JP3800624B2 - 自動車の周囲環境を判定するセンサシステム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文による自動車の周囲領域内のオブジェクトを感知するセンサシステムに関する。

異なる用途の自動車の周囲を感知するセンサが、ここ数年来利用できるようになってきており、益々乗用車の装備品として販売されている。従って、例えば、超音波センサは、駐車運転操作中に運転者を支援するために自動車の直近の周囲を感知するために使用される。この状況において、自動車の前後の領域は、数センチメートルから数メートルの距離までセンサによって監視される。自動車間の距離を自動的に制御するシステムの場合、前方に進む自動車は、数メートルから１００メートルの距離における領域内でレーダーセンサによって感知され、自動車の速度は、感知された自動車の関数として抑制され、重大な状況の場合、警告が追加的に運転者に発せられる。

関連技術を形成する特許文献１では、前方に進む自動車からの距離を決定する距離センサを有する安全システムを備えた自動車が記載されている。この状況において、センサは、センサシステムの主照射方向が、従来のように、監視されるべき空間領域内を指向することによって周囲のオブジェクトを感知する。放射された波の空間領域内にオブジェクトが在れば、波の一部がそのオブジェクトで反射し、反射した波の一部が次にセンサシステムによって受信され、評価される。

放射波の主照射方向は、主放射ローブの開口角を二等分することから生じる方向と解釈されるべきである。放射波は照射されたエネルギーに相当し、放射ローブは、照射されたエネルギーのエネルギー分布によって形成され、ローブの境界が同一のエネルギー密度の領域を構成する。放射波は、例えばそれらの特性が電磁波または音波でありうる。

自動車の周囲のオブジェクトを感知するセンサシステムは、目標領域にそれらの信号を放射および／または目標領域からそれらを受信することによって監視されるべき空間領域または目標領域を事前画定する。目標領域は、放射ローブによって画定され、信号を評価することによって目標領域の範囲を定めることができる。センサシステムを機能させるためには、センサシステムから監視空間領域までの適当な伝送路が必ずあるようにしなければならない。この伝送路は、放射された信号がセンサから監視される空間領域、およびその逆の道程で可能な限り伝達可能で中断しないものでなければならない。これは結局、センサが自動車の外板上に直に、または少なくとも外板の近くに配置される状況となる。例えば、自動車の超音波センサは、自動車のパネルまたは泥除けで隠れてしまってはいけない。但し、レーダーセンサだけは、レーダー波を非常に反射させる自動車の車体のような金属壁ほどの厚みのないプラスチック部品の背後に隠すことができる。送信器または受信器と感知されるべきオブジェクトとの間のプラスチック層または表面塗膜の層は、電磁波または音波の反射および吸収の原因にもなる。これは結局、自動車内にセンサシステムを設置する際の望ましくない制約となる。

独国特許出願公開第４３１２５９５Ａ１号明細書

本発明の目的は、自動車内にその周囲を感知するセンサシステムを設置することから生じる欠点を低減することである。

この目的は、請求項１の特徴による本発明によって達成される。

センサシステムは、自動車の周りの事前画定可能な空間領域内に位置するオブジェクトを感知するために自動車内に配置される。センサシステムは、例えば、センサシステムの送信パワー、送信器の開口角、波のタイプ、およびセンサシステムの感度のような、一連のさらなるセンサ指定パラメータと共に、監視される空間領域を事前に画定する事前画定可能な主照射方向に波を送信する。放射された波は部分的にオブジェクトで反射し、次に反射波の一部がセンサシステムで受信される。信号処理によって、受信波からオブジェクトの興味深い特徴を決定することができ、前記特徴は、例えば、センサからのその距離、またはセンサに対するその速度である。本発明によれば、放射された波の元の主伝播方向、つまり、センサシステムの主照射方向は、前記波が最初に下にある道路表面で反射し、その過程でそれらの伝播方向、次に監視されるべき空間領域を変更するように事前に画定される。本発明によるセンサシステムの利点は、センサシステムの設置が、センサシステムの伝送部分と監視される空間領域との間の直接接続ラインに、信号の伝送がない、つまり波を送信する必要がないので大いに単純化されることである。その結果、自動車の表面はセンサと関係なく大いに様々な形状にでき、センサを自動車の表面の近くではない自動車の領域に取り付けることができる。必要ならばそれらの間で切り換えることができる、本発明によるセンサシステムの応用例は、駐車支援システム、自動駐車用のシステム、危険検出システム、事故検出システム、拘束手段または自動緊急ブレーキシステムの始動システムである。

センサシステムによって放射される波は、下方にある道路表面だけでなく、下方にある道路表面を覆う雪または氷でも反射する。受信された信号によって下方にある道路表面の条件についての決定的な情報を得るため、特に下方にある道路表面が濡れているかまたは雪または氷で覆われているかを決定するためにここでは追加の信号処理を利用する可能性がある。

監視される領域と自動車との間の距離は、波の主照射方向と下方にある道路表面との間の角度αによって決定的に影響を受ける。角度αが小さいと、監視される領域は、角度αが大きい場合よりもはるかに自動車から遠い。遠い領域を感知する場合、つまり角度αが小さいと、本発明によるセンサシステムの利点が低減され、特に角度α＝０のとき、本発明によるセンサシステムは従来形のセンサシステムとなる。この理由で、センサシステムは、特に自動車の周囲数メートルの距離までの領域のオブジェクトを感知するのに有利である。

