(57)【要約】【課題】  高い汎用性を有する障害物検知装置を提供すること。【解決手段】  センサ１０は、ＥＣＵ３０から送信される周波数設定フレームに応じて、周波数調整回路１２において設定すべき超音波パルス信号の送信周波数と、フィルタ回路１５のフィルタ処理における中心周波数を設定する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を送信する超音波信号送信手段と、該超音波信号に応じた超音波を送波して、その反射波を受波する送受波手段と、該反射波の受信信号に対してフィルタ処理を行う受信フィルタ手段と、を備える超音波センサと、
前記超音波センサと通信によって接続される制御ユニットと、
によって構成される障害物検知装置であって、
前記制御ユニットは、前記超音波信号の送信周波数、及び、前記フィルタ処理における中心周波数の少なくとも一方を含む周波数設定情報を前記通信を介して前記超音波センサへ送信する処理を行う処理手段を備え、
前記超音波信号送信手段は、前記周波数設定情報に応じて、前記超音波信号の送信周波数を設定する送信周波数設定手段を備え、
前記受信フィルタ手段は、前記周波数設定情報に応じて、前記フィルタ処理における中心周波数を設定する中心周波数設定手段を備えることを特徴とする障害物検知装置。
【請求項２】
前記超音波信号送信手段、及び前記受信フィルタ手段は、ＬＳＩに一体で構成されることを特徴とする請求項１記載の障害物検知装置。
【請求項３】
前記送信周波数設定手段は、前記中心周波数のみが前記周波数設定情報に含まれる場合、前記中心周波数を前記送信周波数として設定し、
前記中心周波数設定手段は、前記送信周波数のみが前記周波数設定情報に含まれる場合、前記送信周波数を前記中心周波数として設定することを特徴とする請求項１又は２記載の障害物検知装置。
【請求項４】
前記処理手段は、前記送信周波数と前記中心周波数との対応付けを示す対応表に基づいて、前記周波数設定情報に含むべき送信周波数、及び、中心周波数の少なくとも一方を選択するものであって、
前記対応表における中心周波数は、前記送信周波数の周波数レベル毎に、若しくは、前記送信周波数の複数の異なる周波数レベルからなるグループ毎に、各々異なる周波数レベルが対応付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の障害物検知装置。
【請求項５】
前記受信フィルタ手段は、スイッチドキャパシタフィルタ回路で構成されることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の障害物検知装置。
【請求項６】
前記超音波センサは、前記周波数設定情報を記憶する記憶手段を備え、
前記送信周波数設定手段、及び、前記中心周波数設定手段は、前記記憶手段の記憶する周波数設定情報に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の障害物検知装置。
【請求項７】
前記超音波センサは、車両の前方、及び後方の少なくとも一方のバンパ部に複数搭載されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項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、障害物検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波センサに用いられるマイクの発振周波数のばらつきを吸収する障害物検知装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている障害物検知装置によれば、先ず、マイクをセンサ回路基板に組み付けた後、マイクに対してテスト用障害物を配置する。続いて、この障害物に対して超音波を送波し、その反射波のピーク電圧が最も高くなる発振周波数を探し、発振周波数を不揮発性メモリに書き込む。
【０００３】
そして、実際に障害物を検知する場合には、この不揮発性メモリに書き込んだ発振周波数の超音波をマイクから送波することにより、マイクの発振周波数のばらつきが吸収されるため、マイクに対する厳しい仕様が必要でなくなる。
【特許文献１】特許第３５２１８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、超音波センサは、反射波の信号に対してフィルタリングして、マイクの共振周波数から外れた周波数成分を除去するフィルタ回路を備えている。このフィルタ回路における中心周波数は、上述したようなマイクの仕様に対するばらつきを考慮することなく、その仕様上の共振周波数に基づいて予め設定できるものである。例えば、マイクの共振周波数が仕様上４０ｋＨｚの場合には、それに基づいて予め設定される。
【０００５】
これに対して、マイクの仕様が全く異なる場合、例えば、マイクの共振周波数が４０、５０、６０ｋＨｚ等のように複数の仕様が存在する場合、各々の仕様に応じた中心周波数のフィルタ回路を備える必要がある。
