JP5071702B2 - 障害物検知システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波センサを車体に配置して車両周辺の障害物検知を行う車両用障害物検知システムに関する。

従来、この種の車両用障害物検知システムとして、車両のバンパーに超音波センサを水平方向に複数配置するとともに、これら超音波センサの送波方向の中心軸を車両に対して水平方向に設定し、超音波センサが取り付けられた車両の表面から法線方向に超音波を送波しているものがある。そして、超音波センサから送波された超音波の障害物による反射波を超音波センサが受波するまでの時間により、超音波センサと障害物との間の距離を検知し、その距離が一定の範囲内にあればその障害物の存在を運転者に知らせている。

超音波センサには、単一の超音波センサにて超音波の送受波を行い障害物を検知するものと、一対の超音波センサを構成し、そのうちの一方の超音波センサから超音波を送波し、他方の超音波センサにて反射波を受波して障害物を検知するものとがある。超音波センサを含む平面上におけるその検知範囲は、前者の単一の超音波センサの場合は扇状であり、後者の一対の超音波センサの場合は楕円状の形状を成している。

上述した車両用障害物検知システムでは、この単一の超音波センサ、一対の超音波センサ、または、その両方のセンサを組み合わせることにより、様々な障害物検知範囲を設定することを可能にしている（例えば特許文献１）。

特開２００１−２０８８４３号公報（明細書第［００１０］段落及び図１）

しかしながら、上述した車両用障害物検知システムにおける超音波センサは、何れも超音波の送波方向の中心軸は車両に対して水平方向に設定され、超音波センサが取り付けられた車両の表面に対して法線方向に超音波を送波している。超音波センサは、その性質上センサヘッド近傍に不検知範囲を有しており、この範囲においては障害物を検知することはできない。したがって、車両のバンパーに超音波センサが配置されている場合、バンパーに障害物が近付き過ぎると、この不検知範囲の存在により、その障害物を検知することができないという問題があった。また、超音波センサはバンパーに配置されているため、車両後部ドアの開扉により、超音波センサの障害物検知範囲外に車両後部ドアの一部が出てしまうと、車両後部ドアの開扉方向の障害物を検知できなくなるという問題も生じていた。

本発明は、かかる問題点に着目してなされたものであり、その目的は、車両近傍の障害物検知能力の向上を図ることができる障害物検知に優れた車両用障害物検知システムを提供することにある。

本発明に係る車両用障害物検知システムの第一特徴構成は、車両の外方に向けて超音波信号を送信する送信手段と、前記車両から離間した位置にある物体の表面で反射した前記超音波信号を受信する受信手段とを、前記車両の表面から前記車両の外方に偏位させた状態に設けると共に、前記車両の表面に対して前記受信手段と鏡像関係となる位置に仮想受信手段を設定し、前記送信手段から送信され、前記物体の表面および前記車両の表面で反射したのち前記受信手段で受信された超音波信号を、前記送信手段から送信され、前記物体の表面で反射したのち前記仮想受信手段で受信された迂回反射波信号とみなし、前記送信手段から送信され、前記物体の表面で反射したのち前記受信手段で受信された直接反射波信号と、前記迂回反射波信号とに基づいて、前記物体の位置を求める演算手段を備えた点にある。

本構成により、物体の表面で反射したのち受信手段で受信した直接反射波信号と、送信手段から送信され、物体の表面および車両の表面で反射したのち受信手段で受信した超音波信号を、送信手段から送信され、物体の表面で反射したのち仮想受信手段で受信したものとする迂回反射波信号とに基づいて物体の位置を特定する。このため、受信手段が一つの場合であっても、受信手段が複数存在する場合と同様に、物体の位置を特定することができる。この結果、受信手段を複数設けなくてもよいので、簡単な構成で物体の位置を特定することができる。

本発明に係る車両用障害物検知システムの第二特徴構成は、前記車両の表面が、前記車両に対して開閉駆動される開閉体の表面であり、前記演算手段によって特定された前記物体の位置が、予め前記開閉体の表面に対する外側に設定した所定領域にある場合に、前記開閉体の開き駆動を停止する制御手段を備えた点にある。

本構成により、演算手段によって特定された物体の位置が、予め開閉体の表面に対する外側に設定した所定領域にある場合に、制御手段が開閉体の開き駆動を停止する。このため、開閉体の外側付近に物体が存在する場合であっても、開閉体が物体に衝突するのを防止することができる。

本発明に係る車両用障害物検知システムの第三特徴構成は、前記送信手段が前記超音波信号をパルス送信するものであり、前記受信手段が受信した二つの超音波信号の受信タイミングが所定の時間以内である場合に、先に受信した前記超音波信号を前記直接反射波信号とし、後に受信した前記超音波信号を前記迂回反射波信号とする点にある。

