JP2014512303A - 内部温度センサーによる車両ガラス上の氷の検出 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両内のガラスの後ろに配置されている少なくとも一つのセンサー手段のシグナル処理を適応させる、但し、測定された温度から、ガラス上に氷がある確率が認められた場合に、該シグナル処理の適応に、少なくとも一つの検出閾値の変更が含まれている、適応方法であり、ガラス上の氷の存在確率を割出すに当たってセンサー手段内に内蔵されている少なくとも一つの温度センサーの温度シグナルが採用されることを特徴とする。

Description

近年、自動車においては、センサー手段を備えたドライバー・アシスタント・システムが、ますます導入されるようになっている。その際、該センサー手段は、例えば、間隔測定や速度測定を担当するが、これらは、特に、少なくとも一つの、光や例えば、赤外線領域の電磁線を観察領域に向けて照射する照射ユニット、並びに、該観察領域内のオブジェクトから反射した光を受けるための受光ユニットを包含している。このようなセンサー手段は、通常、適した透明なガラス、例えば、フロントガラスなどの後ろに配置されている。間隔センサー、特に、ＣＶセンサー（ｃｌｏｓｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｅｎｓｏｒ）を、例えば、制限された速度範囲において追突を避けるために、或いは、前方を走行している車両に自分の速度を合わせるために用いる場合には、観察領域内にあるオブジェクト（ターゲットとも呼ぶ）を、該当障害物（該当オブジェクト）として識別し、評価するための基準として、反射光の強さが用いられる。

しかしながら、その裏側にセンサー手段が配置されているガラスが、凍っている場合には、氷の影響によりセンサー手段から照射された光の少なくとも一部が、センサー手段の本来の、即ち、意図されている照射領域ではない方向に放射されてしまう。この影響は、散乱光効果とも呼ばれる。照射された光の望まれない、例えば、上方への放射は、例えば、パーキングビルやガード下の道の天井に設けられている反射板の散乱光効果により、それが、車両の走行チューブ（走行路）内に存在しないにもかかわらず、該当障害物であると解釈されてしまう。これにより、所謂、偽陽性（Ｆａｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）が、発生し（即ち、偽オブジェクトが認識され）、イベントが、ドライバー・アシスタント・システムによって実施される、例えば、ブレーキをかける必要がないにもかかわらず、ブレーキが、ＡＣＣシステム（Ａｄａｐｔｉｖｅ／Ａｃｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）及び／或いは、ブレーキアシスト・システムによって作動されてしまう。

その際の、散乱光効果の有意な特徴は、特に、偽オブジェクトから反射された光の強さは、殆んどの場合、その値以上において、あるオブジェクトがはじめて、そこからの反射光の強さゆえに該当障害物であると評価される該当閾値を僅かに超えるような強さにすぎない。凍りついたガラスが原因であるこのような散乱光効果を少なくとも一部、抑制する、或いは、回避する方法としては、適した方法、或いは、手段によって、本質的に、ガラスが凍っている可能性があるか否かを推定する方法が挙げられる。例えば、外気温が既知であれば、即ち、凍りついたフロントガラスの確率が既知、要するに、外気温がゼロ度以下であることなどが、既知であれば、反射光が越えなければならない該当閾値、即ち、オブジェクト、即ち、ターゲットが、センサー手段や後続の評価ユニットによって該当オブジェクトであると判断される強さ閾値を、温度値が、負の場合には、高くすることにより、散乱反射による（散乱光効果に起因する）偽オブジェクト（偽陽性）の多くを、フェードアウトすることが可能になる、或いは、該当オブジェクトとして判定しないようにできる。しかし、センサー手段の一つの、或いは、複数の強さ閾値を変更することは、特に、センサー手段の感度全体を下げてしまうことは、十分に解決される用途、即ち、適用ケースを減らしてしまう事につながりかねない。ここで言う適用ケースとは、例えば、障害物がセンサー手段によって認識されることによって、特に、ブレーキアシスト手段によって、車両が、自動的に制動されるような適用ケースのことである。例えば、自動的に制動された車両が、障害物に対して、予め定められた間隔を残して停止することは、良い結果で解決された、言い換えれば、最適に解決された適用ケースと言える。尚、ここで言う、予め定められた間隔とは、制動が実施される速度範囲にも依存するが、０．５から１ｍである。また、自動制動によって、予め定められた間隔内では止まりきれなかったが、障害物とは接触せずに止まれたケースは、十分に良い成績で解決された適用ケースと言える。即ち、該車両が、例えば、時速２０ｋｍで走行している、即ち、時速２０ｋｍの適応ケースにおいて、障害物に対して、予め定められた９０ｃｍではなく、２０ｃｍで停止できた。このケース（適応ケース）は、まだ良かった、即ち、十分に良い結果で解決された（衝突には至らなかった）が、ブレーキ介入終了時において、望まれた間隔を残して止まれなかったと言うケースである。

