JPS6179177A - 車両用障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両に搭載されて障害物の発見等に利用され
る障害物検知装置に関するものである。

［従来の技術］ 近時、車両の走行の安全を確保するため、車体の所要部
位にセンサ類を装備するとともにマイクロコンピュータ
等の演算手段を利用して近接する障害物を検知できるよ
うにしたシステムが開発されつつある４例えば、この種
システムに属する先行技術として特開昭５７−１６８１
７８号公報に示されるものがある。このものは、具体的
には自動車のパックソナーとして提案されるものである
が、その基本的な動作原理は、後部バンパーに設置しで
ある送受信器で超音波パルスを発射すると同時に障害物
が存在するとそれにより反射される反射波を受信して、
マイクロコンピュータでその反射伝播時間を演算し障害
物までの距離等を検出できるようにしたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような従来の障害物検知装置によると、
受信器に自己の送信器から発射した信号の反射波を受信
しているときのみならず、システム外からもたらされた
妨害信号、例えば他の車両が発射した信号やその他の雑
音信号を受信しているときでも、これを障害物の反射波
として検出しまうという不都合を生じている。つまり、
従来の障害物検知装置では妨害信号により誤動作し易く
、信頼性に欠けるという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる従来の問題点を解決し、信頼性の高い
障害物検知装置を提供する目的でなされたもので、パル
ス信号をランダムに発射する送信手段と、この送信パル
スの障害物による反射パルスを受信する受信手段と、前
記送信手段で発射したパルス信号と前記受信手段で受信
したパルス信号とをパターンマツチングして障害物の有
無を判別する演算手段とを具備してなることを特徴とし
ている。

［作用］ すなわち１本発明の検知装置では、送信手段からランダ
ムに発射した送信パルスと受信手段で受信したパルス信
号とを演算手段でパターンマツチングし、第１図のよう
に両者の信号パターンがマツチする（各送信パルスの発
射時間−に対し受信パルスの受信時間−が一定の相関関
係を有する）と障害物有りと判別する一方、第２図のよ
うに送信パルスパターンに対し受信パルスパターンが完
全にマツチしない場合は障害物無しと判別する。

したがって、この検知装置によると、その受信手段に障
害物の反射波以外の妨害信号が受信されてもそれが送信
パルスパターンと一定の相関関係を有しない限りは障害
物ＷＩ報として検出されず、妨害信号の影響を確実に排
除することができるものとなる。

［実施例］ 以下１本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第３図に示すように、超音波発信器４を主体とする送信
手段１と、超音波受信器９を主体とする受信手段２と、
マイクロコンピュータ１２を主体とする演算手段３とを
組合せて車両用の障害物検知装置を構成している。

前記送信手段ｌは、超音波発信器４とともに、所定周波
数（例えば４０ＫＨ２）のパルス信号を出力するＯ５発
振器５と、不定間隔でランダムにパルス信号を出力する
タイマ（＃２）６とを備え、これらの各出力をゲート回
路（ＡＮＤ回路）７に入力しさらにこのゲート回路７か
らの出力を増幅器８を介して超音波発信器４に入力させ
るよ゛　うにしたものであって、該超音波発信器４から
前記タイマ（＃２）６がパルス信号を出力する毎にラン
ダムに超音波パルスが発射、される、゛そして、この超
音波発信器４からのパルス発射間隔を支配している前記
タイマ（＃２）６は、演算手段３を構成している前記マ
イクロコンピュータ１２からの指令にもとすいて信号出
力のタイミングがランダムに制御されるようになってい
る。

前記受信手段２は、超音波受信器９とともに比較器１０
を備えてなり、前記送信手段１から発射された送信パル
スの障害物による反射パルスをその超音波受信器９で受
信しているとともに、この受信信号を増幅器１１を介し
て比較器ｌＯに入力し、一定レベル以上の反射パルスの
みを受信信号として検出するようにしている。そして、
この比較器１０で処理された受信信号は、逐次前記のマ
イクロコンピュータ１２に反射波情報として入力される
。

