JP2021026497A - 車両の接近物検知システム - Google Patents

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俊哉 田邉
Toshiya Tanabe
俊哉 田邉
俊哉 吉谷
Toshiya Yoshitani
俊哉 吉谷
昌司 酒井
Masashi Sakai
昌司 酒井
隆志 横沢
Takashi Yokozawa
隆志 横沢
俊和 阿式
Toshikazu Ashiki
俊和 阿式
恵助 柴田
Keisuke Shibata
恵助 柴田
健一 石黒
Kenichi Ishiguro
健一 石黒
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【課題】接近物が死角から車両に接近していることを検知することができる車両の接近物検知システムを提供する。【解決手段】車両に配設され、車両の外部における第1範囲の音としての第1外部音を集音する第1車外音集音装置と、第2範囲の音としての第2外部音を集音する第2車外音集音装置と、第1外部音の周波数である第1周波数及び第2外部音の周波数である第2周波数を検出する周波数検出部と、車両の進行方向前方に接近する接近物の有無を判定する接近判定部と、を備え、接近判定部は、周波数検出部によって検出した第1周波数及び第2周波数の差に基づいて、接近物の有無を判定する(S50)。【選択図】図3

Description

本発明は車両の接近物検知システムに係り、特に自車両に接近する他車両を検出する技術に関する。
一般的な乗用車(車両)は、車両の前端から運転手までの間にエンジンルームやバンパが位置する。したがって、例えば自車両が交差点に差し掛かり、該自車両の左右に民家等が位置する場合、運転手は自車両の前端を交差点内に侵入させなければ自車両の左右方向に延びる道路を走行する車両(以下、他車両という)を視認することができない。
そこで、このように民家等によって死角が生じる交差点の多くはカーブミラーが設置されており、運転手は、自車両の前端を交差点内に侵入させることなく、他車両の有無を容易に判断することが可能となっている。
しかしながら、上記のような交差点であっても、カーブミラーが設置されていない交差点や一般道に隣接する私有地等であってカーブミラーが設置されていないような場所もある。すなわち、このような場所においては、運転手は、カーブミラーを用いて他車両の有無を自車両の前端を交差点内に侵入させることなく判断することが難しいという問題がある。
そこで、車車間通信を用いることで、交差点における他車両の通行を阻害しないよう、自車両を停止させる技術が開発されている(特許文献1)。
特開2019−40358号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示される技術では、自車両及び他車両の双方が車車間通信をするための通信装置を備える必要があり、いずれか一方の車両が該通信装置を備えていない場合は、自車両を停止させることができないという問題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、他車両(接近物)が死角から自車両(車両)に接近していることを検知することができる車両の接近物検知システムを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の車両の接近物検知システムは、車両に配設され、該車両の外部における第1範囲の音としての第1外部音を集音する第1車外音集音装置と、前記車両に配設され、該車両の外部における第2範囲の音としての第2外部音を集音する第2車外音集音装置と、前記第1車外音集音装置によって集音された前記第1外部音の周波数である第1周波数及び前記第2車外音集音装置によって集音された前記第2外部音の周波数である第2周波数を検出する周波数検出部と、前記車両の進行方向前方に接近する接近物の有無を判定する接近判定部と、を備え、前記接近判定部は、前記周波数検出部によって検出した前記第1周波数及び前記第2周波数の差に基づいて、前記接近物の有無を判定することを特徴とする。
