(57)【要約】【課題】  故障判断をしつつも、車両周辺の車外構成物を検出して衝突予測をすることが可能な衝突予測装置を提供する。【解決手段】  衝突予測装置１は、自車両から送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波に基づいて、車両衝突を予測するものである。また、この衝突予測装置１は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎを備え、少なくとも２つの超音波センサ１０からの信号のうち、直接波の特性信号を比較するようになっている。そして、衝突予測装置１は、比較結果に基づいて３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちいずれかが不良状態であると判断する構成となっている。すなわち、この装置１は、反射波を用いることなく、直接波のみによってセンサの不良状態を判断しており、衝突予測に支障無く、不良状態の判断を行うことができるものである。【選択図】      図１
2005233745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両から送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波に基づいて、車両衝突を予測する衝突予測装置において、
車両外面に設置され、超音波を送信可能であると共に、送信された超音波のうち車外構成物にて反射して戻ってくる反射波、及び車外構成物にて反射することなく到達する直接波の双方を受信可能な３つ以上の超音波センサと、
前記３つ以上の超音波センサのうちの一部である少なくとも２つの超音波センサに超音波の受信を指令し、前記受信指令された超音波センサを除く少なくとも１つの超音波センサに超音波の送信を指令する送受信指令手段と、
前記送受信指令手段により受信指令された前記少なくとも２つの超音波センサからの信号のうち、直接波の特性信号を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記３つ以上の超音波センサのうちいずれかが不良状態であると判断する故障判断手段と、
を備えることを特徴とする衝突予測装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの超音波センサのうち２つ以上の超音波センサは、前記少なくとも１つの超音波センサのうちの１つから同一距離に設けられ、
前記故障判断手段は、前記２つ以上の超音波センサについての特性信号が異なる場合、前記２つ以上の超音波センサのうち、いずれかが不良状態であると判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の衝突予測装置。
【請求項３】
前記３つ以上の超音波センサのうち３つの超音波センサは、それぞれが他の２つから同一距離に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の衝突予測装置。
【請求項４】
前記直接波の特性信号は、直接波の到達時間であることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の衝突予測装置。
【請求項５】
自車両から送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波に基づいて、車両衝突を予測する衝突予測装置において、
車両外面に設置され、超音波を送信可能であると共に、送信された超音波のうち車外構成物にて反射して戻ってくる反射波、及び車外構成物にて反射することなく到達する直接波の双方を受信可能な複数の超音波センサと、
前記複数の超音波センサのうちの一部である少なくとも１つの超音波センサに超音波の受信を指令し、前記受信指令された超音波センサを除く少なくとも１つの超音波センサに超音波の送信を指令する送受信指令手段と、
前記送受信指令手段により受信指令された前記少なくとも１つの超音波センサからの信号のうち直接波の特性信号と、予め記憶された規定値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記複数の超音波センサのうちいずれかが不良状態であると判断する故障判断手段と、
を備えることを特徴とする衝突予測装置。
【請求項６】
前記複数の超音波センサは、３つ以上の超音波センサであって、
前回の処理サイクルにおいて、前記故障判断手段により前記３つ以上の超音波センサのうちいずれかが不良状態であると判断された場合、今回以降の処理サイクルにおいて、前記送受信指令手段は、超音波センサの送受信指令を順次異ならせ、前記比較手段は、順次直接波の特性信号と規定値との比較を行い、前記故障判断手段は、比較結果に基づいて、不良状態の超音波センサを特定する
ことを特徴とする請求項５に記載の衝突予測装置。
【請求項７】
前記複数の超音波センサは、３つの超音波センサであって、
前記送受信指令手段は、
前回の処理サイクルにおいて、３つの超音波センサのうち、２つの超音波センサに超音波の受信を指令し、他の１つの超音波センサに超音波の送信を指令し、
今回の処理サイクルにおいて、前回に送信指令した１つの超音波センサに新たに超音波の受信を指令し、前回に受信指令した２つの超音波センサのうち一方に新たに超音波の送信を指令し、他方に新たに受信を指令し、
前記比較手段は、前記送受信指令手段により、前回の処理サイクルにおいて受信指令された超音波センサについて直接波の特性信号と規定値とを比較し、今回の処理サイクルにおいて受信指令された超音波センサについて直接波の特性信号と規定値とを比較し、
前記故障判断手段は、前回の処理サイクルにおいて前記比較手段により比較された直接波の特性信号が双方ともに規定値と一致せず、且つ、今回の処理サイクルにおいて前記比較手段により比較された直接波の特性が前回の処理サイクルにおいて送信指令された１つの超音波センサのみについて規定値と一致しなかった場合、前回の処理サイクルにおいて送信指令された１つの超音波センサが不良状態であると判断する
ことを特徴とする請求項５に記載の衝突予測装置。
【請求項８】
反射波に基づいて車両衝突を予測する衝突予測手段を更に備え、
前記比較手段が直接波の特性信号を比較して、前記故障判断手段が前記超音波センサの不良状態を判断する処理と、前記衝突予測手段が衝突を予測する処理とが、１つの処理サイクルにて行われる
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の衝突予測装置。
【請求項９】
自車両から送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波に基づいて、車両衝突を予測する衝突予測装置において、
車両外面に設置され、超音波を送信可能であると共に、送信された超音波のうち車外構成物にて反射して戻ってくる反射波、及び車外構成物にて反射することなく到達する直接波の双方を受信可能な３つ以上の超音波センサのうち、一部である少なくとも２つの超音波センサに超音波の受信を指令し、受信指令をした超音波センサを除く少なくとも１つの超音波センサに超音波の受信を指令し、受信指令された少なくとも２つの超音波センサからの信号のうち、直接波の特性信号を比較し、比較結果に基づいて前記３つ以上の超音波センサのうちいずれかが不良状態であると判断する
ことを特徴とする衝突予測装置。
【請求項１０】
自車両から送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波に基づいて、車両衝突を予測する衝突予測装置において、
車両外面に設置され、超音波を送信可能であると共に、送信された超音波のうち車外構成物にて反射して戻ってくる反射波、及び車外構成物にて反射することなく到達する直接波の双方を受信可能な複数の超音波センサのうち、一部である少なくとも１つの超音波センサに超音波の受信を指令し、前記受信指令した超音波センサを除く少なくとも１つの超音波センサに超音波の送信を指令し、受信指令した少なくとも１つの超音波センサからの信号のうち直接波の特性信号と、予め記憶された規定値とを比較し、比較結果に基づいて、前記複数の超音波センサのうちいずれかが不良状態であると判断する
