JP7354706B2 - 計測装置ユニット - Google Patents

Description

本開示は車両の屋根に搭載して用いられる計測装置ユニットに関する。

運転支援システムにおいては、複数のセンサが用いられる。複数のセンサを集約して車両の屋根に搭載するExternal Sensor Assembly（外部センサ組立体）が提案されている（例えば、引用文献１）。

米国特許出願公開第２０１７／０３０５３６０号

しかしながら、運転支援システムにおいては多数のセンサからの検出データが求められている。センサ間における干渉を低減するためにはセンサを離間して配置することが望ましいが、スペースの限られた車両の屋根においては隣接するセンサを十分に離間して配置することは容易でない。また、外部センサ組立体を車両の屋根に搭載することにより、車両における走行抵抗が増大するという問題もある。

したがって、検出器間における干渉を低減または防止することができる車載用の計測装置ユニットが求められている。

本開示は、以下の態様として実現することが可能である。

第１の態様は、車両の屋根に搭載して用いられる計測装置ユニットを提供する。第１の態様に係る計測装置ユニットは、本体と、前記本体の周囲に配置されている複数の検出器と、を備え、前記複数の検出器は、水平方向における検出範囲が広い第１の検出器と、前記第１の検出器よりも水平方向における検出範囲が狭い第２の検出器とを含み、前記第２の検出器は、前記第１の検出器よりも前記本体に近接して配置されており、前記第１の検出器の検出範囲の阻害を抑制または防止する。

第１の態様に係る計測装置ユニットによれば、検出器間における干渉を低減または防止することができる。

第１の実施形態に係る計測装置ユニットが屋根に搭載されている車両の一例を示す説明図。 車両の屋根に搭載されている第１の実施形態に係る計測装置ユニットを模式的に示す平面図。 車両の屋根に搭載されている第２の実施形態に係る計測装置ユニットを模式的に示す平面図。 車両の屋根に搭載されている第３の実施形態に係る計測装置ユニットを模式的に示す平面図。 車両の屋根に搭載されている第４の実施形態に係る計測装置ユニットを模式的に示す側面図。 車両の屋根に搭載されている第４の実施形態に係る計測装置ユニットを模式的に示す正面図。 車両の屋根に搭載されている第４の実施形態に係る計測装置ユニットを模式的に示す平面図。

本開示に係る車両の屋根に搭載して用いられる計測装置ユニットについて、いくつかの実施形態に基づいて以下説明する。

第１の実施形態：
図１に示すように、第１の実施形態に係る車載用の計測装置ユニット１０は、車両５０の屋根５１に搭載されて用いられる。計測装置ユニット１０は、少なくとも、本体２０および検出器３０、３１を備えている。計測装置ユニット１０はさらに、本体２０および検出器３０、３１の少なくとも一部を覆う外板１１、計測装置ユニット１０を車両５０に固定するための固定機構１２並びにフレーム１３を備えている。外板１１は、検出器３０、３１の検出面が露出する開口部あるいは検出光または検出波が透過可能な窓部を備えている。固定機構１２は、例えば、車両５０の屋根に備えられているルーフレールに装着するための装着機構であっても良く、あるいは、車両５０の屋根とドアの上部との間に装着される装着機構であっても良い。計測装置ユニット１０は、車両搭載時に車両５０の前後方向に対応する長手方向と、車両５０の幅方向に対応する幅方向とを有する。本体２０は、防水構造を備える筐体であり、図２に示すように複数の検出器からの検出データを統合して送信するデータ処理装置２１を内包している。車両５０の内部には、車両内の制御装置として、計測装置ユニット１０から入力される車両５０周囲の対象物に関する情報を用いて、制動支援、操舵支援、駆動支援といった運転支援を実行するための車両制御装置である運転支援制御装置４０が備えられている。第１の実施形態において、計測装置ユニット１０、具体的には、データ処理装置２１と運転支援制御装置４０とは一本の配線ＣＶによって接続されている。

