(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物と車両との間隔距離を監視するための警報装置であって、
障害物検出のための少なくとも１つのセンサ（２；３）と、
前記センサ（２；３）の出力信号に基づいて障害物と車両との間隔距離を推定するための評価及び制御装置（５，６，７，８）と、
少なくとも１つの警報信号発生器（４）とを有しており、
前記警報信号発生器（４）は、前記評価及び制御装置（５，６，７，８）によって推定された間隔距離（ｓ）が限界値（ｓ１）よりも小さい場合に、前記評価及び制御装置（５，６，７，８）によって近傍領域警報信号を形成すべく制御される形式のものにおいて、
前記評価及び制御装置（５，６，７，８）は、推定された間隔距離と車両速度に基づいて車両と障害物との衝突危険性を判断するための手段（８）を含んでおり、
前記評価及び制御装置（５，６，７，８）は、推定された間隔距離が限界値（Ｓ１）よりも大きく衝突危険性の存在が判断される場合に、遠方領域警報信号を送出すべく警報信号発生器（４）を制御しており、さらに、
前記近傍領域警報信号と遠方領域警報信号が異なっていることを特徴とする警報装置。
【請求項２】
前記限界値（ｓ１）は、１ｍ〜１.５ｍの間の値である、請求項１記載の警報装置。
【請求項３】
前記近傍領域警報信号は、その周期又はデューティー比が、推定された間隔距離を表している断続的信号である、請求項１または２記載の警報装置。
【請求項４】
前記遠方領域警報信号は、その周期又はデューティー比が、推定される衝突危険性を表している断続的信号である、請求項１または２記載の警報装置。
【請求項５】
前記警報信号は、音の高さで異なる音響的信号である、請求項３または４記載の警報装置。
【請求項６】
前記警報信号は、色の点で異なる光学的信号である、請求項３または４記載の警報装置。
【請求項７】
近傍領域警報信号の送出を遮断するスイッチが含まれており、前記評価及び制御装置は、障害物までの間隔距離が限界値（ｓ１）よりも大きいことを推定されると同時に近傍領域警報信号の遮断を中止の方向にもたらす、請求項１から６いずれか１項記載の警報装置。
【請求項８】
前記装置は、障害物の方向（θ）を検出するように構成されており、同種の複数の警報信号発生器４が含まれており、これらは車両内に分散配置され、さらに検出された方向（θ）に依存してこの方向をドライバに表示すべく作動される、請求項１から７いずれか１項記載の警報装置。
【請求項９】
前記装置は、広幅な水平方向検出特性を有し限界値（ｓ１）を下回る間隔距離の推定を行う少なくとも１つの第１のタイプのセンサ（２）と、狭幅な水平方向検出特性を備え限界値を上回る間隔距離の推定を行う少なくとも１つの第２のタイプのセンサ（３）を含んでいる請求項１から８いずれか１項記載の警報装置。
【請求項１０】
前記第１のタイプのセンサ（２）は、超音波センサである、請求項９記載の警報装置。
【請求項１１】
前記第２のタイプのセンサ（３）は、超音波レーザレーダセンサである、請求項９又は１０記載の警報装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、車両による後進走行がより容易にかつ安全に行われ、移動を継続した場合には車両との衝突を引き起こし得る障害物に先だって車両のドライバに警告を与える警報装置、特に請求項１の上位概念による警報装置に関している。
【０００２】
従来の技術
請求項１の上位概念による警報装置としては、ボッシュ社製の製品“パーキングパイロットシステム”が公知である。この公知のシステムでは、リアバンパー内に組込まれた間隔センサが場合によって車両後方に存在する対象物を超音波パルスを用いて音響測深方式に従って検出する。センサ信号は、評価/制御装置において評価され、識別された対象までの距離が算出される。この計算によって、車両から障害物までの距離が１.２ｍ以内の場合には直ちに断続した音響信号形態の通報がドライバに行われる。この場合個々の信号音の間の休止間隔は、障害物への接近に伴って短くなり、３０ｃｍの間隔になった場合には信号が連続音に変わる。これと同時に車両のダッシュボードにもうけられている多色ＬＥＤ表示装置でも距離が表示される。
【０００３】
そのようなシステムは、車両が通常は非常に僅かな速度で移動しその制動距離の目測が誤りやすいにも関わらずほぼ車両の進行方向に存在する全ての障害物に関する情報はドライバに指示されなければならない、車両駐車時に良好な手助けとなり得る。
【０００４】
距離が比較的あって速度も比較的速い場合の後退走行のもとでは、このシステムの効果は制限される。なぜなら、警報信号の発生と障害物との衝突までの間の時間が回避行動を行うのには短すぎるからである。
