JP7318194B2 - 物体検出装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、物体検出装置に関する。
超音波等の探査波を物体に送信し、物体に反射された探査波を受信することによって、物体までの距離を測定する技術が知られている。
特開2005-76408号公報
上述した従来技術には、判定精度を向上させるという点で更なる改善の余地がある。
本発明の実施形態にかかる物体検出装置は、一例として、探査波を送受信して周辺の物体を検出する第1の送受信部と、前記第1の送受信部から所定距離離間して配置され、探査波を送受信して周辺の物体を検出する第2の送受信部と、前記第1の送受信部および前記第2の送受信部の受信結果に基づき物体の位置を判定する処理部と、を備え、前記処理部は、前記第1の送受信部から送信され、前記第1の送受信部が最初に受信した探査波T11と、前記第1の送受信部から送信され、前記第2の送受信部が最初に受信した探査波T12と、に基づき第1の点を算出し、前記第2の送受信部から送信され、前記第2の送受信部が最初に受信した探査波T22と、前記第2の送受信部から送信され、前記第1の送受信部が最初に受信した探査波T21と、に基づき第2の点を算出し、前記第1の点と前記第2の点との距離が所定値未満であるときは、前記第1の点と前記第2の点とを結ぶ線分上の範囲に前記物体が存在すると判定し、前記第1の点と前記第2の点との距離が前記所定値以上であるときは、前記第1の点と前記第2の点とを結ぶ線分および前記線分の両端を延長した線分上の範囲に亘って前記物体が存在すると判定する。
よって、一例としては、物体の判定精度を向上させることができる。
前記処理部は、前記探査波T11に基づき前記第1の送受信部から前記物体までの最短の距離D11を算出し、前記探査波T12に基づき前記第1の送受信部から前記物体を経由して前記第2の送受信部に至る最短の距離D12を算出し、前記第1の送受信部および前記第2の送受信部を2つの頂点とする複数の三角形の3つめの頂点P12の位置を三辺測量法により算出し、前記第1の送受信部からの距離が前記距離D11の円弧A11と、三辺測量法により算出した前記複数の三角形のそれぞれの前記頂点P12を結ぶ円弧A12と、の交点を前記第1の点とし、前記探査波T22に基づき前記第2の送受信部から前記物体までの最短の距離D22を算出し、前記探査波T21に基づき前記第2の送受信部から前記物体を経由して前記第1の送受信部に至る最短の距離D21を算出し、前記第1の送受信部および前記第2の送受信部を2つの頂点とする複数の三角形の3つめの頂点P21の位置を三辺測量法により算出し、前記第2の送受信部からの距離が前記距離D22の円弧A22と、三辺測量法により算出した前記複数の三角形のそれぞれの前記頂点P21を結ぶ円弧A21と、の交点を前記第2の点とする。
よって、一例としては、物体の位置および外形を判定することができる。
前記第1の送受信部は、前記探査波の送受信を行う期間と、前記探査波の受信を行う期間とを交互に繰り返すよう動作し、前記第2の送受信部は、前記探査波の送受信を行う期間と、前記探査波の受信を行う期間とを交互に繰り返すよう動作し、前記第1の送受信部は、前記第2の送受信部が前記探査波の受信を行っている期間には前記探査波の送受信を行って前記第1の送受信部からの前記探査波T11を受信し、前記第2の送受信部が前記探査波の送受信を行っている期間には前記探査波の受信を行って前記第2の送受信部からの前記探査波T21を受信し、前記第2の送受信部は、前記第1の送受信部が前記探査波の受信を行っている期間には前記探査波の送受信を行って前記第2の送受信部からの前記探査波T22を受信し、前記第1の送受信部が前記探査波の送受信を行っている期間には前記探査波の受信を行って前記第1の送受信部からの前記探査波T12を受信する。
よって、一例としては、短時間で探査波の情報を得ることができ、リアルタイムに物体を検出することができる。
前記第1の送受信部は、ヒンジを軸として回動することにより開閉するドアの前記ヒンジ側または開閉側のいずれか一方に設けられており、前記第2の送受信部は、前記ドアの前記ヒンジ側または前記開閉側のいずれか他方に設けられており、前記処理部は、前記ドアの全閉位置と、前記ドアの全開位置と、前記ドアの開閉時の軌跡とで囲まれた領域内に前記物体が存在するか否かを判定し、前記物体が前記領域内に存在する場合には、前記物体と前記ドアとの衝突位置を算出する。
よって、一例としては、物体とドアとの衝突位置を精度よく算出することができる。
前記処理部は、算出した前記衝突位置に基づき前記ドアの開度を制限する。
よって、一例としては、物体とドアとの衝突を精度よく回避することができる。
前記ドアは車両に設けられている。
よって、一例としては、移動により車両の周辺環境が変化しても、ドア周辺の障害物となり得る物体を精度よく検出し、ドアとの衝突を回避することができる。
図1は、実施形態にかかる物体検出装置が搭載される車両を上方から見た平面図である。 図2は、実施形態にかかる物体検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図3は、実施形態にかかる物体検出装置の機能を説明する機能ブロック図である。 図4は、実施形態にかかる複数の送受信部の機能概要を説明する図である。 図5は、実施形態にかかる複数の送受信部が送受信を行う様子を示す図である。 図6は、実施形態にかかる物体検出部により物体が判定される様子を示す図である。 図7は、実施形態にかかる複数の送受信部が送受信を行う様子を示す図である。 図8は、実施形態にかかる物体検出部により物体が判定される様子を示す図である。 図9は、実施形態にかかる複数の送受信部が送受信を行う様子を示す図である。 図10は、実施形態にかかる物体検出部により物体が判定される様子を示す図である。 図11は、実施形態にかかる物体検出部により物体とドアとの衝突位置が判定される様子を示す図である。 図12は、実施形態にかかる物体検出部により物体とドアとの衝突位置が判定される様子を示す図である。 図13は、実施形態にかかる物体検出部により物体とドアとの衝突位置が判定される様子を示す図である。 図14は、実施形態にかかる物体検出装置による物体検出処理の手順の一例を示すフロー図である。 図15は、比較例にかかる物体検出装置により物体が検出される様子を示す図である。 図16は、実施例の模擬試験における評価環境を示す図である。 図17は、実施例の模擬試験における算出結果を示すグラフである。
