障害物検出装置
【課題】低コストで障害物の存在方向を検出可能な障害物検出装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離、当該物体と車両との相対速度、および当該反射波の位相を検出するレーダー装置と、異なる第１の時点、および第２の時点においてレーダーによって検出された障害物が同一であるか否かを、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された距離および相対速度に基づいて判定する同一性判定手段と、第１の時点および第２の時点において検出された障害物の存在方向を、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された位相に基づいて算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置である。
【解決手段】車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離、当該物体と車両との相対速度、および当該反射波の位相を検出するレーダー装置と、異なる第１の時点、および第２の時点においてレーダーによって検出された障害物が同一であるか否かを、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された距離および相対速度に基づいて判定する同一性判定手段と、第１の時点および第２の時点において検出された障害物の存在方向を、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された位相に基づいて算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出装置に関し、より特定的には、車両に搭載される障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置が開発されている。このような障害物検出装置は、例えば、駐車場内に存在する他車両を障害物として検知することによって、駐車スペースの検出や駐車操作案内等の支援を行う駐車支援システムの一部として用いられている。
【０００３】
上記のような障害物検出装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される障害物検出装置は、送信波を周囲へ送信し、当該パルス波が障害物に反射して成る反射波を、アレイ状に配置された複数のアンテナ素子によって受信する。そして、当該障害物検出装置は、各センサで受信した反射波の位相差に基づいて、当該障害物の存在方向を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるような従来の障害物検出装置では、障害物の存在方向を検出するために、障害物からの反射波を受信するアンテナ素子を複数個搭載する必要があっため、当該装置を構築するために高いコストが必要となってしまう問題があった。また、複数のアンテナ素子をアレイ状に配置するために、装置が大型化したり、当該装置の重量が重くなったりする等の問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、低コストで障害物の存在方向を検出可能とする障害物検出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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離、当該物体と車両との相対速度、および当該反射波の位相を検出するレーダー装置と、異なる第１の時点、および第２の時点においてレーダーによって検出された障害物が同一であるか否かを、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された距離および相対速度に基づいて判定する同一性判定手段と、第１の時点および第２の時点において検出された障害物の存在方向を、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された位相に基づいて算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置である。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、単体では障害物の方向を検知不可能なレーダー装置のみが車両に搭載されている場合であっても、当該レーダー装置から得られた情報に基づいて障害物の存在方向を算出することができる。したがって、障害物の存在方向を検出するために、アレイアンテナ等の複数のアンテナ素子を搭載する高価なレーダー装置を車両に搭載する必要がない。すなわち、第１の発明によれば、低コストで障害物の存在方向を検出することができる。また、従来装置に比べ少ないハードウェアで従来装置と同様の機能を得ることができるため、装置の小型化、および軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】障害物検出装置１の構成を示すブロック図の一例
【図２】ＥＣＵ２０が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例
【図３】障害物検出装置１が障害物を検出する様子を示す図
