路面監視装置，サスペンション制御装置
【課題】車両の姿勢に関わらず路面状況を正確に検出可能な監視装置、及びその監視結果を利用するサスペンション制御装置を提供する。
【解決手段】レーザー光で路面をスキャンした測定結果から、レーザー光を反射した地点をセンサ座標で表した検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）を生成し、各種センサの検出結果から車両の移動距離Ｄ，路面傾斜角θｘ，θｙを算出する（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）。これら算出結果から、車両の移動距離，移動方向を表す移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を求めると共に、検出位置情報を、車両基準座標の原点からの相対的な位置関係を示す相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）に変換し、これら移動ベクトル及び相対位置ベクトルを、前回の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を絶対座標系で表した位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）に加算することで、レーザー光の反射地点の位置を絶対座標系で示した反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する（Ｓ１５０〜Ｓ１７０）。
【解決手段】レーザー光で路面をスキャンした測定結果から、レーザー光を反射した地点をセンサ座標で表した検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）を生成し、各種センサの検出結果から車両の移動距離Ｄ，路面傾斜角θｘ，θｙを算出する（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）。これら算出結果から、車両の移動距離，移動方向を表す移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を求めると共に、検出位置情報を、車両基準座標の原点からの相対的な位置関係を示す相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）に変換し、これら移動ベクトル及び相対位置ベクトルを、前回の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を絶対座標系で表した位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）に加算することで、レーザー光の反射地点の位置を絶対座標系で示した反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する（Ｓ１５０〜Ｓ１７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両周囲の路面状況（路面の凹凸や路面上の障害物）を監視する路面監視装置、及びその監視結果を利用するサスペンション制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両周囲の状況を画面に表示することにより、運転者に周囲の状況を把握させ、運転者に的確な操作を行わせるための監視装置が知られている。
その一つとして、ビームの方向が固定された複数のレーザーレーダを車体周囲に設置し、その複数のレーザーレーダでの検出結果、即ち、レーザー光を反射する障害物との相対的な位置関係を表す位置データを、車速やステアリング角から求めた車両移動量分だけ補正しながら逐次蓄積し、その蓄積したデータに基づいて車両の周囲の状況を示す地図データを合成，表示（鳥瞰図表示）する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０７−２４８３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この従来装置では、路面の形状（勾配の変化）や車両の姿勢によっては、路面に形成された凹凸や路上に存在する障害物の形状を正しく検出することができない場合があるという問題があった。
【０００４】
即ち、従来装置は、レーザーレーダとレーザー光の反射地点（障害物や路面）との相対的な位置関係を検出するものであり、路面が平坦であり且つ車両の姿勢が水平であることを前提としたものとなる。従って、例えば、図１１（ａ）に示すように、車両が、勾配が変化する路面を走行しながら路面を監視する場合、勾配が変化する地点を通過する時に、路面の勾配に対する車両の姿勢が変化することによって、図１１（ｂ）に示すように、路面に窪みがあるかのように誤検出されてしまうのである。
【０００５】
また、路面に凹凸がある場合、従来装置のような鳥瞰図表示では、凹部なのか凸部なのか、また、その深さや高さ等を運転者に直感的に把握させることが困難であるという問題もあった。
【０００６】
特に、車両が電動車椅子や１人乗り小型モビリティ等であった場合には、重心が高く車体が軽いため、路面の凹凸や路上の障害物を正しく検出できないと、バランスを崩して横転してしまう危険性があるため、この問題はより切実である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、車両の姿勢に関わらず路面状況を正確に検出可能な監視装置、及びその監視結果を利用するサスペンション制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の路面監視装置では、位置情報検出手段が、予め設定された監視タイミング毎に、自車両の進行方向を横切る方向に沿って走査しながら路面に向けて探査波を照射すると共に該探査波の反射波を受信する送受信部からの受信信号に基づき、探査波を反射した地点の位置を、送受信部の設置位置を基準点として三次元的に示した検出位置情報を求める。また、状態情報検出手段が、自車両の走行状態及び姿勢を表す車両状態情報を検出する。
【０００９】
すると、ベクトル算出手段が、状態情報検出手段で検出された車両状態情報に基づいて、自車両の移動距離及び移動方向を示した三次元ベクトルである移動ベクトルを求め、変換手段が、自車両と一体に移動し且つ自車両の姿勢に対して不動な位置を基準位置として、位置情報検出手段で検出された検出位置情報を、状態情報検出手段で検出された車両状態情報及び送受信部の設置状況を表す設置情報に基づいて、基準位置に対する相対的な位置関係を示した三次元ベクトルである相対位置ベクトルに変換する。
【００１０】
そして、蓄積手段が、ベクトル算出手段にて算出された移動ベクトル及び変換手段にて変換された相対位置ベクトルを、前回の監視タイミングでの基準位置に加算することで、最初の監視タイミングでの基準位置との相対的な位置関係を表す反射地点情報を算出して蓄積する。
【００１１】
このように本発明の路面監視装置では、路面や路面上の障害物についての検出結果が車両の姿勢に応じて変化する検出位置情報をそのまま使用するのではなく、車両の姿勢の影響を受けない基準位置からの相対位置ベクトルに変換し、更に、自車両（即ち基準位置）の軌跡を表す移動ベクトルを用いて反射地点情報（最初の監視タイミングでの基準位置との相対的な位置関係を表す）に変換して蓄積している。
【００１２】
従って、本発明の路面監視装置によれば、監視タイミング毎に変化しない固定された座標系で反射地点情報が表されるため、この反射地点情報を用いることによって、車両の姿勢に関わらず路面状況（形状）や路上の障害物を正確に検出することができる。
【００１３】
請求項２に記載の路面監視装置では、凹凸境界検出手段が、蓄積手段にて蓄積された反射地点情報に基づいて、自車両の移動方向に沿った高さの変化量の絶対値が予め設定された閾値以上となる部位を、凹凸部位の境界として検出する。
【００１４】
このように構成された本発明の路面監視装置によれば、路面に存在する段差等の位置を精度よく検出することができる。
なお、蓄積手段は、請求項３に記載のように、最初の監視タイミングでの基準位置を含んだ基準面を格子状に分割してなる分割領域を設定し、反射地点情報を、その分割領域における基準面からの高さとして蓄積することが望ましい。