ことを特徴とする衝突予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて車両の周囲の障害物を検知し、車両の衝突を予測する衝突予測装置が知られている。この装置では、障害物からの反射波について所定個数の波の受信に要する時間を求め、この時間から障害物との相対速度を算出するようになっている。そして、算出した相対速度に基づき障害物との衝突を予測する構成となっている。
【０００３】
また、この装置は、反射波の受信から相対速度算出までの過程において、相対速度算出の基礎となるデータ全体から第１平均値を求める第１平均手段を備えている。さらに、この装置は、第１平均値に基づき上下の閾値を設定する閾値設定手段と、この上下の閾値外のデータを排除した残りのデータから第２平均値を求める第２平均手段とを有している。
【０００４】
この構成により、上記衝突予測装置は、上下の閾値を設定し、上下の閾値外のデータを排除するので、誤カウントやカウント漏れに基づく誤ったデータが排除される。そして、この装置は、誤ったデータを排除した残りのデータから第２平均値を求めるので、相対速度算出の精度向上を可能としている。（例えば特許文献１参照）
【０００５】
しかし、通常、反射波を受信する超音波センサは車両外面に設置されるため、車両外面に付着した水滴が凍結した場合や泥等が付着した場合には、受信センサにて所望の特性が得られなくなる可能性がある。また、超音波センサ自体が故障した場合にも、受信センサにて所望の特性が得られなくなる。
【０００６】
そこで、マイクロフォンを備え、超音波送信時においてマイクロフォンに生じる機械的振動（残響）の継続時間から、センサ異常判定を行う障害物検出装置が提案されている。この装置では、上記機械的振動によって発生する残響の継続時間（以下残響時間）を測定する機能を備えており、異常時には残響時間が短くなる特性を利用して、センサ異常を判断する構成となっている。具体的に、この装置は、学習モード時（正常時）における残響時間と、検知モード時における残響時間とを比較し、検知モード時における残響時間の方が短くなった場合に、センサ異常と判断している。（例えば特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２５４５７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２に記載の従来装置は、学習モードと検出モードとによりセンサ異常を判断しているため、これらモード時には、車両周辺の障害物を検出できなくなる可能性がある。すなわち、衝突予測装置においては、常時車両周辺の障害物を検出することが肝要となるが、特許文献２に記載の従来装置では、センサの異常判断を行っている間において、障害物の検出が行えず、常時車両周辺の障害物を検出することが困難となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の衝突予測装置は、自車両から送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波に基づいて、車両衝突を予測するものである。この衝突予測装置は、３つ以上の超音波センサと、送受信指令手段と、比較手段と、故障判断手段とを備えている。３つ以上の超音波センサは、車両外面に設置され、超音波を送信可能であると共に、送信された超音波のうち車外構成物にて反射して戻ってくる反射波、及び車外構成物にて反射することなく到達する直接波の双方を受信可能な構成となっている。送受信指令手段は、３つ以上の超音波センサのうちの一部である少なくとも２つの超音波センサに超音波の受信を指令し、受信指令された超音波センサを除く少なくとも１つの超音波センサに超音波の送信を指令するものである。比較手段は、送受信指令手段により受信指令された少なくとも２つの超音波センサからの信号のうち、直接波の特性信号を比較する機能を有している。そして、故障判断手段は、比較手段による比較結果に基づいて、３つ以上の超音波センサのうちいずれかが不良状態であると判断する構成となっている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、少なくとも１つの超音波センサに送信を指令し、他の少なくとも２つの超音波センサに受信を指令し、この少なくとも２つからの直接波の特性信号を比較して、３つ以上の超音波センサの不良状態を判断している。
【００１１】
ここで、例えば、いずれかの受信側超音波センサが断線している場合や、泥などが付着している場合、その超音波センサについては、受信強度などの特性信号に変化をきたす（受信強度の場合は低下等することとなる）。このため、直接波の特性信号について比較して一致しない場合には、超音波センサのいずれかが不良状態であると判断できる。故に、３つ以上の超音波センサの不良状態を判断できることとなる。
【００１２】
さらに、上記故障判断では超音波の反射波が用いられることなく、直接波のみが用いられる。このため、故障判断に際して衝突予測を行えなくなるという事態が生じず、故障判断しつつも衝突予測することが可能となっている。
【００１３】
従って、故障判断をしつつも、車両周辺の車外構成物を検出して常時の衝突予測をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る衝突予測装置の構成図である。第１実施形態に係る衝突予測装置１は、図１に示すように、超音波を送信及び受信可能な３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎ（ｎは３以上の整数）を備えている。また、衝突予測装置１は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎからの信号を処理するコントローラ２０と、コントローラ２０からの信号に基づいて作動し、乗員を拘束する乗員拘束装置３０とを備えている。
【００１６】
３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎは、超音波を車外に向けて送信する機能を有している。また、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎは、送信された超音波のうち、車外構成物にて反射して戻ってくる反射波を受信する機能と、車外構成物で反射することなく直接に到達する直接波を受信する機能とを備えている。ここで、車外構成物とは、例えば車両前方や後方などに存する他車両、人物、及び電柱などの障害物を含むものである。また、反射波及び直接波とは以下のものである。
【００１７】
図２は、反射波及び直接波の説明図である。なお、図２では３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちの２つを例に説明する。まず、反射波とは、超音波センサ１０１から送信され、車外構成物にて反射して他の超音波センサ１０２に戻ってくる超音波をいう。また、直接波とは、超音波センサ１０１から送信され、車外構成物にて反射することなく直接に他の超音波センサ１０２に到達する超音波をいう。
【００１８】
図２に示すように、超音波センサ１０１から送信される超音波は、車外構成物に向けて出射するが、その一方で、他の超音波センサ１０２に向けて出射する。このため、他の超音波センサ１０２は、車外構成物にて反射した超音波を受信する一方で、送信側の超音波センサ１０１からの超音波を直接に受信する。このように、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎはそれぞれが反射波及び直接波の２種類の超音波を受信するようになっている。
【００１９】
図３は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎの設置状態を示す車両後方図である。なお、図３において、超音波センサ１０は３つだけ設けられているものとして説明する。同図に示すように、３つの超音波センサ１０１〜１０３は、車体１００の後方外面に取り付けられ、それぞれが他の２つから同一距離Ｌの位置に設けられている。すなわち、３つの超音波センサ１０１〜１０３は、正三角形をなすように設けられている。
【００２０】
具体的に１つの超音波センサ１０１（以下、上部超音波センサという）は、図３に示す如く、トランクリッド１０１の車両幅方向の略中央（図３に示すＡ−Ａ’）となる位置に設置されている。
【００２１】
一方、他の２つの超音波センサ（以下、下部超音波センサという）１０２，１０３は、バンパフェイシア１０３に設けられ、一方が中央から左側（図３に示すＢ−Ｂ’）に位置し、他方が中央から右側に位置している。