物体の表面の状態によっては、共通の超音波に基づく直接反射波信号と迂回反射波信号とを受信できない場合がある。しかし、超音波はパルス送信されるので、本構成のように、受信手段が受信した二つの超音波信号の受信タイミングが所定の時間以内である場合に、先に受信した前記超音波信号を直接反射波信号とし、後に受信した前記超音波を迂回反射波信号として演算することにより、直接反射波信号と迂回反射波信号の何れか一方しか受信できない場合であっても、異なるタイミングで送信された超音波信号に基づく二つの超音波信号によって、物体の位置を近似して特定することができる。

本発明に係る車両用障害物検知システムの第四特徴構成は、車両の外方に向けて超音波信号を送信する送信手段と、前記車両から離間した位置にある物体の表面で反射した前記超音波信号を異なる位置で夫々受信する複数の受信手段とを備え、当該複数の受信手段によって受信した超音波信号につき、前記送信手段により送信されてから各受信手段により受信された夫々の時間に基づいて前記物体の位置を特定し、前記送信手段から送信され、前記物体の表面および前記車両の表面で反射したのち前記受信手段で受信された超音波信号によって当該特定した位置が前記車両の表面に対する内側であるとされた場合に、前記物体の現実の位置を、前記車両の表面に対して前記特定した位置と鏡像関係となる位置に設定する演算手段を備えた点にある。

本構成のように複数の受信手段を備える場合、各受信手段が受信した反射波に基づいて物体の位置を特定することができる。
例えば、送信手段から送信された超音波信号の全てが、物体の表面で反射され、更に車両の表面で反射されたのち受信手段により受信された場合、反射波は車両の内側から返ってくるため、位置は車両の内部にあると特定される場合がある。
そこで、本構成では、特定した物体の位置が車両の表面に対する内側であるとされた場合に、演算手段が、物体の現実の位置を、車両の表面に対して、特定した位置と鏡像関係となる位置に設定する。この結果、受信手段が物体の表面で反射された反射波信号を直接受信できず、受信手段が車両の表面での反射を介した反射波信号を受信することにより、物体の位置を特定することができる。

本発明に係る車両用障害物検知システムの第五特徴構成は、前記車両の表面が、前記車両に対して開閉駆動される開閉体の表面であり、前記演算手段によって特定された前記物体の位置が、予め前記開閉体の表面に対する内側に設定した所定領域にある場合に、前記開閉体の開き駆動を停止する制御手段を備えた点にある。

本構成により、演算手段によって特定された物体の位置が、予め前記開閉体の表面に対する内側に設定した所定領域にある場合に、制御手段が開閉体の開き駆動を停止する。このため、受信手段が物体の表面で反射された反射波を直接受信できない場合であっても、開閉体の表面における反射波を受信して開閉体の開き駆動を停止することができる。

本発明に係る車両用障害物検知システムの第六特徴構成は、前記所定領域が変更可能な点にある。

開閉体の表面形状により、送信手段から送信された超音波信号が、物体の表面で反射され、更に車両の表面で反射されたのち受信手段により受信される場合の経路が異なり、特定される物体の位置も変化する。しかし、本構成により、開閉体の表面形状に応じて前記領域を変更することができるので、本装置を各種の開閉体を備えた多種の車両に用いることができる。

[実施形態１]
本発明に係る車両用障害物検知システムの一実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は車両１の後部ドア１１に超音波センサを配置した場合の検知範囲を示す図であり、図２は図１の側面図を示している。なお、この後部ドア１１は上下開閉式の揺動ドア（開閉体）となっている。

これらの超音波センサから超音波が送波され、この超音波が障害物に当たって反射波が生じ、この反射波を元の超音波センサが受波する。この送波から受波までの時間により、超音波センサと障害物との間の距離を検知し、その距離が一定の範囲内にあれば、その障害物の存在を運転席におけるブザーや警告表示などにより運転者に知らせている。

図１に示すように、車両の後部ドア１１のヒンジ１３近傍には超音波センサ２が配置されている。この超音波センサ２の送波方向の中心軸２２は、図２に示すように、車両の後部ドア１１の表面１２Ａに略沿って、下方に傾斜している。この中心軸２２は、後部ドア１１の表面１２Ａに「略沿う」のであるから、具体的にはこの中心軸２２が後部ドア１１の表面と成す角度が４５°以内に収まることが好ましい。超音波センサ２の前方には検知範囲３が、超音波センサを含む平面上においては扇状、そして空間的には切頭円錐状に拡がっており、センサヘッド２１の近傍には不検知範囲４が存在している。なお、例えば中心軸２２と後部ドア１１の表面１２Ａとの成す角度（仰角α）を９０°未満かつ０°以上に設定すれば、超音波センサ２の切頭円錐状の検知範囲を後部ドア１１の表面１２Ａに接して設定できるようになり、表面付近の不検知エリアを無くして障害物検知範囲を拡大できる。仰角αを６０°以下かつ０°以上に設定すれば、低出力の超音波センサでも適用が可能となる。さらに、仰角αを４５°以下かつ０°以上とすればさらに検知感度が向上し、電動で駆動される後部ドア１１において、障害物の検知後、後部ドア１１の開閉動作を停止することで、障害物との衝突を回避することが可能になる。

