JP2010197351A - 障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ安価な構成で至近距離まで接近することなく輪どめなどの低い障害物を判定できるようにする。
【解決手段】自動車１０の後部のバンパーよりも高い位置に送受信機３を配置し、後方に向けて超音波を送信して検出対象物からの反射波を受信する。このとき、受信する反射波のピーク値を検出して記憶する。自動車１０が後方に移動するに従ってピーク値が変化するのをピーク値差分として算出し、検出エリアＳ内から外れる路面付近障害物Ｐの場合にはピーク値差分が「負」となることで判定できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の進行方向に存在する障害物を検出する障害物検出装置に関する。

車両を車庫や駐車場に駐車する場合などで、特にバックで駐車スペースに移動するときには、輪どめやポールあるいは壁など障害物の種類を判別した上で適切な駐車を行なう必要がある。この場合に、使用者が事前に駐車スペースに輪どめが設置されているかどうか等の状況を確認し忘れた場合には、適切な駐車を行うことが難しくなってしまう。また、路面からの高さが低い輪どめなどは目視では直接確認をすることが難しい。そこで、例えば特許文献１に示す技術がある。

このものは、アレイ状に配置した素子から送信波を送信し、障害物からの反射波を各素子で受信し、送信開始から受信タイミングまでの時間差から障害物までの距離を、各受信信号の位相差から障害物の方向を算出するようにしている。これによって、障害物の位置を特定し、輪どめかポールかあるいは壁かその他の物かといった障害物の種類の判別を行なうものである。

また、特許文献２に示されるものでは、輪どめを検出するために、ビーム状の超音波を下方に向けて放射し、路面からの反射波を受信している状態から路面よりも高い位置の輪どめからの反射波を受信することで、受信時間が変化するのを検出して輪どめを判定するようにしている。

特開２００６−３４３３０９号公報 特開平０７−９２２６３号公報

上記した特許文献１のものでは、対象物の種類を判別するための構成として複数の素子をアレイ状に配置するため装置が高価になる。また、特許文献２のものでは、輪どめのような路面からの高さが低い障害物を検出するため、輪どめ以外のポールの検出や壁の検出などは別途検出する構成が必要であるし、至近距離で下方に向けて検出を行なう原理上、判別するタイミングが遅れる。

本発明は上記事項を考慮してなされたもので、その目的は、簡単且つ安価な構成を採用しつつ、至近距離まで接近することなく輪どめなどの低い障害物とポールや壁などの高い障害物を判別することができるようにした障害物判定装置を提供することにある。

請求項１の障害物検出装置によれば、送受信機の送信手段により所定期間毎に探査波を送信し、受信手段により検出エリア方向から入射する反射波を受信し、ピーク値検出部により、受信手段が受信した反射波のピーク値を検出してこれを記憶する。差分算出部により、車両が検出対象物に接近する移動に伴い変化するピーク値の値の差分を算出し、対象物判定部により、算出された差分の値が「負」の値であるときに検出対象物の種類が路面付近に存在する路面付近障害物と判定し、「正」の値であるときに検出対象物の種類が路面付近よりも高い位置に存在するその他の障害物と判定する。

これにより、対象物の種類を判別するための構成として複数の素子をアレイ状に配置するための装置が不要となり、簡単且つ安価な構成を採用しつつ、車両が移動して検出対象物に近接することで検出対象物が路面付近障害物か否かを判別することができる。

請求項２の障害物検出装置によれば、上記発明において、対象物判定部により、検出対象物の種類が路面付近障害物であることを判定する場合に、車両が前記検出対象物に接近する移動に伴い前記検出対象物が当該検出エリア内から外れることで前記差分の値が「負」となる位置で行うので、路面付近障害物のような高さが低い検出対象物からの反射波を受信している状態では、車両が接近移動するに従って送受信機による検出エリアから外れてしまうので、そのタイミングで判定をすることができる。換言すれば、路面付近障害物の検出を所定の距離で検出したい場合には、検出対象物として検出したい高さに応じて検出エリアと距離を設定することで確実に検出することができるようになる。

請求項３の障害物検出装置によれば、上記各発明において、送受信機を、車両のバンパよりも高い位置に設けるので、受信手段の検出エリアを高く設定することで路面付近障害物の判定を車両から離れた位置で検出するのに適したものとすることができる。この場合、受信手段の検出エリアの設定角度や受信可能な角度範囲などに応じて高さを調整することで所望の検出距離で路面付近障害物の判定を行うことができるものである。

請求項４の障害物検出装置によれば、上記各発明において、送信手段が探査波を送信してから受信手段が検出対象物の反射波を受信するまでの時間を検出し、その検出時間と探査波の速度に基づいて検出対象物までの直線距離を算出する直線距離算出手段を設けると共に、対象物判定部により検出対象物が路面付近障害物と判定されたときに、直線距離算出手段により検出された距離と送受信機の高さとから路面付近障害物までの水平距離を算出する水平距離算出手段を設けたので、受信手段と路面付近障害物との高さの違いによる検出誤差を低減し、車両と路面付近障害物との間の水平距離を精度良く検出することができる。

