CN104704385A - 物体检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种物体检测装置，在搭载在移动体(10)的物体检测装置(1)中，收发部(2，23)向所述移动体的周围反复发送探查波，并接收该探查波碰到物体(5)而反射的反射波。接收结果计算部(41，26)基于所述收发部接收到的所述反射波来计算距所述物体的距离作为检测距离，或者计算所述反射波的面积。历史存储部(42，46)存储所述检测距离或者所述面积亦即接收结果的历史。判断部(44，48)基于所述接收结果的历史来判断所述物体的高度。

Description

物体检测装置
本公开基于2012年10月4日提交的日本申请号2012－222549号，并将其记载内容援引于此。
技术领域
本公开涉及对存在于移动体周围的物体进行检测的物体检测装置。
背景技术
判断存在于车辆周围的物体的高度在使车辆移动到停车空间的场景等各种场景中是很有效的。例如，若能够判断为位于纵列停车用的停车空间的内部的物体是墙壁，则通过在与该墙壁有富裕的位置上自动停车从而能够防止在上下车时车门与墙壁接触这一情况。若能够判断为例如位于停车空间的里面的物体是路缘石，则在上下车时车门不会与路缘石接触，所以能够停车到与该路缘石极限的位置。另外例如若能够判断台阶的高度，则有助于判断车辆是否能够越过该台阶。
作为与物体的高度的判断有关的技术，在专利文献1提出一种障碍物判断装置，其判别制动蹄等低的障碍物和杆、壁等高的障碍物。使用该障碍物判断装置来检测发送到车辆周围的探查波碰到检测对象物而反射的反射波的峰值。并且，在该峰值伴随着车辆接近检测对象物的移动而增大时判断为高的物体(墙壁等)，峰值减少时判断为低的物体(制动蹄等)。
然而，专利文献1的技术利用移动体(车辆)接近物体时的峰值增大还是减少，所以如移动体在物体的侧方路径上通过时，移动体与物体的距离变动小时(即，反射波的峰值变动小时)无法应用。
另外，专利文献1的技术由于相对于高度低的物体，随着移动体向物体接近的移动，需要使峰值的差为“负”(即，需要减少峰值)，所以如在近距离难以检测高度低的物体而需要设定传感器规格、安装要件。因此，具有在近距离内无法检测物体的可能性。另外，在专利文献1的技术中，例如对于高度3cm左右的台阶和高度10cm左右的路缘石，反射波的峰值变动的差异小，因此区分这些台阶、路缘石来进行判断很困难。
专利文献1:日本特开2010－197351号公报(与US2010/0220550A1对应)
发明内容
本公开的目的在于提供一种能够高精度地判断移动体与物体的距离变动小时的物体的高度、近距离内的物体的高度的物体检测装置。
本公开的一方式所涉及的物体检测装置是搭载在移动体并对存在于所述移动体的周围的的物体进行检测的物体检测装置，具备收发部、接收结果计算部、历史存储部和判断部。所述收发部向所述移动体的周围反复发送探查波，并接收该探查波碰到所述物体而反射的反射波。所述接收结果计算部基于所述收发部接收到的所述反射波来计算距所述物体的距离作为检测距离，或者计算所述反射波的面积。所述历史存储部存储所述接收结果计算部计算出的所述检测距离或者所述面积亦即接收结果的历史。所述判断部基于所述接收结果的历史来判断所述物体的高度。
检测距离的历史、面积的历史为即使移动体在移动中与物体的距离变动小也与物体高度相应的历史。由此，能够高精度地判断与物体的距离变动小时的物体高度。另外，由于无需如专利文献1那样因难以在近距离检测高度低的物体而设定传感器规格、安装要件，所以能够高精度地判断近距离内的物体的高度。
附图说明
本公开中的上述或者其他目的、构成、优点参照下述的附图，根据以下的详细说明，变得更为明白。在附图中，
图1是表示本公开的第一实施方式的物体检测装置的构成的框图。
图2是表示物体检测装置检测车辆的侧方的物体的场景的图。
图3是反射波的波形图。
图4是示意性地表示来自低的物体的反射波的路径的图。
图5是示意性地表示来自低的物体的反射波的图。
图6是示意性地表示来自高的物体的反射波的路径的图。
图7是示意性地表示来自较高的物体的反射波的图。
图8是表示第一实施方式的ECU所执行的物体高度判断处理的流程图。
图9是反射波的强度为阈值Sth以下的情况的波形图。
图10是表示图8的S15的处理的详细内容的流程图。
图11是表示接着图10的S23：是或者S25：否的处理的流程图。
图12是表示接着图11的S36：否的处理的流程图。
图13是表示图8的S16的处理的详细内容的一个例子的流程图。
图14是表示图8的S16的处理的详细的其它例子的流程图。
图15是表示作为相对于物体高度的高度判断变量的函数Fun的直线的图。
图16是表示作为针对物体高度的高度判断变量的函数Fun的抛物线的图。
图17是表示本公开的第二～第五实施方式所涉及的物体检测装置的构成的框图。
图18是用于说明反射波的面积的计算方法的反射波的波形图。
图19是图18的XIX部的放大图，是对反射波的面积的总和的计算方法的具体例进行说明的图。
图20是对验证物体高度与反射波的面积关联的第一实验条件进行说明的图。
图21是表示第一实验的结果的图。
图22是对验证物体高度与反射波的面积关联的第二实验条件进行说明的图。
图23A是表示物体为高度3cm的台阶的情况下的第二实验的结果的图。
图23B是表示物体为高度10cm的路缘石的情况下的第二实验结果的图。
图24是例示反射波的面积与物体高度的值的关系的图。
图25是例示反射波的面积与物体高度的种类的关系的图。
图26是第二实施方式的物体检测装置所执行的物体高度判断处理的流程图。
图27是历史存储部所存储的面积以及距离的存储区域的示意图。
图28是表示反射波间的面积比率与物体高度的关系的图。
图29是图18的XIX部的放大图，是对个别计算各反射波的面积的方法的具体例进行说明的图。
图30是表示第三实施方式的物体检测装置所执行的物体高度判断处理的流程图。
图31是表示第四实施方式的物体检测装置所执行的物体高度判断处理的流程图。
图32是表示第五实施方式的物体检测装置所执行的物体高度判断处理的流程图。
图33是第五实施方式的历史存储部所存储的面积以及距离的存储区域的示意图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图，对本公开的第一实施方式所涉及的物体检测装置1进行说明。此外，该第一实施方式是基于检测距离的历史来判断物体高度的发明的实施方式。图1是表示本实施方式的物体检测装置1的构成的框图。物体检测装置1被搭载在作为移动体的车辆10上(参照图2)。物体检测装置1具备测距传感器2、位置检测传感器3和ECU4。测距传感器2是用于检测距存在于车辆10的侧方的物体(停放车辆、停车空间的内部的墙壁、路缘石等)的距离的传感器。该测距传感器2例如被安装在车辆10的侧面(右侧面，左侧面)。测距传感器2例如被安装在车辆10的保险杠的高度。测距传感器2基于来自ECU4的指示，在车辆10的侧方隔开规定间隔(例如隔开数毫秒)地反复发送超声波(例如20～100kHz的音波)等探查波21。
图2中图示了该探查波21的发送范围。发送范围的方向性例如为70度～120度左右。发送范围的中心线(测距传感器2的正面方向)例如为与车辆10的车宽方向(左右方向)大致平行的朝向。此外，该中心线也可以相对于车宽方向例如倾斜到20度左右。测距传感器2能够检测物体的最大检测距离例如为4m～10m左右。测距传感器2接收发送出的探查波21碰到物体而反射的反射波。在此，图3表示探查波21以及反射波22相对于时间的波形。测距传感器2将接收到的反射波22的强度S(振幅)超过规定的阈值Sth的时机(接收时间)Tr通知给ECU4。
此外，测距传感器2是发送探查波并接收反射波的传感器即可，也可以是使用音波的传感器、使用光波的传感器、使用电波的传感器。作为测距传感器2，例如能够使用超声波传感器、激光雷达、毫米波雷达等传感器。
位置检测传感器3是用于检测由测距传感器2检测距物体的距离时的测距传感器2的位置(以下，称为传感器位置)的传感器。具体地说，位置检测传感器3由检测车速的车速传感器、检测车辆10的方向盘的操作转向角的操作转向角传感器等构成。车速传感器被用于检测车辆10(测距传感器2)行进的距离。操作转向角传感器被用于检测车辆10(测距传感器2)的行进方向。位置检测传感器3的检测值被输入到ECU4。
ECU4以由CPU、ROM、RAM等构成的微机作为主体构成。ECU4基于测距传感器2的检测值、位置检测传感器3的检测值，执行判断存在于车辆10的侧方的物体高度等各种处理。如图1所示，ECU4具备距离计算部41、存储部42、高度判断变量计算部43和物体高度判断部44。此外，距离计算部41、高度判断变量计算部43以及物体高度判断部44既可以相互物理上分离，也可以由一个微机功能上实现。包含距离计算部41、高度判断变量计算部43、物体高度判断部44的ECU4所执行的处理的详细内容后述。存储部42是能够存储各种信息的RAM、闪存等存储器。