図２から明らかなように、従来のように超音波センサをバンパーに取り付け、その送波方向の中心軸を水平方向に向けていた場合と異なり、本実施形態においては、バンパー１４の近傍が超音波センサ２の検知範囲３に含まれている。超音波センサ２とバンパー１４とを結ぶ直線上には凸状の後部ドア１１の表面１２Ａが存在するが、超音波センサ２から送波された超音波は、この凸状の後部ドア１１の表面１２Ａに沿ってバンパー１４まで回り込むことができる。したがって、従来のようなバンパー近傍の不検知範囲の発生を回避することができ、バンパー近傍にある障害物の検知を行うことができる。

図２に示すように、本実施形態においては、車体の表面１２、特に後部ドア１１の表面１２Ａが超音波センサ２の検知範囲３に含まれている。この場合、車体の表面１２上で反射された超音波も障害物検知に利用することができる。すなわち、図４に示すように、超音波センサ２から経路ＸＸ’を通って直接障害物５に当たる通常の経路（直接反射波の経路）がある一方で、超音波センサ２から送波された超音波が車体の表面１２上の点Ｐで反射され、経路ＹＰＹ’を通って障害物５に当たる経路（迂回送波の経路）もあり、この経路で反射した超音波（迂回反射波）も障害物検知に利用することができる。さらに、通常の経路ＸＸ’では検知し難い形状の障害物、例えばＸＸ’に略平行な形状の障害物の場合であっても、車体の表面で反射をした経路ＹＰＹ’による超音波はＸＸ’と平行ではないので、経路ＸＸ’による超音波に比べ障害物を検知し易くなる。このように、車体の表面を検知範囲に含めることで、効果的な障害物検知が可能となる。

また、超音波センサ２は車両の後部ドア１１のヒンジ１３近傍に配置されているため、この後部ドア１１の開閉の際に超音波センサ２は後部ドア１１と共に動くことになる。その結果、図３に示すように、超音波センサ２の送波方向の中心軸２２は、常に車両の後部ドア１１の表面に略沿った状態となり、後部ドア１１の開扉と共に検知範囲３も動くことになる。したがって、後部ドア１１の開扉方向に障害物が存在する場合、これを容易に検知することができる。

さらに、図１〜図３に示すように、超音波センサ２の検知範囲３には後部ドアの表面の先端部１２ａが含まれている。後部ドア１１の表面の先端部１２ａは、後部ドア１１の開扉時に最も動き出しの早い箇所、すなわち最も障害物に当たり易い箇所である。したがって、この先端部１２ａを超音波センサ２の検知範囲３に含むことにより、後部ドア１１の開扉時における障害物検知をより確実なものとすることができる。

超音波センサの送波方向の中心軸を例えば下方に傾斜させた場合、その検知範囲には、障害物だけでなく、バンパーなど車体の一部や縁石、道路などが含まれることがある。このような場合、通常の超音波センサを用いたのでは、これら車体の一部や縁石なども障害物として検知してしまい、その結果必要としない情報まで運転者に知らせることになり、効果的な障害物検知を行うことができない。したがって、障害物と障害物以外の物とを区別するため、所定の返答信号（返答時間や波形など）を除去することで対象となる障害物をより正確に検知することができる超音波センサを用いることによって、検知能力に優れた車両用障害物検知システムを提供することができる。

本実施形態では、上述したように、バンパー１４などの車体の一部が超音波センサ２の検知範囲３に含まれている。したがって、バンパー１４などの車体の一部からの反射波が生じており、効果的な障害物検知を行うためには、これを障害物と区別する必要がある。

そこで、本実施形態における超音波センサ２は、バンパー１４などの車体の一部からの反射波と、対象とする障害物からの反射波とを区別するため、所定の返答信号は除去するように構成されている。例えばバンパー１４の場合、後部ドア１１が閉じている状態においては、超音波センサ２からバンパー１４までの距離Ｌは一定なので、バンパー１４に対する超音波の送波から受波までの返答時間Ｔも一定となる。したがって、返答信号のうち、この返答時間Ｔで返ってきたものを除去することにより、バンパーと障害物とを区別することができる。また同様にして、後部ドア１１が閉じている状態においては、超音波センサ２に対してバンパー１４の形状は一定なので、その反射波も一定のものとなる。このため、返答信号のうち、この反射波に相当する信号を除去することによっても、バンパーと障害物とを区別することができる。

