２０は、距離Ｌ１〜Ｌ４（各範囲に対応するレーダ２０からの各距離）と高さｈ１〜ｈ４との関係を予め記憶している。
【０１０７】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。なお、ここでは、第５実施形態と異なる利点のみを述べる。
【０１０８】
・レーダ２０からレーザ光Ｂが積雪で反射される位置までの距離Ｌだけを算出すれば、雪の厚さｈを算出することができる。
【０１０９】
なお、第４〜第７実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【０１１０】
・レーダ２０は、レーザ光Ｂの反射光の受光量に基づいて物体の反射率を算出し、算出した反射率が判定反射率よりも高いことを条件として、積雪量を算出してもよい。こうした構成によれば、積雪と異なる物体によりレーザ光Ｂが反射された場合に、誤って積雪量を算出することを抑制することができる。
【０１１１】
・被積雪台３０の傾斜板３３の傾きや長さ、被積雪台４０の水平面４３ａ〜４３ｄの高さや数は、計測したい積雪量に応じて変更することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
２０…レーザレーダ（積雪検知装置）、２１…投光部、２２…受光部、２３…距離算出部、２４…設定部、２５…和算出部、２６…判定部、２７…反射率算出部、３０…被積雪台、３３ａ…上面（被積雪面）、４０…被積雪台、４３…段状板、４３ａ…水平面（被積雪面）、４３ｂ…水平面（被積雪面）、４３ｃ…水平面（被積雪面）、４３ｄ…水平面（被積雪面）、５１…庭石（所定物）、５２…庭石（所定物）、６１…庭木（所定物）、６２…庭木（所定物）、６３…庭木（所定物）、８０…塀（所定物）。
【図１】
2019158846.tif 000003
【図２】
2019158846.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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