JPH0792263A - 車両における障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、縁石等の障害物と車体との距離を
判断してドライバに知らせ、幅寄せ駐車等の誘導を明確
に行わせるようにする車両における障害物検出装置を提
供することを目的とする。 【構成】左前輪と左後輪の近くに超音波距離センサ13を
取り付け、このセンサ13には路面14に向けてやや外側に
傾けて超音波ビームの放射方向を設定する。この超音波
ビームは特定される広がり角を有し、縁石14に対する接
近距離に対応して路面14からのみの反射波を受ける状
態、路面14と共に縁石15からの反射波を受ける状態、さ
らに縁石15のみからの反射波を受ける状態が設定され、
超音波距離センサ13において対象物からの反射波の時間
を、路面14からの反射波の時間と対比して判定すること
により、超音波距離センサ13、すなわち車体と縁石との
接近距離が、「安全」「注意」「危険」の３段階で判断
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波を利用した距
離センサを用いて、車両の例えば側方に接近する縁石あ
るいは溝までの距離を判定して運転者に報知する車両に
おける障害物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両を運転するに際して、例えば縁石や
溝に沿って幅寄せや縦列駐車を行う場合に、前進運転時
には左前輪と縁石との距離、また後進時には左後輪と縁
石との距離がドライバに取って知りたい情報となる。特
に、前進運転時においてはサイドミラーの角度を変えて
も左前輪と縁石との位置関係を確認することができない
ため、縁石への乗り上げや溝への脱輪のような問題が発
生し易い。

【０００３】超音波を用いて縁石のような障害物までの
距離を計測する技術は古くから知られている。これは、
計測しようとする対象物に対して超音波信号を放射し、
対象物からの反射波が帰ってくるまでの時間を測定する
ことにより、対象物までの距離を測定するものである。

【０００４】この様な超音波を使用して縁石までの距離
を測定するためには、特に車輪部分の対象物の高さに対
応した位置に超音波センサを取り付け、この超音波セン
サから水平の方向に超音波を放射して対象障害物に当
て、その位置で対象物からの反射波を検出させるように
する必要がある。したがって、車輪と縁石との距離を正
確に測定するためには、超音波センサを車輪のタイヤ部
分に取り付けることが要求される。

【０００５】しかし、実際の車両において車輪は常に回
転しているものであるため、この位置に超音波センサを
取り付けることできず、また超音波センサをこれに近接
した位置に安定して固定させることができない。この場
合、車両のボディからステー等を延ばして、その先端の
車輪位置に対応する位置に超音波センサを取り付けるこ
とも考えられるが、これでは外見上で見栄えが悪くなる
ばかりか、この様な位置では車両の走行に伴って跳ね上
げられた石や泥、さらに水等がまともに超音波センサに
当たり、実用上で問題が多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、車輪のタイヤ位置等にこだ
わることなく、路面に対して特定の角度を設定して超音
波を放射するようにした超音波センサが使用できるよう
にして、車輪から縁石や溝までの距離を正確に測定する
ことができて、特に縁石や溝に接近したときに、これを
ドライバに対して確実に報知することができて、縁石や
溝に対して接近する幅寄せ運転が容易且つ確実に行える
ようにする車両における障害物検出装置を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車両にお
ける障害物検出装置は、車体の外側面に斜め下方で且つ
外方に向けて超音波を放射する超音波距離センサを設
け、第１の判定手段でこの距離センサの指向方向に対応
して設定された路面までの距離と前記距離センサからの
超音波の反射波に基づく測定距離との差が、一定の誤差
範囲と判定された状態で前記対象物を路面と判定し、第
２の判定手段で距離センサからの超音波の前記対象物か
らの反射波と、前記路面からの反射波とを時間比較して
前記路面から突出あるいは凹む障害物の存在を判定する
と共に、距離判定手段によって前記障害物からの反射波
と前記路面からの反射波との重なりの状態、さらに前記
路面からの反射波の時間幅の変化に基づいて、前記車両
の前記障害物までの接近を判別する。

