WO2014136408A1 - 車両用障害物検知装置および、車両用障害物検知システム - Google Patents

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ultrasonic sensor
timing
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文武 仲野
直哉 東
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Definitions

  • the present invention generally relates to a vehicle obstacle detection device and a vehicle obstacle detection system, and more particularly to a vehicle obstacle detection device and a vehicle obstacle detection system that detect an obstacle to a vehicle.
  • a vehicle obstacle detection system that is provided in a vehicle and detects the presence or absence of an obstacle.
  • a vehicle obstacle detection system includes one ultrasonic sensor (a so-called single sonar) having one microphone that transmits and receives ultrasonic waves.
  • This ultrasonic sensor detects the presence of an obstacle by transmitting ultrasonic waves from a microphone and receiving ultrasonic waves reflected by the obstacle. Furthermore, the ultrasonic sensor measures the distance to the obstacle based on the time difference from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received.
  • distance information from the vehicle to the obstacle can be obtained using an ultrasonic sensor, but the direction of the obstacle with respect to the vehicle cannot be obtained. Location information could not be obtained.
  • an ultrasonic sensor (dual sonar) having two microphones has a shorter detectable distance (a distance at which an obstacle can be detected) than an ultrasonic sensor (single sonar) having one microphone. There was a problem of becoming.
  • the present invention has been made in view of the above reasons, and an object thereof is to provide a vehicle obstacle detection device and a vehicle obstacle detection system capable of calculating the position of an obstacle with respect to a vehicle from a short distance to a long distance. There is to do.
  • the vehicle obstacle detection device of the present invention includes a calculation unit.
  • the calculation unit calculates the position of the obstacle with respect to the vehicle at the second timing using the first distance information and the second distance information.
  • the first distance information indicates a first distance measured by the first ultrasonic sensor at a first timing.
  • the first ultrasonic sensor has a first microphone provided on the outer surface of the vehicle.
  • the ultrasonic sensor measures the first distance from the vehicle to an obstacle when the first microphone transmits and receives ultrasonic waves.
  • the second distance information indicates a second distance measured by the second ultrasonic sensor at the second timing that is later than the first timing.
  • the second ultrasonic sensor has a second microphone provided on the outer surface of the vehicle.
  • the second ultrasonic sensor measures the second distance from the vehicle to the obstacle when the second microphone transmits and receives ultrasonic waves.
  • the calculation unit preferably includes a movement distance calculation unit, a sensor interval calculation unit, a movement angle calculation unit, and an obstacle direction calculation unit.
  • the moving distance calculation unit calculates a moving distance of the vehicle that has moved from the first timing to the second timing based on the moving speed of the vehicle.
  • the sensor interval calculation unit calculates a sensor interval based on an attachment interval between the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor and the movement distance calculated by the movement distance calculation unit.
  • the sensor interval is an interval between the first ultrasonic sensor at the first timing and the second ultrasonic sensor at the second timing.
  • the movement angle calculation unit starts from the first timing based on the position of the first ultrasonic sensor at the first timing based on the sensor interval calculated by the sensor interval calculation unit.
  • the moving angle of the second ultrasonic sensor that has moved up to the second timing is calculated.
  • the obstacle direction calculation unit is based on the first distance information, the second distance information, the sensor interval calculated by the sensor interval calculation unit, and the movement angle calculated by the movement angle calculation unit. Then, the direction of the obstacle is calculated. The direction is a direction of the obstacle with respect to the second ultrasonic sensor at the second timing.
  • the vehicle obstacle detection device preferably further includes a communication unit.
  • the communication unit transmits position information indicating the position calculated by the calculation unit to the outside.
  • the communication unit transmits the position information to the outside using Controller-Area-Network communication.
  • the communication unit transmits the position information to the outside using analog communication.
  • the communication unit transmits the position information to an external device provided in the vehicle.
  • the vehicle obstacle detection device preferably includes a prediction unit and a determination unit.
  • the prediction unit predicts a travel route of the vehicle based on a steering angle of the vehicle.
  • the determination unit determines whether the position calculated by the calculation unit is included in the traveling route predicted by the prediction unit.
  • the vehicle obstacle detection device preferably includes a prediction unit and a determination unit.
  • the prediction unit predicts a travel route of the vehicle based on a steering angle of the vehicle.
  • the determination unit determines whether the position calculated by the calculation unit is included in the traveling route predicted by the prediction unit.
  • the communication unit transmits the position information to the outside when the determination unit determines that the position is included in the travel route.
  • the communication unit does not transmit the position information to the outside when the determination unit determines that the position is not included in the travel route.
  • the vehicle obstacle detection device further includes a coordinate calculation unit.
  • the coordinate calculation unit calculates the position coordinates of the obstacle at the second timing based on the sensor interval and the direction calculated by the obstacle direction calculation unit.
  • the calculation unit performs the following operation after calculating the position at the second timing.
  • the calculation unit calculates the position at a third timing that is later than the second timing, using the second distance information and the third distance information.
  • the third distance information indicates the first distance measured by the first ultrasonic sensor at the third timing.
  • the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor preferably have the following configurations.
  • the first ultrasonic sensor further includes a first housing that houses the first microphone.
  • the second ultrasonic sensor further includes a second housing that houses the second microphone.
  • the vehicle obstacle detection device is preferably provided in the vehicle.
  • the vehicle obstacle detection system of the present invention includes a first ultrasonic sensor, a second ultrasonic sensor, and a calculation unit.
  • the first ultrasonic sensor has a first microphone provided on the outer surface of the vehicle.
  • the first ultrasonic sensor measures a first distance from the vehicle to an obstacle when the first microphone transmits and receives an ultrasonic wave.
  • the second ultrasonic sensor has a second microphone provided on the outer surface of the vehicle.
  • the second tuning acoustic wave sensor measures a second distance from the vehicle to the obstacle when the second microphone transmits and receives an ultrasonic wave.
  • the calculation unit calculates the position of the obstacle with respect to the vehicle at a second timing using the first distance information and the second distance information.
  • the first distance information indicates the first distance measured by the first ultrasonic sensor at a first timing.
  • the second distance information indicates the second distance measured by the second ultrasonic sensor at the second timing which is later than the first timing.
  • the present invention by using a plurality of ultrasonic sensors having one microphone, by calculating the distance information to the obstacle measured by each ultrasonic sensor, from a short distance to a long distance, There is an effect that the position of the obstacle with respect to the vehicle can be calculated.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle obstacle detection system according to an embodiment of the present invention. It is calculation explanatory drawing of the movement distance calculation part which concerns on embodiment of this invention. It is calculation explanatory drawing of the sensor space
  • FIG. 1 A block diagram of the vehicle obstacle detection system of this embodiment is shown in FIG. 1, and a schematic diagram is shown in FIG.
  • the vehicle obstacle detection system according to this embodiment includes two ultrasonic sensors 1 a and 1 b and a vehicle obstacle detection device 2, and calculates the position of the obstacle 4 with respect to the vehicle 3.
  • the ultrasonic sensors 1 a and 1 b are provided on a bumper 31 on the front side of the vehicle 3. More specifically, the ultrasonic sensor 1a (first ultrasonic sensor) and the ultrasonic sensor 1b (second ultrasonic sensor) are provided in the vehicle 3 independently of each other.
  • the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b are provided symmetrically with respect to a center line 1c passing through the center of the vehicle 3 in the left-right direction and extending along the front-rear direction.
  • the ultrasonic sensor 1 a is provided on the left side with respect to the center line 1 c in the left-right direction of the vehicle 3 when the vehicle is directed in the traveling direction (forward direction), and the ultrasonic sensor 1 b is in the left-right direction of the vehicle 3. Are provided on the right side of the center line 1c.
  • the ultrasonic sensor 1a is a single unit configured by housing the microphone 11a (first microphone) and the signal processing circuit 12a shown in FIG. 1 in the housing 13a (first housing) shown in FIG. Sonar. That is, the ultrasonic sensor 1a includes a microphone 11a, a signal processing circuit 12a, and a housing 13a.
  • the housing 13a houses the microphone 11a and the signal processing circuit 12a.
  • the microphone 11a of this embodiment is an ultrasonic transducer configured to transmit and receive ultrasonic waves.
