(57)【要約】【課題】  車両から遠くにある物体を感度良く検出しつつ、検出不要な物体を区別することができる「車両周辺監視装置」を提供する。【解決手段】  周辺車両検出装置１０は、送信波発生部２０、送信信号に基づき超音波を送信しかつその反射波を受信する超音波センサ３０、超音波センサ３０で受信した信号を検波する受信検波部４０、検波結果に基づき反射波の受信信号を検出する反射波検出部５０、反射波の受信信号を増幅する反射波増幅部６０、反射波増幅部６０で増幅された信号を用いて警告等を発する警告部７０、反射波検出部５０の検出レベルを設定する検出レベル設定部８０とを含む。検出レベル設定部８０は、車両から物体までの距離が遠ざかるにつれて検出レベルが小さくなるような負の傾きを持つ関数として設定する。【選択図】  図７
2009300210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両周辺を監視する車両周辺監視装置であって、
送信波を送信する送信手段と、
送信波の反射波を受信する受信手段と、
前記受信手段からの受信強度と検出レベルとを比較し、物体の有無を検出する検出手段とを含み、
前記検出レベルは、車両から物体までの距離が遠ざかるにつれて小さくなるような負の傾きを持つ関数として設定される、車両周辺監視装置。
【請求項２】
前記検出レベルは、車両から障害物までの距離と反比例の関係ある、請求項１に記載の車両周辺監視装置。
【請求項３】
前記検出レベルは、反射波を受信するまでの受信時間と反比例の関係にある、請求項１または２に記載の車両周辺監視装置。
【請求項４】
車両周辺監視装置はさらに、車両から物体までの監視距離を複数に分割し、分割された監視距離に応じた検出レベルを設定する検出レベル設定手段を含む、請求項１に記載の車両周辺監視装置。
【請求項５】
車両周辺監視装置はさらに、車両の進行方向を算出する進行方向算出手段を含み、前記検出レベル設定手段は、算出された車両の進行方向と車両の速度に基づき検出レベルの傾きを設定する、請求項１に記載の車両周辺監視装置。
【請求項６】
車両の進行方向と前記送信波の送信方向の角度差をθ、車速をｖ、係数をＲとしたとき、前記検出レベル設定手段は、次式により算出された傾きを用いて検出レベルを設定する、請求項５に記載の車両周辺監視装置。
【数１】
2009300210.tif 000007
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の周辺を監視する車両周辺監視装置に関し、特に、ミリ波レーダー、超音波などの送受信波を利用した監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のバンパー等に、超音波やレーダー送受信装置を搭載し、車両周辺の物体で反射された反射波を受信することで、車両から物体までの距離や速度を検出し、危険であることを音や表示で警告する技術が知られている。このような送受信波を利用した物体の検出では、物体からの反射波を雑音やノイズから正確に抽出することが要求される。例えば、特許文献１は、受波信号を受信する時間帯である受波ゲートに受波信号が含まれる割合を算出する受波割合算出部を含み、算出した受波割合が閾値に満たないときには正常に障害物検知動作を行えると判断し、閾値を越えるときには障害物検知動作の禁止または警告表示を行う技術を開示している。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−４８２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波を利用した送受信機の場合、反射波の受信レベルまたは受信強度は、距離の２乗に反比例する。すなわち、車両から遠くにある物体の検出を行うためには、受信レベルが小さな信号であっても検出することができるように、感度を良くしなければならない。
【０００５】
他方、物体の反射波の強度は、物体によって一様ではない。人体、車両、障害物からの反射波は、強度が大きいが、雨、雪、枯葉などの物体からの反射波は、強度が小さい。このため、送受信機の感度を良くすると、雨、雪、枯葉などの本来検出すべきではない物体までも検出してしまうことがあり、誤った警告を与えかねない。
【０００６】
