(57)【要約】  超音波の送信信号の障害物１００からの反射波を直接送受信および間接送受信で取得し、超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に３次元マッピングし、３次元マッピングデータに基づいて障害物１００の位置および形状を判定して表示する。
2013024509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に配設した複数の距離センサからなる距離センサ群を用いて物体を検知する物体検知装置において、
前記距離センサ群における個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の前記物体からの反射波を、当該所定の信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた前記所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび前記反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部と、
前記距離センサ群における個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の前記物体からの反射波を、前記距離センサ群における当該所定の信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた前記所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび前記反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部と、
前記直接波信号記憶部および前記間接波信号記憶部にそれぞれ記憶された前記伝搬距離データおよび前記振幅データに基づいて、前記物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを前記距離センサ群の検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部と、
前記距離センサデータマッピング部が生成した前記反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、前記物体の位置および形状を判定する検知物判定部と、
前記距離センサ群の検知エリア上の座標系から、前記検知物判定部が判定した位置および形状で前記物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部と、
前記表示座標変換部が変換した前記表示座標系で、前記監視範囲の前記物体を表示する表示部とを備えたことを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記距離センサが受信した反射波の中から、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて設定した閾値を超える振幅値の反射波を判定して抽出する閾値判定部と、
前記閾値判定部が抽出した反射波について、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離、および、予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する最大値判定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記閾値判定部は、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に反比例した閾値を用いて、当該反射波の振幅データを判定することを特徴とする請求項２記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記距離センサデータマッピング部は、
前記直接波信号記憶部に記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、前記距離センサの位置を中心とした当該距離センサから前記物体までの距離を半径とする円の円周上に反射点が存在するものとして、前記距離センサ群の検知エリア上に前記反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する第１の反射点候補位置生成部と、
前記間接波信号記憶部に記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、前記所定の信号を送信した距離センサの位置と当該所定の信号の反射波を受信した距離センサの位置とを２定点とした楕円の円周上に反射点が存在するものとして、前記距離センサ群の検知エリア上に前記反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する第２の反射点候補位置生成部と、
前記第１の反射点候補位置生成部および前記第２の反射点候補位置生成部がそれぞれ生成した３次元マッピングデータを合成する加算振幅値演算部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記検知物判定部は、
前記距離センサデータマッピング部が生成した３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正して、当該３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布における、前記反射点の候補位置の集中度合い、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布と前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布との割合、および前記距離センサから前記物体までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、当該物体の位置と形状を判定する位置・形状判定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記識別部は、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に比例して大きな値となるように反射波の振幅データを補正することを特徴とする請求項５記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記位置・形状判定部は、
前記識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、前記反射点の候補位置が一部に集中している場合、検知対象の物体が円柱形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ前記物体までの距離データの変化が所定の閾値未満である場合、検知対象の物体が平板形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、前記反射点の候補位置が一部に集中している場合、検知対象の物体が角柱形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ前記物体までの距離データが前記複数の距離センサの配設方向に対して徐々に変化している場合、検知対象の物体が、前記距離センサ群から見て傾斜している面を有すると判定することを特徴とする請求項５記載の物体検知装置。
【請求項８】
移動体に搭載され、当該移動体の周囲に存在する物体を検知することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項９】
前記移動体の移動位置および当該移動体の移動に伴う前記距離センサの位置を判定する位置判定部を備え、
前記表示座標変換部は、前記位置判定部が判定した前記移動体の移動位置および前記距離センサの位置に基づいて、前記検知物判定部が判定した位置および形状で前記物体を表示する監視範囲の表示座標系を、前記移動体の移動に伴って変化する前記距離センサの向きに応じた表示座標系に変換し、
前記表示部は、前記表示座標変換部が変換した前記表示座標系で、前記監視範囲の前記物体を表示することを特徴とする請求項８記載の物体検知装置。
【請求項１０】
前記移動体の周辺状況を撮影する撮影部を備え、
前記表示部は、前記表示座標変換部が変換した表示座標系で、前記監視範囲の前記物体を表示するとともに、前記撮影部が撮影した前記移動体の周辺の映像情報を表示することを特徴とする請求項８記載の物体検知装置。
【請求項１１】
前記移動体から所定の距離内に前記物体が接近したことを報知する報知部を備えたことを特徴とする請求項８記載の物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、距離センサを用いて物体を検知する物体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１が開示する従来の物体検知装置は、車両に設けた複数の距離センサから送信された超音波信号が車外の障害物で反射した反射波を、当該超音波信号を送信した距離センサで直接的に検知して当該障害物の存在およびその形状を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６０９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に代表される従来の技術では、障害物までの距離を半径とする距離センサの位置を中心とした円を複数の距離センサでそれぞれ規定し、これらの円の交点が障害物における反射点であるものとしている。
しかし、この方法では、少なくとも２つの距離センサによる２円が交わるように互いの検知エリアが重複している必要がある。このため、距離センサの設置間隔が広すぎると、２円の交点が得られず、障害物の位置を判定できないという課題があった。
また、距離センサの設置間隔を詰めるためにその設置個数を増やした場合は、車両への距離センサの取り付け作業が煩雑になる上、装置全体のコストアップに繋がる。
さらに、距離センサに対して傾斜した面を有する障害物では、超音波信号の送信元の距離センサの方向に反射波が戻らないため、当該距離センサで反射波を直接的に検知できないという課題があった。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、距離センサの増加を招くことなく障害物の検知精度を向上させることができ、さらに、検知された障害物の様々な形状を検知できる物体検知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る物体検知装置は、距離センサ群における個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の物体からの反射波を、当該所定の信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部と、距離センサ群における個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の物体からの反射波を、距離センサ群における当該所定の信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部と、直接波信号記憶部および間接波信号記憶部にそれぞれ記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの当該反射波の振幅データを、距離センサ群の検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部と、距離センサデータマッピング部が生成した反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、物体の位置および形状を判定する検知物判定部と、距離センサ群の検知エリア上の座標系から、検知物判定部が判定した位置および形状で物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部と、表示座標変換部が変換した表示座標系で、監視範囲の物体を表示する表示部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、距離センサの増加を招くことなく障害物の検知精度を向上させることができ、さらに、検知された障害物の様々な形状を検知できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る物体検知装置の基本的な構成例を示すブロック図である。
【図２】距離センサ群の配置の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る物体検知装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図４】距離センサの配置およびその有効検知エリアを示す図である。
【図５】実施の形態１に係る物体検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】直接送受信の一例を示す図である。
【図７】間接送受信の一例を示す図である。
【図８】振幅データの閾値判定と最大振幅値の判定を示す図である。
【図９】３次元マッピングの例（円柱状の物体）を示す図である。
【図１０】３次元マッピングの例（平板状の物体）を示す図である。
【図１１】３次元マッピングの例（傾いた平板状の物体）を示す図である。
【図１２】振幅加算処理の例（平板形状の物体）を示す図である。
【図１３】振幅加算処理の例（傾いた平板形状の物体）を示す図である。
【図１４】伝搬距離と振幅補正値との関係を示す図である。
【図１５】反射点の候補位置の分布の識別例を示す図である。
【図１６】車両の移動に応じた監視範囲の表示変換処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る物体検知装置の基本的な構成例を示すブロック図であり、移動体の一例として車両に搭載した場合を示している。また、図２は距離センサ群の配置の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１に係る物体検知装置１は、距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎを用いて、車両の周辺に存在する障害物を検知する装置であり、処理部２、報知部３、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ４、車輪速センサ５、ステアリング角度センサ６、およびカメラ７を備える。
【００１０】
距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎの各々は、所定の方向（車両の水平方向あるいは垂直方向など）に沿って配設した複数の距離センサから構成される。例えば、図２に示す距離センサ群Ｓｇ１，Ｓｇ２では、車両８の後方および前方のバンパ部分に車両８の水平方向に沿って複数の距離センサを配設している。