図２に示すように、平面視において、第１の実施形態に係る計測装置ユニット１０は、外板１１内において、本体２０の周囲に複数の検出器３０、３１を備えている。検出器３０、３１は、広い検出範囲ＷＲを有する第１の検出器３０と、第１の検出器３０よりも狭い検出範囲ＮＲを有する第２の検出器３１とに区別される。検出範囲は、各検出器によって対象物の検出が可能な範囲であり、例えば、角度によって範囲が規定される。検出範囲には、水平方向における検出範囲と垂直方向における検出範囲とが含まれるが、本実施形態においては、水平方向における検出範囲、すなわち、検出角度について説明する。広い検出範囲ＷＲは、例えば、９０°～１６０°の水平方向における検出角を意味し、狭い検出範囲ＮＲは、例えば、２０°～５０°の水平方向における検出角を意味する。第１の検出器３０としては、例えば、広角カメラ、広角ライダー（Ｌｉｄａｒ：Light Detection and Ranging）が用いられ、第２の検出器３１としては、例えば、望遠カメラ、狭角ライダー、ミリ波レーダが用いられる。カメラは、ＣＣＤ等の撮像素子または撮像素子アレイを備える撮像装置であり、可視光を受光することによって対象物の外形情報または形状情報を検出結果である画像データとして出力するセンサである。ライダーは赤外レーザ光を射出し、物標によって反射された反射光を受信することによって、車両５０に対する物標の距離、相対速度および角度を検出するセンサである。ミリ波レーダはミリ波を射出し、物標によって反射された反射波を受信することによって、車両５０に対する物標の距離、相対速度および角度を検出するセンサである。

図２の例では、第１の検出器３０は、本体２０から第２の検出器３１よりも離間して配置されている。さらに、第１の検出器３０および第２の検出器３１は、屋根５１の外周に対応する位置、すなわち、屋根５１の外周縁部に沿って配置されている。具体的には、車両前方側には、第１の検出器３０を中央に挟んで２つの第２の検出器３１が配置され、第２の検出器３１、第１の検出器３０、および第２の検出器３１は、第１の検出器３０が本体２０から最も離間するように、前方側の屋根の外縁形状に沿って配置されている。車両後方側においても同様にして、第２の検出器３１、第１の検出器３０、および第２の検出器３１が、後方側の屋根の外縁形状に沿って配置されている。また、第１の検出器３０を中心にして屋根５１の両端部に配置されている第２の検出器３１は、それぞれの検出軸が、車両５０の前後方向の軸線と交差するように配置され、すなわち、幅方向または左方向および右方向に傾けて配置され、相互の検出干渉の更なる低減が図られている。計測装置ユニット１０の右方には、計測装置ユニット１０の長手方向の中心に近い位置に第１の検出器３０が配置され、第１の検出器３０よりも前後方向の中心から遠い位置に第２の検出器３１が配置されている。また、第１の検出器３０および第２の検出器３１は、第１の検出器３０が本体２０から最も離間するように右方側の屋根５１の外縁形状に沿って配置されている。車両左方側においても同様にして、第１の検出器３０および第２の検出器３１が、左方側の屋根５１の外縁形状に沿って配置されている。

第１の実施形態に係る計測装置ユニット１０によれば、第１の検出器３０よりも狭い検出範囲ＮＲを有する第２の検出器３１は、広い検出範囲ＷＲを有する第１の検出器３０の検出範囲の阻害を抑制または防止する位置に配置されているので、検出器間における干渉を低減または防止することができる。すなわち、第１の検出器３０は、第２の検出器３１よりも本体２０から離間して配置されているので、第１の検出器３０としての広角カメラの撮像画像における第２の検出器３１の映り込みや、第１の検出器３０としての広角ライダーの検出点群データにおける第２の検出器３１に起因する反射に対応する検出点の取り込みといった検出の阻害が防止または低減される。また、第１の検出器３０は、複数の第２の検出器３１の間に配置されており、第２の検出器３１よりも屋根５１の外周縁部に突出して配置されているので、第１の検出器３０をカメラとし、第２の検出器３１をライダーまたはミリ波レーダとすることによって、第２の検出器３１間における検出波の干渉を低減または解消することによって第２の検出器３１における検出精度の低下を防止または抑制することができる。さらに、第１の検出器３０は、車両５０の屋根５１の外周縁部に対応する位置において、第２の検出器３１よりも計測装置ユニット１０の中心側または中心に配置されているので、車両周囲の広角な範囲における検出情報を得ることができる。また、第１の検出器３０と第２の検出器３１との間における検出波同士の干渉、あるいは、第２の検出器３１の筐体に起因する検出範囲の干渉が低減または解消される。

一般的に、車両５０においては、進行方向である車両前方に多くの検出器を搭載し、周囲の対象物の情報を得ることが求められる。一方で、車両５０の幅方向の寸法や検出器の搭載可能箇所は限られており、検出器間における干渉が問題となる。第１の実施形態に係る計測装置ユニット１０によれば、上述の配置条件を満たすように第１の検出器３０および第２の検出器３１が配置されるので、検出器間における干渉を低減または排除しつつ、車両前方に、検出方式の異なる複数種類の検出器を複数個搭載することが可能となり、対象物の検出精度を向上させることができる。

