JP3975985B2 - 車両用周辺監視装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両周辺の障害物を検知し、運転者に障害物の接近を知らせて衝突を未然に防止する車両用周辺監視装置に関する。
従来、障害物への衝突防止のための車両用監視装置として、音波や光を放射して障害物からの反射波を受信するまでの時間を測定して障害物までの距離を計算し、その距離に応じて車両の運転者に障害物の接近を警報する技術がある。車両に設置された測距装置と障害物との距離値のみに基づいて障害物の接近判定が行われる場合、例えば、車両が壁と平行に走行していて車両が壁に衝突する可能性がない状況においても、車両と壁とが所定距離以下に接近すると警報が行われてしまう。また、運転者の死角領域に障害物が存在する場合、障害物を回避できるか否かが運転者に分かり難く、障害物の位置を確認するために降車したり、何度も切り返しをしなければならなくなる。このような問題を解決する車両用障害物警報装置について本件特許出願人は、先に提案をしている(未公知)。
本件出願人が先に提案している車両用障害物警報装置について、図1(a)(b)、図2を参照して説明する。この車両用障害物警報装置10は、図1(a)(b)に示すように、車両Cの進行方向検知手段としてのシフト位置センサ1と、車両Cのステアリングの操舵角を検知する操舵角センサ2と、車両Cに設置され障害物までの距離と角度を測定する障害物検知手段としての複数の2次元超音波センサDS1〜DS4と、シフト位置センサ1及び操舵角センサ2の検知結果に基づいて車両Cの予想される進行軌跡線(進行方向及び操舵角を維持したままで車両が進行したと仮定した場合の軌跡)を算定し、その進行軌跡線に基づいて「接触」又は「回避」の判定のための接触判定線を算定する接触判定線算定手段4と、2次元超音波センサDS1〜DS4を用いて検知される車両周辺における障害物までの距離及び障害物の方位から障害物の位置を算定する障害物位置算定手段5とを備えている。
また、この車両用障害物警報装置10は、障害物位置算定手段5によって算定された障害物位置と接触判定線算定手段4によって算定された接触判定線とを比較して車両Cの障害物への接触可能性を判定する接触判定手段6と、接触判定手段6により「接触の可能性あり」と判定された場合に、運転者に接触の危険があることを報知するためのブザー7と、少なくとも接触判定手段6により判定された接触の可能性の有無の状態と、障害物位置算定手段5により算定された障害物の位置等を表示する液晶ディスプレイなどからなる表示器3とをさらに備えている。
2次元超音波センサDS1〜DS4は、図1(a)に示すように車両前方の両コーナ部及びセンタ部左右に、それぞれ車両Cの中心軸に対して左右対称となるように配置されている。2次元超音波センサDS1〜DS4の各センサは、1つの送受信兼用器と1つの受信専用器からなり、その2つの受信器によって障害物からの反射超音波を受信して障害物の方位を検出することができる。超音波の送受信制御は、超音波送受信手段8によって行われる。
障害物位置算定手段5と接触判定手段6と接触判定線算定手段4とを構成要素とする信号処理部20は、マイクロコンピュータ及びマイクロコンピュータで実行されるソフトウエア(プログラム)等で実現されるものである。操舵角センサ2は、従来周知の構成を有するものである。また、信号処理部20と超音波信号送受信手段8は、電子制御装置(ECU)21として車両Cに搭載されている。
接触判定線算定手段4は、シフト位置センサ1及び操舵角センサ2から一定時間毎にその検知値を読み込んで接触判定線を算定する。ステアリングの操舵角と進行軌跡線の関係は、車両のホイールベースやボディ形状、又は4隅のコーナ部の形状等に依存するため、個々の車両に応じてステアリングの操舵角と進行軌跡線の関係が予め測定される。ステアリングの操舵角に応じて測定された進行軌跡線に対して、車両から遠ざかる方向に所定の余裕値を付加した線が接触判定線として設定される。
