(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、上記車両の周辺の監視を行う車両周辺監視システムであって、
それぞれ超音波パルスを送受信するように構成され、検知距離が拡大された一つ以上の遠距離超音波センサ及びこの遠距離超音波センサより検知距離の短い近距離超音波センサを有する複数の超音波センサと、
上記近距離超音波センサの動作状態を、超音波パルスを送受信する動作と、超音波パルスの受信専用の動作とのいずれかに切り替える切替手段と、
上記超音波センサによる超音波パルスの送受信により障害物を検知する障害物検知手段と、
上記障害物検知手段の検知結果に応じて、上記車両の運動状態を制御するための制御指示を出力する車両制御指示手段とを備え、
上記近距離超音波センサは、上記遠距離超音波センサの搭載位置から横方向にオフセットした位置に配置され、
上記切替手段は、上記近距離超音波センサの動作状態を、上記車両の所定速度以上での走行中は受信専用の動作に切り替え、
上記障害物検知手段は、上記車両の所定速度以上での走行中に上記遠距離超音波センサの送信した超音波パルスが障害物で反射された反射波を上記複数の超音波センサが受信し、この受信した上記反射波から上記車両の周辺の所定検知エリアに存在する上記障害物を検知することを特徴とする車両周辺監視システム。
【請求項２】
上記遠距離超音波センサは、上記車両の前部に配置され、上記車両の前方方向に上記超音波パルスを送信し、
上記障害物検知手段は、上記車両の前方方向の所定検知エリアに存在する上記障害物を検知することを特徴とする請求項１に記載の車両周辺監視システム。
【請求項３】
上記車両制御指示手段は、上記障害物検知手段が上記車両の前方方向の所定検知エリアに障害物が存在することを検知した場合で、上記車両が上記障害物との衝突が不可避と判断された場合に、ブレーキ制御指示を出力することを特徴とする請求項２に記載の車両周辺監視システム。
【請求項４】
上記車両制御指示手段は、上記ブレーキ制御指示と併せて、ステアリング制御指示を出力することを特徴とする請求項３に記載の車両周辺監視システム。
【請求項５】
上記車両制御指示手段は、上記障害物検知手段が上記車両の前方方向の所定検知エリアに障害物が存在することを検知した場合で、上記車両の車両アクセルが一定以上の踏力で踏まれた場合に、上記車両のエンジン出力を抑制するための制御指示を出力することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の車両周辺監視システム。
【請求項６】
上記障害物検知手段によって上記車両の周辺の所定検知エリアに存在する障害物が検知された場合に、上記車両の乗員に対し、上記障害物の存在を警告または通知する警告通知手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両周辺監視システム。
【請求項７】
上記障害物検知手段によって、上記車両の周辺の所定検知エリアに存在する障害物が検知された場合に、上記車両の乗員に対し、上記障害物の存在を警告または通知する警告通知手段を備え、
上記警告通知手段は、上記障害物検知手段によって上記車両の前方方向の所定検知エリアで検知された障害物が、上記所定検知エリアから逸脱した場合で、上記車両が一時停止状態から前進状態に復帰しない場合に、上記車両の乗員に対し、上記車両の発進を促す通知を行うことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の車両周辺監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車に搭載され、走行中の自動車が走行時に車両周辺に存在する障害物の有無を検知する自動ブレーキシステムを含む車両周辺監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に渋滞などの低速走行時において、先行車への衝突が不可避であると判断される場合、ドライバーによるブレーキ操作がなくとも自動的にブレーキ制御を行い減速し、先行車への衝突を回避、または衝突の被害を軽減する自動ブレーキシステムが考えられ、すでに実用に供されている。
このような自動ブレーキシステムを実現するためには、先行車との速度差にもよるが、自車両から前方に５ｍを超えるエリアに存在する障害物の検知が必要であり、このためのセンサとして、カメラ、レーザーレーダ、電波レーダ、並びに超音波センサなどが用いられる。中でも、超音波センサは、車両周辺監視、特に駐車支援システム用途で広く適用されており、センサ素子単体では検知距離が５ｍに満たないものの、ホーン構造やミラー構造の装荷により、高感度化を実現できる簡便なセンサとして有望視されている。
【０００３】
次に、超音波センサを用いて車両周辺監視システムを実現する方法、さらには、超音波センサに対し、ホーン構造やミラー構造を装荷することにより、自動ブレーキシステムを実現する方法の概要について述べる。
まず、ホーン構造等を装荷する対象となるセンサ素子、つまり車両周辺監視、特に駐車時や狭路走行時の車両周辺障害物検知（ＭＡＬＳＯ：Ｍａｎｏｅｕｖｒｉｎｇ  Ａｉｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｓｐｅｅｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）で広く用いられる超音波センサ単体においては、その検知距離は２ｍ程度と短く、また視野角は水平面内で半値角１１０度とブロードなパターンを有する。
【０００４】
これは、駐車支援システム等において必要な車両周辺の近距離範囲を最少のセンサ数でカバーするためであり、通常、２個〜１２個程度の近距離超音波センサを車両外周部に搭載することにより、システムに必要な検知覆域をカバーしている。以降、検知距離を拡大する前の超音波センサ素子のことを、近距離超音波センサと呼称する。
