以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に本実施形態の車両用立体物検出装置1の構成を示す。以下、説明の便宜上、立体物検出装置1が搭載される自動車を自車両とする。
本実施形態の車両用立体物検出装置1は、自車両の外側に配置される検知対象である立体物2を検知するためのものである。本実施形態の立体物2としては、自車両が駐車する際に障害物となる角柱部材が想定されている。角柱部材は、駐車内において軸線が天地方向に延びるように設置されている。
ここで、説明の便宜上、天地方向をZ方向とし、立体物2および自車両を結ぶ方向であり、Z方向と直交する方向をY方向とし、Z方向に直交して、かつY方向に直交する方向をX方向とする。
図3の立体物2は、水平方向に切断した断面が四角形に形成されているもので、側面2a、2b、2c、2d、および角部2e、2f、2g、2hを備える。
側面2aは、立体物2のうちY方向の自車両側に配置されている。側面2bは、立体物2のうちY方向において自車両に対して反対側に配置されている。側面2a、2bは、X方向およびZ方向のそれぞれに拡がる側面である。
側面2cは、立体物2のうち側面2a、2bに対してX方向の一方側に配置されている。側面2dは、立体物2のうち側面2a、2bに対してX方向の他方側に配置されている。側面2c、2dは、それぞれ、Y方向およびZ方向のそれぞれに拡がる側面である。
角部2eは、側面2a、2cが交差する部位に形成されている第1角部である。角部2eは、側面2aに対してX方向の一方側に配置されている。角部2fは、側面2b、2cが交差する部位に形成されている。角部2fは、側面2bに対してX方向の一方側に配置されている。
角部2gは、側面2b、2dが交差する部位に形成されている。角部2gは、側面2bに対してX方向の他方側に配置されている。角部2hは、側面2a、2dが交差する部位に形成されている第2角部である。角部2hは、側面2aに対してX方向の他方側に配置されている。
車両用立体物検出装置1は、図1に示すように、超音波ソナー10、11、12、13および電子制御装置18を備える。超音波ソナー10、11、12、13は、探査部として、自車両の前側バンパ、後側バンパ、或いはサイドミラー等において車両外側に向けて配置されている。
本実施形態の超音波ソナー10、11、12、13は、等間隔で一列に並べられている。すなわち、超音波ソナー10、11、12、13は、それぞれ、異なる位置に配置されていることになる。
超音波ソナー10、11、12、13は、それぞれ、車両外側に向けて探査波としての超音波を送信する送信部と、後述するように立体物2で反射された反射波を受信して受信信号を電子制御装置18に出力する受信部を備える。なお、説明の便宜上、超音波ソナー10、11、12、13を超音波ソナー10~13ともいう。
電子制御装置18は、マイクロコンピュータ、メモリ等を備えている。電子制御装置18は、メモリに予め記憶されたコンピュータプログラムにしたがって、立体物2を検知するための立体物検出処理を実行する。
電子制御装置18は、立体物検出処理の実行に伴って、超音波ソナー10から超音波を送信させ、超音波ソナー11、12、13が反射波を受信した際に超音波ソナー11、12、13から出力される受信信号に基づいて、立体物2を検出する。
次に、本実施形態の車両用立体物検出装置1の作動について図2、図3、図4、図5を参照して説明する。図2は、電子制御装置18における立体物検出処理の詳細を示すフローチャートである。
電子制御装置18は、図2のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、送信部としての超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
ここで、図3に示すように、超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の側面2aに到達した超音波は、平面波3cとして反射される。平面波3cは、波面が進行方向に対して垂直方向(例えば、X方向に平行)となる超音波である。平面波3cは、超音波ソナー10側に伝搬される。
超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2hに到達した超音波は、図3に示す球面波3aとして反射される。球面波3aは、角部2hを中心点とする球状に波面が形成される超音波である。
一方、超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2eに到達した超音波は、図3に示す球面波3bとして反射される。球面波3bは、角部2eを中心点とする球状に波面が形成される超音波である。
ここで、球面波3bは、図4中の矢印Ya、Ybの如く、超音波ソナー11、12側に伝搬される。その後、球面波3bが検出用受信部としての超音波ソナー11、12に受信される。これに伴い、超音波ソナー11、12は、それぞれ、受信信号を電子制御装置18に出力する。
このことにより、電子制御装置18は、超音波ソナー11から受信信号を受信したとき、超音波ソナー11が反射波としての球面波3bを受信したことを判定することになる。電子制御装置18は、超音波ソナー12から受信信号を受信したとき、超音波ソナー12が反射波としての球面波3bを受信したことを判定することになる。
次に、電子制御装置18は、ステップS110(すなわち、第1経路長算出部)にて、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長La(すなわち、第1経路長)を求める。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する伝搬時間Taを求める。そして、電子制御装置18は、次の数式1に示すように、伝搬時間Taに音速Scを掛けた経路長Laを求める。
La=Ta×Sc・・・・数式1
次に、電子制御装置18は、ステップS120(すなわち、第2経路長算出部)にて、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lb(すなわち、第2経路長)を求める。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する伝搬時間Tbを求める。そして、電子制御装置18は、次の数式2に示すように、伝搬時間Tbに音速Scを掛けた経路長Lbを求める。
Lb=Tb×Sc・・・・数式2
次のステップS130にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体を楕円20として求める。
次のステップS140にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円21として求める。
このように、電子制御装置18は、ステップS130(すなわち、第1楕円算出部)にて、楕円20を求め、ステップS140(すなわち、第2楕円算出部)によって楕円21を求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS150(すなわち、角部算出部)において、楕円(すなわち、第1楕円)21と楕円(すなわち、第2楕円)22とが交差する交点を立体物2の角部2eとして求める。
ここで、図5に示すように、超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2の側面2aで反射される反射波は、矢印Ycの如く、平面波として超音波ソナー11に向けて伝搬される。
この場合、超音波ソナー10から送信される超音波が超音波ソナー11に伝搬される経路のうち、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を結ぶ線分(すなわち、側面2a)の二等分線Lsに交わる交点が反射点となる。
したがって、立体物2の角部2eを検出することができない。このため、超音波ソナー11が平面波が受信されたか球面波が受信されたかを判別することが重要となる。
これに対して、球面波としての反射波が超音波ソナー11、12で受信された場合には、角部2eは、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとする楕円20上に位置することになる。
この場合、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとする楕円21上に角部2eが位置することになる。このため、楕円20、21の交点が角部2eとして求めることができる。
例えば、楕円20、21に2つの交点が設けられる場合には、2つの交点のうち、超音波ソナー10に対して、立体物2側に位置する交点を、角部2eとして求めることになる。
以上説明した本実施形態によれば、車両用立体物検出装置1は、検知対象である立体物2の角部2eを検出する。
具体的には、車両用立体物検出装置1は、超音波ソナー10と、超音波ソナー10から送信された探査波のうち角部2eにて球面波として反射された反射波を受信する超音波ソナー11とを備える。車両用立体物検出装置1は、角部2eにて球面波として反射された反射波を受信する超音波ソナー12とを備える。
電子制御装置18は、超音波ソナー10から探査波が送信されてから超音波ソナー11で反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである経路長Laを求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれ位置と焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値が経路長Laと等しくなる点の集合体を楕円20として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれ位置と焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値が経路長Lbと等しくなる点の集合体を楕円21として求める。電子制御装置18は、楕円20と楕円21とが交わる交点を角部2eとして検出する。
以上により、車両用立体物検出装置1自体が停止した状態、車両用立体物検出装置1自体が立体物2に近づいた場合においても、立体物2の角部2eを検知する車両用立体物検出装置1を提供することができる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、送信ソナーとしての超音波ソナー10から超音波を送信させる例について説明した。しかし、これに代えて、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波を送信させる超音波ソナーを決める本第2実施形態について図6、図7、図8、図9、図10を参照して説明する。
図6は、送受信ソナー決定処理の詳細を示すフローチャートである。送受信ソナー決定処理は、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波を送信させる超音波ソナーと反射波としての球面波を受信する受信ソナーとを決めるための処理である。
電子制御装置18は、立体物検出処理の実行に先だって、送受信ソナー決定処理を実行する。電子制御装置18は、図6のフローチャートにしたがって、送受信ソナー決定処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS200において、超音波ソナー10、11、12、13(すなわち、複数の探査部)からそれぞれ時分割で超音波を送信させる。この際に、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13において、受信強度検出部として、自ら送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を自ら受信した受信強度を求めることになる。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー10で受信した受信強度Vaを検出する。
同様に、電子制御装置18は、超音波ソナー11から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー11で受信した受信強度Vbを検出する。電子制御装置18は、超音波ソナー12から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー12で受信した受信強度Vcを検出する。電子制御装置18は、超音波ソナー13から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー13で受信した受信強度Vdを検出する。
ここで、超音波ソナー10、11、12、13が反射波を受信する際、反射波として球面波を受信する場合には、反射波として平面波を受信する場合に比べて受信強度が小さくなる。
そこで、電子制御装置18は、ステップS210(すなわち、送信部決定部)において、超音波ソナー10、11、12、13で受信された受信強度Va、Vb、Vc、Vdのうち最も大きな最大受信強度Vmaxを求める。
これに加えて、電子制御装置18は、ステップS210において、超音波ソナー10、11、12、13のうち最大受信強度Vmaxを検出された超音波ソナー(すなわち、第1探査部)を送信ソナーとして選択する。
