JP2006298266A - 障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 送信波の干渉を防ぎつつ、障害物が検知領域内に進入してからその障害物を検知するまでの時間を短縮すること。
【解決手段】 超音波センサ２０ＲＬに対して１個隔てて配置された超音波センサ２０ＣＲとの組み合わせによるグループＡと、超音波センサ２０ＲＲに対して１個隔てて配置された超音波センサ２０ＣＬとの組み合わせによるグループＢとに分割し、このグループ毎に送信波の送波及び反射波の受波を行う対象を順次切替えるとともに、この各グループに属する超音波センサに対する送波タイミングとして、各グループに属する全ての超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、障害物検知装置に関するものである。

従来、例えば、特許文献１に開示されているように、車両のバンパ部の左、正面、右にそれぞれ超音波センサを設置し、各超音波センサの反射波検知信号に基づいてどの位置に障害物があるかを検知して警報する障害物検知装置が提案されている。
特開２００３−１５２７４１号公報

上述した障害物検知装置のように、車両のバンパ部の周辺を万遍なく検知するために、バンパ部の各部位に超音波センサを配置した場合、一般に、送信波の送波及びその反射波の受波の対象とする超音波センサを一つずつ順次切替えて、障害物の検知を行う。このように、超音波センサを一つずつ順次切替えて障害物の検知を行う場合、障害物が超音波センサの検知領域内に進入した直後に、速やかに障害物を検知することができない。

上記の問題については、超音波センサを一つずつ順次切替えて障害物の検知を行うのではなく、複数の超音波センサで略同時に障害物の検知を行うことで、速やかに障害物を検知することが可能となる。しかしながら、隣り合って配置された複数の超音波センサから略同時に送信波を送波した場合、各々の超音波センサの検知領域内において送信波の干渉が発生し、その結果、障害物からの反射波の強度が増減することになる。このため、障害物を安定して検知することができなくなる。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、送信波の干渉を防ぎつつ、障害物が検知領域内に進入してからその障害物を検知するまでの時間を短縮することができる障害物検知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なされた請求項１に記載の障害物検知装置は、
並んで配置される複数の超音波センサと、
各超音波センサに対して送信波の送波タイミングを指示するとともに、各超音波センサが受波した反射波に基づいて障害物を検知する制御装置と、を備える障害物検知装置であって、
制御装置は、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域との重なりの有無に応じて、各超音波センサに対する送波タイミングを決定し、この決定した送波タイミングを各超音波センサに対して指示し、
各超音波センサは、制御装置の指示した送波タイミングに従って送信波を送波することを特徴とする。

上述した送信波の干渉は、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なる部分が有り、さらに、各超音波センサから略同時に送信波を送波することで発生する。本発明は、この点に着目し、隣り合って配置された超音波センサとの検知領域の重なりの有無に応じて各超音波センサに対する送波タイミングを決定し、その決定した送波タイミングに従って、各超音波センサは送信波を送波する。これにより、送信波の干渉を防ぎつつ、障害物が検知領域内に進入してからその障害物を検知するまでの時間を短縮することが可能となる。

請求項２に記載の障害物検知装置によれば、制御装置は、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なりが無い場合、各超音波センサに対する送波タイミングとして、各超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定することを特徴とする。

各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なる部分が無い場合、各超音波センサから略同時に送信波を送波しても送信波の干渉は発生しない。従って、隣り合って配置された超音波センサとの検知領域に重なりが無い場合に、各超音波センサが略同時に超音波を送波するように送波タイミングを決定しても、送信波の干渉を招くことのない送波タイミングとすることができる。

請求項３に記載の障害物検知装置によれば、複数の超音波センサは、３個以上並んで配置されるものであって、
制御装置は、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なりが有る場合、複数の超音波センサについて、各々の超音波センサと各々の超音波センサに対して少なくとも１個隔てて配置された他の超音波センサとの組み合わせによって複数のグループに分割し、
グループ毎に送信波の送波及び反射波の受波を行う対象を順次切替えるとともに、各グループに属する超音波センサに対する送波タイミングとして、各グループに属する全ての超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定することを特徴とする。

