JP6086488B2 - Object detection device - Google Patents
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Description
本発明は、検出対象の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力し、前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波に基づいて前記物体までの距離を検出する物体検出装置に関する。 The present invention provides an object detection that outputs a transmission wave to a region where an object to be detected can appear, and detects a distance to the object based on a reflected wave that is reflected by the object and returns. Relates to the device.
特許文献1は、単一のセンサで幅の広い測定レンジを有しながらも、近距離の物体の高い頻度での測距を実現することを目的としている([0005]、要約)。当該目的を実現するため、特許文献1では、対象物に超音波を送信する送信素子2と、送信素子2に駆動信号を出力する駆動回路(マイコン16)と、前記対象物からの反射波を受信する受信素子3と、受信素子3からの信号により前記対象物との間の距離を検出する信号処理回路(マイコン16)とを備え、前記信号処理回路は複数の送信パターンに基づいて送信波を形成し、前記複数の送信パターンと受信素子3からの信号の相関に基づき前記対象物までの距離を算出する(要約)。
また、特許文献1では、複数の送信信号パターンに基づいて、近距離測距処理と遠距離測距処理を同時に並列して行う。近距離測距処理では、周期の短い送信信号パターンを生成し、遠距離測距処理では、周期の長い送信信号パターンを生成する([0013]、図2)。
Moreover, in
さらに、特許文献1では、近距離用及び遠距離用の送信信号パターン間の干渉を抑える必要があるため、特許文献1の(5)式に示す値が、全ての遅延時間lに対して(6)式を満たす必要があるとしている([0018])。
Further, in
上記のように、特許文献1では、近距離用及び遠距離用の送信信号パターン間の干渉を抑える必要性について言及されているが、干渉の抑制及び誤検出の防止について改善の余地がある。
As described above,
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、誤検出の防止を確実に行うことが可能な物体検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an object detection apparatus that can reliably prevent erroneous detection.
本発明に係る物体検出装置は、検出対象の物体が現れ得る領域に対して近距離領域用の第1送信波と遠距離領域用の第2送信波との合成送信波を出力する送信機と、前記合成送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機と、前記送信機が前記合成送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部とを備えるものであって、前記距離検出部は、前記遠距離領域に存在する前記物体までの距離を求める際、前記第1送信波が送信されたタイミングで前記受信機が検出した値を除外することを特徴とする。 An object detection apparatus according to the present invention includes a transmitter that outputs a combined transmission wave of a first transmission wave for a short-distance region and a second transmission wave for a long-distance region with respect to an area where an object to be detected can appear. A receiver that receives a reflected wave that is reflected back from the object among the combined transmission waves, and from a time when the transmitter outputs the combined transmission wave to a time when the receiver receives the reflected wave A distance detecting unit that detects a distance to the object according to a delay time of the first object, wherein the distance detecting unit obtains the distance to the object existing in the long-distance region. A value detected by the receiver at a timing when a transmission wave is transmitted is excluded.
本発明によれば、遠距離領域に存在する物体までの距離を求める際、近距離領域用の第1送信波が送信されたタイミングで受信機が検出した値を除外する。これにより、反射波ではなく、送信機から受信機に直接到達した第1送信波(直接波)に基づく受信機の出力を除外することが可能となる。従って、遠距離領域に存在する物体までの距離を求める際、直接波としての第1送信波に基づく誤検出を防止することが可能となる。 According to the present invention, when the distance to an object existing in the long-distance area is obtained, the value detected by the receiver at the timing when the first transmission wave for the short-distance area is transmitted is excluded. As a result, it is possible to exclude the output of the receiver based on the first transmission wave (direct wave) that reaches the receiver directly from the transmitter instead of the reflected wave. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection based on the first transmission wave as a direct wave when obtaining the distance to the object existing in the long-distance region.
前記送信機は、前記第2送信波の出力の大きさに応じて決定する残響時間よりも長い期間経過後に前記第1送信波を出力してもよい。これにより、遠距離領域用の第2送信波の残響により近距離領域からの反射波が埋もれることで近距離領域に存在する物体を検出できなくなることを防ぐことが可能となる。 The transmitter may output the first transmission wave after a period longer than a reverberation time determined according to the output magnitude of the second transmission wave. As a result, it is possible to prevent the object existing in the short distance region from being detected due to the reflected wave from the short distance region being buried by the reverberation of the second transmission wave for the long distance region.
或いは、前記送信機は、前記第2送信波の出力の大きさに応じて決定する残響時間の終端にて前記第1送信波を出力してもよい。これにより、残響時間の中で第1送信波を出力したとしても、受信機が第1送信波を受信する時には第2送信波の残響が終わっていることとなる。このため、遠距離領域用の第2送信波の残響により近距離領域からの反射波が埋もれることで近距離領域に存在する物体を検出できなくなることを防ぐことが可能となる。また、上記によれば、第2送信波の残響時間中に第1送信波を出力する。このため、第2送信波の出力の大きさに応じて決定する残響時間よりも長い期間経過後に第1送信波を出力する場合と比較して、第1送信波を早期に出力することが可能となる。 Alternatively, the transmitter may output the first transmission wave at the end of the reverberation time determined according to the output magnitude of the second transmission wave. As a result, even if the first transmission wave is output during the reverberation time, the reverberation of the second transmission wave ends when the receiver receives the first transmission wave. For this reason, it becomes possible to prevent the object existing in the short distance region from being detected by the reflection wave from the short distance region being buried by the reverberation of the second transmission wave for the long distance region. Further, according to the above, the first transmission wave is output during the reverberation time of the second transmission wave. For this reason, it is possible to output the first transmission wave earlier compared to the case where the first transmission wave is output after a period longer than the reverberation time determined according to the output magnitude of the second transmission wave. It becomes.
前記送信機は、前記第1送信波の出力時間よりも前記第2送信波の出力時間を長くしてもよい。これにより、近距離領域用の第1送信波を出力する際に、送信機から受信機に第1送信波が直接到達しても、第1送信波の出力時間及びその後の残響時間が短くなる。このため、受信機において、遠距離領域に存在する物体の反射波が第1送信波に埋もれてしまうことを防止することが可能となる。 The transmitter may make the output time of the second transmission wave longer than the output time of the first transmission wave. As a result, when the first transmission wave for the short-distance region is output, even if the first transmission wave directly reaches the receiver from the transmitter, the output time of the first transmission wave and the subsequent reverberation time are shortened. . For this reason, in the receiver, it is possible to prevent the reflected wave of the object existing in the long-distance region from being buried in the first transmission wave.
前記距離検出部は、前記送信機を制御する送信機制御部から出力され且つ前記第1送信波のパターンを示す第1送信波パターン信号と前記受信機からの出力信号とに基づく近距離領域用相互相関値を算出し、算出した前記近距離領域用相互相関値に基づき前記近距離領域に存在する前記物体までの距離を算出し、前記送信機制御部から出力され且つ前記第2送信波のパターンを示す第2送信波パターン信号と前記受信機からの出力信号とに基づく遠距離領域用相互相関値を算出し、算出した前記遠距離領域用相互相関値に基づき前記遠距離領域に存在する前記物体までの距離を算出してもよい。 The distance detection unit is for a short-distance region based on a first transmission wave pattern signal that is output from a transmitter control unit that controls the transmitter and indicates a pattern of the first transmission wave, and an output signal from the receiver A cross-correlation value is calculated, a distance to the object existing in the short-distance region is calculated based on the calculated cross-correlation value for the short-distance region, and output from the transmitter control unit and of the second transmission wave A long-distance area cross-correlation value is calculated based on a second transmission wave pattern signal indicating a pattern and an output signal from the receiver, and exists in the long-distance area based on the calculated long-distance area cross-correlation value A distance to the object may be calculated.
