JP2011174735A - Driving support apparatus and obstacle detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等の移動体に設置した超音波センサによって移動体周囲の障害物を検出して報知する運転支援装置及び障害物検出方法に関する。 The present invention relates to a driving support apparatus and an obstacle detection method for detecting and notifying obstacles around a moving body using an ultrasonic sensor installed on the moving body such as a vehicle.
従来、車両の運転支援を目的として、車両に複数の超音波センサを取り付けて車両周囲の障害物を検知し、ディスプレイやスピーカ等に障害物の有無を報知し、車両が障害物に衝突或いは追突するのを避けるようにした障害物検出装置がある。 Conventionally, for the purpose of driving support of a vehicle, a plurality of ultrasonic sensors are attached to the vehicle to detect obstacles around the vehicle, and the presence or absence of the obstacle is notified to a display, a speaker, etc., and the vehicle collides with or collides with the obstacle. There is an obstacle detection device that avoids this.
このような障害物検出装置では、超音波センサから車両の周囲に向けて超音波を発信し、障害物がある場合に障害物によって反射した超音波をセンサで受信して障害物の有無を確認し、障害物が車両に接近したときに運転者に報知するようにしている。例えば、車両をバックしながらガレージなどに駐車する場合などの駐車支援に適している。 In such an obstacle detection device, an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic sensor toward the periphery of the vehicle, and when there is an obstacle, the ultrasonic wave reflected by the obstacle is received by the sensor to check the presence or absence of the obstacle. The driver is notified when an obstacle approaches the vehicle. For example, it is suitable for parking assistance when parking in a garage or the like while backing the vehicle.
ところで、上記した障害物検出装置では、障害物との距離を高精度で検出する必要があるが、超音波センサは周囲温度や気圧の変化等により音波の伝播速度が変化するため、測定した障害物との距離に誤差を生じ、実際には障害物に接近しているにも関わらず、正確に報知することができずに障害物に衝突してしまうことがある。 By the way, in the obstacle detection device described above, it is necessary to detect the distance from the obstacle with high accuracy. However, the ultrasonic sensor changes the propagation speed of the sound wave due to changes in ambient temperature, atmospheric pressure, etc. An error may occur in the distance to the object, and the object may actually collide with the obstacle without being able to be notified accurately even though it is approaching the obstacle.
このような不具合を解消するため、温度センサを車両に取り付け、温度変化に応じて超音波の伝播速度を補償することにより、より正確に距離を測定する技術もあるが、温度センサ等を必要とするためコスト面で不利になる。 In order to eliminate such problems, there is a technology to measure the distance more accurately by attaching a temperature sensor to the vehicle and compensating for the propagation speed of the ultrasonic wave according to the temperature change, but a temperature sensor or the like is required. This is disadvantageous in terms of cost.
特許文献1には、超音波センサを車両に装着する場合に、水滴やゴミの付着あるいは温度変化による検出精度の劣化を防止する超音波センサ装置が開示されている。しかしながら特許文献1の例では、1個の送信素子に対して複数の受信素子を同一基板に集積化し、1つの発信信号と複数の受信信号との平均時間値の時間差から障害物までの距離を演算するものであり、特殊な超音波センサを用いる必要がある。
従来の障害物検出装置では、障害物との距離を高精度で検出する必要があるが、超音波センサは周囲温度や気圧の変化等により音波の伝達速度が変化するため、測定した障害物との距離に誤差を生じ、実際には障害物に接近しているにも関わらず、正確に報知することができないことがある。また特許文献1の例では、1個の送信素子に対して複数の受信素子を有する特殊な超音波センサを用いる必要があり、実用的ではない。
In the conventional obstacle detection device, it is necessary to detect the distance from the obstacle with high accuracy. However, the ultrasonic sensor changes the transmission speed of the sound wave due to changes in ambient temperature, atmospheric pressure, etc. In some cases, an error may occur in the distance, and it may not be possible to report accurately even though the obstacle is actually approaching. In the example of
本発明はこのような事情に鑑み、一般的な超音波センサを用いて、温度変化などがあっても正確に車両と障害物間の距離を測定して報知することができる運転支援装置及び障害物検出方法を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention uses a general ultrasonic sensor to accurately measure the distance between a vehicle and an obstacle even when there is a temperature change and the like and an obstacle An object is to provide an object detection method.