上述したように、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なる部分が有り、さらに、各超音波センサから略同時に送信波を送波すると送信波の干渉が発生する。しかしながら、隣り合う超音波センサ以外の他の超音波センサと略同時に送信波を送波した場合には、検知領域に重なる部分が無いため、送信波の干渉は発生しない。

本発明は、この点に着目し、隣り合って配置された超音波センサとの検知領域に重なる部分が有る場合には、各々の超音波センサと各々の超音波センサに対して少なくとも１個隔てて配置された他の超音波センサとの組み合わせによって複数のグループに分割する。このようにグループ化することで、各グループに属する超音波センサ間では、その検知領域に重なる部分が無くなるため、各グループに属する超音波センサに対する送波タイミングとして、各グループに属する全ての超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定しても、送信波の干渉を招くことのない送波タイミングとすることができる。また、このグループ毎に送信波の送波及び反射波の受波を行う対象を順次切替えるため、グループ間における送信波の干渉も招くこともない。

請求項４に記載の障害物検知装置によれば、複数の超音波センサは、車体の前端部、及び後端部の少なくとも一方の部位において、車体の水平方向に並んで配置されることを特徴とする。これにより、車体の前端部や後端部に設けられるバンパ部から万遍なく障害物を検知できるように、複数の超音波センサを配置することができる。

請求項５に記載の障害物検知装置によれば、複数の超音波センサは、制御装置に対してバスを介して接続されることを特徴とする。これにより、複数の超音波センサと制御装置とを接続する通信線を共有することができるため、例えば、複数の超音波センサと制御装置とをスター接続する場合に比べて、通信線を少なくすることができ、コストダウンが図れる。

以下、本発明の障害物検知装置の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の障害物検知装置は、自動車等の車両に搭載され、車体の前方や後方に存在する障害物を検知するために用いられるものである。

図１に、障害物検知装置の全体構成を示す。同図に示す障害物検知装置は、超音波センサ２０ＦＲ、２０ＦＬ、２０ＲＲ、２０ＣＲ、２０ＣＬ、２０ＲＬ、及び制御装置としてのＥＣＵ３０とによって構成され、各超音波センサは、ＥＣＵ３０に対してバスを介して接続される。これにより、各超音波センサとＥＣＵ３０とを接続する通信線を共有することができるため、例えば、図８に示すように、各超音波センサとＥＣＵ３０とをスター接続する場合に比べて、通信線を少なくすることができ、コストダウンが図れる。

図１に示すように、各超音波センサは、ＥＣＵ３０からの指示を受けて超音波の送信波を送波し、その反射波を受波するセンサであり、車体１０の前端部や後端部において、車体１０の水平方向に並んで配置される。具体的には、車体１０の前端部に設けられるフロントバンパ部の左右の隅部に超音波センサ２０ＦＲ、２０ＦＬが配置される。また、車体１０の後端部に設けられるリヤバンパ部の左右の隅部に超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬが配置され、さらに、リヤバンパ部の中央部に超音波センサ２０ＣＲ、２０ＣＬが配置される。このように、複数の超音波センサを車体１０の水平方向に並んで配置することで、車体１０の前端部や後端部に設けられる各バンパ部の周辺を万遍なく検知することができる。

図１には、各超音波センサの検知領域ＡＦＲ、ＡＦＬ、ＡＲＲ、ＡＲＬ、ＡＣＲ、ＡＣＬが示されている。同図に示すように、車体１０の後端部に設けられる超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬの各々の検知領域ＡＲＲ、ＡＲＬ、ＡＣＲ、ＡＣＬには、他の超音波センサの検知領域と重なる部分ＡＲＯ、ＡＣＯ、ＡＬＯが存在する。これは、車体１０の後方を万遍なく検知できるようにするため、意図的に超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬの各々の検知領域ＡＲＲ、ＡＲＬ、ＡＣＲ、ＡＣＬを重なるようにしている。