さらには、近距離超音波センサに対して、ホーン構造またはミラー構造を超音波センサ素子に装荷することにより、元々ブロードだった超音波センサ素子のビームパターンは絞られ、その結果、検知距離を拡大することができる。（特許文献１参照）
これにより、自車両から前方に５ｍを超えるエリアに存在する障害物の検知が可能となり、上述のような自動ブレーキシステムを実現することができる。以降、検知距離を拡大した超音波センサのことを遠距離超音波センサと呼称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５７８５０号公報（第２〜３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、検知距離が拡大された遠距離超音波センサにおいては、ビームパターンを絞ることの弊害として、ビームパターン（メインローブ）の半値角（ビーム幅）が減少し、これにより、自動ブレーキシステムにとって重要な車両前方の検知覆域（エリア幅）が減少してしまうことがある。
特に、自車両の前方を走行中の先行車が、車両幅方向にオフセットしている場合には、より顕著に先行車の検知確率が悪化してしまう。
また、車両正面方向へのセンサ感度が向上することの弊害として、不要な広角方向へのセンサ感度（以降、サイドローブレベルと呼称）が増大してしまうため、ＥＴＣゲートやガードレールなど、道路脇に存在する路側構造物などを意図せず検知してしまう可能性が生じ、誤って自動ブレーキ制御が動作してしまう所謂誤動作の危険性が生じる。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、超音波センサを用いて、車両前方の検知距離を拡大させつつ、検知覆域を確保できる車両周辺監視システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる車両周辺監視システムにおいては、車両に搭載され、車両の周辺の監視を行う車両周辺監視システムであって、それぞれ超音波パルスを送受信するように構成され、検知距離が拡大された一つ以上の遠距離超音波センサ及びこの遠距離超音波センサより検知距離の短い近距離超音波センサを有する複数の超音波センサと、近距離超音波センサの動作状態を、超音波パルスを送受信する動作と、超音波パルスの受信専用の動作とのいずれかに切り替える切替手段と、超音波センサによる超音波パルスの送受信により障害物を検知する障害物検知手段と、障害物検知手段の検知結果に応じて、車両の運動状態を制御するための制御指示を出力する車両制御指示手段とを備え、近距離超音波センサは、遠距離超音波センサの搭載位置から横方向にオフセットした位置に配置され、切替手段は、近距離超音波センサの動作状態を、車両の所定速度以上での走行中は受信専用の動作に切り替え、障害物検知手段は、車両の所定速度以上での走行中に遠距離超音波センサの送信した超音波パルスが障害物で反射された反射波を複数の超音波センサが受信し、この受信した反射波から車両の周辺の所定検知エリアに存在する障害物を検知するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、車両に搭載され、車両の周辺の監視を行う車両周辺監視システムであって、それぞれ超音波パルスを送受信するように構成され、検知距離が拡大された一つ以上の遠距離超音波センサ及びこの遠距離超音波センサより検知距離の短い近距離超音波センサを有する複数の超音波センサと、近距離超音波センサの動作状態を、超音波パルスを送受信する動作と、超音波パルスの受信専用の動作とのいずれかに切り替える切替手段と、超音波センサによる超音波パルスの送受信により障害物を検知する障害物検知手段と、障害物検知手段の検知結果に応じて、車両の運動状態を制御するための制御指示を出力する車両制御指示手段とを備え、近距離超音波センサは、遠距離超音波センサの搭載位置から横方向にオフセットした位置に配置され、切替手段は、近距離超音波センサの動作状態を、車両の所定速度以上での走行中は受信専用の動作に切り替え、障害物検知手段は、車両の所定速度以上での走行中に遠距離超音波センサの送信した超音波パルスが障害物で反射された反射波を複数の超音波センサが受信し、この受信した反射波から車両の周辺の所定検知エリアに存在する障害物を検知するので、車両前方の検知距離を拡大させつつ、検知覆域を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムにおけるセンサの車載配置を示す図である。
【図３】超音波センサが１つの場合の横位置オフセットした先行車ターゲットの検知状態を示すイメージ図である。
【図４】この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムにおいて、横位置オフセットした先行車ターゲットに対し、超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示した上面視図である。
【図５】この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムの横位置オフセットした先行車ターゲットに対する超音波センサによる送受信タイミングを示す図である。
【図６】超音波センサが１つの場合の路側構造物を誤検知してしまう状態を示すイメージ図である。
【図７】この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムおいて、路側構造物に対し、超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示した上面視図である。
【図８】この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムの路側構造物に対する超音波センサによる送受信タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１について説明する。
＜基本ブロック図＞
