JP2017015493A - 運転支援装置及び運転支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波センサの振動子の表面を流体が流れている状況において、適切な運転支援を実行する運転支援装置を提供する。
【解決手段】自車両５０に搭載された超音波センサ２０を用いて自車両５０の周辺に存在する物体を検知して、自車両５０の運転支援制御を実施する運転支援装置（１０）であって、超音波センサ２０の振動子３１を駆動させて、振動子３１から超音波を送信させる駆動部と、振動子３１の駆動に伴う残響の継続時間及び周波数を取得する残響取得部と、取得された残響の継続時間と周波数とに基づいて、残響の振動特性が変化していることを判定する特性判定部と、残響の振動特性の判定結果に基づいて、運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定と運転支援制御との少なくともいずれかの実施態様を変更する態様変更部と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、超音波センサによる検知結果を用いて車両の運転を支援する運転支援装置、及び運転支援装置で実行する運転支援方法に関する。

従来、車両の運転支援を行うために、車両に搭載した超音波センサにより車両周辺の障害物を検知する装置が提案されている。この種の装置は、超音波センサが正常に動作していない場合に、障害物の検知精度が低下する可能性があるため、超音波センサが正常に動作しているか否かの判定を行っている。

特許文献１に記載の障害物検出装置は、超音波センサの振動子の駆動停止後において、振動子から残響信号が出力されない場合に、断線等の永久異常と判定している。また、上記障害物検出装置は、振動子の駆動停止後において、振動子から出力される残響信号が正常時よりも短い場合に、振動子自体の凍結、汚れ等による一時的な異常と判定している。

特開平６−３４３７号公報

降雨等により超音波センサの振動子の表面を雨水等が流れると、残響信号が長くなり、残響を近距離からの反射波と誤認識することがわかった。しかしながら、上記障害物検出装置は、振動子の表面を流水が流れていることを判定できない。それゆえ、近距離の誤検知を抑制するためには、振動子の表面を流水が流れているか否かに関わらず、近距離を不感帯とする必要がある。そのため、上記障害物検出装置を車両に適用した場合、運転支援の機会を減らしてしまう可能性がある。

本発明は、上記実情に鑑み、超音波センサの振動子の表面を流体が流れている状況において、適切な運転支援を実行する運転支援装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、自車両に搭載された超音波センサを用いて前記自車両の周辺に存在する物体を検知して、前記自車両の運転支援制御を実施する運転支援装置であって、前記超音波センサの振動子を駆動させて、前記振動子から超音波を送信させる駆動部と、前記振動子の駆動に伴う残響の継続時間及び周波数を取得する残響取得部と、前記残響取得部により取得された前記継続時間と前記周波数とに基づいて、前記残響の振動特性の変化が生じていることを判定する特性判定部と、前記特性判定部による前記振動特性の判定結果に基づいて、前記運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定と前記運転支援制御との少なくともいずれかの実施態様を変更する態様変更部と、を備える。

本発明によれば、超音波センサの振動子が駆動されて超音波が送信されるとともに、振動子の駆動に伴う残響の継続時間及び周波数が取得される。そして、取得された残響の継続時間と周波数とに基づいて、残響の振動特性の変化が生じていることが判定される。一般に、超音波センサは、車両においてボディやボディ外装品に埋め込まれており、ボディやボディ外装品の表面を雨水等が流水となる際には、超音波センサの振動子表面とその周囲とを含む領域に連なって雨水等が流れる。この場合、振動子の振動は、振動子表面及びその周囲を含む領域の雨水等に伝わり、その振動の広がりに起因して、残響の振動特性が変化する。そのため、残響の振動特性の判定結果に基づいて、運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定と運転支援制御との少なくともいずれかの実施態様が変更される。これにより、振動子の表面を流水が流れている状況において、適切な運転支援を実行できる。

超音波センサの取付け位置を示す上視図。 超音波センサの取付け位置における鉛直断面の模式図。 運転支援装置の構成を示すブロック図。 （ａ）超音波センサの駆動信号のタイムチャート。（ｂ）超音波センサの検出信号のタイムチャート。 （ａ）残響の継続時間のタイムチャート。（ｂ）残響の周波数のタイムチャート。 異常判定及び運転支援制御の実態態様を変更する処理手順を示すフローチャート。

以下、運転支援装置を具現化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る運転支援装置は、自車両５０に搭載された超音波センサ２０をクリアランスソナーとして用いて、自車両５０の周辺に存在する物体を検知し、自車両５０の運転支援制御を実施することを想定している。

まず、本実施形態に係る運転支援装置を適用する車両のシステムについて、図１及び２を参照して説明する。本実施形態に係る運転支援装置は、ＥＣＵ１０から構成されている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏ等を備えたコンピュータである。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されているプログラムを実行することにより、後述する各機能を実現する。

