JPH0792265A - 障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の前方や後方に障害物が存在するとき
に障害物までの距離と方位を検出すること。 【構成】 障害物を検出すべき方向の各辺に、少なくと
もひとつの超音波の送波器とふたつ以上の受波器を設置
し、各辺の送波器は異なる周波数の超音波を同時刻にま
たは異なる時刻に、パルス状に発生し、ある辺の送波器
から出た超音波がその方向にある障害物に当たり反射し
て同じ辺の受波器によって検出されることとし、受波器
で超音波を受信した時刻と、送波器で超音波を発信した
時刻の相違から、送波器と障害物と受波器を結ぶ経路の
長さを求め、受波器が各辺に２以上存在することから、
障害物までの距離と、障害物のある方位とを計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車の周囲に存在
する障害物に対し、 障害物の車体からの距離 障害物の車体に対する方位 を求める障害物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行中の自動車に対して障害物が前方に
存在する場合、これは運転者が目視確認し適当な措置を
取ることができる。障害物というのは他の自動車や、ガ
ードレール、遮音壁、防護壁、街路樹、家屋、土塀、立
て看板など多様である。運転者がいればこのようなこと
は簡単にできる。無人で自動車を走行させようとする
と、障害物を避けて走行するように障害物の検出装置が
必要である。また先行する自動車の後を追尾して自動車
が無人で走行するようにしたいと言う場合は、やはり先
行自動車の相対位置を正確に検出しなければならない。
この場合の先行自動車も障害物と言う概念にここでは含
める。この発明は無人走行自動車の障害物検出に有用な
だけでなく、有人走行の場合でも運転者の視覚を補うた
めに用いることができる。

【０００３】本発明者は超音波により障害物を検出でき
る筈であると考えた。例えば超音波受信機を車体のフロ
ントバンパーに取り付ける。超音波受信機からある時点
に超音波を送波する。この時もし車両前方に障害物があ
れば、送波された超音波が障害物に反射されて超音波受
信機に戻ってくる。これを超音波受信機が受波する。超
音波を送波した時刻と、戻り波を受波した時刻からそれ
らの時間差を求める。時間差に超音波の速度を掛けたも
のを２で割ると、超音波受信機から障害物までの距離が
求められる。このような単純な方法で、車体から障害物
までの距離を求めることができるはずである。

【０００４】超音波を用いて自動車の周囲の自動車を検
出するようにしたものは既に実開平２−７３２９９号に
より提案されている。複数の自動車が自動追尾できるよ
うにするのが目的である。これは車体の周囲に８個の超
音波発振器と幾つかの超音波受信機を取り付けた自動車
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ……を複数台自動走行させるもので
ある。

【０００５】図８に１台分の自動車の概略の構造を示
す。これは８つのソナーセンサ２０１を自動車の前、
左、右、後に設けている。発信受信回路２０２、マイク
ロコンピュータ２０３、ＰＷＭ回路２０５などを持って
いる。これがＤＣモータ２０４を制御する。ＤＣモータ
２０４はタイヤ２０６を適当な回転数で回転させる。こ
の方式は、時分割して、ある時間は自動車Ａが超音波を
出し他の自動車が受信する。送信の時刻は予め分かって
いるし、受信の時刻はその自動車には分かる。これによ
り自動車Ａと他の自動車の間隔が他の自動車に分かる。

【０００６】次の時間は自動車Ｂは超音波を出し他の自
動車がこれを受信する。これにより自動車Ｂと他の自動
車の距離が他の自動車に分かる。こうしてＮ台の自動車
があれば、Ｎ（Ｎ−１）回の測定を周期的に繰り返す。
それぞれの単独の自動車のデータは（Ｎ−１）個である
からこれにより相対的な位置距離を決定できない。そこ
で中央装置があってこれらのＮ（Ｎ−１）のデータを集
めて計算を行う。そうすると全ての自動車の平面的な相
対位置が計算できるという訳である。

【０００７】この方法は反射波ではなく直接に送られた
超音波を受信する。減衰が小さく、受信信号強度が大き
く、誤受信が少ない。送信の時間を分割するので混信し
ない。また独立なデータがＮ（Ｎ−１）もあるので、自
動車相互の相対位置を精度高く計算できるという利点が
ある。これはもちろん各自動車に搭載している時計が厳
密に正確であることを前提にしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の自動車の相互の
方向距離を求める方法は極めて複雑な計算を瞬時におこ
なう必要がある。また対象となるのが他の自動車であ
る。これらの自動車が同じように超音波送受信装置を備
えなければならない。道路の壁や、石などの一般の障害
物を検出できない。