図2にステアリングの操舵角が、所定の直進状態から最大右回転状態まで変化するときの各段階における接触判定線L0〜L4の例を示す。例えば、ステアリングの操舵角が所定の直進近傍の場合の接触判定線L0は、車体側面の延長線を車両Cから遠ざかる方向に25cm平行移動した線とされる。また、ステアリングの操舵角が最大の場合の接触判定線L4は、ステアリング操舵角最大状態での車両前方左コーナ部の進行軌跡線を車両Cから遠ざかる方向に25cm平行移動した線を折れ線(直線)近似したものである。他の接触判定線L1〜L3も同様に所定間隔で設定され、また、左回転状態でも同様に接触判定線が設定される。それぞれの接触判定線L0〜L4を境に、車両側の領域(図2の場合、右側領域)が接触領域すなわち危険な領域、反対側の領域(図2の場合、左側領域)が回避領域すなわち安全な領域とされる。これらの、操舵角と接触判定線のパラメータは、マイクロコンピュータ内部の記憶装置に記録されている。
2次元超音波センサDS1〜DS4の配置と前記接触判定線の関係を、図2を用いて説明する。車両Cの右センタ部に取り付けられた2次元センサDS3は、その検知エリア(障害物の位置を検知可能な領域)AR3が、ステアリングの操舵角右最大回転時の接触判定線L4にほぼ接する形で内側に含まれるように配置されている。左センタ部の2次元センサDS2は、その検知エリアAR2が、所定のステアリング操舵角右中間回転時の接触判定線L2にほぼ接する形で内側に含まれるように配置してある。これらの検知エリアA3、AR2は、所定の直進状態の左右の接触判定線L0内部にある。
右コーナ部の2次元センサDS4は、その検知エリアAR4が、接触判定線L1,L4の内側に含まれるように配置され、左コーナ部の2次元センサDS1は、その検知エリアAR1が、ステアリングの操舵角左回転時の接触判定線(図2におけるL1,L4を車両Cの中心線に関して左右反転した線)の内側に含まれるように配置されている。
接触判定手段6は、車両の進行方向を正方向とするY座標軸を定めて、検知した障害物のY座標値y0と、接触判定線のY座標値ynとを比較し、ステアリングの操舵角の回転角度に応じて設定された接触判定線Ln、(n=0〜4)のいずれかにおいて、接触判定線のY座標値ynよりも障害物のY座標値y0が小さい場合(y0<yn)、接触判定線の内側に障害物があるとして、その接触判定線に対応するステアリングの操舵角の回転角度について「接触」と判定する。接触判定線の外側に障害物があれば(y0≧yn)、又は障害物が検知されなければ、各ステアリング操舵角の回転角度に応じて「回避」又は「非検知」の判定が行われる。
このように、車両用障害物警報装置において、少なくとも1つの前記障害物検知手段を、その検知エリアがステアリングの操舵角が最大回転状態の時に応じて算定された前記接触判定線の内側に含まれるように配置し、接触判定手段は、ステアリングの操舵角が最大回転状態の時に障害物検知手段が障害物を検知した場合に、「接触」と判定するので、ステアリングの操舵角が最大回転での旋回時には、障害物との距離が所定の基準値以下になっても、接触判定線の外側であれば接触の可能性がないので「接触」と判定されない。また、例えば壁と平行して走行するような車両直進時には、たとえ壁との距離が近くても「接触」と判定されることがない。
上記とは別に、不必要な警報を行わず、車両の切り返し等の操作を低減させて操縦性をを向上するものとして、シフト位置センサ及び操舵角センサから一定時間毎にその検出値を読み込み、車両の進行軌跡と障害物への衝突の可能性を計算する進行軌跡算定手段を備え、進行軌跡算定手段で算定した車両の進行軌跡の内部に2次元超音波センサで検出した障害物位置が在るか否かに基づいて障害物への衝突の可能性を判定する衝突判定手段を備えた装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この装置によると、例えば車両が壁と平行に走行する場合のように障害物である壁と車両が衝突する可能性がない状況においては警報が行われず、衝突の可能性がない障害物に対する不必要な警報が行われなくなり、車両の切り返し等の操作を低減させて操縦性を向上することができる。