第１の実施形態においては、説明を容易にするために、最大で１つの第１の検出器３０と２つの第２の検出器３１が配置されている例を用いて説明したが、３つ以上の第２の検出器３１が配置されていても良い。さらに、２以上の第１の検出器３０が配置されていても良い。この場合、第１の検出器３０は、互いに可能な限り離間して配置され、２つの第１の検出器３０の間に、１または２以上の第２の検出器３１が配置されても良い。第１の実施形態における第１の検出器３０と第２の検出器３１の組み合わせ種類は例示に過ぎず、既述の配置条件が満たされる限り検出方式が異なる３種以上の検出器が組み合わされてもよく、あるいは、検出範囲が異なる１種類の検出器が用いられても良い。

第２の実施形態：
第１の実施形態における計測装置ユニット１０は、第１の検出器３０が第２の検出器３１よりも本体２０から離間する位置に配置されていたが、図３に示すように、第２の実施形態における計測装置ユニット１０ａは、第１の検出器３０と第２の検出器３１とは本体２０から同等の距離に配置されている点において異なる。なお、第２の実施形態に係る計測装置ユニット１０ａは、各検出器の配置位置の相違を除き、第１の実施形態における計測装置ユニット１０と同様であるから、各構成要素に対しては第１の実施形態における符号と同一の符合を付して説明を省略する。

第２の実施形態に係る計測装置ユニット１０ａにおいては、車両前方に配置されている第２の検出器３１は、それぞれ、検出軸が車両５０の前後方向の中心線から遠ざかる方向に偏向して、換言すれば検出範囲の重なりが低減されるように配置されている。これにより、第１の検出器３０および第２の検出器３１が検出波の照射と反射波の受信により検出点を得る同種の検出器であっても、互いの検出波の影響を受けることなく、あるいは、低減して検出点を得ることが可能となり、ＳＮが向上し、検出精度を向上させることができる。

第２の実施形態に係る計測装置ユニット１０ａによれば、少なくとも、第１の検出器３０は、複数の第２の検出器３１の間に配置されているので、当該構成による作用により、第１の実施形態に係る計測装置ユニット１０と同様にして検出器間における干渉を低減または防止することができる。

第３の実施形態：
第１の実施形態における計測装置ユニット１０は、車両前方および車両後方において、第１の検出器３０および第１の検出器３０を挟んで２つの第２の検出器３１が配置されていたが、図４に示すように、第３の実施形態における計測装置ユニット１０ｂは、計測装置ユニット１０ｂの長手方向または幅方向の中心または中心により近い位置に第１の検出器３０を備え、第１の検出器３０よりも中心から遠い位置に１つの第２の検出器３１を備える点において異なる。なお、第３の実施形態に係る計測装置ユニット１０ｂは、各検出器の配置位置の相違を除き、第１の実施形態における計測装置ユニット１０と同様であるから、各構成要素に対しては第１の実施形態における符号と同一の符合を付して説明を省略する。

第３の実施形態に係る計測装置ユニット１０ｂは、計測装置ユニット１０ｂの前方および後方の幅方向の中心に第１の検出器３０を備え、第１の検出器３０の左右いずれか一方に第２の検出器３１を備えている。第３の実施形態に係る計測装置ユニット１０ｂは、計測装置ユニット１０ｂの右方および左方の前号方向の中心近傍に第１の検出器３０を備え、第１の検出器３０の後方に第２の検出器３１を備えている。

第３の実施形態に係る計測装置ユニット１０ｂによれば、計測装置ユニット１０ｂの長手方向または幅方向の中心または中心近傍に第１の検出器３０が配置されているので、第１の検出器３０が備える広い検出範囲ＷＲを有効に活用し、車両５０の周囲における幅広い対象物の検出が可能となり、検出精度を向上させることができる。また、車両前方または車両後方に対応する計測装置ユニット１０ｂの前方または後方においては、第１の検出器３０が車両５０の幅方向の中心または中心近傍に配置されているので、車両５０のローカル座標において左右対称の検出結果を得ることが可能となり、補完処理を要しない。

