CN105358382B - 物体检测装置以及物体检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种物体检测装置以及物体检测方法，能够即使在产生警报声的情况下也能根据收集到的声音信息来高精度地检测车辆周围的物体。在本发明中，由搭载于车辆的集声装置(10)收集声音，由频率分解部(21c)对该收集到的声音信息进行频率解析，在由行驶声检测部(21d)基于该声音信息的频率特性来检测车辆周围的物体时，使在从搭载于车辆的再现装置(11)再现的声音的频率特性中预定的频带的声压大的情况下的使用该预定的频带的物体检测比在从再现装置(11)再现的声音的频率特性中预定的频带的声压小的情况下的使用该预定的频带的物体检测受抑制。

Description

物体检测装置以及物体检测方法
技术领域
本发明涉及基于车辆周围的声音信息来检测车辆周围的物体的物体检测装置以及物体检测方法。
背景技术
作为搭载于车辆的物体检测装置，提出了收集车辆周围的声音并使用所收集到的声音信息来检测作为声源的物体(例如，发出行驶声的车辆)的装置。在专利文献1所记载的装置中，从按预定的间隔配设的多个麦克风输出的声响信号中利用带通滤波器分别除去低频带和高频带的频率成分而转换成修正声响信号，根据该修正声响信号算出车辆的行驶声的出现特征的预定频带的功率，在该功率等级比预定值大的情况下判断为有接近车辆，并且从该修正声响信号除去不需要的噪声成分而转换成噪声抑制信号，运算多个麦克风的噪声抑制信号间的互相关关系，根据相关关系成为最大的到达时间差来运算接近车辆的接近方向。
现有技术文献
专利文献1：日本实开平5-92767号公报
发明内容
发明要解决的问题
在车辆搭载有警报装置(例如，向周围告知车辆接近的警报装置)的情况下，在物体检测装置中也收集了从本车辆的警报装置产生的警报声。因此，在物体检测装置中，有可能会将该收集到的警报声误检测为由周围物体产生的声音，导致物体的检测精度降低。
因此，本发明的课题在于，提供一种即使在产生警报声的情况下也能够根据所收集到的声音信息来高精度地检测车辆周围的物体的物体检测装置以及物体检测方法。
用于解决问题的手段
本发明的物体检测装置基于车辆周围的声音信息来检测车辆周围的物体，该物体检测装置的特征在于，具备：集声部，其搭载于车辆；解析部，其对由集声部收集的声音信息进行频率解析；和检测部，其基于由解析部解析出的声音信息的频率特性来检测车辆周围的物体，检测部基于从搭载于车辆的警报装置产生的警报声的频率特性，使警报声的预定的频带的声压大的情况下的使用预定的频带的物体检测比警报声的预定的频带的声压小的情况下的使用预定的频带的物体检测受抑制。
车辆搭载有警报装置，从警报装置向车辆的周围产生警报声。在物体检测装置中，由车载的集声部进行集声，取得所收集到的声音的声音信息。在由该集声部收集到的声音中，除了从车辆周围的物体发出的声音之外，还包括从车辆的警报装置产生的声音。在物体检测装置中，由解析部对所收集到的声音信息进行频率解析，取得该声音信息的频率特性。并且，在物体检测装置中，由检测部基于该声音信息的频率特性来检测车辆周围的物体。特别是在警报声的频率特性所包含的预定的频带的声压大的情况下，因为该预定的频带受到警报声的影响，所以当使用该预定的频带时误检测警报声的可能性高。因此，在检测部中，在警报声的预定的频带的声压大的情况下使用所收集到的声音信息的频率特性中的该预定的频带的物体检测，比警报声的预定的频带的声压小的情况下的使用该预定的频带的物体检测受抑制。如此，即使在从车辆产生了警报声的情况下，物体检测装置也能够通过抑制使用警报声的声压大的频带的物体检测来抑制将警报声误检测为由车辆周围的物体产生的声音，能够根据所收集到的声音信息来高精度地检测车辆周围的物体。
在本发明的上述物体检测装置中，优选的是，从警报装置产生的警报声能够断续地产生，检测部在未产生警报声的期间使用由解析部解析出的声音信息的频率特性的全部频带来进行物体检测。
警报声能够断续地产生，存在产生警报声时和未产生警报声时。在未产生警报声的期间，由集声部收集到的声音不包含警报声，因此不会误检测警报声。因此，在检测部中，在未产生警报声的期间使用在该期间收集到的声音信息的频率特性的全部频带来进行物体检测。如此，在物体检测装置中，在警报声断续地产生的情况下，在未产生警报声的期间使用所收集到的声音信息的频率特性的全部频带来进行物体检测，由此不会将警报声误检测为由车辆周围的物体产生的声音，能够使用所收集到的声音信息的频率特性的全部频带来更高精度地检测车辆周围的物体。
在本发明的上述物体检测装置中，优选的是，从警报装置产生的警报声能够根据时间变化而变更频率特性，检测部按照警报声的根据时间变化而变更的频率特性使用于物体检测的频带变化。
警报声能够根据时间变化而变更频率特性，警报声的声压大的频带和/或声压小的频带随时间变化。在任意的时间，当警报声的预定的频带的声压变大时，该预定的频带受到警报声的影响，因此当使用该预定的频带时误检测警报声的可能性变高。因此，在检测部中，以使物体检测不受警报声的影响的方式，按照根据警报声的时间变化而变更的频率特性使用于物体检测的频带变化。如此，在物体检测装置中，在根据时间变化而变更警报声的频率特性的情况下，按照变更的频率特性使用于物体检测的频带变化，由此即使警报声的频率特性变更也能够抑制将警报声误检测为由车辆周围的物体产生的声音，能够根据所收集到的声音信息来高精度地检测车辆周围的物体。
在本发明的上述物体检测装置中，优选的是，检测部在警报声的预定的频带的声压比基准值大的情况下禁止使用比该基准值大的预定的频带的物体检测，在警报声的预定的频带的声压比基准值小的情况下进行使用比该基准值小的预定的频带的物体检测。如此，物体检测装置通过禁止使用警报声的声压比基准值大的频带的物体检测，能够防止将警报声误检测为由车辆周围的物体产生的声音，能够根据所收集到的声音信息来高精度地检测车辆周围的物体。