すなわち、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち、最も、立体物2の側面2aから伝搬する平面波を反射波として受信し易い超音波ソナーを送信ソナーとして選択することになる。
つまり、超音波ソナー10、11、12、13のうち、最も、反射波として平面波の影響を受け易い超音波ソナーを、後述する受信ソナーにすることを避けることになる。
例えば、受信強度Vaが最大受信強度Vmaxであるときには、図7に示すように、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波ソナー10が送信ソナーとして選択されることになる。
これに伴い、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波ソナー10を除いた超音波ソナー11、12、13が非送信ソナーとして選択されることになる。
次に、電子制御装置18は、ステップS220において、超音波ソナー10、11、12、13のうち、上記立体物検出処理において反射波としての球面波を受信させる超音波ソナーを決める。以下、反射波としての球面波を受信させる超音波ソナーを受信ソナーともいう。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナーに最も近い位置に配置されている超音波ソナー(すなわち、第2探査部)を非受信ソナーとして選択する。このことにより、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナーに最も近い位置に配置されている超音波ソナーが受信ソナーとして選択されることが禁止されることになる。
さらに、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち、この選択された非受信ソナーと送信ソナーとを除いた超音波ソナーを受信ソナー(すなわち、第1受信部、第2受信部)として選択する。
このことにより、送信ソナーから送信される超音波のうち立体物2の側面2aで反射される平面波を受信する超音波ソナーを受信ソナーとして選択することを抑えることができる。
例えば、電子制御装置18は、受信強度Vaが最大受信強度Vmaxであるときには、超音波ソナー10を送信ソナーとして選択する。電子制御装置18は、超音波ソナー11が超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波ソナー10に最も近い位置に配置されている場合には、超音波ソナー11を非受信ソナーとして選択する。
電子制御装置18は、図8に示すように、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波ソナー10、11を除いた超音波ソナー12、13のそれぞれを受信ソナー(すなわち、第1検知用受信ソナー、第2検知用受信ソナー)として選択することになる。
このように、電子制御装置18が送受信ソナー決定処理を実行することにより、超音波ソナー10、11、12、13のうち、送信ソナー、受信ソナーとなる超音波ソナーを選択することができる。
(第3実施形態)
上記第2実施形態では、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナーに最も近い位置に配置されている超音波ソナーを非受信ソナーとして選択した例について説明した。
しかし、これに代えて、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナーに最も近い位置に配置されている超音波ソナーをも受信ソナーとして選択する本第3実施形態について図11、図12を参照して説明する。
本実施形態の電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち最大受信強度Vmaxが検出される超音波ソナーを送信ソナーとして選択し、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナー以外の超音波ソナーを受信ソナーとして選択する。
例えば、電子制御装置18は、超音波ソナー10を送信ソナーとしたとき、図12に示すように、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波ソナー10を除いた超音波ソナー11、12、13のそれぞれを受信ソナーとして選択することになる。
この場合、電子制御装置18は、上記第1実施形態と同様に、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Laを求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lbを求める。電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー13に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lcを求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体を楕円20として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円21として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、13のそれぞれの位置を焦点20a、20dとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー13からの距離とを加算した加算値を経路長Lcとする点の集合体を楕円22として求める。
さらに、電子制御装置18は、楕円20、21、22が交わる交点を立体物2の角部2eとして求める。
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、3つの超音波ソナーを受信ソナーとした例について説明した。
しかし、これに代えて、3つの超音波ソナーのうち平面波を受信した超音波ソナーを非受信ソナーとする本第4実施形態について図13、図14を参照して説明する。
図13は、本実施形態の電子制御装置18における立体物検出処理の詳細を示すフローチャートである。図13において、図2と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。電子制御装置18は、図13のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、送信部としての超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
ここで、図14に示すように、超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2に到達した超音波は、反射される。この反射された反射波は、矢印Ya、Yb、Ycの如く、超音波ソナー11、12、13に伝搬される。
その後、反射波が超音波ソナー11、12、13に受信される。これに伴い、超音波ソナー11、12、13は、それぞれ、受信信号を電子制御装置18に出力する。
次に、電子制御装置18は、ステップS110において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11(すなわち、第1受信部)に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長La(すなわち、第1経路長)を求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS120において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12(すなわち、第2受信部)に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lb(すなわち、第2経路長)を求める。
なお、経路長La、Lbの算出手法は、上記第1実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
次に、電子制御装置18は、ステップS125(すなわち、第3経路長算出部)にて、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー13に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lc(すなわち、第3経路長)を求める。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー13(すなわち、第3受信部)に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する伝搬時間Tcを求める。そして、電子制御装置18は、次の数式3に示すように、伝搬時間Tcに音速Scを掛けた経路長Lcを求める。
Lc=Tc×Sc・・・・数式3
次のステップS130にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体を楕円20として求める。
次のステップS140にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円21として求める。
次のステップS145にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、13のそれぞれの位置を焦点20a、20dとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー13からの距離とを加算した加算値を経路長Lcとする点の集合体を楕円22として求める。
このように、電子制御装置18は、ステップS130、S140、S145よって、第1楕円としての楕円20と、第2楕円としての楕円21と、第3楕円としての楕円22とを求めることになる。ステップS145が第3楕円算出部に相当する。
次に、電子制御装置18は、ステップS146(すなわち、交点算出部)において、楕円21(すなわち、第1楕円)、楕円22(すなわち、第2楕円)、および楕円23(すなわち、第3楕円)が交差する交点の座標を算出する。
ここで、楕円21、および楕円22が交差する交点24aとし、楕円22、および楕円23が交差する交点24bとする。そして、楕円21、および楕円23が交差する交点24cとする。
次に、電子制御装置18は、ステップS147(すなわち、交点判定部)において、楕円21、楕円22、および楕円23が交差する交点24a、24b、24cの座標の分布にバラツキが生じているか否かを判定する。
電子制御装置18は、図14に示すように、交点24a、24b、24cのそれぞれの座標が不一致であるとき、交点24a、24b、24cの分布にバラツキが生じているとして、ステップS147において、YESと判定する。
この場合、電子制御装置18は、次のステップS148a(すなわち、選択部)において、超音波ソナー10、11、12、13のうち、反射波としての球面波を受信させる受信ソナーを決める。
ここで、上記第2実施形態と同様に、超音波ソナー10、11、12、13のうち、最も、平面波の影響を受けやすい超音波ソナーを送信ソナーとする。この場合、超音波ソナー11、12、13のうち送信ソナー(すなわち、超音波ソナー10)に最も近い位置に配置されている超音波ソナーは、送信ソナーと同様に、立体物2からの反射波としての平面波を受信する可能性が高い。
そこで、本実施形態では、電子制御装置18は、超音波ソナー11、12、13のうち送信ソナー(すなわち、超音波ソナー10)に最も近い位置に配置されている超音波ソナーを非受信ソナーとして選択する。これに加えて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち、この選択された非受信ソナーと送信ソナーとを除いた超音波ソナーを受信ソナーとして選択する。
このことにより、送信ソナーから送信される超音波のうち立体物2の側面2aで反射される平面波を受信する超音波ソナーを受信ソナーとして選択することを未然に抑えることができる。すなわち、平面波の影響を受け易い受信ソナーを用いて角部を算出することを未然に防ぐことができる。
例えば、電子制御装置18は、超音波ソナー10が送信ソナーであり、かつ超音波ソナー11が超音波ソナー11、12、13のうち超音波ソナー10に最も近い位置に配置されている場合には、超音波ソナー11を非受信ソナーとして選択する。
このため、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち超音波ソナー10、11を除いた超音波ソナー12、13のそれぞれを受信ソナー(すなわち、第1検知用受信ソナー、第2検知用受信ソナー)として選択することになる。
次に、電子制御装置18は、ステップS150a(すなわち、第2角部算出部)において、送信ソナーの位置、および2つの受信ソナーのそれぞれの位置と基づいて立体物2の角部2eを求める。
具体的には、電子制御装置18は、楕円21、22、23のうち上記2つの受信ソナーに対応する2つの楕円を求め、この求めた2つの楕円の交点を立体物2の角部2eを求めることになる。
例えば、超音波ソナー10を送信ソナーとし、超音波ソナー11を非受信ソナーとしたとき、超音波ソナー12、13が受信ソナーとなる。このため、電子制御装置18は、楕円20、21、22のうち受信ソナーとしての超音波ソナー12、13に対応する2つの楕円21、22を求め、この求めた2つの楕円21、22交点を立体物2の角部2eを求める。