【０００５】
前述したような１.２ｍの検出限界半径を上回る拡大は、技術的には可能であるが、しかしながらこれは後退走行にとって問題のないようなものまで、多数の対象の検出とシグナリングにつながる結果となる（なぜなら例えば障害物として表示され得るものが、走行方向から遠く離れているものにまで及ぶからである）。多すぎる情報はドライバにとって煩わしく感じられる。
【０００６】
その他の警報システムとしては、Neil D. Lerner他による公知文献“Driver Backing Behaviour Research Implications for Backu Warning Devices;
Transportation Research Bord, 76th annual meeting, 12.-16. Januar 1997, Washington DC”から公知である。このシステムは、車両におけるバックギアの投入に伴って活動化される。１つ又は複数の間隔距離センサは、車両後方約１ｍ〜１０ｍの距離に存在する対象物を検出する。制御装置は、間隔距離情報を評価し、衝突の危険性の有無を判断する。それに対する基準は、対象物に到達するまでの時間である（time-to-collision=TTC)。前記著者による実験結果によれば、ドライバによってもくろまれる対象への接近の際のＴＴＣは通常は２秒よりも長い。それに対して２秒よりも短いＴＴＣの場合には、ドライバが障害物を識別しなかった確率が高い。それ故にこのシステムは、１.５秒〜２秒よりも短いＴＴＣが算出された場合には、音響的衝突警告信号が発せられる。ＴＴＣの算出に対しては、このシステムは以下の情報を検出する。
【０００７】
−対象までの間隔とおおよその対象位置
−対象と車両の速度
−目下の車両減速速度ないし加速度
−操舵角
１ｍ以下までの衝突警報領域の拡張は問題がある。なぜならここでは警報ストラテジがもはや有効に実現できないからである。通常のパーキングの際に生じる速度は、僅かではあるがしかしながら非常に迅速に変化する。そのためＴＴＣの計算は大きな不正確さを伴い得る。衝突前の信頼性の高い警報は、ＴＴＣの基準により１ｍ以下の間隔ではもはや不可能である。
【０００８】
発明の利点
それに対して請求項１の特徴部分に記載の本発明による警報装置は、次のような利点を有している。すなわち１.５ｍ以下の間隔距離のもとでの近傍領域と、約１０ｍまでの比較的大きな間隔距離の領域のどちらの間隔領域においてもドライバに障害の発生する前に本当に必要な警報を供給することができる。当該障害物が車両の近接領域にあるのかそれとも比較的距離を隔てて存在しているのかに応じて異なる警報信号が生成されることにより、ドライバに知覚される警報信号が正しく対応付けられ、それに基づいて適時に対処できることが保証される。
【０００９】
近傍領域の半径は、車両の年式と後退方向でのドライバの視界に応じて種々異なって選択されてもよい。この場合１ｍ〜１.５ｍの半径、典型的には１.２ｍの半径が近傍領域と遠方領域の間の境界として良好なレベル値である。
【００１０】
ドライバに推定される障害物までの間隔距離に関する量的な情報ないしは衝突の危険性の程度に関する情報を供給するために、警報信号として断続的信号が利用されてもよい。その周期またはデューティー比は推定された間隔距離ないし衝突危険性に応じて種々異なっていてもよい。この警報信号は、例えば２つの音響信号であってもよい。このことは２つの信号を形成する警報信号発生器として共通のスピーカないしスピーカシステムの利用を可能にする。
【００１１】
警報信号は、光学的なものであってよく、例えばこの警報信号発生器として発光ダイオード装置が利用されてもよい。その際例えばスイッチオンされた発光ダイオードの数が推定される間隔距離に対する尺度であってもよく、その場合には障害物との衝突危険性をシグナリングするために、それらの発光ダイオードが様々な周期もしくはデューティー比で点滅され、その間隔は限界値よりも大きい。
【００１２】
警報装置が限界値を越えて遠方領域に存在する障害物との衝突危険性を識別し、それ故に近傍領域に障害物が侵入した時点で限界値以下で遠方領域警報信号を発するような状況も生じ得る。そのようなケースでは有利には、障害物が近傍領域に入った後でも遠方領域警報信号を発っすべきである。なぜなら遠方領域警報信号の当然の解除は、たとえ同時に近傍領域警報信号が投入されたとしてもドライバに当該警報信号を引き起こした衝突危険性が解消されたといる錯覚を引き起こしかねないからである。それ故に有利には、評価および制御装置が、信号発生器によってそのようなケースで遠方領域警報信号の出力を継続させる。終了は、評価において衝突危険性がもはや存在しなくなった場合、例えば車両が十分な制動を行ったかまたは方向を変えたか、あるいは障害物がセンサの検出領域を抜けた場合にのみ行われる。