請求項５の障害物検出装置によれば、上記請求項４の発明において、送受信機の受信手段と同じ高さで所定間隔を存した位置に設けられ、検出エリア方向から入射する探査波の検出対象物による反射波を受信する水平方向検知用受信手段を設けると共に、受信手段および水平方向検知用受信手段により受信した反射波の信号の位相差を検出して検出基準方向に対する傾き角度として検出対象物の存在水平方位を検出する水平方位検出部と、直線距離算出手段により検出された距離と送受信機の高さとから、路面付近障害物の存在垂直方位を算出する垂直方位検出部とを設け、水平方位検出部により検出対象物の存在方位を検出したときに、対象物判定部により検出対象物が路面付近障害物であることを判定した場合には、垂直方位検出部により算出される存在垂直方位の算出結果に基づいて存在水平方位補正手段により存在水平方位を補正するので、受信手段と路面付近障害物との高さの違いに起因して検出する存在水平方位がずれるのを補正して正確な存在水平方位を得ることができる。さらに、垂直方向検知用受信手段を必要とすることなく水平方向検知用受信手段のみで存在垂直方位をも検知することができるため、単純な構成で障害物の３次元位置を検出することも可能となる。

請求項６の障害物検出装置によれば、上記各発明において、送受信機の構成を、送信手段および受信手段に加えて、車両の送受信機よりも低い位置に外部に向けて配設され、検出エリア方向から入射する探査波の検出対象物による反射波を受信する低位置受信手段を設けたものとし、探査波を送信してから低位置受信手段により検出対象物の反射波を受信するまでの時間を検出し、その検出時間と探査波の速度に基づいて検出対象物までの距離を算出する距離算出手段を設け、対象物判定部により検出対象物が路面付近障害物と判定された場合に、距離算出手段により算出された距離を検出対象物までの距離として検出する。これにより、反射波の受信で路面付近障害物を判定した後に、受信手段による路面付近障害物からの反射波を受信できなくなるのを、代わって低位置受信手段により受信することで車両の移動に伴って接近する路面付近障害物までの距離を検出することができるようになる。

請求項７の障害物検出装置によれば、上記各発明において、対象物判定部により判定された検出対象物の種類に応じて異なる報知動作を行う報知手段を設けるので、使用者が車両の運転動作をしている状況においても、報知手段による報知動作で車両の進行方向に存在する検出対象物が路面付近障害物であるのか、その他の障害物であるのかという運転に必要な情報を的確に提供することができる。

請求項８の障害物検出装置によれば、上記請求項７の発明において、報知手段を、報知音を出力する構成として検出対象物の種類に応じて異なる報知音を出力する様にしたので、使用者は報知手段から出力される報知音を聞くことで車両の進行方向に存在する検出対象物が路面付近障害物であるのかその他の障害物であるのかを認識することができる。

また、請求項９の障害物検出装置によれば、上記請求項７の発明において、報知手段として表示部を設け、検出対象物の種類に応じて異なる表示を行うことようにしたので、表示部を視認することで検出対象物が路面付近障害物であるのかその他の障害物であるのかを簡単かつ迅速に判断することができるようになる。

本発明の第１の実施形態を示す電気的構成図 送受信機の搭載部位を示す図 検出対象物の判定動作のフローチャート 検出動作の説明図 検出結果の一例を示す図 本発明の第２の実施形態を示す検出対象物の判定動作のフローチャート 検出動作の説明図 本発明の第３の実施形態を示す電気的構成図 報知パターンの説明図 表示の例を示す説明図（その１） 表示の例を示す説明図（その２） 本発明の第４の実施形態を示す電気的構成図 検出対象物の判定動作のフローチャート 検出動作の説明図 本発明の第５の実施形態を示す電気的構成図 検出対象物の判定動作のフローチャート 検出動作の説明図 検出データと補正値の関係を示す図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。
図１は概略的な電気的構成を示すブロック構成図で、障害物検出装置１は、ＥＣＵ（electronic control unit）２と送受信機３とから構成されている。ＥＣＵ２は、マイクロコンピュータなどの演算処理機能を有する制御部を主体としてＲＯＭ、ＲＡＭあるいは不揮発性メモリなどの記憶部と各種のデータの授受を行うためのインターフェースなどから構成されるもので、あらかじめ障害物判定処理プログラムが記憶されている。

また、ＥＣＵ２は、障害物判定処理機能を実施するための構成として、図示のような機能ブロックから構成されている。ＥＣＵ２を構成する機能ブロックは、送信信号生成部２ａ、ピーク値検出部２ｂ、ピーク値記憶部２ｃ、ピーク値差分算出部２ｄ、障害物判定部２ｅである。

送受信機３は、超音波を探査波として送信する超音波送信器（送信手段）４と反射波となって戻ってくる超音波を受信する超音波受信器（受信手段）５から構成されている。超音波送信器４および超音波受信器５は別々のものとして構成しているが、これらは一体のセンサ本体として構成されていて、超音波を検出エリアに向けて送信すると共に、検出対象物にあたって反射して検出エリアから戻る反射波を受信することができる。なお、超音波送信器４および超音波受信器５は、１個の超音波素子を送信手段および受信手段に切り替えて使用することで兼用する構成とすることもできる。