接下来，对基于物体检测装置1的物体检测场景进行说明。图2表示物体检测场景的一个例子的图。详细来说，图2是车辆10正在沿物体5的侧方路径17移动时，反复检测距物体5的距离，并且检测物体5的高度的场景(从上方观察的图)。物体5沿侧方路径17配置，例如或是停车空间200(物体5与车辆10之间的空间)的内部的路缘石、墙壁，或是配置于停车空间200内的、车辆10能够越过的台阶。
在此，图4～图7是从车辆10的前面侧或者后面侧观察车辆10与物体5的图，是说明因物体5的高低导致的反射波的不同的图。图4是示意性地表示物体5为高度H的低的物体51(路缘石等)的情况下的反射波的路径(反射路径)的图。图5是示意性地表示物体5为高度H的低的物体51(路缘石等)的情况下的反射波的图。如图4所示，由于从测距传感器2发送出的探查波21碰到物体51的多个面，所以存在多个反射路径R。具体地说，存在探查波21碰到物体51的上表面511时的反射路径R1；探查波21碰到侧面512时的反射路径R2；探查波21碰到侧面512，然后碰到地面13时的反射路径R3。除了反射路径R1～R3之外，例如还可能有探查波21碰到上表面511与侧面512的边界线513时的反射路径(图示以外)、碰到侧面512与地面的边界线514时的反射路径(图示以外)。
这样，由于自低的物体51的反射路径存在多个，所以各反射路径的反射波会相互干涉，如图5所示，反射波220a分裂为多个。由此，根据测距传感器2与物体51的相对角度，使得反射波220a的状态大幅变动。另外，在车辆10正在移动时，根据道路13(地面)的凹凸等，使得该相对角度发生变动。如图5所示，例如，测距传感器2朝向水平的状态2a、朝向上方的状态2b、朝向下方的状态2c、朝向车辆10的前方或者后方的状态(图示以外)等测距传感器2的朝向(与物体51的相对角度)在车辆10正在移动时斜向上下左右地变动。换句话说，在车辆10正在移动时，测距传感器2与物体51的相对角度发生变动，由于该变动，使得自物体51的反射波220a大幅变动。若反射波220a发生变动，则或未实现检测距物体51的距离，或即使能够实现距离检测，检测距离间的偏差也变大。
与此相对，图6是示意性地表示物体5为高度H的高的物体52(墙壁等)的情况下的反射波的路径(反射路径)的图。图7是示意性地表示高的物体52的情况下的反射波的图。此外，在图6、图7中，物体52的高度H变得比车辆10高。如图6所示，在是如墙壁等那样高的物体52的情况下，探查波21的大部分碰到物体52的侧面521，而难以碰到上表面522等其他面。因此，探查波21的反射路径R能够仅考虑为碰到侧面521时的路径R4。此外，严格来说也能够有反射路径R4以外的其他反射路径，但自其他反射路径的反射波与来自反射路径R4的反射波相比，强度小所以能够忽略。其结果，如图7所示，由测距传感器2接收到单一的反射波220b。由于反射波220b为单一，所以与图5的分裂的各反射波220a相比稳定。由此，在车辆10正在移动时，即使朝向水平的状态2a、朝向上方的状态2b、朝向下方的状态2c等测距传感器2的朝向发生变动(测距传感器2与物体52的相对角度发生变动)，也不会给反射波220b带来那样程度的影响。换句话说，在是高的物体52时，与低的物体51(参照图5)时相比，能够稳定地进行距物体52的距离检测。
鉴于此，ECU4根据在车辆10正在移动时反复检测出的检测距离的历史来判断物体的高度。参照图8对ECU4所执行的物体高度判断处理进行说明。图8的处理是在例如为了检测配置于停车空间的内部的物体，车辆10开始在该物体的侧方路径的行驶时而开始的。此外，以下，假设图2的场景进行说明。
若开始图8的处理，则首先，ECU4将在以下的处理中使用的各变量初始化(S11)。具体地说，设定为进行物体5的距离检测时的时间t(n)＝0。另外，设定为尝试物体5的距离检测的次数(计测计数)n＝1。另外，设定为物体5的距离检测成功的次数(距离检测次数)LCount＝0。另外，设定为标准化用变量NondetectNorm＝1。此外，对于标准化用变量NondetectNorm的含义后述。
接下来，ECU4使测距传感器2进行探查波以及反射波的收发(S12)。然后，距离计算部41(参照图1)在从测距传感器2有反射波的接收时间Tr(参照图3)的发送时，基于该接收时间Tr来计算距物体5的距离L(n)。具体地说，距离计算部41基于探查波的发送时间Tt与接收时间Tr之间的时间T(参照图3)和音速来计算检测距离L(n)。此外，如图9所示，在由测距传感器2接收的反射波22的强度为阈值Sth以下的情况下，假设无法接收反射波，不进行从测距传感器2向距离计算部41的接收时间Tr的发送。在该情况下，距离计算部41假设未实现距离检测，设为检测距离L(n)＝0。此外，距离计算部41也可以设置于测距传感器2。
接下来，ECU4基于自位置检测传感器3(参照图1)的检测值(车速，操作转向角)，计算这次进行了距离检测时的(在计测计数n的)测距传感器2的位置(传感器位置)Attd(S13)。具体地说，如图2所示，例如设定如下坐标系：将开始图8的处理的时刻的测距传感器2的位置设为原点O，将该时刻的车辆10的行进方向P设为X轴，将与该X轴直角的方向设为Y轴的坐标系。作为该坐标系中的坐标(AttdX(n)，AttdY(n))计算传感器位置Attd。此时，根据车速与时间t(n)，能够计算车辆10从前次的传感器位置Attd(测距传感器2)的移动距离。根据操作转向角，能够计算车辆10从前次的传感器位置Attd(测距传感器2)的移动方向。根据这些移动距离、移动方向来计算这次的传感器位置Attd。
接下来，ECU4将在S12计算出的检测距离L(n)和在S13计算出的传感器位置Attd，与计测计数n建立对应地存储到存储部42(参照图1)(S14)。图2中将以传感器位置Attd(AttdX(n)、AttdY(n))为基准并沿Y轴方向离开检测距离L(n)的点作为距离检测点6图示。距离检测点6包括能够进行距离检测时的点61和未实现距离检测时(检测距离L(n)＝0)的点62。这样，随着车辆10在侧方路径17上移动，反复执行S12，S13，由此以能够沿物体5的方式设定距离检测点61的列(历史)。另一方面，如上所述，在车辆10正在移动时，测距传感器2与物体5的相对角度发生变动，所以也存在根据该相对角度，未实现距离检测的情况(距离检测点62)。是与在S14，将图2的距离检测点6(距离检测点61，62)的状态存储到存储部42同义。
接下来，高度判断变量计算部43(参照图1)基于存储部42所存储的检测距离L(n)的历史(图2的距离检测点6的历史)，来计算与物体5的高度关联的数值、即高度判断变量(Height Parameter)(S15)。在此，图10是表示S15的处理的详细内容的流程图。此外，作为高度判断变量，说明4个例子。高度判断变量的第一例是对物体5未实现距离检测的次数相对于对物体5尝试了距离检测的次数的比例亦即未检测率。如上所述，若如路缘石等那样物体的高度低则反射波分裂，所以低的物体的未检测率与高的物体的未检测率相比为较大的值。换句话说，未检测率与物体5的高度关联。
高度判断变量的第二例是残差平均值。该残差平均值是针对距离检测点61的历史的近似直线7(参照图2)的各距离检测点61的残差的绝对值的平均值。如上所述，物体的高度若低则反射波分裂，所以即使能够进行距离检测，距离检测点(检测距离)间的偏差也变大。换句话说，低的物体的残差平均值与高的物体的残差平均值相比为大的值。换句话说，残差平均值与物体5的高度关联。
高度判断变量的第三例是未检测率与残差平均值的乘积。高度判断变量的第四例是未检测率与残差平均值的加权平均。由于这第三例、第四例的高度判断变量使用了未检测率和残差平均值这二者，所以与物体5的高度关联。
在图10的流程图的旁边图示表示使用第一～第四例中哪个高度判断变量的数值(Parameter)。在将未检测率作为高度判断变量时设为Parameter＝1，在将残差平均值作为高度判断变量时设为Parameter＝2，在将未检测率与残差平均值的乘积作为高度判断变量时设为Parameter＝3，在将未检测率与残差平均值的加权平均作为高度判断变量时设为Parameter＝4，对图10以下的流程图的处理进行说明。
若移至图10的处理，则高度判断变量计算部43首先，判断在这次的计测计数n的检测距离L(n)是否比零大(S21)。换句话说，判断是否能够进行距离检测。在能够进行距离检测的情况下(L(n)＞0，S21：是)，在距离检测次数LCount中加1(S22)。S22之后，移至S23。在S21未实现距离检测的情况下(L(n)＝0，S21：否)，不进行S22的距离检测次数LCount的更新，就移至S23。此外，通过每当在图8的S18更新计测计数n，就反复执行S21、S22，从而每当能够进行距离检测就将距离检测次数LCount一个一个地增加。
在S23中，判断是否Parameter＝2。换句话说，判断是将Parameter＝1的未检测率、3的未检测率与残差平均值的乘积、4的未检测率与残差平均值的加权平均作为高度判断变量使用，还是将2的残差平均值作为高度判断变量使用(S23)。Parameter的值被预先设定在ECU4的ROM等，参照其被设定的值，判断是否Parameter＝2即可。
