JP2009166700A - 車両警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内に複数の音響出力手段を備えた車両警報装置において、ドライバに警報対象物に対する警報音の上下方向角度を正確に知らせることを目的とする。
【解決手段】車室内の上下方向に複数の音響出力手段と(A, B)を設置し、警報対象物(10)との水平距離を検知する対象物検知手段によって検知する。そして、制御手段が、該水平距離と、予め分かっているドライバ(20)のアイポイントの高さとドライバ見下ろし角度を求め、これを仮想音響出力角度として、該ドライバ見下ろし角度を含む角度に予め設置された該複数の音響出力手段の各出力レベルを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両警報装置に関し、特に自動車内においてドライバにスピーカ等の警報出力手段により警報を与えて車両の安全運転を実現するための車両警報装置に関するものである。

車間距離警報等の車両の安全運転に供される装置は、ほとんどの場合、警報出力手段としてスピーカやブザーが車室内に設置されている。これらは、警報出力手段としては非常に効果的ではあるが、その車室の構造に対しては必ずしも最適な位置に設置されているとは言えず、ECU内部に内蔵されていたり、他のスピーカやブザーと共用されていたりするものも多い。

これを図5を参照して説明すると、警報対象目標物（危険対象物）10に対して車両警報装置（図示せず。）が警報スピーカAを用いてドライバ20に対して警報を発する時、音響出力は警報スピーカAの位置から聞こえるが、警報対象目標物10は別の位置にあり、相対位置がずれてしまう。
このように、車間距離警報等の危険対象物が車外にあり、且つ衝突回避のためその位置を一早く指示したい警報装置においては、単純にスピーカやブザーが鳴ればよいというものではなく、HMI（Human Machine Interface）上も何らかの対策が必要であった。

この要求に対し、複数のスピーカを用いて危険対象物方向と音響定位方向を一致させ、以てドライバの注意を喚起しようという下記の提案がある。
（1）センサー配置、処理装置、及びスピーカ装置を備え、センサー配置が、車両から離間した物体を検知し、物体が検知された場合に信号を発生し、処理装置が、センサー配置信号を受けて処理し、処理された信号をスピーカ装置に伝搬し、スピーカ装置が、処理された信号を複数の音響チャンネルに対して搬送するシステムであって、車両から離間した物体を検知したとき、物体に関する情報を決定し、物体に関する情報が所定の基準に合致したか否かを決定し、所定の基準が満足された場合に複数の音響チャンネルに音を伝搬し、物体の位置用に方向的合図を運転者に与えるために出力された音を調整する物体検知システム（例えば、特許文献1参照。）。

（2）複数のスピーカから発する音響信号によって、警報すべき対象物の方向をドライバＤに知らせる車両用警報装置であって、警報音の音像を複数の位置に定位させる複数の警報音データを記憶しておき、この警報音データの中から、前記対象物の方向に対応した警報音データを選択して出力する車両用警報装置（例えば、特許文献2参照。）。
（3）運転者の眼を撮影して得られた画像から運転者の注視点を検出し、この注視点に基づき車両前方の進行路形状（カーブ半径）を推定すると共に、この推定結果に基づき車両の走行を支援（速度警告、車線逸脱警告）することで、道路状況に適した運転補助を可能とする走行支援装置（例えば、特許文献3参照。）。
特開2004-127234号公報 特開2001-1851号公報 特開平11-348696号公報

しかしながら、上記のような従来技術においては、ドライバは車室のレイアウト要件から、複数スピーカの全てを理想的な高さに設定することが困難であり水平方向的定位は確保できても上下方向の定位は行えないという問題があった。
従って、本発明は、車室内に複数の音響出力手段を備えた車両警報装置において、ドライバに警報対象物に対する警報音の上下方向角度を正確に知らせることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両警報装置は、車室内の上下方向に設置された複数の音響出力手段と、警報対象物との水平距離を検知する対象物検知手段と、該水平距離と、予め分かっているドライバのアイポイントの高さとから求められるドライバ見下ろし角度を仮想音響出力角度として、該ドライバ見下ろし角度を含む角度に予め設置された該複数の音響出力手段の各出力レベルを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

すなわち、本発明では、図1に原理的に示すように、複数のスピーカA及びBを車内において上下方向に設置したとき、対象物検知手段によって警報対象物との水平距離を検知し、この検知した水平距離と、予め分かっているドライバ20のアイポイントの高さとからドライバ20の見下ろし角を求め、これを仮想音響出力角度とする。そして、このようなドライバ20の見下ろし角を含むように警報スピーカA及びBが予め設置されている状態で、警報スピーカA及びBの各出力レベルを制御する。