なお、一般に、超音波センサの指向性は、センサ自体のバラツキや温度等によって変化するため、この指向性の変化によって検知領域も変化する。そのため、車体１０の後端部に設けられる超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬにおいては、検知領域の変化により上述した重なる部分ＡＲＯ、ＡＣＯ、ＡＬＯが無くならないよう、その配置等について考慮されている。

ＥＣＵ３０は、主にマイクロコンピュータで構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスラインを備えている。ＥＣＵ３０は、各超音波センサに対して送信波の送波タイミングを指示するとともに、各超音波センサが受波した反射波に基づいて障害物を検知する。

すなわち、図２（ａ）に示すように、ＥＣＵ３０は、各超音波センサが送信波を送波して、その反射波を受波した場合、送信波の送波開始から反射波の強度が所定の閾値レベルに到達するまでの時間Ｔをカウントし、そのカウントした時間Ｔと音速から障害物までの距離を算出する。

なお、この時間Ｔのカウントには、制限時間（検知期間）が設けられており、この検知期間の経過後に反射波の強度が所定の閾値レベルに到達したとしても、そのカウント時間から障害物までの距離の算出を行わないようにしている。この検知期間は、例えば、送信波の送波開始から障害物の検知に必要な時間に基づいて設定される。

次に、本実施形態の障害物検知装置の特徴部分について説明する。本実施形態の障害物検知装置は、上述したように、車体１０の後方を万遍なく検知できるようにするため、意図的に超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬの各々の検知領域ＡＲＲ、ＡＲＬ、ＡＣＲ、ＡＣＬが重なるようにしている。

このように、他の超音波センサの検知領域とに重なりが有る場合、各超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬから略同時に送信波を送波すると、上述した重なる部分ＡＲＯ、ＡＣＯ、ＡＬＯにおいて送信波の干渉が発生する。そして、この重なる部分ＡＲＯ、ＡＣＯ、ＡＬＯに障害物が存在する場合、図２（ｂ）に示すように、障害物からの反射波の強度が送信波の干渉により増減してしまう。そのため、障害物を安定して検知することができなくなる。

そこで、ＥＣＵ３０では、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域との重なりの有無に応じて、各超音波センサに対する送波タイミングを決定し、この決定した送波タイミングを各超音波センサに対して指示する。そして、各超音波センサは、ＥＣＵ３０の指示した送波タイミングに従って送信波を送波する。

すなわち、上述したように、送信波の干渉は、各超音波センサの検知領域と各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なる部分が有り、さらに、各超音波センサから略同時に送信波を送波することで発生する。本実施形態の障害物検知装置では、この点に着目し、隣り合って配置された超音波センサとの検知領域の重なりの有無に応じて各超音波センサに対する送波タイミングを決定し、その決定した送波タイミングに従って、各超音波センサは送信波を送波する。これにより、送信波の干渉を防ぎつつ、障害物が検知領域内に進入してからその障害物を検知するまでの時間を短縮することが可能となる。

例えば、図１に示したように、車体１０の前端部に配置される超音波センサ２０ＦＲの検知領域ＡＦＲと、超音波センサ２０ＦＬの検知領域ＡＦＬには重なる部分が無い。このように、検知領域に重なる部分が無い場合、超音波センサ２０ＦＲと超音波センサ２０ＦＬとから略同時に送信波を送波しても、送信波の干渉は発生しない。そこで、ＥＣＵ３０では、車体１０の前端部に配置される超音波センサ２０ＦＲと超音波センサ２０ＦＬの送信波の送波タイミングとして、略同時に送信波を送波するように決定する。これにより、送信波の干渉を招くことのない送波タイミングとすることができる。

なお、”略同時”の送波タイミングとは、完全に同時に送信波を送波するタイミングのみを示すものではない。車体１０の前端部に配置される超音波センサ２０ＦＲ、２０ＦＬを例に挙げて説明すると、一方の超音波センサ２０ＦＲから送波を開始してから検知期間が経過するまでの間までに、他方の超音波センサ２０ＦＬから送波を開始した場合にも”略同時”の送波タイミングを示すものとする。