図１は、この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムの構成を示すブロック図である。
図１において、車両周辺監視システムとしての自動ブレーキシステムは、遠距離超音波センサ１０と、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４と、車両ＣＡＮバス４０によって互いに接続された電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０、警告・通知装置３１、エンジン制御ＥＣＵ３０、ブレーキ制御ＥＣＵ３２及びステアリング制御ＥＣＵ３３により構成される。
【００１２】
近距離超音波センサ１１は、基本的に、超音波トランスデューサ１１１、トランス１１２、アンプ回路１１３とで構成されており、ＥＣＵ２０内のマイコン２１からドライバ２３を経由して超音波駆動指示信号が入力されると、この超音波駆動指示信号はトランス１１２により昇圧され、駆動パルス電圧に変換される。
これにより、駆動パルス電圧が超音波トランスデューサ１１１に入力されることによって、超音波トランスデューサ１１１は電気的に励振され、超音波トランスデューサ１１１内の圧電素子により機械振動に変換され、空間に対して超音波パルス１１４が放射される。
【００１３】
そして、空間を伝搬した超音波パルス１１４は、障害物で反射し、その反射波がターゲットエコーとして超音波トランスデューサ１１１に到来する。
到来波は、超音波トランスデューサ１１１内の圧電素子により再び電気信号に変換され、アンプ回路１１３により電圧増幅され、ＥＣＵ２０に入力される。
ＥＣＵ２０に入力された電気信号（アナログ信号）は、ＥＣＵ２０内でデジタル変換され、マイコン２１に入力されることにより、障害物検知に必要な信号処理及び制御に用いられる。
なお、近距離超音波センサ１２、１３、１４も、近距離超音波センサ１１と同様の構成、及び動作を有し、ともに送受兼用センサとして用いられる。
【００１４】
一方、遠距離超音波センサ１０においては、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４と異なり、空間に放射した超音波パルス１０４による放射指向性を絞り、遠距離超音波センサ１０の正面方向感度を高めるためにホーン構造１０５が装荷されている。
この遠距離超音波センサ１０において、ホーン構造１０５が装荷されていること以外の構成・動作は、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４と基本的に同様である。
但し、本実施の形態１では、放射指向性を絞るため、ホーン構造を装荷する例を示したが、放射指向性を絞るため、反射鏡や音響レンズを装荷する等、別の手段を用いてもよい。
また、超音波トランスデューサ１０１の仕様や超音波トランスデューサ１０１の駆動条件、またはトランス１０２、アンプ回路１０３の仕様変更により、センサの正面方向感度を高めてもよい。
【００１５】
ホーン構造１０５を装荷することにより正面方向感度が高められた遠距離超音波センサ１０は、自動ブレーキシステム等に必要な遠距離検知用超音波センサであり、ホーン構造の装荷により自動ブレーキシステムに必要な検知距離５ｍ以上を実現する。
また、ホーン構造１０５を装荷していない近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４は、所謂コーナーセンサであり、駐車支援や、狭路走行時の障害物検知に必要な検知距離１〜２ｍを有する近距離検知用超音波センサである。
【００１６】
本実施の形態１においては、自動ブレーキシステムに必要な検知距離５ｍ以上の遠距離検知用超音波センサ（遠距離超音波センサ１０）だけでなく、駐車支援や、狭路走行時の障害物検知に用いられる近距離検知用超音波センサ（近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４）を併用することにより、自動ブレーキシステムの検知性能の向上、及び誤検知の抑制を図るが、その詳細については後述する。
【００１７】
遠距離超音波センサ１０及び近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４に対する超音波パルスの駆動指示とターゲットからの反射エコーの受信後の信号処理（障害物検知手段）、警報通知出力（警告通知手段）、及び車両制御（車両制御指示手段）は、全超音波センサが接続されているＥＣＵ２０が担い、とりわけＥＣＵ２０の内部に実装されているマイコン２１により実行、制御される。
ＥＣＵ２０が、実際に駆動指示信号を出力する場合、マイコン２１は遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４に対し、それぞれの対応するドライバ２２〜２６（出力ポート）を経由し、超音波駆動指示信号を出力する。遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４における超音波送受信のメカニズムについては前述したとおりである。
そして、各入力ポートを経由してターゲットエコーを受信するが、そのパルス送信から受信までの時間遅れを計測することによって、障害物の位置を検知する。詳細な送受信シーケンス、及び障害物位置検知のメカニズムに関しては、後述する。
【００１８】
マイコン２１は、内蔵されるか外付けにされたメモリに書き込まれたプログラムに従い、上述した超音波送受信制御、信号処理だけでなく、警報・通知出力、並びに車両制御をも実施する。
警報・通知出力として、例えば、マイコン２１は、障害物が所定の距離範囲内に近接している場合など然るべきタイミングにおいて、警告・通知装置３１に対して警告・通知を指示し、警告・通知装置３１はこれを実行する。具体的に、警告・通知装置３１とは、警告音を出力する音声スピーカであったり、車内ランプやインパネ、カーナビゲーションにおける視覚的な表示を指し、ドライバに対して視覚・聴覚を通じて注意喚起を行う機能を有する。