[実施形態]
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用、結果、および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成に基づく種々の効果や、派生的な効果のうち、少なくとも1つを得ることが可能である。
(車両の構成)
図1は、実施形態にかかる物体検出装置が搭載される車両10を上方から見た平面図である。図1に矢印で示す方向を、車両10の前後左右方向とする。
図1に示すように、物体検出装置が搭載される車両10には、物体検出装置が備える複数の送受信部11RFa,11RFb,11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBbが、車両10の各ドア12RF,12RB,12LF,12LBの、例えば飾り板に設けられている。
送受信部11RFaは、例えば、右前方のドア12RFの開閉側の端部近傍に設けられている。送受信部11RFaの上下位置は、ドア12RF下部の飾り板に送受信部11RFaを嵌めこむことで、ドア12RFの下側位置とすることができる。あるいは、送受信部11RFaの上下位置は、ドア12RFの上下端に対する中央位置や、ドア12RFの最も外側に迫り出した位置などとすることもできる。送受信部11RFbは、例えば、ドア12RFの送受信部11RFaよりも車両10の前方寄りに、送受信部11RFaから所定距離離間して設けられている。送受信部11RFbの上下位置は、例えば送受信部11RFaの上下位置と等しい。送受信部11LFa,11LFbは、例えば、左前方のドア12LFの、送受信部11RFa,11RFbとそれぞれ対応する位置に設けられている。
送受信部11RBaは、例えば、右後方のドア12RBの開閉側の端部近傍に設けられている。送受信部11RBaの上下位置は、ドア12RB下部の飾り板に送受信部11RFaを嵌めこむことで、ドア12RBの下側位置とすることができる。あるいは、送受信部11RBaの上下位置は、ドア12RBの上下端に対する中央位置や、ドア12RBの最も外側に迫り出した位置などとすることもできる。送受信部11RBbは、例えば、ドア12RBの送受信部11RBaよりも車両10の前方寄りに、送受信部11RBaから所定距離離間して設けられている。送受信部11RBbの上下位置は、例えば送受信部11RBaの上下位置と等しい。送受信部11LBa,11LBbは、例えば、左後方のドア12LBの、送受信部11RBa,11RBbとそれぞれ対応する位置に設けられている。
これ以降、複数の送受信部11RFa,11RFb,11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBbを特に区別しないときは、単に送受信部11等と記載する。また、複数のドア12RF,12RB,12LF,12LBを特に区別しないときは、単にドア12等と記載する。
送受信部11は、超音波等の探査波を送信するセンサまたはソナーである。また、送受信部11は、物体によって反射された探査波を受信する受信機としても機能する。送受信部11は、各ドア12の周辺に探査波を送受信することで、各ドア12近傍に存在する物体を検出する。
物体検出装置が搭載される車両10には、また、物体検出装置が備える複数のドア開度調節部13RF,13RB,13LF,13LBが、車両10の各ドア12RF,12RB,12LF,12LBの、例えばアウターパネル内部に設けられている。
ドア開度調節部13RFは、例えば、右前方のドア12RFのヒンジ側の端部近傍に設けられている。ドア開度調節部13RBは、例えば、右後方のドア12RBのヒンジ側の端部近傍に設けられている。ドア開度調節部13LFは、例えば、左前方のドア12LFのヒンジ側の端部近傍に設けられている。ドア開度調節部13LBは、例えば、左後方のドア12LBのヒンジ側の端部近傍に設けられている。
これ以降、複数のドア開度調節部13RF,13RB,13LF,13LBを特に区別しないときは、単にドア開度調節部13等と記載する。
ドア開度調節部13は、いずれかのドア12の近傍に障害物となり得る物体が存在するときは、そのいずれかのドア12の開度を調節して、ドア12と物体との衝突を回避する。
(物体検出装置の構成)
図2は、実施形態にかかる物体検出装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。物体検出装置1は、送受信部11により、車両10の各ドア12周辺の物体を検出する。障害物となり得る物体を検出した時は、物体検出装置1は、ドア開度調節部13により物体との衝突を回避する。
図2に示すように、物体検出装置1は、複数の送受信部11RFa,11RFb,11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBb、複数のドア開度調節部13RF,13RB,13LF,13LB、物体検出部20、および車内ネットワーク20eを備える。
複数の送受信部11は、車内ネットワーク20eに接続されている。複数の送受信部11は、車内ネットワーク20eを介して、送受信情報を物体検出部20へ送信する。複数のドア開度調節部13は、車内ネットワーク20eに接続されている。複数のドア開度調節部13は、車内ネットワーク20eを介して、物体検出部20からの制御を受けて、各ドア12の開度を調節する。
物体検出部20は、複数の送受信部11のそれぞれから取得した送受信情報に基づいて、物体の存在及び物体の位置を判定する。物体検出部20は、検出した物体に関する情報をドア開度調節部13へ出力してドア12との衝突を抑制する。
物体検出部20は、ECU(Electronic Control Unit)等のマイクロコンピュータを含むコンピュータである。物体検出部20は、CPU(Central Processing Unit)20aと、ROM(Read Only Memory)20bと、RAM(Random Access Memory)20cと、SSD(Solid State Drive)20dと、を備える。CPU20a、ROM20b及びRAM20cは、同一パッケージ内に集積されていてもよい。