【０００９】また、３台以上の自動車を使い中央装置の
存在を前提に各自動車のデータを無線により中央装置に
集めて計算をすることが必須になる。複数の自動車が自
動追尾できるようにするのが目的であるのでそのように
なるのである。しかし単独の自動車が障害物を検出して
適正に自動運転できるようにする場合にはこのような方
法が使用できない。ふたつの自動車でもやはり不可能で
ある。距離が一つ求まっただけで方向が分からない。

【００１０】本発明が目的とするのは、単独の自動車が
障害物の相対位置を検出できることである。相対位置と
いうのは、自動車から障害物までの距離と方向である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の障害物検出装置
は、自動車の周囲に存在する障害物を超音波によって検
出する装置であって、障害物を検出すべき方向の各辺
に、少なくともひとつの超音波の送波器とふたつ以上の
受波器を設置し、各辺の送波器は異なる周波数の超音波
を同時刻にまたは異なる時刻に、パルス状に発生し、あ
る辺の送波器から出た超音波がその方向にある障害物に
当たり反射して同じ辺の受波器によって検出されること
とし、受波器で超音波を受信した時刻と、送波器で超音
波を発信した時刻の相違から、送波器と障害物と受波器
を結ぶ経路の長さを求め、受波器が各辺に２以上存在す
ることから、障害物までの距離と、障害物のある方位と
を計算するようにした事を特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の装置は、自動車の前、後、左、右の各
辺に、少なくともひとつの超音波の送波器と２以上の受
波器を設ける。もちろん必要な辺だけに設けるのであっ
て、前だけ必要なら、前方だけに設ければ良い。前と後
に必要なら前と後だけに設ければ良い。後に説明するの
は４辺に設けたものである。不要な辺についてはセンサ
の設置を省くことができる。

【００１３】ひとつの組について説明する。これは一つ
以上の超音波送波器がある。一つの場合を述べる。二次
元的に障害物を検出する場合は、ふたつの受波器があれ
ば良い。送波器で超音波をパルス的に発生する時刻が決
まっている。超音波がその方向にある障害物に衝突しこ
れにより反射される。反射波の一部がふたつの受波器に
戻る。受波器が超音波を受信した時刻が分かる。する
と、送波器と障害物の距離、障害物とふたつの受波器の
距離の和が、超音波の音速と送信受信の遅れ時間の積に
等しくなる。受波器がふたつあるので方程式が２つ出来
る。ために障害物の正確な位置が計算できる。もしも受
波器が一つであると、方程式が一つしかできないので、
障害物までの距離と方位の両方を求めることが出来な
い。

【００１４】本発明はふたつ以上の受波器を用いるか
ら、障害物の距離、方位を正確に検出できるのである。
４つの辺に送波器、受波器の組を設ける場合は、送波器
の信号を区別するために周波数を変える。周波数が違え
ば受信パルスの区別を受波器側で行なうことが出来る。
各辺の送波器は同一時刻にパルスを出してもよいし、異
なる時刻にパルスを出しても良い。パルスの出所は周波
数によって区別できるので、異なる時刻に発信しても良
いのである。

【００１５】同じ辺に受波器が３以上ある場合は、障害
物の座標を三次元的に求めることができる。時刻と距離
に関する方程式が３個できるからである。３個ある場合
でも、二次元的な障害物位置決定に用いることができ
る。この場合は冗長性のある式になるから、精度を上げ
ることができる。三次元的に障害物の位置を決める場合
は、受波器が３つ必要であるが、この内の一つを送波器
が兼ねることもできる。送波にも受波にも使えるセンサ
を用いて、送波の後に受波機能に切り替えて受波器とし
て用いる。こうすると、専用の受波器が２個と、送波受
波器が一つで障害物の位置を三次元的に決定することが
できる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る障害物検出装置
を備えた自動車の概略構成図である。この自動車は電気
自動車である。バッテリー１を電源とするＤＣモータ２
で駆動される。この自動車３の周囲には超音波を送受信
する超音波振動子（ソナーセンサともいう）４、５、
…、１５が取り付けられる。これらソナーセンサは死角
を無くすために、自動車の前後左右にそれぞれ３個ずつ
取り付けられている。各方面の３個のソナーセンサのう
ち中央の分が超音波を送信でき、両側のふたつは受信専
用である。中央のソナーセンサ５、８、１１、１４は受
信にも使える。ソナーセンサのうち超音波を送信するも
のを送波器、受信するものを受波器とも呼ぶ。発信受信
回路１７は各送波器に所定の周波数のパルス超音波を与
え、各受波器からの受信信号を受け取る。

