(57)【要約】【課題】複数の超音波センサから同時に超音波を送信して障害物を検知する場合に、当該超音波の干渉の影響を最小限に抑え、障害物が検知できないエリアをなくす。【解決手段】障害物を検知するときは、繰り返し超音波を各センサ（センサ１、センサ２）から同時に送信する。この際、超音波を送信する度に、各超音波の位相差を変える（図７参照）。これにより、干渉により超音波が減衰する領域をずらすことができ、障害物が検知できないエリアをなくすことができる（図１、図２参照）。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の少なくとも２箇所に設けられ、車両周囲の障害物を検出するために、超音波を送信するとともに、その反射波を受信するものであり、超音波の送信範囲が一部重複する第１及び第２の超音波送受信手段と、
前記第１及び第２の超音波送受信手段の少なくとも一方における前記反射波の受信に基づいて、障害物を検出する検出手段と、
前記第１及び第２の超音波送受信手段に対して、超音波を間欠的に複数回送信するように超音波の送信を指示するものであって、この送信指示を、前記第１及び第２の超音波送受信手段に対して略同時に行う指示手段と、
前記指示手段からの送信指示に基づいて、前記第１及び第２の超音波送受信手段が超音波を間欠的に複数回送信する際、超音波の送信毎に、前記第１及び第２の超音波送受信手段からそれぞれ送信される超音波の位相関係を、前回送信時の超音波の位相関係と異ならせる位相調整手段とを備えることを特徴とする障害物検知装置。
【請求項２】
前記位相調整手段は、前記第１及び第２の超音波送受信手段が送信する超音波のどちらか一方に対し、超音波を送信する度に前回送信時の超音波の位相から予め決められた所定の位相をずらすことを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両周囲の障害物を検知する障害物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両前方部あるいは後方部に複数取り付けられた超音波センサを用いて車両周囲の障害物を検知する障害物検知装置に関して、各超音波センサから同時に超音波を外部に送信して各超音波センサがカバーする範囲の障害物を検知する障害物検知装置が提案されている（特許文献１）。これにより、各超音波センサが時分割で超音波を送信して障害物を検知するときよりも障害物検知までのレスポンスを向上させることができる。
【０００３】
なお、各超音波センサから送信する各超音波の送信タイミングが数パルス程度ずれたとしても、同じレスポンスで障害物を検知できるので、上記の「同時」はこのような場合も含むものとして用いている。以下、同様な意味で「同時」を用いている。
【特許文献１】特許３５２１８９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の障害物検知装置では、仮に当該複数の超音波センサが同じ周波数の超音波を送信し、検知範囲が重なる場合、同時に送信された超音波が重なった検知領域で干渉し障害物の場所により反射波が増幅又は減衰する。特許文献１の障害物検知装置の場合、その反射波を受信し、その波高値が所定の閾値を超えている場合に障害物有りと認知する。したがって、障害物の位置によっては各超音波の干渉により反射波が減衰するためにその障害物を認知できない場合がある。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、複数の超音波センサから同時に超音波を送信して障害物を検知する場合に、当該超音波の干渉の影響を最小限に抑え、障害物が検知できないエリアをなくすことができる障害物検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の障害物検知装置は、車両の少なくとも２箇所に設けられ、車両周囲の障害物を検出するために、超音波を送信するとともに、その反射波を受信するものであり、超音波の送信範囲が一部重複する第１及び第２の超音波送受信手段と、前記第１及び第２の超音波送受信手段の少なくとも一方における前記反射波の受信に基づいて、障害物を検出する検出手段と、前記第１及び第２の超音波送受信手段に対して、超音波を間欠的に複数回送信するように超音波の送信を指示するものであって、この送信指示を、前記第１及び第２の超音波送受信手段に対して略同時に行う指示手段と、前記指示手段からの送信指示に基づいて、前記第１及び第２の超音波送受信手段が超音波を間欠的に複数回送信する際、超音波の送信毎に、前記第１及び第２の超音波送受信手段からそれぞれ送信される超音波の位相関係を、前回送信時の超音波の位相関係と異ならせる位相調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、超音波の送信範囲が一部重複する場合であっても、毎回送信する度に、干渉によって超音波が減衰する領域を前回の超音波送信時からずらすことができる。