JP4742803B2 - 車両用周辺監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に装着され、車両周辺に位置する障害物を検出する車両用周辺監視装置に関し、特に障害物の検出処理に関する。

従来から、超音波を送受信し、車両の周辺に位置する障害物を検出する複数の超音波センサ（以下、センサという）から成るセンサ部を備え、センサ部が障害物を検出したときに、ブザー等を用いて運転者に警告を行う車両用周辺監視装置が知られている。図１は、この車両用周辺監視装置のセンサ配置と検出領域を示す。センサ部２は、図１（ａ）においては、車両のバンパーの前後に２個ずつ配置されたセンサ２ａ〜２ｄから成り、図１（ｂ）においては、車両のバンパーの前後に４個ずつ配置されたセンサ２ｅ〜２ｌから成る。各センサの障害物検出領域３を斜線で示す。

図８は、車両用周辺監視装置の内部構成を示す。車両用周辺監視装置１００は、センサ２ａ〜２ｄから成るセンサ部２と、センサ部２により障害物を検出したとき、ユーザに警告を行うブザー１６０及び表示部１７０と、車両の速度信号や位置などの車両信号１８０を受信し、これら各部を制御するコントローラ部１５０と、から構成される。

各センサ２ａ〜２ｄは、超音波を出力する送信駆動回路１２２と、超音波の障害物からの反射波を受信する圧電型超音波マイクロフォン１２１と、受信した反射波の信号処理を行い、受信結果をコントローラ部１５０に送信する受信回路１２３と、から構成される。

コントローラ部１５０は、超音波の送信信号を送信する送信回路１５１と、信号を増幅する増幅回路１５２と、受信した信号がしきい値を超えたか否かを判断するしきい値回路１５３と、制御信号をブザー１６０に送信するブザー出力回路１５５と、表示部１７０に制御信号を送信する表示出力回路１５６と、これら各部を制御するＣＰＵ１５４と、から構成される。

図９は、車両用周辺監視装置１００の検出動作時の信号波形を示す。送信回路から、あるセンサに超音波の送信信号が伝送され、この信号を受信した増幅回路が、この信号を出力信号Ｔ１０１としてしきい値回路に出力する。このしきい値回路は、受信した信号を出力信号Ｔ１１１としてＣＰＵに送信する。一方、送信した超音波の障害物からの反射波を受信すると、増幅回路は、受信した反射受信信号を出力信号Ｔ１０２としてしきい値回路に出力する。このしきい値回路は、受信した信号が予め設定したしいき値電圧の基準よりも大きいとき、出力信号Ｔ１１２としてＣＰＵに送信する。従って、超音波の送受信の時間差が分かるため、障害物の相対的な位置が分かる。

ところで、一般的に、障害物を検出する複数のセンサは隣接して配置される。そのため、センサ相互の干渉、すなわち、あるセンサが送信した超音波が、障害物に反射して、その反射波を別のセンサが受信するという誤検出が生じるという問題がある。また、超音波は自然界に少なからず存在している。例えば、降雨等によって水滴が路面に当たって破裂するときに、大きく音響的な超音波が発生する。また、強風が吹いたときの風切り音にも超音波成分が多く含まれている。そのため、車両の電気的なノイズなど電気的なインパルスノイズ以外にも注意を払わねばならないという問題がある。

上記問題を解決するために、従来から、複数のセンサを順番に従って検出動作させ、かつ、複数回検出動作を行った結果、連続して障害物を検出したセンサを検出確定する検出動作が知られている。

上記従来の検出動作を図１０に示す。図１０は、上述した図８に示した車両用周辺監視装置１００が従来の検出動作を行った場合の処理を示す。上段は、車両用周辺監視装置１００が検出動作を開始してからの検出動作累積数を示している。中段は、検出動作を行っているセンサを示している。下段は、検出動作を行っているセンサの検出状態を示す。障害物を検出しているときは「検出」を表示し、かつ、その状態が、連続して何回目の検出状態であるかを示している。一方、検出していないときは何も表示しない。なお、ここでは、車両用周辺監視装置１００のコントローラ部１５０が、センサ２ａ→２ｂ→２ｃ→２ｄの順番に従って検出動作を行い、かつ、４回連続して障害物を検出した場合、そのセンサを検出確定するように設定している。また、１つのセンサにかかる検出動作の時間を４０ｍｓとした。