【００１９】
車両制御としては、前述したように、ドライバに対して警告・通知により注意喚起を行ったにも関わらず、障害物との衝突が免れないと判断した場合には、ブレーキ制御ＥＣＵ３２に対し、衝突回避に必要な減速度を指示し、ブレーキ制御ＥＣＵ３２はこれを実行する。
また、衝突回避に必要なエンジンブレーキ量をエンジン制御ＥＣＵ３０に対して指示し、エンジン制御ＥＣＵ３０はこれを実行する。よって、前述の制動制御により、障害物との衝突を回避、或いは衝突被害の軽減を実現することができる。
さらに、前述した制動制御だけでは衝突が免れないと判断された場合には、ステアリング制御ＥＣＵ３３に対し、衝突回避に必要な操舵角を指示し、ステアリング制御ＥＣＵ３３はこれを実行する。
これにより、障害物との衝突を回避、或いは衝突被害の軽減を実現することができる。
【００２０】
また、ＥＣＵ２０と、警告・通知装置３１、エンジン制御ＥＣＵ３０、ブレーキ制御ＥＣＵ３２との間では、例えば車両ＣＡＮバス４０経由で情報の授受を行う。但し、車両内部で情報データの授受を実現する手段としては、車両ＣＡＮバス以外の別の手段であってもよい。
【００２１】
＜車両へのセンサ配置＞
図２は、この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムにおけるセンサの車載配置を示す図である。
図２において、自車両１の車両前方に対する自動ブレーキシステムに必要な遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１〜１４の車載配置例を示している。自動ブレーキシステムを実現するためには、先行車との速度差にもよるが、自車両から前方に５ｍを超えるエリアに存在する障害物の検知が必要であり、これを実現するための超音波センサを配置している。
【００２２】
すなわち、ホーン構造、またはミラー構造等を超音波センサ素子に装荷した遠距離超音波センサ１０を１台、自車両の前方中央部に設置した。
また、検知距離１〜２ｍの近距離超音波センサ１１、１２を、それぞれ自車両フロントバンパーの角部（両端部）に配置し、近距離超音波センサ１１、１２と遠距離超音波センサ１０の間にもう１台ずつ近距離超音波センサ１３、１４を、すなわち計４台の近距離超音波センサをフロントバンパ部に配置している。
【００２３】
具体的なセンサ設置場所としては、例えば自車両１のフロントグリル部、または、フロントバンパー部や、ラジエーター前部等が該当する。また、前照灯、車幅灯、さらにはフォグランプなどの灯火モジュール類と一体的に構成・搭載してもよい。
図２においては、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４の搭載位置は、遠距離超音波センサ１０の搭載位置から、それぞれ、ΔＸ１、ΔＸ２、ΔＸ３、ΔＸ４だけ、横方向にオフセットした位置に搭載されている。
【００２４】
図３は、超音波センサが１つの場合の横位置オフセットした先行車ターゲットの検知状態を示すイメージ図である。
図３（ａ）は、先行車ターゲット２が自車両１の正面前方に存在している場合（横位置オフセットなしの場合）の図、図３（ｂ）は、先行車ターゲット２が自車両１に対して横位置オフセットした位置に存在している場合の図である。
図３において、自車両１の前方に先行車ターゲット２があり、遠距離超音波センサ１０の放射パターン３が示されている。
【００２５】
従来システムのように、車両に設ける超音波センサが１つの場合においては、超音波センサは、ホーン構造、またはミラー構造を装荷することにより５ｍ以上の検知距離を実現した遠距離超音波センサ１０だけで構成されており、遠距離超音波センサ１０の放射パターン３は、正面方向のセンサ感度を向上させるため、ホーン構造、またはミラー構造を装荷することによって絞られている。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、先行車ターゲット２が自車両１の正面前方に存在している場合（横位置オフセットなしの場合）は、先行車ターゲット２に正面から入射した超音波パルスは、先行車ターゲット正面方向で反射し、出射されるため、超音波パルスを出射した遠距離超音波センサ１０に戻り、確実な検知性能を確保できる。
しかしながら、図３（ｂ）に示すように、先行車ターゲット２が自車両１に対して横にオフセットした位置に存在している場合には、遠距離超音波センサ１０の放射パターンが絞られているため、横方向に検知覆域が減少してしまう上に、超音波そのものが直進性の強い波であることも作用し、遠距離超音波センサ１０だけでは、確実な検知性能を確保できない。
これは、図３（ｂ）に示すように、遠距離超音波センサ１０から放射された超音波パルスが先行車ターゲット２の背面に角度を持って入射するため、出射についても角度を持って先行車ターゲット２の背面から反射、出射されることになり、ターゲットエコーは遠距離超音波センサ１０に戻らず、自車両１の側方側に逸れて伝搬してしまうからである。
【００２７】
図３（ｂ）の状況に対し、実施の形態１の自動ブレーキシステムでは、遠距離超音波センサ１０を中心に、近距離超音波センサ１１〜１４を自車両１の横方向に分散して配置することにより、自車両１前方の中央部に設置された遠距離超音波センサ１０だけでは受信できなかったターゲットエコーであっても、自車両１前方に横位置オフセットして配置された近距離超音波センサ１１〜１４により受信することができるようになる。
【００２８】
したがって、実施の形態１における自動ブレーキシステムでは、先行車ターゲット２が自車両１に対して横位置オフセットした位置に存在する場合のターゲットエコーであっても、自動ブレーキシステム全体としてはロストすることなく確実に検知することができるため、衝突回避や衝突被害軽減などの車両制御に反映させることができる。
また、先行車ターゲット２の方向が自車両１から発せられる超音波の伝搬方向に対して傾いている場合や、ターゲット車両外表面の凹凸による乱反射が存在する場合でも同様の効果を発揮することができる。
