(57)【要約】【課題】二輪車の運転者が装着するヘルメットに設置し、自車両の全周囲の障害物を検知してその情報を運転者に提供することにより、安全な運転を支援する障害物検知装置を提供することを目的とする。【解決手段】電波の送受信によって周囲の障害物を検知するレーダモジュール１０１と、レーダモジュール１０１をある１軸について回転させる回転手段１０２と、レーダモジュール１０１の出力に基づいて信号処理を行い、障害物の検知結果を算出する信号処理手段１０４と、レーダモジュール１０１および回転手段１０２を制御するとともにその制御情報を信号処理手段１０４に通知する制御手段１０５と、信号処理手段１０４によって算出された障害物の検知結果を出力する出力手段１０６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車の運転者が装着するヘルメットに設置される障害物検知装置であって、
電波の送受信によって周囲の障害物を検知するレーダモジュールと、
前記レーダモジュールをある１軸について回転させる回転手段と、
前記レーダモジュールの出力に基づいて信号処理を行い、障害物の検知結果を算出する信号処理手段と、
前記レーダモジュールおよび前記回転手段を制御するとともにその制御情報を前記信号処理手段に通知する制御手段と、
前記信号処理手段によって算出された障害物の検知結果を前記運転者に対して出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする障害物検知装置。
【請求項２】
前記レーダモジュールは前記ヘルメットの内側に設置され、さらに前記ヘルメットは少なくとも前記レーダモジュールによって送受信されるレーダビームが照射される部分については前記レーダビームが透過可能な材質で作ら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】
前記出力手段は、前記信号処理手段によって算出された障害物の検知結果に応じた音声を生成する音声生成手段と、
前記ヘルメットに内蔵され、前記音声生成手段によって生成された音声を再生する音声出力手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の障害物検知装置。
【請求項４】
前記出力手段は、前記信号処理手段によって算出された障害物の検知結果に応じた画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段によって生成された画像を出力する画像出力手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の障害物検知装置。
【請求項５】
前記画像出力手段は、ゴーグルであることを特徴とする請求項４記載の障害物検知装置。
【請求項６】
前記運転者の頭部のヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の方位のうち少なくとも１つを検出する頭部方位検出手段をさらに備え、
前記信号処理手段は、前記頭部方位検出手段によって検出された頭部の方位にもとづいて、検知された障害物情報を補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、二輪車の運転者が装着するヘルメットに設置され、自車両の周囲の障害物を検知してその情報を運転者に提供することにより、安全な運転を支援する障害物検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に類似した発明として、電子式視覚支援具が挙げられる。これは、眼鏡あるいはヘルメットに搭載されたミリ波レーダを用いて、盲人や弱視の人が近くにある物体を検知することを可能とする装置である。
【特許文献１】特表平１０−５０２４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、当該装置を装着した人の前方に対してのみレーダ等による視覚支援あるいは目標物検知を行うため、後側方の物体を検知することができない。たしかに、人が移動するときに最も障害物に注意を払わなければならないのはその進行方向であり、その意味では前記のような構成でも有効である。しかし、道路という公共の空間を非常に多くの車両が同時に走行しているような交通事情を考えると、他の二輪車や四輪車が後方あるいは側方から自車両に接近してくることもあるため、前方のみならず後側方に関しても目標物が検知可能であることが望ましい。