請求項1記載の本発明の運転支援装置は、車両に取り付けられ、超音波を送受信する複数の超音波センサと、前記複数の超音波センサで受信した信号を検波して出力する検波回路と、前記検波回路の出力信号を用いて、前記複数の超音波センサのうち隣接する第1、第2の超音波センサの一方から他方に直接伝搬された超音波が前記他方で受信されるまでの第1の時間情報を算出し、前記第1、第2の超音波センサ間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定する第1の測定部と、前記検波回路の出力信号を用いて、前記複数の超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定する第2の測定部と、前記車両と前記障害物間の距離が予め設定した距離以内になったときに警報を発する警告部と、を具備することを特徴とする。
The driving support device of the present invention according to
また請求項4記載の本発明の運転支援装置は、車両に取り付けられ、超音波を送受信する超音波センサと、前記超音波センサと所定の距離を置いて前記車両に配置された反射板と、前記超音波センサで受信した信号を検波して出力する検波回路と、前記検波回路の出力信号を用いて、前記超音波センサから前記反射板に直接伝搬された超音波が前記反射板で反射されて前記超音波センサで受信されるまでの第1の時間情報を算出し、前記超音波センサと前記反射板間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定する第1の測定部と、前記検波回路の出力信号を用いて、前記超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定する第2の測定部と、前記車両と前記障害物間の距離が予め設定した距離以内になったときに警報を発する警告部と、を具備したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a driving support apparatus according to the present invention, an ultrasonic sensor that is attached to a vehicle and transmits / receives ultrasonic waves, a reflector disposed in the vehicle at a predetermined distance from the ultrasonic sensor, A detection circuit that detects and outputs a signal received by the ultrasonic sensor, and an ultrasonic wave directly propagated from the ultrasonic sensor to the reflection plate is reflected by the reflection plate using an output signal of the detection circuit. First time information until the ultrasonic sensor is received is calculated, and the ultrasonic propagation velocity is measured based on the distance information between the ultrasonic sensor and the reflector and the first time information. And calculating the second time information until the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor and reflected by the obstacle is received using the output signal of the first measurement unit and the detection circuit. Ultrasonic propagation speed and the second time A second measurement unit that measures a distance to the obstacle based on information; and a warning unit that issues an alarm when the distance between the vehicle and the obstacle is within a preset distance. It is characterized by that.
また請求項6記載の本発明の障害物検出方法は、車両に超音波を送受信する複数の超音波センサを取り付け、前記複数の超音波センサで受信した信号を検波して、前記複数の超音波センサのうち隣接する第1、第2の超音波センサの一方から他方に直接伝搬された超音波が前記他方で受信されるまでの第1の時間情報を算出し、前記第1、第2の超音波センサ間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定し、前記検波した信号を用いて、前記複数の超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an obstacle detection method according to the present invention, wherein a plurality of ultrasonic sensors that transmit and receive ultrasonic waves are attached to a vehicle, signals received by the plurality of ultrasonic sensors are detected, and the plurality of ultrasonic waves are detected. Calculating first time information until an ultrasonic wave directly propagated from one of the adjacent first and second ultrasonic sensors to the other of the sensors is received by the other, and the first and second Based on the distance information between the ultrasonic sensors and the first time information, the propagation speed of the ultrasonic waves is measured, and using the detected signals, the ultrasonic waves are emitted from the plurality of ultrasonic sensors and reflected by an obstacle. Second time information until ultrasonic waves are received is calculated, and a distance to the obstacle is measured based on the measured propagation speed of the ultrasonic waves and the second time information.
さらに請求項8記載の本発明の障害物検出方法は、車両に超音波を送受信する超音波センサを取り付け、前記車両に前記超音波センサと所定の距離を置いて反射板を配置し、前記超音波センサで受信した信号を検波して、前記超音波センサから前記反射板に直接伝搬された超音波が前記反射板で反射されて前記超音波センサで受信されるまでの第1の時間情報を算出し、前記超音波センサと前記反射板間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定し、前記検波した信号を用いて、前記超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定することを特徴とする。
Furthermore, the obstacle detection method of the present invention according to
本発明の実施形態によれば、周辺温度が変化しても障害物までの距離を正確に測定することができ、運転者に対して正確な運転支援を行うことができる。 According to the embodiment of the present invention, the distance to the obstacle can be accurately measured even if the ambient temperature changes, and accurate driving assistance can be provided to the driver.
