(57)【要約】  障害物検知装置（３００）は、距離センサ（２１〜２４）の中の送信用の距離センサが送信した探索波が障害物で反射して受信用の距離センサに伝搬するまでの伝搬距離を用いて、探索波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出する候補点算出部（３５）と、候補点算出部（３５）が算出した複数の障害物候補点を距離センサ（２１〜２４）の探索エリアを含む２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで、障害物が存在する障害物存在領域を推定するマップ処理部（３６）とを備える。
2016103464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられた複数個の距離センサを用いて、該移動体の外部に存在する障害物を検知する障害物検知装置において、
送信用の前記距離センサが送信した探索波が前記障害物で反射して受信用の前記距離センサに伝搬するまでの伝搬距離を用いて、前記探索波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出する候補点算出部と、
前記候補点算出部が算出した複数の前記障害物候補点を前記距離センサの探索エリアを含む２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで、前記障害物が存在する障害物存在領域を推定するマップ処理部と、
を備えることを特徴とする障害物検知装置。
【請求項２】
前記マップ処理部は、前記２次元マップ上の第１方向に沿う前記障害物候補点の度数分布と、前記２次元マップ上で前記第１方向と直交する第２方向に沿う前記障害物候補点の度数分布とを別個に評価し、前記第１方向上の前記障害物候補点が存在する区間と前記第２方向上の前記障害物候補点が存在する区間とが交差する領域が前記障害物存在領域であると推定す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】
前記マップ処理部は、推定した前記障害物存在領域のうち、該障害物存在領域に含まれる前記障害物候補点の個数が閾値未満の前記障害物存在領域を除外することを特徴とする請求項２記載の障害物検知装置。
【請求項４】
前記第１方向に沿う前記障害物候補点の度数分布は、前記２次元マップを前記第１方向に沿って分割した区間のうち隣接する複数個の区間における前記障害物候補点の度数を積分した値の分布であり、
前記第２方向に沿う前記障害物候補点の度数分布は、前記２次元マップを前記第２方向に沿って分割した区間のうち隣接する複数個の区間における前記障害物候補点の度数を積分した値の分布である
ことを特徴とする請求項２記載の障害物検知装置。
【請求項５】
前記障害物存在領域内で前記障害物候補点が分布する範囲の大きさから、前記障害物の大きさを推定するサイズ推定部を備え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６】
前記サイズ推定部は、前記障害物存在領域内で前記障害物候補点を統計処理し、統計処理結果に基づく前記障害物候補点の分布範囲を前記障害物の大きさと推定することを特徴とする請求項５記載の障害物検知装置。
【請求項７】
前記候補点算出部が算出した前記障害物候補点のうち、複数個の前記障害物で反射した前記探索波の伝搬距離を用いて算出された前記障害物候補点を除去して残余の前記障害物候補点を前記マップ処理部に出力する第１虚像除去部を備え、
前記マップ処理部は、前記第１虚像除去部が出力した前記障害物候補点を前記２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する
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８】
前記障害物候補点の算出に用いた複数個の前記距離センサ間の取付間隔が大きいほど値が低い重みを記憶し、前記候補点算出部が算出した前記障害物候補点に重み付けして前記マップ処理部に出力する第２虚像除去部を備え、
前記マップ処理部は、前記第２虚像除去部が重み付けした前記障害物候補点を前記２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する
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９】
前記障害物候補点の算出に用いた複数個の前記距離センサの組み合わせ及び前記探索波の伝搬距離の条件のうち、前記探索波が反射した位置に対応していない前記障害物候補点が算出される条件を示す虚像発生条件を記憶し、前記候補点算出部が算出した前記障害物候補点のうち前記虚像発生条件を満たさない前記障害物候補点に比べて前記虚像発生条件を満たす前記障害物候補点の値が低くなるように重み付けして前記マップ処理部に出力する第３虚像除去部を備え、
前記マップ処理部は、前記第３虚像除去部が重み付けした前記障害物候補点を前記２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する
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１０】
前記候補点算出部が算出した前記障害物候補点のうち、該障害物候補点の算出に用いた前記距離センサの探索エリア外にある前記障害物候補点を除去して残余の前記障害物候補点を前記マップ処理部に出力する第４虚像除去部を備え、
前記マップ処理部は、前記第４虚像除去部が出力した前記障害物候補点を前記２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する
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１１】
前記マップ処理部が推定した複数個の前記障害物存在領域の位置関係を判定し、前記移動体から見てある前記障害物存在領域の背後に存在する他の前記障害物存在領域を除外する無効物体判定部を備え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１２】
移動体に設けられた複数個の距離センサを用いて、該移動体の外部に存在する障害物を検知する障害物検知方法において、
候補点算出部が、送信用の前記距離センサが送信した探索波が前記障害物で反射して受信用の前記距離センサに伝搬するまでの伝搬距離を用いて、前記探索波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出し、
マップ処理部が、前記候補点算出部が算出した複数の前記障害物候補点を前記距離センサの探索エリアを含む２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで、前記障害物が存在する障害物存在領域を推定する
ことを特徴とする障害物検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に設けられた距離センサを用いて移動体の周辺に存在する障害物を検知する障害物検知装置及び障害物検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などの移動体に取り付けられた超音波センサなどの距離センサを用いて、移動体の周辺に存在する障害物を検知する障害物検知装置が開発されている。従来の障害物検知装置は、一般に、複数個の距離センサで送受信した探索波の伝搬距離を用いて、移動体に対する障害物の位置を推定している。【０００３】
また、特許文献１の物体認識装置は、自車両の周辺エリアに対して物体が存在するか否かの信頼度を示す物体存在信頼度を設定し、発信したレーザ光が反射した反射地点間のエリアにおける物体存在信頼度に基いて反射地点をグルーピングしている。これにより、例えば２つの物体が近接していても、一方の物体の反射地点と他方の物体の反射地点との間のエリアにおける物体存在信頼度が低い場合に、２つの物体のグループを別々のグループとしてグルーピングすることができるようになり、複数の物体を単一の物体と誤認識することを避けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３３４５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の障害物検知装置は、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差などがある場合、算出した探索波の反射位置の候補点にずれが生じる。この候補点のずれにより、推定した障害物の位置が実際の障害物の位置からずれていたり、実際には存在しない障害物の位置を推定したりする場合があるため、障害物の位置を推定する精度が低い課題があった。【０００６】