【００１５】
この場合、凹凸検出手段は、隣接する分割領域の値（高さ）を比較することで、凹凸部位を簡単に検出することができる。
また、探査波は、所望の分解能で走査できるものであれば、電波や音波などを用いてもよいが、請求項４に記載のように、指向性の高いビームを容易に実現可能なレーザー光を用いることが望ましい。
【００１６】
次に、請求項５に記載の路面監視装置では、表示手段が、蓄積手段によって蓄積された反射地点情報に基づいて生成される自車両の周囲の状況を表す画像に、自車両を表す画像を重畳して表示する。
【００１７】
このように構成された本発明の路面監視装置によれば、検出した路面状況（形状）を、運転者に直感的に把握させることができる。
更に、表示手段は、請求項６に記載のように、サイドビューで表示するように構成されていてもよいし、請求項７に記載のように、鳥瞰図で表示するように構成されていてもよい。
【００１８】
特に、サイドビュー表示では、高さ方向のサイズを運転者に把握させることができるため、例えば、路面から突出した障害物が車体と接触する高さであるか否か、障害物が駐車場のパーキングロットである場合に車輪と接触しない距離であるか否か、凸部や凹部によって生じる段差が乗り越え可能な高さであるか否か等を、運転者に的確に判断させることができる。
【００１９】
ところで、状態情報検出手段が、自車両の姿勢を検出するセンサとして、車体の前後左右への傾斜角を検出する傾斜角センサを少なくとも備えている場合、その傾斜角センサは、請求項８に記載のように、送受信部と一体に構成されていることが望ましい。
【００２０】
この場合、システムを構成する際に配線数を低減できる。
また、状態情報検出手段は、自車両の姿勢を検出するセンサとして、例えば、請求項９に記載のように、車輪毎に設けられたハイトセンサを用いてもよい。
【００２１】
次に、請求項１０に記載の発明は、アクティブサスペンションを備えた車両に搭載されるサスペンション制御装置であって、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の路面監視装置と、車両姿勢が常にフラットになるように、路面監視装置での検出結果に基づいて、アクティブサスペンションの制動量を算出する制御量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
この場合、路面監視装置によって路面状況が精度よく検出されるため、アクティブサスペンションの制御量の算出、ひいては車両姿勢の制御を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、サスペンション特性を電子制御によって変更可能なアクティブサスペンションを搭載する車両に設置され、路面の状況を監視すると共に、監視結果に基づいてサスペンション特性を制御するサスペンション制御装置１の構成を示すブロック図である。
【００２４】
［全体構成］
図１に示すように、サスペンション制御装置１は、車両前方の路面の状況を検出する前方センサ２ａ，車両後方の路面の状況を検出する後方センサ２ｂからなる周囲状況獲得センサ群２と、車速センサ３ａ，ステアリング角センサ３ｂを少なくとも含み車両の走行状態に関する情報（以下「走行情報」という）を獲得するための走行情報獲得センサ群３と、水平面（重力方向と直交する面）に対する傾斜角α（ロール角αｘ，ピッチ角αｙ）を検出する傾斜角センサ４ａ、自車両の各車輪に設けられ、各車輪上における路面からのシャーシの高さ（車高）を検出するハイトセンサ群４ｂを少なくとも含み車両の姿勢に関する情報（以下「姿勢情報」という）を獲得するための姿勢情報獲得センサ群４とを備えている。
【００２５】
このうち、周囲状況獲得センサ群２を構成する前方センサ２ａ，後方センサ２ｂは、いずれも、レーザー光を照射してその反射光を受光するまでの時間を測定することにより、レーザー光を反射した地点までの距離を測定するレーザーレーダからなり、予め設定された角度範囲を一次元的に走査するように構成されている。
【００２６】
また、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂは、図６（ａ）に示すように、レーザー光が路面に向けて照射されるように斜め下向きに取り付けられており、以下では、そのレーザー光の照射方向と水平面とが成す角度をセンサ取付角度θＬという。また、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂの車高（路面からシャーシまでの高さ）分を除いた取付高さをＨで表すものとする。
【００２７】
そして、前方センサ２ａ，及び後方センサ２ｂにより測定される距離及び照射方向から算出される検出位置情報は、センサの取付位置（レーザー光が照射され、反射光が受光される地点）を原点とするセンサ座標系で表される。このセンサ座標系は、具体的には、図３（ａ）に示すように、センサ２の正面方向（レーザー光の走査範囲の中心方向）をｙ軸、ｙ軸に直交した水平方向をｘ軸、ｘ軸，ｙ軸のいずれにも直交する方向をｚ軸とするものであり、ｘ軸が車幅方向と一致するように車両に設置されている。
【００２８】
なお、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂは、外見上目立たないように取り付けることが望ましく、例えば、リアウインドウの上部に庇を有する車両であれば、その庇の中に後方センサ２ｂを埋め込むことが望ましい。
【００２９】
また、サスペンション制御装置１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、センサ群２，３，４からの検出結果に基づいて路面の状況（路面形状）を検出する処理を実行する路面監視処理部５と、路面監視処理部５によって生成される履歴マップ（後述する）を記録する記録部６と、記録部６に記録された履歴マップの内容等を、車両に設置されたモニタ（図示せず）に表示する表示制御部７と、路面監視処理部５での検出結果に従ってアクティブサスペンション（図示せず）の特性を制御するサスペンション制御部８とを備えている。
【００３０】
［路面監視処理部］
ここで、路面監視処理部５が実行する処理を、図２に示すフローチャートに沿って詳述する。なお、本処理は、車両のイグニションスイッチをオンにすると、予め設定された一定間隔ΔＴ（例えば５０ｍｓ）の監視タイミング毎に、繰り返し実行される。
【００３１】
但し、自車両のトランスミッションが後進ギアに設定されている場合は、後方センサ２ｂでの検出結果が用いられ、それ以外の場合は、前方センサ２ａでの検出結果が用いられるものとする。以下の説明では、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂを特定せず、周囲状況獲得センサ２として説明する。
【００３２】
また、以下の説明において、車両中心座標系とは、図３（ｂ）に示すように、車幅方向をｘ軸、車長方向をｙ軸、車高方向をｚ軸として、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（車幅方向の中心，ホイールベースの中心，車高）で表される車両の中心位置を原点とした座標系であり、また、車両基準座標系とは、図３（ｃ）に示すように、座標の原点が路面上に位置するように、車両中心座標をｚ軸方向に車高分だけシフトさせた座標系のことである。更に、最初の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を含んだ水平面を基準面、その基準面をＸ−Ｙ平面とする座標系を絶対座標系と呼ぶものとする。
【００３３】
本処理が起動すると、まず、Ｓ１１０では、周囲状況獲得センサ２にレーザー光を照射させることによって路面をスキャンし、その測定結果（距離，照射方向）からレーザー光を反射した地点を、センサ座標で表した検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）を求める。ここでセンサは一次元走査のため、ＺＬ＝０である。
【００３４】
Ｓ１２０では、走行情報獲得センサ群３から走行情報（車速Ｖ，ステアリング角θｚ）を取得すると共に、姿勢情報獲得センサ群４から姿勢情報（傾斜角センサピッチ角αｘ，傾斜角センサロール角αｙ，ハイトセンサピッチ角βｘ，ハイトセンサロール角βｙ）を取得する。