図１は、送受信機の物体の検出原理の一例を示す図であり、縦軸は、受信レベル、横軸は時間である。時刻Ｔｓで、送信波Ｓが送信され、時刻Ｔｓから時刻Ｔｅまでの一定の受信期間ＴＲにおいて反射波の受信が行われる。受信期間ＴＲは、送信波の信号レベルや、車両からの監視すべき距離等によって決定される。ここで、人体、車両、障害物などの検出すべき物体をＸとし、雨、雪、枯葉などの検出を要しない物体をＹとする。但し、物体Ｘの反射波の強度は、物体Ｙの反射波の強度よりも大きいものとする。
【０００７】
車両から近距離にある物体Ｘの反射波ＲＸ１は、送信波Ｓの強度よりも小さいが比較的大きな受信レベルを有し、車両から遠くにある物体Ｘの反射波ＲＸ２の受信レベルは小さくなる。また、車両から近距離にある物体Ｙの反射波ＲＹ１は、反射波ＲＸ１よりも小さく、車両から遠くにある物体Ｙの反射波ＲＹ２は、反射波ＲＹ１よりも小さく、かつ、反射波ＲＸ２よりも小さくなる。ここで、反射波ＲＸ２を検出するためには、その検出レベルＴＨを低く設定する必要があるが、そうすると、近距離にある反射波ＲＹ１を検出してしまうことになる。
【０００８】
本発明は、従来のこのような課題を解決し、車両から遠くにある物体を感度良く検出しつつ、検出不要な物体を区別することができる車両周辺監視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】
【０００９】
本発明に係る車両周辺監視装置は、送信波を送信する送信手段と、送信波の反射波を受信する受信手段と、前記受信手段からの受信信号と検出レベルとを比較し、物体の有無を検出する検出手段とを含み、前記検出レベルは、車両から物体までの距離が遠ざかるにつれて小さくなるような負の傾きを持つ関数として設定される。この検出レベルは、車両から障害物までの距離と反比例の関係、または反射波を受信するまでの受信時間と反比例の関係にある。
【００１０】
好ましくは車両周辺監視装置はさらに、車両から物体までの監視距離を複数に分割し、分割された監視距離に応じた検出レベルを設定する検出レベル設定手段を含む。好ましくは車両周辺監視装置はさらに、車両の進行方向を算出する進行方向算出手段を含み、前記検出レベル設定手段は、算出された車両の進行方向と車両の速度に基づき検出レベルの傾きを設定する。
【００１１】
好ましくは車両の進行方向と前記送信波の送信方向の角度差をθ、車速をｖ、係数をＲとしたとき、前記検出レベル設定手段は、次式により算出された傾きを用いて検出レベルを設定する。
【００１２】
【数２】
2009300210.tif 000003
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、物体を検出するための検出レベルを、物体までの距離が遠ざかるにつれて小さくなるような負の傾きを持つ関数として設定されるため、車両から遠距離に物体を感度よく検出しつつ、近距離にある雨、枯葉、ノイズ等の検出を要さない物体を検出を要する物体から区別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、超音波センサを用いて車両周辺の物体を検出し、これを監視する例を示す。
【実施例】
【００１５】
図２（ａ）は、本発明の実施例に係る車両周辺監視装置の構成を示すブロック図である。本実施例に係る車両周辺監視装置１０は、超音波を発生するための送信信号を発生する送信波発生部２０と、送信信号を超音波に変換し、かつ受信した超音波を電気信号に変換する超音波センサ３０と、超音波センサ３０で受信した反射波の信号を検波する受信検波部４０と、検波結果に基づき反射波の受信信号を検出する反射波検出部５０と、反射波の受信信号を増幅する反射波増幅部６０と、反射波増幅部６０で増幅された信号を用いて警告等を発する警告部７０と、反射波検出部５０の検出レベルを設定する検出レベル設定部８０とを含む。ここでは、反射波検出部５０の外部に検出レベル設定部８０を設けているが、反射波検出部５０が内部に検出レベル設定部８０を含むものであっても良い。
【００１６】
図２（ｂ）は、超音波センサの取り付け例を示している。図の例では、４つの超音波センサ３０ａ〜３０ｄが車両のコーナー部分、すなわち、車両の前方バンパーの左右と後方バンパーの左右に取り付けられる。超音波センサの取り付ける位置や数は、これに限定されず、検出精度や監視精度に応じて変更することが可能である。
【００１７】
送信波発生部２０は、車両の動作時、例えば車両の走行中や駐停車時に、超音波を送信するのに必要な送信信号を生成する。超音波を一定の間隔で連続的に出力させる場合には、送信波発生部２０は、パルス状の送信信号を一定の周期で生成する。
【００１８】