なお、前記超音波発信器４と前記超音波受信器９は、車
両の前進または後進方向に臨む車体の適宜位置に配置す
ればよい。

前記演算手段３は、ＣＰＵ１３にＲＯＭ１４、ＲＡＭ１
５および図示省略したＩ１０ポートを組合せてなる通常
のマイクロコンピュータ１２に、タイマ（＃１）１６と
前記タイマ（＃２）６とを組合せてなるもので、マイク
ロコンピュータ１２は車両に既に組込まれているものを
多目的に兼用することができる。そして、この演算手段
３は前記送信手段１で発射したパルス信号と前記受信手
段２で受信したパルス信号とをパターンマツチングする
ための演算機走を持っていると同時に、前記タイマ（＃
２）６の出力を制御して送信手段１からパルス信号をラ
ンダムに発射させるための制御機能をも担っている。す
なわち、ＣＰＵ１３は前記パターンマツチングを行なう
ための演算作業およびその他必要な演算作業を実行し、
またＲＯＭ１４はＣＰＵ１３が実行すべきプログラムと
前記タイマ（＃２）６からランダムに信号出力させるた
めの乱数テーブルとを記憶し、さらにＲＡＭＩ５は前記
送信手段１で発射されるパルス信号のデータと前記受信
手段？で受信したパルス信号のデータとを書き換え可能
に記憶している。そして。

タイマ（＃１）１６はこの装置全体の時間を計測してお
り、またタイマ（＃２）６は前述のようにマイクロコン
ピュータ１２の指令でタイマセットされそのセット時間
毎にパルス信号を出力する。

しかして、この実施例のものの前記演算手段３によるパ
ターンマツチングのための演算作業の概要について説明
する。そこで、まず第１図、第２図に示したパターンマ
ツチングの原理について述べる。いま、車両Ｍがある検
知可能な有効距離内で、第４図に示すように、速度Ｖで
障害物Ｎに相対移動しているときの車両Ｍからの送信パ
ルスの発射時間Ｔと同車両Ｍに障害物Ｎで反射された反
射パルスの受信時間ｔとの間係をみる。初期時間Ｔ＝φ
（Ｔ＝　Ｏ）で障害物Ｎとの距離をＬとし、パルス信号
をＮ回発射した微小時間経過後の時間Ｔ＝−におけるＮ
回目の送信パルスの受信時間−を考えると、このときの
車両Ｍと障害物Ｎとの距離は（Ｌ−Ｔｎ＠ｖ）であり、
また音速をＣとするとパルス波の伝播速度は（Ｃ＋Ｖ）
である、したがって、その反射波の受信時間ｔは、ｔ＝
２（Ｌ−Ｔ、・ｖ）　／　（ｃ　＋　ｖ）　＋”ｌ”　
（ｓｅｃ）で表わされることになる。すなわち、各送信
パルスの発射時間−とその反射パルスの受信時間上〇と
は、車両Ｍと障害物Ｎとの距１１？Ｌ、両者の相対速度
Ｖとが定まると一対一に対応することになる。したがっ
て、送信パルスパターンと受信信号パターンとをパター
ンマツチングして、第１図のように両者パターンが完全
に一致する（受信パルスが送信パルスに対しく　２　（
Ｌ−”ｒｌ＊’ｖ）　／　（ｃ　＋　Ｖ）　）だけ遅れ
る関係にある）ときには真に障害物有りと判別でき、同
時にそのマツチングの態様からその距離りと相対速度Ｖ
とが算出できる。また、第２図のように両者パターンが
完全に一致しないときにはその受信信号が障害物からの
反射波以外のもの、即ち妨害信号であると弁別でき、こ
の場合は障害物無しと判別できる。

そして、この実施例の場合では、演算手段３で、前記関
係式中のしとＶを任意の変数として変更しながらある微
小な単位時間内の各送信パルスについて前記関係式で定
まる所定の対応時間に反射パルスを受信しているか否か
反復計算させ、単位時間内に発射した送信パルスのすべ
てについて受信パルスがマツチするＬとＶの組合せが無
いときは障害物無しと判断し、他方りとＶのいずれかの
組合せによって両者のパターンに完全にマツチするもの
があれば障害物有りと判断し、さらにその条件のＬとＶ
とから車両と障害物との距離、並びに両者の相対速度が
検出できるようにしている。そして、この単位時間毎の
パターンマツチングを繰り返して障害物検知を連続的に
行なうものとしている。