一方、電子制御装置18は、交点24a、24b、24cのそれぞれの座標が一致しているとき、交点24a、24b、24cの分布にバラツキが生じていないとして、ステップS147において、NOと判定する。
次に、電子制御装置18は、ステップS148bにおいて、超音波ソナー10、11、12、13のそれぞれを反射波としての球面波を受信する受信ソナーとして決める。
次に、電子制御装置18は、ステップS150b(すなわち、第1角部算出部)において、交点24a、24b、24cを立体物2の角部2eとする。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置18は、楕円21、楕円22、および楕円23が交差する交点24a、24b、24cを求める。電子制御装置18は、交点24a、24b、24cの分布にバラツキが生じているときには、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナーに最も近い位置に配置されている超音波ソナーを非受信ソナーとして選択する。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち、この選択された非受信ソナーと送信ソナーとを除いた超音波ソナーを2つの受信ソナーとして選択する。電子制御装置18は、楕円21、22、23のうち2つの受信ソナーに対応する2つの楕円を求め、この求めた2つの楕円の交点を立体物2の角部2eとして求める。
一方、電子制御装置18は、交点24a、24b、24cの分布にバラツキが生じていないときには、超音波ソナー10、11、12、13のうち送信ソナーを除いた3つの超音波ソナーを受信ソナーとして選択する。電子制御装置18は、楕円21、22、23のそれぞれが交差する交点を立体物2の角部2eとして求める。
以上により、車両用立体物検出装置1が停止した状態、車両用立体物検出装置1が立体物2に近づいた場合においても、立体物2の角部2eを検知する車両用立体物検出装置1を提供することができる。
(第5実施形態)
上記第4実施形態では、交点24a、24b、24cの分布にバラツキが生じているとき、超音波ソナー11、12、13のうち送信ソナーに最も近い位置に配置されている超音波ソナーを非受信ソナーとした例について説明した。
これに代えて、超音波ソナー10、11、12、13のそれぞれの反射波の受信強度に応じて、非受信ソナーを決める本第5実施形態について図15、図16、図17を参照して説明する。
図15は、本実施形態の電子制御装置18における立体物検出処理の詳細を示すフローチャートである。図15において、図2と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。電子制御装置18は、図15のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、送信部としての超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
この伝搬される超音波が立体物2で反射されて反射波が超音波ソナー10、11、12、13に向けて伝搬される。超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2の側面2aで反射される平面波としての反射波は、超音波ソナー10、11、12、13のそれぞれで受信される。
一方、超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2の角部2eで反射される球面波としての反射波は、超音波ソナー10、11、12、13のそれぞれで受信される。 なお、図16では、側面2aで反射される平面波が、超音波ソナー10、11で受信され、角部2eで反射される球面波が、超音波ソナー12、13で受信される例を示している。
ここで、超音波ソナー10から超音波を送信させた場合において、超音波ソナー10、11、12、13のそれぞれで受信される平面波の受信強度は、超音波ソナー10、11、12、13のそれぞれで受信される球面波の受信強度よりも大きくなる。
そこで、本実施形態では、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させた場合に、ステップS101(すなわち、受信強度検出部)において、超音波ソナー10、11、12、13で受信される反射波の受信強度を求める。そして、電子制御装置18は、超音波ソナー11、12、13のうち、この求めた受信強度に応じて受信ソナーを決める。
ここで、図17に示すように、超音波ソナー10で受信される反射波の受信強度を受信強度Vaとし、超音波ソナー11で受信される反射波の受信強度を受信強度Vbとする。超音波ソナー12で受信される反射波の受信強度を受信強度Vcとし、超音波ソナー13で受信される反射波の受信強度を受信強度Vdとする。
次に、電子制御装置18は、ステップS102(すなわち、受信部決定部)において、超音波ソナー11、12、13のうち受信強度Vaとの差分が閾値以上である受信強度が検出される超音波ソナーを受信ソナーとして決める。
例えば、電子制御装置18は、受信強度Vaと受信強度Vbとの差分ΔVbである(Va-Vb)を求め、この求めた(Va-Vb)が閾値以上であるか否かを判定する。
ここで、電子制御装置18は、(Va-Vb)が閾値以上であるときには、超音波ソナー11を受信ソナーとする一方、(Va-Vb)が閾値未満であるときには、超音波ソナー11を非受信ソナーとする。
例えば、電子制御装置18は、受信強度Vaと受信強度Vcとの差分ΔVcである(Va-Vc)が閾値以上であるか否かを判定する。
ここで、電子制御装置18は、(Va-Vc)が閾値以上であるときには、超音波ソナー12を受信ソナーとする一方、(Va-Vc)が閾値未満であるときには、超音波ソナー12を非受信ソナーとする。
例えば、電子制御装置18は、受信強度Vaと受信強度Vdとの差分ΔVdである(Va-Vd)が閾値以上であるか否かを判定する。
ここで、電子制御装置18は、(Va-Vd)が閾値以上であるときには、超音波ソナー13を受信ソナーとする一方、(Va-Vd)が閾値未満であるときには、超音波ソナー13を非受信ソナーとする。
このように、電子制御装置18は、受信強度Va、Vb、Vc、Vdに応じて、超音波ソナー11、12、13のうち2つ以上の受信ソナーを決める。以下、説明の便宜上、この決められた2つ以上の受信ソナーを第1受信ソナー、第2受信ソナーとする。
次に、電子制御装置18は、ステップS110において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから第1受信ソナーに反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Laを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS120において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから第2受信ソナーに反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lbを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS130において、超音波ソナー10、第1受信ソナーのそれぞれの位置を焦点とし、超音波ソナー10からの距離と第1受信ソナーからの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体である第1楕円を求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS140において、超音波ソナー10、第2受信ソナーのそれぞれの位置を焦点とし、超音波ソナー10からの距離と第2受信ソナーからの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体である第2楕円を求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS150にて、第1楕円および第2楕円の交点を立体物2の角部2eとして求める
以上により、車両用立体物検出装置1が停止した状態、車両用立体物検出装置1が立体物2に近づいた場合においても、立体物2の角部2eを検知する車両用立体物検出装置1を提供することができる。
(第6実施形態)
上記第1~第5実施形態では、超音波ソナー10から送信される超音波のうち、立体物2で反射される反射波が平面波と球面波とによって構成される例について説明した。
立体物2の断面が複雑な形状である場合には、立体物2で反射される反射波が超音波ソナー10、11、12、13と異なる方向に伝搬して超音波ソナー10、11、12、13で反射波が受信されない場合もある。
立体物2が複数個存在する場合には、超音波ソナー10、11、12、13から送信される超音波が複数個の立体物2のそれぞれで平面波として反射されて超音波ソナー10、11、12、13が平面波を受信する場合もある。
このような場合には、電子制御装置18は、立体物2の角部2eを検知することができない。
そこで、本第6実施形態では、角部2eを検知する立体物2であるか否かを予め判定するための事前判定処理について図18、図19、図20を参照して説明する。図18は、事前判定処理の詳細を示すフローチャートである。
電子制御装置18は、立体物検出処理の実行に先だって、事前判定処理を実行する。電子制御装置18は、図18のフローチャートにしたがって、事前判定処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS200において、超音波ソナー10、11、12、13から順次時分割で超音波を送信させる。
この際に、電子制御装置18は、超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー10で受信した受信強度Vaを検出する。電子制御装置18は、超音波ソナー11から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー11で受信した受信強度Vbを検出する。
電子制御装置18は、超音波ソナー12から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー12で受信した受信強度Vcを検出する。電子制御装置18は、超音波ソナー13から送信される超音波のうち立体物2で反射される反射波を超音波ソナー13で受信した受信強度Vdを検出する。
このように超音波ソナー10、11、12、13において自ら送信した超音波を自ら受信した際の受信強度を超音波ソナー毎に検出することになる。
次に、電子制御装置18は、ステップS230(すなわち、第1探査部判定部)において、超音波ソナー10、11、12、13のうち受信強度が閾値Vx(すなわち、第1閾値)以上である超音波ソナーの個数が所定個数Ka以上であるか否かを判定する。
ここで、閾値Vxは、超音波ソナー10、11、12、13が受信される反射波が平面波であるか否かを判定するための受信強度である。所定個数Kaは、超音波ソナー10、11、12、13のうち平面波を受信していない超音波ソナーが複数個存在しているか否かを判定する基準値である。所定個数Kaは、使用される超音波ソナーの総数によって予め決められる値であり、3以上の値が用いられる。本実施形態では、超音波ソナーの総数が4個であるため、所定個数Kaは3になる。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち受信強度が閾値Vx以上である超音波ソナーの個数が所定個数Ka以上であるときには、ステップS230において、YESと判定する。
つまり、超音波ソナー10、11、12、13のうち平面波を受信していない超音波ソナーが複数個存在していないと判定されることになる。例えば、図19、図20に示すように、超音波ソナー10、11、12、13のうち3つの超音波ソナー10、11、12が平面波を受信する場合には、平面波を受信していない超音波ソナーは、超音波ソナー13のみになる。
このため、超音波ソナー13が球面波を受信したとしても、電子制御装置18は立体物2の角部2eを求めることが不可能となる。この場合、電子制御装置18は、ステップS260(すなわち、角部検出停止部)において、立体物検出処理を実行することを停止する。このことにより、電子制御装置18によって立体物2の角部2eを求めることを止めることになる。
一方、電子制御装置18は、ステップS230において、超音波ソナー10、11、12、13において、受信強度が閾値Vx以上である超音波ソナーの個数が所定個数Ka未満であるときには、NOと判定する。
この場合、超音波ソナー10、11、12、13のうち平面波を受信していない超音波ソナーが複数個存在すると判定されることになる。
これに伴い、電子制御装置18は、ステップS240(すなわち、第2探査部判定部)において、超音波ソナー10、11、12、13のうち受信強度が閾値Vx未満で、かつ閾値Vy以上である超音波ソナーの個数が2個以上であるか否かを判定する。
閾値Vyは、閾値Vx未満である受信強度の基準値である第2閾値である。閾値Vyは、超音波ソナー10、11、12、13で受信される反射波が球面波であるか否かを判定するための基準値である。
