JP2006349581A

JP2006349581A - 車両用周辺監視装置

Info

Publication number: JP2006349581A
Application number: JP2005178350A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Sato; 善久佐藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】各センサの電源電圧が変動する場合であっても、物体検出可能範囲のばらつきを抑制すること。
【解決手段】ゲイン調整回路２０ｆは、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルを検出し、この検出した電圧レベルと調整すべきゲインとの比率が一定となるように、検出した電圧レベルの高低に応じてゲインを調整し、マイク２０ｅから出力される反射信号をその調整したゲインにて電圧増幅して増幅信号を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用周辺監視装置に関するものである。

従来、例えば、特許文献１に記載された技術のように、送受信部を備える各センサがディジーチェーン方式で電源供給される場合、各センサ間に設けられたスイッチ部の抵抗成分による電圧降下によって各センサにそれぞれ異なる電源電圧が供給され、物体検出可能範囲がセンサ毎にばらつきが生じる。そのため、送受信部から出力される送信波の反射信号を増幅する増幅部のゲインを、各センサの電源電圧の違いをキャンセルする（補う）ように調整して、物体検出可能範囲のばらつきを抑える。
特開２００５−２４２５５号公報

上述の従来技術は、電子制御装置から予めＲＯＭに記憶されるセンサ毎のゲインを対応するセンサに出力し、各センサでは、この出力されたゲインをゲイン調整回路に設定するものであるため、例えば、送受信部から送信波を送波する毎に、各センサに入力される電源電圧が変動するような場合、各センサの増幅部は、この電源電圧の変動に伴って、各センサの電源電圧の違いを正確に補うように調整することができない。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、各センサの電源電圧が変動する場合であっても、物体検出可能範囲のばらつきを抑制することができる車両用周辺監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用周辺監視装置は、
車両周辺に送信波を送信するとともに、この送信される送信波の反射波を受信して反射信号を出力する送受信部と、この送受信部から出力される反射信号を増幅し、その増幅信号を出力する増幅部と、増幅部からの増幅信号に基づいて車両周辺の物体までの距離を演算する演算部と、を夫々有する複数のセンサを備え、各センサには、ディジーチェーン方式で夫々異なる電源電圧が入力されるものであって、
各センサは、入力される電源電圧の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部を備え、
増幅部は、電圧レベル検出部の検出した電圧レベルと、反射信号を増幅する際のゲインとの比率が一定となるように、電圧レベルの高低に応じてゲインを調整するゲイン調整部を備えることを特徴とする。

このように、本発明は、各センサに入力される電源電圧の電圧レベルを検出し、この検出した電圧レベルとゲインとの比率が一定となるように、電圧レベルの高低に応じてゲインを調整する。これにより、各センサに入力される電源電圧の電圧レベルが変動する場合であっても、電圧レベルとゲインとの比率が一定に保たれるようになるため、物体検出可能範囲のばらつきを抑制することができる。

請求項２に記載の車両用周辺監視装置によれば、
電圧レベル検出部は、送受信部から送信波を送信する毎に検出し、
ゲイン調整部は、送受信部から送信波を送信する毎に調整することを特徴とする。

これにより、送受信部から送信波を送信する毎に、各センサに入力される電源電圧が変動するような場合であっても、送信波が送信される毎に検出される電圧レベルの高低に応じてゲインが調整されるため、送信波の送信に伴う電源電圧の電圧レベルの変動の影響を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、車両用周辺監視装置の電気的な接続関係を示す図である。車両用周辺監視装置は、同図に示すように、ＥＣＵ１０、及び演算機能付の超音波センサ２０〜２５から構成されており、ＥＣＵ１０は、何れも図示しないマイクロコンピュータとＬＡＮ通信回路（以下、Ｄ／Ｒ）から構成されている。

ＥＣＵ１０のマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭおよびＲＡＭなどから構成されており、マイクロコンピュータは、Ｄ／Ｒ及びシリアル通信線を介した通信により、障害物（車両周囲の物体）までの距離の演算を超音波センサ２０〜２５に対して指令したり、この演算される距離を超音波センサ２０〜２５から集計するための処理を実行したりする。Ｄ／Ｒは、超音波センサ２０〜２５の備えるＤ／Ｒとシリアル通信線を介して通信する。ＥＣＵ１０には、車載バッテリから電源電圧が入力され、超音波センサ２０〜２５には、ディジーチェーン方式でそれぞれ電源電圧がＥＣＵ１０から入力される。