【００２９】
図４は、この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムにおいて、横位置オフセットした先行車ターゲットに対し、超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示した上面視図である。
図４において、１、２は図３におけるものと、１０〜１４は図１におけるものとそれぞれ同一のものである。
図４は、実施の形態１における自動ブレーキシステムが、従来システムであれば、横位置オフセットした先行車ターゲット２を検出ロストしてしまうシーンにおいて、自動ブレーキシステムを構成する複数の遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１〜１４による超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示している。
【００３０】
図５は、この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムの横位置オフセットした先行車ターゲットに対する超音波センサによる送受信タイミングを示す図である。
図５において、１０〜１４は図１におけるものと同一のものである。図５では、遠距離超音波センサ１０の送信波形の漏れこみ５０と、近距離超音波センサが受信する反射波（エコー）５１が示されている。
図５（ａ）は、従来の自動ブレーキシステムの場合を示す図で、超音波センサとして遠距離超音波センサ１０のみで構成された従来システムの場合の受信波形を示す。図５（ｂ）は、実施の形態１に示す自動ブレーキシステムの場合を示す図で、図４に示す複数の遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１〜１４による送受信波形、及び送受信タイミングを示している。
【００３１】
次に、実施の形態１における自動ブレーキシステムにおいて、遠距離超音波センサ１０に、４台の近距離超音波センサを加えることにより、如何にして横位置オフセットした先行車ターゲット２車両のロストを抑え、検知確率を確保するかの詳細メカニズムについて、図４、図５を用いて、超音波パルスの送受信シーケンスを交えて説明する。
【００３２】
図５（ａ）に示すとおり、遠距離超音波センサ１０から送信する超音波パルスは、一定の周期にて送信される。この送信周期は、本実施の形態１を適用する自動ブレーキシステムにおいて、必要なターゲット検知距離に応じて定めるものであり、検知距離範囲を長く確保するためには、超音波が超音波センサと先行車ターゲット２間を往復する伝搬時間を考慮して送信周期を長く設定する必要がある。
また、遠距離超音波センサ１０による受信電圧には、遠距離超音波センサ１０による送信波形の漏れこみ５０が重畳しているものの、前述した理由から、横位置オフセットした先行車ターゲット２からの反射波（エコー）は受信できていない。
【００３３】
一方、図５（ｂ）は、実施の形態１における送受信タイミングを示し、実施の形態１における自動ブレーキシステムでは、遠距離超音波センサ１０に加え、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４を伴って構成しているため、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４の受信電圧も下方に併記している。
ここで、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４は、本シーケンスにおいて受信専用センサとしてのみ用いるため、図５（ｂ）に示されるとおり、送信波形の漏れこみは重畳していない。
また、先行車ターゲット２からの反射波（エコー）５１は、近距離超音波センサ１１、１３だけが受信している。
【００３４】
このことを、図４に示す模式図を用いて説明する。
図４において、自車両１の前部に搭載されている遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１〜１４のうち、本シーケンスにおいて、超音波パルスを送信するのは遠距離超音波センサ１０のみであり、遠距離超音波センサ１０から出射された超音波パルスは、先行車ターゲット２が横位置オフセットしている影響により、先行車ターゲット２での反射点も遠距離超音波センサ１０の正面方向ではなく、横にオフセットした位置に対し、ある一定の入射角を持ってターゲット反射点に入射する。
また、超音波は直線性が強く、反射点への入射角と出射角とは等しくなる。したがって、先行車ターゲット２の背面にて反射した超音波パルスは、より広角方向へと反射し、エコーとなって自車両１の側方方向に到来することとなる。
【００３５】
一方で、本実施の形態１においては、自車両１の近距離超音波センサ１１〜１４が横方向に分散して配置されているため、図４に示すように、自車両１から見て右方向にオフセットして走行している先行車ターゲット２に対しては、反射点６０、及び反射点７０にて反射したターゲットエコーは、それぞれ、近距離超音波センサ１１、１３により受信できる。
【００３６】
次に、前述したように、遠距離超音波センサ１０によって送信されたパルスが先行車ターゲット２にて反射して、その到来波を近距離超音波センサ１１、１３によって受信することにより、先行車ターゲット２までの距離を算出する方法について説明する。
まず、図５（ｂ）に示すように、遠距離超音波センサ１０が送信パルスを放射したタイミングを基準にした、近距離超音波センサ１１、１３によるターゲットエコーである反射波５１の受信タイミングより、その遅延時間Δｔ１、Δｔ３を測定する。
そして、図４に示す反射点６０、７０を経由した超音波の往復の伝搬距離Ｒ１（遠距離超音波センサ１０→反射点６０→近距離超音波センサ１１）、Ｒ３（遠距離超音波センサ１０→反射点７０→近距離超音波センサ１３）は、実測した伝搬時間Δｔ１、Δｔ３を用いて算出が可能であり、下式によって求めることができる。