上記の如き問題は、従来、外気温センサーによって解決されており、感度を下げるキャリブレーション、即ち、強さ閾値、即ち、該当閾値を高めに設定することは、通常、外気温が、マイナスの温度範囲内にある間、ずっと維持されていた。また、他の実施形態では、マイナス温度の場合、感度を下げたキャリブレーションで開始し、一定時間だけそれを維持している。

よって本発明の課題は、堅牢、且つ、信頼性の高い氷、或いは、車両のガラス上の氷の確立の認識方法と装置、並びに、車両ガラスの後ろに配置されているセンサー手段のシグナル処理の適応方法を提供することである。

上記課題は、独立請求項に記載されている本発明の特徴によって達成される。

本発明の基になっているアイデアは、凍りついたガラスの認識、或いは、カラス上に氷がある確率を割出すために、温度シグナルを用いるが、ここでは、例えば、ライダー・センサーやレーダー・センサーと言ったセンサー手段内に既に存在している、或いは、内蔵されている少なくとも一種の温度センサーの温度シグナルを用いると言うことである。該センサー手段は、車両のガラスに、或いは、その側に配置されている。このような温度センサーとして好ましいものは、センサー手段に内蔵されている温度センサーである。センサー手段内に既に内蔵されている温度センサー、或いは、内部に配置さてれいる温度センサーとは、基本的に、センサー手段の作動温度を測定するため、特に、センサー手段の作動中のオーバーヒートを回避するために内蔵されているものであるが、この場合、該オーバーヒートは、少なくとも一つの内蔵された温度センサーの温度シグナルに従って、例えば、照射される光線の強さ、及び／或いは、振幅、及び／或いは、周波数を、適応させる、或いは、設けられている冷却手段を作動させることによって回避している。

即ち、本発明において、氷、或いは、車両ガラス上に氷がある確率を割出すために用いられる該温度シグナルは、既に、センサー手段の基板上に配置されている、或いは、内蔵されている、但し、既に述べた如く、全く別の問題に対処するため、或いは、センサー手段の他の少なくとも一つの機能を満たすために、特に、センサー内雰囲気が、温度上限値を超えないことを監視（オーバーヒートを回避）するために設けられている、少なくとも一つの温度センサーによって出力される。本発明において、該センサー装置は、一つ以上の、特に好ましくは、作動温度を監視をする、複数の内蔵された温度センサーであることもできる。この場合、複数の内蔵温度センサーの温度シグナルを、氷を検出する、或いは、氷の存在確立を割出すために用いることができる。

センサー手段の内部の温度シグナルから、氷の存在、或いは、氷が車両ガラス上にある確率を割出すと言う解決策は、例えば、車両内においてセンサー手段が位置し、ガラスのその位置で、観測をしている場所で直接、即ち、光が照射され、反射された光が受光されるフロントガラス領域の正に真後ろにある場所に取り付けられているセンサー手段のハウジング内で温度が測定されると言う長所を有している。また、温度センサーが、いずれにせよ、センサー手段に内蔵されているため、例えば、付加的な（外付けの）温度センサーを取り付ける解決案と比較して、コストを抑えることも可能である。内部、或いは、内蔵温度センサーを用いる本発明の方法を、外部からの温度情報を用いる方法と比較した場合の更なる長所としては、内部温度の方が、センサー手段の前に、実際に、氷が有るか否かを、有意に正しく示すと言うことが挙げられる。外部温度センサーは、例えば、サイドミラーの一つになど、センサー手段から非常に離れた場所に配置されている可能性もあり、センサー手段が配置されている前の車両ガラスから既に氷がなくなっていても、マイナス温度を示すこともあり得る。内部温度が氷点以上の場合、センサー手段、或いは、車両ガラスの該当領域は、既に凍結していない確率が高いため、内部温度による方が、実状を有意に、現実的に掌握できる。

特に好ましくは、内部温度シグナルは、車両をスタートさせた時点に、取得される。その最大の長所は、エンジンを始動した時点においては、センサー手段の作動温度が、少なくとも一つの内部温度センサーによって測定された温度に、少ししか、或いは、全く、影響を与えておらず、且つ、車両のスタート時に外部がマイナス気温である場合には、それをそのまま示すことである。