超音波送信器４は、探査波として出力する超音波を例えば２０〜１００ｋＨｚの範囲の周波数に設定されている。また、一回の探査波として例えば十〜数十パルスを連続的に出力するものとし、これを所定期間毎に繰り返して送信している。また、超音波を送信する範囲は、超音波送信器４の送信面方向において所定の角度範囲に設定されており、超音波受信器５は、同じく受信面方向において所定の角度範囲αとなる検出エリアＳからの反射波を受信するように構成されている。

図２は送受信機３の具体的な配置位置を示すもので、例えば、図２（ａ）に示すように、自動車（車両）１０の後部のナンバープレート１１の上部位置に設けられている。なお、送受信機３の配置位置としては、リアウインド１２のウォッシャノズル１３部分に埋め込み配置することもできる。また、後方の障害物検出だけでなく、前方を検出しようとする場合には、自動車１０の前部のラジエータグリル１４の内部に設けることもできるし、コーナー部の障害物検出を行なうものでは、ヘッドライト１５の内部に設けることもできる。このように、配置位置は少なくとも自動車のバンパ高さより高い位置、即ち地上から５０ｃｍより高い位置とすることが望ましい。できれば１ｍ程度とすることが望ましい。

次に、図３および図４を参照しながら障害物の検出動作について説明する。図３はＥＣＵ２により実行される障害物判定処理の概略的な流れを示すもので、あらかじめ記憶されている障害物判定処理プログラムが駐車時などの適宜のタイミングで実行される。図４は障害物判定処理の動作を具体的に示すもので、障害物が「輪どめ」や「縁石」などの路面付近障害物Ｐである場合（図４（ａ）の場合）と、障害物が「壁」や「ポール」などのその他の障害物Ｑである場合（図４（ｂ）の場合）に分けて示している。また、図４（ｃ）は、それら障害物Ｐ、Ｑの種類に応じて検出信号が異なる結果となることを示している。

ＥＣＵ２は、自動車１０がバックをするタイミング、例えばシフトレバーがバックに設定されたタイミングで障害物判定処理プログラムを実行開始し、以後これを所定時間間隔で繰り返し実行する（図３）。このとき、ＥＣＵ２は、送信信号生成部２ａにより超音波の送信信号を出力するための送信信号を送受信機３の超音波送信器４に与える。これにより、超音波送信器４は、前述した所定周波数の超音波で十〜数十パルスをひとつの送信信号として繰り返し出力する超音波信号を探査波として検出エリアＳに向けて送信する。

検出エリアＳは、例えば送受信機３の配置位置から前方（自動車１０の後方）に向かう方向に対して例えば角度αの範囲の広がりをもって設定されるものである。この検出エリアＳ内に検出対象物である「輪どめ」、「縁石」、「壁」、「ポール」などが存在すると、それら検出対象物に超音波信号が当たって反射する。その反射波は超音波受信器５により検出される。

ＥＣＵ２は、図３に示すように、まずピーク値検出部２ｂにより、超音波受信器５が受信した反射波の最大値をピーク値として検出すると共に、これをピーク値記憶部２ｃに記憶させる（Ｓ１）。次に、ＥＣＵ２は、ピーク値差分算出部２ｄにより、規定時間内のピーク値として例えばピーク値記憶部２ｃに前回記憶したピーク値とピーク値検出部２ｂにより検出されたピーク値との差分を算出する（Ｓ２）。

続いて、ＥＣＵ２は、障害物判定部２ｅにより、算出されたピーク値差分の値が「負」の値であるか否かを判断し（Ｓ３）、「ＹＥＳ」のときつまりピーク値差分の値が「負」であるときには反射波を発生した検出対象物が「輪どめ」や「縁石」などの路面付近障害物Ｐであると判定し（Ｓ４）、「ＮＯ」のときつまりピーク値差分の値が「負」でないときには検出対象物が「壁」や「ポール」などのその他の障害物Ｑであると判定する（Ｓ５）。

次に、上記の判定を行う原理について図４を参照して説明する。図４（ａ）は自動車１０の後方に「輪どめ」などの路面付近障害物Ｐが存在する状態を示しており、図４（ｂ）は「ポール」などのその他の障害物Ｑが存在する状態を示している。自動車１０は、離れた位置から順次１０（Ａ）、１０（Ｂ）、１０（Ｃ）として示している。

図４（ａ）において、自動車１０（Ａ）の位置では、送受信機３の検出エリアＳ（Ａ）内に路面付近障害物Ｐが位置する（距離ｄＡ）状態である。自動車１０（Ｂ）の位置では、検出エリアＳ（Ｂ）の境界部分に路面付近障害物Ｐが位置する（距離ｄＢ）状態である。自動車１０（Ｃ）の位置では、検出エリアＳ（Ｃ）の外に路面付近障害物Ｐが位置する（距離ｄＣ）状態である。一方、図４（ｂ）では、自動車１０（Ａ）〜１０（Ｃ）のいずれの位置においても「ポール」であるその他の障害物Ｑは送受信機３の検出エリアＳ（Ａ）〜Ｓ（Ｃ）内に位置する状態である。

