JP6467748B2 - 物体検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、物体検知装置に関し、詳しくは、波動を利用して物体までの距離を計測する物体検知装置に関する。
従来例として、特許文献１記載の車載用障害物検知システムを例示する。特許文献１記載の従来例は、バンパー上に配置された４個のセンサと、各センサを制御するコントローラとを備える。各センサは、超音波の送受信を行うマイクロフォンと，マイクロフォンを駆動する送波回路と、受信した信号のレベル制御を行うアッテネータ回路と増幅回路によって構成されている。
コントローラは、各センサから超音波をパルス的に送波し、その反射波を受信して反射波が帰ってくるまでの時間により障害物の有無を判定する。また、コントローラは、単一のセンサにて超音波の送受信を行って障害物を検知する単独検知と、対のセンサのうちの一方のセンサより超音波を送波し、他方のセンサにて反射波を受波して障害物を検知する渡り検知とを併用する。したがって、特許文献１記載の従来例では、最小限の検知エリアの組み合わせにより、必要性能を満足しつつ誤検知を低減することができる。
ところで、前記マイクロフォンの送受波面に雪や泥などの異物が付着している場合、空気の固有音響インピーダンスと当該異物の固有音響インピーダンスが著しく異なるため、超音波がほとんど異物で反射してしまい、障害物の検知精度が低下する。
そこで、雪などの異物の付着を検出可能とした従来例が特許文献２に開示されている。特許文献２記載の従来例は、複数の超音波センサ、制御回路、ブザー、表示器などを備え、各超音波センサから超音波を発信し、且つ物体で反射した反射波を受信し、発信から受信に至る経過時間に基づいて、当該物体までの距離を計測する。この従来例において、複数の超音波センサは、自身が発信した発射波に基づく反射波は受信するが、他の超音波センサから発信された発射波は受信しないように設定される。そして、制御回路は、超音波センサの送受信に基づいて自車両周辺の物体を検出し、且つ超音波センサが受信した残響波の長さ(時間)がしきい値以上である場合、超音波センサの周辺に雪が付着していると判断する。
特開２００１−２０８８４３号公報 特開２０１１−２１５００２号公報
しかしながら、特許文献２記載の従来例では、複数の超音波センサが、他の超音波センサから発信された発射波を受信しないように設定されるため、特許文献１記載の従来例に、特許文献２記載の従来例を適用することができない。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、物体の検知精度の向上を図りつつ異物の付着を簡易に検知可能とすることを目的とする。
本発明の物体検知装置は、コントローラと、前記コントローラから第１の制御信号を受信し、第１の領域に第１のエネルギー波を送波する第１のセンサと、前記コントローラから第２の制御信号を受信し、前記第１の領域と部分的に重なる第２の領域に第２のエネルギー波を送波する第２のセンサと、を備える。前記第１のセンサは、前記第１のエネルギー波の反射波を受波し、第１自己信号に変換して前記コントローラに送信し、且つ、前記第２のエネルギー波の反射波を受波し、第１相互信号に変換して前記コントローラに送信するように構成される。前記第２のセンサは、前記第２のエネルギー波の反射波を受波し、第２自己信号に変換して前記コントローラに送信し、且つ、前記第１のエネルギー波の反射波を受波し、第２相互信号に変換して前記コントローラに送信するように構成される。前記コントローラは、前記第１自己信号と、前記第１相互信号と、前記第２自己信号と、前記第２相互信号との信号レベルが所定のしきい値より大きいことをもって物体を検知するように構成される。前記コントローラは、前記第１相互信号の信号レベルが前記所定のしきい値より大きく、且つ、前記第２自己信号の信号レベルが前記所定のしきい値以下である場合、前記第２のセンサに異物が付着していると判定する。
この物体検知装置において、前記コントローラは、前記第１自己信号の信号レベルが前記所定のしきい値より大きく、且つ、前記第２相互信号の信号レベルが前記所定のしきい値以下である場合、前記第２のセンサに異物が付着していると判定することが好ましい。