ＥＣＵ１０には、各種の検知情報をＥＣＵ１０へ入力するセンサ類として、超音波センサ２０、及び車両センサ類６３が接続されている。また、ＥＣＵ１０には、ＥＣＵ１０から制御指令を出力する安全装置として、ブレーキ装置６１及び警報装置６２が接続されている。

超音波センサ２０は、２０〜１００ｋＨｚの超音波を送信波として送波するとともに、物体に反射した送信波を反射波として受波するセンサである。本実施形態では、超音波センサ２０は、車両前部及び車両後部のバンパー５２に、自車両５０の進行方向に直交する方向である車幅方向に並べて取り付けられている。具体的には、車両前部の超音波センサ２０は、車幅の中心線５１の近傍に、中心線５１に対して対称位置に取付けられた２つのセンタセンサ２１，２２と、自車両５０の左コーナ及び右コーナにそれぞれ取付けられたコーナセンサ２３，２４とになっている。なお、車両後部の超音波センサ２０の取付け位置は、車両前部の超音波センサ２０の取付け位置と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、上述した超音波センサ２０の個数及び設置位置は一例であり、超音波センサ２０の個数及び設置位置はこれに限らない。

図２に、１つの超音波センサ２０の取付け位置における鉛直断面の模式図を示す。超音波センサ２０は、振動子３１とソナー回路３２とを備える。振動子３１は、圧電素子３１ｂと圧電素子３１ｂを内蔵するアルミ等の共振体３１ａとを備える。超音波センサ２０は、ゴム部材等のクッション５３を介して、バンパー５２に設けられた孔部に埋め込まれている。振動子３１の共振体３１ａの一面は、バンパー５２の前面から露出しており、超音波が送波される送波面となっている。共振体３１ａの送波面は、例えば、バンパー５２の前面と面一になるように配置されている。なお、超音波センサ２０は、バンパー５２に限らず、自車両５０のボディやボディ外装品に埋め込まれていてもよい。

ソナー回路３２は、圧電素子３１ｂを駆動する駆動回路、超音波を受信して物体の検知や距離の算出を行う受波回路、及びＥＣＵ１０との通信を行う通信回路等によって構成されている。図４（ａ）は、駆動回路から圧電素子３１ｂに与える駆動信号を示し、図４（ｂ）は、受波回路に入力される超音波の検出信号を示す。ソナー回路３２は、ＥＣＵ１０から送信された制御指令に応じて、時点ｔ０から時点ｔ１の間、図４（ａ）に示すような駆動信号を圧電素子３１ｂに与える。これにより、所定周波数の超音波が超音波センサ２０から送波される。この際、図４（ｂ）に示すように、時点ｔ０から時点ｔ１までの間、受波回路には、送波信号が入力され、時点ｔ１から時点ｔ２までの間、残響が入力される。残響は、振動子３１の駆動に伴う振動子３１自身の振動の残響である。ソナー回路３２は、残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆを検出する。ここでは、残響と送波信号とを分けているが、送波信号も含めて、時点ｔ０から時点ｔ２までの信号を残響としてもよい。

送波された超音波が物体により反射されると、時点ｔ３において、その反射波が振動子３１により受波され、その受波信号がソナー回路３２に入力される。ソナー回路３２は、入力された受波信号に対して増幅処理やフィルタリング処理を実施し、処理した受波信号の振幅の電圧レベルと所定の閾値の電圧レベルとを比較する。そして、ソナー回路３２は、比較の結果、受波信号の振幅が閾値よりも大きい場合に、物体を検知したことを示す検知情報を、ＥＣＵ１０へ送信する。また、ソナー回路３２は、超音波の送波開始時から反射波を受波するまでの所要時間をＥＣＵ１０へ送信し、ＥＣＵ１０は、所要時間を換算して、自車両５０から物体までの距離を算出する。なお、ソナー回路３２が、所要時間を距離に換算してもよい。本実施形態では、後述する各種の演算処理についても、ソナー回路３２及びＥＣＵ１０のいずれかが実施すると説明するが、ソナー回路３２及びＥＣＵ１０のどちらが実施してもよい。

この際、残響が継続している期間は、残響を受波信号と誤認識してしまい、受波信号に基づく物体の検知及び物体までの距離の算出を誤る可能性がある。そこで、ソナー回路３２は、振動子３１から超音波を送信してから所定のマスク時間Ｔｍが経過した後、詳しくは、駆動信号の送信開始の時点ｔ０からマスク時間Ｔｍが経過した後における受波信号に基づいて、物体の検知及び物体までの距離の算出を開始する。マスク時間Ｔｍは、超音波センサ２０が正常に作動している通常時において、超音波の送信が開始されてから残響が終了するまでよりも長い時間に設定される。また、ソナー回路３２は、送信周期Ｔｃごとに、超音波を送信し、送信周期Ｔｃごとに、反射波を受波する。さらに、ソナー回路３２は、残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆを検出し、検出した継続時間Ｔｒ及び周波数ｆをＥＣＵ１０へ送信する。また、ソナー回路３２は、ＥＣＵ１０から、受波信号の増幅率、閾値の電圧レベル、マスク時間Ｔｍ、送信周期Ｔｃ等のパラメータを受信する。なお、ソナー回路３２は、全てのパラメータをＥＣＵ１０から受信するわけではなく、ソナー回路３２自身が有しているパラメータもある。