在不为Parameter＝2的情况下，换句话说，在为Parameter＝1，3，4中的任意一个的情况下(S23：否)，移至S24。在S24中，将计测计数n和距离检测次数LCount代入以下的式1，计算未检测率NonDect。
NonDect＝(n－LCount)/n···(式1)
接下来，判断是否为Parameter＝1，换句话说，判断是否将未检测率作为高度判断变量(S25)。在Parameter＝1的情况下(S25：是)，将在S24计算出的未检测率NonDetect设定为高度判断变量(HeightParameter)(S26)。然后，结束图10的处理，移至图8的S16。
另一方面，在S23中Parameter＝2的情况下(S23：是)，或者在S25中不为Parameter＝1的情况下、换句话说在Parameter＝3或者4的情况下(S25：否)，移至图11的流程图的S27。移至S27的情况与采用Parameter＝2，3，4的任意一个的高度判断变量的情况相当。
在S27中，对在以下的处理中使用的各变量进行初始化。具体地说，将表示各距离检测点61相对于图2的近似直线7的残差dL的总和的变量dLsum设定为零。另外，将表示计测计数1～n的各检测距离的总和的变量Lsum设定为零。
接下来，基于存储部42所存储的检测距离L(n)以及传感器位置Attd，计算检测距离L(n)相对于传感器位置Attd的近似直线Line＝A×AttdX+B(S28)。此外，A、B为常数，在S28中，使用最小二乘法等方法，计算常数A、B。换句话说，在S28中，计算针对图2的距离检测点61的历史的近似直线7。在计算近似直线Line时，不使用未实现距离检测时的点62。
接下来，将当前关注的计测计数j设定为1(S29)。接下来，判断在计测计数j的检测距离L(j)是否比零大，换句话说判断在计测计数j是否能够进行距离检测(S30)。在检测距离L(j)比零大的情况下，换句话说在未实现距离检测的情况下(S30：是)，计算检测距离L(j)相对于在S28计算出的近似直线Line的残差dL(S31)。换句话说，计算残差dL＝|A×AttdX(j)+B－L(j)|。若在图2的距离检测点611的例子中对残差dL的计算方法进行说明，则将距离检测点611的X坐标(计算距离检测点611时的传感器位置Attd的X坐标AttdX)代入近似直线7的X，从而求出近似直线7上的点71。将该点71与距离检测点611之差(Y坐标之差)的绝对值作为残差dL进行计算。
接下来，将在S31计算出的残差dL加入到前次为止的残差dL的总和dLsum，来更新总和dLsum(S32)。另外，将检测距离L(j)加入到前次为止的检测距离的总和Lsum，来更新总和Lsum(S32)。S32之后，移至S33。
另一方面，在S30中，检测距离L(j)为零的情况下，换句话说，在计测计数j未实现距离检测的情况下(S30：否)，跳过S30～S32的处理，移至S33。
在S33中，判断计测计数j是否已达到最新的计测计数n(S33)。在还没有达到的情况下(S33：否)，对计测计数j加1，将计测计数j更新为下一个的计数值(S34)。然后，返回S30，对更新后的计测计数j执行上述的S30～S33。这样，在S29～S33中，针对图2的各距离检测点61计算与近似直线7的残差dL，计算这些残差dL的总和dLsum以及各距离检测点61的总和Lsum。
在S33中，计测计数j已达到n的情况下(S33：是)，移至S35。在S35，将残差dL的总和dLsum和距离检测次数LCount代入以下的式2，计算残差平均值dLave。
dLave＝dLsum/Lcount···(式2)
另外，在S35中，将检测距离的总和Lsum和距离检测次数LCount代入以下的式3，计算残差平均值的标准化用变量dLaveNorm。此外，标准化用变量dLaveNorm是检测距离的平均值，是在将未检测率与残差平均值的乘积或者未检测率与残差平均值的加权平均值作为高度判断变量时，用于对残差平均值进行标准化的变量。
dLaveNorm＝Lsum/Lcount···(式3)
接下来，判断是否为Parameter＝2，换句话说是否将残差平均值作为高度判断变量(S36)。在Parameter＝2的情况下(S36：是)，将在S35计算出的残差平均值dLave设定为高度判断变量(HeightParameter)(S37)。然后，结束图11的处理，移至图8的S16。
如上所述，通过将相对于检测距离的历史的近似直线的残差平均值作为高度判断变量，从而即使如图2那样，车辆10的行进方向P相对于物体5倾斜的情况下，也能够得到高精度的高度判断变量。在不使用近似直线，单纯地将检测距离的偏差(方差σ)作为高度判断变量的情况下，若车辆的行进方向相对于物体倾斜，则检测距离的变动变大。其结果为，方差σ会变大。
另一方面，在S36中，在不为Parameter＝2的情况下，换句话说在Parameter＝3或者4的情况下，移至图12的流程图的S38。在S38中，用在图10的S24中计算出的未检测率Nondetect除以在图8的S11设定的标准化用变量NondetectNorm，而对未检测率Nondetect进行标准化。在本实施方式中，由于设为标准化用变量NondetectNorm＝1，所以在S24计算出的未检测率Nondetect直接为标准化后的未检测率。由此，能够使未检测率Nondetect为0～1间的变量进行标准化。若解释标准化后的未检测率Nondetect的意思，则例如标准化后的未检测率Nondetect为零是指实现了距离检测(未实现距离检测的次数为零)的意思。标准化后的未检测率Nondetect为1是指完全未实现距离检测的意思。
另外，在S38，用在图11的S35计算出的残差平均值dLave同样地除以在S35计算出的标准化用变量dLaveNorm，来对残差平均值dLave进行标准化。由此，能够使残差平均值dLave为0～1间的变量进行标准化。若解释标准化后的残差平均值dLave的意思，则标准化后的残差平均值dLave为零是指残差dL间的误差(偏差)最小的意思。标准化后的残差平均值dLave为1是指残差dL间的误差(偏差)最大(产生与检测距离相同程度的误差)的意思。
此外，在本实施方式中，设为标准化用变量NondetectNorm＝1、dLaveNorm＝Lsum/Lcount，进行了未检测率、残差平均值的标准化，但这不过是一个例子，只要能够将未检测率和残差平均值转换为相同的维度即可，也可以以其他方法进行标准化。例如，也可以根据实验值预先设定标准化用变量NondetectNorm、dLaveNorm，并将其存储。
接下来，判断是Parameter＝3还是4，换句话说是将未检测率与残差平均值的乘积作为高度判断变量，还是将未检测率与残差平均值的加权平均作为高度判断变量(S39)。在Parameter＝3的情况下(S39：是)，将在S38计算出的标准化后的未检测率Nondetect与标准化后的残差平均值dLave的乘积作为高度判断变量(Height Parameter)进行计算(S40)。然后，结束图12的处理，移至图8的S16。通过这样，将未检测率与残差平均值的乘积作为高度判断变量，从而与将哪一方作为高度判断变量的情况相比，能够得到高精度的高度判断变量。
在S39中，在Parameter＝4的情况下(S39：否)，将在S38计算出的标准化后的未检测率Nondetect与标准化后的残差平均值dLave的加权平均作为高度判断变量(Height Parameter)进行计算(S41)。换句话说，在将未检测率的权重设为W1，将残差平均值的权重设为W2时，计算Height Parameter＝W1×Nondetect+W2×dLave(S41)。此外，权重W1、W2是在判断物体高度时，考虑未检测率与残差平均值的哪个的可靠性高而预先设定的。例如，如果未检测率的可靠性比残差平均值的可靠性高，则设定为W1＞W2。在S41之后，结束图12的处理，移至图8的S16。通过这样，将未检测率与残差平均值的加权平均作为高度判断变量，从而与将哪一方作为高度判断变量的情况相比，能够得到高精度的高度判断变量。
返回图8的说明，在S15中计算出高度判断变量(Height Parameter)后，移至S16。在S16中，物体高度判断部44(参照图1)基于在S15中计算出的高度判断变量(Height Parameter)，判断物体5(参照图2)的高度。在此，图13、图14示出S16的处理的详细内容的流程图。在S16中，执行图13的处理或者图14的处理的任一。首先，从图13的处理进行说明。低的物体的高度判断变量(未检测率、残差平均值或者它们的乘积、加权平均)比高的物体的高度判断变量大。鉴于此，当移至图13的处理时，首先，判断是否高度判断变量(Height Parameter)比预先设定的阈值Hth小(S51)。该阈值Hth是区分物体的高度是高还是低的高度判断变量的值。在存储部42(参照图1)中作为该阈值Hth，预先存储将未检测率作为高度判断变量时的阈值Hth1、将残差平均值作为高度判断变量时的阈值Hth2、将未检测率与残差平均值的乘积作为高度判断变量时的阈值Hth3、将未检测率与残差平均值的加权平均作为高度判断变量时的阈值Hth4。在S51中，读取与使用的高度判断变量的种类相应的阈值Hth，进行与高度判断变量的比较。