検出動作を開始してからＮＯ．１〜ＮＯ．４までは、いずれのセンサ２ａ〜２ｄとも、障害物を検出しなかったため、所定の順番で検出動作を行う。ＮＯ．５にて、センサ２ａが障害物の１回目を検出する。そして、センサ２ａは、ＮＯ．９にて２回目を、ＮＯ．１３にて３回目を、ＮＯ．１７にて４回目を検出する。このため、センサ２ａは検出確定に至り、コントローラ部１５０は、ブザー１６０及び表示部１７０を制御して運転者への警告を開始する。

このとき、センサ２ａが検出確定に至るまでには、ＮＯ．５〜ＮＯ．１７までの１３回の検出動作が行われている。そのため、センサ２ａが検出確定に至るまでに要する応答時間は、４０ｍｓ×１３＝５２０ｍｓである。従って、従来の検出動作処理では、センサの数が多くなると、センサ数の増加に比例して検出確定に至るまでの時間がかかり、運転者への警告が遅れてしまうという問題点がある。

これに対して、複数の超音波センサを用いて障害物を検出する場合、障害物を検出した超音波センサがあるか否かを判断し、障害物を検出した超音波センサがあったとき、その超音波センサの検出動作の順番を優先するよう検出動作の順番を変更する障害物検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上記特許文献１に記載されたような障害物検出装置では、障害物を検出した超音波センサを優先して検出動作させている間に、他のセンサが障害物を検出した場合、他のセンサの検出動作が後回しにされるため、障害物の検出が遅れ、このセンサの検出確定に時間がかかるという問題がある。
特開２００４−４５３２０号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、センサが、障害物を検出してから、検出確定されるまでに要する時間を短縮し、運転者への警告を迅速に行う車両用周辺監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、超音波を送信し、送信した超音波の障害物からの反射波を受信して車両の周辺に位置する障害物を検出する複数の超音波センサ（以下、センサという）から成るセンサ部と、前記センサ部により障害物が検出されたときに動作して、その旨をユーザに警告する警告手段と、前記センサ部と前記警告手段とを制御する制御部と、を備えた車両用周辺監視装置において、前記制御部は、予め設定された所定の順番に従って前記複数のセンサに検出動作を行わせ、障害物を検出したセンサがあったとき、該障害物を検出したセンサに引き続き所定回数だけ連続して検出動作を行わせ、前記所定の順番によるセンサの検出動作が、前回の検出動作において、障害物を検出したセンサに再び戻ったとき、当該センサによる障害物の検出回数の累計が所定の回数を超えている場合には、当該センサによる所定回数の連続検出動作を行わないものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用周辺監視装置において、前記制御部と前記センサ部との間の信号伝送は、送信／受信信号をそのまま伝送する信号通信制御型システム、又は前記送信／受信信号を指令信号に変換して伝送するシリアル通信制御型システムを適用するものである。

本発明によれば、制御部は、障害物を検出したセンサに所定回数だけ連続して検出動作を行わせ、このセンサが所定回数だけ連続して障害物を検出したとき、障害物の検出確定を行い、警告手段を作動させる。従って、障害物を検出したセンサに連続して検出動作を行わせるので、障害物の検出確定までに要する時間を短縮することができ、運転者への警告を迅速に行うことができる。

また、所定の順番によるセンサの検出動作において、前回の検出動作で障害物検出が確定しているセンサに再び戻ったとき、制御部は、当該センサによる所定回数の連続検出動作を行わない。従って、連続検出動作を行わず、所定の順番に従って、複数のセンサが検出動作を行うので、複数のセンサが障害物を検出してから、検出確定されるまでに要する時間を短縮することができ、運転者への警告を迅速に行うことができる。

