JP4846545B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、駐車操作等の運転操作を支援する運転支援装置に関する。

たとえば、特許文献１に記載されているように、運転者の運転操作を支援する運転支援装置として、表示装置に、車両の形状を示す図形と、その車両の進行予想軌跡と、障害物の検出点とを表示する装置が知られている。このようにすれば、車両が障害物に衝突しそうかどうかを表示装置の表示内容から知ることができるので、障害物を回避するように運転操作をすることが比較的容易になる。
特開２０００−３３９５９５号公報

しかし、特許文献１に記載の装置では、進行予想軌跡が表示されるものの、車両の進行方向を示すものはその進行予想軌跡のみである。そのため、車両の進行方向を、一瞬、直進方向であると勘違いする可能性があった。

また、特許文献１に記載の装置では、車両に対する障害物位置を示す点の相対的な位置変化によって、車両が移動していることを把握することができるが、その障害物位置を示す点が表示されていないと、車両が移動していることを画面から把握することが困難である。

また、特許文献１に記載の装置では、車両の形状を表す略矩形の図形と障害物位置を表す黒丸印との距離から、車両から障害物までの距離を認識することができるが、黒丸印にある程度の大きさがあるため、障害物が車両に極めて近づいたときに、障害物と車両との間にどの程度の距離があるかを認識することが困難である。

このような問題点のため、特許文献１に記載の装置では、十分に障害物を回避する運転操作を支援できるとは言えなかった。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、障害物を回避する運転操作が一層容易になる運転支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の運転支援装置は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の走行予想軌跡と、その車両の周囲の障害物検出点を示す図形と、その車両の形状を表す車両形状図形とが何れも鳥瞰図形式で合成表示される運転支援装置であって、前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化し、前記障害物検出点を示す図形は、前記車両の移動に応じた複数の障害物検出点を示す図形から構成されることを特徴とする。

この請求項１のように、車両の走行予想軌跡および車両形状図形を鳥瞰図形式で表示するとともに、その車両形状図形に操舵輪図形を含ませ、その操舵輪図形を操舵角に対応して変化させるようにすれば、車両の走行予想軌跡と車両の輪郭線とが表示される場合よりも車両がどのように曲がっていくのかを直感的に理解しやすい。そのため、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。

また、請求項２記載の発明は、前記表示装置に、車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像が鳥瞰図形式で表示されることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点および車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記表示装置にグリッド図形を表示し、前記車両の移動に伴ってグリッド図形が車両形状図形に対してスクロールするよう表示する制御部を備えることを特徴とする。
このようにすれば、障害物が検出されていないために、障害物検出点が表示されていない場合であっても、グリット図形が車両形状図形に対してスクロールすることにより、車両が移動していることを認識することができる。

ここで、グリッド図形は、請求項４記載のように、前記障害物検出点および前記鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方が表示されている場合には表示されないことが好ましい。このようにすれば、障害物検出点および鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方が表示されており、車両形状図形に対する障害物検出点または鳥瞰図画像の相対的な位置変化により車両の移動を認識することができるときにはグリッド図形が表示されないので、画面が見やすくなる。

また、請求項５記載の発明は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記表示装置に、前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が表示される広域画面と、前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に表示されることを特徴とする。

このようにすれば、拡大画面が表示されることにより、高い精度で車両と障害物とがぶつかりそうかどうかを認識することができる。ただし、拡大画面だけでは、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかが分かりにくい。しかし、この拡大画面と同時に、車両形状図形と障害物検出点とが表示されている広域画面が表示され、広域画面では、車両形状図形の大きさと、車両形状図形から障害物検出点までの距離とを比較することにより、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかも迅速に認識することができる。

請求項６記載の発明は、請求項３または４において、前記表示装置に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、前記表示装置に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、前記広域画面に表示される車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、前記表示装置に、前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が鳥瞰図形式で表示される広域画面と、前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に鳥瞰図形式で表示されることを特徴とする。

ここで、請求項９記載のように、前記車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形の一部または全部を、前記車両形状図形と互いの中心点が重なるように表示することが好ましい。このようにすれば、拡大輪郭図形内に障害物検出点が入らないように運転操作することにより、確実に安全な運転操作をすることができるようになる。

また、請求項１０記載のように、前記拡大輪郭図形として、前記車両形状図形に対する拡大率が互いに異なる２つの拡大輪郭図形を表示することがさらに好ましい。このようにすれば、大小２つの拡大輪郭図形が表示されることになり、それら２つの拡大輪郭図形と障害物検出点との位置関係を確認することにより、一層、安全運転操作が容易になる。

また、車両後退時には、車両側面の車両前側部分が障害物とぶつかりやすい。そこで、請求項１１記載のように、車両が後退する場合には、車両前側バンパーの側面に設けられている障害物検出素子を用いて検出した障害物を、前記障害物検出点として前記表示装置に表示することが好ましい。このようにすることにより、車両後退時に障害物を回避する運転が容易になる。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の運転支援装置１００の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、運転支援装置１００は、ＥＣＵ１０、送信制御部２０、受信制御部３０、素子４０Ａ、４０Ｂ、素子取り付け位置記憶部５０、走行状態取得部６０、車載カメラ７０、表示装置８０を備えている。