  • the microphone 11 a is provided so as to be exposed from a hole provided in the bumper 31 (see FIG. 2), and transmits ultrasonic waves toward the front of the vehicle 3. When the obstacle 4 is present, the microphone 11 a receives the ultrasonic wave reflected by the obstacle 4.
  • the signal processing circuit 12a measures the distance from the microphone 11a to the obstacle 4 based on the time difference from the timing at which the microphone 11a transmits the ultrasonic wave to the timing at which the microphone 11a receives the ultrasonic wave reflected by the obstacle 4. (calculate. Then, the signal processing circuit 12a stores distance information indicating the measured distance (distance from the microphone 11a to the obstacle 4) in the storage unit 22 of the vehicle obstacle detection device 2.
  • the ultrasonic sensor 1a measures the distance from the microphone 11a to the obstacle 4 in a predetermined cycle by transmitting ultrasonic waves from the microphone 11a in a predetermined cycle.
  • the ultrasonic sensor 1 a sequentially stores measurement data in which the distance information indicating the measured distance to the obstacle 4 and the measured time (timing) are associated with each other in the storage unit 22.
  • the microphone 11a may be integrally provided with a transmission configuration for transmitting ultrasonic waves and a reception configuration for receiving ultrasonic waves reflected by the obstacle 4, or the transmission configuration (transmitter) and the reception configuration. (Receiver) may be provided separately in close proximity.
  • the ultrasonic sensor 1b is a single unit configured by housing the microphone 11b (second microphone) and the signal processing circuit 12b shown in FIG. 1 in the housing 13b (second housing) shown in FIG. Sonar. That is, the ultrasonic sensor 1b includes a microphone 11b, a signal processing circuit 12b, and a housing 13b. The housing 13b houses the microphone 11b and the signal processing circuit 12b.
  • the microphone 11b of the present embodiment is an ultrasonic transducer configured to transmit and receive ultrasonic waves.
  • the configuration of the ultrasonic sensor 1b (microphone 11b, signal processing circuit 12b) is the same as the configuration of the ultrasonic sensor 1a (microphone 11a, signal processing circuit 12a), and thus detailed description thereof is omitted.
  • the microphone 11b may be integrally provided with a transmission configuration for transmitting ultrasonic waves and a reception configuration for receiving ultrasonic waves reflected by the obstacle 4, or the transmission configuration (transmitter) and the reception configuration (reception). May be separately provided in the state of being close to each other.
  • the microphone 11a of the ultrasonic sensor 1a and the microphone 11b of the ultrasonic sensor 1b alternately transmit ultrasonic waves, so that the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b are alternately faulty.
  • the distance to the object 4 is measured.
  • the measurement time difference between the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b is C1 [ms].
  • the vehicle obstacle detection device 2 includes a calculation unit 21, a storage unit 22, and a communication unit 23.
  • the vehicle obstacle detection device 2 is provided in the vehicle 3.
  • the storage unit 22 stores measurement data in which distance information indicating the distance to the obstacle 4 (first distance) measured by the ultrasonic sensor 1a is associated with the measured time (timing). is doing. That is, the storage unit 22 stores first distance information indicating the first distance measured by the ultrasonic sensor 1a at the first timing (time t1). In addition, the storage unit 22 stores measurement data in which distance information indicating the distance (second distance) to the obstacle 4 measured by the ultrasonic sensor 1b is associated with the measured time (timing). . That is, the storage unit 22 stores the second distance information indicating the second distance measured by the ultrasonic sensor 1b at the second timing (time t2) later than the first timing.
  • the storage unit 22 corresponds to a first acquisition unit that acquires first distance information from the ultrasonic sensor 1a and a second acquisition unit that acquires second distance information from the ultrasonic sensor 1b.
  • the clock unit that measures the timing at which the distance from the vehicle 3 to the obstacle 4 is measured may be provided in the ultrasonic sensors 1a and 1b, or may be provided in the vehicle obstacle detection device 2.
  • the signal processing circuits 12a and 12b have a function as a clock unit.
  • the calculation unit 21 has a function as a clock unit.
  • the calculation unit 21 includes a microcomputer including a movement distance calculation unit 211, a sensor interval calculation unit 212, a movement angle calculation unit 213, an obstacle direction calculation unit 214, a coordinate calculation unit 215, a prediction unit 216, and a determination unit 217. Yes. And the calculating part 21 calculates the position of the obstruction 4 with respect to the vehicle 3 by performing the calculation process using a trigonometric function.
  • the communication unit 23 is a communication interface for communicating with the outside. More specifically, the communication unit 23 is a communication interface for performing CAN (Controller Area ⁇ Network) communication with an external device 5 (for example, an ECU (Electronic Control Unit)) provided in the vehicle 3.
  • CAN Controller Area ⁇ Network
  • an external device 5 for example, an ECU (Electronic Control Unit)
  • the left-right direction of the vehicle 3 is the x-axis direction
  • the front-rear direction of the vehicle 3 is the y-axis direction
  • the front end of the vehicle 3 (bumper 31) at the center in the left-right direction of the vehicle 3 is the x-axis.
  • FIGS. 3 to 8 it is assumed that an obstacle 4 exists diagonally to the left of the vehicle 3.
  • the vehicle 3 is traveling forward (y-axis direction) at a moving speed S1 [km / h].
  • the position of the vehicle 3 when the ultrasonic sensor 1a measures the distance D1 [mm] to the obstacle 4 at time t1 (first timing) is indicated by a broken line.
  • the solid line indicates the position of the vehicle 3 when the ultrasonic sensor 1b measures the distance D2 [mm] to the obstacle 4 at the time t2 (second timing) when the measurement time difference C1 has elapsed from the time t1.
  • the calculation unit 21 uses the measurement data (distance D1, time t1) of the ultrasonic sensor 1a and the measurement data (distance D2, time t2) of the ultrasonic sensor 1b stored in the storage unit 22, to the front end of the vehicle 3
  • the position coordinates of the obstacle 4 with (origin O1) as the origin are calculated. That is, the computing unit 21 calculates the position of the obstacle 4 with respect to the vehicle 3 at time t2 (second timing) using the first distance information and the second distance information.
  • the movement distance calculation unit 211 calculates a movement distance L1 [mm] of the vehicle 3 that has moved from time t1 to time t2 (measurement time difference C1).
  • the calculating part 21 acquires vehicle speed information (movement speed S1) from external ECU using the communication part 23.
  • FIG. Further, the information on the measurement time difference C1 between the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b is held in advance by the movement distance calculation unit 211.
  • the movement distance calculation unit 211 calculates the movement distance L1 [mm] using the previously measured measurement time difference C1 [ms] and the acquired movement speed S1 [km / h] (see FIG. 3 and FIG. 3). (See the following formula (1)).
  • the sensor interval calculation unit 212 calculates the interval (sensor interval P2 [mm]) between the position of the ultrasonic sensor 1a at time t1 and the position of the ultrasonic sensor 1b at time t2.
  • the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b are mounted symmetrically with respect to the center axis (y-axis) in the left-right direction of the vehicle 3, and the mounting interval between the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b. Is P1 [mm]. Information on the mounting interval P1 is held in advance by the sensor interval calculation unit 212.
  • the sensor interval calculation unit 212 calculates the sensor interval P2 [mm] using the mounting interval P1 [mm] held in advance and the movement distance L1 [mm] calculated by the movement distance calculation unit 211. (See FIG. 4 and the following formulas (2) and (3)).
  • the movement angle calculation unit 213 calculates the movement angle ⁇ 1 [°] of the ultrasonic sensor 1b generated by the movement of the vehicle 3 from the time t1 to the time t2, with the position of the ultrasonic sensor 1a at the time t1 as the center. .
  • the movement angle calculation unit 213 calculates the movement angle ⁇ 1 [°] using the sensor interval P2 [mm] calculated by the sensor interval calculation unit 212 and the mounting interval P1 [mm] held in advance (FIG. 5 and the following formulas (4) and (5)).
  • the movement angle calculation unit 213 is based on the sensor interval P2 [mm] calculated by the sensor interval calculation unit 212, from the time t1 to the time t2 when the position of the ultrasonic sensor 1a is centered at the time t1.
  • the moving angle ⁇ 1 [°] of the ultrasonic sensor 1b that has moved between them is calculated.
