JP2006343309A - Obstacle detector - Google Patents

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Hideyuki Morita
英之 盛田
Toshihiro Hattori
敏弘 服部
Mitsuyasu Matsuura
充保 松浦
Teru Takahashi
輝 高橋
Kunihiko Sasaki
佐々木  邦彦
Katsumi Nakamura
克己 中村
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Denso Corp
Soken Inc
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Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an obstacle detector capable of detecting accurately a position, a shape, and a space of an obstacle in the periphery of a vehicle, over a wide range. <P>SOLUTION: A transmission wave is transmitted from each of elements array-like arranged, and a reflected wave thereof in the obstacle is received by the each element. A distance up to the obstacle is calculated based on reception times of received signals thereof, and a direction of the obstacle is calculated based on phase differences of the reception signals in the respective elements. The phase difference of the transmission signal input into the each element is changed properly to control a multiplex directivity of the transmission wave, and a coefficient multiplied to the reception signal of the each element is changed properly to control the a multiplex directivity of the reception wave, for the purpose of detecting the obstacle over the wide range. In particular, the directivity is switched alternately between a narrow angle and a wide angle, by setting a phase difference alternately into the same phase or a reverse phase between the adjacent elements, to detect the position of the obstacle over the wide range. The position, the shape and the space of the obstacle in the periphery of a vehicle travel route are confirmed, based on positional information detected while moved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、駐車支援するために、駐車可能エリアを認識するのに使用される車両周辺の障害物を検出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting an obstacle around a vehicle used for recognizing a parking area in order to assist parking, for example.

一般に、例えば、車両を所定の駐車エリアに駐車させる際の運転操作は、各種運転操作の中でも難易度の高い運転操作の一つである。そのため、従来より、駐車操作を支援する装置が各種提案されている。   In general, for example, a driving operation when a vehicle is parked in a predetermined parking area is one of driving operations with a high degree of difficulty among various driving operations. For this reason, various devices for supporting a parking operation have been proposed.

例えば、特許文献1に記載の装置は、障害物の距離を計測する距離センサを用いて、駐車可能エリアを認識する。そして、その認識した駐車可能エリアに駐車する際の、車両の移動軌跡を計算し表示する。   For example, the apparatus described in Patent Literature 1 recognizes a parking area using a distance sensor that measures the distance of an obstacle. And the movement locus | trajectory of a vehicle at the time of parking in the recognized parking possible area is calculated and displayed.

しかし、例えば超音波センサなどの距離センサを用いた場合、指向性が広くなるため、障害物が距離センサの真横に到達する前から障害物を検出してしまい、また、障害物を通過した後も障害物を検出してしまうことが起こる。したがって、認識した駐車可能エリアは、実際の駐車可能エリアと誤差が生ずる。   However, for example, when a distance sensor such as an ultrasonic sensor is used, the directivity becomes wide. Therefore, the obstacle is detected before the obstacle reaches the side of the distance sensor, and after passing through the obstacle. Even the obstacles will be detected. Therefore, the recognized parking area has an error from the actual parking area.

この問題を解決するために、特許文献2に記載の装置は、距離センサによる検出距離と、その検出距離における進行方向の誤差との関係を予め計測しておき、補正幅テーブルとして格納しておく。そして、駐車可能エリア検出における駐車幅の測定において、検出した距離に応じた補正幅を補正値として使用している。   In order to solve this problem, the apparatus described in Patent Literature 2 measures in advance the relationship between the distance detected by the distance sensor and the error in the traveling direction at the detected distance, and stores it as a correction width table. . And in the measurement of the parking width in the parking area detection, the correction width according to the detected distance is used as the correction value.

また、特許文献3の障害物検知装置では、検出した障害物の位置情報を記憶しておき、その位置情報を現在の車両との相対位置情報に更新している。これによって、障害物検出用のセンサの数を増加させることなく死角を減らすことができる。
特開昭61−48098号公報 特開2003−312414号公報 特開2003−114276号公報
Moreover, in the obstacle detection device of Patent Literature 3, position information of the detected obstacle is stored, and the position information is updated to relative position information with the current vehicle. This can reduce the blind spot without increasing the number of obstacle detection sensors.
JP 61-48098 A JP 2003-31414 A JP 2003-114276 A

上述したように、特許文献2に記載の装置を用いて、駐車可能エリアを検出するには、正確に距離センサによる検出距離と、その検出距離における進行方向の誤差との関係を計測しておく必要がある。   As described above, in order to detect a parking area using the device described in Patent Document 2, the relationship between the distance detected by the distance sensor and the error in the traveling direction at the detected distance is accurately measured. There is a need.

しかしながら、障害物の形状、材質に起因し、障害物の反射率が異なるため、実際は、障害物の形状、材質が異なると、障害物の検出可能範囲も異なってしまう。すなわち、障害物の形状、材質が異なると、距離センサによる検出距離と、その検出距離における進行方向の誤差との関係も異なる。したがって、特許文献2に記載の装置では、どのような障害物に対しても正確な位置を検出することが難しい。   However, since the reflectance of the obstacle is different due to the shape and material of the obstacle, actually, the detectable range of the obstacle will be different if the shape and material of the obstacle are different. That is, when the shape and material of the obstacle are different, the relationship between the detection distance by the distance sensor and the error in the traveling direction at the detection distance is also different. Therefore, with the apparatus described in Patent Document 2, it is difficult to detect an accurate position for any obstacle.

また、特許文献3についても同様に、距離センサを用いているので、障害物の正確な位置を検出することができない。特に、駐車可能なスペースを検出したり、狭いスペースを車両が通過するときのように、正確な障害物の検出が要求される場合には、適用することは困難である。   Similarly, since the distance sensor is used in Patent Document 3, the exact position of the obstacle cannot be detected. In particular, it is difficult to apply in the case where accurate obstacle detection is required, such as when a space where parking is possible is detected or when a vehicle passes through a narrow space.

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、障害物の種類にかかわらず、障害物の位置や形状を検出でき、駐車可能なスペース、移動可能なスペースを正確に検出できる障害物検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can detect the position and shape of an obstacle regardless of the type of obstacle, and can accurately detect a parking space and a movable space. An object is to provide a detection device.

上記目的を達成するために、請求項1の障害物検出装置は、車両に設置され、アレイ状に配置された複数の素子と、前記アレイ状に配置された各素子に送信信号を入力して、前記車両周辺に向けて所定の指向性を有する送信波を送信する送信手段と、前記アレイ状に配置された各素子で前記車両周辺に存在する障害物で反射した反射波を受信し、反射波の有無を判定する受信手段と、前記受信手段が、前記送信手段が送信した送信波の反射波を受信したと判定した場合、当該反射波を受信した時間と前記送信手段が送信波を送信した時間との差に基づいて、障害物の距離を算出し、前記各素子で受信した反射波の位相差に基づいて、前記障害物の方向を算出する位置検出手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an obstacle detection apparatus according to claim 1 is installed in a vehicle and inputs a transmission signal to a plurality of elements arranged in an array and each element arranged in the array. A transmission means for transmitting a transmission wave having a predetermined directivity toward the periphery of the vehicle; and a reflected wave reflected by an obstacle existing around the vehicle by each element arranged in the array. Receiving means for determining the presence or absence of a wave, and when the receiving means determines that the reflected wave of the transmitted wave transmitted by the transmitting means has been received, the time when the reflected wave is received and the transmitting means transmits the transmitted wave A position detecting unit that calculates a distance of the obstacle based on a difference from the measured time and calculates a direction of the obstacle based on a phase difference of reflected waves received by the respective elements. To do.

これによって、障害物の距離だけでなく、方向も検出することができる。つまり、障害物の位置を正確に検出することができる。また、特許文献2のような補正値を用いる必要がないので、どのような障害物に対しても正確な位置を検出することができる。   Thereby, not only the distance of the obstacle but also the direction can be detected. That is, the position of the obstacle can be accurately detected. Further, since it is not necessary to use a correction value as in Patent Document 2, an accurate position can be detected for any obstacle.

また、請求項2のように各素子で受信した反射波の時間差に基づいて、障害物の方向を算出してもよい。   Further, the direction of the obstacle may be calculated based on the time difference of the reflected wave received by each element as in the second aspect.

請求項3の障害物検出装置は、前記送信手段は、前記アレイ状に配置された各素子に入力する送信信号の位相を変えることにより、前記送信波の指向性を制御することを特徴とする。   The obstacle detection apparatus according to claim 3, wherein the transmission unit controls the directivity of the transmission wave by changing a phase of a transmission signal input to each element arranged in the array. .

アレイ状に配置された各素子から送信される送信波の合成指向性E(θ、φ)は、次式のように表される(以下1次元の場合を示す)。   The combined directivity E (θ, φ) of transmission waves transmitted from each element arranged in an array is expressed by the following equation (hereinafter, a one-dimensional case is shown).

(数1)
E(θ、φ)=E(θ、φ)×Σexp[j{(2π/λ)×(m×dx×sinθ×cosφ)+θ}]、(m=0、1、・・・、M−1)
なお、θ、φは、図15のように空間に原点と基準軸を設けたときの、任意の点における、その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おり、また、E(θ、φ)は各素子単体の指向性、λは送信波の波長、dxは素子間隔、θ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。
(Equation 1)
E (θ, φ) = E 0 (θ, φ) × Σexp [j {(2π / λ) × (m × dx × sin θ × cos φ) + θ m }], (m = 0, 1,... M-1)
Θ and φ represent the angle between the reference axis and a straight line connecting the arbitrary point and the origin at an arbitrary point when the origin and the reference axis are provided in the space as shown in FIG. E 0 (θ, φ) is the directivity of each element, λ is the wavelength of the transmission wave, dx is the element spacing, θ m is the phase of the transmission signal input to each element, and M is the number of elements. Yes.

ここで、一次元(x軸上)の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、各素子に入力する送信信号の位相差をΔθとするため、θ0=0、θ1=Δθmとすると、指向性E(θ、φ)は次式のように表される。 Here, in order to consider one-dimensional (on the x-axis) directivity, φ = 0, the number of elements M is 2, the element spacing dx is a half wavelength λ / 2, and the level of the transmission signal input to each element If the phase difference is Δθ m and θ 0 = 0 and θ 1 = Δθ m , the directivity E (θ, φ) is expressed by the following equation.

(数2)
E(θ、φ)=E(θ、φ)×[1+exp{j(π×sinθ+Δθ)}]
ここで、例えば、各素子に入力する送信信号の位相差Δθを0(同相)、90度、180度(逆相)とした場合のそれぞれの指向性E(θ、φ)は、図1のように表される。すなわち、各素子に入力する送信信号の位相差を変えることによって、送信波の指向性E(θ、φ)を変えることができる。これにより、所望する方向の障害物を検出することができる。
(Equation 2)
E (θ, φ) = E 0 (θ, φ) × [1 + exp {j (π × sin θ + Δθ m )}]
Here, for example, the directivity E (θ, φ) when the phase difference Δθ m of the transmission signal input to each element is 0 (in-phase), 90 degrees, and 180 degrees (reverse phase) is shown in FIG. It is expressed as That is, the directivity E (θ, φ) of the transmission wave can be changed by changing the phase difference of the transmission signal input to each element. Thereby, an obstacle in a desired direction can be detected.

請求項4の障害物検出装置は、前記送信手段は、前記アレイ状に配置された隣接素子に入力する送信信号の位相差を同相又は逆相にして、前記送信波の指向性を狭角又は広角にすることを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 4, wherein the transmission means sets the phase difference of the transmission signals input to the adjacent elements arranged in the array in the same phase or the opposite phase, thereby reducing the directivity of the transmission wave to a narrow angle or It is characterized by a wide angle.

図1に示すように、隣接素子に入力する送信信号の位相差を同相とすると、指向性E(θ、φ)は、素子に対して正面方向が最も強くなる卵型となる(以下、この指向性の形を狭角という)。これに対し、隣接素子に入力する送信信号の位相差を逆相とすると、指向性E(θ、φ)は、素子に対して正面方向は弱く、横方向が強い蝶々型となる(以下、この指向性の形を広角という)。したがって、状況に応じて、指向性E(θ、φ)を狭角又は広角に切り替えることによって、広範囲で障害物を検出することができる。   As shown in FIG. 1, when the phase difference between transmission signals input to adjacent elements is the same, the directivity E (θ, φ) is an egg shape whose front direction is the strongest with respect to the element (hereinafter, this The shape of directivity is called a narrow angle). On the other hand, when the phase difference of the transmission signal input to the adjacent element is reversed, the directivity E (θ, φ) has a butterfly shape that is weak in the front direction and strong in the lateral direction with respect to the element (hereinafter, This shape of directivity is called wide angle). Therefore, obstacles can be detected in a wide range by switching the directivity E (θ, φ) to a narrow angle or a wide angle depending on the situation.

請求項5の障害物検出装置は、前記送信手段は、前記アレイ状に配置された隣接素子に入力する送信信号の位相差を、同相と逆相に交互に切り替えて、前記送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えることを特徴とする。   The obstacle detection apparatus according to claim 5, wherein the transmission unit alternately switches a phase difference of transmission signals input to adjacent elements arranged in the array between an in-phase and an anti-phase, and directivity of the transmission wave Is characterized by alternately switching between a narrow angle and a wide angle.

このように、送信波の指向性E(θ、φ)を狭角と広角を交互に切り替えることにより、広範囲で障害物を検出することができる。   In this way, obstacles can be detected in a wide range by alternately switching the directivity E (θ, φ) of the transmission wave between the narrow angle and the wide angle.

請求項6の障害物検出装置は、前記受信手段は、前記アレイ状に配置された各素子で受信した受信信号を、それぞれ直交復調し、当該各復調信号を合成した信号の大きさを閾値判定することにより、反射波の有無を判定するものであって、前記各復調信号を合成する前に、前記各復調信号に所定の複素係数を乗算して、当該各復調信号間の位相差を操作することにより、受信指向性を制御することを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 6, wherein the reception unit performs quadrature demodulation on the reception signals received by the elements arranged in the array, and determines the threshold value of the magnitude of the combined signal of the demodulation signals. To determine the presence or absence of a reflected wave, and before synthesizing the demodulated signals, the demodulated signals are multiplied by a predetermined complex coefficient to manipulate the phase difference between the demodulated signals. Thus, the reception directivity is controlled.

各素子で受信した受信信号を直交復調すると、その復調信号は、所定の各周波数の正弦波に対する同相成分(I)と直交成分(Q)の信号に分離された形で得られる。これを、同相成分(I)と直交成分(Q)の信号からなる複素平面(IQ平面)に表すと、所定の大きさ、位相のベクトルとして表すことができる。また、各素子の復調信号は、障害物の方向によって、それぞれ位相が変わってくる。例えば、隣接する2素子の復調信号(RxA、Rx_B)をそれぞれIQ平面上にベクトルとして表すと、図2(a)に示すように、障害物の方向に応じて位相差Δφを生ずることになる。また、同図には、これらのベクトルを合成した合成ベクトルも示している。このように、各復調信号を合成するということは、各復調信号に対応するベクトルを合成することと同じである。ここで、例えば、各復調信号(Rx_A、Rx_B)に対し、Rx_Bに位相差−Δφの複素係数exp(−jΔφ)を乗算すると、同図(b)に示すように、Rx_BとRx_Aは同位相にできる。また、同図には、これらのベクトルを合成した合成ベクトルも示している。同図(a)に示す合成ベクトルの大きさと同図(b)に示す合成ベクトルの大きさを比べると、同図(b)に示す合成ベクトルの方が大きい。すなわち、各復調信号に所定の複素係数を乗算すると、各復調信号を合成した信号の大きさが変わり、その結果、反射波の有無を判定する閾値判定に影響することになる。言いかえれば、各復調信号に複素係数exp(−jΔφ)を乗算すれば、各復調信号の位相差がΔφに対応する方向からの反射波を、最も強く受信できることになる。したがって、各復調信号に所定の複素係数を乗算して、各復調信号間の位相差を操作することにより、受信指向性を制御することができる。これにより、所望する方向の障害物を検出することができる。   When the received signal received by each element is quadrature demodulated, the demodulated signal is obtained in a form separated into in-phase component (I) and quadrature component (Q) signals with respect to a sine wave of each predetermined frequency. When this is expressed in a complex plane (IQ plane) composed of signals of the in-phase component (I) and the quadrature component (Q), it can be expressed as a vector of a predetermined magnitude and phase. The phase of the demodulated signal of each element varies depending on the direction of the obstacle. For example, when the demodulated signals (RxA, Rx_B) of two adjacent elements are respectively represented as vectors on the IQ plane, a phase difference Δφ is generated according to the direction of the obstacle, as shown in FIG. . The figure also shows a combined vector obtained by combining these vectors. Thus, synthesizing each demodulated signal is the same as synthesizing a vector corresponding to each demodulated signal. Here, for example, when each demodulated signal (Rx_A, Rx_B) is multiplied by Rx_B by a complex coefficient exp (−jΔφ) having a phase difference of −Δφ, Rx_B and Rx_A have the same phase as shown in FIG. Can be. The figure also shows a combined vector obtained by combining these vectors. When the magnitude of the composite vector shown in FIG. 10A is compared with the magnitude of the composite vector shown in FIG. 10B, the composite vector shown in FIG. That is, when each demodulated signal is multiplied by a predetermined complex coefficient, the magnitude of the signal obtained by synthesizing each demodulated signal changes, and as a result, it affects the threshold determination for determining the presence or absence of a reflected wave. In other words, if each demodulated signal is multiplied by the complex coefficient exp (−jΔφ), the reflected wave from the direction corresponding to the phase difference of each demodulated signal can be received most strongly. Therefore, the reception directivity can be controlled by multiplying each demodulated signal by a predetermined complex coefficient and manipulating the phase difference between the demodulated signals. Thereby, an obstacle in a desired direction can be detected.