一方、車体１０の後端部に配置される超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬの各々の検知領域ＡＲＲ、ＡＲＬ、ＡＣＲ、ＡＣＬには、他の超音波センサの検知領域と重なる部分ＡＲＯ、ＡＣＯ、ＡＬＯが存在する。このように、検知領域に重なる部分が有る場合、超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬから略同時に送信波を送波すると送信波の干渉が発生する。しかしながら、隣り合う超音波センサ以外の他の超音波センサと略同時に送信波を送波した場合には、検知領域に重なる部分が無いため、送信波の干渉は発生しない。

そこで、ＥＣＵ３０では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬについて、各々の超音波センサと各々の超音波センサに対して少なくとも１個隔てて配置された他の超音波センサとの組み合わせによって複数のグループに分割する。

すなわち、図３（ａ）に示すように、超音波センサ２０ＲＬ（又は、超音波センサ２０ＣＲ）に対して１個隔てて配置された超音波センサ２０ＣＲ（又は、超音波センサ２０ＲＬ）との組み合わせによるグループＡと、図３（ｂ）に示すように、超音波センサ２０ＲＲ（又は、超音波センサ２０ＣＬ）に対して１個隔てて配置された超音波センサ２０ＣＬ（又は、超音波センサ２０ＲＲ）との組み合わせによるグループＢとに分割する。

このようにグループ化することで、各グループに属する超音波センサ間では、その検知領域に重なる部分が無くなるため、ＥＣＵ３０では、各グループに属する超音波センサに対する送波タイミングとして、各グループに属する全ての超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定する。これにより、送信波の干渉を招くことのない送波タイミングとすることができる。また、ＥＣＵ３０では、このグループ毎に送信波の送波及び反射波の受波を行う対象を順次切替える。これにより、グループ間における送信波の干渉も招くこともない。

図４（ａ）〜（ｄ）に、車体１０の後端部に配置される超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬの送信波の送波タイミングを示す。ＥＣＵ３０では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、グループＡに属する超音波センサ２０ＣＲと超音波センサ２０ＲＬとを略同時に送信波を送波するように送波タイミングを決定し、一方、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、グループＢに属する超音波センサ２０ＣＬと超音波センサ２０ＲＲとを略同時に送信波を送波するように送波タイミングを決定する。

また、ＥＣＵ３０では、同図に示すように、グループＡの検知期間Ｔａが経過した後にグループＢの送信波を送波させ、このグループＢの検知期間Ｔｂが経過した後にグループＡの送信波を送波させ、以後、これを繰り返す。これにより、図５に示すように、各超音波センサからの送信波の干渉がなくなるため、反射波の強度の増減が小さくなる（なくなる）。

なお、各グループに属する超音波センサの送信波の送波は、完全に同時である必要はなく、略同時であればよい。例えば、図６（ａ）〜（ｄ）に示す送波タイミングで各超音波センサから送信波を送波するようにしてもよい。

すなわち、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、グループＡに属する一方の超音波センサ２０ＣＲが送信波の送波を開始してから検知期間Ｔ１が経過するまでの間までに、他方の超音波センサ２０ＲＬが送信波の送波を開始するようにしてもよい。そして、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、グループＢに属する超音波センサ２０ＲＲは、隣接して配置される超音波センサ２０ＣＲの検知期間Ｔ１が経過した後に送信波の送波を開始し、超音波センサ２０ＣＬは、隣接して配置される超音波センサ２０ＲＬの検知期間Ｔ２が経過した後に送信波の送波を開始すればよい。

（変形例）
図７（ａ）、（ｂ）に、車体１０の後端部に３個の超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＣが配置された場合における、各超音波センサの各々の検知領域が他の超音波センサの検知領域と重なる場合のグループ化の例を示す。

同図に示すように、超音波センサが３個並んで配置される場合には、車体１０の後端部の両端に配置された超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬのグループＡと、車体１０の後端部の中央に配置された超音波センサ２０ＣＣのグループＢとに分割する。ＥＣＵ３０では、各グループに属する超音波センサに対する送波タイミングとして、各グループに属する全ての超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定し、また、グループ毎に送信波の送波及び反射波の受波を行う対象を順次切替える。これにより、超音波センサが３個並んで配置される場合にも、送信波の干渉も招くことなく、障害物が検知領域内に進入してからその障害物を検知するまでの時間を短縮することが可能となる。