  • the moving angle of the ultrasonic sensor 1a generated by the movement of the vehicle 3 from the time t1 to the time t2 with the position of the ultrasonic sensor 1b at the time t2 as the center is also ⁇ 1.
  • the obstacle direction calculation unit 214 calculates the direction of the obstacle 4 as viewed from the ultrasonic sensor 1b. Note that the direction of the obstacle 4 as viewed from the ultrasonic sensor 1b is based on the position of the ultrasonic sensor 1a at time t2 and the axis B1 (parallel to the x-axis) passing through the position of the ultrasonic sensor 1b. The angle ⁇ 2 [°] of the obstacle 4 with respect to the ultrasonic sensor 1b is shown.
  • the obstacle direction calculation unit 214 includes a straight line A1 connecting the position of the ultrasonic sensor 1b at time t2 and the position of the ultrasonic sensor 1a at time t1, and the position of the ultrasonic sensor 1b and the obstacle 4 at time t2.
  • An angle ⁇ 3 [°] formed by the straight line A2 connecting the positions is calculated.
  • the obstacle direction calculation unit 214 calculates the angle ⁇ 3 using the distance D1 measured by the ultrasonic sensor 1a, the distance D2 measured by the ultrasonic sensor 1b, and the sensor interval P2 calculated by the sensor interval calculation unit 212. (Refer to FIG. 6 and the following formulas (6) and (7)).
  • the obstacle direction calculation unit 214 calculates the angle ⁇ 2 by subtracting the movement angle ⁇ 1 from the angle ⁇ 3 calculated by the above equations (6) and (7) (see FIG. 6 and the following equation (8)). .
  • the obstacle direction calculation unit 214 calculates the angle ⁇ 2, the position (distance D2, angle ⁇ 2) of the obstacle 4 with respect to the ultrasonic sensor 1b at time t2 is specified. That is, the obstacle direction calculation unit 214 calculates the direction of the obstacle 4 based on the first distance information, the second distance information, the sensor interval P2 [mm], and the movement angle ⁇ 1 [°]. .
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the position coordinates of the obstacle 4 with the front end (origin O1) of the vehicle 3 at time t2 as the origin.
  • the position coordinates of the obstacle 4 indicate a distance Dx0 [mm] of the obstacle 4 in the x-axis direction with respect to the origin O1 and a distance Dy0 [mm] in the y-axis direction of the obstacle 4 with respect to the origin O1 (FIG. 8).
  • the distance Dx0 is indicated by a negative value.
  • the coordinate calculation unit 215 calculates a distance Dx2 [mm] in the x-axis direction of the obstacle 4 with respect to the ultrasonic sensor 1b at time t2.
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the distance Dx2 using the following formula (9) (see FIG. 7).
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the distance Dx2 using the following equation (10) (see FIG. 7).
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the distance Dx0 from the front end (origin O1) of the vehicle 3 to the obstacle 4 in the x-axis direction using the distance Dx2 calculated by the above formula (9) or (10). .
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the distance Dx0 (Dx0 ⁇ 0) using the following equation (11) (see FIG. 8).
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the distance Dx0 (Dx0> 0) using the following equation (12) (see FIG. 8).
  • the coordinate calculation unit 215 calculates a distance Dy0 from the front end (origin O1) of the vehicle 3 to the obstacle 4 in the y-axis direction.
  • the bumper 31 provided with the ultrasonic sensors 1a and 1b is curved with the front end as a vertex.
  • the length (offset) from the ultrasonic sensor 1b to the front end of the vehicle 3 (bumper 31) in the y-axis direction is L2 [mm].
  • the information on the length L2 is held in advance by the coordinate calculation unit 215.
  • the coordinate calculation unit 215 calculates the distance Dy0 using the distance Dx2 calculated by the above formula (9) or (10), the distance D2 measured by the ultrasonic sensor 1b, and the length L2 held in advance. To do. (See FIG. 8 and the following formulas (13) and (14)).
  • the coordinate calculation unit 215 of the calculation unit 21 calculates the position coordinates (Dx0, Dy0) of the obstacle 4 with respect to the front end (origin O1) of the vehicle 3 at time t2 from the above equations (9) to (14). To do. That is, the coordinate calculation unit 215 calculates the position coordinates of the obstacle 4 at time t2 based on the sensor interval and the direction calculated by the obstacle direction calculation unit 214.
  • the calculation unit 21 transmits the position information (position coordinates (Dx0, Dy0)) of the obstacle 4 calculated by the coordinate calculation unit 215 to the external device 5 using the communication unit 23. That is, the communication unit 23 transmits the position information of the obstacle 4 to the outside (external device 5). Then, the position of the obstacle 4 with respect to the vehicle 3 is informed to the driver using an indicator lamp mounted on the vehicle 3.
  • the position of the obstacle 4 using the distances (distances D1, D2) to the obstacle 4 measured at different timings (time t1, t2) by the two ultrasonic sensors 1a, 1b. Coordinates (Dx0, Dy0) can be calculated. Therefore, this embodiment can notify the driver not only the presence / absence of the obstacle 4 but also the positional information of the obstacle 4 with respect to the vehicle 3, so that the driver can be provided with higher accuracy of driving assistance. . Moreover, in this embodiment, since steering information is not used for calculation of the position coordinate of the obstruction 4, a calculation process is simplified.
  • the dual sonar used in the conventional vehicle obstacle detection system has two microphones integrally, the distance between the two microphones is short, and the detection distance (the obstacle 4 can be detected). There was a problem that the possible distance) was shortened.
  • the ultrasonic sensor 1a has one microphone 11a
  • the ultrasonic sensor 1b has one microphone 11b
  • each of the ultrasonic sensors 1a and 1b is configured by a single sonar. Yes.
  • the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b are independent of each other, and the attachment interval P1 can be arbitrarily set. Therefore, the position of the obstacle 4 with respect to the vehicle 3 is calculated from a short distance to a long distance. be able to.
  • single sonar (ultrasonic sensors 1a and 1b) having high versatility is used, it is advantageous in terms of cost compared to dual sonar.
  • the position of the obstacle 4 could not be specified, and therefore the vehicle 3 is not likely to contact the obstacle. Notification is also made when an obstacle 4 existing in the area is detected. That is, notification is also made when an obstacle 4 that exists in an area where the vehicle 3 is unlikely to enter is detected. Therefore, conventionally, it has been necessary to adjust the position and angle at which the ultrasonic sensor is provided, or to perform mask processing that physically limits the detection range.
  • the position coordinates of the obstacle 4 can be specified as described above, and the calculation unit 21 further includes a prediction unit 216 and a determination unit 217.
  • the calculation unit 21 acquires steering information (steering angle) of the vehicle 3 using the communication unit 23. Then, the prediction unit 216 predicts the traveling route of the vehicle 3 from the acquired steering information.
  • the determination unit 217 determines whether the travel route of the vehicle 3 predicted by the prediction unit 216 includes the position coordinates of the obstacle 4 calculated by the coordinate calculation unit 215. When the position of the obstacle 4 is included in the travel route of the vehicle 3, the determination unit 217 collides between the vehicle 3 and the obstacle 4 by sounding a buzzer or lighting a warning light via the communication unit 23. The driver is informed that there is a possibility of this, and the driver is encouraged to avoid collision. That is, when the determination unit 217 determines that the position of the obstacle 4 is included in the travel route, the communication unit 23 transmits the position information of the obstacle 4 to the external device 5.
  • the communication unit 23 does not transmit the position information to the outside.
  • region where the vehicle 3 does not contact with an obstacle is set, and when the obstacle 4 exists in this area, the notification indicating the presence of the obstacle 4 is not performed.
  • the position of the obstacle 4 is calculated using the moving distance L1 of the vehicle 3 (see the above formula (1)). There is no error and the calculation accuracy of the position of the obstacle 4 is high.
  • the calculation unit 21 uses the measurement data of the ultrasonic sensor 1a and the measurement data of the ultrasonic sensor 1b after the measurement time difference C1 has elapsed since the measurement by the ultrasonic sensor 1a. The position of is calculated.
  • the temporal relationship between the measurement data of the ultrasonic sensor 1a and the measurement data of the ultrasonic sensor 1b is not limited to the above.
