JP3881779B2 - 物体検知装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザーやミリ波よりなる電磁波を物体に向けて送信し、その反射波を受信することにより前記物体を検知する物体検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図16はターゲットTとしての前走車の距離や方向を検知するための従来の物体検知装置を示すもので、車両Vの前部に設けたレーダー装置から前方に送信される電磁波を上下方向および左右方向に走査し、ターゲットTのリフレクタにより反射された反射波を受信することによりターゲットTの距離および方向を検知するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものは、ターゲットTがリフレクタを持たない場合や、リフレクタが汚れている場合に充分な反射波を受信することができず、そのためにターゲットTを確実に検知できない可能性があった。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電磁波が物体に反射される反射状態に関わらず該物体を確実に検知できる物体検知装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載され発明は、電磁波を送信し該電磁波が物体に反射された反射波を受信することにより前記物体を検知する物体検知装置において、物体を検知する検知エリアを複数の小検知エリアに分割し、各小検知エリア毎に電磁波の送信および反射波の受信を行う送受信手段と、前記検知エリアにおける前記各小検知エリア毎の反射波の受信結果を該検知エリアに亘って加算する加算手段と、前記加算手段による加算結果に基づいて、前記検知エリアに存する物体を検知する物体検知手段とを備え、 前記送受信手段は、前記小検知エリアを前記検知エリアの全域に亘って走査しながら電磁波の送信および反射波の受信を行い、前記加算手段は、物体までの距離毎に反射波の受信レベル信号を加算し、前記物体検知手段は、検知エリアに含まれる全ての小検知エリアの走査が完了した後の加算結果に基づいて物体を検知することを特徴とする。
【0006】
上記構成によれば、物体を検知する検知エリアを分割してなる複数の小検知エリア毎に電磁波の送信および反射波の受信を行い、それら小検知エリア毎の反射波の受信結果を前記検知エリアに亘って加算した結果に基づいて、検知エリアに存する物体を検知するので、検知エリアに存する物体が電磁波を反射し難いために個々の小検知エリアにおける反射波の受信レベル信号が小さい場合でも、検知エリア全体として物体を確実に検知することができる。
【0007】
特に、小検知エリアを検知エリアの全域に亘って走査しながら電磁波の送信および反射波の受信を行うので、検知エリアの全域で物体を速やかにかつ漏れなく検知することができる。しかも物体までの距離毎に反射波の受信レベル信号を加算するので、複数の物体を同時に検知することができる。
【0008】
また請求項2に記載された発明は、請求項1の構成に加えて、前記物体検知手段は、加算された反射波の受信レベル信号に基づいて物体までの距離を検知することを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、加算された反射波の受信レベル信号に基づいて物体までの距離を検知するので、雨や雪からの反射波の影響を排除して目的とする物体の距離を確実に検知することができる。
【0010】
また請求項3に記載された発明は、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記加算手段が、前記各小検知エリア毎に、電磁波の送信から反射波の受信までの時間差に応じて前記反射波の受信レベル信号を加算することを特徴とする。
【0011】
上記構成によれば、各小検知エリア毎の送信から受信までの時間差に応じて反射波の受信レベル信号を加算し、その加算結果に基づいて物体の距離を検知するので、物体が電磁波を反射し難いために個々の小検知エリアにおける反射波の受信レベル信号が小さい場合でも、また雨や雪からの反射波が存在する場合でも物体の距離を確実に検知することができる。
【0012】
尚、第1実施例では送光部1、送光走査部2、受光部3および受光走査部4が送受信手段を構成し、第2実施例では送光部1、送光走査部2、受光部3および送受光走査部4′が送受信手段を構成する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0014】
図1〜図11は本発明の第1実施例を示すもので、図1は物体検知装置のブロック図、図2は物体検知装置の斜視図、図3は走査方式の説明図、図4は検知エリアの分割パターンの説明図、図5は物体検知装置の要部のブロック図、図6は検知エリアおよび小検知エリアの説明図、図7は作用を説明するフローチャートの第1分図、図8は作用を説明するフローチャートの第2分図、図9〜図11は作用の説明図である。
【0015】