超音波センサ２０〜２５は、それぞれ、当該車両の前後のバンパー部にて、右前側、左前側、右後側、右真後側、左真後側、及び左後側など個々に異なる向きに向けて配置されており、超音波の送受信により障害物までの距離をそれぞれ演算する。なお、超音波センサ２０〜２５はそれぞれ実質的に同様に構成されているため、以下、超音波センサ２０についてのみ、その構成を説明する。

図２に、超音波センサ２０の内部構成を示す。同図に示すように、超音波センサ２０は、回路部とマイク２０ｅによって構成される。回路部は、Ｄ／Ｒ２０ａ、ＬＡＮ制御回路２０ｂ、周波数調整回路２０ｃ、マイク駆動回路２０ｄ、ゲイン調整回路２０ｆ、フィルタ回路２０ｇ、閾値調整回路２０ｈ、不揮発性メモリ２０ｉ、比較器２０ｊ、距離演算回路２０ｋ、及びスイッチｓｗから構成されている。

ＬＡＮ制御回路２０ｂは、マイクロコンピュータ、ＲＡＭなどから構成されたもので、Ｄ／Ｒ２０ａを介して取得したＥＣＵ１０からの指令に基づいて、周波数調整回路２０ｃやマイク駆動回路２０ｄを制御したり、後述するように、距離演算回路２０ｋによって測定される時間に基づいて車両周囲の障害物までの距離を演算する演算処理を実行したりする。周波数調整回路２０ｃは、ＥＣＵ１０から指示された送信周波数を超音波パルス信号の送信周波数として設定（調整）し、この設定した送信周波数の超音波パルス信号をマイク駆動回路２０ｄへ送信する。

マイク駆動回路２０ｄは、図２に示すように、超音波センサ２０に入力される電源電圧の供給を受けて駆動する。このマイク駆動回路２０ｄは、周波数調整回路２０ｃからの超音波パルス信号によりマイク２０ｅを駆動し、これにより、マイク２０ｅから超音波が送波される。マイク２０ｅから送波された超音波が障害物により反射されると、その反射波がマイク２０ｅにより受信され、その受信信号がゲイン調整回路２０ｆに出力される。

不揮発性メモリ２０ｉは、コンピュータプログラムの他、図３に示すマイク駆動電圧と音圧及びゲインの関係を示すテーブルを記憶している。ゲイン調整回路２０ｆは、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルを検出し、この検出した電圧レベルと、反射信号を増幅する際のゲインとの比率が一定となるように、電圧レベルの高低に応じてゲインを調整する。このゲインの調整の際には、不揮発性メモリ２０ｉに記憶されている、上述のテーブルを参照して、調整すべきゲインを決定する。

すなわち、本実施形態のように、各超音波センサ間に設けられたスイッチｓｗの抵抗成分による電圧降下によって、各超音波センサに対してディジーチェーン方式でそれぞれ異なる電源電圧が供給される場合には、物体検出可能範囲が超音波センサ毎にばらつく。そのため、従来は、ゲイン調整回路２０ｆにおいて調整されるゲインを、超音波センサ２０〜２５に入力される電源電圧の違いをキャンセルする（補う）ように調整することで、物体検出可能範囲のばらつきを抑えている。

しかしながら、マイク２０ｅから送信波を送信する毎に、各超音波センサに入力される電源電圧が変動するような場合、各超音波センサのゲイン調整回路は、この電源電圧の変動に伴って、各センサの電源電圧の違いを正確に補うように調整することができない。

そこで、ゲイン調整回路２０ｆでは、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルを検出し、この検出した電圧レベルと、反射信号を増幅する際のゲインとの比率が一定となるように、電圧レベルの高低に応じてゲインを調整する。具体的には、前述のように、図３に示すテーブルを用いて、マイク２０ｅから送波される超音波の音圧とゲイン調整回路２０ｆが調整すべきゲインとの比率が一定となるように、超音波センサ２０に入力される電源電圧（マイク２０ｅの駆動電圧）の電圧レベルに対応するゲインを参照して、調整すべきゲインとして決定する。