特許文献１の物体認識装置は、複数の物体を単一の物体と誤認識することを避けているものの、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差などについては考慮していない。このため、従来の障害物検知装置と同様に、推定した物体の位置が実際の物体の位置からずれていたり、実際には存在しない物体の位置を推定したりする場合があり、物体の位置を推定する精度が低い課題があった。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、移動体に対する障害物の位置を高い精度で推定することができる障害物検知装置及び障害物検知方法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】
【０００８】
本発明の障害物検知装置は、移動体に設けられた複数個の距離センサを用いて、移動体の外部に存在する障害物を検知する障害物検知装置であって、送信用の距離センサが送信した探索波が障害物で反射して受信用の距離センサに伝搬するまでの伝搬距離を用いて、探索波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出する候補点算出部と、候補点算出部が算出した複数の障害物候補点を距離センサの探索エリアを含む２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで、障害物が存在する障害物存在領域を推定するマップ処理部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで障害物存在領域を推定するので、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差などの影響を低減して、移動体に対する障害物の位置を高い精度で推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る障害物検出装置が搭載されるコーナセンサシステムの要部のハードウェア構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図３】２次元マップ上の障害物候補点の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部のハードウェア構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、車両の周辺にある障害物の一例を示す説明図である。図６（ｂ）は、障害物候補点の度数分布及び度数を区間積分した値の分布の一例を示す特性図である。
【図７】図７（ａ）は、車両の周辺にある障害物の他の例を示す説明図である。図７（ｂ）は、障害物候補点の度数分布及び度数を区間積分した値の分布の他の例を示す特性図である。
【図８】図８（ａ）は、車両の周辺にある障害物の他の例を示す説明図である。図８（ｂ）は、障害物候補点の度数分布及び度数を区間積分した値の分布の他の例を示す特性図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図１２】図１２（ａ）は、１個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を示す説明図である。図１２（ｂ）は、複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図１７】距離センサの探索エリアに対する虚像の位置の一例を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態７に係る障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図１９】実際の障害物に対応していない障害物存在領域の一例を示す説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係る障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明に係る他の障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図２２】本発明に係る他の障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図２３】本発明に係る他の障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図２４】本発明に係る他の障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図２５】本発明に係る他の障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図２６】本発明に係る他の障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図２７】本発明に係る他の障害物検知装置を含むＥＣＵの要部の機能ブロック図である。
【図２８】本発明に係る他の障害物検知装置の動作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】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、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、実施の形態１に係る障害物検知装置が搭載されるコーナセンサシステム１００の要部のハードウェア構成図である。
車両１のリアバンパに４個の距離センサ２１〜２４が取り付けられている。距離センサ２１〜２４は、例えば、超音波センサ、電波センサ、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）又はレーザレンジファインダなどで構成されている。距離センサ２１〜２４は、超音波、電波又はレーザ光などの探索波を送信するとともに、車両１の外部にある障害物で反射した探索波を受信するものである。
【００１２】
距離センサ２１〜２４は、ハーネスなどにより、車両１に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３の信号入出力端子と電気的に接続されている。距離センサ２１〜２４及びＥＣＵ３により、コーナセンサシステム１００が構成されている。
【００１３】
なお、コーナセンサシステム１００を搭載する移動体は車両１に限定されるものではなく、車両、鉄道、船舶又は航空機を含む如何なる移動体であっても良い。また、車両１のリアバンパに代えて又は加えて、フロントバンパに距離センサを取り付けたものとしても良い。また、各バンパに取り付ける距離センサの個数は２個以上であればよく、４個に限定されるものではない。以下、図１に示す如く車両１のリアバンパに４個の距離センサ２１〜２４を取り付け、距離センサ２１〜２４を超音波センサで構成した例について説明する。
【００１４】
図２は、図１に示すＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。
送信制御部３０は、送信部３１にパルス状の信号を出力させるものである。送信部３１の出力信号は、マルチプレクサ３２を介して４個の距離センサ２１〜２４の中の少なくとも１個の距離センサ（以下「送信センサ」という）に出力される。これにより、送信センサが超音波を送信する。
【００１５】
受信部３３１〜３３４は、マルチプレクサ３２を介して、距離センサ２１〜２４とそれぞれ１対１に接続されている。受信部３３１〜３３４には、距離センサ２１〜２４で受信した超音波に対応する信号がそれぞれ入力される。
【００１６】
距離測定部３４は、送信制御部３０が送信部３１に信号を出力させたタイミングと、それぞれの受信部３３１〜３３４に信号が入力されたタイミングとを監視するものである。距離測定部３４は、送信制御部３０が送信部３１に信号を出力させた時刻（以下「送信時刻」という）と、４個の距離センサ２１〜２４のうち少なくとも１個の距離センサ（以下「受信センサ」という）に対応する受信部に信号が入力された時刻（以下「受信時刻」という）との時間差を算出する。
【００１７】
送信時刻と受信時刻との時間差は、送信センサから送信された超音波が、車両１の外部にある障害物で反射して、各々の受信センサに到達するまでの伝搬時間に対応している。距離測定部３４は、この伝搬時間に音速の値を乗ずることで、送信センサから各々の受信センサまでの超音波の伝搬距離を算出する。
【００１８】
候補点算出部３５は、距離測定部３４で算出した伝搬距離の値を用いて、超音波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出するものである。
【００１９】
例えば、４個の距離センサ２１〜２４のうちの１個の送信センサ２１と、送信センサ２１以外の２個の受信センサ２３，２４とを用いて、距離測定部３４が、送信センサ２１から一方の受信センサ２３までの第１伝搬距離と、送信センサ２１から他方の受信センサ２４までの第２伝搬距離とを算出したものとする。この場合、候補点算出部３５は、車両１に対する送信センサ２１の取付位置を第１焦点とし、車両１に対する一方の受信センサ２３の取付位置を第２焦点とし、第１焦点までの距離と第２焦点までの距離との和が第１伝搬距離となる点の集合である第１楕円を求める。また、候補点算出部３５は、車両１に対する送信センサ２１の取付位置を第１焦点とし、車両１に対する他方の受信センサ２４の取付位置を第２焦点とし、第１焦点までの距離と第２焦点までの距離との和が第２伝搬距離となる点の集合である第２楕円を求める。候補点算出部３５は、第１楕円と第２楕円との交点を障害物候補点として算出する。
