JP2009210404A - 障害物検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】障害物との距離が大きいときでも、小さいときでも、障害物を検出することができる障害物検出システムを提供すること。
【解決手段】本発明の障害物検出システムは、送信波を送信するとともに、前記送信波が障害物で反射してなる受信波を受信することで前記障害物を検出する障害物検出手段と、 前記障害物までの距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段が算出した前記距離が、所定の基準距離以下であるときは、前記送信波の指向性を、前記距離が前記基準距離を超える場合よりも広くする指向性制御手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、車両に搭載され、障害物を検出するために用いられる障害物検出システムに関する。

従来、車両に障害物検出システムが搭載されている。障害物検出システムは、クリアランスソナーセンサにより、超音波の送信波を送信するとともに、送信波が障害物で反射してなる受信波を受信することで障害物を検出する（特許文献１参照）。
特開２００５−７２７７１号公報

従来の障害物検出システムは、車両と障害物との距離によっては、以下に示すように、障害物を検出することが困難であった。
障害物検出システムは、通常、送信波を送信している期間は、受信波を受信しないようにする（いわゆる、マスクをかける）。これは、送信波と受信波とを切り分け、送信波を誤って受信波として判断してしまうことを防止するためである。図７に、障害物検出システムのクリアランスソナーセンサが送信する送信波と、送信波が障害物で反射してなる受信波との時間上の関係を表す。同図に示すように、送信波を送信している期間は、マスクをかける。マスクがかけられている期間は、受信波を受信できないから、障害物を検出できない。よって、車両の近傍には、マスクをかけられている期間に対応する範囲であって、障害物を検出できない領域（不感帯）が生じてしまう。

車両から遠い障害物を検出するためには、送信波の指向性を狭くするとともに、送信波のエネルギーを高くする必要がある。この場合、必然的に、送信波を送出する時間が長くなる。すると、マスクをかける期間が長くなり、不感帯も広くなる。すなわち、車両から遠い障害物を検出しようとすると、必然的に、車両の近傍における不感帯が広がってしまう。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、障害物との距離が大きいときでも、小さいときでも、障害物を検出することができる障害物検出システムを提供することを目的とする。

本発明の障害物検出システムにおける障害物検出手段は、送信波を送信するとともに、送信波が障害物で反射してなる受信波を受信することで障害物を検出する。また、距離算出手段は、障害物までの距離を算出する。そして、指向性制御手段は、距離算出手段が算出した距離が、所定の基準距離以下であるときは、送信波の指向性を、距離算出手段が算出した距離が基準距離を超える場合よりも広くする。

このことにより、本発明の障害物検出システムは、障害物との距離が大きいときでも、小さいときでも、障害物を検出することができる。すなわち、図３に示すように、障害物３５との距離が大きいとき、仮に、送信波２８の指向性が広い状態であるならば、障害物３５を検出できないことがある。それは、送信波２８が広範囲に広がるため、十分なエネルギーを持った送信波２８が遠距離まで届かないためであり、また、送信波２８の指向性が広いときは、送信波２８が広範囲に広がることで、本来は検出する必要がないものまで検出してしまわないように、障害物を検出する範囲を制限することが一般的だからである。しかしながら、本発明の障害物検出システムは、障害物との距離に応じて、送信波の指向性を狭く設定するので、遠距離にある障害物を検出可能である。

また、図３に示すように、障害物３７との距離が小さいとき、仮に、送信波２８の指向性が狭い状態であるならば、障害物３７が不感帯に入り、障害物３７を検出できないことがあるが、本発明の障害物検出システムは、障害物との距離に応じて、送信波の指向性を広く設定することで、近距離にある障害物を検出可能である。

本発明において、送信波の指向性を広くするには、送信波の振動数を小さくすればよい。送信波の指向性を広くする場合における送信波の振動数としては、例えば、40.0〜45.7ｋＨｚの範囲が好適である。また、送信波の指向性を狭くするには、送信波の振動数を大きくすればよい。送信波の指向性を狭くする場合における送信波の振動数としては、例えば、58.8〜66.7ｋＨｚの範囲が好適である。