本発明の物体検知装置は、第１及び第２のセンサが単独で検知するだけでなく、第１及び第２のセンサが対になって検知するので、物体の検知精度の向上を図ることができる。しかも、本発明の物体検知装置は、第１及び第２のセンサが対になって検知することにより、異物(例えば、雪など)の付着が簡易に検知可能となる。
本発明に係る物体検知装置の実施形態を示すブロック図である。 同上において各センサが物体を検知する領域を説明するための平面図である。
本発明の物体検知装置は、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂと、コントローラ２とを備える。
第１のセンサ１Ａは、第１の領域１００Ａにエネルギー波を送波し、且つ第１の領域１００Ａから到来するエネルギー波を受波して当該エネルギー波を電気信号からなる受波信号に変換するように構成される。
第２のセンサ１Ｂは、第２の領域１００Ｂにエネルギー波を送波し、且つ第２の領域１００Ｂから到来するエネルギー波を受波して当該エネルギー波を電気信号からなる受波信号に変換するように構成される。
第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂは、第１の領域１００Ａと第２の領域１００Ｂとが部分的に重なるように構成される。
コントローラ２は、第１のセンサ１Ａに前記エネルギー波を送波させた後、第１のセンサ１Ａ及び第２のセンサ１Ｂで変換される前記受波信号から物体を検知するように構成される。また、コントローラ２は、第２のセンサ１Ｂに前記エネルギー波を送波させた後、第１のセンサ１Ａ及び第２のセンサ１Ｂで変換される前記受波信号から物体を検知するように構成される。さらに、コントローラ２は、以下の条件(第１の条件)が満たされる場合に第２のセンサ１Ｂに異物が付着していると判断するように構成される。前記第１の条件とは、第２のセンサ１Ｂから前記エネルギー波が送波された後、第１のセンサ１Ａで変換される前記受波信号から物体が検知され、且つ第２のセンサ１Ｂで変換される前記受波信号の信号レベルが所定の下限値以下であるという条件である。
本発明の物体検知装置は上述のように構成されるので、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂが単独で検知するだけでなく、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂが対になって検知するので、物体の検知精度の向上を図ることができる。しかも、本発明の物体検知装置は、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂが対になって検知することにより、異物(例えば、雪など)の付着が簡易に検知可能となる。
また、本発明の物体検知装置において、コントローラ２は、前記第１の条件に加えて、第２の条件が満たされる場合に第２のセンサ１Ｂに異物が付着していると判断するように構成されることが好ましい。ただし、第２の条件とは、コントローラ２が第１のセンサ１Ａに前記エネルギー波を送波させた後、第１のセンサ１Ａで変換される前記受波信号から物体を検知し、且つ第２のセンサ１Ｂで変換される前記受波信号の信号レベルが所定の下限値以下であるという条件であることが好ましい。
以下、本発明に係る物体検知装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の物体検知装置は、図１に示すように複数のセンサ１とコントローラ２を備える。複数のセンサ１は、第１のセンサ１Ａ及び第２のセンサ１Ｂを含む。また、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂは、車両３に固定されたバンパー４の水平方向の異なる位置にそれぞれ配置される(図２参照)。バンパー４は、フロントバンパー又はリアバンパーの少なくとも何れか一方である。なお、本実施形態のセンサ１は、超音波からなるエネルギー波(波動)を送波するように構成されるが、超音波以外のエネルギー波、例えば、電波を送波するように構成されても構わない。
