JP2023142229A

JP2023142229A - 物体検出装置

Info

Publication number: JP2023142229A
Application number: JP2022049006A
Authority: JP
Inventors: 幸一川尻; Koichi Kawajiri
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-10-05

Abstract

【課題】障害物と非障害物とを高精度に判別可能な物体検出装置を提供する。【解決手段】物体検出装置は、車両の周辺に存在する障害物を検出する。物体検出装置は、超音波を送受信するセンサ部と、センサ部により受信された反射波の強度が、車両の所定部分からの距離に応じて設定された閾値より大きい場合に、障害物が存在することを示す検出信号を出力する演算部と、を備え、閾値は、路面からの高さが所定値以下である基準非障害物からの反射波の強度を示す基準強度との差分が所定値以下となるように設定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、物体検出装置に関する。

車両制御システム等において、超音波の送受信により車両の周辺に存在する物体（物標）を検出する物体検出装置が利用されている。このような装置においては、障害物（例えば他車両、歩行者、壁面等）と、非障害物（例えば輪留め、低い縁石、低い段差等）とを区別する技術が必要となる。例えば、反射波の強度に対する閾値を設定し、反射波の強度が閾値以下の物体を非障害物と判定し、反射波の強度が閾値より大きい物体を障害物と判定する技術がある。

特開２０２１－１８３４７２号公報

しかしながら、従来技術においては、障害物と非障害物とを区別するための閾値が適切に設定されていない場合がある。そのため、障害物と非障害物との判別精度に改善の余地がある。

本発明の目的は、障害物と非障害物とを高精度に判別可能な物体検出装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態は、車両の周辺に存在する障害物を検出する物体検出装置であって、超音波を送受信するセンサ部と、センサ部により受信された反射波の強度が、車両の所定部分からの距離に応じて設定された閾値より大きい場合に、障害物が存在することを示す検出信号を出力する演算部と、を備え、閾値は、路面からの高さが所定値以下である基準非障害物からの反射波の強度を示す基準強度との差分が所定値以下となるように設定されている。

上記構成によれば、障害物と非障害物とを高精度に判別できる。

また、上記構成において、基準非障害物の路面からの高さは、１２０ｍｍ以下であってもよい。

上記構成によれば、標準的な輪留め等を障害物から除外するための閾値を適切に設定できる。

また、上記構成において、閾値は、基準強度より大きく且つ基準強度の１１０％以下となるように設定されてもよい。

上記構成によれば、障害物と非障害物とを高精度に判別可能な閾値を設定できる。

また、上記構成において、車両の外郭部に複数のセンサ部が設置され、演算部は、複数のセンサ部のそれぞれで受信された反射波の強度に基づいて障害物の存否を判定してもよい。

上記構成によれば、障害物の検出精度を向上させることができる。

本発明によれば、障害物と非障害物とを高精度に判別可能な物体検出装置を提供することが可能となる。

図１は、実施形態の車両の構成の一例を示す上面図である。図２は、実施形態の車両制御システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３は、実施形態の物体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図４は、実施形態の閾値の一例を示す図である。図５は、実施形態の基準強度を取得する際の状況の一例を示す図である。図６は、実施形態の基準非障害物の形状の一例を示す図である。図７は、実施形態の閾値を利用して障害物の有無を判定する際の状況の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び効果は一例であって、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。

図１は、実施形態の車両１の構成の一例を示す上面図である。本実施形態の物体検出装置は、車両１の車体２（外郭部の一例）に設置された複数のセンサ部１１Ａ～１１Ｆを備える。複数のセンサ部１１Ａ～１１Ｆのそれぞれは、超音波の送信及び受信が可能なユニットであり、例えば、圧電素子（振動子）、増幅器等を利用して構成され得る。複数のセンサ部１１Ａ～１１Ｆのそれぞれは、例えば、圧電素子の振動に応じて発生する超音波を送信波として送信し、送信波が物体により反射されることにより発生する反射波によりもたらされる圧電素子の振動を電気信号に変更する。

本実施形態では、車体２の前端部に２つのセンサ部１１Ａ，１１Ｂが設置され、車体２の後端部に４つのセンサ部１１Ｃ～１１Ｆが設置されている。なお、センサ部１１Ａ～１１Ｆの数や設置位置はこれに限定されるものではなく、車両１の形態、使用目的等に応じて適宜決定されるべきものである。

本実施形態の物体検出装置は、複数のセンサ部１１Ａ～１１Ｆのそれぞれから取得される反射波の強度（振幅値）に基づいて、車両１が接触を回避すべき物体である障害物（例えば他車両、歩行者、壁面等）の存否や、車体２から障害物までの距離等を検出する。

図２は、実施形態の車両制御システム５のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。車両制御システム５は、物体検出装置１０、メインＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、ＥＦＩ（Electronic Fuel Injection）－ＥＣＵ２２、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）－ＥＣＵ２３及びＵＩ（User Interface）２４を備える。

