JP2013124982A

JP2013124982A - 車両用障害物検出装置

Info

Publication number: JP2013124982A
Application number: JP2011274939A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakazono; 昌弘中園; Suketaka Nishimoto; 祐貴西本; Seisuke Yamada; 誠介山田; Takuma Nakagawa; 巧麻中川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-24

Abstract

【課題】エネルギ波の多重反射に起因した誤検出の抑制を図る。
【解決手段】演算部４は、検出期間中に反射波を複数回受波した場合、１番目の反射波に対する経過時間の整数倍と２番目以降の経過時間のうちの少なくとも何れか１つが略一致するか否かを判断する。そして、１番目の反射波に対する経過時間の整数倍と２番目以降に受波された反射波に対する経過時間とが略一致したとき、演算部４が２番目以降の反射波に対する経過時間から距離を演算しない。そのため、超音波の多重反射に起因した誤検出の抑制を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、車両周辺に存在する障害物を検出する車両用障害物検出装置に関する。

従来、自動車などの車両に搭載され、車両周辺に存在する障害物を検出する車両用障害物検出装置が提供されている。例えば、特許文献１に記載されている従来例は、超音波の送波と受波を兼用する第１超音波センサと、超音波の受波のみを行う第２超音波センサとを備えている。この従来例では、第１超音波センサから送波される超音波が障害物に反射して戻る反射波を第１超音波センサ及び第２超音波センサで受波し、第１超音波センサ及び第２超音波センサで反射波を受波する時間差に基づいて、障害物までの距離だけでなく障害物の方向を検出可能としている。

特開２００９−２３４２９４号公報

ところで、検出対象空間に複数の障害物が存在する場合、各障害物で反射される反射波と、車両と障害物との間で繰り返し反射される多重反射波との識別ができず、実際には１つしか障害物が存在しないにも関わらず、複数の障害物を誤検出してしまう虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、エネルギ波の多重反射に起因した誤検出の抑制を図ることを目的とする。

本発明の車両用障害物検出装置は、検出対象空間にエネルギ波を送波する送波手段と、前記検出対象空間に存在する障害物に反射したエネルギ反射波を受波する受波手段と、前記送波手段より間欠的に前記エネルギ波を送波させる送波制御手段と、前記送波手段から前記エネルギ波が送波されてから前記受波手段で前記エネルギ反射波が受波されるまでの経過時間に基づいて前記障害物までの距離を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記送波制御手段が前記送波手段から前記エネルギ波を送波させてから所定時間が経過するまでの検出期間において前記受波手段で前記エネルギ反射波が複数回受波された場合、最初に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間を整数倍した時間と２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間とが略一致したときは前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間から距離を演算しないことを特徴とする。

この車両用障害物検出装置において、前記演算手段は、今回の検出期間において最初に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間を整数倍した時間と２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間とが略一致した場合において、今回の検出期間において最初に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間を整数倍した時間の近傍に、前回の検出期間における２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間が存在するときは、今回の検出期間における前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間から前記距離を演算することが好ましい。

この車両用障害物検出装置において、前記演算手段は、前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波の振幅値が、最初に受波された前記エネルギ反射波の振幅値以上の場合、前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間から距離を演算することが好ましい。

本発明の車両用障害物検出装置は、エネルギ波の多重反射に起因した誤検出の抑制を図ることができるという効果がある。

本発明に係る車両用障害物検出装置の実施形態を示すブロック図である。同上における受波信号の波形図である。同上における演算部の動作を説明するためのフローチャートである。同上における演算部の別の動作を説明するためのフローチャートである。同上における演算部の更に別の動作を説明するためのフローチャートである。同上の別の構成を示すブロック図である。

以下、エネルギ波として超音波を用いる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明に係る車両用障害物検出装置で用いるエネルギ波は超音波に限定されるものではなく、電波などの超音波以外のエネルギ波であってもよい。

本実施形態は、図１に示すように送受波部１、送波制御部２、受波回路部３、演算部４、通信回路部５、電源回路部６などを備える。送波制御部２は発振器を有し、発振器から出力される送波信号(例えば、サイン波の信号)を送受波部１に与える。送受波部１は、圧電素子を具備する超音波送受波器からなり、送波制御部２から与えられる送波信号で圧電素子を振動させて超音波を送波し、且つ反射波を圧電素子によって電気信号(受波信号)に変換して受波回路部３に出力する。

受波回路部３は、受波信号を増幅する増幅部30と、増幅後の受波信号から振幅値(反射波のパワー)を検波する検波部31とを具備し、検波した振幅値を演算部４に出力する。

演算部４は、受波回路部３から出力される(受波信号の)振幅値をアナログ／ディジタル変換するA/D変換器40やタイマ41、メモリ42などを具備するCPU(中央演算処理装置)からなる。演算部４は、CPUでプログラムを実行することにより、送波制御部２を制御して送波信号を出力させる処理や、A/D変換器40で変換された振幅値とタイマ41で計時する経過時間から障害物までの距離を演算する処理、演算結果(距離)などを出力する処理などを行う。なお、経過時間とは、送波制御部２に送波信号を出力させた時点から、A/D変換器40から出力される振幅値が所定のしきい値を超えるまでの時間であって、送受波部１から超音波が送波されてから送受波部１で反射波が受波されるまでの時間に対応する。