なお、距離センサは、所定の信号を車両外に送信して、障害物１００などの物体で反射した反射波を受信するセンサである。所定の信号には、超音波信号、レーザ光、電波などが挙げられる。以降では、距離センサが超音波センサであるものとして説明する。
【００１１】
処理部２は、距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎの検知情報を用いて車両８の周辺に存在する物体の位置とその形状を演算する処理部である。その機能構成として、距離センサデータ処理部２１、位置判定部２２、距離センサデータマッピング部２３、検知物判定部２４、および表示座標変換部２５を備える。
距離センサデータ処理部２１は、距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎにおける個々の距離センサによる超音波信号の送受信のタイミングを制御して、車両８の周辺に存在する物体で反射した超音波信号の反射波を受信し、振幅が閾値を超える反射波に基づいて超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを検知して記憶する。
位置判定部２２は、ＧＰＳ情報、車輪速データまたは操舵角に基づいて、車両８（自車両）の移動位置、および距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎの距離センサの位置を判定する。
【００１２】
距離センサデータマッピング部２３は、距離センサデータ処理部２１で得られた伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、超音波信号（送信信号）を反射した物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波（受信信号）の振幅データを、距離センサ群の検知エリア上にマッピングする。
検知物判定部２４は、反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて物体の位置および形状を判定する。
表示座標変換部２５は、距離センサ群の検知エリア上の２次元座標系から、検知物判定部２４が判定した位置および形状で物体を予め設定した任意の監視範囲に表示する表示座標系（表示部３１の画面上の表示座標系）へ変換する。
【００１３】
報知部３は、障害物１００などの車両８の周辺に存在する物体の検知および当該物体の車両８との距離に応じた危険度合いを報知する。報知の方法には、表示部３１による視覚的な方法や、音声出力部３２による聴覚的な方法がある。なお、音声出力部３２は、ブザー等の警報を発するものであってもよい。
視覚的な報知方法として、表示部３１が、表示座標変換部２５によって検知エリア上の２次元座標系から変換された表示座標系で監視範囲の物体の位置および形状を表示する。
また、表示部３１は、車両８から所定の距離内に物体が接近した場合に、危険の度合いを示す表示を行ってもよい。例えば、車両８から所定の距離内に物体が接近すると、それまでとは区別して当該物体を強調表示する。強調表示としては、物体の接近による危険の度合いを表していればよく、物体の画像そのものあるいはその輪郭を異なる色（赤色などの危険を表す色や発光色）で表示することなどが挙げられる。また、図示しないテロップやアイコンなどで表示してもよい。
聴覚的な報知方法としては、音声出力部３２が、例えば車両８から所定の距離内に物体が接近したこと、および、その距離などを音声で報知する。また、ブザーなどの警報を、車両８までの距離に応じて段階的に音量や周波数を変えて出力してもよい。
【００１４】
ＧＰＳセンサ４は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ電波を受信して車両８の位置を特定する。
車輪速センサ５は、車輪速センサＬおよび車輪速センサＲが車両８の左側および右側の後車輪にそれぞれ設けられ、各車輪の回転速度（以下、車輪速と呼ぶ）を検出する。
ステアリング角度センサ６は、車両８の運転者によるステアリングの操作角度（以下、ステアリング角度と呼ぶ）を検出するセンサである。
カメラ７は、車両８の周辺状況を撮影する撮影部であり、車両８の前方に設けたフロントカメラや、後方部に設けたリアカメラなどが挙げられる。また、カメラ７は、距離センサ群の検知エリアを撮影対象として車両８の周辺状況を撮影する。表示部３１は、カメラ７が撮影した検知エリアの映像に映る障害物１００などの物体に、検知物判定部２４が判定した位置および形状で物体画像を重畳表示する。
【００１５】
図３は、実施の形態１に係る物体検知装置の主要な構成を示すブロック図である。図３に示すように、距離センサデータ処理部２１は、距離センサ群Ｓｇｎを構成する距離センサＳ１〜Ｓ４と接続して、距離センサＳ１〜Ｓ４による超音波信号の送受信のタイミングを制御し、超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波（受信信号）の振幅データを記憶する。
その機能構成として、送信部２１１ａ、受信部２１１ｂ、全波整流部２１２、閾値判定部２１３、最大値判定部２１４、直接波信号記憶部２１５および間接波信号記憶部２１６を備える。
【００１６】
送信部２１１ａは、距離センサＳ１〜Ｓ４による超音波信号の送信を制御する構成部である。例えば、送信部２１１ａは、予め定めた送信タイミングで超音波のパルス信号を距離センサＳ１〜Ｓ４に送り、距離センサＳ１〜Ｓ４は、当該パルス信号に応じて超音波信号を送信する。
受信部２１１ｂは、送信部２１１ａの送信タイミングに応じて距離センサＳ１〜Ｓ４による受信タイミングを制御する。例えば、受信部２１１ｂは、切替スイッチを介して距離センサＳ１〜Ｓ４と接続しており、距離センサＳ１〜Ｓ４のいずれかが超音波信号を送信すると、当該切替スイッチを用いて距離センサＳ１〜Ｓ４の中から当該超音波信号の反射波を受信する距離センサを切り替える。
ここで、超音波信号を送信した距離センサと同一の距離センサが、当該超音波信号の反射波を受信する場合を“直接送受信”と呼ぶ。また、距離センサ群の距離センサのうち、超音波信号を送信した距離センサ以外の距離センサが当該超音波信号の反射波を受信する場合を“間接送受信”と呼ぶ。
なお、受信部２１１ｂが、距離センサ群における距離センサの中から反射波を受信する距離センサを切り替えることで間接送受信が実施される。
全波整流部２１２は、受信部２１１ｂの制御により距離センサＳ１〜Ｓ４で受信された反射波の振幅データを全波整流、すなわち入力された信号が負の値であるときに正の値に変換する機能部である。
【００１７】
閾値判定部２１３は、距離センサＳ１〜Ｓ４で受信された反射波の中から、超音波信号が送信されて当該反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて設定した閾値を超える振幅データの反射波信号を判定して抽出する。
最大値判定部２１４は、閾値判定部２１３が抽出した反射波信号について、超音波信号が送信されて当該反射波が受信されるまでの伝搬距離および予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する。
【００１８】
直接波信号記憶部２１５は、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号が物体で反射した反射波を、当該超音波信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する。
間接波信号記憶部２１６は、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号が物体で反射した反射波を、距離センサ群Ｓｇｎにおける当該超音波信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する。
【００１９】
距離センサデータマッピング部２３は、直接波信号記憶部２１５および間接波信号記憶部２１６に記憶されたデータに基づいて、検知対象の物体における反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上にマッピングする。その機能構成として、第１の反射点候補位置生成部２３１、第２の反射点候補位置生成部２３２および加算振幅値演算部２３３を備える。
【００２０】
第１の反射点候補位置生成部２３１は、直接波信号記憶部２１５に記憶された伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、距離センサの位置を中心とした当該距離センサから物体までの距離を半径とする円の円周上に反射点が存在するものとして、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する。
第２の反射点候補位置生成部２３２は、間接波信号記憶部２１６に記憶された伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、超音波信号を送信した距離センサの位置と当該超音波信号の反射波を受信した距離センサの位置を２定点とした楕円の円周上に反射点が存在するものとして、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する。
加算振幅値演算部２３３は、第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２がそれぞれ生成した３次元マッピングデータを合成する。
【００２１】
検知物判定部２４は、加算振幅値演算部２３３が演算した３次元マッピングデータに基づいて物体の位置および形状を判定する判定部であり、識別部２４１および位置・形状判定部２４２を備える。
識別部２４１は、３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、超音波信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正して、当該３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する。
位置・形状判定部２４２は、識別部２４１が識別した分布における、反射点の候補位置の集中度合い、直接波信号記憶部２１５に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布と間接波信号記憶部２１６に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布との割合、および距離センサから物体までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、当該物体の位置と形状を判定する。
【００２２】
図４は、距離センサの配置およびその有効検知エリアを示す図である。従来の物体検知装置では、一般に超音波信号を送信した同一の距離センサがその反射波信号を受信する、いわゆる直接送受信で得られた信号に基づいて、物体までの距離データを検知していた。この場合、所定の検知分解能を得るためには、図４（ａ）に示すように、距離センサＳ１〜Ｓ３の配置間隔を狭くする必要があり、不可避的にセンサ数が増加する。
また、距離センサＳ１〜Ｓ３の各検知エリアが重なり合うエリアＡ１ａは、距離センサＳ３の検知エリアが重ならない領域がある。この領域では、距離センサＳ３で直接送受信が不可となる。同様に、距離センサＳ１〜Ｓ３の各検知エリアが重なり合うエリアＡ２ａは、距離センサＳ１の検知エリアが重ならない領域があり、この領域では、距離センサＳ１で直接送受信ができない。
一方、距離センサＳ１〜Ｓ３の各検知エリアが重なり合うエリアＡ３ａは、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知エリアが同様に重なっており、距離センサＳ１〜Ｓ３のいずれも直接送受信が可能である。従って、直接送受信で検知する場合、エリアＡ３ａを含むエリアＡａが有効検知エリアとなる。
【００２３】
これに対して、実施の形態１に係る物体検知装置１は、直接送受信に加え、超音波信号を送信した距離センサ以外の距離センサがその反射波を受信する、いわゆる間接送受信を行い、両者で得られた信号に基づいて物体までの距離データを検知する。この場合、直接送受信と間接送受信とを交互に行えば、図４（ｂ）に示すように、距離センサＳ１〜Ｓ３の配置間隔を広くすることができる。これにより、直接送受信のみの場合に比べて、センサ数の増加を抑えられる。
また、距離センサＳ１，Ｓ２の検知エリアが重なり合うエリアＡ１ｂでは、距離センサＳ１，Ｓ２で直接送受信が可能であり、さらに距離センサＳ１と距離センサＳ２における間接送受信も可能である。同様に、距離センサＳ２，Ｓ３の検知エリアが重なり合うエリアＡ２ｂでは、距離センサＳ２，Ｓ３で直接送受信が可能であり、距離センサＳ２と距離センサＳ３による間接送受信もできる。
一方、エリアＡ３ｂは、距離センサＳ２の検知エリアが距離センサＳ１，Ｓ３の検知エリアと重なりがなく、距離センサＳ２による直接送受信のみが可能である。
このような距離センサの配置であっても、本発明では、直接送受信と間接送受信を交互に行うことから、エリアＡ１ｂ〜Ａ３ｂを含むエリアＡｂが有効検知エリアとなる。
従って、直接送受信のみの場合に比べて広い有効検知エリアを確保することができる。
【００２４】
次に動作について説明する。
図５は、実施の形態１に係る物体検知装置の動作を示すフローチャートであり、超音波信号（送信信号）を送信してから車両８周辺で検知された障害物１００が表示されるまでの処理を示している。
まず、送信部２１１ａが、予め定めた送信タイミングで超音波のパルス信号を距離センサＳ１〜Ｓ４に送ることにより、当該パルス信号に応じて距離センサＳ１〜Ｓ４が超音波信号を送信する（ステップＳＴ１）。
【００２５】
次に、受信部２１１ｂが、障害物１００で反射した上記超音波信号の反射波を受信する距離センサを、距離センサ群Ｓｇｎの距離センサの中から切り替えない場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、直接送受信が実施される（ステップＳＴ３−１）。
図６は、直接送受信の一例を示す図である。例えば、受信部２１１ｂは、切替スイッチのデフォルトの設定を直接送受信としている。つまり、超音波信号を送信した距離センサが距離センサＳ１である場合、切替スイッチにおける受信部２１１ｂと距離センサＳ１の接続をオンとし、その他の距離センサＳ２，Ｓ３，・・・の接続をオフしている。
これにより、反射波を受信する距離センサが切り替えられなければ（ステップＳＴ２；ＮＯ）、図６に矢印で示すように、距離センサＳ１から送信した超音波信号の反射波の中から、距離センサＳ１で受信された反射波信号が受信部２１１ｂに入力される。他の距離センサＳ２，Ｓ３についても同様である。
また、距離センサＳ１が超音波信号を時刻Ｔ１に送信して障害物１００で反射し、この超音波信号を送信した距離センサＳ１が直接的に反射波を時刻Ｔ２に受信した場合、その伝搬距離Ｌａは、下記式で得られる。すなわち、受信部２１１ｂは、超音波信号の送信時刻と反射波の受信時刻から伝搬距離を算出する。ただし、Ｖは、超音波の空中伝搬速度である。なお、距離センサＳ１から障害物１００までの距離は伝搬距離Ｌａの１／２の値となる。