また、 真に衝突回避の必要性な障害物がある場合に警報を発生させる車両用障害物検知装置として、車両が前後のどちらに進むのかを判定するシフト位置センサと、車両の進行方向を判定する操舵角センサと、車両の進行速度を判定する車速センサと、シフト位置センサ、操舵角センサ及び車速センサからの信号により車両の進路を予測する進路判定手段と、車両の周囲に存在する障害物の位置を検知可能な障害物位置検知手段と、進路判定手段及び障害物位置検知手段からの信号により障害物が存在すると衝突の可能性がある危険領域、障害物が存在したとしても衝突の可能性が低い安全領域を判別し、危険領域に障害物が存在する場合は衝突検知信号を出力する衝突判定手段とを備えるようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、車両の運転者に役立つ車両用障害物検知装置として、車両の4隅近傍に配置された超音波センサと信号送受信部と位置検知部とで障害物位置検出手段を構成し、進行軌跡予測部は、シフト位置センサの出力と操舵角センサの出力とに基づいて車両の進行軌跡を予測し、接触判断手段たる接触予測部は、位置検知部による現時点の障害物の検出位置と進行軌跡予測部により予測された車両の進行軌跡とに基づいて車両と障害物との接触可能性を判断し、接触予測部は、接触可能性の判断結果に応じて接触可能性の高低で表示器の表示およびブザーによる警報音の周波数をそれぞれ変化させるものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2000−339595号公報 特開2000−187799号公報 特開2001−315602号公報
しかしながら、上述した図1、図2に示される車両用障害物警報装置や、特許文献1乃至特許文献3に示されるような装置においては、障害物が草木、石垣、金網等のような場合に、障害物の検出位置がばらつくため、「接触」と「回避」の判定が変動して、その表示や警報がちらつくので運転者にとって煩わしいという問題がある。このような障害物からの反射信号は、一定の反射点からではなく複数の反射点から反射して時系列的に一定しない乱反射信号であり、受信した信号を通常の障害物と区別することなくそのまま処理しているので、例えば、図3に示すように、接触判定線L3に対して、接触判定線L3を跨いで障害物の検出位置が点P1から点P2、点P2から点P3、点P3ら点P4へと変動することになる。
本発明は、上記課題を解消するものであって、乱反射が発生しても接触判定及び運転者への報知の安定を図ることができる車両用周辺監視装置を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、車両周辺の障害物の位置(角度値、距離値)を検知する障害物検知手段と、車両の進行方向を検知する進行方向検知手段と、車両の有するステアリングの操舵角を検知する操舵角検知手段と、前記進行方向検知手段及び操舵角検知手段の検知結果に基づいて車両の進行軌跡線を算定し、「接触」又は「回避」の判定の為の接触判定線を算定する接触判定線算定手段と、前記障害物検知手段が検知した障害物に車両が接触する可能性があるか又は障害物を回避可能であるかを前記接触判定線を用いて判断する接触判定手段と、前記接触判定手段の判定結果に基づいて運転者に接触の危険があるか又は回避可能であるかを報知する報知手段と、を備えた車両用周辺監視装置において、前記接触判定手段は、前記障害物検知手段で検出した障害物の位置を表す角度値、または距離値の少なくともいずれか一方が一定時間内に所定のばらつき幅を超える場合に、その障害物が乱反射物体であると特定して確定すると共に、前記接触判定線を用いて接触判定を行う替わりに所定の乱反射用判定距離と該障害物までの距離との比較に基づいて該障害物との接触判定を行うものである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の車両用周辺監視装置において、前記接触判定手段は、障害物の位置を示す角度値及び距離値が一定時間内における所定ばらつき幅と所定ばらつき頻度を超える場合、その障害物を乱反射物体と特定するものである。