いま、自動車１０（Ａ）の位置では、送受信機３は、路面付近障害物Ｐあるいはその他の障害物Ｑのいずれからも反射波を受信するので、同等のピーク値を検出している。また、障害物Ｐ、Ｑのいずれからも反射波を受信する自動車１０（Ａ）の位置では、自動車１０の移動により近接して距離ｄＡが小さくなると反射波のピーク値も大きくなっていく。この状態では、まだ検出対象物が路面付近障害物Ｐかその他の障害物Ｑであるかの判別はできない。

次に、自動車１０が、自動車１０（Ｂ）の位置を超えて自動車１０（Ｃ）の位置に近接するように移動すると、自動車１０（Ｂ）の位置を境界として両者の検出対象物からの反射波のピーク値に差が生ずる。すなわち、路面付近障害物Ｐは高さが低いため、自動車１０が距離ｄＢよりも短い距離に近接すると、図４（ａ）に示しているように検出エリアＳ（Ｃ）から外れることにより、反射波が送受信機３の超音波受信器５に到達する成分が急激に減少するため検出されるピーク値も低下する。一方、その他の障害物Ｑについては、自動車１０が近接するように移動しても、検出エリアＳ内に位置しているので、距離ｄＡからｄＣへと近接するに従って反射波のピーク値は大きい値となって検出される。

この結果、路面付近障害物Ｐとその他の障害物Ｑとでは、送受信機３との水平距離ｄに応じて図４（ｃ）に示すようなピーク値の変化を呈する。すなわち距離ｄＢよりも近接した位置に移動したときに、ピーク値の値の変化が異なる状態を呈する。そして、前述したピーク値差分の値が「負」つまりピーク値が小さくなるように変化したときは路面付近障害物Ｐであり、ピーク値差分の値が「負」とならない場合にはその他の障害物Ｑであることが判定できる。

図５は実際に測定を実施した場合の結果を示している。障害物までの水平距離を横軸にとり反射波のピーク値を縦軸にとると、たとえば検出対象物である障害物Ｐ、Ｑまでの距離が０．９ｍから０．６ｍ付近までは近接するに従ってピーク値が増大する傾向にあり、その後さらに接近すると路面付近障害物Ｐのピーク値が低下し、その他の障害物Ｑのピーク値はそのまま増大する傾向にあることが分かる。これにより、自動車１０が後方に移動して検出対象物に０．５ｍ程度まで近接したときに、路面付近障害物Ｐであるのかその他の障害物Ｑであるのかが判定できる。

このような第１の実施形態によれば、一対の超音波送信器４と超音波受信器５からなる送受信機３を設ける簡単な構成としながら、ＥＣＵ２により、その反射波のピーク値を検出して差分を算出することで、検出対象物が路面付近障害物Ｐであるかその他の障害物Ｑであるかを判定することができる。
また、これによって、この判定結果を運転支援を行うための情報として有効に利用することができる。例えば自動車１０を駐車させるときのガイド情報として利用することができる。また、障害物の種類に応じて運転操作を制御する情報として利用することで衝突するなどの不具合を回避させるなどの応用技術に適用できる。

なお、上記構成において、送受信機３の配置位置と検出エリアＳとの関係は、検出対象物として路面付近障害物Ｐを検出するときの水平距離に影響を与える。すなわち、検出エリアＳの広がり角度αが小さい場合や、送受信機３の配置高さが高い場合には、検出エリアＳから路面付近障害物Ｐが外れる距離が遠くなる。一方、反射波の強度は水平距離が長くなると減衰が大きくなるので、正確に検出して判定動作を行うためにはある程度近い距離に設定する必要がある。これらの各条件を検出対象に対応して適切に設定することで所望の検出動作を行うことができる。

（第２の実施形態）
図６および図７は本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、検出対象物が路面付近障害物Ｐであると判定したときに、その路面付近障害物Ｐまでの水平距離を算出する機能を付加したところである。送受信機３の配置位置を自動車１０のナンバープレート１１の上部あるいはリアウインドウのウォッシャノズル１３部分としているので、高さが低い路面付近障害物Ｐのような検出対象物とは高低差があるので、直線距離の検出ができたとしても自動車１０からみた水平距離では誤差が生じている。

そこで、この実施形態においては、送受信機３との高低差に起因した距離の誤差を補正して正確な水平距離を出力できるようにしている。このため、この実施形態においては、ＥＣＵ２には、ピーク値検出部２ｂにおいてピーク値を検出すると共に送信信号を送信してから反射波を受信するまでの受信時間Ｔを検出する機能が設けられている。また、障害物判定部２ｅは、図７に示すように、検出した受信時間Ｔから得られる直線距離Ｄと送受信機３の配置高さＨとの関係から水平距離ｄを算出する。

図６は障害物判定処理プログラムを示している。以下、第１の実施形態と異なる処理について説明する。ＥＣＵ２は、反射波のピーク値を検出すると共にこれをピーク値記憶部２ｃに記憶する処理においては、受信時間Ｔも同時に検出している（Ｓ１ａ）。そして、ＥＣＵ２は、検出対象物が路面付近障害物Ｐであることが判定されたときに、そのときの受信時間Ｔから路面付近障害物Ｐまでの直線距離Ｄを算出する（Ｓ６）。これは、超音波の音速Ｖと受信時間Ｔの片道分の時間つまりＴ／２を乗じて得られるものである。