これにより、周波数検出部によって検出した第1周波数及び前記第2周波数の差に基づいて、車両の進行方向前方に接近する接近物の有無を判定することで、例えば死角から接近物が車両の進行方向前方に接近するような場合であっても、該接近物を検出することが可能とされる。
その他の態様として、前記第1範囲は、前記車両の前側の範囲であり、前記第2範囲は、前記車両の後側の範囲であるのが好ましい。
これにより、第1車外音集音装置が車両の前側の範囲の音を集音し、第2車外音集音装置が車両の後側の範囲の音を集音することで、例えば車両の前方を横切るような接近物に対し、第1周波数及び第2周波数の差を大きくして接近物の検出精度を高めることが可能とされる。
その他の態様として、前記接近判定部は、前記第1周波数と前記第2周波数との差が規定周波数以上のとき、前記接近物があると判定するのが好ましい。
これにより、前記第1周波数と前記第2周波数との差が規定周波数以上のとき、前記接近物があると判定することで、接近判定部による判定に係る演算を最適化することが可能とされる。
その他の態様として、前記接近物が発する音である接近物音の周波数を予め記憶する記憶部を備え、前記接近判定部は、前記記憶部に記憶された前記接近物音の周波数に基づいて、前記接近物の有無を判定するのが好ましい。
これにより、前記記憶部に記憶された前記接近物音の周波数に基づいて、前記接近物の有無を判定することで、接近物の音を検知したうえで接近判定部により接近物の有無を判定することが可能とされる。
その他の態様として、前記車両から発する音である車両音を集音する車両音集音装置と、前記周波数検出部によって検出した前記第1外部音または前記第2外部音の少なくともいずれか一方の周波数を修正する修正部と、を備え、前記修正部は、前記車両音集音装置によって集音された前記車両音に基づいて前記第1外部音または前記第2外部音の少なくともいずれか一方の周波数を修正するのが好ましい。
これにより、車両音集音装置によって集音された車両音に基づいて第1外部音または第2外部音の少なくともいずれか一方の周波数を修正することで、例えば車外音集音装置によって集音された第1外部音または第2外部音の少なくともいずれか一方に含まれる車両音を取り除いた音の周波数を用い、接近判定部による接近物の有無の判定精度を高めることが可能とされる。
本発明の車両の接近物検知システムによれば、周波数検出部によって検出した第1周波数及び前記第2周波数の差に基づいて、車両の進行方向前方に接近する接近物の有無を判定したので、例えば死角から接近物が車両の進行方向前方に接近するような場合であっても、該接近物を検出することができる。
これにより、接近物が死角から車両に接近していることを検知することができる。
本発明に係る車両の概略構成図である。 本発明に係る車両の接近検出システムの制御に係るECUの接続構成が示されたブロック図である。 ECUが実行する、本発明に係る車両の接近検出システムの接近検出制御の制御手順のルーチンを示すフローチャートである。 自車両及び接近車両が交差点に侵入しようとする状態を説明する説明図である。 第1マイクロフォン及び第2マイクロフォンが集音する音の周波数及び接近車両が通過するまでの距離の関係性を示すグラフである。 図5中A部の拡大図である。 ドップラー効果によって第1周波数及び第2周波数が変化することを説明する説明図である。 周波数差及び接近車両が通過するまでの距離の関係性を示すグラフである。
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図1を参照すると、本発明に係る車両の接近検出システムが搭載された車両1の概略構成図が示されている。車両1は、前後方向前側に図示しないエンジンをエンジンルーム3に搭載した乗用車である。この車両1には、第1マイクロフォン(第1車外音集音装置)11、第2マイクロフォン(第2車外音集音装置)12、第3マイクロフォン(車両音集音装置)13、液晶モニタ14及びスピーカ15が設けられている。
第1マイクロフォン11は、車両1の前側に配設されているフロントグリル5に取り付けられた集音装置である。この第1マイクロフォン11は、車両1の外部の音(外部音)、特に車両1前方や前側左右方向の音を集音することが可能である。