【００２２】
なお、図３においては、３つの超音波センサ１０１〜１０３が車両後方に設けられる例を説明したが、これらセンサ１０１〜１０３は車両前方や側方及びコーナー部に設けられていてもよい。また、図３では、３つの超音波センサ１０１〜１０３がそれぞれ同一距離に設置される例を説明したが、これに限らず、上部超音波センサ１０１に対し２つの下部超音波センサ１０２，１０３が同一距離に設けられていてもよい。すなわち、２つの下部超音波センサ１０２，１０３の間の距離は、上部超音波センサ１０１からの距離と異なっていてもよい。また、超音波センサ１０が３つ以上設けられている場合にあっては、１つのセンサに対し３つが同一距離に設けられるなどであってよい。また、車両前方において１つのセンサに対し３つが同一距離に設けられ、車両後方において１つのセンサに対し４つが同一距離に設けられるなどであってもよい。さらに、上部超音波センサ１０１は、リアコンビランプ１０２内等に設置されていてもよい。
【００２３】
図４は、図３のＡ−Ａ’線断面図である。同図に示すように、上部超音波センサ１０１は、一端面が露出した状態でトランクリッド１０１に設けられている。このため、上部超音波センサ１０１は、車両外側に超音波を送信及び受信し得るようになっている。
【００２４】
図５は、図３のＢ−Ｂ’線断面図である。同図に示すように、２つの下部超音波センサ１０２，１０３のうちの左側の超音波センサ１０２は、バンパーステー１０５に固定されたレインフォース１０４に設置されている。また、左側の超音波センサ１０２は、送受信面がバンパ表皮、すなわちバンパフェイシア１０３の面と略同一面になるように設置されている。なお、右側の超音波センサ１０３についても、同様の構成である。
【００２５】
再度、図１を参照する。これら３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎは、コントローラ２０によって制御される構成となっている。コントローラ２０は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎとの間で信号の送受信をする入出力部２１と、上記乗員拘束装置３０に対して作動信号を出力する作動信号出力部２２とを有している。入出力部２１としては、例えば一般的なＡ／Ｄ変換機能を有する電子装置や、デジタル信号を受波できる通信ポートが含まれる。
【００２６】
また、コントローラ２０は、本装置１の全体的制御を行うＣＰＵ２３と、ＣＰＵ２３の作動のために必要なＲＡＭ２４及びＲＯＭ２５とを具備している。ＣＰＵ２３は、送受信指令機能（送受信指令手段）、衝突予測機能（衝突予測手段）、比較機能（比較手段）及び故障判断機能（故障判断手段）の４機能を備えている。
【００２７】
送受信指令機能は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのそれぞれに対し、超音波の送信指令、受信指令又は停止指令（送受信を行わない指令）をする機能である。このため、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎは、それぞれＣＰＵ２３からの指令に基づいて、超音波の送信、受信又は停止する構成となっている。
【００２８】
衝突予測機能は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち、受信指令したものからの反射波に基づいて車両の衝突を予測する機能である。よって、ＣＰＵ２３は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち受信指令したものから、反射波信号を入力して衝突予測を行うこととなる。
【００２９】
比較機能は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち受信指令したものからの信号を比較する機能である。ここで比較される信号は、超音波の直接波についての特性信号である。よって、ＣＰＵ２３は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち受信指令したものから、直接波の特性信号を入力して比較することとなる。なお、特性信号とは、例えば直接波の到達時間、直接波の強度などを示す信号をいう。
【００３０】
故障判断機能は、比較機能による比較結果に基づいて、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちいずれかが不良状態であることを判断する機能である。ここで、不良状態とは、センサ表面に泥等が付着した状態や、センサに断線が生じている状態をいい、正常な超音波の送受信を行えない状態をいう。よって、ＣＰＵ２３は、比較結果が異なる場合に、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちいずれかに泥等が付着していることや、断線が生じていることを判断することとなる。
【００３１】
また、ＲＯＭ２５にはこれら機能に対応したプログラムが記憶されている。このため、ＣＰＵ２３は、車両の電源が投入されると、ＲＯＭ２５からプログラムを読み込んで、上記４機能を実行するようになっている。さらに、ＣＰＵ２３は、上記４機能のうち、衝突予測機能によって車両衝突が予測されると、乗員拘束装置３０に作動信号を送信する構成となっている。
【００３２】
上記乗員拘束装置３０は、作動信号の受信により作動して、乗員を拘束するものである。また、乗員拘束装置３０は、エアバッグ、シートベルト、シート、ヘッドレスト等の拘束手段を含んでおり、これらによって、衝突予測時に乗員を拘束等する構成となっている。なお、乗員拘束装置３０は、衝突による衝撃を吸収すべく、車体１００などの部品を移動させるデバイスであってもよいし、車体１００などの部品の衝撃吸収特性を変化させるデバイスであってもよい。
【００３３】
このように構成されるため、衝突予測装置１は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎによって受信された反射波に基づいて車外構成物までの距離などを検出し、衝突予測することとなる。また、衝突予測装置１は、衝突予測する一方で、直接波に基づいて３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎの不良状態を判断することとなる。この際、衝突予測装置１は、衝突予測に必要とされない直接波に基づいて、不良状態を判断している。このため、衝突予測装置１は、不良状態の判断に際し、衝突予測処理を実行できなくなることがなくなっている。すなわち、衝突予測装置１は、反射波を用いることなく、直接波の特性信号を比較するという特徴を有することで、衝突予測を常時行うことができる構成となっている。
【００３４】
なお、上記コントローラ２０は、既存のエアバッグやシートベルト装置のために用いられるコントローラと共用されるようにしてもよい。さらに、コントローラ２０は、車外構成物までの距離及び車外構成物の位置情報を運転者に報知するための障害物検出装置や、その距離情報を表示部又は警報器を通じて報知する提示装置などに接続されてもよい。さらに、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎは、自車後方の障害物との間の距離を超音波により検出するバックソナーや、コーナー部から所定距離以内に存する車外構成物を超音波により検出するコーナーソナーと共用されてもよい。
【００３５】
次に、第１実施形態に係る衝突予測装置１の動作の概略を図１を参照して説明する。まず、ＣＰＵ２３が送受信指令機能により３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのそれぞれに対し、送信指令、受信指令、停止指令を行う。このとき、ＣＰＵ２３は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちの一部に受信指令を出力する。具体的には、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちの一部である少なくとも２つに受信指令を出力する。また、ＣＰＵ２３は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち、受信指令をしたものを除く少なくとも１つに送信指令を出力する。
【００３６】