また、このように、各復調信号を合成した信号の大きさに基づいて、反射波の存在を判定することにより、一つの素子の受信信号の大きさに基づいて判定するときよりも、受信感度を良くすることができる。また、反射波のない部分はノイズでありランダムな位相となるため、ベクトル合成によってノイズ成分の合成振幅は、小さくなるため、閾値判定する場合のSN比を良くすることができる。   In addition, in this way, by determining the presence of a reflected wave based on the magnitude of a signal obtained by synthesizing each demodulated signal, the receiving sensitivity is higher than when judging based on the magnitude of the received signal of one element. Can be improved. Further, since the portion without the reflected wave is noise and has a random phase, the synthesized amplitude of the noise component is reduced by vector synthesis, so that the SN ratio in the case of threshold determination can be improved.

請求項7の障害物検出装置は、前記位置検出手段は、前記各復調信号を合成した信号が閾値を超えた部分、すなわち反射波が存在する部分について、複数のサンプルポイントを用いて、前記アレイ状に配置された各素子で受信する受信信号の位相差を当該受信信号の大きさを反映した位相差ベクトルとして算出し、当該複数のサンプルポイントで算出した位相差ベクトルを加算したベクトルに基づいて、前記受信信号の位相差の平均を算出し、当該位相差の平均を用いて、前記障害物の方向を算出することを特徴とする。   The obstacle detection apparatus according to claim 7, wherein the position detection unit uses the plurality of sample points for a portion where a signal obtained by combining the demodulated signals exceeds a threshold, that is, a portion where a reflected wave exists. The phase difference of the received signal received by each element arranged in a shape is calculated as a phase difference vector reflecting the magnitude of the received signal, and based on a vector obtained by adding the phase difference vectors calculated at the plurality of sample points The average of the phase difference of the received signal is calculated, and the direction of the obstacle is calculated using the average of the phase difference.

例えば、上述の受信信号において反射波が存在するかどうかの判定のために求めた合成信号の大きさが、図3(a)に示す区間で閾値を越えているとしたとき、任意のサンプルポイントにおける各素子の復調信号は、IQ平面上に表ことができる。これらの復調信号から、例えば、次式に示すように、各素子の受信信号の大きさを反映した位相差ベクトルDefを算出する。なお、次式中、X、Yは、各素子で受信した信号の大きさを示している。   For example, when the magnitude of the composite signal obtained for determining whether or not there is a reflected wave in the received signal described above exceeds the threshold in the section shown in FIG. The demodulated signal of each element in can be represented on the IQ plane. From these demodulated signals, for example, as shown in the following equation, a phase difference vector Def reflecting the magnitude of the received signal of each element is calculated. In the following equation, X and Y indicate the magnitude of the signal received by each element.

(数3)
Def=X×Y×exp(jΔθ)
この位相差ベクトルDefを複数のサンプルポイントにおいて算出し、これをベクトル平面上に表すと、例えば、図3(b)のようになる。そして、これら位相差ベクトルDefを合成することにより、各サンプルポイントにおける位相差を平均した位相差ベクトルを求めることができる。また、各位相差ベクトルは、各素子の受信信号の大きさを反映したものであるので、合成した位相差ベクトルは、受信信号が大きなサンプルポイントにおける位相差ベクトルがより強く反映されたものとなる。このように、合成した位相差ベクトルから算出した平均の受信信号の位相差を用いることにより、正確に障害物の方向を算出することができる。
(Equation 3)
Def = X × Y × exp (jΔθ)
When the phase difference vector Def is calculated at a plurality of sample points and expressed on the vector plane, for example, as shown in FIG. Then, by combining these phase difference vectors Def, a phase difference vector obtained by averaging the phase differences at the respective sample points can be obtained. In addition, since each phase difference vector reflects the magnitude of the received signal of each element, the synthesized phase difference vector more strongly reflects the phase difference vector at the sample point where the received signal is large. As described above, the direction of the obstacle can be accurately calculated by using the average received signal phase difference calculated from the combined phase difference vector.

請求項8の障害物検出装置は、前記受信手段は、前記各素子の復調信号に乗算する複素係数の位相差を、隣接素子について同相又は逆相にして、受信指向性を狭角又は広角にすることを特徴とする。   The obstacle detection apparatus according to claim 8, wherein the reception unit sets the phase difference of the complex coefficient to be multiplied to the demodulated signal of each element to be in phase or opposite phase with respect to adjacent elements, so that the reception directivity is narrow angle or wide angle. It is characterized by doing.

隣接する2素子の復調信号に乗算する複素係数の位相差を同相とすることは、各復調信号それぞれに、1を乗算することと同じである。この場合、複素係数乗算後の各ベクトル信号を合成したときに、その合成信号が最も大きくなるのは、各素子で受信する信号の位相が同相のときである。つまり、受信指向性は、図4(a)に示すように狭角になる。   Making the phase difference of the complex coefficients to be multiplied by the demodulated signals of two adjacent elements in phase is the same as multiplying each demodulated signal by 1. In this case, when the vector signals after complex coefficient multiplication are combined, the combined signal becomes the largest when the phase of the signal received by each element is in phase. That is, the reception directivity has a narrow angle as shown in FIG.

これに対し、乗算する複素係数の位相差を逆相とすることは、2素子の復調信号の一方に1を乗算し、他方に位相πの複素数を乗算することと同じである。この場合、複素係数乗算後の各ベクトル信号を合成したときに、その合成信号が最も大きくなるのは、2素子の間隔が送信波の半波長(λ/2)である場合には、各素子で受信する信号の位相が逆相のときである。つまり、受信指向性は、図4(b)に示すように、広角になる。   On the other hand, setting the phase difference of the complex coefficient to be multiplied to the opposite phase is the same as multiplying one of the demodulated signals of two elements by 1 and multiplying the other by a complex number of phase π. In this case, when the vector signals after multiplication by complex coefficients are combined, the combined signal becomes the largest when the distance between the two elements is the half wavelength (λ / 2) of the transmission wave. This is when the phase of the signal received at is opposite. That is, the reception directivity becomes a wide angle as shown in FIG.

このように、受信指向性を狭角、広角に適宜切り替えることにより、広範囲の方向の反射波を受信することができる。   Thus, reflected waves in a wide range of directions can be received by appropriately switching the reception directivity between a narrow angle and a wide angle.

請求項9の障害物検出装置は、前記受信手段は、前記各素子の復調信号に乗算する複素係数の位相差を、隣接素子について、同相と逆相に交互に切り替えて、受信指向性を狭角と広角を交互に切り替えることを特徴とする。このように、受信指向性を狭角と広角を交互に切り替えることにより、広範囲の方向の反射波を受信することができる。   The obstacle detection device according to claim 9, wherein the reception unit narrows the reception directivity by alternately switching the phase difference of the complex coefficient to be multiplied by the demodulated signal of each element between the in-phase and the anti-phase for the adjacent elements. It is characterized by alternately switching between a corner and a wide angle. In this manner, reflected waves in a wide range of directions can be received by alternately switching the reception directivity between the narrow angle and the wide angle.

請求項10の障害物検出装置は、前記受信手段は、前記送信手段が送信する送信波の指向性と同じ受信指向性となるように、前記復調信号に乗算する複素係数を決定することを特徴とする。このように、送信指向性と受信指向性を同期させることにより、その指向性に含まれる障害物を確実に検出することができる。   The obstacle detection apparatus according to claim 10, wherein the reception unit determines a complex coefficient to be multiplied by the demodulated signal so that the reception directivity is the same as the directivity of the transmission wave transmitted by the transmission unit. And As described above, by synchronizing the transmission directivity and the reception directivity, an obstacle included in the directivity can be reliably detected.

請求項11の障害物検出装置は、前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、地表面に対して水平方向に配置された隣接する2素子を含んでいることを特徴とする。これにより、地表面に対して水平平面上における障害物の位置を検出することができる。また、送信、受信指向性を切り替えることで、水平方向に広角に検知することができるため、水平方向の広角な位置検出用途に有効である。   The obstacle detection apparatus according to claim 11 is characterized in that the plurality of elements arranged in the array form include at least two adjacent elements arranged in the horizontal direction with respect to the ground surface. Thereby, the position of the obstacle on the horizontal plane with respect to the ground surface can be detected. Further, by switching between transmission and reception directivities, it is possible to detect a wide angle in the horizontal direction, which is effective for wide-angle position detection applications in the horizontal direction.

請求項12の障害物検出装置は、前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、地表面に対して垂直方向に配置された隣接する2素子を含んでいることを特徴とする。これにより、地表面に対して垂直平面上における障害物の位置を検出することができる。また、送信、受信指向性を切り替えることで、垂直方向に広角に検知することができるため、垂直方向の広角な位置検出用途に有効である。   The obstacle detection apparatus according to a twelfth aspect is characterized in that the plurality of elements arranged in the array form include at least two adjacent elements arranged in a direction perpendicular to the ground surface. Thereby, the position of the obstacle on the vertical plane with respect to the ground surface can be detected. In addition, by switching between transmission and reception directivities, it is possible to detect a wide angle in the vertical direction, which is effective for wide-angle position detection in the vertical direction.

請求項13の障害物検出装置は、前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、三角形状に配置された隣接する3素子を含んでいることを特徴とする。このように、3素子を三角形状に配置することにより、障害物の3次元の位置を検出することができる。   The obstacle detection apparatus according to a thirteenth aspect is characterized in that the plurality of elements arranged in the array include at least three adjacent elements arranged in a triangle. Thus, the three-dimensional position of the obstacle can be detected by arranging the three elements in a triangular shape.

請求項14の障害物検出装置は、前記3つの素子を頂点とする三角形は、正三角形であることを特徴とする。これにより、3つの素子で囲まれる領域をコンパクトにすることができ、検出装置のサイズを小さくすることができる。   The obstacle detection apparatus according to claim 14 is characterized in that the triangle having the three elements as apexes is a regular triangle. Thereby, the area | region enclosed by three elements can be made compact, and the size of a detection apparatus can be made small.

請求項15の障害物検出装置は、前記3つの素子を頂点とする正三角形は、一辺が地表面に対して水平になっていることを特徴とする。この水平方向に配置されている2素子に対して、送信、受信指向性を切り替えることで、水平方向に広角に検知することができるため、水平方向の広角な3次元の位置検出用途に有効である。   The obstacle detection apparatus according to claim 15 is characterized in that one side of the equilateral triangle having the three elements as vertices is horizontal with respect to the ground surface. By switching the transmission and reception directivities for the two elements arranged in the horizontal direction, it is possible to detect a wide angle in the horizontal direction, which is effective for wide-angle three-dimensional position detection applications in the horizontal direction. is there.

請求項16の障害物検出装置は、前記3つの素子を頂点とする正三角形は、一辺が地表面に対して垂直になっていることを特徴とする。この垂直方向に配置されている2素子に対して、送信、受信指向性を切り替えることで、垂直方向に広角に検知することができるため、垂直方向の広角な3次元の位置検出用途に有効である。   The obstacle detection apparatus according to claim 16 is characterized in that an equilateral triangle having the three elements as apexes has one side perpendicular to the ground surface. By switching the transmission and reception directivities for the two elements arranged in the vertical direction, it is possible to detect a wide angle in the vertical direction, which is effective for wide-angle three-dimensional position detection applications in the vertical direction. is there.

請求項17の障害物検出装置は、前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、一辺が地表面に対して水平となっている正方形状に配置された4素子を含んでいることを特徴とする。このように、4素子を、一辺が地表面に対して水平となるように正方形状に配置することにより、地表面に対して水平平面上の2つの位置情報と、地表面に対して垂直平面上の2つの位置情報とから、障害物の3次元位置を検出することができる。これにより、より正確に障害物の位置を検出することができる。   The obstacle detection device according to claim 17, wherein the plurality of elements arranged in the array shape include at least four elements arranged in a square shape whose one side is horizontal to the ground surface. Features. Thus, by arranging the four elements in a square shape so that one side is horizontal to the ground surface, two pieces of positional information on the horizontal plane with respect to the ground surface and a vertical plane with respect to the ground surface The three-dimensional position of the obstacle can be detected from the above two pieces of position information. Thereby, the position of an obstacle can be detected more accurately.

請求項18の障害物検出装置は、前記送信手段における前記送信波の指向性の狭角と広角との切り替えは、地表面に対して水平に配置した2つの素子で切り替えることを特徴とする。これにより、水平方向に対して広範囲に障害物の位置を検出することができる。   The obstacle detection apparatus according to claim 18 is characterized in that switching between the narrow angle and the wide angle of the directivity of the transmission wave in the transmission means is performed by two elements arranged horizontally with respect to the ground surface. Thereby, the position of the obstacle can be detected over a wide range in the horizontal direction.

請求項19の障害物検出装置は、前記受信手段における前記受信指向性の狭角と広角との切り替えは、地表面に対して水平に配置した2つの素子で切り替えることを特徴とする。これにより、水平方向に対して広範囲に障害物の位置を検出することができる。   The obstacle detection device according to claim 19 is characterized in that switching between the narrow angle and the wide angle of the reception directivity in the reception means is performed by two elements arranged horizontally with respect to the ground surface. Thereby, the position of the obstacle can be detected over a wide range in the horizontal direction.

請求項20の障害物検出装置は、前記各素子の当該車両の所定の基準位置に対する取り付け位置を記録する取り付け位置記録手段と、前記取り付け位置記録手段が記録した前記各素子の当該車両の所定の基準位置に対する取り付け位置に基づいて、前記位置検出手段が算出した前記障害物の位置情報を、前記車両の所定の基準位置に対する障害物の位置情報に変換する変換手段と、前記変換手段が変換した障害物位置情報を、時刻に対応付けて記憶する障害物位置情報記憶手段と、前記車両が走行しているときに、前記車両の所定の基準位置の移動軌跡を時刻に対応付けて記録する移動軌跡記録手段と、前記障害物位置情報記憶手段が記憶した各時刻の障害物の位置情報と、前記移動軌跡記録手段が記録した前記所定の基準位置の移動軌跡とに基づいて、現在の時刻における前記車両の所定の基準位置を基準とした、前記車両の走行経路周辺の障害物の位置及び形状、障害物の無いスペースを認識する認識手段とを備えることを特徴とする。   An obstacle detection apparatus according to claim 20 is provided with an attachment position recording unit that records an attachment position of each element with respect to a predetermined reference position of the vehicle, and a predetermined vehicle position of the element recorded by the attachment position recording unit. Based on the attachment position relative to the reference position, the obstacle position information calculated by the position detection means is converted into obstacle position information relative to a predetermined reference position of the vehicle, and the conversion means converts the obstacle position information. Obstacle position information storage means for storing obstacle position information in association with time, and movement for recording a movement locus of a predetermined reference position of the vehicle in association with time when the vehicle is traveling A trajectory recording means, position information of the obstacle at each time stored in the obstacle position information storage means, and a movement trajectory of the predetermined reference position recorded by the movement trajectory recording means; On the basis of a predetermined reference position of the vehicle at the current time, and a recognition means for recognizing the position and shape of the obstacle around the travel route of the vehicle, and a space free of the obstacle. To do.

車両の所定の基準位置(例えば、車両の中心点)の移動軌跡を認識する方法としては、例えば、車両の速度を検出する車速センサや、車両の方位を検出する地磁気センサ、ジャイロスコープや、ステアリング角度を検出するセンサなどを用いて認識する。また、各素子の車両の所定の基準位置に対する取り付け位置情報として、例えば、車両中心を原点とした場合の3次元座標と姿勢を記録する。   As a method of recognizing the movement locus of a predetermined reference position of the vehicle (for example, the center point of the vehicle), for example, a vehicle speed sensor that detects the speed of the vehicle, a geomagnetic sensor that detects the direction of the vehicle, a gyroscope, Recognize using a sensor that detects the angle. In addition, as the attachment position information of each element with respect to a predetermined reference position of the vehicle, for example, a three-dimensional coordinate and an attitude when the vehicle center is the origin are recorded.

これにより、車両が走行中において検出した障害物の位置情報を基にして、車両が走行した経路周辺の状況を認識することができる。また、障害物の位置情報を車両の所定の基準位置を基準とした位置情報に変換しているので、例えば車両前部、後部など車両の複数箇所に素子を取り付けて障害物を検出する場合に、複数の位置情報を統合して取り扱うことができる。   Accordingly, it is possible to recognize the situation around the route on which the vehicle has traveled based on the position information of the obstacle detected while the vehicle is traveling. In addition, since the position information of the obstacle is converted into position information based on a predetermined reference position of the vehicle, for example, when an obstacle is detected by attaching elements to a plurality of locations of the vehicle such as the front and rear of the vehicle. A plurality of pieces of position information can be integrated and handled.

請求項21の障害物検出装置は、前記認識手段は、前記車両が停車しその後走行をするときにも、当該停車前に自身が認識した前記車両の走行経路周辺の障害物の位置及び形状、障害物の無いスペースを保持することを特徴とする。これによって、車両を停車して再度走行を開始するときには、車両周囲の状況を把握した状態でその走行を開始することができる。したがって、例えば車両近傍に障害物がある位置に車両を停車した場合には、ドライバーが再乗車した際にその旨を報知して注意を喚起することなどができる。   The obstacle detection device according to claim 21, wherein the recognition means detects and recognizes the position and shape of an obstacle around the travel route of the vehicle that the vehicle recognizes before stopping when the vehicle stops and then travels. It is characterized by holding a space free of obstacles. Thus, when the vehicle is stopped and traveling is started again, the traveling can be started in a state in which the situation around the vehicle is grasped. Therefore, for example, when the vehicle is stopped at a position where there is an obstacle in the vicinity of the vehicle, when the driver gets on the vehicle again, the driver can be notified to alert him / her.