第2マイクロフォン12は、車両1の後側に配設されているリアバンパ7に取り付けられた集音装置である。この第2マイクロフォン12は、車両1の外部の音(外部音)、特に車両1後方や後側左右方向の音を集音することが可能である。
第3マイクロフォン13は、エンジンルーム3内に配設された集音装置である。この第3マイクロフォン13は、エンジンルーム3に搭載されたエンジンの稼働音等の車両1が発する音(車両音)を集音することが可能である。
液晶モニタ14は、車両1の車内に配設されたモニタ装置であり、例えばカーナビゲーションシステムやオーディオシステムの設定、そのほか車両1に関する情報を表示することが可能である。スピーカ15は、車両1を運転する運転手に聴こえるよう音声やブザー音等を吹鳴することが可能である。
ECU21は、エンジンの運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)等を含んで構成されている。
図2を参照すると、本発明に係る車両の接近検出システムの制御に係るECU21の接続構成がブロック図で示されている。ECU21の入力側には、第1マイクロフォン11、第2マイクロフォン12及び第3マイクロフォン13が電気的に接続されている。これにより、第1マイクロフォン11からは、車両1の前側(第1範囲)の音(第1外部音)に関する情報が入力され、第2マイクロフォン12からは、車両1の後側(第2範囲)の音(第2外部音)に関する情報が入力され、第3マイクロフォン13からは、エンジンルーム3内の音に関する情報が入力される。
また、ECU21の出力側には、液晶モニタ14及びスピーカ15が電気的に接続されている。これにより、ECU21が実行する後述する接近検出制御によって液晶モニタ14を制御して警告画像を表示することや、スピーカ15を制御して警告音を吹鳴して運転手に所定の警告をすることができる。
ここで、ECU21には、周波数検出部23、修正部25、接近車両判定部27、記憶部31、接近判定部33及び警告制御部35が備えられている。
周波数検出部23は、第1マイクロフォン11から入力される車両1の前側の音に関する情報を検出する検出部である。修正部25は、第1マイクロフォン11が集音した音に関する情報と第3マイクロフォン13から入力されるエンジンルーム3内の音に関する情報とに基づいて第1マイクロフォン11が集音した音からエンジンの稼働音等のノイズを取り除く修正をする演算部である。
接近車両判定部27は、修正部25によって修正された音が車両1以外の車両(後述する接近車両101)のエンジン音か否かを判別する判別部である。記憶部31は、修正部25によって修正された音のうち、前側周波数Hを記憶する記憶部である。この記憶部31には、予め複数のエンジン音の周波数が記憶されている。
接近判定部33は、前側周波数(第1周波数)H及び後側周波数(第2周波数)Hの周波数の差を判定する判定部である。警告制御部35は、接近判定部33による判定結果にしたがって液晶モニタ14やスピーカ15を制御し所定の警告をする警告制御を実行する制御部である。
図3を参照すると、ECU21が実行する、本発明に係る車両1の接近検出システムの接近検出制御の制御手順を示すルーチンがフローチャートで示されており、以下、同フローチャートに沿い説明する。なお、本発明に係る車両1のことを自車両1ともいう。ステップS10では、周波数検出部23により、第1マイクロフォン11から入力される自車両1の前側の音に関する情報から前側周波数Hを検出し、ステップS15に移行する。
ここで、図4を参照すると、自車両1及び接近車両(接近物)101が交差点103に侵入しようとする状態を説明する説明図が示されている。また、図5を参照すると、第1マイクロフォン11及び第2マイクロフォン12が集音する音の周波数(縦軸)及び接近車両101が通過するまでの距離(横軸)の関係性がグラフで示されている。また更に、図6を参照すると、図5中A部の拡大図が示されている。
図4によると、自車両1の運転手は、自車両1を交差点103に侵入する手前で一時停止し、接近車両101のような他車両が交差点103に接近しているか否かを確認する。この交差点103には、自車両1の図中右側に家屋105が位置している。したがって、自車両1の運転手は接近車両101を視認することができない。なお、この家屋105は、音を透過することができるものとする。