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る運転支援装置100の構成を示すブロック図である。図1において、運転支援装置100は、複数の超音波送受信器11,12…を含むセンサ群10と、送受信/検波回路20、信号処理部30、メモリ40及び警告部50を備えている。超音波送受信器11,12…は超音波信号を発射する送信器と、入射した超音波信号を受信する受信器を含み、以下の説明では超音波送受信器を超音波センサと呼ぶことにする。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
超音波センサ11,12…は、例えば車両の後方バンパーや車両の側面に取り付けられ、車両周辺の障害物に対して超音波信号を発射し、発射された超音波信号が障害物によって反射されたとき超音波センサ11,12…で受信する。送受信/検波回路20は、超音波信号を生成して超音波センサ11,12…から送信するとともに、超音波センサ11,12…で受信した超音波信号を受信し検波する。また検波した信号を所定の閾値で波形整形して信号処理部30に供給する。
The
信号処理部30は、例えばマイクロプロセッサ(マイコン)で構成され、上述した閾値の設定を行うとともに、送受信/検波回路20からの波形整形した出力信号を処理して、障害物と車両との距離情報を算出する。メモリ40は閾値の情報を記憶するとともに、信号処理部30で算出した時間情報等を記憶する。
The
警告部50は、スピーカ(又はブザー)等の音声発生部を含み、障害物が車両に対して所定の距離以内に接近したときに音声によって運転者に報知するものである。また音声で報知するだけでなくディスプレイ等の表示部を有し、ディスプレイに警告表示するようにしても良い。
The
本実施形態では、車両周辺の障害物に対して超音波センサ11,12から超音波信号を発射し、発射された超音波信号が障害物によって反射され再び超音波センサ11,12で受信されるまでの往復の伝播時間を測定する。そして、この時間情報をもとに障害物との距離を測定するが、複数の超音波センサ11,12…のうち、隣接するセンサから直接伝搬される超音波を受信して、現温度での超音波の伝播速度を算出し、この伝播速度をもとに正確な距離情報を算出するものである。
In this embodiment, ultrasonic signals are emitted from the
以下、車両と障害物との距離の測定動作について説明する。図2は、車両1をバックさせながらガレージに駐車する場合を示している。例えば、車両1をガレージにバックで入れる場合、運転者からは壁2やガレージ内に置かれた物体3との距離が分かりにくく、衝突する場合がある。このため、車両1の後部又は側面に設けた複数の超音波センサから超音波を発射し、壁2や物体3から反射した超音波を超音波センサで受信し、受信した信号を処理することで車両1が障害物(壁2や物体3)に接近したときに運転者に知らせるようにしている。
Hereinafter, the operation for measuring the distance between the vehicle and the obstacle will be described. FIG. 2 shows a case where the
図3は、車両1に対する超音波センサの配置を示す平面図である。図3において、例えば車両1の後部バンパーに超音波センサ11と12を所定の距離(L0)だけ離して設置している。また車両1の側面に超音波センサ13と14を設置している。そして超音波センサ11〜14から車両1の周囲に対して超音波信号を発射し、障害物(壁2や物体3)で反射した超音波信号を超音波センサ11〜14で受信するようにしている。
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the ultrasonic sensors with respect to the
超音波センサから測定対象物(障害物)までの距離をL、超音波センサから発射された超音波が測定対象物で反射して再び超音波センサに返ってくるまでの時間をT、気体中における超音波の伝播速度(音速)をCとすると、距離Lは以下の(1)式で求めることができる。 L is the distance from the ultrasonic sensor to the measurement object (obstacle), T is the time until the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor is reflected by the measurement object and returns to the ultrasonic sensor, and in the gas The distance L can be obtained by the following equation (1), where C is the propagation speed (sound speed) of the ultrasonic wave.
L=T・C/2 …(1)
しかしながら、気体中における超音波の伝播速度C(m/sec)は、気体温度により変化し、温度が低下すると遅くなることが知られている。一方、超音波には固体表面に沿った空中を伝わり易いという性質があり、測距用途で車両のバンパーに設置した超音波センサ11,12も例外ではなく、バンパー表面に沿った空中を超音波が伝搬する。その結果として、近接した2つのセンサ(例えば超音波センサ11,12)は、お互いの送信波を直接受信することになる。
L = T · C / 2 (1)
However, it is known that the propagation speed C (m / sec) of the ultrasonic wave in the gas changes depending on the gas temperature and becomes slower as the temperature decreases. On the other hand, ultrasonic waves have the property of being easily transmitted through the air along the solid surface, and the
そこで本発明では、バンパー表面に沿って伝わる超音波を利用して、実際の温度に対応した超音波の伝搬速度を算出し、障害物までの距離を補正することを特徴とする。以下、図4、図5を参照して説明する。尚、図4、図5では、複数の超音波センサのうち、隣接する2つの超音波センサ11,12から超音波を送信し受信する場合を説明する。
Therefore, the present invention is characterized in that the ultrasonic wave propagating along the bumper surface is used to calculate the ultrasonic wave propagation velocity corresponding to the actual temperature and to correct the distance to the obstacle. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5, a case will be described in which ultrasonic waves are transmitted and received from two adjacent