請求項22の障害物検出装置は、前記認識手段が認識した障害物を報知する位置報知手段を備えることを特徴とする。これによって、ドライバーは車両周囲に障害物を把握することができる。また、現在地からでは障害物を検出する範囲外となっていても、それまでにその障害物を検出しておれば、その障害物についても報知されることになる。よって、そのような障害物についても確実に接触を回避することができる。   An obstacle detection apparatus according to a twenty-second aspect is characterized by comprising position notification means for notifying the obstacle recognized by the recognition means. As a result, the driver can grasp obstacles around the vehicle. Moreover, even if it is out of the range where the obstacle is detected from the current location, if the obstacle is detected by then, the obstacle will be notified. Therefore, it is possible to reliably avoid contact with such an obstacle.

請求項23の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、画面を備え、当該画面に前記車両を示す画像を表示するとともに、当該車両を示す画像を表示する位置を現在地として前記車両の走行経路周辺の障害物を表示することを特徴とする。これによって、ドライバーは一見して車両周囲の状況を把握することができる。   The obstacle detection device according to claim 23, wherein the position notification means includes a screen, displays an image showing the vehicle on the screen, and uses the position where the image showing the vehicle is displayed as a current location to travel the vehicle. It is characterized by displaying surrounding obstacles. As a result, the driver can grasp the situation around the vehicle at a glance.

請求項24の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、前記認識手段が新たに障害物を認識する度に、当該障害物を前記画面に追加表示することを特徴とする。これによって、ドライバーは障害物の形状など車両周囲の状況を把握することができる。   The obstacle detection device according to claim 24 is characterized in that the position notification means additionally displays the obstacle on the screen every time the recognition means newly recognizes the obstacle. Thereby, the driver can grasp the situation around the vehicle such as the shape of the obstacle.

請求項25の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、前記車両を示す画像及び障害物を鳥瞰図として表示することを特徴とする。これによって、ドライバーは車両と障害物との位置関係を容易に把握することができる。   The obstacle detection device according to claim 25 is characterized in that the position notification means displays an image showing the vehicle and an obstacle as a bird's eye view. As a result, the driver can easily grasp the positional relationship between the vehicle and the obstacle.

請求項26の障害物検出装置は、前記車両周辺を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した車両周辺画像を鳥瞰画像に変換する鳥瞰画像変換手段とを備え、前記位置報知手段は、前記鳥瞰画像変換手段が変換した鳥瞰画像を前記鳥瞰図にさらに重ねて、前記車両を示す画像及び障害物を表示することを特徴とする。これにより、ドライバーは車両周囲の実際の状況を把握することができるとともに、特に駐車可能スペースを検出する際には正確に障害物が検出できているか否かを確認することができる。   The obstacle detection apparatus according to claim 26 includes an imaging unit that images the periphery of the vehicle, and a bird's-eye image conversion unit that converts a vehicle periphery image captured by the imaging unit into a bird's-eye image. The bird's-eye image converted by the bird's-eye image conversion means is further superimposed on the bird's-eye view, and an image showing the vehicle and an obstacle are displayed. Thus, the driver can grasp the actual situation around the vehicle and can confirm whether or not an obstacle can be accurately detected, particularly when detecting a parking space.

請求項27の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、前記障害物を点滅表示することを特徴とする。実際の車両周辺画像(鳥瞰画像)に検出した障害物を重ねて表示すると、それによって実際の車両周辺の状況が把握し辛くなることが予想される。そこで、請求項27では、表示する障害物を点滅させて、このような問題点を防いでいる。   The obstacle detection device of claim 27 is characterized in that the position notification means blinks the obstacle. If the detected obstacle is superimposed on the actual vehicle periphery image (bird's-eye view image), it is expected that it becomes difficult to grasp the actual situation around the vehicle. Accordingly, in claim 27, the obstacle to be displayed is blinked to prevent such a problem.

請求項28の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、前記認識手段が認識した障害物を、所定のマージンを付加して表示することを特徴とする。検出した障害物には、多少の誤差があることも予想される。したがって、ドライバーは表示されている障害物を把握しつつ走行をした場合、特に狭いスペースにおいては(例えば、車両を後進させて駐車する場合など)、誤って障害物に接触してしまうことも考えられる。請求項28はこのようなことを鑑みたものである。例えば、検出した障害物を表示する際には、障害物として検出誤差を加味した大きさの図形(円など)で表示する。   The obstacle detection apparatus according to claim 28, wherein the position notification means displays the obstacle recognized by the recognition means with a predetermined margin added. It is also expected that the detected obstacle has some errors. Therefore, when driving while grasping the displayed obstacle, the driver may accidentally touch the obstacle, especially in a small space (for example, when the vehicle is parked backward). It is done. Claim 28 takes this into consideration. For example, when a detected obstacle is displayed, it is displayed as a figure (circle or the like) having a size that takes a detection error into consideration as an obstacle.

請求項29の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、前記車両からの距離若しくは高さを区別できるように表示することを特徴とする。これによって、ドライバーは車両からどのくらいの距離、高さに障害物があるのかを把握することができる。この表示方法としては、例えば距離に応じて、又は高さに応じて色を変えて障害物の位置を表示する。   The obstacle detection apparatus according to claim 29 is characterized in that the position notification means displays the distance or height from the vehicle so as to be distinguished. This allows the driver to know how far and how high the obstacle is from the vehicle. As this display method, for example, the position of the obstacle is displayed by changing the color according to the distance or according to the height.

請求項30の障害物検出装置は、前記位置報知手段は、前記車両の現在地から所定範囲内にある障害物の位置のみを報知することを特徴とする。ドライバーにとっては、車両から遠く離れている障害物についてまで報知をすると、煩わしいと思う場合もあり得る。請求項30はこのようなことを鑑みたものである。   The obstacle detection device according to claim 30 is characterized in that the position notification means notifies only the position of an obstacle within a predetermined range from the current location of the vehicle. It may be troublesome for the driver to notify the obstacles far away from the vehicle. Claim 30 takes this into consideration.

請求項31の障害物検出装置は、前記車両の走行経路を予想する予想手段を備え、前記位置報知手段は、前記予想手段が予想した前記車両の走行経路周辺の障害物のみを報知することを特徴とする。例えば、車両を後進させて駐車しようとする場合、ドライバーにとっては、車両の走行経路周辺の状況のみを把握できればよいと考えられる。請求項31はこのような状況を鑑みたものである。なお、車両の走行経路を予想する方法としては、例えば現在の車両の速度及び操舵角に基づいて予想したり、車両固有の最大操舵角に基づいて予想したりする。   The obstacle detection apparatus according to claim 31, further comprising a predicting unit that predicts a travel route of the vehicle, wherein the position notification unit notifies only an obstacle around the travel route of the vehicle predicted by the prediction unit. Features. For example, when the vehicle is to be moved backward and parked, it is considered necessary for the driver to know only the situation around the travel route of the vehicle. Claim 31 takes this situation into consideration. In addition, as a method for predicting the travel route of the vehicle, for example, prediction is made based on the current speed and steering angle of the vehicle, or prediction is made based on the maximum steering angle unique to the vehicle.

請求項32の障害物検出装置は、前記報知手段が前記障害物の報知を行うか否かを切り替えるスイッチを備えることを特徴とする。これは、ドライバーによっては障害物の報知を必要としないと考える場合もあり得ることによる。   An obstacle detection apparatus according to a thirty-second aspect is characterized in that the notification means includes a switch for switching whether to notify the obstacle. This is because some drivers may think that notification of obstacles is not necessary.

請求項33の障害物検出装置は、前記認識手段が認識した障害物が前記車両と接触する可能性が高い所定距離以下に近づいた場合、前記車両の走行を停止させる制動手段を備えることを特徴とする。これによって、ドライバーは車両の極近傍に障害物があることを把握していない場合であっても、車両とその障害物とが接触するという事態を防ぐことができる。   The obstacle detection apparatus according to claim 33, further comprising a braking unit that stops the vehicle when the obstacle recognized by the recognition unit approaches a predetermined distance or less where the possibility of contact with the vehicle is high. And Thus, even when the driver does not know that there is an obstacle in the immediate vicinity of the vehicle, it is possible to prevent the vehicle and the obstacle from coming into contact with each other.

請求項34の障害物検出装置は、前記各素子は、前記車両の側面に、車両の進行方向に対して直交する方向に主放射方向を向けるように取り付けられていることを特徴とする。これにより、車両側方に対して長距離での障害物の検出が可能となり、例えば、駐車スペースを検索する用途において、遠方までのスペースを検索することができる。   An obstacle detection apparatus according to a thirty-fourth aspect is characterized in that each of the elements is attached to a side surface of the vehicle so that a main radiation direction is directed in a direction orthogonal to a traveling direction of the vehicle. Thereby, it is possible to detect an obstacle at a long distance with respect to the side of the vehicle. For example, in a use of searching for a parking space, it is possible to search a space far away.

請求項35の障害物検出装置は、前記車両の速度を検出する速度検出手段と、所要とする検出精度を実現する走行距離間隔以下の間隔毎に障害物を検出するために、当該走行距離間隔と、前記送信手段が送信する送信波の送信繰り返し周期とから前記車両の制限速度を算出する制限速度算出手段と、前記制限速度算出手段が算出する制限速度に対して、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度が超過している場合には、その旨を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。   An obstacle detection apparatus according to claim 35, wherein the obstacle detection device detects the obstacle at every interval equal to or less than a mileage interval that realizes a required detection accuracy, and a speed detection means that detects the speed of the vehicle. And a speed limit calculating means for calculating a speed limit of the vehicle from a transmission repetition period of the transmission wave transmitted by the transmitting means, and the speed detecting means detects the speed limit calculated by the speed limit calculating means. In the case where the speed of the vehicle to be exceeded is exceeded, a notification means for notifying that effect is provided.

例えば、この障害物検出装置を、駐車支援のための駐車可能エリアの認識に用いた場合、正確に車両周辺の障害物の位置を検出する必要がある。この場合、車両の速度が大きくなるほど、位置を検出する距離間隔が荒くなるため、障害物や駐車可能エリアの検出精度が低下する。このようなことから、請求項35の障害物検出装置では、所要とする検出精度を実現するための、車両の制限速度を算出し、車両がその制限速度を超えている場合には、警告するようにしている。この警告によって、ドライバーが車両の速度を制限速度以下にすることにより、正確に車両周辺の障害物の位置を検出することができる。   For example, when this obstacle detection device is used for recognizing a parking area for parking assistance, it is necessary to accurately detect the position of an obstacle around the vehicle. In this case, as the speed of the vehicle increases, the distance interval for detecting the position becomes rough, so that the detection accuracy of the obstacle and the parking area decreases. For this reason, the obstacle detection device according to claim 35 calculates the speed limit of the vehicle for realizing the required detection accuracy, and warns when the vehicle exceeds the speed limit. I am doing so. By this warning, the driver can accurately detect the position of the obstacle around the vehicle by setting the vehicle speed to the speed limit or less.

請求項36の障害物検出装置は、前記報知手段は、前記受信手段が障害物からの反射波を受信したと判定した場合に限り、それ以降、前記制限速度算出手段が算出する制限速度に対して、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度が超過している場合には、その旨を報知することを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 36, wherein, only when the notification means determines that the reception means has received a reflected wave from an obstacle, the obstacle speed detection means calculates the speed limit calculated by the speed limit calculation means thereafter. Then, when the speed of the vehicle detected by the speed detecting means exceeds, a notification to that effect is given.

上述したように、車両の速度が超過している旨の報知を行うのは、この報知によってドライバーに車両の速度を落とさせ、周辺の障害物の位置を正確に検出するためである。したがって、車両周辺に障害物が無いにもかかわらず報知を行うのは、ドライバーにとって煩わしく妥当ではない。このようなことから、請求項36の障害物検出装置では、車両周辺に障害物が有ると検出し始めた場合に限り、車両の速度を制限速度以下にするための報知を行っている。   As described above, the notification that the speed of the vehicle has been exceeded is performed in order to cause the driver to reduce the speed of the vehicle by this notification and to accurately detect the positions of surrounding obstacles. Therefore, it is troublesome and inappropriate for the driver to perform the notification even when there is no obstacle around the vehicle. For this reason, in the obstacle detection device according to claim 36, only when it starts to detect that there is an obstacle around the vehicle, the notification for making the vehicle speed equal to or less than the speed limit is provided.

請求項37の障害物検出装置は、前記車両の速度を検出する速度検出手段と、所要とする検出精度を実現する走行距離間隔以下の間隔毎に障害物を検出するために、当該走行距離間隔と、前記送信手段が送信する送信波の送信繰り返し周期とから前記車両の制限速度を算出する制限速度算出手段と、前記制限速度算出手段が算出する制限速度に対して、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度が超過している場合には、当該車両の速度を前記制限速度以下に制御する速度制御手段とを備えることを特徴とする。このように、自動で車両の速度を制限速度以下に制御すると、ドライバーの操作負担を軽減することができる。   The obstacle detection device according to claim 37, wherein the obstacle detection device detects the obstacle at every interval equal to or less than the mileage interval that realizes the required detection accuracy, and speed detection means for detecting the speed of the vehicle. And a speed limit calculating means for calculating a speed limit of the vehicle from a transmission repetition period of the transmission wave transmitted by the transmitting means, and the speed detecting means detects the speed limit calculated by the speed limit calculating means. And a speed control means for controlling the speed of the vehicle to the speed limit or less when the speed of the vehicle exceeds. As described above, when the vehicle speed is automatically controlled to be equal to or lower than the speed limit, the operation burden on the driver can be reduced.

請求項38の障害物検出装置は、前記速度制御手段は、前記受信手段が障害物からの反射波を受信したと判定した場合に限り、それ以降、前記車両の速度を前記制限速度以下に制御することを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 38, wherein the speed control means controls the speed of the vehicle below the speed limit only after the receiving means determines that the reflected wave from the obstacle has been received. It is characterized by doing.

上述したように、車両の速度を制限速度以下にするのは、車両周辺の障害物の位置を正確に検出するためである。したがって、請求項38の障害物検出装置では、車両周辺に障害物が有ると検出し始めた場合に限り、車両の速度を制御したものである。   As described above, the speed of the vehicle is made equal to or less than the speed limit in order to accurately detect the position of the obstacle around the vehicle. Therefore, in the obstacle detection device according to the thirty-eighth aspect, the speed of the vehicle is controlled only when it is detected that there is an obstacle around the vehicle.

請求項39の障害物検出装置は、前記車両の速度を検出する速度検出手段と、所要とする検出精度を実現する走行距離間隔以下の間隔で障害物を検出するために、当該走行距離間隔と、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度とから、必要な位置検出周期を算出する周期算出手段とを備え、前記送信手段は、前記周期算出手段が算出した位置検出周期以下となるように、前記送信波の送信周期を制御することを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 39 is a speed detection means for detecting the speed of the vehicle, and for detecting an obstacle at an interval equal to or less than the travel distance interval for realizing the required detection accuracy, And a period calculating means for calculating a necessary position detection period from the speed of the vehicle detected by the speed detecting means, and the transmitting means is less than or equal to the position detection period calculated by the period calculating means. The transmission period of the transmission wave is controlled.

上述したように、走行中に車両周辺の障害物の位置を正確に検出するには、所定の距離間隔以下で位置検出をする必要があるが、請求項39の障害物検出装置のように、所定の距離間隔で位置検出するために、送信波の送信周期を制御してもよい。   As described above, in order to accurately detect the position of the obstacle around the vehicle during traveling, it is necessary to detect the position at a predetermined distance interval or less. In order to detect the position at a predetermined distance interval, the transmission period of the transmission wave may be controlled.

請求項40の障害物検出装置は、前記制限速度算出手段は、前記送信波の指向性又は前記受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているときには、前記制限速度の代わりに、当該制限速度を半分にした速度を制限速度として算出することを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 40, wherein the speed limit calculating means switches the directivity of the transmission wave or the reception directivity alternately between a narrow angle and a wide angle instead of the speed limit. A speed obtained by halving the speed is calculated as a speed limit.

例えば、車両速度及び送信波の送信周期を固定とした場合の位置検出周期は、送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えているときの方が、常に狭角にしているときよりも2倍大きい。したがって、送信波の指向性又は受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているときは、制限速度をさらに半分にすることで、障害物の検出精度を確保することができる。   For example, the position detection cycle when the vehicle speed and the transmission cycle of the transmission wave are fixed is such that when the directivity of the transmission wave is alternately switched between the narrow angle and the wide angle, the position is always narrow. Is twice as large. Therefore, when the directivity or the reception directivity of the transmission wave is alternately switched between the narrow angle and the wide angle, the obstacle detection accuracy can be ensured by further reducing the speed limit by half.

請求項41の障害物検出装置は、前記周期算出手段は、前記送信波の指向性又は前記受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているときには、前記位置検出周期の代わりに、当該位置検出周期を半分にした周期を位置検出周期として算出することを特徴とする。   The obstacle detection device according to claim 41, wherein the period calculation unit switches the directivity of the transmission wave or the reception directivity alternately between a narrow angle and a wide angle instead of the position detection period. A period obtained by halving the detection period is calculated as a position detection period.

