JPH07159531A - 車両の障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 近距離から遠距離まで高精度に障害物検知を
行いうる「車両の障害物検知装置」を提供すること。 【構成】 車両に近接した障害物を検出する超音波セン
サＳ1 、Ｓ2 と、各超音波センサＳ1 、Ｓ2 を駆動する
送受信回路２ａ、２ｂと、各超音波センサＳ1、Ｓ2 の
測定値に基づいて障害物の位置に応じた最適の送信時間
Ｐn 、Ｑn を算出するとともに、各超音波センサＳ1 、
Ｓ2 を最適送信時間Ｐn 、Ｑn となるよう駆動させる指
令信号を作成する制御演算回路３とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の障害物検知装置
に係り、特に障害物との距離に応じてセンサの出力をコ
ントロールするようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、乗用車の高級化に伴って、利便性
を高めるためのさまざまな車両技術が開発されている。
そうした技術の一つとして、運転席から死角になってい
る車両の前後左右隅の状況を運転者に知らせる装置があ
る。

【０００３】この種の装置は、超音波、レーザ、電波、
赤外線などを利用して車両近傍の障害物を検知するもの
であって、例えば、フロントバンパおよびリアバンパの
各コーナ部に超音波センサを取り付け、車両コーナ部に
近接した障害物を検出し、障害物とのおおよその距離を
ブザーや表示灯で運転者に知らせるように構成されてい
る。このとき、多くの場合、厳密に言えば、各センサに
よる障害物検知は、センサと障害物との距離を測定して
いるにすぎず、車両（特に車両バンパ面）と障害物との
距離（相対距離）を測定するものではない。

【０００４】そこで、さらには、１対の超音波センサの
各測定距離の値から、車両バンパ面（フロントバンパ面
またはリアバンパ面）に対する障害物の相対距離を検知
する技術も考案されている。具体的には、図４に示すよ
うに、車両バンパ１に取り付けられた１対の超音波セン
サＳ1 、Ｓ2 の測定距離（これは前述のようにセンサと
障害物との距離である）をそれぞれＲ1 、Ｒ2 とする
と、この時の車両バンパ面と障害物Ｐとの相対距離Ｙ
は、次の計算式１を用いて求めることができる。

【０００５】

【数１】

【０００６】ここで、「Ｌ」はセンサＳ1 とＳ2 の間隔
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の障害物検知装置にあっては、通常、超音波センサ
Ｓ1 、Ｓ2 から発信される超音波の送信時間があらかじ
め一定の値に設定固定されているため、近距離から遠距
離までの広い範囲にわたって常に高精度に障害物検知を
行うことには一定の限界がある。

【０００８】すなわち、障害物の距離と超音波の送信時
間との関係についてみてみると、まず、障害物が遠くに
存在している場合には、超音波の送信時間が短かすぎる
と、エネルギーが不足し、減衰により超音波が障害物に
届かずまたは反射波がセンサに戻れずに、結果として障
害物を検知できないおそれがある。そこで、この場合に
は、超音波の送信時間を長くする必要がある。これに対
し、障害物が近くに存在している場合には、超音波の送
信時間が長すぎると、超音波の送信時間内に反射波が戻
ってくる、つまり、発信された音波と反射波とが重なっ
てしまい、同じく結果として障害物を検知できないおそ
れがある。そこで、この場合には、逆に超音波の送信時
間を短くする必要がある。したがって、一般に、障害物
が遠くにあるほど超音波の送信時間を長くし、逆に、障
害物が近くにあるほど超音波の送信時間を短くするのが
検出精度の点で望ましい。ところが、従来は、前述のよ
うに、超音波の送信時間をあらかじめ一定の値に設定し
てあるため、その出力でカバーしうる範囲を越える部分
については、エネルギー不足（障害物が遠すぎる場合）
または送信波と反射波との重なり（障害物が近すぎる場
合）によって、障害物の検知を行えず、または検知精度
が低下することとなる。

【０００９】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、障害物との距離に応じてセ
ンサの出力をコントロールしうる車両の障害物検知装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、車両に近接した障害物を検出する検出セン
サと、当該検出センサを駆動するセンサ駆動手段と、前
記検出センサの測定値に基づいて前記検出センサの最適
出力を演算するセンサ出力演算手段と、前記検出センサ
を最適出力値で駆動させる指令信号を作成する指令信号
作成手段とを有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】このように構成した本発明にあっては、検出セ
ンサによって障害物までの距離が測定されると、センサ
出力演算手段は、その測定値に基づいて、障害物の位置
に応じた検出センサの最適出力を演算する。指令信号作
成手段は、その演算された最適出力値で検出センサを駆
動させる指令信号を作成し、センサ駆動手段に出力す
る。これにより、検出センサの出力は障害物との距離に
応じて最適値にコントロールされるようになり、近距離
から遠距離までの広範囲にわたって常に高精度に障害物
検知を行うことができるようになる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例のブロック図、図
２は同実施例の動作フローチャート、図３は同実施例の
センサ作動タイミングチャートである。なお、本実施例
では、便宜上、車両後方の障害物を検出する場合につい
て説明するが、これは車両前方の障害物を検出する場合
についてもまったく同様に当てはまる。