  • the calculation unit 21 calculates the position of the obstacle 4 using the measurement data of the ultrasonic sensor 1b and the measurement data of the ultrasonic sensor 1a after the measurement time difference C1 has elapsed since the measurement by the ultrasonic sensor 1b. May be.
  • the calculation unit 21 calculates the position of the obstacle 4 using the latest measurement data of the ultrasonic sensor 1a or 1b and the measurement data of the ultrasonic sensor 1b or 1a before the measurement time difference C1 of the measurement data. May be.
  • the calculation unit 21 may repeat the following operation. First, the calculation unit 21 measures the measurement data of the ultrasonic sensor 1a at time t1 (first timing) and the ultrasonic sensor 1b at time t2 (second timing) after the measurement time difference C1 has elapsed from time t1. The position of the obstacle 4 is calculated using the measurement data. Next, the calculation unit 21 uses the measurement data of the ultrasonic sensor 1b at time t2 and the measurement data of the ultrasonic sensor 1a at the time after the measurement time difference C1 has elapsed from the time t2 (third timing). The position of the obstacle 4 is calculated. Thereafter, the calculation unit 21 repeats such an operation.
  • the calculation unit 21 may perform the following operation after calculating the position (position of the obstacle 4) at the second timing (time t2).
  • the computing unit 21 calculates the position of the obstacle 4 at the third timing later than the second timing, using the second distance information and the third distance information.
  • the 3rd distance information shows the 1st distance (distance from vehicle 3 to obstacle 4) which the 1st ultrasonic sensor (ultrasonic sensor 1a) measured at the 3rd timing.
  • the position of the obstacle 4 can be calculated for each measurement time difference C1, so that the frequency of updating the position information of the obstacle 4 is increased.
  • the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b alternately measure the distance to the obstacle 4.
  • the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b simultaneously measure the distance to the obstacle 4. You may comprise so that distance may be measured periodically.
  • the calculation unit 21 calculates the position of the obstacle 4 by acquiring measurement data of a time different by the measurement time difference C1 from the storage unit 22 and performing calculation processing between the ultrasonic sensor 1a and the ultrasonic sensor 1b. To do.
  • the calculation unit 21 may perform the following operations.
  • the computing unit 21 detects the position of the obstacle 4 at the second timing (time t2) using the first distance information and the second distance information.
  • the calculation unit 21 further calculates the position at the second timing using the third distance information and the fourth distance information.
  • the third distance information indicates the first distance measured by the first ultrasonic sensor (ultrasonic sensor 1a) at the second timing.
  • the fourth distance information indicates the second distance measured by the second ultrasonic sensor (ultrasonic sensor 1b) at the first timing (time t1).
  • the vehicle obstacle detection system has a configuration including two ultrasonic sensors 1a and 1b, and calculates the position of the obstacle 4 using measurement data of the two ultrasonic sensors 1a and 1b.
  • a configuration provided with a plurality of ultrasonic sensors may also be used.
  • the calculation unit 21 calculates the position of the obstacle 4 by appropriately combining measurement data of any two of the plurality of ultrasonic sensors.
  • the detection range of the obstacle 4 can be expanded.
  • the ultrasonic sensors 1a and 1b are provided in the bumper 31 on the front side of the vehicle 3.
  • the installation positions of the ultrasonic sensors 1a and 1b are not limited to this position. It may be provided on the side bumper.
  • the communication part 23 of this embodiment is a communication interface corresponding to CAN communication, it is not limited to CAN communication.
  • the communication unit 23 may be configured with an interface that supports analog communication such as serial communication, and may communicate with the external device 5. That is, the communication unit 23 may transmit the position information of the obstacle 4 to the outside using analog communication.