請求項40と同様に、送信波の送信周期を制御するときにおいて、送信波の指向性又は受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているときは、障害物の検出精度を確保するために、送信波の送信周期を制御するために算出する位置検出周期を、指向性を交互に切り替えないときの半分にしている。   Similarly to claim 40, when controlling the transmission cycle of the transmission wave, when the directivity or the reception directivity of the transmission wave is alternately switched between the narrow angle and the wide angle, in order to ensure the detection accuracy of the obstacle In addition, the position detection cycle calculated to control the transmission cycle of the transmission wave is half that when the directivity is not switched alternately.

請求項42の障害物検出装置は、前記送信手段は、前記アレイ状に配置された各素子に入力する送信信号の位相を、前記位置検出手段が直前に算出した障害物の位置に応じて切り替えることを特徴とする。   The obstacle detection apparatus according to claim 42, wherein the transmission means switches a phase of a transmission signal input to each element arranged in the array according to an obstacle position calculated immediately before by the position detection means. It is characterized by that.

この請求項42の障害物検出装置を用いることにより、例えば走行中に障害物を検出したときには、障害物に追従して送信波の指向性を制御することができるので、正確にその障害物の位置を検出することができる。   By using the obstacle detection apparatus according to claim 42, for example, when an obstacle is detected during traveling, the directivity of the transmission wave can be controlled following the obstacle, so that the obstacle can be accurately detected. The position can be detected.

請求項43の障害物検出装置は、前記受信手段は、前記各素子の復調信号に乗算する複素係数を、前記位置検出手段が直前に算出した障害物の位置に応じて切り替えることを特徴とする。このように、障害物の位置に応じて受信指向性を切り替えてもよい。これによって、障害物の位置に対応した反射波を受信することができる。   45. The obstacle detection apparatus according to claim 43, wherein the reception unit switches a complex coefficient to be multiplied by a demodulated signal of each element in accordance with the position of the obstacle just calculated by the position detection unit. . Thus, the reception directivity may be switched according to the position of the obstacle. Thereby, a reflected wave corresponding to the position of the obstacle can be received.

請求項44の障害物検出装置は、前記送信手段及び前記受信手段は超音波を利用したものであって、前記送信波が送信されたことによる残響が前記各素子にあるときに、前記反射波を受信したか否かを判定し、前記位置検出手段は、前記送信波が送信されたことによる残響が前記各素子にあるときに、前記受信手段が前記反射波を受信したと判定したときは、前記障害物の距離及び方位の算出を中止することを特徴とする。   45. The obstacle detection apparatus according to claim 44, wherein the transmitting means and the receiving means use ultrasonic waves, and the reflected waves are generated when reverberation due to transmission of the transmission waves is present in each element. When the position detecting means determines that the receiving means has received the reflected wave when reverberation due to the transmission wave being transmitted is present in each element. The calculation of the distance and direction of the obstacle is stopped.

送信波が送信されたことによる残響が各素子にある時間内に反射波を受信しても、反射波が残響と重なってしまう。そのため、反射波の立ち上がりを正確に検出できないので、障害物の位置を正確に検出することは困難となる。請求項44は、このようなことを鑑みたものである。なお、このように、反射波を受信しても正確な障害物の位置を検出できない領域を、以下不感帯と言う。   Even if the reverberation due to the transmission wave being transmitted is received within a certain time in each element, the reflected wave overlaps with the reverberation. For this reason, since the rising of the reflected wave cannot be detected accurately, it is difficult to accurately detect the position of the obstacle. Claim 44 takes this into consideration. Note that an area where the position of an obstacle cannot be detected accurately even when a reflected wave is received is referred to as a dead zone hereinafter.

請求項45の障害物検出装置は、前記アレイ状に配置された素子の隣接する素子間隔は、送信波の波長の半分以下であることを特徴とする。   The obstacle detection apparatus according to a 45th aspect is characterized in that an element interval between adjacent elements arranged in the array is not more than half of the wavelength of the transmission wave.

先ず、指向性E(θ、φ)の素子間隔dの依存性を考えるために、上記数1式において、φ=0(1次元を考慮)とし、さらに、素子数Mを2、各素子に入力する送信信号の位相差を同相(0)とするため、θ01とすると、指向性E(θ、φ)は次式のように表される。 First, in order to consider the dependency of the directivity E (θ, φ) on the element spacing d, in the above equation 1, φ = 0 (considering one dimension), and the number of elements M is set to 2 for each element. In order to set the phase difference of the input transmission signal to the same phase (0), if θ 0 = θ 1 , the directivity E (θ, φ) is expressed by the following equation.

(数4)
E(θ、φ)=E(θ、φ)×[1+exp{j(2π/λ)×d×sinθ}]
この数4式を用いて、各素子間隔d(0.5λ以上)について方位θに対する指向性E(θ、φ)を示すと図19のようになる。同図に示すように、素子間隔dが0.5λ以上のときでは、各素子の正面方向に送信波が送信されるとともに(以下、この範囲をメインローブという)、送信波の出力がゼロとなる方向θth(以下、この方向をヌル点という)以上の方向にも送信波が送信される(以下、この範囲をグレーティングローブという)。これに対し、素子間隔dが0.5λのときでは、送信波の指向性にグレーティングローブは発生しない。したがって、素子間隔dが0.5λより大きい場合、送信波を送信するための電力がグレーティングローブに奪われる分だけ、メインローブの送信波の強度が弱くなる。つまり、送信波の送信距離が小さくなってしまう。
(Equation 4)
E (θ, φ) = E 0 (θ, φ) × [1 + exp {j (2π / λ) × d × sin θ}]
FIG. 19 shows the directivity E (θ, φ) with respect to the azimuth θ with respect to each element interval d (0.5λ or more) using the equation (4). As shown in the figure, when the element interval d is 0.5λ or more, a transmission wave is transmitted in the front direction of each element (hereinafter, this range is referred to as a main lobe), and the output of the transmission wave is zero. A transmission wave is transmitted in a direction greater than or equal to the direction θ th (hereinafter, this direction is referred to as a null point) (hereinafter, this range is referred to as a grating lobe). On the other hand, when the element interval d is 0.5λ, no grating lobe is generated in the directivity of the transmission wave. Therefore, when the element interval d is larger than 0.5λ, the intensity of the transmission wave in the main lobe is weakened by the amount that power for transmitting the transmission wave is taken by the grating lobe. That is, the transmission distance of the transmission wave is reduced.

一方、反射波の受信側について言えば、素子間隔dが0.5λより大きいと、反射波の各素子の位相差によっては、物体の方位は一意に定まらない場合がある。図20(a)は、素子間隔dが0.75λ(>0.5λ)における、反射波の各素子の位相差と反射波の到来方向(物体の方位)との関係を示した図である。なお、同図は、各素子間の中心軸方向を到来方向θ=0としている。同図に示すように、位相差Δφの絶対値が90°〜180°の範囲では、反射波の到来方向θの候補が2つある。このように、到来方向θの候補が複数になる場合があるのは、受信側ではある位相差Xと位相差X+2nπ(nは整数)とを区別することができないためである。したがって、このような範囲では、反射波の到来方向θが一意に決まらない。つまり、物体の位置を決定することができない。   On the other hand, on the receiving side of the reflected wave, if the element spacing d is larger than 0.5λ, the orientation of the object may not be uniquely determined depending on the phase difference of each element of the reflected wave. FIG. 20A is a diagram showing the relationship between the phase difference of each element of the reflected wave and the arrival direction (object orientation) of the reflected wave when the element interval d is 0.75λ (> 0.5λ). . In the figure, the direction of the central axis between the elements is the arrival direction θ = 0. As shown in the figure, in the range where the absolute value of the phase difference Δφ is 90 ° to 180 °, there are two candidates for the arrival direction θ of the reflected wave. As described above, there may be a plurality of candidates for the arrival direction θ because the phase difference X and the phase difference X + 2nπ (n is an integer) cannot be distinguished on the receiving side. Therefore, in such a range, the arrival direction θ of the reflected wave is not uniquely determined. That is, the position of the object cannot be determined.

これに対し、同図(b)は、素子間隔dが0.5λの場合における位相差Δφと反射波の到来方向θとの関係を示した図であるが、同図に示すようにどの位相差Δφに対しても反射波の到来方向θを一意に決定することができる。   On the other hand, FIG. 5B shows the relationship between the phase difference Δφ and the arrival direction θ of the reflected wave when the element spacing d is 0.5λ. As shown in FIG. The arrival direction θ of the reflected wave can be uniquely determined for the phase difference Δφ.

以上より、送信側、受信側ともに素子間隔dを0.5λ以下にするのが望ましい。請求項43は、このようなことを鑑みたものである。   From the above, it is desirable that the element interval d is 0.5λ or less on both the transmission side and the reception side. Claim 43 takes this into consideration.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.

図5は、本実施形態の障害物検出装置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、障害物検出装置100は、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及びECU10から構成される。   FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of the obstacle detection apparatus 100 of the present embodiment. As shown in the figure, the obstacle detection apparatus 100 includes a transmission control unit 20, a reception control unit 30, elements 40A and 40B, an element attachment position storage unit 50, a travel state acquisition unit 60, and the ECU 10.

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。障害物を検出する際には、このECU10は、送信制御部20に対して、所定のタイミングで車両外部に送信波を送信するように指示する。また、ECU10は、受信制御部30に対して、障害物の位置情報を自身に送信するように指示する。そして、後述する素子取り付け位置記憶部50に記憶されている各素子の車両の中心点を基準とした位置情報に基づいて、受信制御部30から送られてきた障害物の位置情報を、車両の中心点を基準とした位置情報に変換し、時刻に対応付けてRAMに記憶しておく。そして、後述する走行状態取得部60に基づいて算出される車両の中心点の移動軌跡に基づいて、このRAMに記憶した位置情報を、現在地を基準とした相対位置に変換し、現在地を基準として、走行経路周辺にどの位置にどのような形状の障害物があるか、障害物のないスペースはどの程度あり、移動可能なスペースがどのくらいあるかを認識する。   The ECU 10 is a normal computer and includes a ROM, a RAM, a CPU, an I / O (not shown), and a bus connecting them. When detecting an obstacle, the ECU 10 instructs the transmission control unit 20 to transmit a transmission wave to the outside of the vehicle at a predetermined timing. In addition, the ECU 10 instructs the reception control unit 30 to transmit the position information of the obstacle to itself. And based on the position information on the basis of the vehicle center point of each element stored in the element attachment position storage unit 50 described later, the position information of the obstacle sent from the reception control unit 30 is The position information is converted into position information based on the center point, and stored in the RAM in association with the time. Then, based on the movement trajectory of the center point of the vehicle calculated based on the driving state acquisition unit 60 described later, the position information stored in this RAM is converted into a relative position based on the current location, and the current location is used as a reference. It recognizes what kind of obstacle is located at which position around the travel route, how much space is free of obstacles, and how much space is movable.

送信制御部20は、ECU10の送信指示に基づいて、所定の送信信号を生成して、各素子(40A、40B)に出力する部分である。具体的には、図7に示すように、送信位相決定部21、送信波形生成部22A、22Bから構成される。   The transmission control unit 20 is a part that generates a predetermined transmission signal based on a transmission instruction from the ECU 10 and outputs it to each element (40A, 40B). Specifically, as shown in FIG. 7, the transmission phase determining unit 21 and the transmission waveform generating units 22A and 22B are configured.

送信位相決定部21は、素子40A、40Bのそれぞれに入力する送信信号の位相を決定し、送信波形生成部22A、22Bに指示する。本実施形態では、送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替わるように、各素子に入力する送信信号の位相を決定している。本実施形態では、後述するように、素子40A、40Bは、送信波の波長λに対して、半波長(λ/2)の間隔で配置されており、この場合、送信波の2次元平面(φ=0)の指向性E(θ、φ)は、次式のように表される。なお、次式中、θ、φは、図15のように空間に原点と基準軸を設けたときの、任意の点における、その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おり、また、E(θ、φ)は各素子単体の指向性、Δθは各素子に入力する送信信号の位相差を表している(各素子に入力する送信信号の位相差をΔθとするため、θ0=0、θ1=Δθmとしている)。 The transmission phase determination unit 21 determines the phase of the transmission signal input to each of the elements 40A and 40B, and instructs the transmission waveform generation units 22A and 22B. In the present embodiment, the phase of the transmission signal input to each element is determined so that the directivity of the transmission wave is alternately switched between a narrow angle and a wide angle. In this embodiment, as will be described later, the elements 40A and 40B are arranged at intervals of a half wavelength (λ / 2) with respect to the wavelength λ of the transmission wave. In this case, the two-dimensional plane ( Directivity E (θ, φ) of φ = 0) is expressed as the following equation. In the following equation, θ and φ are the angles between the straight line connecting the arbitrary point and the origin at the arbitrary point when the origin and the reference axis are provided in the space as shown in FIG. 15 and the reference axis. E 0 (θ, φ) represents the directivity of each element, and Δθ m represents the phase difference of the transmission signal input to each element (the phase difference of the transmission signal input to each element). Is set to Δθ m , θ 0 = 0 and θ 1 = Δθ m ).

(数4)
E(θ、φ)=E(θ、φ)×[1+exp{j(π×sinθ+Δθ)}]
ここで、指向性E(θ、φ)を狭角にするには、各素子に入力する送信信号の位相差Δθを0(同相)とし、指向性E(θ、φ)を広角にするには、各素子に入力する送信信号の位相差Δθを180度(逆相)とすればよい。したがって、送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えるには、図11に示すように、各素子に入力する送信信号の位相を同相と逆相を交互に切り替えればよい。つまり、送信位相決定部21は、送信波形生成部22A、22Bに対して、交互に、同相の位相と逆相の位相を指示している。
(Equation 4)
E (θ, φ) = E 0 (θ, φ) × [1 + exp {j (π × sin θ + Δθ m )}]
Here, in order to narrow the directivity E (θ, φ), the phase difference Δθ m of the transmission signal input to each element is set to 0 (in-phase), and the directivity E (θ, φ) is set to a wide angle. For this, the phase difference Δθ m of the transmission signals input to each element may be set to 180 degrees (reverse phase). Therefore, in order to alternately switch the directivity of the transmission wave between the narrow angle and the wide angle, as shown in FIG. 11, the phase of the transmission signal input to each element may be switched alternately between the in-phase and the reverse phase. That is, the transmission phase determination unit 21 instructs the transmission waveform generation units 22A and 22B alternately to have the same phase and the opposite phase.

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、各素子に入力する。   Based on an instruction from the transmission phase determination unit 21, the transmission waveform generation units 22A and 22B generate a sine wave having a predetermined phase and a predetermined frequency, and input a pulse-modulated signal to each element as a transmission signal.

素子40A、40Bは、図6に示すように、送信波の波長λに対して、半波長λ/2の間隔で、アレイ状に配置されており、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。素子40A、40Bとして、具体的には、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が挙げられる。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。   As shown in FIG. 6, the elements 40A and 40B are arranged in an array at intervals of a half wavelength λ / 2 with respect to the wavelength λ of the transmission wave, and transmitted from the transmission waveform generation units 22A and 22B. A transmission wave corresponding to the transmission signal is transmitted to the outside. Specific examples of the elements 40A and 40B include an ultrasonic microphone that generates ultrasonic waves and an antenna that generates radio waves. The elements 40 </ b> A and 40 </ b> B receive a signal coming from the outside, and transmit this received signal to the reception control unit 30.

受信制御部30は、素子40A、40Bから送られてきた信号に基づいて、その信号が障害物の反射波であるか否かを判定し、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部分である。具体的には、図8に示すように、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から構成される。   Based on the signals sent from the elements 40A and 40B, the reception control unit 30 determines whether or not the signal is a reflected wave of an obstacle. It is a part which calculates the position of an obstacle based on. Specifically, as shown in FIG. 8, orthogonal demodulation units 31A and 31B, complex coefficient determination unit 32, multiplication units 33A and 33B, addition unit 34, amplitude calculation unit 35, threshold value determination unit 36, distance calculation unit 37, An azimuth calculation unit 38 and a position conversion unit 39 are included.

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部分である。具体的には、素子40A、40Bから送られてきた信号に、所定の各周波数の正弦波ならびに余弦波を掛け合わせ、ローパスフィルタにより高周波成分を除去し、同相成分(I)と直交成分(Q)を抽出する。この操作はAD変換後に行ってもよいし、直交復調後にAD変換し、ディジタル値に変換してもよい。この直交復調信号を、同相成分(I)と直交成分(Q)の信号からなる複素平面(IQ平面)に表すと、図2(a)示すように、所定の大きさ、位相をもつベクトルとして表すことができる。   The quadrature demodulation units 31A and 31B are parts that perform quadrature demodulation on the signals transmitted from the elements 40A and 40B. Specifically, the signals sent from the elements 40A and 40B are multiplied by a sine wave and a cosine wave of each predetermined frequency, a high-frequency component is removed by a low-pass filter, and an in-phase component (I) and a quadrature component (Q ). This operation may be performed after AD conversion, or may be AD converted after quadrature demodulation and converted to a digital value. When this quadrature demodulated signal is represented on a complex plane (IQ plane) composed of in-phase component (I) and quadrature component (Q) signals, a vector having a predetermined magnitude and phase is obtained as shown in FIG. Can be represented.

複素係数決定部32は、各素子の直交復調後の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、送信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している。つまり、受信指向性が狭角と広角が交互に切り替わるように、複素係数の位相を同相と逆相を交互に切り替えている。   The complex coefficient determination unit 32 is a part that determines a complex coefficient to be multiplied with the signal after orthogonal demodulation of each element. The reception directivity can be changed by the value of the complex coefficient. In this embodiment, the value of this complex coefficient is determined so as to have the same directivity as the transmission directivity. That is, the phase of the complex coefficient is alternately switched between the in-phase and the opposite phase so that the reception directivity is alternately switched between the narrow angle and the wide angle.