本发明的物体检测方法基于车辆周围的声音信息来检测所述车辆周围的物体，该物体检测方法的特征在于，包括：搭载于所述车辆的集声步骤；解析步骤，对由所述集声步骤收集的声音信息进行频率解析；和检测步骤，基于由所述解析步骤解析出的声音信息的频率特性来检测所述车辆周围的物体，所述检测步骤，基于从搭载于所述车辆的警报装置产生的警报声的频率特性，使所述警报声的预定的频带的声压大的情况下使用所述预定的频带的物体检测比所述警报声的预定的频带的声压小的情况下的使用所述预定的频带的物体检测受抑制。该物体检测方法与上述的物体检测装置发挥同样的作用，具有同样的效果。
发明的效果
根据本发明，即使在从车辆产生警报声的情况下，通过抑制使用警报声的声压大的频带的物体检测，也能够抑制将警报声误检测为由车辆周围的物体产生的声音，能够根据所收集到的声音信息高精度地检测车辆周围的物体。
附图说明
图1是第1实施方式的接近车辆检测装置的构成图。
图2是接近通报声的频率特性的一例。
图3是与本车辆的速度相应的接近通报声的频率特性的一例，(a)是速度低的情况，(b)是速度高的情况。
图4是第2实施方式的接近车辆检测装置的构成图。
图5是接近通报声的再现定时的一例。
图6是第3实施方式的接近车辆检测装置的构成图。
图7是使接近通报声的频率特性根据时间变化而变化的一例，(a)是基本的频率特性，(b)是对基本的频率特性进行了分解后的第1频率特性，(c)是对基本的频率特性进行了分解后的第2频率特性，(d)是对基本的频率特性进行了分解后的第3频率特性。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的物体检测装置以及物体检测方法的实施方式。此外，在各图中对相同或相当的要素标注相同的符号，省略重复的说明。
在本实施方式中，将本发明适用于车辆所搭载的接近车辆检测装置。本实施方式的接近车辆检测装置基于由麦克风收集到的声音来检测接近本车辆的车辆，将所检测到的接近车辆的信息提供给驾驶辅助装置。在该接近车辆的检测中，检测本车辆周围的其他车辆的行驶声(声源)，判断所检测到的其他车辆(声源)是否正在接近本车辆。
本实施方式的车辆是能够通过发动机以外的驱动源(例如，马达)来行驶的车辆，例如是混合动力汽车、电动汽车。在该车辆中，为了让周围的行人等(特别是眼睛不好使的人)获知有车辆正在接近而产生接近通报声(警报声)。该接近通报声根据车辆状态(速度、发动机转速、马达转速、制动踏板踏下量)的变化而变更频率特性。此外，产生接近通报声，基本上是车辆行驶的情况(特别是，在车辆的周围存在行人而低速行驶(例如，不足时速20km左右)的情况)，也可以是车辆仅通过发动机以外的驱动源来行驶的情况。
接近通报声是人听起来容易辨别且不刺耳的人工声，能够由设计者任意设定。例如，在作为接近通报声使用了模拟车辆行驶声的声音的情况下，接近通报声具有与车辆实际的行驶声的频率特性类似的频率特性。即使在接近通报声不是模拟行驶声的声音的情况下，接近通报声的频率特性中的声压大的频带(占用的频带)也难以检测出车辆的行驶声。因此，本实施方式的接近车辆检测装置利用接近通报声的频率特性来进行接近车辆检测，以使得不会将从本车辆产生的接近通报声误检测为周围车辆的行驶声。在本实施方式中，有3个实施方式，第1实施方式是产生基本的接近通报声的情况，第2实施方式是断续地产生接近通报声的情况，第3实施方式是产生随时间变化的频率特性的接近通报声的情况。
在车辆的行驶声中，存在道路噪声(轮胎表面与路面的摩擦声)、胎面噪声(轮胎槽中的空气的旋涡(压缩/释放))、发动机声、刮风声等。车辆的行驶声的特征性的频带，在经验上已知是在800～3000Hz的频带周边具有特征的声音。
参照图1～图3对第1实施方式的接近车辆检测装置1进行说明。图1是第1实施方式的接近车辆检测装置的构成图。图2是接近通报声的频率特性的一例。图3是与本车辆的速度相应的接近通报声的频率特性的一例。
接近车辆检测装置1对由多个麦克风收集到的各声音信息进行频率解析，基于该频率解析出的多个频率特性间的声音的到达时间差来检测行驶声，判断所检测出来的行驶声是否正在接近本车辆。特别是，接近车辆检测装置1将所收集到的声音信息的频率特性中的接近通报声的声压大的频带(接近通报声占用的频带)除去来进行行驶声检测，以使得不会将由本车辆产生的接近通报声误检测为本车辆周围的其他车辆的行驶声。进而，当接近通报声的频率特性根据本车辆的状态而变更时，接近车辆检测装置1根据该变更的频率特性将接近通报声的声压大的频带除去来进行行驶声检测。
接近车辆检测装置1具备集声装置10、再现装置11、车辆状态取得装置12、ECU(Electronic Control Unit)21(再现声频率特性存储部21a、车辆状态对应控制部21b、频率分解部21c、行驶声检测部21d)。此外，在第1实施方式中，集声装置10相当于权利要求所记载的集声部，再现装置11、再现声频率特性存储部21a以及车辆状态对应控制部21b相当于权利要求所记载的警报装置，频率分解部21c相当于权利要求所记载的解析部，行驶声检测部21d相当于权利要求所记载的检测部。
集声装置10是包括2个以上的麦克风的麦克风阵列。该2个以上的麦克风在车辆的前端部并排配置在车辆宽度方向(左右方向)上(例如，以相同的高度配置在相对于车辆中心而左右对称的位置上，向前方或者前方外侧而配设)。麦克风是声电转换器，收集车外周围的声音，将收集到的声音转换成模拟的电信号。在集声装置10中，按一定时间将由各麦克风收集到的声音转换成电信号，将包括该模拟电信号的各集声信号发送给ECU21。此外，以下，作为集声装置10以包括2个麦克风的麦克风阵列的例子进行说明。
再现装置11包括1个或多个车外用的扬声器以及放大器。扬声器配置于在车外听得见再现的声音(接近通报声)的部位(例如，车辆的发动机室内)。在再现装置11中，当从ECU21接收到再现声信号(电信号)时，通过放大器对该再现声信号进行放大，通过扬声器将该放大后的再现声信号转换成声音而输出。