【００３５】
なお、走行情報Ｖ，θｚ、姿勢情報αｘ，αｙ，βｘ，βｙは、車両中心座標（車両基準座標でも同様）を用いて表されている。また、ハイトセンサピッチ角βｘ，ハイトセンサロール角βｙは、ハイトセンサ群４ｂの出力（各車輪の近傍における車高）から、周知の方法を用いて算出する。
【００３６】
Ｓ１３０では、Ｓ１２０にて取得した走行情報（車速Ｖ）と、本処理の起動周期ΔＴとに基づき、（１）式を用いて車両の移動距離Ｄを算出する。
【００３７】
【数１】
Ｓ１４０では、Ｓ１２０にて取得した姿勢情報αｘ，αｙ，βｘ，βｙに基づき、（２）（３）式を用いて路面傾斜角θ（路面ピッチ角θｘ，路面ロール角θｙ）を算出する。なお、図４は、姿勢情報である傾斜角センサ測定角α（αｘ，αｙ），ハイトセンサ測定角β（βｘ，βｙ）と、路面傾斜角θ（θｘ，θｙ）との関係を示す説明図である。
【００３８】
【数２】
Ｓ１５０では、Ｓ１３０で求めた車両の移動距離Ｄ、Ｓ１４０で求めた路面の路面傾斜角θｘ，θｙ、Ｓ１２０で取得したステアリング角θｚに基づき、（４）式を用いて、車両の移動距離，移動方向を表す移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を算出する。なお、図５は、移動距離Ｄ，ステアリング角θｚと、路面ピッチ角θｘ，路面ロール角θｙとの関係を示す説明図である。
【００３９】
【数３】
Ｓ１６０では、Ｓ１１０で取得されセンサ座標で示された検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）から、車両基準座標の原点からの相対的な位置関係を表す相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）を算出する。
【００４０】
具体的には、まず（５）〜（７）式を用いて、検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）を、車両中心座標で示した第１変換位置ベクトル（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）に変換する（図６（ａ）参照）。但し（５）式は、センサは一次元走査のため、ＺＬ＝０の場合の式である。
【００４１】
【数４】
次に、この第１変換位置ベクトル（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）を、（８）式を用いて、ハイトセンサ測定角βｘ，βｙで表される車体の傾きによる周囲状況獲得センサ２の傾きの影響を補正すると共に、原点の位置を車両中心から路面上にシフトすることで車両基準座標で表した第２変換位置ベクトル（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）に変換する（図６（ｂ）参照）。
【００４２】
【数５】
更に、この第２変換位置ベクトル（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）を、（９）式を用いて、路面傾斜による周囲状況獲得センサ２の傾きの影響を補正することで、相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）を求める。
【００４３】
【数６】
Ｓ１７０では、（１０）式に示すように、Ｓ１５０で求めた移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）及びＳ１６０で求めた相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）を、前回の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を絶対座標系で表した位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）に加算することで、レーザー光を反射した位置を絶対座標系で表した反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。これと共に、（１１）式に従って、今回の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を絶対座標系で表した位置により、前回位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を更新する。
【００４４】
【数７】
なお、図７は、今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と、前記の監視タイミングにおける車両基準座標系との関係を示した説明図であり、図８は、今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と絶対座標系との関係を示した説明図である。但し、図中において、ΣΔＸ，ΣΔＹ，ΣΔＺは、それぞれ、最初の監視タイミングから今回の監視タイミングまでの間に算出された全てのΔＸ，ΔＹ，ΔＺの累積値を表すものとする。
【００４５】
Ｓ１８０では、Ｓ１７０で算出された反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、過去の反射地点情報を順次蓄積することで生成され、記録部６に記録されている履歴マップに追加する。
なお、履歴マップは、基準面（絶対座標系のＸ−Ｙ平面）を、予め設定されたサイズ（ここでは５ｃｍ×５ｃｍ）で格子状に分割することで設定された複数の分割領域からなる。但し、図９（ａ）に示すように、車両基準座標系において、Ｘ軸方向にレーザー光の照射範囲で規定される幅（ここでは２ｍ）を有し、Ｙ軸方向に予め設定された長さ（ここでは３ｍ）を有した範囲に対応する分割領域（ここでは４０×６０個）のみが記憶対象となるようにされている。
【００４６】
そして、反射地点情報の基準面上での位置（Ｘ，Ｙ）に対応する分割領域に反射地点情報の高さを表す値Ｚを順次格納する。
Ｓ１９０では、履歴マップの記憶内容に基づき、高さ方向の変化量を算出する。
【００４７】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、車両の移動方向（図ではＹ方向）に並んだ分割領域群（メッシュ列という）のそれぞれについて、高さを表す値Ｚが格納されている最も近くに位置する分割領域との間で差分値（図では−ｄＺ／ｄＹ）を求める。なお、この差分値は、差分メッシュ列として別途記憶する。
【００４８】
Ｓ２００では、Ｓ１９０で求めた差分値の絶対値が予め設定された閾値より大きいものを抽出すると共に、その抽出した差分値がプラスであれば立上エッジ、マイナスであれば立下エッジとして認識する。更に、同じメッシュ列上で車両に近い側に立上エッジが存在し、車両より遠い位置に立下エッジが存在する領域を凸エリアとして認識し、また、同じメッシュ列上で車両に近い側に立下エッジが存在し、車両より遠い位置に立上エッジが存在する領域を凹エリアとして認識すると共に、複数のメッシュ列に跨る一連の凸エリア又は凹エリアの輪郭等を検出する。
【００４９】
Ｓ２１０では、Ｓ２００での認識結果や検出結果をサスペンション制御部８に出力する。
Ｓ２２０では、Ｓ２００での認識結果や検出結果、及び履歴マップに基づいて、車両の周囲の状況を鳥瞰図表示するためのデータ、及びサイドビュー表示するためのデータを生成し、これら生成したデータを表示制御部７に出力して、本処理を終了する。
【００５０】
なお、Ｓ２１０にて路面監視処理部５からの出力を受けたサスペンション制御部８では、Ｓ２００での認識結果や検出結果（凹凸エリアの形状やサイズ）に基づき、車両の姿勢が常に水平に保持されるように、サスペンションの特性を制御する。
【００５１】
一方、Ｓ２２０にて路面監視処理部５からの出力を受けた表示制御部７では、生成データに従って、車両の周囲の状況を表す鳥瞰図及びサイドビューに、自車両を表す画像を重畳した表示を行う（図１０参照）と共に、Ｓ２００での認識結果に基づき、最寄りの凹凸エリアまでの距離や、その凹凸エリアの高さ，深さ、その凹凸エリアの危険度等の表示も行う。
［効果］