そして、乗算部33A、33Bで、各復調信号に複素係数決定部32で決定した複素係数を乗算して、各復調信号の位相差を変え、これらを加算部34でベクトル加算する。その後、ベクトル加算後の信号の振幅を振幅算出部35で算出し、この振幅が閾値よりも大きいか否かを閾値判定部36で判定する。すなわち、ベクトル加算後の信号の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し、距離算出部37、方位算出部38によってその反射波に対応した障害物の位置を算出する。具体的には、距離算出部37は、受信信号のベクトル加算後振幅が閾値を越えたときの時間と、送信波を送信したときの時間との時間差から(図9(a)参照)、障害物の距離を算出する。   Multiplying units 33A and 33B multiply each demodulated signal by the complex coefficient determined by complex coefficient determining unit 32, change the phase difference of each demodulated signal, and adder 34 performs vector addition. Thereafter, the amplitude of the signal after the vector addition is calculated by the amplitude calculation unit 35, and whether or not the amplitude is larger than the threshold is determined by the threshold determination unit 36. That is, when the amplitude of the signal after the vector addition is larger than the threshold value, it is determined that the received signal is a reflected wave from the obstacle, and the distance calculation unit 37 and the direction calculation unit 38 determine the obstacle corresponding to the reflected wave. Calculate the position. Specifically, the distance calculation unit 37 calculates the failure from the time difference between the time when the amplitude after vector addition of the received signal exceeds the threshold and the time when the transmission wave is transmitted (see FIG. 9A). Calculate the distance of an object.

また、方位算出部38は、ベクトル加算後の信号の振幅が閾値を越えた部分の、各復調信号の位相差に基づいて、方位を算出する(図9(b)参照)。具体的には、図10に示すように、2素子間の距離をd、各復調信号の位相差をΔφ、反射波の波長をλとすると、反射波の到来方向θは、次式のように表される。   Further, the azimuth calculation unit 38 calculates the azimuth based on the phase difference of each demodulated signal in the portion where the amplitude of the signal after vector addition exceeds the threshold (see FIG. 9B). Specifically, as shown in FIG. 10, when the distance between two elements is d, the phase difference between the demodulated signals is Δφ, and the wavelength of the reflected wave is λ, the arrival direction θ of the reflected wave is It is expressed in

(数5)
θ=sin−1(Δφ×λ/(2π×d))
上式に、反射波の波長λ(送信波の波長λと同じ)と、2素子間の距離d(λ/2)を代入し、各復調信号の位相差Δφを算出すれば、反射波の到来方向θを算出することができる。
(Equation 5)
θ = sin −1 (Δφ × λ / (2π × d))
Substituting the wavelength λ of the reflected wave (same as the wavelength λ of the transmitted wave) and the distance d (λ / 2) between the two elements into the above equation and calculating the phase difference Δφ of each demodulated signal, The arrival direction θ can be calculated.

ここで、各復調信号の位相差Δφを算出するために、先ず、ベクトル加算後の信号の振幅が閾値を越えた部分の複数のサンプルポイントにおいて、次式に示す、受信信号の大きさを反映した、各復調信号の位相差を示す位相差ベクトルDefを算出する。なお、次式中、X、Yは、各復調信号の強度を表しており、φ、φは、各復調信号の位相を表している。 Here, in order to calculate the phase difference Δφ of each demodulated signal, first, the magnitude of the received signal shown in the following equation is reflected at a plurality of sample points where the amplitude of the signal after vector addition exceeds the threshold. Then, the phase difference vector Def indicating the phase difference of each demodulated signal is calculated. In the following equation, X and Y represent the intensity of each demodulated signal, and φ 1 and φ 2 represent the phase of each demodulated signal.

(数6)
Def=X×Y×exp(j(φ―φ))=X×Y×exp(j(Δφ))
ここで、各復調信号Rx_A、Rx_Bをそれぞれ、次式のように、同相成分(I)と直交成分(Q)の和で表す(図16(a)参照)。なお、次式中、a+jb、c+jdは単位ベクトルである。
(Equation 6)
Def = X × Y × exp (j (φ 1 −φ 2 )) = X × Y × exp (j (Δφ))
Here, each demodulated signal Rx_A, Rx_B is represented by the sum of the in-phase component (I) and the quadrature component (Q) as shown in the following equation (see FIG. 16A). In the following expression, a + jb and c + jd are unit vectors.

(数7)
Rx_A→X×exp(jφ)=X×(a+jb)=(X×a)+j(X×b)
(数8)
Rx_B→Y×exp(jφ)=Y×(c+jd)=(Y×c)+j(Y×d)
これらの数式を上記数式6に代入し、位相差ベクトルDefの同相成分Def_Iと直交成分Def_Qはそれぞれ次式のように表される。
(Equation 7)
Rx_A → X × exp (jφ 1 ) = X × (a + jb) = (X × a) + j (X × b)
(Equation 8)
Rx_B → Y × exp (jφ 2 ) = Y × (c + jd) = (Y × c) + j (Y × d)
By substituting these formulas into the above formula 6, the in-phase component Def_I and the quadrature component Def_Q of the phase difference vector Def are respectively expressed by the following formulas.

(数9)
Def_I=(X×a)×(Y×c)+(X×b)×(Y×d)
(数10)
Def_Q=(X×b)×(Y×c)―(X×a)×(Y×d)
したがって、各復調信号の成分を上記数式9、10に代入することにより、位相差ベクトルDefを算出することができる(図16(b)参照)。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を算出し(図16(c)参照)、この合成位相差ベクトルSum_Defの位相から、障害物の方向を算出するための、各復調信号の位相差Δφを算出する。このように、受信信号の大きさを反映した位相差ベクトルを合成することで、受信信号の大きさを重みとしてもつ位相差の平均が可能となり、正確に位相差Δφを算出することができる。このΔφに基づき(数5)から反射波の到来方向θを算出する。
(Equation 9)
Def_I = (X × a) × (Y × c) + (X × b) × (Y × d)
(Equation 10)
Def_Q = (X × b) × (Y × c) − (X × a) × (Y × d)
Therefore, the phase difference vector Def can be calculated by substituting the components of each demodulated signal into the above formulas 9 and 10 (see FIG. 16B). Then, a phase difference vector calculated at each sample point is added to calculate a combined phase difference vector Sum_Def (see FIG. 16C), and an obstacle direction is calculated from the phase of the combined phase difference vector Sum_Def. Therefore, the phase difference Δφ of each demodulated signal is calculated. In this way, by synthesizing the phase difference vector reflecting the magnitude of the received signal, it is possible to average the phase difference having the magnitude of the received signal as a weight, and the phase difference Δφ can be accurately calculated. Based on this Δφ, the arrival direction θ of the reflected wave is calculated from (Equation 5).

位置変換部39は、距離算出部37で算出した障害物の距離情報及び、方位算出部で算出した障害物の方向情報とから、障害物の位置を示す座標情報に変換する部分である。本実施形態では、2つの素子40A、40Bを用いているので、各素子が属している平面上の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、障害物の位置情報をECU10に送信する。   The position converting unit 39 is a part that converts the obstacle distance information calculated by the distance calculating unit 37 and the obstacle direction information calculated by the azimuth calculating unit into coordinate information indicating the position of the obstacle. In this embodiment, since the two elements 40A and 40B are used, they are converted into two-dimensional coordinates on the plane to which each element belongs. The position conversion unit 39 transmits the position information of the obstacle to the ECU 10 based on the position information request instruction from the ECU 10.

素子取り付け位置記憶部50は、素子40A、40Bの車両に対する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次元座標と姿勢を記憶している。   The element attachment position storage unit 50 is a part that stores attachment position information of the elements 40A and 40B with respect to the vehicle. In the present embodiment, the three-dimensional coordinates and the posture are stored when the vehicle center point is the origin.

走行状態取得部60は、車速センサ、地磁気センサ、ジャイロスコープや、ステアリング角度などから、車両の各時刻における車速、方位を示す走行状態を取得する部分である。   The traveling state acquisition unit 60 is a part that acquires a traveling state indicating the vehicle speed and direction at each time of the vehicle from a vehicle speed sensor, a geomagnetic sensor, a gyroscope, a steering angle, and the like.

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、受信制御部30から送られてきた障害物の位置情報を、車両の中心点を基準とした位置情報に変換し、時刻に対応付けてRAMに記憶しておく。このように、障害物の位置情報を車両の中心点を基準とした位置情報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、複数の位置情報を統合して取り扱うためである。そして、RAMに記憶した車両中心点の移動軌跡に基づいて、RAMに記憶した各時刻に対応する障害物の位置情報を、現在地を基準とした位置に変換する。つまり、ECU10は、図12に示すように、各時刻で検出した障害物の位置情報を現在の時刻、位置を基準にして認識している。これによって、走行中において検出した複数の障害物の位置情報から障害物の形状を認識することができる。図12(a)のような棒状の障害物の場合は、一点として算出し、棒状の障害物として認識でき、図12(b)のような平面状の障害物の場合、移動に応じて異なる点を算出し、障害物が平面状であることを認識できる。具体的には、例えば縦列駐車時のスペースを検索する用途で使用した場合、図12(c)のように、駐車車両の形状を検出し、駐車に使用できるスペースを検索することができる。同様に並列駐車スペース検索に適用した場合でも図12(d)のように、駐車車両の形状を検出し、駐車に使用できるスペースを検索し、スペース有無の判定や、自動駐車の目標位置設定に使用することができる。なお、素子40A、40Bを、車両の側面に、車両の進行方向に対して直交する方向に主放射方向を向けるように取り付ければ、遠方までの駐車スペースを検索することができる。   When detecting an obstacle, the ECU 10 stores the movement locus of the center point of the vehicle in the RAM in association with the time based on the traveling state acquired from the traveling state acquisition unit 60. Further, the position information of the obstacle sent from the reception control unit 30 is converted into position information based on the center point of the vehicle, and stored in the RAM in association with the time. As described above, the position information of the obstacle is converted into the position information based on the center point of the vehicle because the elements attached to the vehicle are attached not only to the elements 40A and 40B but also to other places. This is because when detecting an obstacle, a plurality of pieces of position information are integrated and handled. Based on the movement locus of the vehicle center point stored in the RAM, the position information of the obstacle corresponding to each time stored in the RAM is converted into a position based on the current location. That is, as shown in FIG. 12, the ECU 10 recognizes the position information of the obstacle detected at each time with reference to the current time and position. Thereby, the shape of the obstacle can be recognized from the position information of the plurality of obstacles detected during the traveling. In the case of a rod-like obstacle as shown in FIG. 12 (a), it is calculated as one point and can be recognized as a rod-like obstacle. In the case of a planar obstacle as shown in FIG. 12 (b), it varies depending on movement. A point can be calculated to recognize that the obstacle is planar. Specifically, for example, when used for searching for a space at the time of parallel parking, as shown in FIG. 12C, the shape of the parked vehicle can be detected and a space that can be used for parking can be searched. Similarly, even when applied to parallel parking space search, as shown in FIG. 12 (d), the shape of the parked vehicle is detected, a space that can be used for parking is searched, and the presence / absence of space is determined and the target position setting for automatic parking is performed. Can be used. In addition, if the elements 40A and 40B are attached to the side of the vehicle so that the main radiation direction is directed in a direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle, a far parking space can be searched.

以上、本実施形態の障害物検出装置100は、アレイ状に配置された素子を用いることで、障害物の距離だけでなく、方向も検出することができる。つまり、障害物の位置を正確に検出することができる。また、各素子に入力する送信信号の位相を、同相と逆相に交互に切り替えることによって、送信波の指向性を狭角と広角の交互に切り替えている。一方、受信指向性についても、送信指向性と同じ指向性となるように、各素子で受信した受信信号に乗算する複素係数の位相を同相と逆相に交互に切り替えている。これによって、広範囲で障害物を検出することができる。さらに、走行中において検出した障害物の位置情報を、現在の位置を基準に変換しているので、当該走行経路周辺の障害物の状況を現在地に対する位置として認識することができる。これによって、例えば、この障害物検出装置100を駐車を支援するために用いるときには、車両周辺の障害物の状況と、駐車可能、移動可能なスペースを正確に認識することができる。   As described above, the obstacle detection apparatus 100 according to the present embodiment can detect not only the distance of the obstacle but also the direction by using the elements arranged in an array. That is, the position of the obstacle can be accurately detected. Further, the directivity of the transmission wave is alternately switched between the narrow angle and the wide angle by alternately switching the phase of the transmission signal input to each element between the in-phase and the opposite phase. On the other hand, regarding the reception directivity, the phase of the complex coefficient multiplied by the reception signal received by each element is alternately switched between the in-phase and the reverse phase so that the directivity is the same as the transmission directivity. As a result, obstacles can be detected in a wide range. Furthermore, since the position information of the obstacle detected during traveling is converted based on the current position, the situation of the obstacle around the traveling route can be recognized as the position with respect to the current location. Accordingly, for example, when the obstacle detection apparatus 100 is used for assisting parking, it is possible to accurately recognize the situation of obstacles around the vehicle and the space where parking and movement are possible.

(変形例1)
上記実施形態では、障害物を広範囲で検出するために、送受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているが、これに限定されることはなく、用途などに応じてどのように送受信指向性を制御してもよい。また、例えば、図13に示すように、障害物を検出するまでは、指向性を狭角と広角の交互に切り替え、障害物を検出したときは、それ以降はその障害物の位置に応じて、指向性を制御してもよい。これによって、車両が走行していても、障害物に追従できるので、障害物の位置を正確に検出することができる。
(Modification 1)
In the above embodiment, in order to detect an obstacle in a wide range, the transmission / reception directivity is alternately switched between a narrow angle and a wide angle. However, the present invention is not limited to this. Sex may be controlled. Further, for example, as shown in FIG. 13, until the obstacle is detected, the directivity is alternately switched between the narrow angle and the wide angle, and when the obstacle is detected, thereafter, depending on the position of the obstacle. The directivity may be controlled. Thereby, even if the vehicle is traveling, it is possible to follow the obstacle, so that the position of the obstacle can be accurately detected.

(変形例2)
上記実施形態のように、2つの素子をアレイ状に配置することにより、障害物の位置を、その2素子が属している平面上の2次元位置として算出することができる。通常、障害物は道路上に位置しているので、図14(a)、(b)に示すように、2素子を地表面に対して水平、又は垂直に配置するのが望ましい。2素子を地表面に対して水平に配置した場合(同図(a))、指向性を狭角、広角に切り替えることにより、地表面に対して水平方向に広範囲に障害物の位置を検出することができる。同様に、2素子を地表面に対して垂直に配置した場合(同図(b))は、地表面に対して垂直方向に広範囲に障害物の位置を検出することができる。
(Modification 2)
By arranging the two elements in an array as in the above embodiment, the position of the obstacle can be calculated as a two-dimensional position on the plane to which the two elements belong. Usually, since the obstacle is located on the road, it is desirable to arrange the two elements horizontally or vertically with respect to the ground surface as shown in FIGS. When two elements are arranged horizontally with respect to the ground surface ((a) in the figure), the position of an obstacle is detected in a wide range in the horizontal direction with respect to the ground surface by switching the directivity between a narrow angle and a wide angle. be able to. Similarly, when two elements are arranged perpendicular to the ground surface ((b) in the figure), the position of the obstacle can be detected over a wide range in the direction perpendicular to the ground surface.

また、図14(c)、(d)に示すように、3素子を三角形状に配置することにより、障害物の3次元位置を検出することができる。同図(c)のように、3素子で構成される三角形の一辺が地表面に対して水平となるように配置し、その一辺を構成する素子の組(素子A、B)について位相差を切り替え、指向性を適宜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ことができる。また、素子A、Cの組とB、Cの組で検出する方位情報から、障害物の地表面に対して垂直方向の位置情報を算出できる。つまり、障害物の3次元位置を検出することができる。同様に、同図(d)のように、3素子で構成される三角形の一辺が地表面に対して垂直となるように配置し、その一辺を構成する素子の組(素子B、C)について位相差を切り替え、指向性を適宜切り替えることにより、垂直方向に広範囲に障害物を検出することができる。さらに、同図(c)、(d)のように、3素子で構成される三角形が正三角形となるようにその3素子を配置することにより、3つの素子で囲まれる領域をコンパクトにすることができ、小型化できる。   Further, as shown in FIGS. 14C and 14D, the three-dimensional position of the obstacle can be detected by arranging the three elements in a triangular shape. As shown in FIG. 3C, one side of a triangle composed of three elements is arranged so as to be horizontal with respect to the ground surface, and the phase difference is set for a set of elements (elements A and B) constituting the one side. By appropriately switching the switching and directivity, the position of the obstacle can be detected in a wide range in the horizontal direction. Further, position information in the direction perpendicular to the ground surface of the obstacle can be calculated from the azimuth information detected by the set of elements A and C and the set of B and C. That is, the three-dimensional position of the obstacle can be detected. Similarly, as shown in FIG. 4D, a set of elements (elements B and C) that are arranged so that one side of a triangle constituted by three elements is perpendicular to the ground surface and that constitutes the one side. Obstacles can be detected in a wide range in the vertical direction by switching the phase difference and appropriately switching the directivity. Further, as shown in FIGS. 3C and 3D, by arranging the three elements so that the triangle formed by the three elements becomes a regular triangle, the area surrounded by the three elements is made compact. Can be reduced in size.

