障碍物检测装置 |
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| 申请号 | CN201480024580.6 | 申请日 | 2014-04-21 | 公开(公告)号 | CN105164548B | 公开(公告)日 | 2017-04-19 |
| 申请人 | 株式会社电装; | 发明人 | 原田岳人; 松浦充保; 秋山启子; | ||||
| 摘要 | 障碍物检测装置具备多个 超 声波 传感器 (5)和检测控制部(3)。上述检测控制部将至少两个上述 超声波 传感器 中的一个用作发送超声波的送波传感器并将另一个用作接受从上述送波传感器发送的超声波的反射波的受波传感器而进行对象物的检测。被用作上述送波传感器的 超声波传感器 被安装于车体表面处的离地距离和被用作上述受波传感器的超声波传感器被安装于车体表面处的离地距离之差是以被定义成作为非检测对象物的地面上的台阶的高度的两倍为基准的规定的 阈值 高度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种障碍物检测装置，具备： |
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| 说明书全文 | 障碍物检测装置[0001] 相关申请的的相互参照 [0002] 本申请是基于2013年4月30日提交的日本申请号2013－95775号的申请，并引用其公开内容。 技术领域背景技术[0004] 作为用超声波检测车辆附近有无障碍物、距障碍物的距离的技术，已提出在专利文献1中记载的障碍物检测装置。在专利文献1所述的障碍物检测装置中，通过改变超声波传感器的发送频率及发送输出，可以以具有宽指向性的近距离模式和具有窄指向性的远距离模式来区分使用。由此，不管是位于近距离的障碍物还是位于远距离的障碍物都能被适当地检测。 [0005] 在使用如上所述的障碍物检测装置的超声波检测与测距系统、停车辅助系统中，关键是在进行适当的车辆控制的基础上，确切地辨别应回避接触的障碍物和无需回避的低台阶，防止不必要的检测。现有技术中，作为回避将低台阶检测为障碍物的不必要检测的方法，如专利文献1所述，研究了使超声波传感器的垂直方向的指向性变窄而进行检测的方法。 [0006] 然而，即便使超声波传感器的指向性变窄，尤其是距离越远则超声波的到达范围就越宽，因此在基于墙壁的反射波的接收强度和基于台阶的反射波的接收强度上不会产生差异。在这种情况下，存在超声波传感器的接收结果不能明确辨别是墙壁还是台阶的可能性。因此，存在即使欲检测墙壁，也将无需回避的低台阶检测为墙壁的忧患。 [0007] 专利文献 [0008] 专利文献1：日本特开2009－14560号公报 发明内容[0009] 本发明的目的在于提供能够使用超声波传感器来明确辨别台阶的障碍物检测装置。 [0010] 本发明一方案所涉及的障碍物检测装置具备多个超声波传感器和检测控制部。上述超声波传感器通过发送超声波并接受所发送的超声波的反射波来检测障碍物。就上述检测控制部而言，将至少两个上述超声波传感器中的一个用作发送超声波的送波传感器，另一个用作接受从上述送波传感器发送的超声波的反射波的受波传感器，从而进行对象物的检测。被用作上述送波传感器的超声波传感器被安装于车体表面处的离地距离和被用作上述受波传感器的超声波传感器被安装于车体表面处的离地距离之差是以被定义成作为非检测对象物的地面上的台阶的高度的两倍为基准的规定阈值高度。上述检测控制部在对象物存在的范围内用上述送波传感器发送了超声波时，以基于上述受波传感器的接收结果不满足检测障碍物的规定检测基准为条件，判定为上述对象物为非检测对象物、即地面上的台阶。 [0011] 本发明的第一方案所涉及的障碍物检测装置能够明确辨别作为非检测对象物的地面的台阶。 [0012] 本发明的第二方案所涉及的障碍物检测装置具备多个超声波传感器和检测控制部。上述超声波传感器发送超声波并接受所发送的超声波的反射波。就上述检测控制部而言，将至少两个上述超声波传感器中的一个用作发送超声波的送波传感器，另一个用作接受从上述送波传感器发送的超声波的反射波的受波传感器，从而进行对象物的检测。被用作上述送波传感器的超声波传感器被安装于车体表面处的离地距离和被用作上述受波传感器的超声波传感器被安装于车体表面处的离地距离之差在10cm以上。上述检测控制部在对象物存在的范围内用上述送波传感器发送了超声波时，以基于上述受波传感器的接收结果不满足检测障碍物的规定检测基准为条件，判定为上述对象物为非检测对象物、即地面上的台阶。 [0014] 参照附图，并通过下述详细说明进一步明确本发明的上述内容或者其它目的、结构、优点。附图如下。 [0015] 图1是示出本发明一实施方式所涉及的障碍物检测装置的框图。 [0016] 图2A是示出超声波传感器的安装位置的仰视图。 [0017] 图2B是示出超声波传感器的安装位置的主视图。 [0018] 图2C是示出超声波传感器的安装位置的后视图。 [0019] 图3A是示出被地面及台阶反射的超声波的路径的一例的图。 [0020] 图3B是示出被台阶及地面反射的超声波的路径的一例的图。 [0021] 图3C是示出受到基于台阶的反射波的影响的范围的一例的图。 [0022] 图4是示出接收位置随着车辆的移动的变化的说明图。 [0023] 图5是示出障碍物检测装置的处理的步骤的时序图。 [0024] 图6是示出台阶辨别处理的步骤的流程图。 [0025] 图7是示出台阶辨别处理的变形例的步骤的流程图。 [0027] 图8B是示出算出衰减增益ΔG的方法的说明图。 具体实施方式[0028] 以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。此外，本发明不限于下述实施方式，可以用各种方案实施。 [0029] [障碍物检测装置的结构的说明] [0030] 如图1所示，障碍物检测装置1具备ECU3、8个超声波传感器5和串行通信线7等。以下，在区别各个超声波传感器5的情况下，也会标记为超声波传感器5a～5h。 [0031] 超声波传感器5是发送超声波并接受遇到障碍物而被反射的反射波而进行障碍物的检测、距离的测量的传感器。超声波传感器5由未图示的麦克风、驱动麦克风而进行超声波的发送接收从而进行障碍物的检测及距离的运算的电子控制电路、以及经由串行通信线7与ECU3进行通信的通信电路构成。 [0032] 超声波传感器5通过根据从ECU3经由串行通信线7所进行的控制对麦克风进行驱动，发送规定频率的超声波。如果，所发送的超声波被障碍物反射，则该反射波被麦克风接收，并将该接收信号输入至电子控制电路。所输入的接收信号在电子控制电路中被施加放大、滤波处理，并与预先设定的障碍物判定用阈值电压电平进行比较。比较的结果为，接收信号的电压电平大于阈值电压电平的情况下，将表示检测到障碍物的接收结果通知给ECU3。另外，不同于这种方式，也可以采用将在电子控制电路中被施加放大及滤波处理的接收信号的电压电平本身作为接收结果而通知给ECU3的结构。另外，超声波传感器5在电子控制电路中根据开始发送超声波时到接收反射波为止的所需时间换算为距离，获取障碍物的距离。 [0033] 此外，各超声波传感器5能够进行控制，以便不仅接收自己发送的超声波的反射波，还接收从与自己构成一对的另一超声波传感器5发送的超声波的反射波，来进行障碍物的检测。通过采用这种方式，能够由不同的超声波传感器5承担超声波的发送及接收。此外，由于超声波传感器5的其它结构及功能是遵循公知技术的，故在此省略对其的说明。 [0034] 各超声波传感器5例如被安装于车辆10的保险杠。在本实施方式中，如图2A所例示，超声波传感器5a～5d被安装在车辆10的正面侧，能够朝向车辆10的前方发送超声波。