路面付近障害物Ｐまでの直線距離Ｄが求められると、ＥＣＵ２は、送受信機３の高さＨとの関係から、路面付近障害物Ｐまでの水平距離ｄの演算を行う（Ｓ７）。これは、一般的な三平方の定理に基づいた演算で、
ｄ＝√（Ｄ^２−Ｈ^２）
で得られる。

なお、検出対象物がその他の障害物Ｑであった場合には、ＥＣＵ２は、同じく直線距離Ｄを算出し（Ｓ８）、これを水平距離ｄとして得ることができる。これによって、検出対象物が路面付近障害物Ｐであった場合でも、その水平距離ｄを正確に検出することができるようになる。

このような第２の実施形態によれば、検出対象物からの反射波の受信時間Ｔを検出すると共に、障害物判定部２ｅにより、その受信時間Ｔから算出される直線距離Ｄから路面付近障害物Ｐの場合には演算を行って水平距離を求めることができるので、検出対象物の種類に応じた水平距離を正確に検出することができる。

（第３の実施形態）
図８〜図１１は本発明の第３の実施形態を示すもので、上記各実施形態と異なるところは、報知手段としての表示器（表示手段）１６および報知手段としてのスピーカ（発音手段）１７を設ける構成としたところである。この実施形態においては、表示器１６あるいはスピーカ１７により判定した検出対象物が路面付近障害物Ｐであるのかその他の障害物Ｑであるのかを表示あるいは音声により運転者あるいは搭乗者に伝えようとするものである。

ＥＣＵ２は、障害物判定処理プログラムを実行して、検出対象物が路面近傍障害物Ｐであるかその他の障害物Ｑであるかを判定したときには、その結果に応じて報知動作を行う。報知動作においては、スピーカ１７により「音」の出力の仕方の違いによって種類を報知する方式として、例えば図９に示すような報知パターンがある。

第１の報知パターンは、「ポール」、「壁」などのその他の障害物Ｑが判定されたときには、高い音をスピーカ１７から出力し、「輪どめ」、「縁石」などの路面付近障害物Ｐが判定されたときには、低い音を出力する。
第２の報知パターンは、その他の障害物Ｑが判定されたときには大きい音を出力し、路面付近障害物Ｐが判定されたときには小さい音を出力する。
第３の報知パターンは、その他の障害物Ｑが判定されたときには「ピーピーピー」といった長い音を繰り返しパターンで出力し、路面付近障害物Ｐが判定されたときには「ピッピッピッ」といった短い音を繰り返しパターンで出力する。
第４の報知パターンは、その他の障害物Ｑが判定されたときには「障害物があります」といった音声を合成音声により出力し、路面付近障害物Ｐが判定されたときには「下方に障害物があります」といった音声を合成音声により出力する。

なお、ここには以上のような４通りの報知パターンを示したが、この他にも、運転者が聞くだけで区別をすることができる報知パターンであれば何でもよい。また、近づくに従って音を高く変化させたり、音量を大きくしたり、あるいは報知パターンの繰り返し周期を短くしたり、さらには音声による報知を変えたりすることで距離的な要素も音で識別可能とすることもできるし、さらには使用者がより認識しやすいパターンを選んで設定するようにしても良い。

また、表示器１６により表示させる例としては、図１０（ａ）に示すように、表示器１６に自動車の絵柄Ａとその自動車の後方に縦横３個ずつの９個のセグメントからなる表示パターン１８が示される。この表示器１６の表示態様として、ポールや壁などのその他の障害物Ｑが判定されたときには、ＥＣＵ２は、図１０（ｂ）に示すように、表示器１６の表示パターン１８のうち、縦方向の３個を点灯表示させる。このとき、第２の実施形態のように検出対象物までの水平距離ｄを算出する構成の場合は、検出位置に応じて表示させる位置を変えることができる。

また、表示器１６の表示態様として、輪どめや縁石などの路面付近障害物Ｐが判定されたときには、ＥＣＵ２は、図１０（ｃ）あるいは（ｄ）に示すように、表示器１６の表示パターン１８のうち、一番下のセグメント１８ｃ、１８ｄ、１８ｅのいずれかを点灯表示っせる。また、このとき、第２の実施形態のように検出対象物までの水平距離ｄを算出する構成の場合は、検出位置に応じて１８ｄ、１８ｃ、１８ｅの位置を表示させることができる。

ＥＣＵ２による表示パターン１８の点灯表示の方式としては、点滅動作を行わせても良いし、検出対象物の種類に応じて色も変えて表示させても良い。さらには、スピーカ１７による音声報知の動作と組み合わせてより報知動作を行わせることができ、より確実に認識できるようになる。

