運転支援装置
【課題】障害物を回避する運転操作が一層容易になる運転支援装置を提供する。
【解決手段】表示装置に、車両の走行予想軌跡120と、その車両の形状を表す車両形状図形110と、車両周囲の障害物検出点Pとを表示する。さらに、車両形状図形110に、操舵輪を表す操舵輪図形111を含ませ、その操舵輪図形111の向きを車両の操舵角に対応して変化させる。このようにすると、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。そのため、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすくなるので、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【解決手段】表示装置に、車両の走行予想軌跡120と、その車両の形状を表す車両形状図形110と、車両周囲の障害物検出点Pとを表示する。さらに、車両形状図形110に、操舵輪を表す操舵輪図形111を含ませ、その操舵輪図形111の向きを車両の操舵角に対応して変化させる。このようにすると、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。そのため、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすくなるので、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駐車操作等の運転操作を支援する運転支援装置に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、特許文献1に記載されているように、運転者の運転操作を支援する運転支援装置として、表示装置に、車両の形状を示す図形と、その車両の進行予想軌跡と、障害物の検出点とを表示する装置が知られている。このようにすれば、車両が障害物に衝突しそうかどうかを表示装置の表示内容から知ることができるので、障害物を回避するように運転操作をすることが比較的容易になる。
【特許文献1】特開2000−339595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、特許文献1に記載の装置では、進行予想軌跡が表示されるものの、車両の進行方向を示すものはその進行予想軌跡のみである。そのため、車両の進行方向を、一瞬、直進方向であると勘違いする可能性があった。
【0004】
また、特許文献1に記載の装置では、車両に対する障害物位置を示す点の相対的な位置変化によって、車両が移動していることを把握することができるが、その障害物位置を示す点が表示されていないと、車両が移動していることを画面から把握することが困難である。
【0005】
また、特許文献1に記載の装置では、車両の形状を表す略矩形の図形と障害物位置を表す黒丸印との距離から、車両から障害物までの距離を認識することができるが、黒丸印にある程度の大きさがあるため、障害物が車両に極めて近づいたときに、障害物と車両との間にどの程度の距離があるかを認識することが困難である。
【0006】
このような問題点のため、特許文献1に記載の装置では、十分に障害物を回避する運転操作を支援できるとは言えなかった。
【0007】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、障害物を回避する運転操作が一層容易になる運転支援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、請求項1の運転支援装置は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の走行予想軌跡と、その車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点および車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする。
【0009】
この請求項1のように、車両の走行予想軌跡および車両形状図形を鳥瞰図形式で表示するとともに、その車両形状図形に操舵輪図形を含ませ、その操舵輪図形を操舵角に対応して変化させるようにすれば、車両の走行予想軌跡と車両の輪郭線とが表示される場合よりも車両がどのように曲がっていくのかを直感的に理解しやすい。そのため、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【0010】
また、請求項2記載の発明は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記表示装置にグリット図形が表示され、前記車両の移動に伴ってグリット図形の表示位置が車両形状図形に対して相対的に移動することを特徴とする。
【0011】
このようにすれば、障害物が検出されていないために、障害物検出点が表示されていない場合であっても、グリット図形の車両形状図形に対する相対的な移動により、車両が移動していることを認識することができる。
【0012】
ここで、グリッド図形は、請求項3記載のように、前記障害物検出点が表示されている場合には表示されないことが好ましい。このようにすれば、障害物検出点が表示されており、車両形状図形に対する障害物検出点の相対的な位置変化により車両の移動を認識することができるときにはグリッド図形が表示されないので、画面が見やすくなる。
【0013】
また、請求項4記載の発明は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記表示装置に、前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が表示される広域画面と、前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に表示されることを特徴とする。
【0014】
このようにすれば、拡大画面が表示されることにより、高い精度で車両と障害物とがぶつかりそうかどうかを認識することができる。ただし、拡大画面だけでは、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかが分かりにくい。しかし、この拡大画面と同時に、車両形状図形と障害物検出点とが表示されている広域画面が表示され、広域画面では、車両形状図形の大きさと、車両形状図形から障害物検出点までの距離とを比較することにより、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかも迅速に認識することができる。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項2または3と請求項1とを組み合わせた発明である。従って、請求項5記載の発明は、請求項2または3の効果と請求項1の効果とを得ることができる。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項4と請求項1とを組み合わせた発明である。従って、請求項6記載の発明は、請求項4の効果と請求項1の効果とを得ることができる。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項5と請求項4とを組み合わせた発明であり、前述のように、請求項5は、請求項2または3と請求項1とを組み合わせた発明である。従って、請求項7記載の発明は、請求項2または3の効果と、請求項1の効果と、請求項4の効果とを得ることができる。
【0018】
ここで、請求項8記載のように、前記車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形の一部または全部を、前記車両形状図形と互いの中心点が重なるように表示することが好ましい。このようにすれば、拡大輪郭図形内に障害物検出点が入らないように運転操作することにより、確実に安全な運転操作をすることができるようになる。
【0019】
また、請求項9記載のように、前記拡大輪郭図形として、前記車両形状図形に対する拡大率が互いに異なる2つの拡大輪郭図形を表示することがさらに好ましい。このようにすれば、大小2つの拡大輪郭図形が表示されることになり、それら2つの拡大輪郭図形と障害物検出点との位置関係を確認することにより、一層、安全運転操作が容易になる。
【0020】
また、車両後退時には、車両側面の車両前側部分が障害物とぶつかりやすい。そこで、請求項10記載のように、車両が後退する場合には、車両前側バンパーの側面に設けられている障害物検出素子を用いて検出した障害物を、前記障害物検出点として前記表示装置に表示することが好ましい。このようにすることにより、車両後退時に障害物を回避する運転が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の運転支援装置100の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、運転支援装置100は、ECU10、送信制御部20、受信制御部30、素子40A、40B、素子取り付け位置記憶部50、走行状態取得部60、車載カメラ70、表示装置80を備えている。
【0022】
ECU10は、通常のコンピュータであり、図示しないROM、RAM、CPU、I/O、及びこれらを接続するバスによって構成される。このECU10は、RAMの一時記憶機能を利用しつつ、ROMに予め記憶されたプログラムをCPUが実行することにより、車両周囲に存在する障害物の位置を検出し、さらに、検出した障害物の位置に基づいて運転支援のための画面を表示装置80に表示する。
【0023】
送信制御部20は、後述する図3に示す詳細構成を有しており、ECU10の送信指示に基づいて、所定の送信信号を生成して、その送信信号を各素子40A、40Bに出力する。
【0024】
素子40A、40Bは、送信波形生成部22A、22Bから送信された送信信号に応じた送信波を外部に送信する。また、素子40A、40Bは、外部から到来する信号を受信し、この受信信号を受信制御部30に送信する。
【0025】
図2は、本実施形態における素子40A、40Bの配置状態を示す図である。図2に示すように、本実施形態では、素子40A、40Bは、送信波長λの半波長(λ/2)分だけ水平方向に互いに離隔して配置されている。この素子40A、40Bには、たとえば、超音波を発生する超音波マイクや、電波を発生するアンテナを用いることができる。また、素子40A、40Bの取り付け位置は、本実施形態では、車両側面において前輪の直上部付近とされており、車両側方へ向けて送信波を出力する。
【0026】
受信制御部30は、後述する図4に示す詳細構成を有しており、素子40A、40Bから送られてきた信号に基づいて、その信号が障害物からの反射波であるか否かを判定し、障害物からの反射波であると判定したときは、その反射波に基づいて障害物の位置を算出する。
【0027】
素子取り付け位置記憶部50は、素子40A、40Bの取り付け位置情報を記憶する部分である。本実施形態では、車両中心点を原点としたときの3次元座標と取り付け姿勢とを取り付け位置情報として記憶している。
【0028】
走行状態取得部60は、車両に備えられている種々の装置・センサから種々の車両走行状態を表す信号を逐次取得する。たとえば、移動速度検出装置である車速センサから車速を取得し、ステアリング舵角センサから操舵角を取得し、移動方向検出装置であるシフトポジションセンサから車両の進行方向を取得する。
【0029】
次に、図3に基づいて送信制御部20の構成を詳細に説明する。図3に示すように、送信制御部20は、送信位相決定部21、送信波形生成部22A、22Bを備えている。
【0030】
