JP2010164356A - 車両用周辺監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面反射による障害物の誤検知影響分を取り除くことで、車両周辺に存在する障害物の検知精度の向上を図ることができる車両用周辺監視装置を提供すること。
【解決手段】車体に取り付けられた各ソナー７，８，９，１０と、各ソナー７，８，９，１０から発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両周辺に存在する障害物を検知する障害物検知コントローラ１２と、を備えた車両用周辺監視装置において、各ソナー７，８，９，１０の取り付け姿勢を検出する姿勢センサ１１を設け、障害物検知コントローラ１２は、検出されたソナー姿勢に基づき、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定し、捕らえた反射波による路面反射強度特性から設定した閾値パターンを取り除いて障害物を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体に取り付けられた車載ソナーから発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両周辺に存在する障害物を検知する車両用周辺監視装置に関する。

従来、車両前部のバンパー位置に複数の車載ソナーを取り付け、複数の車載ソナーから発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両前方に接近してきた障害物を検知する障害物検知回路を備えた車両用周辺監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、「ソナー」とは、「Sound Navigation And Ranging（音波による計測）」の頭文字をとったものであり、測定対象に向けて音波を発信し、その反射波を捕らえることで測定対象の位置や距離などの計測を行なうアクティブソナーのことをいう。

特開2008−96108号公報

しかしながら、従来の車両用周辺監視装置にあっては、車載ソナーから発射する送信波が球面送信波（音波）であるため、例えば、水平方向に球面送信波を発射したとしても、障害物検知回路にて捕らえられる反射波には、路面からの反射波を含むことになる。しかも、路面からの反射波と障害物からの反射波とは区別をつけにくいことから、障害物を誤検知してしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、路面反射による障害物の誤検知影響分を取り除くことで、車両周辺に存在する障害物の検知精度の向上を図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、本発明では、車体に取り付けられた車載ソナーと、該車載ソナーから発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両周辺に存在する障害物を検知する障害物検知手段と、を備えた車両用周辺監視装置において、
前記車載ソナーの取り付け姿勢を検出するソナー姿勢検出手段を設け、
前記障害物検知手段は、検出されたソナー姿勢に基づき、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定し、捕らえた反射波による路面反射強度特性から設定した閾値パターンを取り除いて障害物を検知することを特徴とする。

よって、本発明の車両用周辺監視装置にあっては、障害物検知手段において、検出されたソナー姿勢に基づき、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状が、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定される。そして、捕らえた反射波による路面反射強度特性から、設定された形状の閾値パターンを取り除いて障害物が検知される。
すなわち、路面反射強度特性がソナー姿勢によって変化することに着目し、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定している。このため、車両周辺に存在する障害物からの反射波による障害物反射強度特性を残しつつ、ノイズとなる路面からの反射波による路面反射強度特性を整然と取り除く作用を示す。
このように、路面反射による障害物の誤検知影響分を取り除くことで、車両周辺に存在する障害物の検知精度の向上を図ることができる。

アラウンドビューモニタシステムにおいて俯瞰映像のつなぎ目領域に存在する障害物を検知する実施例１の車両周辺監視装置を示す全体システム図である。 実施例１の車両周辺監視装置における障害物検知制御系を示す制御ブロック図である。 実施例１の車両周辺監視装置における障害物検知制御系のＲＯＭに記憶設定されている閾値パターンの一例を示し、(a)は第１閾値パターンをあらわし、(b)は第２閾値パターンをあらわし、(c)は第３閾値パターンをあらわす。 実施例１の車両周辺監視装置における障害物検知コントローラ１２のＣＰＵ１２ｆで実行される障害物検知処理の一例を示すフローチャートである。 車載ソナーからの送信波に対する障害物反射波と路面反射波の関係を示す説明図である。 車載ソナーからの送信波に対する障害物反射波と路面反射波の関係を示す反射強度特性図である。 路面反射を避け障害物を検知するための閾値パターンの一例を示す図である。 車両姿勢変化に伴う路面反射の変化例を示す図で、(a)は車両が上向きに傾いた場合をあらわし、(b)は車両が水平状態の場合をあらわし、(c)は車両が下向きに傾いた場合をあらわす。 一般的な対処例としての多用な路面反射に対応する閾値パターンの一例を示す図である。 図９に示す一般的な対処例による閾値パターンを用いた場合に障害物が存在しているにもかかわらず非検知となる例を示す図である。 実施例１の車両周辺監視装置における閾値パターンを用いた場合に障害物が存在を見逃すことなく検知する例を示す図である。 実施例２の車両用周辺監視装置の一例である内蔵型ユニットの障害物検知制御系を示す制御ブロック図である。 実施例３の車両用周辺監視装置の一例であるＣＡＮ通信線により接続された障害物検知制御系を示す制御ブロック図である。 本発明の車両周辺監視装置における障害物検知制御系のＲＯＭに記憶設定されている閾値パターンの形状の異ならせた例を示し、(a)は第１閾値パターンをあらわし、(b)は第２閾値パターンをあらわし、(c)は第３閾値パターンをあらわす。 本発明の車両周辺監視装置における障害物検知制御系のＲＯＭに記憶設定されている基準閾値パターンの一例を示す図である。

以下、本発明の車両用周辺監視装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、アラウンドビューモニタシステムにおいて俯瞰映像のつなぎ目領域に存在する障害物を検知する実施例１の車両周辺監視装置を示す全体システム図である。以下、図１に基づいて実施例１の車両周辺監視装置が適用されたアラウンドビューモニタシステムの各構成要素を説明する。

前記アラウンドビューモニタシステムは、図１に示すように、前カメラ１と、後カメラ２と、左カメラ３と、右カメラ４と、画像処理コントローラ５と、モニタ６と、を備えている。