通信回路部５は、車両(例えば、普通乗用自動車)に搭載されている電子制御装置(ECU)との間でデータ通信を行い、演算部４の演算結果(障害物までの距離)などをECUに送信する。また電源回路部６は、車両に搭載されているバッテリから電源供給を受けて各部１〜５の動作用の電源を作成する。

次に、本実施形態の基本動作について説明する。まず、演算部４は、所定の検出周期で送信制御部２に送波信号を出力させることにより、送受波部１から間欠的に超音波を送波させる。そして、検出対象空間(車両の周辺)に存在する障害物で反射した超音波(反射波)が送受波部１で受波され、その受波信号の振幅値が受波回路部３から演算部４に出力される。演算部４は、タイマ41で計時された経過時間と超音波の速度(音速)との積に２分の１を乗算することで障害物までの距離を演算してメモリ42に記憶する。ただし、送波時点から所定時間が経過するまでの間(検出期間)に振幅値がしきい値を超えない場合、演算部４は障害物が存在しないと判断する。

ところで、従来技術で説明したように、車体と障害物との間の多重反射によって同一の障害物に対して異なる複数の距離が求まってしまう場合(誤検出する場合)がある。ここで、図２に示すように送波１回当たりに反射波を複数回受波した場合、各回の反射波X1，X2に対する経過時間T1，T2，…の間には、２番目以降の経過時間T2，T3，…が１番目の経過時間T1をｎ(ただし、ｎは１より大きい整数)倍した値に略一致するという関係が成立する。故に、複数回の反射波Xiに対する経過時間Ti(i=1,2,3,…)の間に上記関係が成立すれば、多重反射に起因する誤検出と推定することができる。一方、複数回の反射波Xiに対する経過時間Tiの間に上記関係が成立しなければ、多重反射に起因する誤検出ではなく、複数の障害物が存在すると推定することができる。なお、図２におけるX0は、送波された超音波の残響成分である。

そこで本実施形態では、演算部４が図３のフローチャートに示す処理を行うことで多重反射に起因した誤検出の抑制を図っている。

演算部４は、送波制御部２から送波信号を出力させた後にタイマ41の計時をスタートさせ(ステップS1)、検波部31から出力される振幅値がしきい値を超えるまで待機する(ステップS2)。振幅値がしきい値を超えたら、演算部４は、その時点の経過時間をタイマ41から取得してメモリ42に記憶し(ステップS3)、検出期間が終了していなければ(ステップS4)、ステップS2に戻って検波部31から出力される振幅値がしきい値を超えるまで待機する。

検出期間が終了したら、演算部４は、今回の検出期間中にメモリ42に記憶された経過時間が１つのみか複数かを判定し(ステップS5)、経過時間が１つのみであれば、当該１つの経過時間から距離を演算する(ステップS6)。一方、経過時間が複数有る場合、演算部４は、複数の経過時間の間に上記関係が成立するか否かを判断し(ステップS7)、２番目以降の経過時間のうちの少なくとも何れか１つで上記関係が成立すれば、成立しない経過時間(例えば、１番目の経過時間)のみから距離を演算する(ステップS8)。また、何れの経過時間についても上記関係が成立しなければ複数の障害物が存在すると推定されるので、演算部４は、全ての経過時間について距離を演算する(ステップS9)。そして、演算部４がそれぞれの演算結果(距離)を通信回路部５に出力する(ステップS10)ことにより、１回の検出処理が終了する。

上述のように本実施形態では、最初に受波された反射波に対する経過時間の整数倍と２番目以降に受波された反射波に対する経過時間とが略一致したとき、演算部４が２番目以降の反射波に対する経過時間から距離を演算しない。そのため、超音波の多重反射に起因した誤検出の抑制を図ることができる。

ところで、障害物の移動等によって車両と障害物との距離が時間的に変化する場合、前方に存在して静止している障害物までの距離と、後方に存在して移動している障害物までの距離との間に整数倍の関係が成立する可能性がある。例えば、図２に示すように２つの反射波X1，X2の振幅値がしきい値を超えるタイミング(経過時間T1，T2)の間に整数倍の関係が成立している場合、２番目の反射波X2が同一の障害物に対する多重反射波ではなく、後方に存在する障害物による反射波である可能性がある。

そこで、演算部４が図３のフローチャートに示す処理に図４のフローチャートに示す処理を追加して行うことにりより、多重反射に起因した誤検出の抑制を図りつつ複数の障害物を確実に検出することができる。

図３のフローチャートにおけるステップS7で複数の経過時間の間に上記関係が成立すると判断した場合、演算部４は、前回の検出期間における複数の経過時間の間に上記関係が成立していたか否かを判断する(ステップS11)。前回の検出期間中に上記関係が成立していなければ、演算部４は、今回の検出期間で初めて上記関係が成立したことから多重反射による誤検出の可能性が高いと推定し、上記関係が成立しない経過時間(例えば、１番目の経過時間)のみから距離を演算する(ステップS8)。