例えば、図１に示すように同じ周波数の超音波を２つの超音波センサから位相差無しで送信した場合、各超音波の山と谷が重なる位置（図１の○）では各超音波が打ち消しあって、反射波は受信できない。請求項１の障害物検知装置では、次に超音波を送信するときには各超音波間の位相差を変えて送信するので、図２に示すように図１では全く反射波を受信できない位置であっても、反射波を受信できるようにすることができる。したがって、位相関係を変えて複数回超音波を送信することにより、障害物が検知できない領域をなくすことができる。
【０００８】
請求項２に記載の障害物検知装置は、前記位相調整手段は、前記第１及び第２の超音波送受信手段が送信する超音波のどちらか一方に対し、超音波を送信する度に前回送信時の超音波の位相から予め決められた所定の位相をずらすことを特徴とする。
【０００９】
これにより、送信範囲が一部重複する超音波の位相関係を、前回の送信時に対し変えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の一例について説明する。
【００１１】
図３は、本実施形態における障害物検知装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、障害物検知装置１００は、ＥＣＵ１０及びシリアル通信線を介して接続されているセンサ１、センサ２から構成される。
【００１２】
ＥＣＵ１０は、内部にマイクロコンピュータを有し、障害物を検知しようとするときには、後述するセンサ１、センサ２に対して、超音波を繰り返し送信し、その反射波を受信するように指示する。また、各センサが障害物を検知したときは、各センサから障害物検知信号（車両とその障害物までの距離）を受信する。そして、ＥＣＵ１０は、図示しない警報装置と接続されており、各センサから連続して所定の回数、障害物検知信号を受信したときにはその警報装置に対して警報を発するように指示をする。このように、連続して所定の回数、障害物検知信号を受信して警報を発するようにすることにより、障害物の誤検出を防ぐことができる。なお、この警報については、例えば、検知位置を表示するとともに、警報用の表示灯／ブザーを車両と障害物との距離が２０ｃｍ〜５０ｃｍの範囲では点滅／間欠音で、また、２０ｃｍ以下では連続点灯／連続音で警報する。また、ＥＣＵ１０が各センサに対し、障害物を検知するように指示をするタイミングとしては、例えば、ＥＣＵ１０に車速センサとシフトポジションセンサを接続し、車両のシフトポジションがＲ、Ｄ、２、Ｌのいずれかであって、車速が１０ｋｍ／ｈ以下の場合に障害物を検知するように指示をする。
【００１３】
センサ１、２は、ＥＣＵ１０の指示により外部へ超音波を送信し、その反射波を受信する超音波センサであり、例えば、車両後部に取り付けられ、車両がバック時に車両後方の障害物を検知する。このセンサ１、２は、図４に示すように通信送受信部２０、マイク駆動部３０、送受信兼用マイク４０、受信波増幅部５０及び距離演算部６０から構成される。
【００１４】
通信送受信部２０は、ＥＣＵ１０から送信される各種信号を受信し、その信号に基づいて各構成部の動作の指示をする。また、後述する距離演算部６０で算出された車両と障害物との距離情報をＥＣＵ１０に送信する。ＥＣＵ１０から送信される各種信号については、後述する。
【００１５】
マイク駆動部３０は、通信送受信部２０を介してＥＣＵ１０からの超音波送信信号を受けたときに、所定の超音波パルス（例えば４０ｋＨｚの１０サイクルのパルス）を生成する。また、マイク駆動部３０は、図示しない位相器を含み、マイク駆動部３０で生成された超音波パルスは所定の位相だけ遅延される。この所定の位相については、ＥＣＵ１０からの超音波送信信号に基づいて決定する。
【００１６】
送受信兼用マイク４０は、図示しない圧電素子及び圧電素子を囲む振動板から構成され、マイク駆動部３０で生成された超音波パルス信号を受けて圧電素子と振動板が共振し、この共振により発生する超音波が外部に向かって送信される。また、送受信兼用マイク４０は、その反射波を受信し、この反射波を受信することで圧電素子に電圧が発生する。
【００１７】