【０００８】ここで前記第２の判定手段では、前記距離
センサからの超音波の反射波の立ち下がりが、前記路面
からの反射波の立上がりよりも前方に存在することを判
定して、前記対象物が路面より突出する障害部と判定す
るものであり、また前記距離センサからの超音波の反射
波の立上がりが、前記路面からの反射波の立ち下がりよ
りも後方に存在することを判定して、前記対象物が路面
より凹む障害部と判定するようにしている。

【０００９】

【作用】この様に構成される車両における障害物検出装
置においては、車両のボディの側面に、路面方向に向け
て斜めにして超音波距離センサを取り付け、この距離セ
ンサにおいて反射波を検出して超音波を放射する指向方
向の物体までの距離を計測するようにしている。そし
て、この計測結果の状況によって路面のみが検出される
安全状態、路面と障害物の両方が検出される接近注意の
状態、さらに障害部のみが検出される危険の３つの状態
が判別検出されるようになって、ドライバに対してこれ
を明確に報知できるようになる。したがって、縁石や溝
に対して接近させる幅寄せ運転等が容易且つ確実に行え
るようになる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。まず図１で示すように車体11の例えば左前輪
121 および左後輪122 に近接するボディ側面部に、それ
ぞれ超音波距離センサ131 および132 を取り付ける。こ
の超音波距離センサ131 および132 からは、それぞれ超
音波が特定される指向方向に向けて放射されるもので、
この放射された超音波は対象物に反射して、この超音波
距離センサ131 および132 でそれぞれ受信検知されるよ
うにする。

【００１１】そして、ここで車体11に取り付けられる超
音波距離センサ131 および132 の超音波の放射指向方向
は、共に車体の垂直線に対して特定される角度で傾斜し
て、車体11から遠のく方向の路面14に向けて設定される
ようにする。例えば、車体11の左側面の方向に縁石15が
存在する場合においては、車体11と縁石15との間に充分
な距離が存在すれば、超音波距離センサ131 および132
からそれぞれ放射された超音波信号は、それぞれ路面14
に反射してセンサ131 および132 で検出され、また車体
11が縁石15に充分接近した状態では、超音波距離センサ
131 および132から放射された超音波は縁石15のみに当
たって反射され、このセンサ131 および132 において検
出されるようにする。

【００１２】すなわち、この様に超音波距離センサ131
および132 を設定することにより、（Ｂ）図で示すよう
に車輪部分と縁石15との間の距離Ｌを計測しようとする
もので、さらに詳細には（Ａ）図で示すように左前輪12
1 と縁石15との距離Ｌf 、および左後輪122 と縁石15と
の距離Ｌr がそれぞれ計測されるようにする。

【００１３】図２で示すようにこの超音波距離センサ13
1 および132 は、この車両に搭載される電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）20に対して結合されるもので、このＥＣＵ
20において各超音波距離センサ131 および131 それぞれ
からの距離計測データに基づき、特に縁石15に充分接近
した状態が検出されたときに、距離警報装置21におい
て、音響的なまた視覚的な警報が発せられるようにす
る。

【００１４】ここでは、図３で示すように車輪がＡの位
置よりも遠い範囲にある状態、すなわち車輪と縁石15と
の距離がＬ1 以上では安全範囲と認定し、車輪がＡの位
置より縁石15に接近して、縁石15との距離Ｌ2 に至るま
では注意警報が発せられるようにする。そして、Ｂの位
置よりさらに縁石15への接近を検出したときに、危険警
報が発せられるようにする。

【００１５】車体11の側面に対して、斜め側方の路面14
に指向方向を向けて超音波距離センサ13(131、132 ）を
取り付け、この距離センサ13からの路面14に向けて放射
した超音波ビームの広がり角度を利用すれば、路面14上
に存在する障害物までの距離測定が可能とされる。

