(57)【要約】【課題】音波を送受信することによって物標までの距離を検出する距離検出装置において、複数の静止物を識別できるようにする。【解決手段】音波センサは、音波を送信してから、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を識別可能な距離範囲内である基準距離に対応する対応時間が経過後において反射波を得るための感度をより高く設定する（Ｓ１３０〜Ｓ１６０）。そして、送信した音波が物標に反射して得られた反射波の受信レベルと予め設定された閾値とを比較することによって物標の有無および物標までの距離を判定する（Ｓ１７０）。基準距離よりも遠い領域では、感度を高くしているので、反射面の小さなものおよび反射面の大きなものの両方を検出することができる。また、基準距離よりも近い領域では、感度を低くしているので、反射面の小さなものは検出されず、かつ反射面の大きなものは検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を送受信することによって物標までの距離を検出する距離検出装置（１０）であって、
送信した音波が物標に反射して得られた反射波の受信レベルと予め設定された閾値とを比較することによって物標の有無および物標までの距離を判定する物標判定手段（Ｓ１７０）と、
前記音波を送信してから、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を識別可能な距離範囲内である基準距離に対応する対応時間が経過後において前記物標判定手段が反射波を得るための感度をより高く設定する感度変更手段（Ｓ１３０〜Ｓ１６０）と、
を備えたことを特徴とする距離検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離検出装置において、
前記感度変更手段は、前記感度を段階的に高く設定すること
を特徴とする距離検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離検出装置において、
前記感度変更手段は、前記対応時間の経過後に前記閾値を単調減少させる閾値変更手段（Ｓ１４０、Ｓ１６０）、
を備えたことを特徴とする距離検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の距離検出装置において、
当該距離検出装置は車両に搭載されており、
前記基準距離以上において物標が検出された際に前記車両において制動付与の準備を行う制動付与準備手段（Ｓ３７０）と、
前記基準距離未満において物標が検出された際に前記車両において制動付与を行う制動付与実行手段（Ｓ３６０）と、
を備えたことを特徴とする距離検出装置。
【請求項５】
コンピュータを請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の距離検出装置を構成する各手段として実現するための距離検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波を送受信することによって物標までの距離を検出する距離検出装置、および距離検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記距離検出装置として、ドップラー効果を利用して、移動物と静止物とを識別するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記距離検出装置では、例えば、小さな段差と壁面というような、異なる静止物を識別することが難しいという問題点があった。
そこで、このような問題点を鑑み、音波を送受信することによって物標までの距離を検出する距離検出装置および距離検出プログラムにおいて、複数の静止物を識別できるようにすることを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の距離検出装置において、物標判定手段は、送信した音波が物標に反射して得られた反射波の受信レベルと予め設定された閾値とを比較することによって物標の有無および物標までの距離を判定する。そして、感度変更手段は、音波を送信してから、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を識別可能な距離範囲内である基準距離に対応する対応時間が経過後において物標判定手段が反射波を得るための感度をより高く設定する。
【０００６】
このような距離検出装置によれば、基準距離よりも遠い領域では、感度を高くしているので、反射面の小さなもの（反射率の小さなもの）および反射面の大きなもの（反射率の大きなもの）の両方を検出することができる。また、基準距離よりも近い領域では、感度を低くしているので、反射面の小さなものは検出されず、かつ反射面の大きなものは検出することができる。よって、物標までの距離が基準距離を挟んで変化する過程で、物標が検出できる状態と検出できない状態との変化を検出することで、複数の物標を識別することができる。特にソナーの検出情報に応じてブレーキをかけるシステムなど、検出の正確さとレスポンスの両方を要求されるシステムにおいて有用である。