【００１３】図１に示す障害物検知装置は、リアバンパ
面に対する車両後方の障害物の距離を測定する装置であ
って、超音波を利用して障害物を検出しその障害物まで
の距離を測定する検出センサとしての１対の超音波セン
サ（以下、単にセンサという）Ｓ1 、Ｓ2 と、各センサ
Ｓ1 、Ｓ2 に接続されたセンサ駆動手段としての送受信
回路２ａ、２ｂと、各センサＳ1 、Ｓ2 の検出信号に基
づいて各種の演算処理を行うとともにシステム全体の制
御を行う制御演算回路３と、制御演算回路３の演算結果
に従って障害物が車両後方に近接したことを音などで警
報する警報装置４と、制御演算回路３の演算結果を数値
の形で表示する表示手段としての表示装置５と、この装
置を起動するスイッチ６とで構成されている。なお、セ
ンサ出力演算手段と指令信号作成手段は制御演算回路３
により構成されている。

【００１４】各センサＳ1 、Ｓ2 は、例えば、超音波の
発信と受信が共に可能な送受信一体型のもので、広い指
向性を持ち、また同一の公称周波数を有している。ま
た、本実施例では、各センサＳ1 、Ｓ2 の出力として、
超音波の送信時間を可変できるようになっている。これ
らセンサＳ1 、Ｓ2 は、例えば、車両のリアバンパの各
コーナ部に取り付けられている。好ましくは、センサＳ
1 とＳ2 は適当な間隔Ｌを置いて車両の中心線に関して
左右対象に配置されている（図４参照）。

【００１５】なお、検出センサとしては、超音波センサ
以外に、例えば微弱電波等を利用したレーダなどでもよ
い。また、送受信一体型でなくてもよく、送信専用と受
信専用のセンサを組み合わせて使用することも可能であ
る。さらに、センサの出力を可変させるには、超音波の
送信時間を変える代わりに、印加電圧やデューティ比を
変えるようにしてもよい。

【００１６】各送受信回路２ａ、２ｂは、制御演算回路
３からの制御信号を入力して対応するセンサＳ1 、Ｓ2
を作動させて超音波を発信させるとともに、超音波の反
射波を受信した対応センサＳ1 、Ｓ2 からの受信信号を
入力処理して制御演算回路３に送る機能を有している。
超音波を発信させる際には、後述するように制御演算回
路３で算出された最適送信時間に超音波を発信するよ
う、制御演算回路３からの指令に従って対応するセンサ
Ｓ1 、Ｓ2 を駆動するようになっている。

【００１７】制御演算回路３は、例えばマイコンで構成
されており、スイッチ６がオンされると、例えば図３に
示すタイミングチャートに従って各センサＳ1 、Ｓ2 を
作動させる制御信号をそれぞれの送受信回路２ａ、２ｂ
に出力する。そして、各センサＳ1 、Ｓ2 が受信した反
射波の信号を送受信回路２ａ、２ｂを介して入力し、超
音波を送信してから反射波を受信するまでの時間を計測
して、各センサＳ1 、Ｓ2 と障害物との距離Ｒ1 、Ｒ2
をそれぞれ測定する。すなわち、各センサＳ1、Ｓ2 か
ら発信された超音波が障害物に当たって反射して返って
くるまでの時間を計測し、所定の計算式に当てはめて、
センサＳ1 、Ｓ2 から障害物までの距離Ｒ1 、Ｒ2 をそ
れぞれ算出する。そして、これらの測定値Ｒ1 、Ｒ2
を、前述した計算式１に代入して、リアバンパ面に対す
る障害物の相対距離Ｙを決定する。さらには、各センサ
Ｓ1 、Ｓ2 の測定距離Ｒ1 、Ｒ2 の値を比較して、障害
物が車両の左右どちら側にあるかを判定する機能を有し
ている。すなわち、例えば、Ｒ1 ＜Ｒ2 のときは車両の
左側、Ｒ1 ＝Ｒ2 のときは車両の中心線上、Ｒ1 ＞Ｒ2
のときは車両の右側にあるものと判定する。