これにより、各超音波センサに入力される電源電圧の電圧レベルが変動する場合であっても、その電圧レベルとゲインとの比率が一定に保たれるようになるため、物体検出可能範囲のばらつきを抑制することができる。

なお、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルとマイク２０ｅの駆動電圧の電圧レベルとは比例関係にあり、マイク２０ｅの駆動電圧の電圧レベルが高いほど、送信される超音波の音圧も高くなる関係にある。従って、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルから一意的に決定するマイク駆動電圧の高低から、調整すべきゲインが決定される。

フィルタ回路２０ｇは、ゲイン調整回路２０ｆにて増幅された増幅信号に対してフィルタ処理を行って、マイク２０ｅの共振周波数から外れた周波数成分を除去するフィルタ回路を備えており、このフィルタ回路は、周知のスイッチドキャパシタフィルタ（ＳＣＦ）回路で構成されている。

閾値調整回路２０ｈは、車両周囲から反射される超音波を受信する受信タイミングを測定するのに用いる閾値を調整して比較器２０ｊに出力する。比較器２０ｊは、閾値調整回路２０ｈから出力される閾値と、フィルタ回路２０ｇから出力されるフィルタ処理後の増幅信号を比較する。距離演算回路２０ｋは、マイク２０ｅから超音波を送信してから反射超音波を受信する迄に要する時間を測定するタイマー回路である。

スイッチｓｗは、電源線に対し直列的に接続されており、超音波センサ２０からこの超音波センサ２０の後段に接続される超音波センサ２１までの間で、電源線の接続、或いは開放を行う。このスイッチｓｗとしては、例えば、機械式リレースイッチ、もしくは電界効果型トランジスタなどの半導体スイッチが用いられている。このスイッチｓｗは、特開２００５−２４２５５号公報と同様に、ＥＣＵ１０が超音波センサ２０〜２５に対してＩＤコードを付与する際に、電源電圧を供給する超音波センサを順次切替えるのに用いられる。

次に、本実施形態の作動について説明する。先ず、ＥＣＵ１０がシリアル通信線を介して超音波センサ２０〜２５に対して障害物までの距離を演算させるように指令する。この超音波センサ２０では、ＬＡＮ制御回路２０ｂがＤ／Ｒ２０ａを介してＥＣＵ１０からの指令を受けると、スイッチｓｗをオンさせるとともに、周波数調整回路２０ｃに超音波パルス信号を発生するための指令信号と設定すべき送信周波数の指令信号を周波数調整回路２０ｃ、及び距離演算回路２０ｋに出力する。すると、周波数調整回路２０ｃから超音波パルス信号がマイク駆動回路２０ｄに送信され、マイク２０ｅから超音波が送信される。

その後、マイク２０ｅが障害物からの反射超音波を受信すると反射信号を発生する。そして、ゲイン調整回路２０ｆは、超音波センサ２０に入力される電源電圧（マイク駆動電圧）の電圧レベルと、反射信号を増幅する際のゲインとの比率が一定となるように、電圧レベルの高低に応じてゲインを調整したうえで、マイク２０ｅから出力される反射信号をその調整したゲインにて電圧増幅して増幅信号を出力する。

次に、比較器２０ｊは、閾値調整回路２０ｈから出力される閾値と、フィルタ回路２０ｇにてフィルタ処理されたゲイン調整回路２０ｆからの増幅信号の電圧レベルとを比較して反射超音波の受信タイミングを測定する。ここで、比較器２０ｊは、閾値よりも増幅信号の電圧レベルが越えたときを反射超音波の受信タイミングとして、その受信タイミングにおいて出力信号のレベルをローレベルからハイレベルに変える。

次に、距離演算回路２０ｋは、ＬＡＮ制御回路２０ｂから出力される指令信号に基づいて、超音波の送信タイミングを検出し、比較器２０ｊからの出力信号に基づいて、反射超音波の受信タイミングを検出し、かつ、超音波の送信タイミングから反射超音波の受信タイミング迄の時間を測定する。