【００１７】各ソナーセンサからの信号を処理するため
に超音波送受波器１６が設けられる。超音波送受波器１
６は以下のような機能を持つ。

【００１８】（１）各ソナーセンサ４〜１５に対する発
信受信回路１７からの出力を、マイクロコンピュータ１
８からの指令によって、アナログスイッチに切り替える
ことにより制御する。 （２）超音波を送波後に、その反射波を受波した時、受
波時刻と送波時刻の差を求める。時間差から周囲に存在
する障害物の自動車３からの距離と方位をマイクロコン
ピュータ１８によって演算する。

【００１９】（３）マイクロコンピュータ１８の演算結
果に対応した出力を表示板２１に表示する。また同時に
音声発生装置２４から音声により運転手に報せる。 （４）マイクロコンピュータ１８の演算結果と運転者が
手動で設定するモード設定装置２５のモードとから自動
車の走行に関する制御信号を求める。ここで求められた
制御出力を音声発生装置２４によって運転手に報せる。
これと共にタイヤ２０の回転等を自動車３の前進、後
退、左折、右折等に合わせてデユーテイ比制御する。

【００２０】本発明は、基本的に、障害物を２次元平面
内で認識する場合を考えている。以下の説明では、特に
断らない限り、２次元平面内での認識を対象にしてい
る。もちろん三次元認識についても本発明は有効である
のでこれについても述べる。

【００２１】ソナーセンサ５、８、１１、１４はここで
は超音波の送波用に使用される。これらはそれぞれ異な
る方向に超音波を送波する。ソナーセンサ５は前方に、
ソナーセンサ８は左へ、ソナーセンサ１１は後方へ、ソ
ナーセンサ１４は右へ超音波を送り出す。発信受信回路
１７の送波タイミングの制御によって、ソナーセンサ
５、８、１１、１４から同時刻にそれぞれ異なった周波
数の超音波を送波する。残りのソナーセンサ４、６、
７、９、１０、１２、１３、１５は、超音波の受波用に
使用される。

【００２２】ソナーセンサ４〜１５により、超音波の送
波時刻と受波時刻が分かりこの信号が、マイクロコンピ
ュータ１８に送られる。マイクロコンピュータ１８は、
超音波の送波時刻と、各超音波受波器の受波時刻から、
自車周囲に存する障害物の存在位置、距離などの計算を
行なう。

【００２３】三次元空間内で障害物を認識する場合は、
ソナーセンサ５、８、１１、１４は、超音波の送波後は
マイクロコンピュータ１８からの指令により受波用に切
り替えられる。つまり三次元認識の場合は、一部のソナ
ーセンサが送波し、全部のソナーセンサが受波するよう
になっている。

【００２４】次にこの実施例の作用を説明する。図３
は、各ソナーセンサの送信波形と受信波形を示す。図３
のように、自車の前方と後方に障害物として車両２２、
２３が存在する場合を説明する。ただし座標軸は自車３
の任意の一点からＸ、Ｙの２軸が車両水平面内で直行す
るように設けられている。前方の車両２２の座標を（Ｘ
₂₂，Ｙ₂₂）とし、後方の車両２３の座標を（Ｘ₂₃，
Ｙ₂₃）とする。各ソナーセンサｉ（４≦ｉ≦１５）の位
置は、座標（Ｘ_i ，Ｙ_i ）で表す。前方の車両２２と、
前の各ソナーセンサｉ（４≦ｉ≦６）との距離をＤ_i で
表す。後方の車両２３と、後のソナーセンサｉ（１０≦
ｉ≦１２）との距離をＤ_i で表わす。