【図４】図３に示すアンテナ素子１１の近傍の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る障害物検出装置１について説明する。障害物検出装置１は、車両１００に搭載され、当該車両１００の周囲の障害物を検出する装置である。先ず、図１を参照して障害物検出装置１の構成について説明する。なお、図１は、障害物検出装置１の構成を示すブロック図の一例である。図１に示すように、障害物検出装置１は、レーダー装置１０、およびＥＣＵ２０を備える。また、車両１００は、車速センサ３０および車両制御装置４０を備える。車速センサ３０および車両制御装置４０は、各々ＥＣＵ２０と電気的に接続される。
【００１１】
レーダー装置１０は、電磁波や超音波等の検出波信号を車両１００の周囲に照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの検出距離Ｌ（ｎ）、当該障害物と車両１００との相対速度Ｖｒ（ｎ）、および当該反射波の位相φ（ｎ）を検出する装置である。レーダー装置１０は、典型的には、ＦＭ−ＣＷ(Frequency Modulation Continuous Wave)方式のシングルビーム型レーダー装置である。レーダー装置１０は、検出波信号を送受信するアンテナ素子１１を１つ備える。レーダー装置１０は、反射波に基づいて得られるビート信号のピーク周波数に基づいて検出距離Ｌ（ｎ）および相対速度Ｖｒ（ｎ）を算出する。レーダー装置１０は、ＥＣＵ２０と電気的に接続され、検出距離Ｌ（ｎ）、相対速度Ｖｒ（ｎ）、および位相φ（ｎ）を示すデータをＥＣＵ２０へ送信する。なお、レーダー装置１０は、例えば、車両１００の前側方に搭載され、車両１００の側方に存在する障害物を検出するものとする。
【００１２】
なお、検出距離Ｌ（ｎ）の添え字のｎは、現在時刻を表し、ｎ−１，ｎ−２，…は各々、１サンプリング時間前、２サンプリング時間前、…の時刻を示す。すなわち、Ｌ（ｎ）は、現時点における障害物までの距離を示し、Ｌ（ｎ−１）は、１サンプリング前の時点において検出した検出距離を示す。相対速度Ｖｒ（ｎ）および位相φ（ｎ）の添え字ｎについても同様の時刻を示すものとする。
【００１３】
また、レーダー装置１０は、送受信する検出波信号を符号化（コード化）処理することが好ましい。このような符号化処理によれば、例えば、車両１００がレーダー装置１０以外の他のレーダー装置を搭載している場合や、他のレーダー装置を搭載した車両が車両１００の近傍に存在する場合などにおいて、レーダー装置１０が送受信する検出波信号と他のレーダー装置が送受信する検出波信号とが混信することを防ぐことができる。なお、上記レーダー装置１０の具体例は一例であり、上述の機能を有する装置であれば、任意の方式のレーダー装置をレーダー装置１０として用いて構わない。例えば、レーダー装置１０は、超音波信号や、レーザー等の光信号を送受信して障害物を検出するレーダー装置であっても構わない。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）などの情報処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路などを備える制御装置である。ＥＣＵ２０は、レーダー装置１０および車速センサ３０から取得した情報に基づいて障害物の存在方向を算出する。以下、ＥＣＵ２０により算出された障害物の存在方向を検出方向θと呼称する。ＥＣＵ２０は、検出距離Ｌ（ｎ）、相対速度Ｖｒ（ｎ）、および検出方向θを示すデータを車両制御装置４０へ出力する。
【００１５】
車速センサ３０は、車両１００の走行速度（以下、自車速度Ｖｓと呼称する）を検出するセンサ装置である。車速センサ３０は、検出した自車速度Ｖｓを示すデータをＥＣＵ２０へ送信する。なお、車速センサ３０は、従来周知の任意の手法を用いて自車速度Ｖｓを検出して良い。
【００１６】
駐車支援装置４０は、自車両１００のドライバーの駐車操作を支援する装置である。駐車支援装置４０は、例えば、ＥＣＵ２０から受信した検出距離Ｌ（ｎ）および検出方向θ（ｎ）に基づいて障害物の位置をマッピングする。そして、駐車支援装置４０は、自車両１００を駐車可能な領域を検出すると、当該位置を画像表示や音声等によりドライバーに通知する。また、駐車支援装置４０は、自車両１００と障害物との衝突の危険性を予測し、当該衝突の危険性が高い場合に警報を発したり、自車両１００のブレーキを自動的に作動させたりする。本発明に係る障害物検出装置１によれば検出距離Ｌ（ｎ）だけでなく検出方向θ（ｎ）を検出することが可能であるため、駐車支援装置４０において、自車両１００と障害物との位置関係を正確に把握し、ドライバーの駐車操作を適切に支援することができる。
【００１７】
次いで、図２を参照して、ＥＣＵ２０が実行する処理について説明する。図２は、ＥＣＵ２０が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ２０は、例えば、車両１００のＩＧ電源がオン状態に設定された場合に、図２のフローチャートの処理を開始する。ＥＣＵ２０は、図２のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップＳ１の処理を実行する。
【００１８】
ステップＳ１において、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）における障害物までの検出距離Ｌ（ｎ）、相対速度Ｖｒ（ｎ）、および検出方向θを示すデータをレーダー装置１０から取得し、当該時刻と対応付けてＥＣＵ２０の記憶装置に記憶する。なお、ＥＣＵ２０は、予め定められたサンプリング時間τが経過する毎に本ステップＳ１の処理を実行し、レーダー装置１０からの各種情報を取得する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１の処理を完了すると、処理をステップＳ２へ進める。
【００１９】