このとき、ＣＰＵ２３は、場合によって３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちいずれかには、停止指令を出力する。すなわち、ＣＰＵ２３は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎが９つであるとした場合、４つに受信指令を出力し、２つに送信指令を出力し、他の３つに停止指令を出力するなどする。
【００３７】
これにより、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎは、それぞれが送信、受信又は停止の役割が与えられたこととなる。そして、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち送信指令されたものは、超音波を送信することとなる。この際、送信指令されたものに断線が生じている場合、超音波は送信されないこととなる。
【００３８】
その後、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち受信指令されたものは超音波を受信する。また、送信指令されたものに断線が生じしている場合、超音波は送信されないことから、受信指令されたセンサは超音波を受信しないこととなる。さらに、受信指令されたセンサ自体に断線が生じている場合にあっても、超音波は受信されないこととなる。また、断線等が生じていない受信側センサは、車両周囲に車外構成物が存在する場合、直接波の他に反射波を受信することとなる。
【００３９】
次いで、ＣＰＵ２３は、受信指令されたセンサからの信号を読み込む。そして、ＣＰＵ２３は、衝突予測機能により、反射波の存在を認識し、以下の処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ２３は、反射波が存在しない場合、車両周囲に車外構成物が存在しないことから、車両衝突が生じないと判断する。一方、反射波が存在する場合、ＣＰＵ２３は、超音波の送信時刻と反射波の受信時刻とから、反射波の到達時間を求める。そして、ＣＰＵ２３は、到達時間を超音波速度で除することとする。これによって、ＣＰＵ２３は自車両から車外構成物までの距離を求める。
【００４０】
また、ＣＰＵ２３は、反射波の周波数を読み取り、自車両の車外構成物に対する相対速度を算出する。次いで、ＣＰＵ２３は、自車両から車外構成物までの距離と相対速度とから車両衝突を予測する。ここで、衝突が予測された場合、ＣＰＵ２３は、作動信号出力部２２を通じて、乗員拘束装置３０に作動信号を送信する。これにより、乗員拘束装置３０は作動して乗員を拘束保護することとなる。
【００４１】
一方、ＣＰＵ２３は、比較機能により、受信指令されたセンサからの信号のうち、直接波の特性信号を比較する。具体的にＣＰＵ２３は、直接波の到達時間や強度を比較する。その後、ＣＰＵ２３は、故障判断機能により、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎの不良状態を判断する。具体的に、３つの超音波センサ１０１〜１０３を例に説明すると、ＣＰＵ２３は、上記比較の結果に基づいて、直接波の特性（例えば送信強度）が一致しているか否かを判断する。ここで、直接波の特性信号が一致していない場合、ＣＰＵ２３は、下部超音波センサ１０２，１０３のいずれか一方が不良状態であると判断する。下部超音波センサ１０２，１０３のいずれか一方が不良状態である場合、一方のセンサは正常な受信ができるものの、他方のセンサは正常な受信ができないからである。よって、ＣＰＵ２３は、直接波の特性が一致しない場合、下部超音波センサ１０２，１０３のいずれか一方が不良状態であると判断する。
【００４２】
そして、コントローラ２０は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのいずれかについて不良状態を検出した場合、警報器（図示せず）にその旨を送信する。これにより、警報器は、乗員に対し不良状態を警告することとなる。なお、この警告は、例えば、運転席の計器板の中に設置される警告灯を点灯することで行われてもよいし、ブザー等の音声により行われてもよい。
【００４３】
次に、第１実施形態に係る衝突予測装置１の詳細動作について説明する。図６は、第１実施形態に係る衝突予測装置１の詳細動作の一例を示すフローチャートである。まず、車両の電源が投入、又はエンジンが起動すると、本装置１が起動し、装置１の初期化や自己診断が行われる。そして、初期化及び自己診断が終了すると、図６に示すフローチャートに従って処理が実行される。
【００４４】
本装置１の処理は、端的に説明するとフローチャートに示すステップＳＴ１２〜ＳＴ１５においてセンサの不良状態を判断し、ステップＳＴ１６〜ＳＴ１８において車両衝突を予測するようになっている。すなわち、直接波の特性信号を比較して超音波センサ１０の不良状態を判断する処理と、車両衝突を予測する処理とが、１つの処理サイクルにて行われるようになっている。
【００４５】
以下詳細に説明する。なお、以下の説明においては、図３に示した３つの超音波センサ１０１〜１０３を例に説明する。まず、ＣＰＵ２３は送受信指令機能により上部超音波センサ１０１に対して超音波の送信を指令し、下部超音波センサ１０２，１０３に対して超音波の受信を指令する。これにより、上部超音波センサ１０１は、超音波の送信動作をする（ＳＴ１０）。ここで、上部超音波センサ１０１に断線が生じていない場合、超音波は送信されることとなる。
【００４６】
その後、下部超音波センサ１０２，１０３は、超音波の受信動作を行う（ＳＴ１１）。このとき、上部超音波センサ１０１に断線が生じておらず、下部超音波センサ１０２，１０３に断線が生じていない場合、超音波のうち直接波が受信されることとなる。
【００４７】
そして、ＣＰＵ２３は、下部超音波センサ１０２，１０３からの信号を読み込んで、超音波を送信してから直接波が到達するまでの時間（到達時間）ｔ１を計算する（ＳＴ１２）。すなわち、ＣＰＵ２３は、下部超音波センサ１０２，１０３それぞれについて到達時間ｔ１を求める。
【００４８】
そして、ＣＰＵ２３は、比較機能によりそれぞれの到達時間ｔ１を比較し、故障判断機能により到達時間ｔ１が一致するか否かを判断する（ＳＴ１３）。ここで、一致しないと判断した場合（ＳＴ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ２３は、故障判断機能により下部超音波センサ１０２，１０３のいずれかが不良状態であると判断する。
【００４９】
その後、コントローラ２０は、その旨を警報器等に送信し、警報器は警告を行う（ＳＴ１４）。これにより、車両乗員は、不良状態を知ることができ、下部超音波センサ１０２，１０３の表面の清掃や点検の必要性を知ることができる。その後、処理は、ステップＳＴ１０に戻る。
【００５０】
一方、到達時間ｔ１が一致すると判断した場合（ＳＴ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２３は、故障判断機能により３つ以上の超音波センサ１０１〜１０３のいずれかもが不良状態でないと判断する（ＳＴ１５）。そして、処理は、ステップＳＴ１６に移行し、以下衝突予測処理が行われていくこととなる。
【００５１】
ここで、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１５について、図７〜図９を参照して詳細に説明する。図７は、上部超音波センサ１０１及び下部超音波センサ１０２，１０３の双方が正常であるときの到達時間ｔ１を示す説明図である。同図に示すように、まず、上部超音波センサ１０１が所定周波数の超音波を送信する。そして、下部超音波センサ１０２，１０３それぞれは、車両周囲に車外構成物が存在する場合、直接波及び反射波を受信する。このとき、反射波が下部超音波センサ１０２，１０３に至る経路と、直接波が下部超音波センサ１０２，１０３に至る経路とでは、後者の経路の方が短いため、直接波は反射波よりも先に受信されることとなる。従って、ＣＰＵ２３は、先に受信された超音波を直接波である決定し、到達時間ｔ１を求めることとなる。
【００５２】
ここで、図７に示す例では、３つの超音波センサ１０１〜１０３のすべてが正常に作動しているため、下部超音波センサ１０２，１０３にて受信される直接波の到達時間ｔ１は略同じになる。故に、ＣＰＵ２３は、比較機能により到達時間ｔ１を比較し、故障判断機能により両者が一致することを確認すると、３つの超音波センサ１０１〜１０３のすべてが正常に作動していると判断することとなる。
