JP6073646B2 - 補正値設定装置、および距離検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、音波を送受信することによって物標までの距離を検出する音波センサの補正値設定を行う補正値設定装置、および距離検出装置に関する。

上記の音波センサとして、複数の異なる周波数の音波を送信し、その反射波を受信することによって湿度や温度による影響を検出し、自身のセンサ特性を補正する機能を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４９８３４号公報

しかしながら、上記音波センサでは、複数の周波数の音波を送受信する構成を内包する必要があるため、センサが大型化したり煩雑になったりするという問題点があった。
そこで、このような問題点を鑑み、音波を送受信することによって物標までの距離を検出する音波センサ、およびこの音波センサに付随する装置において、音波センサの構成をより簡素にしつつ、センサ特性を補正できるようにすることを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の音波センサにおいて、物標判定手段は、送信した音波が物標に反射して得られた反射波を予め設定された感度で受信することによって物標の有無および物標までの距離を判定する。そして、補正値取得手段は、音波センサの感度を補正するための補正値を、音波センサの外部から取得し、この補正値を用いて感度を補正する。

このような音波センサによれば、感度の補正値を外部から取得するので、自身で複数の周波数を送受信することで感度を補正する音波センサと比較して、音波センサの構成を簡素化することができる。

なお、本発明でいう「感度」とは、例えば、反射波の受信レベルまたは物標の有無を判定するための閾値等を表し、感度を補正するための補正値は、受信レベルまたは閾値等を補正するための補正値を表す。また、物標判定手段は、具体的には、送信した音波が物標に反射して得られた反射波の受信レベルと予め設定された閾値以上とを比較することによって物標の有無および物標までの距離を判定するよう構成されていればよい。

また、感度を補正するタイミングについては、任意のタイミングを取り得る。例えば、音波センサの起動時や、検出しようとする物標を変更するとき、或いは、音波を送信する毎等が挙げられる。

さらに、上記目的を達成するためには、コンピュータを、距離検出装置を構成する各手段として実現するための距離検出プログラムとしてもよい。また、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。

本発明が適用された距離検出システム１の概略構成を示す説明図である。 音波センサ１０の検出範囲の一例を示す平面図である。 ソナー制御部３０のＣＰＵ３１が実行する感度設定処理および音波センサ１０の演算部１１が実行するセンサ処理を示すフローチャートである。 ソナー制御部３０から音波センサ１０に送信されるデータの一例を示す説明図である。 実施形態において、距離に対する補正量の一例を示すグラフである。 本実施形態の効果を示す説明図である。 変形例において、距離に対する補正量の一例を示すグラフである。 ソナー制御部３０のＣＰＵ３１が実行する対路面補正処理を示すフローチャートである。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
本発明が適用された距離検出システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載されており、この車両（自車両）の側方や後方に位置する壁面や周囲の車両等の障害物を検出し、車両の走行に支障がある場合に、制動等の制御を行うシステムである。距離検出システム１は、図１に示すように、音波センサ１０と、ソナー制御部３０と、衝突回避制御部４０と、ブレーキアクチュエータ５０と、温度・湿度センサ５５と、シフトポジションセンサ６０と、を備えている。

そして、音波センサ１０およびソナー制御部３０は、例えばＬＩＮプロトコルで通信が実施される通信線４で接続されており、ソナー制御部３０、衝突回避制御部４０、ブレーキアクチュエータ５０、温度・湿度センサ５５、およびシフトポジションセンサ６０は、例えばＣＡＮプロトコルで通信が実施される通信線５で接続されている。

音波センサ１０は、超音波等の音波を送受信することによって音波を反射した物標までの距離を検出する周知の音波センサとしての機能を備えている。特に、本実施形態の音波センサ１０は、検出する物標の距離や対象に応じて感度を変更する機能を備えている。なお、感度を変更する機能については後述する。