前記前カメラ１は、車両前部のバンパー位置などにレンズ光軸を斜め下方向に向けて設置され、車両前方の近景を撮像範囲とする。前記後カメラ２は、車両後部のバンパー位置などにレンズ光軸を斜め下方向に向けて設置され、車両後方の近景を撮像範囲とする。前記左カメラ３は、車両左側部のドアミラー位置などにレンズ光軸を斜め下方向に向けて設置され、車両左側方の近景を撮像範囲とする。前記右カメラ４は、車両右側部のドアミラー位置などにレンズ光軸を斜め下方向に向けて設置され、車両右側方の近景を撮像範囲とする。

前記画像処理コントローラ５は、例えば、リバース位置を読み出す駐車時等において、前後左右のカメラ１，２，３，４からの視点を、車両の中央上部位置に設定した仮想カメラ位置から下向きに視た視点に変換し、前後左右の俯瞰画像を合成することで、図１に示すように、前映像と後映像と左映像と右映像をつなぎ目により合成した全周俯瞰合成画像を生成する。

前記モニタ６は、画像処理コントローラ５により生成された１つの合成画像をモニタ画面６ａ上に映し出す。ここで、モニタ６としては、車室内のインストルメントパネル位置に設けられ、例えば、出発地から目的地までの適切な車両走行ルートを、道路地図や自車マークなどを用いて案内するナビゲーションシステムのモニタと共用しても良い。

実施例１の車両周辺監視装置は、全周囲俯瞰映像のつなぎ目領域に存在する障害物を検知するもので、図１に示すように、前左ソナー７（車載ソナー）と、前右ソナー８（車載ソナー）と、後左ソナー９（車載ソナー）と、後右ソナー１０（車載ソナー）と、姿勢センサ１１（ソナー姿勢検出手段）と、障害物検知コントローラ１２（障害物検知手段）と、障害物警報ランプ１３と、を備えている。

前記前左ソナー７は、車体の前左隅位置に路面に平行な車体姿勢にて水平方向に向けて取り付けている。前記前右ソナー８は、車体の前右隅位置に路面に平行な車体姿勢にて水平方向に向けて取り付けている。前記後左ソナー９は、車体の後左隅位置に路面に平行な車体姿勢にて水平方向に向けて取り付けている。前記後右ソナー１０は、車体の後右隅位置に路面に平行な車体姿勢にて水平方向に向けて取り付けている。これらの各ソナー７，８，９，１０は、障害物検知コントローラ１２からの発振トリガにより球面送信波を発射し、球面送信波の反射波を障害物検知コントローラ１２に取り込む。

前記姿勢センサ１１は、前記各ソナー７，８，９，１０の取り付け姿勢、つまり、各ソナー７，８，９，１０が取り付けられている車体の路面に対するロール方向の傾斜姿勢を検出する手段である。実施例１では、姿勢センサ１１として、基板に形成した薄肉部の中央付近に発熱抵抗体を配置し、その周囲に複数の温度センサを配置した構造の傾斜センサ素子を有し、暖めた空気の温度分布に基づき車体のロール方向傾斜度を計測する傾斜センサを用いている。

前記障害物検知コントローラ１２は、前記各ソナー７，８，９，１０から発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両の４隅周辺領域に存在する障害物を検知する。より詳しくは、前記姿勢センサ１１により検出されたソナー姿勢に基づき、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定し、捕らえた反射波による路面反射強度特性から設定した閾値パターンを取り除いて障害物を検知する。そして、車両の４隅領域のうち、少なくとも１つの領域に障害物の存在が検知された場合、画像処理コントローラ５が障害物の存在情報と距離情報を入力することで、画像処理コントローラ５において、障害物警報ランプ１３の点滅や警報音の発生等によりドライバーに障害物の存在を報知する指令を出力すると共に、俯瞰映像のつなぎ目の位置を、モニタ画面６ａ上で障害物の形状認識ができるように、障害物に交差する位置から外す処理を行う。

図２は、実施例１の車両周辺監視装置における障害物検知制御系を示す制御ブロック図である。図３は、実施例１の車両周辺監視装置における障害物検知制御系のＲＯＭに記憶設定されている閾値パターンの一例を示し、(a)は第１閾値パターンをあらわし、(b)は第２閾値パターンをあらわし、(c)は第３閾値パターンをあらわす。以下、図２および図３に基づいて障害物検知制御系の構成を説明する。

前記障害物検知コントローラ１２は、図２に示すように、ソナー入出力インターフェース１２ａと、姿勢センサ入出力インターフェース１２ｂと、水晶発振器１２ｃと、ＲＡＭ１２ｄと、ＲＯＭ１２ｅ（閾値パターン記憶部）と、ＣＰＵ１２ｆと、出力インターフェース１２ｇと、を備えている。

前記ソナー入出力インターフェース１２ａは、前記各ソナー７，８，９，１０に対応して４個設けられている。このソナー入出力インターフェース１２ａは、各ソナー７，８，９，１０に対し球面送信波を発射する発振トリガを出力し、各ソナー７，８，９，１０からの反射波を入力する。

前記姿勢センサ入出力インターフェース１２ｂは、姿勢センサ１１の発熱抵抗体に所定の発熱を生じさせる指令を出力し、姿勢センサ１１により計測された車体のロール方向傾斜度を入力する。

前記水晶発振器１２ｃは、各ソナー７，８，９，１０に対しトリガ信号を出力するための時間計測やトリガ信号を発してから反射信号が戻ってくるまでの時間を計測するための水晶発振信号を生成する。