【０００７】
したがって、基準距離以上から基準距離未満に接近した物標が、例えば、小さな段差であるか、壁面であるか等、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を良好に識別することができる。
【０００８】
なお、上記目的を達成するためには、コンピュータを、距離検出装置を構成する各手段として実現するための距離検出プログラムとしてもよい。また、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用された距離検出システム１の概略構成を示す説明図である。
【図２】音波センサ１０の演算部１１が実行する検出処理を示すフローチャートである。
【図３】各種閾値に対応する反射波強度を示すグラフである。
【図４】物標が壁面である場合の反射波強度を示すグラフである。
【図５】物標が段差である場合の反射波強度を示すグラフである。
【図６】物標がφ４００ポールである場合の反射波強度を示すグラフである。
【図７】衝突回避制御部４０のＣＰＵ１１が実行する回避処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
本発明が適用された距離検出システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載されており、この車両（自車両）の前方や後方に位置する壁面や段差等の障害物を検出し、車両の走行に支障がある場合（例：壁面）に、制動等の制御を行うシステムである。距離検出システム１は、図１に示すように、音波センサ１０と、ソナー制御部３０と、衝突回避制御部４０と、ブレーキアクチュエータ５０と、を備えている。
【００１１】
そして、音波センサ１０およびソナー制御部３０は、例えばＬＩＮプロトコルで通信が実施される通信線４で接続されており、ソナー制御部３０、衝突回避制御部４０、およびブレーキアクチュエータ５０は、例えばＣＡＮプロトコルで通信が実施される通信線５で接続されている。
【００１２】
音波センサ１０は、超音波等の音波を送受信することによって音波を反射した物標までの距離を検出する周知の音波センサとしての機能を備えている。特に、本実施形態の音波センサ１０は、検出する物標の距離に応じて感度を変更する機能を備えている。なお、感度を変更する機能については後述する。
【００１３】
音波センサ１０は、演算部１１と、送受信部１２と、第１増幅部１３と、可変増幅部１４と、第２増幅部１５と、比較部１６と、閾電圧生成部１７と、通信部１８とを備えている。
【００１４】
演算部１１は、ＣＰＵ１１ａやメモリ１１ｂ等を備えたコンピュータとして構成され、音波センサ１０を構成する各部に対して各種指令を送信する。なお、演算部１１は、後述する検出処理等の処理を実施する。また、メモリ１１ｂには、本発明でいう距離検出プログラムが格納されており、ＣＰＵ１１ａによって実行される。
【００１５】
送受信部１２は、演算部１１からの指令に応じて音波を送信し、物標によるその反射波を受信する。そして、反射波の受信レベルの大きさに応じて信号を生成し、第１増幅部に送る。なお、送受信部１２は、例えば、圧電素子から構成されている。
【００１６】
第１増幅部１３および第２増幅部１５は、アンプ等の増幅回路から構成されている。第１増幅部１３は、送受信部１２にて出力された信号を所定の増幅率で増幅する。
可変増幅部１４は、演算部１１によってその都度設定された任意の増幅率で第１増幅部１３から出力された信号を増幅する。そして、第２増幅部１５は、可変増幅部１４にて出力された信号を所定の増幅率で増幅する。
【００１７】
閾電圧生成部１７は、演算部１１による指令に従って比較用の閾電圧を生成する。そして比較部１６は、閾電圧生成部１７によって生成された閾電圧と、第２増幅部１５にて出力された信号の電圧とを比較し、信号の電圧が閾電圧を超えたときに演算部１１に信号を出力する。
【００１８】
演算部１１では、比較部１６からの信号を受信したタイミングに従って、音波を反射した物標が存在する距離を演算する。なお、演算部１１は、物標までの距離の演算結果を通信部１８および通信線４を介してソナー制御部３０に対して送信する。ただし、通信部１８（後述する通信部３８，４８も同様）は、通信線４，５を介して通信を実施する周知の通信モジュールとして構成されている。
【００１９】
次に、ソナー制御部３０は、ソナー制御部３０は、ＣＰＵ３１と、メモリ３２と、通信部３８とを備えている。ＣＰＵ３１は、メモリ３２に格納されたプログラムに応じて処理を実施し、具体的には、音波センサ１０に対する設定等、音波センサ１０を制御する処理と、物標までの距離の演算結果を衝突回避制御部４０に送信する処理とを実施する。
【００２０】
また、衝突回避制御部４０は、物標の検出結果に応じてブレーキアクチュエータ５０等の被制御対象を制御する機能を有する。衝突回避制御部４０は、ＣＰＵ４１と、メモリ４２と、通信部４８とを備えている。これらのＣＰＵ４１、メモリ４２、通信部４８は、ソナー制御部３０に備えられたＣＰＵ３１、メモリ３２、通信部３８と同様のハードウェア構成である。なお、衝突回避制御部４０のＣＰＵ４１は、後述する回避処理等の処理を行う。