其中，超声波传感器5a、5b被安装在车辆10的前部右侧，超声波传感器5c、5d被安装在车辆10的前部左侧。另外，超声波传感器5e～5h被安装在车辆10的背面侧，能够朝向车辆10的后方发送超声波。其中，超声波传感器5e、5f被安装在车辆10的后部右侧，超声波传感器5g、5h被安装在车辆10的后部左侧。 [0035] 另外，如图2B所例示，在车辆10的正面侧，相比超声波传感器5a、5c，超声波传感器5b、5d设置于较高的位置，在下侧的超声波传感器5a、5c和上侧的超声波传感器5b、5d之间沿上下方向隔开高度2H的间隔。另外，如图2C所例示，在车辆10的背面侧，相比超声波传感器5e、5g，超声波传感器5f、5h设置于较高的位置，在下侧的超声波传感器5e、5g和上侧的超声波传感器5f、5h之间沿上下方向隔开高度2H的间隔。 [0036] 此处所指的高度H是在使用障碍物检测装置1的超声波检测与测距功能、停车辅助功能中，被规定为非检测对象物的缘石等地面上的台阶的高度。即，在车辆10的正面及背面中，在上侧的超声波传感器5和下侧的超声波传感器5之间沿上下方向隔开作为非检测对象物的台阶的高度的两倍间隔。此外，也可以将上侧的超声波传感器5和下侧的超声波传感器5沿上下方向的间隔不严密设置为2H，在容许误差的范围内隔开略大的间隔，由此放宽检测精度。非检测对象物的高度在5cm以上，优选在10cm以上。因此，若将非检测对象物的高度规定为5cm，则上侧的超声波传感器5和下侧的超声波传感器5沿上下方向的间隔在10cm以上。 另外，在各超声波传感器5被安装在车辆10的保险杠的情况下，上侧的超声波传感器5和下侧的超声波传感器5沿上下方向的间隔在保险杠沿上下方向的宽度以下。 [0037] 如图3A所例示，沿着从位于车体表面的超声波传感器5(送波传感器)发送而先在地面上反射之后被具有高度H的台阶20再次反射的路径的超声波返回到从发送位置向上方为高度2H的范围内。另外，如图3B所例示，沿着从位于车体表面的超声波传感器5(送波传感器)发送而先被高度H的台阶20反射后在地面上再次反射的路径的超声波返回到从发送位置向下方为高度2H的范围内。 [0038] 即，如图3C所例示，基于高度H的台阶20的反射波被检测的影响范围波及到从发送超声波的位置到从该位置在上下方向上各为2H的高度处。因此，若在该影响范围内有受波传感器，则存在进行将地面上的台阶作为障碍物的不必要检测的可能性。反之，若受波传感器被安装于脱离该影响范围的高度处，则受波传感器不会检测到台阶。 [0039] 在本实施方式中，如图2B、图2C所例示，通过在上侧的超声波传感器5和下侧的超声波传感器5之间隔开高度2H的间隔，使位于发送超声波的超声波传感器5的上侧(或者下侧)的其它超声波传感器不落入受到基于高度为H的台阶的反射波的影响的范围内。通过这种方式，能够使所发送的超声波被具有高度H的台阶反射时的反射波不会被位于发送超声波的超声波传感器5的上侧(或者下侧)的超声波传感器5接收。其中，对于由高于高度H的障碍物反射的反射波，能够用发送超声波的超声波传感器5的上侧(或者下侧)的超声波传感器5接收。即，能够以位于发送超声波的超声波传感器5的上侧(或者下侧)的另一超声波传感器5不接受基于对象物的反射波为条件，辨别该对象物是作为非检测对象的台阶。 [0040] 此外，在本实施方式中，在辨别作为非检测对象的台阶时，尤其是将下侧的超声波传感器5a、5c、5e、5g用作用于发送超声波的送波传感器，作为用于接收从送波传感器发送的超声波的反射波的受波传感器使用上侧的超声波传感器5b、5d、5f、5h。采用这种方式是因为如下原因。 [0041] 如图4所例示，假定在车辆正接近台阶20时，从超声波传感器5(送波传感器)发送的超声波被台阶20反射的反射波返回的情况。