前記ＲＡＭ１２ｄは、各ソナー７，８，９，１０から取り込んだ反射波信号を一時的に記録（記憶）しておくメモリである。

前記ＲＯＭ１２ｅは、前記各ソナー７，８，９，１０からの送信波の発射方向に応じて、障害物からの反射波を残しつつ路面からの反射波を取り除くため、車体のロール傾斜姿勢に応じて異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記録（記憶）しておくメモリである。
実施例１では、複数の閾値パターンの一例として、図３に示すように、各ソナー７，８，９，１０が上向き状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第１閾値パターンP1（図３(a)）と、各ソナー７，８，９，１０が水平状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第２閾値パターンP2（図３(b)）と、各ソナー７，８，９，１０が下向き状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第３閾値パターンP3（図３(c)）を記憶している。このＲＯＭ１２ｅで予め記憶しておく閾値パターンP1,P2,P3は、様々な路面のうち路面反射強度が最も大きく出る路面（例えば、吸水アスファルト路面）を基準路面として選定し、基準路面でソナー姿勢を変化させながら振動する路面反射強度特性データを取得し、取得した路面反射強度特性データの包絡線D1,D2,D3に沿ったパターン形状に設定している。実施例１では、記憶している閾値パターン形状を、図３に示すように、水平線と垂直線を組み合わせた階段パターン形状に設定している。

前記ＣＰＵ１２ｆは、姿勢センサ入出力インターフェース１２ｂからの車体ロール方向傾斜度と、ＲＡＭ１２ｄからの反射波信号と、ＲＯＭ１２ｅからの複数の閾値パターンに基づき、車体ロール方向傾斜度に応じた閾値パターンを選択すると共に、反射波と選択した閾値パターンの比較により障害物の有無を判定し、障害物有りと判定された場合には、障害物までの距離を計算し、障害物までの距離情報を出力インターフェース１２ｇに出力する。

前記出力インターフェース１２ｇは、ＣＰＵ１２ｆでの演算処理結果である障害物存在情報と障害物までの距離情報を、画像処理コントローラ５に対して出力する。

図４は、実施例１の車両周辺監視装置における障害物検知コントローラ１２のＣＰＵ１２ｆで実行される障害物検知処理の一例を示すフローチャートである。以下、図４のフローチャートの各ステップについて説明する。

ステップＳ41では、一定時間毎に発振トリガを各ソナー７，８，９，１０に対し出力し、ステップＳ42へ移行する。

ステップＳ42では、ステップＳ41での発振トリガの出力に続き、発振トリガにより各ソナー７，８，９，１０から発射した球面送信波（音波）の反射波を一時的にＲＡＭ１２ｄに記録し、ステップＳ43へ移行する（反射波メモリ取り込み部）。

ステップＳ43では、ステップＳ42での反射はメモリ取り込みに続き、姿勢センサ１１により検出された車体ロール方向傾斜度を読み取り、ステップＳ44へ移行する（姿勢センサ読み取り部）。

ステップＳ44では、ステップＳ43での姿勢センサ読み取りに続き、読み取った車体ロール方向傾斜度に基づき、車体ロール方向傾斜度の大きさに応じて適合する閾値パターンを判定し、ステップＳ45へ移行する（閾値パターン判定部）。
ここで、車体ロール方向傾斜度が水平状態であると判定する水平傾斜度領域を予め設定しておく。そして、車体ロール方向傾斜度が水平傾斜度領域を超えるときには、上向き状態の第１閾値パターンP1（図３(a)）が適合パターンであると判定する。車体ロール方向傾斜度が水平傾斜度領域内のときには、水平状態の第２閾値パターンP2（図３(b)）が適合パターンであると判定する。車体ロール方向傾斜度が水平傾斜度領域に満たないときには、下向き状態の第３閾値パターンP3（図３(c)）が適合パターンであると判定する。

ステップＳ45では、ステップＳ44での閾値パターンの判定に続き、閾値パターン記憶部であるＲＯＭ１２ｅに予め記憶されている３個の閾値パターンP1,P2,P3（図３）の中から判定された閾値パターンを読み出し、ステップＳ46へ移行する（閾値パターン読み出し部）。

ステップＳ46では、ステップＳ35での閾値パターン読み出しに続き、読み出された閾値パターンとＲＡＭ１２ｄに一時的に記録されているソナー反射波を比較し、ステップＳ47へ移行する（比較部）。
ここで、閾値パターンとソナー反射波の比較は、全てのソナー反射波から閾値パターンを取り除く処理により行う。

ステップＳ47では、ステップＳ46での閾値パターンと反射波の比較に続き、反射波から閾値パターンを取り除いた後に反射波が残ったか否かにより障害物が有るか否かを判定し、YES（障害物有り）の場合はステップＳ48へ移行し、NO（障害物無し）の場合はリターンへ移行する（障害物有無判定部）。
ここで、反射波から閾値パターンを取り除いた後に反射波が残った場合には、残った反射波は障害物反射波とみなして「障害物有り」と判定し、反射波が残らなかった場合には、「障害物無し」と判定する。

ステップＳ48では、ステップＳ47での障害物有りとの判定に続き、送信波の発射時間からの障害物反射波を受けた時間までの所要時間を水晶発振器１２ｃに基づき計測し、この所要時間を障害物反射時間として取得し、ステップＳ49へ移行する。

ステップＳ49では、ステップＳ48での障害物反射時間の取得に続き、障害物反射時間と音速から障害物までの距離を換算し、ステップＳ50へ移行する。
ここで、障害物までの距離は、障害物反射時間をt0とし、音速をVsとすると、
（障害物までの距離）＝Vs×t0÷２
の式により求められる。

ステップＳ50では、ステップＳ49での障害物までの距離換算に続き、障害物の存在情報と障害物までの距離情報を外部に出力し、リターンへ移行する。

次に、作用を説明する。
まず、「車載ソナーによる障害物検知技術の課題」の説明を行い、続いて、実施例１の車両用周辺監視装置における「車載ソナーによる障害物検知作用」を説明する。