勿論これらの方法は、バンパーだけでなく、その他の車体の一部に対しても適用することができる。また、検知範囲を車両から一定の距離に限定することにより、例えば一定の時間以上の返答時間で返ってきたものを除去することにより、縁石や道路などの地面付近にある物を超音波センサの検知範囲から除外することができる。

以上のように、障害物と障害物以外とを区別するため、所定の返答時間や波形などに基づく返答信号を除去することで対象となる障害物をより正確に検知することができ、検知能力に優れた車両用障害物検知システムを提供することが可能となる。

［別実施形態１］
上記実施形態においては、超音波センサ２の検知範囲３に車体の表面１２が含まれるように超音波センサ２の配置、その送波方向の中心軸２２の方向を設定したが、勿論、その検知範囲に車体の表面を含まないようにしても良い。例えば、図５に示すように、送波方向の中心軸２２と後部ドア１１の表面１２Ａとが成す角度を大きくすることにより、その検知範囲３に車体の表面を含まないように設定することができる。この場合、上記実施形態と比べ、車両からより離れた場所でも障害物を検知することができる。

［別実施形態２］
（障害物検知システムの概要）
この障害物検知システムは、特に限定はされないが、例えば図６に示すように、跳上げ式の後部ドア１１を備えた、ハッチバック車に適用することができる。
図７に示すようにこの障害物検知システムは、車両１の外方に向けて超音波信号を送信する送信手段２４と、車両１から離間した位置にある障害物５の表面で反射した前記超音波信号を受信する受信手段３２とを備える。当該送信手段２４と受信手段３２とを備えたセンサヘッド２１が後部ドア１１の表面に配置されている。
また、受信手段３２によって受信した超音波信号につき、送信から受信までに要した時間に基づいて前記障害物５の位置を特定する演算手段５１を有する。

この車両障害物検知システムは、超音波信号を発生させる発生部２３を有する。発生部２３は、演算手段５１からのタイミング信号が入力されるごとに送信手段２４に発振信号を出力して、送信手段２４から超音波信号を送信する。
さらに、車両障害物検知システムは処理部３１と検波部４１とを有する。処理部３１は、受信手段３２にて受信した反射波信号に対して増幅、フィルタリング等の処理を行う。検波部４１は、処理部３１で処理された超音波信号を全波整流し、積分して包絡線反射波信号とする。そして、この包絡線波反射波が、演算手段５１に出力される。演算手段５１は、包絡線波反射波信号に基づいて障害物５の位置を検知する。

制御手段６０は、演算手段５１によって特定された障害物５の位置が、予め後部ドア１１の表面に対する外側に設定した領域Ｒ１（図８参照）にある場合に、開閉体の開き駆動を停止するようバックドアアクチュエータ６１を制御する。

（障害物位置の特定）
図８に示すように、受信手段３２が受信する反射波信号には、前記送信手段２４から送信され、前記障害物５の表面で反射したのち受信手段３２で受信した反射波（以下、「直接反射波信号」と称する）と、障害物５の表面で反射された後に、車両１の表面で反射され、受信手段３２に受信された反射波信号とが存在する。
つまり、図９に示すように障害物５に当たって反射された反射波が経路ＢＯを通って直接受信手段３２に受信される場合と、障害物５に当たって反射された反射波がさらに車体の表面上の点Ｐで反射され、経路ＢＰＯを通って受信手段３２に受信される場合とがある。

上述の２つの経路を経て受信手段３２に受信された反射波信号に基づいて障害物５の位置を特定することができる。
図９に示すように、超音波が、経路ＢＰＯを経て受信手段３２に受信される経路長と、車両１の表面（後部ドア１１の表面）に対して受信手段３２と、鏡位置に想定した仮想の仮想受信手段３２’に、経路ＢＯ’を経て受信される経路長とが等しくなる。
従って、直接反射波信号と、経路ＢＰＯを通って受信手段３２に受信された反射波信号を、経路ＢＯ’を通って仮想受信手段３２’に受信されたとする反射波信号（以下、「迂回反射波信号」）とに基づいて、前記障害物５の位置を求めることができる。
つまり、送信手段２４から超音波信号が送信されたのち直接反射波信号が受信されるまでの時間から求められる経路ＢＯの経路長、送信手段２４から超音波信号が送信されたのち迂回反射波信号が受信されるまでの時間から求められる経路ＢＯ’の経路長、及び受信手段３２と仮想受信手段３２’との間隔に基づいて、障害物５の位置を特定することができる。