次いで、この検知装置の作動をマイクロコンピュータ１
２の前記ＲＯＭ１４に記憶させたプログラムのフローチ
ャートを示す第５図を参照して説明する。

このプログラムは、前記送信手段ｌからのパルス信号間
隔をランダムに制御して発射させるための送信パルス発
射用のルーチンＡと、このルーチン４に必要なタイミン
グで割り込んで前記受信手段２で受信した反射波データ
を前記ＲＡ　Ｍ　１５に記憶させるための割り込みルー
チンＢと、ルーチアＡとルーチンＢの実行後において送
信パルスと受信信号とをパターンマツチングして障害物
の有無を判別し、さらに障害物を検知したときには該障
害物との距離と相対速度とを検出する作業を行なうため
のルーチンＣとにより構成されている。

しかして、この装置を始動すると、まずステップ２０で
は、前記割り込みルーチンＢが割り込み可能・とされる
、このルーチンＢは、ステップ２２で尚記受信手段２で
受信している反射パルスをマイクロコンピュータ１２の
ＣＰＵ１３に入力し、ステップ２３でＣＰＵ１３からタ
イマ（＃１）１６で計測した時間でこの受信データをＲ
ＡＭ１５に入力し記憶させる。つまり、このルーチンＢ
は送信パルスが発射される毎にその反射波情報を入力し
処理するものである。そして、この割り込みルーチンＢ
は、前記ルーチンＡが一回７０−する毎にその都度必要
なデータサンプリング作業を完Ｔする。

ルーチンＡでは、まずステップ３１で発射回数Ｎと時１
１ＪＩＴが初期値Ｎ＝φ、Ｔ（φ）＝φにセルトされる
０次いで、ステップ３２で発射回数ＮをＮ＋１に更新し
た後、ステップ３３で前記タイマ（＃２）６が次にパル
ス信号を出力するまでの待ち時間１が選ばれ、ステップ
３４でこの待ち時間１がタイマ（＃２）６にセットされ
る。この待ち時間−は、発射回数に応じて前記ＲＯＭ１
４に記憶しである乱数テーブルからＣＰＵ１３に取出さ
れる乱数にもとすいて決定され、タイマ（＃２）６はこ
の乱数選択による不定時間間隔にセットされる。つまり
、このマイクロコンピュータ１２によるタイマ（＃２）
６のセツティングで、送信手段１の前記超音波発信器４
からパルス信号がランダムに発射されるのである。そし
て、ステップ３４でタイマ（＃２）６に待ち時ｒＪｉＴ
Ｒをセットした後、ステップ３５で発信器４＋らパルス
信号が発射される時間Ｔ（Ｎ）　＝　”（Ｎ−１７”　
”Ｒを演算し、その発射時間Ｔ（Ｎ）をＲＡＭ１５に記
憶させる。この作業が完了すると、ステップ３６ではセ
ットした待ち時間−が経過したか否かを判断し、未経過
のときは１経過まで待機する演算作業を反復する。そし
て、この１経過後のステップ３７では、予め設定しであ
る単位時関与を経過しているか否かを判断する。この単
位時関与は、その間に前記発信器４からランダムに数回
（例えば４〜５回）パルスが発射される程°度の任意の
時間に設定され、この単位時間Ｔが経過するまでは前記
ステップ３２にフローが戻され、発射口ＩＮを更新して
上記一連の作業を反復実行することになる。したがって
、第６図に示すように、この単位時間Ｔ−で、それぞれ
発射間隔１をランダムにした幾数回のパルス信号が発射
されることになり、この単位時間を一つの周期として以
下に述べるパターンマツチングのための演算が繰り返さ
れること、になる、そして、この単位時関与の経過後、
プログラムは前記ルーチンＣの作業に移る。なお、この
ルーチンＡからルーチンＣへ移行するステップ２１では
、前記ルーチンＢの割り込み禁止とされている。