CPU20aは、ハードウェアプロセッサの一例であって、ROM20b等の不揮発性の記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して、当該プログラムにしたがって各種の演算処理および制御を実行する。
ROM20bは、各プログラム及びプログラムの実行に必要なパラメータ等を記憶する。RAM20cは、CPU20aでの演算で用いられる各種のデータを一時的に記憶する。SSD20dは、書き換え可能な不揮発性の記憶装置であって、物体検出部20の電源がオフされた場合にあってもデータを維持する。
車内ネットワーク20eは、例えば、CAN(Controller Area Network)である。車内ネットワーク20eは、複数の送受信部11、複数のドア開度調節部13、および物体検出部20を互いに信号及び情報を送受信可能に電気的に接続する。
図3は、実施形態にかかる物体検出装置1の機能を説明する機能ブロック図である。図3に示すように、物体検出装置1の物体検出部20は、処理部21および記憶部25を有する。
記憶部25は、処理部21が実行するプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。例えば、記憶部25は、処理部21が実行する物体検出プログラム26を記憶する。記憶部25は、物体検出プログラム26の実行に必要な数値データ27を記憶する。また、記憶部25は、物体検出プログラム26の実行に必要なドア軌跡データ28を記憶する。
処理部21は、例えば、CPU20aの機能として実現される。処理部21は、物体判定部22、衝突判定部23、およびドア開度制御部24を有する。処理部21は、例えば、記憶部25に格納された物体検出プログラム26を読み込むことによって、物体判定部22、衝突判定部23、およびドア開度制御部24として機能してよい。物体判定部22、衝突判定部23、およびドア開度制御部24の一部または全部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、または、FPGA(Field-Programmable Gate Array)を含む回路等のハードウェアによって構成されてもよい。
物体判定部22は、個々の送受信部11からの送受信情報に基づき、検出された物体の位置および外形等を判定する。物体判定部22の詳細の機能については後述する。
衝突判定部23は、障害物となり得る物体がいずれかのドア12近傍に検出された場合、ドア12を開いたときにドア12とその物体とが衝突する恐れがあるか否かを判定する。ドア12とその物体とが衝突する恐れがある場合には、衝突判定部23は、ドア12とその物体との衝突位置を算出する。衝突判定部23の詳細の機能については後述する。
ドア開度制御部24は、衝突判定部23によってドア12と物体との衝突位置が算出された場合、その衝突位置の手前でドア12が停止されるよう、ドア開度調節部13を制御してドア12の開度を制限する。
(物体の検出手法)
次に、図4~図10を用い、物体検出装置1による物体の検出手法について説明する。これ以降、主に送受信部11RFa,11RFbの動作に基づき、物体判定を行う例について説明するが、他の送受信部11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBbを用いた場合も、同様の手法により物体を検出することができる。
図4は、実施形態にかかる複数の送受信部11の機能概要を説明する図である。図4に示すように、複数の送受信部11は、それぞれが、ドア12の外側に向けて探査波を放射状に送信し、また、自身に向かう探査波を受信するように構成されている。このとき、複数の送受信部11のうち、同じドア12に設けられる送受信部11同士は、対になって連動するよう構成される。例えば、図4に示すドア12RFに設けられた2つの送受信部11RFa,11RFbは協働して動作する。これにより、ドア12RF近傍の物体を検出し、物体との衝突を回避する。
具体的には、送受信部11RFa,11RFbは、それぞれが探査波の送受信を行う期間と、探査波の受信のみを行う期間とを交互に繰り返す。このとき、送受信部11RFaは、送受信部11RFbが探査波の受信を行っている期間には探査波の送受信を行う。また、送受信部11RFaは、送受信部11RFbが探査波の送受信を行っている期間には探査波の受信のみを行う。送受信部11RFbは、送受信部11RFaが探査波の受信を行っている期間には探査波の送受信を行う。また、送受信部11RFbは、送受信部11RFaが探査波の送受信を行っている期間には探査波の受信のみを行う。その様子を図5に示す。
図5は、実施形態にかかる複数の送受信部11RFa,11RFbが送受信を行う様子を示す図である。図5において、ドア12RFの近傍には、壁面等のような物体30wが、ドア12RFと平行に存在しているものとする。
図5(a)は、送受信部11RFaが送受信を行い、送受信部11RFbが受信のみを行っている様子を示している。かかる期間において、送受信部11RFa,11RFbは、周囲の物体30w等によって反射された様々な探査波を受信する。物体検出部20の有する処理部21の物体判定部22は、これらの様々な探査波の情報を送受信情報として受け取ると、ドア12RFの近傍に何らかの物体30wが存在すると判定する。そして、物体判定部22は、受信した様々な探査波の中から、送受信部11RFa,11RFbが最初に受信した探査波を抽出する。
図5(a)に示すように、送受信部11RFaが最初に受信するのは、壁面状の物体30wのうち、送受信部11RFaから最も近い位置に向けて送信され、自身の方へと反射された探査波T11である。物体判定部22は、検出された探査波T11に基づき送受信部11RFaと物体30w間の距離D11を求める。距離D11は、送受信部11RFaが探査波を送信してから探査波T11を受信するまでの時間に、音速を乗じて得られる数値の1/2の値である。ただし、これだけの情報では、物体30wの存在する方向は特定できない。そこで、物体判定部22は、送受信部11RFaから距離D11だけ離れた仮想の円弧A11を算出し、この円弧A11上の少なくともいずれかの位置に物体30wが存在していると仮定する。