在高度判断变量(Height Parameter)比阈值Hth小的情况下(S51：是)，判断为物体5是如墙壁等那样较高的物体(S52)。然后，结束图13的处理。与此相对，在高度判断变量(Height Parameter)比阈值Hth大的情况下(S51：否)，判断为物体5是如路缘石等那样低的物体(S53)。然后，结束图13的处理。这样通过使用阈值Hth，从而能够简单地判断物体5的高低。
接下来，对图14的处理进行说明。若对图14的处理的前提进行说明，则认为高度判断变量(Height Parameter)与物体高度的值存在关联。具体地说，认为物体高度越低，高度判断变量越大。于是，预先实验高度判断变量相对于各种高度的物体如何变化。然后，基于其实验结果来计算高度判断变量相对于物体高度的函数。具体地说，例如，如图15所示，在物体高度相对于高度判断变量的图中，预先计算由实验求出的各点141的近似直线14。将该近似直线14作为高度判断变量相对于物体高度的函数Fun(HeightParameter)＝C×HeightParameter+D(C、D为常数)，并预先存储在存储部42。如这样，作为函数Fun采用直线的情况下，与采用以下说明的抛物线时相比，能够减少计算物体高度时的计算量。
另外，如图16所示，在由实验求出的点如附图标记151所示的点那样分布的情况下，作为高度判断变量相对于物体高度的函数Fun，也可以采用向下凸的抛物线15。另外，在由实验求出的点如附图标记161所示的点那样分布的情况下，作为高度判断变量相对于物体高度的函数Fun，也可以采用向上凸的抛物线16。在该情况下，将抛物线15、16作为高度判断变量相对于物体高度的函数Fun(HeightParameter)＝E×HeightParameter2+F×HeightParameter+G(E、F、G为常数)，预先存储在存储部42。这样，在作为函数Fun采用了抛物线的情况下，与采用直线的函数Fun时相比，能够提高物体高度的准确率。此外，根据实验点的分布状态，作为函数Fun，也可以采用直线、抛物线(2次曲线)以外的函数，例如指数函数、3次以上的曲线。
此外，准备与使用的高度判断变量的种类相应的函数Fun。即，在将未检测率作为高度判断变量时，预先求出未检测率相对于物体高度的函数Fun。另外，在将残差平均值作为高度判断变量时，预先求出残差平均值相对于物体高度的函数Fun。另外，在将未检测率与残差平均值的乘积作为高度判断变量时，预先求出未检测率与残差平均值的乘积相对于物体高度的的函数Fun。另外，在将未检测率与残差平均值的加权平均作为高度判断变量时，预先求出未检测率与残差平均值的加权平均相对于物体高度的函数。
为了便于说明图14，定义表示存储部42所存储的函数Fun的种类的变量Method。Method＝1表示函数Fun为直线。Method＝2表示函数Fun为抛物线。Method≠1，2表示函数Fun为直线、抛物线以外的函数。
将以上作为前提，在图14的处理中，首先判断是否Method＝1(S54)。在Method＝1的情况下(S54：是)，从存储部42读出作为函数Fun的直线(C×HeightParameter+D)(S55)。然后，移至S59。
在S54中，在不为Method＝1的情况下(S54：否)，移至S56，判断是否Method＝2。在Method＝2的情况下(S56：是)，从存储部42读出作为函数Fun的抛物线(E×HeightParameter2+F×HeightParameter+G)(S57)。然后，移至S59。
在S56中，在不为Method＝2的情况下(S56：否)，移至S58，从存储部42读出其它函数(指数函数，3次曲线函数等)。然后，移至S59。
在S59中，将在图8的S15中计算出的高度判断变量的值代入在S55、S57或者S58读出的函数Fun，来计算物体5的高度Heigt(S59)。然后，结束图14的处理。
返回图8的说明，在S16计算出物体5的高度后，移至S17。在S17中，判断是否满足预定的结束条件，由此判断是否结束图8的处理。具体地说例如在能够检测到图2的停车空间200时判断为满足预定的结束条件。另外，例如在障碍物接近车辆10等，无法继续进行图8的处理时，判断为满足预定的结束条件。在没有满足结束条件的情况下(S17：否)，移至S18，将计测计数n更新为下一值(n＝n+1)(S18)。然后，返回S12，对最新的计测计数n执行上述的S12～S17的处理。这样，重复S12～S17的处理直到在S17中满足结束条件为止的结果为，存储部42所存储的检测距离的数据数逐渐增加。然后，随着检测距离的数据数增加，高度判断变量的准确率提高，进而物体高度的准确率提高。
在S17满足结束条件的情况下(S17：是)，结束图8的处理。然后，ECU4执行与在S16判断的物体5的高度相应的处理。例如在使车辆10自动停到检测出的停车空间200时，在物体5是如墙壁等那样较高的物体的情况下，ECU4使车辆10停在相对于物体5有富裕的位置。由此，防止在上下车时车门与物体5(墙壁)接触。另外，例如在物体5为如路缘石等那样较低的物体的情况下，使车辆10停在相对于物体5极限的位置。由此，能够防止车辆10从停车空间200突出。另外，在图14的处理中计算出物体5的高度的值的情况下，也可以基于该值来判断车辆10是否能够越过物体5、是否存在物体5与保险杠接触的可能性等。
如以上说明那样，在本实施方式中，着眼于由物体与测距传感器的相对角度变动引起的反射波的变动由于物体的高低而不同，基于对反射波的变动进行了反映的变量(未检测率、残差平均值、或者它们的乘积、加权平均)来判断物体高度。由此，如车辆正在物体的侧方路径上移动时那样，在车辆与物体的距离变动小时也能够高精度地判断物体高度。此外，在上述实施方式中，作为高度判断变量对4个实施例进行说明，但除此之外例如也可以将未检测率与残差平均值之和作为高度判断变量。由此也能够得到反映了未检测率与残差平均值这两者的高度判断变量，所以能够提高物体高度的准确率。
(第二实施方式)
接下来，对本公开的第二实施方式所涉及的物体检测装置1进行说明。该第二实施方式是基于反射波的面积历史来判断物体高度的发明的实施方式。
图17是表示本实施方式的物体检测装置1的构成的框图。物体检测装置1被搭载在车辆10(参照图20、图22)。物体检测装置1具备测距传感器2和ECU4。测距传感器2是传感器部的一个例子，ECU4是控制单元的一个例子。
测距传感器2是用于检测存在于车辆10的周围(后方，前方，侧方等)的物体的传感器。此外，在本实施方式中，对作为测距传感器2采用超声波传感器的例子进行了说明，但测距传感器2只要是发送探查波并接收反射波的传感器也可以采用其他类型的传感器。测距传感器2被安装在例如车辆10的后面、前面、侧面的保险杠的高度位置。如图1所示，测距传感器2以将超声波振子23、电路基板24和通信部27收容于同一框体的形式构成。超声波振子23是利用压电效应来进行超声波的收发的压电振子。即，若驱动信号被赋予给超声波振子23，则超声波振子23发生振动，通过该振动将作为探查波的超声波向外部(车辆10的后方，前方，侧方等)发送。然后，超声波振子23在接收到所发送的探查波碰到物体而反射的反射波(超声波)时，通过压电效应而产生与该反射波相应的电信号。该电信号(反射波)被输入后述的控制部25。
电路基板24是安装了作为执行与探查波的发送、反射波的接收关联的处理的处理电路的控制部25以及面积计算部26的基板。控制部25与超声波振子23连接，基于自ECU4的指示来生成用于驱动超声波振子23(使之振动)的驱动信号，并将该驱动信号供给给超声波振子23。而且，控制部25使超声波振子23隔开规定间隔(例如隔开100毫秒)地反复发送探查波。另外，控制部25将被从超声波振子23输入的反射波的振幅(强度)超过规定的阈值(用于计算距物体的距离的距离计算用阈值)的时机(接收时间)通知给ECU4。另外，控制部25将被从超声波振子23输入的反射波输入到面积计算部26。
面积计算部26是计算被从控制部25输入的反射波的面积的部分。在此，图18例示探查波21以及反射波22相对于时间的波形。在图18中表示分为3个的反射波221、222、223的波形。在图18的波形图中，面积计算部26设定反射波的振幅的多个阈值的线100，计算反射波221～223的被各线100围起的部分221a～223a的面积。详细来说，面积计算部26具备多个计数器261(参照图17)。各计数器261与图18的线100(阈值)的任意一个对应，从控制部25输入的反射波被输入。然后，计数器261将输入的反射波的振幅超过分配给自身的阈值期间的时间(阈值超过时间)进行计数，并输出该阈值超过时间。
面积计算部26计算被从各计数器261输出的阈值超过时间围起的梯形的面积的总和。在此，参照图19，对根据阈值超过时间来计算面积的总和的方法的具体例进行说明。图19是图18的XIX部的放大图。在图19中示出分为3个的反射波221、222、223的波形，示出在左边图示的反射波222被最先接收，在正中图示的反射波221被第二个接收，在右边图示的反射波223被最后接收。各反射波221～223相互重叠一部分。此外，第二个反射波221的振幅最大。另外，在图19的例子中，第一个反射波222与第三个反射波223为同等的高度(振幅)。另外，在图19的例子中，第一个反射波222与第二个反射波221的分支点401、和第二个反射波221与第三个反射波223的分支点402为同等的高度。