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。この車両用周辺監視装置は、車両への搭載形態が、前出の図１（ａ）（ｂ）と同じであり、重複説明は省略する。この車両用周辺監視装置の内部構成について、図２を参照して説明する。この車両用周辺監視装置１は、複数の超音波センサ２ａ〜２ｄ（以下、センサという）から成るセンサ部２と、センサ部２により障害物を検出したとき、ユーザに警告を行うブザー６及び表示部７と、これら各部を制御するコントローラ部５（制御部）と、から構成される。この車両用周辺監視装置１は、センサ部２とコントローラ部５とが、通信バスを介して接続されており、送信／受信信号を通信バスで伝送するために指令信号に変換して伝送を行うシリアル通信制御型システムである。コントローラ部５は、車両の速度信号や車両の位置などの情報を有する車両信号８を受信し、この信号の内容に基いて、車両用周辺監視装置１の検出動作開始等を制御している。

各センサ２ａ〜２ｄは、超音波を出力する送信駆動回路２２と、送信した超音波の障害物からの反射波を受信する圧電型超音波マイクロフォン２１と、受信した反射波の信号処理を行う受信回路２３と、受信した信号を増幅する増幅回路２４と、受信した信号がしきい値を超えたか否かを判断するしきい値回路２５と、コントローラ部５に送受信する送信／受信信号を指令信号に変換するシリアル通信回路２６と、から構成される。

コントローラ部５は、センサ部２に送受信する送信／受信信号を指令信号に変換するシリアル通信回路５１と、ブザー６に制御信号を送信するブザー出力回路５３と、表示部７に制御信号を送信する表示出力回路５４と、これら各部を制御するＣＰＵ５２と、から構成される。

次に、車両用周辺監視装置１の検出動作時の信号波形について、図２及び図３を参照して説明する。例えば、センサ２ａが超音波の送受信を行う場合、ＣＰＵ５２から出力された超音波の送信信号は、シリアル通信回路５１により、送信指示Ｔ１に変換される。この送信指示Ｔ１は、通信バス４を介して、センサ２ａのシリアル通信回路２６に伝送され、ここで送信信号に復元され、送信駆動回路２２から超音波が送波される。送信した超音波を受信した受信回路２３は、信号を増幅回路２４に送信し、この信号を受信した増幅回路２４は、出力信号Ｔ１１としてしきい値回路２５に出力する。しきい値回路２５は、受信した信号を出力信号Ｔ２１として、シリアル通信回路２６を用いて通信指令に変換し、通信バス４を介して、ＣＰＵ５２に送信する。

一方、センサ２ａが、障害物からの反射波を受信すると、反射受信信号を受信回路２３が受信し、増幅回路２４に送信する。増幅回路２４は、受信した反射受信信号を増幅し、出力信号Ｔ１２としてしきい値回路２５に出力する。しきい値回路２５は、受信した信号が予め設定したしきい値電圧の基準以上であるとき、出力信号Ｔ２２として、シリアル通信回路２６を用いて通信指令に変換する。変換された信号は、受信結果Ｔ２として、通信バス４を介して、ＣＰＵ５２に送信される。従って、超音波を送信した時間、及び、送信した超音波の障害物からの反射波を受信した時間が分かるので、車両から障害物までの相対的な位置が分かる。また、反射波の反射受信信号にしきい値を設けることにより、反射波以外の電気的なノイズ等の誤検出を減らすことができる。

次に、車両用周辺監視装置１の検出動作について、図４を参照して説明する。図４は、検出動作のフローチャートを示す。まず、車両のエンジンを起動し、システムが動作し始めてから、検出動作が開始され、以下の処理が行われる。

複数のセンサは、所定の順番に従って、検出動作を行う。まず、１番目のセンサが検出動作を行い（Ｓ１）、障害物を検出した場合は（Ｓ２でＹＥＳ）、所定の回数（Ｎ回）だけ連続して検出動作を行い（Ｓ３）、障害物の検出回数が所定の検出確定累積回数（Ｍ回）を超えたか否かを判断する（Ｓ４）。検出確定累積回数を超えた場合は（Ｓ４でＹＥＳ）、ブザー及び表示部等を用いてユーザに障害物が検出された旨の警告を行う。また、検出確定累積回数を越えていない場合は（Ｓ４でＮＯ）、所定の順番に従って、次のセンサの検出動作に移る（Ｓ６）。一方、障害物を検出しなかった場合は（Ｓ２でＮＯ）、Ｓ３以降の処理を行わないで、次のセンサの検出動作に移る（Ｓ６）。なお、連続検出動作回数（Ｎ回）、及び、検出確定累積回数（Ｍ回）は、任意の回数に設定することができる。