【００２５】超音波送波器５は４０ｋＨｚの超音波を、
超音波送波器８は４５ｋＨｚの超音波を、超音波送波器
１１は５０ｋＨｚの超音波を、超音波送波器１４は５５
ｋＨｚの超音波を、それぞれ同時刻Ｔ₀ に、２００μｓ
の間送波とする。そして送信開始時刻から１００ｍｓ毎
に、同じようにタイミングを合わせて２００μｓの間超
音波を繰り返し送波する。つまり超音波送波器はすべ
て、１００ｍｓの繰り返しで、２００μｓのパルスを同
時に発生するようにしている。各超音波送波器が異なる
周波数のパルスを送るのは障害物に当たって反射した時
にこれを区別することができるためである。全ての送波
器５、８、１１、１４はタイミングを合わせて同時刻に
パルスを発信しているが、同時刻でなくても差し支えな
い。異なる時刻であっても、超音波の周波数により送波
器を区別できるので、送波受波の時間の差を計算するこ
とが可能だからである。

【００２６】超音波が車両２２、２３に当たるので、そ
れが反射される。前方車両へはソナーセンサ５から超音
波が送られこれが反射される。前方車両２２からの反射
波を超音波受波器４が時刻Ｔ₁ に受波する。続いて超音
波受波器６が、時刻Ｔ₂ に同じ反射波を受波する。

【００２７】ソナーセンサ１１からの超音波が後方車両
に当たり、ここで反射される。後方車両２３からの反射
波は超音波受波器１０が時刻Ｔ₄ に受波する。次に超音
波受波器１２が時刻Ｔ₅ に、同じ後方車両２３からの反
射波を受波する。マイクロコンピュータ１８は、自車の
超音波送波時刻Ｔ₀ と、各超音波受波器４、６、１０、
１１での受波時刻Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₄ 、Ｔ₅ から、前方車
両２２と後方車両２３の自車に対する方位と、自車から
の距離を求める。超音波の音速をＶとする。前方車両に
関しては、次の方程式が成り立つ。

【００２８】 （Ｘ₄ −Ｘ₂₂）² ＋（Ｙ₄ −Ｙ₂₂）² ＝Ｄ₄ ² （１） （Ｘ₅ −Ｘ₂₂）² ＋（Ｙ₅ −Ｙ₂₂）² ＝Ｄ₅ ² （２）

【００２９】 （Ｘ₆ −Ｘ₂₂）² ＋（Ｙ₆ −Ｙ₂₂）² ＝Ｄ₆ ² （３） Ｄ₄ ＋Ｄ₅ ＝（Ｔ₁ −Ｔ₀ ）Ｖ （４） Ｄ₅ ＋Ｄ₆ ＝（Ｔ₂ −Ｔ₀ ）Ｖ （５）

【００３０】同様に後方車両の位置に関しては次の方程
式が成り立つ。 （Ｘ₁₀−Ｘ₂₃）² ＋（Ｙ₁₀−Ｙ₂₃）² ＝Ｄ₁₀ ² （６）

【００３１】 （Ｘ₁₁−Ｘ₂₃）² ＋（Ｙ₁₁−Ｙ₂₃）² ＝Ｄ₁₁ ² （７） （Ｘ₁₂−Ｘ₂₃）² ＋（Ｙ₁₂−Ｙ₂₃）² ＝Ｄ₁₂ ² （８）

【００３２】 Ｄ₁₀＋Ｄ₁₁＝（Ｔ₄ −Ｔ₀ ）Ｖ （９） Ｄ₁₁＋Ｄ₁₂＝（Ｔ₅ −Ｔ₀ ）Ｖ （１０）

【００３３】これらの方程式を解くことにより、前方の
障害物、後方の障害物の位置座標とそこまでの距離を求
めることができる。２次元平面での障害物の計算の場合
はこれで十分である。

【００３４】三次元空間における障害物を求める場合は
より多くの式が必要である。ＸＹＺ空間内での障害物の
位置を算出する場合は、より多くの式を得るために次の
ような工夫をする。超音波送波器５、８、１１、１４は
本来送波器であるが、これを両用に使う。超音波送波器
５、８、１１、１４に於いてＴ₀ に、超音波を送波した
後直ちに受波用に切り替える。そして、各超音波受波器
４〜１５で超音波受波時刻を計測する。上記と同様の計
算式を使って三次元空間内での障害物の方位と距離を算
出する事ができる。つまり前方の障害物の座標を
（Ｘ₂₂，Ｙ₂₂，Ｚ₂₂）として、前方障害物に関する式は
次のように書き替えることができる。