【００２１】
［本実施形態の処理］
このような距離検出システム１において、音波センサ１０の演算部１１（ＣＰＵ１１ａ）は、図２に示す検出処理を実施する。検出処理は、物標までの距離を、感度を変更しつつ検出する処理である。
【００２２】
詳細には、図２に示すように、まず、音波の送信タイミングになったか否かを判定する（Ｓ１１０）。ここで、音波は予め設定された周期（例えば１００ｍｓ）毎に送信されるよう設定されており、この処理では、前回音波が送信されてからの経過時間を監視することによって送信タイミングになったか否かを判定する。
【００２３】
送信タイミングになっていなければ（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理を繰り返す。また、送信タイミングになっていれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、送受信部１２を介して音波を送信する（Ｓ１２０）。この処理では例えば０．２ｍｓだけ音波を送信する。
【００２４】
続いて、電波の送信後、予め設定された規定時間（対応時間）が経過したか否かを判定する（Ｓ１３０）。ここで、規定時間とは、音波を送信してから、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を識別可能な距離範囲内である基準距離に対応する時間を表し、例えば、基準距離を２ｍとする場合には、約１２ｍｓとなる。
【００２５】
規定時間が経過していなければ（Ｓ１３０：ＮＯ）、音波センサ１０の感度を相対的に低く設定する（Ｓ１４０）。詳細には、可変増幅部１４による増幅率を相対的に低く設定するとともに、閾電圧生成部１７に生成させる閾電圧を相対的に高く設定することで、反射面の小さな段差等は検出されず、かつ反射面の大きな壁面等は検出することができるようにする。このような処理が終了すると、後述するＳ１７０の処理に移行する。
【００２６】
また、Ｓ１３０の処理において、規定時間が経過していれば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、音波を送信してから予め設定された計測終了時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１５０）。ここで、計測終了時間は、音波の送信を開始してから必要な距離を検出終了するまでの時間（例えば３０ｍｓ：５ｍ相当など）が設定される。
【００２７】
計測終了時間が経過していなければ（Ｓ１５０：ＮＯ）、音波センサ１０の感度を相対的に高く設定する（Ｓ１６０）。詳細には、可変増幅部１４による増幅率を相対的に高く設定するとともに、閾電圧生成部１７に生成させる閾電圧を相対的に低く設定することで、反射面の小さなものおよび反射面の大きなものの両方を検出することができるようにする。
【００２８】
続いて、反射波に基づく信号が閾電圧を超えたときに比較部１６から送信される信号を検出し、このときの音波を送信してからの時間に基づいて物標までの距離を演算部１１内のメモリに記録し（Ｓ１７０）、Ｓ１３０の処理に移行する。また、Ｓ１５０の処理にて、計測終了時間が経過していれば（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、検出処理を終了する。
【００２９】
ここで、本実施形態では、図３（ａ）に示すように可変増幅部１４による増幅率（ゲイン）および閾電圧生成部１７に生成させる閾電圧（閾値）を設定する。すなわち、増幅率については、基準距離（Ａ）にてより高いゲインに切り替え、閾電圧については、基準距離（Ａ）にてより小さな値に切り替える。
【００３０】
このとき、反射面が大きな物標である壁面（上側の実線）は、基準距離（Ａ）よりも近い領域で検出されるが、反射面が小さな物標である５ｃｍ９０°の段差（下側の実線）は、基準距離（Ａ）よりも近い領域では検出されないよう閾電圧および増幅率が設定されている。また、基準距離（Ａ）よりも遠い領域では、何れの物標も検出されるよう閾電圧および増幅率が設定されている。
【００３１】
なお、閾電圧や増幅率については、このような特性が得られるよう、実験的に設定される。また、図３（ａ）において閾電圧は、基準距離（Ａ）よりも近い領域においては段階的にかつ単調に高くなるよう設定し、基準距離（Ａ）よりも遠い領域において段階的にかつ単調に低くなるよう設定している。このように感度については、基準距離（Ａ）よりも近い領域で反射面が大きな物標だけが検出され、かつ基準距離（Ａ）よりも遠い領域で何れの物標も検出されるよう設定されていれば、任意の値（閾電圧や増幅率）に設定できる。
【００３２】