送信位相決定部21は、全ての素子、すなわち、本実施形態では2つの素子40A、40Bからそれぞれ送信される送信波の合成指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるように、各素子40A、40Bにそれぞれ入力する送信信号の位相を決定する。そして、決定した位相を送信波形生成部22A、22Bに指示する。
【0031】
具体的には、送信位相決定部21は、送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えるために、送信波形生成部22A、22Bのいずれか一方に対して、経時的な位相変化のない送信信号を指示し、他方に対して、位相が0度と180度とに交互に切り替わる送信信号を指示する。
【0032】
送信波形生成部22A、22Bは、送信位相決定部21からの指示に基づいて、所定位相、所定周波数の正弦波を生成し、それをパルス変調した信号を送信信号として、素子40A、40Bに入力する。
【0033】
ここで、送信波の合成指向性について説明する。アレイ状に配置された素子から送信される送信波の合成指向性E(θ、φ)は、式1のように表される。
(式1)
E(θ,φ)=E0(θ,φ)×Σexp[j{(2π/λ)×(m×dx×sinθ×cosφ)+θm}]、(m=0、1、・・・、M−1)
なお、θ、φは、図5のように空間に原点と互いに直交する3本の基準軸x、y、zを設けた場合において、任意の点と原点とを結んだ直線と基準軸との角度を表している。また、E0(θ、φ)は、各素子単体の指向性、λは送信波長、dxは素子間隔、θmは各素子に入力する送信信号の位相、Mは素子数を示している。
【0034】
ここで、一次元(x軸上)の合成指向性を考えるために、φ=0とし、さらに、素子数Mを2、素子間隔dxを半波長λ/2とし、θ0=0、θ1=Δθmとすると、合成指向性E(θ、φ)は次式のように表される。
(式2) E(θ、φ)=E0(θ、φ)×[1+exp{j(π×sinθ+Δθm)}]
【0035】
θ0=0であるため、上記式2において、Δθm(=θ1)は2つの素子40A、40Bからの送信信号の位相差を表している。そして、式2から、合成指向性E(θ、φ)を狭角にするには、位相差Δθmを0(同相)とすればよいことが分かる。一方、合成指向性E(θ、φ)を広角にするには、位相差Δθmを180度(逆相)とすればよいことが分かる。
【0036】
図6は、位相差Δθm(すなわちθ1)を0(同相)、90度、180度(逆相)とした場合のそれぞれの合成指向性E(θ、φ)を示す図である。図6からも、位相差Δθmを変えることによって、送信波の合成指向性E(θ、φ)を変えることができることが分かる。
【0037】
次に、図4に基づいて受信制御部30の構成を詳細に説明する。図4に示すように、受信制御部30は、直交復調部31A、31B、複素係数決定部32、乗算部33A、33B、加算部34、振幅算出部35、閾値判定部36、距離算出部37、方位算出部38、位置変換部39を備えている。
【0038】
直交復調部31A、31Bは、素子40A、40Bから送られてきた信号を直交復調する。具体的には、素子40A、40Bから送られてきた信号に、所定の周波数の正弦波ならびに余弦波を掛け合わせ、同相成分(I)と直交成分(Q)とを抽出する。さらに、ローパスフィルタにより同相成分(I)および直交成分(Q)から高周波成分を除去し、除去後の信号をAD変換する。なお、AD変換後に高周波成分を除去してもよい。
【0039】
複素係数決定部32は、直交復調部31で復調した直交復調信号に乗算する複素係数を決定する部分である。この複素係数の値によって、受信指向性を変えることができる。本実施形態では、受信波指向性が送信波の指向性と同じ指向性となるように、この複素係数の値を決定する。前述のように、本実施形態の送信制御部20は、指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるようしているので、受信指向性も狭角と広角とが交互に切り替わるように、複素係数の値を変化させる。具体的な複素係数の値の変化については後述する。
【0040】
乗算部33A、33Bでは、複素係数決定部32で決定した複素係数を直交復調部31で復調した直交復調信号に乗算する。加算部34では、乗算部33Aからの信号と乗算部33Bからの信号とをベクトル加算する。振幅算出部35は、加算部34でベクトル加算した後の信号の振幅を算出する。
【0041】
閾値判定部36では、振幅算出部35で算出した振幅が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、振幅算出部35で算出した振幅が閾値よりも大きいときには、受信信号が障害物からの反射波であると判定する。
【0042】
ここで、直交復調信号に乗算する複素係数を変化させることにより受信指向性を変えることができる理由を説明する。図7(a)は、複素平面(IQ平面)に、直交復調部31Aにおいて直交復調された直交復調信号Rx_A、および、直交復調部31Bにおいて直交復調された直交復調信号Rx_Bをそれぞれベクトル表示した図である。また、同図には、2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bの合成ベクトル(すなわち加算部34にてベクトル加算されることで得られる信号)も示している。
【0043】
この図に示すように、2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bには位相差Δφが生じており、この位相差Δφは、障害物の方向に応じたものである。ここで直交復調信号Rx_Bに位相差「−Δφ」の複素係数exp(−jΔφ)を乗算すると、図7(b)に示すように、2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bは同位相となる。図7(b)には、同位相となった2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bを合成した合成ベクトルも示してある。この合成ベクトルを図7(a)に示す合成ベクトルと比較すると、図7(b)の合成ベクトルのほうが大きいことが分かる。
【0044】
このように、直交復調信号の互いの位相差Δφに応じた複素係数を直交復調信号に乗算することにより、合成ベクトルを大きくできる。これは、換言すれば、直交復調信号に乗算する複素係数が直交復調信号の互いの位相差Δφに応じた値でない場合には、合成ベクトルはそれほど大きくならないことを意味する。
【0045】
そして、図8から分かるように、位相差Δφと一対一に対応する行路差Δxは反射波の到来方向θに応じて変化する。従って、反射波の到来方向θによって、直交復調信号の互いの位相差Δφは定まることになる。具体的には、反射波の到来方向θが0°である場合、直交復調信号の互いの位相差Δφは0であり、θが大きくなるほど位相差Δφが大きくなる。
【0046】
以上のことから、たとえば、θ=0°方向からの反射波の受信指向性を強めようとする場合、この方向からの反射波は位相差Δφが0であることから、複素係数として1を用いる。一方、位相差Δφがπであるような方向からの反射波の受信指向性を強めようとする場合、複素係数として−πを用いることになる。
【0047】
閾値判定部36にて障害物からの反射波であると判定した場合には、距離算出部37、方位算出部38によって障害物の位置を算出する。この距離算出部37および方位算出部38における処理を、図9(a)、(b)を用いて具体的に説明する。
【0048】
図9(a)は、ベクトル加算後振幅の大きさの時間変化を例示する図である。なお、ベクトル加算後振幅とは、加算部34で加算されることによって得られるベクトル信号の振幅を意味する。
【0049】
距離算出部37は、図9(a)に示す時間差、すなわち、送信波を送信した時点と閾値を最初に越えた振幅に対応する受信信号の受信時点との時間差、および、予め記憶されている送受信波の速度から、障害物までの距離を算出する。
【0050】
図9(b)は、位相(A)が、直交復調部31Aにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図であり、位相(B)が、直交復調部31Bにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図である。
【0051】
方位算出部38は、ベクトル加算後信号が閾値を越えた時間帯(図9(a)参照)における位相(A)の位相と位相(B)の位相との位相差Δφに基づいて、次式3から障害物の存在する方位(すなわち反射波の到来方向)θを算出する。
(式3) θ=sin−1(Δφ×λ/(2π×d))
式3において、λは反射波の波長であり送信波長を用いる。また、dは2素子間の距離である。
【0052】
上記式3に代入する位相差Δφは、以下のようにして算出する。まず、ベクトル加算後信号の振幅が閾値を越えた部分における複数のサンプルポイント(図10参照)に対して、次式4から位相差ベクトルDefを算出する。
(式4) Def=X×Y×exp(j(φ1―φ2))=XYexp(jφ1―jφ2)
式4において、X、Yは、それぞれ、直交復調信号Rx_A、Rx_Bの大きさである。また、φ1、φ2は、図11(a)に示すように、それぞれ直交復調信号Rx_A、Rx_Bの位相である。
【0053】
a+jb、c+jdを単位ベクトルとして上記式4をさらに変形すると、
XYexp(j(φ1―φ2))=XYexp(jφ1―jφ2)
=XY(exp(jφ1)×exp(−jφ2))
=XY((a+jb)×(c−jd))
=XY((ac+bd)+j(bc−ad))
=(Xa)(Yc)+(Xb)(yd))+j((Xb)(Yc)−(Xa)(Yd))
従って、位相差ベクトルDefの同相成分Def_Iと直交成分Def_Qはそれぞれ次式5、6のように表される。
(式5) Def_I=(Xa)(Yc)+(Xb)(Yd)
(式6) Def_Q=(Xb)(Yc)−(Xa)(Yd)
【0054】
ここで、図11(a)から分かるように、
Xa=Rx_A_I(t)、Xb=Rx_A_Q(t)
Yc=Rx_B_I(t)、Yd=Rx_B_Q(t)
である。(なお、I(t)、Q(t)は、それぞれ、時刻tにおける直交復調信号の同相成分および直交成分である。)
従って、式5、6は、さらに、式7、8のように表すことができる。
(式7) Def_I=(Rx_A_I(t))(Rx_B_I(t))+(Rx_A_Q(t))(Rx_B_Q(t))
(式8) Def_Q=(Rx_A_Q(t))(Rx_B_I(t))−(Rx_A_I(t))(Rx_B_Q(t))
【0055】
そして、各サンプルポイントにおいて算出した位相差ベクトルを加算して、合成位相差ベクトルSum_Defを算出する(図11(b)参照)。この合成位相差ベクトルSum_Defの位相を、式3に代入する位相差Δφとする。そして、その位相差Δφから式3によって、反射波の到来方向、すなわち、障害物の存在する方位θを算出する。
【0056】
位置変換部39は、距離算出部37で算出した障害物までの距離、および、方位算出部38で算出した障害物の存在する方向とから、障害物の位置を示す座標情報を決定する。本実施形態では、2つの素子40A、40Bを用いているので、2つの素子40A、40Bが含まれている平面上の2次元座標に変換する。そして、位置変換部39は、ECU10からの位置情報要求指示に基づいて、障害物の座標情報をECU10に送信する。
【0057】
次に、ECU10の作動を詳細に説明する。ECU10は、障害物を検出する際には、走行状態取得部60から取得する走行状態に基づき、車両の中心点の移動軌跡を時刻に対応付けてRAMに記憶していく。
【0058】
