JP2019127045A - 物体検知システム、情報処理装置、プログラム、物体検知方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の物体検知システムの概略を説明する図の一例である。図1(a)は座席11における在席検知センサ13の設置例を示す。本実施形態では座席11に2つの在席検知センサ13が配置される。一方は乗員12が在席した場合に乗員12が生体振動が伝わる位置に配置される。以下、この在席検知センサ13の符号を1として説明する。他方は乗員12が在席しても乗員12の生体振動が伝わらない位置に配置される。以下、この在席検知センサ13の符号を2として説明する。
物体とは、長さ、幅、高さの三次元において空間を充たしていて知覚の対象となりうる有体物又は生物をいう。
図2は、物体検知システム100の構成例を示す図である。図2では、移動体15の一例として車両の概略的な平面図が模式的に示されている。車両の動力はエンジン(レシプロ式の内燃機関)が主流であるが、電気モータを動力の一部としてもよい。すなわち、HV(ハイブリッド車)、PHEV(プラグインハイブリッド車)等でもよい。電気モータのみを動力とするEV(電気自動車)又はFCV(燃料電池車)では、電気モータが作動(回転)しても振動が生じにくいものの、少なくとも移動中には振動が生じる。したがって、車両一般に本実施形態の物体検知システム100を適用可能である。
図3は、制御ユニット22の概略構成図の一例を示す。制御ユニット22はシステムバスB1に接続された、CPU31、RAM32、ROM33、ディスプレイI/F42、INTC34、WDT35、DMAC36、周辺バス37を介して接続された複数のI/O39、通信コントローラ38、及び、DCM(Data Communication Unit)41を有している。制御ユニット22は、この他、タイマなどのマイコンに一般的な構成を有している。
図4は、制御ユニット22の機能をブロック状に示す機能ブロック図の一例である。制御ユニット22は、入力部51、記憶部52、判定部53、及び、出力部54を有している。制御ユニット22が有するこれらの各機能は、ROM33からRAM32に展開されたプログラム33pをCPU31が実行することにより実現される機能又は手段である。
図5は、在席検知センサ1,2の構造及び出力信号を示す図の一例である。図5(a)に示すように、在席検知センサ1、2は圧電素子62と、圧電素子62を挟む2枚の電極61を有する。圧電素子62は圧力の増減に対し電圧を変化させるので、在席検知センサ1,2は物体が存在して圧力を作用させて生じさせた圧力の変化を検出する物体検知センサということができる。圧電素子62としては例えば発電ゴムがある。
図6は、乗員12の行動の各フェーズによる出力信号の変化を説明する図の一例である。図6では乗員12の行動の各フェーズに対する在席検知センサ1の出力信号(電圧)が示されている。なお、次の図7にて説明するように図6の出力信号は移動体15の動力(エンジン)が停止している状態のものである。乗員12は時系列に、不在、着席、在席(静止中)、離席、及び、不在の行動のフェーズを取った。それぞれのフェーズの出力信号は以下のようになる。
・不在…乗員12が不在であるため、絶対値が小さくわずかに正負に変化する出力信号が発生する。図6の不在の波形は誇張されており不在の絶対値はゼロと見なすことができる。
・着席…座席11に乗員12が着席すると在席検知センサ1の圧電素子が圧縮され負側に大きな出力信号が発生する。
・在席…在席中は乗員12の生体振動により正負に小刻みに変化する出力信号が発生する。
・離席…乗員12が離席すると圧縮状態の在席検知センサ1が元に戻ることで正側に大きな出力信号が発生する。
図7を用いて在席検知センサ13が1つしかないことによる不都合を説明する。図7は在席検知センサが1つしかないことによる不都合を説明する図の一例である。図6によれば、不在の出力信号と在席の出力信号に大きな差異があった。したがって、制御ユニット22は在席検知センサ1の出力信号の大きさにより容易に在席検知を行うことができるように見える。しかし、実際には移動体15の動力の振動により在席検知センサ1の出力信号が影響されるため、在席検知が困難になる。
図8は、動力が停止中及び作動中の在席検知センサ1、2の出力信号の一例を示す。図8(a)は動力が停止中の在席検知センサ1の出力信号を示し、図8(b)は動力が停止中の在席検知センサ2の出力信号を示し、図8(c)は動力が作動中の在席検知センサ1の出力信号を示し、図8(d)は動力が作動中の在席検知センサ2の出力信号を示す。図8(a)の出力信号は図6、図7(a)と同じものである。
・不在…動力の振動により乗員12が在席していなくても正負に変化する出力信号が発生する。
・着席…座席11に乗員12が着席すると、動力の振動による出力信号に重なって、在席検知センサ1の圧電素子62が圧縮されて生じる負側に大きい出力信号が発生する。
・在席…在席中は動力の振動による出力信号に重なって、乗員12の生体振動により生じる正負に小刻みに変化する出力信号が発生する。
・離席…乗員12が離席すると、動力の振動による出力信号に重なって、圧縮状態の在席検知センサ1が元に戻ることで生じる正側に大きい出力信号が発生する。
図8(d)の出力信号は在席検知センサ2によるものなので乗員12の生体振動が出力信号に影響しない。また、動力は作動中である。このため、不在、着席、在席、及び、離席の全てで動力の振動により正負に変化する出力信号が発生する。