【００２０】
あるいは、４個の距離センサ２１〜２４のうちの１個の送信センサ２１と、送信センサ２１を含む２個の受信センサ２１，２４とを用いて、距離測定部３４が、送信センサ２１から一方の受信センサ２１までの第１伝搬距離と、送信センサ２１から他方の受信センサ２４までの第２伝搬距離とを算出したものとする。この場合、候補点算出部３５は、車両１に対する距離センサ２１の取付位置を中心とし、半径が第１伝搬距離の半分である円を求める。また、候補点算出部３５は、車両１に対する送信センサ２１の取付位置を第１焦点とし、車両１に対する受信センサ２４の取付位置を第２焦点とし、第１焦点までの距離と第２焦点までの距離との和が第２伝搬距離となる点の集合である楕円を求める。候補点算出部３５は、円と楕円との交点を障害物候補点として算出する。
【００２１】
あるいは、４個の距離センサ２１〜２４のうちの２個の距離センサ２１，２４を送受信用の距離センサとして、距離測定部３４が、一方の距離センサ２１からこの距離センサ２１までの超音波の第１伝搬距離と、他方の距離センサ２４からこの距離センサ２４までの超音波の第２伝搬距離とを算出したものとする。この場合、候補点算出部３５は、車両１に対する距離センサ２１の取付位置を中心とし、半径が第１伝搬距離の半分である第１円を求める。また、候補点算出部３５は、車両１に対する距離センサ２４の取付位置を中心とし、半径が第２伝搬距離の半分である第２円を求める。候補点算出部３５は、第１円と第２円との交点を障害物候補点として算出する。
【００２２】
なお、４個の距離センサ２１〜２４のうち、送信センサに用いる距離センサと受信センサに用いる距離センサとの組み合わせは上記３つの例に限定されるものではなく、如何なる組み合わせであっても良い。
【００２３】
候補点算出部３５は、送信制御部３０が送信部３１に信号を出力させるタイミングを制御するとともに、マルチプレクサ３２内における送信部３１と信号入出力端子との接続を切替制御することで、４個の距離センサ２１〜２４のうち送信センサに用いる距離センサを切替えながら超音波を複数回送信させるようになっている。これにより、候補点算出部３５は、送信制御部３０及びマルチプレクサ３２を制御することで送信センサと受信センサの組み合わせを切替えながら、各々の組み合わせで測定した伝搬距離を用いて障害物候補点を算出する処理（以下「候補点算出処理」という）を複数回実行するようになっている。
【００２４】
マップ処理部３６は、候補点算出部３５が算出した複数の障害物候補点を２次元マップ上にマッピングするものである。この２次元マップは、車両１の前後方向に沿うＸ軸と、車両１の左右方向に沿うＹ軸との２軸によって定義されるマップであり、少なくとも距離センサ２１〜２４の探索エリアを含むマップである。マップ処理部３６は、２次元マップ上にマッピングした障害物候補点の度数分布を評価することで、障害物が存在する領域を示す障害物存在領域を推定するものである。候補点算出部３５及びマップ処理部３６により、障害物検知装置３００が構成されている。
【００２５】
ここで、マップ処理部３６による度数分布の評価は、例えば、２次元マップをＸ軸及びＹ軸に沿ってメッシュ状に分割した各領域における度数を求め、この度数の分布を評価する。この場合、メッシュの網目を細かくして個々の領域のサイズを小さくするほど、障害物の位置推定の精度を高くすることができる。また、マップ処理部３６が度数分布を評価して障害物存在領域を推定することで、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差などの影響を低減して、車両１に対する障害物の位置を高い精度で推定することができる。
【００２６】
しかしながら、メッシュの網目を細かくするほど度数を求める領域の個数が増えるため、度数分布の評価にかかる処理時間が増大する。例えば、メッシュの１辺当たりの長さを半分にした場合、各軸方向の位置推定の精度は２倍になるものの、２次元マップに含まれる領域の個数が４倍になり、度数分布の評価にかかる処理時間も４倍になる。
【００２７】
障害物検知装置３００を含むＥＣＵ３は、一般に、コーナセンサシステム１００を安価に実現する観点から処理能力の低い処理回路が搭載されている。このため、メッシュの網目を細かくして障害物の位置推定の精度を高くするのは困難である。
【００２８】
そこで、マップ処理部３６は、障害物候補点の度数分布を評価する際、Ｘ軸に沿う度数分布の評価とＹ軸に沿う度数分布の評価とを別個に実行することで、度数分布の評価にかかる処理時間を大幅に低減し、メッシュの網目を細かくした場合であっても処理時間の増大を抑制するように構成しても良い。以下、図３を参照して、かかるマップ処理部３６の詳細な動作について説明する。
【００２９】
図３は、２次元マップ上の障害物候補点の一例を示している。図３において、２次元マップの大きさは４００ｃｍ×４００ｃｍであり、２次元マップ上の１個の丸印が１個の障害物候補点を表している
【００３０】
まず、マップ処理部３６は、２次元マップをＸ軸に沿って１０ｃｍ間隔に分割した各区間における障害物候補点の度数を求める。マップ処理部３６は、Ｘ軸上の度数分布が相対的に高い区間（例えば、度数が第１閾値よりも高い区間）を抽出する。図３において第１閾値が１個に設定されている場合、Ｘ座標が９０ｃｍ〜１２０ｃｍの区間と、１９０ｃｍ〜２１０ｃｍの区間とが抽出される。
次いで、マップ処理部３６は、２次元マップをＹ軸に沿って１０ｃｍ間隔に分割した各区間における障害物候補点の度数を求める。マップ処理部３６は、Ｙ軸上の度数分布が相対的に高い区間（例えば、度数が第１閾値よりも高い区間）を抽出する。図３において第１閾値が１個に設定されている場合、Ｙ座標が−７０ｃｍ〜−３０ｃｍの区間と、８０ｃｍ〜１１０ｃｍの区間とが抽出される。
なお、第１閾値の値は、２次元マップをＸ軸又はＹ軸に沿って分割した各区間の幅などに応じて予め設定された値である。第１閾値の値は１に限定されるものではなく、１より大きい値であっても良い。
【００３１】
次いで、マップ処理部３６は、Ｘ軸上の度数分布が相対的に高い区間とＹ軸上の度数分布が相対的に高い区間とが交差する領域が、障害物存在領域であると推定する。
図３の例では、マップ処理部３６は、Ｘ軸上の度数が第１閾値よりも高い区間とＹ軸上の度数が第１閾値よりも高い区間とが交差する領域が、障害物存在領域であると推定する。すなわち、マップ処理部３６は、Ｘ座標が９０ｃｍ〜１２０ｃｍでＹ座標が−７０ｃｍ〜−３０ｃｍの範囲内にある領域が障害物存在領域Ａであると推定する。同様に、マップ処理部３６は、Ｘ座標が９０ｃｍ〜１２０ｃｍでＹ座標が８０ｃｍ〜１１０ｃｍの範囲内にある領域が障害物存在領域Ｂであると推定する。マップ処理部３６は、Ｘ座標が１９０ｃｍ〜２１０ｃｍでＹ座標が−７０ｃｍ〜−３０ｃｍの範囲内である領域が障害物存在領域Ｃであると推定する。マップ処理部３６は、Ｘ座標が１９０ｃｍ〜２１０ｃｍでＹ座標が８０ｃｍ〜１１０ｃｍの範囲内にある領域が障害物存在領域Ｄであると推定する。
【００３２】
４００ｃｍ×４００ｃｍの２次元マップを１０ｃｍ四方のメッシュ状に分割した各領域の度数分布を評価する場合、マップ処理部３６は、４０×４０＝１６００個の領域の度数を求めて度数分布を評価する必要がある。一方、Ｘ軸に沿う１０ｃｍ区間の度数分布とＹ軸に沿う１０ｃｍ区間の度数分布とを別個に評価する場合、４０＋４０＝８０個の区間の度数を求めて度数分布を評価すればよい。これにより、度数分布の評価にかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【００３３】
なお、図３の例でマップ処理部３６が推定した４個の障害物存在領域Ａ〜Ｄには、ノイズ的に発生した１個の障害物候補点のみを含む障害物存在領域Ａと、障害物候補点を含まない障害物存在領域Ｄとが含まれている。そこで、マップ処理部３６は、推定した障害物存在領域Ａ〜Ｄに含まれる障害物候補点の個数を第２閾値と比較して、障害物候補点の個数が第２閾値未満の障害物存在領域を除外するものとしても良い。例えば、図３において第２閾値が２個に設定されている場合、マップ処理部３６は、４個の障害物存在領域Ａ〜Ｄのうち２個の障害物存在領域Ａ，Ｄを除外する。
なお、第２閾値は予め設定された値であり、第１閾値と同じ値であっても良く、異なる値であっても良い。
【００３４】
図４は、ＥＣＵ３の要部のハードウェア構成図である。
図２に示す送信部３１、マルチプレクサ３２及び受信部３３１〜３３４は、例えば、送受信装置５０により構成される。送受信装置５０は、送信部３１を構成する送信回路と、マルチプレクサ３２を構成する信号切替回路と、受信部３３１〜３３４を構成する受信回路とを有している。