また、ECU10は、送信制御部20に送信指示を出力する。送信制御部20はECU10から送信指示が供給されると、素子40A、40Bから出力される送信波の合成指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるような送信信号を素子40A、40Bにそれぞれ送信することになる。また、素子40A、40Bから送信波が出力されると、その送信波の反射波が受信制御部30によって逐次受信されることになり、受信制御部30は、反射波を受信すると、その反射波に基づいて障害物の位置を算出し、算出した位置をECU10に逐次出力する。
【0059】
ECU10は、受信制御部30から逐次送られてくる障害物の位置を車両の中心点を基準とした位置に変換し、時刻に対応付けてRAMに記憶していく。なお、障害物の位置を車両の中心点を基準とした位置に変換しているのは、車両に取り付ける素子を素子40A、40Bだけでなく、他の箇所にも素子を取り付けて障害物を検出する場合に、互いに異なる複数の箇所に取り付けられた素子を用いて得られる障害物の位置を統合して取り扱うためである。
【0060】
さらに、ECU10は、車両の中心点を基準とした障害物の位置を、車両中心点の移動軌跡に基づいて所定の固定基準点(たとえば障害物検出開始時の車両中心点)を基準とした位置に変換する。これによって、変換後の複数の障害物検出点Pから障害物の形状が認識できることになる。
【0061】
図12は、種々の形状の障害物を認識できることを説明する図である。図12(a)のような棒状の障害物の場合は、ECU10が上述の処理を実行することにより、複数の障害物検出点が略一点となることから、棒状の障害物が存在することを認識できる。また、図12(b)のように、壁面状障害物の場合には、車両の移動に応じて検出点が移動する。このように検出点が移動した場合には、壁面状の障害物が存在することを認識できる。
【0062】
また、他車両の輪郭を検出することもでき、さらに、その検出した輪郭を利用して縦列駐車スペースを検索したり、並列駐車スペースを検索したりできる。図13(a)は縦列駐車スペースを検索する場合を説明する図であり、図13(b)は並列駐車スペースを検索する場合を説明する図である。これらの図において、黒丸は障害物検出点を示している。そして、駐車スペース検索においては、障害物検出点P1と障害物検出点P2との間の距離を算出することにより、駐車スペースが存在するかどうかを判断することができる。さらに、障害物検出点から自動駐車の目標位置を設定することも可能となる。
【0063】
ECU10は、さらに、上述のようにして認識した障害物検出点を、表示装置80の所定の車両周囲表示領域に表示する。なお、表示装置80には、たとえば、液晶ディスプレイなどを用いることができ、車両にナビゲーション装置に備えられている場合には、そのナビゲーション装置のディスプレイを表示装置80として利用することができる。また、車両周囲表示領域は、表示装置80の表示可能範囲全域であってもよいし、その一部であってもよい。
【0064】
図14は、表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例(図14(a))を、実際の状況(図14(b))と対比して示す図である。図14(b)に示すように、実際の状況は、後進しつつ縦列駐車を行っているところであり、この実際の状況における画面例(図14(a))には、自車両を示す車両形状図形110と、自車両の走行予想軌跡120と、複数の障害物検出点Pとが何れも鳥瞰図形式で表示されている。
【0065】
同図(b)に示すように、素子40は車両前側バンパーの左側面に設けられている。そのため、同図(a)に示すように、車両左側方に障害物検出点Pが表示されている。また、同図(a)において、各障害物検出点Pは固定基準点を基準とした位置に表示されている。なお、この障害物検出点Pは、検出した全ての点を表示してもよいが、そのうちの一部、たとえば、自車からの距離が所定範囲内、または、走行予想軌跡から所定範囲内の点のみを表示するようにしてもよい。
【0066】
また、走行予想軌跡120は、走行状態取得部60が取得した操舵角および車速に基づいて車両最外周の軌跡円弧を算出し、算出した軌跡円弧を、車両形状図形110の左前角部を通るように配置したものである。なお、さらに、車両最内周の軌跡円弧を算出して、それを車両形状図形110の反対側の角部すなわち右後角部を通るように配置してもよい。この場合には、一対の円弧によって形成される帯状の走行予想軌跡が示されることになる。
【0067】
また、図14(a)の車両形状図形110は、車両の形状を模した形状となっており、且つ、操舵輪に対応する位置に、実際の車両の操舵輪の向きを表す操舵輪図形111を含んでいる。なお、その操舵輪図形111の向きは、走行状態取得部60が取得した操舵角に基づいて算出されている。車両周囲表示領域におけるこの車両形状図形110の表示位置は、たとえば車両周囲表示領域の中心位置に予め設定されている。
【0068】
この図14(a)のように、障害物検出点Pをつなぎ合わせることにより認識することができる障害物(他車両)の輪郭が走行予想軌跡と交差している場合、このままの操舵角で車両を走行させると障害物に衝突してしまうことが分かる。
【0069】
さらに、車両形状図形110には操舵角に対応して角度が変化する操舵輪図形111が含まれているので、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。ここで、図14(a)と比較のために、図15に、操舵角にかかわらず、車両形状図形110に含まれている操舵輪図形111が車両形状図形110の前後方向をとなっている画面例を示す。図14(b)と図15とを比較すると明らかなように、図14(b)のほうが、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすい。従って、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【0070】
(変形例1)
前述の実施形態の障害物検出点Pに代えて、車載カメラ70によって撮像された車両前方画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像を表示するようにしてもよい。車両前方画像から鳥瞰図画像を作成する手法としては、たとえば、特開平10−211849号公報に記載されている手法など、公知の種々の手法を用いることができる。
【0071】
図16は、この変形例1において表示装置80の車両周囲表示領域に表示される表示例を示す図であり、前述の実施形態と同様に、実際の状況は図14(b)に示す状況である。図16において他車両130が鳥瞰図画像の部分であり、図16は、その鳥瞰図画像に、車両形状図形110と走行予想軌跡とを合成することによって作成される。
【0072】
図16に示すように、鳥瞰図画像によって周辺の障害物が表示される場合においても、車両形状図形110に、操舵角に対応して角度が変化する操舵輪図形111が含まれていると、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。そのため、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすくなるので、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【0073】
(変形例2)
前述の図14(a)に示す表示例において、車両周囲表示領域にグリッド図形を表示してもよい。ここで、グリッド図形とは、所定の繰り返し図形が一定の間隔で連続して配置されている図形である。図17は、変形例2における表示装置80の車両周囲表示領域の表示例を示す図である。図17には、繰り返し図形としての縦線および横線が一定の間隔で配置されたグリッド図形が示されている。このグリッド図形は、車両の移動量および移動方向に対応して、走行車両形状図形110に対して相対移動する。すなわち、グリッド図形は車両の走行に応じてスクロール表示されることとなる。このスクロール表示により、車両がどの方向にどのような速度で移動しているかを認識することができる。
【0074】
ところで、図17に示すように、障害物検出点Pが表示されている場合、この障害物検出点Pも車両の走行に応じてその表示位置が変化することになる。従って、グリッド図形が表示されていなくても、障害物検出点Pが表示されていれば、車両形状図形110に対する障害物検出点Pの移動方向および移動速度から、車両がどの方向にどのような速度で移動しているかを認識することができる。そこで、グリッド図形は、障害物検出点Pが表示されていない場合に限り表示するようにしてもよい。このようにするとグリッド図形が表示されていない場合に画面が見やすくなる利点がある。なお、グリッド図形を構成する繰り返し図形としては、この図17に示す図形(すなわち線分)以外に、たとえば、点、十字図形などがある。図18は、十字図形を繰り返し図形として用いた表示例である。
【0075】
(変形例3)
変形例3の態様は、変形例2において車両周囲表示領域に表示した画面を広域画面140として表示装置80の一部に表示し、その広域画面140と同時に拡大画面142を表示する態様である。図19は変形例3における表示例を示す図である。拡大画面142は、障害物検出点Pと車両において最も障害物検出点Pに近い部分との間の距離が、予め設定された危険距離以内となった場合など、車両から障害物検出点Pまでの距離が所定の条件を満たした場合に表示される画面である。
【0076】
その拡大画面142には、車両において障害物検出点Pに最も近い部分(この例では車両左前角部分)の形状を示す車両部分拡大図形144と車両走行軌跡120と障害物検出点Pとが表示されている。この拡大画面142は、その大きさが広域画面140と同じ大きさであるので、障害物付近が拡大表示されていることになる。そして、拡大画面142が表示されることにより、高い精度で車両と障害物とがぶつかりそうかどうかを認識することができる。
【0077】
ただし、拡大画面142だけでは、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかが分かりにくい。しかし、この変形例3においては、拡大画面142と同時に、車両全体形状図形である車両形状図形110と障害物検出点Pとが表示されている広域画面140が表示され、広域画面140において、車両形状図形110の大きさと、車両形状図形110から障害物検出点Pまでの距離とを比較することにより、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかも迅速に認識することができる。
【0078】
(変形例4)
変形例4の態様は、車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形をさらに表示する態様である。図20は変形例4における表示例を示した図である。図20の表示例は、図14(a)に示す表示例に、2つの拡大輪郭図形150、152を追加した図である。この2つの拡大輪郭図形150、152は、車両形状図形に対する拡大率が互いに異なっており、いずれも、重心位置が車両形状図形110の重心位置と一致するように表示されている。
【0079】
このように、拡大輪郭図形150、152が表示される場合、それら2つの拡大輪郭図形150、152と障害物検出点Pとの位置関係を確認しつつ、拡大輪郭図形150、152内に障害物検出点Pが入らないように運転操作することにより、確実に安全な運転操作をすることができるようになる。なお、いずれか一方の拡大輪郭図形150、152のみを表示するようにしてもよい。
【0080】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【0081】