ＥＣＵ１０は、通常のコンピュータであり、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスによって構成される。このＥＣＵ１０は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、車両周囲に存在する障害物の位置を検出し、さらに、検出した障害物の位置に基づいて運転支援のための画面を表示装置８０に表示する。

送信制御部２０は、後述する図３に示す詳細構成を有しており、ＥＣＵ１０の送信指示に基づいて、所定の送信信号を生成して、その送信信号を各素子４０Ａ、４０Ｂに出力する。

素子４０Ａ、４０Ｂは、送信波形生成部２２Ａ、２２Ｂから送信された送信信号に応じた送信波を外部に送信する。また、素子４０Ａ、４０Ｂは、外部から到来する信号を受信し、この受信信号を受信制御部３０に送信する。

図２は、本実施形態における素子４０Ａ、４０Ｂの配置状態を示す図である。図２に示すように、本実施形態では、素子４０Ａ、４０Ｂは、送信波長λの半波長（λ／２）分だけ水平方向に互いに離隔して配置されている。この素子４０Ａ、４０Ｂには、たとえば、超音波を発生する超音波マイクや、電波を発生するアンテナを用いることができる。また、素子４０Ａ、４０Ｂの取り付け位置は、本実施形態では、車両側面において前輪の直上部付近とされており、車両側方へ向けて送信波を出力する。

受信制御部３０は、後述する図４に示す詳細構成を有しており、素子４０Ａ、４０Ｂから送られてきた信号に基づいて、その信号が障害物からの反射波であるか否かを判定し、障害物からの反射波であると判定したときは、その反射波に基づいて障害物の位置を算出する。

素子取り付け位置記憶部５０は、素子４０Ａ、４０Ｂの取り付け位置情報を記憶する部分である。本実施形態では、車両中心点を原点としたときの３次元座標と取り付け姿勢とを取り付け位置情報として記憶している。

走行状態取得部６０は、車両に備えられている種々の装置・センサから種々の車両走行状態を表す信号を逐次取得する。たとえば、移動速度検出装置である車速センサから車速を取得し、ステアリング舵角センサから操舵角を取得し、移動方向検出装置であるシフトポジションセンサから車両の進行方向を取得する。

次に、図３に基づいて送信制御部２０の構成を詳細に説明する。図３に示すように、送信制御部２０は、送信位相決定部２１、送信波形生成部２２Ａ、２２Ｂを備えている。

送信位相決定部２１は、全ての素子、すなわち、本実施形態では２つの素子４０Ａ、４０Ｂからそれぞれ送信される送信波の合成指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるように、各素子４０Ａ、４０Ｂにそれぞれ入力する送信信号の位相を決定する。そして、決定した位相を送信波形生成部２２Ａ、２２Ｂに指示する。

具体的には、送信位相決定部２１は、送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えるために、送信波形生成部２２Ａ、２２Ｂのいずれか一方に対して、経時的な位相変化のない送信信号を指示し、他方に対して、位相が０度と１８０度とに交互に切り替わる送信信号を指示する。

送信波形生成部２２Ａ、２２Ｂは、送信位相決定部２１からの指示に基づいて、所定位相、所定周波数の正弦波を生成し、それをパルス変調した信号を送信信号として、素子４０Ａ、４０Ｂに入力する。

ここで、送信波の合成指向性について説明する。アレイ状に配置された素子から送信される送信波の合成指向性Ｅ（θ、φ）は、式１のように表される。
（式１）
Ｅ（θ，φ）＝Ｅ_０（θ，φ）×Σｅｘｐ[ｊ｛（２π／λ）×（ｍ×ｄｘ×ｓｉｎθ×ｃｏｓφ）＋θｍ｝]、（ｍ＝０、１、・・・、Ｍ−１）
なお、θ、φは、図５のように空間に原点と互いに直交する３本の基準軸ｘ、ｙ、ｚを設けた場合において、任意の点と原点とを結んだ直線と基準軸との角度を表している。また、Ｅ_０（θ、φ）は、各素子単体の指向性、λは送信波長、ｄｘは素子間隔、θｍは各素子に入力する送信信号の位相、Ｍは素子数を示している。

ここで、一次元（ｘ軸上）の合成指向性を考えるために、φ＝０とし、さらに、素子数Ｍを２、素子間隔ｄｘを半波長λ／２とし、θ_０=０、θ_１=Δθmとすると、合成指向性Ｅ（θ、φ）は次式のように表される。
（式２） Ｅ（θ、φ）＝Ｅ_０（θ、φ）×[１＋ｅｘｐ｛ｊ（π×ｓｉｎθ＋Δθｍ）｝]

θ_０=０であるため、上記式２において、Δθm（=θ_１）は２つの素子４０Ａ、４０Ｂからの送信信号の位相差を表している。そして、式２から、合成指向性Ｅ（θ、φ）を狭角にするには、位相差Δθｍを０（同相）とすればよいことが分かる。一方、合成指向性Ｅ（θ、φ）を広角にするには、位相差Δθｍを１８０度（逆相）とすればよいことが分かる。