【００３５】 （Ｘ₄ −Ｘ₂₂）² ＋（Ｙ₄ −Ｙ₂₂）² ＋（Ｚ₄ −Ｚ₂₂）² ＝Ｄ₄ ² （１１）

【００３６】 （Ｘ₅ −Ｘ₂₂）² ＋（Ｙ₅ −Ｙ₂₂）² ＋（Ｚ₅ −Ｚ₂₂）² ＝Ｄ₅ ² （１２）

【００３７】 （Ｘ₆ −Ｘ₂₂）² ＋（Ｙ₆ −Ｙ₂₂）² ＋（Ｚ₆ −Ｚ₂₂）² ＝Ｄ₆ ² （１３）

【００３８】 Ｄ₄ ＋Ｄ₅ ＝（Ｔ₁ −Ｔ₀ ）Ｖ （１４） Ｄ₅ ＋Ｄ₆ ＝（Ｔ₂ −Ｔ₀ ）Ｖ （１５） ２Ｄ₅ ＝（Ｔ₃ −Ｔ₀ ）Ｖ （１６）

【００３９】ここでＴ₃ はソナーセンサ５が受波した時
刻である。送受信器が同一であるので、往復距離が２Ｄ
₅ になる。後方にある三次元的な障害物の座標を
（Ｘ₂₃，Ｙ₂₃，Ｚ₂₃）とすると、同様に、次の式が成り
立つ。

【００４０】 （Ｘ₁₀−Ｘ₂₃）² ＋（Ｙ₁₀−Ｙ₂₃）² ＋（Ｚ₁₀−Ｚ₂₃）² ＝Ｄ₁₀ ² （１７）

【００４１】 （Ｘ₁₁−Ｘ₂₃）² ＋（Ｙ₁₁−Ｙ₂₃）² ＋（Ｚ₁₁−Ｚ₂₃）² ＝Ｄ₁₁ ² （１８）

【００４２】 （Ｘ₁₂−Ｘ₂₃）² ＋（Ｙ₁₂−Ｙ₂₃）² ＋（Ｚ₁₂−Ｚ₂₃）² ＝Ｄ₁₂ ² （１９）

【００４３】 Ｄ₁₀＋Ｄ₁₁＝（Ｔ₄ −Ｔ₀ ）Ｖ （２０） Ｄ₁₁＋Ｄ₁₂＝（Ｔ₅ −Ｔ₀ ）Ｖ （２１） ２Ｄ₁₁＝（Ｔ₆ −Ｔ₀ ）Ｖ （２２）

【００４４】ここでＴ₆ はソナーセンサ１１が受波した
時刻である。以上のようにして、車体周囲に存在する障
害物までの距離と、各障害物方位を二次元平面上或いは
三次元空間内で求めることができる。

【００４５】求められた障害物の自車からの距離が、後
に定める安全距離以下になった場合は、車両の走行制御
と、運転手への警告などを行なう必要がある。安全距離
は、安全に走行できる最小の距離である。安全距離の設
定と、車両の走行制御は、運転手がモード設定装置２５
により設定したモードにより異なるようにする。設定モ
ードとしては、次の４種類がある。

【００４６】（１）前方車追従モード （２）回避モード （３）手動モード （４）車庫入れモード

【００４７】障害物までの安全距離は、モード設定装置
のモードが車庫入れモードであるか否かによってまず分
けられる。車庫入れモードの場合は各方面毎に予め定め
てある車庫入れモード用の安全距離を参照する。車庫入
れモードでない場合は、前方の安全距離は現在の車速か
ら求められる。残りの３方向（右，左，後）の安全距離
は予め設定してある距離を参照する。

【００４８】マイクロコンピュータ１８で計算した障害
物との距離と、上記のように設定された安全距離を比較
する。障害物たとえば前方自動車、後方自動車までの距
離が安全距離よりも短くなった時は、音声発生装置２４
により、運転手に警告する。さらに表示板２１に演算結
果を表示する。例えば、前方車両が安全距離以下に接近
した（危険距離にある）場合は、図４のような表示をす
ることができる。

【００４９】表示板２１は例えば車体のインスツルメン
タルパネル内に組み込まれる。表示板の中央に自車両を
表している。自車の周りに３６０度の方向を表す角度メ
モリが１０度毎に付けてある。右方向が０度、直前の方
向が９０度で、左が１８０度、後が２７０度である。障
害物の方向はこの角度により指定できる。中央の車体
と、各目盛り（１０度毎の）との間には細長い発光ダイ
オードが３６個設置される。もしも前方、後方に障害物
が安全距離以内の近くにあれば、その方向にもっとも近
い発光ダイオードが発光する。前方車両が安全距離以内
にあり、前方７２度の方位にあれば（前方中央より右に
１８度）、７０度の位置の発光ダイオードが発光し警告
する。角度目盛り盤の上方には距離を示すデジタル表示
板が設けられる。ここでは、２０．３０ｍという表示が
なされる。これは前方車両までの距離が２０．３０ｍだ
ということである。こうして障害物が安全距離以内に接
近（危険距離にある）する場合は、その障害物までの距
離と方向を表示する。