  • the communication unit 23 may be an interface that supports both CAN communication and analog communication. In this example, the communication unit 23 transmits the position information to the outside using either CAN communication or analog communication.

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Abstract

　演算部２１は、第１の距離と第２の距離とを用いて、車両３に対する障害物４の位置を算出する。第１の距離は、第１のマイクロフォン（マイクロフォン１１ａ）を有する第１の超音波センサ（超音波センサ１ａ）が第１のタイミングに測定した障害物４までの距離である。第２の距離は、第２のマイクロフォン（マイクロフォン１１ｂ）を有する第２の超音波センサ（超音波センサ１ｂ）が第１のタイミングより遅い第２のタイミングに測定した障害物４までの距離である。

Description

車両用障害物検知装置および、車両用障害物検知システム
　本発明は、一般に車両用障害物検知装置および、車両用障害物検知システムに関し、より詳細には、車両に対する障害物を検知する車両用障害物検知装置および、車両用障害物検知システムに関する。
　従来、車両に設けられ、障害物の有無を検知する車両用障害物検知システムがある。一般的に、車両用障害物検知システムは、超音波を送受信するマイクロフォンを１つ有する超音波センサ（いわゆるシングルソナー）を１つ備える。この超音波センサは、マイクロフォンから超音波を送信し、障害物によって反射された超音波を受信することで、障害物の存在を検知する。さらに、超音波センサは、超音波を送信してから受信するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を測定する。
　しかし、上述の車両用障害物検知システムでは、超音波センサを用いて車両から障害物までの距離情報を得ることができるが、車両に対する障害物の方向を得ることができないため、車両に対する障害物の位置情報を得ることができなかった。
　そこで、超音波を送受信するマイクロフォンと、超音波の受信専用のマイクロフォンとを一体に有し、三角関数を用いて障害物の距離と角度を算出する超音波センサ（いわゆるデュアルソナー）がある（例えば日本国特許出願公開番号２００６－２１６０６６（以下「文献１」という）参照）。
　しかし、１つのマイクロフォンを有する超音波センサ（シングルソナー）に対して、２つのマイクロフォンを有する超音波センサ（デュアルソナー）は、検知可能な距離（障害物を検知することが可能な距離）が短くなるという問題があった。
　本発明は、上記事由に鑑みてなされ、その目的は、近距離から遠距離にわたって、車両に対する障害物の位置を算出することができる車両用障害物検知装置および、車両用障害物検知システムを提供することにある。
　本発明の車両用障害物検知装置は、演算部を備える。前記演算部は、第１の距離情報と第２の距離情報とを用いて、第２のタイミングにおける車両に対する障害物の位置を算出する。前記第１の距離情報は、第１の超音波センサが、第１のタイミングに測定した第１の距離を示す。前記第１の超音波センサは、前記車両の外面に設けられる第１のマイクロフォンを有する。前記超音波センサは、前記第１のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から障害物までの前記第１の距離を測定する。前記第２の距離情報は、第２の超音波センサが、前記第１のタイミングより遅い前記第２のタイミングに測定した第２の距離を示す。前記第２の超音波センサは、前記車両の外面に設けられる第２のマイクロフォンを有する。前記第２の超音波センサは、前記第２のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から前記障害物までの前記第２の距離を測定する。
　この車両用障害物検知装置において、前記演算部は、移動距離算出部と、センサ間隔算出部と、移動角度算出部と、障害物方向算出部とを備えることが好ましい。前記移動距離算出部は、前記車両の移動速度に基づいて、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの間に移動した前記車両の移動距離を算出する。前記センサ間隔算出部は、前記第１の超音波センサと前記第２の超音波センサとの取付間隔および、前記移動距離算出部が算出した前記移動距離に基づいて、センサ間隔を算出する。前記センサ間隔は、前記第１のタイミングにおける前記第１の超音波センサと前記第２のタイミングにおける前記第２の超音波センサとの間の間隔である。前記移動角度算出部は、前記センサ間隔算出部が算出した前記センサ間隔に基づいて、前記第１のタイミングにおける前記第１の超音波センサの位置を中心としたときの、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの間を移動した前記第２の超音波センサの移動角度を算出する。前記障害物方向算出部は、前記第１の距離情報および、前記第２の距離情報および、前記センサ間隔算出部が算出した前記センサ間隔および、前記移動角度算出部が算出した前記移動角度に基づいて、前記障害物の方向を算出する。前記方向は、前記第２のタイミングにおける前記第２の超音波センサに対する前記障害物の方向である。
　この車両用障害物検知装置は、通信部をさらに備えることが好ましい。前記通信部は、前記演算部が算出した前記位置を示す位置情報を外部に送信する。
　この車両用障害物検知装置において、前記通信部は、前記位置情報を、Controller Area Network通信を用いて前記外部に送信することが好ましい。
　この車両用障害物検知装置において、前記通信部は、前記位置情報を、アナログ通信を用いて前記外部に送信することが好ましい。
　この車両用障害物検知装置において、前記通信部は、前記車両に設けられた外部機器に前記位置情報を送信することが好ましい。
　この車両用障害物検知装置は、予測部と、判断部とを備えることが好ましい。前記予測部は、前記車両の操舵角に基づいて、前記車両の進行ルートを予測する。前記判断部は、前記予測部が予測した前記進行ルートに、前記演算部が算出した前記位置が含まれるか否かを判断する。
　この車両用障害物検知装置は、予測部と、判断部とを備えることが好ましい。前記予測部は、前記車両の操舵角に基づいて、前記車両の進行ルートを予測する。前記判断部は、前記予測部が予測した前記進行ルートに、前記演算部が算出した前記位置が含まれるか否かを判断する。前記通信部は、前記進行ルートに前記位置が含まれると前記判断部で判断された場合、前記位置情報を前記外部に送信する。前記通信部は、前記進行ルートに前記位置が含まれないと前記判断部で判断された場合、前記位置情報を前記外部に送信しない。
　この車両用障害物検知装置は、座標算出部をさらに備えることが好ましい。前記座標算出部は、前記センサ間隔、前記障害物方向算出部が算出した前記方向に基づいて、前記第２のタイミングにおける前記障害物の位置座標を算出する。
　この車両用障害物検知装置において、前記演算部は、前記第２のタイミングにおける前記位置を算出した後に、以下の動作を行うことが好ましい。前記演算部は、前記第２の距離情報と第３の距離情報とを用いて、前記第２のタイミングより遅い第３のタイミングにおける前記位置を算出する。前記第３の距離情報は、前記第１の超音波センサが、前記第３のタイミングに測定した前記第１の距離を示す。
　この車両用障害物検知装置において、前記第１の超音波センサおよび前記第２の超音波センサは以下の構成であることが好ましい。前記第１の超音波センサは、前記第１のマイクロフォンを収納する第１のハウジングをさらに有する。前記第２の超音波センサは、前記第２のマイクロフォンを収納する第２のハウジングをさらに有する。
　この車両用障害物検知装置は、前記車両に設けられることが好ましい。
　本発明の車両用障害物検知システムは、第１の超音波センサと、第２の超音波センサと、演算部とを備える。前記第１の超音波センサは、車両の外面に設けられる第１のマイクロフォンを有する。前記第１の超音波センサは、前記第１のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から障害物までの第１の距離を測定する。前記第２の超音波センサは、前記車両の外面に設けられる第２のマイクロフォンを有する。前記第２の調鵜音波センサは、前記第２のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から前記障害物までの第２の距離を測定する。前記演算部は、第１の距離情報および第２の距離情報を用いて、第２のタイミングにおける前記車両に対する前記障害物の位置を算出する。前記第１の距離情報は、前記第１の超音波センサが第１のタイミングに測定した前記第１の距離を示す。前記第２の距離情報は、前記第２の超音波センサが前記第１のタイミングより遅い前記第２のタイミングに測定した前記第２の距離を示す。
　以上説明したように、本発明では、１つのマイクロフォンを有する超音波センサを複数用いて、各超音波センサが測定した障害物までの距離情報を演算処理することによって、近距離から遠距離にわたって、車両に対する障害物の位置を算出することができるという効果がある。
　本発明の好ましい実施形態をより詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層よく理解される。
本発明の実施形態に係る車両用障害物検知システムのブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る車両用障害物検知システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る移動距離算出部の演算説明図である。 本発明の実施形態に係るセンサ間隔算出部の演算説明図である。 本発明の実施形態に係る移動角度算出部の演算説明図である。 本発明の実施形態に係る障害物方向算出部の演算説明図である。 本発明の実施形態に係る座標算出部の演算説明図である。 本発明の実施形態に係る座標算出部の演算説明図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　（実施形態）