一方、前回の検出期間中に上記関係が成立している場合、演算部４は、今回の検出期間における２番目以降の反射波に対する経過時間の近傍に、前回の検出期間における２番目以降の反射波に対する経過時間が存在するか否かを判断する(ステップS12)。そして、存在する場合、演算部４は、前回の検出期間に後方に存在していた障害物が前方へ移動したと推定し、２番目以降の経過時間を含む全ての経過時間から距離を演算する(ステップS9)。

而して、上述のように前回と今回の各検出期間における２番目以降の経過時間同士を比較することにより、複数の障害物のうちで後方に存在して移動する障害物の存在を確実に検出することができる。

あるいは、多重反射に起因した誤検出の抑制を図りつつ複数の障害物を確実に検出するため、演算部４が図５のフローチャートに示す処理を行っても構わない。

演算部４は、送波制御部２から送波信号を出力させた後にタイマ41の計時をスタートさせ(ステップS1)、検波部31から出力される振幅値がしきい値を超えるまで待機する(ステップS2)。振幅値がしきい値を超えたら、演算部４は、その時点の経過時間をタイマ41から取得して振幅値とともにメモリ42に記憶し(ステップS3)、検出期間が終了していなければ(ステップS4)、ステップS2に戻って検波部31から出力される振幅値がしきい値を超えるまで待機する。

検出期間が終了したら、演算部４は、今回の検出期間中にメモリ42に記憶された経過時間が１つのみか複数かを判定し(ステップS5)、経過時間が１つのみであれば、当該１つの経過時間から距離を演算する(ステップS6)。一方、経過時間が複数有る場合、演算部４は、複数の経過時間の間に上記関係が成立するか否かを判断し(ステップS7)、何れの経過時間についても上記関係が成立しなければ、全ての経過時間について距離を演算する(ステップS8)。一方、２番目以降の経過時間のうちの少なくとも何れか１つで上記関係が成立した場合、演算部４は、２番目以降の反射波の振幅値と、１番目の反射波の振幅値とを比較する(ステップS9)。そして、２番目以降の反射波の振幅値が１番目の反射波の振幅値以上の場合、演算部４は、２番目以降の反射波が１番目の反射波と異なる障害物に反射したものと推定し、全ての経過時間について距離を演算する(ステップS8)。一方、２番目以降の反射波の振幅値が１番目の反射波の振幅値未満の場合、演算部４は、２番目以降の反射波が多重反射波であると推定し、上記関係か成立しない経過時間(例えば、１番目の経過時間)のみから距離を演算する(ステップS10)。そして、演算部４がそれぞれの演算結果(距離)を通信回路部５に出力する(ステップS11)ことにより、１回の検出処理が終了する。

ところで、自動車周辺の障害物検出においては、超音波センサ(送受波部１)が１箇所にだけ設置されることはなく、通常は複数箇所(例えば、前後のバンパーの左右両端など)に超音波センサが設置される。したがって、図６に示すように複数箇所に設置される複数個(図示例では８個)の送受信部１と、複数個の送受信部１の中から超音波を送波する送受信部１を選択する送波センサ選択部７と、反射波を受波する送受波部１を選択する受波センサ選択部８とを設けてもよい。図６に示す構成であれば、複数個の送受波部１に対して、送波制御部２、受波回路部３、演算部４、通信回路部５、電源回路部６などを共用できるため、図１に示した構成の車両用障害物検出装置を複数箇所にそれぞれ設置する場合と比較して、トータルのコストが低減できるという利点がある。

１送受波部(送波手段、受波手段)
２送波制御部(送波制御手段)
３受波回路部
４演算部(演算手段)

Claims

検出対象空間にエネルギ波を送波する送波手段と、前記検出対象空間に存在する障害物に反射したエネルギ反射波を受波する受波手段と、前記送波手段より間欠的に前記エネルギ波を送波させる送波制御手段と、前記送波手段から前記エネルギ波が送波されてから前記受波手段で前記エネルギ反射波が受波されるまでの経過時間に基づいて前記障害物までの距離を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記送波制御手段が前記送波手段から前記エネルギ波を送波させてから所定時間が経過するまでの検出期間において前記受波手段で前記エネルギ反射波が複数回受波された場合、最初に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間を整数倍した時間と２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間とが略一致したときは前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間から距離を演算しないことを特徴とする車両用障害物検出装置。
前記演算手段は、今回の検出期間において最初に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間を整数倍した時間と２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間とが略一致した場合において、今回の検出期間において最初に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間を整数倍した時間の近傍に、前回の検出期間における２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間が存在するときは、今回の検出期間における前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間から前記距離を演算することを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検出装置。
前記演算手段は、前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波の振幅値が、最初に受波された前記エネルギ反射波の振幅値以上の場合、前記２番目以降に受波された前記エネルギ反射波に対する前記経過時間から距離を演算することを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検出装置。