図１１は、送受信機３をヘッドライト１５に配設した場合などに適合する表示例を示している。たとえば、コーナーセンサとして障害物検出装置を設ける場合に、コーナー部に対応する表示パターン１９を設ける。表示パターン１９は、例えば遠距離、中距離、近距離に応じて３つのセグメント１９ａ、１９ｂ、１９ｃが設定されている。また、検出対象物の種類に応じて表示色を異なるように表示させる構成とする。そして、たとえばその他の障害物Ｑの場合には緑色表示、路面付近障害物Ｐの場合には赤色表示でセグメント１９ａ〜１９ｃを検出距離に応じて点灯表示させる。これにより、使用者は視覚的に認識しやすいものとなる。

このような第３の実施形態によれば、報知手段として表示器１６、スピーカ１７を設けて、検出対象物が路面付近障害物Ｐであるかその他の障害物Ｑであるのかの判定結果に応じて、それを表示により示したり、音声により認識可能とする構成としたので、検出対象物が判定されるとこれを確実に認識することができるようになる。

（第４の実施形態）
図１２〜図１４は本発明の第４の実施形態を示すもので、以下、第２の実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、送受信機３に加えて低位置受信手段としての超音波受信器２０を新たに設ける構成としている。この超音波受信器２０は、たとえば自動車１０のリアバンパ２１に埋め込み配設されている（図１４参照）。なお、超音波受信器２０は、この高さに配設されることで、その検出エリアＦが検出エリアＳよりも低い高さに設定され、送受信機３の検出エリアＳがカバーできない領域について反射波の受信領域としてカバーすることができる。この場合、送受信機３の超音波送信器４から送信される超音波は、超音波受信器５の検出エリアＳよりも広い角度範囲に出力されるように構成されている。

図１３はＥＣＵ２による障害物判定処理プログラムを示している。以下、第２の実施形態と異なる処理について説明する。なお、実質的に同じ処理であっても、超音波受信器５に加えて低位置受信手段として超音波受信器２０を付加した構成としていることから、その区別をするための処理部分についても説明する。

ＥＣＵ２は、高位置にある送受信機３の超音波受信器５により反射波のピーク値および受信時間Ｔを検出すると共にこれをピーク値記憶部２ｃに記憶する（Ｓ１ｂ）。そして、ＥＣＵ２は、検出対象物が路面付近障害物Ｐであることが判定されたときには、その後の反射波の受信を超音波受信器２０により行うように切り替える（Ｓ９）。これにより、路面付近障害物Ｐを判定した時点で超音波受信器５の検出エリアＳから外れたためにその後の検出動作ができなくなるところ、検出エリアＦを有する超音波受信器２０により引き続き受信可能となり、路面付近障害物Ｐの検出動作を行うことができる。

図１４はその検出動作の様子を説明するためのもので、図１４（ａ）は、自動車１０が路面付近障害物Ｐからの水平距離ｄＢの位置１０（Ｂ）にある状態を示している。この状態では、まだ送受信機３による検出対象物の種類判定が行われていないので、低位置に設けられた超音波受信器２０は検出エリアＦ（Ｂ）が路面付近障害物Ｐからの反射波を受信可能な範囲にあるが、受信動作を行っていない。

そして、自動車１０がさらに後方に移動して、図１４（ｂ）に示すように、路面付近障害物Ｐにさらに接近して水平距離ｄＣの位置１０（Ｃ）になると、超音波受信器５の検出エリアＳ（Ｃ）の範囲から路面付近障害物Ｐが外れることにより、前述のようにピーク値差分の算出結果から路面付近障害物Ｐが判定される。そして、この後は、低位置に設けられた超音波受信器２０により反射波の受信が行われる。このとき、超音波受信器２０の検出エリアＦ（Ｃ）内には路面付近障害物Ｐが含まれているのでその存在の判定と距離の検出を行うことができる。

このような第４の実施形態によれば、低位置受信手段として超音波受信器２０を自動車１０のリアバンパ２１に設け、路面付近障害物Ｐを判定した後は、超音波受信器５から超音波受信器２０に切り替えて低い位置の検出エリアＦを設定して反射波を受信する構成としたので、路面付近障害物Ｐを判定した後も引き続き検出対象物の検出処理を継続することができる。
なお、超音波受信器５の検出エリアＳと超音波受信器２０の検出エリアＦとは、同じ広がり角度αに設定する構成としても良いし、異なる広がり角度範囲に設定しても良く、検出エリアを検出対象物や検出距離などの必要性に応じて設定することができる。

（第５の実施形態）
図１５〜図１８は本発明の第５の実施形態を示すもので、第２の実施形態と異なるところは、送受信機３に代えて送受信機２１を設け、自動車１０の後方の障害物について水平方向も検出する構成としたところである。送受信機２１は、超音波送信器４と２個の超音波受信器２２，２３から構成される。２個の超音波受信器２２、２３は、送信する超音波の半波長（λ／２）の間隔ｗで水平方向に離間した位置に設けられている。

ＥＣＵ２は、２個の超音波受信器２２、２３により受信した反射波の位相差ΔΦを検出するように構成され、さらに、２個の超音波受信器２２、２３のうちの一方もしくは双方により、反射波のピーク値を検出して第１の実施形態と同様にして検出対象物の種類を判定するように構成されている。