ここで、図４、図５、図６（ｂ）では、自車両が時間の経過とともに物標に接近する際において、物標を検出できているか否かを示し、実線で示す領域において物標を検出できていることを示す。このように設定された音波センサ１０では、物標が衝突を回避する必要がある壁（反射面が大きい物標）である場合、図４（ａ）に示すように、基準距離（Ａ）よりも遠い領域から検出することができる。
【００３３】
したがって、衝突を回避する必要がある壁が基準距離（Ａ）よりも接近したときに、速やかに衝突を回避するための制御を実施することができる。また、物標が衝突を回避する必要がない小さな段差（反射面が小さい物標）である場合、図５（ａ）に示すように、物標が基準距離（Ａ）よりも接近したときに、検出されなくなる。したがって、誤って衝突を回避する制御を行うことがない。
【００３４】
ここで、本実施形態のように感度を変更しない場合の比較例を図３（ｂ）および図３（ｃ）に示す。図３（ｂ）は、段差等の反射面が小さい物標を検出しないように感度を設定した例を示し、図３（ｃ）は、早期に反射面が大きい物標を検出するための感度を設定した例を示す。
【００３５】
超音波ソナーを用いたシステムでは、その検出の正確さを確保するために、複数回数（例えば３回）の検出で物体検出確定を判定するのが一般的である。図３（ｂ）に示すような感度を設定した場合において、物標が衝突を回避する必要がある壁である場合には、図４（ｂ）に示すように、壁と段差とを識別可能な距離まで接近しなければ壁を検出することができない。このため、検出結果の確定等にさらに時間が掛かり、必要な制御が遅れる虞がある。なお、この場合、物標が衝突を回避する必要がない段差の場合には、図５（ｂ）に示すように、段差が検出されることがないので誤った制御が実施される虞はない。
【００３６】
次に、図３（ｃ）に示すような感度を設定した場合において、物標が衝突を回避する必要がある壁である場合には、図４（ｃ）に示すように、本実施形態の設定と同様に、早期に壁を検出できるので適切な制御を行うことができる。しかしながら、物標が衝突を回避する必要がない段差の場合には、図５（ｃ）に示すように、段差との距離が接近しても検出された状態が継続するので、衝突を回避するための必要のない制御が実施される虞がある。
【００３７】
したがって、本実施形態の構成では、上記の例と比較して優位性があることが確認できた。なお、本実施形態の構成では、衝突を回避する必要があるが壁面よりも反射面が小さい物標であるφ４００ポールを検出する際にも有利である。
【００３８】
例えば、φ４００ポールを検出する際には、例えば図６（ａ）に示すような反射波の出力が得られるが、このφ４００ポールに接近する場合には、図６（ｂ）に示すように、検出・非検出の状態が変化する。つまり、物標までの距離が基準距離（Ａ）よりも遠いときには検出状態となり、基準距離（Ａ）で一旦、非検出状態となるが、再度、検出状態となる。したがって、必要な制御を実施することができる。
【００３９】
次に、このような音波センサ１０による検出結果を利用して車両の衝突を回避する回避処理について図７を用いて説明する。なお、本処理は、車両の衝突を回避するための処理ではあるが、衝突を回避できなかったとしても、最低限衝突の際の衝撃を軽減させることを可能とさせることを目的とする。
【００４０】
回避処理では、図７に示すように、まず、音波センサ１０による物標の検出結果を取得する（Ｓ３１０）。そして、物標を検出したか否かを判定する（Ｓ３２０）。この処理では、今回の回避処理において物標が検出されなかったとしても、一定時間以内（例えば１．０秒以内）において物標が検出されていた場合（一定時間以内に物標を検出した旨がメモリ４２に記録されていた場合）には、Ｓ３２０の処理では物標を検出したものとして取り扱う。
【００４１】
物標を検出していなければ（Ｓ３２０：ＮＯ）、回避処理を終了する。また、物標を検出していれば（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、物標を検出した旨をメモリ４２に記録する（Ｓ３３０）。ただし、今回の処理において物標を検出していない場合には、Ｓ３３０の処理を省略する。
【００４２】
続いて、危険度の判定を行う（Ｓ３４０）。ここで、危険度は、自車両の速度や加速度、物標までの距離等を総合的に勘案して予め準備されたマップや数式によって一義的に求められる。危険度が所定の基準値未満であれば（Ｓ３４０：ＮＯ）、回避処理を終了する。
【００４３】
また、危険度が基準値以上であれば（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、物標までの距離と基準距離とを比較する（Ｓ３５０）。なお、ここでの基準距離は、Ｓ１３０の処理において判定に利用した規定時間に対応する距離である。
【００４４】
物標までの距離が基準距離未満であれば（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、ブレーキアクチュエータ５０を介して車両に制動を加える制動付与を実施し（Ｓ３６０）、回避処理を終了する。また、物標までの距離が基準距離以上であれば（Ｓ３５０：ＮＯ）、制動付与の準備を行う（Ｓ３７０）。
【００４５】
