JP2013124980A - 車両用障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑えつつ障害物の高さ検出を可能にする。
【解決手段】演算部４は、振幅値がしきい値を超えているか否かを判断し、振幅値がしきい値を超えたらタイマ41の計時を停止させ、タイマ41で計時された経過時間から距離L1を演算する。さらに演算部４は、距離と反射波のパワーとの特性(実線A1，破線B1，２点破線C1)において、距離L1に対応した振幅値と振幅値との差分をそれぞれ求める。そして、３種類の差分のなかで所定の範囲内にあり且つ最も小さい値となる差分に対応した特性を選択し、選択した特性に基づいて障害物の高さ(種類)を推定する。故に、演算部４で演算される距離と測定手段(検波部31)で測定(検波)されるパワーとから、推定手段(演算部４)が障害物の高さを推定するので、コストの上昇を抑えつつ障害物の高さ検出が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、車両周辺に存在する障害物を検出する車両用障害物検出装置に関する。

従来、自動車などの車両に搭載され、車両周辺に存在する障害物を検出する車両用障害物検出装置が提供されている。例えば、特許文献１に記載されている従来例は、超音波の送波と受波を兼用する第１超音波センサと、超音波の受波のみを行う第２超音波センサとを備えている。この従来例では、第１超音波センサから送波される超音波が障害物に反射して戻る反射波を第１超音波センサ及び第２超音波センサで受波し、第１超音波センサ及び第２超音波センサで反射波を受波する時間差に基づいて、障害物までの距離だけでなく障害物の方向を検出可能としている。

特開２００９−２３４２９４号公報

ところで、特許文献１にも記載されているように、車両用障害物検出装置は、自動車の運転者が自車を駐車スペースに駐車する際の支援を行う駐車支援装置に利用されることがある。この場合、障害物が壁や支柱のように自動車のバンパーよりも背の高いものである場合と、縁石のようにバンパーよりも背の低いものである場合とでは、自動車が接近可能な距離に差が生じるので、障害物の高さを検出できることが好ましい。

しかしながら、特許文献１記載の従来例では、障害物の高さを検出するために新たに２個１組の超音波センサを追加しなければならず、コストの上昇を招くという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、コストの上昇を抑えつつ障害物の高さ検出を可能にすることを目的とする。

本発明の車両用障害物検出装置は、検出対象空間にエネルギ波を送波する送波手段と、前記検出対象空間に存在する障害物に反射したエネルギ反射波を受波する受波手段と、前記送波手段から前記エネルギ波が送波されてから前記受波手段で前記エネルギ反射波が受波されるまでの時間に基づいて前記障害物までの距離を演算する演算手段と、前記受波手段で受波される前記エネルギ反射波のパワーを測定する測定手段と、前記演算手段で演算される前記距離と前記測定手段で測定される前記パワーとから前記障害物の高さを推定する推定手段とを備えることを特徴とする。

この車両用障害物検出装置において、１回ごとにパワーを変更しながら前記送波手段より前記エネルギ波を送波させる送波制御手段を備え、前記推定手段は、前記演算手段で演算される前記距離と、各回毎に前記測定手段で測定される前記パワーとから前記障害物の高さを推定することが好ましい。

この車両用障害物検出装置において、１回ごとに波長を変更しながら前記送波手段より前記エネルギ波を送波させる送波制御手段を備え、前記推定手段は、前記演算手段で演算される前記距離と、各回毎に前記測定手段で測定される前記パワーとから前記障害物の高さを推定することが好ましい。

本発明の車両用障害物検出装置は、コストの上昇を抑えつつ障害物の高さ検出が可能になるという効果がある。

本発明に係る車両用障害物検出装置の実施形態を示すブロック図である。 同上における障害物の高さを推定する処理の説明図である。 同上における演算部の動作を説明するためのフローチャートである。 同上の別の構成を示すブロック図である。

以下、エネルギ波として超音波を用いる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明に係る車両用障害物検出装置で用いるエネルギ波は超音波に限定されるものではなく、電波などの超音波以外のエネルギ波であってもよい。

本実施形態は、図１に示すように送受波部１、送波制御部２、受波回路部３、演算部４、通信回路部５、電源回路部６などを備える。送波制御部２は発振器を有し、発振器から出力される送波信号(例えば、サイン波の信号)を送受波部１に与える。送受波部１は、圧電素子を具備する超音波送受波器からなり、送波制御部２から与えられる送波信号で圧電素子を振動させて超音波を送波し、且つ反射波を圧電素子によって電気信号(受波信号)に変換して受波回路部３に出力する。