出力信号の振幅を用いるのでなく周波数解析による周波数成分値の大きさによって判定部53が在席か不在かを判定してもよい。乗員12が在席している状態の在席検知センサ1の出力信号と、乗員12が在席していない状態(不在)の在席検知センサ1の出力信号(在席検知センサ2の出力信号)を周波数解析すると、異なる周波数成分(周波数分布スペクトル)が得られる。
図11は、制御ユニット22が座席11の在席検知を行う手順を示すフローチャート図の一例である。図11の処理は例えば周期的に繰り返し実行される。この周期は、出力信号の波形を再現できる程度の間隔である。あるいは、生体振動に由来する周波数成分が得られる程度の間隔である。また、図11の処理は動力の作動中の在席検知であるとするが、動力の停止中の在席検知も同様になる。動力の停止中、作動中及び作動中かつ着席中で閾値Ath、Fthが異なる場合、制御ユニット22は動力が作動中か否かに関する情報及び着席中か否かに関する情報を車両から取得しておく。着席中か否かに関する情報は社内カメラ、従来からある着座センサ、又は、本実施形態の在席検知センサにより検出される。
本実施形態では、在席検知センサ1と2の出力信号の差異が閾値と比較されるが、動力の振動は移動体15によって大きさが異なるため、移動体15に適切な閾値をユーザ又はメーカ等がキャリブレーションすることが好ましい。また、この閾値は動力が作動中か又は停止中かによって異なる場合があると考えられる。
まず、ユーザ又はメーカ等は制御ユニット22を操作してキャリブレーションモードを開始する(S10)。ユーザ又はメーカ等は車載された何らかのボタンによりキャリブレーションを開始してもよいし、後述する携帯端末から開始してもよい。
図13を用いて物体検知システム100の利用例について説明する。図13は物体検知システム100の利用例を説明する図の一例である。乗用車などの車両の場合、運転者は乗員12の在席を比較的容易に判断できると考えられる。しかし、バスのような大型の車両では、運転者は乗員12の在席を容易に判断できない。このため、図13(a)に示すように、出力部54は在席と不在の最新の状態をディスプレイ43等に出力する。出力は在席から不在、又は、不在から在席に変化した場合に自動的に(乗員12の操作なく)行ってもよいし、乗員12の操作に応じて行ってもよい。
図14〜図16に示すように、在席検知センサ2は各種の設置例が考えられる。図14に示すように、在席検知センサ2は、生体振動を検出しない位置に設置されればよい。図14は座席11の裏側に設置された在席検知センサ2の設置例を示す。図14(a)は座席11の側面図であり、図14(b)は座席11の正面図である。図14のように設置された場合も在席検知センサ1,2は制御ユニット22に接続される。座席11が乗員12の体重などでたわまない十分な剛性を有する場合、座席11の裏側の在席検知センサ2は乗員12が在席しても生体振動を検出しない。
図17は、図14〜図16の在席検知センサ2の設置例において制御ユニット22が座席11の在席検知を行う手順を示すフローチャート図の一例である。図17の説明では主に図11との相違を説明する。
図18は、在席検知センサ1の大きさを説明する図の一例である。図18(a)は大型の在席検知センサ1を示し、図18(b)は中型の在席検知センサ1を示し、図18(c)は小型の在席検知センサ1を示す。図18では在席検知センサ2は省略されている。
図2の構成例では移動体が在席又は不在を判定したが、判定を移動体とは別体の装置が行ってもよい。
以上説明したように、本実施形態の物体検知システム100は、在席中の乗員12の生体振動に起因して発生する出力信号と、移動体に生じる振動に起因して発生する出力信号の違いを算出することで、移動体の動力が作動している場合でも高い精度で在席検知を行うことができる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
22 制御ユニット
43 ディスプレイ
51 入力部
52 記憶部
53 判定部
54 出力部
70 サーバ
80 携帯端末
100 物体検知システム
Claims (16)
- 物体が存在しうる面に設置された、前記面に関する信号を検出する第一の検出手段と、
前記第一の検出手段と異なる位置に設置された、前記面に関する信号を検出する第二の検出手段と、
前記第一の検出手段、及び、前記第二の検出手段それぞれの出力信号を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記第一の検出手段の第一の出力信号と前記第二の検出手段の第二の出力信号の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果を出力する出力手段と、
を有する物体検知システム。 - 前記出力手段は前記面を有する移動体の制御ために前記判定の結果を提供することを特徴とする請求項1に記載の物体検知システム。
- 前記判定手段は前記第一の出力信号の振幅と前記第二の出力信号の振幅をそれぞれ算出し、2つの振幅の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の物体検知システム。
- 前記判定手段は前記第一の出力信号を周波数解析して得られる所定の周波数帯域の周波数成分値と、前記第二の出力信号を周波数解析して得られる前記所定の周波数帯域の周波数成分値とをそれぞれ算出し、2つの周波数成分値の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の物体検知システム。
- 前記物体検知システムが有する前記第一の検出手段と前記第二の検出手段は移動体に設置されており、
前記取得手段は、前記移動体の動力が作動中、停止中、又は動力が作動中かつ乗員が着席中に前記第一の検出手段、及び、前記第二の検出手段それぞれの出力信号を取得し、