另外，图19中图示最小的阈值的线100a、设定在第一个反射波222的峰值附近以及第三个反射波223的峰值附近的阈值的线100b、设定在第三个反射波221的峰值附近的阈值的线100c。此外，分支点401、402表现在线100a附近(比线100a稍上)。
从与线100a对应的计数器261输出时间t0。该时间t0与将第一个反射波222(严格来说图18的部分222a)的根源附近的宽度、第二个反射波221(严格来说图18的部分221a)的根源附近的宽度和第三个反射波223(严格来说图18的部分223a)的根源附近的宽度合计而得的总宽度对应。
从与线100b对应的计数器261输出时间t2，在停止暂时输出后，立刻恢复时间的计数而输出时间t3，再次停止暂时输出后，立刻恢复时间的计数而输出时间t4。时间t2与第一个反射波222的峰值附近的宽度对应。时间t3与第二个反射波221的中间附近的宽度对应。时间t4与第三个反射波223的峰值附近的宽度对应。
从与线100c对应的计数器261输出时间t5。该时间t5与第二个反射波221的峰值附近的宽度对应。
面积计算部26计算由线100a与线100b围起的面积，但线100b(时间t2，t3，t4)因各反射波221～223而产生间断，相对于此，线100a(时间t0)没有产生间断，所以难以设定梯形部分。于是，在该情况下，例如如以下那样，设定梯形部分(或者长方形部分)。具体地说，面积计算部26对线100a的计数器261开始阈值超过时间的计数的时刻P1与线100b的计数器261结束第一个反射波222的阈值超过时间的计数的时刻P2之间的时间t1。然后，面积计算部26计算以该时间t1作为下边、以时间t2作为上边、以线100a、100b之间作为高度的梯形部分22a的面积S11。另外，面积计算部26将线100b上的时间t3投影到线100a上，计算以该投影的线100a上的时间t3作为下边、以线100b上的时间t3作为上边、以线100a、100b之间作为高度的梯形部分(该情况下长方形部分)22b的面积S12。另外，面积计算部26将线100b上的时间t4投影到线100a上，计算以该投影的线100a上的时间t4作为下边、以线100b上的时间t4作为上边、以线100a、100b之间作为高度的梯形部分(该情况下长方形部分)22c的面积S13。面积计算部26将这些面积S11、S12、S13作为由线100a和线100b围起的面积(斜线的阴影线部分)。
面积计算部26计算以时间t3作为下边、以时间t5作为上边、以线100b、100c之间作为高度的梯形部分22d(点的阴影线部分)的面积S2作为由线100b和线100c围起的面积。然后，面积计算部26对计算出的各面积S11、S12、S13、S2进行相加。该相加后的面积相当于图8的部分221a、222a、223a的面积的总和。
若使在图19说明的面积的计算方法通常化，则选择来自与多个计数器261输出的时间中的最小的阈值对应的计数器261的时间、来自与设定在反射波的分支点附近的阈值对应的计数器261的时间以及来自与设定在反射波的峰值附近的阈值对应的计数器261的时间，来设定梯形部分。然后，对设定的各梯形部分的面积进行计算，并将计算出的各面积相加。由此，即使多个反射波部分重叠的情况下，也能够计算各反射波的面积的总和。此外，在图19说明的面积的计算方法只是例示，通过以从各计数器261输出的阈值超过时间适当地设定梯形部分，从而能够计算反射波的面积的总和。
返回图17的说明，面积计算部26将计算出的反射波的面积向控制部25发送。控制部25将该面积向ECU4发送。
通信部27是用线束(通信线)28与ECU4的通信部49连接，在控制部25与ECU4间进行各种数据的收发的部分。具体地说例如，通信部27将自控制部25的各种数据(反射波超过距离计算用阈值的时机(接收时间)、反射波的面积)作为数字值向ECU4发送。另外，通信部27接收自ECU4的各种数据(探查波的发送指示信号等)，并将接收到的数据向控制部25发送。
ECU4以由CPU、ROM、RAM等构成的微机作为主体而构成。该ECU4配置在与测距传感器2不同的位置(例如仪表板的里侧)。ECU4具备进行用于判断存在于车辆10周边的物体的高度的各种处理的处理电路40、和与该处理电路40(控制部45)连接的通信部49。处理电路40具备控制部45、历史存储部46、判断变量存储部47和物体高度判断部48。控制部45或向测距传感器2以发送探查波的方式进行指示，或基于自测距传感器2的反射波的接收时间来计算距物体的距离等，进行用于检测车辆10周边的物体的各种处理。物体高度判断部48进行用于判断检测到的物体的高度的各种处理。此外，控制部45以及物体高度判断部48所进行的处理的详细内容后述。
历史存储部46以及判断变量存储部47是能够存储各种数据的RAM、ROM、闪存等存储器。历史存储部46中存储有由测距传感器2(面积计算部26)计算出的面积的历史。判断变量存储部47存储有用于判断物体的高度的、表示物体高度相对于反射波的面积的关系的映射。该映射的详细内容后述。
通信部49是与控制部45连接，在控制部45与测距传感器2间进行各种数据的收发的部分。具体地说例如通信部49接收自测距传感器2的反射波的面积，将接收到的面积向控制部45发送。
接下来，对作为本实施方式中的物体高度的判断方法的前提的见解进行说明。测距传感器2接收到的反射波的总能量(反射波分为多个时各反射波的能量的总和)根据探查波碰到的物体的高低而发生变化。具体地说，探查波碰到墙壁等较高的物体时，该探查波的大部分碰到物体，所以反射波的总能量变大。与此相对，在探查波碰到路缘石、台阶等较低的物体时，该探查波的一部分没有碰到物体而穿到物体的后面，所以反射波的总能量变小。
本发明的发明人们进行了对物体高度与反射波的面积关联进行验证的2个实验。图20是说明这2个实验中的一个实验条件的图。作为第一实验条件，如图20所示，将测距传感器2设置到与车辆10的保险杠高度相当的高度(0.4m)，在与该测距传感器2对置的位置设置物体5。对改变测距传感器2与物体5之间的距离时的反射波的波形面积进行计测。此时，将物体5设为墙壁、高度10cm的路缘石或者高度3cm的台阶，对墙壁、路缘石、台阶分别计测反射波的波形面积。此外，图20的实验条件假设在车辆10在停车动作中等倒车或者前进时，检测车辆10的后方或者前方的物体5的场景。
图21表示其实验结果。图21的横轴表示测距传感器2与物体5之间的距离，图21的纵轴表示波形面积。另外，以附图标记111表示的线表示物体5为墙壁的情况下的实验结果。以附图标记112表示的线表示物体5为高度10cm的路缘石的情况下的实验结果。以附图标记113表示的线表示物体5为高度3cm的台阶的情况下的实验结果。此外，构成各线111～113的各标绘点114为N＝300的波形面积的平均。
根据图21，无论在哪种距离，越是高的物体，波形面积越大。换句话说，为线111(墙壁)＞线112(10cm的路缘石)＞线113(3cm的台阶)。另外，即使是同一物体，若距离发生变化则波形面积也变化。具体地说，特别是高的物体(壁)，距离越小，波形面积越大。
图22是说明第二实验条件的图。作为第二实验条件，如图22所示，设置长度6m的物体5。该物体5是高度3cm的台阶或者高度10cm的路缘石。使车辆10与该物体5隔开1m的距离地在物体5的侧方路径上以时速10km移动。此时，向车辆10的侧方(向物体5)反复发送探查波，并计测该探查波的反射波的波形面积。此外，为了检测配置于停车空间的路缘石或者台阶，图22的实验条件例如假设车辆10正在在停车空间的侧方路径中移动的场景。
图23A表示物体5为高度3cm的台阶的情况下的实验结果，图23B表示物体5为高度10cm的路缘石的情况下的实验结果。图23A、图23B的横轴表示车辆10在物体5的长度方向上的位置。图23A、图23B的纵轴表示反射波的波形面积。如图23A、图23B所示可知，高度3cm的台阶、高度10cm的路缘石都是计测的波形面积产生偏差。这是因为由于在车辆10正在移动时，测距传感器2与物体5的相对角度发生变动，所以因变动使得反射波发生变动。另外，也因为从测距传感器2发送的探查波(超声波)本身的不稳定。
另外，当比较图23A和图23B时，图23B比图23A超过某个波形面积S0的次数多。换句话说，虽然波形面积存在偏差，但若整体上观察面积历史则可知，越是高的物体波形面积越大。
以上，如图24、图25所示，能够设定反射波的面积越大则物体高度越高的映射。在图24中表示反射波的面积与物体高度的值的关系(映射)201。在图25中，表示反射波的面积与物体高度的种类的关系(映射)202。在图25的映射202中，作为例示，在反射波的面积最小的区域202a中物体高度(物体种类)设为车辆能够越过的物体高度(3cm左右)，在反射波的面积其次小的区域202b中，物体高度设为路缘石高度(10cm左右)，在区域202b的下一区域202c中，物体高度设为有可能与车辆的保险杠接触的物体高度(40cm左右)，在其以上的区域202d中，物体高度设为墙壁的高度。此外，在图24、图25的例子中，为了便于说明，示出物体高度与反射波的面积大致成正比地变化的映射201、202，但物体高度并不限于与反射波的面积成正比。