ステップＳ２において、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であるか否か判定する。現時刻Ｔ（ｎ）における検出距離Ｌ（ｎ）および相対速度Ｖｒ（ｎ）が、各々、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された検出距離Ｌ（ｎ−１）および相対速度Ｖｒ（ｎ−１）と略同値である場合、現時刻Ｔ（ｎ）および過去時点Ｔ（ｎ−１）の各時点において検出された物体は同一であると考えられる。したがって、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）における検出距離Ｌ（ｎ）および相対速度Ｖｒ（ｎ）が、各々、過去時点Ｔ（ｎ−１）において予め検出した検出距離Ｌ（ｎ−１）および相対速度Ｖｒ（ｎ−１）と略同値であるか否かを、下式（１）、および式（２）に基づいて判定する。なお、式（１）に示すα、および式（２）に示すβは何れも、ＥＣＵ２０に記憶された予め定められた任意の定数である。
｜Ｌ（ｎ）−Ｌ（ｎ−１）｜＜α …（１）
｜Ｖｒ（ｎ）−Ｖｒ（ｎ−１）｜＜β …（２）
なお、検出距離Ｌ（ｎ）および検出距離Ｌ（ｎ−１）は、図３のように表すことができる。図３は、障害物検出装置１が障害物を検出する様子を示す図である。なお、図３では、障害物検出装置１が障害物として路上に駐車された他車両を検出する例を示す。ＥＣＵ２０は、上式（１）および式（２）の双方が満たされている場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であると判定し、処理をステップＳ３へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、上式（１）および式（２）の何れかが満たされていない場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一でないと判定し、以下に示すステップＳ３からステップＳ５の処理を省略して、処理をステップＳ６へ進める。
【００２０】
なお、上記ステップＳ２におけるＥＣＵ２０の処理は一例であり、ＥＣＵ２０は他の手法により現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であるか否か判定しても構わない。例えば、ＥＣＵ２０は、上式（１）および式（２）の何れか一方が満たされている場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であると判定しても構わない。そして、上式（１）および式（２）の何れも満たされていない場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一でないと判定しても構わない。また、ＥＣＵ２０は、従来周知の任意の手法を用いて上記の判定を行っても構わない。
【００２１】
ステップＳ３において、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された反射波の位相φ（ｎ）と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された反射波の位相φ（ｎ−１）との差分値Δφを算出する。具体的には、ＥＣＵ２０は、下式（３）に基づいてΔφを算出する。
Δφ＝φ（ｎ）−φ（ｎ−１） …（３）
ステップＳ３の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ４へ進める。
【００２２】
ステップＳ４において、ＥＣＵ２０は、車両１００の移動距離ｄを算出する。具体的には、ＥＣＵ２０は、時刻Ｔ（ｎ−１）から、現時刻Ｔ（ｎ）までの間に車両１００が移動した移動距離ｄを算出する。ＥＣＵ２０は、例えば、車速センサ３０から自車速度Ｖｓを取得し下記式（４）に基づいて移動距離ｄを算出する。
ｄ＝Ｖｓ×τ …（４）
なお、上記移動距離ｄの算出方法は一例であり、ＥＣＵ２０は従来周知の任意の手法を用いて移動距離ｄを算出して構わない。例えば、自車速度Ｖｓが時間的に変化している場合には、ＥＣＵ２０は、自車速度Ｖｓを時間積分して移動距離ｄを算出しても構わない。また、車両１００が移動距離ｄを検出するエンコーダ等のセンサを搭載している場合には、ＥＣＵ２０は当該センサの出力値に基づいて移動距離ｄを取得しても構わない。ステップＳ４の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ５へ進める。
【００２３】
ステップＳ５において、ＥＣＵ２０は、検出方向θを算出する。図４は、図３に示すアンテナ素子１１の近傍の拡大図である。ここで、検出距離Ｌ（ｎ−１）および検出距離Ｌ（ｎ）に対して、移動距離ｄは充分に小さいため、検出距離Ｌ（ｎ−１）を検出する際に送受信された検出波信号の伝搬経路と、検出距離Ｌ（ｎ）を検出する際に送受信された検出波信号の伝搬経路は、互いに略並行であると見なすことができる。したがって、検出方向θ（ｎ−１）および検出方向θ（ｎ）が略同値であるものとすると、検出方向θ（ｎ）は、下記式（４）によって表すことができる。
sinθ∝｛Ｌ（ｎ−１）−Ｌ（ｎ）｝／ｄ …（４）
そして、検出距離Ｌ（ｎ−１）および検出距離Ｌ（ｎ）を検出した際における検出波信号の伝搬距離の差は、上述の位相差Δφに相当するため、上式（４）は、下式（５）として変形可能である。
sinθ∝Δφ／ｄ …（５）
また、上式（５）は、下式（６）および式（７）のように変形することが可能である。したがって、ＥＣＵ２０は、下式（６）および式（７）に基づいて検出方向θを算出する。
θ＝sin-1(ｋ×Δφ／ｄ) ……（６）
ｋ＝λ／４π ……（７）