次に、図４の動作検出処理において、連続検出動作回数（Ｎ回）及び検出確定累積回数（Ｍ回）を任意の回数に設定した場合の車両用周辺監視装置１の動作について、図５乃至図７を参照して説明する。以下の説明においては、前出の図１（ａ）及び図２に示した車両用周辺監視装置１が、図４に示す動作検出処理を行った場合を示す。なお、センサ２ａ〜２ｄは、予め設定された２ａ→２ｂ→２ｃ→２ｄの順番に従って、障害物の検出を行うものとする。また、1回の検出動作時間を４０ｍｓとする。また、図５乃至図７の上段、中段、及び下段は、前述の図１０と同様の内容を示す。

連続検出動作回数が４回（Ｎ＝４）、検出確定累積回数が４回（Ｍ＝４）である場合の検出動作処理について、図５を参照して説明する。まず、動作を開始してからＮＯ．１〜ＮＯ．４までは、センサ２ａ〜２ｄのうち障害物を検出したセンサがないため、予め設定した順番に従って検出動作を行う。ＮＯ．５にて、センサ２ａが障害物の１回目の検出をしている。このとき、連続検出動作回数は４回であるので、センサ２ａは、ＮＯ．５〜ＮＯ．８まで引き続き検出動作を行い、ＮＯ．８にて、検出確定に至る。そのため、コントローラ部が、ブザー及び表示部を制御して、運転者に障害物が検出された旨の警告を開始する。

センサ２ａが検出確定に至るまでには、ＮＯ．５〜ＮＯ．８までの４回の検出動作が行われている。そのため、センサ２ａが検出確定に要する応答時間は、４０ｍｓ×４＝１６０ｍｓである。従って、従来の検出確定にかかる時間と比べて短縮することができ、運転者に迅速に警告を開始することができる。

また、さらに設定した順番に従って検出動作を行うと、ＮＯ．１２で再びセンサ２ａの検出動作を行う。このとき、センサ２ａは既に検出確定しているため、連続検出動作を行わず、予め設定した順番に従って、検出動作を継続する。そのため、センサ２ａの状態が変化しても、再度センサ２ａの検出動作が行われるまでには、ＮＯ．１２〜ＮＯ．１６までの４回の検出動作しかない。そのため、センサ２ａの検出状態の更新に要する時間は、４０ｍｓ×５＝２００ｍｓであり、従来よりも検出状態の更新時間がかかることはない。

一方、障害物を検出したセンサの検知動作を連続して行うので、検出していないセンサが検出状態を更新するのに要する時間は、多少長くなる。例えば、ＮＯ．２にて検出していないセンサ２ｂが、再度検出動作を行うのは、ＮＯ．９である。そのため、センサ２ｂの検出状態の更新に要する時間は、４０ｍｓ×８＝３２０ｍｓである。このため、検出していないセンサが検出状態を更新するのに要する時間は、従来よりも長くなる。

次に、連続検出動作回数が２回（Ｎ＝２）、検出確定累積回数が４回（Ｍ＝４）である場合の検出動作処理について、図６を参照して説明する。まず、動作を開始してからＮＯ．１〜ＮＯ．４までは、センサ２ａ〜２ｄのうち障害物を検出したセンサがないため、予め設定した順番に従って検出動作を行う。ＮＯ．５にて、センサ２ａが障害物の１回目の検出をしている。このとき、連続検出動作回数は２回であるので、センサ２ａは、ＮＯ．５〜ＮＯ．６まで引き続き検出動作を行う。ＮＯ．６では、センサ２ａは、検出確定累積回数に達していないため、検出確定は行わず、予め設定した順番に従って検出動作を行う。ＮＯ．７〜ＮＯ．９までは、障害物が検出されず、ＮＯ．１０にて、センサ２ａが、再び検出動作を行い、障害物を検出する。そのため、センサ２ａは、ＮＯ．１０〜ＮＯ．１１まで連続検出動作を行い、ＮＯ．１１にて、検出確定に至る。そのため、コントローラ部が、ブザー及び表示部を制御して、運転者に障害物が検出された旨の警告を開始する。