図4において、(a)は超音波センサ11から送信された超音波(送信波S1)と、送信波S1が障害物によって反射され、再び超音波センサ11で受信された超音波(反射波S2)の信号波形を示している。また同時に隣接する超音波センサ12から直接に伝搬された超音波が車両のバンパー表面に沿って空中を伝わって超音波センサ11によって受信された超音波(伝搬波S3)の信号波形を示している。反射波S2のレベルに比べ、伝搬波S3のレベルは十分小さい。
4A shows an ultrasonic wave (transmission wave S1) transmitted from the
図4(b)は、送受信/検波回路20による検波信号を示している。検波は受信した生の波形を半波整流して行う。検波信号には、送信波S1と,反射波S2及び伝搬波S3の成分が含まれている。図4(c)は、検波信号(b)に対して第1の閾値TH1を設定して波形整形したパルス出力を示している。閾値TH1を設定して、閾値TH1以上の信号を検出することによりノイズ成分を除去することができる。
FIG. 4B shows a detection signal by the transmission / reception /
また図4(c)において、送信波S1に相当する検出パルスをS11とし、反射波S2に相当する検出パルスをS21とする。また図4(b)から分かるように、伝搬波S3は閾値TH1以下であるため、図4(c)では伝搬波S3はノイズとして除去される。 In FIG. 4C, the detection pulse corresponding to the transmission wave S1 is S11, and the detection pulse corresponding to the reflected wave S2 is S21. As can be seen from FIG. 4B, since the propagation wave S3 is equal to or less than the threshold value TH1, the propagation wave S3 is removed as noise in FIG. 4C.
またパルスS11の発生からパルスS21の発生までの時間をT1としている。通常は、この時間T1を測定することにより、(1)式に基づいて車両と障害物間の距離を測定することができる。しかしながら、気体中における超音波の伝播速度は、気体温度により変化するため、現温度での超音波の伝搬速度を正確に把握する必要がある。そこで、図5のように閾値を下げて波形整形を行う。 The time from the generation of the pulse S11 to the generation of the pulse S21 is T1. Usually, by measuring this time T1, the distance between the vehicle and the obstacle can be measured based on the equation (1). However, since the propagation speed of the ultrasonic wave in the gas changes depending on the gas temperature, it is necessary to accurately grasp the propagation speed of the ultrasonic wave at the current temperature. Therefore, waveform shaping is performed by lowering the threshold as shown in FIG.
図5(a),(b),(c)は、図4と同じ信号波形を示しているが、閾値をTH1からTH2に下げた状態を示している。閾値TH2を伝搬波S3の成分を検出できる値まで下げた場合、図5(c)で示すように、送信波S1、反射波S2及び伝搬波S3の検出パルスS11,S21及びS31をそれぞれ得ることができる。またパルスS11の発生からパルスS21の発生までの時間をT2とし、パルスS11の発生からパルスS31の発生までの時間をT3としている(T3<T2である)。 FIGS. 5A, 5B, and 5C show the same signal waveforms as in FIG. 4, but show a state in which the threshold is lowered from TH1 to TH2. When the threshold value TH2 is lowered to a value at which the component of the propagation wave S3 can be detected, detection pulses S11, S21, and S31 of the transmission wave S1, the reflected wave S2, and the propagation wave S3 are obtained as shown in FIG. Can do. The time from the generation of the pulse S11 to the generation of the pulse S21 is T2, and the time from the generation of the pulse S11 to the generation of the pulse S31 is T3 (T3 <T2).
一方、超音波センサ11と超音波センサ12間の距離L0(直線距離ではなくバンパー縁を伝った長さ)は、不変であるため、時間T3と距離L0をもとに、信号処理部30は現温度での超音波の伝搬速度C0を以下の(2)式で算出する。
On the other hand, since the distance L0 between the
C0=L0/T3 …(2)
したがって、障害物までの実際の距離L1をとしたとき、現温度での超音波の伝搬速度C0と、図4(c)での時間T1をもとに、距離L1を以下の(3)式で算出することができる。
C0 = L0 / T3 (2)
Therefore, assuming that the actual distance L1 to the obstacle is the ultrasonic wave propagation velocity C0 at the current temperature and the time T1 in FIG. 4C, the distance L1 is expressed by the following equation (3). Can be calculated.