また、送受信部11RFbが最初に受信するのは、送受信部11RFaから物体30wを経由して送受信部11RFbへと至る経路のうち、最短の経路を通って送受信部11RFbへと到達した探査波T12である。物体判定部22は、検出された探査波T12に基づき、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とし、物体30w上にもう1つの頂点を持つ三角形の2辺の長さ、つまり、物体30wを経由する送受信部11RFa,11RFb間の最短距離D12=D13+D32を求める。2辺の長さ(D13+D32)は、送受信部11RFaが探査波を送信してから送受信部11RFbが探査波T12を受信するまでの時間に、音速を乗じて得られる値である。次に、物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とする三角形のもう1つの頂点の位置を算出する。もう1つの頂点の位置は、送受信部11RFa,11RFb間の辺の長さを既知として、2辺の長さD13,D32から三辺測量法により求めることができる。ただし、2辺の個々の長さD13,D32が判らないので、これだけの情報では、もう1つの頂点の位置を1つに特定することはできない。つまり、求めた2辺の長さ(D13+D32)を持ち、それぞれ異なる位置にもう1つの頂点を有する三角形は複数存在する。そこで、物体判定部22は、そのような複数の三角形のもう1つの頂点P12を結ぶ仮想の円弧A12を算出し、この円弧A12上の少なくともいずれかの位置に物体30wが存在していると仮定する。
さらに、物体判定部22は、算出した2つの円弧A11,A12の交点である点P1に物体30wが存在していると推定する。ただし、点P1は、物体30wの実際の存在位置より、若干手前(ドア12RF寄り)となる。
図5(b)は、送受信部11RFbが送受信を行い、送受信部11RFaが受信のみを行っている様子を示している。かかる期間において、送受信部11RFa,11RFbは、周囲の物体30w等によって反射された様々な探査波を受信する。物体判定部22は、これらの様々な探査波の情報を送受信情報として受け取り、この中から、送受信部11RFa,11RFbが最初に受信した探査波を抽出する。
図5(b)に示すように、送受信部11RFaが最初に受信するのは、送受信部11RFbから物体30wを経由して送受信部11RFaへと至る経路のうち、最短の経路を通って送受信部11RFaへと到達した探査波T21である。物体判定部22は、検出された探査波T21に基づき、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とし、物体30w上にもう1つの頂点を持つ三角形の2辺の長さ、つまり、物体30wを経由する送受信部11RFa,11RFb間の最短距離D21=D23+D31を求める。2辺の長さ(D23+D31)は、送受信部11RFbが探査波を送信してから送受信部11RFaが探査波T21を受信するまでの時間に、音速を乗じて得られる値である。次に、物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とする三角形のもう1つの頂点の位置を算出する。もう1つの頂点の位置は、送受信部11RFa,11RFb間の辺の長さを既知として、2辺の長さD23,D31から三辺測量法により求めることができる。ただし、2辺の個々の長さD23,D31が判らないので、これだけの情報では、もう1つの頂点の位置を1つに特定することはできない。つまり、求めた2辺の長さ(D23+D31)を持ち、それぞれ異なる位置にもう1つの頂点を有する三角形は複数存在する。そこで、物体判定部22は、そのような複数の三角形のもう1つの頂点P21を結ぶ仮想の円弧A21を算出し、この円弧A21上の少なくともいずれかの位置に物体30wが存在していると仮定する。
図5(b)に示すように、送受信部11RFbが最初に受信するのは、壁面状の物体30wのうち、送受信部11RFbから最も近い位置に向けて送信され、自身の方へと反射された探査波T22である。物体判定部22は、検出された探査波T22に基づき送受信部11RFbと物体30w間の距離D22を求める。距離D22は、送受信部11RFbが探査波を送信してから探査波T22を受信するまでの時間に、音速を乗じて得られる数値の1/2の値である。ただし、これだけの情報では、物体30wの存在する方向は特定できない。そこで、物体判定部22は、送受信部11RFbから距離D22だけ離れた仮想の円弧A22を算出し、この円弧A22上の少なくともいずれかの位置に物体30wが存在していると仮定する。
さらに、物体判定部22は、算出した2つの円弧A21,A22の交点である点P2に物体30wが存在していると推定する。ただし、点P2は、物体30wの実際の存在位置より、若干手前(ドア12RF寄り)となる。
以上により、物体30wの存在位置として、2つの点P1,P2が求められる。これらの点P1,P2の距離が所定値以上であれば、つまり、点P1,P2が充分に離れていれば、物体30wは、ある程度広い範囲に広がる壁面等を有する物体であることが判る。その様子を図6に示す。
図6は、実施形態にかかる物体検出部20により物体30wが判定される様子を示す図である。図6に示すように、物体検出部20の物体判定部22は、得られた点P1,P2に基づき、点P1,P2間が所定距離以上であるか否かを判定する。この所定距離は、例えば、記憶部25の数値データ27に記憶される閾値等である。点P1,P2間が所定距離以上である場合、物体判定部22は、点P1,P2間を結ぶ線分L12、および線分L12の両端を延長して得られる線分L1,L2上に物体30wがある程度の広がりを持って、ドア12RFと平行に存在していると判定する。
次に、ドア12RFに対して壁面状の物体が斜めに存在する場合について説明する。
図7は、実施形態にかかる複数の送受信部11RFa,11RFbが送受信を行う様子を示す図である。図7において、ドア12RFの近傍には、壁面等のような物体30sが、ドア12RFに対して斜めに存在しているものとする。
図7(a)は、送受信部11RFaが送受信を行い、送受信部11RFbが受信のみを行っている様子を示している。物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbが最初に受信した探査波を抽出する。