たとえば、前述の実施形態では、車両形状図形は、車両の形状を模した形状であったが、車両形状図形は車両形状を模した形状である必要はなく、単なる四角形を車両形状図形として表示してもよい。
【0082】
また、前述の表示例はいずれも車両後退時の例であったが、本発明は車両前進時にも適用できる。図21は、実際の状況が、前後に縦列に他車両が駐車されている状態から、車両が前進により発進しようとしている状況(図21(b))において、表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例(図21(a))を示す図である。なお、同図(b)に示すように、この例では、素子40は車両の前端面において左端に設けられている。
【0083】
また、拡大画面に拡大輪郭図形を表示してもよい。図22は、前述の図19における拡大画面142に、図20に示す拡大輪郭図形150、152を表示した例である。この場合、拡大輪郭図形150、152の一部が表示されていることになる。このように、拡大輪郭図形の一部分を表示するようにしてもよい。図23も拡大輪郭図形の一部分を表示した表示例である。図23は、拡大輪郭図形150の四隅のみが表示されている例である。
【0084】
また、前述の実施形態では、車両の走行に伴って表示画面を自動的に更新していたが、たとえば、運転者が操作する表示指示スイッチを設け、その表示指示スイッチが操作された時点の状況を表示するなど、表示画面を更新せず、一時点の状況を表示してもよい。
【0085】
また、前述の実施形態では、障害物を広範囲で検出するために、送信指向性および受信指向性をそれぞれ狭角と広角とに交互に切り替えていたが、たとえば、以下のように、送受信の志向性を障害物検出の前後で異ならせてもよい。すなわち、障害物を検出するまでは送受信の指向性を狭角と広角とに交互に切り替えるが、障害物を検出した以降は、車両の移動量に基づいて障害物の車両に対する相対位置を決定しつつ、決定した相対位置が志向性の範囲に含まれるように、送受信指向性を制御してもよい。
【0086】
また、前述の実施形態では、2つの素子40A、40Bが水平方向に配置されるとともに、指向性が狭角、広角に切り替えられることにより、水平方向に広範囲に障害物を検出することができるようになっていた。しかし、素子40A、40Bの配置方向が鉛直方向であってもよい。この場合には、指向性を狭角、広角に切り替えることにより、鉛直方向に広範囲に障害物を検出することができる。
【0087】
また、前述の実施形態のように素子40を2つ組み合わせて用いる必要はなく、1つの素子によって所定の方向の障害物を検出してもよい。反対に、素子40の数を3つ以上としてもよい。たとえば、素子40の数を3つとして、それら3つの素子を同一鉛直平面内において三角形を形成するように配置すると、障害物の3次元位置を検出することができる。
【0088】
より具体的には、たとえば、同一鉛直平面内において3素子40A、40B、40Cを図24(a)のように送信波長λの半波長(λ/2)だけ離隔して配置する。そして、等しい高さ位置に配置されている一組の素子40A、40Bを用いて送受信指向性を狭角、広角に切り替えることにより、水平方向に広範囲に障害物の位置を検出する。さらに、高さ方向が異なる一組の素子(40Cと40Aまたは40B)を用いて送受信指向性を狭角、広角に切り替えることにより、高さ方向に広範囲に障害物の位置を検出する。このようにすることにより、障害物の3次元位置を検出することができる。
【0089】
また、図24(b)に示すように、素子の数を4つとしてもよい。図24(b)では、4つの素子40A〜40Dによって正方形が形成されており、隣接する素子40間の距離は送信波長λの反波長とされている。このように4つの素子40A〜40Dが配置されている場合、素子40A、40Cを一組の素子とし、素子40B、40Dをもう一組の素子とし、それら二組の素子によって障害物の高さ位置をそれぞれ検出し、それら2つの検出結果を合成すれば障害物の高さ位置検出精度を向上させることができる。また、素子40A、40Bを一組の素子とし、素子40C、40Dをもう一組の素子とし、それら二組の素子によって障害物の水平位置をそれぞれ検出し、それら2つの検出結果を合成すれば障害物の水平位置検出精度も向上させることができる。
【0090】
また、前述の実施形態では、素子40は車両側面の前輪直上部付近に取り付けられていたが、車両側面の後輪上部付近など、他の位置に素子40が取り付けられていてもよい。
【0091】
また、前述の実施形態では、障害物検出点Pはその位置にかかわらず同じ形状(黒丸)で表示していたが、車両と障害物との距離に応じて、障害物検出点Pの形状や色を変えるようにしてもよい。このようにすれば、障害物が車両からどれくらい離れているのかを、さらに容易に把握できる。
【0092】
また、素子40として超音波マイクを用いる場合、送信波としての超音波を送信した後、しばらくの間は残響がマイクに残る。この残響が残っている間に反射波を受信しても、反射波に残響が重なってしまい正確な反射波を検出することができない。そこで、送信波を送信してから所定の不感帯時間を設け、その不感帯時間内に所定強度以上の信号を受信した場合、障害物の位置として前回検出値を用いることとしてもよい。
【0093】
また、前述の実施形態では、素子40A、40Bでそれぞれ受信した2つの反射波の位相差Δφから障害物の方向を算出していた(式3)。しかし、この位相差Δφの代わりに、2つの反射波の時間差から障害物の方向を算出してもよい。
【0094】
また、車両と障害物との間の距離が所定距離以下となった場合に、自動的に、速度を低下させ、あるいは、車両を停止させるように制御してもよい。また、それに代えて、あるいは、それに加えて、警告音を出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【図1】本実施形態の運転支援装置100の全体構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態における素子40A、40Bの配置状態を示す図である。
【図3】図1の送信制御部20の詳細構成を示す図である。
【図4】図1の受信制御部30の詳細構成を示す図である。
【図5】送信波の合成指向性を説明するために、基準軸と空間の任意の位置との関係を示した図である。
【図6】送信波の位相差Δθmと合成指向性E(θ、φ)との関係を示す図である。
【図7】複数の直交復調信号を示すベクトルと、それらをベクトル加算することで得られる合成ベクトルとを示す図である。
【図8】反射波の到来方向θとそのときの反射波の行路差Δxとの関係を示す図である。
【図9】(a)は、ベクトル加算後振幅の大きさの時間変化を示す図であり、(b)は、直交復調部31A、31Bにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図である。
【図10】位相差ベクトルDefを算出する複数のサンプルポイントを示す図である。
【図11】(a)は直交復調信号Rx_A、Rx_Bおよびそれらの位相差Δφを示す図、(b)は位相差ベクトルおよび合成位相差ベクトルを示す図である。
【図12】種々の形状の障害物を認識できることを説明する図である。
【図13】(a)は縦列駐車スペースを検索する場合を説明する図であり、(b)は並列駐車スペースを検索する場合を説明する図である。
【図14】(a)は表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例、(b)は実際の状況を示す図である。
【図15】操舵角にかかわらず、車両形状図形110に含まれている操舵輪図形111が車両形状図形110の前後方向をとなっている画面例を示す図である。
【図16】変形例1において表示装置80の車両周囲表示領域に表示される表示例を示す図である。
【図17】変形例2における表示装置80の車両周囲表示領域の表示例を示す図である。
【図18】十字図形を繰り返し図形として用いたグリッド図形の表示例である。
【図19】変形例3における表示例を示す図である。
【図20】変形例4における表示例を示す図である。
【図21】(a)は表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例、(b)は実際の状況を示す図である。
【図22】拡大画面に拡大輪郭図形150、152を表示した例を示す図である。
【図23】拡大輪郭図形150の四隅のみが表示されている例を示す図である。
【図24】(a)は3つの素子の配置例を示す図、(b)は4つの素子の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【0096】
10:ECU、 20:送信制御部、 30:受信制御部、 40:素子、 50:素子取り付け位置記憶部、 60:走行状態取得部、 70:車載カメラ、 80:表示装置、 100:運転支援装置、 110:車両形状図形(車両全体形状図形)、 111:操舵輪図形、 120:走行予想軌跡、 130:他車両、 140:広域画面、 142:拡大画面、 144:車両部分拡大図形、 150:拡大輪郭図形、 152:拡大輪郭図形、 P:障害物検出点
【技術分野】
【0001】
本発明は、駐車操作等の運転操作を支援する運転支援装置に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、特許文献1に記載されているように、運転者の運転操作を支援する運転支援装置として、表示装置に、車両の形状を示す図形と、その車両の進行予想軌跡と、障害物の検出点とを表示する装置が知られている。このようにすれば、車両が障害物に衝突しそうかどうかを表示装置の表示内容から知ることができるので、障害物を回避するように運転操作をすることが比較的容易になる。
【特許文献1】特開2000−339595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、特許文献1に記載の装置では、進行予想軌跡が表示されるものの、車両の進行方向を示すものはその進行予想軌跡のみである。そのため、車両の進行方向を、一瞬、直進方向であると勘違いする可能性があった。
【0004】
また、特許文献1に記載の装置では、車両に対する障害物位置を示す点の相対的な位置変化によって、車両が移動していることを把握することができるが、その障害物位置を示す点が表示されていないと、車両が移動していることを画面から把握することが困難である。
【0005】
また、特許文献1に記載の装置では、車両の形状を表す略矩形の図形と障害物位置を表す黒丸印との距離から、車両から障害物までの距離を認識することができるが、黒丸印にある程度の大きさがあるため、障害物が車両に極めて近づいたときに、障害物と車両との間にどの程度の距離があるかを認識することが困難である。
【0006】
このような問題点のため、特許文献1に記載の装置では、十分に障害物を回避する運転操作を支援できるとは言えなかった。
【0007】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、障害物を回避する運転操作が一層容易になる運転支援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、請求項1の運転支援装置は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の走行予想軌跡と、その車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点および車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする。
【0009】