本発明の障害物検出システムは、距離算出手段により算出した、障害物との距離が所定の基準距離以下であるとき、報知を行う報知手段を備えていてもよい。この場合、障害物の接近をドライバーに認識させることができる。

距離算出手段による距離の算出は、例えば、障害物検出手段が送信波を送信してから、送信波が障害物で反射してなる受信波を受信するまでの時間に基づいて行うことができる。

本発明の障害物検出システムは、例えば、障害物検出手段を、車両の前部、側面、後部のうちのいずれかに取り付けることができる。こうすることにより、車両の前部、側面、後部等における障害物を検出することができる。障害物検出手段としては、例えば、超音波センサが挙げられる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
１．障害物検出システム１の構成
図１に示すように、障害物検出システム１は、車両１０１に搭載されるシステムであり、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３と、クリアランスソナーＥＣＵ１５と、表示器１７と、ブザー１９と、ハーネス２０とから構成される。

クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３はそれぞれ、車両１０１の後部右端、後部中央、後部中央、後部左端、前部右端、前部左端に取り付けられている。クリアランスソナーセンサ３、５、７、９は、車両の後方における障害物を検出可能な超音波センサである。クリアランスソナーセンサ１１、１３は、車両の前方における障害物を検出可能な超音波センサである。クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３は実質的に同一の構成を有しており、ここではクリアランスソナーセンサ３を例にとって説明する。

クリアランスソナーセンサ３は、図２に示すように、マイクロフォン２１、センサＩＣ２３、電源回路２５、及び通信回路２７から構成される。マイクロフォン２１は、クリアランスソナーＥＣＵ１５から送られる通信信号に基づき、超音波である送信波を送信することができる。また、クリアランスソナーセンサ３は、送信波が障害物で反射してなる受信波を受信することができる。センサＩＣ２３は、クリアランスソナーＥＣＵ１５から送られる通信信号に基づき、マイクロフォン２１が送信する送信波の振動数を設定する。設定される送信波の振動数には、ｆ₁とｆ₂とがあり、それらの大小関係は、ｆ₁＞ｆ₂である。送信波の振動数としてｆ₁が設定されたとき、図３に示すように、送信波２８の指向性が狭く（強く）なる。一方、送信波の振動数としてｆ₂が設定されたとき、図３に示すように、送信波２８の指向性が広く（弱く）なる。

図２に戻り、電源回路２５は、センサＩＣ２３、マイクロフォン２１、及び通信回路２７に電源を供給する。通信回路２７は、クリアランスソナーセンサ３とクリアランスソナーＥＣＵ１５との間の各種通信を仲介する。その通信には、クリアランスソナーセンサ３を制御するために、クリアランスソナーＥＣＵ１５からクリアランスソナーセンサ３へ送信される通信信号が含まれる。また、上記通信には、クリアランスソナーセンサ３が受信波を受信したときに、クリアランスソナーセンサ３からクリアランスソナーＥＣＵ１５へ送信される、受信波の検出信号が含まれる。

図１に戻り、クリアランスソナーＥＣＵ１５は、通信信号をクリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３に送信し、それらの動作を制御する。その制御には、上述したように、マイクロフォン２１が送信する送信波の振動数を設定する制御が含まれる。また、クリアランスソナーＥＣＵ１５は、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３から送信される受信波の検出信号に基づき、障害物の存在を認識する。また、クリアランスソナーＥＣＵ１５は、車両１０１と障害物との距離を算出する。距離の算出は、クリアランスソナーＥＣＵ１５がクリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３に対し、送信波の送出を指示した時刻（以下、時刻Ａとする）から、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３から送られる受信波の検出信号を受信した時刻（以下、時刻Ｂとする）までの時間に基づいて行う。