このとき、第1マイクロフォン11は、図5のような波形を形成する音(外部音)を集音する。
ステップS15では、修正部25により、第3マイクロフォン13によって集音されたエンジンルーム3内の音に関する情報を前側周波数Hから削除してステップS20に移行する。これにより、前側周波数Hに含まれるエンジンの稼働音等のノイズを取り除く修正をすることができる(図6参照)。
ステップS20では、接近車両判定部27により、前側周波数Hが記憶部31に記憶されたエンジン音か否かを判定する。ステップS20の判定結果が偽(No)で前側周波数Hはエンジン音ではないと判定すると本ルーチンを終了し、ステップS20の判定結果が真(Yes)で前側周波数Hはエンジン音であると判定すると、ステップS30に移行し、修正部25により修正した前側周波数Hを記憶部31に記憶してステップS40に移行する。
これにより、ステップS10〜S20では、第1マイクロフォン11が集音した音の周波数である前側周波数Hを検出し(ステップS10)、前側周波数Hに含まれる自車両1のエンジンの稼働音等のノイズを取り除く修正をしてから(ステップS15)、前側周波数Hが記憶部31に記憶されたエンジン音か否かを判定することで(ステップS20)、自車両1のエンジンの稼働音等のノイズによって検知精度が低下することを抑制しつつ、接近車両101が自車両1の近くに位置していることを判定することができる(ステップS20でYes)。
ステップS40では、周波数検出部23により、第2マイクロフォン12から入力される自車両1の後側の音に関する情報の周波数(後側周波数H)を検出し、ステップS50に移行する。このとき、第2マイクロフォン12は、図5のような波形を形成する音(後側外部音)を集音する。
ステップS50では、接近判定部33により、前側周波数Hが後側周波数Hより規定周波数HC以上高いか否か、換言すると、前側周波数Hから後側周波数Hを減算した値が規定周波数HC以上か否かを判定する。ステップS50の判定結果が偽(No)で前側周波数Hから後側周波数Hを減算した値が規定周波数HC未満であると判定すると、本ルーチンを終了する。
一方、ステップS50の判定結果が真(Yes)で前側周波数Hから後側周波数Hを減算した値が規定周波数HC以上であると判定すると、ステップS60に移行し、警告制御部35による警告制御を実行することで、液晶モニタ14やスピーカ15を制御し所定の警告をして本ルーチンを終了する。
ここで、図7を参照すると、ドップラー効果によって前側周波数Hと後側周波数Hとに差が生じることを説明する説明図が示されている。なお、説明の便宜上、自車両1の進行方向と接近車両101の進行方向とが重なる点をP、接近車両101のエンジン音が発生している点をP、自車両の前端に配設された第1マイクロフォン11の位置をP、自車両の前端に配設された第2マイクロフォン12の位置をP3、PからPまでの距離をX、PからPまでの距離をY、PからP3までの距離をY2、接近車両101が発するエンジン音(接近物音)の周波数をH、接近車両101の走行速度を絶対速度V0、PにPが接近する速度を第1相対速度V1、P3にPが接近する速度を第2相対速度Vとそれぞれ呼称する。また、接近車両101のエンジンの位置は、接近車両101の車種によってそれぞれ異なることが考えられるが、ここでは説明の便宜上、接近車両101の前端からエンジン音が生じていると仮定して説明する。
接近車両101が絶対速度V0で交差点103に向かって走行するとき、第1相対速度V1は、下記式(1)によって成り立つ。
Figure 2021026497
同様に、第2相対速度V2は、下記式(2)によって成り立つ。
Figure 2021026497
また、P2における前側周波数H及び後側周波数Hについては、音速をVとすると、下記式(3)、(4)が成り立つ。
Figure 2021026497
Figure 2021026497
ここで、上記式(2)は、例えばVを340[m/s]、Hを200[Hz]、V0を40[km/h]、Y1を3[m]、Y2を7[m]とすると、図5に示されるグラフと同様のグラフを示すことができる。すなわち、図5によると、前側周波数H及び後側周波数Hは、接近車両101が自車両1に接近するにつれて加速度的に低下する点で共通する。一方、後側周波数Hは、前側周波数Hと比較して緩やかに低下する点で異なる。これにより、前側周波数Hと後側周波数Hとの間には、周波数の差が生じる(周波数差ΔH)。