ステップＳ５の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ６へ進める。
【００２４】
上記ステップＳ１からステップＳ５の処理によれば、ＥＣＵ２０は、異なる時点に異なる地点で検出した同一の障害物についての情報を演算処理することによって、実質的に複数のアンテナ素子を有する位相モノパルス方式のレーダー装置と同様にして障害物の存在方向を算出することができる。
【００２５】
ステップＳ６において、ＥＣＵ２０は、サンプリング時間τが経過したか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３の処理を完了した時点からの経過時間Δｔを計測する。そして、ＥＣＵ２０は、経過時間Δｔがサンプリング時間τ以上となったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、経過時間Δｔがサンプリング時間τ以上となった場合、サンプリング時間τが経過したと判定し、処理をステップＳ７へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、経過時間Δｔがサンプリング時間τ未満である場合、サンプリング時間τが未だ経過していないと判定し、ステップＳ６の処理を繰り返し、サンプリング時間τが経過するまで待機する。
【００２６】
ステップＳ７において、ＥＣＵ２０は、車両１００のＩＧ電源がオフ状態に設定されたか否か判定する。ＥＣＵ２０は、車両１００のＩＧ電源がオフ状態に設定された場合、図２のフローチャートの処理を完了する。一方、ＥＣＵ２０は、車両１００のＩＧ電源がオン状態に維持されている場合、処理をステップＳ１へ戻し、上述各ステップの処理を繰り返し実行する。
【００２７】
上述のＥＣＵ２０の処理によれば、同一の障害物を検出している間、サンプリング時間τが経過する毎に検出方向θの算出が行われる。
【００２８】
以上に示した通り、本発明に係る障害物検出装置１によれば、低コストで障害物の存在方向を検出することができる。より詳細には、障害物検出装置１は、障害物の存在方向を検出可能でありながらも、アンテナ素子１１を１つ備えるレーダー装置１０により構成することが可能である。したがって、従来装置のように、例えばアレイアンテナなどの複数のアンテナ素子を搭載する高価なレーダー装置を車両１００に搭載する必要がない。そのため、低コストで障害物の位置を検出することが可能である。また、少ないアンテナ素子で従来の装置と同様の機能を実現可能であるため、従来装置に装置の小型化および軽量化が可能である。
【００２９】
なお、上述のＥＣＵ２０の処理において、検出された障害物が移動体である場合には検出方向θを精度良く算出できない場合がある。したがって、ＥＣＵ２０は、検出物が静止物であるか否かを判定し、検出物が静止物である場合にのみ上記ステップＳ２からステップＳ５の処理を実行しても構わない。例えば、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１の処理を完了した後、以下に示すステップＳ９の処理を実行しても良い（図示せず）。
【００３０】
ステップＳ９において、ＥＣＵ２０は、自車速度Ｖｓと相対速度Ｖｒ（ｎ）とが略同一であるか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、下式（８）に示す条件が何れも満たされているか否か判定する。なお、式（８）に示すγは、ＥＣＵ２０に記憶された予め定められた任意の定数である。
｜Ｖｓ−Ｖｒ｜＜γ …（８）
ＥＣＵ２０は、上式（７）が満たされている場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物が静止物であると判定し、処理をステップＳ２へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、上式（７）が満たされていない場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物が移動体であると判定し、ステップＳ２からステップＳ５の処理を省略して、処理をステップＳ６へ進める。
【００３１】
上記のようなＥＣＵ２０の処理によれば、検出方向θを正確に算出可能な状況においてのみ、検出方向θを算出することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、サンプリング時間τが経過する毎に検出方向θを算出する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、車両１００が所定距離移動する毎に検出方向θを算出しても構わない。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ６において、ステップＳ４と同様にして移動距離ｄを算出し、当該移動距離ｄが予め定められた距離閾値ｄｔｈ以上となった場合に、処理をステップＳ７へ進める処理を行っても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る障害物検出装置は、比較的低いコストで障害物の存在方向を検出可能な障害物検出装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 障害物検出装置
１０ レーダー装置
１１ アンテナ素子
２０ ＥＣＵ
３０ 車速センサ
４０ 車両制御装置
１００ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出装置に関し、より特定的には、車両に搭載される障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置が開発されている。このような障害物検出装置は、例えば、駐車場内に存在する他車両を障害物として検知することによって、駐車スペースの検出や駐車操作案内等の支援を行う駐車支援システムの一部として用いられている。