これにより、近距離領域用及び遠距離領域用相互相関値を用いることで、反射波に入り込んだノイズの影響を軽減することが可能となる。また、近距離領域用の第1送信波の出力時間よりも遠距離領域用の第2送信波の出力時間を長くする場合、遠距離領域用相互相関値を用いることで、反射波が第1送信波又は第2送信波のいずれに基づくものであるのかを判別することが可能となる。すなわち、遠距離領域用相互相関値の算出に際し、例えば、反射波の振幅に基づく2値化データを用いる場合、振幅が所定の振幅閾値を上回ることを示す「1」が続く時間が所定の時間閾値を超えるか否かを判定することが可能となる。そのため、遠距離領域用相互相関値を算出する際、第1送信波に基づく反射波を除外することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to reduce the influence of the noise that has entered the reflected wave by using the cross-correlation values for the short-distance region and the long-distance region. Further, when the output time of the second transmission wave for the long-distance region is made longer than the output time of the first transmission wave for the short-distance region, the reflected wave becomes the first by using the cross-correlation value for the long-distance region. It is possible to determine whether the transmission wave or the second transmission wave is used. That is, when calculating the cross-correlation value for the long-distance region, for example, when using binarized data based on the amplitude of the reflected wave, a time in which “1” indicating that the amplitude exceeds a predetermined amplitude threshold value continues for a predetermined time It is possible to determine whether or not the threshold value is exceeded. Therefore, it is possible to exclude the reflected wave based on the first transmission wave when calculating the long-distance region cross-correlation value.
前記物体検出装置は、前記物体検出装置が搭載された移動体の移動速度を検出する速度検出部を備え、前記距離検出部は、前記距離の検出を行うか否かを判定する前記移動速度の閾値である速度閾値を設定し、前記移動速度が前記速度閾値を下回るとき、前記距離の検出を実行し、前記移動速度が前記速度閾値を上回るとき、前記距離の検出を中止してもよい。 The object detection device includes a speed detection unit that detects a movement speed of a moving body on which the object detection device is mounted, and the distance detection unit determines whether to detect the distance. A speed threshold which is a threshold may be set, and the distance may be detected when the moving speed falls below the speed threshold, and the distance detection may be stopped when the moving speed exceeds the speed threshold.
移動体において相互相関値を用いて距離を検出する場合、移動体の移動に伴うドップラー効果より相互相関値に誤差が生じる可能性がある。本発明によれば、移動体の移動速度が速度閾値を下回るとき、すなわち、移動体の移動速度が相対的に低いとき、相互相関値を用いて物体までの距離の検出を行う。このため、移動体において相互相関値を用いる場合でも、距離検出の精度を比較的高く保つことが可能となる。 When the distance is detected using the cross-correlation value in the moving body, an error may occur in the cross-correlation value due to the Doppler effect accompanying the movement of the moving body. According to the present invention, when the moving speed of the moving body is lower than the speed threshold, that is, when the moving speed of the moving body is relatively low, the distance to the object is detected using the cross-correlation value. For this reason, even when the cross-correlation value is used in the moving body, the distance detection accuracy can be kept relatively high.
一方、移動体の移動速度が速度閾値を上回るとき、すなわち、移動体の移動速度が相対的に高いとき、相互相関値を用いての距離の検出を中止する。このため、相互相関値の精度が担保されない場合には、距離検出を中止することが可能となる。 On the other hand, when the moving speed of the moving body exceeds the speed threshold, that is, when the moving speed of the moving body is relatively high, the distance detection using the cross-correlation value is stopped. For this reason, when the accuracy of the cross-correlation value is not ensured, the distance detection can be stopped.
本発明によれば、誤検出の防止をより確実に行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent erroneous detection more reliably.
A.一実施形態
1.構成
[1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る物体検出装置12を搭載した車両10(以下「自車10」ともいう。)の構成を示すブロック図である。車両10は、物体検出装置12に加え、車両挙動安定システム14、電動パワーステアリングシステム16(以下「EPSシステム16」という。)及び車速センサ18を有する。
A.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle 10 (hereinafter also referred to as “
物体検出装置12は、自車10の周囲に現れる各種の物体(例えば、別の車両、ヒト、壁)を検出する。そして、物体検出装置12は、自車10から検出した物体100(以下「検出物体100」という。)までの距離Lを検出する。
The
車両挙動安定システム14の電子制御装置20(以下「車両挙動安定ECU20」という。)は、車両挙動安定化制御を実行するものであり、図示しないブレーキシステム等の制御を介してカーブ路の旋回時等における車両10の挙動を安定化させる。
An electronic control device 20 (hereinafter referred to as “vehicle
EPSシステム16の電子制御装置22(以下「EPS ECU22」という。)は、操舵アシスト制御を実行するものであり、電動パワーステアリング装置の構成要素{電動モータ、トルクセンサ及び舵角センサ(いずれも図示せず)等}の制御を介して運転者による操舵をアシストする。
The electronic control device 22 (hereinafter referred to as “
車速センサ18は、車両10の車速V[km/h]を検出して物体検出装置12に出力する。
The
[1−2.物体検出装置12]
図1に示すように、物体検出装置12は、超音波センサ30、フィルタ32及び物体検出電子制御装置34(以下「物体検出ECU34」又は「ECU34」という。)を有する。
[1-2. Object detection device 12]
As shown in FIG. 1, the
(1−2−1.超音波センサ30)
超音波センサ30は、超音波である合成送信波Wt(以下「送信波Wt」ともいう。)を車両10の外部に出力する送信機40と、送信波Wtのうち検出物体100(例えば、他車)に反射して戻って来る反射波Wrを受信する受信機42とを含む。
(1-2-1. Ultrasonic sensor 30)
The
送信機40は、ECU34からの制御信号Sc(駆動信号)に基づいて送信波Wtを出力する。送信波Wtは、近距離領域用の第1送信波W1と遠距離領域用の第2送信波W2を合成したものである。後述するように、送信波Wtはパルス波60の束からなるバースト波である(図4参照)。本実施形態の送信機40は、送信波Wtの出力方向を固定している。但し、送信波Wtの出力方向を変化させること(例えば、送信波Wtをスキャンさせること)も可能である。
The
受信機42は、受信した反射波Wr(受信波)に対応する電圧を出力信号(以下「反射波信号Sr」という。)としてECU34に出力する。
The
超音波センサ30は、車両10の前側(例えば、フロントバンパ44及び/又はフロントグリル)に配置される。前側に加えて又は前側に代えて、車両10の後ろ側(例えば、リアバンパ及び/又はリアグリル)又は側方(例えば、フロントバンパ44の側方)に配置してもよい。
The
また、図1では、1つの超音波センサ30を示しているが、車両10は、複数の超音波センサ30を有してもよい。この場合、例えば、車両10の前側において左右対称に配置することができる。
In addition, although one
なお、図1では、送信機40及び受信機42を別体として記載しているが、送信機40の振動子及び受信機42の振動子は同一又は共通のものである。送信機40の振動子及び受信機42の振動子を異なるものとしてもよい。
In FIG. 1, the
また、後述するように、超音波センサ30の代わりに、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のセンサを用いることもできる。
As will be described later, a sensor such as a millimeter wave radar or a laser radar may be used instead of the
(1−2−2.フィルタ32)
フィルタ32は、受信機42の出力信号(反射波信号Sr)に対して距離検出用のフィルタ処理を行ってフィルタ信号SfとしてECU34に出力する。距離検出用のフィルタ処理とは、ECU34において自車10から検出物体100までの距離Lを算出するのに適した信号となるように反射波信号Srに対して行う処理である。具体的には、本実施形態のフィルタ32は、バンドパスフィルタ処理及びエンベロープ処理を行う(それぞれ詳細は後述する。)。
(1-2-2. Filter 32)
The
フィルタ信号Sfはアナログ信号であるが、ECU34内に設けられた図示しないアナログ/デジタル変換器によりデジタル信号に変換されてECU34内で用いられる。
The filter signal Sf is an analog signal, but is converted into a digital signal by an analog / digital converter (not shown) provided in the
(1−2−3.物体検出ECU34)
(1−2−3−1.物体検出ECU34の全体構成)
物体検出ECU34は、ハードウェアの構成として入出力部、演算部及び記憶部(いずれも図示せず)を含む。前記入出力部には、前記アナログ/デジタル変換器が含まれる。また、前記記憶部には、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)が含まれる。
(1-2-3. Object Detection ECU 34)
(1-2-3-1. Overall Configuration of Object Detection ECU 34)
The
また、ECU34は、機能的な構成要素(前記演算部が実現する機能)として、送信機制御部50及び距離検出部52を有する。
Further, the
(1−2−3−2.送信機制御部50)