図６は、位相差Δθｍ（すなわちθ_１）を０（同相）、９０度、１８０度（逆相）とした場合のそれぞれの合成指向性Ｅ（θ、φ）を示す図である。図６からも、位相差Δθｍを変えることによって、送信波の合成指向性Ｅ（θ、φ）を変えることができることが分かる。

次に、図４に基づいて受信制御部３０の構成を詳細に説明する。図４に示すように、受信制御部３０は、直交復調部３１Ａ、３１Ｂ、複素係数決定部３２、乗算部３３Ａ、３３Ｂ、加算部３４、振幅算出部３５、閾値判定部３６、距離算出部３７、方位算出部３８、位置変換部３９を備えている。

直交復調部３１Ａ、３１Ｂは、素子４０Ａ、４０Ｂから送られてきた信号を直交復調する。具体的には、素子４０Ａ、４０Ｂから送られてきた信号に、所定の周波数の正弦波ならびに余弦波を掛け合わせ、同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）とを抽出する。さらに、ローパスフィルタにより同相成分（Ｉ）および直交成分（Ｑ）から高周波成分を除去し、除去後の信号をＡＤ変換する。なお、ＡＤ変換後に高周波成分を除去してもよい。

複素係数決定部３２は、直交復調部３１で復調した直交復調信号に乗算する複素係数を決定する部分である。この複素係数の値によって、受信指向性を変えることができる。本実施形態では、受信波指向性が送信波の指向性と同じ指向性となるように、この複素係数の値を決定する。前述のように、本実施形態の送信制御部２０は、指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるようしているので、受信指向性も狭角と広角とが交互に切り替わるように、複素係数の値を変化させる。具体的な複素係数の値の変化については後述する。

乗算部３３Ａ、３３Ｂでは、複素係数決定部３２で決定した複素係数を直交復調部３１で復調した直交復調信号に乗算する。加算部３４では、乗算部３３Ａからの信号と乗算部３３Ｂからの信号とをベクトル加算する。振幅算出部３５は、加算部３４でベクトル加算した後の信号の振幅を算出する。

閾値判定部３６では、振幅算出部３５で算出した振幅が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、振幅算出部３５で算出した振幅が閾値よりも大きいときには、受信信号が障害物からの反射波であると判定する。

ここで、直交復調信号に乗算する複素係数を変化させることにより受信指向性を変えることができる理由を説明する。図７（ａ）は、複素平面（ＩＱ平面）に、直交復調部３１Ａにおいて直交復調された直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、および、直交復調部３１Ｂにおいて直交復調された直交復調信号Ｒｘ＿Ｂをそれぞれベクトル表示した図である。また、同図には、２つの直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂの合成ベクトル（すなわち加算部３４にてベクトル加算されることで得られる信号）も示している。

この図に示すように、２つの直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂには位相差Δφが生じており、この位相差Δφは、障害物の方向に応じたものである。ここで直交復調信号Ｒｘ＿Ｂに位相差「−Δφ」の複素係数ｅｘｐ（−ｊΔφ）を乗算すると、図７（ｂ）に示すように、２つの直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂは同位相となる。図７（ｂ）には、同位相となった２つの直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂを合成した合成ベクトルも示してある。この合成ベクトルを図７（ａ）に示す合成ベクトルと比較すると、図７（ｂ）の合成ベクトルのほうが大きいことが分かる。

このように、直交復調信号の互いの位相差Δφに応じた複素係数を直交復調信号に乗算することにより、合成ベクトルを大きくできる。これは、換言すれば、直交復調信号に乗算する複素係数が直交復調信号の互いの位相差Δφに応じた値でない場合には、合成ベクトルはそれほど大きくならないことを意味する。

そして、図８から分かるように、位相差Δφと一対一に対応する行路差Δｘは反射波の到来方向θに応じて変化する。従って、反射波の到来方向θによって、直交復調信号の互いの位相差Δφは定まることになる。具体的には、反射波の到来方向θが０°である場合、直交復調信号の互いの位相差Δφは０であり、θが大きくなるほど位相差Δφが大きくなる。

以上のことから、たとえば、θ＝０°方向からの反射波の受信指向性を強めようとする場合、この方向からの反射波は位相差Δφが０であることから、複素係数として１を用いる。一方、位相差Δφがπであるような方向からの反射波の受信指向性を強めようとする場合、複素係数として−πを用いることになる。

閾値判定部３６にて障害物からの反射波であると判定した場合には、距離算出部３７、方位算出部３８によって障害物の位置を算出する。この距離算出部３７および方位算出部３８における処理を、図９（ａ）、（ｂ）を用いて具体的に説明する。

図９（ａ）は、ベクトル加算後振幅の大きさの時間変化を例示する図である。なお、ベクトル加算後振幅とは、加算部３４で加算されることによって得られるベクトル信号の振幅を意味する。

距離算出部３７は、図９（ａ）に示す時間差、すなわち、送信波を送信した時点と閾値を最初に越えた振幅に対応する受信信号の受信時点との時間差、および、予め記憶されている送受信波の速度から、障害物までの距離を算出する。

図９（ｂ）は、位相（Ａ）が、直交復調部３１Ａにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図であり、位相（Ｂ）が、直交復調部３１Ｂにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図である。