これによって、ドライバには、仮想スピーカCから警報音が聞こえることとなる。
ここで、上記の制御手段は、該ドライバ見下ろし角度により、該音響出力手段の設置角度を比例配分した角度に応じて各音響出力手段の出力レベルを制御することができる。
また、上記の対象物検知手段としては、レーダ又はカメラを用いることができる。
また、上記の制御手段は、メモリマップを用いて該水平距離と該アイポイントの高さとから該ドライバ見下ろし角を求めることができる。

さらに、上記の対象物検知手段の出力から、該警報対象物に対する警報の要否及び強度の判定結果を求めて該制御手段に送る警報判断部をさらに設けることにより、該制御手段は、該判定結果に基づいて該複数の音響出力手段を制御することができる。

本発明により、ドライバから見た警報対象目標物と、警報音の音響定位位置（角度）がおおよそ一致し、より正確かつ迅速な危険対象の認識が可能になる。例えば、脇見等でドライバの視線が危険対象物から大きく離れている時であっても、全く関係ない場所から警報音が出力されている場合よりも、警報音による視線誘導効果で、確実に警報対象目標への視線誘導時間が短縮可能になる。

これらより、従来のキャブレイアウトの制約によってスピーカ位置が決定された事により、音響定位がぼやけ、三次元的におかしな位置から音が聞こえてくるという問題が解消し、上下方向の識別が出来ないという問題を解決できる。
すなわち、従来方式では、横方向の障害物に対し、キャブレイアウトの制限を受けたスピーカ配置から出力された音響により、対象物から水平方向も垂直方向も一致しない位置に音像が定位し、警報対象物の位置を特定し難かったが、本発明によれば、スピーカ自体のレイアウトがキャブレイアウトの制限を受けたとしても、上下方向にも設置した複数のスピーカからの合成による音場の制御によって、確実に警報対象の方向から警報音を出す事が出来るようになる。

・構成例：図2
図2は、本発明に係る車両警報装置の一実施例を示したものである。この車両警報装置は、警報対象物（図示せず。）を検知するセンサデバイス1と、このセンサデバイス1からの警報対象物の位置情報を解析しドライバ（図示せず。）の目の位置（アイポイントの見下ろし角度）に変換し、これを仮想音響出力位置（角度）とする演算処理部2と、該仮想音響出力角度に従ってスピーカ（図1のように上下方向に複数設置されている。）を駆動する駆動出力部3と、駆動出力部3からの出力信号により音響出力を発生するスピーカ4とで構成されている。

また、この車両警報装置は、更に、センサデバイス１の出力信号に基づいて警報出力の可否を判定し、演算処理部2を制御をして、駆動出力部3及びスピーカ4による音響出力のON/OFFを決定する警報判定部5を備えることができる。
ここで、センサデバイス1は、必要な方向（前方とは限らない。）にある警報対象物を検知できるデバイスであればよく、レーザレーダ、ミリ波レーダ、カメラ等のいずれを用いてもよい。

また、演算処理部2は一般的な車載コントロールユニット（ECU）である。駆動出力部3も一般的な車載コントロールユニットであって、演算処理部2と一体型に構成することができ、何らかの通信回線（例えばCAN）を利用した別置きユニットでもよい。またスピーカ4は、一部をオーディオと兼用して絶対数の節約を図るようにしてもよい。
そして警報判定部5は、センサデバイス1と演算処理部2と駆動出力部3とスピーカ4とで構成された本車両警報装置とは原則的に無関係に作動させてもよく、独自の判断で警報出力要求を本車両警報装置に対して出力するものである。

従って、この警報判定部5からの警報出力要求を受けた演算処理部2は、場合によっては複数種類の警報出力要求に対しそれぞれ割り当てられた警報出力内容を警報対象物のドライバからの見かけ角度に定位するように出力することを可能にするものである。
以上の構成による動作を要約すると、本車両警報装置は、センサデバイス1から得られた警報対象物の位置情報を元に、演算処理部2でドライバからの見かけ位置（仮想音響出力角度）を演算し、その位置から警報音が聞こえるように駆動出力部3によってスピーカ4の音響出力を制御する。