前記判定手段は、前記動力が作動中、停止中、又は動力が作動中かつ人が着席中に前記面に物体が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の物体検知システム。 - 前記判定手段は、前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の差異と閾値を比較して前記面に物体が存在するか否かを判定するものであり、
前記移動体の動力が作動中であるか否かの信号を前記移動体から取得して、前記移動体の動力が作動中の前記第一の出力信号と前記第二の出力信号の差異から前記閾値を決定することを特徴とする請求項5に記載の物体検知システム。 - 前記判定手段は、前記物体として人が存在するか否かを判定するものであり、
前記第一の検出手段は人が在席する座席のうち前記人の生体振動が伝わる位置に設置され、
前記第二の検出手段は、前記人の生体振動が伝わらない位置に設置されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の物体検知システム。 - 前記第一の検出手段と前記第二の検出手段は、並行に設置されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の物体検知システム。
- 前記第二の検出手段は前記第一の検出手段が設置された前記面とは異なる面に配置されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の物体検知システム。
- 前記第一の検出手段と前記第二の検出手段は、並行に配置されており、
前記判定手段は、前記第一の出力信号の振幅と前記第二の出力信号の振幅の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定すると共に、
前記判定手段は前記第一の出力信号を周波数解析して得られる所定の周波数帯域の周波数成分値と前記第二の出力信号を周波数解析して得られる前記所定の周波数帯域の周波数成分値の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項8に記載の物体検知システム。 - 前記第二の検出手段は、複数の前記第一の検出手段に対し共通に設置されていることを特徴とする請求項9に記載の物体検知システム。
- 前記第一の検出手段と前記第二の検出手段はシート状の形状を有し、
前記面のカバーと共に前記面に設置されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の物体検知システム。 - 物体が存在しうる面に設置された、前記面に関する信号を検出する第一の検出手段と、
前記第一の検出手段と異なる位置に設置された、前記面に関する信号を検出する第二の検出手段と、通信する情報処理装置であって、
前記第一の検出手段、及び、前記第二の検出手段それぞれの出力信号を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記第一の検出手段の第一の出力信号と前記第二の検出手段の第二の出力信号の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果を出力する出力手段と、
を有する情報処理装置。 - 物体が存在しうる面に設置された、前記面に関する信号を検出する第一の検出手段と、
前記第一の検出手段と異なる位置に設置された、前記面に関する信号を検出する第二の検出手段と、通信する情報処理装置であって、
前記第一の検出手段、及び、前記第二の検出手段それぞれの出力信号を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記第一の検出手段の第一の出力信号と前記第二の検出手段の第二の出力信号を外部のサーバに送信し、
前記サーバが第一の出力信号と前記第二の出力信号の差異に基づいて判定した、前記面に物体が存在するか否かの判定の結果を受信する通信手段と、
前記判定の結果を出力する出力手段と、
を有する情報処理装置。 - 物体が存在しうる面に設置された、前記面に関する信号を検出する第一の検出手段と、
前記第一の検出手段と異なる位置に設置された、前記面に関する信号を検出する第二の検出手段と、通信する情報処理装置を、
前記第一の検出手段、及び、前記第二の検出手段それぞれの出力信号を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記第一の検出手段の第一の出力信号と前記第二の検出手段の第二の出力信号の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果を出力する出力手段として機能させるためのプログラム。 - 物体が存在しうる面に設置された、前記面に関する信号を検出する第一の検出手段と、
前記第一の検出手段と異なる位置に設置された、前記面に関する信号を検出する第二の検出手段と、通信する情報処理装置が行う物体検知方法であって、
取得手段が、前記第一の検出手段、及び、前記第二の検出手段それぞれの出力信号を取得するステップと、
判定手段が、前記取得手段が取得した前記第一の検出手段の第一の出力信号と前記第二の検出手段の第二の出力信号の差異に基づいて、前記面に物体が存在するか否かを判定するステップと、
出力手段が、前記判定手段による判定の結果を出力するステップと、
を有する物体検知方法。
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