図7(a)に示すように、送受信部11RFaが最初に受信するのは、送受信部11RFaと物体30sとの最短経路を通る探査波T11である。物体判定部22は、検出された探査波T11に基づき送受信部11RFaと物体30s間の距離D11を求める。そして、物体判定部22は、送受信部11RFaから距離D11だけ離れた仮想の円弧A11を算出する。
また、送受信部11RFbが最初に受信するのは、送受信部11RFaから物体30sを経由して送受信部11RFbへと至る最短経路を通る探査波T12である。物体判定部22は、検出された探査波T12に基づき、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とし、物体30s上にもう1つの頂点を持つ三角形の2辺の長さ(D12=D13+D32)を求める。そして、物体判定部22は、そのような複数の三角形のもう1つの頂点を三辺測量法により求め、これらの複数の頂点P12を結ぶ仮想の円弧A12を算出する。
さらに、物体判定部22は、算出した2つの円弧A11,A12の交点である点P1に物体30sが存在していると推定する。ただし、点P1は、物体30sの実際の存在位置より、若干手前(ドア12RF寄り)となる。
図7(b)は、送受信部11RFbが送受信を行い、送受信部11RFaが受信のみを行っている様子を示している。物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbが最初に受信した探査波を抽出する。
図7(b)に示すように、送受信部11RFaが最初に受信するのは、送受信部11RFbから物体30sを経由して送受信部11RFaへと至る最短経路を通る探査波T21である。物体判定部22は、検出された探査波T21に基づき、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とし、物体30s上にもう1つの頂点を持つ三角形の2辺の長さ(D21=D23+D31)を求める。そして、物体判定部22は、そのような複数の三角形のもう1つの頂点を三辺測量法により求め、これらの複数の頂点P21を結ぶ仮想の円弧A21を算出する。
また、送受信部11RFbが最初に受信するのは、送受信部11RFbと物体30sとの最短経路を通る探査波T22である。物体判定部22は、検出された探査波T22に基づき送受信部11RFbと物体30s間の距離D22を求める。そして、物体判定部22は、送受信部11RFbから距離D22だけ離れた仮想の円弧A22を算出する。
さらに、物体判定部22は、算出した2つの円弧A21,A22の交点であるP2に物体30sが存在していると推定する。ただし、点P2は、物体30sの実際の存在位置より、若干手前(ドア12RF寄り)となる。
図8は、実施形態にかかる物体検出部20により物体30sが判定される様子を示す図である。物体検出部20の物体判定部22は、得られた点P1,P2の距離が所定値以上であれば、物体30sが、ある程度広い範囲に広がる壁面等を有する物体であると判定する。すなわち、図8に示すように、物体検出部20の物体判定部22は、得られた点P1,P2に基づき、点P1,P2間を結ぶ線分L12、および線分L12の両端を延長して得られる線分L1,L2上に物体30sがある程度の広がりを持って、ドア12RFに対して斜めに存在していると判定する。
次に、ドア12RFの近傍にポール状の物体が存在する場合について説明する。
図9は、実施形態にかかる複数の送受信部11RFa,11RFbが送受信を行う様子を示す図である。図9において、ドア12RFの近傍には、ポール等のような棒状の物体30pが存在しているものとする。
図9(a)は、送受信部11RFaが送受信を行い、送受信部11RFbが受信のみを行っている様子を示している。物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbが最初に受信した探査波T11,T12を抽出する。
図7(a)に示すように、物体判定部22は、検出された探査波T11に基づき送受信部11RFaと物体30p間の距離D11を求める。そして、物体判定部22は、送受信部11RFaから距離D11だけ離れた仮想の円弧A11を算出する。
また、物体判定部22は、検出された探査波T12に基づき、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とし、物体30p上にもう1つの頂点を持つ三角形の2辺の長さ(D12=D13+D32)を求める。そして、物体判定部22は、そのような複数の三角形のもう1つの頂点P12を結ぶ仮想の円弧A12を算出する。
さらに、物体判定部22は、算出した2つの円弧A11,A12の交点である点P1に物体30pが存在していると推定する。ただし、点P1は、物体30pの実際の存在位置より、若干手前(ドア12RF寄り)となる。
図9(b)は、送受信部11RFbが送受信を行い、送受信部11RFaが受信のみを行っている様子を示している。物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbが最初に受信した探査波T21,T22を抽出する。
図9(b)に示すように、物体判定部22は、検出された探査波T21に基づき、送受信部11RFa,11RFbを2つの頂点とし、物体30p上にもう1つの頂点を持つ三角形の2辺の長さ(D21=D23+D31)を求める。そして、物体判定部22は、そのような複数の三角形のもう1つの頂点P21を結ぶ仮想の円弧A21を算出する。
また、物体判定部22は、検出された探査波T22に基づき送受信部11RFbと物体30p間の距離D22を求める。そして、物体判定部22は、送受信部11RFbから距離D22だけ離れた仮想の円弧A22を算出する。
さらに、物体判定部22は、算出した2つの円弧A21,A22の交点である点P2に物体30pが存在していると推定する。ただし、点P2は、物体30pの実際の存在位置より、若干手前(ドア12RF寄り)となる。
図10は、実施形態にかかる物体検出部20により物体30pが判定される様子を示す図である。図10に示すように、得られた点P1,P2の距離は所定値未満である。つまり、点P1,P2は、非常に近接している。このことから、物体判定部22は、物体30pが、ある程度狭い範囲に限定された棒状のような物体であると判定する。具体的には、物体検出部20の物体判定部22は、得られた点P1,P2に基づき、点P1,P2間を結ぶ線分L12上の限られた範囲に物体30pが存在していると判定する。