方位算出部３８は、ベクトル加算後信号が閾値を越えた時間帯（図９（ａ）参照）における位相（Ａ）の位相と位相（Ｂ）の位相との位相差Δφに基づいて、次式３から障害物の存在する方位（すなわち反射波の到来方向）θを算出する。
（式３） θ＝ｓｉｎ^−１（Δφ×λ／（２π×ｄ））
式３において、λは反射波の波長であり送信波長を用いる。また、ｄは２素子間の距離である。

上記式３に代入する位相差Δφは、以下のようにして算出する。まず、ベクトル加算後信号の振幅が閾値を越えた部分における複数のサンプルポイント（図１０参照）に対して、次式４から位相差ベクトルＤｅｆを算出する。
（式４） Ｄｅｆ＝Ｘ×Ｙ×ｅｘｐ（ｊ（φ_１―φ_２））＝ＸＹｅｘｐ（ｊφ_１―ｊφ_２）
式４において、Ｘ、Ｙは、それぞれ、直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂの大きさである。また、φ_１、φ_２は、図１１（ａ）に示すように、それぞれ直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂの位相である。

ａ＋ｊｂ、ｃ＋ｊｄを単位ベクトルとして上記式４をさらに変形すると、
ＸＹｅｘｐ（ｊ（φ_１―φ_２））＝ＸＹｅｘｐ（ｊφ_１―ｊφ_２）
＝ＸＹ（ｅｘｐ（ｊφ_１）×ｅｘｐ（−ｊφ_２））
＝ＸＹ（（ａ＋ｊｂ）×（ｃ−ｊｄ））
＝ＸＹ（（ａｃ＋ｂｄ）＋ｊ（ｂｃ−ａｄ））
＝（Ｘａ）（Ｙｃ）＋（Ｘｂ）（ｙｄ））＋ｊ（（Ｘｂ）（Ｙｃ）−（Ｘａ）（Ｙｄ））
従って、位相差ベクトルＤｅｆの同相成分Ｄｅｆ＿Ｉと直交成分Ｄｅｆ＿Ｑはそれぞれ次式５、６のように表される。
（式５） Ｄｅｆ＿Ｉ＝（Ｘａ）（Ｙｃ）＋（Ｘｂ）（Ｙｄ）
（式６） Ｄｅｆ＿Ｑ＝（Ｘｂ）（Ｙｃ）−（Ｘａ）（Ｙｄ）

ここで、図１１（ａ）から分かるように、
Ｘａ＝Ｒｘ＿Ａ＿Ｉ（ｔ）、Ｘｂ＝Ｒｘ＿Ａ＿Ｑ（ｔ）
Ｙｃ＝Ｒｘ＿Ｂ＿Ｉ（ｔ）、Ｙｄ＝Ｒｘ＿Ｂ＿Ｑ（ｔ）
である。（なお、Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）は、それぞれ、時刻ｔにおける直交復調信号の同相成分および直交成分である。）
従って、式５、６は、さらに、式７、８のように表すことができる。
（式７） Ｄｅｆ＿Ｉ＝（Ｒｘ＿Ａ＿Ｉ（ｔ））（Ｒｘ＿Ｂ＿Ｉ（ｔ））＋（Ｒｘ＿Ａ＿Ｑ（ｔ））（Ｒｘ＿Ｂ＿Ｑ（ｔ））
（式８） Ｄｅｆ＿Ｑ＝（Ｒｘ＿Ａ＿Ｑ（ｔ））（Ｒｘ＿Ｂ＿Ｉ（ｔ））−（Ｒｘ＿Ａ＿Ｉ（ｔ））（Ｒｘ＿Ｂ＿Ｑ（ｔ））

そして、各サンプルポイントにおいて算出した位相差ベクトルを加算して、合成位相差ベクトルＳｕｍ＿Ｄｅｆを算出する（図１１（ｂ）参照）。この合成位相差ベクトルＳｕｍ＿Ｄｅｆの位相を、式３に代入する位相差Δφとする。そして、その位相差Δφから式３によって、反射波の到来方向、すなわち、障害物の存在する方位θを算出する。

位置変換部３９は、距離算出部３７で算出した障害物までの距離、および、方位算出部３８で算出した障害物の存在する方向とから、障害物の位置を示す座標情報を決定する。本実施形態では、２つの素子４０Ａ、４０Ｂを用いているので、２つの素子４０Ａ、４０Ｂが含まれている平面上の２次元座標に変換する。そして、位置変換部３９は、ＥＣＵ１０からの位置情報要求指示に基づいて、障害物の座標情報をＥＣＵ１０に送信する。

次に、ＥＣＵ１０の作動を詳細に説明する。ＥＣＵ１０は、障害物を検出する際には、走行状態取得部６０から取得する走行状態に基づき、車両の中心点の移動軌跡を時刻に対応付けてＲＡＭに記憶していく。

また、ＥＣＵ１０は、送信制御部２０に送信指示を出力する。送信制御部２０はＥＣＵ１０から送信指示が供給されると、素子４０Ａ、４０Ｂから出力される送信波の合成指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるような送信信号を素子４０Ａ、４０Ｂにそれぞれ送信することになる。また、素子４０Ａ、４０Ｂから送信波が出力されると、その送信波の反射波が受信制御部３０によって逐次受信されることになり、受信制御部３０は、反射波を受信すると、その反射波に基づいて障害物の位置を算出し、算出した位置をＥＣＵ１０に逐次出力する。