物体検出装置１０は、センサ部１１Ａ～１１Ｆ及びソナーＥＣＵ１５（演算部の一例）を備える。ソナーＥＣＵ１５は、ＣＰＵ（Central Processing unit）、メモリ等を利用して構成される演算装置であり、メモリに記憶されたプログラムに従って障害物の検出に関する各種処理を実行する。ソナーＥＣＵ１５は、センサ部１１Ａ～１１Ｆからの検出信号（反射波の強度を示す電気信号等）に基づいて車両１の周辺に障害物が存在するか否かを判定し、障害物が存在する場合には障害物が存在することを示す検出信号をメインＥＣＵ２１に出力する。検出信号には、例えば、障害物が車両１の所定部分（例えばセンサ部１１Ａ～１１Ｆの設置位置等）から所定距離内に存在することを示す情報や、当該所定部分から障害物までの距離を示す情報等が含まれ得る。

メインＥＣＵ２１は、ＣＰＵ、メモリ等を利用して構成される演算装置であり、メモリに記憶されたプログラムに従って車両制御システム５を統合的に制御するための各種処理を実行する。ＥＦＩ－ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、メモリ等を利用して構成される演算装置であり、メモリに記憶されたプログラムに従って車両１の駆動機構（例えば内燃機関、モータ等）を制御するための各種処理を実行する。ＶＳＣ－ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、メモリ等を利用して構成される演算装置であり、メモリに記憶されたプログラムに従って、車両１の制動機構、操舵機構、車両安定制御システム等を制御するための各種処理を実行する。ＵＩは、車両１の乗員に対して所定の情報を出力すると共に乗員からの操作を受け付けるインターフェールデバイスであり、例えば、ディスプレイ、スピーカ、入力ボタン、タッチパネル機構、マイク等であり得る。

メインＥＣＵ２１は、物体検出装置１０から出力される検出信号に応じて、ＥＦＩ－ＥＣＵ２２、ＶＳＣ－ＥＣＵ２３及びＵＩ２４の少なくとも１つに対して所定の制御信号を出力する。例えば、メインＥＣＵ２１は、検出信号を受信した場合に、ＥＦＩ－ＥＣＵ２２に対して駆動機構の出力を低下させる制御信号を出力してもよい。また、メインＥＣＵ２１は、検出信号を受信した場合に、ＶＳＣ－ＥＣＵ２３に対して制動機構や操舵機構を自動制御するための制御信号を出力してもよい。また、メインＥＣＵ２１は、検出信号を受信した場合に、ＵＩ２４に対して警告表示や警告音を出力させる制御信号を出力してもよい。

図３は、実施形態の物体検出装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の物体検出装置１０のソナーＥＣＵ１５は、判定部１０１、記憶部１０２及び出力部１０３を備える。これらの機能的構成要素１０１～１０３は、ハードウェア（例えばＣＰＵ、メモリ等）とソフトウェア（例えばメモリに記憶されたプログラム等）との協働により構成され得る。また、機能的構成要素１０１～１０３のうちの少なくとも１つが専用のハードウェア（回路等）により構成されてもよい。

判定部１０１は、各センサ部１１Ａ～１１Ｆから出力される強度信号と、記憶部１０２に記憶された閾値とに基づいて、車両１の周辺に存在する障害物の存否を判定する。強度信号は、各センサ部１１Ａ～１１Ｆが受信した反射波の強度を示す信号である。判定部１０１は、リアルタイムに取得される強度信号が示す反射波の強度と、予め設定された閾値とを比較し、反射波の強度が閾値を超えた場合に障害物が存在すると判定する。反射波の強度と閾値との比較方法は特に限定されるべきものではないが、例えば、強度信号に基づいて距離（ＴＯＦ）と反射波の強度との関係を示す包絡線を生成し、当該包絡線と閾値とを比較する方法等が利用され得る。また、当該判定を行う際には、各センサ部１１Ａ～１１Ｆから取得される複数の強度信号を個別に利用してもよいし、複合的に利用してもよい。

記憶部１０２は、予め設定された閾値を示すデータを記憶する。閾値については後述する。

出力部１０３は、判定部１０１により障害物が存在すると判定された場合に、当該障害物に関する検出信号を出力する。検出信号には、車両１の所定部分から障害物までの距離を示す情報が含まれてもよい。

図４は、実施形態の閾値Ｔの一例を示す図である。図４に示されるグラフは、車両１の所定部分（例えばセンサ部１１Ａ～１１Ｆの設置位置）からの距離（ＴＯＦ）と、反射波の強度との関係を示している。閾値Ｔは、センサ部１１Ａ～１１Ｆから送信された超音波を反射させた物体が輪留め等の非障害物である（障害物でない）と判定するための反射波の強度の上限値を示しており、距離に応じて設定されている。

また、本実施形態の閾値Ｔは、基準強度Ｉｓとの差分ΔＩが所定値以下となるように設定されている。基準強度Ｉｓは、路面からの高さが所定値以下である基準非障害物からの反射波の強度であり、本実施形態では、センサ部１１Ａ～１１Ｆの設置位置からの距離と、センサ部１１Ａ～１１Ｆが基準非障害物から受信した反射波の強度との関係を示している。閾値Ｔは、基準強度Ｉｓより大きく且つ基準強度Ｉｓの１１０％以下となるように設定されることが好ましい。このように設定された閾値Ｔに基づいて障害物の有無を判定することにより、車両１の周辺に存在する物体が障害物であるか非障害物であるかを高精度に判定できる。