【００１３】
近傍領域警報信号の長く続くことによるドライバの負担を回避するために、本発明の別の有利な改善例によれば、近傍領域警報信号の出力を遮断するスイッチが設けられる。その際評価及び制御装置は、障害物がもはや近傍領域に存在していないこと、すなわち障害物までの距離が限界値よりも大きくなっていることに対する評価が現れた時には直ちに遮断を解除するように処理する。このような評価及び制御装置の構成によって、たとえ早期の後退走行操作のもとでスイッチが操作されていたとしても障害物の近傍領域内への新たな侵入毎に金送料域警報信号が消去されることが保証される。
【００１４】
さらに別の有利な改善例によれば、警報装置が、障害物の方向を検出するために構成され、さらに多数の同種の警報信号発生器を含み、これらは車両内に分散配置されており、検出された方向に依存してドライバにその方向を示唆すべく制御される。このことはドライバに、たとえその障害物が見えていなくても（例えば背が低くすぎて見えないかあるいは既に過度に車両に接近していて）、障害物を避けるためにはどの方向に操舵すればよいかを直接識別させる。
【００１５】
検出すべき間隔距離に応じて、様々なセンサが障害物の検出に用いられる。その際目下の車両の走行コースの向かい側に存在する障害物を検出し得るようにするために近傍領域での検出に利用されるセンサがワイドな水平方向での検出特性を有している。それに対して近傍領域での障害物検出のために設けられたセンサは、実質的に走行方向に存在する障害物だけを検出するために、狭幅な水平方向範囲の検出特性を有すべきである。近傍領域のセンサとしては、まず第１に超音波センサが挙げられる。比較的長い間隔距離に対しては、レーザレーダーセンサが用いられる。
【００１６】
図面
本発明のさらなる特徴及び利点は、図面に関連した実施例の以下の説明から明らかにされる。この場合
図１は、本発明による警報装置を備えた自動車の平面図であり、
図２は、本発明による警報装置の概略的なブロック回路図であり、
図３は、工学的警報信号を示した図であり、
図４は、断続的警報信号と障害物までの距離とのデューティー比の依存性を示した図である。
【００１７】
実施例の説明
図１には、センサ及び警報信号発生器の装置を備えた自動車が平面図で示されている。
【００１８】
警報装置は、自動車の後退過程が投入された場合には自動的にスイッチオンされる。第１の実施例によれば、当該装置は多数の超音波センサ２を含み、これらは車両の後部バンパ１内に組み込まれる。これらの各センサは、周期的に超音波パルスを発し、障害物から反射されるエコーを際だたせる。エコー信号のそのような成分すなわち２×１.２ｍ/ｃの超音波パルスの走行時間に相応している成分は、空気中の３３０ｍ/ｓの音速であり、評価ユニット５（図２参照）によって１.２ｍまでの間隔での障害物把握のために処理される。それにより波線で仕切られた超音波センサ２の近傍領域証明ゾーンＡが生じる。
【００１９】
評価ユニット５は、さらに超音波センサの１つから発せられたパルス毎にエコー信号を検出し、これが全ての超音波センサ２によって伝播時間間隔で受信される。これはエコーを反射する対象物とセンサとの間の約１.２ｍ〜１０ｍの間隔距離に相応する。その場合所定の最大位相差を有するエコー信号のみを考慮するために、センサ２全体の指向性が得られる。この指向性は符号Ｂで囲まれた遠方領域にほぼ相応する。
【００２０】
第２の構成によれば、１.２ｍの間隔距離以下の近傍領域における障害物検出のために、センサ２が第１の構成と同じように用いられる。それに対して約１０ｍまでの遠方領域は、狭幅な指向性を有するセンサ３によって検出される。例えばこのセンサは超音波レーザレーダーセンサで車両の天蓋に設けられていてもよい。
【００２１】
種々のセンサ２によって受信されたエコー信号間の伝播時間差及び/又は強度差の評価によって、評価ユニット５は障害物１１との距離の推定のみでなく、同時に車両走行方向と障害物の方向の間の関連角度θも採り入れることが可能である（図１ではドライバの位置に基づいている）。
【００２２】
図２には、本発明による警報装置の構造が概略的に示されている。この装置は評価ユニット５を含んでおり、この評価ユニット５が複数の超音波センサ２からエコー信号を受信し、そこから障害物と車両との間の間隔距離ｓを推定する。図２に示されているブロックは、ハードウエアで実現されてもよいし、コンピュータプログラムで実現してもよい。