送信機制御部50は、送信機40に対して制御信号Scを送信して送信機40の出力を制御する。送信機制御部50は、パルス信号(バースト信号)である制御信号Scを所定周期で出力する(詳細は図3及び図4を参照して後述する。)。
(1-2-3-2. Transmitter control unit 50)
The transmitter control unit 50 controls the output of the
(1−2−3−3.距離検出部52)
距離検出部52は、フィルタ信号Sfに基づいて自車10から検出物体100までの距離Lを検出する。本実施形態の距離検出部52は、相互相関処理を用いて距離Lを算出する(詳細は後述する。)。
(1-2-3-3. Distance detection unit 52)
The
2.制御
[2−1.物体検出装置12の全体的な処理]
図2は、物体検出装置12の全体的な処理を示すと共にその際に出力される複数の信号の例を概略的に示すフローチャートである。ステップS1において、物体検出装置12は、送信機40から合成送信波Wtを出力する。合成送信波Wtは、近距離領域用の第1送信波W1と遠距離領域用の第2送信波W2とを合成したものである。出力された合成送信波Wtは、超音波センサ30の検出領域内に現れた物体(検出物体100(例えば、他車))で反射して反射波Wrとして物体検出装置12に戻って来る。ここにいう検出領域は、近距離領域及び遠距離領域を含む。なお、近距離領域は、例えば、0mを上回り且つ4m以下の領域を指し、遠距離領域は、例えば、4mを上回り且つ10m以下の領域を指す。
2. Control [2-1. Overall Processing of Object Detection Device 12]
FIG. 2 is a flowchart showing an overall process of the
ステップS2において、物体検出装置12は、反射波Wrを受信機42で受信し、当該反射波Wrに対応する反射波信号Srを受信機42からフィルタ32に出力する。後述するように、反射波信号Srには、残響等のノイズが含まれる。
In step S <b> 2, the
ステップS3において、フィルタ32は、反射波信号Srに対して距離検出用のフィルタ処理を実行してフィルタ信号Sfを出力する。
In step S3, the
ステップS4において、距離検出部52は、フィルタ信号Sfに基づいて遠距離領域用距離検出処理を実行する。遠距離領域用距離検出処理は、自車10から遠距離領域の検出物体100までの距離Lを検出する処理であり、詳細は、図11等を参照して後述する。
In step S4, the
ステップS5において、距離検出部52は、フィルタ信号Sfに基づいて近距離領域用距離検出処理を実行する。近距離領域用距離検出処理は、自車10から近距離領域の検出物体100までの距離Lを検出する処理であり、詳細は、図14等を参照して後述する。
In step S5, the
ステップS6において、物体検出装置12は、遠距離領域用及び近距離領域用距離検出処理(S4、S5)の結果、すなわち、距離検出部52で検出した距離Lを車両挙動安定システム14及びEPSシステム16に出力する。車両挙動安定システム14及びEPSシステム16では当該結果を用いた処理を行う。
In step S6, the
なお、本実施形態での遠距離領域用及び近距離領域用距離検出処理では、後述する相互相関値Cを用いる。相互相関値Cは、車両10の車速Vが高い場合、反射波Wrにおけるドップラー効果の影響が大きくなり、精度が低下するおそれがある。
In the distance detection process for the long-distance area and the short-distance area in this embodiment, a cross-correlation value C described later is used. When the vehicle speed V of the
そこで、本実施形態では、図2の処理を実行するか否かを判定する車速閾値THvを設定する。そして、車速センサ18が検出した車速Vが車速閾値THvを下回る場合、図2の処理を実行し、車速Vが車速閾値THvを上回る場合、図2の処理を中止する。車速閾値THvとしては、例えば、5〜30km/hのいずれかの値とすることができる。
Therefore, in this embodiment, a vehicle speed threshold value THv for determining whether or not to execute the process of FIG. 2 is set. Then, when the vehicle speed V detected by the
[2−2.送信波Wtの出力(図2のS1)]
(2−2−1.概要)
図3は、物体検出ECU34から送信機40に出力される制御信号Scの一例を示す図である。図4は、制御信号Scを説明するための図である。図4に示すように、制御信号Sc(駆動信号)は、幅がWpであり且つ振幅がApである複数のパルス波60が連続して出力されるパルス束62(バースト波)として出力される。なお、以下では、パルス束62におけるパルス波60の周期を「パルス波周期Cp」といい、パルス束62の周期を「パルス束周期Cb」という。パルス束62に含まれるパルス波60の数をNpとするとき、パルス束62の幅(以下「幅Wb」という。)はCp×Np−(Cp−Wp)となる。
[2-2. Output of transmission wave Wt (S1 in FIG. 2)]
(2-2-1. Overview)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the control signal Sc output from the
制御信号Scが入力された送信機40の振動子(例えば、圧電素子)は、パルス波60に応じて振動して超音波としての送信波Wtを出力する。
The vibrator (for example, piezoelectric element) of the
本実施形態では、送信波Wtの波長を遠距離領域用と近距離領域用とで変化させる。すなわち、遠距離領域用のパルス波60のパルス波周期Cpは、送信機40の振動子の共振周波数f1を実現するように設定する。また、近距離領域用のパルス波60のパルス波周期Cpは、共振周波数f1よりも低い周波数f2を実現するように設定する。換言すると、バースト波としての第2送信波W2の周波数(バースト周波数)を共振周波数f1と等しくし、第1送信波W1の周波数(バースト周波数)を周波数f2と等しくする。
In the present embodiment, the wavelength of the transmission wave Wt is changed between the long distance area and the short distance area. That is, the pulse wave period Cp of the long-distance region pulse wave 60 is set so as to realize the resonance frequency f1 of the vibrator of the
図3に示すように、パルス束62の幅Wbは、遠距離領域用と近距離領域用とで変化させる。すなわち、遠距離領域用の第2送信波W2では幅Wbを広くし(出力時間を長くし)、近距離領域用の第1送信波W1では幅Wbを狭くする(出力時間を短くする)。幅Wbは、遠距離領域用と近距離領域用とで同一としてもよい。
As shown in FIG. 3, the width Wb of the
パルス束周期Cbは、検出物体100の有無に応じて可変とする。すなわち、検出物体100が存在する場合と比較して、検出物体100が存在しない場合、近距離領域用の第1送信波W1のパルス束周期Cb(以下「周期Cw1」という。)を長くすると共に遠距離領域用の第2送信波W2のパルス束周期Cb(以下「周期Cw2」という。)を短くする。
The pulse bundle period Cb is variable according to the presence or absence of the
なお、パルス波60の幅Wp、パルス波周期Cp、パルス束62の幅Wb及びパルス束周期Cbは、いずれも物体検出ECU34の送信機制御部50が設定する。
Note that the width Wp of the pulse wave 60, the pulse wave period Cp, the width Wb of the
また、送信機制御部50は、第1送信波W1及び第2送信波W2それぞれのパターンPw1、Pw2を示す第1及び第2送信波パターン信号Sp1、Sp2を距離検出部52に出力する。第1及び第2送信波パターン信号Sp1、Sp2は、距離検出部52における距離検出(相互相関処理)に用いられる。本実施形態において、第1送信波W1及び第2送信波W2のパターンPw1、Pw2は、例えば、パルス束62の幅Wb及びパルス束周期Cbを示す2値化データ(換言すると、制御信号Scのエンベロープ(包絡線)を示すパターン)である。或いは、第1送信波W1及び第2送信波W2のパターンPw1、Pw2は、制御信号Scが示すパターンと同じとしてもよい。
Further, the transmitter control unit 50 outputs the first and second transmission wave pattern signals Sp1 and Sp2 indicating the patterns Pw1 and Pw2 of the first transmission wave W1 and the second transmission wave W2 to the
(2−2−2.パルス波60の幅Wp及びパルス波周期Cp)
図5は、第1送信波W1及び第2送信波W2を合成する際に検討すべき問題点について説明するための図である。図5の例では、時点t1〜t2まで、送信機40からパルス束62の幅Wbが比較的広い送信波(例えば、第2送信波W2)を出力し、時点t2〜t3まで残響が生じている。また、時点t1〜t4までの間が、近距離領域からの反射波Wrが取り得る範囲である。図5では、近距離領域からの反射波Wrが取り得る範囲の半分程度が第2送信波W2の影響を受けている。このため、近距離領域における距離Lの検出を精度良く行うことができない。
(2-2-2. Width Wp and Pulse Wave Period Cp of Pulse Wave 60)
FIG. 5 is a diagram for explaining problems to be considered when the first transmission wave W1 and the second transmission wave W2 are combined. In the example of FIG. 5, a transmission wave (for example, the second transmission wave W2) having a relatively wide width Wb of the
そこで、本実施形態では、超音波センサ30の出力特性を考慮してパルス波60のパルス波周期Cpを設定する。
Therefore, in the present embodiment, the pulse wave period Cp of the pulse wave 60 is set in consideration of the output characteristics of the
図6は、超音波センサ30の送信周波数(パルス波周期Cp)及び受信周波数と、超音波センサ30の送信感度及び受信感度との関係の一例を示す図である。図6に示すように、超音波センサ30の送信感度及び受信感度は、超音波センサ30の送信周波数及び受信周波数が共振周波数f1であるとき最も高い。また、超音波センサ30の送信周波数及び受信周波数が共振周波数f1から離れるに連れて、送信感度及び受信感度が低くなる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the transmission frequency (pulse wave period Cp) and reception frequency of the
そこで、本実施形態では、遠距離領域用のパルス波60のパルス波周期Cpは、送信機40の振動子の共振周波数f1を実現するように設定する。これにより、第2送信波W2の出力(振幅)を相対的に大きくし、遠距離領域からの反射波Wrであっても、距離Lの検出に使用できるようにする。
Therefore, in the present embodiment, the pulse wave period Cp of the long-distance region pulse wave 60 is set so as to realize the resonance frequency f1 of the vibrator of the
また、近距離領域用のパルス波60のパルス波周期Cpは、共振周波数f1よりも低い周波数f2を実現するように設定する。これにより、第1送信波W1の出力(振幅)を相対的に小さくし、近距離領域からの反射波Wrであっても、距離Lの検出に使用できるようにする。 Further, the pulse wave cycle Cp of the pulse wave 60 for the short distance region is set so as to realize the frequency f2 lower than the resonance frequency f1. As a result, the output (amplitude) of the first transmission wave W1 is made relatively small so that the reflected wave Wr from the short distance region can be used for the detection of the distance L.
