JPWO2016042697A1 - 障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

この障害物検出装置は、車両に搭載される。この障害物検出装置は、複数の超音波センサと、検出部とを有する。複数の超音波センサは、周波数の異なる複数の超音波を、互いに重なる検出エリアに、互いに重なる送信タイミングで、各々送信し、戻りの超音波を各々受信する。検出部は、受信された戻りの超音波が、複数の超音波のうち、何れの超音波が反射したものかを識別して、車両の周囲に存在する障害物の位置を検出する。

Description

本発明は、車両の周辺に存在する障害物を検出する障害物検出装置に関する。

以前より、車両に搭載した複数の超音波センサ（ソナーとも呼ぶ）を用いて、車両の周辺に存在する障害物を検出する障害物検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

超音波センサは、超音波を送信した後、障害物で反射した戻りの超音波を受信することで、送信から受信までの時間と音速とから、障害物までの距離を検出することができる。一つの検出エリアで、複数の超音波センサを動作させ、各超音波センサが障害物までの距離を測定することで、三点測量により障害物の位置を検出することができる。

従来、一つの検出エリアで、複数の超音波センサを動作させる場合には、複数の超音波センサで干渉が生じないよう、通常、複数の超音波センサを交互に時間をずらして動作させる。

特許文献１には、複数の超音波センサのうち、互いに検出エリアが重ならないバック・ソナーとクリアランス・ソナーとの干渉を防ぐ技術が開示されている。特許文献１には、検出エリアが重なる２つのバック・ソナーに、送波チャンネルの切り換えにより、交互に送波すると示されている。

特開平３−５７７３８号公報

本発明に係る障害物検出装置は、車両に搭載される。この障害物検出装置は、複数の超音波センサと、検出部とを有する。複数の超音波センサは、周波数の異なる複数の超音波を、互いに少なくとも一部が重なる検出エリアに、互いに少なくとも一部が重なる送信タイミングで、それぞれ送信し、戻りの超音波を各々受信する。検出部は、受信された戻りの超音波が、複数の超音波のうち、何れの超音波が反射したものかを識別して、車両の周囲に存在する障害物の位置を検出する。

本発明によれば、検出エリアが重なる複数の超音波センサを用いて、障害物の位置を精度よく検出することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置から送信される超音波を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置から送信される超音波の検出エリアを示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置の処理の順番を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置の動作を示すフロー図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置から送信される超音波の共鳴周波数帯域における音圧を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係る障害物検出装置の構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る障害物検出装置の動作を示すフロー図である。 図９は、本発明の実施の形態３に係る障害物検出装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る障害物検出装置の動作を示すフロー図である。 図１１は、本発明の実施の形態４に係る障害物検出装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係る障害物検出装置から送信される超音波を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態４に係る障害物検出装置の処理の順番を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態４に係る障害物検出装置の動作を示すフロー図である。

本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の障害物検出装置における問題点を簡単に説明する。

検出エリアが重なる複数の超音波センサを、交互に時間をずらして動作させると、障害物が移動している場合に、障害物の正確な位置が得られない。障害物が移動していると、第１の超音波センサが障害物までの距離を測定した第１のタイミングと、第２の超音波センサが障害物までの距離を測定した第２のタイミングとで、障害物の位置が変わる。よって、両者の距離から三点測量を行っても、障害物の正確な位置は得られない。

本発明の目的は、互いに検出エリアが重なる複数の超音波センサを用いて、障害物の位置を精度よく検出できる障害物検出装置を提供することである。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る障害物検出装置につき、詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜障害物検出装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置１００の構成につき、図１および図２を参照しながら、以下に詳細に説明する。

障害物検出装置１００は、２つの超音波センサ１０３、１０４と、２つの送信制御部１０１、１０２と、２つの受信部１０５、１０６、２つの周波数解析部１０７、１０８と、障害物検出部１０９と、出力部１１０と、を有している。

送信制御部１０１は、所定の送信タイミングで所定の周波数ｆ１の超音波を送信するように超音波センサ１０３を制御する。送信制御部１０１は、図２に示すように、超音波センサ１０３から所定期間Ｔ１に送信される送信パルスの周波数が所定の周波数ｆ１になるように制御する。超音波が図２に示すようなパルス波である場合には、超音波の周波数とはパルスのオン・オフの周波数を示す。送信制御部１０１は、超音波の送信タイミングを示す信号を障害物検出部１０９に出力する。

送信制御部１０２は、超音波センサ１０３の送信タイミングと少なくとも一部が重なる所定の送信タイミングに、超音波センサ１０３の超音波と異なる周波数ｆ２の超音波を送信するように超音波センサ１０４を制御する。送信制御部１０２は、図２に示すように、超音波センサ１０４から所定期間Ｔ１に送信される送信パルスの周波数が所定の周波数ｆ２になるように制御する。送信制御部１０２は、超音波の送信タイミングの信号を障害物検出部１０９に出力する。