［車載ソナーによる障害物検知技術の課題］
図５は、車載ソナーからの送信波に対する障害物反射波と路面反射波の関係を示す説明図である。図６は、車載ソナーからの送信波に対する障害物反射波と路面反射波の関係を示す反射強度特性図である。図７は、路面反射を避け障害物を検知するための閾値パターンの一例を示す図である。図８は、車両姿勢変化に伴う路面反射の変化例を示す図で、(a)は車両が上向きに傾いた場合をあらわし、(b)は車両が水平状態の場合をあらわし、(c)は車両が下向きに傾いた場合をあらわす。図９は、一般的な対処例としての多用な路面反射に対応する閾値パターンの一例を示す図である。図１０は、図９に示す一般的な対処例による閾値パターンを用いた場合に障害物が存在しているにもかかわらず非検知となる例を示す図である。以下、図５〜図１０に基づいて車載ソナーによる障害物検知技術の課題を説明する。

一般にソナー送信波は、球面波であるため、図５に示すように、車載ソナーから水平方向に発射された音波であっても路面で反射される。このため、車載ソナーで受ける反射波を見ると、図６に示すように、障害物反射に比べ比較的大きな路面反射が反射強度特性にあらわれる。この路面からの反射は、障害物までの距離を計測するときに、誤検知等を引き起こす原因となる。なお、障害物までの距離は、音速をVsとしたとき、
障害物までの距離＝Vs×t0÷２
の式にて求められる。

上記のように、路面からのソナー反射信号と障害物からの反射信号とは区別を付けにくく、何らかの対策が必要である。これまで一般的には、
・ソナーの取り付け高さを高くし、路面反射を低減する。
・ソナーを上向き取り付けにして、路面反射を低減する。
・ソナー反射時間毎に閾値を細かく調整する。
といった手法により対応している。

最初の二つは、物理的に路面反射強度を低減する手法である。これに対し、三番目は、図７の障害物検出閾値パターンに示すように、障害物検出閾値を時間変化させ、路面反射信号を無視する手法である。

しかし、いずれの手法により路面反射に対処する場合であっても、車両の姿勢に対し、余裕のある設定が必要である。例えば、検知距離が数ｍになると、車体の傾きが数度であっても、図８に示すように、路面までの距離が大きく変化する。すなわち、図８(a)に示すように、車体が上向きに傾いた場合には、図８(b)に示す車体が水平状態の場合に比べて路面までの距離が遠くなり、遠距離での反射になることで信号強度が低下する。一方、図８(c)に示すように、車体が下向きに傾いた場合には、図８(b)に示す車体が水平状態の場合に比べて路面までの距離が近くなり、近距離での反射になることで信号強度が増大する。とりわけ、近距離での信号強度が増大する反射の場合に問題が大きくなる。

したがって、一般的には、図９に示すように、信号強度が増大する近距離での反射に備えた閾値パターンにより対処している。しかし、近距離反射に備えて増大した信号強度に対応する一つの閾値パターンを用いる対処では、図１０に示すように、車載ソナーが水平状態で障害物反射と路面反射を受けた場合、障害物反射も路面反射も一つの閾値パターンにより取り除かれることになり、障害物反射が残らない、言い換えると、検知されるべき障害物が検知されない、という問題があった。

［車載ソナーによる障害物検知作用］
図１１は、実施例１の車両周辺監視装置における閾値パターンを用いた場合に障害物が存在を見逃すことなく検知する例を示す図である。以下、図４および図１１に基づき車載ソナーによる障害物検知作用を説明する。

車両の４隅周辺領域に障害物が存在しない場合、図４にフローチャートにおいて、ステップＳ41→ステップＳ42→ステップＳ43→ステップＳ44→ステップＳ45→ステップＳ46→ステップＳ47→リターンへと進む流れとなり、障害物に関する情報の外部への出力がなされない。

一方、車両の４隅周辺領域の少なくとも一つの領域に障害物が存在する場合、図４にフローチャートにおいて、ステップＳ41→ステップＳ42→ステップＳ43→ステップＳ44→ステップＳ45→ステップＳ46→ステップＳ47→ステップＳ48→ステップＳ49→ステップＳ50へと進む流れとなり、ステップＳ50において、障害物の存在情報と障害物までの距離情報が外部に出力される。

すなわち、実施例１では、路面反射強度特性がソナー姿勢によって変化することに着目し、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、車体ロール方向傾斜度によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定している（図３）。そして、ステップＳ46において、捕らえた反射波による路面反射強度特性から、設定された形状の閾値パターンを取り除くという比較処理により障害物の有無が判断される。

このため、車両周辺に障害物が存在しない場合には、車体ロール方向傾斜度にかかわらず、路面反射強度特性が閾値パターンにより整然と取り除かれ、路面を障害物と認識する誤検知を防止する作用を示す。

一方、車両周辺に障害物が存在する場合には、障害物からの反射波による障害物反射強度特性を残しつつ、ノイズとなる路面からの反射波による路面反射強度特性を整然と取り除く作用を示す。例えば、図１０と同様に、ソナー姿勢が水平状態で、路面反射と障害物反射があるとき、実施例１では、水平時の閾値パターンP2が選択されることで、図１１に示すように、路面反射は取り除かれるものの、障害物反射は一部残ることになり、ステップＳ46での障害物の有無判断では、障害物有りという判断結果を出すことになる。つまり、周辺に存在する障害物を見逃してしまうという障害物未検知を防止する。

実施例１のＲＯＭ１２ｅには、車体のロール傾斜姿勢に応じて異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記憶している。
したがって、各ソナー７，８，９，１０からの送信波の発射方向に適合する閾値パターンが高応答の読み出し処理により設定され、発振トリガの間隔短縮を含め障害物検知処理の時間短縮化を図ることができる。

実施例１では、複数の閾値パターンとして、上向き状態の反射時間に対する第１閾値パターンP1と、水平状態の反射時間に対する第２閾値パターンP2と、下向き状態の反射時間に対する第３閾値パターンP3を記憶している。
したがって、３つの閾値パターンP1,P2,P3を設定するだけで記憶容量を小さく抑えながら、各ソナー７，８，９，１０が上向き状態・水平状態・下向き状態の各取り付け姿勢に適合させることができる。