特に困難な問題は、大部分の金属表面が自動車の側部にあり、さらに、特にほとんど利用可能な設置空間がないので、自動車の側部を監視するセンサシステムに対し自動車内に先のセンサシステムを収容する場合に起こった。監視されるべき自動車の横方向領域が少なくとも自動車から数メートルであるので、近距離での本発明によるセンサシステムの全ての用途と同じように、角度αに大きな値を選択することが可能であり、そのため本発明によるセンサシステムの利点がここで特に効果を発揮する。

センサシステムの一改良例では、角度αは、センサシステムの感知領域を適合させるか、または感知領域内に検出された衝突オブジェクトを追跡させるために、運転状況の、または検出された危険な状況の関数として変更される。この改良例では、監視される領域の距離は調整できるが、その場合、設定された感知領域外のオブジェクトは感知されない。

センサシステムの他の改良例では、センサシステムは、特にそれがレーダシステムである場合、電磁波を放射する。広範囲および高感度がレーダシステムによって達成されるので、伝播方向の変化をもたらす反射面での反射があるときのパワー損失は十分に補正される。

代替として、オブジェクトを感知するセンサシステムは、超音波を放射する。超音波システムは、通常の道路表面の反射能が超音波に対して十分に優れているので本発明によるセンサシステムに適している。

自動車の周囲の領域内のオブジェクトを感知する本発明によるセンサシステムの有利な実施形態を以下で図を参照して詳細に説明する。

自動車は、反射表面として本発明により利用される下方にある道路表面３上に位置する。センサシステム２は、送信器部分と受信器部分とが自動車内の同位置に配置されるように具化され、両方共にセンサシステム２内に一体化される。さらに、送信器部分の、および受信器部分の開口角は、同じ大きさのものであり、それらの両方とも同じ向き５を有する。主照射方向に相当するセンサシステム２の向き５は、この主照射方向が下にある道路表面３に当たる角度αを特徴とする。

簡単な表現では、監視される空間領域の境界４は、一定の条件下でほぼ有効となる開口角度で表される。このような条件は、例えば、レーダシステムの場合、遠距離音場近似が有効でなければならないことである。他方、送信器からの距離は、ポール線図がほぼローブ状に広がるのであまり大きすぎではいけない。但し、いかなる場合でも、監視される空間領域のビーム状境界４は、ポール線図の実際の形状と見なされ、センサシステムの実際の向きを配置する際に基本的な制約を成さず、単に考慮されなければならないだけである。ビーム状境界４は感度スレッショルドを構成する、つまりその領域外に位置するオブジェクトも感知されるので、センサシステムの感度もここでは大きく減少する。

センサシステム２の送信器および受信器部分の向き５は、放射された波が下にある道路表面３で反射し、波の伝播方向が変わるように選択される。方向が変わった後、伝播波の境界４は、監視されることになる領域６をカバーする。センサシステム２、特にその送信器および受信器部分は、放射された波の伝播経路内に位置した、自動車１の潜在的な中断要素、例えば、泥除け、車体、表面塗膜またはラジエータグリルがないように自動車１内に配置される。

オブジェクトが監視された領域６内、またはビーム境界４間に位置する場合、入射波の一部がこのオブジェクトで反射し、下にある道路表面３でさらに反射した後にセンサシステム２の送信部分に戻るように反射する。入射波は、センサシステム２によって感知され、評価される。その結果、自動車の周囲について、特に周囲のオブジェクトの距離および／または速度についての明確な情報を得ることができるようになる。

図におけるセンサシステムの表現の代替として、センサシステムは、空間的に独立した送信器部分、受信器部分および信号処理部分からも構成され、いずれの場合も、センサシステム２の送信器および／または受信器部分が本発明により配置される。監視される空間領域６は、図の表現からも明らかなように、特に、送信器部分の、および受信器部分の開口角、設置位置および向きによって画定される。

本発明によるセンサシステムを備えた自動車１を示す。

Claims (6)

1. オブジェクトを感知するために、センサシステムによって波が事前画定可能な主照射方向に放射され、前記オブジェクトで部分的に反射し、再び前記センサシステムによって部分的に受信され、評価される、自動車の周囲の領域内のオブジェクトを感知するセンサシステムであって、放射された前記波の前記主照射方向（５）は、放射された前記波が最初に下方にある道路表面（３）で反射し、次に監視されるべき空間領域（６）に到達するように前記センサシステム（２）によって事前画定され、前記主照射方向（５）は、前記センサシステムの感知領域を適合させるため、または感知領域内に検出された衝突オブジェクトを追跡するために、運転状況の関数、または検出された危険な状況の関数として変更されることを特徴とするセンサシステム。
2. 前記センサシステム（２）は、自動車（１）の周り数メートルまでの領域を監視することを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
3. 前記センサシステム（２）は、自動車（１）の側部領域を監視することを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
4. 前記主照射方向（５）と下方にある前記道路表面（３）との間の角度αを前記センサシステム（２）によって事前画定できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサシステム。
5. 前記センサシステム（２）は電磁波を放射し、受信するレーダシステムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサシステム。
6. 前記センサシステム（２）は超音波システムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサシステム。

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