　本実施形態の車両用障害物検知システムのブロック構成図を図１、概略構成図を図２に示す。本実施形態の車両用障害物検知システムは、２つの超音波センサ１ａ，１ｂと、車両用障害物検知装置２とで構成され、車両３に対する障害物４の位置を算出する。
　図２に示すように、超音波センサ１ａ，１ｂは、車両３の前側のバンパー３１に設けられる。より詳細には、超音波センサ１ａ（第１の超音波センサ）および超音波センサ１ｂ（第２の超音波センサ）は、互いに独立して車両３に設けられている。超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとは、車両３の左右方向の中心を通って前後方向に沿った中心線１ｃを基準として、左右対称に設けられている。なお、車両の進行方向（前進方向）を向いた場合に、超音波センサ１ａは、車両３の左右方向の中心線１ｃに対して左側に設けられ、超音波センサ１ｂは、車両３の左右方向の中心線１ｃに対して右側に設けられている。
　超音波センサ１ａは、図１に示されるマイクロフォン１１ａ（第１のマイクロフォン）と信号処理回路１２ａとが、図２に示されるハウジング１３ａ（第１のハウジング）に収納されることで構成されるシングルソナーである。すなわち、超音波センサ１ａは、マイクロフォン１１ａと、信号処理回路１２ａと、ハウジング１３ａとを有している。ハウジング１３ａは、マイクロフォン１１ａおよび信号処理回路１２ａを収納している。本実施形態のマイクロフォン１１ａは、超音波を送受信するように構成された超音波トランスデューサである。マイクロフォン１１ａは、バンパー３１（図２参照）に設けられた孔から露出するように設けられ、車両３の前方向に向かって超音波を送信する。そして、障害物４が存在する場合、マイクロフォン１１ａは障害物４によって反射した超音波を受信する。信号処理回路１２ａは、マイクロフォン１１ａが超音波を送信したタイミングから、障害物４によって反射した超音波をマイクロフォン１１ａが受信するタイミングまでの時間差に基づいて、マイクロフォン１１ａから障害物４までの距離を測定（算出）する。そして、信号処理回路１２ａは、測定した距離（マイクロフォン１１ａから障害物４までの距離）を示す距離情報を、車両用障害物検知装置２の記憶部２２に格納する。ここで、超音波センサ１ａは、所定周期でマイクロフォン１１ａから超音波を送信することで、マイクロフォン１１ａから障害物４までの距離を所定周期で測定している。そして、超音波センサ１ａは、測定した障害物４までの距離を示す距離情報と、測定した時間（タイミング）とを紐付けた測定データを記憶部２２に順次格納する。なお、マイクロフォン１１ａは、超音波を送信する送信構成と、障害物４によって反射した超音波を受信する受信構成とを一体に備えてもよいし、上記送信構成（送波器）と上記受信構成（受波器）とを近接した状態で別個に備えてもよい。
　超音波センサ１ｂは、図１に示されるマイクロフォン１１ｂ（第２のマイクロフォン）と信号処理回路１２ｂとが、図２に示されるハウジング１３ｂ（第２のハウジング）に収納されることで構成されるシングルソナーである。すなわち、超音波センサ１ｂは、マイクロフォン１１ｂと、信号処理回路１２ｂと、ハウジング１３ｂとを有している。ハウジング１３ｂは、マイクロフォン１１ｂおよび信号処理回路１２ｂを収納している。本実施形態のマイクロフォン１１ｂは、超音波を送受信するように構成された超音波トランスデューサである。なお、超音波センサ１ｂ（マイクロフォン１１ｂ，信号処理回路１２ｂ）の構成は、超音波センサ１ａ（マイクロフォン１１ａ，信号処理回路１２ａ）の構成と同一であるので、詳細な説明は省略する。マイクロフォン１１ｂは、超音波を送信する送信構成と、障害物４によって反射した超音波を受信する受信構成とを一体に備えてもよいし、上記送信構成（送波器）と上記受信構成（受波器）とを近接した状態で別個に備えてもよい。
　また、本実施形態では、超音波センサ１ａのマイクロフォン１１ａと、超音波センサ１ｂのマイクロフォン１１ｂとが、交互に超音波を送信することで、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂは、交互に障害物４までの距離を測定している。なお、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとの測定時間差をＣ１［ｍｓ］とする。
　車両用障害物検知装置２は、演算部２１，記憶部２２，通信部２３を備える。車両用障害物検知装置２は、車両３に設けられている。
　記憶部２２は、上述したように、超音波センサ１ａが測定した障害物４までの距離（第１の距離）を示す距離情報と測定した時間（タイミング）とが紐付けられた測定データを格納している。すなわち、記憶部２２は、超音波センサ１ａが第１のタイミング（時間ｔ１）に測定した第１の距離を示す第１の距離情報を格納している。また、記憶部２２は、超音波センサ１ｂが測定した障害物４までの距離（第２の距離）を示す距離情報と測定した時間（タイミング）とが紐付けられた測定データを格納している。すなわち、記憶部２２は、超音波センサ１ｂが第１のタイミングより遅い第２のタイミング（時間ｔ２）に測定した第２の距離を示す第２の距離情報を格納している。記憶部２２は、第１の距離情報を超音波センサ１ａから取得する第１の取得部、および、第２の距離情報を超音波センサ１ｂから取得する第２の取得部に相当する。車両３から障害物４までの距離を測定したタイミングを計時する時計部は、超音波センサ１ａ，１ｂに設けられてもよいし、車両用障害物検知装置２に設けられてもよい。上記時計部が超音波センサ１ａ，１ｂに設けられる場合、信号処理回路１２ａ，１２ｂが時計部としての機能を有する。上記時計部が車両用障害物検知装置２に設けられる場合、演算部２１が時計部としての機能を有する。
　演算部２１は、移動距離算出部２１１，センサ間隔算出部２１２，移動角度算出部２１３，障害物方向算出部２１４，座標算出部２１５，予測部２１６，判断部２１７を備えるマイクロコンピュータで構成されている。そして、演算部２１は、三角関数を用いた演算処理を行うことで、車両３に対する障害物４の位置を算出する。
　通信部２３は、外部と通信するための通信インターフェースである。より詳細には、通信部２３は、車両３に設けられた外部機器５（例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit））とＣＡＮ（Controller Area Network）通信を行うための通信インターフェースである。
　以下に、演算部２１の演算処理について、図３～図８を用いて説明する。なお、図３～図８において、車両３の左右方向をｘ軸方向、車両３の前後方向をｙ軸方向とし、車両３の左右方向の中心における車両３（バンパー３１）の前端を、ｘ軸とｙ軸とが直交する原点Ｏ１とする。
　また、図３～図８において、車両３の左斜め前方に障害物４が存在しているとする。また、車両３は前方（ｙ軸方向）に移動速度Ｓ１［ｋｍ／ｈ］で進行している。そして、時間ｔ１（第１のタイミング）において、超音波センサ１ａが障害物４までの距離Ｄ１［ｍｍ］を測定したときの車両３の位置を破線で示す。また、時間ｔ１から測定時間差Ｃ１が経過した時間ｔ２（第２のタイミング）において、超音波センサ１ｂが障害物４までの距離Ｄ２［ｍｍ］を測定したときの車両３の位置を実線で示す。
　演算部２１は、記憶部２２に格納された超音波センサ１ａの測定データ（距離Ｄ１，時間ｔ１）および、超音波センサ１ｂの測定データ（距離Ｄ２，時間ｔ２）を用いて、車両３の前端（原点Ｏ１）を原点とした障害物４の位置座標を算出する。すなわち、演算部２１は、第１の距離情報と第２の距離情報とを用いて、時間ｔ２（第２のタイミング）における車両３に対する障害物４の位置を算出する。
　まず、演算部２１の移動距離算出部２１１の演算処理について、図３を用いて説明する。移動距離算出部２１１は、時間ｔ１から時間ｔ２までの間（測定時間差Ｃ１）に移動した車両３の移動距離Ｌ１［ｍｍ］を算出する。ここで、演算部２１は、通信部２３を用いて外部のＥＣＵから車速情報（移動速度Ｓ１）を取得する。また、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとの測定時間差Ｃ１の情報は、予め移動距離算出部２１１が保持している。そして、移動距離算出部２１１は、予め保持している測定時間差Ｃ１［ｍｓ］と、取得した移動速度Ｓ１［ｋｍ／ｈ］とを用いて、移動距離Ｌ１［ｍｍ］を算出する（図３および下記式（１）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、演算部２１のセンサ間隔算出部２１２の演算処理について、図４を用いて説明する。センサ間隔算出部２１２は、時間ｔ１における超音波センサ１ａの位置と、時間ｔ２における超音波センサ１ｂの位置との間隔（センサ間隔Ｐ２［ｍｍ］）を算出する。なお、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとは、車両３の左右方向の中心軸（ｙ軸）に対して左右対称に取り付けられており、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとの取付間隔をＰ１［ｍｍ］とする。この取付間隔Ｐ１の情報は、予めセンサ間隔算出部２１２が保持している。そして、センサ間隔算出部２１２は、予め保持している取付間隔Ｐ１［ｍｍ］と、移動距離算出部２１１が算出した移動距離Ｌ１［ｍｍ］とを用いて、センサ間隔Ｐ２［ｍｍ］を算出する（図４および下記式（２）（３）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　次に、演算部２１の移動角度算出部２１３の演算処理について、図５を用いて説明する。移動角度算出部２１３は、時間ｔ１における超音波センサ１ａの位置を中心として、時間ｔ１から時間ｔ２までの間に車両３の移動によって生じた超音波センサ１ｂの移動角度θ１［°］を算出する。移動角度算出部２１３は、センサ間隔算出部２１２が算出したセンサ間隔Ｐ２［ｍｍ］と、予め保持している取付間隔Ｐ１［ｍｍ］とを用いて、移動角度θ１［°］を算出する（図５および下記式（４）（５）参照）。すなわち、移動角度算出部２１３は、センサ間隔算出部２１２が算出したセンサ間隔Ｐ２［ｍｍ］に基づいて、時間ｔ１における超音波センサ１ａの位置を中心としたときの、時間ｔ１から時間ｔ２までの間を移動した超音波センサ１ｂの移動角度θ１［°］を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、図５に示すように、時間ｔ２における超音波センサ１ｂの位置を中心として、時間ｔ１から時間ｔ２までの間に車両３の移動によって生じた超音波センサ１ａの移動角度もθ１となる。