（演算手段による障害物位置の特定処理）
次に、演算手段５１による障害物位置の特定処理について説明する。
受信手段３２が、共通の超音波信号による、直接反射波信号と、迂回反射波信号とを受信した場合、超音波信号が障害物５の表面で反射してのち受信手段３２に受信されるまでの経路長が異なる。このため、図１０に示すように、演算手段５１は、直接反射波信号による頂点Ｐ１及び迂回反射波信号による頂点Ｐ２の二つの頂点を有する包絡線波信号を得る。
演算手段５１は、包絡線波形の頂点Ｐ１，Ｐ２を特定し、各頂点前の所定範囲の電圧カウンタ値を用いて、例えば最小二乗法により近似直線Ｌ１，Ｌ２を求める。そして、各近似直線が電圧カウンタ値０と交差するタイマカウント値（０クロス時刻）を求める。つまり、包絡線波の立上推測値Ｔ１，Ｔ２を特定する。
そして、立上推測値Ｔ１，Ｔ２から経路長ＢＯ及び経路長ＢＯ’を求め、この経路長ＢＯ及び経路長ＢＯ’、及び、受信手段３２と仮想受信手段３２’との間隔ＯＯ’に基づいて障害物５の位置を特定する。

一方、図１１に示すように、障害物５の表面が平らな場合は、乱反射が起こらないので、送信手段２４に近接して設けられた受信手段３２が直接反射波を受信するためには、超音波が障害物５に対して略垂直に入射する必要がある。このため、障害物５がセンサヘッド２１の検知範囲３の内部に存在しても、共通の超音波信号に基づく直接反射波と迂回反射波とを受信できない場合がある。この場合、異なるタイミングの超音波信号による直接反射波信号と迂回雄反射波信号とに基づいて障害物５の位置を検出する。
つまり、超音波信号を複数回発信して得られた反射波を例えば演算手段５１のメモリに記憶しておき、その立上推測値が所定範囲内の反射波を抽出する。ここで、同じ障害物からの反射波信号だとすると、後部ドア１１の開動作により障害物５との位置関係が変化することから、立上推測値が変化するので、前記所定範囲は後部ドア１１の開速度及び超音波信号の送信タイミングに基づいて定められる。
そして、図１２（ａ）に示す着目した波形Ｗ１と、図１２（ｂ）に示す抽出した波形Ｗ２とに基づいて障害物５の位置を特定する。
上述のように、直接反射波信号と迂回反射波信号とのうちの何れか一方しか受信できない場合であっても、障害物５の位置を特定することができる。

［別実施形態３］
（障害物検知システムの概要）
この障害物検知システムは、上述の実施形態に係る車両障害物検知システムと同様に、跳上げ式の後部ドア１１を備えた、ハッチバック車に適用することができる。

図１３に示すように、この車両障害物検知システムは、車両１の外方に向けて超音波信号を送信する送信手段２４と、前記車両１から離間した位置にある障害物５の表面で反射した前記超音波信号を異なる位置で夫々受信する複数の受信手段３２とを備える。図１４に示すように、例えば送信手段２４と受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃはセンサヘッド２１に、夫々が正方形の頂点となる位置に設けてある。

また、この車両障害物検知システムは演算手段５１を有する。演算手段５１は、複数の受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃによって受信した超音波信号につき、送信から受信までに要した夫々の時間（送信手段２４により送信されてから各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃにより受信された夫々の時間）に基づいて障害物５の位置を特定する。さらに、この演算手段５１は、特定した障害物５の位置が車両１の表面に対する内側であるとされた場合に、障害物５の現実の位置を、車両１の表面に対して特定した位置と鏡像関係となる位置に設定する。

制御手段６０は、障害物５が演算手段５１によって特定された障害物５の位置が、予め後部ドア１１の表面に対する外側に設定した第１領域Ｒ１（図１５参照）若しくは、後部ドア１１の表面に対する内側に設定した第２領域Ｒ２（図１５参照）にある場合に、後部ドア１１の開き駆動を停止するようバックドアアクチュエータ６１を制御する。

（障害物位置の特定）
本構成のように複数の受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃを備える場合、各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃが受信した反射波信号に基づいて障害物５の位置を特定することができる。
図１５，１６に示すように、反射波信号が受信手段３２に受信される経路として、障害物５に当たって反射した超音波が直接受信手段３２に受信される場合（経路ＢＯ）と、障害物５で反射された超音波が車体の表面上の点Ｐで反射されたのち受信手段３２に受信される場合（経路ＢＰＯ）とがある。
送信手段２４から送信された超音波信号が、全て経路ＢＰＯを通って各受信手段３２に受信された場合、反射波は車両１の内側から返ってくるため、障害物５は車両１の表面（後部ドアの表面）より車両内側にあると特定される場合がある