第１のセンサ１Ａは、駆動回路１１Ａ、超音波発生装置１２Ａ、超音波受波装置１３Ａ及び検波回路１４Ａを含む。また、第２のセンサ１Ｂは、駆動回路１１Ｂ、超音波発生装置１２Ｂ、超音波受波装置１３Ｂ及び検波回路１４Ｂを含む。
超音波発生装置１２(１２Ａ，１２Ｂ)は、例えば、圧電振動子を有し、駆動回路１１(１１Ａ，１１Ｂ)から与えられる駆動信号で圧電振動子を駆動することにより、送波面からビーム軸１０に沿って超音波を発するように構成される。超音波発生装置１２の送波面が平面である場合、ビーム軸１０は、送波面の法線方向に一致する。
超音波受波装置１３(１３Ａ，１３Ｂ)は、例えば、圧電振動子を有し、領域１００Ａ，１００Ｂから到来する超音波を受波面で受波し、受波した超音波を圧電振動子で電気信号に変換するように構成される。ただし、超音波発生装置１２と超音波受波装置１３は、例えば、圧電振動子を用いた１つの超音波送受波装置として構成されても構わない。なお、第１及び第２のセンサ１Ａ、１Ｂは、互いのビーム軸１０同士がバンパー４の前方(図２における上方)で交差するように、傾いた状態でバンパー４に取り付けられる。
駆動回路１１(１１Ａ，１１Ｂ)は、図示しない発振器を有し、前記発振器の発振信号を駆動信号として超音波発生装置１２に出力するように構成される。そして、超音波受波装置１３は、駆動回路１１から与えられる駆動信号で圧電振動子を振動させることにより、超音波を送波する。
検波回路１４(１４Ａ，１４Ｂ)は、図示しない増幅器の他、コンパレータ、シュミットトリガ又はＡ／Ｄコンバータなどを有する。検波回路１４は、超音波受波装置１３から出力される電気信号を増幅器で増幅した後、コンパレータ等で検波して検波信号(受波信号)を得るように構成される。なお、検波回路１４は、検波信号をコントローラ２に出力する。
コントローラ２は、例えば、マイクロコントローラを含み、各センサ１Ａ，１Ｂから、予め決められた持続時間の超音波パルスバーストを送波させるように構成される。例えば、コントローラ２は、各センサ１Ａ，１Ｂの駆動回路１１に対して制御信号を出力することにより、発振器の発振をオン及びオフするように構成される。また、コントローラ２は、各センサ１Ａ，１Ｂから受け取る受波信号から、第１のセンサ１Ａの検知可能な領域(第１の領域１００Ａ)、並びに第２のセンサ１Ｂの検知可能な領域(第２の領域１００Ｂ)に存在する物体を検知するように構成される。具体的には、コントローラ２は、制御信号を出力してから受波信号を受け取るまでの経過時間と、超音波の速度(約３２０メートル毎秒)とから物体までの距離を計測し、当該距離に基づいて、各領域１００Ａ，１００Ｂ内における物体の存否を判断する。
ところで、２つのセンサ１Ａ，１Ｂは、互いのビーム軸１０同士がバンパー４の前方で交差するように配置されている。したがって、第１のセンサ１Ａから送波され且つ物体に反射した超音波は、送波元である第１のセンサ１Ａだけでなく、第２のセンサ１Ｂでも受波される可能性がある。同様に、第２のセンサ１Ｂから送波され且つ物体に反射した超音波は、送波元である第２のセンサ１Ｂだけでなく、第１のセンサ１Ａでも受波される可能性がある。
そこで、以下の説明では、第１のセンサ１Ａが自ら送波した超音波の反射波を受波して得られる受波信号を第１自己信号と呼び、第２のセンサ１Ｂが自ら送波した超音波の反射波を受波して得られる受波信号を第２自己信号と呼ぶこととする。また、第１のセンサ１Ａが、第２のセンサ１Ｂから送波された超音波の反射波を受波して得られる受波信号を第１相互信号と呼ぶこととする。さらに、第２のセンサ１Ｂが、第１のセンサ１Ａから送波された超音波の反射波を受波して得られる受波信号を第２相互信号と呼ぶこととする。