車両センサ類６３は、自車両５０の状態を検知する各種センサである。具体的には、車両センサ類６３は、車速を検知する車速センサ、シフトポジションを検知するシフトポジションセンサ、操舵角を検知する操舵角センサ等である。

ブレーキ装置６１は、自車両５０を制動する制動装置である。ＥＣＵ１０が、物体に衝突する可能性が高まったことにより、ブレーキ装置６１を作動させると判定した場合に、ブレーキ装置６１は、ＥＣＵ１０からの制御指令により作動する。具体的には、ブレーキ装置６１は、ＥＣＵ１０からの制御指令により、運転者によるブレーキ操作の制動力を強くしたり、運転者によるブレーキ操作の有無に関わらず自動制動を行ったりする。なお、安全装置として、さらに、自車両５０の駆動力を制御する駆動制御装置を備えていてもよい。この場合、ＥＣＵ１０が、物体に衝突する可能性が高まったことにより、駆動力を抑制すると判定した場合に、駆動制御装置は、ＥＣＵ１０からの制御指令により、自車両５０の駆動力を抑制する。

警報装置６２は、自車両５０の車室内に設置されたスピーカやディスプレイ、ブザーである。ＥＣＵ１０が、物体に衝突する可能性が高まったことにより、警報装置６２を作動させると判定した場合に、警報装置６２は、ＥＣＵ１０からの制御指令により、警報音や警報メッセージ、警告音等を出力して、運転者に衝突の危険を報知する。なお、安全装置としては、ブレーキ装置６１及び警報装置６２の少なくとも一方を備えていればよい。

ＥＣＵ１０は、超音波センサ２０による検知結果を用いて、自車両５０の運転支援制御を実施するとともに、運転支援制御における異常の有無の判定を実施する。運転支援制御は、物体の検知情報及び物体までの距離を取得し、物体との衝突の危険性が高まった場合に、安全装置を作動させる処理である。詳しくは、運転支援制御は、例えば、駐車場等の車速が低速度となる場所において、自車両５０から数ｍ以内の物体を検知し、物体との衝突の危険性が高まった場合に、安全装置を作動させる処理である。また、運転支援制御における異常の有無の判定は、運転支援制御における超音波センサ２０の異常の有無や、メモリ化け等の異常を判定する処理である。

ここで、上述したように、超音波センサ２０は、バンパー５２に埋め込まれている。そのため、送波面である振動子３１の表面を雨水等が流水となる際には、振動子３１の表面とその周囲のバンパー５２とを含む領域に連なって雨水等が流れる。この場合、振動子３１の振動は、振動子３１の表面とその周囲のバンパー５２とを含む領域の雨水等に伝わる。その結果、その振動の広がりに起因して、振動子３１の表面に流水がない場合の基準特性と比べて、残響の振動特性が変化する。

図５（ａ）は、送信周期Ｔｃで超音波を繰り返し送信した際における、残響の継続時間Ｔｒの時間変化を示す。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応する残響の周波数ｆの時間変化を示す。図５（ａ），（ｂ）に示すように、流水がない状態から流水がある状態に変化すると、残響の継続時間Ｔｒは長くなる側に急峻に大きく変化し、残響の周波数ｆは短くなる側に急峻に大きく変化する。

流水がある場合における残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆの値は、流水がない場合における継続時間Ｔｒ及び周波数ｆがとり得る範囲内の値となる場合もある。しかしながら、継続時間Ｔｒと周波数ｆが同時に急峻に大きく変化するような振動特性の変化は、流水がある場合における特有の変化である。例えば、振動子３１の表面に、流水がなく固体物も付着していない場合には、振動特性が変化してもその変化は比較的小さい。また、振動子３１の表面に、雪等の固体が付着する場合には、振動子３１の表面に固体が徐々に付着し、振動子３１の表面を含む領域の状態が比較的緩やかに変わるため、振動特性も比較的緩やかに変化する。これに対して、振動子３１の表面を含む領域に雨水等が流れる場合は、振動子３１の表面を含む領域の状態が急峻に変化するため、振動特性も急峻に変化する。よって、流水がある場合には、特有の残響の振動特性の変化が表れる。また、振動子３１の表面に流水がある場合には、超音波の振動特性が変化するため、振動子３１の表面に流水がない場合よりも、大気中に伝播する超音波の強度は低下する。

振動子３１の表面に流水がある場合には、残響の振動特性の変化や大気中の送信波の強度の低下に伴い、近距離の誤検知や、物体の検知能力の低下が生じる。そのため、振動子３１の表面に流水がある場合に、流水がない場合と同様の実施態様で、運転支援制御における異常判定や運転支援制御を実施すると、異常の誤判定や安全装置の誤作動、運転支援の機会の減少が生じる可能性がある。そこで、ＥＣＵ１０は、振動子３１の表面に流水がある場合には、運転支援制御における異常判定や運転支援制御の実施態様を変更する。