この場合、警報出力を行うか否かの判断は、警報判定部5によって行うことができ、警報判定部5は独自の判断によって警報出力の要否を判断し、演算装置2に警報出力の任務を与える。例えば、複数の警報対象物があり、そのうちの一つに対して警報を行う場合は、センサデバイス1から選べる警報対象物の位置情報に対して割り振られる共通のインデックス情報を同時に伝達することで本車両警報装置に警報対象の目標を指示することが可能となる。
・動作例：図3
この実施例の場合は、センサデバイス1として、特にレーザレーダ又はミリ波レーダのように、警報対象物の方位角度と距離を検知する手段を用いた場合の実施例である。そして、演算処理部2は、警報対象物は地面上にあると仮定して警報対象物の方位角度及び距離とドライバ20のアイポイントの高さからの見下ろし角度を推定し、これを仮想音響出力角度とするものである。

ここで、ドライバ20のアイポイント設定はドライバ毎に行う事が理想であって、ドライバ20の座高差及びシート高さ調整の違いから、本来であれば何らかの検出手段によってドライバ毎のアイポイントを検知し、その高さをより細かく計算に反映することが望ましいが、標準体形型のアイポイントを設定してその計算結果を全てのドライバに適用したとしても仮想音響出力位置による誘導効果では視覚と違って誤差の許容範囲が大きいため、十分に実用的な演算結果が得られるので、アイポイントの検出装置の追加や演算処理工程の複雑化を避けるために、この実施例では単一のアイポイントによる仮想音響出力角度を推定するようにしている。

また、アイポイントが固定である場合、距離に対応する見下ろし角度は常に一定であるから、演算処理部2は演算処理工程の代わりに距離−見下ろし角度のマップデータに置き換えてもよい。この場合、目標の地上高が0でない場合（つまり目標が高さを持っている場合）であっても、高さ方向に複数のマップを用意すればよい。
具体的には、まず、ドライバ20のアイポイントの高さがHとして予め分かっているものとして、センサデバイス1としてのレーザレーダ又はミリ波レーダによってドライバ20のアイポイントから警報対象物10までの水平距離Dが求められる。ここで、レーダは、距離と左右角度を検知するデバイスであり、高さ方向の情報を持たないため、レーダの設置位置（高さ）は無関係であり、ドライバ20のアイポイントに設置する必要はない。

従って、レーダの反射波から見下ろし角度θを得ることはできないので、演算処理部2は、レーダ1からの出力信号によってまず水平距離Dを認識し、これと予め分かっているアイポイント高さHとから、図3に示すようにドライバ20のアイポイントの見下ろし角度θを求める。これは、ドライバ20のアイポイントからレーダが測距した位置の地面を見下ろした角度を示しており、この見下ろし角度（仮想音響出力角度）θ上に仮想スピーカCを設定すればよいことになる。

このため、警報スピーカA及びBがそれぞれドライバ20のアイポイントから上下に等間隔の角度α及び−αの角度に設置されていると仮定すると、この場合の警報スピーカA及びBの出力はそれぞれ、α＋θ及びα−θとなる。これによって、仮想音響出力角度における仮想スピーカCは等価的に見下ろし角度θ方向に定位しているようにドライバ20は認識することになる。

すなわち警報スピーカAとBが同じ出力レベルで駆動された場合、合成された音響定位位置はその中間であるアイポイント高さ方向となるので、警報スピーカAとBの各出力を制御し、この見下ろし角度θに相当する比率に調整すれば、音響定位位置すなわち仮想スピーカCの位置は警報対象目標角度に一致するようコントロールすることができる。
なお、スピーカA, B, Cは、それぞれドライバ20のアイポイントから等間隔に設置あるいは想定されているように図示されているが、実際のレイアウトでスピーカA及びBの距離及び角度が違う場合には、その分の補正を加えればよい。いずれの場合も、仮想スピーカCが在ると認識される角度が重要であって、仮想スピーカCからアイポイントまでの距離は問題ではなく、特定する必要はない。

上記の動作例において、センサデバイス1としてカメラを用いることもできる。
すなわち、カメラのような対象物検知手段は、目標物の方位角度と上下角度を検知し、また、上下角度から距離を推定することが可能である。すなわち、カメラ画像から特定の物体の位置を検出する技術はすでに様々な技術が実用化されており、単眼式カメラによるACC等を用いることにより物体との距離を推定することが可能である。従って、演算処理部2はそのまま目標物の方位角度と推定距離からドライバ20のアイポイントとカメラ位置の視差を修正して仮想音響出力角度を求める。

この場合、カメラ1は予め一定の角度だけ見下ろし角度を有するように設置されるが、演算処理部2がこのセンサデバイス1の出力信号から警報対象目標物10までの水平距離Dを推定する場合、カメラ1から警報対象目標物10までの距離と実質的に変わらない。
従って、ドライバ20のアイポイントから警報対象目標物10までのドライバの見下ろし角度θは、上記と同様に、水平距離Dとアイポイントの高さHとの三角関数から求められることになる。なお、カメラ1とアイポイントとの間に視差(アイポイント高さH-カメラ1の高さ)があれば、これを考慮すればよい。