L1=T1・C0/2 …(3)
かくて信号処理部30は、複数の超音波センサのうち隣接する第1、第2の超音波センサ(11,12)の一方から他方に直接伝搬された超音波が他方で受信されるまでの時間情報T3を算出し、第1、第2の超音波センサ(11,12)間の距離情報(L0)及び時間情報T3をもとに超音波の伝搬速度C0を測定する第1の測定部を構成する。
L1 = T1 · C0 / 2 (3)
Thus, the
また、信号処理部30は、複数の超音波センサ(11,12…)から発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの時間情報T1を算出し、測定した超音波の伝搬速度C0と時間情報T1をもとに障害物までの距離を測定する第2の測定部を構成する。
Further, the
尚、閾値がTH1のときの検出パルスS11の発生から検出パルスS21の発生までの時間T1と、閾値がTH2のときの検出パルスS11の発生から検出パルスS21の発生までの時間T2はほぼ等しいため、時間T2を用いて障害物までの距離L1を算出しても良い。この場合は、検波閾値は常に低いレベルTH2に設定される。但し閾値をTH1とTH2に切り替えた場合、時間T1とT2は多少のずれを生じるため、閾値TH1での時間T1をもとに障害物との距離L1を算出するほうがより正確を期することができる。 The time T1 from the generation of the detection pulse S11 to the generation of the detection pulse S21 when the threshold value is TH1 and the time T2 from the generation of the detection pulse S11 to the generation of the detection pulse S21 when the threshold value is TH2 are substantially equal. The distance L1 to the obstacle may be calculated using the time T2. In this case, the detection threshold is always set to a low level TH2. However, when the threshold value is switched between TH1 and TH2, the times T1 and T2 slightly deviate from each other. Therefore, it may be more accurate to calculate the distance L1 from the obstacle based on the time T1 at the threshold value TH1. it can.
また、温度変化により超音波の伝搬速度が遅くなった場合を図5(b),(c)の点線の波形で示している。超音波は温度が低下すると気体中の伝搬速度が遅くなる。このため、反射波S2及び伝搬波S3の検出パルスもS22及びS32で示すように遅れを生じ、送信波S1の発生から反射波S2を受信するまでの時間T2及び伝搬波S3を受信するまでの時間T3も遅れ、T2’、T3’となる。また閾値がTH1のときの送信波S1の発生から反射波S2を受信するまでの時間T1も遅れT1’(図示せず)となる。 Further, the case where the propagation speed of the ultrasonic wave becomes slow due to the temperature change is shown by the dotted line waveforms in FIGS. 5B and 5C. When the temperature of ultrasonic waves decreases, the propagation speed in the gas decreases. For this reason, the detection pulses of the reflected wave S2 and the propagation wave S3 are also delayed as indicated by S22 and S32, and the time T2 from the generation of the transmission wave S1 to the reception of the reflection wave S2 and the reception of the propagation wave S3. The time T3 is also delayed and becomes T2 ′ and T3 ′. Further, the time T1 from the generation of the transmission wave S1 when the threshold value is TH1 to the reception of the reflected wave S2 is also a delay T1 '(not shown).
しかしながら、超音波センサ11と超音波センサ12間の距離L0は不変であるため、時間T3’と距離L0をもとに、温度が変化したときの超音波の伝搬速度C0’を以下の(4)式で算出することができる。
However, since the distance L0 between the
C0’=L0/T3’…(4)
したがって、障害物までの実際の距離L1をとしたとき、現温度での超音波の伝搬速度C0’と時間T1’をもとに以下の(5)式で算出することができる。
C0 ′ = L0 / T3 ′ (4)
Therefore, when the actual distance L1 to the obstacle is defined, the following equation (5) can be calculated based on the ultrasonic wave propagation velocity C0 ′ and the time T1 ′ at the current temperature.
L1=T1’・C0’/2 …(5)
逆に周囲温度が高くなった場合は、超音波の伝搬速度が速くなるため、それに即して障害物との距離を正確に測定することができる。
L1 = T1 ′ · C0 ′ / 2 (5)
Conversely, when the ambient temperature increases, the propagation speed of the ultrasonic wave increases, and accordingly, the distance from the obstacle can be measured accurately.
