(57)【要約】【課題】運転者が実際に確認することなく、既存の構成を用いて、超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定することが可能な動作判定装置および動作判定方法を提供する。【解決手段】動作判定装置は、車両の後方部に取り付けられた超音波センサを制御して、超音波センサの固有振動周波数と当該固有振動周波数前後の少なくとも一方の周波数とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を路面に向けて送信させる送信制御部と、超音波センサから複数の送信波が送信された場合、路面にて反射されて超音波センサにより受信された複数の反射波のうち固有振動周波数を有する第１反射波の大きさが、固有振動周波数以外の周波数を有する第２反射波の大きさより大きいか否かに応じて、超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する判定部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後方部に取り付けられた超音波センサを制御して、前記超音波センサの固有振動周波数と当該固有振動周波数前後の少なくとも一方の周波数とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を路面に向けて送信させる送信制御部と、
前記超音波センサから複数の前記送信波が送信された場合、前記路面にて反射されて前記超音波センサにより受信された複数の反射波のうち前記固有振動周波数を有する第１反射波の大きさが、前記固有振動周波数以外の周波数を有する第２反射波の大きさより大きいか否かに応じて、前記超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する判定部と、
を備える動作判定装置。
【請求項２】
前記送信制御部は、通常時より大きい送信ゲインで前記送信波を送信するように前記超音波センサを制御し、
前記判定部は、前記超音波センサにより前記反射波が受信されない場合、前記送受信動作に異常があると判定する請求項１に記載の動作判定装置。
【請求項３】
通常時より大きい受信ゲインで前記反射波を受信するように前記超音波センサを制御する受信制御部を備え、
前記判定部は、前記超音波センサにより前記反射波が受信されない場合、前記送受信動作に異常があると判定する請求項１に記載の動作判定装置。
【請求項４】
車両の後方部に取り付けられた超音波センサを制御して、前記超音波センサの固有振動周波数と当該固有振動周波数前後の少なくとも一方の周波数とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を路面に向けて送信させ、
前記超音波センサから複数の前記送信波が送信された場合、前記路面にて反射されて前記超音波センサにより受信された複数の反射波のうち前記固有振動周波数を有する第１反射波の大きさが、前記固有振動周波数以外の周波数を有する第２反射波の大きさより大きいか否かに応じて、前記超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する動作判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作判定装置および動作判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両に搭載される障害物検出装置として、超音波センサ（ソナー）を車両の後方部に取り付けて車両後方に存在する障害物を検出するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このような障害物検出装置では、超音波センサから超音波（送信波）が送信され、超音波の到達範囲内に障害物が存在すると、超音波が障害物に当たって反射し、その反射した超音波（反射波）が超音波センサにより受信される。そして、超音波センサにより反射波が受信されると、超音波の送信から受信までの時間に基づいて障害物までの距離が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７８８３７号公報
【特許文献２】特開昭５８−２１６９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波センサにより受信された反射波を電気信号として検出する受信回路が故障している等、超音波センサを用いた超音波の送受信動作に異常がある場合、実際に車両後方に障害物が存在するときでも、当該障害物を正しく検出することができないという問題があった。そのため、運転者は時々、超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるかを実際に確認する必要があった。このような確認作業は、非常にわずらわしい。
【０００６】
特許文献２には、超音波発生器から障害物を介さずに直接、超音波受信器に達する超音波を検出することにより装置の故障を検出する技術が開示されている。しかし、特許文献２に記載の技術では、独立した超音波発生器および超音波受信器が必要であり、また、超音波発生器から発生した超音波を直接受信できるような超音波発生器および超音波受信器の配置構成である必要があった。すなわち、特許文献２に記載の技術では、装置の故障を検出するための専用の構成が必要であり、コストの増大を招くという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、運転者が実際に確認することなく、既存の構成を用いて、超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定することが可能な動作判定装置および動作判定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る動作判定装置は、
車両の後方部に取り付けられた超音波センサを制御して、前記超音波センサの固有振動周波数と当該固有振動周波数前後の少なくとも一方の周波数とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を路面に向けて送信させる送信制御部と、