図２に示す送信制御部３０、距離測定部３４、候補点算出部３５及びマップ処理部３６の機能は、例えば、記憶装置５１に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又は専用のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの処理回路５２により実現される。なお、複数個の処理回路が連携して上記機能を実現するものとしても良く、このうち一部の処理回路はＥＣＵ３外の装置に設けられたものであっても良い。また、上記プログラムは複数個の記憶装置に分散して記憶されたものでも良く、このうち一部の記憶装置はＥＣＵ３外の装置に設けられたものであっても良い。
【００３５】
図５は、障害物検知装置３００の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１にて、候補点算出部３５は、送信制御部３０及びマルチプレクサ３２を制御することで送信センサと受信センサの組み合わせを切替えながら、候補点算出処理を複数回実行する。
【００３６】
次いで、ステップＳＴ２にて、マップ処理部３６は、候補点算出部３５がステップＳＴ１で算出した障害物候補点を２次元マップ上にマッピングする。マップ処理部３６は、２次元マップ上にマッピングした障害物候補点の度数分布を評価することで、障害物が存在する領域を示す障害物存在領域を推定する。なお、ステップＳＴ２におけるマップ処理部３６の詳細な動作については、図３を参照して上述したため説明を省略する。
【００３７】
次いで、ステップＳＴ３にて、マップ処理部３６は、ステップＳＴ２で推定した障害物存在領域のうち、障害物存在領域に含まれる障害物候補点の個数が第２閾値未満の障害物存在領域を除外する。なお、ステップＳＴ３におけるマップ処理部３６の詳細な動作については、図３を参照して上述したため説明を省略する。
【００３８】
ステップＳＴ３の後、ＥＣＵ３は、マップ処理部３６がステップＳＴ３で除外した残余の障害物存在領域の情報を、車両１に搭載されたカーナビゲーション装置又は車両１に持込まれた携帯情報端末などの外部装置に送信する。外部装置がディスプレイ又はスピーカを用いて障害物存在領域を車両１の搭乗者に通知することで、搭乗者は障害物の有無及び車両１に対する障害物の位置などを把握することができる。
【００３９】
なお、マップ処理部３６は、ステップＳＴ２において度数分布を評価する際、以下のように隣接する複数の区間における障害物候補点の度数を積分した値の分布を評価するものとしても良い。
【００４０】
図６（ａ）は、車両１のリアバンパに対向して配置されたポール状の障害物Ｅと、障害物Ｅにより生じた障害物候補点の一例を示している。図中、１個の×印が１個の障害物候補点を表している。図６（ａ）において、Ｘ軸及びＹ軸については図３と同様であるため図示を省略する。
図６（ｂ）の特性線Ｉは、図６（ａ）に示す状態における、Ｙ軸に沿う１０ｃｍ区間毎の障害物候補点の度数分布を示している。特性線ＩＩは、Ｙ軸に沿って隣接する２区間における障害物候補点の度数を積分した値の分布を示している。
【００４１】
図６（ｂ）に示す如く、ポール状の障害物Ｅが存在するＹ座標（０ｃｍ）の近傍において、特性線Ｉ及び特性線ＩＩの両方が第１閾値Ｔｈを超えている。したがって、マップ処理部３６は、特性線Ｉに示す度数分布を評価する場合も、特性線ＩＩに示す度数の区間積分値の分布を評価する場合も、障害物Ｅが存在する領域が障害物存在領域であると推定することができる。
【００４２】
これに対し、例えば壁のような障害物を検知する場合、障害物候補点が隣接する複数の区間に分散しやすい。このため、マップ処理部３６が度数分布を評価した場合、障害物に対応した障害物存在領域を抽出することができないことがある。
【００４３】
図７（ａ）は、車両１のリアバンパに対向して配置された壁状の障害物Ｆと、障害物Ｆにより生じた障害物候補点の一例を示している。図中、１個の×印が１個の障害物候補点を表している。図７（ａ）において、Ｘ軸及びＹ軸については図３と同様であるため図示を省略する。
図７（ｂ）の特性線Ｉは、図７（ａ）に示す状態における、Ｙ軸に沿う１０ｃｍ区間毎の障害物候補点の度数分布を示している。特性線ＩＩは、Ｙ軸に沿って隣接する２区間における障害物候補点の度数を積分した値の分布を示している。
【００４４】
図７（ａ）に示す如く、障害物Ｆの長手方向（Ｙ軸方向）に沿って障害物候補点が３グループに分散しているため、図７（ｂ）における特性線Ｉのピーク点も３つに分散し、いずれのピーク点の値も第１閾値Ｔｈ未満になっている。したがって、マップ処理部３６は、特性線Ｉに示す度数分布を評価する場合、障害物Ｆが存在する領域が障害物存在領域であると推定することができない。一方、特性線ＩＩは、個々のピーク点の値が特性線Ｉよりも大きく、いずれも第１閾値Ｔｈを超えている。したがって、マップ処理部３６は、特性線ＩＩに示す度数の区間積分値の分布を評価することで、障害物Ｆの少なくとも一部に対応する領域（図７の例では、Ｙ座標が−６０ｃｍ〜−４０ｃｍ、−２０ｃｍ〜０ｃｍ、２０ｃｍ〜４０ｃｍの範囲に含まれる領域）が障害物存在領域であると推定することができる。
【００４５】
また、マップ処理部３６が度数の区間積分値の分布を評価することで、２次元マップ上にノイズ的に発生した、超音波が反射した実際の位置に対応していない障害物候補点（いわゆる「虚像」）を含む領域を、障害物存在領域から除外しやすくなる。
【００４６】
図８（ａ）は、車両１のリアバンパに対向して配置された２個のポール状の障害物Ｇ，Ｈと、障害物Ｇ，Ｈにより生じた障害物候補点の一例を示している。図中、１個の×印が１個の障害物候補点を表している。図８（ａ）において、Ｘ軸及びＹ軸については図３と同様であるため図示を省略する。
図８（ｂ）の特性線Ｉは、図８（ａ）に示す状態における、Ｙ軸に沿う１０ｃｍ区間毎の障害物候補点の度数分布を示している。特性線ＩＩは、Ｙ軸に沿って隣接する２区間における障害物候補点の度数を積分した値の分布を示している。
【００４７】
図８（ａ）に示す如く、２個の障害物Ｇ，Ｈ間に虚像が生じている。なお、虚像の発生原理については実施の形態３にて後述する。このため、図８（ｂ）に示す特性線Ｉ，ＩＩにおいて、Ｙ座標が６０ｃｍ〜７０ｃｍの範囲に障害物Ｇによるピーク点が生じ、−７０ｃｍ〜−８０ｃｍの範囲に障害物Ｈによるピーク点が生じているのに加えて、−１０ｃｍ〜０ｃｍの範囲に虚像によるピーク点が生じている。
【００４８】
ここで、特性線ＩＩにおける虚像によるピーク点と障害物Ｇ，Ｈによるピーク点との差分Δｆ２は、特性線Ｉにおける差分Δｆ１よりも大きくなる。これにより、障害物Ｇ，Ｈに対応する障害物候補点と虚像とを見分けやすくなり、虚像を含む領域が障害物存在領域として推定されるのを抑制することができる。
【００４９】
なお、図６〜図８ではＹ軸方向の度数分布の評価についてのみ説明したが、Ｘ軸方向の度数分布の評価も同様であるため、図示及び説明は省略する。
【００５０】
また、度数を積分する区間の個数は、Ｘ軸又はＹ軸に沿って隣接する２個の区間に限定されるものではない。Ｘ軸又はＹ軸に沿って分割した個々の区間のサイズ（上記例では１０ｃｍ）又はＥＣＵ３の処理能力などに応じて、任意の個数の区間における度数を積分した値を用いても良い。
【００５１】
以上のように、実施の形態１の障害物検知装置３００は、距離センサ２１〜２４の中の送信用の距離センサが送信した探索波が障害物で反射して受信用の距離センサに伝搬するまでの伝搬距離を用いて、探索波が反射した位置の候補を示す障害物候補点を算出する候補点算出部３５と、候補点算出部３５が算出した複数の障害物候補点を距離センサ２１〜２４の探索エリアを含む２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで、障害物が存在する障害物存在領域を推定するマップ処理部３６とを備える。
マップ処理部３６が、度数分布を評価して障害物存在領域を推定することで、障害物存在領域の推定に度数分布を用いない従来の障害物検知装置よりも、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差などの影響を低減して、車両１に対する障害物の位置を高い精度で推定することができる。
また、障害物検知装置３００で推定した障害物存在領域の情報をカーナビゲーション装置などの外部装置に出力し、外部装置が車両１の搭乗者に障害物存在領域を通知することで、搭乗者は障害物の有無に加えて障害物の正確な位置を把握することができる。
【００５２】
また、マップ処理部３６は、２次元マップ上のＸ軸（第１方向）に沿う障害物候補点の度数分布と、２次元マップ上でＸ軸（第１方向）と直交するＹ軸（第２方向）に沿う障害物候補点の度数分布とを別個に評価し、Ｘ軸（第１方向）上の障害物候補点が存在する区間とＹ軸（第２方向）上の障害物候補点が存在する区間とが交差する領域が障害物存在領域であると推定する。