【００５３】
図８は、上部超音波センサ１０１及び左側の下部超音波センサ１０２が正常であり、右側の下部超音波センサ１０３に異物が付着しているときの到達時間ｔ１を示す説明図である。同図に示すように、まず、上部超音波センサ１０１が所定周波数の超音波を送信すると、車両周囲に車外構成物が存在する場合、下部超音波センサ１０２，１０３それぞれは、直接波及び反射波を受信する。
【００５４】
ところが、図８に示すように、右側の下部超音波センサ１０３に異物が付着していると、双方の下部超音波センサ１０２，１０３にて受信される直接波の到達時間ｔ１は異なってしまう。具体的に右側の下部超音波センサ１０３は、異物の付着により所望の強度で直接波を受信できず、結果として受信の開始時刻が遅くなってしまう。このため、ＣＰＵ２３は、比較機能により到達時間ｔ１を比較し、故障判断機能により両者が異なることを確認すると、下部超音波センサ１０２，１０３のうちいずれかが不良状態であると判断することとなる。
【００５５】
図９は、上部超音波センサ１０１及び左側の下部超音波センサ１０２が正常であり、右側の下部超音波センサ１０３が断線状態であるときの到達時間ｔ１を示す説明図である。同図に示すように、まず、上部超音波センサ１０１が所定周波数の超音波を送信し、車両周囲に車外構成物が存在する場合、左側の下部超音波センサ１０２は、直接波及び反射波を受信する。
【００５６】
ところが、図９に示すように、右側の下部超音波センサ１０３が断線状態であるため、両者の到達時間ｔ１は異なってしまう。具体的に右側の下部超音波センサ１０３は、断線しているため直接波を受信できず、受信の開始時刻を特定できないこととなる。よって、右側の下部超音波センサ１０３については、直接波の到達時間ｔ１を求めることができず、到達時間ｔ１は異なることとなる。そして、ＣＰＵ２３は、比較機能により到達時間ｔ１を比較し、故障判断機能により両者が異なることを確認すると、下部超音波センサ１０２，１０３のうちいずれかが不良状態であると判断することとなる。
【００５７】
再度、図６を参照する。ＣＰＵ２３が故障判断機能により３つの超音波センサ１０１〜１０３のいずれかもが不良状態でないと判断した後（ＳＴ１５の後）、下部超音波センサ１０２，１０３は反射波を受信する（ＳＴ１６）。その後、ＣＰＵ２３は、反射波の到達時間ｔ２を求める。そして、車外構成物までの距離及び相対速度を求める（ＳＴ１７）。
【００５８】
ステップＳＴ１７の処理を詳細に説明する。まず、ＣＰＵ２３は、Ｌ１＝Ｖ×ｔ／２なる関係式に基づいて、車外構成物までの距離を求める。ここで、Ｌ１は車外構成物までの距離である。また、Ｖは超音波の速度であり、気温が摂氏０度の場合には約３３１ｍ／ｓとなる。
【００５９】
距離を求めた後、ＣＰＵ２３は、反射波の周波数ｆ１を計算する。この際、ＣＰＵ２３は、電子回路等のノイズの影響を最小限にするために、音圧（受信周波数の振幅）に対して規定の閾値を設定する。そして、ＣＰＵ２３は、反射波の音圧が該閾値を上回った時点から単位時間t'の間だけ、反射波の波数ｎを電子回路等によってカウントする。その後、ＣＰＵ２３は、ｆ１＝ｎ／ｔ’なる計算式により、反射波の周波数ｆ１を求める。なお、周波数ｆ１の計算は上記手法に限らず、例えば、高速フーリエ変換を利用して求めるようにしてもよい。
【００６０】
上記の如く、反射波の周波数ｆ１を求めた後、ＣＰＵ２３はドップラー効果を利用して相対速度を求める。そして、ＣＰＵ２３は、衝突予測機能により、車外構成物までの距離と相対速度とから車両衝突を予測する（ＳＴ１９）。ここで、車両衝突の可能性を予測しなかった場合（ＳＴ１８：ＮＯ）、処理はステップＳＴ１０に戻る。
【００６１】
一方、車両衝突の可能性を予測した場合（ＳＴ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２３は、作動信号出力部２２を通じて、作動信号を乗員拘束装置３０に送信する。これにより、乗員拘束装置３０は作動して乗員拘束動作を行うこととなる（ＳＴ１９）。そして、処理は終了する。
【００６２】
このように、第１実施形態では、故障判断されると共に、衝突予測が行われるようになっている。なお、処理内容は上記のものに限らず、以下のものであってもよい。図１０は、第１実施形態に係る衝突予測装置１の詳細動作の変形例を示すフローチャートである。なお、同図に示すステップＳＴ２０〜ＳＴ２２，ＳＴ２４〜ＳＴ２９は、図６に示したステップＳＴ１０〜ＳＴ１２，ＳＴ１４〜ＳＴ１９と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
同図に示すように、ＣＰＵ２３は、到達時間ｔ１を計算した後（ＳＴ２２の後）、比較機能によりそれぞれの到達時間ｔ１を比較する。さらに、変形例にあっては、到達時間ｔ１のみならず、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２を比較する。
【００６４】
すなわち、ＣＰＵ２３は、比較機能により、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２が一致するか否かを判断することとなる（ＳＴ２３）。ここで、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２のいずれかが一致しないと判断した場合（ＳＴ２３：ＮＯ）、処理はステップＳＴ２４に移行し、警告が行われる（ＳＴ２４）。
【００６５】
一方、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２のいずれもが一致すると判断した場合（ＳＴ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２３は、故障判断機能により３つの超音波センサ１０１〜１０３のいずれもが不良状態でないと判断する（ＳＴ２５）。そして、衝突予測処理が行われていくこととなる。
【００６６】
ここで、ステップＳＴ２３〜ＳＴ２５について、図１１を参照して詳細に説明する。図１１は、上部超音波センサ１０１及び下部超音波センサ１０２，１０３が正常であるときの到達時間ｔ１等を示す説明図である。同図に示すように、上部超音波センサ１０１が所定周波数の超音波を送信すると、車両周囲に車外構成物が存在する場合、下部超音波センサ１０２，１０３それぞれは、直接波及び反射波を受信する。このとき、ＣＰＵ２３は、先に受信された直接波について到達時間ｔ１を求める。
【００６７】
さらに、変形例においてＣＰＵ２３は、到達時間ｔ１のみならず、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆを求める。ここで、直接波の収束時間ｔ３は、直接波の受信開始時刻と、直接波の収束終了時刻との差分から求めることができる。また、振幅は、例えばピーク振幅δを検出することによって求めることができる。直接波の周波数ｆ２は、１波長ごとの時間を計測することによって、ｆ２＝１／Ｔなる式より求めることができる。
【００６８】
さらに、エネルギーは以下のようにして求めることができる。すなわち、ＣＰＵ２３は、以下のパーセバルエネルギーの式を用いることによって、エネルギーＥを計算する。
【数１】
2005233745.tif 000003
【００６９】
そして、上記したように、下部超音波センサ１０２，１０３の双方が正常である場合、これらの到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２は一致することとなる。
【００７０】
ところが、下部超音波センサ１０２，１０３の一方が不良状態である場合、下部超音波センサ１０２，１０３にて受信される直接波の到達時間ｔ１は異なってしまう。さらに、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２についても異なってくる。例えば、下部超音波センサ１０２，１０３が所望の測定レンジを得ることができなくなった場合、振幅及びエネルギーが異なることとなる。また、使用する超音波センサ１０の感度が低下した場合、周波数ｆ２が異なる可能性がある。さらに、超音波センサ１０が認識できる領域が短くなった場合にも、周波数ｆ２が異なる可能性がある。
【００７１】