加えて、本実施形態では、近距離領域用のパルス波60の幅Wpと比較して、遠距離領域用のパルス波60の幅Wpを相対的に広く設定する。 In addition, in the present embodiment, the width Wp of the long-distance region pulse wave 60 is set to be relatively wider than the width Wp of the short-distance region pulse wave 60.
(2−2−3.パルス束周期Cbの設定)
図7は、パルス束周期Cbを設定するフローチャートである。ステップS11において、送信機制御部50は、近距離領域又は遠距離領域に検出物体100が存在するか否かを判定する。当該判定は、距離検出部52からの信号(物体存否信号So)に基づいて判定する。
(2-2-3. Setting of pulse bundle cycle Cb)
FIG. 7 is a flowchart for setting the pulse bundle cycle Cb. In step S <b> 11, the transmitter control unit 50 determines whether or not the detected
近距離領域及び遠距離領域のいずれにも検出物体100が存在しない場合(S11:NO)、ステップS12において、送信機制御部50は、遠距離領域用の第2送信波W2のパルス束周期Cb(周期Cw2)を最も短くし、近距離領域用の第1送信波W1のパルス束周期Cb(周期Cw1)を最も長くする。換言すると、第2送信波W2の数を最も増やし、第1送信波W1の数を最も減らす。
When the detected
近距離領域又は遠距離領域のいずれかに検出物体100が存在する場合(S11:YES)、ステップS13において、送信機制御部50は、遠距離領域に検出物体100が存在するか否かを判定する。
When the
遠距離領域に検出物体100が存在する場合(S13:YES)、ステップS14において、送信機制御部50は、ステップS12よりも周期Cw2を長くし、周期Cw1を短くする。換言すると、ステップS12と比較して、ステップS14では、第2送信波W2の数を減らし、第1送信波W1の数を増やす。
When the detected
遠距離領域に検出物体100が存在しない場合(S13:NO)、検出物体100は、近距離領域に存在することとなる。この場合、ステップS15において、送信機制御部50は、周期Cw2を最も長くし、周期Cw1を最も短くする。換言すると、第2送信波W2の数を最も減らし、第1送信波W1の数を最も増やす。周期Cw2を最も長くすることには、第2送信波W2の出力を停止することを含めてもよい。
When the
(2−2−4.第1送信波W1と第2送信波W2の出力間隔)
図8は、第1送信波W1と第2送信波W2の出力間隔(パルス束周期Cb)を説明するための図である。図8の例では、時点t11で第2送信波W2が出力された後、時点t13及び時点t16で第1送信波W1が送信される。さらにその後の時点t18において第2送信波W2が出力される。このように、図8の例では、送信波Wtの1周期において1回の第2送信波W2の出力の後に2回の第1送信波W1の出力が行われ、さらに1回の第2送信波W2の出力が行われる。
(2-2-4. Output interval between first transmission wave W1 and second transmission wave W2)
FIG. 8 is a diagram for explaining an output interval (pulse bundle period Cb) between the first transmission wave W1 and the second transmission wave W2. In the example of FIG. 8, after the second transmission wave W2 is output at time t11, the first transmission wave W1 is transmitted at time t13 and time t16. Further, at the subsequent time point t18, the second transmission wave W2 is output. As described above, in the example of FIG. 8, two first transmission waves W1 are output after one second transmission wave W2 is output in one cycle of the transmission wave Wt, and one second transmission is performed. The wave W2 is output.
図8に示すように、時点t11において第2送信波W2が出力されると、時点t12まで残響が発生する残響時間Tr2となる。残響時間Tr2の間、距離検出部52は、距離Lを精度良く検出することができない。そこで、本実施形態では、時点t12から時点t14までを遠距離領域を対象とした距離Lの検出を行う範囲(遠距離領域用検出範囲Rf)とする。
As shown in FIG. 8, when the second transmission wave W2 is output at time t11, the reverberation time Tr2 during which reverberation occurs until time t12 is obtained. During the reverberation time Tr2, the
一方、時点t13〜t15を、近距離領域を対象とした距離Lの検出を行う範囲(近距離領域用検出範囲Rn)とする。時点t13〜t15の範囲Rnは、第2送信波W2が出力された直後の第1送信波W1(1回目の第1送信波W1)に対応する。また、時点t16〜t17を、2回目の第1送信波W1に対応する近距離領域用検出範囲Rnとする。 On the other hand, the time points t13 to t15 are set as a range (short range detection range Rn) in which the distance L is detected for the short range. A range Rn between time points t13 and t15 corresponds to the first transmission wave W1 (first first transmission wave W1) immediately after the second transmission wave W2 is output. Also, the time points t16 to t17 are set as a short-range detection range Rn corresponding to the second first transmission wave W1.
図8から明らかなように、遠距離領域用検出範囲Rfと1つ目の近距離領域用検出範囲Rnは時間的に重複している。従って、遠距離領域用距離検出処理(図11)において第1送信波W1の反射波Wrを検出し、誤検出をするおそれがある。そこで、遠距離領域用距離検出処理では、当該誤検出を避ける対応が採られる(詳細は、図11を参照して後述する。)。 As is apparent from FIG. 8, the long-range detection range Rf and the first short-range detection range Rn overlap in time. Therefore, the reflected wave Wr of the first transmission wave W1 may be detected in the distance detection process for the long-distance region (FIG. 11), and erroneous detection may occur. Therefore, in the distance detection process for the long-distance area, a measure for avoiding the erroneous detection is taken (details will be described later with reference to FIG. 11).
また、図8に示すように、第1送信波W1の出力タイミングは、第2送信波W2の残響時間Tr2を避けて設定される。換言すると、残響時間Tr2よりも長い期間経過後に第1送信波W1を出力する。 As shown in FIG. 8, the output timing of the first transmission wave W1 is set avoiding the reverberation time Tr2 of the second transmission wave W2. In other words, the first transmission wave W1 is output after a period longer than the reverberation time Tr2.