【０００６】
すなわち、超音波センサを車両に搭載し、車両の周囲に存在する障害物を検知するために用いる場合には、車種や搭載位置等に応じて超音波センサの検知可能距離や検知可能範囲を変更することが望まれ、そのためには、全く仕様の異なるマイクをその用途に応じて使用する必要がある。
【０００７】
このように、全く仕様の異なるマイクを使用する場合、そのマイクの仕様に応じた専用のフィルタ回路を備える必要があるため、フィルタ回路を含むハードウェアの汎用性に欠ける問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、高い汎用性を有す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】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の障害物検知装置は、超音波信号を送信する超音波信号送信手段と、超音波信号に応じた超音波を送波して、その反射波を受波する送受波手段と、反射波の受信信号に対してフィルタ処理を行う受信フィルタ手段と、を備える超音波センサと、超音波センサと通信によって接続される制御ユニットと、によって構成される障害物検知装置であって、制御ユニットは、超音波信号の送信周波数、及び、フィルタ処理における中心周波数の少なくとも一方を含む周波数設定情報を通信を介して超音波センサへ送信する処理を行う処理手段を備え、超音波信号送信手段は、周波数設定情報に応じて、超音波信号の送信周波数を設定する送信周波数設定手段を備え、受信フィルタ手段は、周波数設定情報に応じて、フィルタ処理における中心周波数を設定する中心周波数設定手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明の障害物検知装置は、制御ユニットからの周波数設定情報に応じて超音波信号の送信周波数とフィルタ処理における中心周波数を設定する送信周波数設定手段、及び中心周波数設定手段を備えている。
【００１１】
これにより、超音波センサに用いられるマイクの仕様が全く異なる場合でも、マイクの仕様に応じて超音波信号の送信周波数とフィルタ処理における中心周波数の設定変更が可能となるため、マイクを除く超音波センサのハードウェアを共通化することができ、ハードウェアの汎用性が高まる。その結果、超音波センサのハードウェアの設計、製造、管理の各工程において効率化が図れる。
【００１２】
請求項２に記載の障害物検知装置によれば、超音波信号送信手段、及び受信フィルタ手段は、ＬＳＩに一体で構成されることを特徴とする。これにより、マイクの仕様が全く異なる場合でも、超音波センサに用いるＬＳＩを共通化することができる。
【００１３】
請求項３に記載の障害物検知装置によれば、送信周波数設定手段は、中心周波数のみが周波数設定情報に含まれる場合、中心周波数を送信周波数として設定し、中心周波数設定手段は、送信周波数のみが周波数設定情報に含まれる場合、送信周波数を中心周波数として設定することを特徴とする。
【００１４】
例えば、周波数設定情報に送信周波数と中心周波数の双方が含まれる場合、送信周波数設定手段は、それに含まれる送信周波数を超音波信号の送信周波数として設定し、中心周波数設定手段は、それに含まれる中心周波数をフィルタ処理における中心周波数として設定すればよい。
【００１５】
このように、送信周波数と中心周波数とを個別に設定する場合に対して、周波数設定情報に送信周波数、若しくは、中心周波数のみが含まれる場合には、その周波数設定情報に応じて、送信周波数と中心周波数とを連動して設定するようにしてもよい。
【００１６】
これにより、例えば、制御ユニットから周波数設定情報を通信フレームとして超音波センサへ送信する場合には、その通信フレームのデータ長を短くすることができる。また、超音波センサにおいても、その通信フレームの解読（デコード）が容易になる。
【００１７】
請求項４に記載の障害物検知装置によれば、処理手段は、送信周波数と中心周波数との対応付けを示す対応表に基づいて、周波数設定情報に含むべき送信周波数、及び、中心周波数の少なくとも一方を選択するものであって、対応表における中心周波数は、送信周波数の周波数レベル毎に、若しくは、送信周波数の複数の異なる周波数レベルからなるグループ毎に、各々異なる周波数レベルが対応付けられていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、送信周波数の周波数レベル毎に中心周波数を対応付けておくようにしてもよいが、送信周波数と中心周波数とは、厳密に一致していなくてもマイクの共振周波数から外れた周波数成分を十分に除去することができる。
【００１９】
従って、送信周波数の複数の異なる周波数レベルからなるグループ（図６に示す３９〜４１ｋＨｚのグループや４２〜４４ｋＨｚのグループ）毎に周波数レベルが各々異なる中心周波数を対応付けておくことで、送信周波数がそのグループ内において設定変更される場合には、中心周波数の設定を変更する必要がなくなる。