此时，在发送用超声波传感器5的上侧存在接收用超声波传感器5的情况下，在发送超声波而返回反射波的期间，即使车辆接近台阶，也脱离波及基于台阶的反射波的影响的范围。因此，能够回避对台阶的不必要检测。但是，在发送用超声波传感器5的下侧存在接收用超声波传感器5的情况下，存在如下可能性：即使在发送超声波的那一刻脱离波及基于台阶的反射波的影响的范围，在反射波到达的那一刻，下侧的超声波传感器5进入了波及反射波的影响的范围内。在该情况下，存在产生对台阶的不必要检测的可能性。因此，将下侧的超声波传感器5a、5c、5e、5g用作送波传感器，将上侧的超声波传感器5b、5d、5f、5h用作受波传感器，对于在车辆正朝向台阶接近时回避对台阶的不必要检测的方面较有利。 [0042] 返回到对图1的框图的说明。ECU3是控制各超声波传感器5而检测车辆周边的障碍物的电子控制单元。ECU3在超声波检测与测距功能、停车辅助功能启动时，对各超声波传感器5分别指示发送及接收超声波，根据从各超声波传感器5获取的障碍物的检测结果，判定障碍物的有无。对于超声波传感器5的控制通过经由串行通信线7的通信进行。 [0043] 具体而言，如图5的时序图所示，ECU3对多个超声波传感器5分别指示超声波的发送或者接收(i)。在本实施方式中，对超声波传感器5a、5b的组合、超声波传感器5c、5d的组合、超声波传感器5e、5f的组合、或者超声波传感器5g、5h的组合中的任意两个超声波传感器5按组指示进行超声波的发送接收。收到指示的各超声波传感器5分别进行超声波的发送及反射波的接收(ii)。之后，各超声波传感器5对反射波的接收结果进行处理，来运算障碍物的检测结果、距离(iii)。接下来，ECU3对指示过超声波的发送接收的各超声波传感器5请求发送反射波的接收结果(iv)。收到请求的各超声波传感器5将根据反射波的接收结果运算而得的障碍物的有无、距离等响应给ECU3(v)。 [0044] ECU3切换用于发送接收的超声波传感器5的组合并反复执行上述(i)～(v)的步骤。例如，在首先使用超声波传感器5a、5b的组合进行障碍物的检测，接着为超声波传感器5c、5d的组合，之后为超声波传感器5e、5f的组合，再之后为超声波传感器5g、5h的组合这种情况下，进行多次检测动作。ECU3在这一系列的检测动作中，执行辨别对象物是检测对象的障碍物还是作为非检测对象的台阶的台阶辨别处理。对于台阶辨别处理的详细步骤将在下文中说明。 [0045] [台阶辨别处理的说明] [0046] 对于在超声波检测与测距功能、停车辅助功能启动时ECU3所执行的台阶辨别处理的步骤，参照图6的流程图进行说明。此外，图6的流程图作为一例，示出了将超声波传感器5a、5b这两个作为控制对象时的处理步骤。 [0047] 在S100中，ECU3对下侧的超声波传感器5a指示超声波的发送和其反射波的接收。同时，对上侧的超声波传感器5b指示接收从超声波传感器5a发送的超声波的反射波。在此，将超声波传感器5a用作送波传感器，将超声波传感器5b用作受波传感器。其中，对于作为送波传感器的超声波传感器5a还一并进行接收自己发送的超声波的反射波的控制。 [0048] 在接下来的S102中，ECU3对超声波传感器5a、5b请求发送反射波的接收结果，接收由超声波传感器5a、5b响应的接收结果。在此，例如将显示各超声波传感器5根据反射波的接收信号的电压电平判断有无障碍物的结果的信息作为接收结果来接收。或者，也可以采用将显示超声波传感器5所接收的反射波的接收信号的电压电平本身的信息作为接收结果来接收的结构。 [0049] 之后，在S104中，ECU3判定在S102中接收的超声波传感器5a的接收结果是否表示检测到障碍物。具体而言，在由超声波传感器5a接收到被判定为障碍物存在的接收结果的情况下给予肯定判定，在接收到被判定为障碍物不存在的接收结果的情况下给予否定判定。