ＥＣＵ１０は、受信制御部３０から逐次送られてくる障害物の位置を車両の中心点を基準とした位置に変換し、時刻に対応付けてＲＡＭに記憶していく。なお、障害物の位置を車両の中心点を基準とした位置に変換しているのは、車両に取り付ける素子を素子４０Ａ、４０Ｂだけでなく、他の箇所にも素子を取り付けて障害物を検出する場合に、互いに異なる複数の箇所に取り付けられた素子を用いて得られる障害物の位置を統合して取り扱うためである。

さらに、ＥＣＵ１０は、車両の中心点を基準とした障害物の位置を、車両中心点の移動軌跡に基づいて所定の固定基準点（たとえば障害物検出開始時の車両中心点）を基準とした位置に変換する。これによって、変換後の複数の障害物検出点Ｐから障害物の形状が認識できることになる。

図１２は、種々の形状の障害物を認識できることを説明する図である。図１２（ａ）のような棒状の障害物の場合は、ＥＣＵ１０が上述の処理を実行することにより、複数の障害物検出点が略一点となることから、棒状の障害物が存在することを認識できる。また、図１２（ｂ）のように、壁面状障害物の場合には、車両の移動に応じて検出点が移動する。このように検出点が移動した場合には、壁面状の障害物が存在することを認識できる。

また、他車両の輪郭を検出することもでき、さらに、その検出した輪郭を利用して縦列駐車スペースを検索したり、並列駐車スペースを検索したりできる。図１３（ａ）は縦列駐車スペースを検索する場合を説明する図であり、図１３（ｂ）は並列駐車スペースを検索する場合を説明する図である。これらの図において、黒丸は障害物検出点を示している。そして、駐車スペース検索においては、障害物検出点Ｐ１と障害物検出点Ｐ２との間の距離を算出することにより、駐車スペースが存在するかどうかを判断することができる。さらに、障害物検出点から自動駐車の目標位置を設定することも可能となる。

ＥＣＵ１０は、さらに、上述のようにして認識した障害物検出点を、表示装置８０の所定の車両周囲表示領域に表示する。なお、表示装置８０には、たとえば、液晶ディスプレイなどを用いることができ、車両にナビゲーション装置に備えられている場合には、そのナビゲーション装置のディスプレイを表示装置８０として利用することができる。また、車両周囲表示領域は、表示装置８０の表示可能範囲全域であってもよいし、その一部であってもよい。

図１４は、表示装置８０の車両周囲表示領域に表示される画面例（図１４（ａ））を、実際の状況（図１４（ｂ））と対比して示す図である。図１４（ｂ）に示すように、実際の状況は、後進しつつ縦列駐車を行っているところであり、この実際の状況における画面例（図１４（ａ））には、自車両を示す車両形状図形１１０と、自車両の走行予想軌跡１２０と、複数の障害物検出点Ｐとが何れも鳥瞰図形式で表示されている。

同図（ｂ）に示すように、素子４０は車両前側バンパーの左側面に設けられている。そのため、同図（ａ）に示すように、車両左側方に障害物検出点Ｐが表示されている。また、同図（ａ）において、各障害物検出点Ｐは固定基準点を基準とした位置に表示されている。なお、この障害物検出点Ｐは、検出した全ての点を表示してもよいが、そのうちの一部、たとえば、自車からの距離が所定範囲内、または、走行予想軌跡から所定範囲内の点のみを表示するようにしてもよい。

また、走行予想軌跡１２０は、走行状態取得部６０が取得した操舵角および車速に基づいて車両最外周の軌跡円弧を算出し、算出した軌跡円弧を、車両形状図形１１０の左前角部を通るように配置したものである。なお、さらに、車両最内周の軌跡円弧を算出して、それを車両形状図形１１０の反対側の角部すなわち右後角部を通るように配置してもよい。この場合には、一対の円弧によって形成される帯状の走行予想軌跡が示されることになる。

また、図１４（ａ）の車両形状図形１１０は、車両の形状を模した形状となっており、且つ、操舵輪に対応する位置に、実際の車両の操舵輪の向きを表す操舵輪図形１１１を含んでいる。なお、その操舵輪図形１１１の向きは、走行状態取得部６０が取得した操舵角に基づいて算出されている。車両周囲表示領域におけるこの車両形状図形１１０の表示位置は、たとえば車両周囲表示領域の中心位置に予め設定されている。

この図１４（ａ）のように、障害物検出点Ｐをつなぎ合わせることにより認識することができる障害物（他車両）の輪郭が走行予想軌跡と交差している場合、このままの操舵角で車両を走行させると障害物に衝突してしまうことが分かる。

さらに、車両形状図形１１０には操舵角に対応して角度が変化する操舵輪図形１１１が含まれているので、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。ここで、図１４（ａ）と比較のために、図１５に、操舵角にかかわらず、車両形状図形１１０に含まれている操舵輪図形１１１が車両形状図形１１０の前後方向をとなっている画面例を示す。図１４（ｂ）と図１５とを比較すると明らかなように、図１４（ｂ）のほうが、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすい。従って、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。

