JP6262943B2 - 物体検出装置 - Google Patents

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の検出を行う物体検出装置に関する。

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）。

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］）。

特開２００９−２２２４４５号公報

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。

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。

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、前記物体が前記近距離領域に存在するか否かを前記反射波に基づいて判定し、前記物体が前記近距離領域に存在すると判定した場合、前記遠距離領域を対象とした前記距離の算出を停止することを特徴とする。

本発明によれば、物体が近距離領域に存在すると判定した場合、遠距離領域を対象とした距離の算出を停止する。このため、近距離領域用の第１送信波と遠距離領域用の第２送信波とを合成して出力したとしても、第１送信波の反射波により遠距離領域に物体が存在すると誤検出することを防止可能となる。

前記送信機は、前記物体が検出されていない場合、前記物体が検出されている場合と比較して前記第１送信波の周期を長くすると共に前記第２送信波の周期を短くしてもよい。これにより、物体が遠距離領域を経由して近距離領域に入って来ることが多い構成（例えば、車両）において、物体の存在を検出し易くすることが可能となる。

前記送信機は、前記送信機の振動子の共振周波数と同一の周波数で前記第２送信波を出力すると共に、前記共振周波数よりも低い周波数で前記第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送信波の出力を大きくし、近距離領域用の第１送信波の出力を小さくし易くすることができる。このため、遠距離領域及び近距離領域の感度差を均一にし易くなる。

また、一般に、送信機の振動子は、共振周波数で動作する方が感度がよいため、残響が長く続く。本発明では、第２送信波を共振周波数と同一の周波数とするため、残響が長く続く。しかしながら、第２送信波は遠距離領域用であり、遅延時間が相対的に長くなるため、残響が長くなっても距離の検出に影響が出難い。一方、第１送信波を共振周波数よりも低い周波数とするため、残響が早期に収まる。このため、第１送信波が近距離領域用であっても、残響の影響を抑制することが可能となる。従って、遠距離領域及び近距離領域それぞれについての距離の算出を精度よく行うことが可能となる。

さらに、送信機の出力を周波数に応じて変化させることにより制御可能となるため、制御を容易化することが可能となる。

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。

本発明の一実施形態に係る物体検出装置を搭載した車両の構成を示すブロック図である。 前記物体検出装置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。 物体検出電子制御装置から送信機に出力される制御信号の一例を示す図である。 前記制御信号を説明するための図である。 第１送信波及び第２送信波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。 超音波センサの送信周波数（パルス波周期）及び受信周波数と、超音波センサ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。 パルス束周期を設定するフローチャートである。 受信機の出力信号である反射波信号の一例を示す図である。 フィルタの出力信号であるフィルタ信号の一例を示す図である。 距離検出処理のフローチャート（図２のＳ４の詳細）である。 検出物体が近距離領域に存在する場合の前記フィルタ信号の一例を示す図である。 前記検出物体が遠距離領域に存在する場合の前記フィルタ信号の一例を示す図である。 送信波の出力から反射波の受信までの遅延時間及び検出物体までの距離と相互相関値との関係の一例を示す図である。 前記検出物体が近距離領域に存在する場合における近距離領域用処理を説明するための図である。 前記検出物体が近距離領域に存在する場合における遠距離領域用処理を説明するための図である。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

（１−２−１．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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。）。

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。

（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。

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。

（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。）。

（１−２−３−３．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。）。

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。

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。

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。

ステップＳ４において、距離検出部５２は、フィルタ信号Ｓｆに基づいて距離検出処理を実行する。距離検出処理は、自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを検出する処理であり、詳細は、図１０等を参照して後述する。

ステップＳ５において、物体検出装置１２は、距離検出処理（Ｓ４）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。

なお、本実施形態での距離検出処理では、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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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を示す送信波パターン信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を距離検出部５２に出力する。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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

近距離領域及び遠距離領域のいずれかに検出物体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。

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。

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。

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。

［２−３．反射波Ｗｒの受信（図２のＳ２）］
図８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。

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。

図８では、時点ｔ１１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ｔ１２まで送信波Ｗｔの出力が継続される。また、時点ｔ１２において送信波Ｗｔの出力を終了しても、時点ｔ１３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を推定又は設定することが可能である。

図８の時点ｔ１４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ｔ１１）から反射波Ｗｒの受信時点（時点ｔ１４）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。

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）

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。

［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。

（２−４−２．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。

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とそれよりも低い値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。