また、図14(e)に示すように、4素子を一辺が地表面に対して水平となうように、正方形状に配置すれば、水平に配置された素子の組によって、水平方向に広範囲に障害物の位置を検出できるとともに、垂直に配置された素子の組によって、垂直方向にも広範囲に障害物の位置を検出できる。また、素子を4つ用いることで、水平方向について、A,B及びC,Dの2組、垂直方向について、A,C及びB,Dのそれぞれで方位を算出しその結果を合成することで、位置検出精度を向上することもできる。このように、3次元位置を検出できるため、図18のように、例えば縁石などの障害物までの距離を検知したい場合、従来の距離センサに対して、障害物までの距離を正確に検出することができる。また、3素子、4素子の場合に、水平に配置された素子の組のみの位相差を切り替え、水平方向のみ広範囲に検出してもよい。   Further, as shown in FIG. 14E, if four elements are arranged in a square shape so that one side is horizontal to the ground surface, a wide range in the horizontal direction can be obtained depending on the set of elements arranged horizontally. The position of the obstacle can be detected at the same time, and the position of the obstacle can be detected in a wide range in the vertical direction by the set of elements arranged vertically. In addition, by using four elements, it is possible to calculate the azimuth with two sets of A, B and C, D in the horizontal direction and A, C and B, D in the vertical direction, and synthesize the results. The position detection accuracy can be improved. In this way, since the three-dimensional position can be detected, as shown in FIG. 18, when the distance to an obstacle such as a curb is to be detected, the distance to the obstacle is accurately detected with respect to the conventional distance sensor. be able to. Further, in the case of three elements and four elements, the phase difference of only a set of horizontally arranged elements may be switched to detect a wide range only in the horizontal direction.

(変形例3)
上記実施形態では、走行中に障害物を検出した結果から車両周囲の状況をECU10が認識するのみであった。そこで、このECU10が認識した車両周囲の状況を、更新表示するようにしてもよい。具体的には、例えば図21のフローチャートを従って表示する。なお、同図に示す処理はECU10が行う。また、ECU10が認識した車両周囲の状況を更新表示するためには、ECU10に例えば液晶ディスプレイなどの表示装置を接続しておく必要がある。
(Modification 3)
In the embodiment described above, the ECU 10 only recognizes the situation around the vehicle from the result of detecting the obstacle during traveling. Therefore, the situation around the vehicle recognized by the ECU 10 may be updated and displayed. Specifically, for example, the flowchart of FIG. 21 is displayed. The process shown in FIG. Further, in order to update and display the situation around the vehicle recognized by the ECU 10, it is necessary to connect a display device such as a liquid crystal display to the ECU 10.

先ず、ステップS11において、画面に自車両を示す画像を表示するとともに、その自車両を示す画像を表示している位置を現在地として、現在ECU10が認識している障害物の検出結果をマーカー表示する。この際、それまでに複数の障害物の検出結果を記憶している場合は、それら全てが表示されることになる。   First, in step S11, an image showing the host vehicle is displayed on the screen, and the detection result of the obstacle currently recognized by the ECU 10 is displayed as a marker with the position where the image showing the host vehicle is displayed as the current location. . At this time, when the detection results of a plurality of obstacles are stored so far, all of them are displayed.

次にステップS12において、新たに障害物が検出されたか否かを判定する。これは、受信制御部30から障害物の位置情報が送られてきたか否かによって判定する。ここで、新たに障害物が検出されていない場合は(否定判定)、再びステップS11に戻る。この際、車両の現在地に応じて、表示画面を更新する。一方、新たに障害物が検出された場合は(肯定判定)、ステップS13において、その検出結果を、上述したように車両の中心点を基準とした位置情報に変換し、時刻に対応付けてRAMに追加記憶する。その後、再びステップS11に戻り、その記憶した検出結果を追加して、RAMに記憶されている各障害物の検出結果の表示を更新する。このように検出結果が多くなるほど、それが表示画面に反映されることになるので、ドライバーは車両周囲の状況を認識しやすくなる。   Next, in step S12, it is determined whether a new obstacle has been detected. This is determined based on whether or not the position information of the obstacle is sent from the reception control unit 30. If no obstacle is newly detected (negative determination), the process returns to step S11 again. At this time, the display screen is updated according to the current location of the vehicle. On the other hand, when a new obstacle is detected (affirmative determination), in step S13, the detection result is converted into position information based on the center point of the vehicle as described above, and the RAM is associated with the time. Add to memory. Then, it returns to step S11 again, the stored detection result is added, and the display of the detection result of each obstacle memorize | stored in RAM is updated. As the number of detection results increases in this way, it is reflected on the display screen, so that the driver can easily recognize the situation around the vehicle.

図22〜24は各状況ごとに障害物の検出結果を更新表示した例を示した図である。図22は、自車両の両側近傍に障害物があるような、狭いスペースを通過する際の表示例について示した図であるが、同図(a)の実際の状況に対して同図(b)のように障害物の検出結果がマーカー(円)で累積表示される。これによって、ドライバーは表示画面を確認することにより、自車両と障害物とがどれ程離れているのかを感覚的に把握することができる。したがって、狭いスペースを通過する際にも、障害物に接触することなく通過することができる。   22-24 is the figure which showed the example which updated and displayed the detection result of the obstruction for every situation. FIG. 22 is a diagram showing a display example when passing through a narrow space where there are obstacles in the vicinity of both sides of the host vehicle. FIG. 22 (b) shows the actual situation of FIG. The obstacle detection results are accumulated and displayed as markers (circles). Thereby, the driver can grasp sensuously how far the vehicle is from the obstacle by checking the display screen. Therefore, even when passing through a narrow space, it can pass without touching the obstacle.

また、図23は、駐車可能スペースを認識する際の、その認識結果を表示した例を示した図であるが、同図(a)の実際の状況に対して同図(b)のように障害物の検出結果がマーカー(円)で累積表示される。これによって、ドライバーは正確に駐車可能スペースが認識されたか否かを把握することができる。   Further, FIG. 23 is a diagram showing an example of displaying the recognition result when recognizing a parking available space. As shown in FIG. 23B, the actual situation of FIG. Obstacle detection results are cumulatively displayed with markers (circles). Accordingly, the driver can grasp whether or not the parking space is correctly recognized.

また、図24は、駐車可能スペースに車両を後進させて並列駐車する際の、障害物の検出結果を表示した例を示した図であるが、同図(a)の実際の状況に対して同図(b)のように障害物の検出結果がマーカー(円)で累積表示される。これによって、ドライバーは両側の駐車車両に接触することなく、その駐車可能スペースに車両を駐車させることができる。   FIG. 24 is a diagram showing an example of displaying the obstacle detection result when the vehicle is parked in parallel by moving the vehicle backward in the parking space, but the actual situation of FIG. Obstacle detection results are accumulated and displayed with markers (circles) as shown in FIG. Accordingly, the driver can park the vehicle in the parking space without contacting the parked vehicles on both sides.

(変形例4)
上記変形例3では、自車両を示す画像と障害物の検出結果のみを更新表示していた。しかし、この場合、表示されている障害物の検出結果が、実際のどの障害物に対応するのかを把握し辛い場合も想定される。そこで、実際の車両周辺の画像に重ねて、障害物の検出結果を更新表示するようにしてもよい。具体的には、例えば図25のフローチャートに従って表示する。なお、同図に示す処理はECU10が行う。また、車両周辺の画像を撮像するためのカメラを車両に設置して、ECU10に接続しておく必要がある。
(Modification 4)
In the third modification, only the image showing the host vehicle and the obstacle detection result are updated and displayed. However, in this case, there may be a case where it is difficult to grasp which actual obstacle corresponds to the displayed obstacle detection result. Therefore, the obstacle detection result may be updated and displayed on the image around the actual vehicle. Specifically, for example, the display is performed according to the flowchart of FIG. The process shown in FIG. In addition, it is necessary to install a camera for capturing images around the vehicle and connect it to the ECU 10.

先ず、ステップS21において、そのカメラを用いて車両周辺を撮像する。次にステップS22において、その撮像した画像を鳥瞰画像に変換する。次にステップS23において、その変換した鳥瞰画像に重ねて、それまでに検出した障害物の検出結果を表示する。この際、自車両を示す画像も表示し、その表示位置を現在地として各障害物を表示する。例えば図26(a)に示す実際の状況に対しては、図26(b)のように表示される。   First, in step S21, the periphery of the vehicle is imaged using the camera. Next, in step S22, the captured image is converted into a bird's-eye view image. Next, in step S23, the detection result of the obstacle detected so far is displayed on the converted bird's-eye view image. At this time, an image showing the host vehicle is also displayed, and each obstacle is displayed with the display position as the current location. For example, the actual situation shown in FIG. 26A is displayed as shown in FIG.

次に、ステップS24において、新たに障害物が検出されたか否かを判定する。ここで、新たに障害物が検出されてない場合は(否定判定)、再びステップS21に戻る。この際、車両が移動した場合には、現在地を基準として障害物の検出結果が更新表示されることになる。一方、新たに障害物が検出された場合は、ステップS25において、その検出結果を、上述したように車両の中心点を基準とした位置情報に変換し、時刻に対応付けてRAMに記憶する。その後、再びステップS21に戻り、その記憶した検出結果を含めて、RAMに記憶されている障害物の検出結果の表示を更新する(ステップS21〜23)。   Next, in step S24, it is determined whether a new obstacle has been detected. If no new obstacle is detected (negative determination), the process returns to step S21 again. At this time, when the vehicle moves, the obstacle detection result is updated and displayed based on the current location. On the other hand, when a new obstacle is detected, in step S25, the detection result is converted into position information based on the center point of the vehicle as described above, and stored in the RAM in association with the time. Then, it returns to step S21 again, and the display of the detection result of the obstruction memorize | stored in RAM is updated including the memorize | stored detection result (step S21-23).

このように、実際の車両周辺の鳥瞰画像に障害物の検出結果を重ねて表示することにより、どの障害物が検出されたのかを容易に把握することができる。   Thus, by displaying the obstacle detection result superimposed on the bird's-eye view around the actual vehicle, it is possible to easily grasp which obstacle has been detected.

また、障害物の検出結果を示すマーカーを常時鳥瞰画像に重ねて表示すると、その鳥瞰画像が把握し辛くなる可能性もある。そこで、そのマーカーを点滅表示させてもよい。   Moreover, if a marker indicating the detection result of an obstacle is always displayed superimposed on the bird's-eye view image, the bird's-eye view image may be difficult to grasp. Therefore, the marker may be displayed blinking.

(変形例5)
上記変形例3、4では、検出した障害物の位置にかかわらず同じマーカーで表示していた(図22〜図24、図26参照)。この場合であっても、自車両を示す画像も表示されているので、ドライバーは障害物が車両からどれくらい離れているのかを感覚的に把握することはできる。しかし、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ようにするために、障害物の位置(車両からの距離や高さ)に応じて、マーカーの種類や色を変えるようにしてもよい。
(Modification 5)
In the said modification 3, 4, it displayed with the same marker irrespective of the position of the detected obstacle (refer FIGS. 22-24, FIG. 26). Even in this case, since the image showing the host vehicle is also displayed, the driver can sensuously grasp how far the obstacle is from the vehicle. However, to make it easier to see how far the obstacle is from the vehicle, change the marker type and color depending on the location of the obstacle (distance and height from the vehicle). It may be.

(変形例6)
上記変形例3〜5のように、検出した障害物を更新表示した場合、検出誤差によって実際の障害物との位置に対して、その誤差分だけ異なる位置で表示される可能性もある。そこで、検出した障害物をマーカーで表示する際には、そのマーカーにその検出誤差を加味したマージンを付加してもよい。すなわち、表示するマーカーを大きくする。これによって、車両が誤って障害物に接触してしまうことを防ぐことができる。
(Modification 6)
When the detected obstacle is updated and displayed as in the third to fifth modifications, the detected obstacle may be displayed at a position different from the actual obstacle by the error. Therefore, when displaying the detected obstacle with a marker, a margin may be added in consideration of the detection error. That is, the marker to be displayed is enlarged. This can prevent the vehicle from accidentally contacting an obstacle.

(変形例7)
上記変形例3〜6では、ECU10が認識した障害物の検出結果を、表示画面に表示できる範囲で全て表示することを前提としていた。しかし、例えば図27に示すように、車両を後進させて並列駐車する場合、ドライバーにとっては駐車が完了するまでの走行経路周辺の障害物のみを把握できればよいと考えられる。そこで、あらかじめ車両の走行経路を予想し、その予想した走行経路周辺の障害物のみを表示するようにしてもよい。車両の走行経路を予想する方法としては、例えば車両の速度及び操舵角に基づいて予想したり、車両固有の最大操舵角に基づいて予想したりする。
(Modification 7)
In the said modification 3-6, it was premised on displaying the detection result of the obstruction recognized by ECU10 within the range which can be displayed on a display screen. However, as shown in FIG. 27, for example, when the vehicle is moved backward and parked in parallel, it is considered that the driver need only be able to grasp obstacles around the travel route until parking is completed. Therefore, a travel route of the vehicle may be predicted in advance, and only obstacles around the predicted travel route may be displayed. As a method of predicting the travel route of the vehicle, for example, prediction is made based on the speed and steering angle of the vehicle, or prediction is made based on the maximum steering angle unique to the vehicle.

(変形例8)
上記変形例3〜7では、車両の周囲の状況をドライバーにより正確に把握させるために、走行中に検出した障害物を、表示画面に表示できるかぎりにおいて全て表示していた。しかし、ドライバーによっては、車両から遠く離れている障害物についてまで表示をすると、煩わしいと思う場合もあり得る。そこで、車両から所定範囲内の障害物のみを表示するようにしてもよい。または、車両から所定範囲内に障害物が近づいた場合には音で報知するようにしてもよい。
(Modification 8)
In the above modified examples 3 to 7, all obstacles detected during traveling are displayed as long as they can be displayed on the display screen so that the driver can accurately grasp the situation around the vehicle. However, some drivers may find it cumbersome to display even obstacles far from the vehicle. Therefore, only obstacles within a predetermined range from the vehicle may be displayed. Alternatively, when an obstacle approaches within a predetermined range from the vehicle, a sound may be notified.

また、車両から所定範囲内の障害物のみを報知しても、ドライバーはその報知を見落としたり、聞き漏らしたりする可能性もある。そこで、ECU10に車両の制動を制御する制動装置を接続し、車両の極近傍に障害物が入ってきたときには、車両を停止させるように、ECU10はその制動装置に指示を出してもよい。これによって、車両が障害物に接触することを確実に防ぐことができる。   In addition, even if only an obstacle within a predetermined range is notified from the vehicle, the driver may miss the notification or miss it. Accordingly, a braking device that controls braking of the vehicle may be connected to the ECU 10, and the ECU 10 may issue an instruction to the braking device to stop the vehicle when an obstacle enters the vicinity of the vehicle. This can reliably prevent the vehicle from coming into contact with the obstacle.

(変形例9)
上記変形例3〜8では、ECU10が走行中に検出した障害物を更新表示していた。しかし、ドライバーによっては障害物の位置の表示を必要としないと考える場合もあり得る。そこで、検出した障害物を表示するか否かをECU10に指示するスイッチを設けてもよい。
(Modification 9)
In the modified examples 3 to 8, the obstacle detected by the ECU 10 during traveling is updated and displayed. However, some drivers may think that it is not necessary to display the position of the obstacle. Therefore, a switch for instructing the ECU 10 whether or not to display the detected obstacle may be provided.

(変形例10)
上記実施形態では、車両の走行中に検出した障害物の位置情報をRAMに記憶していた。つまり、車両が走行していることを前提としていた。しかし、車両を駐車場などに停車して、その後再走行する場合には、車両の近傍に障害物がある場合もある。そこで、停車前に認識した障害物の位置情報を保持するようにして、例えばドライバーが再乗車した際に、車両近傍に障害物がある旨を音で知らせたり、停車前に認識した障害物をそのまま表示するようにしてもよい。これにより、ドライバーは安心して走行を再開することができる。なお、この処理を行う前提として、ECU10は車両のエンジンオンオフを検知するセンサと接続されている必要がある。
(Modification 10)
In the above embodiment, the position information of the obstacle detected while the vehicle is traveling is stored in the RAM. In other words, it was assumed that the vehicle was running. However, when the vehicle stops at a parking lot or the like and then travels again, there may be an obstacle in the vicinity of the vehicle. Therefore, the position information of the obstacle recognized before stopping is retained, for example, when the driver gets on the vehicle again, a sound is notified that there is an obstacle near the vehicle, or the obstacle recognized before stopping is detected. You may make it display as it is. As a result, the driver can resume traveling with peace of mind. As a premise for performing this process, the ECU 10 needs to be connected to a sensor that detects whether the vehicle engine is on or off.