障害物候補点の度数分布を評価する際、Ｘ軸に沿う度数分布の評価とＹ軸に沿う度数分布の評価とを別個に実行することで、度数分布の評価にかかる処理時間を大幅に低減することができる。特に、各軸に沿う区間の分割幅を細かくすることで、障害物の位置推定の精度を向上させつつ処理時間の増大を抑制することができるため、ＥＣＵ３の処理能力が低い場合であっても障害物の位置推定の精度を向上させることができる。
【００５３】
また、マップ処理部３６は、推定した障害物存在領域のうち、障害物存在領域に含まれる障害物候補点の個数が第２閾値未満の障害物存在領域を除外する。これにより、度数分布の評価にかかる処理時間を低減しつつ、障害物候補点を含まない障害物存在領域及びノイズ的に発生した障害物候補点のみを含む障害物存在領域を除外して、障害物の位置推定の精度をさらに向上することができる。
【００５４】
また、Ｘ軸（第１方向）に沿う障害物候補点の度数分布は、２次元マップをＸ軸（第１方向）に沿って分割した区間のうち隣接する複数個の区間における障害物候補点の度数を積分した値の分布であり、Ｙ軸（第２方向）に沿う障害物候補点の度数分布は、２次元マップをＹ軸（第２方向）に沿って分割した区間のうち隣接する複数個の区間における障害物候補点の度数を積分した値の分布である。
障害物候補点の度数を区間積分した値の分布を評価することで、壁のような障害物候補点が分散しやすい障害物が存在する領域を障害物存在領域として推定することができる。また、障害物に対応する障害物候補点と虚像とを見分けやすくなり、虚像を含む領域が障害物存在領域として推定されるのを抑制することができる。
【００５５】
実施の形態２．
実施の形態２では、障害物の大きさを推定する障害物検知装置について説明する。
図９は、実施の形態２に係る障害物検知装置３００ａを含むＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。なお、図９において、図２に示す実施の形態１の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。また、コーナセンサシステム１００及びＥＣＵ３のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるため、図１及び図４を援用して説明する。
【００５６】
サイズ推定部３７ａは、マップ処理部３６が推定した障害物存在領域内で障害物候補点が分布する範囲の大きさから、障害物の大きさを推定するものである。候補点算出部３５、マップ処理部３６及びサイズ推定部３７ａにより、障害物検知装置３００ａが構成されている。
【００５７】
図１０は、障害物検知装置３００ａの動作を示すフローチャートである。なお、図１０において、図５に示す実施の形態１のフローチャートと同様のステップには同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
まず、候補点算出部３５が、実施の形態１と同様のステップＳＴ１の処理を実行する。次いで、マップ処理部３６が、実施の形態１と同様のステップＳＴ２，ＳＴ３の処理を実行する。
【００５９】
次いで、ステップＳＴ１１にて、サイズ推定部３７ａは、マップ処理部３６がステップＳＴ３で除外した残余の障害物存在領域内で障害物候補点が分布する範囲の大きさから、障害物の大きさを推定する。例えば、図３の例では、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域Ｂに対応する障害物の大きさが約３０ｃｍ×３０ｃｍであると推定する。また、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域Ｃに対応する障害物の大きさが約２０ｃｍ×４０ｃｍであると推定する。
【００６０】
ステップＳＴ１１の後、障害物検知装置３００ａは、ステップＳＴ３でマップ処理部３６が算出した障害物存在領域の情報に加えて、ステップＳＴ１１でサイズ推定部３７ａが推定した障害物の大きさの情報を、カーナビゲーション装置又は携帯情報端末などの外部装置に出力する。外部装置がディスプレイ又はスピーカを用いて障害物存在領域及び障害物の大きさを車両１の搭乗者に通知することで、搭乗者は、障害物の有無及び障害物の位置に加えて障害物の大きさを把握することができる。
【００６１】
なお、ステップＳＴ１１において、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域内で障害物候補点が分布する部分の大きさをそのまま障害物の大きさとして推定しても良いが、障害物存在領域内の障害物候補点に統計処理を施し、この統計処理の結果に基づく障害物候補点の分布範囲を障害物の大きさと推定するものとしても良い。以下、サイズ推定部３７ａによる統計処理の一例について説明する。
【００６２】
例えば、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域内のＸ軸に沿う障害物候補点の度数分布について、平均値及び標準偏差σを求める。次いで、サイズ推定部３７ａは、Ｘ軸に沿う度数分布のうち平均値±２σの範囲を求める。
同様に、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域内のＹ軸に沿う障害物候補点の度数分布について、平均値及び標準偏差σを求める。次いで、サイズ推定部３７ａは、Ｙ軸に沿う度数分布のうち平均値±２σの範囲を求める。
次いで、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域において、Ｘ軸に沿う度数分布が平均値±２σであり、かつ、Ｙ軸に沿う度数分布が平均値±２σの範囲を抽出し、抽出した範囲の大きさを障害物の大きさとして推定する。
【００６３】
Ｘ軸又はＹ軸に沿う度数分布が平均値±２σの範囲外の部分を障害物の大きさ推定から除外することで、障害物存在領域内にノイズ的に発生した障害物候補点が存在する場合であっても、この障害物候補点を除いて障害物の大きさを推定することができる。このため、障害物の大きさ推定の精度を向上することができる。
【００６４】
なお、大きさ推定の対象となる障害物候補点の分布範囲は、平均値±２σに限定されるものではない。ＥＣＵ３の処理能力又は障害物検知装置３００ａに要求される障害物の大きさ検知の精度などに応じて、任意の範囲として良い。
【００６５】
また、統計処理に用いる指標は、標準偏差σに限定されるものではない。障害物存在領域内における障害物候補点のばらつきを示す指標であれば如何なるものであっても良く、例えば平均偏差を用いても良い。
【００６６】
以上のように、実施の形態２の障害物検知装置３００ａは、障害物存在領域内で障害物候補点が分布する範囲の大きさから、障害物の大きさを推定するサイズ推定部３７ａを備える。障害物検知装置３００ａが障害物の大きさの情報を外部装置に出力し、外部装置がディスプレイ又はスピーカを用いて障害物の大きさを車両１の搭乗者に通知することで、搭乗者が障害物の大きさを把握することができる。
【００６７】
また、サイズ推定部３７ａは、障害物存在領域内で障害物候補点を統計処理し、統計処理結果に基づく障害物候補点の分布範囲を障害物の大きさと推定する。これにより、障害物存在領域内にノイズ的に発生した障害物候補点を除いて障害物の大きさを推定することで、大きさ推定の精度を向上することができる。
【００６８】
実施の形態３．
実施の形態３では、障害物候補点を算出した後、虚像である障害物候補点を除去してから度数分布を評価する障害物検知装置について説明する。
図１１は、実施の形態３に係る障害物検知装置３００ｂを含むＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。なお、図１１において、図２に示す実施の形態１の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。また、コーナセンサシステム１００及びＥＣＵ３のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるため、図１及び図４を援用して説明する。
【００６９】
第１虚像除去部３８ｂは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点から、複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を用いて算出された障害物候補点を除去し、残余の障害物候補点をマップ処理部３６に出力するものである。候補点算出部３５、マップ処理部３６及び第１虚像除去部３８ｂにより、障害物検知装置３００ｂが構成されている。
【００７０】
例えば、車両１の周辺に複数個の障害物が存在する場合、複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を用いて障害物候補点を算出することで虚像が発生する場合がある。実施の形態３の第１虚像除去部３８ｂは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点から、複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を用いて算出された障害物候補点を除去することで、虚像を除去するようになっている。以下、図１２を参照して、虚像の発生原理及び第１虚像除去部３８ｂの詳細な動作について説明する。