在本实施方式中，预先由实验求出图24、图25的映射201、202，这些映射201、202的任意一方或者双方预先存储在判断变量存储部47(参照图17)。
接下来，对本实施方式的物体检测装置1判断物体高度时的处理进行说明。图26是表示其处理的流程图。在图26中，将ECU4、测距传感器2的控制部25、面积计算部26所执行的处理作为一个流程图表示。图26的处理在满足开始物体的检测的规定条件时(例如为了检测停车空间而开始停车空间的侧方路径上的行驶时、开始针对停车空间的停车动作时)开始。然后，在满足结束物体的检测的规定条件时(例如，能够进行停车空间的检测时、结束向停车空间的停车时)结束。
若开始图26的处理，则首先，ECU4(控制部45)对测距传感器2，每隔规定间隔执行探查波的发送指示(S61)。接收到该发送指示的测距传感器2的控制部25使超声波振子23每隔规定间隔发送探查波(S61)。然后，控制部25在从超声波振子23输入的反射波的振幅超过阈值(距离计算用阈值)的情况下，将超过的时机(接收时间)通知给ECU4(S61)。控制部25在反射波的振幅没有超过阈值(距离计算用阈值)的情况下，不进行向ECU4通知接收时间。
接下来，ECU4的控制部45基于有无来自测距传感器2的接收时间的通知，判断反射波的振幅是否超过距离计算用阈值(S62)。在有接收时间的通知时(反射波的振幅超过距离计算用阈值时)(S62：是)，移至S63。如图18所示，在S63，ECU4的控制部45对探查波的发送时间Tt与反射波的接收时间Tr之间的时间T乘以音速，来计算距物体的距离(S63)。
接下来，如图18、图19所说明那样，如果存在反射波的被各计数器261计数的阈值超过时间围起的部分，则面积计算部26计算该部分的面积的总和(S64)。控制部25将该面积发送给ECU4(S64)。
接下来，ECU4的控制部45将在S64计算出的面积与在S63计算出的距离建立对应，并存储到历史存储部46(参照图17)(S65)。在此，图27表示历史存储部46所存储的面积以及距离的存储区域460的示意图。存储区域460中设置有储存各计测计数时的距离的距离储存区域461和储存各计测计数时的反射波的面积S的面积储存区域462。面积储存区域462的各栏与距离储存区域461的各栏建立对应。储存区域461、462所储存的距离L、面积S的括弧内的数字表示计测计数的值。储存区域461、462中按计测计数的顺序，换句话说按计测距离、面积的顺序，储存距离以及面积。
另一方面，在S62中，在没有来自测距传感器2的接收时间的通知时(反射波的振幅没有超过距离计算用阈值时)(S62：否)，移至S69。在该情况下，不进行基于面积计算部26的面积计算。在S69，控制部45将未检测信息(距离L＝0，面积S＝0)追加到历史存储部46的与这次的计测计数对应的存储区域中(参照图27)(S69)。此外，在将图23的横轴视为计测计数时，若将历史存储部46所存储的面积历史图表化，则如图23那样。
在S65之后或者S69之后，移至S66，物体高度判断部48参照历史存储部46所存储的距离的历史，按每个物体将历史存储部46所存储的面积历史分组(S66)。参照图22来说明S66的处理的主旨。当前，假设要判断图22的物体5的高度。此时，边车辆10在物体5的侧方路径上移动边计算来自物体5的反射波的面积，在存储其面积历史的过程中，来自与物体5不同的物体53的反射波的面积有可能被追加到面积历史。在存储物体5的反射波的面积历史时，与该面积历史建立对应地存储与物体5相应的距离历史。在存储其它的物体53的反射波的面积历史时，与该面积历史建立对应地存储与物体53相应的距离历史。由此，通过观察距离历史，从而能够分开物体5的面积历史和其它的物体53的面积历史。
若以图27为例来说明S66的处理，则按来自相同的物体的每个距离将距离储存区域461所储存的距离历史分组。在图27中，示出分组为组1、组2、···组i的例子。属于各组的距离值为相互同等的值，例如属于组的最小的距离值和最大的距离值之差满足不到规定值。此外，如在图22中车辆10的行进方向相对于物体5倾斜时、如图20那样车辆10与物体5接近或者分离时那样，存在来自相同物体的距离发生变化的情况。在该情况下，例如在从连续发生变化的距离的历史起距离急剧变化时，将该距离连续变化的历史的范围作为1组即可。将距离历史分组后，按其距离的每组，对面积历史进行分组。例如，使之与组1(从计测计数1到k的距离组)对应，将面积S(1)～S(k)作为一个组进行分组。
在S66之后，移至S67，物体高度判断部48计算代表属于S66的分组后的面积历史(分组面积历史)的各面积的代表值(S67)。将图23(A)的面积历史301作为S66的分组后的面积历史时，在S67中，作为代表值，计算属于分组面积历史301的面积的平均值、最大值或者总和。由此，即使属于面积历史的各面积不一致，也能够得到反应其面积历史的一个数值。
接下来，物体高度判断部48基于在S67计算出的代表值(面积)和判断变量存储部47所存储的映射(参照图24、图25)，来判断物体高度(S68)。具体地说，在使用图24的映射201的情况下，根据该映射201计算与代表值对应的物体高度的值(cm)。另外，在使用图25的映射202的情况下，根据该映射202判断与代表值对应的物体种类。然后，返回S61，将计测计数更新为下一值，对更新后的计测计数执行上述的S61～S69的处理。这样，通过重复S61～S69的处理，从而历史存储部46所存储的面积历史逐渐增加，物体的高度判断的精度提高。
然后，在结束图26的处理时，ECU4执行与所判断的物体高度相应的处理。例如，在物体高度是车辆能够越过的台阶的高度的情况下，不进行警告就使车辆越过该台阶。另外例如在物体高度是保险杠的高度的情况下，也可以向驱动器警告有可能与保险杠接触。
如以上说明那样，在本实施方式中，不根据1次的反射波的面积来判断物体高度，而根据反射波的面积的历史来判断物体高度，所以能够高精度地判断物体高度。另外，面积计算部26不仅是计算振幅最大的反射波的面积，还计算其周边的反射波的面积，换句话说反射波的面积的总和，所以能够得到与反射波的总能量相当的值。由此，能够高精度地判断物体高度。另外，面积计算部26基于计数器261计数的时间来计算面积，所以能够省略对反射波的波形进行A/D转换的A/D转换器，因此能够廉价构成。另外，由于面积计算部26设置于测距传感器两侧，从测距传感器2向ECU4发送面积作为数字值，所以能够在历史存储部46存储准确的面积。采用在ECU4侧计算反射波的面积的构成的情况下，从测距传感器2向ECU4发送反射波的波形时，噪声与该波形重叠，计算出的面积的精度有可能降低。另外，由于反射波的面积的计算以外的处理、面积历史的存储、映射的存储在ECU4侧进行，所以能够使测距传感器2的构成单纯，能够廉价构成。
此外，在面积计算部设置对反射波的波形进行A/D转换的A/D转换器，面积计算部也可以将转换后的反射波的波形与数字值积分，而计算反射波的面积。由此，能够计算更准确的面积。
(第三实施方式)
接下来，对本公开的第三实施方式所涉及的物体检测装置1进行说明。该第三实施方式是与第二实施方式关联的实施方式。以下，以与第二实施方式不同的部分为中心进行说明。作为本实施方式的物体检测装置的构成，采用图17的构成。在第二实施方式中计算反射波的面积的总和，并基于该面积的历史来判断物体高度，但在本实施方式中，计算分为多个的各反射波间的面积比率，基于该面积比率的历史来判断物体高度。若说明其理由，则根据物体的高低，反射波分为多个。在反射波分为多个的情况下，各反射波间的相对关系因物体的高低而变化。各反射波间的相对关系能够作为各反射波的面积比率表现。于是，在本实施方式中，如图28所示，预先由实验求出反射波间的面积比率与物体高度的关系(映射)501。此外，映射501也可以与图24同样是求出物体高度的值的映射，还可以与图25同样是求出物体种类的映射。判断变量存储部47中存储有映射映射501。
另外，面积计算部26个别地计算分为多个的各反射波的面积。若以图18的例子说明，则面积计算部26个别地计算第一个反射波222的被阈值的线100围起的部分222a的面积。面积计算部26个别地计算第二个反射波221的被阈值的线100围起的部分221a的面积。面积计算部26个别地计算第三个反射波223的被阈值的线100围起的部分223a的面积。
在此，参照图29，对个别计算各反射波的面积的方法的具体例进行说明。图29是图18的XIX部的放大图，为与图19同样的图。在图29中，对与图19相同的部分标注相同的附图标记。图29中图示有相对于分支点401以及分支点402这两方设置于上的的阈值的线100d、设定于第一个反射波221以及第三个反射波223的峰值附近的阈值的线100b、设定于第二个反射波221的峰值附近的阈值的线100c。