【００２３】
推定間隔距離を表す信号は、比較器ユニット６に送出され、そこでこの間隔距離が限界値と比較され、この比較結果がｓ＜ｓ1の場合には、近傍領域警報信号の生成命令が信号発生器制御ユニット７に出力される。
【００２４】
ドライバは、障害的に感じた時には、キー１２の操作によって信号発生器制御ユニットへの命令の送出を中断することができる。比較器ユニット６は、キー１２の操作の後は推定間隔距離ｓ1がｓよりも小さくなるまでの間は遮断状態に維持される。車両が障害物からｓ1よりもさらに離れると同時に比較器ユニット６は、その通常状態に戻され、それによって新たな障害物の近傍領域への侵入の際に、近傍領域警報信号が再び形成される。近傍領域で障害物が何も検出されていない間のキー１２の操作は、比較器ユニットを遮断状態にもたらすことができず、それ故に影響はない。それにより必要に応じた適時の警報の発生に頼っている時に近傍領域警報信号の非活動化が生じるようなことが取り除かれる。
【００２５】
評価ユニット５からの信号は、計算ユニット８に供給され、この計算ユニット８は車両速度信号と有利には車両加速度信号と操舵角信号を受信する。推定間隔距離ｓと、車両速度と、場合によって加速度とに基づいて、計算ユニット８は障害物に達するのに車両が要する時間ＴＴＣを算出し、この計算結果に基づいて車両と障害物の衝突の危険性を推定する。前記ＴＴＣが閾値ｔc、例えば１.５〜２秒よりも小さい時には、危険性が生じるものとみなされ、計算ユニットは信号発生器制御ユニットに遠方領域警報信号を生成する命令を送出する。
【００２６】
近傍領域ないし遠方領域警報信号生成のための命令は、有利には、次のような信号である。すなわち推定間隔距離ｓないし算出された時間ＴＴＣを越える量的なデータを含んだ信号である。
【００２７】
信号発生器制御ユニット７は、受信した命令に依存して２つの警報信号発生器４を制御する。この警報信号発生器４は、様々な色の発光素子、例えば発光ダイオード、ＬＣＤセグメント、電球などである。これらの警報信号発生器４はそれぞれ車両リアウインドウの左方と右方の縁部領域（例えばトノカバーの上など）に設けられる。それによりドライバは後退走行の際にリアウインドウを見ていることによって２つの警報信号発生器４のうちの少なくとも一方は常時視界に入れることができる。
【００２８】
図１との関連で既に述べたように、１.２ｍ〜１０ｍの範囲の比較的広い間隔距離にある障害物の検出に対しては、超音波センサ２の他にさらに付加的に狭幅な指向特性を有するセンサ３が用いられる。このセンサ３は、図２では波線で示されている。このセンサの信号も場合によっては評価ユニット５から評価され、センサ２からの信号と共に総合的間隔距離信号ｓに変換される。
【００２９】
既に図１に基づいて既述したように、本発明の構成により評価ユニット５において種々異なるセンサ２から同時に受信された信号間での差分の考慮によって、障害物のある方向を検出し、この方向θを表す信号を送出することも可能である。この信号は、信号発生器制御ユニット７において、この方向θに応じた２つの警報信号発生器４の異なる制御のために評価することができる。それにより例えば、２つの警報信号発生器４のうち、障害物が検出された側のものだけを警報信号発生のために制御することも可能であるし、あるいは障害物のある方向に応じて２つの警報信号発生器４に対しその緊迫度を段階付けて表示させることもできる。操舵角に関する情報との結び付けで前記θに基づいて、車両走行コースの隣接領域の被検対象物の有無を識別することもできる。この場合には、遠方領域警報が抑圧される。
【００３０】
図３には本発明の警報装置に用いられる警報信号発生器４の１実施例が示されている。この警報信号発生器４は、そのフレーム１０内で緑、黄、赤の順に並んだ複数の発光素子１３，１４，１５を含んでいる。信号発生器制御ユニット７が遠方領域警報命令を計算ユニット８から受取った場合には、その列の全ての発光素子を点滅させる。この点滅周波数は、種々異なるレベルの衝突危険性をドライバに知らせるべく算出されたＴＴＣの値に応じて様々な値を取り得る。
【００３１】
それに対して信号発生器制御ユニット７が比較器ユニット６から近傍領域警報信号を受取った場合には、命令の中で符号化された推定間隔距離ｓに応じて異なる数の発光素子が警報信号発生器４の中から起動制御される。この推定間隔距離ｓが限界値ｓ1を僅かだけ下回った場合には、信号発生器制御ユニット７はまず緑色の個々の発光素子１３を起動させる。この場合間隔距離ｓの低減に伴って発光される素子の数も増加し、黄色１４及び最終的には赤の発光素子１５も順次スイッチオンされる。
【００３２】