或者，在接收显示接收信号的电压电平的接收结果的结构的情况下，ECU3将接收信号的电压电平与障碍物判定用阈值电压电平进行比较。比较的结果为，在接收信号的电压电平高于阈值电压电平的情况下给予肯定判定，在接收信号的电压电平在阈值电压电平以下的情况下给予否定判定。 [0050] 在超声波传感器5a的接收结果表示未检测到障碍物的情况(S104：否)下，ECU3进入S106。在S106中，ECU3判定在由超声波传感器5a发送超声波的范围内不存在障碍物，结束本处理。另一方面，在超声波传感器5a的接收结果表示检测到障碍物的情况(S104：YES)下，ECU3进入S108。在S108中，判定在S102中所接收的超声波传感器5b的接收结果是否表示检测到障碍物。关于具体的判定方法，与S104相同。 [0051] 在超声波传感器5b的接收结果表示未检测到障碍物的情况(S108：否)下，ECU3进入S110。在S110中，ECU3判定由超声波传感器5a检测到的物体为作为非检测对象的台阶，结束本处理。另一方面，在超声波传感器5b的接收结果表示检测到障碍物的情况(S108：YES)下，ECU3进入S112。在S112中，ECU3判定由超声波传感器5a检测到的物体为作为检测对象的障碍物(例如，墙壁等)，结束本处理。 [0052] 此外，上述对于台阶辨别处理的说明是以超声波传感器5a、5b这两个为控制对象时的事例。除此以外，对于使用超声波传感器5c、5d的组合、超声波传感器5e、5f的组合、或者超声波传感器5g、5h的组合而执行台阶辨别处理时的步骤也是相同的。 [0053] [可适用于台阶辨别处理的方法] [0054] 已知一般而言，超声波传感器的接收灵敏度对作为接收元件的麦克风的正面方向最大，对于麦克风的斜向显示根据与正面方向的方向角以指数函数衰减的接收指向特性。在本发明的障碍物检测装置1中，受波传感器侧的接收灵敏度对辨别台阶的精度造成较大影响。因此，作为提高辨别台阶的精度的方法，可以考虑如下方法：在对反射波在水平方向上从斜向射入受波传感器的情况下的接收灵敏度补偿衰减的基础上，判断对象物是障碍物还是作为非检测对象的台阶。 [0055] 以下，参照图7的流程图对具体步骤进行说明。图7所示的一系列步骤是假定在上述的台阶辨别处理(图6参照)中，在S108给予肯定判定的情况下，代替S112的处理所执行的处理。 [0056] 在S108中给予肯定判定的情况下进入的S212中，ECU3获取基于超声波传感器5a、5b的距离的计测结果，进行使用检测到的对象物与超声波传感器5a、5b间的距离、及超声波传感器5a、5b间的距离的三角法的运算处理。通过该运算处理，算出对象物相对于超声波传感器5b的正面方向的水平分量的方向角θ。 [0057] 根据图8A的事例，对方向角θ的算出方法的一例进行说明。如图8A所例示，送波传感器与对象物30的距离ac由从送波传感器发送超声波的那一刻到在送波传感器检测反射波为止的所需时间换算而成。另外，受波传感器与对象物30和的距离bc作为由经由acb的行程距离检测距离ac之后的值来算出，其中该acb由送波传感器发送超声波的那一刻到在受波传感器检测反射波为止的所需时间换算而成。 [0058] 另外，送波传感器与受波传感器间的距离ab被预先定义为既定值。通过确定连接送波传感器、受波传感器及对象物的三角形abc的三边的长度，由测量三边的要点决定角abc的大小。之后，由角abc的大小和由边ab和受波传感器的正面方向所成的角算出对象物相对于受波传感器的正面方向的水平分量的方向角θ。 [0059] 返回到对图7的流程图的说明。在S214中，ECU3根据超声波传感器5b在水平方向上的接收指向特性，与在S212中算出的对象物的方向角θ对应的接收灵敏度的衰减增益ΔG。具体而言，使图8B所例示的超声波传感器5的水平方向的接收指向特性被预先存储在ECU3。 该接收指向特性表示反射波的接收增益(灵敏度)关于相对于超声波传感器5的正面方向的水平分量的方向角以指数函数衰减。