ここで、制動付与の準備とは、ブレーキアクチュエータ５０を制動付与しない程度に作動させ、例えばブレーキパッドをブレーキディスクに近接させるなど、制動付与を行う際に直ちに制動できるようにすることを示す。
【００４６】
このような処理が終了すると、回避処理を終了する。
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した距離検出システム１において音波センサ１０の演算部１１は、音波を送信してから、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を識別可能な距離範囲内である基準距離に対応する規定時間（対応時間）が経過後（規定時間と同時または同時とみなせる程度に近接するタイミング、かつ物標を識別可能な距離範囲内に対応するタイミング）において反射波を得るための感度をより高く設定する。そして、送信した音波が物標に反射して得られた反射波の受信レベルと予め設定された閾値とを比較することによって物標の有無および物標までの距離を判定する。
【００４７】
このような距離検出システム１によれば、基準距離よりも遠い領域では、感度を高くしているので、反射面の小さなものおよび反射面の大きなものの両方を検出することができる。また、基準距離よりも近い領域では、感度を低くしているので、反射面の小さなものは検出されず、かつ反射面の大きなものは検出することができる。よって、物標までの距離が基準距離を挟んで変化する過程で、物標が検出できる状態と検出できない状態との変化を検出することで、複数の物標を識別することができる。
【００４８】
したがって、基準距離以上から基準距離未満に接近した物標が、例えば、小さな段差であるか、壁面であるか等、音波の反射面の大きさが異なる複数の物標を良好に識別することができる。
【００４９】
また、上記距離検出システム１において音波センサ１０の演算部１１は、感度を段階的に高く設定する。
このような距離検出システム１によれば、感度を段階的に変化させる（つまり、急峻に感度を変更する）ことで、基準距離以上の物標を検出しやすくすることができる。なお、このように感度を段階的に変化させる際には、例えば６ｄＢ程度以上、感度が変化するとよい。
【００５０】
さらに、上記距離検出システム１において音波センサ１０の演算部１１は、規定時間の経過後に閾値を単調減少させる。このようにしても、基準距離以上の物標を検出しやすくすることができる。
【００５１】
また、上記距離検出システム１において衝突回避制御部４０（ＣＰＵ４１）は、基準距離以上において物標が検出された際に車両において制動付与の準備を行い、基準距離未満において物標が検出された際に車両において制動付与を行う。
【００５２】
すなわち、基準距離未満においては感度を高く設定しているので、概ね全ての物標を識別可能であり、識別結果に応じて制動を付与するための準備を行うことができる。そして、基準距離以上で物標が認識できている状態で基準距離未満になった場合において、物標を認識している場合には制動付与を行う。この際、既に制動付与の準備がされているので、速やかに制動を行うことができる。なお、基準距離以上では、物標を識別することは困難であるが、制動を付与することがないので、誤作動を抑制することができる。
【００５３】
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００５４】
例えば、上記実施形態においては、基準距離以上で物標が認識できている状態で基準距離未満になった場合に制動付与を行う制御を実施したが、制動等の制御に換えて、或いは制動等の制御に加えて、警報等の報知を行うようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態においては、全ての請求項に記載の構成を示したが、請求項２以下に記載の構成は必須の構成でなく、任意に選択的に採用することができる。
［本実施形態の構成と本発明の手段との関係］
本実施形態での音波センサ１０は、本発明でいう距離検出装置に相当する。また、本実施形態における処理のうち、Ｓ１７０の処理は本発明でいう物標判定手段に相当し、Ｓ１３０〜Ｓ１６０の処理は本発明でいう感度変更手段に相当する。
【００５６】
さらに、Ｓ１４０、Ｓ１６０の処理は本発明でいう閾値変更手段に相当し、Ｓ３６０の処理は本発明でいう制動付与実行手段に相当し、Ｓ３７０の処理は本発明でいう制動付与準備手段に相当する。
【符号の説明】
【００５７】
１…距離検出システム、４…通信線、５…通信線、１０…音波センサ、１１…演算部、１２…送受信部、１３…第１増幅部、１４…可変増幅部、１５…第２増幅部、１６…比較部、１７…閾電圧生成部、１８…通信部、３０…ソナー制御部、３１…ＣＰＵ、３２…メモリ、３８…通信部、４０…衝突回避制御部、４１…ＣＰＵ、４２…メモリ、４８…通信部、５０…ブレーキアクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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