実施例１では、ＲＯＭ１２ｅで予め記憶しておく閾値パターンP1,P2,P3を、様々な路面のうち路面反射強度が最も大きく出る路面を基準路面として選定し、基準路面で取得した路面反射強度特性データの包絡線D1,D2,D3に沿ったパターン形状に設定している。
したがって、路面反射強度が最も大きく出る吸水アスファルト路面は勿論のこと、吸水アスファルト路面に比べて路面反射強度が低い砂利道・泥道・アスファルト路面等の場合、路面を障害物と認識する誤検知を確実に防止することができる。

実施例１では、閾値パターン形状を、水平線と垂直線を組み合わせた階段パターン形状に設定している。
したがって、閾値パターンP1,P2,P3の記憶設定の際に複雑な関数を用いることなく、閾値パターン形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った近似形状に設定することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用周辺監視装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 車体に取り付けられた車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）と、該車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）から発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両周辺に存在する障害物を検知する障害物検知手段（障害物検知コントローラ１２）と、を備えた車両用周辺監視装置において、前記車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）の取り付け姿勢を検出するソナー姿勢検出手段（姿勢センサ１１）を設け、前記障害物検知手段（障害物検知コントローラ１２）は、検出されたソナー姿勢に基づき、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定し、捕らえた反射波による路面反射強度特性から設定した閾値パターンを取り除いて障害物を検知する。このため、路面反射による障害物の誤検知影響分を取り除くことで、車両周辺に存在する障害物の検知精度の向上を図ることができる。ここで、検知精度の向上は、路面を障害物と認識する誤検知の防止と、周辺に存在する障害物を見逃してしまうという障害物未検知の防止により達成される。

(2) 前記ソナー姿勢検出手段は、前記車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）が取り付けられている車体の路面に対する傾斜姿勢を検出する姿勢センサ１１であり、前記障害物検知手段（障害物検知コントローラ１２）は、車体の傾斜姿勢に応じた異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記憶しておく閾値パターン記憶部（ＲＯＭ１２ｅ）を有し、前記複数の閾値パターンの中から、前記姿勢センサ１１により検出された車体の傾斜姿勢に基づいて選択した閾値パターンを用いる。このため、車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）からの送信波の発射方向に適合する閾値パターンが高応答の読み出し処理により設定され、発振トリガの間隔短縮を含め障害物検知処理の時間短縮化を図ることができる。

(3) 前記閾値パターン記憶部（ＲＯＭ１２ｅ）は、前記車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）が上向き状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第１閾値パターンP1と、前記車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）が水平状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第２閾値パターンP2と、前記車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）が下向き状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第３閾値パターンP3を記憶している。このため、３つの閾値パターンP1,P2,P3を設定するだけで記憶容量を小さく抑えながら、各ソナー７，８，９，１０が上向き状態・水平状態・下向き状態の各取り付け姿勢に適合させることができる。

(4) 前記閾値パターン記憶部（ＲＯＭ１２ｅ）は、様々な路面のうち路面反射強度が最も大きく出る路面を基準路面として選定し、基準路面でソナー姿勢を変化させながら路面反射強度特性データを取得し、予め記憶しておく閾値パターンP1,P2,P3を、取得した路面反射強度特性データの包絡線に沿ったパターン形状に設定した。このため、路面反射強度が最も大きく出る基準路面は勿論のこと、基準路面に比べて路面反射強度が低い路面の場合においても、路面を障害物と認識する誤検知を確実に防止することができる。

(5) 前記閾値パターン記憶部（ＲＯＭ１２ｅ）は、記憶している閾値パターン形状を、水平線と垂直線を組み合わせた階段パターン形状に設定した。このため、閾値パターンP1,P2,P3の記憶設定の際に複雑な関数を用いることなく、閾値パターン形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った近似形状に設定することができる。

(6) 前記障害物検知手段（障害物検知コントローラ１２）は、発振トリガにより前記車載ソナー（各ソナー７，８，９，１０）から発射した球面送信波の反射波を一時的にメモリ（ＲＡＭ１２ｄ）に記録する反射波メモリ取り込み部（ステップＳ42）と、前記姿勢センサ１１により検出された車体姿勢を読み取る姿勢センサ読み取り部（ステップＳ43）と、読み取った車体姿勢に基づき適切な閾値パターンを判定する閾値パターン判定部（ステップＳ44）と、前記閾値パターン記憶部（ＲＯＭ１２ｅ）に予め記憶されている複数の閾値パターンP1,P2,P3の中から判定された閾値パターンを読み出す閾値パターン読み出し部（ステップＳ45）と、読み出された閾値パターンと一時的に記録されている反射波を比較する比較部（ステップＳ46）と、反射波から閾値パターンを取り除いた後に反射波が残ったか否かにより障害物の有無を判定する障害物有無判定部（ステップＳ47）と、を有する。このため、閾値パターンを用いた障害物の検知手法において、姿勢センサ読み取りと閾値パターンの判定および読み出しの各処理を加えるだけで、車体姿勢の変化にかかわらず、路面反射による障害物の誤検知影響分を整然と取り除くことができる。

実施例２は、車載ソナーを、障害物検知手段とソナー姿勢検出手段を内蔵する内蔵型ユニットによる構成とした例である。

まず、構成を説明する。
図１２は、実施例２の車両用周辺監視装置の一例である内蔵型ユニットの障害物検知制御系を示す制御ブロック図である。

実施例２の内蔵型ユニット２０は、図１２に示すように、ユニット基板２１上に、送受信機２２（車載ソナー）と、姿勢センサ２３（ソナー姿勢検出手段）と、発信器２１ａと、増幅器２１ｂと、読出器２１ｃと、ＲＯＭ２１ｄと、比較器２１ｅと、水晶発振器２１ｆと、ＣＰＵ２１ｇと、出力インターフェース２１ｈと、を備えている。なお、ユニット基板２１上の各構成要素２１ａ〜２１ｈにより障害物検知手段が構成される。