ECU3算出方向角为0°(正面方向)的接收增益的峰值和与对象物的方向角θ对应的接收增益之差，将该差作为衰减增益ΔG。 [0060] 返回到对图7的流程图的说明。在S216中，ECU3针对从超声波传感器5b获取的反射波的接收信号的电压电平V算出反映在S214确定的衰减增益ΔG的修改电压电平Vx。在表示指数函数性的衰减的接收指向特性中，在衰减增益ΔG、反射波的接收信号的电压电平V、及修改电压电平Vx之间成立下述式(1)的关系。若变换该式(1)，则用下述式(2)来表示修改电压电平Vx。通过在该式(2)中代入已知的电压电平V和衰减增益ΔG，能够算出修改电压电平Vx。 [0061] [式1] [0062] [0063] [式2] [0064] [0065] 在接下来的S218中，ECU3将在S216中算出的修改电压电平Vx和用于检测障碍物的规定阈值电压电平进行比较，判定修改电压电平Vx是否大于阈值电压电平。在修改电压电平Vx为阈值电压电平以下的情况(S218：否)下，ECU3进入S220。在S220中，ECU3判定由超声波传感器5a检测到的物体是作为非检测对象的台阶，结束本处理。另一方面，在修改电压电平Vx大于阈值电压电平的情况(S218：YES)下，ECU3进入S222。在S222中，ECU3判定由超声波传感器5a检测到的物体是作为检测对象的障碍物(例如，墙壁等)，结束本处理。 [0066] [变形例] [0067] 在上述实施方式中，在被分为上下的多个超声波传感器5中，对将下侧的超声波传感器5a、5c、5e、5g用作送波传感器并将上侧的超声波传感器5b、5d、5f、5h用作受波传感器而执行台阶辨别处理的事例进行了说明。不同于这种方式，也可以采用在上下两个超声波传感器5中，相互调换送波传感器和受波传感器而进行多次障碍物的检测的结构。具体而言，ECU3在图5所例示的处理顺序的过程中，首先将上下两个超声波传感器5的一个用作送波传感器，另一个用作受波传感器而进行对象物的检测。接下来，将一个超声波传感器5切换为受波传感器，另一个超声波传感器5切换为上述送波传感器而再次进行上述对象物的检测。之后，以在多次接收结果中任意一受波传感器均未检测到对象物为条件，判定对象物是作为非检测对象物的地面上的台阶。 [0068] 根据上述各实施方式的障碍物检测装置1，起到以下效果。以上侧的超声波传感器5(受波传感器)的安装高度和下侧的超声波传感器5(送波传感器)的安装高度之差为以想回避不必要检测的台阶的高度H的两倍为基准的阈值高度的方式，将各超声波传感器5安装于车辆10的各处。通过以这种方式采用使用被分为上下而安装的多个超声波传感器5，由在上下不同的超声波传感器5分担超声波的发送和接收的结构，能够用简单的逻辑明确辨别台阶。 [0069] 被用作送波传感器的超声波传感器5根据接收由自己发送的超声波的反射波的结果，能够检测用于辨别是障碍物还是台阶的对象物。接下来，根据被用作受波传感器的另一超声波传感器5接收由送波传感器发送的超声波的反射波的结果，能够辨别由送波传感器检测到的对象物是障碍物还是作为非检测对象的台阶。 [0070] 通过将下侧的超声波传感器5a、5c、5e、5g用作送波传感器，将上侧的超声波传感器5b、5d、5f、5h用作受波传感器，在车辆正朝向台阶接近的情况下回避对台阶的不必要检测的方面变得有利。 [0071] 此外，在采用使用上下两个超声波传感器5而彼此调换送波传感器和受波传感器并进行多次障碍物的检测的结构的情况下，能够提高检测结果的可靠性。 [0072] 通过采用如下结构，即，在对受波传感器的接收灵敏度根据对象物相对于正面方向的方向角进行修改的基础上，判断受波传感器是否检测到障碍物，能够以高精度辨别障碍物和台阶。 |
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