例えば、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち受信強度が閾値Vx未満で、かつ閾値Vy以上である超音波ソナーの個数が2以上であるときには、ステップS230において、YESと判定する。
つまり、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち球面波を受信した超音波ソナーが複数個存在すると判定することになる。
この場合、電子制御装置18は、ステップS250において、立体物検出処理を実行することが可能であると判定する。これに伴い、電子制御装置18は、上記第1実施形態と同様に、立体物検出処理を実行する。
すなわち、電子制御装置18は、図2のステップS100、S110、S120、S130、S140、S150の処理を実行する。このため、電子制御装置18は、楕円20、21の交点を角部2eとして求めることになる。
一方、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち受信強度が閾値Vx未満で、かつ閾値Vy以上である超音波ソナーの個数が2個未満であるときには、ステップS230において、NOと判定する。
つまり、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13のうち球面波を受信した超音波ソナーが2個未満であると判定することになる。
この場合、電子制御装置18は、ステップS260において、立体物検出処理を実行することを止める。つまり、電子制御装置18が立体物2の角部2eを求めることを止めることになる。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11、12、13において超音波を自己で送信して受信して超音波ソナー毎に受信強度Va、Vb、Vc、Vdを検出する。電子制御装置18は、受信強度Va、Vb、Vc、Vdに基づいて、立体物2の角部2eを求めることが可能であるか否かを判定する。
このことにより、電子制御装置18は、立体物2の角部2eを求める不可能であると判定したときには、立体物検出処理を実行することを禁止するため、立体物検出処理を無駄に実行することを防ぐことができる。
(第7実施形態)
本第7実施形態では、上記第1~6実施形態の車両用立体物検出装置1を自動車に搭載する具体例について説明する。
車両用立体物検出装置1では、超音波ソナー10~13は、それぞれ、自動車のうち異なる部位に位置し、超音波ソナー10~13から立体物2までの距離が近い場合に、角部2eを求める際に有効となる。さらに、車両用立体物検出装置1では、超音波ソナー10、11、12、13による検出距離精度が高い場合に、特に有効となる。
以下、説明の便宜上、超音波ソナー10を送信ソナーとし、超音波ソナー11、12をそれぞれ受信ソナーとする。図21に示すように、超音波ソナー10および立体物2を結ぶ方向をY方向とし、Y方向に直交し、かつ天地方向に直交する方向をX方向とするXY座標を設定する。
超音波ソナー10の位置の座標を原点(0、0)とし、超音波ソナー11の位置の座標を(R1x、0)とし、超音波ソナー12の位置の座標を(R2x、0)とし、さらに立体物2の角部2eの座標を(Xe、Ye)とする。超音波ソナー10、11、12、13による距離の測定誤差ΔLとすると、次の数1、数2、数3、数4、数5、数6の関係が成立する。
ここで、測定誤差ΔLとは、超音波ソナー11、12、13のうちいずれか1つの超音波ソナーと超音波ソナー10とを用いて超音波の伝搬距離を測定する際に生じる誤差である。
超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点とする楕円を楕円20とする。超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点とする楕円を楕円21とする。楕円20の長辺をa1、短辺をb1とする。楕円21の長辺をa2、短辺をb2とする。
ここで、2つの楕円20、21は、立体物2の角部2eで交差している。2つの楕円20、21の交点の理論上の座標(x、y)は、式(1)と式(2)との連立方程式から求められる。
超音波ソナー10および立体物2の間の距離を距離KQとする。交点の理論上の座標(x、y)と実際の角部2eの座標(xe、ye)との測定誤差Gaが、設計許容誤差以下となるように、設定される超音波ソナー10、11、12の位置、距離KQ、および、測定誤差ΔLの組み合わせが有効となる。
具体的には、車両に搭載する超音波ソナー10、11、12が等間隔で一列に並べられている場合が想定されている。
本発明者の検討によれば、超音波ソナー10、11、12のうち隣り合う2つの超音波ソナーの間に生じる間隔が500mm、距離KQが2m以内であれば、測定誤差ΔLを考慮しても、測定誤差Gaを10cm以下にすることが実現可能となる。
ここで、測定誤差ΔLとは、超音波ソナー10、11、12のうち2つの超音波ソナーを用いて検知対象物と2つの超音波ソナーとの間の距離を測定する際に生じる誤差である。
具体的には、超音波ソナー10が超音波を送信し、この送信される超音波のうち検知対象物で反射される反射波を超音波ソナー11が受信する。この際に、超音波ソナー10、11および検知対象物の間の距離を測定する。
また、超音波ソナー10が超音波を送信し、この送信される超音波のうち検知対象物で反射される反射波を超音波ソナー12が受信する。この際に、超音波ソナー10、12および検知対象物の間の距離を測定する。
このように超音波ソナー10、11、或いは超音波ソナー10、12を用いて検知対象物と2つの超音波ソナーとの間の距離を測定する際に生じる誤差を測定誤差ΔLとしている。
本実施形態の測定誤差ΔLとしては、±3cmが設定されている。すなわち、測定誤差ΔLとしては、3cm以下に設定されている。
すなわち、測定誤差Gaが、設計許容誤差以下にするために、超音波ソナー10、11、12のうち隣り合う2つの超音波ソナーの間に設定される間隔が500mmであり、超音波ソナー10、11、12の測定誤差ΔLとしては、3cm以下に設定されている。
(第8実施形態)
上記第1~第7の実施形態では、立体物2の角部2eを算出した例について説明したが、これに代えて、立体物2の角部2hを算出した本第8実施形態について図22、図23、図24を参照して説明する。
図22は、電子制御装置18における立体物検出処理の詳細を示すフローチャートである。
電子制御装置18は、図22のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、送信部としての超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
ここで、図23に示すように、超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2eに到達した超音波は、球面波3bとして反射される。超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2hに到達した超音波は、球面波3aとして反射される。
球面波3aは、立体物2の角部2hを中心点とする球状に波面が形成される超音波である。球面波3bは、立体物2の角部2eを中心点とする球状に波面が形成される超音波である。
本実施形態では、角部2hは、角部2eに比べて超音波ソナー10、11、12から遠い位置に配置されている。このため、超音波ソナー11、12には、球面波3bが1波目の反射波として受信される。超音波ソナー11、12には、球面波3aが2波目の反射波として受信される。
ここで、電子制御装置18は、立体物2の角部2hの座標を求めるためには、超音波ソナー11、12に受信される反射波が球面波3aであることを正確に特定することが必要になる。
換言すれば、電子制御装置18は、立体物2の角部2hの座標を求めるためには、超音波ソナー10から角部2hを経由して超音波ソナー11、12に伝搬される反射波の経路長Ld、Leを求めることが必要になる。
そこで、本実施形態では、電子制御装置18は、次のステップS126、S127において、超音波ソナー10から角部2hを経由して超音波ソナー11、12に伝搬される反射波の経路の長さである経路長Ld、Leを求める。
ここで、超音波ソナー11は、1波目の反射波ではなく、球面波3aとしての2波目の反射波を受信すると、受信信号Rcを電子制御装置18に出力する。電子制御装置18は、受信信号Rcを受信すると、球面波3aとしての2波目の反射波を超音波ソナー11が受信したと判定することになる。
超音波ソナー12は、1波目の反射波ではなく、球面波3aとしての2波目の反射波を受信すると、受信信号Rdを電子制御装置18に出力する。電子制御装置18は、受信信号Rdを受信すると、球面波3aとしての2波目の反射波を超音波ソナー12が受信したと判定することになる。
次に、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから立体物2の角部2hを経由して超音波ソナー11に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Ld(すなわち、第3経路長)を求める。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する伝搬時間Tdを求める。そして、電子制御装置18は、次の数式3に示すように、伝搬時間Tdに音速Scを掛けた経路長Ldを求める。
Ld=Td×Sc・・・・数式3
次に、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから立体物2の角部2hを経由して超音波ソナー12に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Le(すなわち、第4経路長)を求める。
具体的には、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する伝搬時間Teを求める。そして、電子制御装置18は、次の数式4に示すように、伝搬時間Teに音速Scを掛けた経路長Leを求める。
Le=Te×Sc・・・・数式4
次のステップS147にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Ldとする点の集合体を楕円23として求める。
次のステップS148にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Leとする点の集合体を楕円24として求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS152において、図23に示すように、楕円23と楕円24とが交差する交点を立体物2の角部2hとして求める。
すなわち、電子制御装置18は、立体物2の角部2h、2eのうち超音波ソナー11、12から遠い方の角部2hを求めることができる。
ここで、仮に、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12に1波目の反射波が受信されるまでの経路長Lbを求め、この経路長Lbに基づいて楕円21を求める。そして、電子制御装置18は、図24に示すように、楕円23と楕円21との交点2kを求めても、交点2kは角部2hに一致しない。
したがって、立体物2の角部2hを算出することができない。このため、超音波ソナー11が球面波3aを受信したか球面波3bを受信したかを判別することが重要となる。
これに対して、電子制御装置18は、超音波ソナー11、12で2波目の反射波を受信したとき、立体物2の角部2hからの球面波3aを超音波ソナー11、12で受信したと判定することになる。このことにより、超音波ソナー11、12において立体物2の角部2hからの球面波3aを受信したことを正確に特定することができる。
ここで、楕円23、24に2つの交点が設けられる場合には、2つの交点のうち、超音波ソナー10に対して立体物2側に位置する交点を、角部2hとして求めることになる。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置18は、超音波ソナー10から探査波が送信されてから超音波ソナー11で2波目の反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである経路長Ldを求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10から探査波が送信されてから超音波ソナー12で2波目の反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである経路長Leを求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれ位置と焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値が経路長Ldと等しくなる点の集合体を楕円23として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれ位置と焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値が経路長Leと等しくなる点の集合体を楕円24として求める。電子制御装置18は、楕円23と楕円24とが交わる交点を角部2eとして求める。
以上により、車両用立体物検出装置1が停止した状態、車両用立体物検出装置1が立体物2に近づいた場合においても、立体物2の角部2hを検知する車両用立体物検出装置1を提供することができる。