請求項3の発明は、請求項1に記載の車両用周辺監視装置において、前記接触判定手段は、障害物の位置を示す角度値及び距離値が、前記接触判定線を跨いでばらつく場合その障害物を乱反射物体と特定し、前記接触判定線を跨がない場合その障害物を乱反射物体と特定しないものである。
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両用周辺監視装置において、前記接触判定手段は、障害物を乱反射物体と特定した場合、その障害物の距離が所定距離以上の場合「回避」と判定し、所定距離以下の場合「接触」と判定するものである。
請求項5の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両用周辺監視装置において、前記接触判定手段は、障害物を乱反射物体と特定した場合、その障害物の距離が所定距離以上の場合「接触」及び「回避」の判定をしないで運転者へは非報知とし、所定距離以下の場合「接触」と判定するものである。
請求項1に記載の発明によれば、検出した障害物角度値、または距離値の少なくともいずれか一方の一定時間内におけるばらつき幅に基づいて、その障害物が乱反射物体であるか否かを特定し、乱反射物体であると特定して確定されたとき、所定の乱反射用判定距離とその障害物までの距離との比較に基づいて接触判定を行うこととし、このように、乱反射物体に応じて接触判定内容を変更するので、検知した障害物が草木、石垣、金網等のような乱反射物体であっても障害物の検出位置がばらついて「接触」と「回避」の判定が変動して表示や警報がちらつくという問題を回避でき、運転者にとって煩わしさのない安定した判定及び報知が可能となる。
請求項2に記載の発明によれば、検出した障害物の位置を示す角度値及び距離値が所定時間内における所定ばらつき幅と所定ばらつき頻度を超える場合、その障害物を乱反射物体と特定するので、上記同様に、検知した障害物が乱反射物体であっても安定した判定及び報知が可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、接触判定線を跨いでばらつく場合を乱反射物体と特定し、判定線をまたがない場合は乱反射物体と特定しないので、上記同様に、検知した障害物が乱反射物体であっても安定した判定及び報知が可能となる。
請求項4に記載の発明によれば、上述の特定方法に加え、障害物の位置が一定距離以上では回避と判定し、一定距離以下では接触と安全側に判定するので、安定した判定及び報知が可能となる。
請求項5に記載の発明によれば、上述の特定方法に加え、障害物の位置が一定距離以上では接触及び回避判定しないで運転者へは非報知とし、一定距離以下では接触と安全側に判定するので、乱反射が発生しても接触判定及び運転者への報知の安定を図ることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る車両用周辺監視装置について図面を参照して説明する。本発明の車両用周辺監視装置は、車両への搭載形態、及びシステム構成が、前述の背景技術で説明した車両用障害物警報装置におけるものと同じであり、前出の図1(a)(b)、及び図2を再度参照する。また、車両用周辺監視装置10の各構成要素の基本的な機能についても、背景技術において説明したものと同じであり重複説明は省略する。
車両周辺監視装置10において、2次元超音波センサDS1〜DS4と、これらを制御する超音波信号送受信手段8と、信号処理部20の障害物位置算定手段5とによって障害物の位置を検知する障害物検知手段が構成されている。接触判定手段6は、この障害物検知手段で検出した障害物の位置(角度値、距離値)のばらつき幅に基づいて、その障害物が乱反射物体であるか否かを特定する。このように、接触判定手段6において、障害物の位置のデータのばらつき幅に基づいて、検出した障害物が乱反射物体であるか否かを特定して、安定した「接触」「回避」の判定を可能とするところが従来例と異なっている点である。