Ｌａ＝（Ｔ２−Ｔ１）・Ｖ
【００２６】
一方、反射波を受信する距離センサを切り替えた場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）には間接送受信が実施される（ステップＳＴ３−２）。
図７は、間接送受信の一例を示す図である。例えば、距離センサＳ１が超音波信号を送信した後、受信部２１１ｂが、切替スイッチを用いて距離センサＳ１との接続をオフし、距離センサＳ２との接続をオンとする。このとき、図７（ａ）に示すような障害物１００の場合、距離センサＳ１から送信された超音波信号が障害物１００で反射した反射波は、距離センサＳ２に受信されて受信部２１１ｂに入力される。
また、図７（ｂ）に示すような障害物１００である場合、距離センサＳ１が超音波信号を送信した後、受信部２１１ｂが、切替スイッチを用いて距離センサＳ１との接続をオフし、距離センサＳ３との接続をオンとする。このとき、距離センサＳ１から送信された超音波信号の反射波は、距離センサＳ３で受信されて受信部２１１ｂに入力される。
ここで、距離センサＳ１が超音波信号を時刻Ｔ３に送信し、この超音波信号を送信した距離センサＳ１以外の距離センサＳ２が間接的にその反射波を時刻Ｔ４に受信した場合、この超音波信号の送受信における伝搬距離、すなわち超音波信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離Ｌｂは、直接送受信の場合と同様に下記式で得られる。
Ｌｂ＝（Ｔ４−Ｔ３）・Ｖ
【００２７】
全波整流部２１２は、直接送受信で得られた反射波（以下、直接波と呼ぶ）の振幅データおよび間接送受信で得られた反射波（以下、間接波と呼ぶ）の振幅データを、受信部２１１ｂからそれぞれ入力し、これらの振幅データを全波整流する。
すなわち、受信部２１１ｂが、受信信号から４０〜６０ｋＨｚの超音波の反射波信号を検波し、全波整流部２１２が当該反射波信号を全波整流してパルス信号に変換する。
【００２８】
次に、閾値判定部２１３は、全波整流された反射波信号の振幅データを予め設定された閾値と比較し、当該閾値を超える振幅値を有する反射波信号を判定して抽出する（ステップＳＴ４）。このとき、閾値判定部２１３は、受信部２１１ｂに算出された直接波および間接波の伝搬距離Ｌａ，Ｌｂに基づいて、図８（ａ）に示すように伝搬距離に反比例した閾値（伝搬距離が長くなるに連れて小さな値となる閾値）を用いて振幅値の判定を行う。
これは、超音波の振幅値が、伝搬距離に応じて減衰することを考慮している。例えば、距離センサと障害物１００との直線距離が近くても、障害物１００の形状によっては、超音波信号が直接送受信よりも長い伝搬距離で間接送受信される場合がある。この場合においても、上述のように伝搬距離に応じた閾値で振幅を判定することで適切な解析が可能である。なお、上記閾値は、例えば予め実験等によって伝搬距離と超音波の減衰量との関係を求めておき、この関係に応じて決定する。
【００２９】
次に、最大値判定部２１４は、閾値判定部２１３が抽出した反射波ついて、超音波信号の送受信における伝搬距離および予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する（ステップＳＴ５）。ここで、予め設定した時間帯とは反射波を受信した時間帯である。すなわち、図８（ｂ）に示す反射波の検知（受信）タイミングの時刻から、所定の最大値検知時間幅（Δｔ）を経過するまでの時間帯に相当する。
なお、図８（ｂ）に破線で示す閾値が、図８（ａ）で示した閾値である。また、最大値検知時間幅は、超音波信号の送信時間幅に略等しい。最大値判定部２１４は、図８（ｂ）に示すように当該時間帯（Δｔ）における反射波の最大振幅値を判定して抽出する。
【００３０】
上述のように、最大値判定部２１４が、直接送受信で得られたデータから抽出した伝搬距離データおよび最大振幅値（振幅データ）は、直接波信号記憶部２１５に記憶される。また、直接送受信で得られたデータから抽出された伝搬距離データおよび最大振幅値は、間接波信号記憶部２１６に記憶される。なお、後述する３次元マッピングでは、反射波の受信時間帯における最大振幅値を用いれば必要十分であるので、反射波の最大振幅値のみを記憶する。これにより、記憶部２１５，２１６に記憶すべきデータ量を削減することができる。
【００３１】
次に、第１の反射点候補位置生成部２３１は、直接波信号記憶部２１５に記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する（ステップＳＴ６−１）。
ここで、第１の反射点候補位置生成部２３１は、図６に示すように距離センサＳ１〜Ｓ３のそれぞれの位置を中心とし、距離センサから障害物１００までの距離を半径とする円を求める。直接送受信の場合、距離センサから障害物１００までの距離は、超音波信号の送受信における伝搬距離Ｌａの１／２で求められる。
【００３２】
また、障害物１００における直接波の反射点が、距離センサＳ１〜Ｓ３の位置を中心とした円のうちの少なくとも２円の交点に存在するものとみなせるので、２円の交点座標を求めれば、反射点の候補位置を算出することができる。
第１の反射点候補位置生成部２３１は、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリアに対して２次元座標系（ｘ−ｙ平面）を設定し、距離センサの位置を中心とした２円の交点、すなわち距離センサから障害物１００までの距離および距離センサから見た障害物１００の方位で反射点の候補位置を特定する。そして、検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波（直接波）の振幅データ（最大振幅値）をマッピングした３次元マッピングデータを生成する。
【００３３】
一方、第２の反射点候補位置生成部２３２は、間接波信号記憶部２１６に記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する（ステップＳＴ６−２）。
ここで、第２の反射点候補位置生成部２３２は、図７（ａ）に示すように、超音波信号を送信した距離センサＳ１の位置と当該超音波信号の反射波を受信した距離センサＳ２の位置とを２定点とした楕円を求める。間接送受信の場合、超音波信号の送受信における伝搬距離は、当該楕円の円周上の一点を反射点として超音波信号を送信した距離センサから障害物１００の反射点までの伝搬距離と当該反射点で反射した反射波が距離センサに受信されるまでの伝搬距離との総和に相当する。
第２の反射点候補位置生成部２３２は、第１の反射点候補位置生成部２３１と同様に、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリアに２次元座標系（ｘ−ｙ平面）を設定して、距離センサから物体までの距離と距離センサから見た物体の方位とで反射点の候補位置を特定する。
そして、検知エリアのｘ−ｙ平面上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波（間接波）の振幅データ（最大振幅値）をマッピングした３次元マッピングデータが生成される。
例えば、間接波の伝搬距離Ｌｂ、超音波信号の送信側の距離センサＳ１の位置、および反射波の受信側の距離センサＳ２の位置を用いて、下記式から反射点の候補位置を特定する。ただし、Ｘａは、超音波信号の送信側の距離センサＳ１と反射波の受信側の距離センサＳ２との間を結ぶ線分の中点から距離センサＳ１までの距離であり、Ｘｂは、当該中点から距離センサＳ２までの距離である。Ｙは当該中点から障害物１００までの垂直距離（上記楕円の短半径の長さ）である。また、Ｚａは距離センサＳ１から障害物１００までの超音波信号（送信波）の伝搬距離であり、Ｚｂは障害物１００から距離センサＳ２までの超音波信号（受信波）の伝搬距離である。
Ｘａ２＋Ｙ２＝Ｚａ２
Ｘｂ２＋Ｙ２＝Ｚｂ２
Ｌｂ＝Ｚａ＋Ｚｂ
【００３４】
図９から図１１は、３次元マッピングの例を示す図である。第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２は、図９から図１１に示すように、距離センサ群（距離センサＳ１〜Ｓ３）の検知エリアに設定したｘ−ｙ平面上に、反射点の候補位置をマッピングし、さらに、この候補位置からの反射波の振幅データをｚ軸に設定した３次元マッピングを行う。
【００３５】
図９の例は、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知情報に基づいて決定された反射点の候補位置が、ｘ−ｙ平面上で円形に集中している場合を示している。すなわち、図９の３次元マッピングデータから、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎ（距離センサＳ１〜Ｓ３）を配設した平面上での形状が円形となる円柱形状の物体であることが予想される。
【００３６】
図１０の例は、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知情報に基づいて決定された反射点の候補位置が、ｘ−ｙ平面上で線状（距離センサＳ１〜Ｓ３が並ぶｙ軸に平行な線）に並んでいる場合を示している。この場合、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎ（距離センサＳ１〜Ｓ３）を配設した平面上での形状が線状となる平板形状の物体であることが予想される。
【００３７】
また、図１１の例は、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知情報に基づいて決定された反射点の候補位置が、検知エリアのｘ−ｙ平面上で距離センサＳ１〜Ｓ３を配設したｙ軸に対して傾いて並んでいる場合を示している。この場合、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎ（距離センサＳ１〜Ｓ３）を配設した平面上での形状が線状となり、かつ距離センサＳ１〜Ｓ３に対して傾いた平板形状の物体であることが予想される。
【００３８】
次に、加算振幅値演算部２３３は、第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２がそれぞれ生成した３次元マッピングデータを合成する（ステップＳＴ７）。３次元マッピングデータの合成とは、直接送受信で受信した結果を用いた３次元マッピングデータにおける直接波の振幅データと、間接送受信で受信した結果を用いた３次元マッピングデータにおける間接波の振幅データとを加算する処理である。
このようにすることで、反射点の候補位置が互いに補間され、同一の候補位置が得られた場合にはそこからの反射波の振幅値を強調することができる。これにより、物体検知の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
図１２および図１３は振幅加算処理の例を示す図である。加算振幅値演算部２３３は、第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２がそれぞれ生成した３次元マッピングデータの反射波の振幅データを加算する。
図１２に示す例では、距離センサＳの検知エリア上に存在する平板形状の物体（複数の距離センサＳの配設方向に平行な平板）における反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを示す３次元マッピングデータを、直接送受信で得られた結果（上段）と間接送受信で得られた結果（下段）とで加算している。
図１３に示す例では、距離センサＳの検知エリア上に存在する平板形状の物体（複数の距離センサＳの配設方向に対して傾いた平板）における反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを示す３次元マッピングデータを、直接送受信で得られた結果（上段）と間接送受信で得られた結果（下段）で加算している。
図１２および図１３に示すように、同じ物体を検知した反射波を直接送受信および間接送受信でそれぞれ受信した結果を用いた３次元マッピングデータを加算することで、反射点の候補位置が互いに補間される。
また、直接波の解析で規定した円と間接波の解析で規定した楕円との交点、すなわち、双方の解析で得られた信頼性の高い候補位置については、そこでの反射波の振幅値が加算され、強調される。
【００４０】
次に、識別部２４１は、加算振幅値演算部２３３が演算処理した３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する（ステップＳＴ８）。
まず、識別部２４１は、３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、超音波信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正する。この後、識別部２４１は、上記補正後の３次元マッピングデータから、反射点の候補位置の分布を識別する。
図１４は、伝搬距離と振幅補正値との関係を示す図である。図１４に示すように、識別部２４１には、超音波信号の送受信における伝搬距離に比例して大きな値となる補正値が設定されている。識別部２４１は、加算振幅値演算部２３３から３次元マッピングデータを入力すると、３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、その伝搬距離に対応する補正値に変換する。このようにすることで、伝搬距離に起因した振幅の減衰を補正することができる。
【００４１】
次に、位置・形状判定部２４２は、識別部２４１が識別した反射点の候補位置の分布に基づいて、障害物１００の位置と形状を判定する（ステップＳＴ９）。すなわち、識別された分布における、反射点の候補位置の集中度合い、直接波の反射点の候補位置の分布と間接波の反射点の候補位置の分布との割合、および、距離センサから障害物１００までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、障害物１００の位置と形状を判定する。
障害物１００の位置は、距離センサから障害物１００までの距離と距離センサから見た障害物１００の方位で特定される。障害物１００の形状は、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状、大きさ、および距離センサ群Ｓｇｎにおける距離センサの配設方向に対して傾斜しているか否かで特定される。
【００４２】
図１５は、反射点の候補位置の分布の識別例を示す図である。位置・形状判定部２４２は、図１５に示すような反射点の位置候補の分布から、障害物１００の位置および形状を判定する。図１５（ａ）に示す分布は、直接波による分布と間接波による分布がほぼ同様な割合で得られている。
この場合は、障害物１００が曲面部もしくは隣り合う距離センサの間隔よりも広い平面部を外形に有していることが予想される。