受信波増幅部５０は、送受信兼用マイク４０にて発生した電圧を増幅して出力する。なお、受信波増幅部５０は、図示しない閾値電圧発生回路及び比較回路を備え、この反射波に対応する電圧と閾値電圧発生回路にて発生する閾値電圧とを比較回路において大小比較する。そして、閾値電圧よりも反射波に対応する電圧のほうが大きいときには後述する距離演算部６０にこの反射波に対応する電圧信号が送信される。
【００１８】
距離演算部６０は、反射波に対応する信号を受信したときは、送受信兼用マイク４０から超音波が送信され、送受信兼用マイク４０にその反射波が受信されるまでの時間（反射時間）に基づいて、車両と障害物までの距離を算出する。そして、その距離情報を通信送受信部２０に送信し、通信送受信部２０は、ＥＵＣ１０からのレスポンス要求信号（ポーリング信号）を受けたときにこの距離情報をＥＣＵ１０に送信する。
【００１９】
次に、本実施形態における障害物を検知するときの動作について、図５の通信シーケンス図を用いて説明する。
【００２０】
上述したように、例えば、車両のシフトポジションがＲ、Ｄ、２、Ｌのいずれかであって、車速が１０ｋｍ／ｈ以下になったときは、ＥＣＵ１０はセンサ１、２に対して送受信指示フレームを送信する。この送受信指示フレームは、各センサに対し超音波を外部へ送信し、その反射波を受信するように命令をするものであり、例えば、図６（ａ）のように構成する。同図に示す、「各センサへの送受信指示」とは、各センサに対して超音波を送信し反射波を受信することを指示するものである。本実施形態では、障害物を検知しようとするときには同時にセンサ１、２から超音波を送信するので、「各センサへの送受信指示」においてセンサ１、２共に超音波を送信し反射波を受信するように指示がなされる。また、「各センサへの送信遅延指示」とは、各センサに対して送信する超音波の位相の遅延の大きさを指示するものである。本実施形態では、超音波を送信する度に、センサ１とセンサ２から送信される各超音波間の位相差が変わるように、センサ１、２に対して送信する超音波の位相を指示している。具体的には、最初に超音波を送信するときは同相（位相差無し）でセンサ１、２から超音波を送信し、次に超音波を送信するときは、センサ１に対しては最初に送信したときと同じ位相を指示し、センサ２に対しては最初に送信したときに対して所定の位相（θ）だけ遅延した位相を指示する。これにより、センサ１とセンサ２から送信される超音波には位相差θが付けられることになる。また、「ＥＣＣ」とは、エラーチェックコードであり、各センサにおいて、この送受信指示フレームが正常に受信されたか否かをチェックするものである。もし、誤りが検出されたときには、再度ＥＣＵ１０は各センサに対し送受信指示フレームを送信することになる。
【００２１】
センサ１及びセンサ２は、各通信送受信部２０にて、ＥＣＵ１０からの送受信指示フレームを受信したときには、その送受信指示フレームの内容を解読する。そして、この送受信指示フレームの内容に基づいて、各センサのマイク駆動部３０にて所定の超音波パルスを生成し、送受信兼用マイクから超音波を送信する（図５の☆）。ここで、各センサから送信される超音波の位相は、上述したように最初に超音波を送信するときには、図７（ａ）に示すように同相の超音波を送信する。そして、もし各センサの検知エリア内に障害物があったときは、各センサの送受信兼用マイク４０に反射波が受信され、その反射波は受信波増幅部５０において増幅され、距離演算部６０において車両と障害物までの距離が算出される。なお、センサ１とセンサ２がカバーする検出エリアが重なるときは、図１に示すように、各超音波の山と谷が重なる位置では超音波が打ち消しあってしまい、当該位置に障害物があるときにはその障害物は検出できない。
【００２２】
その後、ＥＣＵ１０は、センサ１に対してポーリング信号を送信する。このポーリング信号とは、センサ１に対して障害物を検出したか否かを確認する信号であり、例えば、図６（ｂ）のように障害物を検出したか否かを確認するセンサの「センサＩＤ」と、エラーチェックコード「ＥＣＣ」で構成する。
【００２３】
センサ１の通信送受信部２０は、ＥＣＵ１０からポーリング信号を受信したときは、障害物を検出した場合には所定の応答期間内にこの障害物に関する情報（車両と障害物までの距離）をＥＣＵ１０に対して送信する（図６（ｃ）参照）。同様に、センサ２に対してもＥＣＵ１０はポーリング信号を送信し、センサ２は、このポーリング信号を受信したときは、障害物を検出した場合には所定の応答期間内にこの障害物に関する情報をＥＣＵ１０に送信する。
【００２４】