次に、障害物が乱反射物体であるかどうかを特定するための信号処理の第1実施形態について説明する。図4はその処理フローを示す。ここでは2次元超音波センサDS2による障害物位置検知信号を例にとって説明する(前出の図2,図3参照)。2次元超音波センサDS2の検知エリアAR2に対し、接触判定線L3が関与している(つまり、そのようなステアリングの操舵角の状態である)とする。
このような状態で、障害物検知手段は、検知エリアAR2において障害物が存在するかどうかを所定の周期で定期的に検査する。そして、検知エリアAR2に障害物からの反射超音波信号が有れば(S101でY)有れば、2次元超音波センサDS2に対する障害物の相対的な位置(距離と角度)を障害物位置算定手段5で算出し(S102)、得られた距離と角度を信号処理部20内の記憶部に記憶する(S103)。
検出点が最新位置を含み8個になるまで上記のステップを繰り返し(S104でY)、検出点が8個になった時点で次に進む(S104でN)。次に、8個の検出点について距離及び角度の最大ばらつき幅、つまり検出点の中で距離と角度それぞれの最大値と最小値の差分を算出する(S105)。続いて、距離の最大ばらつき幅ΔLを所定の基準値、例えば5cmと比較して、距離の差分ΔLが5cm以上であれば(S106でY)、検出した障害物は乱反射物体であると確定する(S109)。同様に、角度の最大ばらつき幅Δθを所定の基準値、例えば40゜と比較して、角度の差分Δθが40゜以上であれば(S107でY)、検出した障害物は乱反射物体であると確定する(S109)。
この後、最新距離を調べて乱反射用判定距離(例えば50cm)より遠ければ(S110でY)、回避判定、又は検知エリアAR2を外れたとして判定不能とする(S111)。回避判定の場合は表示器3への回避の表示のみ行い、ブザー報知は行わない。また、最新距離が乱反射用判定距離50cm以下であれば(S110でN)、接触判定とする(S112)。接触判定の場合、その旨を表示器3に表示及びブザー7による報知を行う。
距離及び角度の最大ばらつき幅ΔL、Δθがともに所定の規準値以下であれば(S106でN、S107でN)、上記の乱反射用判定距離との比較ではなく通常の方法により、検知した障害物の位置(測定点)と接触判定線L3とを比較して接触か回避かの判定を行う(S108)。
次に、障害物が乱反射物体であるかどうかを特定するための信号処理の第2実施形態について説明する。図5はその処理フローを示す。2次元超音波センサDS2、検知エリアAR2、接触判定線L3等の条件は上述と同じとする。ステップS201、S202までは、前述のフローのステップS101,S102と同じである。続くステップにおいて、前回検知した障害物の相対位置(距離と角度)と今回検知した障害物の相対位置の距離差分及び角度差分を算出し(S203)、信号処理部内の記憶部に記憶する(204)。
検出点が最新位置を含み8個になるまで上記のステップを繰り返す(S204でY)。検出点が8個になった時点で次に進む(S204でN)。次に、8個の検出点にについて、距離差分が5cm以上の個数Nと、角度差分が40゜以上の個数Mを算出し(S206)、N>4(S207でY)又はM>4(S208でY)の場合、検出した障害物は乱反射物体であると確定する(S210)。この後、前述のフロー図と同様に、最新距離を調べて乱反射用判定距離50cmより遠ければ(S211でY)、回避判定、又は検知エリアAR2を外れたとして判定不能とする(S212)。回避判定の場合は表示器3への回避の表示のみ行い、ブザー報知は行わない。また、最新距離が乱反射用判定距離50cm以下であれば(S211でN)、接触判定とする(S213)。接触判定の場合、その旨を表示器3に表示及びブザー7による報知を行う。
また、N≦4及びM≦4であれば(S207でN、S208でN)、検知した障害物の位置(測定点)と接触判定線L3とを比較して接触か回避かの判定を行う(S208)。
次に、障害物が乱反射物体であるかどうかを特定するための信号処理の第3実施形態について説明する。図6はその処理フローを示す。2次元超音波センサDS2、検知エリアAR2、接触判定線L3等の条件は上述と同じとする。ステップS301〜S303までは、前述のフローのステップS201〜S203と同じである。続くステップにおいて、距離及び角度の差分と共に、算出した相対位置(距離と角度)を信号処理部内の記憶部に記憶する(304)。