図1および図2に示すように、例えば前走車よりなるターゲットTの距離および方向を検知するための物体検知装置は、送光部1と、送光走査部2と、受光部3と、受光走査部4と、距離計測処理部5とから構成される。送光部1は、送光レンズを一体に備えたレーザーダイオード11と、レーザーダイオード11を駆動するレーザーダイオード駆動回路12とを備える。送光走査部2は、レーザーダイオード11が出力したレーザーを反射させる送光ミラー13と、送光ミラー13を上下軸14周りに往復回動させるモータ15と、モータ15の駆動を制御するモータ駆動回路16とを備える。送光ミラー13から出るレーザービームは左右幅が制限されて上下方向に細長いパターンを持ち、それが200msecの周期で左右方向に走査される。
【0016】
受光部3は、受光レンズ17と、受光レンズ17で収束させた反射波を受けて電気信号に変換するフォトダイオード18と、フォトダイオード18の出力信号を増幅する受光アンプ回路19とを備える。受光走査部4は、ターゲットTからの反射波を反射させて前記フォトダイオード18に導く受光ミラー20と、受光ミラー20を左右軸21周りに往復回動させるモータ22と、モータ22の駆動を制御するモータ駆動回路23とを備える。受光ミラー20によって5msecの周期で上下方向に走査される受光エリアは、上下幅が制限されて左右方向に細長いパターンを持つ。
【0017】
距離計測処理部5は、前記レーザーダイオード駆動回路12やモータ駆動回路16,23を制御する制御回路24と、クルーズコントロール装置や自動ブレーキ装置を制御する電子制御ユニット25との間で通信を行う通信回路26と、レーザーの受光レベル信号を記憶するメモリ回路27と、前記メモリ回路27に記憶されたデータに基づいてターゲットTまでの距離を算出する物体検知手段としての中央演算処理装置28とを備える。
【0018】
而して、図3および図4に示すように、物体検知装置の上下方向に細長いレーザービームは200msecの周期で左右方向に走査されるとともに、物体検知装置の左右方向に細長い受光エリアは5msecの周期で上下方向に走査され、レーザービームと受光エリアとが交わる部分が1つの小検知エリアになる。全検知エリアは縦方向に10分割され横方向に40分割された合計400個の小検知エリアの集合からなり、全検知エリアに含まれる400個の小検知エリアの全てが200msecの間にジグザグに走査される。
【0019】
図6に示すように、全検知エリアは左右方向に配置された第1〜第5検知エリアによって区画されており、小検知エリアは最初の40msecで左端の第1検知エリアを走査し、次の40msecで第2検知エリアを走査し、同様にして40msec毎に、第3検知エリア、第4検知エリアおよび第5検知エリアを走査することにより、200msec毎に第1〜第5検知エリアの走査を完了する。1つの検知エリアの大きさは、通常の車間距離にあるターゲットTの全体が含まれる程度の大きさに設定される。
【0020】
次に、物体検知装置の要部の構成を図5に基づいて説明する。
【0021】
受光部3に接続されたメモリ回路27は、受光部3で受信した反射波の受信レベル信号をAD変換するADコンバータ29と、AD変換された受信レベル信号を一時的に保持するラッチ回路30と、ラッチ回路30に一定周期のパルス信号を出力する基本クロック回路31とを備える。ラッチ回路30に接続された加算手段としての加算メモリ32はRAMより構成され、200個の記憶領域[D1]、[D2]…[D199]、[D200]を備えており、それぞれの記憶領域は車両Vから前方に測った0.5m毎の距離に対応している。従って、例えば[D2]は距離1mに対応し、[D100]は距離50mに対応し、[D200]は距離100mに対応する。加算メモリ32は、ターゲットTの左右位置およびターゲットTとの距離を演算する中央演算処理装置28に接続される。尚、前記距離0.5mは、基本クロック回路31が出力するパルス信号の周期に対応している。
【0022】
また中央演算処理装置28には、検知されたターゲットTの距離および方向を記憶すべく、RAMよりなるターゲットメモリ33が接続される。ターゲットメモリ33は複数の記憶領域[T0]、[T1]…を備えており、複数のターゲットT…が検知されたときに、その距離および方向が順次記憶される。
【0023】
次に、本発明の実施例の作用を、図7および図8のフローチャートを参照しながら説明する。
【0024】
先ず、ステップS1で1つの小検知エリアに対するレーザービームの送信および反射波の受信を行い、ステップS2で受信した反射波の受信レベル信号を基本クロック回路31が出力するパルス信号毎にADコンバータ29でAD変換し、ステップS3で前記AD変換されたデータを加算メモリ32の所定の記憶領域に記憶する。即ち、例えば車両Vから距離50m前方のターゲットTからの反射波が受信されると、その反射波の受信レベル信号をAD変換したデータは距離50mに対応する[D100]の記憶領域に記憶される。このとき、記憶されるデータの大きさ(受信レベル信号のAD変換値)は反射波の受信レベル信号の大きさに対応している。
【0025】