障害物検知装置の全体構成を示す図である。 （ａ）は、各超音波センサが送信波を送波してから、その反射波を受波するまでの時間Ｔを示した図であり、（ｂ）は、障害物からの反射波の強度が送信波の干渉により増減する例を示した図である。 （ａ）は、超音波センサ２０ＲＬに対して１個隔てて配置された超音波センサ２０ＣＲとの組み合わせによるグループＡを示した図であり、（ｂ）は、超音波センサ２０ＲＲに対して１個隔てて配置された超音波センサ２０ＣＬとの組み合わせによるグループＢを示した図である。 車体１０の後端部に配置される超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＲ、２０ＣＬの送信波の送波タイミングを示した図である。 送信波の干渉が発生しないことで、反射波の強度の増減が小さくなることを説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、グループＡに属する超音波センサ２０ＣＲが送信波の送波を開始してから検知期間Ｔ１が経過するまでの間までに超音波センサ２０ＲＬが送信波の送波を開始する場合の例であり、（ｃ）は、グループＢに属する超音波センサ２０ＲＲが超音波センサ２０ＣＲの検知期間Ｔ１が経過した後に送信波の送波を開始する場合の例であり、（ｄ）は、超音波センサ２０ＣＬが超音波センサ２０ＲＬの検知期間Ｔ２が経過した後に送信波の送波を開始する場合の例である。 （ａ）、（ｂ）は、車体１０の後端部に３個の超音波センサ２０ＲＲ、２０ＲＬ、２０ＣＣが配置された場合における、各超音波センサの各々の検知領域が他の超音波センサの検知領域と重なる場合のグループ化の例を示した図である。 各超音波センサとＥＣＵ３０とをスター接続した場合の例を示した図である。

符号の説明

１０ 車体
２０ＦＲ、２０ＦＬ、２０ＲＲ、２０ＣＲ、２０ＣＬ、２０ＲＬ 超音波センサ
３０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 並んで配置された複数の超音波センサと、
   前記各超音波センサに対して送信波の送波タイミングを指示するとともに、前記各超音波センサが受波した反射波に基づいて障害物を検知する制御装置と、を備える障害物検知装置であって、
   前記制御装置は、前記各超音波センサの検知領域と前記各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域との重なりの有無に応じて、前記各超音波センサに対する送波タイミングを決定し、この決定した送波タイミングを前記各超音波センサに対して指示し、
   前記各超音波センサは、前記制御装置の指示した送波タイミングに従って送信波を送波することを特徴とする障害物検知装置。
2. 前記制御装置は、前記各超音波センサの検知領域と前記各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なりが無い場合、前記各超音波センサに対する送波タイミングとして、前記各超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定することを特徴とする請求項１記載の障害物検知装置。
3. 前記複数の超音波センサは、３個以上並んで配置されるものであって、
   前記制御装置は、前記各超音波センサの検知領域と前記各超音波センサに隣り合って配置された他の超音波センサの検知領域とに重なりが有る場合、前記複数の超音波センサについて、前記各々の超音波センサと前記各々の超音波センサに対して少なくとも１個隔てて配置された他の超音波センサとの組み合わせによって複数のグループに分割し、
   前記グループ毎に前記送信波の送波及び前記反射波の受波を行う対象を順次切替えるとともに、前記各グループに属する超音波センサに対する送波タイミングとして、前記各グループに属する全ての超音波センサが略同時に送信波を送波するように決定することを特徴とする請求項１記載の障害物検知装置。
4. 前記複数の超音波センサは、車体の前端部、及び後端部の少なくとも一方の部位において、前記車体の水平方向に並んで配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の障害物検知装置。
5. 前記複数の超音波センサは、前記制御装置に対してバスを介して接続されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の障害物検知装置。

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