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、二輪車の運転者が装着し、自車両の全周囲の障害物を検知してその情報を運転者に提供することにより、安全な運転を支援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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の障害物検知装置は、二輪車の運転者が装着するヘルメットに設置される障害物検知装置であって、電波の送受信によって周囲の障害物を検知するレーダモジュールと、レーダモジュールをある１軸について回転させる回転手段と、レーダモジュールの出力に基づいて信号処理を行い、障害物の検知結果を算出する信号処理手段と、レーダモジュールおよび回転手段を制御するとともにその制御情報を信号処理手段に通知する制御手段と、信号処理手段によって算出された障害物の検知結果を運転者に対して出力する出力手段とを備える。
【０００６】
この構成により、自車両の全周囲の障害物を検知してその情報を運転者に提供することにより、安全な運転操作を支援することが可能となる。
【０００７】
また、レーダモジュールはヘルメットの内側に設置され、さらにヘルメットは少なくともレーダモジュールによって送受信されるレーダビームが照射される部分についてはレーダビームが透過可能な材質で作られる。
【０００８】
この構成により、ヘルメットを装着した状態においてはレーダモジュールが周りから見えることはないため、外観を損ねることなく安全な運転操作を支援することが可能となる。
【０００９】
また、出力手段は、信号処理手段によって算出された障害物の検知結果に応じた音声を生成する音声生成手段と、ヘルメットに内蔵され、音声生成手段によって生成された音声を再生する音声出力手段を備える。
【００１０】
この構成により、運転者は音声によって周囲の障害物情報を把握するため、視覚が妨げられることなく、運転に集中することができる。
【００１１】
また、出力手段は、信号処理手段によって算出された障害物の検知結果に応じた画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段によって生成された画像を出力する画像出力手段を備えていてもよい。
【００１２】
この構成により、運転者は画像によって自車両と周囲の障害物との位置関係を直感的に把握することが可能である。
【００１３】
また、画像出力手段としては、運転者が装着するゴーグルに障害物の検知結果を出力する様にしても良い。
【００１４】
この構成により、運転者は視線の移動をすることなしに自車両と周囲の障害物との位置関係を直感的に把握することが可能である。
【００１５】
また、運転者の頭部のヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の方位のうち少なくとも１つを検出する頭部方位検出手段をさらに備え、信号処理手段は、頭部方位検出手段によって検出された頭部の方位にもとづいて、検知された障害物情報を補正してもよい。
【００１６】
この構成により、運転者が頭部を傾けた場合でも、その傾きによって生じる障害物検知情報の空間的なずれを補正することができ、したがって頭部の傾きによらず常に正確な障害物情報を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の障害物検知装置によれば、スキャン可能なレーダモジュールによって自車両の全周囲の障害物を検知することが可能である。よって、他の二輪車や四輪車が前方のみならず後方あるいは側方から自分のほうに接近してくる可能性の高い現代の道路状況においても、安全な運転を支援することが可能である。また、レーダモジュールをヘルメットに内蔵し、さらに少なくともレーダモジュールによって送受信されるレーダビームが照射される部分についてはビームが透過可能な材質でヘルメットを作ることにより、ヘルメットを装着した状態においてはレーダモジュールが周りから見えることはないため、外観を損ねることなく安全な運転操作を支援することが可能となる。また、運転者の頭部のヨー方向およびピッチ方向およびロール方向の方位のうち少なくとも１つを検出する仕組みを設けることによって、運転者が頭部を傾けた場合でも、それによって生じる障害物検知結果の傾きを補正して常に正確な障害物情報を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の障害物検知装置について、図面を用いて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における障害物検知装置であり、レーダモジュール１０１、回転手段１０２、頭部方位検出手段１０３、信号処理手段１０４、制御手段１０５、出力手段１０６から構成される。
【００２０】