上記ステップS1〜S3は、第1検知エリアに含まれる10×8=80個の小検知エリアの全ての走査が完了するまで繰り返し行われる(ステップS5参照)。この場合、例えば車両Vから距離50m前方にターゲットTの車体後面が存在すれば、その車体後面をカバーする複数の小検知エリアに対応する複数のデータ(図9の受信1,2,3…参照)が、同じ[D100]の記憶領域に加算されて記憶される。そして、ステップS4で第1検知エリアの全ての小検知エリアが走査されて80個のデータが距離毎に加算されて記憶されると、ステップS6に移行する。
【0026】
続くステップS6において、加算メモリ32に記憶されているデータのうち、予め設定された閾値(図9参照)を越えるデータをピークポイントとして抽出する。例えば車両Vから距離50m前方にターゲットTの車体後面が存在すれば、記憶領域[D100]に加算されて記憶されたデータがピークポイントとして抽出されることになる。そしてステップS7において、ピークポイントのデータが記憶された記憶領域[D100]のアドレスからターゲットTの距離が50mであることを検知するとともに、ステップS8において、走査が行われた検知エリアの番号からターゲットTの方向を検知する。例えば、図6に示す例では、第3検知エリアおよび第4検知エリアにおいてピークポイントとして抽出されるため、車両Vの正面の第3検知エリアの方向と、その更に右寄りの第4検知エリアの方向とにそれぞれターゲットT,Tが存在することが検知される。
【0027】
ステップS9で第1検知エリアにおける全てのピークポイントの抽出が完了すると、ステップS10において、前記抽出されたピークポイントに対応するターゲットTの距離および方向をターゲットメモリ33の記憶領域に記憶する。第1検知エリアにおいて例えば3個のピークポイントが抽出されれば、それらのデータがターゲットメモリ33の3個の記憶領域[T0],[T1],[T2]に記憶される。そしてステップS11で加算メモリ32をクリアする。
【0028】
このようにして第1検知エリアの物体検知が完了すると、同様にして第2検知エリア〜第5検知エリアに物体検知を順次実行し、その結果ステップS12で第1検知エリア〜第5検知エリアに物体検知が全て完了すると、ステップS13でターゲットメモリに記憶されたターゲットTの距離および方向のデータを、例えばクルーズコントロール装置や自動ブレーキ装置に出力した後に、ステップS14でターゲットメモリ33をクリアする。
【0029】
而して、図9に示すように、従来の物体検知装置ではターゲットTがリフレクタを持たなかったり汚れたりしていると充分な受信レベル信号が得られないために検知不能になるが、本実施例では個々の小検知エリアの受信レベル信号が小さいものであっても、それらの加算値を閾値と比較することによりターゲットTを確実に検知することができる。
【0030】
また図10に示すように、従来の物体検知装置では降雨時や降雪時にターゲットTの手前の雨や雪を検知してしまってターゲットTそのものが検知不能になるが、本実施例では雨や雪の影響を排除してターゲットTを確実に検知することができる。なぜならば、雨や雪の距離はランダムであるため、その受信レベル信号の加算値が閾値を越えることはないが、雨や雪よりも寸法の大きいターゲットTは複数の小検知エリアに跨がって存在するため、その受信レベル信号の加算値が閾値を越えるからである。
【0031】
また図11に示すように、従来の物体検知装置では共通の検知エリアに複数のターゲットT…が存在する場合、第1のターゲットTからの反射波の受信レベル信号の加算値が閾値を越えるとその時点で受信レベル信号の加算が中止されるので、第2、第3のターゲットT…を検知することができなかった。しかしながら、本実施例では検知エリアに含まれる全ての小検知エリアの反射波の受信レベル信号を加算した後に、それら加算値を閾値と比較するので、複数のターゲットT…を検知することが可能となる(図7のフローチャートのステップS6〜S8参照)。
【0032】
次に、図12〜図15を参照して物体検知装置の第2実施例を説明する。
【0033】
図1および図2に示す第1実施例と、図12および図13に示す第2実施例とを比較すると明らかなように、第2実施例の物体検知装置は、第1実施例の物体検知装置の受光走査部4に代えて送受光走査部4′を備える。送受光走査部4′は、送受光ミラー20′と、送受光ミラー20′を左右軸21′周りに往復回動させるモータ22′と、モータ22′の駆動を制御するモータ駆動回路23′とを備える。送光ミラー13で反射されたレーザービームは送受光ミラー20′により再度反射され、上下方向および左右方向の幅が制限されたスポット状のレーザービームが左右方向および上下方向に走査される。
【0034】
図14および図15に示すように、送光ミラー13の往復回動によるレーザービームの左右方向の走査周期は200msecであり、送受光ミラー20′の往復回動によるレーザービームの上下走査周期は5msecである。そして前記送受光ミラー20′の往復回動によって受光エリアを上下方向に走査することにより、その受光エリアの上下走査周期も前記レーザービームの上下走査周期と同一の5msecになる。
【0035】