(第9実施形態)
本第9実施形態では、上記第1実施形態と上記第8実施形態とを組み合わせて角部2e、2hを求める例について図25、図26を参照して説明する。
図25は、電子制御装置18における立体物検出処理の詳細を示すフローチャートである。図25のフローチャートは、図2、図22のフローチャートを組み合わせたものである。図25において、図2、図22と同一符号は、同一のステップを示し、その説明を省略する。
電子制御装置18は、図25のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
ここで、図26に示すように、超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2eに到達した超音波は、球面波3bとして反射される。超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2hに到達した超音波は、球面波3aとして反射される。
本実施形態では、超音波ソナー11、12には、球面波3bが1波目の反射波として受信される。超音波ソナー11、12には、球面波3aが2波目の反射波として受信される。
次に、電子制御装置18は、ステップS110において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから立体物2の角部2eを経由して超音波ソナー11に1波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Laを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS120において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから立体物2の角部2eを経由して超音波ソナー12に1波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lbを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS126において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから立体物2の角部2hを経由して超音波ソナー11に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Ldを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS127において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから立体物2の角部2hを経由して超音波ソナー12に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Leを求める。
ここで、図25のステップS126が第1経路長算出部に相当し、図25のステップS127が第2経路長算出部に相当する。図25のステップS110が第3経路長算出部に相当し、図25のステップS120が第4経路長算出部に相当する。
次のステップS130にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体を楕円20として求める。
次のステップS140にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円21として求める。ここで、図25のステップS140が第4楕円算出部に相当する。
次のステップS147にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Ldとする点の集合体を楕円23として求める。
次のステップS148にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Leとする点の集合体を楕円24として求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS150において、楕円21と楕円22とが交差する交点を立体物2の角部2eとして求める。
すなわち、電子制御装置18は、立体物2の角部2e、2hのうちと超音波ソナー11、12から近い方の角部2eを求めることができる。
次に、電子制御装置18は、ステップS151において、楕円23と楕円24とが交差する交点を立体物2の角部2hとして求める。
すなわち、電子制御装置18は、立体物2の角部2e、2hのうちと超音波ソナー11、12から遠い方の角部2hを求めることができる。
次に、電子制御装置18は、ステップS153(すなわち、面算出部)において、図26に示すように、立体物2のうち角部2e、2hを結んだ側面2aを求める。
すなわち、電子制御装置18は、近い方の角部2eと遠い方の角部2hとを結んだ側面2aを求めることができる。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11の位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体を楕円20として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、12の位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円21として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、11の位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Lcとする点の集合体を楕円22として求める。
電子制御装置18は、超音波ソナー10、12の位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Ldとする点の集合体を楕円23として求める。
電子制御装置18は、楕円21と楕円22とが交差する交点を立体物2の角部2eとして求める。電子制御装置18は、楕円23と楕円24とが交差する交点を立体物2の角部2hとして求める。電子制御装置18は、立体物2の角部2e、2hを結んだ側面2aを求める。
以上により、超音波ソナー11、12に受信される球面波3a、3bを用いて立体物2のうち側面2aを求めることができる。
(第10実施形態)
上記第1実施形態では、3つ以上の超音波ソナーを用いて立体物2の角部2e(或いは、角部2h)を求めた例について説明した。
これに代えて、2つの超音波ソナーを用いて立体物2の角部2e(或いは、角部2h)を求めた本第10実施形態について図27を参照して説明する。
本実施形態の車両用立体物検出装置1では、2つの超音波ソナーのうち一方の超音波ソナーは、受信ソナーと送信ソナーとを構成する送受信部であり、他方の超音波ソナーは、受信ソナーを構成している。
ここで、立体物2の角部2eからの距離と立体物2の角部2hからの距離とが一致する部位に受信ソナーとしての超音波ソナーが配置されていると、受信ソナーは、立体物2の角部2eからの反射波と立体物2の角部2hからの反射波とを区別できない。
図27に示すように、受信ソナーとしての2つの超音波ソナーは、立体物2の角部2e、2hを結んだ線分を2等分する2等分線Lhから2つの超音波ソナーが外れていることが必要となる。
以下、超音波ソナー10が受信ソナーと送信ソナーとを構成する送受部であり、超音波ソナー11が受信ソナーを構成した場合に、立体物2の角部2eを求める第1具体例と立体物2の角部2hを求める第2具体例を図2、図22、図27を参照して説明する。
本実施形態では、立体物2の角部2e、2hのうち超音波ソナー10、11から近い方の角部が角部2eとなる。立体物2の角部2e、2hのうち超音波ソナー10、11から遠い方の角部が角部2hとなる。
(第1具体例)
電子制御装置18は、図2のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、送信部としての超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2の角部2eに到達した超音波は、球面波3bとして反射される。
球面波3bが1波目の反射波として超音波ソナー10に受信されると、超音波ソナー10が受信信号Raを電子制御装置18に出力する。球面波3bが1波目の反射波として超音波ソナー11に受信されると、超音波ソナー11が受信信号Rbを電子制御装置18に出力する。
次に、電子制御装置18は、ステップS110において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー10に1波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Laを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS120において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に1波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lbを求める。
次のステップS130にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10の位置を中心とし、
経路長Laを直径とする円20として求める。
次のステップS140にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円21として求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS150において、円20と楕円21とが交差する交点を立体物2の角部2eとして求める。
(第2具体例)
電子制御装置18は、図22のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、送信部としての超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
この伝搬される超音波は、立体物2の角部2hで反射されると、この反射される反射波が超音波ソナー10、11に受信される。その後、超音波ソナー10は、1波目の反射波ではなく、球面波3aを2波目の反射波として受信すると、受信信号Rcを電子制御装置18に出力する。電子制御装置18は、受信信号Rcを超音波ソナー10が受信すると、球面波3aとしての2波目の反射波を受信したと判定することになる。
超音波ソナー11は、1波目の反射波ではなく、球面波3aを2波目の反射波として受信すると、受信信号Rdを電子制御装置18に出力する。電子制御装置18は、受信信号Rdを受信すると、球面波3aとしての2波目の反射波を超音波ソナー11が受信したと判定することになる。
次に、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー10に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Ldを求める。
次に、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に2波目の反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Leを求める。
次のステップS147にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10の位置を中心点とし、経路長Ldを直径とする円23として求める。
次のステップS148にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Leとする点の集合体を楕円24として求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS152において、円23と楕円24とが交差する交点を立体物2の角部2hとして求める。
以上説明した本実施形態によれば、車両用立体物検出装置1において、立体物2の角部2eからの距離と立体物2の角部2hからの距離とが異なる部位に超音波ソナー10、11が配置されている。
超音波ソナー10が、受信ソナーと送信ソナーとを構成し、かつ超音波ソナー11が受信ソナーを構成している。この場合、超音波ソナー10、11によって立体物2の角部2e、2hを求めることができる。
(第11実施形態)
本第11実施形態では、上記第1~上記第10実施形態において、送信ソナーとしての超音波ソナー10が送信される超音波の具体例について図28、図29を参照して説明する。
超音波ソナー10から送信される超音波としては、図28に示すように、超音波の強度が送信期間Ttの間に亘って連続して変化する超音波を用いることができる。
或いは、超音波ソナー10から送信される超音波としては、図29に示すように、時間経過に伴ってパルス状に強度が変化する超音波を用いることができる。より具体的には、超音波ソナー10から送信される超音波としては、インパルス状の超音波を用いることができる。インパルス形状とは、超音波の送信期間Ttが極めて短い波形である。
(第12実施形態)
本第12実施形態では、上記第8~第11実施形態において、送信ソナーから超音波を継続して送信させる送信期間Ttの具体例について図30、図31を参照して説明する。
以下、説明の便宜上、超音波ソナー10を送信ソナーとして、超音波ソナー11、12を受信ソナーとする。