クリアランスソナーＥＣＵ１５は、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性が狭いときは、時刻Ａから所定の期間は、受信波の検出信号を受信しないようにする（マスクをかける）。このことにより、送信波と受信波とを切り分けることができ、送信波を誤って受信波として判断してしまうことを防止できる。ただし、上記のようにマスクをかけることにより、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性が狭いときは、図５に示すように、車両１０１からの距離がＤ₁までの領域は、障害物を検出できない領域（以下、不感帯２９）となり、障害物を検出可能な領域３１は、車両１０１からの距離がＤ₁以上の領域となる。

また、クリアランスソナーＥＣＵ１５は、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性が広いときは、時刻Ａから一定時間が経過した後は、受信波の検出信号を無視する。その結果、指向性が広いときは、図６に示すように、車両１０１から一定距離Ｄ₂以上離れた物体１０３は障害物として検出せず、障害物を検出可能な領域３３は、車両１０１からの距離がＤ₂までの領域３３となる。指向性が広い場合、時刻Ａから時間が経過するにつれて、送信波は広範囲に広がり、本来は検出する必要がない物体１０３にまで到達するが、上記のように、障害物を検出可能な領域を領域３３に制限することにより、検出する必要がない物体１０３を障害物として検出することを防止できる。なお、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性が広いときは、基本的に遠くの検知対象物を検知する必要が無く、その為の送信エネルギーを多く必要としない為、送信時間を短くすることができ、それによりマスク時間を短くできるとの理由により、不感帯は狭くなり、車両１０１の近傍の障害物を検出できる。

表示器１７は、車両１０１の車室内に設置された液晶表示装置であり、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の検出結果を表示する。ブザー１９は、クリアランスソナーＥＣＵ１５が算出した、車両１０１と障害物との距離が基準距離Ｌ以下であるとき、警報音を発し、車両１０１のドライバーに警告する。ハーネス２０は、障害物検出システム１の各構成間を接続し、それらの間の通信を媒介する。

２．障害物検出システム１が実行する処理
障害物検出システム１（特にクリアランスソナーＥＣＵ１５）が実行する処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、車両１０１のエンジンが始動し、障害物検出システム１の電源がＯＮになったときに開始される。

ステップ１００では、障害物を検出したか否かを判断する。障害物の検出の有無は、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３からクリアランスソナーＥＣＵ１５に送信される受信波の検出信号に基づき判断する。障害物を検出した場合はステップ１１０に進む。一方、障害物を検出しない場合はステップ１２０に進む。なお、ステップ１２０では、後述するように、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性は狭く設定されるから、障害物を検出しないとき、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性は狭く設定されることになる。

ステップ１１０では、障害物と車両１０１との距離ｌが、所定の基準距離Ｌを超えるか、基準距離Ｌ以下であるかを判断する。障害物と車両１０１との距離ｌは、上述したように、時刻Ａから、時刻Ｂまでの時間に基づいて算出する。距離ｌが基準距離Ｌを超える場合はステップ１２０に進み、距離ｌが基準距離Ｌ以下である場合はステップ１３０に進む。なお、基準距離Ｌと、上述した距離Ｄ₁、Ｄ₂との大小関係は、Ｄ₁＜Ｌ＜Ｄ₂である。

ステップ１２０では、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性を狭くする。すなわち、送信波の振動数としてｆ₁を設定する。その後、ステップ１００に戻る。

ステップ１３０では、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３のうち、障害物を検出したものの指向性を広くする。すなわち、送信波の振動数としてｆ₂を設定する。その後、ステップ１００に戻る。また、ブザー１９により警報音を発する。

３．障害物検出システム１が奏する効果
(i)障害物検出システム１は、障害物と車両１０１との距離が大きいときでも、小さいときでも、車両の後部、又は前部にある障害物を検出することができる。すなわち、図３に示すように、車両１０１と障害物３５との距離がＤ₂より大きいとき、仮に、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性が広い状態であるならば障害物３５を検出できないが、障害物検出システム１は、車両１０１と障害物３５との距離に応じて、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性を狭く設定することで、障害物３５の検出を可能にする。また、車両１０１と障害物３７との距離がＤ₁より小さいとき、仮に、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性が狭い状態であるならば、障害物３７を検出できないが、障害物検出システム１は、車両１０１と障害物３７との距離に応じて、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性を広く設定することで、障害物３７の検出を可能にする。