この請求項1のように、車両の走行予想軌跡および車両形状図形を鳥瞰図形式で表示するとともに、その車両形状図形に操舵輪図形を含ませ、その操舵輪図形を操舵角に対応して変化させるようにすれば、車両の走行予想軌跡と車両の輪郭線とが表示される場合よりも車両がどのように曲がっていくのかを直感的に理解しやすい。そのため、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【0010】
また、請求項2記載の発明は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記表示装置にグリット図形が表示され、前記車両の移動に伴ってグリット図形の表示位置が車両形状図形に対して相対的に移動することを特徴とする。
【0011】
このようにすれば、障害物が検出されていないために、障害物検出点が表示されていない場合であっても、グリット図形の車両形状図形に対する相対的な移動により、車両が移動していることを認識することができる。
【0012】
ここで、グリッド図形は、請求項3記載のように、前記障害物検出点が表示されている場合には表示されないことが好ましい。このようにすれば、障害物検出点が表示されており、車両形状図形に対する障害物検出点の相対的な位置変化により車両の移動を認識することができるときにはグリッド図形が表示されないので、画面が見やすくなる。
【0013】
また、請求項4記載の発明は、表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、前記表示装置に、前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が表示される広域画面と、前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に表示されることを特徴とする。
【0014】
このようにすれば、拡大画面が表示されることにより、高い精度で車両と障害物とがぶつかりそうかどうかを認識することができる。ただし、拡大画面だけでは、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかが分かりにくい。しかし、この拡大画面と同時に、車両形状図形と障害物検出点とが表示されている広域画面が表示され、広域画面では、車両形状図形の大きさと、車両形状図形から障害物検出点までの距離とを比較することにより、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかも迅速に認識することができる。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項2または3と請求項1とを組み合わせた発明である。従って、請求項5記載の発明は、請求項2または3の効果と請求項1の効果とを得ることができる。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項4と請求項1とを組み合わせた発明である。従って、請求項6記載の発明は、請求項4の効果と請求項1の効果とを得ることができる。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項5と請求項4とを組み合わせた発明であり、前述のように、請求項5は、請求項2または3と請求項1とを組み合わせた発明である。従って、請求項7記載の発明は、請求項2または3の効果と、請求項1の効果と、請求項4の効果とを得ることができる。
【0018】
ここで、請求項8記載のように、前記車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形の一部または全部を、前記車両形状図形と互いの中心点が重なるように表示することが好ましい。このようにすれば、拡大輪郭図形内に障害物検出点が入らないように運転操作することにより、確実に安全な運転操作をすることができるようになる。
【0019】
また、請求項9記載のように、前記拡大輪郭図形として、前記車両形状図形に対する拡大率が互いに異なる2つの拡大輪郭図形を表示することがさらに好ましい。このようにすれば、大小2つの拡大輪郭図形が表示されることになり、それら2つの拡大輪郭図形と障害物検出点との位置関係を確認することにより、一層、安全運転操作が容易になる。
【0020】
また、車両後退時には、車両側面の車両前側部分が障害物とぶつかりやすい。そこで、請求項10記載のように、車両が後退する場合には、車両前側バンパーの側面に設けられている障害物検出素子を用いて検出した障害物を、前記障害物検出点として前記表示装置に表示することが好ましい。このようにすることにより、車両後退時に障害物を回避する運転が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の運転支援装置100の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、運転支援装置100は、ECU10、送信制御部20、受信制御部30、素子40A、40B、素子取り付け位置記憶部50、走行状態取得部60、車載カメラ70、表示装置80を備えている。
【0022】
ECU10は、通常のコンピュータであり、図示しないROM、RAM、CPU、I/O、及びこれらを接続するバスによって構成される。このECU10は、RAMの一時記憶機能を利用しつつ、ROMに予め記憶されたプログラムをCPUが実行することにより、車両周囲に存在する障害物の位置を検出し、さらに、検出した障害物の位置に基づいて運転支援のための画面を表示装置80に表示する。
【0023】
送信制御部20は、後述する図3に示す詳細構成を有しており、ECU10の送信指示に基づいて、所定の送信信号を生成して、その送信信号を各素子40A、40Bに出力する。
【0024】
素子40A、40Bは、送信波形生成部22A、22Bから送信された送信信号に応じた送信波を外部に送信する。また、素子40A、40Bは、外部から到来する信号を受信し、この受信信号を受信制御部30に送信する。
【0025】
図2は、本実施形態における素子40A、40Bの配置状態を示す図である。図2に示すように、本実施形態では、素子40A、40Bは、送信波長λの半波長(λ/2)分だけ水平方向に互いに離隔して配置されている。この素子40A、40Bには、たとえば、超音波を発生する超音波マイクや、電波を発生するアンテナを用いることができる。また、素子40A、40Bの取り付け位置は、本実施形態では、車両側面において前輪の直上部付近とされており、車両側方へ向けて送信波を出力する。
【0026】
受信制御部30は、後述する図4に示す詳細構成を有しており、素子40A、40Bから送られてきた信号に基づいて、その信号が障害物からの反射波であるか否かを判定し、障害物からの反射波であると判定したときは、その反射波に基づいて障害物の位置を算出する。
【0027】
素子取り付け位置記憶部50は、素子40A、40Bの取り付け位置情報を記憶する部分である。本実施形態では、車両中心点を原点としたときの3次元座標と取り付け姿勢とを取り付け位置情報として記憶している。
【0028】
走行状態取得部60は、車両に備えられている種々の装置・センサから種々の車両走行状態を表す信号を逐次取得する。たとえば、移動速度検出装置である車速センサから車速を取得し、ステアリング舵角センサから操舵角を取得し、移動方向検出装置であるシフトポジションセンサから車両の進行方向を取得する。
【0029】
次に、図3に基づいて送信制御部20の構成を詳細に説明する。図3に示すように、送信制御部20は、送信位相決定部21、送信波形生成部22A、22Bを備えている。
【0030】
送信位相決定部21は、全ての素子、すなわち、本実施形態では2つの素子40A、40Bからそれぞれ送信される送信波の合成指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるように、各素子40A、40Bにそれぞれ入力する送信信号の位相を決定する。そして、決定した位相を送信波形生成部22A、22Bに指示する。
【0031】
具体的には、送信位相決定部21は、送信波の指向性を狭角と広角を交互に切り替えるために、送信波形生成部22A、22Bのいずれか一方に対して、経時的な位相変化のない送信信号を指示し、他方に対して、位相が0度と180度とに交互に切り替わる送信信号を指示する。
【0032】
送信波形生成部22A、22Bは、送信位相決定部21からの指示に基づいて、所定位相、所定周波数の正弦波を生成し、それをパルス変調した信号を送信信号として、素子40A、40Bに入力する。
【0033】
ここで、送信波の合成指向性について説明する。アレイ状に配置された素子から送信される送信波の合成指向性E(θ、φ)は、式1のように表される。
(式1)
E(θ,φ)=E0(θ,φ)×Σexp[j{(2π/λ)×(m×dx×sinθ×cosφ)+θm}]、(m=0、1、・・・、M−1)
なお、θ、φは、図5のように空間に原点と互いに直交する3本の基準軸x、y、zを設けた場合において、任意の点と原点とを結んだ直線と基準軸との角度を表している。また、E0(θ、φ)は、各素子単体の指向性、λは送信波長、dxは素子間隔、θmは各素子に入力する送信信号の位相、Mは素子数を示している。
【0034】
ここで、一次元(x軸上)の合成指向性を考えるために、φ=0とし、さらに、素子数Mを2、素子間隔dxを半波長λ/2とし、θ0=0、θ1=Δθmとすると、合成指向性E(θ、φ)は次式のように表される。
(式2) E(θ、φ)=E0(θ、φ)×[1+exp{j(π×sinθ+Δθm)}]
【0035】
θ0=0であるため、上記式2において、Δθm(=θ1)は2つの素子40A、40Bからの送信信号の位相差を表している。そして、式2から、合成指向性E(θ、φ)を狭角にするには、位相差Δθmを0(同相)とすればよいことが分かる。一方、合成指向性E(θ、φ)を広角にするには、位相差Δθmを180度(逆相)とすればよいことが分かる。
【0036】
図6は、位相差Δθm(すなわちθ1)を0(同相)、90度、180度(逆相)とした場合のそれぞれの合成指向性E(θ、φ)を示す図である。図6からも、位相差Δθmを変えることによって、送信波の合成指向性E(θ、φ)を変えることができることが分かる。
【0037】
次に、図4に基づいて受信制御部30の構成を詳細に説明する。図4に示すように、受信制御部30は、直交復調部31A、31B、複素係数決定部32、乗算部33A、33B、加算部34、振幅算出部35、閾値判定部36、距離算出部37、方位算出部38、位置変換部39を備えている。
【0038】
直交復調部31A、31Bは、素子40A、40Bから送られてきた信号を直交復調する。具体的には、素子40A、40Bから送られてきた信号に、所定の周波数の正弦波ならびに余弦波を掛け合わせ、同相成分(I)と直交成分(Q)とを抽出する。さらに、ローパスフィルタにより同相成分(I)および直交成分(Q)から高周波成分を除去し、除去後の信号をAD変換する。なお、AD変換後に高周波成分を除去してもよい。
【0039】
複素係数決定部32は、直交復調部31で復調した直交復調信号に乗算する複素係数を決定する部分である。この複素係数の値によって、受信指向性を変えることができる。本実施形態では、受信波指向性が送信波の指向性と同じ指向性となるように、この複素係数の値を決定する。前述のように、本実施形態の送信制御部20は、指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるようしているので、受信指向性も狭角と広角とが交互に切り替わるように、複素係数の値を変化させる。具体的な複素係数の値の変化については後述する。
【0040】
乗算部33A、33Bでは、複素係数決定部32で決定した複素係数を直交復調部31で復調した直交復調信号に乗算する。加算部34では、乗算部33Aからの信号と乗算部33Bからの信号とをベクトル加算する。振幅算出部35は、加算部34でベクトル加算した後の信号の振幅を算出する。