Ｒ１＝ｃ・Δｔ１                ・・・・・（１）
Ｒ３＝ｃ・Δｔ３                ・・・・・（２）
ここで、ｃは超音波の伝搬速度（音速）であり、音速ｃは、摂氏Ｔ度における音速の式により求められる。
【００３７】
【数１】
0005871964.tif 000002
【００３８】
よって、上式より求めた往復の伝搬距離Ｒ１、Ｒ３と、既知である近距離超音波センサの配置オフセット量Δｘ１、Δｘ３を用いて、先行車ターゲットまでの距離ｄは、下式により求められる。
【００３９】
【数２】
0005871964.tif 000003
【００４０】
上式により求めた先行車ターゲット２までの距離ｄ１、ｄ３は、本実施の形態１の場合のように、複数の近距離超音波センサでターゲットエコーを受信できた場合は、複数の検知距離結果が得られるが、複数の結果の中から、もっともらしい結果だけを取捨選択してもよいし、全結果を平均化して先行車ターゲット２までの距離を算出してもよい。
【００４１】
また、図４では、説明及び理解を容易化する目的で、ターゲット車両の形状が平面部だけで形成された単純形状として説明したが、実際の車両形状は複雑であり、曲面やエッジを含むため、ターゲットエコーを受信するための近距離超音波センサの数は多い程、安定した先行車検知を実現できる可能性が高くなることは言うまでもない。
【００４２】
また、図４では、自車両１に搭載する超音波センサの搭載位置は、説明及び理解を容易化する目的で、横一線に配置されるようにしたが、実際の搭載位置はフロントバンパの形状や超音波センサのインストール先の制約から横一直線に並べることは現実的に困難であり、先行車ターゲット２までの距離ｄの導出の際には、実際の超音波センサ位置に応じた細かい補正は別途必要である。
【００４３】
先行車ターゲット２が自車両１から見て右方向にオフセットしている場合には、本実施の形態１で示すように、基本的に右側に配置された近距離超音波センサ１１、１３によってターゲットエコーが受信されるが、先行車ターゲット２が自車両１から見て左方向にオフセットしている場合には、逆に、基本的に左側に配置された近距離超音波センサ１２、１４によってターゲットエコーが受信される。
【００４４】
＜誤検知抑制＞
次に、前述した従来システムにおける路側構造物の誤検知の課題を、本実施の形態１において如何に解決するかについての詳細メカニズムについて説明する。
図６は、超音波センサが１つの場合の路側構造物を誤検知してしまう状態を示すイメージ図である。
図６において、１、３、１０は図３におけるものと同一のものである。図６では、不要な広角方向へのセンサ感度であるサイドローブレベル４が増大する。このため、路側構造物８０を検知してしまう。
【００４５】
従来システムのように、車両に設ける超音波センサが１つの場合においては、超音波センサは、ホーン構造、またはミラー構造を装荷することにより、５ｍ以上の検知距離を実現した遠距離超音波センサだけで構成されており、その放射パターン３は、正面方向のセンサ感度を向上させるため、ホーン構造、またはミラー構造を装荷することによって絞られている。
しかしながら、車両正面方向へのセンサ感度が向上することの弊害、代償として、原理的に不要な広角方向へのサイドローブレベル４が増大してしまう。このため、例えばＥＴＣゲート（Ｈ鋼）やガードレール（ポール）など、道路脇に存在する路側構造物などを意図せず検知してしまう可能性が生じ、誤って自動ブレーキ制御が動作してしまう所謂誤動作の危険性が生じてしまう。
【００４６】
図７は、この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムおいて、路側構造物に対し、超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示した上面視図である。
図７において、１、１０〜１４は図４におけるものと、８０は図６におけるものとそれぞれ同一のものである。図７は、従来システムであれば、ＥＴＣゲートやガードレールなど道路脇に存在する路側構造物を意図せず検知してしまうようなシーンにおいて、自動ブレーキシステムを構成する複数の遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４による超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示したものである。
【００４７】
図８は、この発明の実施の形態１による自動ブレーキシステムの路側構造物に対する超音波センサによる送受信タイミングを示す図である。
図８において、１０〜１４、５０、５１は図５におけるものと同一のものである。
図８（ａ）は、従来の自動ブレーキシステムの場合を示す図であり、センサとして遠距離超音波センサ１０のみで構成された従来システムの場合の受信波形を示している。図８（ｂ）は、実施の形態１の自動ブレーキシステムの場合を示す図であり、図７に示す遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４による送受信波形、及び送受信タイミングを示している。
【００４８】
次に、本実施の形態１において、いかにして誤検知を抑制するかの詳細メカニズムについて、図７、図８を用いて、超音波パルスの送受信シーケンスを交えて説明する。
図７は、従来の自動ブレーキシステムであれば、ＥＴＣゲートやガードレールなど道路脇に存在する路側構造物を意図せず検知してしまうようなシーンにおいて、自動ブレーキシステムを構成する複数の遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４による超音波パルスの送受信による伝搬パスを模式的に示したものである。
【００４９】
ここで、図８（ａ）に示されているように、従来の自動ブレーキシステムのように遠距離超音波センサ１０だけで構成されている場合には、遠距離超音波センサ１０が遅延時間Δｔ０のエコーを受信するのみであるので、遅延時間Δｔ０で式（５）により算出される距離ｒＬだけ離れた場所のターゲットが、自車両１と衝突する危険性のある正面方向のターゲットなのか、自車両と衝突する危険性のない車線外のターゲットであるのか判別することはできない。（測角できない）