以上、図5~図10にみてきたように、物体検出部20の物体判定部22は、送受信部11RFa,11RFbにより検出された物体のドア12RFからの距離および方向、ならびに壁面状、ポール状などの外形を判定する。これは、他の送受信部11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBbを用いた場合でも同様である。ドア12RBに設けられる送受信部11RBa,11RBbは協働して動作し、ドア12RB近傍の物体を検出する。ドア12LFに設けられる送受信部11LFa,11LFbは協働して動作し、ドア12LF近傍の物体を検出する。ドア12LBに設けられる送受信部11LBa,11LBbは協働して動作し、ドア12LB近傍の物体を検出する。物体判定部22は、個々の送受信部11が検出した物体の位置および外形を判定する。
(衝突の回避手法)
次に、図11~図13を用い、物体検出装置1による物体とドア12との衝突回避手法について説明する。これ以降においても、主に送受信部11RFa,11RFbの動作に基づき判定された物体に対して衝突回避を行う例について説明するが、他の送受信部11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBbを用いた場合も、同様の手法により衝突回避をすることができる。
上述のように、ドア12RF近傍に障害物となり得る物体が存在すると判定されたときは、物体検出装置1は、その物体の外形に応じて、衝突回避を行う。
図11は、実施形態にかかる物体検出部20により物体30wとドア12RFとの衝突位置が判定される様子を示す図である。図11において、ドア12RFの近傍には、壁面等のような物体30wが、ドア12RFと平行に存在していると判定されたものとする。
図11に示すように、物体検出部20の衝突判定部23は、ドア12RFを開いたときにドア12RFとその物体とが衝突するおそれがあるか否かを判定する。ドア12RFとその物体とが衝突する恐れがある場合には、ドア12RFとその物体との衝突位置を算出する。
具体的には、衝突判定部23は、記憶部25が記憶するドア軌跡データ28を参照して、ドア12RFの全閉位置と、ドア12RFの全開位置と、ドア12RFの開閉時の軌跡とで囲まれた領域30A内に、検出された物体30wが存在するか否かを判定する。物体30wが壁面状の物体であると判定されたときは、物体30wは、点P1,P2間の線分L12上のみならず、線分L12の両端を延長した線分L1,L2上にも存在しているものと判定される。したがって、衝突判定部23は、領域30A内に、物体30wの存在を示す線分L1,L12,L2のいずれかが含まれているか否かを判定する。
図11(a)においては、線分L1,L12,L2のうち、線分L12,L2が領域30A内に含まれる。なおかつ、ドア12RFが全閉状態から開いていくときに、最初に衝突するのは線分L12上の点P3である。衝突判定部23は、この点P3を衝突位置として算出する。ドア開度制御部24は、衝突判定部23によってドア12RFと物体30wとの衝突位置が算出された場合、その衝突位置の手前でドア12RFが停止されるよう、ドア開度調節部13を制御してドア12RFの開度を制限する。線分L1,L12,L2は、実際の物体30wの位置よりも若干ドア12RF寄りに判定されるところ、それを考慮のうえ、充分に衝突回避が可能な位置がドア12RFの開度の制限位置となる。
図11(b)においては、線分L1,L12,L2のうちのいずれも領域30A内に含まれない。よって、衝突判定部23が衝突位置を算出することはなく、ドア開度制御部24はドア12RFの開度を制限しない。つまり、ドア12RFは全開にすることができる。
図12は、実施形態にかかる物体検出部20により物体30sとドア12RFとの衝突位置が判定される様子を示す図である。図12において、ドア12RFの近傍には、壁面等のような物体30sが、ドア12RFに対して斜めに存在していると判定されたものとする。
図12(a)においては、線分L1,L12,L2のいずれもが領域30A内に含まれる。なおかつ、ドア12RFが全閉状態から開いていくときに、最初に衝突するのは線分L1上の点P3である。衝突判定部23は、この点P3を衝突位置として算出する。ドア開度制御部24は、その衝突位置の手前でドア12RFが停止されるよう、ドア開度調節部13を制御してドア12RFの開度を制限する。
図12(b)においては、線分L1,L12,L2のうちのいずれも領域30A内に含まれない。よって、衝突判定部23が衝突位置を算出することはなく、ドア開度制御部24はドア12RFの開度を制限しない。
図13は、実施形態にかかる物体検出部20により物体30pとドア12RFとの衝突位置が判定される様子を示す図である。図13において、ドア12RFの近傍には、ポール等のような棒状の物体30pが存在していると判定されたものとする。物体30pがポール状の物体であるときは、線分L12の延長線は考慮されることなく、物体30pは線分L12上にのみ存在しているものと判定される。
図13(a)においては、線分L12は領域30A内に含まれる。なおかつ、ドア12RFが全閉状態から開いていくときに、最初に衝突するのは線分L12上の点P1と重なる点P3である。衝突判定部23は、この点P3を衝突位置として算出する。ドア開度制御部24は、その衝突位置の手前でドア12RFが停止されるよう、ドア開度調節部13を制御してドア12RFの開度を制限する。
図13(b)においては、線分L12は領域30A内に含まれない。よって、衝突判定部23が衝突位置を算出することはなく、ドア開度制御部24はドア12RFの開度を制限しない。
(物体検出装置による物体検出処理)
次に、図14を用い、物体検出装置1による物体検出処理について説明する。図14は、実施形態にかかる物体検出装置1による物体検出処理の手順の一例を示すフロー図である。