超音波センサ１０３は、送信制御部１０１の制御に従って、超音波を送信する。具体的には、圧電素子を振動させる制御により、超音波が送信される。超音波センサ１０３は、超音波が受信された場合に、超音波を電気信号に変換して出力する。超音波センサ１０３は、図３に示すように、所定の検出エリア＃Ｅ１に向けて超音波を送信する。超音波センサ１０３は、車体外部に設けられ、具体的には車体外部後方、車体外部前方、車体外部側方などに設けてよい。

超音波センサ１０４は、送信制御部１０２の制御に従って、超音波を送信する。具体的には、圧電素子を振動させる制御により、超音波が送信される。超音波センサ１０４は、超音波が受信された場合に、超音波を電気信号に変換して出力する。超音波センサ１０４は、図３に示すように、超音波センサ１０３の検出エリア＃Ｅ１と一部重なる検出エリア＃Ｅ２に向けて超音波を送信する。超音波センサ１０４は、車体外部であって超音波センサ１０３を設けた位置と異なる位置に設けられている。具体的には、超音波センサ１０４は、車体外部後方の超音波センサ１０３を設けた位置と異なる位置に設けられている。検出エリアは、全部あるいは、少なくとも一部が重なっていれば良い。

受信部１０５は、超音波センサ１０３から超音波を送信しない期間において、超音波センサ１０３で受信した戻りの超音波の信号を周波数解析部１０７に出力する。

受信部１０６は、超音波センサ１０４から超音波を送信しない期間において、超音波センサ１０４で受信した戻りの超音波の信号を周波数解析部１０８に出力する。

周波数解析部１０７は、受信部１０５から入力された信号の周波数成分を解析する。そして、解析結果を障害物検出部１０９に出力する。

周波数解析部１０８は、受信部１０６から入力された信号の周波数成分を解析する。そして、解析結果を障害物検出部１０９に出力する。

なお、２つの周波数解析部１０７、１０８は、１つの周波数解析部により構成してもよい。この場合、周波数解析部は、受信部１０５、１０６の受信信号を合成した信号を入力し、合成信号の周波数成分を解析するように構成すればよい。

障害物検出部１０９は、周波数解析部１０７、１０８から入力された解析結果より、受信信号に超音波センサ１０３から送信された超音波の反射波が含まれるか、超音波センサ１０４から送信された超音波の反射波が含まれるかを識別する。反射波が含まれる場合、障害物検出部１０９は、送信制御部１０１、１０２から入力される信号により特定される超音波の送信タイミングと、戻りの超音波の受信タイミングと、の時間差を各々算出する。続いて、障害物検出部１０９は、算出した各々の時間差および三角測量の原理に基づいて障害物および障害物の位置を検出する。障害物検出部１０９は、障害物および障害物の位置を検出した際に検出結果を出力部１１０に出力する。

出力部１１０は、障害物検出部１０９から障害物の検出結果が入力された際に、これを報知する。出力部１１０は、音、光又は音声等の車両の車室内に居る人間が認識することができる手段により報知を行えばよい。

＜障害物検出装置の動作＞
本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置１００の動作につき、図４および図５を参照しながら、以下に詳細に説明する。

まず、障害物検出装置１００は、図４に示すように、超音波センサ１０３、１０４の故障を診断する診断処理２０１を行う。診断処理２０１は、省略してもよい。

続いて、障害物検出装置１００は、図４に示すように、パルス送信処理２０２を行う。図５に示すように、パルス送信処理２０２において送信制御部１０１、１０２は、互いに少なくとも一部が重なる送信タイミングで互いに異なる周波数ｆ１、ｆ２の超音波を超音波センサ１０３、１０４からそれぞれ送信するように送信処理を行う（Ｓ３０１）。

次に、障害物検出装置１００は、図４に示すように、障害物を検出する障害物検出処理２０３を行う。図５に示すように、障害物検出処理２０３において受信部１０５、１０６は、超音波センサ１０３、１０４でそれぞれ受信した戻りの超音波の受信処理を行う（Ｓ３０２）。

次に、周波数解析部１０７、１０８は、周波数成分の解析を行う（Ｓ３０３）。

次に、障害物検出部１０９は、超音波センサ１０３、１０４から送信した超音波の周波数ｆ１、ｆ２と、周波数解析部１０７、１０８の解析結果とを比較して、受信した超音波の周波数と、送信した超音波の周波数とが一致するか否かを判定する（Ｓ３０４）。