ここで、図１５（ａ）に示す分布では反射点の位置候補が一部に集中しているので、障害物１００が、平面部ではなく、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状が円形の円柱形状であると判定される（例えば、図６参照）。
【００４３】
また、図１５（ｂ）に示す分布は間接波による分布のみであるので、障害物１００が、隣り合う距離センサの間隔よりも狭い平面部を外形に有していることが予想される。ここで、図１５（ｂ）に示す分布では、反射点の位置候補が一部に集中しているので、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状が矩形の角柱形状であると判定される（例えば、図７参照）。
なお、間接波による分布の割合が直接波による分布より所定の閾値を超える程度に多い場合も、距離センサ群Ｓｇｎのうち、直接送受信できる距離センサが少ないことを意味しており、障害物１００が、狭い平面部を有する角柱形状であることが予想される。
【００４４】
図１５（ｃ）に示す分布は、図１５（ａ）と同様に、距離センサ群Ｓｇｎにおける複数の距離センサが、直接送受信と間接送受信を同様の割合で実施している。この場合、障害物１００は、曲面部もしくは隣り合う距離センサの間隔よりも広い平面部を外形に有していることが予想される。ここで、図１５（ｃ）に示す分布では、反射点の位置候補が一部に集中していないので、障害物１００が、曲面部ではなく、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状が線状の平板形状であると判定される（例えば、図１２参照）。
なお、距離センサ群Ｓｇｎにおける各距離センサと障害物１００との距離データの変化が所定の閾値未満である場合には、図１５（ｃ）に示す分布が得られ、障害物１００は、距離センサ群Ｓｇｎの複数の距離センサが配設された方向に平行である。
【００４５】
図１５（ｄ）に示す分布は、図１５（ｃ）と同様に、距離センサ群Ｓｇｎにおける複数の距離センサが、直接送受信と間接送受信を同様の割合で実施している。また、反射点の位置候補は一部に集中していない。従って、障害物１００が、隣り合う距離センサの間隔よりも広い平面部を外形に有していることが予想される。ここで、図１５（ｄ）の分布では、距離センサから障害物１００までの距離データが、距離センサ群Ｓｇｎの複数の距離センサが配設された方向に対して徐々に変化しているので、障害物１００は、距離センサ群Ｓｇｎに対して傾斜した平板形状であると判定される。
ここで、障害物の形状判定のより具体的な例を以下に述べる。障害物の形状は、図４に示すようなセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を順次一巡送受信した後の図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す直接波および反射波の分布形状の縦Ｔｉと横Ｔｈの比率と、直接波と間接波の検知頻度で決定する。
円柱の縦横比の関係は、下記式（１）のようになる。
Ｔｈ≒Ｔｉ      ・・・・（１）
また、平板の場合は、下記式（２）の関係となる。
Ｋ×Ｔｈ≧Ｔｉ    ・・・・（２）
Ｋ≒２
よって、円柱と平板の判定では、上記式（２）における定数Ｋとして、Ｋ＝１．２〜２を用いる。
【００４６】
また、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を順次一巡送受信した後の直接波の検知回数をＤｗ、間接波の検知回数Ｉｗとすると、円柱および幅広の平板の検知回数の関係は、下記式（３）のようになる。
Ｄｗ≒Ｉｗ    ・・・・・（３）
これに反して、角柱の関係は、下記式（４）となる。
Ｄｗ＜Ｉｗ      ・・・・（４）
実用上の判定基準は、例えば、下記式（５）とする。
２Ｄｗ＜Ｉｗ    ・・・・（５）
よって、上記式（２）、（３）、（５）の関係を用いれば、障害物の形状判定の信頼性が向上する。
なお、図１５（ｄ）の線分Ｌは、反射波の分布を平面座標の単位座標ごとに量子化して求めた回帰直線を示しており、この回帰直線を基準に縦横幅を求める。
【００４７】
次に、表示座標変換部２５は、距離センサ群の検知エリア上の２次元座標系から、位置・形状判定部２４２が判定した位置および形状で障害物１００を、予め設定した任意の監視範囲に表示する表示座標系（表示部３１の画面上の表示座標系）へ変換する（ステップＳＴ１０）。続いて、表示部３１が、表示座標変換部２５で検知エリア上の２次元座標系から変換された表示座標系で監視範囲の障害物１００の位置および形状を表示する（ステップＳＴ１１）。
【００４８】
本発明は、直接送受信に加え、間接送受信の検知情報も用いるので、従来と比べて距離センサの設置間隔を広くしその個数を低減しても、距離センサの検知情報が不足することがない。従って、少ないセンサ数で障害物１００の位置および形状を判定することが可能である。また、間接送受信での検知情報を用いるので、上述したように角柱形状の障害物１００を検知することができる。
【００４９】
なお、障害物１００の検知結果は、車両８の移動に応じた表示範囲で表示部３１に表示してもよい。
図１６は、車両の移動に応じた監視範囲の表示処理を示す図である。図１６において、車両８は、実施の形態１に係る物体検知装置１を搭載し、距離センサ群Ｓｇ１，Ｓｇ２、カメラ７を備える。距離センサ群Ｓｇ１は、車両８の後方部に設けられ、距離センサ群Ｓｇ２は、車両８の前方部に設けられる。また、カメラ７は、リアカメラとして車両８の後方部に設けられて、距離センサ群Ｓｇ１の検知エリアＡｂを撮影範囲としている。なお、図示は省略したが、車両８には、図１に示したＧＰＳセンサ４、車輪速センサ５、およびステアリング角度センサ６も搭載されている。
【００５０】
図１６（ａ）に示す車両位置において、検知物判定部２４が、上述のように距離センサ群Ｓｇ１の検知エリアＡｂに存在する障害物１００の位置および形状を判定して、表示部３１が、検知エリアＡｂ上の障害物１００を表示する。
ここで、図１６（ｂ）のように、運転者が車両８のステアリングを操作して、図１６（ａ）の状態から、車両８が角度θだけ曲がった場合を例に挙げる。この場合、位置判定部２２は、ＧＰＳセンサ４が取得したＧＰＳ情報、車輪速センサ５が取得した車輪速データまたはステアリング角度センサ６が取得した操舵角に基づいて、車両８の移動位置および距離センサ群Ｓｇ１，Ｓｇ２の距離センサの位置を判定する。
【００５１】
表示座標変換部２５は、位置判定部２２が判定した車両８の移動位置および距離センサの位置に基づいて、検知物判定部２４が判定した位置および形状で障害物１００を表示する監視範囲の表示座標系を、車両８の移動に伴って変化する距離センサの向きに応じた表示座標系に変換する。ここでは、車両８が角度θだけ傾いたので図１６（ａ）の表示座標も車両の傾斜角度θ合わせて傾斜させて表示する。すなわち、検知エリアＡｂの表示範囲が車両８の後方部に対向する位置になるように表示する。このとき、表示座標変換部２５が、車両８の移動位置および距離センサの位置から、車両８の移動に伴う距離センサの向きの変化を考慮して移動後の検知エリアＡｂにおける障害物１００の位置座標を演算する。これにより、図１６（ｂ）のように、車両８が曲がった分だけ向きが変化した距離センサ群の検知エリアＡｂの表示範囲に障害物１００が表示される。
【００５２】
また、表示部３１が、表示座標変換部２５が変換した表示座標系で、監視範囲の障害物１００を表示するとともに、カメラ７が撮影した車両８の周辺の映像情報（後方映像）を表示するようにしてもよい。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１によれば、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号の障害物１００からの反射波を、当該超音波信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部２１５と、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号の障害物１００からの反射波を、距離センサ群Ｓｇｎにおける当該超音波信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部２１６と、直接波信号記憶部２１５および間接波信号記憶部２１６にそれぞれ記憶した伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部２３と、距離センサデータマッピング部２３が生成した反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、障害物１００の位置および形状を判定する検知物判定部２４と、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上の座標系から、検知物判定部２４が判定した位置および形状で物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部２５と、表示座標変換部２５が変換した表示座標系で、監視範囲の物体を表示する表示部３１とを備える。
このように構成することにより、距離センサの増加を招くことなく、様々な形状の障害物を検知できる。
【００５４】
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
この発明に係る物体検知装置は、距離センサの増加を招くことなく、様々な形状の物体を検知できることから、車両周辺の障害物を検知する障害物検知装置に好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１  物体検知装置、２  処理部、３  報知部、４  ＧＰＳセンサ、５  車輪速センサ、６  ステアリング角度センサ、７  カメラ、８  車両、２１  距離センサデータ処理部、２２  位置判定部、２３  距離センサデータマッピング部、２４  検知物判定部、２５  表示座標変換部、３１  表示部、３２  音声出力部、１００  障害物、２１１ａ  送信部、２１１ｂ  受信部、２１２  全波整流部、２１３  閾値判定部、２１４  最大値判定部、２１５  直接波信号記憶部、２１６  間接波信号記憶部、２３１  第１の反射点候補位置生成部、２３２  第２の反射点候補位置生成部、２３３  加算振幅値演算部、２４１  識別部、２４２  位置・形状判定部、Ｓｇ１〜Ｓｇｎ  距離センサ群、Ｓ，Ｓ１〜Ｓ４  距離センサ。
【図１】
2013024509.tif 000003
【図２】
2013024509.tif 000004
【図３】
2013024509.tif 000005
【図４】
2013024509.tif 000006
【図５】
2013024509.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013024509.tif 000009
【図８】
2013024509.tif 000010
【図９】
2013024509.tif 000011
【図１０】
2013024509.tif 000012
【図１１】
2013024509.tif 000013
【図１２】
2013024509.tif 000014
【図１３】
2013024509.tif 000015
【図１４】
2013024509.tif 000016
【図１５】
2013024509.tif 000017
【図１６】
2013024509.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月21日(2013.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、距離センサを用いて物体を検知する物体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１が開示する従来の物体検知装置は、車両に設けた複数の距離センサから送信された超音波信号が車外の障害物で反射した反射波を、当該超音波信号を送信した距離センサで直接的に検知して当該障害物の存在およびその形状を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６０９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に代表される従来の技術では、障害物までの距離を半径とする距離センサの位置を中心とした円を複数の距離センサでそれぞれ規定し、これらの円の交点が障害物における反射点であるものとしている。
しかし、この方法では、少なくとも２つの距離センサによる２円が交わるように互いの検知エリアが重複している必要がある。このため、距離センサの設置間隔が広すぎると、２円の交点が得られず、障害物の位置を判定できないという課題があった。
また、距離センサの設置間隔を詰めるためにその設置個数を増やした場合は、車両への距離センサの取り付け作業が煩雑になる上、装置全体のコストアップに繋がる。
さらに、距離センサに対して傾斜した面を有する障害物では、超音波信号の送信元の距離センサの方向に反射波が戻らないため、当該距離センサで反射波を直接的に検知できないという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、距離センサの増加を招くことなく障害物の検知精度を向上させることができ、さらに、検知された障害物の様々な形状を検知できる物体検知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る物体検知装置は、移動体に搭載された距離センサ群の個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の被検知物体からの反射波を、当該所定の信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部と、距離センサ群における当該所定の信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部を有する移動体用の物体検知装置において、距離センサが受信した反射波の中から、所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じた所定の閾値を超える振幅値の反射波を判定して抽出する閾値判定部と、直接波信号記憶部および間接波信号記憶部にそれぞれ記憶された伝搬距離データおよび閾値判定部によって抽出された反射波の振幅データに基づいて、被検知物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの当該反射波の振幅データを、距離センサ群の検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部と、距離センサデータマッピング部が生成した反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、被検知物体の位置および形状を判定する検知物判定部と、距離センサ群の検知エリア上の座標系から、検知物判定部が判定した位置および形状で被検知物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部と、移動体の位置変化に応じて監視範囲内に存在する被検知物体の位置表示を変化させることが可能な表示部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、距離センサの増加を招くことなく障害物の検知精度を向上させることができ、さらに、検知された障害物の様々な形状を検知できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る物体検知装置の基本的な構成例を示すブロック図である。