また、音波センサ１０は、図２に示すように、車両の左右側方の前方および後方を検出範囲とするようそれぞれ配置されている。ただし、図１では複数の音波センサ１０のうちの１つを表記している。

音波センサ１０は、演算部１１と、送受信部１２と、第１増幅部１３と、可変増幅部１４と、第２増幅部１５と、比較部１６と、閾電圧生成部１７と、通信部１８とを備えている。

演算部１１は、ＣＰＵ１１ａやメモリ１１ｂ等を備えたコンピュータとして構成され、音波センサ１０を構成する各部に対して各種指令を送信する。なお、演算部１１は、後述する検出処理等の処理を実施する。また、メモリ１１ｂには、本発明でいう距離検出プログラムが格納されており、ＣＰＵ１１ａによって実行される。

送受信部１２は、演算部１１からの指令に応じて音波を送信し、物標によるその反射波を受信する。そして、反射波の受信レベルの大きさに応じて信号を生成し、第１増幅部に送る。なお、送受信部１２は、例えば、圧電素子から構成されている。

第１増幅部１３および第２増幅部１５は、アンプ等の増幅回路から構成されている。第１増幅部１３は、送受信部１２にて出力された信号を所定の増幅率で増幅する。
可変増幅部１４は、演算部１１によってその都度設定された任意の増幅率で第１増幅部１３から出力された信号を増幅する。そして、第２増幅部１５は、可変増幅部１４にて出力された信号を所定の増幅率で増幅する。

閾電圧生成部１７は、演算部１１による指令に従って比較用の閾電圧を生成する。そして比較部１６は、閾電圧生成部１７によって生成された閾電圧と、第２増幅部１５にて出力された信号の電圧とを比較し、信号の電圧が閾電圧を超えたときに演算部１１に信号を出力する。

演算部１１では、比較部１６からの信号を受信したタイミングに従って、音波を反射した物標が存在する距離を演算する。なお、演算部１１は、物標までの距離の演算結果を通信部１８および通信線４を介してソナー制御部３０に対して送信する。ただし、通信部１８（後述する通信部３８，４８も同様）は、通信線４，５を介して通信を実施する周知の通信モジュールとして構成されている。

次に、ソナー制御部３０は、ソナー制御部３０は、ＣＰＵ３１と、メモリ３２と、通信部３８とを備えている。ＣＰＵ３１は、メモリ３２に格納されたプログラムに応じて処理を実施し、具体的には、複数の音波センサ１０に対する設定等、音波センサ１０を制御する処理と、物標までの距離の演算結果を衝突回避制御部４０に送信する処理とを実施する。

また、衝突回避制御部４０は、物標の検出結果に応じてブレーキアクチュエータ５０等の被制御対象を制御する機能を有する。衝突回避制御部４０は、ＣＰＵ４１と、メモリ４２と、通信部４８とを備えている。これらのＣＰＵ４１、メモリ４２、通信部４８は、ソナー制御部３０に備えられたＣＰＵ３１、メモリ３２、通信部３８と同様のハードウェア構成である。なお、衝突回避制御部４０のＣＰＵ４１は、音波センサ１０によって得られる物標までの距離や自車両速度に応じて自車両に対する制動付与を行う。

温度・湿度センサ５５は、車両の外部の温度および湿度を検出し、検出結果をソナー制御部３０に対して送信する。シフトポジションセンサ６０は、車両のシフトポジションを検出し、検出結果をソナー制御部３０に対して送信する。

［本実施形態の処理］
このような距離検出システム１において、音波センサ１０の感度を設定する感度設定処理およびセンサ処理について、図３を用い説明する。感度設定処理およびセンサ処理は、例えばイグニッションスイッチ等の車両の電源が投入されると開始される処理である。

詳細には、図３に示すように、まず、感度設定処理において、初期値（例えば補正量を最小としたもの）を音波センサ１０に送信する（Ｓ１１０）。ここで、ソナー制御部３０から音波センサ１０に送信されるデータとして、例えば図４に示すように、温度や湿度に応じた補正量（空気減衰補正）や、距離に応じた補正量（距離減衰補正）、或いは、これらの両方を加味した補正量（距離空気減衰補正）に関する値が含まれる。