车辆状态取得装置12是用于取得(检测)车辆的各种状态的传感器等。作为要取得的车辆的状态，例如有速度、发动机转速、马达转速、制动踏板踏下量。在车辆状态取得装置12中，按一定时间取得车辆的状态，将表示该状态的车辆状态信号发送给ECU21。
ECU21是包括CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等的电子控制单元，对接近车辆检测装置1进行综合控制。在ECU21中，按一定时间分别接收来自集声装置10的各集声信号以及来自车辆状态取得装置12的各车辆状态信号。在ECU21中，在ROM的预定区域构成再现声频率特性存储部21a。另外，在ECU21中，通过将ROM所存储的应用程序装载到RAM中而由CPU来执行，按一定时间进行车辆状态对应控制部21b、频率分解部21c、行驶声检测部21d的各处理。通过该各处理，在ECU21中，将再现声信号发送给再现装置11、和/或将接近车辆信息信号发送给驾驶辅助装置(未图示)。
作为前处理，在ECU21中，每当分别接收到2个麦克风的集声信号(模拟的电信号)时，将各集声信号分别转换成数字的电信号。进而，在ECU21中，从该集声信号(数字的电信号)中除去预定的频带(与充分包含车辆的行驶声的特征性的频带在内的频带相比高的高频带和低的低频带)。将进行了该前处理的各麦克风的集声信号设为x1(t)、x2(t)。该集声信号x1(t)、x2(t)是时间区域的信号。t表示时间。此外，该前处理后的各集声信号x1(t)、x2(t)按预定时间(能够算出互相关关系的足够的时间)存储在ECU21的RAM的预定区域。
再现声频率特性存储部21a存储作为再现声的接近通报声的频率特性(表示相对于各频率的声压的特性)。所存储的接近通报声是设计者制作的预先知道的频率特性。图2中示出了接近通报声的频率特性的一例，横轴是频率，纵轴是声压。从该例可知，接近通报声由于设为人听起来容易辨别且不刺耳的声音，所以具有声压大的频带和声压小的频带。在车辆的行驶声的特征性的频带即800～3000Hz中，也包含接近通报声的声压大的频带。对于该接近通报声的声压大的频带，由于接近通报声占用并且会掩盖所收集的本车辆周围的其他车辆的行驶声，所以对其他车辆的行驶声的检测造成影响。因此，当使用该接近通报声的声压大的频带进行检测时，有可能会将接近通报声误检测为行驶声。此外，接近通报声的频率特性除了上述所示的频率特性以外，也可以任意设定。
进而，再现声频率特性存储部21a存储根据车辆状态的变化而变化的接近通报声的频率特性。作为该车辆状态，例如有速度、发动机转速、马达转速、制动器踏下量。作为使该频率特性变化的模式，例如设为随着本车辆的速度变高而高频带的声压变大这样的频率特性的模式。图3中示出根据速度的变化而变化的接近通报声的频率特性的一例，图3(a)是速度低时的频率特性，图3(b)是速度高时的频率特性。在本例中，图3(b)所示的速度高时的频率特性成为使图3(a)所示的速度低时的频率特性整体向高频率侧扩展的特性。此外，根据速度等车辆状态而变化的频率特性的模式，除了上述所示的模式以外，也可以任意设定。另外，根据车辆状态而变化的频率特性，既可以是相对于一个车辆状态的变化而变化的频率特性，或者也可以是相对于多个车辆状态的各变化的组合而变化的频率特性。
车辆状态对应控制部21b将与由车辆状态取得装置12取得的车辆状态对应的接近通报声的频率特性从再现声频率特性存储部21a所存储的与各车辆状态所应的接近通报声的频率特性中提取。由该车辆状态对应控制部21b提取出的接近通报声的频率特性由行驶声检测部21d利用。另外，在ECU21中，生成用于再现该提取出的频率特性的接近通报声的再现声信号(模拟的电信号)，将该再现声信号发送给再现装置11。
频率分解部21c对时间区域的各集声信号x1(t)、x2(t)分别进行频率分解(频率解析)，取得频率区域的各集声信号x1(t)、x2(t)。在本实施方式中，作为该频率分解的方法，使用离散傅立叶变换(DFT(Discrete Fourier Transform))。作为具体的处理，频率分解部21c通过式(1)对一方的麦克风的集声信号x1(t)进行离散傅立叶变换，取得频率区域的集声信号X1(ω)。另外，频率分解部21c通过式(2)对另一方的麦克风的集声信号x2(t)进行离散傅立叶变换，取得频率区域的集声信号X2(ω)。ω表示频率。
X1(ω)＝DFT(x1(t))…(1)
X2(ω)＝DFT(x2(t))…(1)
行驶声检测部21d求出由频率分解部21c进行了频率分解后的频率区域的集声信号X1(ω)、X2(ω)间的互相关值R12(τ)，基于从互相关值R12(τ)得到的声音到达时间差来检测行驶声，判断检测出来的行驶声是否正在接近本车辆。在本实施方式中，作为求出该互相关值的方法，使用GCC-PHAT(Generalized Cross Correlation PHAse Transform，广义互相关相位变换)法。具体而言，互相关值R12(τ)通过式(3)使用集声信号X1(ω)、X2(ω)而算出。τ表示因互相关关系而错开的时间(时间差)。T表示错开的时间的最大值。X*2(ω)是X2(ω)的复数共轭。IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)是逆离散傅立叶变换。
在上述的式(3)中，使用集声信号X1(ω)、X2(ω)所包含的全部频带，算出互相关值R12(τ)。如上所述，因为在接近通报声的频率特性中声压大的频带被接近通报声占用，所以对行驶声的检测产生影响。因此，关于在该接近通报声的频率特性中声压大的频带，不用于互相关值R12(τ)的算出(甚至是行驶声的检测)。因此，在本实施方式中，导入由式(4)表示的函数M(ω)。函数M(ω)所使用的Th是用于判定是否是在接近通报声的频率特性中对行驶声的检测产生影响的声压(接近通报声会占用的声压)的阈值，适当地预先设定。Xm(ω)是从再现装置11再现的接近通报声的频率特性，是由车辆状态对应控制部21b提取出的接近通报声的频率特性。