【図２】距離センサ群の配置の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る物体検知装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図４】距離センサの配置およびその有効検知エリアを示す図である。
【図５】実施の形態１に係る物体検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】直接送受信の一例を示す図である。
【図７】間接送受信の一例を示す図である。
【図８】振幅データの閾値判定と最大振幅値の判定を示す図である。
【図９】３次元マッピングの例（円柱状の物体）を示す図である。
【図１０】３次元マッピングの例（平板状の物体）を示す図である。
【図１１】３次元マッピングの例（傾いた平板状の物体）を示す図である。
【図１２】振幅加算処理の例（平板形状の物体）を示す図である。
【図１３】振幅加算処理の例（傾いた平板形状の物体）を示す図である。
【図１４】伝搬距離と振幅補正値との関係を示す図である。
【図１５】反射点の候補位置の分布の識別例を示す図である。
【図１６】車両の移動に応じた監視範囲の表示変換処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る物体検知装置の基本的な構成例を示すブロック図であり、移動体の一例として車両に搭載した場合を示している。また、図２は距離センサ群の配置の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１に係る物体検知装置１は、距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎを用いて、車両の周辺に存在する障害物を検知する装置であり、処理部２、報知部３、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ４、車輪速センサ５、ステアリング角度センサ６、およびカメラ７を備える。
【００１０】
距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎの各々は、所定の方向（車両の水平方向あるいは垂直方向など）に沿って配設した複数の距離センサから構成される。例えば、図２に示す距離センサ群Ｓｇ１，Ｓｇ２では、車両８の後方および前方のバンパ部分に車両８の水平方向に沿って複数の距離センサを配設している。
なお、距離センサは、所定の信号を車両外に送信して、障害物１００などの物体で反射した反射波を受信するセンサである。所定の信号には、超音波信号、レーザ光、電波などが挙げられる。以降では、距離センサが超音波センサであるものとして説明する。
【００１１】
処理部２は、距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎの検知情報を用いて車両８の周辺に存在する物体の位置とその形状を演算する処理部である。その機能構成として、距離センサデータ処理部２１、位置判定部２２、距離センサデータマッピング部２３、検知物判定部２４、および表示座標変換部２５を備える。
距離センサデータ処理部２１は、距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎにおける個々の距離センサによる超音波信号の送受信のタイミングを制御して、車両８の周辺に存在する物体で反射した超音波信号の反射波を受信し、振幅が閾値を超える反射波に基づいて超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを検知して記憶する。
位置判定部２２は、ＧＰＳ情報、車輪速データまたは操舵角に基づいて、車両８（自車両）の移動位置、および距離センサ群Ｓｇ１，・・・，Ｓｇｎの距離センサの位置を判定する。
【００１２】
距離センサデータマッピング部２３は、距離センサデータ処理部２１で得られた伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、超音波信号（送信信号）を反射した物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波（受信信号）の振幅データを、距離センサ群の検知エリア上にマッピングする。
検知物判定部２４は、反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて物体の位置および形状を判定する。
表示座標変換部２５は、距離センサ群の検知エリア上の２次元座標系から、検知物判定部２４が判定した位置および形状で物体を予め設定した任意の監視範囲に表示する表示座標系（表示部３１の画面上の表示座標系）へ変換する。
【００１３】
報知部３は、障害物１００などの車両８の周辺に存在する物体の検知および当該物体の車両８との距離に応じた危険度合いを報知する。報知の方法には、表示部３１による視覚的な方法や、音声出力部３２による聴覚的な方法がある。なお、音声出力部３２は、ブザー等の警報を発するものであってもよい。
視覚的な報知方法として、表示部３１が、表示座標変換部２５によって検知エリア上の２次元座標系から変換された表示座標系で監視範囲の物体の位置および形状を表示する。
また、表示部３１は、車両８から所定の距離内に物体が接近した場合に、危険の度合いを示す表示を行ってもよい。例えば、車両８から所定の距離内に物体が接近すると、それまでとは区別して当該物体を強調表示する。強調表示としては、物体の接近による危険の度合いを表していればよく、物体の画像そのものあるいはその輪郭を異なる色（赤色などの危険を表す色や発光色）で表示することなどが挙げられる。また、図示しないテロップやアイコンなどで表示してもよい。
聴覚的な報知方法としては、音声出力部３２が、例えば車両８から所定の距離内に物体が接近したこと、および、その距離などを音声で報知する。また、ブザーなどの警報を、車両８までの距離に応じて段階的に音量や周波数を変えて出力してもよい。
【００１４】
ＧＰＳセンサ４は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ電波を受信して車両８の位置を特定する。
車輪速センサ５は、車輪速センサＬおよび車輪速センサＲが車両８の左側および右側の後車輪にそれぞれ設けられ、各車輪の回転速度（以下、車輪速と呼ぶ）を検出する。
ステアリング角度センサ６は、車両８の運転者によるステアリングの操作角度（以下、ステアリング角度と呼ぶ）を検出するセンサである。
カメラ７は、車両８の周辺状況を撮影する撮影部であり、車両８の前方に設けたフロントカメラや、後方部に設けたリアカメラなどが挙げられる。また、カメラ７は、距離センサ群の検知エリアを撮影対象として車両８の周辺状況を撮影する。表示部３１は、カメラ７が撮影した検知エリアの映像に映る障害物１００などの物体に、検知物判定部２４が判定した位置および形状で物体画像を重畳表示する。
【００１５】
図３は、実施の形態１に係る物体検知装置の主要な構成を示すブロック図である。図３に示すように、距離センサデータ処理部２１は、距離センサ群Ｓｇｎを構成する距離センサＳ１〜Ｓ４と接続して、距離センサＳ１〜Ｓ４による超音波信号の送受信のタイミングを制御し、超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波（受信信号）の振幅データを記憶する。
その機能構成として、送信部２１１ａ、受信部２１１ｂ、全波整流部２１２、閾値判定部２１３、最大値判定部２１４、直接波信号記憶部２１５および間接波信号記憶部２１６を備える。
【００１６】
送信部２１１ａは、距離センサＳ１〜Ｓ４による超音波信号の送信を制御する構成部である。例えば、送信部２１１ａは、予め定めた送信タイミングで超音波のパルス信号を距離センサＳ１〜Ｓ４に送り、距離センサＳ１〜Ｓ４は、当該パルス信号に応じて超音波信号を送信する。
受信部２１１ｂは、送信部２１１ａの送信タイミングに応じて距離センサＳ１〜Ｓ４による受信タイミングを制御する。例えば、受信部２１１ｂは、切替スイッチを介して距離センサＳ１〜Ｓ４と接続しており、距離センサＳ１〜Ｓ４のいずれかが超音波信号を送信すると、当該切替スイッチを用いて距離センサＳ１〜Ｓ４の中から当該超音波信号の反射波を受信する距離センサを切り替える。
ここで、超音波信号を送信した距離センサと同一の距離センサが、当該超音波信号の反射波を受信する場合を“直接送受信”と呼ぶ。また、距離センサ群の距離センサのうち、超音波信号を送信した距離センサ以外の距離センサが当該超音波信号の反射波を受信する場合を“間接送受信”と呼ぶ。
なお、受信部２１１ｂが、距離センサ群における距離センサの中から反射波を受信する距離センサを切り替えることで間接送受信が実施される。
全波整流部２１２は、受信部２１１ｂの制御により距離センサＳ１〜Ｓ４で受信された反射波の振幅データを全波整流、すなわち入力された信号が負の値であるときに正の値に変換する機能部である。
【００１７】
閾値判定部２１３は、距離センサＳ１〜Ｓ４で受信された反射波の中から、超音波信号が送信されて当該反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて設定した閾値を超える振幅データの反射波信号を判定して抽出する。
最大値判定部２１４は、閾値判定部２１３が抽出した反射波信号について、超音波信号が送信されて当該反射波が受信されるまでの伝搬距離および予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する。
【００１８】
直接波信号記憶部２１５は、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号が物体で反射した反射波を、当該超音波信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する。
間接波信号記憶部２１６は、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号が物体で反射した反射波を、距離センサ群Ｓｇｎにおける当該超音波信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する。
【００１９】
距離センサデータマッピング部２３は、直接波信号記憶部２１５および間接波信号記憶部２１６に記憶されたデータに基づいて、検知対象の物体における反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上にマッピングする。その機能構成として、第１の反射点候補位置生成部２３１、第２の反射点候補位置生成部２３２および加算振幅値演算部２３３を備える。
【００２０】
第１の反射点候補位置生成部２３１は、直接波信号記憶部２１５に記憶された伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、距離センサの位置を中心とした当該距離センサから物体までの距離を半径とする円の円周上に反射点が存在するものとして、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する。
第２の反射点候補位置生成部２３２は、間接波信号記憶部２１６に記憶された伝搬距離データおよび反射波の振幅データに基づいて、超音波信号を送信した距離センサの位置と当該超音波信号の反射波を受信した距離センサの位置を２定点とした楕円の円周上に反射点が存在するものとして、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する。
加算振幅値演算部２３３は、第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２がそれぞれ生成した３次元マッピングデータを合成する。
【００２１】
検知物判定部２４は、加算振幅値演算部２３３が演算した３次元マッピングデータに基づいて物体の位置および形状を判定する判定部であり、識別部２４１および位置・形状判定部２４２を備える。
識別部２４１は、３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、超音波信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正して、当該３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する。
位置・形状判定部２４２は、識別部２４１が識別した分布における、反射点の候補位置の集中度合い、直接波信号記憶部２１５に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布と間接波信号記憶部２１６に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布との割合、および距離センサから物体までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、当該物体の位置と形状を判定する。
【００２２】
図４は、距離センサの配置およびその有効検知エリアを示す図である。従来の物体検知装置では、一般に超音波信号を送信した同一の距離センサがその反射波信号を受信する、いわゆる直接送受信で得られた信号に基づいて、物体までの距離データを検知していた。この場合、所定の検知分解能を得るためには、図４（ａ）に示すように、距離センサＳ１〜Ｓ３の配置間隔を狭くする必要があり、不可避的にセンサ数が増加する。
また、距離センサＳ１〜Ｓ３の各検知エリアが重なり合うエリアＡ１ａは、距離センサＳ３の検知エリアが重ならない領域がある。この領域では、距離センサＳ３で直接送受信が不可となる。同様に、距離センサＳ１〜Ｓ３の各検知エリアが重なり合うエリアＡ２ａは、距離センサＳ１の検知エリアが重ならない領域があり、この領域では、距離センサＳ１で直接送受信ができない。
一方、距離センサＳ１〜Ｓ３の各検知エリアが重なり合うエリアＡ３ａは、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知エリアが同様に重なっており、距離センサＳ１〜Ｓ３のいずれも直接送受信が可能である。従って、直接送受信で検知する場合、エリアＡ３ａを含むエリアＡａが有効検知エリアとなる。
【００２３】
これに対して、実施の形態１に係る物体検知装置１は、直接送受信に加え、超音波信号を送信した距離センサ以外の距離センサがその反射波を受信する、いわゆる間接送受信を行い、両者で得られた信号に基づいて物体までの距離データを検知する。この場合、直接送受信と間接送受信とを交互に行えば、図４（ｂ）に示すように、距離センサＳ１〜Ｓ３の配置間隔を広くすることができる。これにより、直接送受信のみの場合に比べて、センサ数の増加を抑えられる。