ここで、障害物検出部１０９は、送信した超音波の周波数ｆ１、ｆ２と、受信した超音波の周波数とが、完全に一致していなくても、車両と障害物との相対速度に応じた許容誤差内であれば一致と判定する。許容誤差は、想定される車両と障害物との最大相対速度によるドップラーシフト量に相当する値とする。

障害物検出装置１００は、障害物検出部１０９の判定において、送信した超音波の周波数と、受信した戻りの超音波の周波数と、が一致しない場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、処理を終了する。

一方、障害物検出部１０９は、送信した超音波の周波数と、受信した戻りの超音波の周波数と、が一致する場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、超音波の送信タイミングと戻りの超音波の受信タイミングとの時間差に基づいて、各超音波センサ１０３、１０４と障害物までの距離を算出し、さらに、三角測量を行って障害物の位置を検出する（Ｓ３０５）。

次に、障害物検出装置１００は、図４に示すように、障害物を検出したことを警報する出力処理２０４を行う。出力処理２０４では、出力部１１０が警報を行う（Ｓ３０６）。

障害物検出装置１００は、診断処理２０１から出力処理２０４までを繰り返し行う。

＜超音波の周波数ｆ１、ｆ２の設定＞
本発明の実施の形態１における超音波の周波数ｆ１、ｆ２の設定について、図６を参照しながら、以下に詳細に説明する。

超音波を用いた障害物検出装置１００では、正常な障害物の検出処理が行える車両速度は１５ｋｍ／ｈである。

超音波センサ１０３、１０４と障害物との相対速度が１５ｋｍ／ｈで、超音波の周波数を７２ｋＨｚとすると、最大のドップラーシフト周波数は１．７７ｋＨｚであり、超音波の周波数の２．４％となる。

本実施の形態では、第１の条件として、超音波センサ１０３、１０４の超音波の周波数ｆ１、ｆ２の差を、一方の周波数ｆ１の２．５％以上に設定している。この設定により、戻りの超音波にドップラーシフトが生じても、２つの周波数ｆ１、ｆ２の反射波が相互干渉なく識別可能となる。

なお、障害物も車両と同程度の速度で動いている場合を考慮すれば、超音波センサ１０３、１０４と障害物との相対速度が３０ｋｍ／ｈで、最大のドップラーシフト周波数は３．４４ｋＨｚであり、超音波の周波数の４．８％となる。よって、超音波センサ１０３、１０４の超音波の周波数ｆ１、ｆ２の差を、一方の周波数ｆ１の５．０％以上に設定しても良く、この場合、障害物も動いている場合の最大のドップラーシフトにも対応可能となる。

超音波センサ１０３、１０４は、同一部品を利用している。これにより、部品種の削減によりコストの低減を図ることができる。同一部品であるため、超音波センサ１０３、１０４の共鳴周波数帯域は同一である。共鳴周波数帯域の中心周波数は、例えば４０ｋＨｚである。同一部品とは、種類が同じものであって、必ずしも１個の部品とは限らない。

なお、超音波センサ１０３の共鳴周波数帯域と、超音波センサ１０４の共鳴周波数帯域とは、完全に同一でなくても、少なくとも一部が重なる程度に等しければ、ほぼ同一の部品種となってコストの低減を図ることができる。

図６に示すように、超音波センサ１０３、１０４は、共鳴周波数帯域の中心周波数の出力レベル（音圧）が最大となり、中心周波数との差が大きくなるほど出力レベルが低下する。超音波センサ１０３、１０４が、車両周囲の障害物を検出するためには、超音波の出力レベルを大きくする必要があり、２０ｄＢ減衰の出力レベルが、正常な検出を維持できる下限となる。

本実施の形態では、第２の条件として、超音波センサ１０３、１０４の超音波の周波数ｆ１、ｆ２の差を、共鳴周波数帯域の中心周波数に対して２５％以下に設定している。また、両方の周波数ｆ１、ｆ２は、共鳴周波数帯域の中心周波数を中心とする中心周波数の２５％の範囲に含まれるように設定している。

例えば、一方の周波数ｆ１を中心周波数４０ｋＨから−１２．５％ずれた３５ｋＨｚとし、他方の周波数ｆ２を中心周波数４０ｋＨｚから＋１２．５％ずれた４５ｋＨｚとすることで、両方の周波数ｆ１、ｆ２の差を最も大きくして、両方の周波数ｆ１、ｆ２の超音波の出力レベルの減衰を２０ｄＢ以下にすることができる。

以上のような設定により、本実施形態によれば、超音波センサ１０３、１０４から、互いに重なる検出エリアに、互いに重なる送信タイミングで、異なる周波数の超音波をそれぞれ送信することにより、戻りの超音波が何れの超音波の反射波か識別して障害物および障害物の位置を精度よく検出することができる。