【００１８】また、本実施例では、制御演算回路３は、
各センサＳ1 、Ｓ2 の測定値Ｒ1 、Ｒ2 から、その位置
における障害物を検知するのに必要にして十分なだけの
送信時間（最適送信時間）を算出するとともに、各セン
サＳ1 、Ｓ2 をしてその最適送信時間に超音波を発信さ
せるための指令信号を作成して、各送受信回路２ａ、２
ｂに出力するようになっている。最適送信時間を算出す
るロジックは、あらかじめ実験に基づいて適当に設定し
ておく。

【００１９】警報装置４は例えばブザーで構成されてお
り、例えばリアバンパと障害物との相対距離Ｙが所定値
以内になると吹鳴して、障害物が車両後方に近接したこ
とを運転者に警報するようになっている。また、表示装
置５は、制御演算回路３で得られた障害物のリアバンパ
面からの相対距離Ｙの値を左側か右側かの情報と共に表
示するように構成されている。

【００２０】次に、このように構成された障害物検知装
置の動作を、図２のフローチャートに従って図３のタイ
ミングチャートを参照しながら説明する。

【００２１】スイッチ６がオンされると、制御演算回路
３は、図３に示すように、１対のセンサＳ1 、Ｓ2 を送
受信回路２ａ、２ｂを介して同時に駆動させる。する
と、各センサＳ1 、Ｓ2 は、それぞれ同じ所定の初期送
信時間Ｐ0 、Ｑ0 （Ｐ0 ＝Ｑ0）に超音波を同時に発信
し、それぞれ反射波を受信する（Ｓ１）。このときの初
期送信時間Ｐ0 （Ｑ0 ）はあらかじめ設定した適当な値
からスタートし、所定時間内に反射波を受信しなけれ
ば、段階的にその値を大きくしていって、障害物を一応
検知できるレベルに設定する。初期送信時間Ｐ0 （Ｑ0
）の値があらかじめ設定した上限値を超える場合に
は、障害物は検知領域内には存在しない、つまり、車両
の近傍には存在しないものと判断して、処理を終了する
（Ｓ２）。

【００２２】これに対し、初期送信時間Ｐ0 （Ｑ0 ）の
値を検知領域内のレベルで設定できた場合には、各セン
サＳ1 、Ｓ2 から超音波を同時に発信してから反射波を
受信するまでの時間ｔ1 、ｔ2 をそれぞれ計測し、受信
時間の短いほうのセンサを主センサとする（Ｓ３）。例
えば、本実施例では、図３に示すように、センサＳ1の
受信時間ｔ1 のほうがセンサＳ2 の受信時間ｔ2 よりも
短いので（ｔ1 ＜ｔ2）、センサＳ1 を主センサとす
る。この場合、センサＳ1 のほうが障害物に近いことに
なる。

【００２３】それから、制御演算回路３は、計測した受
信時間ｔ1 、ｔ2 を所定の計算式に代入して、各センサ
Ｓ1 、Ｓ2 と障害物との距離Ｒ1 、Ｒ2 をそれぞれ算出
した後（Ｓ４）、その測定距離Ｒ1 、Ｒ2 の値から、所
定のロジックに従って、その位置における障害物を検知
するのに必要かつ十分な最適送信時間Ｐ1 、Ｑ1 （ｎ回
目の送信時間はそれぞれＰn 、Ｑn で表わす）を算出す
る（Ｓ５）。例えば、主センサであるセンサＳ1 はセン
サＳ2 よりも障害物に近いので、プローブ用の初期送信
に続く１回目のセンサＳ1 の送信時間Ｐ1 はセンサＳ2
の送信時間Ｑ1よりも短くなる（Ｐ1 ＜Ｑ1 ）。そし
て、センサＳ1 のほうは障害物に近いので、あまり送信
時間を長くすると超音波を発信している間に反射波と干
渉してしまうおそれがあるため、その送信時間Ｐ1 を初
期送信時間Ｐ0 よりも短くし（Ｐ1＜Ｐ0 ）、一方、セ
ンサＳ2 のほうは障害物から離れているので、反射波の
エネルギーが減衰しないよう、その送信時間Ｑ1 を初期
送信時間Ｑ0 よりも長くする（Ｑ1 ＞Ｑ0 ）。

【００２４】それから、制御演算回路３は、各センサＳ
1 、Ｓ2 に最適送信時間Ｐn 、Ｑnに超音波を発信させ
るための指令信号を作成した後、主センサのほうから順
に交互に各送受信回路２ａ、２ｂに出力して、各センサ
Ｓ1 、Ｓ2 を交互に作動させて超音波の発信と受信を行
わせる（Ｓ６）。すなわち、まず主センサＳ1 を作動さ
せて送信時間Ｐn に超音波を発信し、反射波の受信時間
を計測する。センサＳ1 の受信が終了すると、他方のセ
ンサＳ2 を作動させて送信時間Ｑn に超音波を発信し、
反射波の受信時間を計測する。そして、センサＳ2 の受
信が終了するとセンサＳ1 を作動させるというように、
１対のセンサＳ1 、Ｓ2 を交互に作動させて発信と受信
を行わせる。このように、各センサＳ1 、Ｓ2 を交互に
作動させるのは、本実施例では、各センサＳ1 、Ｓ2 の
発信周波数が同一であるため、各センサＳ1 、Ｓ2 から
発信される超音波が互いに干渉しないようにするためで
ある。これにより、互いの超音波による干渉が避けつつ
広い検知領域を確保することができる。