また、距離センサＳ１，Ｓ２の検知エリアが重なり合うエリアＡ１ｂでは、距離センサＳ１，Ｓ２で直接送受信が可能であり、さらに距離センサＳ１と距離センサＳ２における間接送受信も可能である。同様に、距離センサＳ２，Ｓ３の検知エリアが重なり合うエリアＡ２ｂでは、距離センサＳ２，Ｓ３で直接送受信が可能であり、距離センサＳ２と距離センサＳ３による間接送受信もできる。
一方、エリアＡ３ｂは、距離センサＳ２の検知エリアが距離センサＳ１，Ｓ３の検知エリアと重なりがなく、距離センサＳ２による直接送受信のみが可能である。
このような距離センサの配置であっても、本発明では、直接送受信と間接送受信を交互に行うことから、エリアＡ１ｂ〜Ａ３ｂを含むエリアＡｂが有効検知エリアとなる。
従って、直接送受信のみの場合に比べて広い有効検知エリアを確保することができる。
【００２４】
次に動作について説明する。
図５は、実施の形態１に係る物体検知装置の動作を示すフローチャートであり、超音波信号（送信信号）を送信してから車両８周辺で検知された障害物１００が表示されるまでの処理を示している。
まず、送信部２１１ａが、予め定めた送信タイミングで超音波のパルス信号を距離センサＳ１〜Ｓ４に送ることにより、当該パルス信号に応じて距離センサＳ１〜Ｓ４が超音波信号を送信する（ステップＳＴ１）。
【００２５】
次に、受信部２１１ｂが、障害物１００で反射した上記超音波信号の反射波を受信する距離センサを、距離センサ群Ｓｇｎの距離センサの中から切り替えない場合（ステップＳＴ２；ＮＯ）、直接送受信が実施される（ステップＳＴ３−１）。
図６は、直接送受信の一例を示す図である。例えば、受信部２１１ｂは、切替スイッチのデフォルトの設定を直接送受信としている。つまり、超音波信号を送信した距離センサが距離センサＳ１である場合、切替スイッチにおける受信部２１１ｂと距離センサＳ１の接続をオンとし、その他の距離センサＳ２，Ｓ３，・・・の接続をオフしている。
これにより、反射波を受信する距離センサが切り替えられなければ（ステップＳＴ２；ＮＯ）、図６に矢印で示すように、距離センサＳ１から送信した超音波信号の反射波の中から、距離センサＳ１で受信された反射波信号が受信部２１１ｂに入力される。他の距離センサＳ２，Ｓ３についても同様である。
また、距離センサＳ１が超音波信号を時刻Ｔ１に送信して障害物１００で反射し、この超音波信号を送信した距離センサＳ１が直接的に反射波を時刻Ｔ２に受信した場合、その伝搬距離Ｌａは、下記式で得られる。すなわち、受信部２１１ｂは、超音波信号の送信時刻と反射波の受信時刻から伝搬距離を算出する。ただし、Ｖは、超音波の空中伝搬速度である。なお、距離センサＳ１から障害物１００までの距離は伝搬距離Ｌａの１／２の値となる。
Ｌａ＝（Ｔ２−Ｔ１）・Ｖ
【００２６】
一方、反射波を受信する距離センサを切り替えた場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）には間接送受信が実施される（ステップＳＴ３−２）。
図７は、間接送受信の一例を示す図である。例えば、距離センサＳ１が超音波信号を送信した後、受信部２１１ｂが、切替スイッチを用いて距離センサＳ１との接続をオフし、距離センサＳ２との接続をオンとする。このとき、図７（ａ）に示すような障害物１００の場合、距離センサＳ１から送信された超音波信号が障害物１００で反射した反射波は、距離センサＳ２に受信されて受信部２１１ｂに入力される。
また、図７（ｂ）に示すような障害物１００である場合、距離センサＳ１が超音波信号を送信した後、受信部２１１ｂが、切替スイッチを用いて距離センサＳ１との接続をオフし、距離センサＳ３との接続をオンとする。このとき、距離センサＳ１から送信された超音波信号の反射波は、距離センサＳ３で受信されて受信部２１１ｂに入力される。
ここで、距離センサＳ１が超音波信号を時刻Ｔ３に送信し、この超音波信号を送信した距離センサＳ１以外の距離センサＳ２が間接的にその反射波を時刻Ｔ４に受信した場合、この超音波信号の送受信における伝搬距離、すなわち超音波信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離Ｌｂは、直接送受信の場合と同様に下記式で得られる。
Ｌｂ＝（Ｔ４−Ｔ３）・Ｖ
【００２７】
全波整流部２１２は、直接送受信で得られた反射波（以下、直接波と呼ぶ）の振幅データおよび間接送受信で得られた反射波（以下、間接波と呼ぶ）の振幅データを、受信部２１１ｂからそれぞれ入力し、これらの振幅データを全波整流する。
すなわち、受信部２１１ｂが、受信信号から４０〜６０ｋＨｚの超音波の反射波信号を検波し、全波整流部２１２が当該反射波信号を全波整流してパルス信号に変換する。
【００２８】
次に、閾値判定部２１３は、全波整流された反射波信号の振幅データを予め設定された閾値と比較し、当該閾値を超える振幅値を有する反射波信号を判定して抽出する（ステップＳＴ４）。このとき、閾値判定部２１３は、受信部２１１ｂに算出された直接波および間接波の伝搬距離Ｌａ，Ｌｂに基づいて、図８（ａ）に示すように伝搬距離に反比例した閾値（伝搬距離が長くなるに連れて小さな値となる閾値）を用いて振幅値の判定を行う。
これは、超音波の振幅値が、伝搬距離に応じて減衰することを考慮している。例えば、距離センサと障害物１００との直線距離が近くても、障害物１００の形状によっては、超音波信号が直接送受信よりも長い伝搬距離で間接送受信される場合がある。この場合においても、上述のように伝搬距離に応じた閾値で振幅を判定することで適切な解析が可能である。なお、上記閾値は、例えば予め実験等によって伝搬距離と超音波の減衰量との関係を求めておき、この関係に応じて決定する。
【００２９】
次に、最大値判定部２１４は、閾値判定部２１３が抽出した反射波ついて、超音波信号の送受信における伝搬距離および予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する（ステップＳＴ５）。ここで、予め設定した時間帯とは反射波を受信した時間帯である。すなわち、図８（ｂ）に示す反射波の検知（受信）タイミングの時刻から、所定の最大値検知時間幅（Δｔ）を経過するまでの時間帯に相当する。
なお、図８（ｂ）に破線で示す閾値が、図８（ａ）で示した閾値である。また、最大値検知時間幅は、超音波信号の送信時間幅に略等しい。最大値判定部２１４は、図８（ｂ）に示すように当該時間帯（Δｔ）における反射波の最大振幅値を判定して抽出する。
【００３０】
上述のように、最大値判定部２１４が、直接送受信で得られたデータから抽出した伝搬距離データおよび最大振幅値（振幅データ）は、直接波信号記憶部２１５に記憶される。また、直接送受信で得られたデータから抽出された伝搬距離データおよび最大振幅値は、間接波信号記憶部２１６に記憶される。なお、後述する３次元マッピングでは、反射波の受信時間帯における最大振幅値を用いれば必要十分であるので、反射波の最大振幅値のみを記憶する。これにより、記憶部２１５，２１６に記憶すべきデータ量を削減することができる。
【００３１】
次に、第１の反射点候補位置生成部２３１は、直接波信号記憶部２１５に記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する（ステップＳＴ６−１）。
ここで、第１の反射点候補位置生成部２３１は、図６に示すように距離センサＳ１〜Ｓ３のそれぞれの位置を中心とし、距離センサから障害物１００までの距離を半径とする円を求める。直接送受信の場合、距離センサから障害物１００までの距離は、超音波信号の送受信における伝搬距離Ｌａの１／２で求められる。
【００３２】
また、障害物１００における直接波の反射点が、距離センサＳ１〜Ｓ３の位置を中心とした円のうちの少なくとも２円の交点に存在するものとみなせるので、２円の交点座標を求めれば、反射点の候補位置を算出することができる。
第１の反射点候補位置生成部２３１は、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリアに対して２次元座標系（ｘ−ｙ平面）を設定し、距離センサの位置を中心とした２円の交点、すなわち距離センサから障害物１００までの距離および距離センサから見た障害物１００の方位で反射点の候補位置を特定する。そして、検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波（直接波）の振幅データ（最大振幅値）をマッピングした３次元マッピングデータを生成する。
【００３３】
一方、第２の反射点候補位置生成部２３２は、間接波信号記憶部２１６に記憶された伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データをマッピングした３次元マッピングデータを生成する（ステップＳＴ６−２）。
ここで、第２の反射点候補位置生成部２３２は、図７（ａ）に示すように、超音波信号を送信した距離センサＳ１の位置と当該超音波信号の反射波を受信した距離センサＳ２の位置とを２定点とした楕円を求める。間接送受信の場合、超音波信号の送受信における伝搬距離は、当該楕円の円周上の一点を反射点として超音波信号を送信した距離センサから障害物１００の反射点までの伝搬距離と当該反射点で反射した反射波が距離センサに受信されるまでの伝搬距離との総和に相当する。
第２の反射点候補位置生成部２３２は、第１の反射点候補位置生成部２３１と同様に、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリアに２次元座標系（ｘ−ｙ平面）を設定して、距離センサから物体までの距離と距離センサから見た物体の方位とで反射点の候補位置を特定する。
そして、検知エリアのｘ−ｙ平面上に反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波（間接波）の振幅データ（最大振幅値）をマッピングした３次元マッピングデータが生成される。
例えば、間接波の伝搬距離Ｌｂ、超音波信号の送信側の距離センサＳ１の位置、および反射波の受信側の距離センサＳ２の位置を用いて、下記式から反射点の候補位置を特定する。ただし、Ｘａは、超音波信号の送信側の距離センサＳ１と反射波の受信側の距離センサＳ２との間を結ぶ線分の中点から距離センサＳ１までの距離であり、Ｘｂは、当該中点から距離センサＳ２までの距離である。Ｙは当該中点から障害物１００までの垂直距離（上記楕円の短半径の長さ）である。また、Ｚａは距離センサＳ１から障害物１００までの超音波信号（送信波）の伝搬距離であり、Ｚｂは障害物１００から距離センサＳ２までの超音波信号（受信波）の伝搬距離である。
Ｘａ2＋Ｙ2＝Ｚａ2
Ｘｂ2＋Ｙ2＝Ｚｂ2
Ｌｂ＝Ｚａ＋Ｚｂ
【００３４】
図９から図１１は、３次元マッピングの例を示す図である。第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２は、図９から図１１に示すように、距離センサ群（距離センサＳ１〜Ｓ３）の検知エリアに設定したｘ−ｙ平面上に、反射点の候補位置をマッピングし、さらに、この候補位置からの反射波の振幅データをｚ軸に設定した３次元マッピングを行う。
【００３５】
図９の例は、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知情報に基づいて決定された反射点の候補位置が、ｘ−ｙ平面上で円形に集中している場合を示している。すなわち、図９の３次元マッピングデータから、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎ（距離センサＳ１〜Ｓ３）を配設した平面上での形状が円形となる円柱形状の物体であることが予想される。
【００３６】
図１０の例は、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知情報に基づいて決定された反射点の候補位置が、ｘ−ｙ平面上で線状（距離センサＳ１〜Ｓ３が並ぶｙ軸に平行な線）に並んでいる場合を示している。この場合、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎ（距離センサＳ１〜Ｓ３）を配設した平面上での形状が線状となる平板形状の物体であることが予想される。
【００３７】
また、図１１の例は、距離センサＳ１〜Ｓ３の検知情報に基づいて決定された反射点の候補位置が、検知エリアのｘ−ｙ平面上で距離センサＳ１〜Ｓ３を配設したｙ軸に対して傾いて並んでいる場合を示している。この場合、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎ（距離センサＳ１〜Ｓ３）を配設した平面上での形状が線状となり、かつ距離センサＳ１〜Ｓ３に対して傾いた平板形状の物体であることが予想される。
【００３８】
次に、加算振幅値演算部２３３は、第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２がそれぞれ生成した３次元マッピングデータを合成する（ステップＳＴ７）。３次元マッピングデータの合成とは、直接送受信で受信した結果を用いた３次元マッピングデータにおける直接波の振幅データと、間接送受信で受信した結果を用いた３次元マッピングデータにおける間接波の振幅データとを加算する処理である。
このようにすることで、反射点の候補位置が互いに補間され、同一の候補位置が得られた場合にはそこからの反射波の振幅値を強調することができる。これにより、物体検知の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
図１２および図１３は振幅加算処理の例を示す図である。加算振幅値演算部２３３は、第１の反射点候補位置生成部２３１および第２の反射点候補位置生成部２３２がそれぞれ生成した３次元マッピングデータの反射波の振幅データを加算する。
図１２に示す例では、距離センサＳの検知エリア上に存在する平板形状の物体（複数の距離センサＳの配設方向に平行な平板）における反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを示す３次元マッピングデータを、直接送受信で得られた結果（上段）と間接送受信で得られた結果（下段）とで加算している。
図１３に示す例では、距離センサＳの検知エリア上に存在する平板形状の物体（複数の距離センサＳの配設方向に対して傾いた平板）における反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを示す３次元マッピングデータを、直接送受信で得られた結果（上段）と間接送受信で得られた結果（下段）で加算している。
図１２および図１３に示すように、同じ物体を検知した反射波を直接送受信および間接送受信でそれぞれ受信した結果を用いた３次元マッピングデータを加算することで、反射点の候補位置が互いに補間される。
また、直接波の解析で規定した円と間接波の解析で規定した楕円との交点、すなわち、双方の解析で得られた信頼性の高い候補位置については、そこでの反射波の振幅値が加算され、強調される。
【００４０】