なお、本実施形態において、超音波センサ１０３、１０４の送信周波数を可変とする周波数可変部を付加してもよい。この場合、周波数可変部は、２つの周波数ｆ１、ｆ２が上記の第１の条件および第２の条件を満たすように設定変更すればよい。

（実施の形態２）
＜障害物検出装置の構成＞
本発明の実施の形態２に係る障害物検出装置７００の構成について、図７を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図７において、図１と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

超音波センサ１０３、１０４が受信する戻りの超音波は、超音波センサ１０３、１０４が送信した超音波の反射波の他に、周囲のノイズ超音波である場合がある。ノイズ超音波としては、周囲に存在する他の車両の超音波センサから送信された超音波がある。実施の形態２は、超音波センサ１０３、１０４が送信する超音波と周囲に存在するノイズ超音波との干渉を低減する機能を付加したものである。

障害物検出装置７００は、送信制御部１０１と、送信制御部１０２と、超音波センサ１０３と、超音波センサ１０４と、受信部１０５と、受信部１０６と、障害物検出部１０９と、出力部１１０と、周波数解析部７０１と、周波数解析部７０２と、周波数選択部７０３と、周波数可変部７０４と、を有している。

送信制御部１０１は、周波数可変部７０４により変更された周波数ｆ１の超音波を送信するように超音波センサ１０３を制御する。

送信制御部１０２は、超音波センサ１０３から送信される超音波と少なくとも一部が重なる所定の送信タイミングであって、周波数可変部７０４により変更された周波数ｆ２の超音波を送信するように超音波センサ１０４を制御する。

受信部１０５は、超音波センサ１０３から超音波を送信しない期間において、超音波センサ１０３で受信した戻りの超音波の信号を周波数解析部７０１に出力する。

受信部１０６は、超音波センサ１０４から超音波を送信しない期間において、超音波センサ１０４で受信した戻りの超音波の信号を周波数解析部７０２に出力する。

周波数解析部７０１は、受信部１０５から入力された信号の周波数成分を解析して、解析結果を周波数選択部７０３および障害物検出部１０９に出力する。

周波数解析部７０２は、受信部１０６から入力された信号の周波数成分を解析して、回析結果を周波数選択部７０３および障害物検出部１０９に出力する。

周波数選択部７０３は、超音波センサ１０３および超音波センサ１０４の周波数ｆ１、ｆ２を選択し、選択結果を周波数可変部７０４に出力する。周波数ｆ１、ｆ２は、実施の形態１で示した第１の条件および第２の条件を満たすように選択される。

周波数可変部７０４は、周波数選択部７０３から入力された選択結果に従って、周波数ｆ１を送信制御部１０１に対して設定し、周波数ｆ２を送信制御部１０２に対して設定する。

障害物検出部１０９は、周波数解析部７０１、７０２の解析結果から、超音波の送信タイミングと、戻りの超音波の受信タイミングとの時間差を各々算出し、算出した各々の時間差および三角測量の原理に基づいて障害物の位置とを検出する。障害物検出部１０９は、障害物の検出結果を出力部１１０に出力する。

＜障害物検出装置の動作＞
本発明の実施の形態２に係る障害物検出装置７００の動作について、図８を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、障害物検出装置７００は、図４と同様の順番で各処理を行う。

まず、障害物検出装置７００は、図４に示すように、超音波センサ１０３、１０４の故障を診断する診断処理２０１を行う。診断処理２０１において、受信部１０５、１０６は、超音波センサ１０３、１０４に受信された超音波の信号を入力する（Ｓ８０１）。ここで受信された超音波は、超音波を送信させずに超音波を受信しているため、周囲に存在するノイズ超音波となる。このようにノイズ受信制御処理を行う。

次に、周波数解析部７０１、７０２は、周波数成分の解析を行い（Ｓ８０２）、車両の周囲で使用されているノイズ超音波の周波数成分を演算により求める（Ｓ８０３）。

次に、周波数選択部７０３は、周波数解析部７０１、７０２における解析結果より得られたノイズ超音波の周波数と干渉しないように、超音波センサ１０３、１０４の周波数ｆ１、ｆ２を選択する。周波数選択部７０３は、実施の形態１で示した第１の条件と第２の条件とを満たす範囲で周波数ｆ１、ｆ２を選択する。周波数可変部７０４は、送信制御部１０１に対して周波数ｆ１を設定する（Ｓ８０４）。また、周波数可変部７０４は、送信制御部１０２に対して周波数ｆ２を設定する（Ｓ８０５）。このように、診断処理２０１において周波数の選択を行うことにより、診断処理と周波数の選択とを並行して行うことができるので、障害物検出処理のサイクル期間を短くすることができる。