【００１６】すなわち、図４の（Ａ）に示すように超音
波距離センサ13を、路面14上の縁石15から離れた位置に
設定し、路面14の面からの垂直線に対して角度θで路面
14に向けて超音波ビームを放射するようにして場合、こ
の超音波距離センサ13から放射される超音波ビームの広
がり角αが縁石15に達していなければ、反射波は図５の
（Ａ）および（Ｂ）で示すように路面からの反射波ａの
みとなる。ここで、図５において反射波ａに対応して示
した破線によるパルス波形ａ1 は、反射波ａが特定され
るスレッショルドレベルを越えている場合の時間幅を示
す。

【００１７】この様な反射波ａが超音波距離センサ13に
おいて受信されて検知された場合、超音波の発振から反
射開始までの時間ｔ1 を使って、“ｖ×（ｔ1 ／２）”
（但し、ｖは音速）を計算することによって、超音波距
離センサ13から路面14間での距離（距離センサ13の指向
方向）が算出できる。

【００１８】この様な状態から車体に取り付けられた超
音波距離センサ13が縁石13に接近すると、図４の（Ｂ）
で示すように超音波の放射ビームの広がり角αが縁石15
にかかってくるようになる。したがって、路面からの反
射波ａに加えて、縁石15からの反射波ｂも超音波距離セ
ンサ13において検出するようになる。すなわち、図５の
（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、路面14からの反射波
ａが立ち上がる前に、縁石15からの反射波ｂが立ち上が
るようになるものであるが、これらの図で示すようにま
だセンサ13と縁石15との距離が大きく、超音波放射ビー
ムの極く一部が縁石15にかかる状態では、この反射波ｂ
のレベルは低い。

【００１９】しかし、超音波距離センサ13が縁石15に近
付くにしたがって、この縁石15からの反射波レベルが大
きくなり、図６の（Ａ）で示すように路面14からの反射
波ａの前縁にかかる状態で反射波ｂが重なる状態とな
り、この反射波によるパルスも反射はａおよびｂを合わ
せた広い幅となる。そして、さらに超音波距離センサ13
が縁石15に近付くと、（Ｂ）図で示すように縁石13から
の反射波ｂレベルが大きくなると共に、路面14からの反
射波ａとは分離され、路面からの反射波ａに対応するパ
ルスａ1 と、縁石13からの反射波ｂに対応するパルスｂ
1 がそれぞれ独立して検出されるようになる。

【００２０】この様に超音波距離センサ13を縁石15に近
付けるにしたがって縁石15からの反射波ｂが徐々に大き
くなり、また路面14からの反射波ａが小さくなる。そし
て、図４の（Ｃ）で示すように超音波距離センサ13から
放射される放射ビームの広がり角αの範囲内に縁石15が
入って、路面14の範囲から外れるようになると、図６の
（Ｄ）に示すように縁石15からの反射波ｂのみが超音波
距離センサ13で検出されるようになる。

【００２１】図５および図６で示した路面14および縁石
15からの反射波を識別認識することによって、超音波距
離センサ13と縁石15との距離関係が判定できるようにな
るもので、図３で示したように路面14からの反射波ａの
みの状態では超音波距離センサ13と縁石15との距離がＬ
1 以上と認定され、このセンサ13が取り付けられる車体
は縁石15から充分な距離の設定される位置にあり、「安
全」な距離が設定されることが報知されるようになる。
そして、路面14からの反射波ａに加えて縁石15からの反
射波ｂが同時に検出される状態では、車体が縁石15に近
接しつつある状態である「注意」が報知され、さらに縁
石15からの反射波ｂのみの状態で、距離センサ13と縁石
15との距離がＬ2 以下である「危険」を報知する３段階
の距離計測が行われるようになる。