センサ２ａが検出確定に至るまでには、ＮＯ．５〜ＮＯ．１１までの７回の検出動作が行われる。そのため、センサ２ａが検出確定に要する応答時間は、４０ｍｓ×７＝２８０ｍｓである。従って、従来の検出確定にかかる時間と比べて短縮することができ、運転者に迅速に警告を開始することができる。

また、さらに設定した順番に従って検出動作を行うと、ＮＯ．１５で再びセンサ２ａの検出動作を行う。このとき、図５の場合と同様に、センサ２ａは連続検出動作を行わないため、センサ２ａが検出状態の更新に要する時間は、上述した図５の場合と同様に、４０ｍｓ×５＝２００ｍｓであり、従来よりも検出状態の更新時間がかかることはない。

一方、障害物を検出していないセンサ２ｂ〜２ｄの検出状態の更新は、例えば、ＮＯ．２にて検出していなかったセンサ２ｂの検出動作が再度行われるのは、ＮＯ．７である。そのため、センサ２ｂの検出状態の更新に要する時間は、４０ｍｓ×６＝２４０ｍｓである。このため、検出していないセンサが検出状態を更新するのに要する時間は、従来よりも長くなるが、上述した図５よりも短くなる。

次に、上述した図６と同様に、連続検出動作回数が２回（Ｎ＝２）、検出確定累積回数が４回（Ｍ＝４）であり、かつ、センサ２ａ及び２ｃが障害物を検出した場合の処理について、図７を参照して説明する。まず、動作を開始してからＮＯ．１〜ＮＯ．４までは、センサ２ａ〜２ｄのうち障害物を検出したセンサがないため、予め設定した順番に従って検出動作を行う。ＮＯ．５にて、センサ２ａが障害物の１回目の検出をし、図６と同様に、ＮＯ．５〜ＮＯ．６まで引き続き検出動作を行う。この後、予め設定した順番に従って、検出動作を行い、ＮＯ．８にて、センサ２ｃが障害物の１回目の検出をしている。センサ２ｃは、ＮＯ．８〜ＮＯ．９まで引き続き検出動作を行い、この後は、予め設定した順番に従って、検出動作を行う。

ＮＯ．１１にて、センサ２ａが、再び検出動作を行い、障害物を検出する。そのため、センサ２ａは、ＮＯ．１１〜ＮＯ．１２まで連続検出動作行い、ＮＯ．１２にて、検出確定に至り、図６と同様に、運転者に障害物が検出された旨の警告を開始する。また、センサ２ｃは、ＮＯ．１４にて、再び検出動作を行い、障害物を検出する。そのため、センサ２ｃは、ＮＯ．１４〜ＮＯ．１５まで連続検出動作を行い、ＮＯ．１５にて、検出確定に至る。そのため、図６と同様に、コントローラ部が、ブザー及び表示部を制御して、運転者に障害物が検出された旨の警告を開始する。

センサ２ａが検出確定に至るまでには、ＮＯ．５〜ＮＯ．１２までの８回の検出動作が行われる。そのため、センサ２ａが検出確定に要する時間は、４０ｍｓ×８＝３２０ｍｓである。また、センサ２ｃが検出確定に至るまでには、ＮＯ．８〜ＮＯ．１５までの８回の検出動作が行われため、センサ２ｃが検出確定に至るまでの時間は、４０ｍｓ×８＝３２０ｍｓである。従って、複数のセンサが同時に障害物を検出した場合でも、従来の検出確定にかかる時間と比べて短縮することができ、運転者に迅速に警告を開始することができる。

また、さらに設定した順番に従って検出動作を行うと、センサ２ａ及び２ｃが検出状態の更新に要する時間は、図６と同様に、４０ｍｓ×５＝２００ｍｓであり、複数のセンサが同時に障害物を検出を開始した場合でも、従来よりも検出状態の更新時間がかかることはない。