【0041】
閾値判定部36では、振幅算出部35で算出した振幅が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、振幅算出部35で算出した振幅が閾値よりも大きいときには、受信信号が障害物からの反射波であると判定する。
【0042】
ここで、直交復調信号に乗算する複素係数を変化させることにより受信指向性を変えることができる理由を説明する。図7(a)は、複素平面(IQ平面)に、直交復調部31Aにおいて直交復調された直交復調信号Rx_A、および、直交復調部31Bにおいて直交復調された直交復調信号Rx_Bをそれぞれベクトル表示した図である。また、同図には、2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bの合成ベクトル(すなわち加算部34にてベクトル加算されることで得られる信号)も示している。
【0043】
この図に示すように、2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bには位相差Δφが生じており、この位相差Δφは、障害物の方向に応じたものである。ここで直交復調信号Rx_Bに位相差「−Δφ」の複素係数exp(−jΔφ)を乗算すると、図7(b)に示すように、2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bは同位相となる。図7(b)には、同位相となった2つの直交復調信号Rx_A、Rx_Bを合成した合成ベクトルも示してある。この合成ベクトルを図7(a)に示す合成ベクトルと比較すると、図7(b)の合成ベクトルのほうが大きいことが分かる。
【0044】
このように、直交復調信号の互いの位相差Δφに応じた複素係数を直交復調信号に乗算することにより、合成ベクトルを大きくできる。これは、換言すれば、直交復調信号に乗算する複素係数が直交復調信号の互いの位相差Δφに応じた値でない場合には、合成ベクトルはそれほど大きくならないことを意味する。
【0045】
そして、図8から分かるように、位相差Δφと一対一に対応する行路差Δxは反射波の到来方向θに応じて変化する。従って、反射波の到来方向θによって、直交復調信号の互いの位相差Δφは定まることになる。具体的には、反射波の到来方向θが0°である場合、直交復調信号の互いの位相差Δφは0であり、θが大きくなるほど位相差Δφが大きくなる。
【0046】
以上のことから、たとえば、θ=0°方向からの反射波の受信指向性を強めようとする場合、この方向からの反射波は位相差Δφが0であることから、複素係数として1を用いる。一方、位相差Δφがπであるような方向からの反射波の受信指向性を強めようとする場合、複素係数として−πを用いることになる。
【0047】
閾値判定部36にて障害物からの反射波であると判定した場合には、距離算出部37、方位算出部38によって障害物の位置を算出する。この距離算出部37および方位算出部38における処理を、図9(a)、(b)を用いて具体的に説明する。
【0048】
図9(a)は、ベクトル加算後振幅の大きさの時間変化を例示する図である。なお、ベクトル加算後振幅とは、加算部34で加算されることによって得られるベクトル信号の振幅を意味する。
【0049】
距離算出部37は、図9(a)に示す時間差、すなわち、送信波を送信した時点と閾値を最初に越えた振幅に対応する受信信号の受信時点との時間差、および、予め記憶されている送受信波の速度から、障害物までの距離を算出する。
【0050】
図9(b)は、位相(A)が、直交復調部31Aにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図であり、位相(B)が、直交復調部31Bにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図である。
【0051】
方位算出部38は、ベクトル加算後信号が閾値を越えた時間帯(図9(a)参照)における位相(A)の位相と位相(B)の位相との位相差Δφに基づいて、次式3から障害物の存在する方位(すなわち反射波の到来方向)θを算出する。
(式3) θ=sin−1(Δφ×λ/(2π×d))
式3において、λは反射波の波長であり送信波長を用いる。また、dは2素子間の距離である。
【0052】
上記式3に代入する位相差Δφは、以下のようにして算出する。まず、ベクトル加算後信号の振幅が閾値を越えた部分における複数のサンプルポイント(図10参照)に対して、次式4から位相差ベクトルDefを算出する。
(式4) Def=X×Y×exp(j(φ1―φ2))=XYexp(jφ1―jφ2)
式4において、X、Yは、それぞれ、直交復調信号Rx_A、Rx_Bの大きさである。また、φ1、φ2は、図11(a)に示すように、それぞれ直交復調信号Rx_A、Rx_Bの位相である。
【0053】
a+jb、c+jdを単位ベクトルとして上記式4をさらに変形すると、
XYexp(j(φ1―φ2))=XYexp(jφ1―jφ2)
=XY(exp(jφ1)×exp(−jφ2))
=XY((a+jb)×(c−jd))
=XY((ac+bd)+j(bc−ad))
=(Xa)(Yc)+(Xb)(yd))+j((Xb)(Yc)−(Xa)(Yd))
従って、位相差ベクトルDefの同相成分Def_Iと直交成分Def_Qはそれぞれ次式5、6のように表される。
(式5) Def_I=(Xa)(Yc)+(Xb)(Yd)
(式6) Def_Q=(Xb)(Yc)−(Xa)(Yd)
【0054】
ここで、図11(a)から分かるように、
Xa=Rx_A_I(t)、Xb=Rx_A_Q(t)
Yc=Rx_B_I(t)、Yd=Rx_B_Q(t)
である。(なお、I(t)、Q(t)は、それぞれ、時刻tにおける直交復調信号の同相成分および直交成分である。)
従って、式5、6は、さらに、式7、8のように表すことができる。
(式7) Def_I=(Rx_A_I(t))(Rx_B_I(t))+(Rx_A_Q(t))(Rx_B_Q(t))
(式8) Def_Q=(Rx_A_Q(t))(Rx_B_I(t))−(Rx_A_I(t))(Rx_B_Q(t))
【0055】
そして、各サンプルポイントにおいて算出した位相差ベクトルを加算して、合成位相差ベクトルSum_Defを算出する(図11(b)参照)。この合成位相差ベクトルSum_Defの位相を、式3に代入する位相差Δφとする。そして、その位相差Δφから式3によって、反射波の到来方向、すなわち、障害物の存在する方位θを算出する。
【0056】
位置変換部39は、距離算出部37で算出した障害物までの距離、および、方位算出部38で算出した障害物の存在する方向とから、障害物の位置を示す座標情報を決定する。本実施形態では、2つの素子40A、40Bを用いているので、2つの素子40A、40Bが含まれている平面上の2次元座標に変換する。そして、位置変換部39は、ECU10からの位置情報要求指示に基づいて、障害物の座標情報をECU10に送信する。
【0057】
次に、ECU10の作動を詳細に説明する。ECU10は、障害物を検出する際には、走行状態取得部60から取得する走行状態に基づき、車両の中心点の移動軌跡を時刻に対応付けてRAMに記憶していく。
【0058】
また、ECU10は、送信制御部20に送信指示を出力する。送信制御部20はECU10から送信指示が供給されると、素子40A、40Bから出力される送信波の合成指向性が狭角と広角とに交互に切り替わるような送信信号を素子40A、40Bにそれぞれ送信することになる。また、素子40A、40Bから送信波が出力されると、その送信波の反射波が受信制御部30によって逐次受信されることになり、受信制御部30は、反射波を受信すると、その反射波に基づいて障害物の位置を算出し、算出した位置をECU10に逐次出力する。
【0059】
ECU10は、受信制御部30から逐次送られてくる障害物の位置を車両の中心点を基準とした位置に変換し、時刻に対応付けてRAMに記憶していく。なお、障害物の位置を車両の中心点を基準とした位置に変換しているのは、車両に取り付ける素子を素子40A、40Bだけでなく、他の箇所にも素子を取り付けて障害物を検出する場合に、互いに異なる複数の箇所に取り付けられた素子を用いて得られる障害物の位置を統合して取り扱うためである。
【0060】
さらに、ECU10は、車両の中心点を基準とした障害物の位置を、車両中心点の移動軌跡に基づいて所定の固定基準点(たとえば障害物検出開始時の車両中心点)を基準とした位置に変換する。これによって、変換後の複数の障害物検出点Pから障害物の形状が認識できることになる。
【0061】
図12は、種々の形状の障害物を認識できることを説明する図である。図12(a)のような棒状の障害物の場合は、ECU10が上述の処理を実行することにより、複数の障害物検出点が略一点となることから、棒状の障害物が存在することを認識できる。また、図12(b)のように、壁面状障害物の場合には、車両の移動に応じて検出点が移動する。このように検出点が移動した場合には、壁面状の障害物が存在することを認識できる。
【0062】
また、他車両の輪郭を検出することもでき、さらに、その検出した輪郭を利用して縦列駐車スペースを検索したり、並列駐車スペースを検索したりできる。図13(a)は縦列駐車スペースを検索する場合を説明する図であり、図13(b)は並列駐車スペースを検索する場合を説明する図である。これらの図において、黒丸は障害物検出点を示している。そして、駐車スペース検索においては、障害物検出点P1と障害物検出点P2との間の距離を算出することにより、駐車スペースが存在するかどうかを判断することができる。さらに、障害物検出点から自動駐車の目標位置を設定することも可能となる。
【0063】
ECU10は、さらに、上述のようにして認識した障害物検出点を、表示装置80の所定の車両周囲表示領域に表示する。なお、表示装置80には、たとえば、液晶ディスプレイなどを用いることができ、車両にナビゲーション装置に備えられている場合には、そのナビゲーション装置のディスプレイを表示装置80として利用することができる。また、車両周囲表示領域は、表示装置80の表示可能範囲全域であってもよいし、その一部であってもよい。
【0064】
図14は、表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例(図14(a))を、実際の状況(図14(b))と対比して示す図である。図14(b)に示すように、実際の状況は、後進しつつ縦列駐車を行っているところであり、この実際の状況における画面例(図14(a))には、自車両を示す車両形状図形110と、自車両の走行予想軌跡120と、複数の障害物検出点Pとが何れも鳥瞰図形式で表示されている。
【0065】
同図(b)に示すように、素子40は車両前側バンパーの左側面に設けられている。そのため、同図(a)に示すように、車両左側方に障害物検出点Pが表示されている。また、同図(a)において、各障害物検出点Pは固定基準点を基準とした位置に表示されている。なお、この障害物検出点Pは、検出した全ての点を表示してもよいが、そのうちの一部、たとえば、自車からの距離が所定範囲内、または、走行予想軌跡から所定範囲内の点のみを表示するようにしてもよい。
【0066】
また、走行予想軌跡120は、走行状態取得部60が取得した操舵角および車速に基づいて車両最外周の軌跡円弧を算出し、算出した軌跡円弧を、車両形状図形110の左前角部を通るように配置したものである。なお、さらに、車両最内周の軌跡円弧を算出して、それを車両形状図形110の反対側の角部すなわち右後角部を通るように配置してもよい。この場合には、一対の円弧によって形成される帯状の走行予想軌跡が示されることになる。