尚、近接する2つのセンサ11,12間の距離L0(直線距離ではなくバンパー縁を伝った長さ)の情報や、検波閾値TH1,TH2の情報は予めメモリ40に記憶され、障害物との距離の測定時に必要に応じて読み出される。また閾値TH1,TH2の設定により測定された時間情報T1やT3もメモリ40に記憶可能である。また、以上の説明では超音波センサ11,12について述べたが、車両1に設置されているすべてのセンサ11〜14からは、同期して超音波が発射される。
Information on the distance L0 between the two
図6は、運転支援装置の動作を示すフローチャートである。図6において、ステップS1は、ACCオン(エンジンスタート)を示し、ステップS2では初期化を行う。ステップS3を経てステップS4では、通常の検波閾値(第1の閾値TH1)に設定する。ステップS5では第1の閾値TH1に設定したときの超音波センサ11,12からの情報(時間情報T1)を取得する。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the driving support apparatus. In FIG. 6, step S1 indicates ACC on (engine start), and initialization is performed in step S2. After step S3, in step S4, the normal detection threshold (first threshold TH1) is set. In step S5, information (time information T1) is acquired from the
次のステップS6では第2の検波閾値TH2に設定して、隣接する超音波センサからの伝搬波S3を受信するまでの時間情報T3を測定し、ステップS7では、超音波センサ11と12間の距離情報L0を取得する。ステップS8では取得した距離情報L0と時間情報T3をもとに現温度での超音波の伝搬速度C0を測定する。ステップS9では、ステップS5で取得した時間情報T1とステップS8で測定した伝搬速度C0をもとに車両と障害物間の距離を算出する。
In the next step S6, the second detection threshold TH2 is set, and time information T3 until the propagation wave S3 from the adjacent ultrasonic sensor is received is measured. In step S7, the
そしてステップS10では、障害物との距離があらかじめ設定した距離以下になった場合に警告出力処理を行い、警告音の発生や警告表示を行う。以下、ステップS11とステップS3間の処理を繰り返し、車両のエンジンがかかっている間は障害物との距離の測定と警告を行い、エンジンの停止によりステップS12で処理を終了する。 In step S10, a warning output process is performed when the distance from the obstacle is equal to or smaller than a preset distance, and a warning sound is generated or a warning is displayed. Thereafter, the process between step S11 and step S3 is repeated, while the vehicle engine is running, the distance to the obstacle is measured and a warning is given, and the process is terminated in step S12 when the engine is stopped.
こうして、本発明の実施形態では、常に現状の周辺温度に対応した超音波の伝搬速度をリアルタイムに測定して、障害物までの距離を正確に測定することができる。しかも、隣接する超音波センサからの超音波を受信して実際の超音波の伝搬速度を測定するため、温度センサ等の余分の検出素子を用いる必要がないため、回路構成の複雑化やコスト増を抑えることができる。 Thus, in the embodiment of the present invention, the propagation speed of the ultrasonic wave corresponding to the current ambient temperature can always be measured in real time, and the distance to the obstacle can be accurately measured. In addition, since ultrasonic waves from adjacent ultrasonic sensors are received and the actual ultrasonic wave propagation speed is measured, there is no need to use an extra detection element such as a temperature sensor. Can be suppressed.
次に本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では隣接する2つの超音波センサ(例えばセンサ11と12)を用いて現温度での超音波の伝搬速度を測定する例を説明したが、第2の実施形態では、1つの超音波センサと反射板を用いて超音波の伝搬速度を測定するものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the example in which the ultrasonic wave propagation velocity at the current temperature is measured using two adjacent ultrasonic sensors (for example, the
図7は、車両1に対する超音波センサと反射板の配置を示す平面図である。例えば車両1の後部バンパーに超音波センサ12に代えて反射板60を設け、この反射板60に対して所定の距離(L0)だけ離して超音波センサ11を設置している。また車両1の側面に超音波センサ13と14を設置している。
FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of the ultrasonic sensor and the reflecting plate with respect to the
そして超音波センサ11,13,14から車両の周囲に対して超音波信号を発射し、障害物(壁2や物体3)で反射した超音波信号を超音波センサ11,13,14で受信するようにしている。また図7において、超音波センサ11から送信された超音波は、車両1のバンパー表面に沿って空中を伝わって反射板60に当たって反射し、その反射した超音波を超音波センサ11で受信するようにしている。
Then, an ultrasonic signal is emitted from the
超音波センサ11と反射板60間の距離L0(直線距離ではなくバンパー縁を伝った長さ)は、不変であるため、超音波センサ11から発射した超音波が反射板60で反射されて再び超音波センサ11で受信されるまでの往復時間をT4とすると、時間T4と距離L0をもとに、現温度での超音波の伝搬速度C1を以下の(6)式で算出することができる。
Since the distance L0 between the
C1=2・L0/T4…(6)
したがって、超音波センサ11から発射した超音波が障害物で反射されて再び超音波センサ11で受信されるまでの時間をT1とすると、障害物までの実際の距離L1は、(6)式で求めた超音波の伝搬速度C1と、時間T1をもとに以下の(7)式で算出することができる。
C1 = 2 · L0 / T4 (6)
Therefore, when the time from when the ultrasonic wave emitted from the
L1=T1・C1/2 ・・・(7)
尚、超音波センサ11は、自身が発した超音波がバンパー縁を伝って反射板60に伝搬し、さらに反射板60で反射した超音波を受信するため、受信時の超音波のレベルが減衰するが、閾値をうまく設定することにより反射した伝搬波を検出することができる。閾値は、図5(b)の閾値TH2よりも低くすれば、反射板60で反射した超音波を検出することができる。したがって、1つの超音波センサを用いて現温度での超音波の伝搬速度を測定することができ、回路構成の簡略化を図ることができる。
L1 = T1 · C1 / 2 (7)
Since the
以上述べたように本発明によれば、周辺温度が変化しても障害物までの距離を正確に測定することができ、運転者に対して正確な運転支援を行うことができる。 As described above, according to the present invention, the distance to the obstacle can be accurately measured even when the ambient temperature changes, and accurate driving assistance can be provided to the driver.