作動時間が長くなるにつれ、通常、センサー手段のセンサー・ハウジング内の温度は、その間ずっと、外気温がマイナスであったとしても、正の値に達する。センサー・ハウジング内の内部加熱、並びに、例えば、暖房をつける、及び、ワイパーを動かすなどドライバーによる操作によって、時間が経過するにつれ、フロントガラスのセンサー手段前方の氷は、無くなってくる。

該センサー手段は、内部温度センサーが、零度以下の温度（°Ｃ）、或いは、零度に近い温度（例えば、１、２、或いは、３°Ｃ）を、特に好ましくは、エンジンの始動時に示している場合、所謂、「冬キャリブレーション」状態で起動されることが好ましい。そして、冬キャリブレーションは、該当するオブジェクトに対する一つの、或いは、複数の検出閾値（強さ閾値や該当閾値）が、即ち、例えば、光を反射したオブジェクトが、該当する障害として評価される反射された光の強さなどの一つ、或いは、複数の閾値の下限を、引き上げるように作用する。

該センサー手段では、設定可能な時間（例えば、三分、四分、五分、或いは、それ以上）が経過した後に、特に好ましくは、内部温度センサーによって測定された温度が、氷点、或いは、特定の正の温度閾値（２°Ｃ、３°Ｃ、４°Ｃ或いは５°Ｃ）を超えた時点において、その設定を、通常のキャリブレーション（車両ガラスに氷が無い時のキャリブレーション）に、即ち、シグナル処理において該当オブジェクトが検出される通常の閾値に、戻すことが可能である。

即ち、車両スタート後にマイナス温度や氷点下をわずかに超える温度において感度を下げておく（検出閾値を高めに設定しておく）タイム・インターバルを設定すれば、十分に良い成績で解決されるであろう適用ケースが減ると言う恐れは、この期間にのみ限定される。要するに、低い感度は、限定された時間においてのみ有効であり、総合的なシチュエーションは、統計学的に有意に改善される。

実際の温度Ｔ_ｒｅａｌと温度測定値Ｔ_ｍｅｓｓのグラフ 閾値の第一カーブＨＴと第二カーブＮＴのグラフ

以下、内部温度シグナルを用いる場合の好ましい実施形態を提案する：
ａ） センサー手段の内部温度センサー、或いは、内部温度シグナルを車両のスタート時、或いは、走行開始時に、車両ガラスの凍結が有り得るか（例えば、温度＜０°Ｃ，＜ ３°Ｃ，＜４°Ｃである）、或いは、車両ガラス上に氷がある確率が高いかを判断することに採用する。車両が、気温がマイナス時にスタートされると、ある一定期間、一つの、或いは、複数の検出閾値が、高めに設定される。

その際、一つの、或いは、複数の検出閾値が、高めに設定される期間は、定数、及び／或いは、特に好ましくは、スタート温度に依存した関数によって定められる。該期間をスタート温度に依存した関数とする実施形態では、車両、或いは、システムを始動した時点の内部温度シグナルが、低ければ低いほど、検出閾値が高めに設定されている期間が、長くなるように実施される。これは、以下の式によって表すことができる：
ｔ_{ｅｒｈｏｅｈｔｅ Ｄｅｔｅｋｔｉｏｎｓｓｃｈｗｅｌｌｅ} ｆ（Ｔ_{ｚｕｍ Ｓｔａｒｔｚｅｉｔｐｕｎｋｔ}）
［ｔ_{検出閾値を高めに設定}ｆ（Ｔ_{スタート時点}）］
式中：ｔ_{ｅｒｈｏｅｈｔｅ Ｄｅｔｅｋｔｉｏｎｓｓｃｈｗｅｌｌｅ}［ｔ_{検出閾値を高めに設定}］は、検出閾値が、高めに設定されている期間の長さであり、Ｔ_{ｚｕｍ Ｓｔａｒｔｚｅｉｔｐｕｎｋｔ}［Ｔ_{スタート時点}］は、内部で測定されたシステム・スタート時点の温度を示している。
ｂ）内部温度センサー、或いは、内部温度シグナルを、ケースａ）同様に、採用する。但し、車両が、マイナス温度、或いは、氷点下を僅かに超える温度において始動された場合、高めに設定された検出閾値が、採用されるが、それは、一定期間、並びに、温度が正の値に達する、或いは、ある正の値の温度（例えば、０°Ｃ、１°Ｃ、２°Ｃ、３°Ｃ、或いは、４°Ｃを超える温度）が得られるまで維持される。
ｃ）内部温度センサー、或いは、内部温度シグナルを、ケースａ）、ｂ）同様に、採用する。但し、不揮発性メモリーにノード、特に好ましくは、氷点（摂氏０度付近）に設定することによって、内部温度をより正確に得る。ノードを採用することは、特に、温度センサーが、実際の温度と一次比例していない場合に有利である。ノードを用いる方法は、図１のように、Ｔ１からＴ６のノードと温度センサーのカーブＡＢＫによって、表現できる。