【００５０】
一方、図８（ｂ）で、実施の形態１における送受信タイミング、及び各超音波センサの受信波形を示すとおり、実施の形態１における自動ブレーキシステムでは、遠距離超音波センサ１０に加え、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４を伴って構成しているため、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４の受信電圧も下方に併記している。
ここで、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４は、本シーケンスにおいて受信専用センサとしてのみ用いるため、図８（ｂ）に示されるとおり、送信の漏れこみ波形は重畳していない。
また、先行車ターゲット２からの反射波（エコー）５１は、従来システムと同様にして遠距離超音波センサ１０が受信していることに加え、近距離超音波センサ１１、１３が受信している。
【００５１】
次に、誤検知の抑制について、図７に示す模式図を用いて説明する。
図７において、自車両１の前部に搭載されている遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４のうち、本シーケンスにおいて、超音波パルスを送信するのは遠距離超音波センサ１０のみであり、遠距離超音波センサ１０から出射された超音波パルスは、正面方向が最も放射強度の強いパターンを有するが、前述のとおり、車両正面方向へのセンサ感度が向上することの弊害、代償として、原理的に不要な広角方向へのサイドローブレベル４が増大してしまうため、遠距離超音波センサ１０にとって広角方向に存在する路側構造物８０を誤検知してしまう。
【００５２】
また、同時に、近距離超音波センサ１１、１３によっても、路側構造物８０からのターゲットエコー（クラッタ）を受信することになる。誤検知の要因となるような路側構造物８０の形状は、本来のターゲットである先行車の背面形状のような平面部ではなく、円筒（ポール）やＨ鋼の柱など、超音波が反射した際に比較的広い角度範囲に渡って散乱する反射条件を有することが多い。このため、路側構造物８０による反射波は、遠距離超音波センサ１０だけでなく、他の近距離超音波センサ（本実施の形態１の場合は、近距離超音波センサ１１、１３）でも受信することが可能になる。
このため、本実施の形態１では、近距離超音波センサで受信したターゲットエコーの情報を使って、ターゲットまでの距離だけでなく、ターゲットの横位置に関する情報を導出し、自車両と衝突する危険性のあるターゲットか否かの判定を行う。
【００５３】
次に、前述したように、遠距離超音波センサ１０によって送信されたパルスがターゲットにて反射して、その反射波を遠距離超音波センサ１０と近距離超音波センサ１１によって受信して得た情報を元に、ターゲットまでの距離、及びターゲットの横位置を算出する方法について具体的に説明する。
【００５４】
まず、図８（ｂ）に示すように、遠距離超音波センサ１０が送信パルスを放射したタイミングを基準にした、遠距離超音波センサ１０によるターゲットエコーである反射波５１の受信タイミング、及び近距離超音波センサ１１によるターゲットエコーである反射波５１の受信タイミングより、その遅延時間Δｔ０、Δｔ１を測定する。
そして、図７に示すターゲットである路側構造物８０で反射した超音波の往復の伝搬距離ｒＬ（遠距離超音波センサ１０→路側構造物８０→遠距離超音波センサ１０）、ｒＳ（遠距離超音波センサ１０→路側構造物８０→近距離超音波センサ１１）は、実測した伝搬時間Δｔ１を用いて算出が可能であり、式（５）、（６）によって求めることができる。
ｒＬ＝０．５・ｃ・Δｔ０            ・・・・・（５）
ｒＳ＝ｃ・Δｔ１−ｒＬ              ・・・・・（６）
【００５５】
次に、ターゲットまでの距離ｄ及びターゲットの横位置Δｘｃ（近距離超音波センサ１１からの横オフセット量）は、式（５）、（６）により求めた伝搬距離ｒＬ、ｒＳとの間で、式（７）、（８）で示される関係にある。
式（７）において、Δｘ１は遠距離超音波センサ１０に対する近距離超音波センサ１１のオフセット設置位置であり、既知の値である。
ｒＬ２＝ｄ２＋（Δｘ１＋Δｘｃ）２      ・・・・・（７）
ｒＳ２＝ｄ２＋Δｘｃ２                  ・・・・・（８）
従って、式（７）、（８）を解くと、ターゲットまでの距離ｄ及びターゲットの横位置Δｘｃ（近距離超音波センサ１１からの横オフセット量）は、式（９）、（１０）のように求めることができ、自車両１と衝突する危険性のあるターゲットか否かの判定を行うことができる。
これにより、検出したターゲットが自車両１と衝突する危険性のあるターゲットか否かの判定を行い、誤検出ひいては誤作動により誤ったブレーキ制御を行う危険性を抑制することができる。
【００５６】
【数３】
0005871964.tif 000004
【００５７】
＜動作フロー＞
次に、実施の形態１の自動ブレーキシステムにおける動作フローについて説明する。
前述したシーケンス（オフセット車両の検出、路側構造物の誤検出抑制）において、まず、遠距離超音波センサ１０が車両前方の障害物を検知すべく、超音波パルス１０４を送信する。
次に、遠距離超音波センサ１０、及び４台の近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４で一斉に受信動作に移行する。そして、前述した超音波送受信シーケンスにより、各遠距離超音波センサ１０、近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４にて受信したターゲットエコーの受信タイミング（送信タイミングを基準にした遅延時間Δｔ）により、ターゲットまでの距離、及びターゲットの横位置オフセットを導出する。