図２は、車両３を上から見た水平面における第１〜第３の領域１００Ａ〜１００Ｃを示している。第１の領域１００Ａは、第１のセンサ１Ａが単独で物体を検知可能な領域である。第２の領域１００Ｂは、第２のセンサ１Ｂが単独で物体を検知可能な領域である。第３の領域１００Ｃは、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂが対となって物体を検知可能な領域である。したがって、本実施形態の物体検知装置が物体を検知可能な領域(最大検知領域)は、第１〜第３の領域１００Ａ〜１００Ｃによって定められる。ただし、第３の領域１００Ｃは、第１及び第２の領域１００Ａ，１００Ｂよりも狭くてもよい。そして、第１〜第３の領域１００Ａ〜１００Ｃの大小関係は、以下の第１最小時間、第２最小時間、第１最大時間、第２最大時間によって定められる。
コントローラ２は、マイクロコントローラが有する第１及び第２のタイマ回路(図示せず)を作動すると同時に第１のセンサ１Ａに制御信号を出力する。また、コントローラ２は、第１のタイマ回路のカウント値(第１計測時間)が第１最小時間に達すれば、第１のセンサ１Ａから出力される受波信号(第１自己信号)を受け入れ始める。さらに、コントローラ２は、第２のタイマ回路のカウント値(第２計測時間)が第２最小時間に達すれば、第２のセンサ１Ｂから出力される受波信号(第２相互信号)を受け入れ始める。これにより、第１の領域１００Ａの近端が第１最小時間によって定められ、第３の領域１００Ｃにおける第１のセンサ１Ａの近端が第２最小時間によって定められる。なお、コントローラ２が第１のセンサ１Ａに制御信号を出力する時間、すなわち、第１のセンサ１Ａから送波される超音波パルスバーストの持続時間は、第１及び第２最小時間の各々よりも短い時間に設定される。
コントローラ２は、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂから第１自己信号及び第２相互信号を受け取ると、第１タイマ回路並びに第２タイマ回路から第１計測時間及び第２計測時間を取得する。コントローラ２は、第１計測時間が第１最大時間以下であれば、第１の領域１００Ａ内に物体が存在すると判断し、第２計測時間が第２最大時間以下であれば、第３の領域１００Ｃ内に物体が存在すると判断する。さらに、コントローラ２は、第１計測時間及び第２計測時間から物体までの距離を演算することができる。
なお、コントローラ２は、第１計測時間が第１最大時間に達すれば、第１のセンサ１Ａから第１自己信号を受け取ることを止め、第２計測時間が第２最大時間に達すれば、第２のセンサ１Ｂから第２相互信号を受け取ることを止める。これにより、第１の領域１００Ａの遠端が第１最大時間によって定められ、第３の領域１００Ｃの遠端が第２最大時間によって定められる。ただし、第１最大時間及び第２最大時間は同じでも異なってもよい。
同様に、コントローラ２は、第１及び第２のタイマ回路を作動すると同時に第２のセンサ１Ｂに制御信号を出力する。また、コントローラ２は、第１計測時間が第１最小時間に達すれば、第２のセンサ１Ｂから出力される受波信号(第２自己信号)を受け入れ始める。さらに、コントローラ２は、第２計測時間が第２最小時間に達すれば、第１のセンサ１Ａから出力される受波信号(第１相互信号)を受け入れ始める。これにより、第２の領域１００Ｂの近端が第１最小時間によって定められ、第３の領域１００Ｃにおける第２のセンサ１Ｂの近端が第２最小時間によって定められる。なお、コントローラ２が第２のセンサ１Ｂに制御信号を出力する時間、すなわち、第２のセンサ１Ｂから送波される超音波パルスバーストの持続時間は、第１及び第２最小時間の各々よりも短い時間に設定される。
コントローラ２は、第１及び第２のセンサ１Ａ，１Ｂから第１相互信号及び第２自己信号を受け取ると、第１タイマ回路並びに第２タイマ回路から第１計測時間及び第２計測時間を取得する。コントローラ２は、第１計測時間が第１最大時間以下であれば、第２の領域１００Ｂ内に物体が存在すると判断し、第２計測時間が第２最大時間以下であれば、第３の領域１００Ｃ内に物体が存在すると判断する。さらに、コントローラ２は、第１計測時間及び第２計測時間から物体までの距離を演算することができる。
なお、コントローラ２は、第１計測時間が第１最大時間に達すれば、第２のセンサ１Ｂから第２自己信号を受け取ることを止め、第２計測時間が第２最大時間に達すれば、第１のセンサ１Ａから第１相互信号を受け取ることを止める。これにより、第２の領域１００Ｂの遠端が第１最大時間によって定められ、第３の領域１００Ｃの遠端が第２最大時間によって定められる。ただし、第１最大時間及び第２最大時間は同じでも異なってもよい。