频率特性Xm(ω)中声压为阈值Th以下的频带，函数M(ω)成为1，被用于互相关值R12(τ)的算出。另一方面，频率特性Xm(ω)中声压超过阈值Th的频带，函数M(ω)成为0，不被用于互相关值R12(τ)的算出。在图2、图3所示的例子中，在800～3000Hz之间，由黑条表示的频带是声压为阈值Th以下的频带。
通过将该函数M(ω)编入式(3)中，在接近通报声的频率特性Xm(ω)中除去对行驶声的检测产生影响的频带来算出互相关值R12(τ)。也即，互相关值R12(τ)通过编入了函数M(ω)的式(5)而算出。在该式(5)中，在接近通报声的频率特性Xm(ω)中声压为阈值Th以下的频带，对X1(ω)与X*2(ω)的积和运算的项乘以1，在除此以外的频带，对X1(ω)与X*2(ω)的积和运算的项乘以0。通过使用式(5)，在图2、图3所示的例子中，在800～3000Hz之间由黑条表示的频带的函数M(ω)的值成为1，在由该黑条表示的频带中算出互相关值R12(τ)。
此外，设为了导入函数M(ω)并将阈值Th设为固定值的结构，但也可以是该结构以外的结构。例如，也可以设为如下结构：对接近通报声的声压和所收集到的声音的集声信号的声压进行比较，针对集声信号一方的声压大的频带，对积和运算乘以1。进而，在该结构中，也可以设为如下结构：针对接近通报声与集声信号的声压差为一定值以上(例如，5dB以上)的频带，对积和运算乘以1。
作为具体的处理，行驶声检测部21d使用由车辆状态对应控制部21b提取出的接近通报声的频率特性Xm(ω)，针对各频率ω求出式(4)的函数M(ω)的值。然后，行驶声检测部21d通过式(5)，使用各频率ω的函数M(ω)的值以及集声信号X1(ω)、X2(ω)，使τ的值在-T～T的范围内变化而依次算出互相关值R12(τ)。然后，行驶声检测部21d针对各τ的互相关值R12(τ)判定是否为阈值以上。该阈值是用于判定错开了时间的集声信号间的波形是否类似(甚至是否存在车辆的行驶声(声源))的阈值，适当地预先设定。在某τ的互相关值R12(τ)成为阈值以上的情况下，行驶声检测部21d判定为存在车辆的行驶声(声源)，将此时的τ设为声音到达时间差。此外，声音到达时间差有时为正值有时为负值。这根据2个麦克风的配置、以2个麦克风中的哪个麦克风为基准来算出声音到达时间差和/或行驶声(车辆)的位置而成为正值或成为负值。
在判定为存在行驶声(车辆)的情况下，行驶声检测部21d判定声音到达时间差的绝对值是否小于阈值。该阈值是用于根据声音到达时间差来判定行驶声(声源)是否正在接近的阈值，适当地预先设定。在行驶声检测部21d中，在声音到达时间差的绝对值变小而声音到达时间差的绝对值小于阈值的情况下，判定为声源从左右方向接近。另一方面，在行驶声检测部21d中，在声音到达时间差的绝对值为阈值以上的情况下，判定为声源未从左右方向接近，判定为无接近车辆。该情况下，在虽然声音到达时间差的绝对值减小但声音到达时间差的绝对值为阈值以上时，处于虽然行驶声正从左右方向接近但未接近到可能会发生碰撞的程度的状态。另外，在行驶声检测部21d中，在声音到达时间差的绝对值小于阈值之后声音到达时间差的绝对值变大的情况下，判定为声源在左右方向上远离。
并且，在ECU21中，基于行驶声检测部21d的检测结果来生成接近车辆信息，将包括接近车辆信息的接近车辆信息信号发送给驾驶辅助装置。作为接近车辆信息，例如有有无接近车辆、在存在接近车辆的情况下接近方向和/或与本车辆的相对距离的信息。
对上述构成的接近车辆检测装置1的工作的流程进行说明。在车辆状态取得装置12中，按一定时间取得本车辆的速度等车辆状态，将表示该车辆状态的车辆状态信号发送给ECU21。在ECU21中，当接收到该车辆状态信号时，从再现声频率特性存储部21a中提取与该车辆状态信号所表示的车辆状态相应的接近通报声的频率特性Xm(ω)。然后，在ECU21中，生成用于再现该接近通报声的频率特性Xm(ω)的再现声信号，将该再现声信号发送给再现装置11。当接收到该再现声信号时，在再现装置11中，用放大器对该再现声信号进行放大，由扬声器将再现声信号转换成声音而输出接近通报声。
集声装置10的各麦克风按一定时间收集本车辆周围的各声音，将该收集到的各声音转换成电信号，将该各集声信号发送给ECU21。每当分别接收到该各麦克风的集声信号时，在ECU21中，对各集声信号分别进行前处理，取得前处理后的集声信号x1(t)、x2(t)。
按一定时间在ECU21中通过式(1)对一方的麦克风的集声信号x1(t)进行离散傅立叶变换来取得集声信号X1(ω)，并且通过式(2)对另一方的麦克风的集声信号x2(t)进行离散傅立叶变换来取得集声信号X2(ω)。然后，在ECU21中，针对各τ，通过式(5)对各频率ω使用函数M(ω)的值以及集声信号X1(ω)、X2(ω)来算出互相关值R12(τ)。此时，使用当前再现的接近通报声的频率特性Xm(ω)，针对各频率ω求出由式(4)所示的函数M(ω)的值(1或0)。
然后，行驶声检测部21d针对各τ的互相关值R12(τ)判定是否为阈值以上。在互相关值R12(τ)成为阈值以上的情况下，在行驶声检测部21d中，判定为在本车辆的周围存在车辆的行驶声(声源)，将此时的τ设为声音到达时间差。在判定为存在行驶声的情况下，在行驶声检测部21d中，判定声音到达时间差的绝对值是否小于阈值。在行驶声检测部21d中，在声音到达时间差的绝对值减小而声音到达时间差的绝对值小于阈值的情况下，判定为声源从左右方向接近。另一方面，在行驶声检测部21d中，在声音到达时间差的绝对值为阈值以上的情况下，判定为没有声源从左右方向接近，判定为无接近车辆。另外，在行驶声检测部21d中，在声音到达时间差的绝对值小于阈值之后声音到达时间差的绝对值变大的情况下，判定为声源在左右方向上远离。然后，在ECU21中，基于该检测结果来生成接近车辆信息，将包括接近车辆信息的接近车辆信息信号发送给驾驶辅助装置。