　次に、演算部２１の障害物方向算出部２１４の演算処理について、図６を用いて説明する。障害物方向算出部２１４は、超音波センサ１ｂから見た障害物４の方向を算出する。なお、超音波センサ１ｂから見た障害物４の方向とは、時間ｔ２における超音波センサ１ａの位置および超音波センサ１ｂの位置を通過する軸Ｂ１（ｘ軸に平行）を基準として、時間ｔ２における超音波センサ１ｂに対する障害物４の角度θ２［°］を示す。まず、障害物方向算出部２１４は、時間ｔ２における超音波センサ１ｂの位置と時間ｔ１における超音波センサ１ａの位置とを結ぶ直線Ａ１と、時間ｔ２における超音波センサ１ｂの位置と障害物４の位置とを結ぶ直線Ａ２とのなす角度θ３［°］を算出する。障害物方向算出部２１４は、超音波センサ１ａが測定した距離Ｄ１と、超音波センサ１ｂが測定した距離Ｄ２と、センサ間隔算出部２１２が算出したセンサ間隔Ｐ２とを用いて、角度θ３を算出する（図６および下記式（６）（７）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、図６に示すように、角度θ３は、移動角度θ１と角度θ２との和となる。したがって、障害物方向算出部２１４は、上記式（６）（７）によって算出した角度θ３から、移動角度θ１を減算することで、角度θ２を算出する（図６および下記式（８）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　障害物方向算出部２１４が角度θ２を算出することによって、時間ｔ２における超音波センサ１ｂに対する障害物４の位置（距離Ｄ２，角度θ２）が特定される。すなわち、障害物方向算出部２１４は、第１の距離情報および、第２の距離情報および、センサ間隔Ｐ２［ｍｍ］および、移動角度θ１［°］に基づいて、障害物４の方向を算出する。
　次に、演算部２１の座標算出部２１５の演算処理について、図７，図８を用いて説明する。座標算出部２１５は、時間ｔ２における車両３の前端（原点Ｏ１）を原点とした障害物４の位置座標を算出する。なお、障害物４の位置座標とは、原点Ｏ１に対する障害物４のｘ軸方向の距離Ｄｘ０［ｍｍ］と、原点Ｏ１に対する障害物４のｙ軸方向の距離Ｄｙ０［ｍｍ］とを示す（図８参照）。なお、障害物４がｙ軸に対して左側にある場合、距離Ｄｘ０は負の値で示される。
　まず座標算出部２１５は、時間ｔ２における超音波センサ１ｂに対する障害物４のｘ軸方向の距離Ｄｘ２［ｍｍ］を算出する。座標算出部２１５は、障害物方向算出部２１４が算出した角度θ２が９０°以下である場合、下記式（９）を用いて距離Ｄｘ２を算出する（図７参照）。また、座標算出部２１５は、障害物方向算出部２１４が算出した角度θ２が９０°よりも大きい場合、下記式（１０）を用いて距離Ｄｘ２を算出する（図７参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　次に、座標算出部２１５は、上記式（９）または（１０）によって算出した距離Ｄｘ２を用いて、ｘ軸方向における車両３の前端（原点Ｏ１）から障害物４までの距離Ｄｘ０を算出する。座標算出部２１５は、障害物方向算出部２１４が算出した角度θ２が９０°以下である場合、下記式（１１）を用いて距離Ｄｘ０（Ｄｘ０≦０）を算出する（図８参照）。また、座標算出部２１５は、障害物方向算出部２１４が算出した角度θ２が９０°よりも大きい場合、下記式（１２）を用いて距離Ｄｘ０（Ｄｘ０＞０）を算出する（図８参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　次に、座標算出部２１５は、ｙ軸方向における車両３の前端（原点Ｏ１）から障害物４までの距離Ｄｙ０を算出する。なお、超音波センサ１ａ，１ｂが設けられるバンパー３１は、前端を頂点として湾曲している。ｙ軸方向における超音波センサ１ｂから車両３（バンパー３１）の前端までの長さ（オフセット）はＬ２［ｍｍ］である。この長さＬ２の情報は、予め座標算出部２１５が保持している。座標算出部２１５は、上記式（９）または（１０）によって算出した距離Ｄｘ２と、超音波センサ１ｂが測定した距離Ｄ２と、予め保持している長さＬ２とを用いて、距離Ｄｙ０を算出する。（図８および下記式（１３）（１４）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　このように、演算部２１の座標算出部２１５は、上記式（９）～（１４）より、時間ｔ２における車両３の前端（原点Ｏ１）に対する障害物４の位置座標（Ｄｘ０，Ｄｙ０）を算出する。すなわち、座標算出部２１５は、センサ間隔、障害物方向算出部２１４が算出した方向に基づいて、時間ｔ２における障害物４の位置座標を算出する。
　そして、演算部２１は、座標算出部２１５が算出した障害物４の位置情報（位置座標（Ｄｘ０，Ｄｙ０））を、通信部２３を用いて外部機器５に送信する。すなわち、通信部２３は、障害物４の位置情報を外部（外部機器５）に送信する。そして、車両３に搭載された表示灯などを用いて、車両３に対する障害物４の位置がドライバーに知らされる。
　このように、本実施形態では、２つの超音波センサ１ａ，１ｂが異なるタイミング（時間ｔ１，ｔ２）に測定した障害物４までの距離（距離Ｄ１，Ｄ２）を用いて、障害物４の位置座標（Ｄｘ０，Ｄｙ０）を算出することができる。したがって、本実施形態は、障害物４の存在有無だけでなく、車両３に対する障害物４の位置情報もドライバーに知らせることができるので、ドライバーに対してより精度の高い運転支援を行うことができる。また、本実施形態では、障害物４の位置座標の算出にステアリング情報を用いていないため、演算処理が簡易化される。
　また、従来の車両用障害物検知システムに用いられているデュアルソナーは、２つのマイクロフォンを一体に有しているため、２つのマイクロフォンの間隔が短く、検知距離（障害物４を検知することが可能な距離）が短くなるという問題があった。しかし、本実施形態では、超音波センサ１ａが１つのマイクロフォン１１ａを有し、超音波センサ１ｂが１つのマイクロフォン１１ｂを有しており、超音波センサ１ａ，１ｂの各々がシングルソナーで構成されている。そして、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとは各々独立しており、取付間隔Ｐ１を任意に設定することができるので、近距離から遠距離にわたって、車両３に対する障害物４の位置を算出することができる。さらに、本実施形態では、汎用性の高いシングルソナー（超音波センサ１ａ，１ｂ）を用いているため、デュアルソナーに比べてコスト面で有利である。
　また、従来の車両用障害物検知システムに用いられている、シングルソナーを１つ用いた構成では、障害物４の位置を特定できなかったため、車両３が障害物に接触する可能性がない領域に存在する障害物４を検知した場合にも報知が行われていた。すなわち、車両３が進入する可能性がない領域に存在する障害物４を検知した場合にも報知が行われていた。そのため、従来では、超音波センサを設ける位置や角度を調整したり、検知範囲を物理的に制限するマスク処理を行う必要があった。
　しかし、本実施形態では、上述したように障害物４の位置座標を特定することができ、さらに、演算部２１は、予測部２１６，判断部２１７を備える。
　演算部２１は、通信部２３を用いて車両３のステアリング情報（操舵角）を取得する。そして、予測部２１６は、取得したステアリング情報から車両３の進行ルートを予測する。判断部２１７は、予測部２１６が予測した車両３の進行ルートに、座標算出部２１５が算出した障害物４の位置座標が含まれるか否かを判断する。判断部２１７は、車両３の進行ルートに障害物４の位置座標が含まれる場合、通信部２３を介してブザーを鳴らしたり、警告灯を点灯させることで、車両３と障害物４とが衝突する可能性があることをドライバーに報知し、衝突回避をドライバーに促す。すなわち、通信部２３は、進行ルートに障害物４の位置が含まれると判断部２１７で判断された場合、障害物４の位置情報を外部機器５に送信する。
　一方、通信部２３は、進行ルートに障害物４の位置が含まれないと判断部２１７で判断された場合、上記位置情報を外部に送信しない。このように、本実施形態では、車両３が障害物に接触する可能性がない領域を設定し、この領域に障害物４が存在する場合、障害物４の存在を示す報知を行わないように構成することができる。すなわち、車両３が進入する可能性がない領域に障害物４が存在する場合、上記報知を行わないようにすることができる。したがって、本実施形態は、ドライバーに対する不要な報知を防止することができると共に、従来のように超音波センサの設置に対する制限がなく、検知範囲を物理的に制限するマスク処理も必要がない。
　また、本実施形態では、車両３の移動中であっても、車両３の移動距離Ｌ１を用いて（上記式（１）参照）、障害物４の位置を算出するので、車両３の移動による誤差がなく、障害物４の位置の算出精度が高い。
　また、本実施形態では、超音波センサ１ａの測定データと、超音波センサ１ａが測定してから測定時間差Ｃ１経過後の超音波センサ１ｂの測定データとを用いて、演算部２１が障害物４の位置を算出している。しかし、超音波センサ１ａの測定データと超音波センサ１ｂの測定データとの時間の前後関係は、上記に限定されない。例えば、超音波センサ１ｂの測定データと、超音波センサ１ｂが測定してから測定時間差Ｃ１経過後の超音波センサ１ａの測定データとを用いて、演算部２１が障害物４の位置を算出してもよい。
　また、超音波センサ１ａまたは１ｂの最新の測定データと、この測定データの測定時間差Ｃ１前の超音波センサ１ｂまたは１ａの測定データとを用いて、演算部２１が障害物４の位置を算出してもよい。