受波回路部３は、受波信号を増幅する増幅部30と、増幅後の受波信号から振幅値(反射波のパワー)を検波する検波部31とを具備し、検波した振幅値を演算部４に出力する。

演算部４は、受波回路部３から出力される(受波信号の)振幅値をアナログ／ディジタル変換するA/D変換器40やタイマ41、メモリ42などを具備するCPU(中央演算処理装置)からなる。演算部４は、CPUでプログラムを実行することにより、送波制御部２を制御して送波信号を出力させる処理や、A/D変換器40で変換された振幅値とタイマ41で計時する経過時間から障害物までの距離を演算する処理、演算結果(距離)などを出力する処理などを行う。なお、経過時間とは、送波制御部２に送波信号を出力させた時点から、A/D変換器40から出力される振幅値が所定のしきい値を超えるまでの時間であって、送受波部１から超音波が送波されてから送受波部１で反射波が受波されるまでの時間に対応する。

通信回路部５は、車両(例えば、普通乗用自動車)に搭載されている電子制御装置(ECU)との間でデータ通信を行い、演算部４の演算結果(障害物までの距離)などをECUに送信する。また電源回路部６は、車両に搭載されているバッテリから電源供給を受けて各部１〜５の動作用の電源を作成する。

次に、本実施形態の基本動作について説明する。まず、演算部４は、所定の検出周期で送信制御部２に送波信号を出力させることにより、送受波部１から間欠的に超音波を送波させる。そして、検出対象空間(車両の周辺)に存在する障害物で反射した超音波(反射波)が送受波部１で受波され、その受波信号の振幅値が受波回路部３から演算部４に出力される。演算部４は、タイマ41で計時された経過時間と超音波の速度(音速)との積に２分の１を乗算することで障害物までの距離を演算してメモリ42に記憶する。ただし、送波時点から所定時間が経過するまでの間に振幅値がしきい値を超えない場合、演算部４は障害物が存在しないと判断する。

ところで、本実施形態における送受波部１は、通常、自動車のバンパーに取り付けられる。なぜならば、自動車の車体のなかで最も外側に突出している部分がバンパーであり、バンパーから障害物までの距離を計測することが障害物との衝突を回避する上で重要になるからである。一方、従来技術で説明したように、障害物が壁や支柱のように自動車のバンパーよりも背の高いものである場合と、縁石のようにバンパーよりも背の低いものである場合とでは、自動車が接近可能な距離に差が生じるので、障害物の高さを検出できることが好ましい。ただし、車両用障害物検出装置においては、その目的を考慮すれば、障害物の正確な高さ(地面から障害物の最高点までの高さ寸法)を検出する必要はなく、大まかな高さ、例えば、バンパーよりも高い又は低いなどが検出できれば十分である。さらに、駐車時における障害物の検出に限定すれば、上述した壁(建物の外壁や塀などを含む。)や支柱(電柱や照明柱などを含む。)、あるいは縁石などを区別して検出できればよい。

ここで、壁、支柱、縁石では、送受波部１から送波された超音波が当たる範囲、すなわち、面積が大きく異なり、一般に壁の面積が最も大きく、支柱の面積が最も小さいと考えてもよい。したがって、送受波部１で受波される反射波のパワー(振幅値)は、面積が最も大きい壁に反射されたときが最も大きくなり、面積が最も小さい支柱に反射されたときが最も小さくなると想定される。図２は壁、支柱、縁石の３種類の障害物について、検出される距離L1と反射波のパワー(振幅値)との関係(特性)を表しており、実線A1，A2が壁、破線B1，B2が縁石、２点破線C1，C2が支柱の場合である。

したがって、演算部４で演算された距離と検波部31で検波(測定)される受波信号のパワー(振幅値)との関係を、図２に示す特性と比較することにより障害物の高さ(実際は障害物の種類)を推定することができる。

次に、推定手段に相当する演算部４が障害物の高さ(種類)を推定する手順を、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。

演算部４は、送波制御部２を制御して送波パワーPaで超音波を送波させ(ステップS1)、さらにタイマ41の計時をスタートさせる(ステップS2)。なお、送波制御部２は、波高値を送波パワーPaに対応した値に設定した送波信号を送受波部１に出力する。