【００２２】ここで超音波の反射が「路面＋縁石」とな
り始める距離Ｌ1 、さらに「縁石」だけの反射となり始
める距離Ｌ2 は、図４の（Ａ）で示した超音波距離セン
サ13の傾き角度θ、ビームの広がり角度α、センサ13の
高さｈ、さらにこの反射波をパルス波形に変換するとき
のスレッショルドレベル値によって変化する。

【００２３】例えば、傾き角度θを大きくすればする
程、縁石15が先に検知されるようになり、判別距離Ｌ1
およびＬ2 が大きくなる。またビームの広がり角度αを
大きくしても同様に縁石15の検知が速くなり、距離Ｌ1
およびＬ2 が大きくなる。ちなみにこの実施例では、４
０ＫＨz の超音波信号を用い、傾き角度θは１５°、広
がり角αは２０°、高さｈは５０ｃｍ、スレッショルド
レベルは８Ｖとした。この場合、３段階の距離判定にお
けるＬ1 は１２ｃｍ、Ｌ2 は２ｃｍである。そして、こ
の３段階判定の距離Ｌ1 、Ｌ2 を調整したい場合には、
先ほど述べたパラメータθ、α、ｈさらにスレッショル
ドレベル等を変更すればよい。

【００２４】図７はこの様な縁石15の検出を行うＥＣＵ
20における処理の流れを示しているもので、ステップ20
1 では超音波距離センサ13で超音波信号が発振されてか
ら反射波が受信されるまでの時間ｔに基づき、対象物ま
での距離を算出する。ステップ202 ではこの反射波を用
いて算出した対象物までの計算距離と、予め知られてい
る超音波距離センサ13の取り付け位置（高さ、角度θに
対応する）に対応した路面14までの距離との差を求め、
その差が一定の誤差範囲ε内に収まっているか否かを判
定する。計算距離と路面14間での距離の差が誤差範囲ε
内に収まっていれば、図５の（Ａ）および（Ｂ）の状況
にあると判断することができるもので、ステップ203 に
進んで判定フラグを「路面」に設定する。

【００２５】ステップ202 で計算距離と路面14間での距
離との差が、誤差範囲ε以上であると判定されたとき
は、反射波に路面以外の部分からの反射波が存在するこ
とが判定できるもので、この場合にはステップ204 に進
んで反射波によるパルスの立ち下がり時間と、通常の予
定されている路面14からの反射波の立上がり時間（図４
（Ａ）のｔ1 ）とを比較し、反射波の立ち下がりが路面
からの反射波の予定立上がりより前にある状況が判定さ
れたならば、ステップ205 に進む。

【００２６】ステップ204 においては、図６の（Ａ）に
示すように路面14からの反射波ａによるパルスａ1 の前
に、反射波ｂに対応するパルスｂが存在しているか否か
を判定しているもので、もし路面からの反射波に対応す
るパルスの立上がり以前に、反射波ｂの立ち下がりがあ
れば、図６の（Ｂ）の状況、または同図の（Ｄ）のいず
れかであることが判断できる。

【００２７】したがって、ステップ205 においては路面
からの反射波ａによるパルスａ1 の立上がり以後に、反
射波ｂのパルスｂ1 の立上がりがあるか否かを判定し、
パルスａ1 の立上がり以後にパルスｂ1 の立上がりがあ
れば、図６の（Ｃ）の状態と判断して、ステップ206 で
フラグ「路面＋縁石」を設定する。もしステップ205
で、パルスａ1 の立上がり以後にパルスｂ1 の立上がり
がないと判定されたときは、図６の（Ｄ）で示すように
反射波ｂのパルスｂ1 が細くなっているものと判断し、
ステップ207 でフラグを「縁石」に設定する。