【００５０】さらに障害物が危険距離内にあるときは、
マイクロコンピュータ１８は、モード設定装置２５のモ
ード値に応じて、次のように走行制御を行なう。

【００５１】（１）モード設定装置のモード値が前方車
追従モードになっている場合。この場合は、音声発生装
置に、追従走行状態に入る旨の言葉を発生するための信
号を送る。音声発生装置は、音声で運転手に追従走行に
入ることを告げる。また、前方車と安全距離を保ちなが
ら追従するための制御信号をＰＷＭ回路１９に送る。 （２）モード値が回避モードである場合。前方車両を回
避する方向を計算する。回避動作を行なうための信号を
ＰＷＭ回路１９に送る。回避方向を音声発生装置２４か
ら音声で表現する。運転者に前方車両を避けるためにど
ちらにハンドルを回すのかを知らせる。

【００５２】（３）モード値が手動走行モードの場合。
音声発生装置２４が、前方車両が接近している事実を運
転者に音声で知らせ、警告する。 （４）モード値が車庫入れモードの場合。音声発生装置
２４により運転者に前方に障害物があることを知らせ、
ＰＷＭ回路１９に後退動作を行なうための信号を送る。

【００５３】上に説明した（１）〜（４）は危険距離内
に障害物が存在する場合である。危険距離内に障害物が
ない場合は、そのままの状態を持続すれば良いわけであ
る。モードが手動走行以外のモードの時は、現在の走行
状態を維持するための信号をＰＷＭ回路１９に送る。

【００５４】以上述べたように、本発明は前方、後方、
右、左の障害物の存在と、距離、方向を自動的に感知
し、障害物が危険距離内にある場合は、モード値により
所定の操作を行なう。ＰＷＭ回路１９では、送られてき
た信号に対応して、自車の左右のＤＣモータ２の速度等
を制御する。これにより常に所望の走行状態を維持する
ことができる。

【００５５】図５、図６、図７は本発明においてマイク
ロコンピュータが行なう操作のフローチャートを示す。
つまり各ソナーセンサ４〜１５の超音波の送受信時間に
より障害物との距離、方角を求める計算、車両運転制
御、表示板の表示などの動作をフローチャートで示して
いる。一続きのフローチャートであるが、図面寸法の制
限で１枚の紙に示すことができないので、３枚に分けて
いる。この制御プログラムは、電源のオンにより走り始
める。

【００５６】（ステップ１０１）電源オンにより、マイ
クロコンピュータ１８のＲＡＭをクリヤする。Ｉ／Ｏを
初期セットする。 （ステップ１０２）ソナーを発信するか否かを判定す
る。ソナー発信ならステップ１０３へ。発信しなければ
ステップ１０４へ。 （ステップ１０３）各超音波送受波器５、８、１１、１
４からそれぞれ対応する周波数の超音波を発信する。

【００５７】（ステップ１０４）各超音波受波器からの
受信信号を解析する。 （ステップ１０５）各超音波受波器で受信した受信周波
数を基に、受信波形が自車の前方からなのか、あるいは
左方向なのか、右方向からなのかを判定する。 （ステップ１０６−１１７）各方向毎に、障害物の位置
と距離を計算する。

【００５８】（ステップ１１８）モード設定装置２５の
モード値が車庫入れモードか否かの判定を行なう。もし
車庫入れモードであれば、ステップ１１９へ。そうでな
ければステップ１２０−１２３へ。 （ステップ１１９）車庫入れ用に設定された安全距離を
各方向毎に代入する。 （ステップ１２０）現在車速から前方安全距離を計算す
る。

【００５９】（ステップ１２１−１２３）予め設定され
た左右後方の安全距離を各方向毎に代入する。 （ステップ１２４−１２７）各方向毎に設定された、或
いは現在車速から計算された安全距離が、実際の各車両
までの距離より大きいか否かを判定する。安全距離が実
際距離よりも大きければステップ１２８−１３１へ。そ
うでなければステップ１３２−１３５へ。 （ステップ１２８−１３１）各方向毎に車両などの障害
物があるか否かを示すフラグを０に設定する。