また、このデータには、補正する範囲（音波センサ１０からの距離の範囲）の情報を含めることができる。なお、本実施形態では、説明を簡素化するために、補正する範囲については考慮しないものとする。

音波センサ１０では、この初期値の補正量をメモリ１１ｂに記録する（Ｓ２１０）。続いて、ソナー制御部３０では、自車両の車速（自車両の走行速度）を周知の車速センサ等から取得し、ある車速Ｘ１以上の時間がＹ１秒以上継続したか否かを判定する（Ｓ１２０）。ここで、Ｘ１、Ｙ１は、自車両が停車状態を脱することで外気が温度・湿度センサ５５に当たるようになり、正確な温度や湿度が測定できる状態になるときの値に設定される。

Ｘ１以上の車速がＹ１秒以上継続していれば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、温度・湿度センサ５５による検出結果を取得し（Ｓ１３０）、シフトポジションを周知のシフトポジションセンサ６０から取得する（Ｓ１３５）。ここで、シフトポジションを取得するのは、音波センサ１０によって検出しようとする検出対象物を特定するためである。

例えば、シフトポジションがＤ等、車両の前進を示す位置では、駐車位置を探すため等に比較的遠くの車両や障害物等が検出対象物となる。また、シフトポジションがＲ等、車両の後退を示す位置では、衝突を抑制するために近くにある車両や歩行者等が検出対象物となる。

続いて、補正量を計算する（Ｓ１４０）。この処理では、温湿度情報を加味して補正値を決定する。例えば、図５（ａ）に示すように、温度や湿度と、距離に比例した補正量とが対応付けられたマップをソナー制御部３０のメモリ３２内に準備しておき、このマップを用いて補正値を決定する。

また、距離による減衰の補正も行う。例えば、図５（ｂ）に示すように、距離の対数表示に比例する補正値が複数備えられたマップをソナー制御部３０のメモリ３２内に準備しておき、このマップから利用する補正値を選択する。この際、何れの補正値を選択するかについては、シフトポジションによって決定する。つまり、検出対象物までの距離が比較的大きいと推定できる場合（前進時）には、より補正量を大きくして感度を高くし、検出対象物までの距離が比較的小さいと推定できる場合（後退時）には、補正量を小さくして感度をそれほど高くしない。

そして、これらの複数のマップを利用して、設定された値を図４に示すデータとして書き込み、このデータ（計算した補正量）を音波センサ１０に送信する（Ｓ１５０）。音波センサ１０は、この補正量を受けると、補正量を更新する（Ｓ２２０）。

次に、ソナー制御部３０では、車速がＸ２以上の時間がＹ２秒以上継続したか否かを判定する（Ｓ１６０）。ここで、車速Ｘ２はＸ１と同程度かＸ１以上の値を示し、時間Ｙ２はＹ１よりも大きな値を示す。つまり、この処理では、車両が高速道路等において安定走行して移動することによって環境の変化が生じたときに対応できるようにする。

車速Ｘ２以上の状態がＹ２秒以上継続していなければ（Ｓ１６０：ＮＯ）、Ｓ１６０の処理を繰り返す。また、車速Ｘ２以上の状態がＹ２秒以上継続していれば（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０の処理に戻る。

このような処理によって補正量が設定されると、音波センサ１０では、音波を送受信することによって物標までの距離を検出する際に、音波を送信してから反射波を受信するまでの時間の経過に従って、前述の増幅率を、可変増幅部１４を介して連続的に補正する。なお、ソナー制御部３０から取得されるデータには、距離と補正値との関係しか含まれていないが、距離については反射波を受信するまでの時間を音速で除すことで得られる。