【００７１】
図１２（ａ）は、車両１のリアバンパに対向して１個の障害物Ｊが存在する状態を示している。この状態において、障害物検知装置３００ｂが、４個の距離センサ２１〜２４のうち２個の距離センサ２１，２４を用いて２回の候補点算出処理を実行するものとする。
まず、障害物検知装置３００ｂは、１個の距離センサ２１を送信センサとし、２個の距離センサ２１，２４を受信センサとして１回目の候補点算出処理を実行する。このとき、距離測定部３４は、距離センサ２１から送信された超音波が障害物Ｊで反射して距離センサ２１で受信されるまでの直接伝搬距離ａと、距離センサ２１から送信された超音波が障害物Ｊで反射して距離センサ２４で受信されるまでの間接伝搬距離ｂ１とを算出する。
次いで、障害物検知装置３００ｂは、１個の距離センサ２４を送信センサとし、２個の距離センサ２１，２４を受信センサとして２回目の候補点算出処理を実行する。このとき、距離測定部３４は、距離センサ２４から送信された超音波が障害物Ｊで反射して距離センサ２４で受信されるまでの直接伝搬距離ｃと、距離センサ２４から送信された超音波が障害物Ｊで反射して距離センサ２１で受信されるまでの間接伝搬距離ｂ２とを算出する。
【００７２】
次いで、候補点算出部３５は、距離センサ２１の取付位置を中心とする半径（ａ／２）の第１円ｄと、距離センサ２４の取付位置を中心とする半径（ｂ１−（ａ／２））又は（ｂ２−（ａ／２））の第２円ｅとの交点を、障害物候補点ｆとして算出する。障害物候補点ｆは、図１２（ａ）に示す如く、障害物Ｊの位置に対応した障害物候補点となる。
【００７３】
一方、図１２（ｂ）は、車両１のリアバンパに対向して２個の障害物Ｋ，Ｌが存在する状態を示している。
この状態において、例えば、１回目の候補点算出処理で、距離測定部３４が、一方の障害物Ｋで反射した超音波の直接伝搬距離ａと、他方の障害物Ｌで反射した超音波の間接伝搬距離ｂ１とを算出する。次いで、２回目の候補点算出処理で、距離測定部３４が、障害物Ｌで反射した超音波の直接伝搬距離ｃと、障害物Ｌで反射した超音波の間接伝搬距離ｂ２とを算出する。
次いで、候補点算出部３５は、第１円ｄと第２円ｅとの交点を障害物候補点ｇとして算出する。このとき、障害物候補点ｇの算出に用いた伝搬距離の中に、２個の障害物Ｋ，Ｌで反射した超音波の伝搬距離が含まれているため、障害物候補点ｇは障害物Ｋ，Ｌのいずれの位置にも対応しておらず、虚像となっている。
【００７４】
ここで、図１２（ａ）に示すように、直接伝搬距離ａ，ｃ及び間接伝搬距離ｂ１，ｂ２がいずれも同じ障害物Ｊで反射した超音波の伝搬距離である場合、直接伝搬距離ａ，ｃ及び間接伝搬距離ｂ１，ｂ２の値は、以下の式（１）〜式（３）を全て満たしている。
ｂ１≒ｂ２  （１）
（ａ＋ｃ）／２≒ｂ１  （２）
（ａ＋ｃ）／２≒ｂ２  （３）
【００７５】
一方、図１２（ｂ）に示すように、直接伝搬距離ａ，ｃ及び間接伝搬距離ｂ１，ｂ２に複数個の障害物Ｋ，Ｌで反射した超音波の伝搬距離が含まれている場合、直接伝搬距離ａ，ｃ及び間接伝搬距離ｂ１，ｂ２の値は式（１）〜式（３）のいずれかを満たさない。図１２（ｂ）の例では、式（１）は満たしているものの、式（２）及び式（３）は満たしていない。
【００７６】
このように、障害物候補点の算出に用いた伝搬距離がいずれも同じ障害物で反射した超音波の伝搬距離である場合、これらの伝搬距離は式（１）〜式（３）のような所定の数式（以下「虚像判別式」という）を満たしている。一方、障害物候補点の算出に用いた伝搬距離の中に複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離が含まれている場合、これらの伝搬距離は虚像判別式を満たさない。
【００７７】
第１虚像除去部３８ｂは、虚像判別式を予め記憶しておく。
第１虚像除去部３８ｂは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点のそれぞれについて、障害物候補点の算出に用いた伝搬距離を示す距離情報と、伝搬距離の算出に用いた距離センサの組み合わせを示す組合せ情報とを候補点算出部３５から取得する。
第１虚像除去部３８ｂは、距離情報が示す伝搬距離の値が、組合せ情報が示すセンサの組み合わせに応じた虚像判別式を満たしているか否かを判定する。伝搬距離の値が虚像判別式を満たしていない場合、第１虚像除去部３８ｂは、この障害物候補点が虚像であると判断し、除去する。
【００７８】
なお、第１虚像除去部３８ｂが記憶する虚像判別式は、上記式（１）〜式（３）に限定されるものではない。送信センサ及び受信センサの個数に応じて、また想定する障害物の個数に応じて、複数種類の虚像判別式を記憶するものとしても良い。
【００７９】
図１３は、障害物検知装置３００ｂの動作を示すフローチャートである。なお、図１３において、図５に示す実施の形態１のフローチャートと同様のステップには同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
まず、候補点算出部３５が、実施の形態１と同様のステップＳＴ１の処理を実行する。
【００８１】
次いで、ステップＳＴ２１にて、第１虚像除去部３８ｂは、候補点算出部３５がステップＳＴ１で算出した障害物候補点から虚像を除去し、残余の障害物候補点をマップ処理部３６に出力する。なお、ステップＳＴ２１における第１虚像除去部３８ｂの詳細な動作については、図１２を参照して上述したため説明を省略する。
【００８２】
次いで、マップ処理部３６が、実施の形態１と同様のステップＳＴ２，ＳＴ３の処理を実行する。このとき、ステップＳＴ２において、マップ処理部３６は、第１虚像除去部３８ｂが出力した障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。
【００８３】
以上のように、実施の形態３の障害物検知装置３００ｂは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点のうち、複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を用いて算出された障害物候補点を除去して残余の障害物候補点をマップ処理部３６に出力する第１虚像除去部３８ｂを備える。マップ処理部３６は、第１虚像除去部３８ｂが出力した障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。
複数個の障害物で反射した超音波の伝搬距離を用いて算出された障害物候補点は、虚像である可能性がある。第１虚像除去部３８ｂが虚像を除去した後にマップ処理部３６が障害物候補点の度数分布を評価することで、障害物の位置推定の精度をさらに向上することができる。
【００８４】
実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態３と異なる方法で虚像の影響を低減する障害物検知装置について説明する。
図１４は、実施の形態４に係る障害物検知装置３００ｃを含むＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。なお、図１４において、図２に示す実施の形態１の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。また、コーナセンサシステム１００及びＥＣＵ３のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるため、図１及び図４を援用して説明する。
【００８５】
実施の形態３で図１２を参照して説明した虚像の発生原理より、伝搬距離の算出に用いた複数個の距離センサ間の間隔が大きいほど虚像が発生しやすい。
そこで、第２虚像除去部３８ｃは、障害物候補点の算出に用いた２個の距離センサの取付間隔が大きいほど値が低い重みを記憶しておく。第２虚像除去部３８ｃは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点に重み付けしてマップ処理部３６に出力する。
【００８６】
例えば、４個の距離センサ２１〜２４のうち、取付間隔が最も大きい距離センサ２１と距離センサ２４を用いて算出された障害物候補点は、重みが低くなる。一方、隣接して取り付けられた距離センサ２１と距離センサ２２を用いて算出された障害物候補点は、重みが高くなる。
【００８７】
マップ処理部３６は、第２虚像除去部３８ｃが重み付けした障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。これにより、例えば重み付けしていない状態で度数が１であった区間において、取付間隔が大きい２個の距離センサを用いて算出された障害物候補点が含まれていた場合、重み付けにより当該区間の度数が１未満になる。すなわち、虚像を含む可能性の高い区間の度数が低くなり、虚像による影響を低減することができる。
【００８８】
なお、３個以上の距離センサを用いて算出された障害物候補点については、各超音波センサ間の取付間隔のうちの最も大きい取付間隔に応じて重み付けするものとする。