例えば、障害物が遠距離から、次第に車両１０１に接近する状況を想定する。障害物を検出し始めるまで、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性は狭く設定され（前記ステップ１００〜１２０の処理）、障害物を検出可能な範囲は遠距離まで広がっているので、早期に障害物を検出することができる。障害物が次第に車両１０１に接近し、基準距離Ｌより近くなったとき、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性は広く設定されるので（前記ステップ１００、１１０、１３０の処理）、障害物がさらに車両１０１に接近しても、障害物が不感帯に入ってしまうことがなく、障害物を検出し続けることができる。すなわち、障害物検出システム１は、遠距離から近距離まで、車両１０１に接近してくる障害物を検出し続けることができる。
(ii) 障害物検出システム１は、障害物と車両１０１との距離が近いとき、警報音を発する。そのことにより、障害物の接近をドライバーに認識させることができる。

尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、障害物検出システム１は、前記ステップ１１０の処理（図４参照）において、車両１０１と障害物との距離ではなく、送受頻度に基づき、クリアランスソナーセンサ３、５、７、９、１１、１３の指向性を設定しても良い。なお、送受頻度とは、定期的に送受信されるセンサの検知区間に入ってくる検知情報である。例えば、ある一定速度で車両に接近する、もしくは車両側から近づく障害物があるとすると、その速度が速い場合は検知周期に入ってくる障害物の間隔が広く、また、遅い場合は狭くなる。上記の場合、速度が速いときは、車両にとって危険度が高い障害物として判定し、指向性の設定を広くする。またその逆の場合は狭くする。

障害物検出システム１の全体構成を表すブロック図である。 クリアランスソナーセンサ３の構成を表すブロック図である。 クリアランスソナーセンサ３が送信する送信波の指向性を表す説明図である。 障害物検出システム１が実行する処理を表すフローチャートである。 送信波の指向性が狭いときに生じる不感帯を表す説明図である。 送信波の指向性が広いときにおいて、障害物を検出可能な範囲を表す説明図である。 送信波と受信波とを切り分けるための処理を表す説明図である。

符号の説明

１・・・障害物検出システム、３、５、７、９、１１・・・クリアランスソナーセンサ、
１５・・・クリアランスソナーＥＣＵ、１７・・・表示器、１９・・・ブザー、
２０・・・ハーネス、２１・・・マイクロフォン、２３・・・センサＩＣ、
２５・・・電源回路、２７・・・通信回路、２８・・・送信波、２９・・・不感帯、
３１、３３・・・領域、３５、３７・・・障害物、１０１・・・車両、
１０３・・・物体

Claims (5)

1. 送信波を送信するとともに、前記送信波が障害物で反射してなる受信波を受信することで前記障害物を検出する障害物検出手段と、
   前記障害物までの距離を算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段が算出した前記距離が、所定の基準距離以下であるときは、前記送信波の指向性を、前記距離が前記基準距離を超える場合よりも広くする指向性制御手段と、
   を備えることを特徴とする障害物検出システム。
2. 前記指向性制御手段は、前記送信波の振動数を小さくすることにより、前記送信波の指向性を広くすることを特徴とする請求項１記載の障害物検出システム。
3. 前記距離算出手段が算出した前記距離が前記基準距離以下であるとき、報知を行う報知手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の障害物検出システム。
4. 前記距離算出手段は、前記障害物検出手段が前記送信波を送信してから、前記受信波を受信するまでの時間に基づいて前記距離を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の障害物検出システム。
5. 前記障害物検出手段が車両の前部、側面、後部のうちのいずれかに取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の障害物検出システム。