すると、図６（ａ）に示すように、温度や湿度に依存することなく、概ね一定強度の反射波を得ることができる。なお、本実施形態のような補正を行わない場合には、図６（ｂ）に示すように、例えば閾電圧を階段状に変更する構成が考えられるが、温度や湿度の変化によって反射波の強度が変化するので、良好に物標が検出できない場合があることが分かる。

［本実施形態による効果］
以上のように詳述した距離検出システム１において音波センサ１０は、送信した音波が物標に反射して得られた反射波を予め設定された感度で受信することによって物標の有無および物標までの距離を判定する。そして、演算部１１は、音波センサ１０の感度を補正するための補正値を、音波センサ１０の外部から取得し、この補正値を用いて感度を補正する。

このような距離検出システム１によれば、感度の補正値を外部から取得するので、自身で複数の周波数を送受信することで感度を補正する音波センサ１０と比較して、音波センサ１０の構成を簡素化することができる。

また、ソナー制御部３０のＣＰＵ３１は、音波センサ１０が物標の有無および物標までの距離を判定する際の感度を補正するための補正値を音波センサ１０に送信することによって、補正値を音波センサ１０において設定させる。

このような距離検出システム１によれば、音波センサ１０における補正値を設定する機能をソナー制御部３０が担うことによって、音波センサ１０の構成を簡素化することができる。また、音波センサ１０の使用環境（設置位置、設置角度など）に応じて適切な補正値を設定することができるので、音波センサ１０を異なる環境で容易に使い回すことができる。

さらに、上記ソナー制御部３０においてＣＰＵ３１は、音波センサ１０の周囲における温度および湿度のうちの少なくとも一方を表す温湿度情報を取得し、温湿度情報を加味して補正値を決定する。そして、ＣＰＵ３１は、決定された補正値を、音波センサ１０において設定させる。

このような距離検出システム１によれば、温度または湿度に応じて音波の減衰量が変化することを考慮して、適切な補正値を設定することができる。
また、上記ソナー制御部３０においてＣＰＵ３１は、音波センサ１０によって検出しようとする検出対象物に関する情報を表す検出対象情報を取得し、検出対象情報も加味して補正値を決定する。

このような距離検出システム１によれば、音波センサ１０を、検出対象物に応じて適切な検出領域の広さ、または感度を有するセンサとすることができる。
さらに、上記ソナー制御部３０においてＣＰＵ３１は、予め複数準備された補正値から検出対象情報に応じて利用する補正値を選択する。

このような距離検出システム１によれば、複数の補正値から補正値を選択するので、補正値を演算する構成と比較して補正値を決定する際の処理を簡素化することができる。
また、上記ソナー制御部３０においてＣＰＵ３１は、自車両の車速が基準時間以上継続して基準速度以上である場合に、補正値を求める演算を行い、その後、補正値を音波センサ１０に送信することによって、補正値を音波センサ１０において設定させる。すなわち、車両に設置されている温度センサは、搭載位置によっては、停車時にはエンジンの熱で、実際の外気温より高く検知されてしまう場合がある。そのため、走行風で冷却され正確な外気温が検知可能になった段階で、補正値を決定する。それまでは、起動直後の値を仮に使用するか、予め設定された固定値を使用する。

このような距離検出システム１によれば、より適正な補正値を音波センサ１０に設定することができる。
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態においては、感度を補正する構成として増幅率（ゲイン）を補正したが、同様の特性が得られるように閾電圧を補正してもよい。
また、上記実施形態では、補正を行う距離の上限値や下限値を設定しなかったが、これらの値を設定するようにしてもよい。例えば、補正を行う距離の上限値を設定する場合には、図７に示すように、一定の距離を超える場合に、補正量を一定とする。このようにすると、物標を検出する範囲を適切に設定することができ、補正を行う必要がある距離範囲内でだけ感度を補正することができる。