[2−3.反射波Wrの受信(図2のS2)]
図9は、受信機42の出力信号である反射波信号Srの一例を示す図である。上記のように、本実施形態では、送信機40の振動子と受信機42の振動子は同一又は共通のものである。このため、送信波Wtを出力する際の送信機40の振動子の振動を、受信機42の振動子が検出する。従って、受信機42の出力信号(反射波信号Sr)には、送信波Wtを出力する際の送信機40の振動子の振動が反映される。
[2-3. Reception of reflected wave Wr (S2 in FIG. 2)]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a reflected wave signal Sr that is an output signal of the
なお、超音波センサ30を複数設けた場合、ある超音波センサ30(第1超音波センサ)の送信機40からの送信波Wtが別の超音波センサ30(第2超音波センサ)の受信機42で受信されることもある。
When a plurality of
図9では、時点t21において送信機40の振動子から送信波Wt(超音波)の出力が開始され、時点t22まで送信波Wtの出力が継続される。また、時点t22において送信波Wtの出力を終了しても、時点t23を含む所定時間は反射波信号Srが十分に下がらない。これは、いわゆる残響と呼ばれる現象であり、電気信号としての制御信号Scが停止されてからも、送信機40の振動子が機械的に振動を継続することによって起こるものである。残響時間Tr1、Tr2は、送信波Wt(第1送信波W1、第2送信波W2)の出力の大きさに応じて変化する。従って、制御信号Scの設定に応じて残響時間Tr1、Tr2を推定又は設定することが可能である。
In FIG. 9, the output of the transmission wave Wt (ultrasonic wave) is started from the transducer of the
図9の時点t24における反射波信号Srの上昇が、実際の反射波Wrによるものである。従って、送信波Wtの出力時点(時点t21)から反射波Wrの受信時点(時点t24)までの時間(以下「遅延時間Td」という。)を検出することにより、自車10から検出物体100までの距離Lを算出することができる。
The rise of the reflected wave signal Sr at time t24 in FIG. 9 is due to the actual reflected wave Wr. Therefore, by detecting the time (hereinafter referred to as “delay time Td”) from the output time (time t21) of the transmission wave Wt to the reception time (time t24) of the reflected wave Wr, the
すなわち、空気中を伝わる超音波の速度(音速c)を一定値と仮定するとき、距離Lは以下の式(1)で算出することができる。
距離L=c×遅延時間Td/2 ・・・(1)
That is, when it is assumed that the velocity of the ultrasonic wave traveling in the air (sound velocity c) is a constant value, the distance L can be calculated by the following equation (1).
Distance L = c × delay time Td / 2 (1)
なお、図示しない温度センサを設け、外気温に応じて音速cを補正してもよい。 Note that a temperature sensor (not shown) may be provided to correct the sound speed c according to the outside air temperature.
[2−4.フィルタ処理(図2のS3)]
(2−4−1.フィルタ処理の概要)
フィルタ処理は、フィルタ32が、反射波信号Srに対して行う距離検出用の信号処理である。本実施形態のフィルタ32は、フィルタ処理としてバンドパスフィルタ処理及びエンベロープ処理を行う。
[2-4. Filter processing (S3 in FIG. 2)]
(2-4-1. Overview of filter processing)
The filter processing is signal processing for distance detection that the
(2−4−2.バンドパスフィルタ処理)
バンドパスフィルタ処理(以下「BPF処理」ともいう。)は、反射波信号Srのうち送信波Wtの周波数(以下「送信波周波数ft」という。)及びその近傍値のみを通過させるフィルタ処理である。バンドパスフィルタ処理後の信号を「バンドパスフィルタ信号Sbpf」又は「BPF信号Sbpf」という。
(2-4-2. Bandpass filter processing)
The band-pass filter process (hereinafter also referred to as “BPF process”) is a filter process that passes only the frequency of the transmission wave Wt (hereinafter referred to as “transmission wave frequency ft”) and its neighboring values in the reflected wave signal Sr. . The signal after the bandpass filter processing is referred to as “bandpass filter signal Sbpf” or “BPF signal Sbpf”.
上記のように、本実施形態では、送信波周波数ftを共振周波数f1とそれよりも低い周波数f2とで切り替えて用いる。また、上記にいう近傍値とは、送信波周波数ftよりも大きい値及び小さい値の両方を含むことが好ましい。しかしながら、送信波周波数ftよりも大きい値又は小さい値のいずれか一方のみであってもよい。或いは、BPF処理は、送信波周波数ftのみを通過させてもよい。 As described above, in this embodiment, the transmission wave frequency ft is switched between the resonance frequency f1 and the lower frequency f2. Moreover, it is preferable that the neighborhood value mentioned above includes both a value larger and smaller than the transmission wave frequency ft. However, it may be only one of a value larger or smaller than the transmission wave frequency ft. Alternatively, the BPF process may pass only the transmission wave frequency ft.
上記のように、本実施形態では、車両10が比較的低速であるとき、図2の処理を実行し、車両10が比較的高速であるとき、図2の処理を中止する。このため、BPF処理での通過周波数領域を送信波周波数ft及びその近傍値としても距離Lの検出に十分活用可能となる。
As described above, in the present embodiment, the process of FIG. 2 is executed when the
上記のようなBPF処理を行うことで、反射波信号Srのうち送信波周波数ft及びその近傍値以外に含まれるノイズを除去し、距離検出の精度を向上することが可能となる。 By performing the BPF process as described above, it is possible to remove noise included in the reflected wave signal Sr other than the transmission wave frequency ft and its neighboring values and improve the accuracy of distance detection.
(2−4−3.エンベロープ処理)
エンベロープ処理は、BPF信号Sbpfに基づいてエンベロープ(包絡線)を生成するフィルタ処理である。エンベロープ処理後の信号は、フィルタ32からの出力信号(フィルタ信号Sf)となる。
(2-4-3. Envelope processing)
The envelope process is a filter process for generating an envelope (envelope) based on the BPF signal Sbpf. The signal after the envelope processing becomes an output signal (filter signal Sf) from the
図10は、フィルタ32の出力信号であるフィルタ信号Sfの一例を示す図である。図9の反射波信号Srに関連して説明したのと同様、図10の時点t31が送信波Wtの出力開始時点に対応する。また、送信波Wtは時点t32まで出力が継続される。時点t32〜t33の間には残響が存在する。時点t24は反射波Wrの受信時点に対応する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a filter signal Sf that is an output signal of the
従って、時点t31〜t34までが遅延時間Tdであり、遅延時間Tdに基づいて自車10から検出物体100までの距離Lを算出することが可能となる(但し、本実施形態では相互相関値Cを用いる。)。
Accordingly, the time t31 to t34 is the delay time Td, and the distance L from the
[2−5.遠距離領域用距離検出処理(図2のS4)]
図11は、遠距離領域用距離検出処理のフローチャート(図2のS4の詳細)である。ステップS21において、距離検出部52は、送信機制御部50から第1送信波W1及び第2送信波W2それぞれのパターンPw1、Pw2(第1及び第2送信波パターン信号Sp1、Sp2)を取得する。本実施形態では、第1送信波W1及び第2送信波W2それぞれのパターンPw1、Pw2は、パルス束62の幅Wb及びパルス束周期Cbを示す2値化データである。例えば、パルス束62(バースト波)が出力されている期間(すなわち、幅Wb)を「1」とし、パルス束62が出力されていない期間を「0」とする。
[2-5. Distance detection process for long-distance area (S4 in FIG. 2)]
FIG. 11 is a flowchart of the distance detection process for the long-distance area (details of S4 in FIG. 2). In step S21, the
ステップS22において、距離検出部52は、反射波Wrを示すフィルタ信号Sfをその値(振幅)に応じて2値化する。すなわち、図10に示すように、フィルタ信号Sfの値(振幅)についての閾値THsfを設定し、値が閾値THsfを上回る場合、「1」とし、値が閾値THsfを下回る場合、「0」とする。なお、ここでは閾値THsfが固定値であることを前提としているが、特許文献1の段落[0016]及び図4に示されるように、閾値THsfを可変値としてもよい。
In step S22, the
ステップS23において、距離検出部52は、フィルタ信号Sfの2値化データから第1送信波W1の直接入力分及び残響分を除外する。
In step S23, the
図12は、第1送信波W1の直接入力分及び残響分を除外する様子を説明する図である。図11のステップS23では、フィルタ信号Sfの2値化データから第1送信波W1の影響を除外する。これに対し、図12では、理解の容易化のため、フィルタ信号Sfの2値化データではなく、フィルタ信号Sf自体から第1送信波W1の影響を除外する様子が示されていることに留意されたい。なお、図12のように、フィルタ信号Sf自体から第1送信波W1の影響を除外してもよい。 FIG. 12 is a diagram for explaining a state in which a direct input component and a reverberation component of the first transmission wave W1 are excluded. In step S23 of FIG. 11, the influence of the first transmission wave W1 is excluded from the binarized data of the filter signal Sf. On the other hand, FIG. 12 shows that the influence of the first transmission wave W1 is excluded from the filter signal Sf itself, not the binarized data of the filter signal Sf, for easy understanding. I want to be. As shown in FIG. 12, the influence of the first transmission wave W1 may be excluded from the filter signal Sf itself.