以上説明したように、路面監視処理部５では、路面や路面上の障害物についての検出結果が車両の姿勢に応じて変化する検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）をそのまま使用するのではなく、車両の姿勢の影響を受けない基準位置からの相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）に変換し、更に、自車両（即ち基準位置）の軌跡を表す移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を用いて、最初の監視タイミングでの基準位置との相対的な位置関係を表す反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換して蓄積し、その蓄積された反射地点情報を用いて路面上の凹凸部位を検出するようにされている。
【００５２】
つまり、本実施形態では、反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が、監視タイミング毎に変化しない固定された絶対座標系を用いて示されるため、車両の姿勢等に関わらず路面状況（形状）や路上の障害物を正確に検出することができる。
【００５３】
また、路面監視処理部５では、反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を蓄積する際に、履歴マップを用いて、基準面上での位置（Ｘ，Ｙ）を表す分割領域毎に、その分割領域での高さを示す情報Ｚを記憶するように構成されている。
【００５４】
従って、立上エッジや立下エッジを検出する際に算出する高さ情報の差分値を、簡易な処理によって求めることができる。
また、表示制御部７では、履歴マップに基づいて生成される自車両の周囲の状況を表す画像に、自車両を表す画像を重畳して表示すると共に、鳥瞰図表示だけでなくサイドビュー表示も行うようにされている。
【００５５】
従って、本実施形態によれば、検出した路面状況（形状）や、路面上の凸エリアや凹エリアと自車両との位置関係等を、運転者に直感的に把握させることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００５６】
例えば、上記実施形態では、自車両として図１０に示すような普通四輪自動車を想定しているが、電動車椅子や１人乗り小型モビリティ等であってもよい。これらの車両は重心が高く車体が軽いため、路面の凹凸の影響を受け易く、最悪の場合には横転してしまう可能性がある。そのため、路面状態を正確に把握し、凹凸や障害物を事前に報知したり、車両の姿勢が常に水平に保持されるようにサスペンションの特性を制御したりすることで、横転を回避できる。
【００５７】
また、上記実施形態では、路面監視処理部５での処理結果に基づいて、表示制御及びサスペンション制御のいずれも行っているが、いずれか一方だけを実施するように構成してもよい。
【００５８】
上記実施形態では、周囲状況獲得センサ群２を構成する前方センサ２ａ及び後方センサ２ｂとしてレーザーレーダを用いているが、レーザーレーダの代わり電波センサや超音波センサや、カメラ等の受動式のセンサを用いてもよい。また、これらセンサのうち複数を同時に用いて、検出結果を組み合わせて路面の状況を検出するように構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、レーザー光を一次元的に走査するように構成したが、二次元的に走査するように構成してもよい。この場合、一次元的な走査では、移動方向の分解能が車両の移動速度に依存することになるが、二次元的な走査が可能であれば、車両の移動速度によらず、移動方向に対して任意の分解能を実現することができる。
【００６０】
上記実施形態では、傾斜角センサ４ａの設置位置について特に言及していないが、前方センサ２ａや後方センサ２ｂと一体に形成してもよい。この場合、システムを構成する際に配線数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】サスペンション制御装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】路面監視処理部が実行する処理の内容を示すフローチャート。
【図３】処理に使用する座標系を示す説明図。
【図４】傾斜角センサ測定角α，ハイトセンサ測定角βと路面傾斜角θとの関係を示す説明図。
【図５】移動距離Ｄ，ステアリング角θｚと、路面ピッチ角θｘ，路面ロール角θｙとの関係を示す説明図。
【図６】（ａ）がセンサ座標と車両中心座標との関係、（ｂ）が車両中心座標と車両基準座標との関係を示す説明図。
【図７】今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と前回の監視タイミングにおける車両基準座標系との関係を示す説明図。
【図８】今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と絶対座標系との関係を示す説明図。
【図９】（ａ）が履歴マップの構成を示す説明図、（ｂ）が高さの差分値の算出方法を示す説明図。
【図１０】（ａ）がサイドビュー表示例、（ｂ）が鳥瞰図表示例。
【図１１】従来装置の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
【００６２】
１…サスペンション制御装置 ２…周囲状況獲得センサ群 ２ａ…前方センサ ２ｂ…後方センサ ３…走行情報獲得センサ群 ３ａ…車速センサ ３ｂ…ステアリング角センサ ４…姿勢情報獲得センサ群 ４ａ…傾斜角センサ ４ｂ…ハイトセンサ群 ５…路面監視処理部 ６…記録部 ７…表示制御部 ８…サスペンション制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両周囲の路面状況（路面の凹凸や路面上の障害物）を監視する路面監視装置、及びその監視結果を利用するサスペンション制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両周囲の状況を画面に表示することにより、運転者に周囲の状況を把握させ、運転者に的確な操作を行わせるための監視装置が知られている。
その一つとして、ビームの方向が固定された複数のレーザーレーダを車体周囲に設置し、その複数のレーザーレーダでの検出結果、即ち、レーザー光を反射する障害物との相対的な位置関係を表す位置データを、車速やステアリング角から求めた車両移動量分だけ補正しながら逐次蓄積し、その蓄積したデータに基づいて車両の周囲の状況を示す地図データを合成，表示（鳥瞰図表示）する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０７−２４８３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この従来装置では、路面の形状（勾配の変化）や車両の姿勢によっては、路面に形成された凹凸や路上に存在する障害物の形状を正しく検出することができない場合があるという問題があった。
【０００４】
即ち、従来装置は、レーザーレーダとレーザー光の反射地点（障害物や路面）との相対的な位置関係を検出するものであり、路面が平坦であり且つ車両の姿勢が水平であることを前提としたものとなる。従って、例えば、図１１（ａ）に示すように、車両が、勾配が変化する路面を走行しながら路面を監視する場合、勾配が変化する地点を通過する時に、路面の勾配に対する車両の姿勢が変化することによって、図１１（ｂ）に示すように、路面に窪みがあるかのように誤検出されてしまうのである。
【０００５】
また、路面に凹凸がある場合、従来装置のような鳥瞰図表示では、凹部なのか凸部なのか、また、その深さや高さ等を運転者に直感的に把握させることが困難であるという問題もあった。
【０００６】
特に、車両が電動車椅子や１人乗り小型モビリティ等であった場合には、重心が高く車体が軽いため、路面の凹凸や路上の障害物を正しく検出できないと、バランスを崩して横転してしまう危険性があるため、この問題はより切実である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、車両の姿勢に関わらず路面状況を正確に検出可能な監視装置、及びその監視結果を利用するサスペンション制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の路面監視装置では、位置情報検出手段が、予め設定された監視タイミング毎に、自車両の進行方向を横切る方向に沿って走査しながら路面に向けて探査波を照射すると共に該探査波の反射波を受信する送受信部からの受信信号に基づき、探査波を反射した地点の位置を、送受信部の設置位置を基準点として三次元的に示した検出位置情報を求める。また、状態情報検出手段が、自車両の走行状態及び姿勢を表す車両状態情報を検出する。