図14に示すように、物体検出装置1の送受信部11のうち、同じドア12に設けられた送受信部11は、それぞれが探査波の送受信を行う期間と、探査波の受信のみを行う期間とを交互に繰り返す(ステップS11)。物体検出装置1の物体判定部22は、得られた探査波の情報から、ドア12近傍に物体が存在するか否かを判定する(ステップS12)。ドア12近傍に物体が存在しない場合は(ステップS12:No)、物体検出装置1は物体検出処理を終了する。ドア12近傍に物体が存在する場合は(ステップS12:Yes)、物体判定部22は、算出した円弧A11,A12の交点である点P1、及び円弧A21,A22の交点である点P2の距離が所定値以上であるか否かを判定する(ステップS13)。
物体判定部22は、点P1,P2の距離が所定値以上である場合には(ステップS13:Yes)、点P1,P2を結ぶ線分L12及びその両端を延長した線分L1,L2を考慮のうえ、物体の位置および外形を特定する(ステップS14a)。
物体判定部22は、点P1,P2の距離が所定値未満である場合には(ステップS13:No)、点P1,P2を結ぶ線分L12のみを考慮のうえ、物体の位置および外形を特定する(ステップS14b)。
衝突判定部23は、物体判定部22により判定された物体の位置および外形から、ドア12の軌跡に基づく領域30A内に、その物体が存在するか否かを判定する(ステップS15)。その物体が領域30A内に存在しない場合は(ステップS15:No)、物体検出装置1は物体検出処理を終了する。その物体が領域30A内に存在する場合は(ステップS15:Yes)、ドア開度制御部24は、ドア開度調節部13を制御してドア12の開度を制限する(ステップS16)。
以上により、物体検出装置1による物体検出処理が終了する。
(比較例の物体検出装置)
次に、図15を用い、比較例の物体検出装置について説明する。比較例の物体検出装置は、1枚のドア12’に対して1つの送受信部11’のみを有する。しかしながら、1つの送受信部11’では、ドア12’近傍に物体30’が存在するか否かや、物体30’との距離D’しか判らない。つまり、物体30’が、円弧A’上のいずれかの位置に存在していることはわかるが、ドア12’に対してどのような方向に、どのような外形をもって存在しているかはわからない。したがって、ドア12’との衝突の恐れがないにもかかわらずドア12’の開度が制限されてしまったり、ドア12’と衝突する恐れがあるにもかかわらずドア12’の開度の制限が掛からなかったりしてしまう。
実施形態の物体検出装置1においては、1枚のドア12RFに対して2つの送受信部11RFa,11RFbを備える。そして、2つの送受信部11RFa,11RFbは、それぞれが送信と受信との2つの機能を兼ね備える。これにより、探査波T11,T12,T22,T21を得ることができる。これらに基づき、物体判定部22は、物体30w,30s,30pの有無、ドア12RFに対する物体30w,30s,30pの位置および外形を判定することができる。
実施形態の物体検出装置1においては、送受信部11RFa,11RFbは、それぞれが探査波の送受信を行う期間と、探査波の受信のみを行う期間とを交互に繰り返す。これにより、短時間に探査波T11,T12,T22,T21を得ることができる。よって、例えば、ドア12RFの開閉中に物体30w,30s,30pが接近してきたような場合であっても、リアルタイムに物体30w,30s,30pの検出を行うことができる。
実施形態の物体検出装置1においては、判定された物体30w,30s,30pの位置および外形から、ドア12RFとの衝突の恐れの有無をより正確に判定することができる。また、ドア12RFとの衝突の恐れがあるときは、ドア12RFの開度を制限してドア12RFが物体30w,30s,30pに衝突してしまうのをより確実に回避することができる。
(その他の変形例)
上述の実施形態では、物体検出部20は、例えば1つのECUにて構成されることとしたが、これに限られない。物体検出部20は複数のECUにて構成されていてもよい。このとき、物体検出部20の物体判定部22および衝突判定部23としての機能を1つのECUが担い、物体検出部20のドア開度制御部24としての機能を他のECUが担うようにしてもよい。
上述の実施形態では、送受信部11RFa,11RFbそれぞれが、探査波の送受信を行う期間と、探査波の受信のみを行う期間とを交互に繰り返すこととしたがこれに限られない。上述の構成においては、探査波T11,T12,T21,T22が少なくとも1回ずつ検出できればよく、送受信部11RFa,11RFbが、順次、これらの探査波T11,T12,T21,T22を1回ずつ検出するようにしてもよい。または、送受信部11RFaが送受信を続けて複数回繰り返して探査波T11,T12を複数回連続で受信した後、送受信部11RFbが送受信を続けて複数回繰り返して探査波T21,T22を複数回連続で受信するようにしてもよい。または、送受信部11RFaが送受信を続けて複数回繰り返して探査波T11,T12を複数回連続で受信した後、送受信部11RFbが送受信を1回のみ行い、探査波T21,T22を1回のみ受信するようにしてもよい。または、その逆でもよい。
上述の実施形態では、1枚のドア12に対し2つの送受信部11が設けられることとしたが、これに限られない。例えば、1枚のドアに対し3つ以上の送受信部が設けられてもよい。送受信部の数を増やすことで、より広範囲の物体をより高精度に検出することが可能となる。
上述の実施形態では、複数の送受信部11がドア12に設けられることとしたが、これに限られない。送受信部は、車両の他の部位に設けられてもよい。このとき、例えば、車両後方のハッチバックドア等、ヒンジを軸として回動する部位に設けられてよい。
上述の実施形態では、複数の送受信部11が車両10のドア12に設けられることとしたが、これに限られない。送受信部は、例えば、移動によって周囲の環境が時々に変化する移動体全般に好適に用いることができる。
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態や変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各実施形態や各変形例の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。
[実施例]
次に、図16及び図17を用い、実施例について説明する。実施例においては、上述の実施形態の物体検出装置1を模した装置を組み立て、模擬試験を行った。