前記送受信機２２は、発信器２１ａからのトリガ信号に応じた発信信号により球面送信波を外部に送信し、外部からの反射波を受信する。

前記姿勢センサ２３は、ユニット基板２１に取り付けられ、車体の路面に対するロール方向の傾斜姿勢を検出する手段である。実施例２でも、実施例１と同様に、姿勢センサ２３として、暖めた空気の温度分布に基づき車体のロール方向傾斜度を計測する傾斜センサを用いている。

前記発信器２１ａは、ＣＰＵ２１ｇからのトリガ信号に応じて送受信機２２に発信信号を出力する。

前記増幅器２１ｂは、送受信機２２にて受信した反射信号を増幅し、増幅した反射信号を比較器２１ｅに出力する。

前記読出器２１ｃは、姿勢センサ２３からの車体傾斜度信号に基づき、ＲＯＭ２１ｄに予め設定している複数の閾値パターンから適合する閾値パターンを選択し、ＣＰＵ２１ｇからのトリガ信号のタイミングにて選択した閾値パターンを比較器２１ｅに出力する。

前記ＲＯＭ２１ｄは、車体のロール傾斜姿勢に応じて異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記録（記憶）しておくメモリである。実施例２においても、実施例１と同様に、例えば、図３に示すように、第１閾値パターンP1、第２閾値パターンP2、第３閾値パターンP3を記憶している。

前記比較器２１ｅは、増幅器２１ｂからの増幅した反射波と、読出器２１ｃにより読み出された閾値パターンとを比較し、二値化した反射信号をＣＰＵ２１ｇに出力する。

前記水晶発振器２１ｆは、発信器２１ａに対しトリガ信号を出力するための時間計測やトリガ信号を発してから反射信号が戻ってくるまでの時間を計測するための水晶発振信号を生成する。

前記ＣＰＵ２１ｇは、水晶発振器２１ｆからの水晶発振信号に基づいてトリガ信号を発信器２１ａと読出器２１ｃに出力する。そして、比較器２１ｅからの二値化した反射信号に基づき、障害物の有無を判定すると共に、障害物有りの場合には障害物までの距離を計算し、障害物情報として外部に出力する。

前記出力インターフェース２１ｈは、ＣＰＵ２１ｇでの演算処理結果を、障害物検知情報を活用する外部コントローラに対して出力する。

次に、作用を説明する。
内蔵型ユニット２０を用いる実施例２の場合も、ＣＰＵ２１ｇからトリガ信号を発し、ソナーを発振させるところから開始する。発振器２１ａがトリガ信号を受け取ると、送受信機２２により超音波が発振される。同時に、読出器２１ｃにもトリガ信号が入力され、姿勢センサ２３からの車体傾斜度を検知し、ＲＯＭ２１ｄから車体傾斜角度に応じた閾値パターンの逐次読み出しを開始する。この読み出し速度は、ソナー反射波の受信速度と同じにしておく。送受信機２２で受け取ったソナー反射波は、増幅器２１ｂにより増幅され、逐次比較器２１ｅに送られる。同時に、読出器２１ｃにより選ばれた閾値パターンのデータが逐次比較器２１ｅに送られ、反射波の大きさと比較される。比較結果は二値化されてＣＰＵ２１ｇに送信される。ＣＰＵ２１ｇは、トリガ信号を発した時間から、二値化された反射信号が戻ってくるまでの反射時間を、水晶発振器２１ｆに基づき計測し、距離に換算して障害物情報を活用する外部のコントローラ等に出力する。

上記のように、実施例２では、ＲＯＭ２１ｄからの読み出し速度をソナー反射波の受信速度と同じにし、読み出された閾値パターンと反射波の大きさを比較して障害物の有無を検知するようにしている。したがって、実施例１のように、ソナー反射波を一時的に記憶しておくＲＡＭを省略できると共に、トリガ信号を発した時間から反射信号が戻ってくるまでの反射時間を待つだけの高い応答性により障害物の有無を検知することができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用周辺監視装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(7) 前記車載ソナー（送受信機２２）と前記障害物検知手段（各構成要素２１ａ〜２１ｈ）と前記ソナー姿勢検出手段（姿勢センサ２３）を１つのユニット基板２１上に有する内蔵型ユニット２０による構成とした。このため、車両への搭載時に車載ソナーや姿勢センサとＥＣＵとを接続するハーネス等を省略でき、車両への設置容易性を達成することができる。

(8) 前記内蔵型ユニット２０は、車体の傾斜姿勢に応じた異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記憶しておく閾値パターン記憶部（ＲＯＭ２１ｄ）を有し、前記閾値パターン記憶部（ＲＯＭ２１ｄ）からの読み出し速度をソナー反射波の受信速度と同じにし、読み出された閾値パターンと反射波の大きさを比較して障害物の有無を検知する。このため、ソナー反射波を一時的に記憶しておくＲＡＭの省略により構成の簡略化を達成できると共に、無駄時間を抑えた高い応答性により障害物の有無を検知することができる。

実施例３は、ソナー姿勢情報を、車内ネットワークによる双方向通信により取得する構成とした例である。

まず、構成を説明する。
図１３は、実施例３の車両用周辺監視装置の一例であるＣＡＮ通信線により接続された障害物検知制御系を示す制御ブロック図である。

実施例３の障害物検知コントローラ３２は、図１３に示すように、ソナー入出力インターフェース３２ａと、水晶発振器３２ｃと、ＲＡＭ３２ｄと、ＲＯＭ３２ｅ（閾値パターン記憶部）と、ＣＰＵ３２ｆと、姿勢入力距離出力インターフェース３２ｇと、を備えている。

