CN102870005A - 障碍物检测装置 - Google Patents

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Abstract

对距离传感器进行控制，使其发送一定时间的发送波，测量从该发送开始定时到检测到反射波的定时为止的第1时间、及从停止所述发送的定时到反射波消失的定时为止的第2时间，在所述第1时间与所述第2时间的时间差在预定的允许时间以内时，判定为存在障碍物，从而判定时间与以往的现有技术相比至少为1/2倍，改善以较快速度移动的物体的检测准确度。

Description

障碍物检测装置
技术领域
本发明涉及在车辆的前后左右各面设置作为距离传感器的超声波传感器、改善检测周期而不降低车辆周边的障碍物检测的可靠性的障碍物检测装置。
背景技术
在以往的障碍物检测装置中，为了避免因电噪声而导致误检测，判定连续2次在同一位置（方向和距离）检测到障碍物这一情况，以识别为障碍物。
例如，在专利文献1记载的现有技术中，连续发送超声波脉冲，在连续检测到同一脉冲宽度的反射信号时，识别为来自障碍物的反射信号。
此外，在专利文献2记载的现有技术中，若从多个超声波传感器同时发送超声波脉冲，则发送波发生干涉而产生无法检测的区域，因此，使得发送波发生干涉的相邻超声波传感器不同时进行发送。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第1974040号公报
专利文献2：日本专利特开2006－298266号公报
发明内容
在上述现有技术中，为了避免因外来噪音而导致误动作，以一定周期多次发送超声波，在多次反射波的出现时间一致的情况下，判定为存在障碍物。因此，存在障碍物的判定有延迟的问题。此外，由于无法缩短发送频度和判定时间的时间间隔，因此，存在如下问题：对于快速移动的障碍物，有可能发生遗漏，这点特别在传感器数变多时较为显著。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种提高多个超声波传感器的超声波发送周期、改善以较快速度移动的物体的检测准确度的障碍物检测装置。
本发明的障碍物检测装置包括：多个距离传感器，该多个距离传感器具有收发功能；收发控制部，该收发控制部对所述距离传感器进行控制，使其发送一定时间的发送波，并检测来自障碍物的反射波；时间测量部，该时间测量部测量从所述发送开始定时到检测到反射波的定时为止的第1时间、及从停止所述发送的定时到反射波消失的定时为止的第2时间；及障碍物判定部，该障碍物判定部在所述第1时间与所述第2时间的时间差在预定的允许时间以内时，判定为存在障碍物。
根据本发明，由于能在反射波的发送定时和消失定时进行2次测量，因此，具有判定时间与以往的现有技术相比至少为1/2倍、改善以较快速度移动的物体的检测准确度的效果。
附图说明
图1是表示障碍物的检测状态的车辆的俯视图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的障碍物检测装置的概要的框图。
图3是详细表示本发明的实施方式1所涉及的障碍物检测装置的结构的框图。
图4是实施方式1所涉及的收发超声波传感器的收发时序图。
图5－1是对实施方式1所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图5－2是对实施方式1所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图6是详细表示本发明的实施方式2所涉及的障碍物检测装置的结构的框图。
图7是实施方式2所涉及的发送专用超声波传感器的发送和接收专用超声波传感器的接收的时序图。
图8－1是对实施方式2所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图8－2是对实施方式2所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图9是详细表示本发明的实施方式3所涉及的障碍物检测装置的结构的框图。
图10是实施方式3所涉及的收发超声波传感器的收发时序图。
图11－1是对实施方式3所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图11－2是对实施方式3所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图12是对实施方式4所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明的流程图。
图13是阶梯状的障碍物和回波传播路径的说明图。
图14是表示对阶梯状的障碍物的发送波和反射波的关系的时序图。
图15是未检测到障碍物时的收发顺序图。