根据该接近车辆检测装置1，即使在从本车辆产生接近通报声的情况下，因为在接近通报声的频率特性中除去声压超过阈值的频带来进行互相关值的算出(行驶声的检测)，所以能够抑制将接近通报声误检测为本车辆周围的车辆的行驶声，能够根据所收集到的声音信息来高精度地检测接近车辆。能够使用该高精度的接近车辆的信息来进行适当的驾驶辅助。
在接近车辆检测装置1中，通过导入使用了接近通报声的频率特性Xm(ω)的函数M(ω)，并将该函数M(ω)编入GCC-PHAT法的互相关值的算出式中的简单方法，能够使得在行驶声的检测中不受接近通报声的影响。因此，没有在集声装置10(麦克风)和/或再现装置11(扬声器等)中设置特殊的构造而难以收集接近通报声的需要，从搭载空间、重量、成本方面考虑也是有益的方法。
参照图4以及图5对第2实施方式的接近车辆检测装置2进行说明。图4是第2实施方式的接近车辆检测装置的构成图。图5是接近通报声的再现定时的一例。
接近车辆检测装置2，与第1实施方式的接近车辆检测装置1相比，不同之处在于：由本车辆断续地产生接近通报声(以短时间间隔反复进行接近通报声的再现和再现停止)，因此不产生接近通报声的期间使用在该期间收集到的声音信息的频率特性的全部频带来进行行驶声检测(产生接近通报声的期间不进行使用在该期间收集到的声音信息的频率特性的行驶声检测)。在第2实施方式中，对该不同之处进行详细说明。
接近车辆检测装置2具备集声装置10、再现装置11、车辆状态取得装置12、ECU22(再现声频率特性存储部22a、车辆状态对应控制部22b、再现定时控制部22c、频率分解部22d、行驶声检测部22e)。此外，在第2实施方式中，集声装置10相当于权利要求所记载的集声部，再现装置11、再现声频率特性存储部22a、车辆状态对应控制部22b以及再现定时控制部22c相当于权利要求所记载的警报装置，频率分解部22d相当于权利要求所记载的解析部，行驶声检测部22e相当于权利要求所记载的检测部。
ECU22是包括CPU、ROM、RAM等的电子控制单元，对接近车辆检测装置2进行综合控制。在ECU22中，按一定时间分别接收来自集声装置10的各集声信号以及来自车辆状态取得装置12的各车辆状态信号。在ECU22中，在ROM的预定区域构成再现声频率特性存储部22a。另外，在ECU22中，通过将ROM所存储的应用程序装载到RAM中并由CPU执行，按一定时间进行车辆状态对应控制部22b、再现定时控制部22c、频率分解部22d、行驶声检测部22e的各处理。通过该各处理，在ECU22中，将再现声信号发送给再现装置11、和/或将接近车辆信息信号发送给驾驶辅助装置。此外，针对再现声频率特性存储部22a，因为是与第1实施方式的再现声频率特性存储部21a同样的存储部，所以省略说明。另外，针对车辆状态对应控制部22b、频率分解部22d，因为进行与第1实施方式的车辆状态对应控制部21b、频率分解部21c同样的处理，所以省略说明。
再现定时控制部22c控制接近通报声的再现定时，使得反复进行再现装置11的接近通报声的再现和再现停止。进行再现的时间和进行再现停止的时间，设为是听接近通报声的人不会因再现和再现停止而产生不适感的时间，是不会对再现停止期间的互相关值的算出(行驶声的检测)产生影响的时间。该再现时间、再现停止时间适当地预先设定为一定的时间，例如为数10m秒。再现时间和再现停止时间既可以设定相同的时间，或者也可以设定不同的时间。图5中示出了接近通报声的再现和再现停止的定时的一例，横轴是时间，纵轴是声压。在本例中，通过声压变大的矩形形状来表示进行再现的时间带。在本例的情况下，再现时间比再现停止时间稍长。此外，再现时间以及再现停止时间也可以设为根据速度等车辆状态而可变的时间，例如速度越高则使各时间越短。
作为具体的处理，当经过再现停止时间时，再现定时控制部22c生成用于再现由车辆状态对应控制部22b提取出的频率特性的接近通报声的再现声信号(电信号)，开始该再现声信号向再现装置11的发送，在再现时间的期间向再现装置11持续发送再现声信号。并且，当经过再现时间时，再现定时控制部22c停止向再现装置11发送再现声信号，在再现停止时间的期间持续停止再现声信号的发送。再现定时控制部22c反复进行该处理。
在停止接近通报声再现的期间，在集声装置10的各麦克风的集声信号x1(t)、x2(t)中不包含接近通报声的声音信息。因此，在由频率分解部22d进行了频率分解后的各集声信号x1(t)、x2(t)中也不包含接近通报声的频率特性。因此，在停止接近通报声再现的期间的集声信号x1(t)、x2(t)所包含的全部频带，没有接近通报声对行驶声的检测产生影响这一情况。
行驶声检测部22e在停止从再现装置11再现接近通报声的期间(在再现定时控制部22c中停止发送再现声信号的期间)，求出由频率分解部22d进行了频率分解后的各集声信号x1(t)、x2(t)间的互相关值R12(τ)，基于从互相关值R12(τ)得到的声音到达时间差来检测行驶声，判别所检测出来的行驶声是否接近本车辆。此时，因为如上所述在停止接近通报声再现的期间集声信号x1(t)、x2(t)所包含的全部频带不会对行驶声的检测产生影响，所以使用集声信号x1(t)、x2(t)所包含的全部频带来求出互相关值R12(τ)。在图5所示的例子中，仅在由黑条表示的时间带，使用集声信号x1(t)、x2(t)所包含的全部频带来算出互相关值R12(τ)，并检测行驶声。
作为具体的处理，在停止从再现装置11再现接近通报声的期间，行驶声检测部22e通过式(3)，使用集声信号X1(ω)、X2(ω)，使τ的值在-T～T的范围内变化来依次算出互相关值R12(τ)。关于这以后的处理，行驶声检测部22e进行与第1实施方式的行驶声检测部21d同样的处理。另一方面，在从再现装置11再现接近通报声的期间，行驶声检测部22e不进行处理。