次に、障害物検出装置７００は、パルス送信処理２０２を行う。パルス送信処理２０２において送信制御部１０１、１０２は、互いに重なる送信タイミングで、設定された周波数ｆ１、ｆ２の超音波を超音波センサ１０３、１０４からそれぞれ送信するように送信処理を行う（Ｓ８０６）。

次に、障害物検出装置７００は、図５に示す処理と同様の、障害物を検出する障害物検出処理２０３を行う。障害物検出処理２０３において受信部１０５、１０６は、超音波センサ１０３、１０４において重なる受信タイミングで受信した戻りの超音波の受信処理を行う（Ｓ８０７）。

次に、周波数解析部７０１、７０２は、周波数成分の解析を行う（Ｓ８０８）。

次に、障害物検出部１０９は、超音波センサ１０３、１０４からそれぞれ送信した超音波の周波数ｆ１、ｆ２と、周波数解析部７０１、７０２における解析結果より得られた戻りの超音波の周波数と、が一致するか否かを判定する（Ｓ８０９）。判定は、実施の形態１と同様に許容誤差を含めた比較に基づいて行われる。

障害物検出装置７００は、障害物検出部１０９における判定において、送信した超音波の周波数と、受信した戻りの超音波の周波数と、が一致しない場合（Ｓ８０９：ＮＯ）、処理を終了する。

一方、障害物検出部１０９は、送信した超音波の周波数と、受信した戻りの超音波の周波数と、が一致する場合（Ｓ８０９：ＹＥＳ）、超音波センサ１０３、１０４における各々の超音波の送信タイミングと各々の戻りの超音波の受信タイミングとの時間差と、三角測量の原理と、に基づいて障害物の位置を検出する（Ｓ８１０）。

次に、障害物検出装置７００は、図４に示すように、障害物を検出したことを出力部１１０から警報する出力処理２０４を行う（Ｓ８１１）。

障害物検出装置７００は、診断処理２０１から出力処理２０４を繰り返す。

このように、本実施形態によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、車両の周囲で使用しているノイズ周波数以外の周波数の超音波を送信する。これにより、超音波センサ１０３と超音波センサ１０４との間の相互干渉のみならず、車両外部の物体から送信される超音波との干渉を防ぐことができ、障害物および障害物の位置を精度よく検出することができる。

（実施の形態３）
＜障害物検出装置の構成＞
本発明の実施の形態３に係る障害物検出装置９００の構成について、図９を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図９において、図１と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

実施の形態３は、周囲に存在するノイズ超音波の検出のタイミングを、実施の形態２と異ならせたものである。

障害物検出装置９００は、送信制御部１０１と、送信制御部１０２と、超音波センサ１０３と、超音波センサ１０４と、受信部１０５と、受信部１０６と、障害物検出部１０９と、出力部１１０と、車両状態情報取得部９０１と、受信制御部９０２と、周波数解析部９０３と、周波数解析部９０４と、周波数選択部９０５と、周波数可変部９０６と、を有している。

送信制御部１０１は、周波数可変部９０６により変更された周波数ｆ１の超音波を送信するように超音波センサ１０３を制御する。

送信制御部１０２は、超音波センサ１０３から送信される超音波と少なくとも一部が重なる所定の送信タイミングであって、周波数可変部９０６により変更された周波数ｆ２の超音波を送信するように超音波センサ１０４を制御する。

車両状態情報取得部９０１は、車両の走行状態に関する車両状態情報を取得して受信制御部９０２に出力する。ここで、車両状態情報は、典型的には車両のシフトレバーのシフト位置を示すシフト情報、ブレーキ操作を示すブレーキ情報、又は車両の車速を示す車速情報である。

受信制御部９０２は、車両状態情報取得部９０１から入力された車両状態情報に応じて受信部１０５、１０６に受信処理させる制御を行う。

受信部１０５は、実施の形態２の機能に加えて、受信制御部９０２の制御により受信処理を開始する。また、受信部１０５は、超音波センサ１０３から超音波を送信しない期間において、超音波センサ１０３で受信した超音波の信号を周波数解析部９０３に出力する。

受信部１０６は、実施の形態２の機能に加えて、受信制御部９０２の制御により受信処理を開始する。また、受信部１０５は、超音波センサ１０４から超音波を送信しない期間において、超音波センサ１０４で受信した超音波の信号を周波数解析部９０４に出力する。

周波数解析部９０３は、受信部１０５から入力された信号の周波数成分を解析し、解析結果を周波数選択部９０５と障害物検出部１０９に出力する。

周波数解析部９０４は、受信部１０６から入力された信号の周波数成分を解析し、解析結果を周波数選択部９０５と障害物検出部１０９とに出力する。

周波数選択部９０５は、周波数解析部９０３、９０４から入力された解析結果に基づき、超音波センサ１０３、１０４の周波数ｆ１、ｆ２を選択し、選択結果を周波数可変部９０６に出力する。周波数ｆ１、ｆ２は、実施の形態１で示した第１の条件および第２の条件を満たす範囲で選択される。