図３に示されている発光素子のような光学的警報信号発生器の代わりに、本発明のさらに別の実施例によれば、音響的信号発生器、例えばスピーカなどを用いることも可能である。このスピーカが車両のステレオデッキのスピーカである場合には、信号発生器制御ユニット７は、警報信号発生のためにスピーカを制御すべき時には同時にこのステレオ装置への接続を形成する。
【００３３】
この構成のもとで信号発生器制御ユニット７が計算ユニット８から遠方領域警報命令を受取った場合には、信号発生器制御ユニット７は警報信号発生器４に、良好な可聴周波数の断続的音響信号を送出する。この場合この断続的音響信号の周期またはデューティー比は、種々異なる緊迫レベルをドライバに区別可能にさせるべく、命令の中で符号化されたＴＴＣの値に依存させてもよい。
【００３４】
信号発生器制御ユニット７が比較器ユニット６から近傍領域警報信号を受取った場合には、信号発生器制御ユニット７は、まず既に遠方領域警報命令の存在があったかどうかを確認する。あった場合には、比較器ユニット６からの近傍領域警報命令がまず無視され、さらに遠方領域警報信号が計算ユニット８によって受取られた命令に応じて送出される。近傍領域警報命令の出現のもとで遠方領域警報信号の存在がないかまたは計算ユニット８がその命令の送出を終了した場合には、信号発生器制御ユニット７は、近傍領域警報命令を考慮し、警報信号発生器４に、計算ユニット８によって解除された遠方領域警報信号とは明らかに区別される音の高さの近傍領域警報信号を送出させる。
【００３５】
遠方領域警報信号は大抵は次のような機能を有している。すなわちドライバに不所望な衝突危険性の生じる前に警報を与える機能を有している。それに対して近傍領域警報信号は、通常は、車両の後退走行が比較的緩慢な場合にのみ発生し得るものであり、この場合大抵はドライバは障害物の出現を想定しており、そのため信号音に意識的に注意を払っており、従って近傍領域警報信号の注意喚起レベル値は、遠方領域警報信号のものよりも僅かでよい。すなわち信号音を弱くしたりその音の高さを低くしてもよい。
【００３６】
またこの構成の場合に近傍領域警報信号は断続的信号であってもよい。この信号の周波数は固定であってもよいし、そのデューティー比、すなわち信号周期に対する個々の信号音の持続時間の比が、車両と障害物の間の推定間隔距離に依存していてもよい。そのよな依存性に対する２つの例が図４に示されている。車両が障害物に接近している場合には、このケースにおいて１.２ｍの限界間隔距離ｓ1を下回った場合に、近傍領域警報信号の形成が促される。図４中に実線で示されている第１変化例によれば、デューティー比Ｄは、約０.３ｍの間隔距離のもとで値１に達するまでは間隔距離の低減と共に線形に増加する。値１に達する間隔距離のもとでは断続的信号が連続音の信号に移行する。
【００３７】
図４中に波線の曲線で示されている第２変化例によれば、１.２ｍの限界間隔距離ｓ1を下回った場合にまず第１の警報信号のデューティー比Ｄは間隔距離の低減と共に緩慢に増加し、０.３ｍ以下で連続音に移行するために０.３ｍの間隔距離に達する直前で非常に急激に上昇する。この曲線カーブの経過は、間隔距離の低減のもとで障害物との衝突の危険性の増加を第１変化例のものよりも明確にドライバに識別させ得る。なぜならドライバの迅速な対応を必要とする間隔距離領域では、まだ迅速な対応の必要がない比較的離れた間隔距離のものよりも明らかに目立つように変化すべきだからである。
【００３８】
信号発生器制御ユニット７は、警報信号発生器４としてスピーカを共に警報装置に適用している場合には、車両と障害物の方向θを検出し、相応の信号を図２に示されているように信号発生器制御ユニット７に供給する。それにより信号発生器制御ユニット７は有利には、ステレオ出力段を備え、これが２つのスピーカに送出する警報信号の位相位置を、検出された障害物方向に応じて適合させる。それによりドライバＡは、聞こえてきた警報信号に方向を対応付け、そこからの推定で障害物の実際の方向θとの一致を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による警報装置を備えた自動車の平面図である。
【図２】  本発明による警報装置の概略的なブロック回路図である。
【図３】  光学的警報信号を示した図である。
【図４】  断続的警報信号と障害物までの距離とのデューティー比の依存性を示した図である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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