【０００９】
すると、ベクトル算出手段が、状態情報検出手段で検出された車両状態情報に基づいて、自車両の移動距離及び移動方向を示した三次元ベクトルである移動ベクトルを求め、変換手段が、自車両と一体に移動し且つ自車両の姿勢に対して不動な位置を基準位置として、位置情報検出手段で検出された検出位置情報を、状態情報検出手段で検出された車両状態情報及び送受信部の設置状況を表す設置情報に基づいて、基準位置に対する相対的な位置関係を示した三次元ベクトルである相対位置ベクトルに変換する。
【００１０】
そして、蓄積手段が、ベクトル算出手段にて算出された移動ベクトル及び変換手段にて変換された相対位置ベクトルを、前回の監視タイミングでの基準位置に加算することで、最初の監視タイミングでの基準位置との相対的な位置関係を表す反射地点情報を算出して蓄積する。
【００１１】
このように本発明の路面監視装置では、路面や路面上の障害物についての検出結果が車両の姿勢に応じて変化する検出位置情報をそのまま使用するのではなく、車両の姿勢の影響を受けない基準位置からの相対位置ベクトルに変換し、更に、自車両（即ち基準位置）の軌跡を表す移動ベクトルを用いて反射地点情報（最初の監視タイミングでの基準位置との相対的な位置関係を表す）に変換して蓄積している。
【００１２】
従って、本発明の路面監視装置によれば、監視タイミング毎に変化しない固定された座標系で反射地点情報が表されるため、この反射地点情報を用いることによって、車両の姿勢に関わらず路面状況（形状）や路上の障害物を正確に検出することができる。
【００１３】
請求項２に記載の路面監視装置では、凹凸境界検出手段が、蓄積手段にて蓄積された反射地点情報に基づいて、自車両の移動方向に沿った高さの変化量の絶対値が予め設定された閾値以上となる部位を、凹凸部位の境界として検出する。
【００１４】
このように構成された本発明の路面監視装置によれば、路面に存在する段差等の位置を精度よく検出することができる。
なお、蓄積手段は、請求項３に記載のように、最初の監視タイミングでの基準位置を含んだ基準面を格子状に分割してなる分割領域を設定し、反射地点情報を、その分割領域における基準面からの高さとして蓄積することが望ましい。
【００１５】
この場合、凹凸検出手段は、隣接する分割領域の値（高さ）を比較することで、凹凸部位を簡単に検出することができる。
また、探査波は、所望の分解能で走査できるものであれば、電波や音波などを用いてもよいが、請求項４に記載のように、指向性の高いビームを容易に実現可能なレーザー光を用いることが望ましい。
【００１６】
次に、請求項５に記載の路面監視装置では、表示手段が、蓄積手段によって蓄積された反射地点情報に基づいて生成される自車両の周囲の状況を表す画像に、自車両を表す画像を重畳して表示する。
【００１７】
このように構成された本発明の路面監視装置によれば、検出した路面状況（形状）を、運転者に直感的に把握させることができる。
更に、表示手段は、請求項６に記載のように、サイドビューで表示するように構成されていてもよいし、請求項７に記載のように、鳥瞰図で表示するように構成されていてもよい。
【００１８】
特に、サイドビュー表示では、高さ方向のサイズを運転者に把握させることができるため、例えば、路面から突出した障害物が車体と接触する高さであるか否か、障害物が駐車場のパーキングロットである場合に車輪と接触しない距離であるか否か、凸部や凹部によって生じる段差が乗り越え可能な高さであるか否か等を、運転者に的確に判断させることができる。
【００１９】
ところで、状態情報検出手段が、自車両の姿勢を検出するセンサとして、車体の前後左右への傾斜角を検出する傾斜角センサを少なくとも備えている場合、その傾斜角センサは、請求項８に記載のように、送受信部と一体に構成されていることが望ましい。
【００２０】
この場合、システムを構成する際に配線数を低減できる。
また、状態情報検出手段は、自車両の姿勢を検出するセンサとして、例えば、請求項９に記載のように、車輪毎に設けられたハイトセンサを用いてもよい。
【００２１】
次に、請求項１０に記載の発明は、アクティブサスペンションを備えた車両に搭載されるサスペンション制御装置であって、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の路面監視装置と、車両姿勢が常にフラットになるように、路面監視装置での検出結果に基づいて、アクティブサスペンションの制動量を算出する制御量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
この場合、路面監視装置によって路面状況が精度よく検出されるため、アクティブサスペンションの制御量の算出、ひいては車両姿勢の制御を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、サスペンション特性を電子制御によって変更可能なアクティブサスペンションを搭載する車両に設置され、路面の状況を監視すると共に、監視結果に基づいてサスペンション特性を制御するサスペンション制御装置１の構成を示すブロック図である。
【００２４】
［全体構成］
図１に示すように、サスペンション制御装置１は、車両前方の路面の状況を検出する前方センサ２ａ，車両後方の路面の状況を検出する後方センサ２ｂからなる周囲状況獲得センサ群２と、車速センサ３ａ，ステアリング角センサ３ｂを少なくとも含み車両の走行状態に関する情報（以下「走行情報」という）を獲得するための走行情報獲得センサ群３と、水平面（重力方向と直交する面）に対する傾斜角α（ロール角αｘ，ピッチ角αｙ）を検出する傾斜角センサ４ａ、自車両の各車輪に設けられ、各車輪上における路面からのシャーシの高さ（車高）を検出するハイトセンサ群４ｂを少なくとも含み車両の姿勢に関する情報（以下「姿勢情報」という）を獲得するための姿勢情報獲得センサ群４とを備えている。
【００２５】
このうち、周囲状況獲得センサ群２を構成する前方センサ２ａ，後方センサ２ｂは、いずれも、レーザー光を照射してその反射光を受光するまでの時間を測定することにより、レーザー光を反射した地点までの距離を測定するレーザーレーダからなり、予め設定された角度範囲を一次元的に走査するように構成されている。
【００２６】
また、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂは、図６（ａ）に示すように、レーザー光が路面に向けて照射されるように斜め下向きに取り付けられており、以下では、そのレーザー光の照射方向と水平面とが成す角度をセンサ取付角度θＬという。また、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂの車高（路面からシャーシまでの高さ）分を除いた取付高さをＨで表すものとする。
【００２７】
そして、前方センサ２ａ，及び後方センサ２ｂにより測定される距離及び照射方向から算出される検出位置情報は、センサの取付位置（レーザー光が照射され、反射光が受光される地点）を原点とするセンサ座標系で表される。このセンサ座標系は、具体的には、図３（ａ）に示すように、センサ２の正面方向（レーザー光の走査範囲の中心方向）をｙ軸、ｙ軸に直交した水平方向をｘ軸、ｘ軸，ｙ軸のいずれにも直交する方向をｚ軸とするものであり、ｘ軸が車幅方向と一致するように車両に設置されている。
【００２８】
なお、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂは、外見上目立たないように取り付けることが望ましく、例えば、リアウインドウの上部に庇を有する車両であれば、その庇の中に後方センサ２ｂを埋め込むことが望ましい。
【００２９】