前記ソナー入出力インターフェース３２ａは、前記各ソナー７，８，９，１０に対応して４個設けられている。このソナー入出力インターフェース３２ａは、各ソナー７，８，９，１０に対し球面送信波を発射する発振トリガを出力し、各ソナー７，８，９，１０からの反射波を入力する。

前記水晶発振器３２ｃは、各ソナー７，８，９，１０に対しトリガ信号を出力するための時間計測やトリガ信号を発してから反射信号が戻ってくるまでの時間を計測するための水晶発振信号を生成する。

前記ＲＡＭ３２ｄは、各ソナー７，８，９，１０から取り込んだ反射波信号を一時的に記録（記憶）しておくメモリである。

前記ＲＯＭ３２ｅは、前記各ソナー７，８，９，１０からの送信波の発射方向に応じて、障害物からの反射波を残しつつ路面からの反射波を取り除くため、実施例１と同様に、車体のロール傾斜姿勢に応じて異なるパターン形状による複数の閾値パターンP1,P2,P3を予め記録（記憶）しておくメモリである。

前記ＣＰＵ３２ｆは、姿勢入力距離出力インターフェース３２ｇから入力した車体ロール方向傾斜度と、ＲＡＭ３２ｄからの反射波信号と、ＲＯＭ３２ｅからの複数の閾値パターンに基づき、車体ロール方向傾斜度に応じた閾値パターンを選択すると共に、反射波と選択した閾値パターンの比較により障害物の有無を判定し、障害物有りと判定された場合には、障害物までの距離を計算し、障害物までの距離情報として姿勢入力距離出力インターフェース３２ｇへ出力する。

前記姿勢入力距離出力インターフェース３２ｇは、他の車載コントローラ３４，３５，３６の何れかからＣＡＮ通信線３３を介して車体ロール方向傾斜度情報を入力する。そして、ＣＰＵ３２ｆでの演算処理結果である障害物存在情報と障害物までの距離情報を、ＣＡＮ通信線３３を介して画像処理コントローラ５に出力する。

なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。また、作用についても、ソナー姿勢を示す車体ロール方向傾斜度情報を、ＣＡＮ通信線３３を介して他の車載コントローラ３４，３５，３６の何れかから入力する以外は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用周辺監視装置にあっては、実施例１の(1)〜(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(9) 前記障害物検知手段（障害物検知コントローラ３２）は、車載の他の電子制御系（他の車載コントローラ３４，３５，３６）と車内ネットワーク上で情報交換可能とし、前記ソナー姿勢検出手段からのソナー姿勢情報を、前記車内ネットワークによる双方向通信（ＣＡＮ通信線３３による双方向通信）により取得する構成とした。このため、ソナー姿勢検出手段を省略したコスト的に有利な構成とすることができる。

以上、本発明の車両用周辺監視装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜３では、ＲＯＭに記憶している閾値パターン形状を、図３に示すように、水平線と垂直線を組み合わせた階段パターン形状に設定した。しかし、ＲＯＭに記憶している閾値パターン形状としては、図１４に示すように、水平線と傾斜線を組み合わせた台形パターン形状としても良い。この場合、実施例１〜３に比べ、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性により沿った近似形状に設定することができる。

実施例１〜３では、ＲＯＭに予め複数の閾値パターンを記憶設定しておく例を示した。しかし、図１５に示すように、基準となるソナー姿勢での基準閾値パターン情報と、ソナー姿勢の変化に応じ、発振時点から反射強度ピーク時点までの時間Trの情報（下向きほど短い時間）と反射強度のピーク強度Frの情報（下向きほど大きい）を設定しておき、検出されたソナー姿勢に基づき、閾値パターンを、基準閾値パターンの相似形を得る演算処理により生成する例としても良い。

実施例１〜３では、ソナー姿勢に応じて閾値パターンを３段階にて与える例を示したが、例えば、ソナー姿勢である車体傾斜角が水平状態と下向き状態の中間状態にあるとき、水平状態の閾値パターンと下向き状態の閾値パターンを用いた補間処理により、車体傾斜角に応じた閾値パターンを設定するようにしても良い。この場合、ソナー姿勢に応じて閾値パターンとして、３段階を超える多段階、あるいは、無段階にて与えることができる。

実施例１〜３では、ソナー姿勢に対応する閾値パターンを、車体のロール傾斜姿勢に対応する閾値パターンにて与える例を示した。しかし、車体の傾斜姿勢には、ロール方向ばかりでなく、ピッチ方向にも傾斜することを考慮し、車体のロール傾斜とピッチ傾斜の複合による傾斜姿勢に対応する閾値パターンにて与える例としても良い。

実施例１〜３では、最も反射強度が高い路面を基準として、閾値パターンの形状を決める例を示した。しかし、車両の走行路面状況を検出する手段が車載されている場合には、ソナー姿勢と路面状況に応じた閾値パターン形状を設定しておき、適合する閾値パターンを選択するようにしても良い。この場合、ソナー姿勢と路面状況に応じて最小限の閾値パターンを選択することが可能となる。

実施例１〜３では、姿勢センサとして、暖めた空気の温度分布に基づき車体のロール方向傾斜度を計測する傾斜センサを用いた例を示した。しかし、封入された液体の傾斜に伴う静電容量の変化を角度変化として捉える液封入容量式傾斜角センサを用いても良い。また、ロール方向の車体傾斜角を推定する横加速度センサや、ピッチ方向の車体傾斜角を推定する前後加速度センサや、三次元で車体姿勢を推定するジャイロセンサ等を用いても良い。さらに、サスペンションに設けられた４輪の輪荷重センサや車高センサ等を用いて車体姿勢を推定するようにしても良い。