图16是检测到障碍物时的收发顺序图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1是表示障碍物的测量状态的车辆的俯视图，在车辆1的后端面配置多个收发超声波传感器2-1～2-n，形成水平检测区域3，将接近的后方车辆4检测为障碍物。
图2是实施方式1所涉及的障碍物检测装置的概要的框图，包括连接有收发超声波传感器2-1～2-n的主体控制部5、以及根据来自该主体控制部5的输出进行警报和显示的警报兼显示部6等。
图3是详细表示主体控制部5的框图，包括分别与收发超声波传感器2-1～2-n相连接的收发控制部51-1～51-n、分别与收发控制部51-1～51-n相连接的时间测量部52-1～52-n、基于来自时间测量部52-1～52-n的输出来判定有无障碍物的障碍物判定部53、基于障碍物判定部53的输出来判定传播时间的传播时间判定部54、及基于传播时间判定部54的输出来判定发送等待时间的发送等待时间判定部55。
以下，基于图4的收发超声波传感器的收发时序图及图5的流程图，对实施方式1所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明。首先，从收发超声波传感器2-1发送一定时间的超声波（步骤ST1）。接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波1（步骤ST2），若为否，则经由步骤ST29转移至步骤ST8，若为是，则利用时间测量部52-1测量从发送开始到检测到回波产生为止的时间t11（∝距离L11）（步骤ST3），然后，测量从发送结束到回波1消失为止的时间t12（∝距离L12）（步骤ST4）。
接着，利用障碍物判定部53判断是否满足t11≈t12或│t11－t12│≤Δt（步骤ST5），若为否，则经由步骤ST29转移至步骤ST8，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测位置判定（若连续2次一致，则发出警报）（步骤ST6），判定发送等待时间Tx1（Tx1≈k×t11）（步骤ST7）。
然后，从收发超声波传感器2-2发送一定时间的超声波（步骤ST8）。接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波2（步骤ST9），若为否，则经由步骤ST30转移至步骤ST15，若为是，则利用时间测量部52-2测量从发送开始到检测到回波2产生为止的时间t21（∝距离L21）（步骤ST10），然后，测量从发送结束到回波2消失为止的时间t22（∝距离L22）（步骤ST11）。
接着，利用障碍物判定部53判断是否满足t21≈t22或│t21－t22│≤Δt（步骤ST12），若为否，则经由步骤ST30转移至步骤ST15，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测位置判定（若连续2次一致，则发出警报）（步骤ST13），判定发送等待时间Tx2（Tx2≈k×t21）（步骤ST14）。
之后，从收发超声波传感器2-2切换到收发超声波传感器2-3，从收发超声波传感器2-3切换到收发超声波传感器2-n，重复步骤ST15～步骤ST21、步骤ST22～步骤ST28的动作。另外，由于在无法检测到回波、即没有障碍物时，无法判定发送等待时间Tx1（～Txn），因此，会经过从步骤ST2到步骤ST8（从步骤ST9到步骤ST15、从步骤ST16到步骤ST22、从步骤ST23到步骤ST1）的路径中的步骤ST29～步骤ST32，在一定时间后启动下一超声波传感器。
根据以上那样的实施方式1，由于能在反射波的出现定时和消失定时进行2次测量，因此，具有判定时间与以往的现有技术相比至少为1/2倍、改善以较快速度移动的物体的检测准确度的效果。
实施方式2
图6是详细表示实施方式2所涉及的障碍物检测装置的结构的框图，构成为包括与发送超声波传感器7-1相连接的发送控制部56-1和分别与接收超声波传感器8-1～8-n相连接的接收控制部57-1～57-n、分别与接收控制部57-1～57-n相连接的时间测量部58-1～58-n、经由发送控制部56-1对发送超声波传感器7-1发出发送指令和发送停止指令并基于来自时间测量部58-1～58-n的输出来判定有无障碍物的障碍物判定部59、基于障碍物判定部59的输出来判定传播时间的传播时间判定部54、及基于传播时间判定部54的输出来判定发送等待时间的发送等待时间判定部55，将该发送等待时间判定部55的输出提供给障碍物判定部59。
以下，基于图7的发送超声波传感器7-4的发送时序和接收超声波传感器8-1～8-n的收发时序图及图8的流程图，对实施方式2所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明。首先，从发送超声波传感器7-1连续发送超声波（步骤ST8-1）。接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波1（步骤ST8-2），若为否，则返回至步骤ST8-1，若为是，则停止从发送超声波传感器7-1连续发送超声波（步骤ST8-3），利用时间测量部52-1测量从连续发送结束到回波1消失为止的时间t0（∝距离L0）（步骤ST8-4）。