また、サスペンション制御装置１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、センサ群２，３，４からの検出結果に基づいて路面の状況（路面形状）を検出する処理を実行する路面監視処理部５と、路面監視処理部５によって生成される履歴マップ（後述する）を記録する記録部６と、記録部６に記録された履歴マップの内容等を、車両に設置されたモニタ（図示せず）に表示する表示制御部７と、路面監視処理部５での検出結果に従ってアクティブサスペンション（図示せず）の特性を制御するサスペンション制御部８とを備えている。
【００３０】
［路面監視処理部］
ここで、路面監視処理部５が実行する処理を、図２に示すフローチャートに沿って詳述する。なお、本処理は、車両のイグニションスイッチをオンにすると、予め設定された一定間隔ΔＴ（例えば５０ｍｓ）の監視タイミング毎に、繰り返し実行される。
【００３１】
但し、自車両のトランスミッションが後進ギアに設定されている場合は、後方センサ２ｂでの検出結果が用いられ、それ以外の場合は、前方センサ２ａでの検出結果が用いられるものとする。以下の説明では、前方センサ２ａ，後方センサ２ｂを特定せず、周囲状況獲得センサ２として説明する。
【００３２】
また、以下の説明において、車両中心座標系とは、図３（ｂ）に示すように、車幅方向をｘ軸、車長方向をｙ軸、車高方向をｚ軸として、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（車幅方向の中心，ホイールベースの中心，車高）で表される車両の中心位置を原点とした座標系であり、また、車両基準座標系とは、図３（ｃ）に示すように、座標の原点が路面上に位置するように、車両中心座標をｚ軸方向に車高分だけシフトさせた座標系のことである。更に、最初の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を含んだ水平面を基準面、その基準面をＸ−Ｙ平面とする座標系を絶対座標系と呼ぶものとする。
【００３３】
本処理が起動すると、まず、Ｓ１１０では、周囲状況獲得センサ２にレーザー光を照射させることによって路面をスキャンし、その測定結果（距離，照射方向）からレーザー光を反射した地点を、センサ座標で表した検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）を求める。ここでセンサは一次元走査のため、ＺＬ＝０である。
【００３４】
Ｓ１２０では、走行情報獲得センサ群３から走行情報（車速Ｖ，ステアリング角θｚ）を取得すると共に、姿勢情報獲得センサ群４から姿勢情報（傾斜角センサピッチ角αｘ，傾斜角センサロール角αｙ，ハイトセンサピッチ角βｘ，ハイトセンサロール角βｙ）を取得する。
【００３５】
なお、走行情報Ｖ，θｚ、姿勢情報αｘ，αｙ，βｘ，βｙは、車両中心座標（車両基準座標でも同様）を用いて表されている。また、ハイトセンサピッチ角βｘ，ハイトセンサロール角βｙは、ハイトセンサ群４ｂの出力（各車輪の近傍における車高）から、周知の方法を用いて算出する。
【００３６】
Ｓ１３０では、Ｓ１２０にて取得した走行情報（車速Ｖ）と、本処理の起動周期ΔＴとに基づき、（１）式を用いて車両の移動距離Ｄを算出する。
【００３７】
【数１】
Ｓ１４０では、Ｓ１２０にて取得した姿勢情報αｘ，αｙ，βｘ，βｙに基づき、（２）（３）式を用いて路面傾斜角θ（路面ピッチ角θｘ，路面ロール角θｙ）を算出する。なお、図４は、姿勢情報である傾斜角センサ測定角α（αｘ，αｙ），ハイトセンサ測定角β（βｘ，βｙ）と、路面傾斜角θ（θｘ，θｙ）との関係を示す説明図である。
【００３８】
【数２】
Ｓ１５０では、Ｓ１３０で求めた車両の移動距離Ｄ、Ｓ１４０で求めた路面の路面傾斜角θｘ，θｙ、Ｓ１２０で取得したステアリング角θｚに基づき、（４）式を用いて、車両の移動距離，移動方向を表す移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を算出する。なお、図５は、移動距離Ｄ，ステアリング角θｚと、路面ピッチ角θｘ，路面ロール角θｙとの関係を示す説明図である。
【００３９】
【数３】
Ｓ１６０では、Ｓ１１０で取得されセンサ座標で示された検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）から、車両基準座標の原点からの相対的な位置関係を表す相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）を算出する。
【００４０】
具体的には、まず（５）〜（７）式を用いて、検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）を、車両中心座標で示した第１変換位置ベクトル（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）に変換する（図６（ａ）参照）。但し（５）式は、センサは一次元走査のため、ＺＬ＝０の場合の式である。
【００４１】
【数４】
次に、この第１変換位置ベクトル（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）を、（８）式を用いて、ハイトセンサ測定角βｘ，βｙで表される車体の傾きによる周囲状況獲得センサ２の傾きの影響を補正すると共に、原点の位置を車両中心から路面上にシフトすることで車両基準座標で表した第２変換位置ベクトル（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）に変換する（図６（ｂ）参照）。
【００４２】
【数５】
更に、この第２変換位置ベクトル（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）を、（９）式を用いて、路面傾斜による周囲状況獲得センサ２の傾きの影響を補正することで、相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）を求める。
【００４３】
【数６】
Ｓ１７０では、（１０）式に示すように、Ｓ１５０で求めた移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）及びＳ１６０で求めた相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）を、前回の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を絶対座標系で表した位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）に加算することで、レーザー光を反射した位置を絶対座標系で表した反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。これと共に、（１１）式に従って、今回の監視タイミングにおける車両基準座標系の原点を絶対座標系で表した位置により、前回位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を更新する。
【００４４】
【数７】
なお、図７は、今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と、前記の監視タイミングにおける車両基準座標系との関係を示した説明図であり、図８は、今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と絶対座標系との関係を示した説明図である。但し、図中において、ΣΔＸ，ΣΔＹ，ΣΔＺは、それぞれ、最初の監視タイミングから今回の監視タイミングまでの間に算出された全てのΔＸ，ΔＹ，ΔＺの累積値を表すものとする。
【００４５】
Ｓ１８０では、Ｓ１７０で算出された反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、過去の反射地点情報を順次蓄積することで生成され、記録部６に記録されている履歴マップに追加する。
なお、履歴マップは、基準面（絶対座標系のＸ−Ｙ平面）を、予め設定されたサイズ（ここでは５ｃｍ×５ｃｍ）で格子状に分割することで設定された複数の分割領域からなる。但し、図９（ａ）に示すように、車両基準座標系において、Ｘ軸方向にレーザー光の照射範囲で規定される幅（ここでは２ｍ）を有し、Ｙ軸方向に予め設定された長さ（ここでは３ｍ）を有した範囲に対応する分割領域（ここでは４０×６０個）のみが記憶対象となるようにされている。
【００４６】