尚、以上の説明では、超音波センサ11,12によって超音波の伝搬速度を測定する例を述べたが、車両の前方に設置した超音波センサ11と側面に設置した超音波センサ13(又は超音波センサ12と超音波センサ14)を用いて超音波の伝搬速度を測定するようにしてもよい。また車両の後方に超音波センサ11,12を設置して車両後方の障害物を検出する例を説明したが、車両の前方に超音波センサを設置して車両前方の障害物を検出するようにしても良い。また特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
In the above description, the example in which the ultrasonic wave propagation speed is measured by the
100…運転支援装置
1…車両
2,3…障害物
10…超音波センサ群
11,12,13,14…超音波センサ
20…送受信/検波回路
30…信号処理部(マイコン)
40…メモリ
50…警告部
60…反射板
DESCRIPTION OF
40 ...
Claims (8)
前記複数の超音波センサで受信した信号を検波して出力する検波回路と、
前記検波回路の出力信号を用いて、前記複数の超音波センサのうち隣接する第1、第2の超音波センサの一方から他方に直接伝搬された超音波が前記他方で受信されるまでの第1の時間情報を算出し、前記第1、第2の超音波センサ間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定する第1の測定部と、
前記検波回路の出力信号を用いて、前記複数の超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定する第2の測定部と、
前記車両と前記障害物間の距離が予め設定した距離以内になったときに警報を発する警告部と、を具備してなる運転支援装置。 A plurality of ultrasonic sensors attached to the vehicle for transmitting and receiving ultrasonic waves;
A detection circuit for detecting and outputting signals received by the plurality of ultrasonic sensors;
Using the output signal of the detection circuit, the first ultrasonic wave directly propagated from one of the adjacent first and second ultrasonic sensors to the other of the plurality of ultrasonic sensors is received by the other. A first measurement unit that calculates time information of 1 and measures ultrasonic wave propagation speed based on the distance information between the first and second ultrasonic sensors and the first time information;
Using the output signal of the detection circuit, second time information is calculated until the ultrasonic wave emitted from the plurality of ultrasonic sensors and reflected by the obstacle is received, and the propagation speed of the measured ultrasonic wave and A second measuring unit for measuring a distance to the obstacle based on the second time information;
And a warning unit that issues a warning when the distance between the vehicle and the obstacle is within a preset distance.
前記第1の測定部は、検出された前記第1の超音波をもとに前記第1の時間情報を測定し、前記第2の測定部は、検出された第2の超音波をもとに前記第2の時間情報を測定することを特徴とする請求項1記載の運転支援装置。 The detection circuit sets a first detection threshold for the detection signal, detects the first ultrasonic wave directly propagated from one of the first and second ultrasonic sensors to the other, and Detecting a second ultrasonic wave reflected by the obstacle by setting a second detection threshold value higher than the first detection threshold value;
The first measuring unit measures the first time information based on the detected first ultrasonic wave, and the second measuring unit is based on the detected second ultrasonic wave. The driving support device according to claim 1, wherein the second time information is measured.
前記超音波センサと所定の距離を置いて前記車両に配置された反射板と、
前記超音波センサで受信した信号を検波して出力する検波回路と、
前記検波回路の出力信号を用いて、前記超音波センサから前記反射板に直接伝搬された超音波が前記反射板で反射されて前記超音波センサで受信されるまでの第1の時間情報を算出し、前記超音波センサと前記反射板間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定する第1の測定部と、
前記検波回路の出力信号を用いて、前記超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定する第2の測定部と、
前記車両と前記障害物間の距離が予め設定した距離以内になったときに警報を発する警告部と、を具備してなる運転支援装置。 An ultrasonic sensor attached to a vehicle and transmitting and receiving ultrasonic waves;
A reflector disposed in the vehicle at a predetermined distance from the ultrasonic sensor;
A detection circuit for detecting and outputting a signal received by the ultrasonic sensor;
Using the output signal of the detection circuit, first time information until the ultrasonic wave directly propagated from the ultrasonic sensor to the reflecting plate is reflected by the reflecting plate and received by the ultrasonic sensor is calculated. A first measurement unit that measures the propagation speed of the ultrasonic wave based on the distance information between the ultrasonic sensor and the reflector and the first time information;
Using the output signal of the detection circuit, second time information is calculated until the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor and reflected by the obstacle is received, and the propagation speed of the measured ultrasonic wave and the first time are calculated. A second measuring unit that measures the distance to the obstacle based on the time information of 2;
And a warning unit that issues a warning when the distance between the vehicle and the obstacle is within a preset distance.