【０００３】
上記のような障害物検出装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される障害物検出装置は、送信波を周囲へ送信し、当該パルス波が障害物に反射して成る反射波を、アレイ状に配置された複数のアンテナ素子によって受信する。そして、当該障害物検出装置は、各センサで受信した反射波の位相差に基づいて、当該障害物の存在方向を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるような従来の障害物検出装置では、障害物の存在方向を検出するために、障害物からの反射波を受信するアンテナ素子を複数個搭載する必要があっため、当該装置を構築するために高いコストが必要となってしまう問題があった。また、複数のアンテナ素子をアレイ状に配置するために、装置が大型化したり、当該装置の重量が重くなったりする等の問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、低コストで障害物の存在方向を検出可能とする障害物検出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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離、当該物体と車両との相対速度、および当該反射波の位相を検出するレーダー装置と、異なる第１の時点、および第２の時点においてレーダーによって検出された障害物が同一であるか否かを、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された距離および相対速度に基づいて判定する同一性判定手段と、第１の時点および第２の時点において検出された障害物の存在方向を、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された位相に基づいて算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置である。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、単体では障害物の方向を検知不可能なレーダー装置のみが車両に搭載されている場合であっても、当該レーダー装置から得られた情報に基づいて障害物の存在方向を算出することができる。したがって、障害物の存在方向を検出するために、アレイアンテナ等の複数のアンテナ素子を搭載する高価なレーダー装置を車両に搭載する必要がない。すなわち、第１の発明によれば、低コストで障害物の存在方向を検出することができる。また、従来装置に比べ少ないハードウェアで従来装置と同様の機能を得ることができるため、装置の小型化、および軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】障害物検出装置１の構成を示すブロック図の一例
【図２】ＥＣＵ２０が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例
【図３】障害物検出装置１が障害物を検出する様子を示す図
【図４】図３に示すアンテナ素子１１の近傍の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る障害物検出装置１について説明する。障害物検出装置１は、車両１００に搭載され、当該車両１００の周囲の障害物を検出する装置である。先ず、図１を参照して障害物検出装置１の構成について説明する。なお、図１は、障害物検出装置１の構成を示すブロック図の一例である。図１に示すように、障害物検出装置１は、レーダー装置１０、およびＥＣＵ２０を備える。また、車両１００は、車速センサ３０および車両制御装置４０を備える。車速センサ３０および車両制御装置４０は、各々ＥＣＵ２０と電気的に接続される。
【００１１】
レーダー装置１０は、電磁波や超音波等の検出波信号を車両１００の周囲に照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの検出距離Ｌ（ｎ）、当該障害物と車両１００との相対速度Ｖｒ（ｎ）、および当該反射波の位相φ（ｎ）を検出する装置である。レーダー装置１０は、典型的には、ＦＭ−ＣＷ(Frequency Modulation Continuous Wave)方式のシングルビーム型レーダー装置である。レーダー装置１０は、検出波信号を送受信するアンテナ素子１１を１つ備える。レーダー装置１０は、反射波に基づいて得られるビート信号のピーク周波数に基づいて検出距離Ｌ（ｎ）および相対速度Ｖｒ（ｎ）を算出する。レーダー装置１０は、ＥＣＵ２０と電気的に接続され、検出距離Ｌ（ｎ）、相対速度Ｖｒ（ｎ）、および位相φ（ｎ）を示すデータをＥＣＵ２０へ送信する。なお、レーダー装置１０は、例えば、車両１００の前側方に搭載され、車両１００の側方に存在する障害物を検出するものとする。
【００１２】
なお、検出距離Ｌ（ｎ）の添え字のｎは、現在時刻を表し、ｎ−１，ｎ−２，…は各々、１サンプリング時間前、２サンプリング時間前、…の時刻を示す。すなわち、Ｌ（ｎ）は、現時点における障害物までの距離を示し、Ｌ（ｎ−１）は、１サンプリング前の時点において検出した検出距離を示す。相対速度Ｖｒ（ｎ）および位相φ（ｎ）の添え字ｎについても同様の時刻を示すものとする。
【００１３】