フィルタ信号Sfの2値化データから第1送信波W1の直接入力分及び残響分を除外する方法としては、例えば、第1送信波W1が出力されているタイミング及びその後の残響時間Tr1についてはフィルタ信号Sfの2値化データを強制的に0とすることができる。この場合、第1送信波W1が出力されているタイミングは、第1送信波W1のパターンPw1(第1送信波パターン信号Sp1)に基づいて知ることができる。また、その後の残響時間Tr1については予め実測値又はシミュレーション値を取得しておき、第1送信波W1の出力が終了してから残響時間Tr1の間、フィルタ信号Sfの2値化データを0にすればよい。 As a method for excluding the direct input portion and reverberation component of the first transmission wave W1 from the binarized data of the filter signal Sf, for example, the timing at which the first transmission wave W1 is output and the subsequent reverberation time Tr1 are filtered. The binarized data of the signal Sf can be forced to zero. In this case, the timing at which the first transmission wave W1 is output can be known based on the pattern Pw1 (first transmission wave pattern signal Sp1) of the first transmission wave W1. For the subsequent reverberation time Tr1, an actual measurement value or a simulation value is acquired in advance, and the binarized data of the filter signal Sf is set to 0 during the reverberation time Tr1 after the output of the first transmission wave W1 is completed. do it.
或いは、第1送信波W1が出力されているタイミング及びその後の残響時間Tr1に対応するシフト数lについては、上記式(2)の演算を行わないことも可能である。 Alternatively, for the number of shifts l corresponding to the timing at which the first transmission wave W1 is output and the subsequent reverberation time Tr1, the calculation of the above equation (2) can be omitted.
ステップS24において、距離検出部52は、第2送信波W2のパターンPw2(2値化データ)と反射波Wr(フィルタ信号Sf)の2値化データとに基づいて遠距離領域用の相互相関値C(以下、「相互相関値C2」ともいう。)を算出する。近距離領域及び遠距離領域いずれの場合も、相互相関値Cは、以下の式(2)を用いて算出する。
In step S24, the
式(2)において、T(k)は、送信波Wtの2値化データの値である。すなわち、ステップS24において第2送信波W2との比較を行う場合、2値化データとしてのパターンPw2である。後述する図14のステップS33において第1送信波W1との比較を行う場合、2値化データとしてのパターンPw1である。R(k+l)は、反射波Wr(フィルタ信号Sf)の2値化データの値である。lは、反射波信号Sr(フィルタ信号Sf)のシフト数(第1送信波W1又は第2送信波W2の出力開始時点からのずれ)、すなわち、遅延時間Tdを示す。或いは、lは、自車10から検出物体100までの距離Lを示すものとしてもよい。Ndは、相互相関値Cの1演算周期分のサンプリング数である。
In Expression (2), T (k) is the value of the binarized data of the transmission wave Wt. That is, when the comparison with the second transmission wave W2 is performed in step S24, the pattern Pw2 is binarized data. When the comparison with the first transmission wave W1 is performed in step S33 of FIG. 14 described later, the pattern Pw1 is binarized data. R (k + 1) is the value of the binarized data of the reflected wave Wr (filter signal Sf). l indicates the number of shifts of the reflected wave signal Sr (filter signal Sf) (shift from the output start time of the first transmission wave W1 or the second transmission wave W2), that is, the delay time Td. Alternatively, l may indicate the distance L from the
相互相関値Cの算出の更なる詳細については、例えば、特許文献1を参照されたい。
For further details of the calculation of the cross-correlation value C, see, for example,
図11のステップS25において、距離検出部52は、ステップS24で算出した遠距離領域用の相互相関値C2に基づいて検出物体100までの距離Lを算出する。例えば、式(2)のlが遅延時間Tdを示すものとして設定した場合、距離検出部52は、相互相関値C2が最大値となるシフト数l(以下「シフト数lmax」という。)を特定し、シフト数lmaxを遅延時間Tdに置換する。
In step S25 of FIG. 11, the
また、遅延時間Tdへの置換をするため、距離検出部52は、1シフトに対応する時間を予め設定しておく。そして、ここで求めた遅延時間Tdを上記式(1)に代入して距離Lを算出する。
In addition, in order to replace the delay time Td, the
なお、上記式(1)において右辺の変数が遅延時間Tdのみであるとすると、シフト数lmaxが特定された段階で距離Lは一義的に決まる。そこで、距離検出部52は、1シフトに対応する時間を予め設定しておく代わりに、1シフトに対応する距離Lを予め設定しておいてもよい。
In the above equation (1), if the variable on the right side is only the delay time Td, the distance L is uniquely determined when the shift number lmax is specified. Therefore, the
図13は、遅延時間Td及び距離Lと相互相関値Cとの関係の一例を示す図である。図13では、遅延時間TdがTd1のとき(距離LがL1のとき)の相互相関値Cが最も大きい。このため、距離検出部52は、遅延時間TdをTd1と判定する又は距離LをL1と判定する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the relationship between the delay time Td, the distance L, and the cross-correlation value C. In FIG. 13, when the delay time Td is Td1 (when the distance L is L1), the cross-correlation value C is the largest. For this reason, the
[2−6.近距離領域用距離検出処理(図2のS5)]
図14は、近距離領域用距離検出処理のフローチャート(図2のS5の詳細)である。ステップS31において、距離検出部52は、送信機制御部50から第1送信波W1のパターンPw1(第1送信波パターン信号Sp1)を取得する。本実施形態では、第1送信波W1のパターンPw1は、パルス束62の幅Wb及びパルス束周期Cbを示す2値化データである。例えば、パルス束62が出力されている期間(すなわち、幅Wb)を「1」とし、パルス束62が出力されていない期間を「0」とする。
[2-6. Distance detection process for short distance area (S5 in FIG. 2)]
FIG. 14 is a flowchart (details of S5 in FIG. 2) of the short-distance area distance detection process. In step S31, the
ステップS32において、図11のステップS22と同様、距離検出部52は、反射波Wrを示すフィルタ信号Sfをその値(振幅)に応じて2値化する。ステップS22の演算結果をそのまま用いてもよい。
In step S32, as in step S22 of FIG. 11, the
ステップS33において、距離検出部52は、第1送信波W1のパターンPw1(2値化データ)と反射波Wr(フィルタ信号Sf)の2値化データとに基づいて近距離領域用の相互相関値C(以下、「相互相関値C1」ともいう。)を算出する。相互相関値C1の算出に際しては、上記式(2)を用いる。
In step S33, the
図14のステップS34において、距離検出部52は、ステップS33で算出した近距離領域用の相互相関値C1に基づいて検出物体100までの距離Lを算出する。ステップS34は、図11のステップS25と同様である。
In step S34 in FIG. 14, the
3.本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、遠距離領域に存在する検出物体100までの距離Lを求める際、第1送信波W1が送信されたタイミングで受信機42が検出した値を除外する(図11のS23、図12)。これにより、反射波Wrではなく、送信機40から受信機42に直接到達した近距離領域用の第1送信波W1(直接波)に基づく受信機42の出力(反射波信号Sr)を除外することが可能となる。従って、遠距離領域に存在する物体100までの距離Lを求める際、直接波としての第1送信波W1に基づく誤検出を防止することが可能となる。
3. As described above, according to the present embodiment, when the distance L to the
本実施形態において、送信機40は、第2送信波W2の出力の大きさに応じて決定する残響時間Tr2よりも長い期間経過後に第1送信波W1を送信する(図8)。これにより、遠距離領域用の第2送信波W2の残響により近距離領域からの反射波Wrが埋もれることで近距離領域に存在する物体100を検出できなくなることを防ぐことが可能となる。
In the present embodiment, the
送信機40は、第1送信波W1の出力時間(パルス束62の幅Wb)よりも第2送信波W2の出力時間を長くする(図8)。これにより、近距離領域用の第1送信波W1を出力する際に、送信機40から受信機42に第1送信波W1が直接到達しても、第1送信波W1の出力時間及びその後の残響時間Tr1が短くなる。このため、受信機42において、遠距離領域に存在する物体100の反射波Wrが第1送信波W1に埋もれてしまうことを防止することが可能となる。
The
本実施形態において、距離検出部52は、送信機40を制御する送信機制御部50から出力され且つ第1送信波W1のパターンPw1を示す第1送信波パターン信号Sp1と受信機42からの出力信号(フィルタ信号Sf)とに基づく近距離領域用相互相関値C1を算出し(図14のS33)、算出した相互相関値C1に基づき近距離領域に存在する物体100までの距離Lを算出する(S34)。また、距離検出部52は、送信機制御部50から出力され且つ第2送信波W2のパターンPw2を示す第2送信波パターン信号Sp2と受信機42からの出力信号(フィルタ信号Sf)とに基づく遠距離領域用相互相関値C2を算出し(図11のS24)、算出した相互相関値C2に基づき遠距離領域に存在する物体100までの距離Lを算出する(S25)。
In the present embodiment, the