図５は、実施形態の基準強度Ｉｓを取得する際の状況の一例を示す図である。図５に示されるように、基準強度Ｉｓを取得する際には、車両１を路面５５に設置された基準非障害物５１に向かって徐々に接近させながら反射波の強度（強度信号）を取得していく。このように取得された強度信号に基づいて距離（ＴＯＦ）と反射波の強度との関係を示す包絡線を生成することにより、基準強度Ｉｓを取得できる。なお、図５では、車両１の前方に設置された基準非障害物５１の基準強度Ｉｓを車両１の前端部に設置されたセンサ部１１Ａ，１１Ｂを利用して取得する場合が例示されているが、車両１の後方に設置された基準非障害物５１についても車両１の後端部に設置されたセンサ部１１Ｃ～１１Ｆを利用して同様に取得できる。

図６は、実施形態の基準非障害物５１の形状の一例を示す図である。本実施形態の基準非障害物５１は、四角柱状の形状を有し、路面５５からの高さＨは、１２０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、標準的な形状を有する輪留めや縁石を障害物から除外するための閾値Ｔを適切に設定できる。また、基準非障害物５１の幅Ｗは、本実施形態の物体検出装置１０が搭載される車両１の車幅以下であることが好ましい。また、基準非障害物５１の車両１側の側面５２と路面５５とのなす角度は、９０°又は略９０°であることが好ましい。また、基準非障害物５１の材質は、コンクリートであることが好ましい。これらの条件を満たす基準非障害物５１を用いることにより、比較的安定した強度の反射波を受信できるため、基準強度Ｉｓを生成しやすくなる。

図７は、実施形態の閾値Ｔを利用して障害物の有無を判定する際の状況の一例を示す図である。図７に示すグラフにおいて、包絡線Ｌと閾値Ｔとの関係が例示されている。包絡線Ｌは、車両１の所定部分からの距離と、車両１の走行時（一時停止時を含む）においてセンサ部１１Ａ～１１Ｆにより受信される反射波の強度との関係を示している。ここで例示する包絡線Ｌには、２つのピークＰ１，Ｐ２が含まれている。ピークＰ１の強度は閾値Ｔ以下であり、ピークＰ２の強度は閾値Ｔより大きくなっている。このような場合、ピークＰ２に対応する距離Ｄに障害物が存在すると判定される。

本実施形態の閾値Ｔは、上述したように、基準非障害物５１を利用して求められた基準強度Ｉｓからの差分ΔＩがなるべく小さくなるように設定されている（図４参照）。そのため、非障害物と障害物との判別を高精度に行うことができる。例えば、車両１の車輪と接触可能な輪留め等の物体を非障害物であると正確に判定できると共に、車両１のバンパーに接触する可能性がある縁石やブロック等の物体を障害物であると正確に判定することが可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、障害物と非障害物とを高精度に判別可能な物体検出装置１０を提供でき、車両１の危険回避制御や走行支援制御の品質を向上させることができる。

上記実施形態の物体検出装置１０における各種機能を実現するための処理をコンピュータ（例えばソナーＥＣＵ１５等）に実行させるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供することが可能なものである。また、当該プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…車両、２…車体、１０…物体検出装置、１１Ａ～１１Ｆ…センサ部、１５…ソナーＥＣＵ、２１…メインＥＣＵ、２２…ＥＦＩ－ＥＣＵ、２３…ＶＳＣ－ＥＣＵ、２４…ＵＩ、５１…基準非障害物、５２…側面、５５…路面、１０１…判定部、１０２…記憶部、１０３…出力部、Ｄ…距離、Ｈ…高さ、Ｌ…包絡線、Ｐ１，Ｐ２…ピーク、Ｔ…閾値、Ｗ…幅、ΔＩ…差分

Claims

車両の周辺に存在する障害物を検出する物体検出装置であって、
超音波を送受信するセンサ部と、
前記センサ部により受信された反射波の強度が、前記車両の所定部分からの距離に応じて設定された閾値より大きい場合に、障害物が存在することを示す検出信号を出力する演算部と、
を備え、
前記閾値は、路面からの高さが所定値以下である基準非障害物からの反射波の強度を示す基準強度との差分が所定値以下となるように設定されている、
物体検出装置。
前記基準非障害物の路面からの高さは、１２０ｍｍ以下である、
請求項１に記載の物体検出装置。
前記閾値は、前記基準強度より大きく且つ前記基準強度の１１０％以下となるように設定されている、
請求項１又は２に記載の物体検出装置。
前記車両の外郭部に複数の前記センサ部が設置され、
前記演算部は、複数の前記センサ部のそれぞれで受信された反射波の強度に基づいて前記障害物の存否を判定する、
請求項１に記載の物体検出装置。