【００２０】
請求項５に記載の障害物検知装置によれば、受信フィルタ手段は、スイッチドキャパシタフィルタ回路で構成されることを特徴とする。これにより、中心周波数の変更が可能な受信フィルタ手段をＬＳＩで実現することができる。
【００２１】
請求項６に記載の障害物検知装置によれば、超音波センサは、周波数設定情報を記憶する記憶手段を備え、送信周波数設定手段、及び、中心周波数設定手段は、記憶手段の記憶する周波数設定情報に応じて設定することを特徴とする。
【００２２】
例えば、記憶手段として不揮発性メモリを採用し、超音波センサの製造過程においてマイクの仕様に応じた周波数設定情報を制御ユニットから送信し、その周波数設定情報を上記メモリに書き込んでおく。これにより、超音波センサの製造後に制御ユニットから周波数設定情報を送信する必要がなくなる。
【００２３】
請求項７に記載の障害物検知装置によれば、超音波センサは、車両の前方、及び後方の少なくとも一方のバンパ部に複数搭載されることを特徴とする。これにより、車両の前方や後方に向けて超音波が送波されるため、障害物によって反射された反射波を受波して障害物の検知が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る障害物検知装置の実施形態としての車両用障害物検知装置を示すブロック図である。この車両用障害物検知装置１００は、車両前方のバンパ部の左右隅部に配置されるセンサ１０、２０、車両後方のバンパ部の左右隅部、及び中央部付近に配置されるセンサ４０〜７０、及びＥＣＵ３０とによって構成され、センサ１０〜７０とＥＣＵ３０とは、シリアル通信線によってバス接続されている。
【００２５】
図１に示すＥＣＵ３０は、車両用障害物検知装置１００を構成する制御ユニットである。このＥＣＵ３０は、図示しない不揮発性メモリを有しており、この不揮発性メモリは、センサ１０〜７０に対応するセンサＩＤや、図６に示す対応表を記憶している。
【００２６】
ＥＣＵ３０は、センサ１０〜７０に対し、周波数設定情報としての周波数設定フレーム、超音波の送波を指示するための送波指示フレーム、測距した距離情報の送信を指示するためのポーリングフレーム等の各種通信フレームをシリアル通信線を介してセンサ１０〜７０へ送信する処理を行う。
【００２７】
このうち、周波数設定フレームのフォーマットは、図４（ａ）に示すように、センサＩＤ、メッセージＩＤ、送信周波数及びフィルタ中心周波数、エラー・チェック・コード（ＥＣＣ）の各フィールドにより構成されている。
【００２８】
センサＩＤのフィールドには、センサ１０〜７０の各々に予め割り当てられたＩＤがセットされ、センサ１０〜７０では、このフィールドを参照することにより、自身に対する情報であるか否か判断する。
【００２９】
メッセージＩＤのフィールドには、上述の各種通信フレーム毎に割り当てられたＩＤがセットされ、センサ１０〜７０では、このフィールドを参照することにより、通信フレームの種類を判断する。
【００３０】
メッセージＩＤのフィールドが周波数設定フレームに対応するＩＤである場合、そのメッセージＩＤに続くフィールドには、センサ１０〜７０において設定すべき超音波信号の送信周波数と、受信フィルタ部１５のフィルタ処理において設定すべき中心周波数がセットされる。センサ１０〜７０では、このフィールドを参照することにより、送信周波数と中心周波数を判断する。
【００３１】
この周波数設定フレームにおいてセットされる送信周波数、及び中心周波数は、図６に示す対応表に基づいて選択される。すなわち、ＥＣＵ３０では、センサ１０〜７０の各々に対して設定すべき送信周波数と中心周波数との対応付けを示すコード種別（コード１〜６）を記憶しており、このコード種別は、センサ１０〜７０において用いられるマイクの仕様（例えば、共振周波数等）に対応している。
【００３２】
ＥＣＵ３０では、この図６に示す対応表に基づいて、センサ１０〜７０に用いられるマイクの仕様に応じた送信周波数と中心周波数を選択する。なお、送信周波数の周波数レベル毎に中心周波数を対応付けておくようにしてもよいが、送信周波数と中心周波数とは、厳密に一致していなくてもマイクの共振周波数から外れた周波数成分を十分に除去することができる。
【００３３】
従って、送信周波数の複数の異なる周波数レベルからなるグループ（図６に示す３９〜４１ｋＨｚのグループや４２〜４４ｋＨｚのグループ）毎に周波数レベルが各々異なる中心周波数を対応付けておくことで、送信周波数がそのグループ内において設定変更される場合には、中心周波数の設定を変更する必要がなくなる。
【００３４】
図１に示すセンサ１０〜７０は、超音波センサである。このセンサ１０〜７０によって車両の前方や後方に向けて超音波が送波され、障害物によって反射された反射波を受波して障害物の検知が可能となる。
【００３５】
図２（ａ）は、センサ１０の外観を示した図であり、図２（ｂ）は、センサ１０の断面図である。図２（ｂ）に示すように、センサ１０は、主に、マイクと回路部とによって構成される。