此外，在行驶声检测部22e中，仅在停止接近通报声再现的期间算出互相关值来检测行驶声。因此，在频率分解部22d中，可以一直进行对集声信号x1(t)、x2(t)的频率分解(离散傅立叶变换)，也可以仅在停止接近通报声再现的期间进行频率分解。
对上述构成的接近车辆检测装置2的工作的流程进行说明。车辆状态取得装置12进行第1实施方式中说明的同样的工作。在ECU22中，当接收到车辆状态信号时，从再现声频率特性存储部22a中提取与该车辆状态信号所表示的车辆状态相应的接近通报声的频率特性Xm(ω)。然后，在接近通报声的再现时间的期间，在ECU22中，生成用于再现该接近通报声的频率特性Xm(ω)的再现声信号，将该再现声信号发送给再现装置11。当接收到该再现声信号时，在再现装置11中，用放大器对该再现声信号进行放大，用扬声器将该再现声信号转换成声音而输出接近通报声。另一方面，在接近通报声的再现停止时间的期间，在ECU21中，停止再现声信号的生成以及发送。因此，在再现装置11中，不输出接近通报声。
集声装置10进行第1实施方式中说明的同样的工作。在该集声装置10的各麦克风的各集声信号中，在接近通报声的再现时间的期间包含接近通报声，在接近通报声的再现停止时间的期间不包含接近通报声。每当分别接收到该各麦克风的集声信号时，在ECU22中，对各集声信号分别进行前处理，取得前处理后的集声信号x1(t)、x2(t)。
每一定时间，在ECU22中，通过式(1)对一方的麦克风的集声信号x1(t)进行离散傅立叶变换来取得集声信号X1(ω)，并且通过式(2)对另一方的麦克风的集声信号x2(t)进行离散傅立叶变换来取得集声信号X2(ω)。在接近通报声的再现停止时间的期间，在ECU22中，针对各τ，通过式(3)，使用集声信号X1(ω)、X2(ω)来算出互相关值R12(τ)。对于这以后的处理，在ECU22中进行与第1实施方式的ECU21同样的处理。另一方面，在接近通报声的再现时间的期间，在ECU22中，不算出互相关值R12(τ)，不进行行驶声(接近处理)的检测。
根据该接近车辆检测装置2，设为了反复进行接近通报声的再现和再现停止的结构，因此仅在使接近通报声再现停止的期间使用所收集到的声音信息的频率特性的全部频带来进行互相关值的算出(行驶声的检测)，所以不会将接近通报声误检测为本车辆周围的车辆的行驶声，能够使用全部频带来更高精度地检测接近车辆。
特别是，在第1实施方式的接近车辆检测装置1的情况下，在接近通报声的频率特性中必须包含声压小的频带。因此，接近通报声的种类(音色)会受限。但是，在接近车辆检测装置2的情况下，因为在接近通报声再现的期间不进行行驶声的检测，所以关于接近通报声的频率特性不会受到制约。因此，接近通报声的种类不受限。
参照图6以及图7对第3实施方式的接近车辆检测装置3进行说明。图6是第3实施方式的接近车辆检测装置的构成图。图7是使接近通报声的频率特性根据时间变化而变化的一例。
接近车辆检测装置3与第1实施方式的接近车辆检测装置1相比，不同之处在于：使从本车辆产生的接近通报声的频率特性随时间变化(以短时间间隔来切换接近通报声的频率特性)，因此除去该时间变化的接近通报声的频率特性中的接近通报声的声压大的频带来进行行驶声检测(也即，使用于行驶声检测的频带根据接近通报声的频率特性的时间变化而变化)。在第3实施方式中，对该不同之处进行详细说明。
接近车辆检测装置3具备集声装置10、再现装置11、车辆状态取得装置12、ECU23(再现声频率特性存储部23a、车辆状态对应控制部23b、再现频率特性控制部23c、频率分解部23d、行驶声检测部23e)。此外，在第3实施方式中，集声装置10相当于权利要求所记载的集声部，再现装置11、再现声频率特性存储部23a、车辆状态对应控制部23b以及再现频率特性控制部23c相当于权利要求所记载的警报装置，频率分解部23d相当于权利要求所记载的解析部，行驶声检测部23e相当于权利要求所记载的检测部。
ECU23是包括CPU、ROM、RAM等的电子控制单元，对接近车辆检测装置3进行综合控制。在ECU23中，按一定时间分别接收来自集声装置10的各集声信号以及来自车辆状态取得装置12的各车辆状态信号。在ECU23中，在ROM的预定区域构成再现声频率特性存储部23a。另外，在ECU23中，通过将ROM所存储的应用程序装载到RAM来由CPU执行，按一定时间进行车辆状态对应控制部23b、再现频率特性控制部23c、频率分解部23d、行驶声检测部23e的处理。通过该各处理，在ECU23中，将再现声信号发送给再现装置11、和/或将接近车辆信息信号发送给驾驶辅助装置。此外，关于再现声频率特性存储部23a，是与第1实施方式的再现声频率特性存储部21a同样的存储部，因此省略说明。另外，关于车辆状态对应控制部23b、频率分解部23d，进行与第1实施方式的车辆状态对应控制部21b、频率分解部21c同样的处理，因此省略说明。
再现频率特性控制部23c为了使由再现装置11再现的接近通报声的频率特性随时间变化，以短时间切换控制接近通报声的频率特性。即使在以短时间间隔切换了接近通报声的频率特性的情况下，也不会由于频率特性变化而让听接近通报声的人产生不适感，并且也能够稳健地进行行驶声的检测。因此，与第1实施方式同样地准备人听起来容易辨别且不刺耳这样的基本的接近通报声，预先将该接近通报声存储于再现声频率特性存储部23a。然后，对该基本的接近通报声按预定的频带间隔进行分解来生成多个声音的频率特性，以短时间来切换该多个频率特性的声音。如此，通过以短时间来切换分别具有从基本的接近通报声分解出的频率特性的各声音，使得听起来再现了基本的接近通报声。进行分解的数量、进行分解的频带间隔以及进行切换的时间间隔被适当地预先设定，使得听起来是上述那样。与分解数相应的多个频带间隔可以全部是相同的频带间隔，或者也可以是在基本的接近通报声的频率特性中相应于声压大的频带而不同的频带间隔。切换频率特性不同的多个声音的顺序可以按规则的顺序来切换，或者也可以按随机的顺序来切换。
