JP2011133274A - 車両用障害物監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両と障害物との距離や車両の移動方向によらず、誤検知を低減して安定して障害物を検知することができる車両用障害物監視装置を提供する。
【解決手段】車両用障害物監視装置１は、自動車などの車両に取り付けられ、車両周囲の障害物を検知して車両の操作者に警告を行う。障害物監視装置１は、全体を統括的に制御する制御部１１と、ＳＲＡＭからなる記憶部１２と、車両の周囲に超音波を送信して物体による反射波を受信する超音波センサ１３と、車両操作者に障害物の接近を通知する警告部１４とを備える。制御部１１は、超音波センサ１３が送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間に基づいて算出される物体までの距離に応じて判定回数を設定し、設定した判定回数以上連続して反射波を受信すると、警告部１４に制御信号を出力して車両の操作者に対して警告を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両周辺の物体（障害物）を監視するための車両用障害物監視装置に関するものである。

従来より、自動車などの車両の周辺を監視して障害物を検知する車両用障害物監視装置として、マイクロフォンから超音波を送信し、車両周辺の物体（障害物）によって反射してくる超音波（反射波）をマイクロフォンで受信し、受信した反射波に基づいて物体までの距離を測定する超音波型の距離センサを用いるものがある。

この種の車両用障害物監視装置は、車両を操作する者に対して、車両と障害物との距離が所定の距離よりも近い場合に警告音を発したり、障害物の位置情報をカメラで撮像した周囲の映像と重ね合わを行うために用いられ、車両と障害物との距離によらず、障害物の有無や障害物までの距離を正確に検知することが求められている。

そのため、例えば特許文献１に記載の車両用周囲監視装置のように、距離センサによる車両と障害物との距離の測定を所定の周期で繰り返し行い、連続して複数回取得した測定結果（車両と障害物との距離）に基づいて、障害物までの距離及び形状を検知して、より正確に周囲の状況を監視するものが考えられている。

特開２００５−９９９２号公報

ところで、上述のような車両用障害物監視装置においては、障害物との距離が遠ざかるにつれて、距離センサが受信する反射波の信号レベルが弱くなるので、ノイズによる影響を受けて障害物を誤検知する可能性があった。

そこで、遠くに存在する障害物を正確に検知するために、障害物を検知するため測定回数を多くすると、最初に障害物による反射波を受信してから検知結果を出力するまでのタイムラグが大きくなり、車両の近くや移動方向に障害物が存在する場合には、障害物を検知して発する警告音が遅れるという可能性があった。また、タイムラグを小さくするために、障害物を検知するまでの測定回数を少なくすると、遠くや車両の移動方向と逆方向に存在する障害物の検知が出来なかったり、存在しない障害物を検知したりするなどの誤検知が頻発する可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、車両と障害物との距離や車両の移動方向によらず、誤検知を低減して安定して障害物を検知することができる車両用障害物監視装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、車両周囲に所定の周期で繰り返し送信波を送信し、前記送信波の物体による反射波を受信すると物体検知信号を発生する物体検知手段と、前記送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間に基づいて物体までの距離を測定する距離測定手段と、前記物体検知手段から所定の判定回数以上連続して物体検知信号が入力されると、障害物有りと判定する障害物判定手段と、前記距離測定手段によって測定された距離が短いほど、前記判定回数が小さくなるように判定回数を設定する判定回数設定手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、前記判定回数設定手段は、前記距離測定手段により前回測定された物体までの距離と、今回測定された物体までの距離との変化に基づいて判定回数を設定し、今回測定された距離が前回測定された距離よりも小さくなるように変化している場合には、前記判定回数を少なくなるように設定し、今回測定された距離が前回測定された距離よりも大きくなるように変化している場合には、前記判定距離を多くなるように設定することを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１又は２の何れかに記載の発明において、前記判定回数設定手段は、前記距離測定手段により前回測定された物体までの距離と、今回測定された物体までの距離との変化に基づいて判定回数を設定し、前回測定された距離が所定の基準距離よりも小さい距離であり、今回測定された距離が前記基準距離よりも大きな距離に変化した場合には、前回測定された距離に基づいて前記判定回数を設定し、前回測定された距離が所定の基準距離よりも大きな距離であり、今回測定された距離が前記基準距離よりも小さな距離に変化した場合には、今回測定された距離に基づいて前記判定回数を設定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、判定回数設定手段は距離測定手段により測定した距離に基づいて判定手段の判定回数を少なくなるように設定しており、判定手段は物体との距離が短いほど少ない判定回数で物体を障害物として判定するので、車両と障害物との距離が近い場合には検知までのタイムラグを低減できるとともに、距離が遠い場合には誤検知を低減して、安定して障害物の検知を行うことができる。