前記超音波センサから複数の前記送信波が送信された場合、前記路面にて反射されて前記超音波センサにより受信された複数の反射波のうち前記固有振動周波数を有する第１反射波の大きさが、前記固有振動周波数以外の周波数を有する第２反射波の大きさより大きいか否かに応じて、前記超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する判定部と、
を備える。
【０００９】
本発明に係る動作判定方法は、
車両の後方部に取り付けられた超音波センサを制御して、前記超音波センサの固有振動周波数と当該固有振動周波数前後の少なくとも一方の周波数とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を路面に向けて送信させ、
前記超音波センサから複数の前記送信波が送信された場合、前記路面にて反射されて前記超音波センサにより受信された複数の反射波のうち前記固有振動周波数を有する第１反射波の大きさが、前記固有振動周波数以外の周波数を有する第２反射波の大きさより大きいか否かに応じて、前記超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、運転者が実際に確認することなく、既存の構成を用いて、超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態における超音波センサを搭載した車両の側面図である。
【図２】本実施の形態における車両の要部機能の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態における自己診断モードの実行動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態における超音波センサによる反射波の受信可能範囲を示す図である。
【図５】超音波センサから送信される送信波、および、超音波センサにより受信される反射波の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態における超音波センサを搭載した車両を示す図である。図２は、本実施の形態における車両の要部機能の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、車両１の後方部（例えば、リヤダンパ近傍）には、車両後方に存在する障害物を検出する超音波センサ３６が取り付けられている。障害物とは、壁や縁石等の物体に限らず、車両１の後方で遊んでいる幼児等も含む。
【００１４】
図２に示すように、車両１は、超音波距離測定ＥＣＵ（electronic control unit）５、車速検出部２２、ギアシフト検出部２４、操舵角検出部２６、車高検出部２８および姿勢検出部３０を備える。なお、超音波距離測定ＥＣＵ５は、本発明の「動作判定装置」に対応する。
【００１５】
車速検出部２２は、車両１の走行速度である車速を検出し、その検出結果を超音波距離測定ＥＣＵ５に対して送信する。
【００１６】
ギアシフト検出部２４は、シフトレバー（図示せず）のシフトポジション（シフトレンジ）を検出し、その検出結果を超音波距離測定ＥＣＵ５に送信する。本実施の形態では、シフトポジションは、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）の順に変更されるように配置されている。
【００１７】
操舵角検出部２６は、ステアリングシャフト（図示せず）の回転角を操舵角として検出し、その検出結果を超音波距離測定ＥＣＵ５に送信する。
【００１８】
車高検出部２８は、車両１の高さである車高を検出し、その検出結果を超音波距離測定ＥＣＵ５に対して送信する。
【００１９】
姿勢検出部３０は、例えば３Ｄジャイロセンサ（３軸ジャイロセンサ）により、車両１の姿勢を検出し、その検出結果を超音波距離測定ＥＣＵ５に送信する。具体的には、姿勢検出部３０は、３Ｄジャイロセンサにより検出された角速度により車両１の向きや傾きを検出する。
【００２０】
超音波距離測定ＥＣＵ５は、制御部１０、車載通信回路２０、送信回路３２および受信回路３４を備える。
【００２１】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１２、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１４、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１６等の作業用メモリを備える。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４から超音波距離測定プログラムを読み出してＲＡＭ１６に展開し、展開した超音波距離測定プログラムと協働して超音波距離測定ＥＣＵ５の各ブロック等の動作を制御する。なお、制御部１０は、本発明の「送信制御部」および「判定部」として機能する。
【００２２】
車載通信回路２０は、車載通信ネットワークを介して車速検出部２２、ギアシフト検出部２４、操舵角検出部２６、車高検出部２８および姿勢検出部３０に接続される。車載通信回路２０は、車速検出部２２、ギアシフト検出部２４、操舵角検出部２６、車高検出部２８および姿勢検出部３０から送信された検出結果を受信して制御部１０に出力する。
【００２３】
送信回路３２は、超音波センサ３６に超音波（送信波）を送信させるためのものである。送信回路３２は、例えば、所定周波数の矩形波を生成する発振回路、超音波センサ３６を駆動する駆動回路を含んで構成されている。送信回路３２は、制御部１０から入力される制御信号に基づいて、駆動回路が発振回路により生成された矩形波を駆動信号として超音波センサ３６に送信する。これにより、超音波センサ３６（圧電素子）は、制御部１０により設定された送波電圧ゲイン（送信ゲイン）で送信波を送信する。超音波センサ３６から送信波が送信され、送信波の到達範囲内に障害物が存在すると、送信波が障害物に当たって反射し、その反射した反射波（超音波）が超音波センサ３６により受信される。
【００２４】