これにより、近距離領域用及び遠距離領域用相互相関値C1、C2を用いることで、反射波Wrに入り込んだノイズの影響を軽減することが可能となる。また、第1送信波W1の出力時間よりも第2送信波W2の出力時間を長くすることと合わせて、相互相関値C2を用いることで、反射波Wrが第1送信波W1又は第2送信波W2のいずれに基づくものであるのかを判別することが可能となる。すなわち、相互相関値C2の算出に際し、例えば、反射波Wrの振幅に基づく2値化データを用いる場合、振幅が所定の振幅閾値を上回ることを示す「1」が続く時間が所定の時間閾値を超えるか否かを判定することが可能となる。そのため、相互相関値C2を算出する際、第1送信波W1に基づく反射波Wrを除外することが可能となる。 Thus, by using the cross-correlation values C1 and C2 for the short-distance region and the long-distance region, it is possible to reduce the influence of noise that has entered the reflected wave Wr. Further, by using the cross-correlation value C2 in combination with the output time of the second transmission wave W2 being longer than the output time of the first transmission wave W1, the reflected wave Wr is changed to the first transmission wave W1 or the second transmission wave. It is possible to determine which of the waves W2 is based on. That is, when calculating the cross-correlation value C2, for example, when using binarized data based on the amplitude of the reflected wave Wr, the time for which “1” indicating that the amplitude exceeds the predetermined amplitude threshold continues for a predetermined time threshold. It is possible to determine whether or not it exceeds. Therefore, when calculating the cross-correlation value C2, the reflected wave Wr based on the first transmission wave W1 can be excluded.
本実施形態において、物体検出装置12は、物体検出装置12が搭載された車両10(移動体)の車速V(移動速度)を検出する車速センサ18(速度検出部)を備え、距離検出部52は、距離Lの検出を行うか否かを判定する車速閾値THvを設定し、車速Vが車速閾値THvを下回るとき、距離Lの検出を実行し、車速Vが車速閾値THvを上回るとき、距離Lの検出を中止する。
In the present embodiment, the
車両10のような移動体において相互相関値Cを用いて距離Lを検出する場合、移動体の移動に伴うドップラー効果より相互相関値Cに誤差が生じる可能性がある。本実施形態によれば、車速Vが車速閾値THvを下回るとき、すなわち、車速Vが相対的に低いとき、相互相関値Cを用いて物体100までの距離Lの検出を行う。このため、車両10において相互相関値Cを用いる場合でも、距離Lの検出の精度を比較的高く保つことが可能となる。
When the distance L is detected using the cross-correlation value C in a moving object such as the
一方、車速Vが車速閾値THvを上回るとき、すなわち、車速Vが相対的に高いとき、相互相関値Cを用いての距離Lの検出を中止する。このため、相互相関値Cの精度が担保されない場合には、距離Lの検出を中止することが可能となる。 On the other hand, when the vehicle speed V exceeds the vehicle speed threshold value THv, that is, when the vehicle speed V is relatively high, the detection of the distance L using the cross-correlation value C is stopped. For this reason, when the accuracy of the cross-correlation value C is not ensured, the detection of the distance L can be stopped.
B.変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
B. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the description of the present specification. For example, the following configuration can be adopted.
1.適用対象
上記実施形態では、物体検出装置12を車両10に適用したが、これに限らず、別の対象に適用してもよい。例えば、物体検出装置12を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、物体検出装置12を、ロボット、セキュリティ用監視装置又は家電製品に適用してもよい。
1. Application object In the above-described embodiment, the
2.物体検出装置12の構成
[2−1.全体]
上記実施形態では、物体検出装置12の出力としての距離Lを車両挙動安定ECU20及びEPS ECU22で用いたが、それ以外の用途で用いることも可能である。例えば、車両10の駐車支援又は誤発進防止にも用いることができる。
2. Configuration of Object Detection Device 12 [2-1. The entire]
In the above embodiment, the distance L as the output of the
上記実施形態では、超音波である送信波Wt及び反射波Wrを使用する超音波センサ30を用いたが、例えば、遠距離領域用距離検出処理において、第1送信波W1が送信されたタイミングで受信機42が検出した値を除外するとの観点からすれば、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のセンサを用いることもできる。
In the above-described embodiment, the
[2−2.フィルタ32及び物体検出ECU34の構成]
上記実施形態では、フィルタ32をアナログ回路で構成し、送信機制御部50及び距離検出部52をデジタル回路で構成することを前提に説明した。しかしながら、フィルタ32をデジタル回路で構成してもよい。また、送信機制御部50及び距離検出部52の一部についてはアナログ回路で構成してもよい。
[2-2. Configuration of
The above embodiment has been described on the assumption that the
[2−3.物体検出ECU34の制御]
上記実施形態では、第2送信波W2の周波数(バースト周波数)を共振周波数f1と等しくし、第1送信波W1の周波数(バースト周波数)を、共振周波数f1よりも低い周波数f2と等しくした(図3)。しかしながら、その他の観点(例えば、遠距離領域用距離検出処理において、第1送信波W1が送信されたタイミングで受信機42が検出した値を除外するとの観点)からすれば、第1送信波W1及び第2送信波W2の周波数(バースト周波数)は等しくしてもよい。
[2-3. Control of Object Detection ECU 34]
In the above embodiment, the frequency (burst frequency) of the second transmission wave W2 is made equal to the resonance frequency f1, and the frequency (burst frequency) of the first transmission wave W1 is made equal to the frequency f2 lower than the resonance frequency f1 (FIG. 3). However, from another viewpoint (for example, from the viewpoint of excluding the value detected by the
上記実施形態では、近距離領域用の第1送信波W1よりも、遠距離領域用の第2送信波W2の方がパルス束62の幅Wbを広くした(図3)。しかしながら、その他の観点(例えば、遠距離領域用距離検出処理において、第1送信波W1が送信されたタイミングで受信機42が検出した値を除外するとの観点)からすれば、第1送信波W1及び第2送信波W2の幅Wbは同一としてもよい。
In the above embodiment, the width Wb of the
上記実施形態では、遠距離領域用及び近距離領域用距離検出処理において相互相関値C1、C2を算出したが、例えば、遠距離領域用距離検出処理において、第1送信波W1が送信されたタイミングで受信機42で検出された値を除外するとの観点からすれば、これに限らない。例えば、両距離検出処理において、フィルタ信号Sfの振幅が振幅閾値を超えている間を遅延時間Tdとして算出することも可能である。この場合、相互相関処理を目的とする送信機制御部50から距離検出部52への第1及び第2送信波パターン信号Sp1、Sp2の送信は不要となる。但し、遠距離領域用距離検出処理において第1送信波W1の出力タイミングを知るため、第1送信波パターン信号Sp1の出力は必要である。
In the above embodiment, the cross-correlation values C1 and C2 are calculated in the distance detection process for the long distance area and the distance detection process for the short distance area. For example, the timing at which the first transmission wave W1 is transmitted in the distance detection process for the long distance area. From the standpoint of excluding values detected by the
上記実施形態では、遠距離領域用及び近距離領域用距離検出処理においてエンベロープ処理を行ったが、例えば、距離Lを検出する観点からすれば、エンベロープ処理を行わない構成も可能である。この場合、相互相関値Cを算出するためには、送信機制御部50から距離検出部52へ送信される第1及び第2送信波パターン信号Sp1、Sp2は、例えば、制御信号Scそのものを用いることも可能である。
In the above embodiment, the envelope processing is performed in the distance detection processing for the long-distance region and the short-distance region. However, for example, from the viewpoint of detecting the distance L, a configuration in which the envelope processing is not performed is possible. In this case, in order to calculate the cross-correlation value C, for example, the control signal Sc itself is used as the first and second transmission wave pattern signals Sp1 and Sp2 transmitted from the transmitter controller 50 to the
上記実施形態では、車速Vが車速閾値THvを上回る場合、遠距離領域用及び近距離領域用距離検出処理を中止したが、車速Vが車速閾値THvを上回る場合に、各距離検出処理を行ってもよい。この場合、ドップラー効果を補正する処理を車速Vに応じて行うこともできる。なお、そのような補正をする場合、車速閾値THvを設けず、車速Vに応じて補正する構成も可能である。 In the above embodiment, when the vehicle speed V exceeds the vehicle speed threshold value THv, the distance detection process for the long distance region and the short distance region is stopped. However, when the vehicle speed V exceeds the vehicle speed threshold value THv, each distance detection process is performed. Also good. In this case, the process of correcting the Doppler effect can be performed according to the vehicle speed V. In addition, when performing such correction | amendment, the structure which correct | amends according to the vehicle speed V without providing the vehicle speed threshold value THv is also possible.