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。

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。

（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。

図９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８の反射波信号Ｓｒに関連して説明したのと同様、図９の時点ｔ２１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ｔ２２まで出力が継続される。時点ｔ２２〜ｔ２３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。

従って、時点ｔ２１〜ｔ２４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。）。

［２−５．距離検出処理（図２のＳ４）］
図１０は、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（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。

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９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。

ステップＳ２３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。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。

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Ｓ２３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。後述するステップＳ２６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。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。

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。

図１０のステップＳ２４において、距離検出部５２は、近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、例えば、フィルタ信号Ｓｆを２値化したデータにおいて、第２送信波Ｗ２の出力開始時点から「１」が所定時間Ｔｘ（図１１）以上となった場合に近距離領域に検出物体１００が存在すると判定する。

図１１は、検出物体１００が近距離領域に存在する場合のフィルタ信号Ｓｆの一例を示す図である。図１２は、検出物体１００が遠距離領域に存在する場合のフィルタ信号Ｓｆの一例を示す図である。図１１に示すように、検出物体１００が近距離領域に存在する場合、フィルタ信号Ｓｆを２値化したデータにおいて、第２送信波Ｗ２の出力開始時点から「１」が所定時間Ｔｘ以上継続する。一方、図１２に示すように、検出物体１００が遠距離領域に存在する場合、フィルタ信号Ｓｆを２値化したデータにおいて、第２送信波Ｗ２の出力開始時点から「１」が所定時間Ｔｘ以上継続しない。従って、距離検出部５２は、当該判定により、近距離領域に検出物体１００が存在するか否かを判定することが可能となる。

近距離領域に検出物体１００が存在すると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、距離検出部５２は、ステップＳ２３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。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Ｃ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。

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。

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。

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。

図１４は、検出物体１００が近距離領域に存在する場合における近距離領域用処理（すなわち、図１０のＳ２５）を説明するための図である。より具体的には、図１４は、制御信号Ｓｃ及び反射波信号Ｓｒが時系列で示されると共に、検出物体１００までの距離Ｌが相互相関値Ｃ１との関係で示されている。上記のように、図１４は、検出物体１００が近距離領域に存在する場合であるため、近距離領域用相互相関値Ｃ１では、ピークとなる値が出現する。

図１０のステップＳ２４に戻り、近距離領域に検出物体１００が存在しない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２６において、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。ステップＳ２７において、距離検出部５２は、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。

図１５は、検出物体１００が近距離領域に存在する場合における遠距離領域用処理（すなわち、図１０のＳ２４：ＹＥＳの場合に仮にＳ２７の処理を行ったとした場合）を説明するための図である。より具体的には、図１５は、制御信号Ｓｃ及び反射波信号Ｓｒが時系列で示されると共に、検出物体１００までの距離Ｌが相互相関値Ｃ２との関係で示されている。上記のように、図１５は、検出物体１００が近距離領域に存在する場合であるため、遠距離領域用相互相関値Ｃ２では、ピークとなる値が出現しない。

３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合（図１０のＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２６、Ｓ２７を行わない。換言すると、遠距離領域を対象とした距離Ｌの算出を停止する。このため、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とを合成して出力したとしても、第１送信波Ｗ１の反射波Ｗｒにより遠距離領域に検出物体１００が存在すると誤検出することを防止可能となる。

また、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合（図７のＳ１３：ＮＯ）、第２送信波Ｗ２の周期Ｃｗ２を最長とすることでさらに誤検出を防止することができると共に、第２送信波Ｗ２の出力を制限することで電力消費を抑制することも可能となる。

本実施形態では、送信機４０は、検出物体１００が存在しない場合（図７のＳ１１：ＮＯ）、第１送信波Ｗ１の周期Ｃｗ１を長くすると共に第２送信波Ｗ２の周期Ｃｗ２を短くする（Ｓ１２）。これにより、検出物体１００が遠距離領域を経由して近距離領域に入って来ることが多い車両１０において、検出物体１００の存在を認識し易くすることが可能となる。

本実施形態において、送信機４０は、共振周波数ｆ１と同一の周波数で第２送信波Ｗ２を出力すると共に、共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で第１送信波Ｗ１を出力する。これにより、遠距離領域用の第２送信波Ｗ２の出力を大きくし、近距離領域用の第１送信波Ｗ１の出力を小さくし易くすることができる。このため、遠距離領域及び近距離領域の感度差を均一にし易くなる。