【００２８】ステップ204 で反射波ｂのパルスｂ1 の立
ち下がりが、路面14からの反射波ａの立上がりａ1 より
後と判定されたならば、ステップ208 においてパルスｂ
1 の立上がりが設定されたしきい値より小さいか（パル
ス幅の判定）の判定を行う。もし、このパルス幅がしき
い値より小さいと判定されたときは、図６の（Ｄ）の状
況と判断してステップ207 に進み、フラグを「縁石」に
設定する。また、パルス幅がしきい値以上と判定された
ときは、図６の（Ａ）や（Ｃ）ように縁石15と路面14か
らの反射が混ざり合って幅の広い１つのパルスとなって
いると判断し、ステップ206 に進んでフラグを「路面＋
縁石」に設定する。

【００２９】この様に超音波距離センサ13から超音波を
特定されるピーム幅で特定される方向に放射し、対象物
からの反射波を計測することによって、この超音波距離
センサ13の取り付けられた車体が、縁石15に対してどれ
だけ接近したかを、３段階に別けて距離計測によって判
定でき、例えばステップ207 によって「縁石」のフラグ
が設定された状態で距離警報21に指令を与え、ブザー等
の音響さらには表示灯による視覚による警報が適宜発せ
られるようになる。

【００３０】ここで、この障害物に接近する距離の判定
を行う動作説明においては、１つの超音波距離センサ13
によって行ったが、実際には図１で示したように左前輪
121および左後輪122 の位置に対応して、それぞれ超音
波距離センサ131 および132を設定し、左前輪121 およ
び後輪122 が、それぞれ縁石15等の障害物に乗り上げる
状況を警報することが必要である。したがって、超音波
距離センサ131 および132 それぞれにおいて、実施例で
説明したような縁石15までの距離を３段階で判定するよ
うにすれば、縁石15に対する幅寄せ運転が安全且つ容易
に実行できるようになる。

【００３１】路面14の上に突出して形成される縁石15の
場合は、超音波距離センサ13から放射された超音波が縁
石15に当たるまでの距離は、この超音波が路面14に当た
る距離よりも小さく、このため縁石15からの反射波は路
面14からの反射波よりも速くセンサ13部に戻る。したが
って、この様な状況を利用することによって、これまで
説明したようにして縁石15の存在を認知し、それまでの
接近距離の判断が行われる。

【００３２】また車両を幅寄せしたい対象として、路面
14より凹んだ状況にある溝がある。この様な溝の場合に
は、路面14から突出する縁石15とは逆に、この溝からの
反射波は路面14からの反射波よりも遅くセンサ13部に戻
る。

【００３３】図８の（Ａ）のように、超音波距離センサ
13が路面14より凹んだ状態で形成される溝16より充分に
離れた位置にあるときは、超音波距離センサ13からの放
射超音波のビーム広がりの範囲に溝16が入らず、路面14
からの反射波のみが検出される。したがって、図９の
（Ａ）および（Ｂ）で示すように路面からの反射波ａの
みが、超音波距離センサ13で検出される。

【００３４】次に、図８図のの（Ｂ）で示すように車体
が溝16にさらに接近し、超音波距離センサ13と溝との距
離がＬ1 の状況となったときには、超音波距離センサ13
からの放射超音波のビーム幅が路面14と共に溝16の範囲
をカバーするようになり、図９の（Ｃ）（Ｄ）さらに図
１０の（Ａ）（Ｂ）に示すように、路面14の反射波ａの
後ろに、溝からの反射波ｃが検出されるようになる。

【００３５】そして、車両が溝16にさらに接近して図８
の（Ｃ）に示すように超音波距離センサ13からの放射超
音波ビームの広がりの範囲に、溝16部分のみが入るよう
な状況となると、図１０の（Ｃ）および（Ｄ）で示すよ
うに路面14からの反射波ａのレベルが徐々に低くなると
共に、溝16からの反射波ｃのパルス幅が大きくなり、超
音波距離センサ13、すなわち車輪が溝16に対して充分に
接近して「危険」の領域に入ったことを認知できるよう
になる。

【００３６】すなわち、障害物が溝である場合において
も、車輪が溝から安全範囲の距離にある状態、注意範囲
にある状態、さらに危険範囲にある状態の３段階の距離
判定が行われるもので、注意範囲と判定されたときに
は、適宜警報が発せられるようになる。