そして、反射地点情報の基準面上での位置（Ｘ，Ｙ）に対応する分割領域に反射地点情報の高さを表す値Ｚを順次格納する。
Ｓ１９０では、履歴マップの記憶内容に基づき、高さ方向の変化量を算出する。
【００４７】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、車両の移動方向（図ではＹ方向）に並んだ分割領域群（メッシュ列という）のそれぞれについて、高さを表す値Ｚが格納されている最も近くに位置する分割領域との間で差分値（図では−ｄＺ／ｄＹ）を求める。なお、この差分値は、差分メッシュ列として別途記憶する。
【００４８】
Ｓ２００では、Ｓ１９０で求めた差分値の絶対値が予め設定された閾値より大きいものを抽出すると共に、その抽出した差分値がプラスであれば立上エッジ、マイナスであれば立下エッジとして認識する。更に、同じメッシュ列上で車両に近い側に立上エッジが存在し、車両より遠い位置に立下エッジが存在する領域を凸エリアとして認識し、また、同じメッシュ列上で車両に近い側に立下エッジが存在し、車両より遠い位置に立上エッジが存在する領域を凹エリアとして認識すると共に、複数のメッシュ列に跨る一連の凸エリア又は凹エリアの輪郭等を検出する。
【００４９】
Ｓ２１０では、Ｓ２００での認識結果や検出結果をサスペンション制御部８に出力する。
Ｓ２２０では、Ｓ２００での認識結果や検出結果、及び履歴マップに基づいて、車両の周囲の状況を鳥瞰図表示するためのデータ、及びサイドビュー表示するためのデータを生成し、これら生成したデータを表示制御部７に出力して、本処理を終了する。
【００５０】
なお、Ｓ２１０にて路面監視処理部５からの出力を受けたサスペンション制御部８では、Ｓ２００での認識結果や検出結果（凹凸エリアの形状やサイズ）に基づき、車両の姿勢が常に水平に保持されるように、サスペンションの特性を制御する。
【００５１】
一方、Ｓ２２０にて路面監視処理部５からの出力を受けた表示制御部７では、生成データに従って、車両の周囲の状況を表す鳥瞰図及びサイドビューに、自車両を表す画像を重畳した表示を行う（図１０参照）と共に、Ｓ２００での認識結果に基づき、最寄りの凹凸エリアまでの距離や、その凹凸エリアの高さ，深さ、その凹凸エリアの危険度等の表示も行う。
［効果］
以上説明したように、路面監視処理部５では、路面や路面上の障害物についての検出結果が車両の姿勢に応じて変化する検出位置情報（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）をそのまま使用するのではなく、車両の姿勢の影響を受けない基準位置からの相対位置ベクトル（ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ）に変換し、更に、自車両（即ち基準位置）の軌跡を表す移動ベクトル（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を用いて、最初の監視タイミングでの基準位置との相対的な位置関係を表す反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換して蓄積し、その蓄積された反射地点情報を用いて路面上の凹凸部位を検出するようにされている。
【００５２】
つまり、本実施形態では、反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が、監視タイミング毎に変化しない固定された絶対座標系を用いて示されるため、車両の姿勢等に関わらず路面状況（形状）や路上の障害物を正確に検出することができる。
【００５３】
また、路面監視処理部５では、反射地点情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を蓄積する際に、履歴マップを用いて、基準面上での位置（Ｘ，Ｙ）を表す分割領域毎に、その分割領域での高さを示す情報Ｚを記憶するように構成されている。
【００５４】
従って、立上エッジや立下エッジを検出する際に算出する高さ情報の差分値を、簡易な処理によって求めることができる。
また、表示制御部７では、履歴マップに基づいて生成される自車両の周囲の状況を表す画像に、自車両を表す画像を重畳して表示すると共に、鳥瞰図表示だけでなくサイドビュー表示も行うようにされている。
【００５５】
従って、本実施形態によれば、検出した路面状況（形状）や、路面上の凸エリアや凹エリアと自車両との位置関係等を、運転者に直感的に把握させることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００５６】
例えば、上記実施形態では、自車両として図１０に示すような普通四輪自動車を想定しているが、電動車椅子や１人乗り小型モビリティ等であってもよい。これらの車両は重心が高く車体が軽いため、路面の凹凸の影響を受け易く、最悪の場合には横転してしまう可能性がある。そのため、路面状態を正確に把握し、凹凸や障害物を事前に報知したり、車両の姿勢が常に水平に保持されるようにサスペンションの特性を制御したりすることで、横転を回避できる。
【００５７】
また、上記実施形態では、路面監視処理部５での処理結果に基づいて、表示制御及びサスペンション制御のいずれも行っているが、いずれか一方だけを実施するように構成してもよい。
【００５８】
上記実施形態では、周囲状況獲得センサ群２を構成する前方センサ２ａ及び後方センサ２ｂとしてレーザーレーダを用いているが、レーザーレーダの代わり電波センサや超音波センサや、カメラ等の受動式のセンサを用いてもよい。また、これらセンサのうち複数を同時に用いて、検出結果を組み合わせて路面の状況を検出するように構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、レーザー光を一次元的に走査するように構成したが、二次元的に走査するように構成してもよい。この場合、一次元的な走査では、移動方向の分解能が車両の移動速度に依存することになるが、二次元的な走査が可能であれば、車両の移動速度によらず、移動方向に対して任意の分解能を実現することができる。
【００６０】
上記実施形態では、傾斜角センサ４ａの設置位置について特に言及していないが、前方センサ２ａや後方センサ２ｂと一体に形成してもよい。この場合、システムを構成する際に配線数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】サスペンション制御装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】路面監視処理部が実行する処理の内容を示すフローチャート。
【図３】処理に使用する座標系を示す説明図。
【図４】傾斜角センサ測定角α，ハイトセンサ測定角βと路面傾斜角θとの関係を示す説明図。
【図５】移動距離Ｄ，ステアリング角θｚと、路面ピッチ角θｘ，路面ロール角θｙとの関係を示す説明図。
【図６】（ａ）がセンサ座標と車両中心座標との関係、（ｂ）が車両中心座標と車両基準座標との関係を示す説明図。
【図７】今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と前回の監視タイミングにおける車両基準座標系との関係を示す説明図。
【図８】今回の監視タイミングにおける車両基準座標系と絶対座標系との関係を示す説明図。
【図９】（ａ）が履歴マップの構成を示す説明図、（ｂ）が高さの差分値の算出方法を示す説明図。
【図１０】（ａ）がサイドビュー表示例、（ｂ）が鳥瞰図表示例。
【図１１】従来装置の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
【００６２】
１…サスペンション制御装置 ２…周囲状況獲得センサ群 ２ａ…前方センサ ２ｂ…後方センサ ３…走行情報獲得センサ群 ３ａ…車速センサ ３ｂ…ステアリング角センサ ４…姿勢情報獲得センサ群 ４ａ…傾斜角センサ ４ｂ…ハイトセンサ群 ５…路面監視処理部 ６…記録部 ７…表示制御部 ８…サスペンション制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される路面監視装置であって、
予め設定された監視タイミング毎に、自車両の進行方向を横切る方向に沿って走査しながら路面に向けて探査波を照射すると共に該探査波の反射波を受信する送受信部からの受信信号に基づき、前記探査波を反射した地点の位置を、前記送受信部の設置位置を基準点として三次元的に示した検出位置情報を求める位置情報検出手段と、