また、一般に、送信機４０の振動子は、共振周波数ｆ１で動作する方が感度がよいため、残響が長く続く。本実施形態では、第２送信波Ｗ２を共振周波数ｆ１と同一の周波数とするため、残響が長く続く。しかしながら、第２送信波Ｗ２は遠距離領域用であり、遅延時間Ｔｄが相対的に長くなるため、残響が長くなっても距離Ｌの検出に影響が出難い。一方、第１送信波Ｗ１を共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２とするため、残響が早期に収まる。このため、第１送信波Ｗ１が近距離領域用であっても、残響の影響を抑制することが可能となる。従って、遠距離領域及び近距離領域それぞれについての距離Ｌの算出を精度よく行うことが可能となる。

さらに、送信機４０の出力を周波数（制御信号Ｓｃの周波数）に応じて変化させることにより制御可能となるため、制御を容易化することが可能となる。

本実施形態において、物体検出装置１２は、制御信号Ｓｃを介して送信機４０を制御する送信機制御部５０を備え、送信機制御部５０は、送信機４０に第２送信波Ｗ２を出力させる際、制御信号Ｓｃを共振周波数ｆ１と同一の周波数とし、送信機４０に第１送信波Ｗ１を出力させる際、制御信号Ｓｃを共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２とし、制御信号Ｓｃの振幅Ａｐは、第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２のいずれを出力させる場合でも一定である。

これにより、制御信号Ｓｃの周波数を調整することにより、第１送信波Ｗ１と第２送信波Ｗ２とを切り替えることができるようになり、構成を簡素化することが可能となる。

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。

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。

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。

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、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合、遠距離領域を対象とした距離Ｌの算出を停止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。

［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。

［２−３．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、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合、遠距離領域を対象とした距離Ｌの算出を停止するとの観点）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。

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、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合、遠距離領域を対象とした距離Ｌの算出を停止するとの観点）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。

上記実施形態では、距離検出処理（図１０）において相互相関値Ｃを算出したが（Ｓ２３、Ｓ２６）、例えば、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合、遠距離領域を対象とした距離Ｌの算出を停止するとの観点からすれば、これに限らない。例えば、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、送信機制御部５０から距離検出部５２への送信波パターン信号Ｓｐ１、Ｓｐ２の送信は不要となる。

上記実施形態では、車速Ｖが車速閾値ＴＨｖを上回る場合、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、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。

上記実施形態において、距離検出部５２は、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合（図１０のＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２６、Ｓ２７を行わないことで、遠距離領域を対象とした距離Ｌの算出を停止して誤検出を防止した。また、送信機制御部５０は、検出物体１００が近距離領域に存在すると判定した場合（図７のＳ１３：ＮＯ）、第２送信波Ｗ２の周期Ｃｗ２を最長とすることで誤検出を抑制した。しかしながら、両者の作用効果は互いに独立して生じ得るものであり、必ずしも両者を一緒に用いる必要はない。

１２…物体検出装置 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
ｆ１…共振周波数 ｆ２…共振周波数よりも低い周波数
Ｌ…検出物体までの距離 Ｓｃ…制御信号
Ｔｄ…遅延時間 Ｗ１…第１送信波
Ｗ２…第２送信波 Ｗｒ…反射波
Ｗｔ…合成送信波

Claims (3)

1. 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
   を備える物体検出装置であって、
   前記送信機は、周波数が互いに異なる前記第１送信波と前記第２送信波とを時系列的にずらして合成した前記合成送信波を出力し、
   前記距離検出部は、
   前記反射波を示す信号と、前記第１及び第２送信波のパターン信号との間の相互相関値に基づいて前記距離を算出するものであって、
   前記物体が前記近距離領域に存在するか否かを前記反射波に基づいて判定し、
   前記距離検出部が、前記物体が前記近距離領域に存在すると判定した場合、
   前記送信機は、前記物体が前記近距離領域に存在しないと判定した場合と比較して、前記第１送信波の周期を短くし且つ前記第２送信波の周期を長くすると共に、前記第１及び第２送信波の出力を継続し、
   前記距離検出部は、前記遠距離領域を対象とした前記距離の算出を停止する
   ことを特徴とする物体検出装置。
2. 請求項１記載の物体検出装置において、
   前記送信機は、前記物体が検出されていない場合、前記物体が検出されている場合と比較して前記第１送信波の周期を長くすると共に前記第２送信波の周期を短くする
   ことを特徴とする物体検出装置。
3. 請求項１又は２記載の物体検出装置において、
   前記送信機は、前記送信機の振動子の共振周波数と同一の周波数で前記第２送信波を出力すると共に、前記共振周波数よりも低い周波数で前記第１送信波を出力する
   ことを特徴とする物体検出装置。

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