（変形例１）
前述の実施形態の障害物検出点Ｐに代えて、車載カメラ７０によって撮像された車両前方画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像を表示するようにしてもよい。車両前方画像から鳥瞰図画像を作成する手法としては、たとえば、特開平１０−２１１８４９号公報に記載されている手法など、公知の種々の手法を用いることができる。

図１６は、この変形例１において表示装置８０の車両周囲表示領域に表示される表示例を示す図であり、前述の実施形態と同様に、実際の状況は図１４（ｂ）に示す状況である。図１６において他車両１３０が鳥瞰図画像の部分であり、図１６は、その鳥瞰図画像に、車両形状図形１１０と走行予想軌跡とを合成することによって作成される。

図１６に示すように、鳥瞰図画像によって周辺の障害物が表示される場合においても、車両形状図形１１０に、操舵角に対応して角度が変化する操舵輪図形１１１が含まれていると、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。そのため、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすくなるので、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。

（変形例２）
前述の図１４（ａ）に示す表示例において、車両周囲表示領域にグリッド図形を表示してもよい。ここで、グリッド図形とは、所定の繰り返し図形が一定の間隔で連続して配置されている図形である。図１７は、変形例２における表示装置８０の車両周囲表示領域の表示例を示す図である。図１７には、繰り返し図形としての縦線および横線が一定の間隔で配置されたグリッド図形が示されている。このグリッド図形は、車両の移動量および移動方向に対応して、走行車両形状図形１１０に対して相対移動する。すなわち、グリッド図形は車両の走行に応じてスクロール表示されることとなる。このスクロール表示により、車両がどの方向にどのような速度で移動しているかを認識することができる。

ところで、図１７に示すように、障害物検出点Ｐが表示されている場合、この障害物検出点Ｐも車両の走行に応じてその表示位置が変化することになる。従って、グリッド図形が表示されていなくても、障害物検出点Ｐが表示されていれば、車両形状図形１１０に対する障害物検出点Ｐの移動方向および移動速度から、車両がどの方向にどのような速度で移動しているかを認識することができる。そこで、グリッド図形は、障害物検出点Ｐが表示されていない場合に限り表示するようにしてもよい。このようにするとグリッド図形が表示されていない場合に画面が見やすくなる利点がある。なお、グリッド図形を構成する繰り返し図形としては、この図１７に示す図形（すなわち線分）以外に、たとえば、点、十字図形などがある。図１８は、十字図形を繰り返し図形として用いた表示例である。

（変形例３）
変形例３の態様は、変形例２において車両周囲表示領域に表示した画面を広域画面１４０として表示装置８０の一部に表示し、その広域画面１４０と同時に拡大画面１４２を表示する態様である。図１９は変形例３における表示例を示す図である。拡大画面１４２は、障害物検出点Ｐと車両において最も障害物検出点Ｐに近い部分との間の距離が、予め設定された危険距離以内となった場合など、車両から障害物検出点Ｐまでの距離が所定の条件を満たした場合に表示される画面である。

その拡大画面１４２には、車両において障害物検出点Ｐに最も近い部分（この例では車両左前角部分）の形状を示す車両部分拡大図形１４４と車両走行軌跡１２０と障害物検出点Ｐとが表示されている。この拡大画面１４２は、その大きさが広域画面１４０と同じ大きさであるので、障害物付近が拡大表示されていることになる。そして、拡大画面１４２が表示されることにより、高い精度で車両と障害物とがぶつかりそうかどうかを認識することができる。

ただし、拡大画面１４２だけでは、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかが分かりにくい。しかし、この変形例３においては、拡大画面１４２と同時に、車両全体形状図形である車両形状図形１１０と障害物検出点Ｐとが表示されている広域画面１４０が表示され、広域画面１４０において、車両形状図形１１０の大きさと、車両形状図形１１０から障害物検出点Ｐまでの距離とを比較することにより、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかも迅速に認識することができる。

（変形例４）
変形例４の態様は、車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形をさらに表示する態様である。図２０は変形例４における表示例を示した図である。図２０の表示例は、図１４（ａ）に示す表示例に、２つの拡大輪郭図形１５０、１５２を追加した図である。この２つの拡大輪郭図形１５０、１５２は、車両形状図形に対する拡大率が互いに異なっており、いずれも、重心位置が車両形状図形１１０の重心位置と一致するように表示されている。

このように、拡大輪郭図形１５０、１５２が表示される場合、それら２つの拡大輪郭図形１５０、１５２と障害物検出点Ｐとの位置関係を確認しつつ、拡大輪郭図形１５０、１５２内に障害物検出点Ｐが入らないように運転操作することにより、確実に安全な運転操作をすることができるようになる。なお、いずれか一方の拡大輪郭図形１５０、１５２のみを表示するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、車両形状図形は、車両の形状を模した形状であったが、車両形状図形は車両形状を模した形状である必要はなく、単なる四角形を車両形状図形として表示してもよい。