自車両の走行状態及び姿勢を表す車両状態情報を検出する状態情報検出手段と、
前記状態情報検出手段で検出された車両状態情報に基づいて、自車両の移動距離及び移動方向を示した三次元ベクトルである移動ベクトルを求めるベクトル算出手段と、
自車両と一体に移動し且つ自車両の姿勢に対して不動な位置を基準位置として、前記位置情報検出手段で検出された検出位置情報を、前記状態情報検出手段で検出された車両状態情報及び前記送受信部の設置状況を表す設置情報に基づいて、前記基準位置に対する相対的な位置関係を示した三次元ベクトルである相対位置ベクトルに変換する変換手段と、
前記ベクトル算出手段にて算出された移動ベクトル及び前記変換手段にて変換された相対位置ベクトルを、前回の監視タイミングでの前記基準位置に加算することで、最初の監視タイミングでの前記基準位置との相対的な位置関係を表す反射地点情報を算出して蓄積する蓄積手段と、
を備えることを特徴とする路面監視装置。
【請求項２】
前記蓄積手段にて蓄積された反射地点情報に基づいて、自車両の移動方向に沿った高さの変化量の絶対値が予め設定された閾値以上となる部位を、凹凸部位の境界として検出する凹凸境界検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の路面監視装置。
【請求項３】
前記蓄積手段は、
最初の監視タイミングでの前記基準位置を含んだ基準面を格子状に分割してなる分割領域を設定し、前記反射地点情報を、前記分割領域における前記基準面からの高さとして蓄積することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の路面監視装置。
【請求項４】
前記探査波は、レーザー光からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項５】
前記蓄積手段によって蓄積された反射地点情報に基づいて生成される自車両の周囲の状況を表す画像に、自車両を表す画像を重畳して表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項６】
前記表示手段は、サイドビューで表示することを特徴とする請求項５に記載の路面監視装置。
【請求項７】
前記表示手段は、鳥瞰図で表示することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の路面監視装置。
【請求項８】
前記状態情報検出手段は、自車両の姿勢を検出するセンサとして、車体の前後左右への傾斜角を検出する傾斜角センサを少なくとも備え、
前記傾斜角センサは、前記送受信部と一体に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項９】
前記状態情報検出手段は、自車両の姿勢を検出するセンサとして、車輪毎に設けられたハイトセンサを少なくとも備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項１０】
アクティブサスペンションを備えた車両に搭載されるサスペンション制御装置であって、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の路面監視装置と、
車両姿勢が常にフラットになるように、前記路面監視装置での検出結果に基づいて、前記アクティブサスペンションの制御量を算出する制御量算出手段と、
を備えることを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項１】
車両に搭載される路面監視装置であって、
予め設定された監視タイミング毎に、自車両の進行方向を横切る方向に沿って走査しながら路面に向けて探査波を照射すると共に該探査波の反射波を受信する送受信部からの受信信号に基づき、前記探査波を反射した地点の位置を、前記送受信部の設置位置を基準点として三次元的に示した検出位置情報を求める位置情報検出手段と、
自車両の走行状態及び姿勢を表す車両状態情報を検出する状態情報検出手段と、
前記状態情報検出手段で検出された車両状態情報に基づいて、自車両の移動距離及び移動方向を示した三次元ベクトルである移動ベクトルを求めるベクトル算出手段と、
自車両と一体に移動し且つ自車両の姿勢に対して不動な位置を基準位置として、前記位置情報検出手段で検出された検出位置情報を、前記状態情報検出手段で検出された車両状態情報及び前記送受信部の設置状況を表す設置情報に基づいて、前記基準位置に対する相対的な位置関係を示した三次元ベクトルである相対位置ベクトルに変換する変換手段と、
前記ベクトル算出手段にて算出された移動ベクトル及び前記変換手段にて変換された相対位置ベクトルを、前回の監視タイミングでの前記基準位置に加算することで、最初の監視タイミングでの前記基準位置との相対的な位置関係を表す反射地点情報を算出して蓄積する蓄積手段と、
を備えることを特徴とする路面監視装置。
【請求項２】
前記蓄積手段にて蓄積された反射地点情報に基づいて、自車両の移動方向に沿った高さの変化量の絶対値が予め設定された閾値以上となる部位を、凹凸部位の境界として検出する凹凸境界検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の路面監視装置。
【請求項３】
前記蓄積手段は、
最初の監視タイミングでの前記基準位置を含んだ基準面を格子状に分割してなる分割領域を設定し、前記反射地点情報を、前記分割領域における前記基準面からの高さとして蓄積することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の路面監視装置。
【請求項４】
前記探査波は、レーザー光からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項５】
前記蓄積手段によって蓄積された反射地点情報に基づいて生成される自車両の周囲の状況を表す画像に、自車両を表す画像を重畳して表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項６】
前記表示手段は、サイドビューで表示することを特徴とする請求項５に記載の路面監視装置。
【請求項７】
前記表示手段は、鳥瞰図で表示することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の路面監視装置。
【請求項８】
前記状態情報検出手段は、自車両の姿勢を検出するセンサとして、車体の前後左右への傾斜角を検出する傾斜角センサを少なくとも備え、
前記傾斜角センサは、前記送受信部と一体に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項９】
前記状態情報検出手段は、自車両の姿勢を検出するセンサとして、車輪毎に設けられたハイトセンサを少なくとも備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の路面監視装置。
【請求項１０】
アクティブサスペンションを備えた車両に搭載されるサスペンション制御装置であって、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の路面監視装置と、
車両姿勢が常にフラットになるように、前記路面監視装置での検出結果に基づいて、前記アクティブサスペンションの制御量を算出する制御量算出手段と、
を備えることを特徴とするサスペンション制御装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図９】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図５】
【図９】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５６３２（Ｐ２０１０−２５６３２Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８５１０４（Ｐ２００８−１８５１０４）
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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