請求項２の発明によれば、障害物と車両とが相対的に移動している場合において、車両が障害物に対して接近している場合には検知までのタイムラグを小さくして、より早く操作者に障害物の検知を通知することができる。

請求項３の発明によれば、単発的なノイズによって判定回数が少なくなることが無いので、単発的なノイズに起因する誤検知を低減することができる。

本発明の実施の形態１にかかる障害物監視装置１を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態３において、回りこみによる誤検知の回避を説明するための図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）はタイミングチャートを示している。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態を、図１を用いて説明する。本実施の形態にかかる障害物監視装置１は、自動車などの車両に取り付けられ、車両周囲の障害物を検知して、車両を操作する者に対して警告などを行うための装置である。障害物監視装置１は、図１に示すように、障害物監視装置１全体の動作を統括的に制御するマイコンからなる制御部１１と、例えば揮発性のＳＲＡＭからなる記憶部１２と、車両の周囲に超音波を送信して物体による反射波を受信する超音波センサ１３と、音などによって車両の操作者に対して障害物の接近を通知する警告部１４とを備える。

記憶部１２には、超音波センサ１３により検知された物体までの距離情報や、超音波センサ１３により連続して受信波が受信された回数（カウンタ値）などが記憶され、必要に応じて制御部１１が読み書きを行う。

超音波センサ１３は、例えば、送信用超音波振動子（図示せず）及び受信用超音波振動子（図示せず）から構成されている。また超音波センサ１３は、制御部１１により制御され、制御部１１からの制御信号に基づいて送信用超音波振動子が超音波（送信波）を送信し、その送信波が周囲に存在する物体によって反射されると、その反射波を受信用超音波振動子が受信して制御部１１に出力する。

警告部１４は、例えばスピーカーなどを備えており、制御部１１からの制御信号に基づいて、警告音や所定の音声などを発することで、車両の操作者に向けて警告や情報の通知を行う。なお、例えば、液晶ディスプレイなどを用いて、文字情報や映像によって警告や情報の通知を行うようにしても良い。またその場合には、カメラなどにより撮像した周囲の映像とあわせて表示することで、詳細な情報を提供することができる。

制御部１１は、超音波センサ１３を介して超音波を送受信することで周囲に存在する物体を検知するとともに、車両から物体までの距離を求める。具体的には、所定の送波間隔で超音波センサ１３を介して周囲に超音波を送信し、所定の検知範囲（例えば１５０ｃｍ）に対応した受波ゲートが過ぎるまでに超音波センサ１３から反射波が入力されると、送信波を送信してから反射波が入力されるまでの時間間隔に基づいて物体までの距離を演算し、記憶部１２に記憶させる。なお、超音波の送波間隔は、受波ゲートよりも十分長い時間に設定されている。

また制御部１１は、超音波センサ１３から反射波の入力があり物体までの距離が演算により求めると、距離に応じた所定の判定回数を表１に基づいて算出し、カウンタ値と比較するための判定回数として自身に設定する。その後、記憶部１２内に記憶されているカウンタ値を加算して書き換え、書き換えたカウンタ値が設定した判定回数以上であれば、車両の周囲に障害物が存在するもと判定して、警告部１４に制御信号を出力して車両の操作者に警告を行う。また、送信波を送信してから、上記の受波ゲート内に超音波センサ１３から反射波の入力が無い場合には、車両の周囲に障害物が存在しないものと判定して、記憶部１２内に記憶されているカウンタ値を０（初期値）に設定する。

このようにして、超音波センサ１３が連続して所定の判定回数以上反射波を受信することで障害物が存在するものとして判定されるので、単発的なノイズなどにより障害物が存在すると誤検知されることを低減することができる。