また、２個の超音波受信器２２、２３により、受信した反射波の位相差ΔΦから方位角φｏを算出する式は、一般的に次式(１)の通りである。また、本実施形態において算出する補正された水平方位角φは次式（２）の通りである。

式（１）は、図１７に示すように、２個の超音波受信器２２、２３が間隔ｗだけ離間して配置されているので、反射波が到達する際に方位角φの分だけ経路差が発生することを位相差ΔΦを検出して求めるものである。しかし、この式（１）で算出されるのは、２個の超音波受信器２２、２３の受信面が配置されるｘ軸ｙ軸を含むｘ−ｙ平面に対して垂直なｚ軸の方向に対して水平方向つまりｘ−ｚ平面内の方位角φｏである。

ところが、検出対象物として路面付近障害物Ｐが判定されたときには、図示のように、反射波が到達するのはｘ−ｚ平面内の方向に位置する反射点からではなく、角度θだけｙ軸方向つまり高さ方向に傾いた方向に位置する反射点ｍからである。したがって、式（１）をあてはめて方位角φｏを算出したのでは、ｘ−ｚ平面から到達する場合と経路長が異なることに起因して検出誤差が発生する。このため、検出対象物までの直線距離Ｄと高さＨとから垂直方向の角度θが求められるので、これによって補正したのが式（２）に示す水平方位角φである。

図１６はＥＣＵ２による障害物判定処理プログラムを示している。以下、第２の実施形態と異なる処理について説明する。ＥＣＵ２は、２個の超音波受信器２２、２３により受信した反射波のピーク値を検出すると共に受信時間Ｔを検出し、さらに両者の間の受信した位相差ΔΦを検出してこれを記憶する（Ｓ１ｃ）。そして、ＥＣＵ２は、検出対象物が路面付近障害物Ｐであることが判定されたときには、２個の超音波受信器２２、２３により検出した位相差ΔΦの値と、受信時間Ｔに基づいて計算した直線距離Ｄおよび高さＨから算出される垂直方向の角度θを用いて式（２）から水平方位角φを算出する（Ｓ１１）。

また、ＥＣＵ２は、検出対象物がその他の障害物Ｑであることが判定されたときには、同じく２個の超音波受信器２２、２３により検出した位相差ΔΦの値を用いて、式（１）から方位角φを算出する（Ｓ１２）。なお、図１８には、垂直方向の角度θを３０°とした場合の水平位相差ΔΦと水平方位角φとの相関関係を補正をしたときと垂直方向の角度θを考慮しない場合とで比較して示す相関図である。この図からわかるように、水平位相差ΔΦが大きくなる程算出される水平方位角φの誤差が大となる。たとえば垂直方向の角度θを考慮しない場合には、最大で３０°の水平方位角φの誤差が発生していることが分かる。

このような第５の実施形態によれば、送受信機２１の配置高さと検出対象物が路面付近障害物Ｐであるときの方位角φの検出誤差を解消してより正確な位置を簡単な構成としながら得ることができる。さらに、２個の超音波受信器で、水平方位角だけでなく、垂直方位角をも得ることができるため、単純な構成で障害物の３次元位置をも検出することも可能となる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
探査波として用いる超音波の周波数は、実用的には、２０ｋＨｚ程度から１００ｋＨｚ程度の範囲で適宜に設定されたものを使用することができる。また、更に低い周波数あるいは高い周波数でも適用することは可能である。

さらに、探査波は超音波に限らず、電磁波を使用することもできる。
送受信機の配置位置は、バンパよりも高い位置であれば適宜の高さに配置することができる。
図５に示した検出結果は一例であり、検出距離は送受信機３の配置位置や超音波の出力強度、検出対象物の形状などに依存するので、実際には様々な検出距離を設定することが可能である。

上記実施形態において、ピーク値の記憶は、（１）最も大きいレベルの値を更新記憶し、その値との差分を算出する方式としても良いし、（２）毎回ピーク値を記憶し、その記憶したピーク値と次に検出したピーク値との差分を算出する方式としても良いし、さらには、ピーク値を複数回にわたって記憶し、次に検出したピーク値と記憶したそれぞれのピーク値との差分を算出する方式としても良い。

また、送受信機３は、１個の超音波送受信機により送信手段と受信手段とを兼用した構成のものを用いることもできる。この場合、超音波を送信した後、残響がある期間は反射波を受信できないが、実質的にはその影響が発生する距離が２０ｃｍ程度以下の範囲であるので、実用的には支障なく用いることができる。

また、送受信機３は、超音波送信器４と超音波受信器５とを備えた構成としているが、別々の位置に設ける構成としても良い。
また、超音波受信器（低位置受信手段）２０は、受信器のみの構成としているが、送受信機の構成としても良い。この場合、路面付近障害物が判定された後は、送受信機３から低位置の送受信機に切り替えて使用する。

ピーク値を記憶する手段は、ピーク値を累積的に記憶する構成としても良い。検出されたピーク値を過去に検出して記憶している複数のピーク値とそれぞれ差分を算出することでノイズなどの誤差成分によるご検出を防止してその変化による判定を確実にすることができる。