また、路面を検出した場合には、路面を検出しない程度に感度を低く設定するようにしてもよい。この場合、例えば図８に示す対路面補正処理を実施すればよい。
対路面補正処理では、図８に示すように、まず、システム作動条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ３１０）。ここで、システム作動条件とは、車速が一定以上であることや、シフトポジションがＰやＮ以外であること等が挙げられる。

システム作動条件が成立していなければ（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｓ３１０の処理を繰り返す。また、システム作動条件が成立していれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、音波センサ１０に物標を検出する作動（音波の送受信）を指示し（Ｓ３２０）、音波センサ１０からの距離情報を取得する（Ｓ３３０）。この際、車速の情報も周知の車速センサから取得する。

続いて、取得された距離毎に距離情報をデータとして格納する（Ｓ３４０）。そして、ある音波センサ１０から得られた検出結果について、同一距離となる頻度が基準値（例えば４０％程度）以上であるか否かを判定する（Ｓ３５０）。

同一距離となる頻度が基準値未満である場合（Ｓ３５０：ＮＯ）、Ｓ３１０の処理に戻る。また、同一距離となる頻度が基準値以上である場合（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、他の音波センサ１０についてもこの音波センサ１０による検出結果と概ね同一距離となるか否かを判定する（Ｓ３６０）。

他の音波センサ１０で概ね同一距離の検出結果が得られていなければ（Ｓ３６０：ＮＯ）、Ｓ３１０の処理に戻る。また、他の音波センサ１０でも概ね同一距離の検出結果が得られていれば（Ｓ３６０：ＹＥＳ）、感度が低くなるよう（例えば１０段階中の１段階分低くするなどして）前述の増幅率または閾値を変更する（Ｓ３７０）。そして、変更前の感度に基づく衝突回避制御部４０による報知や制御を中止させ（Ｓ３８０）、距離情報のデータをクリアし（Ｓ３９０）、Ｓ３１０の処理に戻る。

以上のような距離検出システムにおいて、上記ソナー制御部３０のＣＰＵ３１は、音波センサ１０による検出値を繰り返し取得し、検出値が一定回数（一定頻度）以上同じ距離を示す値である場合に、音波センサ１０の感度がより低くなるように補正値を設定する。

このような距離検出システムによれば、一定回数以上検出された物標を地面であるものとし、音波センサ１０の感度を、地面が検出されない程度の感度に設定することができる。

また、上記ソナー制御部３０においてＣＰＵ３１は、複数の音波センサ１０による検出値を取得し、複数のセンサからの検出値が同じ距離を示す値である場合に、音波センサ１０の感度がより低くなるように補正値を設定する。

このような距離検出システムによれば、複数の音波センサ１０により同じ距離に検出された物標を地面であるものとし、音波センサ１０の感度を、地面が検出されない程度の感度に設定することができる。

なお、上記実施形態では、シフトセンサによって検出されるシフトポジションによって検出対象物を特定したが、検出対象物に関する情報を別途検出または取得するようにしてもよい。

また、音波センサ１０の感度を補正するタイミングについては、任意のタイミングを取り得る。上記実施形態では音波センサ１０の起動時に感度を補正したが、検出しようとする物標を変更するとき、或いは、音波を送信する毎等であってもよい。

［実施形態の構成と本発明の手段との関係］
本実施形態における音波センサ１０の主要構成（演算部１１、送受信部１２、第１増幅部１３、可変増幅部１４、第２増幅部１５、比較部１６、閾電圧生成部１７）は本発明でいう物標判定手段に相当し、ソナー制御部３０は本発明でいう補正値設定装置に相当する。また、本実施形態の処理のうちの、Ｓ１３０の処理は本発明でいう温湿度情報取得手段に相当し、Ｓ１３５の処理は本発明でいう検出対象情報取得手段に相当する。

さらに、本実施形態のＳ１４０の処理は本発明でいう補正値決定手段に相当し、Ｓ１５０、Ｓ３５０〜Ｓ３７０の処理は本発明でいう補正値設定手段に相当する。また、Ｓ２１０、Ｓ２２０の処理は本発明でいう補正値取得手段に相当し、Ｓ３３０の処理は本発明でいう第１センサ値取得手段および第２センサ値取得手段に相当する。