また、超音波センサ１３によって送信波が送信されてから、反射波を受信されるまでの時間間隔に基づいて距離が求められ、車両から障害物までの距離が近いほど、判定回数は少なく設定されるので、障害物による反射波を検知してから警告を発するまでのタイムラグを小さくすることが出来る。また、車両から障害物との距離が大きい場合には、判定回数を多く設定されるので、ノイズなどに起因する誤検知の可能性を低減することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態にかかる障害物監視装置１の制御部１１は、記憶部１２に記憶された距離情報に基づいて距離の変化を測定し、測定した距離の変化に応じた所定回数を求め、超音波センサ１３が所定回数以上連続して距離を出力した場合には、警告部１４に制御信号を出力する。この点を除いては、実施の形態１にかかる構成と同一であるので、共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

制御部１１は、超音波センサ１３から反射波の入力があると、記憶部１２に記憶された前回測定された距離を取得するとともに、入力された反射波に基づいて今回測定の距離を算出し、今回測定された距離を記憶部１２に記憶させる。また制御部１１は、この前回測定された距離と、今回測定された距離とを比較し、前回測定された距離に比べて例えば３ｃｍ以上、今回測定された距離が小さくなっていれば「接近」と判定し、３ｃｍ以上大きくなっている場合には「離反」と判定し、それ以外の場合には「停止」と判定する。なお、この判定の基準となる数値（３ｃｍ）は一例であり、例えば距離に応じてその基準値を変化させてもよいし、実施の形態１における距離の検知レベルの変化を用いてもよく、少なくとも「接近」「停止」「離反」の状態を区別できるものであれば良い。

このようにして求めた「接近」「停止」「離反」の各状態に応じた所定回数を、表２に基づいて算出し、記憶部１２内に記憶されているカウンタ値を加算して更新して、更新したカウンタ値が算出した判定回数以上であれば、車両の周囲に障害物が存在するものと判定して、警告部１４に制御信号を出力して車両の操作者に警告を行う。

このようにすることで、制御部１１は、車両に障害物が接近している場合には、超音波センサ１３が物体を検知してから警告を発するまでのタイムラグを小さくして、迅速に車両の操作者に対して警告することが出来るとともに、車両から障害物が離反している場合には、誤検知の可能性を低減することができる。なお、本実施の形態においては、「接近」「停止」「離反」の各状態にのみ基づいて上記所定回数を決定しているが、測定した距離と組み合わせて所定回数を決定するようにしても良い。このようにすることで、近い距離において更に接近している物体に対する警告までのタイムラグを更に小さくするとともに誤検知を減らすことができる。

（実施の形態３）
本実施の形態にかかる障害物監視装置１の制御部１１は、予め所定の基準距離（例えば、表１における距離レベルの「近接」と「中間」の境界値である２５ｃｍ）が設定されており、超音波センサ１３から入力された反射波に基づいて今回測定された距離と、前回測定された距離との関係に基づいて判定回数を設定する。この点を除いては、実施の形態１にかかる構成と同一であるので、共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

制御部１１は、超音波センサ１３から反射波の入力があると、記憶部１２に記憶された前回測定された距離を取得するとともに、入力された反射波に基づいて今回測定の距離を算出し、今回測定された距離を記憶部１２に記憶させる。ここで、前回測定した距離が所定の基準距離よりも小さく、さらに今回測定された距離が基準距離よりも大きい場合、すなわち、「近接」のレベルで物体を検知している状態から、「中間」「遠方」「最遠方」などの他のレベルで物体を検知した場合には、今回測定された距離に応じた判定回数を例えば表１から算出して設定する。また、取得した前回測定された距離が所定の基準距離よりも大きく、さらに今回測定された距離が基準距離よりも小さい場合、すなわち、「中間」「遠方」「最遠方」の何れかのレベルで物体を検知している状態から、「近接」のレベルで物体を検知した場合には、前回測定された距離に応じた判定回数を例えば表１から算出して設定する。

ここで、この障害物監視装置１を、車両に適応した例について図２を用いて説明する。図２（ａ）に示すとおり、車両には１対の障害物監視装置１（１ａ、１ｂ）が、車両前方の左右両側に取り付けられており、それぞれ周囲の障害物を検知している。車両の周囲には、超音波センサ１３による検知範囲の外側に障害物Ａ１と、検知範囲の内側に障害物Ａ２が存在している。

障害物監視装置１ａ、１ｂの超音波センサ１３が送信波は、図２（ｂ）に示すように送信するタイミングを互いに異なるよう設定されており、障害物監視装置１ａはｔ１１…、障害物監視装置１ａはｔ２１…でそれぞれ送信波を送信している。また、各障害物監視装置１は、受波ゲートが送信周期よりも短い時間に設定されており、この受波ゲート内に反射波が入力されない場合には、障害物が無いものとして判定する。