【００６０】（ステップ１３２−１３５）各方向毎に車
両等の障害物があるか否かを示すフラグを１に設定す
る。 （ステップ１３６）各方向毎に設定されたフラグをすべ
て掛け合わせる。その結果が０であれば自車の周囲に障
害物があると判断しステップ１３７へ。そうでなければ
障害物が存在しないことになりステップ１５１へ。 （ステップ１３７）音声発生装置２４を働かせ、音声に
より、車両等の障害物が存在する方位と距離を運転手に
知らせる。

【００６１】（ステップ１３８）表示板２１に演算結果
に対応した表示を行なう。 （ステップ１３９）モード設定装置２５の設定値が前方
車追従走行になっており、かつ前方に車両があれば、ス
テップ１４０へ。そうでなければステップ１４２へ。 （ステップ１４０）音声発生装置２４で追従モードに入
ることを知らせる。

【００６２】（ステップ１４１）前方車両等からの距離
により速度の最大デユーテイ比を計算する。 （ステップ１４２）モード設定装置２５が回避モードに
なっておればステップ１４３へ、そうでなければステッ
プ１４６へ。 （ステップ１４３）周囲の状況から車両等の障害物を回
避する経路を演算する。

【００６３】（ステップ１４４）計算された回避経路
を、音声発生装置２４を用い、音声によって運転手に知
らせる。 （ステップ１４５）ステップ１４３で計算された回避経
路から速度の最大デユーテイ比を計算する。 （ステップ１４６）モード設定装置２５で手動走行モー
ドになっておればステップ１４７へ。そうでなければス
テップ１４８へ。

【００６４】（ステップ１４７）手動走行モードである
ことを音声発生装置２４を用い、音声により運転者に知
らせる。 （ステップ１４８）モード設定装置２５が車庫入れモー
ドになっていれば、ステップ１４９へ、そうでなければ
ステップ１５１へ。 （ステップ１４９）車庫入れモードであることを音声発
生装置２４により運転者に音声で伝える。

【００６５】（ステップ１５０）周囲の車両等の障害物
までの距離より求められる速度の最大デユーテイ比を計
算する。 （ステップ１５１）デユーテイ比が最大デユーテイ比に
ならないようにデユーテイ比を設定する。 （ステップ１５２）ＤＣモータ２のデユーテイ比とＤＣ
モータ２の回路周期の積により、ＤＣモータをオンにす
る時間と回転方向を設定する。

【００６６】このように本実施例の場合、自動車３にソ
ナーセンサ４〜１５を取り付けると共に、それらの内、
前方のソナーセンサ３個を一組に、左側面のソナーセン
サ３個を一組に、右側面の３個を一組に、後方の３個を
一組にしている。各組みのソナーセンサの超音波の送波
時刻と受波時刻を基に車両周囲の障害物の位置と方向を
正確に求めることができる。本実施例の場合、駆動はＤ
Ｃモータにより行なわれている。しかしこれはエンジン
による駆動も可能である。

【００６７】

【発明の効果】本発明は、自動車などの運動体に二つ以
上の超音波の受波器と一つの送波器を組みにして用い、
送波器から出た超音波が障害物に当たり反射されて戻っ
てきたものを二つ以上の受波器で受信する。障害物の位
置に関する２以上の式ができるので、障害物の座標を決
定することができる。つまり自動車からの障害物までの
距離と方位を正確に求めることができる。障害物の距離
方位は表示され音声で伝えられる。同時に自動車の運転
を自動的に適正な方向へ向けるように制御することもで
きる。センサの数が十分であるので、障害物の位置を三
次元的にも決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の障害物検出装置を備えた自動車の概略
構成図。