【００８９】
以上のように、実施の形態４の障害物検知装置３００ｃは、障害物候補点の算出に用いた複数個の距離センサ間の取付間隔が大きいほど値が低い重みを記憶し、候補点算出部３５が算出した障害物候補点に重み付けしてマップ処理部３６に出力する第２虚像除去部３８ｃを備える。マップ処理部３６は、第２虚像除去部３８ｃが重み付けした障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。
これにより、マップ処理部３６が度数分布を評価する際に虚像の影響を低減することができ、障害物の位置推定の精度をさらに向上することができる。
【００９０】
実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態３，４と異なる方法で虚像の影響を低減する障害物検知装置について説明する。
図１５は、実施の形態５に係る障害物検知装置３００ｄを含むＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。なお、図１５において、図２に示す実施の形態１の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。また、コーナセンサシステム１００及びＥＣＵ３のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるため、図１及び図４を援用して説明する。
【００９１】
候補点算出部３５は、実施の形態１で説明したように超音波の伝搬距離に応じた円又は楕円を用いて幾何学的に障害物候補点を算出するものである。また、一般にコーナセンサシステム１００において、車両１に対して距離センサ２１〜２４を取り付ける取付位置は予め決められている。したがって、虚像の発生確率は、超音波の送受信に用いる距離センサの組み合わせ及びそれぞれの距離センサ間の超音波の伝搬距離に応じて異なる。
【００９２】
そこで、コーナセンサシステム１００を搭載した車両１の出荷前に、複数個の距離センサの組み合わせのそれぞれについて、２次元マップ上の各位置に障害物を配置した場合の障害物候補点を実測又はシミュレーションさせることで、虚像が発生する可能性が高い距離センサの組み合わせ及び超音波の伝搬距離の条件（以下「虚像発生条件」という）を求めておく。第３虚像除去部３８ｄには、虚像発生条件を予め記憶させておく。
【００９３】
例えば、図１２の例では、図１２（ａ）に示す位置に障害物Ｊを配置し、２個の距離センサ２１，２４を用いて算出した障害物候補点ｆは虚像ではない。一方、図１２（ｂ）に示す位置に障害物Ｋ，Ｌを配置し、２個の距離センサ２１，２４を用いて算出した障害物候補点ｇは虚像となる。第３虚像除去部３８ｄには、２個の距離センサ２１，２４の組み合わせ並びに図１２（ｂ）に示す直接伝搬距離ａ，ｃ及び間接伝搬距離ｂ１，ｂ２の条件が、虚像発生条件として記憶される。
【００９４】
第３虚像除去部３８ｄは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点のそれぞれについて、障害物候補点の算出に用いた伝搬距離を示す距離情報と、伝搬距離の算出に用いた距離センサの組み合わせを示す組合せ情報とを候補点算出部３５から取得する。
第３虚像除去部３８ｄは、組合せ情報及び距離情報が示す条件が予め記憶された虚像発生条件に含まれる場合、障害物候補点の値が低くなるように（例えば、１であった値が１未満になるように）重み付けしてマップ処理部３６に出力する。一方、第３虚像除去部３８ｄは、組合せ情報及び距離情報が示す条件が予め記憶された虚像発生条件に含まれない場合、障害物候補点の値が高くなるように（例えば、１であった値が１以上になるように）重み付けしてマップ処理部３６に出力する。
【００９５】
マップ処理部３６は、第３虚像除去部３８ｄが重み付けした障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。これにより、虚像発生条件を満たす障害物候補点を含む区間の度数が低くなり、虚像による影響を低減することができる。
【００９６】
以上のように、実施の形態５の障害物検知装置３００ｄは、障害物候補点の算出に用いた複数個の距離センサの組み合わせ及び超音波の伝搬距離の条件のうち、超音波が反射した位置に対応していない障害物候補点が算出される条件を示す虚像発生条件を記憶し、候補点算出部３５が算出した障害物候補点のうち虚像発生条件を満たさない障害物候補点に比べて虚像発生条件を満たす障害物候補点の値が低くなるように重み付けしてマップ処理部３６に出力する第３虚像除去部３８ｄを備える。マップ処理部３６は、第３虚像除去部３８ｄが重み付けした障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。
これにより、マップ処理部３６が度数分布を評価する際に虚像の影響を低減することができ、障害物の位置推定の精度をさらに向上することができる。
【００９７】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態３〜５と異なる方法で虚像を除去する障害物検知装置について説明する。
図１６は、実施の形態６に係る障害物検知装置３００ｅを含むＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。なお、実施の形態６において、コーナセンサシステム１００及びＥＣＵ３のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるため、図１及び図４を援用して説明する。
【００９８】
候補点算出部３５は、実施の形態１で説明したように超音波の伝搬距離に応じた円又は楕円を用いて幾何学的に障害物候補点を算出するものである。このため、実際の障害物の位置から大きく離れた位置に虚像が発生する場合がある。
【００９９】
そこで、第４虚像除去部３８ｅは、２次元マップにおける４個の距離センサ２１〜２４のそれぞれの探索エリアを予め記憶しておく。
第４虚像除去部３８ｅは、候補点算出部３５から、候補点算出部３５が算出した障害物候補点のそれぞれについて、伝搬距離の算出に用いた複数個の距離センサの組み合わせを示す組合せ情報を取得する。第４虚像除去部３８ｅは、障害物候補点の位置が、組合せ情報が示す距離センサの探索エリア外にある場合、障害物候補点を虚像として除去する。
【０１００】
図１７（ａ）は、車両１のリアバンパに対向して２個の障害物Ｍ，Ｎが存在する状態において、２個の距離センサ２１，２３を用いて候補点算出処理を実行した状態を示している。距離センサ２１の取付位置を中心とし、距離センサ２１から送信された超音波が一方の障害物Ｍで反射して距離センサ２１で受信されるまでの伝搬距離を半径とする円ｈと、距離センサ２４の取付位置を中心とし、距離センサ２４から送信された超音波が他方の障害物Ｎで反射して距離センサ２４で受信されるまでの伝搬距離を半径とする円ｉとの交点に、障害物候補点ｊが算出されている。障害物候補点ｊは、実施の形態３で図１２を参照して説明した原理により発生した虚像である。
【０１０１】
障害物候補点ｊの位置は、距離センサ２１の探索エリアＯ内になく、かつ、距離センサ２３の探索エリアＰ内にない。よって、第４虚像除去部３８ｅは、障害物候補点ｊを虚像として除去する。
【０１０２】
また、１個の障害物のみが存在する場合であっても、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差などにより虚像が発生する場合がある。
図１７（ｂ）は、車両１のリアバンパに対向して１個の障害物Ｑが存在する状態において、２個の距離センサ２１，２２を用いて候補点算出処理を実行した状態を示している。距離センサ２１の取付位置を中心とし、距離センサ２１から送信された超音波が障害物Ｑで反射して距離センサ２１で受信されるまでの伝搬距離を半径とする円ｋと、距離センサ２２の取付位置を中心とし、距離センサ２２から送信された超音波が障害物Ｑで反射して距離センサ２２で受信されるまでの伝搬距離を半径とする円ｌとの交点に、障害物候補点ｍが算出されている。
【０１０３】
ここで、距離センサ２１による伝搬距離の測定誤差のため、円ｋの半径が距離センサ２１と障害物Ｑ間の距離よりも大きくなっている。また、距離センサ２２による伝搬距離の測定誤差のため、円ｌの半径が距離センサ２２と障害物Ｑ間の距離よりも小さくなっている。これらの測定誤差により、障害物候補点ｍは障害物Ｑの位置を示しておらず、虚像となっている。
【０１０４】
図１７（ｂ）に示す障害物候補点ｍは、算出に用いた一方の距離センサ２１の探索エリアＲ内になく、かつ、他方の距離センサ２２の探索エリアＳ内にない。よって、第４虚像除去部３８ｅは、この障害物候補点ｍを虚像として除去する。
【０１０５】
第４虚像除去部３８ｅは、虚像を除去した残余の障害物候補点をマップ処理部３６に出力する。マップ処理部３６は、度数分布を評価する際、第４虚像除去部３８ｅが出力した障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。
【０１０６】