　すなわち、演算部２１は、以下の動作を繰り返してもよい。まず、演算部２１は、時間ｔ１（第１のタイミング）における超音波センサ１ａの測定データと、時間ｔ１から測定時間差Ｃ１が経過した後の時間ｔ２（第２のタイミング）における超音波センサ１ｂの測定データとを用いて、障害物４の位置を算出する。次に、演算部２１は、時間ｔ２における超音波センサ１ｂの測定データと、時間ｔ２から測定時間差Ｃ１が経過した後の時間（第３のタイミング）における超音波センサ１ａの測定データとを用いて、障害物４の位置を算出する。以後、演算部２１は、このような動作を繰り返す。
　言い換えると、演算部２１は、第２のタイミング（時間ｔ２）における位置（障害物４の位置）を算出した後に、以下の動作を行ってもよい。演算部２１は、第２の距離情報と第３の距離情報とを用いて、第２のタイミングより遅い第３のタイミングにおける障害物４の位置を算出する。第３の距離情報は、第１の超音波センサ（超音波センサ１ａ）が、第３のタイミングに測定した第１の距離（車両３から障害物４までの距離）を示す。
　このように構成することによって、測定時間差Ｃ１毎に、障害物４の位置を算出することができるので、障害物４の位置情報の更新頻度が高くなる。
　なお、本実施形態では、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとが交互に障害物４までの距離を測定しているが、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとが同時に障害物４までの距離を周期的に測定するように構成してもよい。この場合、演算部２１は、超音波センサ１ａと超音波センサ１ｂとで、測定時間差Ｃ１だけ異なる時間の測定データを記憶部２２から取得して演算処理することで、障害物４の位置を算出する。
　すなわち、演算部２１は以下の動作を行ってもよい。演算部２１は、第１の距離情報および第２の距離情報を用いて第２のタイミング（時間ｔ２）における障害物４の位置を検出する。このときに、演算部２１は、第３の距離情報と第４の距離情報とを用いて、第２のタイミングにおける位置をさらに算出する。第３の距離情報は、第１の超音波センサ（超音波センサ１ａ）が、第２のタイミングに測定した第１の距離を示す。第４の距離情報は、第２の超音波センサ（超音波センサ１ｂ）が、第１のタイミング（時間ｔ１）に測定した第２の距離を示す。
　また、本実施形態に係る車両用障害物検知システムは、２つの超音波センサ１ａ，１ｂを備えた構成で、２つの超音波センサ１ａ，１ｂの測定データを用いて障害物４の位置を算出しているが、さらに複数の超音波センサを備えた構成でもよい。この場合、演算部２１は、複数の超音波センサのうち、いずれか２つの超音波センサの測定データを適宜組み合わせて障害物４の位置を算出する。多くの超音波センサを設けることによって、障害物４の検知範囲を広げることができる。なお、本実施形態では、車両３の前側のバンパー３１に超音波センサ１ａ，１ｂを設けているが、超音波センサ１ａ，１ｂの設置位置は、この位置に限定されず、例えば車両３の後ろ側のバンパーに設けてもよい。
　また、本実施形態の通信部２３は、ＣＡＮ通信に対応した通信インターフェースであるが、ＣＡＮ通信に限定されない。例えば、通信部２３は、シリアル等のアナログ通信に対応したインターフェースで構成され、外部機器５と通信を行ってよい。すなわち、通信部２３は、障害物４の位置情報を、アナログ通信を用いて外部に送信してもよい。別の例として、通信部２３は、ＣＡＮ通信およびアナログ通信のいずれにも対応したインターフェースであってもよい。この例では、通信部２３は、ＣＡＮ通信およびアナログ通信のいずれかを用いて、上記位置情報を外部に送信する。
　本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、本発明の本来の精神および範囲、すなわち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によってさまざまな修正および変形が可能である。

Claims (13)

  1. 　車両の外面に設けられる第１のマイクロフォンを有し、前記第１のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から障害物までの第１の距離を測定する第１の超音波センサが、第１のタイミングに測定した前記第１の距離を示す第１の距離情報と、
    　前記車両の外面に設けられる第２のマイクロフォンを有し、前記第２のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から前記障害物までの第２の距離を測定する第２の超音波センサが、前記第１のタイミングより遅い第２のタイミングに測定した前記第２の距離を示す第２の距離情報とを用いて、
    　前記第２のタイミングにおける前記車両に対する前記障害物の位置を算出する演算部を備える
    　ことを特徴とする車両用障害物検知装置。
  2. 　前記演算部は、
    　前記車両の移動速度に基づいて、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの間に移動した前記車両の移動距離を算出する移動距離算出部と、
    　前記第１の超音波センサと前記第２の超音波センサとの取付間隔および、前記移動距離算出部が算出した前記移動距離に基づいて、前記第１のタイミングにおける前記第１の超音波センサと前記第２のタイミングにおける前記第２の超音波センサとの間のセンサ間隔を算出するセンサ間隔算出部と、
    　前記センサ間隔算出部が算出した前記センサ間隔に基づいて、前記第１のタイミングにおける前記第１の超音波センサの位置を中心としたときの、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの間を移動した前記第２の超音波センサの移動角度を算出する移動角度算出部と、
    　前記第１の距離情報および、前記第２の距離情報および、前記センサ間隔算出部が算出した前記センサ間隔および、前記移動角度算出部が算出した前記移動角度に基づいて、前記第２のタイミングにおける前記第２の超音波センサに対する前記障害物の方向を算出する障害物方向算出部と
    　を備えることを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検知装置。
  3. 　前記演算部が算出した前記位置を示す位置情報を外部に送信する通信部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用障害物検知装置。
  4. 　前記通信部は、前記位置情報を、Controller Area Network通信を用いて前記外部に送信することを特徴とする請求項３記載の車両用障害物検知装置。
  5. 　前記通信部は、前記位置情報を、アナログ通信を用いて前記外部に送信することを特徴とする請求項３または４に記載の車両用障害物検知装置。
  6. 　前記通信部は、前記車両に設けられた外部機器に前記位置情報を送信することを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の車両用障害物検知装置。
  7. 　前記車両の操舵角に基づいて、前記車両の進行ルートを予測する予測部と、
    　前記予測部が予測した前記進行ルートに、前記演算部が算出した前記位置が含まれるか否かを判断する判断部と
    　を備えることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の車両用障害物検知装置。
  8. 　前記車両の操舵角に基づいて、前記車両の進行ルートを予測する予測部と、
    　前記予測部が予測した前記進行ルートに、前記演算部が算出した前記位置が含まれるか否かを判断する判断部とを備え、
    　前記通信部は、前記進行ルートに前記位置が含まれると前記判断部で判断された場合、前記位置情報を前記外部に送信し、前記進行ルートに前記位置が含まれないと前記判断部で判断された場合、前記位置情報を前記外部に送信しない
    　ことを特徴とする請求項３乃至６のうちいずれか１項に記載の車両用障害物検知装置。
  9. 　前記センサ間隔、前記障害物方向算出部が算出した前記方向に基づいて、前記第２のタイミングにおける前記障害物の位置座標を算出する座標算出部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の車両用障害物検知装置。
  10. 　前記演算部は、
    　前記第２のタイミングにおける前記位置を算出した後に、
    　前記第２の距離情報と、
    　前記第１の超音波センサが、前記第２のタイミングより遅い第３のタイミングに測定した前記第１の距離を示す第３の距離情報とを用いて、
    　前記第３のタイミングにおける前記位置を算出する
    　ことを特徴とする請求項１記載の車両用障害物検知装置。
  11. 　前記第１の超音波センサは、前記第１のマイクロフォンを収納する第１のハウジングをさらに有し、
    　前記第２の超音波センサは、前記第２のマイクロフォンを収納する第２のハウジングをさらに有する
    　ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の車両用障害物検知装置。
  12. 　車両に設けられることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の車両用障害物検知装置。
  13. 　車両の外面に設けられる第１のマイクロフォンを有し、前記第１のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から障害物までの第１の距離を測定する第１の超音波センサと、
    　前記車両の外面に設けられる第２のマイクロフォンを有し、前記第２のマイクロフォンが超音波を送受信することで、前記車両から前記障害物までの第２の距離を測定する第２の超音波センサと、
    　前記第１の超音波センサが第１のタイミングに測定した前記第１の距離を示す第１の距離情報および、前記第２の超音波センサが前記第１のタイミングより遅い第２のタイミングに測定した前記第２の距離を示す第２の距離情報を用いて、前記第２のタイミングにおける前記車両に対する前記障害物の位置を算出する演算部と
    　を備えることを特徴する車両用障害物検知システム。
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