【００３６】
図３にセンサ１０の内部構成を示す。なお、センサ２０〜７０の構成は、センサ１０の構成と同様であるため、その説明を省略する。同図に示すように、センサ１０は、マイク１４と回路部とで構成され、回路部は、ＬＡＮ制御回路１１、周波数調整回路１２、マイク駆動回路１３、フィルタ回路１５、ゲイン調整回路１６、距離演算回路１７、閾値調整回路１８、比較器１８ａ、及び不揮発性のメモリ１９によって構成される。
【００３７】
このうち、ＬＡＮ制御回路１１、周波数調整回路１２、フィルタ回路１５、ゲイン調整回路１６、距離演算回路１７、閾値調整回路１８、比較器１８ａ、及びメモリ１９は、ＬＳＩ（大規模集積回路）の内部に一体で構成されるものである。これにより、マイク１４の仕様が全く異なる場合でも、マイク駆動回路１３、マイク１４等を除くハードウェアを構成するＬＳＩを共通化することができる。
【００３８】
ＬＡＮ制御回路１１は、シリアル通信線を介して、ＥＣＵ３０から送信された各種通信フレームを受信するとともに、測距した距離データを返信するためのポーリングフレームを送信する。なお、センサ１０は、図示しない制御回路を備えており、この制御回路で通信フレームの内容を解読（デコード）する。
【００３９】
周波数調整回路１２は、ＥＣＵ３０から送信された周波数設定フレームにセットされる送信周波数を超音波パルス信号の送信周波数として設定（調整）し、この設定した送信周波数の超音波パルス信号をマイク駆動回路１３へ送信する。
【００４０】
マイク駆動回路１３は、周波数調整回路１２からの超音波パルス信号によりマイク１４を駆動し、これにより、マイク１４から超音波が送波される。もし、この送波された超音波が障害物により反射されると、その反射波がマイク１４により受信され、その受信信号がゲイン調整回路１６へ出力される。ゲイン調整回路１６では、メモリ１９に記憶されたゲインを参照して、上記の受信信号を所定倍に増幅し、増幅後の受信信号をフィルタ回路１５へ出力する。
【００４１】
フィルタ回路１５は、ゲイン調整回路１６にて増幅された受信信号に対してフィルタ処理を行って、マイク１４の共振周波数から外れた周波数成分を除去するフィルタ回路を備えており、このフィルタ回路は、周知のスイッチドキャパシタフィルタ（ＳＣＦ）回路で構成されている。
【００４２】
これにより、フィルタ処理における中心周波数の変更が可能なフィルタ回路をＬＳＩで実現することができる。なお、フィルタ回路１５では、ＥＣＵ３０から送信された周波数設定フレームにセットされる中心周波数をフィルタ処理における中心周波数として設定する。
【００４３】
このフィルタ回路１５によってフィルタ処理された受信信号は、比較器１８ａに出力され、比較器１８ａでは、閾値調整回路１８にて設定された障害物判定用の閾値電圧レベルと受信信号のレベルとを比較する。距離演算回路１７では、比較器１８ａが受信信号＞閾値と判定した場合に、超音波の送波開始時から反射波の受波までに要した時間から距離に換算し、その距離を示す距離データをＬＡＮ制御回路１１へ出力する。
【００４４】
次に、本実施形態の車両用障害物検知装置１００における送信周波数、及び中心周波数の設定から距離演算結果取得までの動作について、図５の通信シーケンスを示すタイミングチャートを用いて説明する。なお、以下では、車両前方に配置されるセンサ１０、２０を説明の対象とし、車両後方に配置されるセンサ４０〜７０については、センサ１０、２０と同様の動作を行うため、その説明を省略する。
【００４５】
先ず、ＥＣＵ３０は、車両の図示しないイグニションスイッチ（ＩＧ）がオンになって車載バッテリから電源の供給を受けると起動する。ＥＣＵ３０が起動すると、先ず、センサ１０、２０の各々に対してセンサＩＤを設定するための処理が行われる。
【００４６】
センサＩＤの設定が完了すると、ＥＣＵ３０は、センサ１０に対して周波数設定フレームを送信し、センサ１０では、この周波数設定フレームを解読して、送信周波数及び中心周波数の設定を実行する。
【００４７】
続いて、ＥＣＵ３０は、センサ２０に対して周波数設定フレームを送信し、センサ２０では、この周波数設定フレームを解読して、送信周波数及び中心周波数の設定を実行する。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３０は、センサ１０に対して、超音波信号の送波を指示するための送波指示フレームを送信し、センサ１０は、この送波指示フレームを受けて超音波を送波する。このセンサ１０に対する送波指示フレームの送波後、マルチパスの影響を受けない程度の期間をおいたうえで、ＥＣＵ３０は、センサ２０に対して、送波指示フレームを送信し、センサ２０は、この送波指示フレームを受けて超音波を送波する。
【００４９】
その後、ＥＣＵ３０は、センサ１０に対して、測距した距離情報の送信を指示するためのポーリングフレーム（Ｐ１）を送信し、センサ１０は、測距した距離データを返信するためのポーリングフレーム（Ｒ１）をＥＣＵ３０へ送信する。