つまり、図１６に示すように、経路ＢＰＯを通って各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃに受信された超音波の経路長と、後部ドア１１の表面に対して障害物５と鏡の関係にある仮想の障害物５’を想定した場合に、経路Ｂ’Ｏを通って各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃに受信された超音波の経路長とが等しくなる。
このため、経路ＢＰＯを通って超音波が受信手段３２に受信された場合、実際に障害物５が存在する位置と鏡像の関係にある位置に障害物５が特定される。

このため、演算手段５１が、後部ドア１１の表面に対する内側に障害物５の位置が特定された場合に、障害物５の現実の位置を、後部ドア１１の位置に対して特定した位置と鏡像関係となる位置に設定することにより障害物５の位置を特定することができる。

そして、演算手段５１によって特定された障害物５の位置が、第２領域Ｒ２にあるとされた場合にも、制御手段６０が後部ドア１１の開き駆動を停止する。このため、受信手段３２が障害物５の表面で反射された後、後部ドア１１により反射された反射波しか受信できない場合であっても、後部ドア１１の開き駆動を停止することができる。
なお、後部ドア１１の表面形状により、送信手段２４から送信された超音波信号が、障害物の表面で反射され、更に車両の表面で反射されてから受信手段３２により受信される場合の経路が異なり、特定される障害物５の位置も変化する。このため、領域Ｒは、変更可能であることが好ましい。

（演算手段による障害物位置の特定処理）
次に、障障害物位置の特定処理の一例について説明する。
ある測定タイミングで、各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃにて、夫々４つの反射波を受信した場合の処理について説明する。このとき、各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃにつき、図１７に示すような４つの包絡線波形が夫々得られる。
まず、演算手段５１は、夫々の受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃごとに、各包絡線波形の頂点を特定し、各頂点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の前の所定範囲の電圧カウンタ値を用いて、例えば最小二乗法により近似直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を求める。そして、各近似直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が電圧カウント値０と交差するタイマカウント値（０クロス時刻）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を求める。つまり、包絡線波の立上推測値を特定する。この、頂点の特定及び立上推測値の特定を反射波信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４について行う。上述の処理を、各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃにつき夫々行う。
そして、図１８に示すように、演算手段５１は、得られた頂点のタイマカウント値、頂点の電圧カウント値及び立上推測値Ｔ１〜Ｔ４を、夫々の受信手段３２ごとに、候補テーブル２００に格納する。ここで、２００ａは受信手段３２aにて得られた反射波信号についての候補テーブル、２００ｂは受信手段３２ｂにて得られた反射波信号についての候補テーブル、２００ｃは受信手段３２ｃにて得られた反射波信号についての候補テーブルである。
また、演算手段５１は候補テーブルにおける立上推測値の関係に従って同一の障害物５に当たって反射した同一反射波の候補となる組み合わせを選択する。
つまり、候補テーブル２００ａ−２００ｂ間で立上推測値の差が所定値α以下である候補の組を抽出する。また、候補テーブル２００ｂ−２００ｃ間で立上推測値の差が所定値β以下である候補の組を抽出する。さらに、候補テーブル２００ｃ−２００ａ間で立上推測値の差が所定値γ以下である候補の組を抽出する。そして、最終的に抽出した各組みから全体としての組合を選定する。
ここで、所定値α，β，γは、各受信手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃが受信した反射波信号が同一の障害物５によるものか否かを示す指標である。このα，β，γは、対応する受信手段３２同士の間隔に基づいて経験的に、定められる値であり、本実施形態では、α，β，γ＝１６０である。

候補テーブル２００ａ−２００ｂ間での全ての候補の組合せについて、立上推測値の差を求め、求めた差が１６０以下である組が抽出される。この場合、図１９（ａ）に示すように、候補１−候補１、候補３−候補３、候補４−候補４の３組が抽出される。
同様にして、図１９（ｂ）に示すように、候補テーブル２００ｂ−２００ｃ間では、候補１−候補１、候補２−候補２、候補３−候補３、候補４−候補４の４組が抽出される。また、図１９（ｃ）に示すように、候補テーブル２００ｃ−２００ａ間では、候補１−候補１、候補３−候補３、候補４−候補４の３組が抽出される。
そして、これら抽出した組から全体としての候補の組合を選定する。つまり、候補テーブル２００ａ−２００ｂ間、候補テーブル２００ｂ−２００ｃ間、候補テーブル２００ｃ−２００ａ間でのいずれにおいても、立上推測値の差が１６０以下である組合を選定する。
つまり、例えば候補テーブル２００ａの候補１（５５８７）に着目した場合、図１９（ａ）に示すように、候補テーブル２００ｂにおいて、立上推測値の差が１６０以下であるのは候補１（５６８５）である。また、図１９（ｃ）に示すように、候補テーブル２００ｃにおいて、立上推測値の差が１６０以下であるのは候補１（５７４４）である。このように、各候補テーブル２００ａ，２００ｂ，２００ｃの候補１に着目した場合、何れの候補テーブル２００の候補１同士を比較しても立上推測値の差が１６０以下である。
従って、候補１−候補１−候補１の組合を組合１として選定する。同様の処理により、図２０に示すように、三組の組合せが最終的な障害物５の候補の組合として選定される。