まず、超音波ソナー10から送信される超音波が立体物2の角部2e、2hに伝搬されると、超音波のうち立体物2の角部2e、2hで反射される反射波が球面波3a、3bとして超音波ソナー11、12に伝搬される。
超音波ソナー10から送信される超音波が立体物2の角部2eを経由して超音波ソナー11に受信される迄の超音波の経路の長さである経路長Laは、次の数7の式で表される。
超音波ソナー10から送信される超音波が立体物2の角部2hを経由して超音波ソナー11に受信される迄の超音波の経路の長さである経路長Ldは、次の数8の式で表される。
立体物2の角部2eの位置のXY座標を(0、ytar)とし、立体物2の角部2hの位置のXY座標を(-W、ytar)とする。超音波ソナー10の位置のXY座標を(Xt、0)とし、超音波ソナー11の位置のXY座標を(Xr、0)とする。超音波の速度をScとする。
ここで、電子制御装置18が経路長La、経路長Ldを求めるために、超音波ソナー11に受信される反射波が球面波3aであるか球面波3bであるかを特定することが必要になる。
このためには、超音波ソナー11には球面波3a、球面波3bが異なるタイミングで受信されることが必要になる。すなわち、超音波ソナー11に球面波3a、球面波3bが独立して受信されることが必要になる。
したがって、次の式9に示すように、経路長Ldから経路長Laを引いた差分(すなわち、Ld-La)がSc×Ttよりも大きくなることが必要になる。すなわち、超音波ソナー11に球面波3a、球面波3bが別々に受信されるためには、Ld-La>Sc×Tt満たすことが必要になる。
すなわち、超音波ソナー11に球面波3a、球面波3bが別々に受信されるように送信期間Ttが設定されている。
同様に、電子制御装置18が経路長Lb、経路長Leを求めるために、超音波ソナー12には球面波3a、球面波3bが異なるタイミングで受信されることが必要になる。すなわち、超音波ソナー12に球面波3a、球面波3bが独立して受信されることが必要になる。
したがって、経路長Leから経路長Lbを引いた差分(すなわち、Le-Lb)がSc×Ttよりも大きくなることが必要になる。すなわち、超音波ソナー12に球面波3a、球面波3bが別々に受信されるためには、Le-Lb>Sc×Ttを満たすことが必要になる。
すなわち、超音波ソナー12に球面波3a、球面波3bが別々に受信されるように送信期間Ttが設定されている。
以上により、本実施形態では、電子制御装置18が経路長La、Lb、Ld、Leを求めるために、超音波ソナー11、12に球面波3a、3bが別々に受信されるように送信期間Ttが設定されている。
この場合、送信期間Ttに音速Scを掛けた値(すなわち、Tt×Sc)が立体物2の側面2aの幅方向寸法、経路長La、Lb、Ld、Leよりも十分に短くなるように送信期間Ttが設定されている。
(第13実施形態)
本第13実施形態では、上記第11~第12実施形態において、超音波ソナー11、12で2波目の反射波(すなわち、球面波3a)が受信されたか否かを判定した具体例について図32、図33を参照して説明する。
図32は、超音波ソナー11で球面波3a、3bを受信して経路長La、Ldを求めるための経路算出処理を示す。経路算出処理は、図25のステップS110、S126の経路長La、ldの算出処理に相当している。電子制御装置18は、図32のフローチャートにしたがって、経路算出処理を実行する。
以下、説明の便宜上、超音波ソナー10を送信ソナーとし、超音波ソナー11を受信ソナーとする。
まず、超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2の角部2h、2eで反射されると、この反射波(すなわち、球面波3a、3b)が超音波ソナー11、12に向かって伝搬される。
まず、電子制御装置18は、ステップS300において、超音波ソナー11で受信される超音波の受信強度を検知して、受信強度が閾値Ua以上であるか否かを判定する。
このことにより、超音波ソナー11で1波目の反射波(すなわち、球面波3b)が受信されたか否かを判定することになる。
このとき、電子制御装置18は、受信強度が閾値Ua未満であるとき、超音波ソナー11が1波目の反射波(すなわち、球面波3b)を受信していないとしてステップS300において、NOと判定する。
これに伴い、電子制御装置18は、ステップS300の1波目受信判定処理を再び実行する。このため、電子制御装置18は、受信強度が閾値Ua未満である限り、ステップS300のNO判定を繰り返す。
その後、超音波ソナー11で受信される超音波の受信強度が閾値Ua以上になると、電子制御装置18は、1波目の反射波(すなわち、球面波3b)を超音波ソナー11で受信されたとして、ステップS300でYESと判定する。
次に、電子制御装置18は、ステップS310(すなわち、第1検知用受信判定部)において、超音波ソナー11で受信される超音波の受信強度を検知して、受信強度が閾値Ub以上であるか否かを判定する。
このことにより、電子制御装置18は、2波目の反射波(すなわち、球面波3a)を受信したか否かを判定する。このため、超音波ソナー11で2波目の反射波が受信されたか否かを高精度に判定することができる。
このとき、電子制御装置18は、超音波ソナー11で受信される受信強度が閾値Ub未満であるとき、2波目の反射波(すなわち、球面波3a)を超音波ソナー11で受信していないとしてNOと判定する。
これに伴い、電子制御装置18は、ステップS320(すなわち、第1期間終了判定部)において、2波目の反射波の受信を待ち受ける待ち受け期間Tuが終了したか否かを判定する。
待ち受け期間Tuは、1波目の反射波(すなわち、球面波3b)を超音波ソナー11が受信してから2波目の反射波の受信を超音波ソナー11で待ち受ける期間である。待ち受け期間Tuは、球面波3a以外の反射波(すなわち、ノイズ)を超音波ソナー11が受信することを避けるために、予め決められている時間である。
以下、説明の便宜上、1波目の反射波を超音波ソナー11が受信してから経過した時間を受信経過時間という。
このとき、電子制御装置18は、受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも短いときには、待ち受け期間Tuが未終了であるとしてステップS320においてNOと判定する。その後、電子制御装置18は、ステップS310の2波目受信判定処理を再び実行する。このため、電子制御装置18は、受信強度が閾値Ub未満であり、かつ受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも短い状態が継続する限り、ステップS310のNO判定とステップS320のNO判定とを繰り返す。
その後、受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも短い状態で、受信強度が閾値Ub以上になると、2波目の反射波(すなわち、球面波3a)を受信したとして、ステップS310において、YESと判定する。
次に、電子制御装置18は、ステップS330(すなわち、第1検知用算出部)において、超音波ソナー10から超音波を送信してから超音波ソナー11で1波目の反射波を受信するまで伝搬時間Taに基づいて、経路長La(すなわち、Ta×Sc)を求める。
これに加えて、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信してから超音波ソナー11で2波目の反射波を受信するまで伝搬時間Tdに基づいて、経路長Ld(すなわち、Td×Sc)を求める。このように、電子制御装置18は、経路長La、Ldを求めることができる。
また、受信強度が閾値Ub未満の状態で、受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも長くなると、電子制御装置18は、待ち受け期間Tuが終了したとして、ステップS320でNOと判定する。この場合、電子制御装置18は、経路長La、Ldを算出することなく、経路算出処理を終了する。
同様に、電子制御装置18は、経路長Lb、Leを求めるために、図33のフローチャートにしたがって、経路算出処理を実行する。以下、説明の便宜上、超音波ソナー10を送信ソナーとし、超音波ソナー12を受信ソナーとする。
まず、超音波ソナー10から送信される超音波のうち立体物2の角部2h、2eで反射されると、この反射波(すなわち、球面波3a、3b)が超音波ソナー12に向かって伝搬される。
まず、電子制御装置18は、ステップS300aにおいて、超音波ソナー12で受信される超音波の受信強度を検知して、受信強度が閾値Ua以上であるか否かを判定する。
このことにより、超音波ソナー12で1波目の反射波(すなわち、球面波3b)が受信されたか否かを判定することになる。
このとき、電子制御装置18は、受信強度が閾値Ua未満であるとき、超音波ソナー12が1波目の反射波(すなわち、球面波3b)を受信していないとしてステップS300aにおいて、NOと判定する。これに伴い、電子制御装置18は、ステップS300aの1波目受信判定処理を再び実行する。このため、電子制御装置18は、受信強度が閾値Ua未満である限り、ステップS300aのNO判定を繰り返す。
その後、超音波ソナー12で受信される超音波の受信強度が閾値Ua以上になると、電子制御装置18は、1波目の反射波(すなわち、球面波3b)を超音波ソナー12で受信されたとして、ステップS300aでYESと判定する。
次に、電子制御装置18は、ステップS310aにおいて、超音波ソナー12で受信される超音波の受信強度を検知して、受信強度が閾値Ub以上であるか否かを判定することにより、2波目の反射波(すなわち、球面波3a)を受信したか否かを判定する。
このことにより、超音波ソナー12で、2波目の反射波を受信したか否かを高精度に判定することができる。
このとき、電子制御装置18は、超音波ソナー12で受信される受信強度が閾値Ub未満であるとき、2波目の反射波(すなわち、球面波3a)を超音波ソナー12で受信していないとしてNOと判定する。
これに伴い、電子制御装置18は、ステップS320a(すなわち、第2期間終了判定部)において、2波目の反射波の受信を待ち受ける待ち受け期間Tuが終了したか否かを判定する。
待ち受け期間Tuは、1波目の反射波(すなわち、球面波3b)を超音波ソナー12が受信してから2波目の反射波の受信を超音波ソナー12で待ち受ける期間である。待ち受け期間Tuは、球面波3a以外の反射波(すなわち、ノイズ)を超音波ソナー12が受信することを避けるために、予め決められている時間である。
以下、説明の便宜上、1波目の反射波を超音波ソナー12が受信してから経過した時間を受信経過時間という。
このとき、電子制御装置18は、受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも短いときには、待ち受け期間Tuが未終了であるとしてステップS320aにおいてNOと判定する。その後、電子制御装置18は、ステップS310aの2波目受信判定処理を再び実行する。このため、電子制御装置18は、受信強度が閾値Ub未満であり、かつ受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも短い状態が継続する限り、ステップS310aのNO判定とステップS320aのNO判定とを繰り返す。
その後、受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも短い状態で、受信強度が閾値Ub以上になると、2波目の反射波(すなわち、球面波3a)を受信したとして、ステップS310aにおいて、YESと判定する。
次に、電子制御装置18は、ステップS330a(すなわち、第2検知用算出部)にて、超音波ソナー10から超音波を送信してから超音波ソナー12で1波目の反射波を受信するまで伝搬時間Tbに基づいて、経路長Lb(すなわち、Tb×Sc)を求める。
これに加えて、電子制御装置18は、超音波ソナー10から超音波を送信してから超音波ソナー11で2波目の反射波を受信するまで伝搬時間Teに基づいて、経路長Le(すなわち、Te×Sc)を求める。このように、電子制御装置18は、経路長Lb、Leを求めることができる。
また、受信強度が閾値Ub未満の状態で、受信経過時間が待ち受け期間Tuよりも長くなると、電子制御装置18は、待ち受け期間Tuが終了したとして、ステップS320aでNOと判定する。この場合、電子制御装置18は、経路長Lb、Leを算出することなく、経路算出処理を終了する。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置18は、経路算出処理を実行することにより、経路長La、Lb、Ld、Leを算出することができる。
本実施形態の超音波ソナー11で受信される1波目の反射波(すなわち、球面波3b)の受信強度は、超音波ソナー11で受信される2波目の反射波(すなわち、球面波3a)の受信強度よりも大きい。
超音波ソナー12で受信される1波目の反射波(すなわち、球面波3b)の受信強度は、超音波ソナー12で受信される2波目の反射波(すなわち、球面波3a)の受信強度よりも大きい。
そこで、本実施形態では、ステップS310、S310aで用いられる閾値Ubは、ステップS300、S300aで用いられる閾値Uaに比べて小さくなっている。具体的には、超音波ソナー11、12で受信される1波目の反射波の受信強度に応じて閾値Ubを決めてもよい。