また、レーダー装置１０は、送受信する検出波信号を符号化（コード化）処理することが好ましい。このような符号化処理によれば、例えば、車両１００がレーダー装置１０以外の他のレーダー装置を搭載している場合や、他のレーダー装置を搭載した車両が車両１００の近傍に存在する場合などにおいて、レーダー装置１０が送受信する検出波信号と他のレーダー装置が送受信する検出波信号とが混信することを防ぐことができる。なお、上記レーダー装置１０の具体例は一例であり、上述の機能を有する装置であれば、任意の方式のレーダー装置をレーダー装置１０として用いて構わない。例えば、レーダー装置１０は、超音波信号や、レーザー等の光信号を送受信して障害物を検出するレーダー装置であっても構わない。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）などの情報処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路などを備える制御装置である。ＥＣＵ２０は、レーダー装置１０および車速センサ３０から取得した情報に基づいて障害物の存在方向を算出する。以下、ＥＣＵ２０により算出された障害物の存在方向を検出方向θと呼称する。ＥＣＵ２０は、検出距離Ｌ（ｎ）、相対速度Ｖｒ（ｎ）、および検出方向θを示すデータを車両制御装置４０へ出力する。
【００１５】
車速センサ３０は、車両１００の走行速度（以下、自車速度Ｖｓと呼称する）を検出するセンサ装置である。車速センサ３０は、検出した自車速度Ｖｓを示すデータをＥＣＵ２０へ送信する。なお、車速センサ３０は、従来周知の任意の手法を用いて自車速度Ｖｓを検出して良い。
【００１６】
駐車支援装置４０は、自車両１００のドライバーの駐車操作を支援する装置である。駐車支援装置４０は、例えば、ＥＣＵ２０から受信した検出距離Ｌ（ｎ）および検出方向θ（ｎ）に基づいて障害物の位置をマッピングする。そして、駐車支援装置４０は、自車両１００を駐車可能な領域を検出すると、当該位置を画像表示や音声等によりドライバーに通知する。また、駐車支援装置４０は、自車両１００と障害物との衝突の危険性を予測し、当該衝突の危険性が高い場合に警報を発したり、自車両１００のブレーキを自動的に作動させたりする。本発明に係る障害物検出装置１によれば検出距離Ｌ（ｎ）だけでなく検出方向θ（ｎ）を検出することが可能であるため、駐車支援装置４０において、自車両１００と障害物との位置関係を正確に把握し、ドライバーの駐車操作を適切に支援することができる。
【００１７】
次いで、図２を参照して、ＥＣＵ２０が実行する処理について説明する。図２は、ＥＣＵ２０が実行する処理の詳細を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ２０は、例えば、車両１００のＩＧ電源がオン状態に設定された場合に、図２のフローチャートの処理を開始する。ＥＣＵ２０は、図２のフローチャートの処理を開始すると、先ず、ステップＳ１の処理を実行する。
【００１８】
ステップＳ１において、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）における障害物までの検出距離Ｌ（ｎ）、相対速度Ｖｒ（ｎ）、および検出方向θを示すデータをレーダー装置１０から取得し、当該時刻と対応付けてＥＣＵ２０の記憶装置に記憶する。なお、ＥＣＵ２０は、予め定められたサンプリング時間τが経過する毎に本ステップＳ１の処理を実行し、レーダー装置１０からの各種情報を取得する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ１の処理を完了すると、処理をステップＳ２へ進める。
【００１９】
ステップＳ２において、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であるか否か判定する。現時刻Ｔ（ｎ）における検出距離Ｌ（ｎ）および相対速度Ｖｒ（ｎ）が、各々、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された検出距離Ｌ（ｎ−１）および相対速度Ｖｒ（ｎ−１）と略同値である場合、現時刻Ｔ（ｎ）および過去時点Ｔ（ｎ−１）の各時点において検出された物体は同一であると考えられる。したがって、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）における検出距離Ｌ（ｎ）および相対速度Ｖｒ（ｎ）が、各々、過去時点Ｔ（ｎ−１）において予め検出した検出距離Ｌ（ｎ−１）および相対速度Ｖｒ（ｎ−１）と略同値であるか否かを、下式（１）、および式（２）に基づいて判定する。なお、式（１）に示すα、および式（２）に示すβは何れも、ＥＣＵ２０に記憶された予め定められた任意の定数である。
｜Ｌ（ｎ）−Ｌ（ｎ−１）｜＜α …（１）
｜Ｖｒ（ｎ）−Ｖｒ（ｎ−１）｜＜β …（２）
なお、検出距離Ｌ（ｎ）および検出距離Ｌ（ｎ−１）は、図３のように表すことができる。図３は、障害物検出装置１が障害物を検出する様子を示す図である。なお、図３では、障害物検出装置１が障害物として路上に駐車された他車両を検出する例を示す。ＥＣＵ２０は、上式（１）および式（２）の双方が満たされている場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であると判定し、処理をステップＳ３へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、上式（１）および式（２）の何れかが満たされていない場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一でないと判定し、以下に示すステップＳ３からステップＳ５の処理を省略して、処理をステップＳ６へ進める。