レーダモジュール１０１は、本実施形態においてはパルスレーダとする。パルスレーダとは、パルス状の電波の送受信により、主にターゲットまでの距離を測定するものである。送信機で生成されたパルス状の電波信号がアンテナによって空間に放射され、その一部がターゲットに照射される。照射された電波信号は四方八方に反射するが、その一部が再びアンテナまで戻ってきて受信され、受信機を通して検出される。この送信パルスと受信パルスの時間差に基づいて、ターゲットまでの距離を算出する。
【００２１】
回転手段１０２は、回転手段１０２を物体に固定するための固定具、固定具の内部に設置されるモータなどの駆動装置、さらにその駆動装置の駆動が伝達されることによって、回転運動を行う１軸の回転軸とを備え、その回転軸とレーダモジュール１０１が接続されることによって、レーダモジュール１０１はある１軸について３６０°回転することが可能となる。本実施形態においては、レーダモジュール１０１および回転手段１０２をヘルメット内部の天井部に設置し、レーダビームが水平方向に放射されるようにする。レーダビームの水平方向の検知角は３０°とする。
【００２２】
図２は本障害物検知装置を設置したヘルメットを上から見た図である。上記のレーダビーム１２個で全周囲をカバーすることが可能であり、４０ｍｓ毎にこれらのビームが時計周りに順番に放射されるものとする。よって、本ヘルメットの応答速度は４８０ｍｓである。ヘルメット正面の方位を０［ｄｅｇ］として、レーダビームの方位を時計周りにＤｉｒｂ（ｉ）［ｄｅｇ］（ｉはレーダビームの放射回数、ｉ＝１、２、３、・・・）で定義する。また、ヘルメットの材質は、少なくともレーダモジュールによって送受信されるレーダビームが照射される部分については、プラスチックなど、レーダビームが透過可能な材質で作られる。
【００２３】
頭部方位検出手段１０３は、ヘルメットを装着した運転者頭部のヨー方向方位を検出する。頭部方位検出手段１０３としてはジャイロセンサが用いられ、回転手段１０２の固定具の内部に、ヨー方向の角速度を検出する向きに設置される。このジャイロセンサの出力である角速度を時間積分することにより、頭部のヨー方向の方位の変化量を求めることができる。
【００２４】
信号処理手段１０４は、レーダモジュール１０１が受信したビームおよび頭部方位検出手段１０３によって検出された頭部の方位を入力として信号処理を行い、障害物の検知結果を算出し、検知結果を出力手段１０６に送る。制御手段１０５は、レーダモジュール１０１に対するレーダビームの出力制御、回転手段１０２に対するレーダモジュール１０１の回転制御、頭部方位検出手段１０３に対する制御を行うとともに、その制御情報を信号処理手段１０４に通知する。
【００２５】
出力手段１０６は、音声生成手段１０７とスピーカ１０８からなる。音声生成手段１０７は、信号処理手段１０４によって算出された障害物の検知結果にもとづき、その結果を運転者に通知するための音声信号を生成する。スピーカ１０８は、ヘルメット内側の運転者の耳が当たる部分に左右ひとつずつ内蔵され、音声生成手段１０７で生成された音声を再生して運転者に通知する。
【００２６】
このような構成をもつ本実施形態における障害物検知装置を図３に示す。本障害物検知装置の動作を入切する電源スイッチがヘルメット表面に設置されている。制御手段１０５および信号処理手段１０４および音声生成手段１０７は図示しないが、これらはしかるべきハードウェアおよびそれに組み込まれたソフトウェアで実現され、例えば固定具の内部に設置される。頭部方位検出手段１０３としてのジャイロセンサも固定具の内部に設置されるため、図示していない。
【００２７】
以上のように構成された障害物検知装置について、図４、５を用いてその動作を説明する。図４は本実施形態における障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。まずステップ４０１では、運転者の頭部方位の初期設定を行う。ヘルメットを装着した運転者は、真正面を向いた状態で電源スイッチを入れる。このときのジャイロセンサの出力値をω０［ｄｅｇ／ｓ］として保存するとともに、頭部のヨー方向の方位をＤｉｒｈ０＝０［ｄｅｇ］とする。ω０は頭部方位の変化量を検出する際に必要となるジャイロセンサ出力の基準値であり、Ｄｉｒｈ０は、運転者の頭部の基準方位である。
【００２８】
ステップ４０２からステップ４０８はループ処理であり、１ループが４０ｍｓ毎の１本のレーダビーム送受信動作と対応している。ステップ４０２では、頭部の方位検出および最終検知方位算出を行う。ｉ回目（ｉは前述のレーダビームの放射回数）のループにおけるジャイロセンサ出力をω（ｉ）［ｄｅｇ／ｓ］とすると、ｉ回目のループにおける頭部の方位Ｄｉｒｈ（ｉ）［ｄｅｇ］は以下の式で算出される。ただし、ステップ４０１からステップ４０２までの間も、ループ１回に必要な時間と同じく４０ｍｓかかるものとする。