例えば、超音波ソナー11、12で受信される1波目の反射波の受信強度が大きいほど、閾値Ubが大きくなるように設定し、超音波ソナー11、12で受信される1波目の反射波の受信強度が小さいほど、閾値Ubが小さくなるように設定してもよい。
なお、超音波ソナー11、12で球面波ではなく、平面波が受信される場合には、受信強度が大きいほど、閾値Ubが大きくなるように設定し、受信強度が小さいほど、閾値Ubが小さくなるように設定してもよい。
本実施形態では、立体物2の角部2e、2hの間が大きくなるほど、経路長Laと経路長Ldの差分が大きくなる。そこで、立体物2の角部2e、2hの間が大きくなるほど、待ち受け期間Tuが長くなるように設定されている。すなわち、立体物2が大きくなるほど、待ち受け期間Tuの終了タイミングが遅くなるように設定されている。
以上により、待ち受け期間Tuを設けることにより、超音波ソナー11、12でノイズを誤って2波目の反射波として受信することを未然に防ぐことができる。
本実施形態では、立体物2が大きいほど角部2e、2hの間の間隔が大きくなる。このため、立体物2が大きくなるほど、待ち受け期間Tuの終了タイミングが遅くなるように設定されている。これにより、角部2e、2hの間の間隔に合わせて待ち受け期間Tuの終了タイミングを適切に設定することができる。
(第14実施形態)
本第14実施形態では、上記第4実施形態において、超音波ソナー11、12、13で受信される受信波が1波目の反射波であるか2波目の反射波であるかを特定することなく、立体物2の角部2e、2hを求める例について図34、図35を参照して説明する。
図34は、本実施形態の電子制御装置18における立体物検出処理の詳細を示すフローチャートである。図34において、図13と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。電子制御装置18は、図33のフローチャートにしたがって、立体物検出処理を実行する。
まず、電子制御装置18は、ステップS100において、超音波ソナー10から超音波を立体物2に向けて送信させると、この送信される超音波は、立体物2に向けて伝搬される。
ここで、図35に示すように、超音波ソナー10から伝搬される超音波のうち立体物2に到達した超音波は、反射される。この反射された反射波は、超音波ソナー11、12、13に伝搬される。
その後、反射波が超音波ソナー11、12、13に受信される。これに伴い、超音波ソナー11、12、13は、それぞれ、受信信号を電子制御装置18に出力する。
次に、電子制御装置18は、ステップS110において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー11に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Laを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS120において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー12に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lbを求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS125において、超音波ソナー10から超音波を送信させてから超音波ソナー13に反射波が受信されるまで超音波が伝搬する経路の長さである経路長Lcを求める。
次のステップS130にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、11のそれぞれの位置を焦点20a、20bとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー11からの距離とを加算した加算値を経路長Laとする点の集合体を楕円23として求める。
次のステップS140にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、12のそれぞれの位置を焦点20a、20cとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー12からの距離とを加算した加算値を経路長Lbとする点の集合体を楕円24として求める。
次のステップS145にて、電子制御装置18は、超音波ソナー10、13のそれぞれの位置を焦点20a、20dとし、超音波ソナー10からの距離と超音波ソナー13からの距離とを加算した加算値を経路長Lcとする点の集合体を楕円25として求める。
次に、電子制御装置18は、ステップS146において、楕円23、楕円24、および楕円25が交差する交点を算出する。
ここで、楕円23、および楕円24が交差する交点を第1交点とし、楕円23、および楕円24が交差する交点を第2交点とし、楕円24、および楕円25が交差する交点を第3交点とする。
次に、電子制御装置18は、ステップS147Aにおいて、第1交点、第2交点、および第3交点が一致しているか否かを判定する。このことにより、超音波ソナー11、12、13で受信される反射波が全て立体物2の角部2e、2hのうちいずれか一方で反射されたものか否かを判定することになる。
このとき、電子制御装置18は、第1交点、第2交点、および第3交点が一致しているときには、ステップS147Aにおいて、YESと判定する。このとき、超音波ソナー11、12、13で受信される反射波が全て立体物2の角部2e、2hのうちいずれか一方で反射されたものであると判定されることになる。
例えば、超音波ソナー11、12、13で受信される反射波が全て立体物2の角部2eで反射されたものであるときには、ステップS147AにおいてYESと判定される。
超音波ソナー11、12、13で受信される反射波が全て立体物2の角部2hで反射されたものであるときには、ステップS147AにおいてYESと判定される。
これに伴い、電子制御装置18は、ステップS150において、第1交点を立体物2の角部2e、或いは角部2hとして求める。
一方、電子制御装置18は、第1交点、第2交点、および第3交点が不一致であるときには、ステップS147Aにおいて、NOと判定する。すなわち、超音波ソナー11、12、13で受信される反射波が全て立体物2の角部2e、2hのうちいずれか一方で反射されたものではないと判定される。
図35に示すように、超音波ソナー11、12で受信される反射波が立体物2の角部2hで反射されたものであり、かつ超音波ソナー13で受信される反射波が立体物2の角部2eで反射されたものであるとき、ステップS147AにおいてNOと判定される。
例えば、超音波ソナー11、12で受信される反射波が立体物2の角部2eで反射されたものであり、かつ超音波ソナー13で受信される反射波が立体物2の側面2aで反射されたものであるとき、ステップS147AにおいてNOと判定される。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置18は、楕円23、24、25のうちいずれか2つの楕円の第1交点、第2交点、第3交点が一致したとき、立体物2の角部2e、或いは角部2hを求めることができる。
(他の実施形態)
(1)上記第1~第14実施形態では、探査波として超音波を用いた例について説明したが、これに限らず、超音波以外の音波、光、ミリ波等の電波を探査波として用いてもよい。
(2)上記第1~第14実施形態では、立体物検出装置を自動車に搭載した例について説明したが、これに代えて、次の(a)(b)のようにしてもよい。
(a)自動車以外の飛行機、電車、列車、二輪車、ドローン等の移動体に立体物検出装置を搭載してもよい。
(b)立体物検出装置自体を搬送可能であるポータブルタイプに構成してもよい。
(3)上記第1~第14実施形態では、2つの楕円、或いは3つの楕円を用いて立体物2の角部2e、或いは角部2hを求めた例について説明したが、これに代えて、4つ以上の楕円を用いて立体物2の角部2e、或いは角部2hを求めてもよい。
(4)上記第1~第14実施形態では、電子制御装置18は、図32のステップS300の1波目受信判定でYESと判定したとき、ステップS310の2波目受信判定を実行した例について説明した。
しかし、これに代えて、図32のステップS300の1波目受信判定でYESと判定したとき、一定期間を経過してから、ステップS310の2波目受信判定の実行を開始してもよい。
(4)上記第1~第14実施形態では、電子制御装置18は、図32のステップS300の1波目受信判定でYESと判定したとき、ステップS310の2波目受信判定を実行した例について説明した。
しかし、これに代えて、図32のステップS300の1波目受信判定でYESと判定したとき、一定期間を経過してから、ステップS310の2波目受信判定の実行を開始してもよい。
(5)上記第1~第14実施形態では、電子制御装置18は、図33のステップS300aの1波目受信判定でYESと判定したとき、ステップS310aの2波目受信判定を実行した例について説明した。
しかし、これに代えて、図33のステップS300aの1波目受信判定でYESと判定したとき、一定期間を経過してから、ステップS310aの2波目受信判定の実行を開始してもよい。
(6)上記第1~第14実施形態では、超音波ソナー10、11、12、13を一列に並べた例について説明した。しかし、これに限らず、超音波ソナー10、11、12、13を異なる位置に配置すればよく、どのように超音波ソナー10、11、12、13を配置してもよい。
(7)なお、本発明は上記した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した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、センサから車両の外部環境情報(例えば車外の湿度)を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。
このように構成される上記第1~第14実施形態、および他の実施形態では、次のような請求の範囲を構成してもよい。
すなわち、送信部、第1受信部、第2受信部が等間隔で一列に並べられている。送信部、第1受信部、第2受信部のうち隣り合う2つの装置の間に設定される間隔が500mmである。
第1受信部および第2受信部のうちいずれか一方と送信部とを用いて距離を測定する際に生じる測定誤差ΔLとしては、3cm以下に設定されている。
(まとめ)
上記第1~第14実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、検知対象である立体物の角部を検出する立体物検出装置は、探査波を送信する送信部を備える。
立体物検出装置は、送信部から送信された探査波のうち角部にて球面波として反射された反射波を受信する第1受信部と、第1受信部と異なる位置に配置されて、反射波を受信する第2受信部とを備える。
立体物検出装置は、送信部から探査波が送信されてから第1受信部で反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第1経路長を求める第1経路長算出部を備える。
立体物検出装置は、送信部の位置と第1受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第1受信部からの距離とを加算した加算値が第1経路長と等しくなる点の集合体を第1楕円として求める第1楕円算出部を備える。
立体物検出装置は、送信部から探査波が送信されてから第2受信部で反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第2経路長を求める第2経路長算出部を備える。
立体物検出装置は、送信部の位置と第2受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第2受信部からの距離とを加算した加算値が第2経路長と等しくなる点の集合体を第2楕円として求める第2楕円算出部を備える。
立体物検出装置は、第1楕円と第2楕円とが交わる交点を角部として求める角部算出部を備える。
第2の観点によれば、立体物検出装置は、探査波を送信して、この送信した探査波のうち立体物で反射された反射波を受信する複数の探査部を備える。
立体物検出装置は、複数の探査部がそれぞれ自ら送信した探査波のうち立体物で反射された反射波を自ら受信した際の受信強度をそれぞれ検出する受信強度検出部を備える。
立体物検出装置は、受信強度検出部で検出されたそれぞれの受信強度に基づいて、複数の探査部のうち、最も大きな受信強度が検出される探査部を送信部とする送信部決定部を備える。
これにより、複数の探査部のうち平面波を受信し易い探査部を送信部とすることができる。このため、複数の探査部のうち平面波を受信し易い探査部を第1受信部、第2受信部とすることを未然に防ぐことができる。
第3の観点によれば、複数の探査部のうち最も大きな受信強度が検出される探査部を第1探査部とする。立体物検出装置は、受信強度検出部で検出されたそれぞれの受信強度に基づいて、複数の探査部のうち第1探査部以外の2つの探査部を第1受信部、第2受信部とする受信部決定部を備える。
これにより、複数の探査部のうち、平面波を受信し易い探査部を第1受信部、第2受信部とすることを未然に防ぐことができる。
第4の観点によれば、受信部決定部は、受信強度検出部で検出されたそれぞれの受信強度に基づいて、複数の探査部のうち、第1探査部に最も近い位置に配置されている探査部である第2探査部を選択する。
これにより、複数の探査部のうち、第1探査部以外で、最も平面波を受信し易い探査部である第2探査部を選択することができる。