图7中示出了将图7(a)所示的基本的接近通报声的频率特性(800～3000Hz周边)分解成三部分的情况下的例子。图7(b)所示的第1声音的频率特性是从基本的接近通报声的低频带分解出的频率特性。图7(c)所示的第2声音的频率特性是从基本的接近通报声的中间的频带分解出的频率特性。图7(d)所示的第3声音的频率特性是从基本的接近通报声的高频带分解出的频率特性。通过以短时间间隔来切换该第1～第3声音并进行再现，使得听起来是基本的接近通报声。
作为具体的处理，当由车辆状态对应控制部23b提取出基本的接近通报声时，再现频率特性控制部23c按预定的频率间隔对基本的接近通报声进行分解，生成分别仅具有基本的接近通报声的不同频带的频率特性的多个声音的频率特性。然后，每经过进行切换的时间间隔时，再现频率特性控制部23c依次选择分解出的多个声音的频率特性，生成用于再现该选择出的频率特性的声音的再现声信号(电信号)，开始该再现声信号向再现装置11的发送，在进行切换的时间间隔的期间持续向再现装置11发送该再现声信号。
此外，设为预先将基本的接近通报声的频率特性存储于再现声频率特性存储部23a，在再现频率特性控制部23c中对基本的接近通报声的频率特性进行分解，并生成多个声音的频率特性的结构，但也可以将该分解后的多个声音的频率特性预先存储于再现声频率特性存储部23a。
从基本的接近通报声的频率特性分解出的各声音的频率特性是分别不同的频率特性，声压大的频带不同。因此，每当切换被再现的声音的频率特性时，需要改变用于行驶声的检测的频带。在该分解后的各声音的频率特性中用于行驶声的检测的频带，从图7的例子中可知，是比在基本的接近通报声的频率特性中能够用于行驶声的检测的频带宽的频带。
行驶声检测部23e求出由频率分解部23d进行了频率分解后的集声信号X1(ω)、X2(ω)间的互相关值R12(τ)，基于互相关值R12(τ)来检测行驶声，判别检测出来的行驶声是否正在接近本车辆。在行驶声检测部23e中，也与第1实施方式的行驶声检测部21d同样，导入由式(4)表示的函数M(ω)，通过式(5)表示的式来算出互相关值R12(τ)。特别是在行驶声检测部23e的情况下，每当切换由再现频率特性控制部23c再现的声音的频率特性时，函数M(ω)所使用的Xm(ω)改变。
作为具体的处理，行驶声检测部23e在再现频率特性控制部23c的控制下使用当前再现的使用的频率特性Xm(ω)，针对各频率ω求出式(4)的函数M(ω)的值。然后，行驶声检测部23e通过式(5)，使用各频率ω的函数M(ω)的值以及集声信号X1(ω)、X2(ω)，使τ的值在-T～T的范围内变化来依次算出互相关值R12(τ)。关于这以后的处理，行驶声检测部23e进行与第1实施方式的行驶声检测部21d同样的处理。
对上述构成的接近车辆检测装置3的工作的流程进行说明。车辆状态取得装置12进行第1实施方式中说明的同样的工作。在ECU23中，当接收到车辆状态信号时，从再现声频率特性存储部23a中提取与该车辆状态信号所表示的车辆状态相应的基本的接近通报声的频率特性。然后，在ECU23中，按进行分解的预定的频率间隔对基本的接近通报声进行分解，生成多个声音的频率特性。然后，按进行切换的时间间隔，在ECU23中，从分解后的多个声音的频率特性中依次选择一个声音的频率特性，生成用于再现该选择出的频率特性的声音的再现声信号，将该再现声信号发送给再现装置11。当接收到该再现声信号时，在再现装置11中，用放大器对该再现声信号进行放大，用扬声器将该再现声信号转换成声音而输出声音。从该再现装置11再现的声音的频率特性以短时间间隔进行切换。
集声装置10进行第1实施方式中说明的同样的工作。在由该集声装置10的各麦克风分别收集到的各集声信号中包含从再现装置11再现的声音，该声音的频率特性以短时间间隔进行切换。每当分别接收到该各麦克风的集声信号时，在ECU23中，对各集声信号分别进行前处理，取得前处理后的集声信号x1(t)、x2(t)。
按一定时间在ECU23中，通过式(1)对一方的麦克风的集声信号x1(t)进行离散傅立叶变换来取得集声信号X1(ω)，并且通过式(2)对另一方的麦克风的集声信号x2(t)进行离散傅立叶变换来取得集声信号X2(ω)。然后，在ECU23中，针对各τ，通过式(5)，针对各频率ω使用函数M(ω)的值以及集声信号X1(ω)、X2(ω)来算出互相关值R12(τ)。此时，使用当前再现的声音的频率特性Xm(ω)，针对各频率ω求出由式(4)表示的函数M(ω)的值(1或0)。该声音的频率特性Xm(ω)以短时间间隔进行切换。关于这以后的处理，ECU23进行与第1实施方式的ECU21同样的处理。
根据该接近车辆检测装置3，设为了以短时间切换接近通报声的频率特性的结构，因此通过根据该切换的各接近通报声的频率特性使不用于互相关值的算出(行驶声的检测)的频带变化，能够抑制将接近通报声误检测为本车辆周围的车辆的行驶声，能够根据所收集到的声音信息来高精度地检测接近车辆。另外，接近车辆检测装置3通过对成为基本的接近通报声的频率特性进行分解，并以短时间间隔来切换具有分解后的各频率特性的声音，由此再现的声音听起来是成为基本的接近通报声，不会让周围的人产生不适感。
特别是，在第1实施方式的接近车辆检测装置1的情况下，因为接近通报声的频率特性不随时间变化(但是，根据车辆状态的变化而变化)，所以能够用于行驶声的检测的声压为阈值以下的频带一直是相同的频带。因此，在本车辆的周围存在的其他车辆的行驶声的声压高的频带和接近通报声的声压高的频带是相同频带的情况下，关于其他车辆的行驶声的频率特性中的该相同频带被接近通报声掩盖，因此行驶声的检测性能有可能会降低。但是，在接近车辆检测装置3的情况下，因为使接近通报声的频率特性随时间变化，所以声压成为阈值以下的频带随时间变化。因此，即使存在其他车辆的行驶声的声压高的频带和接近通报声的声压高的频带成为相同频带的时间带的情况下，当经过短时间而接近通报声的频率特性变化时，其他车辆的行驶声的声压高的频带和接近通报声的声压高的频带也会成为不同的频带，能够抑制行驶声的检测性能的降低。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，可通过各种实施方式来实施。