接着，判定发送等待时间Tx1（Tx1≈k(常数)×t0）（步骤ST8-5），判定后，从发送超声波传感器7-1进行一定时间的发送1（步骤ST8-6）。接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波2（步骤ST8-7），若为否，则返回至步骤ST8-1，若为是，则测量从发送开始到检测到回波2产生为止的时间t21（∝距离L1）（步骤ST8-8），然后，判定是否满足t0≈t21或│t0-t21│≤Δt（步骤ST8-9），若为否，则返回至步骤ST8-1，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测判定（若连续2次一致，则发出警报）（ST8-10）。
接着，测量从一定时间的发送1停止到回波2消失为止的时间t22（∝距离L2）（步骤ST8-11），判定发送等待时间Tx2（Tx2≈k(常数)×t21）（步骤ST8-12），判定后，从发送超声波传感器7-1进行一定时间的发送2（步骤ST8-13）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波3（步骤ST8-14），若为否，则返回至步骤ST8-1，若为是，则测量从一定时间的发送2开始到检测到回波3产生为止的时间t31（∝距离L3）（步骤ST8-15），然后，判定是否满足t22≈t31或│t22-t31│≤Δt（步骤ST8-16），若为否，则返回至步骤ST8-1，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测判定（若连续2次一致，则发出警报）（ST8-17）。
接着，测量从一定时间的发送2停止到回波2消失为止的时间t32（∝距离L4）（步骤ST8-18），判定发送等待时间Tx3（Tx3≈k(常数)×t31）（步骤ST8-19），判定后，从发送超声波传感器7-1进行一定时间的发送3（步骤ST8-20）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波3（步骤ST8-21），若为否，则返回至步骤ST8-1，若为是，则测量从一定时间的发送3开始到检测到回波n-1产生为止的时间tn-1（∝距离Ln-1）（步骤ST8-22），之后，重复上述收发和障碍物检测判断动作（步骤ST8-23）。
根据以上那样的实施方式2，由于在检测到障碍物之前，最开始发送连续波，始终对障碍物进行监视，因此，与以往的一定周期的间歇检测相比，障碍物检测的响应速度变快。还具有提高用于避免因外来噪声而造成误动作的多次确认速度的效果。
实施方式3
图9是详细表示实施方式3所涉及的障碍物检测装置的结构的框图，其结构要素与图3所示的实施方式1相同，但各结构要素的连接不同。即，在该实施方式3中，构成为在收发控制部51-1～51-n与时间测量部52-1～52-n之间、时间测量部52-1～52-n与障碍物判定部53之间进行信号的交换，向障碍物判定部53提供发送等待时间判定部55的输出。
以下，基于图10的收发超声波传感器的收发时序图及图11的流程图，对实施方式3所涉及的障碍物检测装置的动作进行说明。首先，从收发超声波传感器2-1连续发送超声波（步骤ST11-1）。接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波1（步骤ST11-2），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则确定检测到回波1的收发超声波传感器2-2，停止从上述收发超声波传感器2-1连续发送超声波（步骤ST11-3）。
然后，测量从连续发送结束到回波1消失为止的时间t0（∝距离L0）（步骤ST11-4）。接着，判定发送等待时间Tx1（Tx1≈k(常数)×t0）（步骤ST11-5），判定后，从发送超声波传感器2-2进行一定时间的发送1（步骤ST11-6）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波2（步骤ST11-7），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则确定检测到回波2的收发超声波传感器2-3，测量从发送2开始到检测到回波2产生为止的时间t21（∝距离L1）（步骤ST11-8），然后，判定是否满足t0≈t21或│t0-t21│≤Δt（步骤ST11-9），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测判定（若连续2次一致，则发出警报）（ST11-10）。