従って、ＣＰＵ２３は、比較機能により到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２を比較し、故障判断機能によりこれらのうち少なくとも１つが異なることを確認すると、下部超音波センサ１０２，１０３のうちいずれかが不良状態であると判断することとなる。
【００７２】
なお、上記処理では、下部超音波センサ１０２，１０３のいずれかが不良状態である場合、誤った衝突予測をしてしまうことを防止すべく、衝突予測処理を実行しないようにしていた。しかし、これに限らず、衝突予測処理を実行するようにしてもよい。すなわち、下部超音波センサ１０２，１０３の一方については正常に作動しているため、ＣＰＵ２３は、正常に受信された反射波に基づいて、衝突予測処理を実行するようにしてもよい。これにより、たとえいずれかのセンサが不良状態と判断されていたとしても、常時の衝突予測を確保することができる。
【００７３】
このようにして、第１実施形態に係る衝突予測装置１によれば、少なくとも１つの超音波センサ１０に送信を指令し、他の少なくとも２つの超音波センサ１０に受信を指令し、この少なくとも２つからの直接波の特性信号を比較し、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎの不良状態を判断している。
【００７４】
ここで、例えば、いずれかの受信側超音波センサ１０が断線している場合や、泥などが付着している場合、その超音波センサ１０については、受信強度などの特性信号に変化をきたす（受信強度の場合は低下等することとなる）。このため、直接波の特性信号を比較して一致しない場合には、超音波センサ１０のいずれかが不良状態であると判断できる。故に、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎの不良状態を判断できることとなる。
【００７５】
さらに、上記故障判断では超音波の反射波が用いられることなく、直接波のみが用いられる。このため、故障判断に際して衝突予測を行えなくなるという事態が生じず、故障判断しつつも衝突予測することが可能となっている。
【００７６】
従って、故障判断をしつつも、車両周辺の車外構成物を検出して常時の衝突予測をすることができる。
【００７７】
また、２つ以上の超音波センサ１０は１つの超音波センサから同一距離に設けられている。このため、２つ以上の超音波センサ１０が正常状態である場合、受信される直接波の特性は、車外の要因に影響を受けることなく、略一致することとなる。
【００７８】
また、２つ以上の超音波センサ１０について直接波の特性信号が異なる場合、これらセンサのうち、いずれかが不良状態であると判断している。すなわち、略一致するはずの特性が異なっているため、必然的に２つ以上の超音波センサ１０のいずれかが不良状態であると判断することができる。
【００７９】
従って、車外の要因に影響を受けることなく、簡易にセンサの不良状態を判断することができる。
【００８０】
また、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうち３つの超音波センサ１０１〜１０３は、それぞれが他の２つから同一距離に設けられている。このため、３つのうちいずれが送信側となったとしても、他の２つを受信側とすることで、得られる直接波の特性信号は、正常時において略一致することとなる。よって、送信指令及び受信指令が容易に決定できると共に、不良状態の判断についても容易に行うことができる。
【００８１】
また、直接波の特性信号として直接波の到達時間ｔ１を利用することとしている。ここで、直接波の到達時間ｔ１は、２つ以上の超音波センサが１つの超音波センサから同一距離に設けられている場合、車外温度の要因に影響を受けることなく、略一致することとなる。
【００８２】
故に、略一致するはずの到達時間ｔ１が異なっている場合、車外温度の要因を考慮することなく、超音波センサの不良状態を判断することができる。これにより、温度センサ等の設置を不要とすることができ、車外の温度に影響を受けることなく、不良状態検出の簡易化且つ低コスト化を図ることができる。
【００８３】
また、反射波に基づく衝突予測と、超音波センサの不良状態判断とを１つの処理サイクルにて行っているので、１回の超音波送信によって、衝突予測及び故障判断の双方を実行できるだけでなく、処理をスムーズに行うことができる。
【００８４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る衝突予測装置２は、第１実施形態のものと同様に、直接波の特性信号を比較するという特徴を有し、反射波を用いることなく衝突予測を行うことができるものであるが、処理内容の一部が第１実施形態のものと異なっている。すなわち、第２実施形態に係る衝突予測装置２は、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのいずれが不良状態であるかを特定できるようになっている。具体的に、第２実施形態において不良状態のセンサの特定は、ＣＰＵ２３の故障判断機能により行われるようになっている。また、第２実施形態においてＲＯＭ２５は、不良状態のセンサの特定処理を実行するためのプログラムが格納されている。また、ＲＯＭ２５には、不良状態であるセンサを特定するための既定値が記憶されている。
【００８５】
そして、第１実施形態では、直接波の特性信号同士を比較していたのに対し、第２実施形態では、直接波の特性信号と、予め記憶する既定値とを比較することで、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのいずれが不良状態であるかを特定するようになっている。ここで、既定値とは、正常な送受信が行われた場合に得られる直接波の特性信号の値であり、以下のようにして決定される。
【００８６】
まず、収束時間ｔ３は、各超音波センサ１０１〜１０ｎの取付位置及び空中伝搬時における直接波の減衰率によって異なってくる。また、直接波の収束時間ｔ３は使用するセンサの特性によっても異なってくる。このため、収束時間ｔ３の既定値は、車両の設計又は製造時において、取付位置、減衰率及びセンサ特性から予め求めておくことができる。そして、第２実施形態では、この規定値がＲＯＭ２５に記憶されている。
【００８７】
また、通常、周波数ｆ２は、主として使用されるセンサの特性に依存して異なってくるものであり、送信時及び受信時における周波数ｆ２の変化分は、センサ特性に比して影響力が小さい。このため、周波数ｆ２の規定値は、センサの特性によって予め決定される。なお、衝突予測用に使用する超音波の周波数としては、４０ｋＨｚから５０ｋＨｚ程度を利用することができる。
【００８８】
次に、エネルギーの既定値は、収束時間ｔ３と同様に、センサ特性と、空中伝播時における直接波の減衰率によって求めることができる。このため、この既定値は、車両の設計又は製造時において決定しておき、ＲＯＭ２５に記憶させておくことができる。また、振幅についても同様に決定しておき、ＲＯＭ２５に記憶させておくことができる。
【００８９】
さらに、到達時間ｔ１の規定値は、第１実施形態に示したＬ＝Ｖ×ｔ／２なる関係式から求めることができる。すなわち、各超音波センサ１０１〜１０ｎの取付位置が予め分かっているため、到達時間ｔ１の規定値をＬ＝Ｖ×ｔ／２なる関係式から求めておき、ＲＯＭ２５に記憶させておくことができる。
【００９０】
次に、不良状態のセンサの特定について説明する。端的に、不良状態のセンサの特定は、初回の処理サイクルにおいていずれかの超音波センサの不良状態が判断されたことにより実行される。そして、不良状態が判断されると、以降の処理サイクルにおいて、各超音波センサ１０１〜１０ｎの送受信指令を順次異ならせ、順次異ならせることによって得られた直接波の特性信号と規定値とをその都度比較していくことで、不良状態の超音波センサを特定する。
【００９１】
図１２は、不良状態センサ特定機能の概略を示す説明図である。なお、図１２においては、図３に示した３つの超音波センサ１０１〜１０３を例に説明すると共に、左側の下部超音波センサ１０２が不良状態である場合を説明することとする。
【００９２】
まず、１回目の処理サイクルにおいて、ＣＰＵ２３が上部超音波センサ１０１に受信を指令し、左側の下部超音波センサ１０２に送信を指令し、右側の下部超音波センサ１０３に受信を指令したとする。
【００９３】