以下、ＥＣＵ１０の各機能について、図３を参照して説明する。ＥＣＵ１０は、駆動部１１、強度調整部１２、情報取得部１３、残響取得部１５、特性判定部１６、態様変更部１７、異常判定部１８及び回避制御部１９の各機能を実現する。

駆動部１１は、振動子３１を駆動させて、振動子３１から超音波を送信させる。具体的には、駆動部１１は、ソナー回路３２へ駆動指令を送信する。また、強度調整部１２は、振動子３１における振動の強度を調整する。具体的には、強度調整部１２は、ソナー回路３２に対する強度指令を、駆動部１１へ送信する。駆動部１１は、強度調整部１２により設定された強度で振動子３１を駆動させるように、ソナー回路３２へ駆動指令を送信する。これにより、振動子３１から、強度調整部１２により設定された強度に応じた出力の超音波が送信される。

情報取得部１３は、物体の検知情報を取得する。この物体の検知情報は、ソナー回路３２により、振動子３１から超音波が送信される際の物体からの複数の反射波に基づいて検知され、ＥＣＵ１０へ送信される情報である。また、情報取得部１３は、距離取得部１３ａの機能を備える。距離取得部１３ａは、物体までの距離を取得する。この物体までの距離は、ソナー回路３２により、振動子３１から超音波が送信される際の物体からの反射波に基づいて検知され、ＥＣＵ１０へ送信される情報である。

残響取得部１５は、残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆを取得する。この残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆは、ソナー回路３２により、振動子３１の駆動に伴い検出され、ＥＣＵ１０へ送信される情報である。

特性判定部１６は、残響取得部１５により取得された継続時間Ｔｒと周波数ｆとに基づいて、残響の振動特性が変化していることを判定する。特性判定部１６は、継続時間Ｔｒが長くなる側に変化し、かつ周波数ｆが減少する側に変化することに基づいて、振動特性が変化していると判定する。

詳しくは、特性判定部１６は、継続時間Ｔｒ及び周波数ｆについて、前回値から今回値の変化量ΔＴ及びΔｆが、それぞれ所定値を超えることを条件に、振動特性が変化していることを判定する。すなわち、特性判定部１６は、継続時間Ｔｒの前回値から今回値の増加量である変化量ΔＴが所定値ΔＴｈを超え、かつ周波数ｆの前回値から今回値の減少量である変化量Δｆが所定値Δｆｈを超えることを条件に、振動特性が変化していることを判定する。これにより、振動子３１の表面に流水があることに起因して、振動特性が変化していることが判定される。

異常判定部１８は、距離取得部１３ａにより取得された距離と、現時点における自車両５０の移動状況とに基づいて、運転支援制御における異常の有無を判定する。具体的には、異常判定部１８は、距離取得部１３ａにより取得された距離が第１距離よりも短い状態下で、自車両５０が第２距離よりも長く移動することに基づいて、運転支援制御において異常が生じていると判定する。一般に、物体までの距離が第１距離よりも短い状態となれば、ドライバは衝突を回避するために物体との距離を広げるように運転する、又は、ブレーキ装置６１が作動されて自車両５０が停止する。そのため、通常、物体までの距離が第１距離よりも短い状態のまま、自車両５０が第２距離よりも長く移動することはない。よって、このような場合には、超音波センサ２０が異常であるとして、運転支援制御において異常が生じていると判定する。なお、運転支援制御における異常判定については、特開２０１５−４９６６５号公報に記載されている。

回避制御部１９は、距離取得部１３ａにより取得された距離に基づいて、物体に対する自車両５０の回避又は衝突被害を軽減するブレーキ装置６１及び警報装置６２を、安全装置として作動させる。具体的には、回避制御部１９は、距離取得部１３ａにより同一の物体について、所定範囲内の距離が、所定回数取得された場合に、安全装置を作動させる。

態様変更部１７は、判定規制部１７ａ、作動規制部１７ｂ、能力低下抑制部１７ｃの機能を備え、振動子３１の表面に流水がある場合に、運転支援制御における異常判定及び運転支援制御の実施態様を変更する。

判定規制部１７ａは、運転支援制御における異常の誤判定を抑制するように、運転支援制御における異常判定の実施態様を変更する。振動子３１の表面を雨水等が流れている場合には、残響の継続時間Ｔｒが長くなるため、残響を近距離の物体からの反射波と誤検知する可能性がある。特に、安全装置としてブレーキ装置６１を作動させる場合は、比較的遠方（例えば、自車両５０から数ｍ）にある物体を検知する必要があるため、警報装置６２のみを作動させる場合よりも、超音波センサ２０の出力を上げている。そのため、残響の継続時間も長くなり、近距離の誤検知を生じやすい。