以上のように、実施の形態６の障害物検知装置３００ｅは、候補点算出部３５が算出した障害物候補点のうち、障害物候補点の算出に用いた距離センサの探索エリア外にある障害物候補点を除去して残余の障害物候補点をマップ処理部３６に出力する第４虚像除去部３８ｅを備える。マップ処理部３６は、第４虚像除去部３８ｅが出力した障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価する。
これにより、マップ処理部３６が度数分布を評価する際に虚像の影響を低減することができ、障害物の位置推定の精度をさらに向上することができる。
【０１０７】
実施の形態７．
実施の形態７では、実際の障害物に対応していない、虚像で生じた障害物存在領域を除外する障害物検知装置について説明する。
図１８は、実施の形態７に係る障害物検知装置３００ｆを含むＥＣＵ３の要部の機能ブロック図である。なお、実施の形態７において、コーナセンサシステム１００及びＥＣＵ３のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるため、図１及び図４を援用して説明する。
【０１０８】
図１９の例では、実施の形態１で説明したように、２次元マップのＹ軸は車両１の左右方向に沿う軸である。Ｙ＝０［ｃｍ］が車両１のリアバンパの中心であり、Ｙ座標の値が大きいほど車両１の右側の位置を示しており、Ｙ座標の値が小さいほど車両１の左側の位置を示している。また、２次元マップのＸ軸は車両１の前後方向に沿う軸であり、Ｘ座標の値が大きいほど車両から遠い位置を示している。
【０１０９】
無効物体判定部３９ｆは、マップ処理部３６で推定した複数個の障害物存在領域の位置関係を判定して、車両１から見てある障害物存在領域の背後に存在する他の障害物物存在領域（すなわち、ある障害物存在領域よりもＸ座標の値が大きくＹ座標の値が同じ位置に存在する他の障害物存在領域）を、無効な障害物存在領域として除外するものである。
【０１１０】
一般に、距離センサを用いたコーナセンサシステム１００では、障害物の背後に隠れた他の障害物は検知することができない。しかしながら、個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差、又は車両１と障害物との間で多重反射した超音波などにより、実際に存在する障害物を示す障害物存在領域の背後に、実際には存在しない障害物を示す他の障害物物存在領域が算出される場合がある。
【０１１１】
例えば、図１９の例では、Ｘ座標が８０ｃｍ〜１１０ｃｍでＹ座標が−６０ｃｍ〜６０ｃｍの範囲に壁状の障害物によって生じた障害物候補点が集中しており、障害物存在領域Ｔが形成されている。また、Ｘ座標が１８０ｃｍ〜２２０ｃｍでＹ座標が１４０ｃｍ〜８０ｃｍの範囲にポール状の障害物によって生じた障害物候補点が集中しており、障害物存在領域Ｕが形成されている。
【０１１２】
ここで、Ｘ座標が１９０ｃｍ〜２１０ｃｍでＹ座標が−６０ｃｍ〜６０ｃｍの範囲にも障害物候補点が存在している。この障害物候補点は、車両１とＸ座標が８０ｃｍ〜１１０ｃｍの位置にある壁状の障害物との間で多重反射した超音波により算出された虚像である。これらの虚像により、実際の障害物に対応していない障害物存在領域Ｖが形成されている。無効物体判定部３９ｆは、マップ処理部３６が算出した３個の障害物存在領域Ｔ〜Ｖのうち、車両１から見て障害物存在領域Ｔの背後にある障害物存在領域Ｖを除外する。
【０１１３】
図２０は、障害物検知装置３００ｆの動作を示すフローチャートである。なお、図２０において、図５に示す実施の形態１のフローチャートと同様のステップには同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
まず、候補点算出部３５が、実施の形態１と同様のステップＳＴ１の処理を実行する。次いで、マップ処理部３６が、実施の形態１と同様のステップＳＴ２，ＳＴ３の処理を実行する。
【０１１５】
次いで、ステップＳＴ３１にて、無効物体判定部３９ｆは、マップ処理部３６がステップＳＴ３で除去した残余の複数個の障害物存在領域の位置関係を判定して、車両１から見てある障害物存在領域の背後に存在する他の障害物物存在領域を、無効な障害物存在領域として除外する。なお、ステップＳＴ３１における無効物体判定部３９ｆの詳細な動作については、図１９を参照して上述したため説明を省略する。
【０１１６】
ステップＳＴ３１の後、障害物検知装置３００ｆは、ステップＳＴ３で無効物体判定部３９ｆが除外した残余の障害物存在領域の情報を、カーナビゲーション装置又は携帯情報端末などの外部装置に出力する。外部装置がディスプレイ又はスピーカを用いて障害物存在領域を車両１の搭乗者に通知することで、搭乗者は障害物の有無及び車両１に対する障害物の位置を把握することができる。
【０１１７】
以上のように、実施の形態７の障害物検知装置３００ｆは、マップ処理部３６が推定した複数個の障害物存在領域の位置関係を判定し、車両１から見てある障害物存在領域の背後に存在する他の障害物存在領域を除外する無効物体判定部３９ｆを備える。
個々の距離センサによる伝搬距離の測定誤差、又は車両１と障害物との間で多重反射した超音波などにより生じた虚像の障害物存在領域を除去することで、障害物の位置推定の精度をさらに向上することができる。
【０１１８】
なお、実施の形態２に係るサイズ推定部３７ａと、実施の形態３に係る第１虚像除去部３８ｂとの両方を備えた障害物検知装置３００ｇを構成しても良い。この場合の機能ブロック図を図２１に示し、フローチャートを図２２に示す。ステップＳＴ２に次いで、ステップＳＴ２１にて第１虚像除去部３８ｂが虚像を除去する。また、ステップＳＴ３に次いで、ステップＳＴ３１にてサイズ推定部３７ａが障害物の大きさを推定する。
【０１１９】
また、実施の形態２に係るサイズ推定部３７ａと、実施の形態７に係る無効物体判定部３９ｆとの両方を備えた障害物検知装置３００ｈを構成しても良い。この場合の機能ブロック図を図２３に示し、フローチャートを図２４に示す。ステップＳＴ３１にて無効物体判定部３９ｆが無効な障害物存在領域を除外した後、ステップＳＴ１１にてサイズ推定部３７ａが残余の障害物存在領域について障害物の大きさを推定する。
【０１２０】
また、実施の形態３に係る第１虚像除去部３８ｂと、実施の形態７に係る無効物体判定部３９ｆとの両方を備えた障害物検知装置３００ｉを構成しても良い。この場合の機能ブロック図を図２５に示し、フローチャートを図２６に示す。ステップＳＴ２１で第１虚像除去部３８ｂが虚像を除去した後、ステップＳＴ２にてマップ処理部３６が残余の障害物候補点の度数分布を評価する。また、ステップＳＴ３に次いで、ステップＳＴ３１にて無効物体判定部３９ｆが無効な障害物存在領域を除外する。
【０１２１】
また、実施の形態２に係るサイズ推定部３７ａと、実施の形態３に係る第１虚像除去部３８ｂと、実施の形態７に係る無効物体判定部３９ｆとの全部を備えた障害物検知装置３００ｊを構成しても良い。この場合の機能ブロック図を図２７に示し、フローチャートを図２８に示す。
【０１２２】
また、障害物検知装置は、第１虚像除去部３８ｂ又は第４虚像除去部３８ｅによる虚像の除去処理と、第２虚像除去部３８ｃ又は第３虚像除去部３８ｄによる重み付け処理とのうち、いずれか複数個の処理を組み合わせて実行する虚像除去部を備えるものとしても良い。
【０１２３】
その他、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において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】
【０１２４】
本発明の障害物検知装置は、複数の障害物候補点を２次元マップ上にマッピングして度数分布を評価することで障害物存在領域を推定し、移動体に対する障害物の位置を高い精度で推定することができるので、車両用のコーナセンサシステムなどに用いるのに適している。
【符号の説明】
【０１２５】
１  車両、２１〜２４  距離センサ、３  ＥＣＵ、３０  送信制御部、３１  送信部、３２  マルチプレクサ、３３１〜３３４  受信部、３４  距離測定部、３５  候補点算出部、３６  マップ処理部、３７ａ  サイズ推定部、３８ｂ  第１虚像除去部、３８ｃ  第２虚像除去部、３８ｄ  第３虚像除去部、３８ｅ  第４虚像除去部、３９ｆ  無効物体判定部、５０  送受信装置、５１  記憶装置、５２  処理回路、１００  コーナセンサシステム、３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆ，３００ｇ，３００ｈ，３００ｉ，３００ｊ  障害物検知装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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2016103464.tif 000032
2016103464.tif 000033
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