受波信号の振幅値が受波回路部３から出力されると、演算部４は、振幅値がしきい値を超えているか否かを判断し(ステップS3)、振幅値がしきい値を超えたらタイマ41の計時を停止させ、タイマ41で計時された経過時間から距離L1を演算する(ステップS4)。さらに演算部４は、図２に示した一方の特性(実線A1，破線B1，２点破線C1)において、演算した距離L1に対応した振幅値と、受波回路部３から出力された振幅値との差分をそれぞれ求める。そして、３種類の差分のなかで所定の範囲内にあり且つ最も小さい値となる差分に対応した特性を選択し、選択した特性に基づいて障害物の高さ(種類)を推定する(ステップS5)。

推定が可能であった場合(ステップS6)、すなわち、上記条件を満たす差分が存在した場合、演算部４は、その推定結果と演算結果(距離)を通信回路部５へ出力し(ステップS7)、障害物の検出処理を終了する。

一方、推定が不可能であった場合(ステップS6)、すなわち、３種類の差分のなかに所定の範囲内に収まるものが無かった場合、演算部４は、送波制御部２を制御して送波パワーPa+Pbで超音波を送波させ(ステップS8)、以降、ステップS2〜S6の処理を実行する。演算部４は、振幅値がしきい値を超えて距離L1を演算できたら(ステップS4)、図２に示した他方の特性(実線A2，破線B2，２点破線C2)において、演算した距離L1に対応した振幅値と、受波回路部３から出力された振幅値との差分をそれぞれ求める。そして、演算部４は、３種類の差分のなかで所定の範囲内にあり且つ最も小さい値となる差分に対応した特性を選択し、選択した特性に基づいて障害物の高さ(種類)を推定する(ステップS5)。ただし、推定不可能であった場合、演算部４は、推定処理を中止して距離のみを通信回路部５に出力すればよい。

上述のように本実施形態では、演算部４で演算される距離と測定手段(検波部31)で測定(検波)されるパワーとから、推定手段(演算部４)が障害物の高さを推定するので、コストの上昇を抑えつつ障害物の高さ検出が可能になる。しかも、送波信号のパワーを変更して推定を行うことにより、コストの上昇を抑えながら推定精度の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では送受波部１から送波される超音波のパワーを変更しているが、送受波部１から送波される超音波の波長を変更しても構わない。つまり、超音波は波長が短く(周波数が高く)なる程減衰率が大きくなるので、超音波の波長を長く(周波数を低く)することは、実質的に超音波のパワーを増大することと同じである。故に、送受波部１から送波される超音波の波長を変更することによっても、コストの上昇を抑えながら推定精度の向上を図ることができる。

ところで、自動車周辺の障害物検出においては、超音波センサ(送受波部１)が１箇所にだけ設置されることはなく、通常は複数箇所(例えば、前後のバンパーの左右両端など)に超音波センサが設置される。したがって、図４に示すように複数箇所に設置される複数個(図示例では８個)の送受信部１と、複数個の送受信部１の中から超音波を送波する送受信部１を選択する送波センサ選択部７と、反射波を受波する送受波部１を選択する受波センサ選択部８とを設けてもよい。図４に示す構成であれば、複数個の送受波部１に対して、送波制御部２、受波回路部３、演算部４、通信回路部５、電源回路部６などを共用できるため、図１に示した構成の車両用障害物検出装置を複数箇所にそれぞれ設置する場合と比較して、トータルのコストが低減できるという利点がある。

１ 送受波部(送波手段、受波手段)
３ 受波回路部
４ 演算部(演算手段、推定手段)
31 検波部(測定手段)

Claims (3)

1. 検出対象空間にエネルギ波を送波する送波手段と、前記検出対象空間に存在する障害物に反射したエネルギ反射波を受波する受波手段と、前記送波手段から前記エネルギ波が送波されてから前記受波手段で前記エネルギ反射波が受波されるまでの時間に基づいて前記障害物までの距離を演算する演算手段と、前記受波手段で受波される前記エネルギ反射波のパワーを測定する測定手段と、前記演算手段で演算される前記距離と前記測定手段で測定される前記パワーとから前記障害物の高さを推定する推定手段とを備えることを特徴とする車両用障害物検出装置。
2. １回ごとにパワーを変更しながら前記送波手段より前記エネルギ波を送波させる送波制御手段を備え、前記推定手段は、前記演算手段で演算される前記距離と、各回毎に前記測定手段で測定される前記パワーとから前記障害物の高さを推定することを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検出装置。
3. １回ごとに波長を変更しながら前記送波手段より前記エネルギ波を送波させる送波制御手段を備え、前記推定手段は、前記演算手段で演算される前記距離と、各回毎に前記測定手段で測定される前記パワーとから前記障害物の高さを推定することを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検出装置。

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