次に、識別部２４１は、加算振幅値演算部２３３が演算処理した３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する（ステップＳＴ８）。
まず、識別部２４１は、３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、超音波信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正する。この後、識別部２４１は、上記補正後の３次元マッピングデータから、反射点の候補位置の分布を識別する。
図１４は、伝搬距離と振幅補正値との関係を示す図である。図１４に示すように、識別部２４１には、超音波信号の送受信における伝搬距離に比例して大きな値となる補正値が設定されている。識別部２４１は、加算振幅値演算部２３３から３次元マッピングデータを入力すると、３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、その伝搬距離に対応する補正値に変換する。このようにすることで、伝搬距離に起因した振幅の減衰を補正することができる。
【００４１】
次に、位置・形状判定部２４２は、識別部２４１が識別した反射点の候補位置の分布に基づいて、障害物１００の位置と形状を判定する（ステップＳＴ９）。すなわち、識別された分布における、反射点の候補位置の集中度合い、直接波の反射点の候補位置の分布と間接波の反射点の候補位置の分布との割合、および、距離センサから障害物１００までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、障害物１００の位置と形状を判定する。
障害物１００の位置は、距離センサから障害物１００までの距離と距離センサから見た障害物１００の方位で特定される。障害物１００の形状は、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状、大きさ、および距離センサ群Ｓｇｎにおける距離センサの配設方向に対して傾斜しているか否かで特定される。
【００４２】
図１５は、反射点の候補位置の分布の識別例を示す図である。位置・形状判定部２４２は、図１５に示すような反射点の位置候補の分布から、障害物１００の位置および形状を判定する。図１５（ａ）に示す分布は、直接波による分布と間接波による分布がほぼ同様な割合で得られている。
この場合は、障害物１００が曲面部もしくは隣り合う距離センサの間隔よりも広い平面部を外形に有していることが予想される。
ここで、図１５（ａ）に示す分布では反射点の位置候補が一部に集中しているので、障害物１００が、平面部ではなく、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状が円形の円柱形状であると判定される（例えば、図６参照）。
【００４３】
また、図１５（ｂ）に示す分布は間接波による分布のみであるので、障害物１００が、隣り合う距離センサの間隔よりも狭い平面部を外形に有していることが予想される。ここで、図１５（ｂ）に示す分布では、反射点の位置候補が一部に集中しているので、障害物１００が、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状が矩形の角柱形状であると判定される（例えば、図７参照）。
なお、間接波による分布の割合が直接波による分布より所定の閾値を超える程度に多い場合も、距離センサ群Ｓｇｎのうち、直接送受信できる距離センサが少ないことを意味しており、障害物１００が、狭い平面部を有する角柱形状であることが予想される。
【００４４】
図１５（ｃ）に示す分布は、図１５（ａ）と同様に、距離センサ群Ｓｇｎにおける複数の距離センサが、直接送受信と間接送受信を同様の割合で実施している。この場合、障害物１００は、曲面部もしくは隣り合う距離センサの間隔よりも広い平面部を外形に有していることが予想される。ここで、図１５（ｃ）に示す分布では、反射点の位置候補が一部に集中していないので、障害物１００が、曲面部ではなく、距離センサ群Ｓｇｎが配設された平面上での形状が線状の平板形状であると判定される（例えば、図１２参照）。
なお、距離センサ群Ｓｇｎにおける各距離センサと障害物１００との距離データの変化が所定の閾値未満である場合には、図１５（ｃ）に示す分布が得られ、障害物１００は、距離センサ群Ｓｇｎの複数の距離センサが配設された方向に平行である。
【００４５】
図１５（ｄ）に示す分布は、図１５（ｃ）と同様に、距離センサ群Ｓｇｎにおける複数の距離センサが、直接送受信と間接送受信を同様の割合で実施している。また、反射点の位置候補は一部に集中していない。従って、障害物１００が、隣り合う距離センサの間隔よりも広い平面部を外形に有していることが予想される。ここで、図１５（ｄ）の分布では、距離センサから障害物１００までの距離データが、距離センサ群Ｓｇｎの複数の距離センサが配設された方向に対して徐々に変化しているので、障害物１００は、距離センサ群Ｓｇｎに対して傾斜した平板形状であると判定される。
ここで、障害物の形状判定のより具体的な例を以下に述べる。障害物の形状は、図４に示すようなセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を順次一巡送受信した後の図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す直接波および反射波の分布形状の縦Ｔｉと横Ｔｈの比率と、直接波と間接波の検知頻度で決定する。
円柱の縦横比の関係は、下記式（１）のようになる。
Ｔｈ≒Ｔｉ      ・・・・（１）
また、平板の場合は、下記式（２）の関係となる。
Ｋ×Ｔｈ≧Ｔｉ    ・・・・（２）
Ｋ≒２
よって、円柱と平板の判定では、上記式（２）における定数Ｋとして、Ｋ＝１．２〜２を用いる。
【００４６】
また、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を順次一巡送受信した後の直接波の検知回数をＤｗ、間接波の検知回数Ｉｗとすると、円柱および幅広の平板の検知回数の関係は、下記式（３）のようになる。
Ｄｗ≒Ｉｗ    ・・・・・（３）
これに反して、角柱の関係は、下記式（４）となる。
Ｄｗ＜Ｉｗ      ・・・・（４）
実用上の判定基準は、例えば、下記式（５）とする。
２Ｄｗ＜Ｉｗ    ・・・・（５）
よって、上記式（２）、（３）、（５）の関係を用いれば、障害物の形状判定の信頼性が向上する。
なお、図１５（ｄ）の線分Ｌは、反射波の分布を平面座標の単位座標ごとに量子化して求めた回帰直線を示しており、この回帰直線を基準に縦横幅を求める。
【００４７】
次に、表示座標変換部２５は、距離センサ群の検知エリア上の２次元座標系から、位置・形状判定部２４２が判定した位置および形状で障害物１００を、予め設定した任意の監視範囲に表示する表示座標系（表示部３１の画面上の表示座標系）へ変換する（ステップＳＴ１０）。続いて、表示部３１が、表示座標変換部２５で検知エリア上の２次元座標系から変換された表示座標系で監視範囲の障害物１００の位置および形状を表示する（ステップＳＴ１１）。
【００４８】
本発明は、直接送受信に加え、間接送受信の検知情報も用いるので、従来と比べて距離センサの設置間隔を広くしその個数を低減しても、距離センサの検知情報が不足することがない。従って、少ないセンサ数で障害物１００の位置および形状を判定することが可能である。また、間接送受信での検知情報を用いるので、上述したように角柱形状の障害物１００を検知することができる。
【００４９】
なお、障害物１００の検知結果は、車両８の移動に応じた表示範囲で表示部３１に表示してもよい。
図１６は、車両の移動に応じた監視範囲の表示処理を示す図である。図１６において、車両８は、実施の形態１に係る物体検知装置１を搭載し、距離センサ群Ｓｇ１，Ｓｇ２、カメラ７を備える。距離センサ群Ｓｇ１は、車両８の後方部に設けられ、距離センサ群Ｓｇ２は、車両８の前方部に設けられる。また、カメラ７は、リアカメラとして車両８の後方部に設けられて、距離センサ群Ｓｇ１の検知エリアＡｂを撮影範囲としている。なお、図示は省略したが、車両８には、図１に示したＧＰＳセンサ４、車輪速センサ５、およびステアリング角度センサ６も搭載されている。
【００５０】
図１６（ａ）に示す車両位置において、検知物判定部２４が、上述のように距離センサ群Ｓｇ１の検知エリアＡｂに存在する障害物１００の位置および形状を判定して、表示部３１が、検知エリアＡｂ上の障害物１００を表示する。
ここで、図１６（ｂ）のように、運転者が車両８のステアリングを操作して、図１６（ａ）の状態から、車両８が角度θだけ曲がった場合を例に挙げる。この場合、位置判定部２２は、ＧＰＳセンサ４が取得したＧＰＳ情報、車輪速センサ５が取得した車輪速データまたはステアリング角度センサ６が取得した操舵角に基づいて、車両８の移動位置および距離センサ群Ｓｇ１，Ｓｇ２の距離センサの位置を判定する。
【００５１】
表示座標変換部２５は、位置判定部２２が判定した車両８の移動位置および距離センサの位置に基づいて、検知物判定部２４が判定した位置および形状で障害物１００を表示する監視範囲の表示座標系を、車両８の移動に伴って変化する距離センサの向きに応じた表示座標系に変換する。ここでは、車両８が角度θだけ傾いたので図１６（ａ）の表示座標も車両の傾斜角度θ合わせて傾斜させて表示する。すなわち、検知エリアＡｂの表示範囲が車両８の後方部に対向する位置になるように表示する。このとき、表示座標変換部２５が、車両８の移動位置および距離センサの位置から、車両８の移動に伴う距離センサの向きの変化を考慮して移動後の検知エリアＡｂにおける障害物１００の位置座標を演算する。これにより、図１６（ｂ）のように、車両８が曲がった分だけ向きが変化した距離センサ群の検知エリアＡｂの表示範囲に障害物１００が表示される。
【００５２】
また、表示部３１が、表示座標変換部２５が変換した表示座標系で、監視範囲の障害物１００を表示するとともに、カメラ７が撮影した車両８の周辺の映像情報（後方映像）を表示するようにしてもよい。
【００５３】
以上のように、この実施の形態１によれば、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号の障害物１００からの反射波を、当該超音波信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部２１５と、距離センサ群Ｓｇｎにおける個々の距離センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ単独で送信した超音波信号の障害物１００からの反射波を、距離センサ群Ｓｇｎにおける当該超音波信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた超音波信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部２１６と、直接波信号記憶部２１５および間接波信号記憶部２１６にそれぞれ記憶した伝搬距離データおよび振幅データに基づいて、反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部２３と、距離センサデータマッピング部２３が生成した反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、障害物１００の位置および形状を判定する検知物判定部２４と、距離センサ群Ｓｇｎの検知エリア上の座標系から、検知物判定部２４が判定した位置および形状で物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部２５と、表示座標変換部２５が変換した表示座標系で、監視範囲の物体を表示する表示部３１とを備える。
このように構成することにより、距離センサの増加を招くことなく、様々な形状の障害物を検知できる。
【００５４】
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  物体検知装置、２  処理部、３  報知部、４  ＧＰＳセンサ、５  車輪速センサ、６  ステアリング角度センサ、７  カメラ、８  車両、２１  距離センサデータ処理部、２２  位置判定部、２３  距離センサデータマッピング部、２４  検知物判定部、２５  表示座標変換部、３１  表示部、３２  音声出力部、１００  障害物、２１１ａ  送信部、２１１ｂ  受信部、２１２  全波整流部、２１３  閾値判定部、２１４  最大値判定部、２１５  直接波信号記憶部、２１６  間接波信号記憶部、２３１  第１の反射点候補位置生成部、２３２  第２の反射点候補位置生成部、２３３  加算振幅値演算部、２４１  識別部、２４２  位置・形状判定部、Ｓｇ１〜Ｓｇｎ  距離センサ群、Ｓ，Ｓ１〜Ｓ４  距離センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載された複数の距離センサからなる距離センサ群の個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の被検知物体からの反射波を、当該所定の信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた前記所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび前記反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部と、
前記距離センサ群における当該所定の信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた前記所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび前記反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部を有する移動体用の物体検知装置において、
前記距離センサが受信した反射波の中から、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じた所定の閾値を超える振幅値の反射波を判定して抽出する閾値判定部と、
前記直接波信号記憶部および前記間接波信号記憶部にそれぞれ記憶された前記伝搬距離データおよび前記閾値判定部によって抽出された反射波の振幅データに基づいて、前記被検知物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを前記距離センサ群の検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部と、
前記距離センサデータマッピング部が生成した前記反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、前記被検知物体の位置および形状を判定する検知物判定部と、
前記距離センサ群の検知エリア上の座標系から、前記検知物判定部が判定した位置および形状で前記被検知物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部と、