また、前述の表示例はいずれも車両後退時の例であったが、本発明は車両前進時にも適用できる。図２１は、実際の状況が、前後に縦列に他車両が駐車されている状態から、車両が前進により発進しようとしている状況（図２１（ｂ））において、表示装置８０の車両周囲表示領域に表示される画面例（図２１（ａ））を示す図である。なお、同図（ｂ）に示すように、この例では、素子４０は車両の前端面において左端に設けられている。

また、拡大画面に拡大輪郭図形を表示してもよい。図２２は、前述の図１９における拡大画面１４２に、図２０に示す拡大輪郭図形１５０、１５２を表示した例である。この場合、拡大輪郭図形１５０、１５２の一部が表示されていることになる。このように、拡大輪郭図形の一部分を表示するようにしてもよい。図２３も拡大輪郭図形の一部分を表示した表示例である。図２３は、拡大輪郭図形１５０の四隅のみが表示されている例である。

また、前述の実施形態では、車両の走行に伴って表示画面を自動的に更新していたが、たとえば、運転者が操作する表示指示スイッチを設け、その表示指示スイッチが操作された時点の状況を表示するなど、表示画面を更新せず、一時点の状況を表示してもよい。

また、前述の実施形態では、障害物を広範囲で検出するために、送信指向性および受信指向性をそれぞれ狭角と広角とに交互に切り替えていたが、たとえば、以下のように、送受信の志向性を障害物検出の前後で異ならせてもよい。すなわち、障害物を検出するまでは送受信の指向性を狭角と広角とに交互に切り替えるが、障害物を検出した以降は、車両の移動量に基づいて障害物の車両に対する相対位置を決定しつつ、決定した相対位置が志向性の範囲に含まれるように、送受信指向性を制御してもよい。

また、前述の実施形態では、２つの素子４０Ａ、４０Ｂが水平方向に配置されるとともに、指向性が狭角、広角に切り替えられることにより、水平方向に広範囲に障害物を検出することができるようになっていた。しかし、素子４０Ａ、４０Ｂの配置方向が鉛直方向であってもよい。この場合には、指向性を狭角、広角に切り替えることにより、鉛直方向に広範囲に障害物を検出することができる。

また、前述の実施形態のように素子４０を２つ組み合わせて用いる必要はなく、１つの素子によって所定の方向の障害物を検出してもよい。反対に、素子４０の数を３つ以上としてもよい。たとえば、素子４０の数を３つとして、それら３つの素子を同一鉛直平面内において三角形を形成するように配置すると、障害物の３次元位置を検出することができる。

より具体的には、たとえば、同一鉛直平面内において３素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを図２４（ａ）のように送信波長λの半波長（λ／２）だけ離隔して配置する。そして、等しい高さ位置に配置されている一組の素子４０Ａ、４０Ｂを用いて送受信指向性を狭角、広角に切り替えることにより、水平方向に広範囲に障害物の位置を検出する。さらに、高さ方向が異なる一組の素子（４０Ｃと４０Ａまたは４０Ｂ）を用いて送受信指向性を狭角、広角に切り替えることにより、高さ方向に広範囲に障害物の位置を検出する。このようにすることにより、障害物の３次元位置を検出することができる。

また、図２４（ｂ）に示すように、素子の数を４つとしてもよい。図２４（ｂ）では、４つの素子４０Ａ〜４０Ｄによって正方形が形成されており、隣接する素子４０間の距離は送信波長λの反波長とされている。このように４つの素子４０Ａ〜４０Ｄが配置されている場合、素子４０Ａ、４０Ｃを一組の素子とし、素子４０Ｂ、４０Ｄをもう一組の素子とし、それら二組の素子によって障害物の高さ位置をそれぞれ検出し、それら２つの検出結果を合成すれば障害物の高さ位置検出精度を向上させることができる。また、素子４０Ａ、４０Ｂを一組の素子とし、素子４０Ｃ、４０Ｄをもう一組の素子とし、それら二組の素子によって障害物の水平位置をそれぞれ検出し、それら２つの検出結果を合成すれば障害物の水平位置検出精度も向上させることができる。

また、前述の実施形態では、素子４０は車両側面の前輪直上部付近に取り付けられていたが、車両側面の後輪上部付近など、他の位置に素子４０が取り付けられていてもよい。

また、前述の実施形態では、障害物検出点Ｐはその位置にかかわらず同じ形状（黒丸）で表示していたが、車両と障害物との距離に応じて、障害物検出点Ｐの形状や色を変えるようにしてもよい。このようにすれば、障害物が車両からどれくらい離れているのかを、さらに容易に把握できる。

また、素子４０として超音波マイクを用いる場合、送信波としての超音波を送信した後、しばらくの間は残響がマイクに残る。この残響が残っている間に反射波を受信しても、反射波に残響が重なってしまい正確な反射波を検出することができない。そこで、送信波を送信してから所定の不感帯時間を設け、その不感帯時間内に所定強度以上の信号を受信した場合、障害物の位置として前回検出値を用いることとしてもよい。

また、前述の実施形態では、素子４０Ａ、４０Ｂでそれぞれ受信した２つの反射波の位相差Δφから障害物の方向を算出していた（式３）。しかし、この位相差Δφの代わりに、２つの反射波の時間差から障害物の方向を算出してもよい。