図8を参照すると、周波数差ΔH(縦軸)及び接近車両101が通過するまでの距離(横軸)の関係性がグラフが示されている。具体的には、周波数差ΔHは、接近車両101が自車両1に接近するにつれて距離Xが約3.2[m]になるまでは徐々に大きくなり、距離Xが約3.2より小さくなると、徐々に小さくなる。そこで、例えば規定周波数HCを1.0[Hz]とすると、距離Xが約9.2[m]になるときに(ステップS50でYes)、警告制御部35による警告制御を実行することができる(ステップS60)。
したがって、前側周波数Hから後側周波数Hを減算した値である周波数差ΔHが規定周波数HC以上か否かを判定することで、接近車両101が自車両1にどの程度接近しているかを判定することができる(ステップS50)。また、このように判定した接近車両101が自車両1に接近する接近度合に応じて液晶モニタ14やスピーカ15を制御し所定の警告をすることで、接近車両101が自車両1に接近しており、交差点103に進入すると接近車両101が自車両1と衝突する虞があることを運転手に警告することができる(ステップS60)。
以上説明したように、本発明に係る車両の接近車両検知システムでは、車両1に配設され、該車両1の前側の範囲の音としての前側車外音を集音する第1マイクロフォン11と、車両1に配設され、該車両1の後側の範囲の音としての後側外部音を集音する第2マイクロフォン12と、第1マイクロフォン11及び第2マイクロフォン12によって集音された前側車外音の周波数である第1周波数及び後側外部音の周波数である第2周波数を検出する周波数検出部23と、車両1の進行方向前方に接近する接近車両101の有無を判定する接近判定部33と、を備え、接近判定部33は、微小時間ΔTにおける、周波数検出部23によって検出した第1周波数及び第2周波数の差に基づいて、接近車両101の有無を判定する。
従って、周波数検出部23によって検出した第1周波数及び第2周波数の差に基づいて、車両1の進行方向前方に接近する接近車両101の有無を判定したので、例えば死角から接近車両101が車両1の進行方向前方に接近するような場合であっても、接近車両101を検出することができる。
ゆえに、本発明に係る車両の接近車両検知システムでは、車車間通信機器等の通信機器に依存することなく、接近車両101が死角から車両1に接近していることを検知することができる。
特に、第1マイクロフォン11が車両1の前側の範囲の音を集音し、第2マイクロフォン12が車両1の後側の範囲の音を集音するようにしたので、車両1の前方を横切るような接近車両101に対し、第1周波数及び第2周波数の差を大きくして接近車両101の検出精度を高めることができる。
そして、接近判定部33は、前側周波数Hと後側周波数Hとの差が規定周波数HC以上のとき、接近車両101があると判定するようにしたので、接近判定部33による判定に係る演算を最適化することができる。
そして、接近車両101が発するエンジン音の周波数を予め記憶する記憶部31を備え、接近判定部33は、記憶部31に記憶された接近車両101が発するエンジン音の周波数に基づいて、接近車両101の有無を判定したので、接近車両101の音を検知したうえで接近判定部33により接近車両101の有無を判定することができる。
そして、車両1から発する音であるエンジン音を集音する第3マイクロフォン13と、周波数検出部23によって検出した前側車外音の周波数を修正する修正部25と、を備え、修正部25は、第3マイクロフォン13によって集音されたエンジン音に基づいて前側車外音の周波数を修正するようにしたので、例えば第1マイクロフォン11によって集音された前側車外音に含まれるエンジン音を取り除いた前側車外音の周波数を用い、接近判定部33による接近車両101の有無の判定精度を高めることができる。
以上で本発明に係る車両の接近物検知システムの説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、前後方向前側にエンジンを配設して説明したが、車両1後側に配設してもよく、モータを配設してもよい。この場合、エンジンやモータの近傍に第3マイクロフォン13を配設するのが望ましい。