超音波センサ３０は、送信波発生部２０で生成された送信波信号を受け取り、これに超音波に変換し、出力する。また、超音波センサ３０は、送信した超音波が車両周辺に位置する物体を照射すると、当該物体で反射された反射波を受け取り、これを電気信号に変換して出力する。
【００１９】
受信検波部４０は、超音波センサ３０から出力された受信信号を受け取り、受け取った受信信号を増幅し、増幅した受信信号を波形成形等の処理を行う。反射波検出部５０は、受信検波部４０からの反射波の受信信号と検出レベル（しきい値）とを比較し、受信信号が検出レベルを超えたとき、車両周辺に存在する物体を検出する。
【００２０】
反射波増幅部６０は、物体を検出することになった反射波の受信信号を増幅し、これを警告部７０へ出力する。警告部７０は、入力された増幅信号を用いて、警告画面に警告を表示したり、音声にて警告を発する。警告画面や音声ガイドの内容は、例えば予めメモリに記憶しておく。
【００２１】
さらに本実施例の車両周辺監視装置は、検出レベル設定部８０を有する。検出レベル設定部８０は、反射波検出部５０における検出レベルを調整する。１つの好ましい例では、検出レベル設定部８０は、受信期間中において、監視する物体までの距離に応じて検出レベルを小さくする。言い換えれば、送信波を送信した時刻から受信期間が終了する時刻までの間、検出レベルが負の傾きを持つように設定される。反射波の受信強度または受信レベルは、距離の２乗に反比例するため、近くにある物体よりも遠くにある物体の受信レベルが小さくなる。検出レベルに負の傾きを持たせることで、物体からの距離に応じた適切な検出レベルで反射波の受信信号を検出することができる。
【００２２】
図３は、本実施例による反射波の受信信号の検出原理を説明する図である。なお、図１の説明で用いた符号とその意味は同じであり、Ｓは送信波、物体Ｘは検出を要する物体、物体Ｙは検出を要しない物体、ＲＸ１、ＲＸ２は物体Ｘからの反射波、ＲＹ１、ＲＹ２は物体Ｙからの反射波である。
【００２３】
図３に示すように、本実施例の検出レベルＤＬは、受信期間ＴＲにおいて負の勾配をもつように設定される。反射波の受信強度は、車両から物体までの距離あるいは受信時間と反比例して減衰するため、近距離側では検出レベルを高くし、遠距離側では検出レベルを小さくする。検出レベルＤＬは、例えば、数式（１）に示す１次関数で定義することができる。ここで、Ｔは、送信波Ｓの送信時刻Ｔｓから反射波を受信するまでの受信時間、Ａは傾きであり負の定数である。切片Ｂは、検出レベルＤＬの初期値であり正の定数である。傾きＡおよび切片Ｂは、例えば、最低限検出が必要な障害物を設定し、その障害物までの距離に応じた受信強度を予め算出し、これにより決定することができる。なお、異なる位置に複数の障害物を設定し、それらのすべてが障害物として検出されるように傾きＡ、切片Ｂを決定することが望ましい。
【数３】
2009300210.tif 000004
【００２４】
図１に示したように、検出レベルＴＨが一定の場合には、検出を要しない近距離の物体Ｙからの反射波ＲＹ１を排除することができなかったが、本実施例のように、検出レベルＤＬに負の勾配を持たせることで、たとえ近距離の物体Ｙの反射波ＲＹ１の受信強度が遠距離の物体Ｘの反射波ＲＸ２の受信強度よりも大きくとも、物体Ｙの反射波ＲＹ１を検出から除外することができる。
【００２５】
次に、検出レベルの設定方法について説明する。負の勾配をもつ検出レベルを常に固定する場合には、検出レベル設定部８０は不要であり、反射波検出部５０が予め設定された負の勾配の検出レベルを有する。他方、検出レベルを変更させるような場合には、検出レベル設定部８０は、反射波検出部５０の検出レベルを設定する。
【００２６】
図４（ａ）は、検出レベルの傾きを可変する例である。検出レベルＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３は、切片Ｂを等しくするが、それぞれの傾きＡ１、Ａ２、Ａ３を異にし、物体までの距離が大きくなるにつれ、検出レベルＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３の差が大きくなる。従って、遠距離にある物体の検出感度を高くすることができる。
【００２７】
図４（ｂ）は、切片の値を可変する例である。検出レベルＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３は、傾きＡをそれぞれ等しくするが、切片Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を異にする。従って、受信期間の全体に亘って受信感度を変更することができる。