このような近距離の誤検知が生じると、取得した物体までの距離が短い状態下で、自車両５０が移動を続けるという状態になる。そのため、超音波センサ２０は、流水の影響により一時的に誤検知をしているだけにも関わらず、超音波センサ２０が異常であり、運転支援制御に異常が生じていると誤判定される可能性がある。そこで、判定規制部１７ａは、異常判定部１８において異常が生じていると判定されることを規制する。

具体的には、判定規制部１７ａは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定された場合に、異常判定部１８における異常判定を停止する。これにより、流水がある場合には、超音波センサ２０が異常であるとの誤判定が確実に抑制される。

あるいは、判定規制部１７ａは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定された場合に、第１距離の短縮、及び第２距離の延長の少なくともいずれかを実施する。これにより、超音波センサ２０が異常であると判定されにくくなり、異常であるとの誤判定が抑制される。

作動規制部１７ｂは、安全装置の誤作動を抑制するように、運転支援制御の実施態様を変更する。上述したように、振動子３１の表面を雨水等が流れている場合には、流水に起因して近距離の誤検知を生じる可能性がある。そのため、流水がある場合には、近距離の誤検知に伴い、誤った安全装置の作動をする可能性がある。そこで、作動規制部１７ｂは、回避制御部１９において安全装置が作動されにくくする。

具体的には、作動規制部１７ｂは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定された場合に、マスク時間Ｔｍを延長する。すなわち、作動規制部１７ｂは、延長したマスク時間Ｔｍをソナー回路３２へ送信する。マスク時間Ｔｍの間に戻ってきた反射波からは物体までの距離が算出されない。よって、マスク時間Ｔｍを長くするほど、算出が開始される物体までの距離が遠くなる。したがって、マスク時間Ｔｍを延長することにより、流水に起因する近距離の誤検知が抑制され、安全装置が作動されにくくなる。

あるいは、作動規制部１７ｂは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定された場合に、回避制御部１９が安全装置を作動させる際の条件について、同一物体についての距離の取得回数である所定回数を増加させる。所定回数が増加されることにより、安全装置が作動されにくくなる。なお、作動規制部１７ｂは、マスク時間Ｔｍの延長と所定回数の増加の両方を実施してもよい。

能力低下抑制部１７ｃは、物体検知能力の低下を抑制するように、運転支援制御の実施態様を変更する。上述したように、振動子３１の表面を雨水等が流れている場合には、残響の継続時間Ｔｒが長くなるため、近距離の物体からの反射波は残響と重畳して判別できなくなる。また、大気中での送信波の強度が低下して、反射波の強度も低下しやすい。そのため、近距離の反射波を検出しにくくなり、物体の検知能力が低下する。よって、流水がある場合には、物体が存在するにも関わらず、物体を検知できないために運転支援制御が実施されない可能性がある。一方、物体の存在の検知能力を常に向上させると、遠距離に存在する物体等の検知する必要がない物体まで検知してしまったり、遠距離からの反射波と送信波とが干渉してしまったりする。そこで、能力低下抑制部１７ｃは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定されたことを条件に、物体検知能力の低下を抑制する。

具体的には、能力低下抑制部１７ｃは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定されたことを条件に、ソナー回路３２による受波信号の増幅処理において増幅率を上げて、受波信号の振幅を増幅補正する、又は、受波信号の振幅と比較する閾値を下げる。すなわち、能力低下抑制部１７ｃは、上昇させた増幅率又は降下させた閾値をソナー回路３２へ送信する。これにより、物体検知能力の低下が抑制され、ひいては、運転支援制御の機会の減少が抑制される。

あるいは、能力低下抑制部１７ｃは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定されたことを条件に、強度調整部１２における振動の強度を上げて、送信波の出力を上げる。これにより、物体検知能力の低下が抑制され、ひいては、運転支援制御の機会の減少が抑制される。なお、能力低下抑制部１７ｃは、振幅の増幅補正又は閾値の低下と、振動の強度の向上の両方を実施してもよい。

また、能力低下抑制部１７ｃは、振幅の増幅補正、閾値の低下及び振動の強度の向上を実施する代わりに、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定されたことを条件に、送信周期Ｔｃを短くしてもよい。すなわち、能力低下抑制部１７ｃは、短くした送信周期Ｔｃをソナー回路３２へ送信してもよい。流水がある場合、送信波の強度が低下するために、比較的近距離に存在する物体からしか反射波が戻ってこない。そのため、送信周期Ｔｃを短くしても、送信波と反射波が干渉するおそれがない。ここで、現時点で検知できていない物体であっても、自車両５０が物体に近づくことで、物体からの反射波の強度が強くなり、検知できるようになることがある。このような場合、送信周期Ｔｃを短縮することにより、物体が検知される時点を早くすることができるとともに、物体の検知回数を増やすことができる。よって、送信周期Ｔｃを短くすることにより、物体の検知速度及び検知回数が向上して物体検知能力の低下が抑制され、ひいては、運転支援制御の機会の減少が抑制される。
さらに、作動規制部１７ｂによる同一物体についての距離の取得回数である所定回数の増加と、能力低下抑制部１７ｃによる送信周期Ｔｃの短縮と、を組み合わせて実施してもよい。このようにすると、所定回数を増加させて物体の認識精度を向上させつつ、送信周期Ｔｃを短縮することにより物体検知能力の低下を抑制できる。