第４の実施形態：
第１の実施形態に係る計測装置ユニット１０は、図５～図７に示す外形形状を有する外板１１を備えていても良い。より具体的には、外板１１は図５に示すように、車両５０のフロントガラスＦＷから連続する形状の前面１１ｆを有する。すなわち、前面１１ｆは、車両５０の走行持にボンネット、フロントガラスＦＷの表面に沿って流れる空気流の流れを阻害することなく、外板１１の頂面を介して後面１１ｒに円滑に導く形状や傾斜角を有していれば良い。外板１１の前面１１ｆがこのような前面形状を有することによって、計測装置ユニット１０を搭載することによる車両５０の走行抵抗を低減し、燃費の向上、計測装置ユニット１０の搭載安定性の向上が図られる。外板１１は、アルミニウムやステンレス鋼といった金属板により形成されても良く、あるいは、強化プラスチックやカーボンファイバーといった樹脂板により形成されても良い。

外板１１はさらに、図６に示すように、車両５０のサイドガラスＳＷから連続する形状の側面１１ｓを有していても良い。すなわち、側面１１ｓは、車両５０のサイドガラスＳＷの表面に沿って流れる空気流の流れを阻害することなく、外板１１の頂面に円滑に導く形状や傾斜角を有していれば良い。外板１１の側面１１ｓがこのような側面形状を有することによって、計測装置ユニット１０を搭載する車両５０における横風の影響、すなわち、車両挙動の乱れを抑制し、また、計測装置ユニット１０の搭載安定性の向上が図られる。

外板１１の側面１１ｓはさらに、図７に示すように、計測装置ユニット１０の前方から後方へ円滑に空気流を導く前後方向の形状を有していても良い。側面１１ｓがこのような形状を有することによって、車両走行時の計測装置ユニット１０における空気力学的特性を向上させて、計測装置ユニット１０を搭載することによる空気抵抗、すなわち、走行抵抗を低減することができる。なお、図示しないが、外板１１の頂面１１ｕにおいても気流の乱れを抑制する形状や空気力学的な付加物、例えば、カナードやボルテックスジェネレーターを備えていても良い。なお、外板１１の前面１１ｆ、側面１１ｓ、後面１１ｒの形状や傾斜角は、フロントガラスＦＷやサイドガラスＳＷの傾斜角に依存するので、セダン、ステーションワゴン、スポーツユーティリティビークル（ＳＵＶ）といった車両種別毎に予め用意されている候補群から選択して用いられ得る。さらに、具体的な個別車両毎により詳細なフィッティングが実行されても良い。

以上、実施形態、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…計測装置ユニット、１１…外板、２０…本体、３０…第１の検出器、３１…第２の検出器、５０…車両、５１…屋根、ＦＷ…フロントガラス、ＳＷ…サイドガラス。

Claims (8)

1. 車両（５０）の屋根（５１）に搭載して用いられる計測装置ユニット（１０）であって、
   本体（２０）と、
   前記本体の周囲に配置されている複数の検出器（３０、３１）と、を備え、
   前記複数の検出器は、水平方向における検出範囲が広い第１の検出器（３０）と、前記第１の検出器よりも水平方向における検出範囲が狭い第２の検出器（３１）とを含み、前記第２の検出器は、前記第１の検出器よりも前記本体に近接して配置されており、前記第１の検出器の検出範囲の阻害を抑制または防止する、計測装置ユニット。
2. 請求項１に記載の計測装置ユニットにおいて、
   前記第１の検出器は、前記第２の検出器よりも前記本体から離間する位置に配置されている、計測装置ユニット。
3. 請求項１または２に記載の計測装置ユニットにおいて、
   前記複数の検出器は、前記屋根の外周に対応する位置に配置されており、
   前記第１の検出器は、前記計測装置ユニットの幅方向または長手方向の中心に配置されている、計測装置ユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の計測装置ユニットにおいて、
   前記第１の検出器は、複数の前記第２の検出器の間に配置されており、前記第２の検出器よりも前記屋根の外周縁側に対応する位置に突出して配置されている、計測装置ユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の計測装置ユニットはさらに、
   前記本体および前記複数の検出器の少なくとも一部を覆う外板（１１）であって、前記車両のフロントガラス（ＦＷ）から連続する前面形状を有する外板を備える、計測装置ユニット。
6. 請求項５に記載の計測装置ユニットにおいて、
   前記外板はさらに、前記車両のサイドガラス（ＳＷ）から連続する側面形状を有する、計測装置ユニット。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の計測装置ユニットにおいて、
   前記第１の検出器と前記第２の検出器とは、検出方式が異なる種類の検出器である、計測装置ユニット。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の計測装置ユニットにおいて、
   前記本体は、前記複数の検出器からの検出データを統合して車両制御装置に送信するためのデータ処理装置（２１）を内包する、計測装置ユニット。

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