【００２９】
Ｄｉｒｈ(1)＝Ｄｉｒｈ０＋（ω(1)−ω０）×０．０４        （ｉ＝１のとき）
Ｄｉｒｈ(i)＝Ｄｉｒｈ(i-1)＋（ω(i)−ω(i-1)）×０．０４  （ｉ＞１のとき）
レーダビームの方位Ｄｉｒｂ（ｉ）と、上式で算出した頭部の方位Ｄｉｒｈ（ｉ）より、ｉ回目のループにおける最終検知方位Ｄｉｒ（ｉ）は以下の式で算出される。ここでいう最終検知方位とは、レーダビームの方位および頭部の方位を考慮した上で、自転車あるいはバイクの前進方向を基準として最終的にレーダビーム放射されている方位のことである。
【００３０】
Ｄｉｒ（ｉ）＝Ｄｉｒｂ（ｉ）＋Ｄｉｒｈ（ｉ）
ステップ４０３では、制御手段１０５がレーダモジュール１０１に制御情報を送り、レーダモジュール１０１はそれに基づいてレーダビームを放射する。このときの時刻をＴｔｒとする。ステップ４０４では、レーダビームが放射された方向に障害物があれば、ビームの一部が反射波として戻ってくるので、レーダモジュール１０１がそれを受信する。このときの時刻をＴｒｅとする。ステップ４０５では、信号処理手段１０４が、ＴｔｒとＴｒｅに基づいて障害物までの距離Ｄを算出する。具体的には、距離Ｄは以下の式によって算出される。ただし、ｃは光速である。
【００３１】
Ｄ＝（Ｔｒｅ−Ｔｔｒ）＊ｃ／２
ステップ４０６およびステップ４０７では、距離Ｄに応じて音声を生成して出力するかどうかの判断を行う。ステップ４０５で算出した距離Ｄが、予め設定した距離の閾値Ｄｔｈよりも小さければステップ４０７へ進み、そうでなければ、ステップ４０８に進む。ステップ４０７では、音声生成手段１０７で音声を生成してスピーカ１０８で出力して、ステップ４０８に進む。ステップ４０８では、本ヘルメットが動作状態であるかどうかを判定し、動作状態であれば、ステップ４０２に戻って再び処理を行う。
【００３２】
次に、ステップ４０７の具体的な処理を、図５のフローチャートを用いて説明する。ステップ５０１では、ステップ４０２で算出した検知方位Ｄｉｒ（ｉ）が４５°よりも小さい又は３１５°以上であれば、進行方向の前方に障害物があると判断してステップ５０２に進み、「前方注意」という音声をスピーカ１０８から出力する。そうでなければ、ステップ５０３に進む。ステップ５０３では、Ｄｉｒ（ｉ）が４５°以上でかつ１３５°よりも小さければ、進行方向の右側に障害物があると判断してステップ５０４に進み、「右側注意」という音声をスピーカ１０８から出力する。そうでなければ、ステップ５０５に進む。ステップ５０５では、Ｄｉｒ（ｉ）が１３５°以上でかつ２２５°よりも小さければ、進行方向の後方に障害物があると判断してステップ５０６に進み、「後方注意」という音声をスピーカ１０８から出力する。そうでなければ、ステップ５０７に進む。ステップ５０７では、Ｄｉｒ（ｉ）が２２５°以上でかつ３１５°よりも小さければ、進行方向の左側に障害物があると判断してステップ５０８に進み、「左側注意」という音声をスピーカ１０８から出力してステップ４０８に進む。そうでなければ、そのままステップ４０８に進む。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、３６０°スキャン可能なレーダモジュールによって自車両の全周囲の障害物を検知することが可能である。よって、他の二輪車や四輪車が前方のみならず後方あるいは側方から自分のほうに接近してくる可能性の高い現代の道路状況においても、運転者の安全な運転を支援することが可能である。また、レーダモジュールをヘルメットの内側に設置し、さらに少なくともレーダモジュールによって送受信されるレーダビームが照射される部分についてはビームが透過可能な材質でヘルメットを作ることにより、ヘルメットを装着した状態においてはレーダモジュールが周りから見えることはないため、外観を損ねることなく安全な運転操作を支援することが可能となる。
【００３４】
また、運転者の頭部のヨー方向の方位を検出する仕組みを設けることによって、運転者が頭部を傾けた場合でも、それによって生じる障害物検知結果の傾きを補正して常に正確な障害物情報を提供することが可能である。さらに、障害物の情報をヘルメットに設置されたスピーカから音声出力することにより、運転者は視線を移動することなく、運転に集中しながら障害物情報を知ることが可能となる。
【００３５】
なお今回は、頭部のヨー方向のみについて方位を検出したが、同様にしてピッチ方向やロール方向についてもジャイロセンサ等によって頭部の方位を検出し、障害物検知結果に反映させることにより、より誤検出が少なく正確な障害物情報を運転者に提供することが可能である。