【００２８】
検出レベル設定部８０は、図４（ｃ）に示すような検出レベル選択テーブル９０をメモリに含むことができる。テーブル９０は、受信感度と検出レベルＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３の関係を規定し、検出レベル設定部８０は、与えられた受信感度に応じた検出レベルを選択する。
【００２９】
受信感度は、例えば、車両の速度、天候状態に応じて自動的に選択してもよいし、ユーザからの入力により選択しても良い。例えば、車両が高速で移動するようなときは、遠距離の物体の監視が重要になるので、図４(ａ)の検出レベルＤＬ１が設定されるように高感度が選択され、車両が駐停車するような場合には、図４（ｂ）の検出レベルＤＬ１が設定されるように高感度が選択される。
【００３０】
また、上記例では検出レベルを直線状に変化するものを示したが、図５に示すように、検出レベルＤＬ４は、階段状またはステップ状に変化するものであってもよい。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、検出レベル設定部８０は、車両の監視レベルを複数に設定し、各監視レベルに対応する検出レベルを設定する。例えば、監視レベルを、警告領域、注意領域、および安全領域の３つに分類する。各領域における車両から物体までの距離Ｄの関係を次のように表す。
【００３２】
警告領域：０≦Ｄ＜α（ｍ）
注意領域：α≦Ｄ＜β（ｍ）
安全領域：β≦Ｄ
但し、α＜βである。
【００３３】
警告、注意、安全領域に対応する受信期間をそれぞれＴａ、Ｔｂ、Ｔｃとすると、検出レベルＤＬ５は、図６に示すように、警告領域、注意領域、安全領域に応じてそれぞれ異なる負の傾きに設定される。これにより、各監視領域の範囲内で異なる感度で物体を検出することができる。なお、監視領域の設定の数は、上記の３つに限らず、これと異なる数であっても良い。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図７は、本発明の第３の実施例に係る車両周辺監視装置の構成を示す図であり、図２と同一構成については同一参照番号を付し、重複した説明を省略する。第３の実施例に係る車両周辺監視装置１０Ａは、第２の車両周辺監視装置を改良するものであり、車両の進行方向算出部１００と、傾き算出部１１０とを備えている。
【００３５】
進行方向算出部１００は、ハンドルの舵角情報を受け取り、車両の進行方向を算出する。傾き算出部１１０は、進行方向算出部１００で算出された車両の進行方向および、車速センサなどから受け取った車速情報に基づき各監視レベルの傾きを算出する。検出レベル設定部８０は、傾き算出部１１０で算出された傾きを参照して超音波センサ毎に検出レベルを設定する。
【００３６】
傾き算出部１１０は、車両の進行方向と超音波センサから送信される超音波ビーム(光軸)との角度差をθ、車両速度をｖとすると、警告領域の傾き、注意領域の傾きを、式（２）、式（３）に従い算出する。
【００３７】
【数４】
2009300210.tif 000005
【００３８】
【数５】
2009300210.tif 000006
【００３９】
ここで、Ｐ、Ｑは、係数である。例えば、Ｐ／Ｑは、ユーザの運転スキル（上級／中級／初級）や車両の種類（セダン／ミニバンなど）に応じて設定することができる。
【００４０】
検出レベル設定部８０は、数式（２）、（３）で算出された傾きを用いて、警告領域、注意領域毎に傾きを設定する。また、第１の実施例で述べたように受信感度の設定を同時に行うこともできる。
【００４１】
次に、第３の実施例の具体的な動作例について説明する。図８は、車両と車両のコーナーの延長方向にある障害物Ｚａ〜Ｚｄとの位置関係を示している。障害物Ｚｃは、車両の警告領域（＜α）にあるとし、車両の進行方向Ｆは、障害物Ｚｃに向かっているものとし、仮想的に、障害物Ｚｃと同一距離に、かつ超音波センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｄの方向に障害物Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｄが存在するものとする。
【００４２】
車両が進行方向Ｆに走行するとき、超音波センサ３０ｃは、障害物Ｚｃに急激に接近し、それと対角方向にある障害物センサ３０ｂは、障害物Ｚｂからは急速に遠ざかり、超音波センサ３０ａ、３０ｄは、障害物Ｚａ、Ｚｄから穏やかに遠ざかる。このような状況では、障害物Ｚｃに向かう超音波センサ３０ｃの感度を他の超音波センサよりも高くすることが望ましい。