(変形例11)
例えば、送信波として超音波パルスを用いた場合、送信波が送信されたことによる残響が各素子にある時間内に反射波を受信しても、反射波が残響と重なってしまう。そのため、反射波の立ち上がりを正確に検出できないので、障害物の位置を正確に検出することは困難となる。そこで、反射波を受信したか否かの閾値として、図3に示す閾値の他に図28(a)に示すような不感帯用の閾値を設け、反射波の受信レベルが不感帯用の閾値を所定時間以上越えていたら不感帯で反射波を受信したと判定し、その反射波の情報を破棄するようにしてもよい。また、図3に示す閾値に替えて、図28(b)に示すように不感帯の領域の閾値を大きくした閾値を用いてもよい。これにより、結果的に不感帯の反射波は受信されなくなるからである。
(変形例12)
上記実施形態では、各素子40A、40Bで受信した反射波の位相差Δφから障害物の方向を算出していた(数5式参照)。しかし、この位相差Δφの代わりに、各素子40A、40Bで受信した反射波の時間差から障害物の方向を算出してもよい。
(Modification 11)
For example, when an ultrasonic pulse is used as a transmission wave, the reflected wave overlaps the reverberation even if the reverberation due to the transmission wave being transmitted is received within a certain time in each element. For this reason, since the rising of the reflected wave cannot be detected accurately, it is difficult to accurately detect the position of the obstacle. Therefore, as a threshold value indicating whether or not a reflected wave has been received, a threshold value for the dead zone as shown in FIG. 28A is provided in addition to the threshold value shown in FIG. 3, and the reception level of the reflected wave is set to a predetermined threshold value for the dead zone. If it exceeds the time, it may be determined that the reflected wave has been received in the dead zone, and the information on the reflected wave may be discarded. Instead of the threshold shown in FIG. 3, a threshold obtained by increasing the threshold of the dead zone as shown in FIG. 28B may be used. As a result, the reflected wave in the dead zone is not received.
(Modification 12)
In the above embodiment, the direction of the obstacle is calculated from the phase difference Δφ of the reflected wave received by each element 40A, 40B (see Equation 5). However, instead of the phase difference Δφ, the direction of the obstacle may be calculated from the time difference between the reflected waves received by the elements 40A and 40B.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

本発明の障害物検出装置を、例えば、駐車支援のために、駐車可能エリア及びその周辺の状況を認識するために用いる場合、正確に障害物の位置を検出する必要がある。したがって、送信波を頻繁に送信し、できるだけ多くの障害物の位置情報を収集するのが望ましい。しかし、送信波を送信しその反射波を受信して位置を算出するまでには、ある程度の時間を要するので、位置検出周期(送信波の送信間隔)を小さくするのにも限度がある。このようなことから、本実施形態では、所定の位置検出周期と所用の検出精度を満足する距離間隔とから算出される制限速度を越えないように、車両の速度を制御するようにしたものである。   When the obstacle detection device of the present invention is used for recognizing a parking area and its surroundings, for example, for parking assistance, it is necessary to accurately detect the position of the obstacle. Therefore, it is desirable to frequently transmit transmission waves and collect as many obstacle position information as possible. However, since it takes a certain amount of time to transmit the transmission wave, receive the reflected wave, and calculate the position, there is a limit to reducing the position detection period (transmission interval of the transmission wave). For this reason, in this embodiment, the speed of the vehicle is controlled so as not to exceed the speed limit calculated from the predetermined position detection cycle and the distance interval satisfying the required detection accuracy. is there.

図17は、本実施形態の障害物検出装置200の全体構成を示すブロック図である。なお、第1実施形態と同じ部品については、同一の符号を付している。同図に示すように、本実施形態の障害物検出装置200は、ECU10に車両の速度を制御する車速制御装置70が接続されている。この車速制御装置70は、例えば、ブレーキペダル及びアクセルペダルを制御する装置とから構成される。なお、障害物検出装置200の他の部品いついては、上述した第1実施形態と同様なので説明を省略する。   FIG. 17 is a block diagram showing the overall configuration of the obstacle detection apparatus 200 of the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same components as 1st Embodiment. As shown in the figure, in the obstacle detection device 200 of the present embodiment, a vehicle speed control device 70 that controls the speed of the vehicle is connected to the ECU 10. The vehicle speed control device 70 includes, for example, a device that controls a brake pedal and an accelerator pedal. Note that the other components of the obstacle detection apparatus 200 are the same as those in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

この障害物検出装置200の動作について、ECU10は、障害物を検出するときには、走行状態取得部60から車両の速度情報を取得しつつ、車両の速度が上記制限速度になるように、車速制御装置70に指示する。これによって、所用の障害物の検出精度を実現することができる。   Regarding the operation of the obstacle detection device 200, when detecting an obstacle, the ECU 10 acquires the vehicle speed information from the traveling state acquisition unit 60, and adjusts the vehicle speed so that the vehicle speed becomes the speed limit. 70 is instructed. As a result, the required obstacle detection accuracy can be realized.

また、ECU10は、指向性を狭角と広角を交互に切り替えるときには、上記制限速度の半分の速度に車両を制御するようにする。一方の指向性での位置検出間隔を、指向性を交互に切り替えるときと、切り替えないときとで同一にするためである。   Further, the ECU 10 controls the vehicle to a speed that is half the speed limit when the directivity is alternately switched between the narrow angle and the wide angle. This is because the position detection interval with one directivity is made the same when the directivity is switched alternately and when the directivity is not switched.

また、障害物を検出したときに限り、それ以降について、この速度制御を行うようにしてもよい。障害物が車両周辺に無いのに速度制御をする必要がないからである。   Further, only when an obstacle is detected, the speed control may be performed after that. This is because it is not necessary to control the speed even when there are no obstacles around the vehicle.

また、速度を制御する代わりに、現在の車両の速度に合わせて、位置検出周期(送信波の送信間隔)を制御してもよい。この場合、ECU10は、所用の検出精度を実現する距離間隔と車両の現在の速度とから、必要な位置検出周期を算出し、この位置検出周期に制御する。この場合も同様に、指向性を狭角と広角を交互に切り替えるときには、上記算出した位置検出周期の半分の周期に制御するようにする。   Moreover, you may control a position detection period (transmission interval of a transmission wave) according to the speed of the present vehicle instead of controlling a speed. In this case, the ECU 10 calculates a necessary position detection cycle from the distance interval for realizing the required detection accuracy and the current speed of the vehicle, and controls the position detection cycle. Similarly in this case, when the directivity is alternately switched between the narrow angle and the wide angle, the directivity is controlled to be a half of the calculated position detection period.

また、車速制御装置70の代わりに報知器を接続し、車両の速度が上記制限速度を越えた場合には、その旨を報知して、ドライバーに車両の速度を制限速度以下にするように促すようにしてもよい。この場合も同様に、障害物を検出したときに限り、それ以降について、この報知を行うようにしてもよい。   In addition, an alarm is connected instead of the vehicle speed control device 70, and when the vehicle speed exceeds the speed limit, a notification to that effect is made and the driver is prompted to set the vehicle speed below the speed limit. You may do it. Similarly, in this case, only when an obstacle is detected, this notification may be performed after that point.

各素子に入力する送信信号の位相差に対応する、送信波の全素子合成指向性を示す図である。It is a figure which shows the all-element synthetic | combination directivity of a transmission wave corresponding to the phase difference of the transmission signal input into each element. 各素子で受信した復調信号をIQ平面上に表した図と(同図(a))、この信号に複素係数を乗算して各信号の位相を揃えたことを示している図である。It is the figure which represented on the IQ plane the demodulated signal received by each element (the figure (a)), and is the figure which showed having adjusted the phase of each signal by multiplying this signal with a complex coefficient. 各復調信号に複素係数乗算後の信号をベクトル加算した信号の、受信信号が障害物の反射波であるか否かの閾値判定を示す図(同図(a))と、ベクトル加算後信号が閾値を越えた部分の複数のサンプルポイントにおいて算出した各素子の受信信号の位相差ベクトル及びそれらを合成したベクトルを示す図(同図(b))である。The figure ((a) in the figure) showing the threshold value determination of whether or not the received signal is a reflected wave of an obstacle of the signal obtained by vector addition of the signal after multiplication of the complex coefficient to each demodulated signal, and the signal after vector addition It is a figure (the figure (b)) which shows the phase difference vector of the received signal of each element computed in a plurality of sample points of the part exceeding the threshold, and the vector which compounded them. 各素子で受信した信号に乗算する複素係数の位相差に対応する合成受信指向性を示している図である。It is a figure which shows the synthetic | combination receiving directivity corresponding to the phase difference of the complex coefficient multiplied to the signal received with each element. 第1実施形態の障害物検出装置100の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the obstacle detection apparatus 100 of 1st Embodiment. アレイ状に配置された2つの素子を示す図である。It is a figure which shows two elements arrange | positioned at array form. 送信制御部20の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission control unit 20. FIG. 受信制御部30の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration of a reception control unit 30. FIG. 各復調信号に複素係数乗算後の信号をベクトル加算した信号の時間変化を示す図(同図(a))と、これに対応する各素子の受信信号の位相の時間変化を示す図(同図(b))である。The figure which shows the time change of the signal which carried out vector addition of the signal after complex coefficient multiplication to each demodulated signal (the figure (a)), and the figure which shows the time change of the phase of the received signal of each element corresponding to this (the figure) (B)). 間隔dで配置された2素子に、θ方向から反射波が到来したことを示す図である。It is a figure which shows that the reflected wave has arrived at 2 elements arrange | positioned by the space | interval d from (theta) direction. 各素子に入力する送信信号の位相を同相と逆相を交互に切り替えて、送信波の合成指向性を狭角と広角を交互に切り替えていることを示す図である。It is a figure which shows that the phase of the transmission signal input into each element is alternately switched between in-phase and opposite phase, and the combined directivity of the transmission wave is switched alternately between the narrow angle and the wide angle. 走行中において、車両側方の障害物を各時刻毎で検出したことを示す図である。It is a figure which shows having detected the obstruction of the vehicle side for every time during driving | running | working. 指向性を障害物の位置に応じて切り替えていることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating switching directivity according to the position of an obstruction. 素子の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of an element. 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。It is the figure which showed the relationship between a reference axis and the arbitrary positions of space, in order to demonstrate synthetic | combination directivity of a transmission wave. 複数のサンプルポイントの位相差ベクトルを加算することで各素子の受信信号の位相差を算出することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating calculating the phase difference of the received signal of each element by adding the phase difference vector of a some sample point. 第2実施形態の障害物検出装置200の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the obstacle detection apparatus 200 of 2nd Embodiment. 3次元で位置検出する例を示す図である。It is a figure which shows the example which detects a position in three dimensions. 素子間隔dが0.5λ以上の場合における、送信波の指向性を示す図である。It is a figure which shows the directivity of a transmission wave in case element spacing d is 0.5 (lambda) or more. 素子間隔dが0.5λよりも大きい場合には、反射波の各素子の位相差によっては、物体の位置が一意に定まらないことを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that the position of an object is not uniquely decided by the phase difference of each element of a reflected wave when the element space | interval d is larger than 0.5 (lambda). 検出した障害物を累積表示する際の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process at the time of carrying out the cumulative display of the detected obstruction. 車両が狭いスペースを通過する際における、検出した障害物の表示例を示した図である。It is the figure which showed the example of a display of the detected obstruction when a vehicle passes through a narrow space. 駐車可能スペースを認識する際における、検出した障害物の表示例を示した図である。It is the figure which showed the example of a display of the detected obstruction when recognizing the parking possible space. 車両を後進させて並列駐車する際における、検出した障害物の表示例を示した図である。It is the figure which showed the example of a display of the detected obstruction when moving a vehicle backward and parallel parking. 検出した障害物を、車両周辺の鳥瞰画像に重ねて表示する際の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process at the time of displaying the detected obstruction on the bird's-eye image around a vehicle. 検出した障害物を、車両周辺の鳥瞰画像に重ねて表示した例図である。It is the example figure which displayed the detected obstacle superimposed on the bird's-eye view image around the vehicle. 車両の予想走行経路周辺の障害物のみを表示することを説明するための図である。It is a figure for demonstrating displaying only the obstacle of the surroundings of the driving | running | working driving | running route of a vehicle. 不感帯で検出した反射波を破棄するための閾値を示した図である。It is the figure which showed the threshold value for discarding the reflected wave detected in the dead zone.

符号の説明Explanation of symbols

100、200 障害物検出装置
10 ECU
20 送信制御部
30 受信制御部
40A、40B 素子
50 素子取り付け位置記憶部
60 走行状態取得部
70 車速制御装置
100, 200 Obstacle detection device 10 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Transmission control part 30 Reception control part 40A, 40B Element 50 Element attachment position memory | storage part 60 Running condition acquisition part 70 Vehicle speed control apparatus

Claims (45)