【0067】
また、図14(a)の車両形状図形110は、車両の形状を模した形状となっており、且つ、操舵輪に対応する位置に、実際の車両の操舵輪の向きを表す操舵輪図形111を含んでいる。なお、その操舵輪図形111の向きは、走行状態取得部60が取得した操舵角に基づいて算出されている。車両周囲表示領域におけるこの車両形状図形110の表示位置は、たとえば車両周囲表示領域の中心位置に予め設定されている。
【0068】
この図14(a)のように、障害物検出点Pをつなぎ合わせることにより認識することができる障害物(他車両)の輪郭が走行予想軌跡と交差している場合、このままの操舵角で車両を走行させると障害物に衝突してしまうことが分かる。
【0069】
さらに、車両形状図形110には操舵角に対応して角度が変化する操舵輪図形111が含まれているので、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。ここで、図14(a)と比較のために、図15に、操舵角にかかわらず、車両形状図形110に含まれている操舵輪図形111が車両形状図形110の前後方向をとなっている画面例を示す。図14(b)と図15とを比較すると明らかなように、図14(b)のほうが、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすい。従って、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【0070】
(変形例1)
前述の実施形態の障害物検出点Pに代えて、車載カメラ70によって撮像された車両前方画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像を表示するようにしてもよい。車両前方画像から鳥瞰図画像を作成する手法としては、たとえば、特開平10−211849号公報に記載されている手法など、公知の種々の手法を用いることができる。
【0071】
図16は、この変形例1において表示装置80の車両周囲表示領域に表示される表示例を示す図であり、前述の実施形態と同様に、実際の状況は図14(b)に示す状況である。図16において他車両130が鳥瞰図画像の部分であり、図16は、その鳥瞰図画像に、車両形状図形110と走行予想軌跡とを合成することによって作成される。
【0072】
図16に示すように、鳥瞰図画像によって周辺の障害物が表示される場合においても、車両形状図形110に、操舵角に対応して角度が変化する操舵輪図形111が含まれていると、車両がどのように曲がっていくかを直感的に理解しやすい。そのため、どのように運転操作すれば障害物を回避することができるのかが分かりやすくなるので、障害物を回避するように運転操作をすることが容易になる。
【0073】
(変形例2)
前述の図14(a)に示す表示例において、車両周囲表示領域にグリッド図形を表示してもよい。ここで、グリッド図形とは、所定の繰り返し図形が一定の間隔で連続して配置されている図形である。図17は、変形例2における表示装置80の車両周囲表示領域の表示例を示す図である。図17には、繰り返し図形としての縦線および横線が一定の間隔で配置されたグリッド図形が示されている。このグリッド図形は、車両の移動量および移動方向に対応して、走行車両形状図形110に対して相対移動する。すなわち、グリッド図形は車両の走行に応じてスクロール表示されることとなる。このスクロール表示により、車両がどの方向にどのような速度で移動しているかを認識することができる。
【0074】
ところで、図17に示すように、障害物検出点Pが表示されている場合、この障害物検出点Pも車両の走行に応じてその表示位置が変化することになる。従って、グリッド図形が表示されていなくても、障害物検出点Pが表示されていれば、車両形状図形110に対する障害物検出点Pの移動方向および移動速度から、車両がどの方向にどのような速度で移動しているかを認識することができる。そこで、グリッド図形は、障害物検出点Pが表示されていない場合に限り表示するようにしてもよい。このようにするとグリッド図形が表示されていない場合に画面が見やすくなる利点がある。なお、グリッド図形を構成する繰り返し図形としては、この図17に示す図形(すなわち線分)以外に、たとえば、点、十字図形などがある。図18は、十字図形を繰り返し図形として用いた表示例である。
【0075】
(変形例3)
変形例3の態様は、変形例2において車両周囲表示領域に表示した画面を広域画面140として表示装置80の一部に表示し、その広域画面140と同時に拡大画面142を表示する態様である。図19は変形例3における表示例を示す図である。拡大画面142は、障害物検出点Pと車両において最も障害物検出点Pに近い部分との間の距離が、予め設定された危険距離以内となった場合など、車両から障害物検出点Pまでの距離が所定の条件を満たした場合に表示される画面である。
【0076】
その拡大画面142には、車両において障害物検出点Pに最も近い部分(この例では車両左前角部分)の形状を示す車両部分拡大図形144と車両走行軌跡120と障害物検出点Pとが表示されている。この拡大画面142は、その大きさが広域画面140と同じ大きさであるので、障害物付近が拡大表示されていることになる。そして、拡大画面142が表示されることにより、高い精度で車両と障害物とがぶつかりそうかどうかを認識することができる。
【0077】
ただし、拡大画面142だけでは、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかが分かりにくい。しかし、この変形例3においては、拡大画面142と同時に、車両全体形状図形である車両形状図形110と障害物検出点Pとが表示されている広域画面140が表示され、広域画面140において、車両形状図形110の大きさと、車両形状図形110から障害物検出点Pまでの距離とを比較することにより、車両と障害物との間の距離がどの程度であるかも迅速に認識することができる。
【0078】
(変形例4)
変形例4の態様は、車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形をさらに表示する態様である。図20は変形例4における表示例を示した図である。図20の表示例は、図14(a)に示す表示例に、2つの拡大輪郭図形150、152を追加した図である。この2つの拡大輪郭図形150、152は、車両形状図形に対する拡大率が互いに異なっており、いずれも、重心位置が車両形状図形110の重心位置と一致するように表示されている。
【0079】
このように、拡大輪郭図形150、152が表示される場合、それら2つの拡大輪郭図形150、152と障害物検出点Pとの位置関係を確認しつつ、拡大輪郭図形150、152内に障害物検出点Pが入らないように運転操作することにより、確実に安全な運転操作をすることができるようになる。なお、いずれか一方の拡大輪郭図形150、152のみを表示するようにしてもよい。
【0080】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【0081】
たとえば、前述の実施形態では、車両形状図形は、車両の形状を模した形状であったが、車両形状図形は車両形状を模した形状である必要はなく、単なる四角形を車両形状図形として表示してもよい。
【0082】
また、前述の表示例はいずれも車両後退時の例であったが、本発明は車両前進時にも適用できる。図21は、実際の状況が、前後に縦列に他車両が駐車されている状態から、車両が前進により発進しようとしている状況(図21(b))において、表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例(図21(a))を示す図である。なお、同図(b)に示すように、この例では、素子40は車両の前端面において左端に設けられている。
【0083】
また、拡大画面に拡大輪郭図形を表示してもよい。図22は、前述の図19における拡大画面142に、図20に示す拡大輪郭図形150、152を表示した例である。この場合、拡大輪郭図形150、152の一部が表示されていることになる。このように、拡大輪郭図形の一部分を表示するようにしてもよい。図23も拡大輪郭図形の一部分を表示した表示例である。図23は、拡大輪郭図形150の四隅のみが表示されている例である。
【0084】
また、前述の実施形態では、車両の走行に伴って表示画面を自動的に更新していたが、たとえば、運転者が操作する表示指示スイッチを設け、その表示指示スイッチが操作された時点の状況を表示するなど、表示画面を更新せず、一時点の状況を表示してもよい。
【0085】
また、前述の実施形態では、障害物を広範囲で検出するために、送信指向性および受信指向性をそれぞれ狭角と広角とに交互に切り替えていたが、たとえば、以下のように、送受信の志向性を障害物検出の前後で異ならせてもよい。すなわち、障害物を検出するまでは送受信の指向性を狭角と広角とに交互に切り替えるが、障害物を検出した以降は、車両の移動量に基づいて障害物の車両に対する相対位置を決定しつつ、決定した相対位置が志向性の範囲に含まれるように、送受信指向性を制御してもよい。
【0086】
また、前述の実施形態では、2つの素子40A、40Bが水平方向に配置されるとともに、指向性が狭角、広角に切り替えられることにより、水平方向に広範囲に障害物を検出することができるようになっていた。しかし、素子40A、40Bの配置方向が鉛直方向であってもよい。この場合には、指向性を狭角、広角に切り替えることにより、鉛直方向に広範囲に障害物を検出することができる。
【0087】
また、前述の実施形態のように素子40を2つ組み合わせて用いる必要はなく、1つの素子によって所定の方向の障害物を検出してもよい。反対に、素子40の数を3つ以上としてもよい。たとえば、素子40の数を3つとして、それら3つの素子を同一鉛直平面内において三角形を形成するように配置すると、障害物の3次元位置を検出することができる。
【0088】
より具体的には、たとえば、同一鉛直平面内において3素子40A、40B、40Cを図24(a)のように送信波長λの半波長(λ/2)だけ離隔して配置する。そして、等しい高さ位置に配置されている一組の素子40A、40Bを用いて送受信指向性を狭角、広角に切り替えることにより、水平方向に広範囲に障害物の位置を検出する。さらに、高さ方向が異なる一組の素子(40Cと40Aまたは40B)を用いて送受信指向性を狭角、広角に切り替えることにより、高さ方向に広範囲に障害物の位置を検出する。このようにすることにより、障害物の3次元位置を検出することができる。
【0089】
また、図24(b)に示すように、素子の数を4つとしてもよい。図24(b)では、4つの素子40A〜40Dによって正方形が形成されており、隣接する素子40間の距離は送信波長λの反波長とされている。このように4つの素子40A〜40Dが配置されている場合、素子40A、40Cを一組の素子とし、素子40B、40Dをもう一組の素子とし、それら二組の素子によって障害物の高さ位置をそれぞれ検出し、それら2つの検出結果を合成すれば障害物の高さ位置検出精度を向上させることができる。また、素子40A、40Bを一組の素子とし、素子40C、40Dをもう一組の素子とし、それら二組の素子によって障害物の水平位置をそれぞれ検出し、それら2つの検出結果を合成すれば障害物の水平位置検出精度も向上させることができる。
【0090】
また、前述の実施形態では、素子40は車両側面の前輪直上部付近に取り付けられていたが、車両側面の後輪上部付近など、他の位置に素子40が取り付けられていてもよい。
【0091】
また、前述の実施形態では、障害物検出点Pはその位置にかかわらず同じ形状(黒丸)で表示していたが、車両と障害物との距離に応じて、障害物検出点Pの形状や色を変えるようにしてもよい。このようにすれば、障害物が車両からどれくらい離れているのかを、さらに容易に把握できる。