周波数可変部９０６は、周波数選択部９０５から入力された選択結果に基づき、送信制御部１０１に周波数ｆ１を設定し、送信制御部１０２に周波数ｆ２を設定する。

障害物検出部１０９は、周波数解析部９０３、９０４の解析結果より、超音波の送信タイミングと戻りの超音波の受信タイミングとの時間差を各々算出し、算出した各々の時間差および三角測量の原理に基づいて障害物の位置を検出する。障害物検出部１０９は、障害物の検出結果を出力部１１０に出力する。

＜障害物検出装置の動作＞
本発明の実施の形態３に係る障害物検出装置９００の動作について、図１０を参照しながら、以下に詳細に説明する。

まず、車両状態情報取得部９０１は、車両状態情報を取得する（Ｓ１００１）。

次に、受信制御部９０２は、車両状態情報より受信処理のタイミングであるか否かを判定する（Ｓ１００２）。

受信制御部９０２は、受信処理のタイミングでない場合（Ｓ１００２：ＮＯ）、受信処理のタイミングとなるまで待機する。

一方、受信制御部９０２は、受信処理のタイミングである場合（Ｓ１００２：ＹＥＳ）、受信部１０５、１０６において受信処理を開始するように制御する（Ｓ１００３）。具体的には、受信制御部９０２は、シフトレバーがドライブ（Ｄ）の位置から後退（Ｒ）の位置に変化するシフト情報が得られた場合、シフトレバーが駐車（Ｐ）の位置から後退（Ｒ）の位置に変化するシフト情報が得られた場合、車両が停止から加速に変化する車速センサの情報が得られた場合、車両が減速して逆方向に加速する車速センサの情報が得られた場合、シフトブレーキが作動から解除されたブレーキ情報が得られた場合などに、受信処理のタイミングであると判定する。

次に、受信部１０５、１０６は、超音波センサ１０３、１０４において受信された超音波の信号を受信する（Ｓ１００３）。

次に、周波数解析部９０３、９０４は、周波数成分の解析を行い（Ｓ１００４）、車両の周囲で使用されているノイズ周波数の周波数成分を演算により求める（Ｓ１００５）。

ステップＳ１００５〜Ｓ１０１３は、図８のステップＳ８０３〜Ｓ８１１までと同様であり、説明を省略する。

実施の形態３に係る障害物検出装置９００によれば、周囲のノイズ超音波の検出処理と、障害物の検出処理とを、適宜なタイミングで自動的に実行することができる。

（実施の形態４）
＜障害物検出装置の構成＞
本発明の実施の形態４に係る障害物検出装置１１００の構成について、図１１および図１２を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図１１において、図１と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

障害物検出装置１１００は、超音波センサ１０３と、超音波センサ１０４と、受信部１０５と、受信部１０６と、障害物検出部１０９と、出力部１１０と、送信制御部１１０１と、送信制御部１１０２と、周波数解析部１１０３と、周波数解析部１１０４と、異常検出部１１０５と、を有している。

送信制御部１１０１は、図１２に示すように、所定の時刻ｔ２から所定期間Ｔ１に、所定の周波数ｆ１の超音波を送信するように超音波センサ１０３を制御する。送信制御部１１０１は、超音波の送信タイミングを示す信号を障害物検出部１０９および異常検出部１１０５に出力する。

送信制御部１１０２は、超音波センサ１０３から送信される超音波と重なる送信タイミングにおいて、時刻ｔ２から所定期間Ｔ１、周波数ｆ２の超音波を送信するように超音波センサ１０４を制御する。送信制御部１１０２は、超音波の送信タイミングを示す信号を障害物検出部１０９および異常検出部１１０５に出力する。

超音波センサ１０３は、送信制御部１１０１の制御に従って圧電素子を振動させることにより、所定のタイミングで所定の周波数ｆ１の超音波を送信する。超音波センサ１０３は、超音波が受信された場合に圧電素子が振動して、超音波を電気信号に変換する。

超音波センサ１０４は、送信制御部１１０２の制御に従って圧電素子を振動させることにより、所定のタイミングで所定の周波数ｆ２の超音波を送信する。超音波センサ１０４は、超音波が受信された場合に圧電素子が振動して、超音波を電気信号に変換する。