ここで、超音波発生装置１２の送波面に異物(例えば、雪)が付着している場合、送波面と一緒に異物も振動するため、超音波発生装置１２が超音波を送波することは可能である。一方、超音波受波装置１３の受波面に異物(例えば、雪)が付着している場合、第１〜第３の領域１００Ａ〜１００Ｃから到来する超音波(反射波)は異物に反射されてしまうため、超音波受波装置１３が反射波を受波することができない。
そこで、コントローラ２は、第１の条件が満たされる場合に第２のセンサ１Ｂに異物が付着していると判断するように構成される。第１の条件とは、コントローラ２が第２のセンサ１Ｂから超音波を送波させた後、第１相互信号から第３の領域１００Ｃ内に物体を検知し、且つ第２自己信号の信号レベルが所定の下限値以下であるという条件である。
つまり、第３の領域１００Ｃに物体が存在していれば、第１相互信号と第２自己信号の双方で物体が検知されるはずである。にも関わらず、第２自己信号から物体が検知されなければ、コントローラ２は、第２のセンサ１Ｂの受波面に異物が付着していると判断することができる。
さらに、コントローラ２は、第１の条件に加えて、第２の条件が満たされる場合に第２のセンサ１Ｂに異物が付着していると判断するように構成されることが好ましい。第２の条件とは、コントローラ２が第１のセンサ１Ａに超音波を送波させた後、第１自己信号から第１の領域１００Ａに物体を検知し、且つ第２相互信号の信号レベルが所定の下限値以下であるという条件である。
つまり、第１の条件だけでなく、第２の条件も満たされれば、コントローラ２は、第２のセンサ１Ｂの受波面に異物が付着している可能性がより高いと判断することができる。ただし、第１及び第２の条件における第１のセンサ１Ａと第２のセンサ１Ｂを入れ替えれば、コントローラ２が、第１のセンサ１Ａの受波面における異物の付着を判断することができる。
なお、本実施形態の物体検知装置はセンサ１を２つしか備えていないが、３つ以上のセンサ１を備えていても構わない。
１Ａ 第１のセンサ
１Ｂ 第２のセンサ
２ コントローラ

Claims (2)

  1. コントローラと、
    前記コントローラから第１の制御信号を受信し、第１の領域に第１のエネルギー波を送波する第１のセンサと、
    前記コントローラから第２の制御信号を受信し、前記第１の領域と部分的に重なる第２の領域に第２のエネルギー波を送波する第２のセンサと、
    を備え、
    前記第１のセンサは、前記第１のエネルギー波の反射波を受波し、第１自己信号に変換して前記コントローラに送信し、且つ、前記第２のエネルギー波の反射波を受波し、第１相互信号に変換して前記コントローラに送信するように構成され、
    前記第２のセンサは、前記第２のエネルギー波の反射波を受波し、第２自己信号に変換して前記コントローラに送信し、且つ、前記第１のエネルギー波の反射波を受波し、第２相互信号に変換して前記コントローラに送信するように構成され、
    前記コントローラは、前記第１自己信号と、前記第１相互信号と、前記第２自己信号と、前記第２相互信号との信号レベルが所定のしきい値より大きいことをもって物体を検知するように構成され、
    前記コントローラは、前記第１相互信号の信号レベルが前記所定のしきい値より大きく、且つ、前記第２自己信号の信号レベルが前記所定のしきい値以下である場合、前記第２のセンサに異物が付着していると判定することを特徴とする物体検知装置。
  2. 前記コントローラは、前記第１自己信号の信号レベルが前記所定のしきい値より大きく、且つ、前記第２相互信号の信号レベルが前記所定のしきい値以下である場合、前記第２のセンサに異物が付着していると判定することを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
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