上記実施形態において、送信機40は、第2送信波W2の出力の大きさに応じて決定する残響時間Tr2よりも長い期間経過後に第1送信波W1を送信した(図8)。しかしながら、例えば、残響時間Tr2の影響を避ける観点からすれば、これに限らない。
In the above embodiment, the
例えば、送信機40は、第2送信波W2の出力の大きさに応じて決定する残響時間Tr2の終端(図8のt12)にて第1送信波W1を出力してもよい。これにより、残響時間Tr2の中で第1送信波W1を出力したとしても、受信機42が第1送信波W1を受信する時には第2送信波W2の残響が終わっていることとなる。このため、遠距離領域用の第2送信波W2の残響により近距離領域からの反射波Wrが埋もれることで近距離領域に存在する物体100を検出できなくなることを防ぐことが可能となる。また、上記によれば、残響時間Tr2中に第1送信波W1を出力する。このため、残響時間Tr2よりも長い期間経過後に第1送信波W1を出力する場合と比較して、第1送信波を早期に出力することが可能となる。
For example, the
10…車両(移動体) 12…物体検出装置
18…車速センサ(速度検出部) 40…送信機
42…受信機 50…送信機制御部
52…距離検出部 100…検出物体(物体)
C1…近距離領域用相互相関値 C2…遠距離領域用相互相関値
THv…車速閾値(速度閾値) L…物体までの距離
Sp1…第1送信波パターン信号 Sp2…第2送信波パターン信号
Sr…反射波信号(受信機からの出力信号) Td…遅延時間
Tr1、Tr2…残響時間 V…車速(移動速度)
W1…第1送信波 W2…第2送信波
Wr…反射波 Wt…合成送信波
DESCRIPTION OF
C1 ... Cross-correlation value for short-distance region C2 ... Cross-correlation value THv for long-distance region ... Vehicle speed threshold (speed threshold) L ... Distance to object Sp1 ... First transmission wave pattern signal Sp2 ... Second transmission wave pattern signal Sr ... Reflected wave signal (output signal from receiver) Td ... Delay time Tr1, Tr2 ... Reverberation time V ... Vehicle speed (moving speed)
W1 ... first transmission wave W2 ... second transmission wave Wr ... reflected wave Wt ... composite transmission wave
Claims (3)
前記合成送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機と、
前記送信機が前記合成送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と
を備える物体検出装置であって、
前記送信機は、前記第2送信波の出力の大きさに応じて決定する残響時間の終端における前記残響時間中にて前記第1送信波を出力し、
前記距離検出部は、前記遠距離領域に存在する前記物体までの距離を求める際、前記第1送信波が送信されたタイミングで前記受信機が検出した値を除外する
ことを特徴とする物体検出装置。 A transmitter that outputs a combined transmission wave of a first transmission wave for a short-distance region and a second transmission wave for a long-distance region with respect to a region where an object to be detected can appear;
A receiver that receives the reflected wave that is reflected back from the object out of the combined transmitted wave; and
A distance detection unit that detects a distance to the object according to a delay time from when the transmitter outputs the combined transmission wave to when the receiver receives the reflected wave. And
The transmitter outputs the first transmission wave during the reverberation time at the end of the reverberation time determined according to the output magnitude of the second transmission wave;
The distance detection unit excludes a value detected by the receiver at a timing at which the first transmission wave is transmitted when obtaining a distance to the object existing in the long-distance region. apparatus.
前記送信機は、前記第1送信波の出力時間よりも前記第2送信波の出力時間を長くする
ことを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1 ,
The transmitter detects an output time of the second transmission wave longer than an output time of the first transmission wave.
前記合成送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機と、
前記送信機が前記合成送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と
を備える物体検出装置であって、
前記物体検出装置が搭載された移動体の移動速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記距離検出部は、
前記遠距離領域に存在する前記物体までの距離を求める際、前記第1送信波が送信されたタイミングで前記受信機が検出した値を除外し、
前記送信機を制御する送信機制御部から出力され且つ前記第1送信波のパターンを示す第1送信波パターン信号と前記受信機からの出力信号とに基づく近距離領域用相互相関値を算出し、
算出した前記近距離領域用相互相関値に基づき前記近距離領域に存在する前記物体までの距離を算出し、
前記送信機制御部から出力され且つ前記第2送信波のパターンを示す第2送信波パターン信号と前記受信機からの出力信号とに基づく遠距離領域用相互相関値を算出し、
算出した前記遠距離領域用相互相関値に基づき前記遠距離領域に存在する前記物体までの距離を算出し、
前記距離の検出を行うか否かを判定する前記移動速度の閾値である速度閾値を設定し、
前記移動速度が前記速度閾値を下回るとき、前記距離の検出を実行し、
前記移動速度が前記速度閾値を上回るとき、前記距離の検出を中止する
ことを特徴とする物体検出装置。 A transmitter that outputs a combined transmission wave of a first transmission wave for a short-distance region and a second transmission wave for a long-distance region with respect to a region where an object to be detected can appear;
A receiver that receives the reflected wave that is reflected back from the object out of the combined transmitted wave; and
A distance detection unit that detects a distance to the object according to a delay time from when the transmitter outputs the combined transmission wave to when the receiver receives the reflected wave;
An object detection device comprising:
A speed detection unit that detects a moving speed of a moving body on which the object detection device is mounted;
The distance detector is
When determining the distance to the object existing in the far field, exclude the value detected by the receiver at the timing when the first transmission wave is transmitted,
A short-range cross-correlation value is calculated based on a first transmission wave pattern signal that is output from a transmitter control unit that controls the transmitter and indicates a pattern of the first transmission wave, and an output signal from the receiver. ,
Calculate the distance to the object existing in the short distance area based on the calculated cross correlation value for the short distance area,
Calculating a long-range cross-correlation value based on a second transmission wave pattern signal output from the transmitter control unit and indicating a pattern of the second transmission wave and an output signal from the receiver;
Calculate the distance to the object existing in the long-range area based on the calculated cross-correlation value for the long-range area ,
Set a speed threshold that is a threshold of the moving speed for determining whether to detect the distance;
When the moving speed falls below the speed threshold, the distance is detected.
When the moving speed exceeds the speed threshold, the detection of the distance is stopped .
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