このとき、送信側である左側の下部超音波センサ１０２が不良状態であるため、超音波は送信されなかったり、不充分に送信されたりする。よって、上部超音波センサ１０１及び右側の下部超音波センサ１０３は、自己が正常状態であるにもかからず、正常な受信を行うことができないこととなる。
【００９４】
このような状態において、ＣＰＵ２３は、上部超音波センサ１０１及び右側の下部超音波センサ１０３からの特性信号を、規定値と比較する。これにより、ＣＰＵ２３は、上部超音波センサ１０１及び右側の下部超音波センサ１０３が正常な受信をできないことを確認する。
【００９５】
その後、２回目の処理サイクルにおいて、ＣＰＵ２３が上部超音波センサ１０１に送信を指令し、下部超音波センサ１０２，１０３に受信を指令する。このとき、左側の下部超音波センサ１０２は不良状態であるため正常な受信をできないこととなる。一方、右側の下部超音波センサ１０３は正常状態であるため正常な受信を行うことができる。
【００９６】
そして、ＣＰＵ２３は、特性信号と規定値とを比較し、右側の下部超音波センサ１０３については一致するものの、左側の下部超音波センサ１０２については一致しないことを確認する。
【００９７】
この段階でＣＰＵ２３は、３つの超音波センサ１０１〜１０３のうち不良状態であるセンサを特定する。すなわち、１回目の処理サイクルにおいては、不良状態のセンサを特定することはできないが、１回目と２回目との処理サイクルの結果を総合することにより、不良状態のセンサを特定する。
【００９８】
具体的に、まず、１回目の処理サイクルにおいては、受信側である上部超音波センサ１０１及び右側の下部超音波センサ１０３の双方ともが正常な受信をできていない。このため、ＣＰＵ２３は、上部超音波センサ１０１及び右側の下部超音波センサ１０３の双方が不良状態であるか、又は、左側の超音波センサ１０２のみが不良状態であると判断する。つまり、ＣＰＵ２３は、送信自体の異常、又は受信側センサ双方の異常のいずれかであると判断する。
【００９９】
また、２回目の処理サイクルにおいては、受信側である下部超音波センサ１０２，１０３のうち、左側の下部超音波センサ１０２のみが正常な受信をできていない。このため、ＣＰＵ２３は、ノイズ等の影響が懸念されるものの、左側の下部超音波センサ１０２を不良状態であると判断する。そして、ＣＰＵ２３は、この判断結果と１回目の処理サイクルの結果とが矛盾を生じないことから、左側の下部超音波センサ１０２が不良状態であると特定する。
【０１００】
このように、第２実施形態では、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのいずれが不良状態であるかを特定するようになっている。ここで、図１２においては、２回の処理サイクルのみで不良状態のセンサを特定しているが、ノイズ等の影響が考慮すると、確実を期するために、３回目の処理サイクルにて不良状態のセンサを特定することが望ましい。
【０１０１】
すなわち、図１２に示すように、３回目の処理サイクルにおいて、ＣＰＵ２３は、上部超音波センサ１０１及び左側の下部超音波センサ１０２に受信を指令し、右側の下部超音波センサ１０３に送信を指令する。そして、ＣＰＵ２３は、上記と同様にして、左側の下部超音波センサ１０２が不良状態であると判断する。この結果は、１回目及び２回目の処理サイクルの結果と矛盾することはない。このため、ＣＰＵ２３は、左側の下部超音波センサ１０２が不良状態であると確実に特定することができる。
【０１０２】
なお、図１２では、３つの超音波センサ１０１〜１０３を例に説明したため、最大３回の処理サイクルで不良状態のセンサを特定しているが、センサ数が多くなると、処理サイクル数を増やしていくこととなる。また、送信指令及び受信指令の順番は、図１２に示したような順番に限らず、例えば１サイクル目と２サイクル目を変更するなど、適宜変更可能である。
【０１０３】
次に、第２実施形態に係る衝突予測装置２の詳細動作を説明する。図１３は、第２実施形態に係る衝突予測装置２の詳細動作を示すフローチャートである。なお、同図に示すステップＳＴ３６〜ＳＴ４０は、図１０に示したステップＳＴ２４〜ＳＴ２９と同様であるため、説明を省略する。
【０１０４】
まず、１回目の処理サイクルにおいて、ＣＰＵ２３は、送受信指令機能により、３つの超音波センサ１０１〜１０３のそれぞれに送受信指令する。例えば、ＣＰＵ２３は、３つの超音波センサ１０１〜１０３のうち、下部超音波センサ１０２，１０３に超音波の受信を指令し、上部超音波センサ１０１に超音波の送信を指令する。
【０１０５】
これにより、上部超音波センサ１０１は、超音波の送信動作をする（ＳＴ３０）。その後、下部超音波センサ１０２，１０３は、超音波の受信動作を行う（ＳＴ３１）。そして、ＣＰＵ２３は、下部超音波センサ１０２，１０３からの信号を読み込んで、到達時間ｔ１を計算する（ＳＴ３２）。さらに、ＣＰＵ２３は、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２を求める。
【０１０６】
その後、ＣＰＵ２３は、比較機能により、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２のそれぞれと規定値とを比較し、いずれもが一致するか否かを判断する（ＳＴ３３）。そして、いずれもが一致すると判断した場合（ＳＴ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２３は、衝突予測機能により衝突予測を行っていく。
【０１０７】
一方、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２のいずれかが一致しないと判断した場合（ＳＴ３３：ＮＯ）、ＣＰＵ２３は、不良状態のセンサの特定を試みる（ＳＴ３４）。
【０１０８】
しかし、処理サイクルが１回目である場合、情報量が不足していることから、ＣＰＵ２３は、不良状態のセンサを特定するに至らない。このため、処理は、不良状態のセンサの特定に至らないまま、ステップＳＴ３５に移行する。そして、警報器は、３つの超音波センサ１０１〜１０３のいずれが不良状態である旨を警告する（ＳＴ３５）。その後、処理はステップＳＴ３０に戻る。
【０１０９】
次いで、２回目の処理サイクルにおいてＣＰＵ２３は、送受信指令機能により前回に送信指令した上部超音波センサ１０１に新たに超音波の受信を指令する。また、ＣＰＵ２３は、前回に受信指令した下部超音波センサ１０２，１０３のうち、例えば左側の下部超音波センサ１０２に新たに超音波の送信を指令し、右側の下部超音波センサ１０３に新たに受信を指令する。
【０１１０】
これにより、左側の下部超音波センサ１０２は超音波の送信動作をする（ＳＴ３０）。その後、上部超音波センサ１０１と右側の下部超音波センサ１０３とは超音波の受信動作を行う（ＳＴ３１）。そして、ＣＰＵ２３は到達時間ｔ１を計算する（ＳＴ３２）。さらに、ＣＰＵ２３は、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２を求める。
【０１１１】
その後、ＣＰＵ２３は、比較機能により、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２のいずれもが規定値と一致するか否かを判断する（ＳＴ３３）。
【０１１２】
ここで、到達時間ｔ１、直接波の収束時間ｔ３、振幅、エネルギー及び周波数ｆ２のいずれかが一致しないと判断した場合（ＳＴ３３：ＮＯ）、ＣＰＵ２３は、不良状態のセンサを特定する（ＳＴ３４）。そして、コントローラ２０は、不良状態のセンサ情報を警報器等に送信し、警報器は、そのセンサが不良状態である旨を警告する（ＳＴ３５）。その後、処理はステップＳＴ３０に戻る。
【０１１３】
なお、図１２を参照して説明したように、ノイズ等の影響が考慮すると、確実に不良状態のセンサを特定するためには、３回目の処理サイクルを行うことが望ましい。よって、ＣＰＵ２３は、確実に不良状態のセンサを特定すべく、送受信指令機能により前回及び前々回とは異なる送受信指令をする。すなわち、ＣＰＵ２３は、上部超音波センサ１０１に新たに超音波の受信を指令する。また、ＣＰＵ２３は、左側の下部超音波センサ１０２に新たに超音波の受信を指令し、右側の下部超音波センサ１０３に新たに超音波の送信を指令する。
【０１１４】
そして、上記と同様の処理を経て、ステップＳＴ３５に至る。このとき、ＣＰＵ２３は、３回目の処理サイクルの結果が、１回目及び２回目の処理サイクルの結果とを比較し、矛盾を生じないときに、不良状態のセンサを特定することとなる。
【０１１５】