【００５８】
そして、マイコン２１は、前述のとおり導出したターゲットまでの距離、及び横位置オフセットに関する情報から、障害物との衝突が免れないと判断した場合には、ブレーキ制御ＥＣＵ３２に対し、衝突回避に必要な減速度を指示し、ブレーキ制御ＥＣＵ３２はこれを実行する。
また、衝突回避に必要なエンジンブレーキ量をエンジン制御ＥＣＵ３０に対して指示し、エンジン制御ＥＣＵ３０はこれを実行する。
よって、これらの制動制御により、障害物との衝突を回避、あるいは衝突被害の軽減を実現することができる。
さらに、前述した制動制御だけでは衝突が免れないと判断された場合には、ステアリング制御ＥＣＵ３３に対し、衝突回避に必要な操舵角を指示し、ステアリング制御ＥＣＵ３３はこれを実行する。
これにより、障害物との衝突を回避、或いは衝突被害の軽減を実現することができる。
【００５９】
また、これらの制動制御に並行して警報・通知出力を実行する。例えば、マイコン２１は、障害物が所定の距離範囲内に近接している場合など然るべきタイミングにおいて、警告・通知装置３１に対して警告・通知を指示し、警告・通知装置３１はこれを実行する。
具体的に、警告・通知装置３１とは、警告音を出力する音声スピーカであったり、車内ランプやインパネ、カーナビゲーションにおける視覚的な表示を指し、ドライバに対して視覚・聴覚を通じて注意喚起を行う機能を有する。ドライバに対して警告・通知により注意喚起を行ったにも関わらず、依然として障害物との衝突が免れないと判断した場合には、より強い警告をドライバーに対して出力することに加えて、前述したような車両制御に移行する。
【００６０】
但し、実施の形態１における自動ブレーキシステムにおいて、４台の近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４は、上記シーケンスにおいて、基本的に受信専用センサとして機能するが、後退時（シフトレバー（ギア）がＲに入っている時）、及び、極低速時（毎時１０ｋｍ程度以下の自車速）においては、送受信センサとして動作し、この動作状態は、基本的にシフトレバー（ギア）の状態及び自車速により適時切り替えられる（切替手段）。
４台の近距離超音波センサ１１、１２、１３、１４が送受信センサとして動作する場合、車両周辺の極近傍に存在する障害物検知が行われることとなり、本来の駐車支援機能、または、狭路走行時の走行支援機能に寄与することとなる。
【００６１】
また、極低速時（毎時１０ｋｍ程度以下の自車速）においては、上記シーケンスで説明した自動ブレーキシステムとしての動作も間欠的に実行する（つまり、自動ブレーキシステム⇔駐車支援などの周辺監視システムはシーケンシャルに切り替えられ、それぞれの機能を間欠的に実行する）。
【００６２】
なお、実施の形態１においては、自動ブレーキシステムに適用される場合に特化して説明したが、自動ブレーキシステム以外にも、踏み間違い防止システム、前車発進通知システムに適用することができる。
踏み間違い防止システムとは、前方所定範囲内に障害物を検知している時にアクセルを一定以上踏んだ場合、エンジン出力を抑制し、急発進を防止するシステムのことであり、前述したシーケンスにより導出したターゲットまでの距離、及びターゲットの横位置より、ターゲットが前方の所定範囲内にあると判断された場合に、一定以上の踏力でアクセルが踏まれた場合に、エンジン制御ＥＣＵ３０に対し、エンジン出力を抑制し、急発進してターゲットと衝突することを防止することができる。
また、前述のシーケンスによれば、自車両正面からオフセットした位置にあるターゲットであっても有効となり、動作信頼性が向上する。
また、路側構造物の誤検知により、不要な場面で発進抑制がかかるといった誤動作を防止することもできる。
【００６３】
前車発進通知システムとは、信号待ち等で前方車両が停止状態から所定距離進んでも自車が停止している場合、音などでドライバーへ知らせるシステムのことであり、前述したシーケンスにより導出したターゲットまでの距離、及びターゲットの横位置を元に、前車判定を行うことができるため、動作信頼性が向上するとともに、隣車線の車両や路側構造物の変化による誤通知、誤報知を防止することができる。
【００６４】
実施の形態１によれば、ホーン構造またはミラー構造の装荷により検知距離を拡大した遠距離超音波センサによる検知結果だけでなく、車両外周部に設置されている複数の近距離超音波センサの検知結果を活用してターゲット位置を推定することにより、オフセット先行車の検知性能確保、並びに、路側構造物等の誤検知抑制を図ることができる。
【００６５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  自車両、２  先行車ターゲット、３  放射パターン、４  サイドローブレベル、
１０  遠距離超音波センサ、１１、１２、１３、１４  近距離超音波センサ、
１０１、１１１  超音波トランスデューサ、１０２、１１２  トランス、
１０３、１１３  アンプ回路、１０４、１１４  超音波パルス、１０５  ホーン構造、
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２１  マイコン、
２２、２３、２４、２５、２６  ドライバ、３０  エンジン制御ＥＣＵ、
３１  警告・通知装置、３２  ブレーキ制御ＥＣＵ、３３  ステアリング制御ＥＣＵ、
４０  車両ＣＡＮバス、５０  送信波形の漏れこみ、５１  反射波（エコー）、
８０  路側構造物。
【図１】
0005871964.tif 000005
【図２】
0005871964.tif 000006
【図５】
0005871964.tif 000007
【図７】
0005871964.tif 000008
【図８】
0005871964.tif 000009
【図３】
0005871964.tif 000010
【図４】
0005871964.tif 000011
【図６】
0005871964.tif 000012