また、判定規制部１７ａ、作動規制部１７ｂ、能力低下抑制部１７ｃは、特性判定部１６により残響の振動特性が変化していると判定された場合に、その判定から所定期間、実施態様の変更を実施する。

所定期間は、予め設定した一定時間にしてもよい。あるいは、所定期間は、残響の振動特性の変化が継続する時間にしてもよい。残響の振動特性の変化が継続する時間は、残響の振動特性が変化していると判定された時点において、変化する直前の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆを記憶しておき、記憶した継続時間Ｔｒ及び周波数ｆに対する変化量ΔＴ及び変化量Δｆが、所定値を超え続ける期間とすればよい。あるいは、所定期間は、所定の条件が継続する期間としてもよい。例えば、雨は降り続けるものとして、所定期間を１トリップの期間としてもよい。また、超音波センサ２０をクリアランスソナーとして用いる運転支援制御は、通常、低速走行中やバック走行中に実施される。よって、所定期間は、車速が所定速度以下で継続している期間や、シフトポジションがリバースの位置で継続している期間としてもよい。

次に、運転支援制御における異常判定及び運転支援制御の実施態様を変更する処理手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、ＥＣＵ１０が、所定周期で実行する。

まず、送信周期に基づいて振動子３１を駆動する（Ｓ１）。すなわち、ソナー回路３２へ駆動指令を送信する。続いて、ソナー回路３２から振動子３１の振動に伴う残響の継続時間Ｔｒを受信し、継続時間Ｔｒを取得する（Ｓ２）。続いて、ソナー回路３２から残響の周波数ｆを受信し、周波数ｆを取得する（Ｓ３）。

続いて、前回の処理時に取得した継続時間Ｔｒに対する、今回取得した継続時間Ｔｒの変化量ΔＴを算出し、変化量ΔＴが所定値ΔＴｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ４）。ここでは、変化量ΔＴは、今回取得した継続時間Ｔｒが、前回の処理時に取得した継続時間Ｔｒよりも増加している場合に、正の値となるように算出する。そして、変化量ΔＴが所定値ΔＴｈ以下の場合には（Ｓ４：ＮＯ）、本処理を終了する。

一方、変化量ΔＴが所定値ΔＴｈよりも大きい場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、次に、前回の処理時に取得した周波数ｆに対する、今回取得した周波数ｆの変化量Δｆを算出し、変化量Δｆが所定値Δｆｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ５）。ここでは、変化量Δｆは、今回取得した周波数ｆが、前回の処理時に取得した周波数ｆよりも減少している場合に、正の値となるように算出する。そして、変化量Δｆが所定値Δｆｈ以下の場合には（Ｓ５：ＮＯ）、本処理を終了する。

一方、変化量Δｆが所定値Δｆｈよりも大きい場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、すなわち流水に起因する残響の特性変化が生じている場合には、次に、上述したように、運転支援制御における異常の誤判定を抑制する（Ｓ６）。すなわち、運転支援制御において異常が生じていると判定されることを規制して、運転支援制御における異常判定の実施態様を変更する。

続いて、上述したように、運転支援制御における安全装置の誤作動を抑制する（Ｓ７）。すなわち、安全装置が作動されにくくして、運転支援制御の実施態様を変更する。

続いて、上述したように、物体検知能力の低下を抑制して（Ｓ８）、運転支援制御の実施態様を変更する。以上で本処理を終了する。Ｓ６〜Ｓ８の実施態様の変更処理を実施しなかった場合、すなわち、Ｓ４又はＳ５において否定判定だった場合は、所定周期の経過後にＳ１の処理に戻り、本処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ６〜Ｓ８の実施態様の変更処理を実施した場合には、所定周期の経過後にＳ１の処理に戻ると、Ｓ４及びＳ５の処理の代わりに所定期間が経過したか否かを判定し、所定期間が経過していない場合には、Ｓ６〜Ｓ８の処理を実施し、所定期間が経過した場合には、Ｓ６〜Ｓ８の処理を実施しないで本処理を終了する。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・振動子３１の駆動に伴う残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆが取得される。そして、取得された残響の継続時間Ｔｒと周波数ｆとに基づいて、残響の振動特性が変化していることが判定される。そして、残響の振動特性の判定結果に基づいて、運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定と運転支援制御との少なくともいずれかの実施態様が変更される。そのため、振動子３１の表面を流水が流れている状況において、適切な運転支援を実行できる。