【００３７】これまでの実施例においては、車体11の側
面、特に左前輪および左後輪部分に対応する位置に超音
波距離センサを取り付けるようにした。しかし、この距
離センサは車体の左側に限らず右側に付けるようにして
もよいものであり、さらに図１１で示すように、車体11
の後部バンパ111 の部分に超音波距離センサ13を取り付
けるようにしてもよい。この場合、この距離センサ13の
超音波を放射する指向方向は、車体11の後方の路面に向
けて設定される。

【００３８】すなわち、縁石15によるタイヤ止めがある
ような駐車場において、バック方向への運転によって駐
車する場合に、縁石15までの接近距離を判別することが
できるもので、バック方向の安全許容範囲が明確に判断
できる。

【００３９】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る車両におけ
る障害物検出装置によれば、縁石や溝のような障害物ま
での接近距離が、「安全」「注意」「危険」の３段階で
判定されるものであり、例えばドライバに対しての幅寄
せや縦列駐車時における縁石や溝までの距離の目安情報
が明確に得られるもので、特に駐車時における運転操作
が安心して行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例に係る車両におけ
る障害物検出装置の概要を説明するための車体の平面
図、（Ｂ）は同じく正面から見た図。

【図２】この実施例で使用される障害物検出装置を説明
する構成図。

【図３】車両に対する障害物を説明する図。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ超音波距離センサに
よる縁石検出状況を縁石に順次接近する状態で説明する
図。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は縁石に対して接近して行く過
程における距離センサにおける検出反射波の状況を順次
説明する図。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は図５に続く反射波の状況を順
次説明する図。

【図７】車体の縁石に対する距離を判定する処理の流れ
を説明するフローチャート。

【図８】この発明の第２の実施例を説明するもので、
（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ超音波距離センサによる溝検
出状況を順次説明する図。

【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は溝に対して接近して行く過程
における距離センサにおける検出反射波の状況を順次説
明する図。

【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は図９に続く反射波の状況を
順次説明する図。

【図１１】この発明の第３の実施例を説明する図。

【符号の説明】 11…車体、121 、122 …左前後輪、13、131 、132 …超
音波距離センサ、14…路面、15…縁石、16…溝、20…電
子制御ユニット、21…距離警報装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体の外側面に斜め下方で且つ外方に向
   けて超音波を放射するように設定され、指向方向の対象
   物までの距離を前記放射された超音波の反射波の立上が
   り時間に基づいて計測する超音波距離センサと、 この距離センサの指向方向に対応して設定された路面ま
   での距離と前記距離センサからの超音波の反射波に基づ
   く測定距離との差が、一定の誤差範囲と判定された状態
   で前記対象物を路面と判定する第１の判定手段と、 前記前記距離センサからの超音波の前記対象物からの反
   射波と、前記路面からの反射波とを時間比較し、前記路
   面から突出あるいは凹む障害物の存在を判定する第２の
   判定手段と、 前記障害物からの反射波と前記路面からの反射波との重
   なりの状態、さらに前記路面からの反射波の時間幅の変
   化に基づいて、前記車両の前記障害物までの接近を判別
   する距離判定手段と、 を具備したことを特徴とする車両における障害物検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記第２の判定手段では、前記距離セン
   サからの超音波の反射波の立ち下がりが、前記路面から
   の反射波の立上がりよりも前方に存在することを判定し
   て、前記対象物が路面より突出する障害部と判定するよ
   うにした請求項１記載の車両における障害物検出装置。
3. 【請求項３】 前記第２の判定手段では、前記距離セン
   サからの超音波の反射波の立上がりが、前記路面からの
   反射波の立ち下がりよりも後方に存在することを判定し
   て、前記対象物が路面より凹む障害部と判定するように
   した請求項１記載の車両における障害物検出装置。