また、本実施形態では、第1マイクロフォン11を車両1の前端に設け、第2マイクロフォン12を車両1の後端に設けるようにしたが、第1マイクロフォン11及び第2マイクロフォン12は、後端やルーフに配設してもよく、車両1の外部の音をそれぞれ集音することができればよい。なお、第1マイクロフォン11及び第2マイクロフォン12は、相対的に離間することが望ましい。
また、本実施形態では、記憶部31に予め記憶された複数のエンジン音の周波数を基に接近車両101の有無の判定をするようにしたが、第1マイクロフォン11が集音する音圧の変化から接近車両101の有無の判定をすることで、記憶部31に予め記憶された音以外の音を発する接近車両101の有無を判定するようにしてもよい。
また、本実施形態では、接近車両101のエンジン音について判定するようにしたが、救急車等の緊急車両のサイレン音や接近車両101のロードノイズを基に判定するようにしてもよい。
また、本実施形態では、接近車両101が発するエンジン音から前側周波数Hと後側周波数Hとの差である周波数差ΔHが規定周波数HC以上か否かを判定する(ステップS50)ようにしたが、例えば周波数差ΔHの変化の度合いに応じて判定するようにしてもよい。
また、本実施形態では、液晶モニタ14やスピーカ15を制御し所定の警告をするようにしたが、自車両1を制動するようにして、確実に衝突を防止するようにしてもよい。
また、本実施形態では、説明の便宜上、家屋105は音を透過することができるものとして説明したが、家屋105に代わり、高さの低い建物の場合やブロック塀等の場合は、上側から回り込むようにして第2マイクロフォン12に伝達する音の周波数から上記制御を実行するようにしてもよい。
1 車両
11 第1マイクロフォン(第1車外音集音装置)
12 第2マイクロフォン(第2車外音集音装置)
13 第3マイクロフォン(車両音集音装置)
23 周波数検出部
33 接近判定部
101 接近車両(接近物)
103 交差点

Claims (5)

  1. 車両に配設され、該車両の外部における第1範囲の音としての第1外部音を集音する第1車外音集音装置と、
    前記車両に配設され、該車両の外部における第2範囲の音としての第2外部音を集音する第2車外音集音装置と、
    前記第1車外音集音装置によって集音された前記第1外部音の周波数である第1周波数及び前記第2車外音集音装置によって集音された前記第2外部音の周波数である第2周波数を検出する周波数検出部と、
    前記車両の進行方向前方に接近する接近物の有無を判定する接近判定部と、を備え、
    前記接近判定部は、前記周波数検出部によって検出した前記第1周波数及び前記第2周波数の差に基づいて、前記接近物の有無を判定する車両の接近物検知システム。
  2. 前記第1範囲は、前記車両の前側の範囲であり、
    前記第2範囲は、前記車両の後側の範囲である、請求項1に記載の車両の接近物検知システム。
  3. 前記接近判定部は、前記第1周波数と前記第2周波数との差が規定周波数以上のとき、前記接近物があると判定する、請求項1または2に記載の車両の接近物検知システム。
  4. 前記接近物が発する音である接近物音の周波数を予め記憶する記憶部を備え、
    前記接近判定部は、前記記憶部に記憶された前記接近物音の周波数に基づいて、前記接近物の有無を判定する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両の接近物検知システム。
  5. 前記車両から発する音である車両音を集音する車両音集音装置と、
    前記周波数検出部によって検出した前記第1外部音または前記第2外部音の少なくともいずれか一方の周波数を修正する修正部と、を備え、
    前記修正部は、前記車両音集音装置によって集音された前記車両音に基づいて前記第1外部音または前記第2外部音の少なくともいずれか一方の周波数を修正する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両の接近物検知システム。
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