【００４３】
図９は、検出レベルの設定例であり、図９（ａ）〜図９（ｄ）は、超音波センサ３０ａ〜３０ｄの検出レベルＤＬａ、ＤＬｂ、ＤＬｃ、ＤＬｄを示している。Ｓは送信強度、Ｒａ〜Ｒｄは、超音波センサ３０ａ〜３０ｄによる障害物Ｚａ〜Ｚｄの反射波の受信強度を示している。
【００４４】
図９（ｃ）に示す進行方向Ｆが障害物Ｚｃに向かう超音波センサ３０ｃは、警告領域の検出レベルＤＬｃが、図９（ｂ）に示す障害物Ｚｂから離れる超音波センサ３０ｂのそれと比較して小さくなっている。これにより、超音波センサ３０ｃは、警告領域にある障害物Ｚｃを検出するが（ＤＬｃ＜Ｒｃ）、超音波センサ３０ｂは、警告領域にある障害物Ｚｂを検出しない（ＤＬｂ＞Ｒｂ）。
【００４５】
また、進行方向Ｆに向かう超音波センサ３０ｃの検出レベルＤＬｃは、警告領域（０〜α）の傾き＜注意領域（α〜β）の傾き＜安全領域（〜β）の傾きに設定され、他方、進行方向Ｆと逆方向にある超音波センサ３０ｂの検出レベルＤＬｂは、警告領域（０〜α）の傾き＞注意領域（α〜β）の傾き＞安全領域（〜β）の傾きに設定される。警告領域および注意領域において、超音波センサ３０ｃの検出レベルＤＬｃの傾きは、超音波センサ３０ｂの検出レベルＤＬｂの傾きよりも小さくなる。
【００４６】
進行方向と超音波ビームの角度差θが９０度よりも大きくなれば、Cosθは負になるため、元の傾きは小さくなり、他方、角度差θが９０度より小さくなれば、Cosθは正になるため、元の傾きよりも大きくなる。図９(ａ)と図９（ｄ）の超音波センサは、障害物Ｚとの角度差θがそれぞれ９０度と、２７０度であるため、Cosθはゼロとなり、傾きは、元の傾きと同じである。
【００４７】
第３の実施例では、車両の進行方向と速度から障害物への接近度合により各監視領域の検出レベルの傾きを変え、衝突危険度に応じた物体の検出を行うことができる。そして、図９に示すような場合には、車両周辺監視装置は、車両の進行方向Ｆに障害物が存在することを知らせることができる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の車両周辺監視装置の検出動作を説明する図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施例に係る車両周辺監視装置の構成を示すブロック図、図２（ｂ）は、超音波センサの設置例を示す図である。
【図３】本実施例の車両周辺監視装置の検出動作を説明する図である。
【図４】本実施例の検出レベルの設定方法を説明する図であり、図４（ａ）は傾きの異なる検出レベルの例、図４（ｂ）は切片の値が異なる検出レベルの例、図４（ｃ）は検出レベル選択テーブルの例を示す図である。
【図５】検出レベルの他の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る検出レベルの例である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る車両周辺監視装置の構成を示す図である。
【図８】車両進行方向および障害物の位置関係を示す図である。
【図９】第３の実施例による検出レベルの設定例であり、図９（ａ）〜図９（ｄ）は超音波センサ３０ａ〜３０ｄについての検出レベルである。
【符号の説明】
【００５０】
１０：車両周辺監視装置              ２０：送信波発生部
３０：超音波センサ                  ４０：受信検波部
５０：反射波検出部                  ６０：反射波増幅部
７０：警告部                        ８０：検出レベル設定部
１００：進行方向算出部            １１０：傾き算出部
Ｓ：送信波
Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄ：障害物
【図１】
2009300210.tif 000008
【図２】
2009300210.tif 000009
【図３】
2009300210.tif 000010
【図４】
2009300210.tif 000011
【図５】
2009300210.tif 000012
【図６】
2009300210.tif 000013
【図７】
2009300210.tif 000014
【図８】
2009300210.tif 000015
【図９】
2009300210.tif 000016