周波数解析部１１０３は、受信部１０５から入力された信号の周波数成分を解析し、解析結果を異常検出部１１０５と障害物検出部１０９とに出力する。

周波数解析部１１０４は、受信部１０６から入力された信号の周波数成分を解析し、解析結果を異常検出部１１０５と障害物検出部１０９とに出力する。

異常検出部１１０５は、周波数解析部１１０３、１１０４から入力された解析結果より、システム異常か否かを判定し、システム異常の判定結果を出力部１１０に出力する。

異常検出部１１０５は、図１２に示すように、一方の超音波センサ１０３が超音波を送信している期間Ｔ１および残響信号が生じる期間Ｔ２に、他方の超音波センサ１０４が送信した超音波が一方の超音波センサ１０３で受信されていないか受信信号を検査する。同様に、異常検出部１１０５は、他方の超音波センサ１０４が超音波を送信している期間Ｔ１および残響信号が生じる期間Ｔ２に、一方の超音波センサ１０３が送信した超音波が他方の超音波センサ１０４で受信されていないか受信信号を検査する。

通常、期間Ｔ１、Ｔ２は、送信中の超音波と受信された超音波との区別がつかない不感期間となるために、受信処理は行われない。しかし、本実施の形態では、２つの超音波センサ１０３、１０４の超音波の周波数ｆ１、ｆ２を異ならせているため、不感期間においても、一方の超音波センサ１０３が送信している超音波と、他方の超音波センサ１０４から送信され一方の超音波センサ１０３で受信した超音波とを区別することが可能である。よって、正常であれば、一方の超音波センサ１０３の期間Ｔ１、Ｔ２の受信信号に、他方の超音波センサ１０４の超音波の信号が含まれる。また、正常であれば、他方の超音波センサ１０４の期間Ｔ１、Ｔ２の受信信号に、一方の超音波センサ１０３の超音波の信号が含まれる。よって、異常検出部１１０５は、これが検出できれば正常と判定し、検出できないと異常と判定する。

出力部１１０は、障害物検出部１０９から障害物の検出結果が入力された際に警報する。出力部１１０は、異常検出部１１０５から入力された判定結果を出力する。出力部１１０は、音、光又は音声等の車両の車室内に居る人間が認識することができる手段により判定結果を出力する。

＜障害物検出装置の動作＞
本発明の実施の形態４に係る障害物検出装置１１００の動作について、図１３および図１４を参照しながら、以下に詳細に説明する。なお、図１３において、図４と同一処理である部分については同一符号を付している。

まず、障害物検出装置１１００は、図１３に示すように、超音波センサ１０３、１０４の故障を診断する診断処理２０１を行い、続いてパルス送信処理２０２を行う。

パルス送信処理２０２において送信制御部１１０１、１１０２は、少なくとも一部が重なる送信タイミングで互いに異なる周波数の超音波を超音波センサ１０３、１０４から送信するように送信処理を行う（Ｓ１４０１）。

次に、障害物検出装置１１００は、図１３に示すように、システム異常を検出する異常検出処理１３０１を行う。

異常検出処理１３０１において受信部１０５、１０６は、送信タイミング直後の不感期間Ｔ１、Ｔ２のうち、特に、残響信号が残る期間Ｔ２に、超音波センサ１０３、１０４の受信処理を行う（Ｓ１４０２）。

次に、周波数解析部１１０３、１１０４は、周波数成分の解析を行う（Ｓ１４０３）。

次に、異常検出部１１０５は、周波数解析部１１０３の解析結果により得られた受信した超音波の周波数と、超音波センサ１０４から送信した超音波の周波数と、が一致するか否かを判定する。また、異常検出部１１０５は、周波数解析部１１０４の解析結果により得られた受信した超音波の周波数と、超音波センサ１０３から送信した超音波の周波数と、が一致するか否かを判定する（Ｓ１４０４）。すなわち、一方の超音波センサ１０３で受信した信号の周波数と、他方の超音波センサ１０４で送信した超音波の周波数とが一致するか判定する。また、他方の超音波センサ１０４で受信した信号の周波数と、一方の超音波センサ１０３で送信した超音波の周波数とが一致するか判定する。

異常検出部１１０５は、少なくとも一方の比較結果が一致でない場合（Ｓ１４０４：ＮＯ）、出力部１１０にシステム異常を出力させるための判定結果を出力部１１０に出力する異常処理を行い（Ｓ１４０５）、処理を終了する。

一方、障害物検出装置１１００は、両者の比較結果が一致である場合（Ｓ１４０４：ＹＥＳ）、図１３に示すように、障害物を検出する障害物検出処理２０３を行う。

続くステップＳ１４０６〜Ｓ１４１０の処理は、実施の形態１のステップＳ３０２〜Ｓ３０６の処理と同様であり、説明は省略する。

障害物検出装置１１００は、図１３の診断処理２０１から出力処理２０４を繰り返す。

実施の形態４の障害物検出装置１１００によれば、複数の超音波センサ１０３、１０４を連携させた自己診断処理が可能となり、個々の超音波センサ１０３、１０４のみで実行される診断処理で見つけられないような、異常を検出することができる。また、残響信号が生じる不感期間を使用するので、自己診断処理を含めても障害物を検出するサイクル期間が長くならない。