さらに、受信部決定部は、複数の探査部のうち第1探査部、第2探査部を除いた2つの探査部を第1受信部、第2受信部とする。
これにより、複数の探査部のうち、平面波を受信し易い探査部を第1受信部、第2受信部とすることを未然に防ぐことができる。
第5の観点によれば、立体物検出装置は、第1受信部、第2受信部と異なる位置に配置されて、反射波を受信する第3受信部を備える。立体物検出装置は、送信部から探査波が送信されてから第3受信部で反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第3経路長を求める第3経路長算出部を備える。
立体物検出装置は、送信部の位置と第3受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第3受信部からの距離とを加算した加算値が第3経路長と等しくなる点の集合体を第3楕円として求める第3楕円算出部を備える。
立体物検出装置は、第1楕円と第2楕円が交わる第1交点と、第1楕円と第3楕円が交わる第2交点と、第2楕円と第3楕円が交わる第3交点とそれぞれを求める交点算出部を備える。
立体物検出装置は、第1交点、第2交点、および第3交点が一致しているか否かを判定する交点判定部を備え、第1交点、第2交点、第3交点が一致していると交点判定部が判定したとき、角部算出部は、第1交点を角部として求める。
これにより、第1受信部、第2受信部、第3受信部を備える場合であても、第1交点を角部として求めることができる。
第6の観点によれば、立体物検出装置は、第1交点、第2交点、および第3交点の分布にバラツキが生じていると交点判定部が判定したとき、第1受信部、第2受信部、第3受信部のうち送信部に最も近い受信部を除いた2つの受信部を選択する選択部を備える。
これにより、第1受信部、第2受信部、第3受信部のうち、最も平面波の影響を受け易い受信部を除いた2つの受信部とすることができる。
立体物検出装置は、角部算出部を第1角部算出部としたとき、第1楕円、第2楕円、および第3楕円のうち選択部によって選択された2つの受信部に対応する2つの楕円の交点を角部として求める第2角部算出部を備える。
これにより、平面波の影響を受け易い受信部を用いて角部を算出することを未然に防ぐことができる。
第7の観点によれば、立体物検出装置は、探査波を送信し、この送信された探査波のうち立体物で反射された反射波を受信する探査部と、異なる位置にそれぞれ配置され、反射波をそれぞれ受信する複数の受信部とを備える。
立体物検出装置は、探査部で受信される反射波の受信強度と、複数の受信部のそれぞれで受信される反射波の受信強度とを検出する受信強度検出部を備える。
立体物検出装置は、受信強度検出部でそれぞれ検出される受信強度に基づいて、複数の受信部のうち、探査部で受信される反射波の受信強度よりも小さい受信強度が検出される2つの受信部を、第1受信部、第2受信部として決定する受信部決定部を備える。
これにより、平面波の影響を受け難い受信部を第1受信部、第2受信部として決定することができる。
第8の観点によれば、立体物検出装置は、探査波を送信し、この送信された探査波のうち立体物で反射された反射波を受信する複数の探査部を備える。
立体物検出装置は、複数の探査部がそれぞれ自ら送信した探査波のうち立体物で反射された反射波を自ら受信した際の受信強度をそれぞれ検出する受信強度検出部を備える。
立体物検出装置では、予め決められた3以上の個数を所定個数とする。立体物検出装置は、受信強度検出部でそれぞれ検出される受信強度に基づいて、複数の探査部のうち、受信強度が第1閾値以上である探査部の個数が所定個数以上であるか否かを判定する第1探査部判定部を備える。
このことにより、第1探査部判定部は、受信強度検出部でそれぞれ検出される受信強度に基づいて、複数の探査部のうち、平面波を受信する探査部の個数が所定個数以上であるか否かを判定することになる。
立体物検出装置では、第1閾値よりも小さい閾値を第2閾値とする。そして、立体物検出装置は、受信強度検出部で検出される複数の探査部の受信強度に基づいて、複数の探査部のうち受信強度が第1閾値よりも小さく、かつ第2閾値以上である探査部の個数が2個以上であるか否かを判定する第2探査部判定部を備える。
このことにより、第2探査部判定部は、複数の探査部のうち、球面波を受信する探査部の個数が2個以上であるか否かを判定することになる。
立体物検出装置では、受信強度が第1閾値以上である探査部の個数が所定個数以上であると第1探査部判定部が判定したとき、角部検出停止部は、角部算出部を実行することを停止する。
これにより、平面波を受信する探査部の個数が所定個数以上であると第1探査部判定部が判定したとき、角部検出停止部は、角部算出部を実行することを停止する。
或いは、受信強度が第1閾値よりも小さく、かつ第2閾値以上である探査部の個数が2個未満であると第2探査部判定部が判定したとき、角部検出停止部は、角部算出部を実行することを停止する。
これにより、球面波を受信する探査部の個数が2個未満であると第2探査部判定部が判定したとき、角部検出停止部は、角部算出部を実行することを停止する。
一方、受信強度が第1閾値以上である探査部の個数が所定個数未満であると第1探査部判定部が判定し、かつ受信強度が第1閾値よりも小さく、かつ第2閾値以上である探査部の個数が2個以上であると第2探査部判定部が判定したとき、次の通りにする。
すなわち、複数の探査部のいずれかがそれぞれ送信部、第1受信部、第2受信部として機能する。これに加えて、第1経路長算出部、第1楕円算出部、第2経路長算出部、第2楕円算出部、および角部算出部がそれぞれ機能する。
以上により、平面波を受信する探査部の個数が所定個数未満であると第1探査部判定部が判定し、かつ球面波を受信する探査部の個数が2個以上であると第2探査部判定部が判定したとき、次の通りにする。
すなわち、送信部、第1受信部、第2受信部、第1経路長算出部、第1楕円算出部、第2経路長算出部、第2楕円算出部、および角部算出部がそれぞれ機能する。
第9の観点によれば、送信部は、第1受信部および第2受信部のうちいずれか1つの受信部を構成する送受信部である。
これにより、第1受信部および第2受信部によって、第1楕円、第2楕円の交点、すなわち角部を求めることができる。
第10の観点によれば、送信部は、時間経過に伴ってパルス状に強度が変化する探査波を送信する。
第11の観点によれば、送信部は、所定期間の間連続して強度が変化する探査波を送信する。
第12の観点によれば、立体物検出装置は、第1角部、第2角部を有する検知対象である立体物を検出する。
立体物検出装置は、探査波を送信する送信部と、送信部から送信された探査波のうち第1角部、或いは第2角部にて球面波として反射された反射波を受信する第1受信部とを備える。
立体物検出装置は、第1受信部と異なる位置に配置されて、反射波を受信する第2受信部を備える。立体物検出装置は、送信部から探査波が送信されてから第1受信部に2波目の反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第1経路長を求める第1経路長算出部を備える。
第1楕円算出部は、送信部の位置と第1受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第1受信部からの距離とを加算した加算値が第1経路長と等しくなる点の集合体を第1楕円として求める。
第2経路長算出部は、送信部から探査波が送信されてから第2受信部に2波目の反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第2経路長を求める。
第2楕円算出部は、送信部の位置と第2受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第2受信部からの距離とを加算した加算値が第2経路長と等しくなる点の集合体を第2楕円として求める。
角部算出部は、第1角部および第2角部のうち、第1受信部、第2受信部から遠い方の位置に設けられている角部を遠い方の角部としたとき、第1楕円と第2楕円とが交わる交点を遠い方の角部として求める。
第13の観点によれば、立体物検出装置は、送信部から探査波が送信されてから第1受信部に1波目の反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第3経路長を求める第3経路長算出部を備える。
第3楕円算出部は、送信部の位置と第1受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第1受信部からの距離とを加算した加算値が第3経路長と等しくなる点の集合体を第3楕円として求める。
第4経路長算出部は、送信部から探査波が送信されてから第2受信部に1波目の反射波が受信される迄の間において探査波が伝搬する経路の長さである第4経路長を求める。
第4楕円算出部は、送信部の位置と第2受信部の位置とをそれぞれ焦点とし、送信部からの距離と第2受信部からの距離とを加算した加算値が第4経路長と等しくなる点の集合体を第4楕円として求める。
第2角部算出部は、第1角部および第2角部のうち、第1受信部、第2受信部から近い方の位置に設けられている角部を近い方の角部としたとき、第3楕円と第4楕円とが交わる交点を近い方の角部として検出する。
以上により、第1受信部、第2受信部から近い方の角部を求めることができる。
第14の観点によれば、面算出部は、立体物のうち遠い方の角部と近い方の角部とを結ぶ面を求める。
第15の観点によれば、第1経路長算出部は、第1検知用受信判定部、および第1検知用算出部を備える。
第1検知用受信判定部は、第1受信部で1波目の反射波が受信された後、第1受信部で受信される超音波の受信強度が閾値以上であるか否かを判定することにより、第1受信部で2波目の反射波が受信されたか否かを判定する
第1検知用算出部は、第1受信部に2波目の反射波が受信されたと第1検知用受信判定部が判定したとき、第1検知用受信判定部によって受信された判定された2波目の反射波における第1経路長を算出する。
これにより、第1受信部に2波目の反射波が受信されたか否かを精度よく判定することができる。このため、第1経路長を高精度に算出することができる。
第16の観点によれば、第1経路長算出部は、第1受信部による2波目の反射波の受信を待ち受ける待ち受け期間が終了したか否かを判定する第1期間終了判定部を備える。
待ち受け期間が未終了であると第1期間終了判定部が判定し、かつ超音波の受信強度が閾値未満であると第1検知用受信判定部が判定したとき、第1検知用受信判定部が超音波の受信強度が閾値未満であるか否かを再び判定する。
待ち受け期間が未終了であると第1期間終了判定部が判定したとき、第1検知用受信判定部は、超音波の受信強度が閾値以上であると判定することにより、第1受信部で2波目の反射波が受信されたと判定する。
これにより、待ち受け期間を設けることにより、ノイズを誤って2波目の反射波として第1受信部で受信することを抑制することができる。
第17の観点によれば、第2経路長算出部は、第2期間終了判定部、および第2検知用算出部を備える。
第2期間終了判定部は、第2受信部で1波目の反射波が受信された後、第2受信部で受信される反射波の受信強度が閾値以上であるか否かを判定することにより、第2受信部で2波目の反射波が受信されたか否かを判定する。
第2検知用算出部は、第2受信部で2波目の反射波が受信されたと第2期間終了判定部が判定したとき、第2期間終了判定部によって受信された判定された2波目の反射波における第2経路長を算出する。
これにより、第2受信部に2波目の反射波が受信されることを精度よく判定することができる。このため、第2経路長を高精度に算出することができる。
第18の観点によれば、第2経路長算出部は、第2受信部による2波目の反射波の受信を待ち受ける待ち受け期間が終了したか否かを判定する第2期間終了判定部を備える。
待ち受け期間が未終了であると第2期間終了判定部が判定し、かつ超音波の受信強度が閾値未満であると第2期間終了判定部が判定したとき、第2期間終了判定部が超音波の受信強度が閾値未満であるか否かを再び判定する。
待ち受け期間が未終了であると第2期間終了判定部が判定したとき、第2期間終了判定部は、超音波の受信強度が閾値以上であると判定することにより、第2受信部で2波目の反射波が受信されたと判定する。
これにより、待ち受け期間を設けることにより、ノイズを誤って2波目の反射波として第2受信部で受信することを抑制することができる。
第19の観点によれば、第1期間終了判定部および第2期間終了判定部のうち少なくとも一方で用いられる待ち受け期間の終了タイミングは、立体物が大きいほど遅いタイミングに設定される。
ここで、立体物が大きいほど第1角部と第2角部の間の間隔が大きくなる。このため、立体物が大きいほど遅いタイミングに終了タイミングを設定することにより、終了タイミングを第1角部と第2角部の間の間隔に合わせて適切に設定することができる。
第20の観点によれば、送信部が探査波を送信する期間を送信期間とする。第1受信部が1波目の反射波と2波目の反射波とを異なるタイミングで受信し、かつ第2受信部が1波目の反射波と2波目の反射波とを異なるタイミングで受信するように、送信期間が設定されている。
第21の観点によれば、送信部は、第1受信部および第2受信部のうちいずれか1つの受信部を構成する送受信部である。
第22の観点によれば、送信部は、時間経過に伴ってパルス状に強度が変化する探査波を送信する。
第23の観点によれば、送信部は、所定期間の間に亘って連続して強度が変化する探査波を送信する。