前記移動体の位置変化に応じて前記監視範囲内に存在する前記被検知物体の位置表示を変化させることが可能な表示部と
を備えたことを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記閾値判定部が抽出した反射波について、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離、および、予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する最大値判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記閾値判定部の閾値は、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に対して反比例の関係にあることを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記検知物判定部は、
前記距離センサデータマッピング部が生成した３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正して、当該３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布における、前記反射点の候補位置の集中度合い、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布と前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布との割合、および前記距離センサから前記被検知物体までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、当該被検知物体の位置と形状を判定する位置・形状判定部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記識別部は、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に比例して大きな値となるように反射波の振幅データを補正することを特徴とする請求項４記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記位置・形状判定部は、
前記識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、前記反射点の候補位置が一部に集中している場合、前記被検知物体が円柱形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ前記被検知物体までの距離データの変化が所定の閾値未満である場合、前記被検知物体が平板形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、前記反射点の候補位置が一部に集中している場合、前記被検知物体が角柱形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ前記被検知物体までの距離データが前記複数の距離センサの配設方向に対して徐々に変化している場合、前記被検知物体が、前記距離センサ群から見て傾斜している面を有すると判定する  ことを特徴とする請求項５記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記移動体が車両であり、当該車両の移動位置および移動に伴う前記距離センサの位置を判定する位置判定部を備え、
前記表示座標変換部は、前記位置判定部が判定した前記車両の移動位置および前記距離センサの位置に基づいて、前記検知物判定部が判定した位置および形状で前記被検知物体を表示する監視範囲の表示座標系を、前記車両の移動に伴って変化する前記距離センサの向きに応じた表示座標系に変換し、
前記表示部は、前記表示座標変換部が変換した前記表示座標系で、前記監視範囲の前記被検知物体を表示する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記車両の周辺状況を撮影する撮影部を備え、
前記表示部は、前記表示座標変換部が変換した表示座標系で、前記監視範囲の前記被検知物体を表示するとともに、前記撮影部が撮影した前記車両の周辺の映像情報を表示する
ことを特徴とする請求項７記載の物体検知装置。
【請求項９】
前記車両から所定の距離内に前記被検知物体が接近したことを報知する報知部を備えたことを特徴とする請求項７記載の物体検知装置。
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月4日(2014.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る物体検知装置は、移動体に搭載された距離センサ群の個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の被検知物体からの反射波を、当該所定の信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部と、距離センサ群における当該所定の信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部を有する移動体用の物体検知装置において、距離センサが受信した反射波の中から、所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じた所定の閾値を超える振幅値の反射波を判定して抽出する閾値判定部と、直接波信号記憶部および間接波信号記憶部にそれぞれ記憶された伝搬距離データおよび閾値判定部によって抽出された反射波の振幅データに基づいて、被検知物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの当該反射波の振幅データを、距離センサ群の検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部と、距離センサデータマッピング部が生成した反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、被検知物体の位置および形状を判定する検知物判定部と、距離センサ群の検知エリア上の座標系から、検知物判定部が判定した位置および形状で被検知物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部と、移動体の位置変化に応じて監視範囲内に存在する被検知物体の位置表示を変化させることが可能な表示部とを備え、検知物判定部は、距離センサデータマッピング部が生成した３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正して、当該３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する識別部と、識別部が識別した反射点の候補位置の分布における、反射点の候補位置の集中度合い、直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布と間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布との割合、および距離センサから被検知物体までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、当該被検知物体の位置と形状を判定する位置・形状判定部とを備え、識別部は、所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に比例して大きな値となるように反射波の振幅データを補正し、位置・形状判定部は、識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、反射点の候補位置が一部に集中している場合、被検知物体が円柱形状であると判定し、識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ被検知物体までの距離データの変化が所定の閾値未満である場合、被検知物体が平板形状であると判定し、識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、反射点の候補位置が一部に集中している場合、被検知物体が角柱形状であると判定し、識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ被検知物体までの距離データが複数の距離センサの配設方向に対して徐々に変化している場合、被検知物体が、距離センサ群から見て傾斜している面を有すると判定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載された複数の距離センサからなる距離センサ群の個々の距離センサがそれぞれ単独で送信した所定の信号の被検知物体からの反射波を、当該所定の信号を送信した同一の距離センサで直接的に受信して得られた前記所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび前記反射波の振幅データを記憶する直接波信号記憶部と、
前記距離センサ群における当該所定の信号を送信した距離センサ以外のいずれか一つの距離センサで間接的に受信して得られた前記所定の信号の送受信における伝搬距離データおよび前記反射波の振幅データを記憶する間接波信号記憶部を有する移動体用の物体検知装置において、
前記距離センサが受信した反射波の中から、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じた所定の閾値を超える振幅値の反射波を判定して抽出する閾値判定部と、
前記直接波信号記憶部および前記間接波信号記憶部にそれぞれ記憶された前記伝搬距離データおよび前記閾値判定部によって抽出された反射波の振幅データに基づいて、前記被検知物体の反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データを前記距離センサ群の検知エリア上にマッピングする距離センサデータマッピング部と、
前記距離センサデータマッピング部が生成した前記反射点の候補位置およびこの候補位置からの反射波の振幅データの分布を示す３次元マッピングデータに基づいて、前記被検知物体の位置および形状を判定する検知物判定部と、
前記距離センサ群の検知エリア上の座標系から、前記検知物判定部が判定した位置および形状で前記被検知物体を表示する監視範囲の表示座標系へ変換する表示座標変換部と、
前記移動体の位置変化に応じて前記監視範囲内に存在する前記被検知物体の位置表示を変化させることが可能な表示部とを備え、
前記検知物判定部は、
前記距離センサデータマッピング部が生成した３次元マッピングデータにおける反射波の振幅データを、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に応じて補正して、当該３次元マッピングデータから反射点の候補位置の分布を識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布における、前記反射点の候補位置の集中度合い、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布と前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布との割合、および前記距離センサから前記被検知物体までの距離データの変化の度合いのうちの少なくとも一つを基準として、当該被検知物体の位置と形状を判定する位置・形状判定部とを備え、
前記識別部は、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に比例して大きな値となるように反射波の振幅データを補正し、
前記位置・形状判定部は、
前記識別部が識別した反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、前記反射点の候補位置が一部に集中している場合、前記被検知物体が円柱形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ前記被検知物体までの距離データの変化が所定の閾値未満である場合、前記被検知物体が平板形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、前記反射点の候補位置が一部に集中している場合、前記被検知物体が角柱形状であると判定し、
前記識別部が識別した前記反射点の候補位置の分布において、前記直接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布の割合が、前記間接波信号記憶部に記憶されたデータを基に得られた反射点の候補位置の分布よりも多く、かつ前記被検知物体までの距離データが前記複数の距離センサの配設方向に対して徐々に変化している場合、前記被検知物体が、前記距離センサ群から見て傾斜している面を有すると判定する
ことを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記閾値判定部が抽出した反射波について、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離、および、予め設定した時間帯での最大振幅値を判定して抽出する最大値判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記閾値判定部の閾値は、前記所定の信号が送信されてその反射波が受信されるまでの伝搬距離に対して反比例の関係にあることを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記移動体が車両であり、当該車両の移動位置および移動に伴う前記距離センサの位置を判定する位置判定部を備え、
前記表示座標変換部は、前記位置判定部が判定した前記車両の移動位置および前記距離センサの位置に基づいて、前記検知物判定部が判定した位置および形状で前記被検知物体を表示する監視範囲の表示座標系を、前記車両の移動に伴って変化する前記距離センサの向きに応じた表示座標系に変換し、
前記表示部は、前記表示座標変換部が変換した前記表示座標系で、前記監視範囲の前記被検知物体を表示することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記車両の周辺状況を撮影する撮影部を備え、
前記表示部は、前記表示座標変換部が変換した表示座標系で、前記監視範囲の前記被検知物体を表示するとともに、前記撮影部が撮影した前記車両の周辺の映像情報を表示することを特徴とする請求項４記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記車両から所定の距離内に前記被検知物体が接近したことを報知する報知部を備えたことを特徴とする請求項４記載の物体検知装置。
【国際調査報告】
2013024509.tif 000019
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