【００３６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における障害物検知装置のブロック構成を図６に示す。本実施形態における障害物検知装置は、レーダモジュール６０１、回転手段６０２、頭部方位検出手段６０３、信号処理手段６０４、制御手段６０５、出力手段６０６から構成される。実施の形態１と異なるのは、出力手段６０６が画像生成手段６０７と画像出力手段６０８で構成される点である。さらに、本実施形態における画像出力手段６０８は、図７に示すように、ゴーグルおよびそれに設置されたＬＥＤであることを特徴とする。ゴーグルを正面から見たときの上側、右側、下側、左側に設置されたＬＥＤをそれぞれＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４と呼ぶ。
【００３７】
このような構成をもつ障害物検知装置について、図８、９を用いてその動作を説明する。図８は本実施形態における障害物検知装置の動作を示すフローチャートである。これは、実施の形態１の図４で説明した動作において、ステップ４０７をステップ８０７のＬＥＤ点灯処理に置き換えたものに等しい。このＬＥＤ点灯処理について、図９のフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
図９において、ステップ９０１では、ステップ８０２で算出した検知方位Ｄｉｒ（ｉ）が４５°よりも小さい又は３１５°以上であれば、進行方向の前方に障害物があると判断してステップ９０２に進み、ＬＥＤ１を点灯する。そうでなければ、ステップ９０３に進む。ステップ９０３では、Ｄｉｒ（ｉ）が４５°以上でかつ１３５°よりも小さければ、進行方向の右側に障害物があると判断してステップ９０４に進み、ＬＥＤ２を点灯する。そうでなければ、ステップ９０５に進む。ステップ９０５では、Ｄｉｒ（ｉ）が１３５°以上でかつ２２５°よりも小さければ、進行方向の後方に障害物があると判断してステップ９０６に進み、ＬＥＤ３を点灯する。そうでなければ、ステップ９０７に進む。ステップ９０７では、Ｄｉｒ（ｉ）が２２５°以上でかつ３１５°よりも小さければ、進行方向の左側に障害物があると判断してステップ９０８に進み、ＬＥＤ４を点灯してステップ８０８に進む。そうでなければ、そのままステップ８０８に進む。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、実施の形態１で述べたメリットに加え、障害物の検知結果をゴーグルに設置されたＬＥＤで出力することにより、運転者は視線を移動することなく、運転に集中しながら障害物情報を知ることが可能となる。
【００４０】
なお、実施の形態１でも述べたが、本実施形態においては、頭部のヨー方向のみについて方位を検出したが、同様にしてピッチ方向やロール方向についてもジャイロセンサ等によって頭部の方位を検出し、障害物検知結果に反映させることにより、より誤検出がなくて正確な障害物情報を運転者に提供することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明の障害物検知装置によれば、スキャン可能なレーダモジュールによって自車両の周囲の障害物を検知することができるという効果を有し、自転車やオートバイなどの運転者が装着するヘルメットに設置され、障害物を検知する装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における障害物検知装置の構成を示すブロック図
【図２】障害物検知装置を設置したヘルメットを上から見た図
【図３】障害物検知装置を設置したヘルメットの外観図
【図４】本発明の実施の形態１における障害物検知装置の動作を説明するフローチャート
【図５】ステップ４０７の処理の詳細を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２における障害物検知装置の構成を示すブロック図
【図７】障害物検知装置を設置したヘルメットの外観図
【図８】本発明の実施の形態２における障害物検知装置の動作を説明するフローチャート
【図９】ステップ８０７の処理の詳細を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４３】
１０１、５０１    レーダモジュール
１０２、５０２    回転手段
１０３、５０３    頭部方位検出手段
１０４、５０４    信号処理手段
１０５、５０５    制御手段
１０６、５０６    出力手段
１０７    音声生成手段
１０８    スピーカ
５０７    画像生成手段
５０８    画像出力手段
【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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