検出点が最新位置を含み8個になるまで上記のステップを繰り返す(S305でY)。検出点が8個になった時点で次に進む(S305でN)。過去8個の算出位置についてそれぞれ接触判定線L3に関して判定を行い、8個の算出位置全てが判定線の内側(接触)か外側(回避)であれば(S306でY)、最新算出位置を用いて通常の接触判定線L3との比較を行う(S310)。
8個の算出位置の中で1個以上判定が異なれば(S306でN)、ステップS307〜S314の処理を行う。これらのステップは、前述のフローにおけるステップS206〜S213と同じであり説明を省略する。なお、本発明は、上記構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
(a)は本発明が実施される車両用周辺監視装置の概要図、(b)は同装置のシステム構成図。 同車両用周辺監視装置の接触判定線及び検知エリアの説明図。 同上の場合の課題を示す図。 本発明の実施形態に係る車両用周辺監視装置における障害物特定処理のフロー図。 本発明の実施形態に係る車両用周辺監視装置における障害物特定処理のフロー図。 本発明の実施形態に係る車両用周辺監視装置における障害物特定処理のフロー図。
符号の説明
1 シフト位置センサ(進行方向検知手段)
2 操舵角センサ(操舵角検知手段)
4 接触判定線算定手段
6 接触判定手段
7 ブザー(報知手段)
8 超音波信号送受信手段
10 車両用周辺監視装置

Claims (5)

  1. 車両周辺の障害物の位置(角度値、距離値)を検知する障害物検知手段と、
    車両の進行方向を検知する進行方向検知手段と、
    車両の有するステアリングの操舵角を検知する操舵角検知手段と、
    前記進行方向検知手段及び操舵角検知手段の検知結果に基づいて車両の進行軌跡線を算定し、「接触」又は「回避」の判定の為の接触判定線を算定する接触判定線算定手段と、
    前記障害物検知手段が検知した障害物に車両が接触する可能性があるか又は障害物を回避可能であるかを前記接触判定線を用いて判断する接触判定手段と、
    前記接触判定手段の判定結果に基づいて運転者に接触の危険があるか又は回避可能であるかを報知する報知手段と、を備えた車両用周辺監視装置において、
    前記接触判定手段は、前記障害物検知手段で検出した障害物の位置を表す角度値、または距離値の少なくともいずれか一方が一定時間内に所定のばらつき幅を超える場合に、その障害物が乱反射物体であると特定して確定すると共に、前記接触判定線を用いて接触判定を行う替わりに所定の乱反射用判定距離と該障害物までの距離との比較に基づいて該障害物との接触判定を行うことを特徴とする車両用周辺監視装置。
  2. 前記接触判定手段は、障害物の位置を示す角度値及び距離値が一定時間内における所定ばらつき幅と所定ばらつき頻度を超える場合、その障害物を乱反射物体と特定することを特徴とする請求項1に記載の車両用周辺監視装置。
  3. 前記接触判定手段は、障害物の位置を示す角度値及び距離値が、前記接触判定線を跨いでばらつく場合その障害物を乱反射物体と特定し、前記接触判定線を跨がない場合その障害物を乱反射物体と特定しないことを特徴とする請求項1に記載の車両用周辺監視装置。
  4. 前記接触判定手段は、障害物を乱反射物体と特定した場合、その障害物の距離が所定距離以上の場合「回避」と判定し、所定距離以下の場合「接触」と判定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両用周辺監視装置。
  5. 前記接触判定手段は、障害物を乱反射物体と特定した場合、その障害物の距離が所定距離以上の場合「接触」及び「回避」の判定をしないで運転者へは非報知とし、所定距離以下の場合「接触」と判定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両用周辺監視装置。
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