なお、本実施形態の自己診断処理の機能は、周波数選択および周波数可変の機能を有する実施の形態２又は実施の形態３に適用することが可能である。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施の形態１から実施の形態４において、受信された信号を周波数解析して反射波を識別する構成を示したが、超音波センサ１０３、１０４から送信する超音波の周波数帯を通過させるフィルタを用い、フィルタを通過する信号を用いて反射波を識別してもよい。

また、上記実施の形態１から実施の形態４において、障害物を検出した際に警報を発したが、車両と障害物との衝突を防ぐための車両制御を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態１から実施の形態４において、２つの超音波センサを設けたが、３つ以上の超音波センサを設けてもよい。

本発明に係る障害物検出装置は、車両の周辺に存在する障害物を検出する装置に利用できる。

１００，７００，９００，１１００ 障害物検出装置
１０１，１０２，１１０１，１１０２ 送信制御部
１０３，１０４ 超音波センサ
１０５，１０６ 受信部
１０７，１０８，７０１，７０２，９０３，９０４，１１０３，１１０４ 周波数解析部
１０９ 障害物検出部
１１０ 出力部
７０３，９０５ 周波数選択部
７０４，９０６ 周波数可変部
９０１ 車両状態情報取得部
９０２ 受信制御部
１１０５ 異常検出部

Claims (10)

1. 車両に搭載される障害物検出装置であって、
   周波数の異なる複数の超音波を、互いに少なくとも一部が重なる検出エリアに、互いに少なくとも一部が重なる送信タイミングで、それぞれ送信し、戻りの超音波を各々受信する複数の超音波センサと、
   前記戻りの超音波が、前記複数の超音波センサのうち、何れの超音波センサから送信されたものであるかを識別して、前記車両の周囲に存在する障害物の位置を検出する検出部と、
   を備える障害物検出装置。
2. 前記複数の超音波センサはそれぞれ、少なくとも一部が重なる共鳴周波数帯域を有し、
   前記複数の超音波のそれぞれの送信する周波数の差は、
   前記複数の超音波のうちひとつの超音波における周波数の２．５％以上、且つ、前記ひとつの超音波センサにおける前記共鳴周波数帯域の前記中心周波数の２５％以下である、
   請求項１記載の障害物検出装置。
3. 前記複数の超音波センサの各々が送信する超音波の周波数は、
   前記複数の超音波センサの前記共鳴周波数帯域の前記中心周波数を中心とした前記中心周波数の２５％の範囲に含まれるように設定されている、
   請求項２記載の障害物検出装置。
4. 前記複数の超音波センサが受信した前記戻りの超音波の各々の周波数を解析する周波数解析部を更に備え、
   前記検出部は、
   前記周波数解析部の解析結果に基づいて前記障害物を検出する、
   請求項１、２の何れか１項に記載の障害物検出装置。
5. 前記検出部は、
   前記戻りの超音波の周波数が、前記複数の超音波センサのうちの何れかから送信された超音波の周波数に許容誤差を付加した範囲に含まれるか判別し、含まれるときに、前記戻りの超音波が前記複数の超音波センサのうちの何れかから送信された超音波の反射波であるかを判断する、
   請求項４記載の障害物検出装置。
6. 前記複数の超音波センサの各々から送信される前記超音波の周波数を変化させる周波数可変部と、
   前記複数の超音波センサのうち少なくとも１つが超音波を送信せずに受信した超音波の周波数とは異なる周波数を、前記複数の超音波センサの各々に設定する周波数選択部と、
   を更に備える請求項４記載の障害物検出装置。
7. 前記複数の超音波センサのうち少なくとも１つに超音波を送信させずに超音波を受信させるノイズ受信制御処理を行う受信制御部と、
   車両状態情報を取得する車両状態情報取得部と、
   を更に備え、
   前記受信制御部は、取得された前記車両状態情報に基づいて前記ノイズ受信制御処理を開始する、
   請求項６記載の障害物検出装置。
8. 前記受信制御部は、
   前記車両状態情報に基づき特定のシフト情報の変化或いは特定のブレーキ情報の変化が生じた場合に前記ノイズ受信制御処理を開始する、
   請求項７記載の障害物検出装置。
9. 前記受信制御部は、
   前記車両状態情報に基づき前記車両の移動に特定の変化が生じた場合に前記ノイズ受信制御処理を開始する、
   請求項７記載の障害物検出装置。
10. 前記受信制御部は、
    前記複数の超音波センサの診断処理中に前記ノイズ受信制御処理を実行する、
    請求項７記載の障害物検出装置。

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