而して、第1実施例と同様に、1つの検知エリアは縦方向に10分割され横方向に40分割された合計400個の小検知エリアの集合からなり、1つの検知エリアに含まれる全ての小検知エリアは200msecの間にジグザグに走査される。そして第1検知エリア〜第5検知エリアの走査は、200msec毎に順次実行される。
【0036】
而して、この第2実施例によっても前述した第1実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【0037】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0038】
例えば、実施例の物体検知装置はレーザーを用いているが、レーザーに代えてミリ波等の他の電磁波を用いることができる。また各検知エリアを構成する小検知エリアの数は実施例の400個に限定されるものではなく、検知エリアの数も実施例の5個に限定されるものではない。またターゲットTは前走車に限らず道路の固定物であっても良い。
【0039】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、物体を検知する検知エリアを分割してなる複数の小検知エリア毎に電磁波の送信および反射波の受信を行い、それら小検知エリア毎の反射波の受信結果を前記検知エリアに亘って加算した結果に基づいて、該検知エリアに存する物体を検知するので、検知エリアに存する物体が電磁波を反射し難いために個々の小検知エリアにおける反射波の受信レベル信号が小さい場合でも、検知エリア全体として物体を確実に検知することができる。
【0040】
特に、小検知エリアを検知エリアの全域に亘って走査しながら電磁波の送信および反射波の受信を行うので、検知エリアの全域で物体を速やかにかつ漏れなく検知することができる。しかも物体までの距離毎に反射波の受信レベル信号を加算するので、複数の物体を同時に検知することができる。
【0041】
また請求項2に記載された発明によれば、加算された反射波の受信レベル信号に基づいて物体までの距離を検知するので、雨や雪からの反射波の影響を排除して目的とする物体の距離を確実に検知することができる。
【0042】
また請求項3に記載された発明によれば、各小検知エリア毎の送信から受信までの時間差に応じて反射波の受信レベル信号を加算し、その加算結果に基づいて物体の距離を検知するので、物体が電磁波を反射し難いために個々の小検知エリアにおける反射波の受信レベル信号が小さい場合でも、また雨や雪からの反射波が存在する場合でも物体の距離を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 物体検知装置のブロック図
【図2】 物体検知装置の斜視図
【図3】 走査方式の説明図
【図4】 検知エリアの分割パターンの説明図
【図5】 物体検知装置の要部のブロック図
【図6】 検知エリアおよび小検知エリアの説明図
【図7】 作用を説明するフローチャートの第1分図
【図8】 作用を説明するフローチャートの第2分図
【図9】 作用の説明図
【図10】 作用の説明図
【図11】 作用の説明図
【図12】 第2実施例の物体検知装置のブロック図
【図13】 第2実施例の物体検知装置の斜視図
【図14】 第2実施例の走査方式の説明図
【図15】 第2実施例の検知エリアの分割パターンの説明図
【図16】 従来技術の説明図
【符号の説明】
T ターゲット(物体)
1 送光部(送受信手段)
2 送光走査部(送受信手段)
3 受光部(送受信手段)
4 受光走査部(送受信手段)
4′ 送受光走査部(送受信手段)
28 中央演算処理装置(物体検知手段)
32 加算メモリ(加算手段)
Claims (3)
- 電磁波を送信し該電磁波が物体(T)に反射された反射波を受信することにより前記物体(T)を検知する物体検知装置において、
物体(T)を検知する検知エリアを複数の小検知エリアに分割し、各小検知エリア毎に電磁波の送信および反射波の受信を行う送受信手段(1〜4,4′)と、
前記検知エリアにおける前記各小検知エリア毎の反射波の受信結果を該検知エリアに亘って加算する加算手段(32)と、
前記加算手段(32)による加算結果に基づいて、前記検知エリアに存する物体(T)を検知する物体検知手段(28)とを備え、
前記送受信手段(1〜4,4′)は、前記小検知エリアを前記検知エリアの全域に亘って走査しながら電磁波の送信および反射波の受信を行い、
前記加算手段(32)は、物体(T)までの距離毎に反射波の受信レベル信号を加算し、
前記物体検知手段(28)は、検知エリアに含まれる全ての小検知エリアの走査が完了した後の加算結果に基づいて物体(T)を検知することを特徴とする物体検知装置。 - 前記物体検知手段(28)は、加算された反射波の受信レベル信号に基づいて物体(T)までの距離を検知することを特徴とする、請求項1に記載の物体検知装置。
- 前記加算手段(32)は、前記各小検知エリア毎に、電磁波の送信から反射波の受信までの時間差に応じて前記反射波の受信レベル信号を加算することを特徴とする、請求項1または請求項2記載の物体検知装置。
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