从与线100d对应的计数器26输出时间t6、t7、t8。时间t6与第一个反射波222的宽度对应。时间t7与第二个反射波221的宽度对应。时间t8与第三个反射波223的宽度对应。
面积计算部26计算以时间t6作为下边、以时间t2作为上边、以线100d、100b间作为高度的梯形部分222b(与图18的部分222a对应)的面积S3。面积计算部26计算以时间t7作为下边、以时间t5作为上边、以线100d、100c间作为高度的梯形部分221b(与图18的部分221a对应)的面积S4。面积计算部26计算以时间t8作为下边、以时间t4作为上边、以线100d、100b间作为高度的梯形部分223b(与图18的部分223a对应)的面积S8。
若将在图29说明的面积的计算方法通常化，则在从多个计数器261输出的时间中，选择来自与反射波的全部分支点相比设定在上面的阈值对应的计数器261的时间、来自与设定于反射波的峰值附近的阈值对应的计数器261的时间，按各反射波的每一个设定梯形部分。然后，个别地计算设定的各梯形部分的面积。由此，即使在多个反射波局部重叠的情况下，也能够个别地计算各反射的面积。此外，在图29说明的面积的计算方法只是例示，通过以从各计数器261输出的阈值超过时间适当地设定梯形部分，从而能够个别地计算各反射波的面积。
接下来，对本实施方式的物体检测装置1判断物体高度时的处理进行说明。图30是表示其处理的流程图。此外，在图30中，对与图26相同的处理标注相同的附图标记。当开始图30的处理时，控制部45使测距传感器2进行探查波的发送以及反射波的接收(S61)，判断反射波的振幅是否超过距离计算用阈值(S62)。控制部45在反射波的振幅超过距离计算用阈值的情况下(S62：是)，计算距物体的距离(S63)，在没有超过的情况下(S62：否)，将未检测信息追加到历史存储部46中(S69)。然后，移至S661。
接着S63，面积计算部26如在如图29说明那样，个别计算各反射波的面积(S641)。接下来，控制部45取得面积计算部26计算出的面积，基于取得的面积来计算各反射波间的面积比率(S642)。接下来，控制部45将在S641计算出的面积比率与在S63计算出的距离建立对应，并存储到历史存储部46(S651)。接下来，物体高度判断部48参照历史存储部46所存储的距离的历史，按每个物体对历史存储部46所存储的面积比率的历史进行分组(S661)。分组的方法与在图27说明的方法相同。由此，能够按每个物体分开面积比率的历史。
接下来，物体高度判断部48计算代表分组后的面积比率的历史的代表值(S671)。具体地说，物体高度判断部48与第二实施方式同样，计算属于历史的面积比率的平均值、最大值或者总和作为代表值。例如，假设反射波分为2个，作为此时的各反射波间的面积比率的历史，假设有1：3和1：5这2个面积比率。在该情况下，例如若将第一个反射波的面积比率彼此相加，将第二个反射波的面积比率彼此相加，则为2：8。将其设为作为代表值的面积比率的总和。另外，将该总和2：8用历史数2去除则为1：4。将其设为作为代表值的面积比率的平均值。另外，将第二个反射波的面积比率为最大的1：5设为作为代表值的面积比率的最大值。此外，不是限定于以上的具体例的主旨，作为面积比率的平均值、最大值或者总和的计算方法能够采用各种方法。
接下来，物体高度判断部48基于在S671计算出的代表值(面积比率)和判断变量存储部47所存储的映射501(参照图28)，判断物体高度(S681)。
如以上说明那样，即使基于反射波的面积比率的历史来判断物体高度，也能够得到与第二实施方式同样的效果。
(第四实施方式)
接下来，对本公开的第四实施方式所涉及的物体检测装置1进行说明。该第四实施方式是第三实施方式的变形例。在第三实施方式中，计算了各反射波间的面积比率，但在本实施方式中，代替面积比率，而计算各反射波间的峰值比率或者时间宽度比率。
在此，图31是用于本实施方式的物体检测装置1判断物体高度时的处理的流程图。此外，在图31中，对与图30相同的处理标注相同的附图标记。以下，以与图30不同的部分为中心，对图31的处理进行说明。在S63计算出距物体的距离后，面积计算部26计算分为多个的各反射波的峰值或者时间宽度(S643)。若参照图29来说明S643的处理，则面积计算部26例如从多个被设定的阈值中，选择设定于第一个反射波222的峰值附近的阈值(线100b)，并将该阈值作为反射波222的峰值。同样，面积计算部26将设定于第二个反射波221的峰值附近的阈值(线100c)作为反射波221的峰值，将设定于第三个反射波223的峰值附近的阈值(线100b)作为反射波223的峰值。此外，也可以在面积计算部26设置检测波形的峰值的峰值检测电路，以该峰值检测电路来检测各反射波的峰值。
另外，面积计算部26例如将图29的时间t6作为第一个反射波222的时间宽度，将时间t7作为第二个反射波221的时间宽度，将时间t8作为第三个反射波223的时间宽度。在面积计算部26计算出的各反射波的峰值或者时间宽度向ECU4发送。
反射波的峰值或者时间宽度与反射波的面积关联。即，在使反射波的时间宽度为固定时，反射波的峰值越大则面积变得越大。在使反射波的峰值为固定时，反射波的时间宽度越大则面积变得越大。于是，S643之后，ECU4的控制部45基于各反射波的峰值、基于各反射波间的峰值比率或者各反射波的时间宽度来计算各反射波间的时间宽度比率(S644)。由于反射波的峰值或者时间宽度与反射波的面积关联，所以峰值比率或者时间宽度比率与在第三实施方式使用的各反射波间的面积比率关联。
接下来，控制部45将在S644计算的峰值比率或者时间宽度比率与在S63计算出的距离建立对应，并存储到历史存储部46(S652)。接下来，物体高度判断部48与图30的S661、S671同样，按每个物体对历史存储部46所存储的峰值比率或者时间宽度比率的历史进行分组(S662)，计算代表分组后的历史的代表值(S672)。接下来，物体高度判断部48基于在S672计算出的代表值(峰值比率或者时间宽度比率)和判断变量存储部47所存储的映射，判断物体高度(S682)。此外，判断变量存储部47中存储有峰值比率与物体高度的映射或者时间宽度比率与物体高度的映射。
如以上说明那样，即使基于反射波间的峰值比率或者时间宽度比率的历史来判断物体高度，也能够得到与第二、第三实施方式同样的效果。
(第五实施方式)
接下来，对本公开的第五实施方式所涉及的物体检测装置1进行说明。该第五实施方式是第三实施方式的变形例。在第三实施方式中，在历史存储部46存储有面积比率的历史，但在本实施方式中，在历史存储部46存储各反射波的面积的历史，在判断物体高度的阶段，根据该面积的历史来计算各反射波间的面积比率。
在此，图32是本实施方式的物体检测装置1判断物体高度时的处理的流程图。此外，在图32中，对与图30相同的处理标注相同的附图标记。以下，以与图30不同的部分为中心，来说明图32的处理。在S641，面积计算部26个别地计算出各反射波的面积后，ECU4的控制部45将各反射波的面积与在S63计算出的距离建立对应，并存储在历史存储部46(S653)。在此，图33表示历史存储部46所存储的面积以及距离的存储区域460的示意图。与图27同样，存储区域460中设置有储存距离的距离储存区域461和储存反射波的面积的面积储存区域462。面积储存区域462被分成各反射波的储存区域。具体地说，以储存第一个接收的反射波的面积的区域462a、储存第二个接收的反射波的面积的区域462b···那样，设置各反射波的面积的储存区域。此外，对图33的面积S添加的2个数字中，左侧的数字表示由测距传感器2接收的反射波的顺序。右侧的数字表示计测计数的值。
接下来，物体高度判断部48按每个物体对历史存储部46所存储的各反射波的面积的历史进行分组(S663)。接下来，物体高度判断部48对分组后的历史，按各反射波的面积的历史的每一个，计算代表历史的代表值(S673)。具体地说，若在图33的例子说明，则以计算储存区域462a所储存的面积历史的代表值(例如平均值)、计算储存区域462b所储存的面积历史的代表值(例如平均值)那样按每个储存区域来计算代表值。接下来，物体高度判断部48在S673计算代表值间的比率，即各反射波间的面积比率(S674)。接下来，物体高度判断部48基于在S674计算出的面积比率和判断变量存储部47所存储的映射，来判断物体高度(S681)。这样，即使在判断物体高度的阶段计算面积比率，也能够得到与第三实施方式同样的效果。
此外，本公开所涉及的停车空间检测装置不限定于上述实施方式，在不脱离权利要求书的记载的限度内能够进行各种变更。例如，在第二～第五实施方式中，如图21所示，考虑到即使是相同物体反射波的面积也根据距物体的距离而变化，作为反射波的面积与物体高度的映射，也可以准备每个距离的映射。由此，进一步能够提高物体高度的判断精度。另外，在上述实施方式中，对将物体检测装置搭载于四轮乘用车的例子进行说明，但也可以搭载在四轮乘用车以外的车辆(例如，客车，二轮车)。另外，也可以将本发明的物体检测装置搭载在车辆以外的其他移动体(例如，船，飞行机，能够移动的机器人，无线控制汽车)。