その後、ＥＣＵ１０は、各センサに対して２回目の送受信指示フレームを送信する。そして、上述と同様に、各センサはこの送受信指示フレームに基づいて超音波を送信、反射波を受信する。このとき、上述したように、センサ１に対しては最初に送信したときと同じ位相を指示し、センサ２に対しては最初に送信したときに対して所定の位相（θ）だけ遅延した位相を指示する。これにより、センサ１とセンサ２から送信される各超音波に位相差θが付けられることになる（図７（ｂ）参照）。したがって、前回の各超音波による干渉波をずらすことができ、前回各超音波の山と谷が重なった位置に障害物があった場合であっても、今回の超音波送信により障害物を検出することができる（図２参照）。なお、所定の位相（θ）は、超音波の波長λの整数倍にならないようにする必要がある。
【００２５】
そして、上記のような超音波による障害物の検出は、車両のシフトポジションがＲ、Ｄ、２、Ｌのいずれかであって、車速が１０ｋｍ／ｈ以下を満たさなくなるまで続けられる。このとき、各センサから送信される超音波の位相は、センサ１に対しては最初に送信したときと同じ位相を指示し、センサ２に対しては前回に送信したときに対して所定の位相（θ）だけ遅延するように指示する。これにより、センサ１、２から送信される各超音波の位相差は、送信する度に、０、θ、２θ、３θ、・・・・と変化していく。これにより、超音波を送信する度に各超音波による干渉波をずらすことができる。したがって、この複数回の超音波送信により障害物が検出できない領域をなくすことができる。
【００２６】
また、ＥＣＵ１０は、各センサからの障害物検知情報を連続して所定の回数受信した場合に、ユーザーに対して報知する。これにより、障害物以外の超音波信号（例えば、ブレーキ音）を拾うことによる誤検知を防ぐことができる。
【００２７】
なお、障害物や他の物体（例えば道路）によるマルチパス反射波の影響がでないように、超音波送信を行う間隔を設定する。
【００２８】
以上のように、本実施形態の障害物検知装置１００は、障害物を検知するときには、超音波を送信する度に、各センサから送信される超音波の位相差を変化させている。これにより、干渉により超音波が減衰する領域をずらすことができ、障害物が検知できない領域をなくすことができる。
【００２９】
なお、本発明は上述の目的が達成できるかぎり、本実施形態に限られることはない。例えば、本実施形態では、各センサは、個別に超音波生成機能及び障害物の距離算出機能を備えているが、これら機能をＥＣＵ側に備えてもよい。
【００３０】
また、本実施形態の障害物検知装置１００では、超音波を送信する度に、一方のセンサから送信する超音波を一律に所定の位相θだけずらしているが、前回の超音波送信時における各超音波の位相差が変われば、どのように各超音波の位相を設定してもよい。例えば、乱数を発生する乱数発生器を設けて、その乱数発生器で発生させた乱数に基づいて各超音波の位相を設定してもよい。
【００３１】
また、本実施形態の障害物検知装置１００では、説明の便宜のために、２個のセンサのみを用いて障害物を検知しているが、当然何個センサを用いても良い。この場合、超音波が干渉するような位置に取り付けたセンサに対して、上述のように超音波を送信する度に位相差が付くように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】２つの超音波センサから同相で超音波を送信したときの、各超音波による干渉を説明するための図である。
【図２】２つの超音波センサから位相差を付けて超音波を送信したときの、各超音波による干渉を説明するための図である。
【図３】本実施形態における、障害物検知装置１００の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における、センサ１、２の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態における、障害物を検知するときの通信シーケンスを示す図である。
【図６】本実施形態における、ＥＣＵ１０とセンサ１、２との間で送受信されるメッセージを説明するための図である。
【図７】本実施形態における、各センサから送信される超音波の位相差を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  障害物検知装置
１、２  センサ
１０  ＥＣＵ
２０  通信送受信部
３０  マイク駆動部
４０  送受信兼用マイク
５０  受信波増幅部
６０  距離演算部
【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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