実施例１〜３では、アラウンドビューモニタシステムにおいて、障害物検知情報を、ドライバーへの警告と俯瞰映像のつなぎ目を変更する情報とする適用例を示した。しかし、障害物検知情報を、ブレーキ制御やステアリング制御により障害物を回避する車両挙動制御システムの車両用周辺監視装置として適用する例としても良い。要するに、本発明の車両用周辺監視装置は、障害物検知情報を何らかの形で活用できるものであれば様々な車載制御システムに適用することができる。

７ 前左ソナー（車載ソナー）
８ 前右ソナー（車載ソナー）
９ 後左ソナー（車載ソナー）
１０ 後右ソナー（車載ソナー）
１１ 姿勢センサ（ソナー姿勢検出手段）
１２ 障害物検知コントローラ（障害物検知手段）
１２ｅ ＲＯＭ（閾値パターン記憶部）
P1 第１閾値パターン
P2 第２閾値パターン
P3 第３閾値パターン
２０ 内蔵型ユニット
２１ ユニット基板
２２ 送受信機（車載ソナー）
２３ 姿勢センサ（ソナー姿勢検出手段）
２１ａ 発信器（障害物検知手段）
２１ｂ 増幅器（障害物検知手段）
２１ｃ 読出器（障害物検知手段）
２１ｄ ＲＯＭ（障害物検知手段）
２１ｅ 比較器（障害物検知手段）
２１ｆ 水晶発振器（障害物検知手段）
２１ｇ ＣＰＵ（障害物検知手段）
２１ｈ 出力インターフェース（障害物検知手段）
３２ 障害物検知コントローラ
３２ａ ソナー入出力インターフェース
３２ｃ 水晶発振器
３２ｄ ＲＡＭ
３２ｅ ＲＯＭ（閾値パターン記憶部）
３２ｆ ＣＰＵ
３２ｇ 姿勢入力距離出力インターフェース
３３ ＣＡＮ通信線
３４，３５，３６ 他の車載コントローラ

Claims (9)

1. 車体に取り付けられた車載ソナーと、該車載ソナーから発射した球面送信波の反射波を捕らえて車両周辺に存在する障害物を検知する障害物検知手段と、を備えた車両用周辺監視装置において、
   前記車載ソナーの取り付け姿勢を検出するソナー姿勢検出手段を設け、
   前記障害物検知手段は、検出されたソナー姿勢に基づき、路面からの反射波を取り除く閾値パターンの形状を、ソナー姿勢によって変化する路面反射強度特性に沿った形状に設定し、捕らえた反射波による路面反射強度特性から設定した閾値パターンを取り除いて障害物を検知することを特徴とする車両用周辺監視装置。
2. 請求項１に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記ソナー姿勢検出手段は、前記車載ソナーが取り付けられている車体の路面に対する傾斜姿勢を検出する姿勢センサであり、
   前記障害物検知手段は、車体の傾斜姿勢に応じた異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記憶しておく閾値パターン記憶部を有し、前記複数の閾値パターンの中から、前記姿勢センサにより検出された車体の傾斜姿勢に基づいて選択した閾値パターンを用いることを特徴とする車両用周辺監視装置。
3. 請求項２に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記閾値パターン記憶部は、前記車載ソナーが上向き状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第１閾値パターンと、前記車載ソナーが水平状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第２閾値パターンと、前記車載ソナーが下向き状態の反射時間に対する反射強度閾値をあらわす第３閾値パターンを記憶していることを特徴とする車両用周辺監視装置。
4. 請求項３に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記閾値パターン記憶部は、様々な路面のうち路面反射強度が最も大きく出る路面を基準路面として選定し、基準路面でソナー姿勢を変化させながら路面反射強度特性データを取得し、予め記憶しておく閾値パターンを、取得した路面反射強度特性データの包絡線に沿ったパターン形状に設定したことを特徴とする車両用周辺監視装置。
5. 請求項４に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記閾値パターン記憶部は、記憶している閾値パターン形状を、水平線と垂直線を組み合わせた階段パターン形状に設定したことを特徴とする車両用周辺監視装置。
6. 請求項２から請求項５までの何れか１項に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記障害物検知手段は、発振トリガにより前記車載ソナーから発射した球面送信波の反射波を一時的にメモリに記録する反射波メモリ取り込み部と、前記姿勢センサにより検出された車体姿勢を読み取る姿勢センサ読み取り部と、読み取った車体姿勢に基づき適切な閾値パターンを判定する閾値パターン判定部と、前記閾値パターン記憶部に予め記憶されている複数の閾値パターンの中から判定された閾値パターンを読み出す閾値パターン読み出し部と、読み出された閾値パターンと一時的に記録されている反射波を比較する比較部と、反射波から閾値パターンを取り除いた後に反射波が残ったか否かにより障害物の有無を判定する障害物有無判定部と、を有することを特徴とする車両用周辺監視装置。
7. 請求項１から請求項５までの何れか１項に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記車載ソナーと前記障害物検知手段と前記ソナー姿勢検出手段を１つのユニット基板上に有する内蔵型ユニットによる構成としたことを特徴とする車両用周辺監視装置。
8. 請求項７に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記内蔵型ユニットは、車体の傾斜姿勢に応じた異なるパターン形状による複数の閾値パターンを予め記憶しておく閾値パターン記憶部を有し、前記閾値パターン記憶部からの読み出し速度をソナー反射波の受信速度と同じにし、読み出された閾値パターンと反射波の大きさを比較して障害物の有無を検知することを特徴とする車両用周辺監視装置。
9. 請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された車両用周辺監視装置において、
   前記障害物検知手段は、車載の他の電子制御系と車内ネットワーク上で情報交換可能とし、前記ソナー姿勢検出手段からのソナー姿勢情報を、前記車内ネットワークによる双方向通信により取得する構成としたことを特徴とする車両用周辺監視装置。

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