测量从一定时间的发送1停止到回波2消失为止的时间t22（∝距离L2）（步骤ST11-11）。接着，判定发送等待时间Tx2（Tx2≈k(常数)×t21）（步骤ST11-12），经过发送等待时间Tx2后，从收发超声波传感器2-3进行一定时间的发送2（步骤ST11-13）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波3（步骤ST11-14），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则确定检测到回波3的收发超声波传感器2-n-1，测量从一定时间的发送2开始到检测到回波3产生为止的时间t31（∝距离L3）（步骤ST11-15），然后，判定是否满足t22≈t31或│t22-t31│≤Δt（步骤ST11-16），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测判定（若连续2次一致，则发出警报）（ST11-17）。
测量从一定时间的发送2停止到回波3消失为止的时间t32（∝距离L4）（步骤ST11-18）。接着，判定发送等待时间Tx3（Tx3≈k(常数)×t31）（步骤ST11-19），经过发送等待时间Tx3后，从收发超声波传感器2-n-1进行一定时间的发送3（步骤ST11-20）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波n-1（步骤ST11-21），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则确定检测到回波n-1的收发超声波传感器2n，测量从一定时间的发送3开始到检测到回波n-1产生为止的时间tn-1（∝距离Ln-1）（步骤ST11-22），之后，重复上述收发和障碍物检测判定动作（步骤ST11-23）。
如上所述，根据实施方式3，由于发送连续波，始终对障碍物进行监视，因此，可获得与实施方式2同样的效果。
实施方式4
图12所示的实施方式4的结构与实施方式3相同，但有如下不同点：确定检测到障碍物的收发超声波传感器，连续进行收发直至检测不到障碍物。首先，从收发超声波传感器2-1连续发送超声波（步骤ST12-1）。接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波1（步骤ST12-2），若为否，则返回至步骤ST12-1，若为是，则确定检测到回波1的收发超声波传感器2-2，停止从上述收发超声波传感器2-1连续发送超声波（步骤ST12-3）。
然后，测量从连续发送结束到回波1消失为止的时间t0（步骤ST12-4）。接着，判定发送等待时间Tx1（Tx1≈k(常数)×t0）（步骤ST12-5），经过发送等待时间Tx1后，从收发超声波传感器2-2进行一定时间的发送1（步骤ST12-6）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波2（步骤ST12-7），若为否，则返回至步骤ST12-1，若为是，则确定检测到回波2的收发超声波传感器2-3，测量从发送1开始到检测到回波2产生为止的时间t21（步骤ST12-8），然后，判定是否满足t0≈t21（步骤ST12-9），若为否，则返回至步骤ST12-1，若为是，则利用障碍物判定部53进行障碍物检测判定（若连续2次一致，则发出警报）（ST12-10）。
测量从一定时间的发送1停止到回波2消失为止的时间t22（步骤ST12-11）。接着，判定发送等待时间Tx2（Tx2≈k(常数)×t21）（步骤ST12-12），经过发送等待时间Tx2后，从收发超声波传感器2-3进行一定时间的发送2（步骤ST12-13）。
接着，判断是否检测到来自障碍物的反射波即回波3（步骤ST12-14），若为否，则返回至步骤ST11-1，若为是，则确定检测到回波3的收发超声波传感器2-n-1，测量从一定时间的发送2开始到检测到回波3产生为止的时间t31（步骤ST12-15），之后，重复上述收发和障碍物检测判定动作（步骤ST12-16）。
如上所述，根据实施方式4，由于确定检测到障碍物的收发超声波传感器，连续进行收发直至检测不到障碍物为止，因此，具有障碍物检测的响应速度变快的效果。
图13示出与收发超声波传感器相对的障碍物10在前后有阶梯差ΔL的情况，从收发超声波传感器输出的超声波从障碍物的第1面10a和第2面10b反射，入射到收发超声波传感器。在此情况下，如图14所示，由于第1面10a靠近收发超声波传感器，因此，能比从第2面10b的反射更早地被检测到。
在此情况下，设回波的消失定时为达到反射波的最大值的一定水平或一定比例以下的定时。由此，能对凹凸的障碍物正确地检测出最接近位置。