そして、演算手段は、選定された候補の組合せに対応して、各波形の立ち上がり推測値を反射波の受信時刻として、各組合せごとに障害物の位置を、三角測量により図１４及び図２１に示す（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標として特定する。
例えば、図２０の組合１から障害物５の位置を特定する場合、図２２（ａ）に示すように、受信手段３２ａによる立上推測値（５５８７）から、受信手段３２ａと障害物５との距離Ｄ２を求め、受信手段３２ｂによる立上推測値（５６８５）から、受信手段３２ｂと障害物５との距離Ｄ１を求める。そして、距離Ｄ１と距離Ｄ２とから、障害物５のＹ方向距離ｙ及び、Ｚ方向距離ｚを求める。
また、図２２（ｂ）に示すように、受信手段３２ｂによる立上推測値（５７４４）から、距離Ｄ３を求める。そして、距離Ｄ１と距離Ｄ３とから、障害物５のＸ方向距離ｘ及び、Ｚ方向距離ｚを求める。
上述の処理を各組合について夫々行い、図２３に示すように、障害物１〜３の位置が特定される。

〔別実施形態４〕
上記実施形態では、上下開閉式の揺動する後部ドア１１に超音波センサ２を配置した場合を示したが、勿論、左右開閉式などその他の揺動する車両ドアにも配置することができる。

例えば、図２４に、トラックの左右開閉式の後部ドア１１’に超音波センサ２を配置する実施形態を示した。図２４から明らかなように、この場合、超音波センサ２は左右のドアのヒンジ１３の近傍に配置されている。そして、その送波方向の中心軸２２は後部ドア１１’の表面に略沿って、左側の超音波センサ２は右方向に、反対に右側の超音波センサ２は左方向に向けて設定している。また、その検知範囲３には、後部ドア１１’の表面１２Ａ’が含まれ、後部ドア１１’の表面の先端部１２ａ’も含まれている。

したがって、後部ドア１１’が開扉する際にも、超音波センサ２は後部ドア１１’とともに動くことができ、その中心軸２２は、常に車両の後部ドア１１’の表面１２Ａ’に略沿った状態となる。すなわち、後部ドア１１’の開扉と共に検知範囲３が動くので、後部ドア１１’の開扉方向に障害物５が存在する場合、これを容易に検知することができる。さらに、後部ドア１１’の開扉の際、最も障害物５に当たり易い箇所である後部ドア１１’の表面の先端部１２ａ’が超音波センサ２の検知範囲３に含まれることにより、後部ドア１１’の開扉時における障害物５検知をより確実なものとすることができる。

〔別実施形態５〕
上記実施形態においては、後部ドア１１’のヒンジ１３近傍に超音波センサ２を配置したが、勿論、それ以外の場所に配置しても良い。例えば、デザイン上の観点から、後部ドア１１’のエンブレムにも配置することができ、この場合、その送波方向の中心軸を下方に傾斜して後部ドア１１’の先端部を望むように設定することができる。

また、図２５（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えばトラックのウイング式のドア１１”の場合は、上記実施形態のようにヒンジ近傍に超音波センサを配置しても、その車両ドアの表面の先端部１２ａ”を検知範囲に収めることはできない。かかる場合には、ウイング式のドアの角部１５に超音波センサ２を配置することにより、そのウイング式のドアの表面の先端部１２ａ”を含むように超音波センサ２の送波方向の中心軸２２をウイング式のドアの表面１２Ａ”に略沿って設定することができる。これにより、図２５（ｂ）に示すように、ウイング式のドア１１”の開扉と共に超音波センサ２の検知範囲３が動き、車両の側方に障害物５が存在する場合でもこれを容易に検知することができる。さらに、ウイング式のドアの表面の先端部１２ａ”が検知範囲３に含まれることにより、ウイング式のドア１１”の開扉時における車両の側方の障害物５検知をより確実なものとすることができる。