【００２５】それから、制御演算回路３は、計測した受
信時間を所定の計算式に代入して、逐次、各センサＳ1
、Ｓ2 と障害物との距離Ｒ1 、Ｒ2 をそれぞれ算出し
た後（Ｓ７）、その測定距離Ｒ1 、Ｒ2 の値の組を前記
計算式１に代入して、リアバンパ面に対する障害物の相
対距離Ｙを決定し（Ｓ８）、さらに、前記組の測定距離
Ｒ1 の値とＲ2 の値とを比較して、障害物が車両の左右
どちら側にあるかを判定する。具体的には、例えば、Ｒ
1 ＜Ｒ2 のときは車両の左側、Ｒ1 ＝Ｒ2 のときは車両
の中心線上、Ｒ1 ＞Ｒ2 のときは車両の右側にあるもの
と判定する（Ｓ９）。それから、ステップ８で決定した
リアバンパ面に対する障害物の相対距離Ｙの値を、ステ
ップ９で判定した障害物が車両のどちら側にあるかの情
報と共に表示装置５に表示させる（Ｓ１０）。

【００２６】それから、制御演算回路３は、スイッチ６
がオフされたか等により、一連の処理を終了すべきかど
うかを判断し（Ｓ１１）、終了しない場合には、ステッ
プ５にリターンして、ステップ７で求めた各測定距離Ｒ
1 、Ｒ2 の値から、次回の各センサＳ1 、Ｓ2 の送信時
間Ｐn 、Ｑn を算出し、以降の動作を繰り返す。

【００２７】したがって、本実施例によれば、各センサ
Ｓ1 、Ｓ2 の測定距離Ｒ1 、Ｒ2 から超音波の最適送信
時間Ｐn 、Ｑn を算出して、障害物の位置に応じて超音
波の送信時間を最適値にコントロールするようにしたの
で、障害物が近距離にあっても送信波と反射波との干渉
が生じるおそれはなく、一方、障害物が遠距離にあって
も送信波や反射波が減衰してしまうおそれはないため、
近距離から遠距離までの広範囲にわたって常に高精度に
障害物検知を行うことができるようになる。

【００２８】また、本実施例によれば、超音波の送信時
間が障害物の距離に応じた最適値にコントロールされる
ため、必要以上に送信時間を長くする、つまり、送信エ
ネルギーを大きくするということがなくなり、エネルギ
ーの無駄が省けて省エネにもつながる。

【００２９】なお、本実施例では、センサＳ1 、Ｓ2 の
出力コントロールとして、超音波の送信時間を可変にし
ているが、これに限定されることなく、センサＳ1 、Ｓ
2 への印加電圧やデューティ比を可変にしてもよいこと
は前述したとおりである。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、検出
センサの出力を障害物との距離に応じて最適値にコント
ロールするようにしたので、近距離から遠距離までの広
範囲にわたって常に高精度に障害物検知を行うことがで
きるようになり、また、省エネも図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図

【図２】同実施例の動作フローチャート

【図３】同実施例のセンサ作動タイミングチャート

【図４】車両バンパに対する障害物の相対距離の計測原
理の説明に供する図

【符号の説明】 ２ａ、２ｂ…送受信回路（センサ駆動手段） ３…制御演算回路（センサ出力演算手段、指令信号作成
手段） ４…警報装置 ５…表示装置 ６…スイッチ Ｓ1 、Ｓ2 …超音波センサ（検出センサ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に近接した障害物を検出する検出セ
   ンサ（Ｓ1 、Ｓ2 ）と、 当該検出センサ（Ｓ1 、Ｓ2 ）を駆動するセンサ駆動手
   段（２ａ、２ｂ）と、 前記検出センサ（Ｓ1 、Ｓ2 ）の測定値に基づいて前記
   検出センサ（Ｓ1 、Ｓ2 ）の最適出力を演算するセンサ
   出力演算手段（３）と、 前記検出センサ（Ｓ1 、Ｓ2 ）を最適出力値で駆動させ
   る指令信号を作成する指令信号作成手段（３）と、 を有することを特徴とする車両の障害物検知装置。