一方、検出確定していないセンサ２ｂ、２ｄが検出状態の更新に要する時間は、例えば、ＮＯ．２にて検出していなかったセンサ２ｂが再度検出動作を行うのは、ＮＯ．７である。そのため、検出状態の更新に要する時間は、４０ｍｓ×６＝２４０ｍｓである。また、ＮＯ．４にて検出しなかったセンサ２ｄが再度検出動作を行うのは、ＮＯ．１０である。そのため、検出状態の更新に要する時間は、４０ｍｓ×７＝２８０ｍｓである。従って、複数のセンサが同時に障害物を検出を開始した場合でも、検出していないセンサが検出状態を更新するのに要する時間は、上述した図５と同様である。

上記実施形態に係る車両用周辺監視装置１では、連続検出動作回数（Ｎ）、及び、検出確定累積回数（Ｍ）を、任意の回数に選定すればよく、検出確定に要する応答時間、検出確定済みセンサの検出状態更新時間、未検出センサの検出状態更新時間のどれを優先して短縮するかを考慮して設定することができる。図６の連続検出動作回数が２回（Ｎ＝２）、検出確定累積回数が４回（Ｍ＝４）の設定は、比較的バランスよく上記各時間を短縮できる。なお、ここでは、図４に示す検出動作を図２に示した車両用周辺監視装置１に適用した場合の例を示したが、これに限られず、例えば、図８に示したような、従来の車両用周辺監視装置に適用してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、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。例えば、本発明に係る車両用周辺監視装置１が４個又は８個のセンサから成るセンサ部２を備える場合を示したが、これに限られず、任意の数のセンサから成るセンサ部であってもよい。

（ａ）（ｂ）は、それぞれ車両用周辺監視装置のセンサ配置と障害物検出領域を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る車両用周辺監視装置の内部構成を示すブロック図。 上記車両用周辺監視装置の各部の出力信号を示すタイミングチャート。 上記車両用周辺監視装置における検出動作を示すフローチャート。 上記車両用周辺監視装置における各センサの動作を説明する図。 上記車両用周辺監視装置における各センサの動作を説明する図。 上記車両用周辺監視装置における各センサの動作を説明する図。 従来の車両用周辺監視装置の内部構成を示すブロック図。 上記車両用周辺監視装置の各部の出力信号を示すタイミングチャート。 上記車両用周辺監視装置における各センサの動作を説明する図。

符号の説明

１ 車両用周辺監視装置
２ センサ部
３ 障害物検出領域
４ 通信バス
５ コントローラ部（制御部）
６ ブザー（警告手段）
７ 表示部（警告手段）
８ 車両信号
２１ 圧電型超音波マイクロフォン
２２ 送信駆動回路
２３ 受信回路
２４ 増幅回路
２５ しきい値回路
２６ シリアル通信回路
５１ シリアル通信回路
５２ ＣＰＵ
５３ ブザー出力回路
５４ 表示出力回路

Claims (2)

1. 超音波を送信し、送信した超音波の障害物からの反射波を受信して車両の周辺に位置する障害物を検出する複数の超音波センサ（以下、センサという）から成るセンサ部と、
   前記センサ部により障害物が検出されたときに動作して、その旨をユーザに警告する警告手段と、
   前記センサ部と前記警告手段とを制御する制御部と、を備えた車両用周辺監視装置において、
   前記制御部は、
   予め設定された所定の順番に従って前記複数のセンサに検出動作を行わせ、障害物を検出したセンサがあったとき、該障害物を検出したセンサに引き続き所定回数だけ連続して検出動作を行わせ、
   前記所定の順番によるセンサの検出動作が、前回の検出動作において、障害物を検出したセンサに再び戻ったとき、当該センサによる障害物の検出回数の累計が所定の回数を超えている場合には、当該センサによる所定回数の連続検出動作を行わないことを特徴とする車両用周辺監視装置。
2. 前記制御部と前記センサ部との間の信号伝送は、送信／受信信号をそのまま伝送する信号通信制御型システム、又は前記送信／受信信号を指令信号に変換して伝送するシリアル通信制御型システムを適用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。

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