前記第1の測定部は、前記反射板からの反射超音波をもとに前記第1の時間情報を測定し、前記第2の測定部は、前記前記障害物で反射された超音波をもとに前記第2の時間情報を測定することを特徴とする請求項4記載の運転支援装置。 The detection circuit sets a first detection threshold with respect to the detection signal, detects reflected ultrasonic waves from the reflector received by the ultrasonic sensor, and exceeds the first detection threshold. Set a high second detection threshold to detect ultrasound reflected by the obstacle;
The first measurement unit measures the first time information based on the reflected ultrasonic wave from the reflector, and the second measurement unit also receives the ultrasonic wave reflected by the obstacle. The driving support device according to claim 4, wherein the second time information is measured.
前記複数の超音波センサで受信した信号を検波して、前記複数の超音波センサのうち隣接する第1、第2の超音波センサの一方から他方に直接伝搬された超音波が前記他方で受信されるまでの第1の時間情報を算出し、
前記第1、第2の超音波センサ間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定し、
前記検波した信号を用いて、前記複数の超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、
前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定することを特徴とする障害物検出方法。 Attach multiple ultrasonic sensors that transmit and receive ultrasonic waves to the vehicle,
Signals received by the plurality of ultrasonic sensors are detected, and ultrasonic waves directly propagated from one of the adjacent first and second ultrasonic sensors to the other of the plurality of ultrasonic sensors are received by the other. Calculate the first time information until
Measuring the propagation velocity of the ultrasonic wave based on the distance information between the first and second ultrasonic sensors and the first time information;
Using the detected signals, calculate second time information until receiving ultrasonic waves emitted from the plurality of ultrasonic sensors and reflected by an obstacle,
An obstacle detection method, comprising: measuring a distance to the obstacle based on the measured ultrasonic propagation velocity and the second time information.
前記第1の検波閾値よりも高い第2の検波閾値を設定して前記障害物で反射された第2の超音波を検出し、
検出された前記第1の超音波をもとに前記第1の時間情報を測定し、
検出された前記第2の超音波をもとに前記第2の時間情報を測定することを特徴とする請求項6記載の障害物検出方法。 A first detection threshold is set for the detection signal to detect the first ultrasonic wave directly propagated from one of the first and second ultrasonic sensors to the other;
Detecting a second ultrasonic wave reflected by the obstacle by setting a second detection threshold value higher than the first detection threshold value;
Measuring the first time information based on the detected first ultrasonic wave;
The obstacle detection method according to claim 6, wherein the second time information is measured based on the detected second ultrasonic wave.
前記車両に前記超音波センサと所定の距離を置いて反射板を配置し、
前記超音波センサで受信した信号を検波して、前記超音波センサから前記反射板に直接伝搬された超音波が前記反射板で反射されて前記超音波センサで受信されるまでの第1の時間情報を算出し、
前記超音波センサと前記反射板間の距離情報及び前記第1の時間情報をもとに超音波の伝搬速度を測定し、
前記検波した信号を用いて、前記超音波センサから発射され障害物で反射された超音波を受信するまでの第2の時間情報を算出し、
前記測定した超音波の伝搬速度と前記第2の時間情報をもとに前記障害物までの距離を測定することを特徴とする障害物検出方法。 Install an ultrasonic sensor to send and receive ultrasonic waves to the vehicle,
A reflector is arranged at a predetermined distance from the ultrasonic sensor in the vehicle,
A first time from detection of the signal received by the ultrasonic sensor until the ultrasonic wave directly propagated from the ultrasonic sensor to the reflector is reflected by the reflector and received by the ultrasonic sensor Calculate information,
Measure the ultrasonic wave propagation speed based on the distance information between the ultrasonic sensor and the reflector and the first time information,
Using the detected signal, calculate second time information until receiving the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic sensor and reflected by the obstacle,
An obstacle detection method, comprising: measuring a distance to the obstacle based on the measured ultrasonic propagation velocity and the second time information.
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