車両に設置され、アレイ状に配置された複数の素子と、
前記アレイ状に配置された各素子に送信信号を入力して、前記車両周辺に向けて所定の指向性を有する送信波を送信する送信手段と、
前記アレイ状に配置された各素子で前記車両周辺に存在する障害物で反射した反射波を受信し、反射波の有無を判定する受信手段と、
前記受信手段が、前記送信手段が送信した送信波の反射波を受信したと判定した場合、当該反射波を受信した時間と前記送信手段が送信波を送信した時間との差に基づいて、障害物までの距離を算出し、前記各素子で受信した反射波の位相差に基づいて、前記障害物の方向を算出する位置検出手段とを備えることを特徴とする障害物検出装置。
A plurality of elements installed in a vehicle and arranged in an array; and
A transmission means for inputting a transmission signal to each element arranged in the array and transmitting a transmission wave having a predetermined directivity toward the periphery of the vehicle;
Receiving means for receiving reflected waves reflected by obstacles existing around the vehicle by each element arranged in the array, and determining the presence or absence of the reflected waves;
When it is determined that the reception unit has received a reflected wave of the transmission wave transmitted by the transmission unit, a failure is determined based on a difference between a time when the reflection unit receives the transmission wave and a time when the transmission unit transmits the transmission wave. An obstacle detection apparatus comprising: position detection means for calculating a distance to an object and calculating a direction of the obstacle based on a phase difference between reflected waves received by the respective elements.
車両に設置され、アレイ状に配置された複数の素子と、
前記アレイ状に配置された各素子に送信信号を入力して、前記車両周辺に向けて所定の指向性を有する送信波を送信する送信手段と、
前記アレイ状に配置された各素子で前記車両周辺に存在する障害物で反射した反射波を受信し、反射波の有無を判定する受信手段と、
前記受信手段が、前記送信手段が送信した送信波の反射波を受信したと判定した場合、当該反射波を受信した時間と前記送信手段が送信波を送信した時間との差に基づいて、障害物までの距離を算出し、前記各素子で受信した反射波の時間差に基づいて、前記障害物の方向を算出する位置検出手段とを備えることを特徴とする障害物検出装置。
A plurality of elements installed in a vehicle and arranged in an array; and
A transmission means for inputting a transmission signal to each element arranged in the array and transmitting a transmission wave having a predetermined directivity toward the periphery of the vehicle;
Receiving means for receiving reflected waves reflected by obstacles existing around the vehicle by each element arranged in the array, and determining the presence or absence of the reflected waves;
When it is determined that the reception unit has received a reflected wave of the transmission wave transmitted by the transmission unit, a failure is determined based on a difference between a time when the reflection unit receives the transmission wave and a time when the transmission unit transmits the transmission wave. An obstacle detection apparatus comprising: position detection means for calculating a distance to an object and calculating a direction of the obstacle based on a time difference between reflected waves received by the respective elements.
前記送信手段は、前記アレイ状に配置された各素子に入力する送信信号の位相を変えることにより、前記送信波の指向性を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の障害物検出装置。   3. The obstacle according to claim 1, wherein the transmission unit controls directivity of the transmission wave by changing a phase of a transmission signal input to each element arranged in the array. 4. Detection device. 前記送信手段は、前記アレイ状に配置された隣接素子に入力する送信信号の位相差を同相又は逆相にして、前記送信波の指向性を狭角又は広角にすることを特徴とする請求項1又は2に記載の障害物検出装置。   The transmission means makes a phase difference of transmission signals inputted to adjacent elements arranged in the array form in-phase or in-phase so that the directivity of the transmission wave is a narrow angle or a wide angle. The obstacle detection apparatus according to 1 or 2. 前記送信手段は、前記アレイ状に配置された隣接素子に入力する送信信号の位相差を、同相と逆相に交互に切り替えて、前記送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の障害物検出装置。   The transmission means alternately switches a phase difference of transmission signals input to adjacent elements arranged in the array between an in-phase and a reverse phase, and alternately switches a directivity of the transmission wave between a narrow angle and a wide angle. The obstacle detection device according to claim 1, wherein 前記受信手段は、前記アレイ状に配置された各素子で受信した受信信号を、それぞれ直交復調し、当該各復調信号を合成した信号の大きさを閾値判定することにより、反射波の有無を判定するものであって、前記各復調信号を合成する前に、前記各復調信号に所定の複素係数を乗算して、当該各復調信号間の位相差を操作することにより、受信指向性を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の障害物検出装置。   The receiving means performs quadrature demodulation on the received signals received by the elements arranged in the array, and determines the presence / absence of a reflected wave by determining the threshold value of the combined signal of the demodulated signals. Before synthesizing the demodulated signals, the reception directivity is controlled by multiplying the demodulated signals by a predetermined complex coefficient and manipulating the phase difference between the demodulated signals. The obstacle detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein 前記位置検出手段は、前記各復調信号を合成した信号が閾値を超えた部分の複数のサンプルポイントにおいて、前記アレイ状に配置された各素子で受信する受信信号の位相差を当該受信信号の大きさを反映した位相差ベクトルとして算出し、当該複数のサンプルポイントで算出した位相差ベクトルを加算したベクトルに基づいて、前記受信信号の平均の位相差を算出し、当該平均の位相差を用いて、前記障害物の方向を算出することを特徴とする請求項6に記載の障害物検出装置。   The position detecting means calculates a phase difference of received signals received by the elements arranged in the array at a plurality of sample points where a signal obtained by combining the demodulated signals exceeds a threshold value. And calculating the average phase difference of the received signals based on the vector obtained by adding the phase difference vectors calculated at the plurality of sample points, and using the average phase difference. The obstacle detection apparatus according to claim 6, wherein a direction of the obstacle is calculated. 前記受信手段は、前記各素子の復調信号に乗算する複素係数の位相差を、隣接素子について同相又は逆相にして、受信指向性を狭角又は広角にすることを特徴とする請求項6又は7に記載の障害物検出装置。   The receiving means makes the phase difference of the complex coefficient multiplied by the demodulated signal of each element in-phase or opposite-phase with respect to adjacent elements, and makes the reception directivity narrow angle or wide angle. The obstacle detection device according to claim 7. 前記受信手段は、前記各素子の復調信号に乗算する複素係数の位相差を、隣接素子について、同相と逆相に交互に切り替えて、受信指向性を狭角と広角を交互に切り替えることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の障害物検出装置。   The reception means alternately switches a phase difference of a complex coefficient to be multiplied to a demodulated signal of each element between an in-phase and an opposite phase for adjacent elements, and alternately switches a reception directivity between a narrow angle and a wide angle. The obstacle detection device according to any one of claims 6 to 8. 前記受信手段は、前記送信手段が送信する送信波の指向性と同じ受信指向性となるように、前記復調信号に乗算する複素係数を決定することを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の障害物検出装置。   The reception means determines a complex coefficient to be multiplied by the demodulated signal so that the reception directivity is the same as the directivity of the transmission wave transmitted by the transmission means. The obstacle detection apparatus according to 1. 前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、地表面に対して水平方向に配置された隣接する2素子を含んでいることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle according to any one of claims 1 to 10, wherein the plurality of elements arranged in an array form include at least two adjacent elements arranged in a horizontal direction with respect to the ground surface. Object detection device. 前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、地表面に対して垂直方向に配置された隣接する2素子を含んでいることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle according to any one of claims 1 to 10, wherein the plurality of elements arranged in the array form include at least two adjacent elements arranged in a direction perpendicular to the ground surface. Object detection device. 前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、三角形状に配置された隣接する3素子を含んでいることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to claim 1, wherein the plurality of elements arranged in an array includes at least three adjacent elements arranged in a triangle. 前記3つの素子を頂点とする三角形は、正三角形であることを特徴とする請求項13に記載の障害物検出装置。   The obstacle detection apparatus according to claim 13, wherein the triangle having the three elements as vertices is an equilateral triangle. 前記3つの素子を頂点とする正三角形は、一辺が地表面に対して水平になっていることを特徴とする請求項14に記載の障害物検出装置。   15. The obstacle detection apparatus according to claim 14, wherein one side of the equilateral triangle having the three elements as vertices is horizontal with respect to the ground surface. 前記3つの素子を頂点とする正三角形は、一辺が地表面に対して垂直になっていることを特徴とする請求項14に記載の障害物検出装置。
15. The obstacle detection apparatus according to claim 14, wherein the equilateral triangle having the three elements as apexes has one side perpendicular to the ground surface.
前記アレイ状に配置された複数の素子は、少なくとも、一辺が地表面に対して水平となっている正方形状に配置された4素子を含んでいることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の障害物検出装置。   11. The plurality of elements arranged in the array form include at least four elements arranged in a square shape whose one side is horizontal with respect to the ground surface. The obstacle detection device according to claim 1. 前記送信手段における前記送信波の指向性の狭角と広角との切り替えは、地表面に対して水平に配置した2つの素子で切り替えることを特徴とする請求項11、15、17のいずれかに記載の障害物検出装置。   18. The switching according to claim 11, 15, or 17, wherein switching between the narrow angle and the wide angle of the directivity of the transmission wave in the transmission unit is performed by two elements arranged horizontally with respect to the ground surface. The obstacle detection device described. 前記受信手段における前記受信指向性の狭角と広角との切り替えは、地表面に対して水平に配置した2つの素子で切り替えることを特徴とする請求項11、15、17のいずれかに記載の障害物検出装置。   18. The switching between the narrow angle and the wide angle of the reception directivity in the reception means is performed by two elements arranged horizontally with respect to the ground surface. Obstacle detection device. 前記各素子の当該車両の所定の基準位置に対する取り付け位置を記録する取り付け位置記録手段と、
前記取り付け位置記録手段が記録した前記各素子の当該車両の所定の基準位置に対する取り付け位置に基づいて、前記位置検出手段が算出した前記障害物の位置情報を、前記車両の所定の基準位置に対する障害物の位置情報に変換する変換手段と、
前記変換手段が変換した障害物位置情報を、時刻に対応付けて記憶する障害物位置情報記憶手段と、
前記車両が走行しているときに、前記車両の所定の基準位置の移動軌跡を時刻に対応付けて記録する移動軌跡記録手段と、
前記障害物位置情報記憶手段が記憶した各時刻の障害物の位置情報と、前記移動軌跡記録手段が記録した前記所定の基準位置の移動軌跡とに基づいて、現在の時刻における前記車両の所定の基準位置を基準とした、前記車両の走行経路周辺の障害物の位置及び形状、障害物の無いスペースを認識する認識手段とを備えることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の障害物検出装置。
An attachment position recording means for recording an attachment position of each element with respect to a predetermined reference position of the vehicle;
Based on the attachment position of each element recorded by the attachment position recording means with respect to a predetermined reference position of the vehicle, the position information of the obstacle calculated by the position detection means is used as an obstacle to the predetermined reference position of the vehicle. A conversion means for converting the object position information;
Obstacle position information storage means for storing the obstacle position information converted by the conversion means in association with the time;
A movement locus recording means for recording a movement locus of a predetermined reference position of the vehicle in association with time when the vehicle is traveling;
Based on the position information of the obstacle at each time stored by the obstacle position information storage means and the movement locus of the predetermined reference position recorded by the movement locus recording means, the predetermined vehicle position at the current time is determined. 20. The apparatus according to claim 1, further comprising: a recognition unit that recognizes a position and shape of an obstacle around the travel route of the vehicle with respect to a reference position, and a space without the obstacle. Obstacle detection device.
前記認識手段は、前記車両が停車しその後走行をするときにも、当該停車前に自身が認識した前記車両の走行経路周辺の障害物の位置及び形状、障害物の無いスペースを保持することを特徴とする請求項20に記載の障害物検出装置。   The recognizing means retains the position and shape of obstacles around the travel route of the vehicle recognized by the vehicle before stopping and the space without obstacles even when the vehicle stops and then travels. The obstacle detection device according to claim 20, wherein 前記認識手段が認識した障害物を報知する位置報知手段を備えることを特徴とする請求項20又は21に記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to claim 20 or 21, further comprising position notification means for notifying the obstacle recognized by the recognition means. 前記位置報知手段は、画面を備え、当該画面に前記車両を示す画像を表示するとともに、当該車両を示す画像を表示する位置を現在地として前記車両の走行経路周辺の障害物を表示することを特徴とする請求項22に記載の障害物検出装置。   The position notification means includes a screen, displays an image showing the vehicle on the screen, and displays obstacles around the travel route of the vehicle with a position where the image showing the vehicle is displayed as a current location. The obstacle detection device according to claim 22. 前記位置報知手段は、前記認識手段が新たに障害物を認識する度に、当該障害物を前記画面に追加表示することを特徴とする請求項23に記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to claim 23, wherein the position notification unit additionally displays the obstacle on the screen every time the recognition unit newly recognizes the obstacle. 前記位置報知手段は、前記車両を示す画像及び障害物を鳥瞰図として表示することを特徴とする請求項23又は24に記載の障害物検出装置。   The obstacle detection apparatus according to claim 23 or 24, wherein the position notification unit displays an image and an obstacle showing the vehicle as a bird's eye view. 前記車両周辺を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した車両周辺画像を鳥瞰画像に変換する鳥瞰画像変換手段とを備え、
前記位置報知手段は、前記鳥瞰画像変換手段が変換した鳥瞰画像を前記鳥瞰図にさらに重ねて、前記車両を示す画像及び障害物を表示することを特徴とする請求項25に記載の障害物検出装置。
Imaging means for imaging the periphery of the vehicle;
A bird's-eye image conversion means for converting a vehicle peripheral image captured by the imaging means into a bird's-eye image,
26. The obstacle detection device according to claim 25, wherein the position notification unit displays an image and an obstacle indicating the vehicle by further superimposing the bird's eye image converted by the bird's eye image conversion unit on the bird's eye view. .
前記位置報知手段は、前記障害物を点滅表示することを特徴とする請求項26に記載の障害物検出装置。   27. The obstacle detection apparatus according to claim 26, wherein the position notification unit blinks the obstacle. 前記位置報知手段は、前記認識手段が認識した障害物を、所定のマージンを付加して表示することを特徴とする請求項23〜27のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to any one of claims 23 to 27, wherein the position notification unit displays the obstacle recognized by the recognition unit with a predetermined margin added. 前記位置報知手段は、前記障害物を前記車両からの距離若しくは高さを区別できるように表示することを特徴とする請求項23〜28のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to any one of claims 23 to 28, wherein the position notification unit displays the obstacle so that a distance or a height from the vehicle can be distinguished. 前記位置報知手段は、前記車両の現在地から所定範囲内にある障害物のみを報知することを特徴とする請求項22〜29のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to any one of claims 22 to 29, wherein the position notification means notifies only an obstacle within a predetermined range from the current location of the vehicle. 前記車両の走行経路を予想する予想手段を備え、
前記位置報知手段は、前記予想手段が予想した前記車両の走行経路周辺の障害物のみを報知することを特徴とする請求項22〜29のいずれかに記載の障害物検出装置。
Comprising prediction means for predicting the travel route of the vehicle,
30. The obstacle detection apparatus according to claim 22, wherein the position notifying unit notifies only an obstacle around the travel route of the vehicle predicted by the prediction unit.
前記報知手段が前記障害物の位置の報知を行うか否かを切り替えるスイッチを備えることを特徴とする請求項22〜31のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to any one of claims 22 to 31, further comprising a switch for switching whether or not the notification unit notifies the position of the obstacle. 前記認識手段が認識した障害物が前記車両と接触する可能性が高い所定距離以下に近づいた場合、前記車両の走行を停止させる制動手段を備えることを特徴とする請求項20〜32のいずれかに記載の障害物検出装置。   33. The vehicle according to any one of claims 20 to 32, further comprising a braking unit that stops traveling of the vehicle when an obstacle recognized by the recognizing unit approaches a predetermined distance or less that is highly likely to come into contact with the vehicle. The obstacle detection apparatus according to 1. 前記各素子は、前記車両の側面に、車両の進行方向に対して直交する方向に主放射方向を向けるように取り付けられていることを特徴とする請求項19〜33のいずれかに記載の障害物検出装置。 The obstacle according to any one of claims 19 to 33, wherein each of the elements is attached to a side surface of the vehicle so that a main radiation direction is directed in a direction orthogonal to a traveling direction of the vehicle. Object detection device. 前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
所要とする検出精度を実現する走行距離間隔以下の間隔毎に障害物を検出するために、当該走行距離間隔と、前記送信手段が送信する送信波の送信繰り返し周期とから前記車両の制限速度を算出する制限速度算出手段と、
前記制限速度算出手段が算出する制限速度に対して、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度が超過している場合には、その旨を報知する報知手段とを備えることを特徴とする請求項1〜34のいずれかに記載の障害物検出装置。
Speed detecting means for detecting the speed of the vehicle;
In order to detect obstacles at intervals equal to or less than the travel distance interval that achieves the required detection accuracy, the speed limit of the vehicle is determined from the travel distance interval and the transmission repetition period of the transmission wave transmitted by the transmission means. Speed limit calculating means for calculating;
When the speed of the vehicle detected by the speed detection means exceeds the speed limit calculated by the speed limit calculation means, a notification means for notifying that is provided. The obstacle detection device according to any one of Items 1 to 34.
前記報知手段は、前記受信手段が障害物からの反射波を受信したと判定した場合に限り、それ以降、前記制限速度算出手段が算出する制限速度に対して、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度が超過している場合に、その旨を報知することを特徴とする請求項35に記載の障害物検出装置。   The notification means detects the speed detected by the speed detection means from the speed limit calculated by the speed limit calculation means thereafter only when the receiving means determines that the reflected wave from the obstacle has been received. 36. The obstacle detection device according to claim 35, wherein when the speed of the vehicle is exceeded, the fact is notified. 前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
所要とする検出精度を実現する走行距離間隔以下の間隔毎に障害物を検出するために、当該走行距離間隔と、前記送信手段が送信する送信波の送信繰り返し周期とから前記車両の制限速度を算出する制限速度算出手段と、
前記制限速度算出手段が算出する制限速度に対して、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度が超過している場合には、当該車両の速度を前記制限速度以下に制御する速度制御手段とを備えることを特徴とする請求項1〜34のいずれかに記載の障害物検出装置。
Speed detecting means for detecting the speed of the vehicle;
In order to detect obstacles at intervals equal to or less than the travel distance interval that achieves the required detection accuracy, the speed limit of the vehicle is determined from the travel distance interval and the transmission repetition period of the transmission wave transmitted by the transmission means. Speed limit calculating means for calculating;
Speed control means for controlling the speed of the vehicle to be equal to or lower than the speed limit when the speed of the vehicle detected by the speed detection means exceeds the speed limit calculated by the speed limit calculation means; The obstacle detection device according to any one of claims 1 to 34, comprising:
前記速度制御手段は、前記受信手段が障害物からの反射波を受信したと判定した場合に限り、それ以降、前記車両の速度を前記制限速度以下に制御することを特徴とする請求項37に記載の障害物検出装置。   The speed control means controls the speed of the vehicle below the limit speed thereafter only when the receiving means determines that the reflected wave from the obstacle has been received. The obstacle detection device described. 前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
所要とする検出精度を実現する走行距離間隔以下の間隔で障害物を検出するために、当該走行距離間隔と、前記速度検出手段が検出する前記車両の速度とから、必要な位置検出周期を算出する周期算出手段とを備え、
前記送信手段は、前記周期算出手段が算出した位置検出周期以下となるように、前記送信波の送信周期を制御することを特徴とする請求項1〜34のいずれかに記載の障害物検出装置。
Speed detecting means for detecting the speed of the vehicle;
In order to detect an obstacle at an interval equal to or less than the travel distance interval that achieves the required detection accuracy, a necessary position detection cycle is calculated from the travel distance interval and the speed of the vehicle detected by the speed detection means. And a cycle calculating means for
The obstacle detection apparatus according to any one of claims 1 to 34, wherein the transmission unit controls a transmission cycle of the transmission wave so as to be equal to or less than the position detection cycle calculated by the cycle calculation unit. .
前記制限速度算出手段は、前記送信波の指向性又は前記受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているときには、前記制限速度の代わりに、当該制限速度を半分にした速度を制限速度として算出することを特徴とする請求項35〜38のいずれかに記載の障害物検出装置。   When the transmission speed directivity or the reception directivity is alternately switched between a narrow angle and a wide angle, the speed limit calculation means uses a speed that is half the speed limit as a speed limit instead of the speed limit. The obstacle detection device according to claim 35, wherein the obstacle detection device calculates the obstacle detection device. 前記周期算出手段は、前記送信波の指向性又は前記受信指向性を狭角と広角の交互に切り替えているときには、前記位置検出周期の代わりに、当該位置検出周期を半分にした周期を位置検出周期として算出することを特徴とする請求項39に記載の障害物検出装置。   The cycle calculating means detects the cycle of the position detection cycle in half instead of the position detection cycle when the directivity of the transmission wave or the reception directivity is alternately switched between a narrow angle and a wide angle. The obstacle detection apparatus according to claim 39, wherein the obstacle detection apparatus calculates the period. 前記送信手段は、前記アレイ状に配置された各素子に入力する送信信号の位相を、前記位置検出手段が直前に算出した障害物の位置に応じて切り替えることを特徴とする請求項3〜41のいずれかに記載の障害物検出装置。   The transmission means switches a phase of a transmission signal inputted to each element arranged in the array according to the position of an obstacle calculated immediately before by the position detection means. The obstacle detection device according to any one of the above. 前記受信手段は、前記各素子の復調信号に乗算する複素係数を、前記位置検出手段が直前に算出した障害物の位置に応じて切り替えることを特徴とする請求項6〜42のいずれかに記載の障害物検出装置。   43. The reception unit according to claim 6, wherein the reception unit switches a complex coefficient to be multiplied by a demodulated signal of each element in accordance with the position of the obstacle just calculated by the position detection unit. Obstacle detection device. 前記送信手段及び前記受信手段は超音波を利用したものであって、前記送信波が送信されたことによる残響が前記各素子にあるときに、前記反射波を受信したか否かを判定し、
前記位置検出手段は、前記送信波が送信されたことによる残響が前記各素子にあるときに、前記受信手段が前記反射波を受信したと判定したときは、前記障害物の距離及び方位の算出を中止することを特徴とする請求項1〜43のいずれかに記載の障害物検出装置。
The transmitting means and the receiving means use ultrasonic waves, and when each element has reverberation due to transmission of the transmission wave, it is determined whether the reflected wave is received,
The position detecting means calculates the distance and direction of the obstacle when the receiving means determines that the reflected wave has been received when reverberation due to the transmission wave being transmitted is present in each element. 44. The obstacle detection device according to any one of claims 1 to 43, wherein:
前記アレイ状に配置された素子の隣接する素子間隔は、送信波の波長の半分以下であることを特徴とする請求項1〜44のいずれかに記載の障害物検出装置。   The obstacle detection device according to any one of claims 1 to 44, wherein an interval between adjacent elements arranged in the array is less than or equal to half of a wavelength of a transmission wave.
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