【００２０】
なお、上記ステップＳ２におけるＥＣＵ２０の処理は一例であり、ＥＣＵ２０は他の手法により現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であるか否か判定しても構わない。例えば、ＥＣＵ２０は、上式（１）および式（２）の何れか一方が満たされている場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一であると判定しても構わない。そして、上式（１）および式（２）の何れも満たされていない場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された障害物とが同一でないと判定しても構わない。また、ＥＣＵ２０は、従来周知の任意の手法を用いて上記の判定を行っても構わない。
【００２１】
ステップＳ３において、ＥＣＵ２０は、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された反射波の位相φ（ｎ）と、過去時点Ｔ（ｎ−１）において検出された反射波の位相φ（ｎ−１）との差分値Δφを算出する。具体的には、ＥＣＵ２０は、下式（３）に基づいてΔφを算出する。
Δφ＝φ（ｎ）−φ（ｎ−１） …（３）
ステップＳ３の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ４へ進める。
【００２２】
ステップＳ４において、ＥＣＵ２０は、車両１００の移動距離ｄを算出する。具体的には、ＥＣＵ２０は、時刻Ｔ（ｎ−１）から、現時刻Ｔ（ｎ）までの間に車両１００が移動した移動距離ｄを算出する。ＥＣＵ２０は、例えば、車速センサ３０から自車速度Ｖｓを取得し下記式（４）に基づいて移動距離ｄを算出する。
ｄ＝Ｖｓ×τ …（４）
なお、上記移動距離ｄの算出方法は一例であり、ＥＣＵ２０は従来周知の任意の手法を用いて移動距離ｄを算出して構わない。例えば、自車速度Ｖｓが時間的に変化している場合には、ＥＣＵ２０は、自車速度Ｖｓを時間積分して移動距離ｄを算出しても構わない。また、車両１００が移動距離ｄを検出するエンコーダ等のセンサを搭載している場合には、ＥＣＵ２０は当該センサの出力値に基づいて移動距離ｄを取得しても構わない。ステップＳ４の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ５へ進める。
【００２３】
ステップＳ５において、ＥＣＵ２０は、検出方向θを算出する。図４は、図３に示すアンテナ素子１１の近傍の拡大図である。ここで、検出距離Ｌ（ｎ−１）および検出距離Ｌ（ｎ）に対して、移動距離ｄは充分に小さいため、検出距離Ｌ（ｎ−１）を検出する際に送受信された検出波信号の伝搬経路と、検出距離Ｌ（ｎ）を検出する際に送受信された検出波信号の伝搬経路は、互いに略並行であると見なすことができる。したがって、検出方向θ（ｎ−１）および検出方向θ（ｎ）が略同値であるものとすると、検出方向θ（ｎ）は、下記式（４）によって表すことができる。
sinθ∝｛Ｌ（ｎ−１）−Ｌ（ｎ）｝／ｄ …（４）
そして、検出距離Ｌ（ｎ−１）および検出距離Ｌ（ｎ）を検出した際における検出波信号の伝搬距離の差は、上述の位相差Δφに相当するため、上式（４）は、下式（５）として変形可能である。
sinθ∝Δφ／ｄ …（５）
また、上式（５）は、下式（６）および式（７）のように変形することが可能である。したがって、ＥＣＵ２０は、下式（６）および式（７）に基づいて検出方向θを算出する。
θ＝sin-1(ｋ×Δφ／ｄ) ……（６）
ｋ＝λ／４π ……（７）
ステップＳ５の処理を完了すると、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ６へ進める。
【００２４】
上記ステップＳ１からステップＳ５の処理によれば、ＥＣＵ２０は、異なる時点に異なる地点で検出した同一の障害物についての情報を演算処理することによって、実質的に複数のアンテナ素子を有する位相モノパルス方式のレーダー装置と同様にして障害物の存在方向を算出することができる。
【００２５】
ステップＳ６において、ＥＣＵ２０は、サンプリング時間τが経過したか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３の処理を完了した時点からの経過時間Δｔを計測する。そして、ＥＣＵ２０は、経過時間Δｔがサンプリング時間τ以上となったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、経過時間Δｔがサンプリング時間τ以上となった場合、サンプリング時間τが経過したと判定し、処理をステップＳ７へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、経過時間Δｔがサンプリング時間τ未満である場合、サンプリング時間τが未だ経過していないと判定し、ステップＳ６の処理を繰り返し、サンプリング時間τが経過するまで待機する。
【００２６】
ステップＳ７において、ＥＣＵ２０は、車両１００のＩＧ電源がオフ状態に設定されたか否か判定する。ＥＣＵ２０は、車両１００のＩＧ電源がオフ状態に設定された場合、図２のフローチャートの処理を完了する。一方、ＥＣＵ２０は、車両１００のＩＧ電源がオン状態に維持されている場合、処理をステップＳ１へ戻し、上述各ステップの処理を繰り返し実行する。
【００２７】
上述のＥＣＵ２０の処理によれば、同一の障害物を検出している間、サンプリング時間τが経過する毎に検出方向θの算出が行われる。
【００２８】