このようにして求められたドライバの見下ろし角度θを用い、上記の動作例と同様にして仮想スピーカCに対する警報スピーカA及びBの出力制御を行えば、仮想音響出力角度においてドライバ20は警報対象物の音響出力を聞くことになる。
なお、この場合は警報対象目標物の高さは地表位置に縛られることなく、任意の位置に設定可能である（たとえば、道路標識の表示部分など。カメラ側の認知性能により、目標ごとに設定可能）。
・警報動作例：図4
センサデバイス1は、複数の目標物について距離、方位角度等の検知が可能であり、それぞれを目標物毎にインデックスを追加した一まとまりの情報として出力することができる。

この情報を受けた警報判定部5は、警報が必要な目標とそれ以外の目標を区別する。一方同じ情報をもらっている演算処理部2については、警報判定部5が警報出力要求をする際に、当該インデックスを付記して信号出力すれば、警報出力する目標物の位置が特定できることになる。これによって、複数目標がある場合であっても、間違いなく警報対象目標物に対して警報音の音響定位を行うことができる。また、警報判定部5は、警報強度や警報種類を同様に指定することで、複数の警報音響を使い分けることができる。

上記の動作を図5を参照して以下に具体的に説明する。
（1）センサデバイス1により検知された複数の目標物は、それぞれ個別にインデックス（以下、目標物IDと言う。）が付加された目標物位置情報として出力される。すなわちセンサデバイス1に先行車判定アルゴリズムが組み込まれている場合、図示の例では、3台の先行車について検知した目標物位置情報にID0-ID2が割り当てられる。
（2）警報判定部5は、この目標物位置情報から警報の要/否（例えば、これら3台の先行車の内の左右角度が最も小さい中心的な車両IDOに対してのみ警報要とする。）を判断すると共に、警報が必要な場合はさらに警報強度を判定する。この判定結果（警報出力要求及び警報強度）を、目標物IDと一緒に演算処理部2に出力する。
（3）演算処理部2は、センサデバイス1からの目標物位置情報（1）と警報判定部5からの警報出力要求（2）の両方を比較し、一致する目標物IDの位置に対し、警報判定部5から指示された警報強度の警報音を音響定位させるよう各スピーカの出力を決定する。
（4）演算処理部2は駆動出力部3に対して、決定したスピーカ出力（3）の出力要求を行う。
（5）駆動出力部3は、演算処理部2からの出力要求（4）に従って、スピーカ4を駆動する。

これにより、警報対象目標の位置に、警報判定部分が要求した警報強度の警報音が定位する。
なお、本発明は、上記実施例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。

本発明に係る車両警報装置の基本原理を説明するための概略図である。 本発明に係る車両警報装置の構成例を示したブロック図である。 本発明に係る車両警報装置の動作例を説明するための図である。 本発明に係る車両警報装置における警報動作例を示した図である。 従来技術を説明するための概略図である。

符号の説明

1 センサデバイス（レーダ又はカメラ）
2 演算処理部
3 駆動出力部
4 スピーカ
5 警報判定部
10 警報対象目標物
20 ドライバ
A, B 警報スピーカ
C 仮想スピーカ
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (5)

1. 車室内の上下方向に設置された複数の音響出力手段と、
   警報対象物との水平距離を検知する対象物検知手段と、
   該水平距離と、予め分かっているドライバのアイポイントの高さとから求められるドライバ見下ろし角度を仮想音響出力角度として、該ドライバ見下ろし角度を含む角度に予め設置された該複数の音響出力手段の各出力レベルを制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両警報装置。
2. 請求項１において、
   該制御手段が、該ドライバ見下ろし角度により、該音響出力手段の設置角度を比例配分した角度に応じて各音響出力手段の出力レベルを制御することを特徴とした車両警報装置。
3. 請求項１又は２において、
   該対象物検知手段が、レーダ又はカメラであることを特徴とした車両警報装置。
4. 請求項１又は２において、
   該制御手段が、メモリマップを用いて該水平距離と該アイポイントの高さとから該ドライバ見下ろし角を求めることを特徴とした車両警報装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つにおいて、
   該対象物検知手段の出力から、該警報対象物に対する警報の要否及び強度の判定結果を求めて該制御手段に送る警報判定部をさらに設けると共に、該制御手段は、該判定結果に基づいて該複数の音響出力手段を制御することを特徴とした車両警報装置。

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