例如，在本实施方式中，适用于到了搭载于车辆并检测接近车辆(作为声源是车辆的行驶声)的接近车辆检测装置(物体检测装置)，但也可以是其他的结构，例如也可以是在驾驶辅助装置中作为接近车辆检测功能而组装的结构，还可以是在接近车辆检测装置中具有警报功能等的结构。另外，在本实施方式中设为了作为物体而检测车辆的结构，但也可以检测发出声音的其他物体。
另外，在本实施方式中设为了警报装置被组装到接近车辆检测装置中的结构，但也可以是其他结构，例如可以是警报装置被组装到车辆的行驶控制装置中的结构，也可以由警报装置单独构成。
另外，在本实施方式中设为了集声装置的包括2个以上的麦克风的麦克风阵列，基于声音到达各麦克风的到达时间差来检测车辆(行驶声)，判别所检测到的车辆是否是接近车辆的结构，但也可以适用于1个麦克风的情况，检测声源的方法也可以适用其他方法。特别是在由1个麦克风构成的情况下，因为无法适用使用声音到达时间差的方法，所以适用其他方法。另外，也可以设为只检测在本车辆的周围是否存在车辆，不判别车辆是否正在接近的结构。
另外，在本实施方式中作为从车辆产生的警报声而适用了模拟车辆的行驶声的接近通报声，但也可以适用于从车辆产生的其他各种警报声(特别是知道频率特性的声音)。另外，在本实施方式中设为了预先存储有接近通报声的频率特性的结构，但也可以预先存储有在接近通报声的频率特性中声压比阈值大的频带的信息和声压为阈值以下的频带的信息。通过预先存储该信息，可以不导入函数M(ω)。
另外，在本实施方式中设为了预先知道接近通报声(警报声)的频率特性，并预先存储该接近通报声的频率特性的结构，但也可以设为在没有预先知道警报声的频率特性的情况下，收集从车辆的警报装置产生的警报声来进行频率解析，并通过该频率解析来取得警报声的频率特性的结构。
另外，在本实施方式中设为了判定接近通报声的频率特性的各频率的声压是否为阈值以上，并在行驶声的检测中不利用阈值以上的频带而仅利用小于阈值的频带的结构，但也可以设为预定的频带的声压越大则越抑制在行驶声的检测中利用该频带，预定的频带的声压越小则越促进在行驶声的检测中利用该频带的结构，例如对各频带(各频率)进行加权，声压越大则减小对该各频带的权重，声压越小则增大对该各频带的权重。
另外，在本实施方式中设为了使接近通报声的频率特性根据车辆状态(速度、发动机转速、马达转速、制动踏板踏下量等)而变化的结构，但也可以无关于车辆状态而设为固定的接近通报声的频率特性。
另外，在第2实施方式中设为了在产生接近通报声的期间不进行行驶声检测的结构，但也可以在产生接近通报声的期间也使用第1实施方式或者第3实施方式的方法(除去接近通报声的声压大的频带来检测行驶声的方法)来进行行驶声检测。
另外，在第3实施方式中设为了准备基本的接近通报声，对该基本的接近通报声进行分解，并以短时间间隔来切换具有分解后的各频率特性的声音的结构，但也可以不分解基本声而准备频率特性不同的多个任意的声音。
产业上的可利用性
本发明能够利用于基于车辆周围的声音信息来检测车辆周围的物体的物体检测。
符号的说明
1、2、3…接近车辆检测装置，10…集声装置，11…再现装置，12…车辆状态取得装置，21、22、23…ECU，21a、22a、23a…再现声频率特性存储部，21b、22b、23b…车辆状态对应控制部，21c、22d、23d…频率分解部，21d、22e、23e…行驶声检测部，22c…再现定时控制部，23c…再现频率特性控制部。

Claims (4)

1.一种物体检测装置，基于车辆周围的声音信息来检测所述车辆周围的物体，该物体检测装置的特征在于，具备：
集声部，其搭载于所述车辆；
解析部，其对由所述集声部收集的声音信息进行频率解析；和
检测部，其基于由所述解析部解析出的声音信息的频率特性来检测所述车辆周围的物体，
所述检测部基于从搭载于所述车辆的警报装置产生的警报声的频率特性，使所述警报声的预定的频带的声压大的情况下的使用所述预定的频带的物体检测比所述警报声的所述预定的频带的声压小的情况下的使用所述预定的频带的物体检测受抑制，
从所述警报装置产生的警报声能够断续地产生，
所述检测部在未产生所述警报声的期间使用由所述解析部解析出的声音信息的频率特性的全部频带来进行物体检测。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，
从所述警报装置产生的警报声能够根据时间变化而变更频率特性，
所述检测部按照所述警报声的根据时间变化而变更的频率特性使用于物体检测的频带变化。
3.根据权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，
所述检测部在所述警报声的所述预定的频带的声压比基准值大的情况下禁止使用声压比该基准值大的所述预定的频带的物体检测，在所述警报声的所述预定的频带的声压比基准值小的情况下进行使用声压比该基准值小的所述预定的频带的物体检测。
4.一种物体检测方法，基于车辆周围的声音信息来检测所述车辆周围的物体，该物体检测方法的特征在于，包括：
解析步骤，对由搭载于所述车辆的集声部收集的声音信息进行频率解析；和
检测步骤，基于由所述解析步骤解析出的声音信息的频率特性来检测所述车辆周围的物体，
在所述检测步骤中，在从搭载于所述车辆的警报装置产生警报声的期间，基于所述警报声的频率特性，使所述警报声的预定的频带的声压大的情况下使用所述预定的频带的物体检测比所述警报声的所述预定的频带的声压小的情况下的使用所述预定的频带的物体检测受抑制，在未产生所述警报声的期间使用由所述解析步骤解析出的声音信息的频率特性的全部频带来进行物体检测。
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