車両は、図示した自動車１０に限らず、セダンタイプの乗用車でもよいし、トラック、バスなどの大型車両あるいは特殊車両、その他軌道車、工業用や産業用ロボット、電動車椅子など種々のものを対象とすることができる。

図面中、１は障害物検出装置、２はＥＣＵ、２ａは送信信号生成部、２ｂはピーク値検出部、２ｃはピーク値記憶部、２ｄはピーク値差分算出部、２ｅは障害物判定部、３は送受信機、４は超音波送信器（送信手段）、５は超音波受信器（受信手段）、１０は自動車（車両）、１６は表示器（報知手段）、１７はスピーカ（報知手段）、１８、１９は表示パターン、２０は超音波受信器（低位置受信手段）、２１は送受信機、２２、２３は超音波受信器である。

Claims (10)

1. 車両の所定高さの位置に外部に向けて配設され、所定期間毎に探査波を繰り返し送信する送信手段および検出エリア方向から入射する前記探査波の検出対象物による反射波を受信する受信手段を備えた送受信機と、
   前記送受信機の受信手段が受信した前記反射波のピーク値を検出すると共にその検出されたピーク値を記憶するピーク値検出部と、
   前記車両の前記検出対象物へ接近する移動に伴い前記ピーク値検出手段により検出される前記ピーク値の差分を算出する差分算出部と、
   前記差分算出部により算出される前記ピーク値の差分の値が「負」の値であるときに前記検出対象物の種類が路面付近に存在する路面付近障害物と判定し、「正」の値であるときに前記検出対象物の種類が路面付近よりも高い位置に存在するその他の障害物と判定する対象物判定部とを備えたことを特徴とする障害物検出装置。
2. 請求項１に記載の障害物検出装置において、
   前記対象物判定部は、前記検出対象物の種類が前記路面付近障害物であることを判定する場合に、前記車両が前記検出対象物に接近する移動に伴い前記検出対象物が当該検出エリア内から外れることで前記差分の値が「負」となる位置で行うことを特徴とする障害物検出装置。
3. 請求項１または２に記載の障害物検出装置において、
   前記送受信機は、前記車両のバンパよりも高い位置に設けられていることを特徴とする障害物検出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の障害物検出装置において、
   前記送信手段が前記探査波を送信してから前記受信手段が前記検出対象物の反射波を受信するまでの時間を検出し、その検出時間と前記探査波の速度に基づいて前記検出対象物までの直線距離を算出する直線距離算出手段と、
   前記対象物判定部により前記検出対象物が前記路面付近障害物と判定されたときに、前記直線距離算出手段により検出された距離と前記送受信機の高さとから前記路面付近障害物までの水平距離を算出する水平距離算出手段と
   を設けたことを特徴とする障害物検出装置。
5. 請求項４に記載の障害物検出装置において、
   前記送受信機の前記受信手段と同じ高さで所定間隔を存した位置に設けられ、前記検出エリア方向から入射する前記探査波の検出対象物による反射波を受信する水平方向検知用受信手段と、
   前記受信手段および前記水平方向検知用受信手段により受信した前記反射波の信号の位相差を検出して検出基準方向に対する傾き角度として前記検出対象物の存在水平方位を検出する水平方位検出部と、
   前記直線距離算出手段により検出された距離と前記送受信機の高さとから、前記路面付近障害物の存在垂直方位を算出する垂直方位検出部とを備え、
   前記水平方位検出部は、前記検出対象物の存在水平方位を検出したときに、前記対象物判定部により前記検出対象物が前記路面付近障害物と判定した場合には、
   前記垂直方位検出部により算出された前記存在垂直方位に基づいて前記存在水平方位を補正する存在水平方位補正手段を有することを特徴とする障害物検出装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の障害物検出装置において、
   前記送受信機は、前記送信手段および前記受信手段に加えて、前記車両の前記送受信機よりも低い位置に外部に向けて配設され、検出エリア方向から入射する前記探査波の検出対象物による反射波を受信する低位置受信手段と、
   前記探査波を送信してから前記低位置受信手段により前記検出対象物の反射波を受信するまでの時間を検出し、その検出時間と前記探査波の速度に基づいて前記検出対象物までの距離を算出する距離算出手段とを備え、
   前記対象物判定部により前記検出対象物が前記路面付近障害物と判定された場合に、
   前記距離算出手段により算出された距離を前記検出対象物までの距離として検出することを特徴とする障害物検出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の障害物検出装置において、
   前記対象物判定部により判定された前記検出対象物の種類に応じて異なる報知動作を行う報知手段を設けたことを特徴とする障害物検出装置。
8. 請求項７に記載の障害物検出装置において、
   前記報知手段は、報知音を出力する構成とされ、前記検出対象物の種類に応じて異なる報知音を出力することを特徴とする障害物検出装置。
9. 請求項７または８に記載の障害物検出装置において、
   前記報知手段は、表示部を備え、前記検出対象物の種類に応じて異なる表示を行うことを特徴とする障害物検出装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の障害物検出装置において、
    前記送受信機の送信手段は、前記探査波として超音波信号を送信するように構成されていることを特徴とする障害物検出装置。

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