図１によれば、区間は、ノード（例えば、Ｔ１からＴ６）によって、定義され、その区間ごとに、温度測定値Ｔ_ｍｅｓｓ［Ｔ_測定］から、実際の温度Ｔ_ｒｅａｌ［Ｔ_リアル］は、以下の式に従って得られる：

ｄ）内部温度センサー、或いは、内部温度シグナルを、ケースａ）、ｂ）、ｃ）同様に、採用する。但し、該当オブジェクトに対する検出閾値の切り替え、即ち、通常から高い値、並びに、その逆の切り替えに（例えば、一定の時間の）ヒステリシスを、特に、ケースｂ）のように、内部温度が用いられる場合に、採用する。ケースｂ）では、車両が、マイナスの内部温度や、氷点下を僅かに超える温度において始動された時点で、該当オブジェクトに対する検出閾値が高めに設定されるため、一定時間が経過すると共に、内部温度が正の閾値を超えた場合、対象オブジェクト用の検出閾値が、通常のキャリブレーションに戻されることができる。

センサー手段の内部温度が、特に、作動中に、氷点以上に温度が上がり、（再び）温度閾値よりも下がり、内部温度センサーが、対応する温度シグナル、例えば、零度以下（°Ｃ）を出力している場合、好ましくは、高く設定された対象オブジェクト用の検出閾値によるキャリブレーションに、特に好ましくは、ヒステリシスを考慮しつつ、戻されることが好ましい。

異なる検出閾値を有する、即ち、その値からあるオブジェクトが対象となる障害物として分類される様々な閾値を有する、但し、検出閾値の高さは、車両ガラス上に氷がある、或いは、少なくとも、車両ガラス上に氷がある確率に依存している実施形態の例を図２に示す。

図２には、高く設定された境界値、即ち、閾値の第一カーブＨＴと、通常の境界値、即ち、閾値の第二カーブが描かれている。
Ｔ_{ｉｎｎｅｎ}＝センサー手段のセンサー・ハウジング内の温度であり、これ（Ｔ_内部）は、少なくとも一つの内部／内蔵温度センサーによって測定される。

Claims (9)

1. 車両内のガラスの後ろに配置されている少なくとも一つのセンサー手段のシグナル処理を適応させる、但し、測定された温度から、ガラス上に氷がある確率が認められた場合に、該シグナル処理の適応に、少なくとも一つの検出閾値の変更が含まれている、適応方法であって、
   ガラス上の氷の存在確立を割出すに当たってセンサー手段内に内蔵されている少なくとも一つの温度センサーの温度シグナルが採用されることを特徴とするシグナル処理の適応方法。
2. 少なくとも一つの温度センサーが、本質的に、センサー手段内の少なくとも一つの他の機能ことを実施するために内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも一つの温度センサーの温度シグナルは、車両が始動された時点においてのみ、ガラス上に氷が存在する確率を割出すために用いられることを特徴とする請求項１或いは２のいずれかに記載の方法。
4. 該少なくとも一つの他の機能が、特に好ましくは、オーバーヒートを回避するための、センサー手段の作動温度の継続的な測定であることを特徴とする請求項２或いは３のいずれかに記載の方法。
5. 少なくとも一つの温度センサーによる温度の割出の際に、不揮発性メモリー内のノードが使用されることを特徴とする先行請求項のうち何れか一項に記載の方法。
6. 予め定められた期間、少なくとも一つの検出閾値の変更を維持することを特徴とする先行請求項のうち何れか一項に記載の方法。
7. 通常の該当オブジェクト用検出閾値から、高めに設定された検出閾値への、並びのその逆の切り替えに、ヒステリシスを採用することを特徴とする先行請求項のうち何れか一項に記載の方法。
8. ガラス上での氷の存在確率の割出しに、少なくとも一つの、センサー手段内に内蔵された、温度センサーの温度シグナルを用いることを特徴とする請求項１〜７に係る少なくとも一つのセンサー手段のシグナル処理の適応方法に温度センサーを使用すること。
9. 車両内のガラスの後ろに配置可能であり、温度センサーと、請求項１〜７のうち何れか一項に記載の方法が実装されているメモリー手段が内蔵されていることを特徴とするセンサー手段。

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