１…距離検出システム、４，５…通信線、１０…音波センサ、１１…演算部、１１ａ…ＣＰＵ、１１ｂ…メモリ、１２…送受信部、１３…第１増幅部、１４…可変増幅部、１５…第２増幅部、１６…比較部、１７…閾電圧生成部、１８…通信部、３０…ソナー制御部、３１…ＣＰＵ、３２…メモリ、３８…通信部、４０…衝突回避制御部、４１…ＣＰＵ、４２…メモリ、４８…通信部、５０…ブレーキアクチュエータ、５５…温度・湿度センサ、６０…シフトポジションセンサ。

Claims (7)

1. 音波を送受信することによって物標までの距離を検出する音波センサに対して感度の補正値の設定を行う補正値設定装置（３０）であって、
   自車両の車速が基準時間以上継続して基準速度以上である場合に、前記音波センサが物標の有無および物標までの距離を判定する際の感度を補正するための補正値を前記音波センサに送信することによって、前記補正値を前記音波センサにおいて設定させる補正値設定手段（Ｓ１５０、Ｓ３５０〜Ｓ３７０）と、
   前記音波センサの周囲における温度および湿度のうちの少なくとも一方を表す温湿度情報を取得する温湿度情報取得手段（Ｓ１３０）と、
   前記温湿度情報を加味して前記補正値を決定する補正値決定手段（Ｓ１４０）と、
   を備え、
   前記補正値設定手段は、前記補正値決定手段によって決定された補正値を、前記音波センサにおいて設定させること
   を特徴とする補正値設定装置。
2. 請求項１に記載の補正値設定装置において、
   前記音波センサによって検出しようとする検出対象物に関する情報を表す検出対象情報を取得する検出対象情報取得手段（Ｓ１３５）、を備え、
   前記補正値決定手段は、前記検出対象情報も加味して前記補正値を決定すること
   を特徴とする補正値設定装置。
3. 請求項２に記載の補正値設定装置において、
   前記補正値決定手段は、予め複数準備された補正値から前記検出対象情報に応じて利用する補正値を選択すること
   を特徴とする補正値設定装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の距離検出装置において、
   前記補正値決定手段は、予め設定された距離範囲内において前記補正値を設定し、前記距離範囲外において前記補正値を設定しないこと
   を特徴とする補正値設定装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の補正値設定装置において、
   当該補正値設定装置および前記音波センサは車両に搭載されており、
   前記音波センサによる検出値を繰り返し取得する第１センサ値取得手段（Ｓ３３０）、を備え、
   前記補正値設定手段は、前記検出値が一定回数以上同じ距離を示す値である場合に、前記音波センサの感度がより低くなるように前記補正値を設定すること
   を特徴とする補正値設定装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の補正値設定装置において、
   当該補正値設定装置および前記音波センサは車両に搭載されており、
   複数の音波センサによる検出値を取得する第２センサ値取得手段（Ｓ３３０）、を備え、
   前記補正値設定手段は、前記複数のセンサからの検出値が同じ距離を示す値である場合に、前記音波センサの感度がより低くなるように前記補正値を設定すること
   を特徴とする補正値設定装置。
7. 送信した音波が物標に反射して得られた反射波を予め設定された感度で受信することによって物標の有無および物標までの距離を判定する物標判定手段（１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）と、
   当該音波センサの感度を補正するための補正値を、自車両の車速が基準時間以上継続して基準速度以上である場合に補正値を当該音波センサに送信することによってこの補正値を当該音波センサにおいて設定させる補正値設定装置から取得し、該補正値を用いて前記感度を補正する補正値取得手段（Ｓ２１０，Ｓ２２０）と、
   を備えた音波センサと、
   請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の補正値設定装置と、
   を備えたことを特徴とする距離検出装置（１）。

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