・残響の継続時間Ｔｒが長くなる側に変化し、かつ残響の周波数ｆが減少する側に変化することに基づいて、残響の振動特性の変化を判定することにより、振動子３１の表面に流水がある状況に対応した残響の振動特性の変化の発生を、高精度に判定することができる。

・残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆの両方の急峻な変化は、振動子３１の表面に流水がある場合に特有の変化である。よって、残響の継続時間Ｔｒの前回値から今回値の変化量ΔＴが所定値ΔＴｈを超え、かつ残響の周波数ｆの前回値から今回値の変化量Δｆが所定値Δｆｇを超えることを条件とすることにより、振動子３１の表面に流水がある場合に対応した残響の振動特性の変化の発生を、高精度に判定できる。

・振動子３１の表面に流水がある場合には、流水に起因して近距離の誤検知が生じ、超音波センサ２０が異常でないにも関わらず、運転支援制御における異常があると誤判定される可能性がある。この点、残響の振動特性が変化していると判定された場合、すなわち、流水に起因する近距離の誤検知の可能性がある場合には、異常が生じていると判定されることを規制することにより、運転支援制御において異常が生じているとの誤判定を抑制できる。

・振動特性が変化していると判定された場合には、運転支援制御における異常判定を停止することにより、運転支援制御において異常が生じているとの誤判定を確実に抑制できる。

・運転支援制御における異常判定には、第１距離及び第２距離が閾値として用いられる。そして、振動特性が変化していると判定された場合には、第１距離の短縮及び第２距離の延長の少なくともいずれかが実施されることにより、運転支援制御において異常が生じているとの誤判定を抑制できる。

・振動子３１の表面に流水がある場合には、流水に起因して近距離の誤検知が生じ、誤った安全装置の作動をする可能性がある。この点、残響の振動特性が変化していると判定された場合、すなわち、流水に起因する近距離の誤検知の可能性がある場合には、安全装置が作動されにくくすることにより、誤った安全装置の作動を抑制できる。

・振動特性が変化していると判定された場合には、マスク時間Ｔｍを延長することにより、流水に起因する近距離の誤検知が抑制される。ひいては、誤った安全装置の作動を抑制できる。

・振動特性が変化していると判定された場合には、安全装置を作動させる際の条件について、同一物体についての距離の取得回数である所定回数を増加させることにより、誤った安全装置の作動を抑制できる。

・振動子３１の表面に流水がある場合には、物体の検知能力が低下し、近距離の物体の存在を検知できなくなる可能性がある。ひいては、運転支援制御の機会が減少する可能性がある。この点、残響の振動特性が変化していると判定された場合、すなわち、物体の検知能力が低下する可能性がある場合には、物体の検知能力の低下が抑制されるため、物体を検知できる。ひいては、運転支援制御の機会の減少を抑制できる。

・振動特性が変化していると判定された場合には、受波信号の振幅が増幅補正される、又は受波信号の振幅と比較する閾値が下げられる。これにより、物体の検知能力の低下を抑制できる。

・振動特性が変化していると判定された場合には、振動子３１における振動の強度が上げられことにより、物体の検知能力の低下を抑制できる。

・振動特性が変化していると判定された場合には、送信周期Ｔｃが短縮されることにより、物体の検知能力の低下を抑制できる。

（他の実施形態）
・上記実施形態では、実施態様の変更として、運転支援制御における異常の誤判定の抑制、運転支援制御における安全装置の誤作動の抑制、及び物体の検知能力の低下の抑制の三つの処理を実施したが、少なくとも一つの処理を実施すればよい。

・上記実施形態では、継続時間Ｔｒの急峻な変化と周波数ｆの急峻な変化とが同時に生じた場合に、残響の振動特性の変化があると判定していたが、二つの急峻な変化の発生がずれていてもよい。例えば、継続時間Ｔｒの急峻な変化が先に発生し、継続時間Ｔｒの特性変化が継続している状態で、周波数ｆの急峻な変化が生じた場合に、残響の振動特性の変化があると判定してもよい。

・ソナー回路３２において増幅処理やフィルタリング処理を施した受波信号の電圧レベルそのものを、ＥＣＵ１０へ送信してもよい。そして、ＥＣＵ１０で、受信した受波信号に基づいて、物体の検知、物体までの距離の算出、残響の継続時間Ｔｒ及び周波数ｆの検出を行ってもよい。

１０…ＥＣＵ、２０…超音波センサ、３１…振動子、５０…自車両。

Claims (15)