そして、コントローラ２０は、不良状態のセンサ情報を警報器等に送信し、警報器は、そのセンサが不良状態である旨を警告する（ＳＴ３５）。一方、ＣＰＵ２３は、３回目の処理サイクルの結果が、１回目及び２回目の処理サイクルと矛盾を生している場合、４回目以降の処理サイクルで不良状態のセンサを特定することとなる。
【０１１６】
なお、上記では、３つの超音波センサ１０１〜１０３又は３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎを例に説明したが、これに限らず、センサ数は２つであってもよい。この場合、センサの一方を送信側とし他方を受信側とする。そして、直接波の特性信号と規定値とを比較することにより、これら２つのうちいずれかが異常であるか判断することとなる。
【０１１７】
このようにして、第２実施形態に係る衝突予測装置２によれば、少なくとも１つの超音波センサ１０に送信を指令し、他の少なくとも１つの超音波センサ１０に受信を指令し、直接波の特性信号と規定値とを比較することで、センサの不良状態を判断している。
【０１１８】
ここで、例えば、いずれかの受信側超音波センサ１０が断線している場合や、泥などが付着している場合、その超音波センサ１０については、受信強度などの特性信号に変化をきたす（受信強度の場合は低下することとなる）。このため、直接波の特性信号と規定値とを比較して一致しない場合には、超音波センサ１０のいずれかが不良状態であると判断できる。
【０１１９】
さらに、上記故障判断では超音波の反射波が用いられることなく、直接波のみが用いられる。このため、故障判断に際して衝突予測を行えなくなるという事態が生じず、故障判断しつつも衝突予測することが可能となっている。
【０１２０】
従って、故障判断をしつつも、車両周辺の車外構成物を検出して常時の衝突予測をすることができる。
【０１２１】
また、前回の処理サイクルにおいて、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちいずれかが不良状態であると判断された場合、今回以降の処理サイクルにおいて、超音波センサ１０の送受信指令を順次異ならせ、その都度得られた直接波の特性信号と規定値とを順次比較し、比較結果に基づいて、不良状態の超音波センサを特定している。
【０１２２】
このため、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎを備える場合、たとえ１回の処理サイクルのみで不良状態のセンサを特定できなくとも、送受信指令を順次異ならせ、その都度得られた直接波の特性信号と規定値とを順次比較することで、３つ以上の超音波センサ１０１〜１０ｎのうちいずれが不良状態であるか絞り込みをかけていくことができる。すなわち、たとえ１回の処理サイクルのみで不良状態のセンサを特定できなくとも、２回目の処理サイクルの結果と総合することにより、不良状態のセンサを絞り込めることとなる。例えば、１回目では規定値と異なっていたのに対し、２回目では規定値と一致したセンサについては、不良状態でないと推測される。このように、順次送受信指令を異ならせ、比較を行っていくことで、不良状態のセンサを絞り込むことができ、最終的には、不良状態のセンサを特定できることとなる。
【０１２３】
従って、不良状態のセンサを特定することができる。
【０１２４】
また、前回の処理サイクルにおいて、３つの超音波センサ１０１〜１０３のうち、１つの超音波センサ１０に送信を指令し、他の２つの超音波センサ１０に受信を指令している。そして、今回の処理サイクルにおいて、前回に送信指令した１つの超音波センサ１０に新たに超音波の受信を指令し、前回に受信指令した２つの超音波センサ１０のうち一方に新たに超音波の送信を指令し、他方に新たに受信を指令している。このため、前回と今回とのサイクルにおいて送受信指令を変更していることとなる。
【０１２５】
そして、前回の処理サイクルにおいて得られた直接波の特性信号と規定値とを比較する。さらに、今回の処理サイクルにおいて得られた直接波の特性信号と規定値とを比較する。そして、前回の処理サイクルにおいては、特性信号が２つとものセンサについて規定値と一致せず、今回の処理サイクルにおいては、特性信号が前回の処理サイクルにおいて送信指令された１つの超音波センサのみについて規定値と一致しなかった場合、前回の処理サイクルにおいて送信指令された１つの超音波センサが不良状態であると判断する。
【０１２６】
すなわち、前回の処理サイクルにおいて２つとものセンサについて規定値と一致しなかったということは、前回に送信指令されたセンサが不良状態であるか、又は、前回に受信指令された２つのセンサが双方共に不良状態であると判断できる。
【０１２７】
そして、今回の処理サイクルにおいて前回に送信指令された１つの超音波センサのみについて規定値と一致しなかったということは、このセンサが不良状態であると予測できる。しかも、この予測は、前回の結果と矛盾することがなく、当該センサを不良状態と断定できることとなる。
【０１２８】
従って、不良状態であるセンサを特定することができる。
【０１２９】
また、第１実施形態と同様に、１回の超音波送信によって、衝突予測及び故障判断できるだけでなく、処理をスムーズに行うことができる。
【０１３０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、各実施形態を組み合わせてもよい。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【０１３１】
例えば、第１実施形態では受信側の双方のセンサについて直接波の特性信号を比較し、第２実施形態では受信側のセンサそれぞれにて得られた特性信号と規定値とを比較している。このため、これら実施形態を組み合わせて、受信側の双方のセンサについて直接波の特性信号を比較すると共に、それぞれのセンサにて得られた特性信号と規定値とを比較するようにしてもよい。このように構成した場合、センサ同志について比較した比較結果を不良状態のセンサの特定に考慮することができ、不良状態のセンサの特定精度を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る衝突予測装置の構成図である。
【図２】反射波及び直接波の説明図である。
【図３】３つ以上の超音波センサの設置状態を示す車両後方図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図６】第１実施形態に係る衝突予測装置の詳細動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】上部超音波センサ及び下部超音波センサの双方が正常であるときの到達時間を示す説明図である。
【図８】上部超音波センサ及び左側の下部超音波センサが正常であり、右側の下部超音波センサに異物が付着しているときの到達時間を示す説明図である。
【図９】上部超音波センサ及び左側の下部超音波センサが正常であり、右側の下部超音波センサが断線状態であるときの到達時間を示す説明図である。
【図１０】第１実施形態に係る衝突予測装置の詳細動作の変形例を示すフローチャートである。
【図１１】上部超音波センサ及び下部超音波センサが正常であるときの到達時間等を示す説明図である。
【図１２】不良状態センサ特定機能の概略を示す説明図である。
【図１３】第２実施形態に係る衝突予測装置の詳細動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３３】
１，２…衝突予測装置
１０…超音波センサ
２３…ＣＰＵ（送受信指令手段，比較手段，故障判断手段，衝突予測手段）
３０…乗員拘束装置
【図１】
2005233745.tif 000004
【図２】
2005233745.tif 000005
【図３】
2005233745.tif 000006
【図４】
2005233745.tif 000007
【図５】
2005233745.tif 000008
【図６】
2005233745.tif 000009
【図７】
2005233745.tif 000010
【図８】
2005233745.tif 000011
【図９】
2005233745.tif 000012
【図１０】
2005233745.tif 000013
【図１１】
2005233745.tif 000014
【図１２】
2005233745.tif 000015
【図１３】
2005233745.tif 000016