受信回路３４は、超音波センサ３６により受信された反射波を電気信号として検出するためのものである。受信回路３４は、例えば、制御部１０により設定された受波信号ゲイン（受信ゲイン）で反射波（電気信号）を増幅する増幅回路、所定の周波数範囲の電気信号を取り出すためのフィルタ回路を含んで構成されている。受信回路３４は、制御部１０から入力される制御信号に基づいて、超音波センサ３６から出力された電気信号を増幅し、フィルタリングして受信信号に変換する。受信回路３４は、変換した受信信号を制御部１０に出力する。
【００２５】
制御部１０は、受信回路３４から受信信号が出力された場合、送信波の送信から反射波の受信までの時間に基づいて、超音波センサ３６から障害物までの距離を算出する。
【００２６】
ところで、超音波センサ３６により受信された反射波を電気信号として検出する受信回路３４が故障している等、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常がある場合、実際に車両後方に障害物が存在するときでも、当該障害物を正しく検出することができないという問題があった。そのため、運転者は時々、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるかを実際に確認する必要があった。このような確認作業は、非常にわずらわしい。
【００２７】
そこで本実施の形態では、制御部１０は、車両後方に障害物が存在せず、超音波センサ３６と、超音波センサ３６から送信された送信波が到達する路面上の位置との距離が一定になる所定の環境条件下において、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かを判定する自己診断モードの実行を制御する。制御部１０は、例えば車速検出部２２、ギアシフト検出部２４、操舵角検出部２６の検出結果に基づいて車両１が１０ｋｍ／ｈ以上で直進走行中であり、車高検出部２８の検出結果に基づいて車高が基準値であり、姿勢検出部３０の検出結果に基づいて道路勾配が約０％である場合に、所定の環境条件下にあると判断する。
【００２８】
図３は、本実施の形態における自己診断モードの実行動作を示すフローチャートである。図３におけるステップＳ１００の処理は、制御部１０が、所定の環境条件下にあると判断することにより開始する。また、図３における処理は、所定時間が経過する毎に実行される。
【００２９】
まず、制御部１０は、送信回路３２および受信回路３４を制御し、超音波センサ３６から送信させる送信波の送信ゲイン、および、超音波センサ３６により受信された反射波の受信ゲインを、通常時（より具体的には、超音波センサ３６を用いて車両後方に存在する障害物を実際に検出するとき）に実行される通常モードより大きい診断モードに設定して超音波センサ３６を動作させる（ステップＳ１００）。
【００３０】
超音波センサ３６が通常モードで動作する場合、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であれば、図４Ａに示すように、送信波の到達範囲Ｓ１内に路面４０は含まれない。その結果、超音波センサ３６により反射波が受信されることはない。一方、超音波センサ３６が診断モードで動作する場合、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であれば、図４Ｂに示すように、送信波の到達範囲Ｓ２内に路面４０は含まれる。その結果、路面４０に当たって反射した反射波は、超音波センサ３６により受信されることとなる。
【００３１】
次に、制御部１０は、超音波センサ３６により反射波が受信されたか否かについて判定する（ステップＳ１２０）。判定の結果、超音波センサ３６により反射波が受信されなかった場合（ステップＳ１２０、ＮＯ）、制御部１０は、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常があると判定する（ステップＳ２２０）。より具体的には、超音波センサ３６により反射波が受信されなかった場合、超音波センサ３６および送信回路３２の少なくとも一方が故障していることにより、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常がある状況が想定される。ステップＳ２２０の処理が完了することによって、超音波距離測定ＥＣＵ５は、図３における処理を終了する。
【００３２】
一方、超音波センサ３６により反射波が受信された場合（ステップＳ１２０、ＹＥＳ）、制御部１０は、超音波センサ３６の固有振動周波数（ｆ０）と当該固有振動周波数前後の周波数（ｆ０＋ａ、ｆ０＋２ａ、ｆ０−ａ、ｆ０−２ａ）とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を送信するように超音波センサ３６を動作させる（ステップＳ１４０）。
【００３３】
次に、制御部１０は、路面４０にて反射されて超音波センサ３６により受信された複数の反射波を解析し、当該反射波の周波数特性を算出する（ステップＳ１６０）。次に、制御部１０は、算出した周波数特性を参照し、超音波センサ３６により受信された複数の反射波のうち固有振動周波数（ｆ０）を有する第１反射波の大きさが、固有振動周波数（ｆ０）以外の周波数（ｆ０＋ａ、ｆ０＋２ａ、ｆ０−ａ、ｆ０−２ａ）を有する第２反射波の大きさより大きいか否かについて判定する（ステップＳ１８０）。
【００３４】
図５は、超音波センサ３６から送信される送信波、および、超音波センサ３６により受信される反射波の周波数特性を示す図である。図５において、曲線Ｌ１は、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常である場合、超音波センサ３６から送信された送信波の周波数特性を連続的に表現した曲線である。曲線Ｌ２は、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常である場合、超音波センサ３６により受信された反射波の周波数特性を連続的に表現した曲線である。
【００３５】
図５に示すように、送信波について、固有振動周波数（ｆ０）を有する第１送信波の大きさ（電圧）は、固有振動周波数（ｆ０）以外の周波数（ｆ０＋ａ、ｆ０＋２ａ、ｆ０−ａ、ｆ０−２ａ）を有する第２送信波の大きさより大きい（すなわち最も大きい）。また、受信波についても、固有振動周波数（ｆ０）を有する第１反射波の大きさ（電圧）は、固有振動周波数（ｆ０）以外の周波数（ｆ０＋ａ、ｆ０＋２ａ、ｆ０−ａ、ｆ０−２ａ）を有する第２反射波の大きさより大きい（すなわち最も大きい）。以上の大小関係については、路面の反射率に関係なく成立することである。そこで、本実施の形態では、第１反射波の大きさが第２反射波の大きさより大きいか否かについて判定することによって、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する。