图15是表示为了对大范围进行高速检测的多个收发超声波传感器的收发顺序，例如，在收发超声波传感器2-2、2-3的发送波不干涉的区域的情况下能同时进行发送，相应地检测区域变宽。未检测到障碍物时的收发顺序如表1所示，依次进行切换，使得在收发超声波传感器2-2发送时，其它收发超声波传感器2-1、2-3～2-n-1、2-n接收，在收发超声波传感器2-3发送时，其它收发超声波传感器2-1、2-2、2-n-1、2-n接收。通过采用这种结构，可利用较少的收发超声波传感器来实现大范围的检测区域。
图16中，检测到障碍物时的收发顺序如表2所示，依次进行切换，使得在收发超声波传感器2-2发送时，其它收发超声波传感器2-1、2-3～2-n-1、2-n接收，在收发超声波传感器2-3发送时，其它收发超声波传感器2-1、2-2、2-n-1、2-n接收。然后，若检测到障碍物，则继续收发超声波传感器2-3发送、其它收发超声波传感器2-1、2-2、2-n-1、2-n接收的状态，在无法再检测到反射波的情况下，切换成收发超声波传感器2-n-1发送、其它收发超声波传感器2-1～2-3、2-n接收。通过采用这种结构，与上述图15的情况相同，可利用较少的收发超声波传感器来实现大范围的检测区域。
另外，在上述各实施方式中，虽然将从发送开始到回波产生为止的时间、与从发送结束到回波消失为止的时间进行对比来加以说明，但即使将由该时间换算而得的距离进行对比，也可获得相同的效果。
此外，在图示的实施方式中，虽然利用超声波传感器作为距离传感器来加以说明，但作为距离传感器即使采用光、电波方式，也可获得相同的作用效果。
工业上的实用性
如上所述，由于本发明所涉及的障碍物检测装置利用反射波的发送定时和消失定时的2次测量来进行障碍物检测，因此，具有判定时间与以往的方式相比至少为1/2倍、改善以较快速度移动的物体的检测准确度的效果，适用于车辆。

Claims (9)

1.一种障碍物检测装置，其特征在于，包括：
多个距离传感器，该多个距离传感器具有收发功能；
收发控制部，该收发控制部对所述距离传感器进行控制，使其发送一定时间的发送波，并检测来自障碍物的反射波；
时间测量部，该时间测量部测量从所述发送开始定时到检测到反射波的定时为止的第1时间、及从停止所述发送的定时到反射波消失的定时为止的第2时间；及
障碍物判定部，该障碍物判定部在所述第1时间与所述第2时间的时间差在预定的允许时间以内时，判定为存在障碍物。
2.如权利要求1所述的障碍物检测装置，其特征在于，
距离传感器的相距一定时间宽度的下一个发送开始时间一定或通过对测量时间乘以一定系数来确定。
3.如权利要求1所述的障碍物检测装置，其特征在于，
在对距离传感器进行控制，使其发送一定时间的发送波之后，在无法检测到反射波时，经过预定的一定时间后开始距离传感器的下一次发送。
4.如权利要求1所述的障碍物检测装置，其特征在于，
在反射波的检测定时与消失定时的时间差在预定范围内的情况下，识别为反射波。
5.如权利要求1所述的障碍物检测装置，其特征在于，
反射波的消失定时为达到反射波的最大值的一定水平或一定比例以下的定时。
6.一种障碍物检测装置，其特征在于，包括：
向障碍物发送发送波的1个以上的第1距离传感器；
检测来自所述障碍物的反射波的1个以上的第2距离传感器；
发送控制部，该发送控制部对所述第1距离传感器中的一个进行控制，使其连续发送发送波；
接收控制部，该接收控制部使所述第2距离传感器中的一个检测来自障碍物的反射波；
时间测量部，该时间测量部在检测到所述反射波的定时，使进行了所述发送的第1距离传感器停止发送波的连续发送，测量从停止所述发送波的连续发送的定时到在进行了所述检测的一个第2距离传感器中所述反射波消失的定时为止的第3时间，所述障碍物的检测和所述障碍物；及
障碍物判定部，该障碍物判定部在测量所述测量时间后，使得从所述第1距离传感器中的一个发送一定时间的发送波，测量从所述发送开始定时到检测到反射波的定时为止的第1时间、及从停止所述发送的定时到反射波消失的定时为止的第2时间，在所述第3时间与所述第1时间或该第1时间与第2时间在预定的允许时间以内时，判定为存在障碍物。
7.如权利要求6所述的障碍物检测装置，其特征在于，
距离传感器的相距一定时间宽度的下一个发送开始时间一定或通过对测量时间乘以一定系数来确定。
8.如权利要求6所述的障碍物检测装置，其特征在于，
关于距离传感器的相距一定时间的下一个发送开始时间，在对距离传感器进行控制，使其发送一定时间的发送波之后，在无法检测到反射波时，经过预定的一定时间后开始下一次的一定时间的发送波的发送。
9.如权利要求6所述的障碍物检测装置，其特征在于，
设置于车辆前方、后方或侧方的多个距离传感器中的发送专用距离传感器及接收专用距离传感器具有在检测障碍物之前、依次切换发送和接收功能的功能。
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