1. 自車両（５０）に搭載された超音波センサ（２０）を用いて前記自車両の周辺に存在する物体を検知して、前記自車両の運転支援制御を実施する運転支援装置（１０）であって、
   前記超音波センサの振動子（３１）を駆動させて、前記振動子から超音波を送信させる駆動部と、
   前記振動子の駆動に伴う残響の継続時間及び周波数を取得する残響取得部と、
   前記残響取得部により取得された前記継続時間と前記周波数とに基づいて、前記残響の振動特性の変化が生じていることを判定する特性判定部と、
   前記特性判定部による前記振動特性の判定結果に基づいて、前記運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定と前記運転支援制御との少なくともいずれかの実施態様を変更する態様変更部と、
   を備える運転支援装置。
2. 前記特性判定部は、前記継続時間が長くなる側に変化し、かつ前記周波数が減少する側に変化することに基づいて、前記振動特性が変化していると判定する請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記特性判定部は、前記継続時間及び前記周波数について前回値から今回値の変化量が所定値を超えることを条件に、前記振動特性が変化していることを判定する請求項１又は２に記載の運転支援装置。
4. 物体からの前記超音波の反射波に基づいて算出された前記物体までの距離を取得する距離取得部と、
   前記距離取得部により取得された前記距離と、現時点における前記自車両の移動状況とに基づいて、前記運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、
   前記態様変更部は、前記特性判定部により前記振動特性が変化していると判定された場合に、前記異常判定部により前記異常が生じていると判定されることを規制する判定規制部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転支援装置。
5. 前記判定規制部は、前記特性判定部により前記振動特性が変化していると判定された場合に、前記異常判定部における異常判定を停止する請求項４に記載の運転支援装置。
6. 前記異常判定部は、前記距離取得部により取得された前記距離が所定の第１距離よりも短い状態下で、前記自車両が所定の第２距離よりも長く移動することに基づいて、前記運転支援制御において異常が生じていると判定するものであり、
   前記判定規制部は、前記特性判定部により前記振動特性が変化していると判定された場合に、前記第１距離の短縮、及び前記第２距離の延長の少なくともいずれかを実施する請求項４に記載の運転支援装置。
7. 物体からの前記超音波の反射波に基づいて算出された前記物体までの距離を取得する距離取得部と、
   前記距離取得部により取得された前記距離に基づいて、前記物体に対する前記自車両の衝突の回避又は衝突被害を軽減する装置を安全装置（６１，６２）として作動させる回避制御部と、を備え、
   前記態様変更部は、前記特性判定部により前記振動特性が変化していると判定された場合に、前記回避制御部において前記安全装置が作動されにくくする作動規制部を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の運転支援装置。
8. 前記距離は、前記振動子から超音波が送信されてから所定のマスク時間が経過した後に算出が開始されるものであり、
   前記作動規制部は、前記特性判定部により前記振動特性が変化していると判定された場合に、前記マスク時間を延長する請求項７に記載の運転支援装置。
9. 前記回避制御部は、前記距離取得部において同一の前記物体について所定範囲内の前記距離が所定回数取得された場合に、前記安全装置を作動させ、
   前記作動規制部は、前記振動特性が変化していると判定された場合に、前記所定回数を増加する請求項７又は８に記載の運転支援装置。
10. 物体からの前記超音波の反射波に基づいて検知された前記物体の検知情報を取得する情報取得部を備え、
    前記態様変更部は、前記振動特性が変化していると判定されたことを条件に、その特性変化に起因する物体検知能力の低下を抑制する能力低下抑制部を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の運転支援装置。
11. 前記検知情報は、前記反射波の振幅と所定の閾値との比較に基づいて検知されるものであり、
    前記能力低下抑制部は、前記振動特性が変化していると判定されたことを条件に、前記反射波の振幅を増幅補正する、又は前記閾値を下げることで、前記物体検知能力の低下を抑制する請求項１０に記載の運転支援装置。
12. 前記振動子における振動の強度を調整する強度調整部を備え、
    前記能力低下抑制部は、前記振動特性が変化していると判定されたことを条件に、前記振動子における振動の強度を上げることで、前記物体検知能力の低下を抑制する請求項１０又は１１に記載の運転支援装置。
13. 前記駆動部は、所定の送信周期で前記超音波を送信し、
    前記検知情報は、前記送信周期ごとに取得された複数の前記反射波に基づいて検知されるものであり、
    前記能力低下抑制部は、前記振動特性が変化していると判定されたことを条件に、前記送信周期を短縮することで、前記物体検知能力の低下を抑制する請求項１０に記載の運転支援装置。
14. 前記態様変更部は、前記特性判定部により前記振動特性が変化していると判定された場合に、その判定から所定期間、前記実施態様の変更を実施する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の運転支援装置。
15. 自車両に搭載された超音波センサを用いて前記自車両の周辺に存在する物体を検知して、前記自車両の運転支援制御を実施する運転支援装置が実行する運転支援方法であって、
    前記超音波センサの振動子を駆動させて、前記振動子から超音波を送信させるステップと、
    前記振動子の駆動に伴う残響の継続時間及び周波数を取得するステップと、
    取得された前記継続時間と前記周波数とに基づいて、前記残響の振動特性の変化が生じていることを判定するステップと、
    前記振動特性の判定結果に基づいて、前記運転支援制御における異常の有無を判定する異常判定と前記運転支援制御との少なくともいずれかの実施態様を変更するステップと、
    を備える運転支援方法。

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