′　　次に、ルーチンＣの作業について説明する。まず
ステップ４１で、前述した発信パルスと受信パルスの関
係式（ｔ＝２（Ｌ−、Ｔ−Ｖ）ン（ｃ＋ｖ）＋Ｔ）にお
ける未知変数りとＶに初期値をセットする。この初期値
は、距離りについては検知する最近接距離Ｌ；Ｌ、ｔｎ
に、また速度Ｖについては検知する最大速度Ｖ　”　Ｖ
叫にそれぞれ設定している。しかして、ステップ４２で
は受信回数Ｎ′を初期値Ｎ’＝φにセットし１次いでス
テップ４３では上記関係式にもとずいてルーチンＡの指
令で送信手段１からφ回目に発射された送信パルスの受
信時間ｔを演算する。すなわち、この演算受信時間ｔは
１発射時間Ｔの送信パルスが障害物との距離Ｌｓｊｑ　
、相対速度ｖｍｘであると仮定して受信されるべき時間
を算出したものである０次に、ステップ４４では、この
演算した受信時間ｔに、前記ＲＡＭ１５に記憶されてい
る受信データにもとすいて、実際に反射パルスを受信し
ているか否かを判断する。もし、その演算時間上に反射
パルスを受信していなければ先の距ｆｔＬ、速度Ｖの仮
定設定値を順次変更して行く、すなわち、ステップ４５
では、まず距ｆｌｌＬをＬ＝Ｌ＋ΔＬに更新する。そし
て、この更新したＬの値をステップ４６からリターンし
、ステップ４３で受信時間ｔを再度演算しステップ４４
で上記と同じ判断を行なう、そして、その演算時間にも
反射パルスを受信していなければ、再び１肥更新作業を
行ないステップ４４でその時間に反射パルスの受信を発
見しない限り、距ＭＬは検知する最遠隔距離Ｌ＝Ｌ、ま
で順次変化される。ステップ４６でこの最遠隔距離しユ
の到達を判断すると、今度はステップ４７で相対速度Ｖ
の更新作業を行なわせる。すなわち、ここではまずＬ　
＝　Ｌ、、、＝、にリセットするとともに速度Ｖを元の
設定値から小さくするようにＶ＝Ｖ−ΔＶに更新する。

そして、この更新したＬおよびＶの値をステップ４８か
らリターンしてステップ４３で再び受信時間ｔを演算し
、ステップ４４で前記と同様の判断を行なう、この作業
もステップ４３で演算される受信時間ｔに反射バルスの
受信を発見しない限り反復される。すなわち、ステップ
４７で更新したＶの値でＬ　Ｉ　ＬＷ、ｉｎか゛らり。

、Ｘまで変化させながらステップ４３に戻して行き、■
の値を検知する最小速度ｖ＝ＶＩＩＩＮまで順次変化さ
せるのである。かくして、ステップ４８でこの最小速度
Ｖを判断すると、つまり検知範囲内でいかなるＬとＶの
値の組合せ条件に対しても該当すべき時刻に反射波の受
信がなされていないときには、ステップ４９で障害物無
しと判断するのである。

一方、前記ステップ４４で演算時間ｔに反射パルスを受
信していることが判断される場合では、ステップ５０で
受信回数Ｎ°がＮ’＝Ｎ’＋１に更新され、ステップ５
１でその受信回数Ｎ°と先に単位時間Ｔｒ内に発射した
送信パルスの発射回数Ｎとが一致するまでステップ４３
、ステップ４４の作業を反復する。すなわち、第６図に
示すように、単位時間Ｔ、内に発射したすべての送信バ
にスについて発射時間Ｔと受信時間ｔの一致をみるので
ある。このさい、ＬとＶの値は最初にステップ５０に到
達したときの値のままであり、送信パルスの発射時間の
みをφ＋１回目のものに更新して行なう、つまり、単に
１回送信パルスと受信パルスとがマツチしただけでは、
妨害信号によるものかもしれず、前記単位時間にランダ
ムに発射した送信パルスのすべてについて所定時間に反
射ハルスを受信していることを確かめる必要があるから
である。そして、第２図のように、１回目の送信パルス
にたまたま対応する妨害信号を受信しているような場合
では、続回のステップ４３、ステップ４４におけるパタ
ーンマツチングで反射波無しと判断され、未設定のＬと
Ｖの条件について前記の更新手順でパターンマー、千ン
グの演算作業が続行されることになる。すなわち、本来
の反射パルスと妨害信号とを同時に受信しているような
場合でも、この作業によって弁別することが可能である
。そして、前記ステップ５１で受信回数Ｎ゛と発信回数
Ｎとが一致すると、つまり単位時間耳内の送信パルスの
すべてについて反射パルスがマツチしていることが確か
められると、ステップ５２で障害物有りと判断し、これ
と同時にパターンマ・ソチングさせることのできた距離
りと相対速度Ｖの値を実測値として検出する。