〔別実施形態６〕
上記実施形態においては、超音波センサを車両ドアに配置したが、勿論、車両ドア以外の車体に配置しても良い。その場合でも超音波センサの送波方向の中心軸を車体の表面に略沿うように設定することができ、車両近傍の障害物５検知の向上を図ることができる。

本発明に係る車両用障害物検知システムの超音波センサの検知範囲を示す車両後面図 図１の検知範囲を示す車両側面図 図１の車両の後部ドアを開けた場合の検知範囲を示す車両側面図 車体における超音波の反射を示す概略図 別実施形態１における超音波センサの検知範囲を示す車両側面図 別実施形態２における送信手段及び受信手段の取付位置を示す図 別実施形態２の車両障害物検出システムの一例を示す図 共通の超音波信号による反射波信号を受信する場合の車両後部を示す図 受信手段による反射波信号の受信経路を示す図 同一タイミングで反射波信号を受信した場合の包絡線波を示す図 異なるタイミングの反射波信号を受信する場合の車両後部を示す図 異なるタイミングの反射波信号を受信した場合の包絡線波を示す図 別実施形態３の車両用障害物検出システムの一例を示す図 超音波センサの一例を示す図 受信手段による反射波信号の受信経路を示す図 受信手段による反射波信号の受信経路を示す図 反射波の包絡線の一例を示す図 候補テーブルの一例を示す図 障害物による反射波を特定する処理の一例を示す図 障害物による反射波を特定する処理の一例を示す図 障害物の位置を特定する座標を示す図 障害物の位置の特定の仕方を示す図 特定された障害物の位置を示す図 別実施形態４における超音波センサの検知範囲を示す車両後面図 別実施形態５における超音波センサの検知範囲を示す車両後面図

符号の説明

１ 車両
２ 超音波センサ
３ 検知範囲
５ 障害物
１２ 車体の表面
１２Ａ〜１２Ａ” 車両ドアの表面
１２ａ〜１２ａ” 車両ドアの表面の先端部
２４ 送信手段
３２ 受信手段
３２’ 仮想受信手段
５１ 演算手段
６０ 制御手段
Ｒ 領域

Claims (6)

1. 車両の外方に向けて超音波信号を送信する送信手段と、
   前記車両から離間した位置にある物体の表面で反射した前記超音波信号を受信する受信手段とを、前記車両の表面から前記車両の外方に偏位させた状態に設けると共に、
   前記車両の表面に対して前記受信手段と鏡像関係となる位置に仮想受信手段を設定し、
   前記送信手段から送信され、前記物体の表面および前記車両の表面で反射したのち前記受信手段で受信された超音波信号を、前記送信手段から送信され、前記物体の表面で反射したのち前記仮想受信手段で受信された迂回反射波信号とみなし、
   前記送信手段から送信され、前記物体の表面で反射したのち前記受信手段で受信された直接反射波信号と、前記迂回反射波信号とに基づいて、前記物体の位置を求める演算手段を備えた車両用障害物検知システム。
2. 前記車両の表面が、前記車両に対して開閉駆動される開閉体の表面であり、
   前記演算手段によって特定された前記物体の位置が、予め前記開閉体の表面に対する外側に設定した所定領域にある場合に、前記開閉体の開き駆動を停止する制御手段を備えた請求項１に記載の車両用障害物検知システム。
3. 前記送信手段が前記超音波信号をパルス送信するものであり、前記受信手段が受信した二つの超音波信号の受信タイミングが所定の時間以内である場合に、先に受信した前記超音波信号を前記直接反射波信号とし、後に受信した前記超音波信号を前記迂回反射波信号とする請求項１又は２に記載の車両用障害物検知システム。
4. 車両の外方に向けて超音波信号を送信する送信手段と、
   前記車両から離間した位置にある物体の表面で反射した前記超音波信号を異なる位置で夫々受信する複数の受信手段とを備え、
   当該複数の受信手段によって受信した超音波信号につき、前記送信手段により送信されてから各受信手段により受信された夫々の時間に基づいて前記物体の位置を特定し、前記送信手段から送信され、前記物体の表面および前記車両の表面で反射したのち前記受信手段で受信された超音波信号によって当該特定した位置が前記車両の表面に対する内側であるとされた場合に、前記物体の現実の位置を、前記車両の表面に対して前記特定した位置と鏡像関係となる位置に設定する演算手段を備えた車両用障害物検知システム。
5. 前記車両の表面が、前記車両に対して開閉駆動される開閉体の表面であり、
   前記演算手段によって特定された前記物体の位置が、予め前記開閉体の表面に対する内側に設定した所定領域にある場合に、前記開閉体の開き駆動を停止する制御手段を備えた請求項４に記載の車両用障害物検知システム。
6. 前記所定領域が変更可能である請求項５に記載の車両用障害物検知システム。

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