なお、本実施形態では、超音波の送信タイミングの検出にあたっては、例えば、ＬＡＮ制御回路２０ｂから指令信号が入力されるタイミングを、超音波の送信タイミングとする。また、以下、距離演算回路２０ｋによって測定される時間を測定時間ΔＴという。

次に、ＬＡＮ制御回路２０ｂは、距離演算回路２０ｋにより測定される測定時間ΔＴに基づいて、車両周辺の障害物までの距離（以下、距離Ｌという）を演算する。すなわち、ＬＡＮ制御回路２０ｂは、測定時間ΔＴに音速Ｓを乗じて２で割ることにより距離Ｌを求めることになる（Ｌ＝ΔＴ×Ｓ÷２）。このように障害物までの距離Ｌが求められると、この距離ＬがＬＡＮ制御回路２０ｂから車内ＬＡＮを介してＥＣＵ１０に出力されることになる。

その後、超音波センサ２１〜２５は、超音波センサ２０と同様に、順次、スイッチｓｗをオンさせるとともに、車両周辺の障害物までの距離Ｌを演算して、この演算される距離ＬをＥＣＵ１０に出力する。

このように、本実施形態の車両用周辺監視装置では、ゲイン調整回路２０ｆは、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルを検出し、この検出した電圧レベルと調整すべきゲインとの比率が一定となるように、検出した電圧レベルの高低に応じてゲインを調整し、マイク２０ｅから出力される反射信号をその調整したゲインにて電圧増幅して増幅信号を出力する。

これにより、各超音波センサに入力される電源電圧の電圧レベルが変動する場合であっても、電圧レベルとゲインとの比率が一定に保たれるようになるため、物体検出可能範囲のばらつきを抑制することができる。

なお、図４に示すように、特開２００５−２４２５５号公報に記載の技術では、各超音波センサにレギュレータを備え、このレギュレータによって、各超音波センサに入力されるそれぞれ異なる電源電圧を一定の電圧（Ｖｒｅｇ）に変換することで、電源電圧のばらつきを抑制している。

これに対し、本実施形態の車両用周辺監視装置では、図３に示したように、音圧とゲインとの比率が一定となるようにゲイン調整回路２０ｆのゲインを調整することで、物体検出可能範囲のばらつきを抑制するため、マイク駆動電圧として有効に利用される電圧が従来の技術に比べ高くなり、その結果、ＳＮ比が向上する効果が得られる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、ゲイン調整回路２０ｆにおいて、マイク２０ｅから超音波が送信される毎に、超音波センサ２０に入力される電源電圧の電圧レベルを検出してゲインを調整するようにしてもよい。これにより、マイク２０ｅから送信波を送信する毎に、各超音波センサに入力される電源電圧が変動するような場合であっても、超音波が送信される毎に検出される電圧レベルの高低に応じてゲインが調整されるため、超音波の送信に伴う電源電圧の電圧レベルの変動の影響を抑えることができる。

車両用周辺監視装置の電気的な接続関係を示す図である。超音波センサ２０の内部構成を示す図である。マイク駆動電圧と音圧及びゲインの関係を示すテーブルである。マイク駆動電圧として有効に利用される電圧を示すイメージ図である。

符号の説明

１０ＥＣＵ
２０〜２５超音波センサ
２０ｆゲイン調整回路
ｓｗスイッチ

Claims

車両周辺に送信波を送信するとともに、この送信される送信波の反射波を受信して反射信号を出力する送受信部と、この送受信部から出力される反射信号を増幅し、その増幅信号を出力する増幅部と、前記増幅部からの増幅信号に基づいて前記車両周辺の物体までの距離を演算する演算部と、を夫々有する複数のセンサを備え、前記各センサには、ディジーチェーン方式で夫々異なる電源電圧が入力される車両用周辺監視装置であって、
前記各センサは、前記入力される電源電圧の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部を備え、
前記増幅部は、前記電圧レベル検出部の検出した電圧レベルと、前記反射信号を増幅する際のゲインとの比率が一定となるように、前記電圧レベルの高低に応じて前記ゲインを調整するゲイン調整部を備えることを特徴とする車両用周辺監視装置。
前記電圧レベル検出部は、前記送受信部から送信波を送信する毎に検出し、
前記ゲイン調整部は、前記送受信部から送信波を送信する毎に調整することを特徴とする車両用周辺監視装置。