【0092】
また、素子40として超音波マイクを用いる場合、送信波としての超音波を送信した後、しばらくの間は残響がマイクに残る。この残響が残っている間に反射波を受信しても、反射波に残響が重なってしまい正確な反射波を検出することができない。そこで、送信波を送信してから所定の不感帯時間を設け、その不感帯時間内に所定強度以上の信号を受信した場合、障害物の位置として前回検出値を用いることとしてもよい。
【0093】
また、前述の実施形態では、素子40A、40Bでそれぞれ受信した2つの反射波の位相差Δφから障害物の方向を算出していた(式3)。しかし、この位相差Δφの代わりに、2つの反射波の時間差から障害物の方向を算出してもよい。
【0094】
また、車両と障害物との間の距離が所定距離以下となった場合に、自動的に、速度を低下させ、あるいは、車両を停止させるように制御してもよい。また、それに代えて、あるいは、それに加えて、警告音を出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【図1】本実施形態の運転支援装置100の全体構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態における素子40A、40Bの配置状態を示す図である。
【図3】図1の送信制御部20の詳細構成を示す図である。
【図4】図1の受信制御部30の詳細構成を示す図である。
【図5】送信波の合成指向性を説明するために、基準軸と空間の任意の位置との関係を示した図である。
【図6】送信波の位相差Δθmと合成指向性E(θ、φ)との関係を示す図である。
【図7】複数の直交復調信号を示すベクトルと、それらをベクトル加算することで得られる合成ベクトルとを示す図である。
【図8】反射波の到来方向θとそのときの反射波の行路差Δxとの関係を示す図である。
【図9】(a)は、ベクトル加算後振幅の大きさの時間変化を示す図であり、(b)は、直交復調部31A、31Bにて復調された直交復調信号の位相の時間変化を例示する図である。
【図10】位相差ベクトルDefを算出する複数のサンプルポイントを示す図である。
【図11】(a)は直交復調信号Rx_A、Rx_Bおよびそれらの位相差Δφを示す図、(b)は位相差ベクトルおよび合成位相差ベクトルを示す図である。
【図12】種々の形状の障害物を認識できることを説明する図である。
【図13】(a)は縦列駐車スペースを検索する場合を説明する図であり、(b)は並列駐車スペースを検索する場合を説明する図である。
【図14】(a)は表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例、(b)は実際の状況を示す図である。
【図15】操舵角にかかわらず、車両形状図形110に含まれている操舵輪図形111が車両形状図形110の前後方向をとなっている画面例を示す図である。
【図16】変形例1において表示装置80の車両周囲表示領域に表示される表示例を示す図である。
【図17】変形例2における表示装置80の車両周囲表示領域の表示例を示す図である。
【図18】十字図形を繰り返し図形として用いたグリッド図形の表示例である。
【図19】変形例3における表示例を示す図である。
【図20】変形例4における表示例を示す図である。
【図21】(a)は表示装置80の車両周囲表示領域に表示される画面例、(b)は実際の状況を示す図である。
【図22】拡大画面に拡大輪郭図形150、152を表示した例を示す図である。
【図23】拡大輪郭図形150の四隅のみが表示されている例を示す図である。
【図24】(a)は3つの素子の配置例を示す図、(b)は4つの素子の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【0096】
10:ECU、 20:送信制御部、 30:受信制御部、 40:素子、 50:素子取り付け位置記憶部、 60:走行状態取得部、 70:車載カメラ、 80:表示装置、 100:運転支援装置、 110:車両形状図形(車両全体形状図形)、 111:操舵輪図形、 120:走行予想軌跡、 130:他車両、 140:広域画面、 142:拡大画面、 144:車両部分拡大図形、 150:拡大輪郭図形、 152:拡大輪郭図形、 P:障害物検出点
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表示装置を備え、その表示装置に、車両の走行予想軌跡と、その車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点および車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
【請求項2】
表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
前記表示装置にグリッド図形が表示され、前記車両の移動に伴ってグリッド図形の表示位置が車両形状図形に対して相対的に移動することを特徴とする運転支援装置。
【請求項3】
請求項2において、グリッド図形は、前記障害物検出点が表示されている場合には表示されないことを特徴とする運転支援装置。
【請求項4】
表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
前記表示装置に、
前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が表示される広域画面と、
前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に表示されることを特徴とする運転支援装置。
【請求項5】
請求項2または3において、
前記表示装置に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、
前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
【請求項6】
請求項4において、
前記広域画面に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、
前記広域画面に表示される車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
【請求項7】
請求項5において、
前記表示装置に、
前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が鳥瞰図形式で表示される広域画面と、
前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に鳥瞰図形式で表示されることを特徴とする運転支援装置。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれかにおいて、
前記車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形の一部または全部を、前記車両形状図形と互いの中心点が重なるように表示することを特徴とする運転支援装置。
【請求項9】
請求項8において、前記拡大輪郭図形として、前記車両形状図形に対する拡大率が互いに異なる2つの拡大輪郭図形を表示することを特徴とする運転支援装置。
【請求項10】
請求項2乃至7のいずれかにおいて、
前記車両が後退する場合には、車両前側バンパーの側面に設けられている障害物検出素子を用いて検出した障害物を、前記障害物検出点として前記表示装置に表示することを特徴とする運転支援装置。
【請求項1】
表示装置を備え、その表示装置に、車両の走行予想軌跡と、その車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点および車両周辺画像を鳥瞰図に変換した鳥瞰図画像の少なくともいずれか一方とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
【請求項2】
表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
前記表示装置にグリッド図形が表示され、前記車両の移動に伴ってグリッド図形の表示位置が車両形状図形に対して相対的に移動することを特徴とする運転支援装置。
【請求項3】
請求項2において、グリッド図形は、前記障害物検出点が表示されている場合には表示されないことを特徴とする運転支援装置。
【請求項4】
表示装置を備え、その表示装置に、車両の形状を表す車両形状図形と、車両周囲の障害物検出点とが何れも鳥瞰図形式で表示される運転支援装置であって、
前記表示装置に、
前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が表示される広域画面と、
前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に表示されることを特徴とする運転支援装置。
【請求項5】
請求項2または3において、
前記表示装置に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、
前記車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
【請求項6】
請求項4において、
前記広域画面に、前記車両の走行予想軌跡がさらに表示されるとともに、
前記広域画面に表示される車両形状図形は操舵輪を表す操舵輪図形を含んでおり、前記車両の操舵角に対応してその操舵輪図形の向きが変化することを特徴とする運転支援装置。
【請求項7】
請求項5において、
前記表示装置に、
前記車両の全体形状を表す車両全体形状図形および前記障害物検出点が鳥瞰図形式で表示される広域画面と、
前記障害物検出点、および、前記車両においてその障害物検出点に最も近い部分の形状を示す車両部分拡大図形が表示される拡大画面とが同時に鳥瞰図形式で表示されることを特徴とする運転支援装置。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれかにおいて、
前記車両形状図形の外周側に、その車両形状図形の輪郭を拡大した拡大輪郭図形の一部または全部を、前記車両形状図形と互いの中心点が重なるように表示することを特徴とする運転支援装置。
【請求項9】
請求項8において、前記拡大輪郭図形として、前記車両形状図形に対する拡大率が互いに異なる2つの拡大輪郭図形を表示することを特徴とする運転支援装置。
【請求項10】
請求項2乃至7のいずれかにおいて、
前記車両が後退する場合には、車両前側バンパーの側面に設けられている障害物検出素子を用いて検出した障害物を、前記障害物検出点として前記表示装置に表示することを特徴とする運転支援装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【公開番号】特開2008−132938(P2008−132938A)
【公開日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−322134(P2006−322134)
【出願日】平成18年11月29日(2006.11.29)
【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20年6月12日(2008.6.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年11月29日(2006.11.29)
【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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