このようにしてルーチンＣでのフローがステップ４９ま
たはステップ５２に到達してその瞬間（第６図における
単位時間Ｔ、）における障害物の有無等の検知が終ると
、最初のステップ２０にリターンし、前記割り込みルー
チンＢから一連の作業を実行して、次の瞬間（第６図に
おける次の単位時間Ｔ、）における障害物検知が行なわ
れる。

以上のような構成の検知装置では、ランダムに発射した
送信パルス信号と受信パルス信号とを演算手段３でパタ
ーンマツチングして障害物の有無を判別するものである
から、その受信手段２゛に妨害信号が受信されても、従
来のように障害物による反射パルスと誤認して誤動作す
るおそれはなく、非常に正確で信頼性の高い障害物検知
のできるものとなる。

また、この検知装置では、障害物検知と同時にその距離
りと相対速度Ｖとを正確に検出することのできるもので
あるが、その検知可能な距離と速度の範囲は送信パルス
発射間隔を短縮し、演算手段３の計算能力を十分大きな
ものとすれば制限を受けることなく拡大可能である。

なお、この検知装置は、勿論適宜の表示装置と組合せて
車両に搭載されることになる。また、検知する方向も、
車両の前後、左右いずれであってもよい。

次に又、本発明の障害物検知装置は、勿論上記実施例の
構成のものに限らないものである。すなわち、送信手段
１．受信手段２の構成は、それぞれパルス信号の送受機
能を発揮するものであれば実施例とは構成を異にしても
よいし、演算手段３モ所要ツバターンマツチングのため
の演算を実行でさるものであれば、その内部構造やプロ
グラムの内容を問わない、また、演算手段３におけるパ
ターンマツチングの手法も実施例のように各送信パルス
毎に受信パルスとのマツチングをみていくデジタル計算
を繰り返すものに限らない０例えば、送信パルスの発射
関数Ｐ　（Ｔ）と、受信パルスの受信関数ｐ　（ｔ）と
に一定時間毎に相互相関をとり、両者の間にＰ　（Ｔ）
　＝Ｐ　（ｋｔ−Ｔ、）が成立すると障害物有りと判断
し、かつその定数ｋ（ｋ＝ｃ／ｃ＋ｖ）、Ｔ、（ＴＫ＝
Ｌ／ｃ＋ｖ）から′相対速度Ｖおよび距ｆａＬを算出す
るアナログ式のパターンマツチングを行なわしめるもの
であってもよい。

なお１本発明で障害物検知に利用するパルス信号は超音
波に限らず、他のパルス波例えば電波であってもよい。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成を具備してなるものである
から、妨害信号の影響を感受せず、正確で信頼性の高い
車両用の障害物検知装置を提供することができたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明に係るパターンマツチングの
原理の概要を示す図である。第３図は、本発明の一実施
例を示す障害物検知装置の回路図である。第４図は、同
実施例の装置においてパターンマツチングのための導入
した演算式を説明するための図である。第５図は、同実
施例装置に記憶させた演算プログラムの内容を示すプロ
チャート図である。第６図は、同実施例の装置における
パルス信号の発射間隔とパターンマツチングの単位時間
の制御−例を示す図である。 １・・赤送信手段 ２・・番受借手段 ３・や・演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルス信号をランダムに発射する送信手段と、この送信
   パルスの障害物による反射パルスを受信する受信手段と
   、前記送信手段で発射したパルス信号と前記受信手段で
   受信したパルス信号とをパターンマッチングして障害物
   の有無を判別する演算手段とを具備してなることを特徴
   とする車両用障害物検知装置。