【００５０】
また、ＥＣＵ３０は、センサ２０に対して、測距した距離情報の送信を指示するためのポーリングフレーム（Ｐ２）を送信し、センサ２０は、測距した距離データを返信するためのポーリングフレーム（Ｒ２）をＥＣＵ３０へ送信する。以後、ＥＣＵ３０は、送波指示フレームとポーリングフレームの送信を繰り返し行って障害物の検知を行う。
【００５１】
このように、本実施形態の車両用障害物検知装置１００におけるセンサ１０〜７０は、ＥＣＵ３０からの周波数設定フレームに応じて、超音波パルス信号の送信周波数とフィルタ処理における中心周波数を設定する。
【００５２】
これにより、センサ１０〜７０に用いられるマイクの仕様が全く異なる場合でも、その仕様に応じて超音波パルス信号の送信周波数とフィルタ処理における中心周波数の設定変更が可能となるため、マイク駆動回路１３、及びマイク１４を除くセンサ１０〜７０のハードウェアを共通化することができ、ハードウェアの汎用性が高まる。その結果、センサ１０〜７０のハードウェアの設計、製造、管理の各工程において効率化が図れる。
【００５３】
（変形例１）
本実施形態のＥＣＵ３０から送信する周波数設定フレームには、送信周波数と中心周波数の双方がセットされており、周波数調整回路１２では、このセットされる送信周波数を超音波パルス信号の送信周波数として設定し、フィルタ回路１５では、このセットされる中心周波数をフィルタ処理における中心周波数として設定している。
【００５４】
このように、本実施形態では、送信周波数と中心周波数とを個別に設定するものであるが、周波数設定フレームに送信周波数、若しくは、中心周波数のみをセットするようにし、さらに、周波数調整回路１２は、中心周波数のみが周波数設定フレームに含まれる場合、その中心周波数を送信周波数として設定し、フィルタ回路１５では、送信周波数のみが周波数設定フレームに含まれる場合、その送信周波数を中心周波数として設定するようにしてもよい。
【００５５】
このように、ＥＣＵ３０において、周波数設定フレームに送信周波数、若しくは、中心周波数のみをセットし、センサ１０〜７０において、送信周波数と中心周波数とを連動して設定することで、通信フレームのデータ長を短くすることができる。また、センサ１０〜７０においても、その通信フレームの解読（デコード）が容易になる。
【００５６】
（変形例２）
本実施形態におけるＥＣＵ３０は、車両のイグニションスイッチ（ＩＧ）がオンになって車載バッテリから電源の供給を受けて起動した後、周波数設定フレームを送信する。この処理は、ＩＧがオンになると毎回行うものであるが、図７に示すように、ＬＳＩ内に備えるメモリ１９に周波数設定フレームにセットされる送信周波数と中心周波数を書き込んでおくようにしてもよい。
【００５７】
これにより、例えば、センサ１０〜７０の製造時にメモリ１９に送信周波数と中心周波数を書き込んでおくことで、その後、ＩＣオン時にＥＣＵ３０から周波数設定フレームを毎回送信する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係わる、車両用障害物検知装置１００の全体構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、センサ１０の外観を示した図であり、（ｂ）は、センサ１０の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる、センサ１０の内部構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、送信周波数、又は中心周波数の何れかのみを含む周波数設定フレームのフォーマットを示すものであり、（ｂ）は、送信周波数と中心周波数の双方を含む周波数設定フレームのフォーマットを示すものである。
【図５】本発明の実施形態に係わる、通信シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係わる、送信周波数と中心周波数との対応付けを示す対応表である。
【図７】本発明の実施形態の変形例２に係わる、センサ１０の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、２０、４０、５０、６０、７０  センサ
１１  ＬＡＮ制御回路
１２  周波数調整回路
１３  マイク駆動回路
１４  マイク
１５  フィルタ回路
１６  ゲイン調整回路
１７  距離演算回路
１８  閾値調整回路
１８ａ  比較器
１９  メモリ
３０  ＥＣＵ
１００  車両用障害物検知装置
【図１】
2006058281.tif 000003
【図２】
2006058281.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006058281.tif 000007
【図６】
2006058281.tif 000008
【図７】
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