【００３６】
ステップＳ１８０の判定の結果、第１反射波の大きさが第２反射波の大きさより大きくない場合（ステップＳ１８０、ＮＯ）、制御部１０は、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常があると判定する（ステップＳ２２０）。より具体的には、第１反射波の大きさが第２反射波の大きさより大きくない場合、受信回路３４が故障していることにより、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常がある状況が想定される。
【００３７】
一方、第１反射波の大きさが第２反射波の大きさより大きい場合（ステップＳ１８０、ＹＥＳ）、制御部１０は、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であると判定する（ステップＳ２００）。ステップＳ２００の処理が完了することによって、超音波距離測定ＥＣＵ５は、図３における処理を終了する。
【００３８】
以上詳しく説明したように、本実施の形態では、超音波距離測定ＥＣＵ５は、車両１の後方部に取り付けられた超音波センサ３６を制御して、超音波センサ３６の固有振動周波数と当該固有振動周波数前後の周波数とを含む複数の周波数のそれぞれを有する複数の送信波を路面４０に向けて送信させる送信制御部（制御部１０）と、超音波センサ３６から複数の送信波が送信された場合、路面４０にて反射されて超音波センサ３６により受信された複数の反射波のうち固有振動周波数を有する第１反射波の大きさが、固有振動周波数以外の周波数を有する第２反射波の大きさより大きいか否かに応じて、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定する判定部（制御部１０）とを備える。
【００３９】
このように構成した本実施の形態によれば、運転者が実際に確認することなく、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるか否か、より具体的には、受信回路３４が故障しているか否か）について判定することができる。さらに言えば、路面の反射率に関係なく、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定することができる。また、本実施の形態によれば、既存の構成を用いて上記機能を実現しているため、装置の故障を検出するための専用の構成が不要となり、コストの増大を防止することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、超音波センサ３６から送信させる送信波の送信ゲイン、および、超音波センサ３６により受信された反射波の受信ゲインを、通常モードより大きい診断モードに設定し、超音波センサ３６により反射波が受信されない場合、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常があると判定する。この構成により、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作が正常であるか否か、より具体的には、超音波センサ３６および送信回路３２の少なくとも一方が故障しているか否かについて判定することができる。したがって、超音波センサ３６を用いた超音波の送受信動作に異常がある場合、その異常が、受信回路３４が故障していることに基づくものなのか、または、超音波センサ３６および送信回路３２の少なくとも一方が故障していることに基づくものなのかについて判定することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、超音波センサ３６を診断モードで動作させる場合、超音波センサ３６から送信させる送信波の送信ゲイン、および、超音波センサ３６により受信された反射波の受信ゲインの両方を通常モードより大きく設定する例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、超音波センサ３６を診断モードで動作させる場合、送信ゲインおよび受信ゲインの一方のみを通常モードより大きく設定しても良い。
【００４２】
また、上記実施の形態では、車両１の後方部に超音波センサ３６が１つ取り付けられている例について説明したが、複数の超音波センサ３６が取り付けられても良い。
【００４３】
また、上記実施の形態では、送信波を送信する機能および障害物に当たって反射した反射波を受信する機能の両方を有する超音波センサ３６が車両１の後方部に取り付けられる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、送信波を送信する機能のみを有する超音波センサ、および、反射波を受信する機能のみを有する超音波センサがそれぞれ車両１の後方部に取り付けられても良い。
【００４４】
また、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、運転者が実際に確認することなく、既存の構成を用いて、超音波センサを用いた超音波の送受信動作が正常であるか否かについて判定することが可能な動作判定装置および動作判定方法として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  車両
５  超音波距離測定ＥＣＵ
１０  制御部
１２  ＣＰＵ
１４  ＲＯＭ
１６  ＲＡＭ
２０  車載通信回路
２２  車速検出部
２４  ギアシフト検出部
２６  操舵角検出部
２８  車高検出部
３０  姿勢検出部
３２  送信回路
３４  受信回路
３６  超音波センサ
【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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