以上に示した通り、本発明に係る障害物検出装置１によれば、低コストで障害物の存在方向を検出することができる。より詳細には、障害物検出装置１は、障害物の存在方向を検出可能でありながらも、アンテナ素子１１を１つ備えるレーダー装置１０により構成することが可能である。したがって、従来装置のように、例えばアレイアンテナなどの複数のアンテナ素子を搭載する高価なレーダー装置を車両１００に搭載する必要がない。そのため、低コストで障害物の位置を検出することが可能である。また、少ないアンテナ素子で従来の装置と同様の機能を実現可能であるため、従来装置に装置の小型化および軽量化が可能である。
【００２９】
なお、上述のＥＣＵ２０の処理において、検出された障害物が移動体である場合には検出方向θを精度良く算出できない場合がある。したがって、ＥＣＵ２０は、検出物が静止物であるか否かを判定し、検出物が静止物である場合にのみ上記ステップＳ２からステップＳ５の処理を実行しても構わない。例えば、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１の処理を完了した後、以下に示すステップＳ９の処理を実行しても良い（図示せず）。
【００３０】
ステップＳ９において、ＥＣＵ２０は、自車速度Ｖｓと相対速度Ｖｒ（ｎ）とが略同一であるか否か判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、下式（８）に示す条件が何れも満たされているか否か判定する。なお、式（８）に示すγは、ＥＣＵ２０に記憶された予め定められた任意の定数である。
｜Ｖｓ−Ｖｒ｜＜γ …（８）
ＥＣＵ２０は、上式（７）が満たされている場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物が静止物であると判定し、処理をステップＳ２へ進める。一方、ＥＣＵ２０は、上式（７）が満たされていない場合、現時刻Ｔ（ｎ）において検出された障害物が移動体であると判定し、ステップＳ２からステップＳ５の処理を省略して、処理をステップＳ６へ進める。
【００３１】
上記のようなＥＣＵ２０の処理によれば、検出方向θを正確に算出可能な状況においてのみ、検出方向θを算出することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、サンプリング時間τが経過する毎に検出方向θを算出する例について説明したが、ＥＣＵ２０は、車両１００が所定距離移動する毎に検出方向θを算出しても構わない。具体的には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ６において、ステップＳ４と同様にして移動距離ｄを算出し、当該移動距離ｄが予め定められた距離閾値ｄｔｈ以上となった場合に、処理をステップＳ７へ進める処理を行っても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る障害物検出装置は、比較的低いコストで障害物の存在方向を検出可能な障害物検出装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 障害物検出装置
１０ レーダー装置
１１ アンテナ素子
２０ ＥＣＵ
３０ 車速センサ
４０ 車両制御装置
１００ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、
前記車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離、当該障害物と前記車両との相対速度、および当該反射波の位相を検出するレーダー装置と、
異なる第１の時点、および第２の時点において前記レーダー装置によって検出された障害物が同一であるか否かを、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された前記距離および前記相対速度に基づいて判定する同一性判定手段と、
前記第１の時点および前記第２の時点において検出された前記障害物の存在方向を、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された前記位相に基づいて算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置。
【請求項１】
車両に搭載され、当該車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置であって、
前記車両の周辺に検出波を照射し、当該車両の周辺に存在する障害物から反射された反射波に基づいて当該障害物までの距離、当該障害物と前記車両との相対速度、および当該反射波の位相を検出するレーダー装置と、
異なる第１の時点、および第２の時点において前記レーダー装置によって検出された障害物が同一であるか否かを、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された前記距離および前記相対速度に基づいて判定する同一性判定手段と、
前記第１の時点および前記第２の時点において検出された前記障害物の存在方向を、当該第１の時点および第２の時点各々において検出された前記位相に基づいて算出する方向算出手段とを備える、障害物検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２０７８０（Ｐ２０１１−２２０７８０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８９６３（Ｐ２０１０−８８９６３）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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