また、車両と障害物との間の距離が所定距離以下となった場合に、自動的に、速度を低下させ、あるいは、車両を停止させるように制御してもよい。また、それに代えて、あるいは、それに加えて、警告音を出力するようにしてもよい。

本実施形態の運転支援装置１００の全体構成を示すブロック図である。 本実施形態における素子４０Ａ、４０Ｂの配置状態を示す図である。 図１の送信制御部２０の詳細構成を示す図である。 図１の受信制御部３０の詳細構成を示す図である。 送信波の合成指向性を説明するために、基準軸と空間の任意の位置との関係を示した図である。 送信波の位相差Δθｍと合成指向性Ｅ（θ、φ）との関係を示す図である。 複数の直交復調信号を示すベクトルと、それらをベクトル加算することで得られる合成ベクトルとを示す図である。 反射波の到来方向θとそのときの反射波の行路差Δｘとの関係を示す図である。 （ａ）は、ベクトル加算後振幅の大きさの時間変化を示す図であり、（ｂ）は、直交復調部３１Ａ、３１Ｂにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図である。 位相差ベクトルＤｅｆを算出する複数のサンプルポイントを示す図である。 （ａ）は直交復調信号Ｒｘ＿Ａ、Ｒｘ＿Ｂおよびそれらの位相差Δφを示す図、（ｂ）は位相差ベクトルおよび合成位相差ベクトルを示す図である。 種々の形状の障害物を認識できることを説明する図である。 （ａ）は縦列駐車スペースを検索する場合を説明する図であり、（ｂ）は並列駐車スペースを検索する場合を説明する図である。 （ａ）は表示装置８０の車両周囲表示領域に表示される画面例、（ｂ）は実際の状況を示す図である。 操舵角にかかわらず、車両形状図形１１０に含まれている操舵輪図形１１１が車両形状図形１１０の前後方向をとなっている画面例を示す図である。 変形例１において表示装置８０の車両周囲表示領域に表示される表示例を示す図である。 変形例２における表示装置８０の車両周囲表示領域の表示例を示す図である。 十字図形を繰り返し図形として用いたグリッド図形の表示例である。 変形例３における表示例を示す図である。 変形例４における表示例を示す図である。 （ａ）は表示装置８０の車両周囲表示領域に表示される画面例、（ｂ）は実際の状況を示す図である。 拡大画面に拡大輪郭図形１５０、１５２を表示した例を示す図である。 拡大輪郭図形１５０の四隅のみが表示されている例を示す図である。 （ａ）は３つの素子の配置例を示す図、（ｂ）は４つの素子の配置例を示す図である。

符号の説明

１０：ＥＣＵ、 ２０：送信制御部、 ３０：受信制御部、 ４０：素子、 ５０：素子取り付け位置記憶部、 ６０：走行状態取得部、 ７０：車載カメラ、 ８０：表示装置、 １００：運転支援装置、 １１０：車両形状図形（車両全体形状図形）、 １１１：操舵輪図形、 １２０：走行予想軌跡、 １３０：他車両、 １４０：広域画面、 １４２：拡大画面、 １４４：車両部分拡大図形、 １５０：拡大輪郭図形、 １５２：拡大輪郭図形、 Ｐ：障害物検出点

Claims (11)

1. 表示装置を備え、その表示装置に、車両の走行予想軌跡と、その車両の周囲の障害物検出点を示す図形と、その車両の形状を表す車両形状図形とが何れも鳥瞰図形式で合成表示される運転支援装置であって、
   前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化し、
   前記障害物検出点を示す図形は、前記車両の移動に応じた複数の障害物検出点を示す図形から構成されることを特徴とする運転支援装置。
2. 請求項１において、
   前記表示装置に、車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像が鳥瞰図形式で表示されることを特徴とする運転支援装置。
3. 表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点および車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
   前記表示装置にグリッド図形を表示し、前記車両の移動に伴ってグリッド図形が車両形状図形に対してスクロールするよう表示する制御部を備えることを特徴とする運転支援装置。
4. 請求項３において、グリッド図形は、前記障害物検出点および前記鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方が表示されている場合には表示されないことを特徴とする運転支援装置。
5. 表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
   前記表示装置に、
   前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が表示される広域画面と、
   前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に表示されることを特徴とする運転支援装置。
6. 請求項３または４において、
   前記表示装置に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、
   前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
7. 請求項５において、
   前記表示装置に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、
   前記広域画面に表示される車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
8. 請求項６において、
   前記表示装置に、
   前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が鳥瞰図形式で表示される広域画面と、
   前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に鳥瞰図形式で表示されることを特徴とする運転支援装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形の一部または全部を、前記車両形状図形と互いの中心点が重なるように表示することを特徴とする運転支援装置。
10. 請求項９において、前記拡大輪郭図形として、前記車両形状図形に対する拡大率が互いに異なる２つの拡大輪郭図形を表示することを特徴とする運転支援装置。
11. 請求項３乃至８のいずれかにおいて、
    前記車両が後退する場合には、車両前側バンパーの側面に設けられている障害物検出素子を用いて検出した障害物を、前記障害物検出点として前記表示装置に表示することを特徴とする運転支援装置。

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