ここで、回り込みが発生しない場合の障害物監視装置１ａ、１ｂの動作について説明を行う。まず、障害物監視装置１ａの超音波センサ１３が検知用の送信波を送信すると（図２（ｂ）のｔ１１）、障害物Ａ１までの距離に応じた時間が経過した後に反射波が入力される（ｔ１３）。この時、既に超音波センサ１３の受信ゲートは経過しているので（ｔ１２）、制御部１１は障害物が存在しないものとして判定する。

また、障害物監視装置１ｂの超音波センサ１３は、障害物監視装置１ａの距離センサが送信波を送信してから所定の待機期間経過後、検知用の送信波を送信する（ｔ２１）。送信波は障害物Ａ２で反射し、障害物Ａ２までの距離に応じた時間が経過した後に反射波が入力される（ｔ２２）。この時、障害物Ａ２の距離は近く、超音波センサ１３の受信ゲートが経過していないため、制御部１１は物体が存在するものとして検知する。

この動作を繰り返し行うことで、超音波センサ１３の検知範囲外である障害物Ａ１は制御部１１により検知が行われず、障害物Ａ２の検知が行われる。

一方、回り込みが発生する場合には、障害物監視装置１ａの動作は同じであるが（ｔ１４〜ｔ１６）、障害物監視装置１ｂが送信波を送信してから（ｔ２３）障害物Ａ２による反射波を受信する（ｔ２５）までの間に、障害物監視装置１ａが送信して障害物Ａ１によって反射された反射波が入力される場合がある（ｔ２４）。障害物監視装置１ｂが、この反射波を検知すると、制御部１１は障害物Ａ２までの距離をｔ２４−ｔ２３の時間に基づいて算出することになり、障害物Ａ２までの本来の距離よりも短い距離を算出することとなる。

ここで、本実施の形態においては、このような回り込みによって本来よりも短い距離を単発的に測定した場合であっても、前回値が所定の基準距離よりも大きく、現在値が所定の基準値よりも小さければ、所定の基準距離よりも大きな前回値を用いて判定回数を設定するので、判定回数が小さな値に設定されることが無く、正しい距離を用いて判定回数を設定できるので、誤検知を低減することができる。

また、回り込みによる単発的な反射波だけでなく、ノイズなどによって超音波センサ１３が反射波を制御部１１に出力した場合でも同様に、判定回数が不当に小さな値に設定されることを回避し、誤検知を低減することができる。

１ 障害物監視装置
１１ 制御部（距離測定手段、障害物判定手段、判定回数設定手段）
１２ 記憶部
１３ 超音波センサ（物体検知手段）
１４ 警告部

Claims (3)

1. 車両周囲に所定の周期で繰り返し送信波を送信し、前記送信波の物体による反射波を受信すると物体検知信号を発生する物体検知手段と、
   前記送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間に基づいて物体までの距離を測定する距離測定手段と、
   前記物体検知手段から所定の判定回数以上連続して物体検知信号が入力されると、障害物有りと判定する障害物判定手段と、
   前記距離測定手段によって測定された距離が短いほど、前記判定回数が小さくなるように判定回数を設定する判定回数設定手段とを備えることを特徴とする車両用障害物監視装置。
2. 前記判定回数設定手段は、前記距離測定手段により前回測定された物体までの距離と、今回測定された物体までの距離との変化に基づいて判定回数を設定し、
   今回測定された距離が前回測定された距離よりも小さくなるように変化している場合には、前記判定回数を少なくなるように設定し、
   今回測定された距離が前回測定された距離よりも大きくなるように変化している場合には、前記判定距離を多くなるように設定することを特徴とする請求項１記載の車両用障害物監視装置。
3. 前記判定回数設定手段は、前記距離測定手段により前回測定された物体までの距離と、今回測定された物体までの距離との変化に基づいて判定回数を設定し、
   前回測定された距離が所定の基準距離よりも小さい距離であり、今回測定された距離が前記基準距離よりも大きな距離に変化した場合には、前回測定された距離に基づいて前記判定回数を設定し、
   前回測定された距離が所定の基準距離よりも大きな距離であり、今回測定された距離が前記基準距離よりも小さな距離に変化した場合には、今回測定された距離に基づいて前記判定回数を設定することを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の車両用障害物監視装置。

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