図16は、実施例の模擬試験における評価環境を示す図である。図16に示すように、角度を任意に変更可能な樹脂板Gから500mm離間して、板厚3mmの樹脂板Rを設置し、樹脂板R越しに超音波センサS1,S2を互いに300mm離間して設置した。超音波センサS1,S2は、上述の実施形態の送受信部11と同様の機能を有し、互いに協働して動作するよう調整されている。
このとき、障害物にみたてた樹脂板Gを、樹脂板Rに対して45°傾け、超音波センサS1,S2による検出を試みた。そして、検出された探査波を基に、上述の実施形態と同様の手法で、樹脂板Gの位置を算出した。図17に、このときの算出結果を示す。
図17において、x軸は超音波センサS1,S2の位置を示している。つまり、x軸はドアにみたてた樹脂板Rの位置と略同一である。これに対し、障害物にみたてた樹脂板Gの位置は、超音波センサS1,S2の送受信時検出位置S1-R,S2-Rとして2点で示されている。これらの2点はそれぞれ、上述の実施形態における点P1,P2に相当する。このように、超音波センサS1,S2の送受信時検出位置S1-R,S2-Rは、45°傾けた場合の樹脂板Gの位置を示す線上に存在している。これらの2点の検出位置を結ぶことで、樹脂板Gの位置に沿った線が得られ、障害物が壁面状の物体であることが判る。
このように、実施形態の物体検出装置1を模した装置において、樹脂板Gの位置および外形を正しく検出することができた。
1…物体検出装置、10…車両、11RFa,11RFb,11RBa,11RBb,11LFa,11LFb,11LBa,11LBb…送受信部、12RF,12RB、12LF,12LB…ドア、13RF,13RB、13LF,13LB…ドア開度調節部、20…物体検出部、21…処理部、22…物体判定部、23…衝突判定部、24…ドア開度制御部、25…記憶部、26…物体検出プログラム、27…数値データ、28…ドア軌跡データ、30A…領域、30p,30s,30w…物体。

Claims (3)

  1. 車両に搭載される物体検出装置であって、
    ヒンジを軸として回動することにより開閉する前記車両の側面のドアの前記ヒンジ側または開閉側のいずれか一方に設けられ、探査波を送受信して前記ドアの周辺の物体を検出する第1の送受信部と、
    前記ドアの前記ヒンジ側または前記開閉側のいずれか他方であって、かつ前記第1の送受信部から所定距離離間して配置され、探査波を送受信して前記ドアの周辺の物体を検出する第2の送受信部と、
    前記第1の送受信部および前記第2の送受信部の受信結果に基づき物体の位置を判定する処理部と、を備え、
    前記処理部は、
    前記第1の送受信部から送信され、前記第1の送受信部が最初に受信した探査波T11と、前記第1の送受信部から送信され、前記第2の送受信部が最初に受信した探査波T12と、に基づき第1の点を算出し、
    前記第2の送受信部から送信され、前記第2の送受信部が最初に受信した探査波T22と、前記第2の送受信部から送信され、前記第1の送受信部が最初に受信した探査波T21と、に基づき第2の点を算出し、
    前記第1の点と前記第2の点との距離が所定値未満であるときは、前記第1の点と前記第2の点とを結ぶ線分上の範囲に前記物体が存在すると判定し、
    前記第1の点と前記第2の点との距離が前記所定値以上であるときは、前記第1の点と前記第2の点とを結ぶ線分および前記線分の両端を延長した線分上の範囲に亘って前記物体が存在すると判定し、
    前記処理部は、
    前記探査波T11に基づき前記第1の送受信部から前記物体までの最短の距離D11を算出し、
    前記探査波T12に基づき前記第1の送受信部から前記物体を経由して前記第2の送受信部に至る最短の距離D12を算出し、前記第1の送受信部および前記第2の送受信部を2つの頂点とする複数の三角形の3つめの頂点P12の位置を三辺測量法により算出し、
    前記第1の送受信部からの距離が前記距離D11の円弧A11と、三辺測量法により算出した前記複数の三角形のそれぞれの前記頂点P12を結ぶ円弧A12と、の交点を前記第1の点とし、
    前記探査波T22に基づき前記第2の送受信部から前記物体までの最短の距離D22を算出し、
    前記探査波T21に基づき前記第2の送受信部から前記物体を経由して前記第1の送受信部に至る最短の距離D21を算出し、前記第1の送受信部および前記第2の送受信部を2つの頂点とする複数の三角形の3つめの頂点P21の位置を三辺測量法により算出し、
    前記第2の送受信部からの距離が前記距離D22の円弧A22と、三辺測量法により算出した前記複数の三角形のそれぞれの前記頂点P21を結ぶ円弧A21と、の交点を前記第2の点とし、
    前記処理部は、
    前記ドアの全閉位置と、前記ドアの全開位置と、前記ドアの開閉時の軌跡とで囲まれた領域内に前記物体が存在するか否かを判定し、前記物体が前記領域内に存在する場合には、前記物体と前記ドアとの衝突位置を算出する、
    物体検出装置。
  2. 前記第1の送受信部は、前記探査波の送受信を行う期間と、前記探査波の受信を行う期間とを交互に繰り返すよう動作し、
    前記第2の送受信部は、前記探査波の送受信を行う期間と、前記探査波の受信を行う期間とを交互に繰り返すよう動作し、
    前記第1の送受信部は、前記第2の送受信部が前記探査波の受信を行っている期間には前記探査波の送受信を行って前記第1の送受信部からの前記探査波T11を受信し、前記第2の送受信部が前記探査波の送受信を行っている期間には前記探査波の受信を行って前記第2の送受信部からの前記探査波T21を受信し、
    前記第2の送受信部は、前記第1の送受信部が前記探査波の受信を行っている期間には前記探査波の送受信を行って前記第2の送受信部からの前記探査波T22を受信し、前記第1の送受信部が前記探査波の送受信を行っている期間には前記探査波の受信を行って前記第1の送受信部からの前記探査波T12を受信する、
    請求項1に記載の物体検出装置。
  3. 前記処理部は、
    算出した前記衝突位置に基づき前記ドアの開度を制限する、
    請求項に記載の物体検出装置。
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