【図２】図１の障害物検出装置において、超音波の送信
受信のタイミングを示す波形図。

【図３】前方と後方に障害物があるとき本発明のソナー
センサから超音波が送信され反射されてソナーセンサに
戻り受信されることを示す説明図。

【図４】本発明で用いる表示板の例を示す図。

【図５】本発明において超音波の送信受信の時刻から障
害物の方位と距離を求めるためのフローチャートの初め
の部分。

【図６】本発明において超音波の送信受信の時刻から障
害物の方位と距離を求めるためのフローチャートの中間
の部分。

【図７】本発明において超音波の送信受信の時刻から障
害物の方位と距離を求めるためのフローチャートの終わ
りの部分。

【図８】実開平２−７３２９９号の自動車自動追従運転
制御装置の構成を説明するための自動車概略図。

【符号の説明】

１ バッテリー ２ ＤＣモータ ３ 自動車 ４−１５ ソナーセンサ １６ 超音波送受器 １７ 発信受信回路 １８ マイクロコンピュータ １９ ＰＷＭ回路 ２０ タイヤ ２１ 表示板 ２４ 音声発生装置 ２５ モード設定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｊ 9323−3Ｈ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ 7531−3Ｈ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の周囲に存在する障害物を超音波
   によって検出する装置であって、障害物を検出すべき方
   向の各辺に、少なくともひとつの超音波の送波器とふた
   つ以上の受波器を設置し、各辺の送波器は異なる周波数
   の超音波を同時刻にまたは異なる時刻に、パルス状に発
   生し、ある辺の送波器から出た超音波がその方向にある
   障害物に当たり反射して同じ辺の受波器によって検出さ
   れることとし、受波器で超音波を受信した時刻と、送波
   器で超音波を発信した時刻の相違から、送波器と障害物
   と受波器を結ぶ経路の長さを求め、受波器が各辺に２以
   上存在することから、障害物までの距離と、障害物のあ
   る方位とを計算するようにした事を特徴とする障害物検
   出装置。
2. 【請求項２】 自動車の各辺に配置する超音波の送波器
   が、受波器にも利用できるものであって、超音波を送波
   した後は直ちに受波器として機能して、三次元的に障害
   物を検出する場合は、ひとつの周波数の超音波パルスを
   少なくとも３つの受波器で受波し、超音波の送信時刻か
   ら各受波器での受信時刻までの時間遅れにより、受波器
   と障害物の距離と障害物と送波器の距離の和に関する３
   以上の方程式を得て、これを解くことにより、障害物の
   距離と方位を三次元的に算出するようにした事を特徴と
   する請求項１に記載の障害物検出装置。
3. 【請求項３】 ひとつの超音波の送波器とふたつの超音
   波の受波器を組として、自動車の各辺に配置し、超音波
   送波器が時刻Ｔ₀ に於いて超音波を送波し、これがこれ
   らの送波器受波器の組が配置された辺の方向にある障害
   物に当たって反射して帰ってきたものを第１の超音波受
   波器と第２の超音波受波器が時刻Ｔ₁とＴ₂ に計測した
   として、障害物の二次元座標を（Ｘ₄ ，Ｘ₄ ）、送波器
   の座標を（Ｘ₃ ，Ｙ₃ ）とし、第１受波器の座標を（Ｘ
   ₁ ，Ｙ₁ ）、第２受波器の座標を（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）とし
   て、超音波の音速をＶとして、次の方程式により、障害
   物の座標（Ｘ₄ ，Ｙ₄ ）を求めるようにし、 ｛（Ｘ₃ −Ｘ₄ ）² ＋（Ｙ₃ −Ｙ₄ ）² ｝^1/2 ＋｛（Ｘ
   ₁ −Ｘ₄ ）² ＋（Ｙ₁ −Ｙ₄ ）² ｝^1/2 ＝Ｖ（Ｔ₁ −Ｔ
   ₀ ）² ｛（Ｘ₃ −Ｘ₄ ）² ＋（Ｙ₃ −Ｙ₄ ）² ｝^1/2 ＋｛（Ｘ
   ₂ −Ｘ₄ ）² ＋（Ｙ₂ −Ｙ₄ ）² ｝^1/2 ＝Ｖ（Ｔ₂ −Ｔ
   ₀ ）² かつ異なる組の超音波送波器は異なる周波数の超音波を
   出すものとし、受波器は周波数により受波した超音波を
   区別しうるものとし、異なる組の送波器からの信号とそ
   れが属する組の送波器の超音波を区別するようにしてあ
   り、各組の送波器は同時刻にまたは異なる時刻に超音波
   を発信するようにしたことを特徴とする障害物検出装
   置。
4. 【請求項４】 自動車の前、後、左、右に存在する障害
   物を検知してこれに基づき、自動車の運転を制御する駆
   動装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の障害
   物検出装置。
5. 【請求項５】 算出された自動車周囲に存在する車両ま
   での方位と距離を運転手に表示する表示板を備えたこと
   を特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。