在上述实施方式中，超声波振子23能够作为收发部发挥作用。距离计算部41以及面积计算部26能够作为接收结果计算部发挥作用。存储部42以及历史存储部46能够作为历史存储部发挥作用。物体高度判断部44以及物体高度判断部48能够作为判断部发挥作用。高度判断变量计算部43能够作为变量计算部发挥作用。高度判断变量计算部43在执行S21～S26的处理时，能够作为未检测率计算部发挥作用。高度判断变量计算部43在执行S28的处理时，能够作为近似直线计算部发挥作用。高度判断变量计算部43在执行S29～S37的处理时，能够作为残差平均计算部发挥作用。高度判断变量计算部43在执行S38～S41的处理时，能够作为反映值计算部发挥作用。
物体高度判断部44在执行S51～S53的处理时，能够作为高低判断部发挥作用。存储部42能够作为函数存储部发挥作用。物体高度判断部44在执行S54～S59的处理时，能够作为高度计算部发挥作用。判断变量存储部47能够作为关系存储部发挥作用。面积计算部26在执行S64的处理时，能够作为总和面积计算部发挥作用。
面积计算部26在执行S641、S643的处理时，能够作为个别面积计算部发挥作用。控制部45在执行S642或者S644的处理时，能够作为比率计算部发挥作用。物体高度判断部48在执行S674的处理时，能够作为比率计算部发挥作用。控制部45在执行S63的处理时，能够作为距离计算部发挥作用。历史存储部46能够作为距离存储部发挥作用。物体高度判断部48在执行S66、S661、S662、S663的处理时，能够作为组化部发挥作用。物体高度判断部48在执行S67、S671、S672、S673的处理时，能够作为代表值设定部发挥作用。

Claims (20)

1.一种物体检测装置，是搭载在移动体(10)对存在于所述移动体的周围的物体(5)进行检测的物体检测装置(1)，该物体检测装置具备：
收发部(2，23)，其向所述移动体的周围反复发送探查波，并接收该探查波碰到所述物体而反射的反射波；
接收结果计算部(41，26)，其基于所述收发部接收到的所述反射波来计算距所述物体的距离作为检测距离，或者计算所述反射波的面积；
历史存储部(42，46)，其存储所述接收结果计算部计算出的所述检测距离或者所述面积亦即接收结果的历史；以及
判断部(44，48)，其基于所述接收结果的历史来判断所述物体的高度。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，
在所述移动体正在所述物体的侧方路径(17)中移动时，所述收发部反复向所述移动体的侧方发送所述探查波，并接收该探查波碰到所述物体而反射的所述反射波，
所述接收结果计算部是计算所述检测距离的距离计算部(41)，
所述物体检测装置具备变量计算部(43)，所述变量计算部基于所述历史存储部(42)所存储的所述检测距离的历史，计算与所述物体的高度关联的数值亦即高度判断变量，
所述判断部(44)基于所述高度判断变量来判断所述物体的高度。
3.根据权利要求2所述的物体检测装置，其中，
所述变量计算部具备未检测率计算部(S21～S26)，所述未检测率计算部计算未检测率作为所述高度判断变量，
所述未检测率是所述收发部对所述物体进行收发信但未实现距所述物体的距离检测的次数相对于所述收发部对所述物体进行收发信来尝试距离检测的次数的比例。
4.根据权利要求2所述的物体检测装置，其中，
所述变量计算部具备：
近似直线计算部(S28)，其计算针对所述检测距离的历史的近似直线(7)；以及
残差平均计算部(S29～S37)，其计算所述近似直线与各检测距离的残差的绝对值的平均值亦即残差平均值作为所述高度判断变量。
5.根据权利要求2所述的物体检测装置，其中，
所述变量计算部具备：
未检测率计算部(S21～S24)，其计算未检测率，所述未检测率是
所述收发部对所述物体进行收发信但未实现距所述物体的距离检测的次数相对于所述收发部对所述物体进行收发信来尝试距离检测的次数比例；
近似直线计算部(S28)，其计算针对所述检测距离的历史的近似直线(7)；
残差平均计算部(S29～S35)，其计算所述近似直线与各检测距离的残差的绝对值的平均值亦即残差平均值；以及
反映值计算部(S38～S41)，其计算反映了所述未检测率与所述残差平均值这两者的值的数值作为所述高度判断变量。
6.根据权利要求5所述的物体检测装置，其中，
所述反映值计算部(S40)计算所述未检测率与所述残差平均值的乘积作为所述高度判断变量。
7.根据权利要求5所述的物体检测装置，其中，
所述反映值计算部(S41)计算所述未检测率与所述残差平均值的加权平均值作为所述高度判断变量。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的物体检测装置，其中，
所述判断部具备高低判断部(S51～S53)，所述高低判断部在所述高度判断变量为规定的阈值以上的情况下判断为所述物体是高度低的物体，在所述高度判断变量不足所述阈值的情况下判断为所述物体是高度高的物体。
9.根据权利要求2～8中任一项所述的物体检测装置，其中，
具备函数存储部(42)，所述函数存储部(42)预先存储所述高度判断变量相对于物体高度的函数，
所述判断部具备高度计算部(S54～S59)，所述高度计算部使用所述函数来计算与所述高度判断变量对应的物体高度。
10.根据权利要求9所述的物体检测装置，其中，
所述函数为直线(14)。
11.根据权利要求9所述的物体检测装置，其中，
所述函数为抛物线(15，16)。
12.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，
所述接收结果计算部是计算所述面积的面积计算部(26)，
所述物体检测装置具备存储所述反射波的面积与物体高度的关系(201，202，501)的关系存储部(47)，
所述判断部(48)基于所述历史存储部(46)所存储的历史亦即面积历史与所述关系来判断所述物体的高度。
13.根据权利要求12所述的物体检测装置，其中，
所述面积计算部具备总和面积计算部(S64)，所述总和面积计算部在表示了所述反射波的波形(221，222，223)的波形图中，设定多个所述反射波的振幅的阈值的线(100)，并计算所述波形的被各阈值的线围起的部分(221a，222a，223a)的面积的总和作为存储到所述历史存储部的面积。
14.根据权利要求12所述的物体检测装置，其中，
将在所述收发部通过1次所述探查波的发送而接收到多个所述反射波时的该多个反射波分别设为分裂反射波时，
所述面积计算部具备个别面积计算部(S641，S643)，该个别面积计算部在表示了所述反射波的波形的波形图中，设定多个所述反射波的振幅的阈值的线(100)，作为所述分裂反射波的所述波形亦即分裂波形(221，222，223)的被各阈值线围起的部分(221a，222a，223a)的面积或者与其面积关联的值，计算所述分裂波形的峰值或者时间宽度，
比率计算部(S642，S644，S674)基于所述个别面积计算部计算出的面积、峰值或者时间宽度，计算所述分裂波形间的面积比率、峰值比率或者时间宽度比率，
所述关系存储部存储所述面积比率、所述峰值比率或者所述时间宽度比率与物体高度的关系(501)，
所述判断部基于所述面积比率、所述峰值比率或者所述时间宽度比率的历史与所述关系来判断所述物体的高度。
15.根据权利要求13或者14所述的物体检测装置，其中，
所述面积计算部具备按每个所述阈值对所述反射波的振幅超过所述阈值的期间的时间亦即阈值超过时间进行计数的计数器(261)，并计算所述波形图中被各阈值超过时间围起的梯形的面积。
16.根据权利要求12～15中任一项所述的物体检测装置，其中，具备：
距离计算部(S63)，其基于所述收发部接收到的所述反射波来计算距所述物体的距离；
距离存储部(46)，其将该距离计算部计算出的所述距离的历史与所述面积历史建立对应地存储；以及
分组部(S66，S661，S662，S663)，其基于所述距离存储部所存储的所述距离的历史，按每个物体的历史对所述面积历史进行分组，
所述判断部基于由所述分组部分组的所述面积历史亦即分组面积历史与所述关系来判断所述物体的高度。
17.根据权利要求16所述的物体检测装置，其中，
具备代表值设定部(S67，S671，S672，S673)，该代表值设定部设定代表属于所述分组面积历史的各数值的代表值，
所述判断部基于所述代表值和所述关系来判断所述物体的高度。
18.根据权利要求17所述的物体检测装置，其中，
所述代表值设定部设定属于所述分组面积历史的各数值的平均值、最大值或者总和作为所述代表值。
19.根据权利要求12所述的物体检测装置，其中，具备：
传感器部(2)，其具备所述收发部(23)和所述面积计算部(26)；
控制单元(4)，其至少具备所述历史存储部、所述关系存储部和所述判断部；以及
通信部(27，49)，其在所述传感器部与所述控制单元间，进行包含由所述传感器部计算出的所述面积向所述控制单元的发送的通信。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的物体检测装置，其中，
所述移动体为车辆。
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