CN106104299A - 物体探测装置 - Google Patents

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CN106104299A CN201580012618.2A CN201580012618A CN106104299A CN 106104299 A CN106104299 A CN 106104299A CN 201580012618 A CN201580012618 A CN 201580012618A CN 106104299 A CN106104299 A CN 106104299A
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成濑隼人
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Abstract

本发明具备送波部，其对探测对象区域发送能量波(超声波)。另外，具备受波部，其接收由存在于探测对象区域的物体进行了反射的能量波，将接收得到的能量波变换成由电信号构成的受波信号。进而具备：控制部，其进行控制以使得送波部在给定的送波期间连续地发送能量波；和测量部，其基于从受波部输出的受波信号来测量到物体的距离。控制部构成为对应于测量部测量出的距离来变更送波期间。

Description

物体探测装置
技术领域
本发明涉及物体探测装置。详细地，涉及利用波动来测量到物体的距离的物体探测装置。
背景技术
作为现有例而例示专利文献1记载的超声波传感器。专利文献1记载的超声波传感器将超声波向空间送波且对由物体反射的超声波(反射波)进行受波，基于从送波到受波的经过时间来测量到该物体的距离。另外，超声波传感器作为探测对象的物体可以静止，也可以移动。
另外，专利文献1记载的超声波传感器具备：发送超声波的压电振荡器；与压电振荡器并联连接的多个电容器；和使压电振荡器与各电容器的连接状态接通断开的多个开关。进而，专利文献1记载的超声波传感器具备：基于来自压电振荡器的接收信号来感测压电振荡器的输出的混响时间的输出信号处理电路；和对各开关进行接通断开控制的微型计算机。微型计算机输出与在输出信号处理电路感测到的混响时间相应的接通断开控制信号，变更多个开关的接通断开的组合。由此能准确地进行压电振荡器的静电容补偿，将混响时间调整得成为所期望的长度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2004-343482号公报
发明内容
为了精度良好地探测远距离的物体，考虑增多每1次发送的波的数量(使送波期间变长)。但由于混响时间与送波期间成正比地也变长，因此能探测的最短距离也变长且1次探测(测量)所需的时间(探测时间)也会变长。因此，如上述那样单纯仅使送波期间变长，探测近距离的物体的精度会降低。
本发明的物体探测装置具备：送波部，其对探测对象区域发送能量波；和受波部，其接收由存在于探测对象区域的物体进行了反射的能量波，将接收得到的能量波变换成由电信号构成的受波信号。进而具备：控制部，其进行控制以使得送波部在给定的送波期间连续地发送能量波；和测量部，其基于从受波部输出的受波信号来测量到物体的距离。并且，控制部对应于测量部测量出的距离来变更送波期间。
本发明的物体探测装置能分别精度良好地探测远距离以及近距离的物体。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的物体探测装置的实施方式的框图。
图2是用于说明本发明所涉及的物体探测装置的实施方式的动作的时序图。
图3是用于说明本发明所涉及的物体探测装置的实施方式的动作的时序图。
图4是用于说明本发明所涉及的物体探测装置的实施方式的动作的流程图。
图5是用于说明本发明所涉及的物体探测装置的实施方式的动作的图。
具体实施方式
(实施方式)
以下参考附图来详细说明本发明所涉及的物体探测装置的实施方式。另外，本实施方式的物体探测装置例如在探测存在于汽车的周围的障碍物的用途等中使用，但并不限定于此，也可以在其他用途中使用。另外，探测对象的物体可以是静止物，也可以是车或人等移动的物体。
本实施方式的物体探测装置如图1所示那样具备控制部10、传感器部11A、11B、测量部14。本实施方式的物体探测装置优选进一步具备存储部15。
传感器部11A、11B安装在汽车的车体、例如保险杠的左右两端。另外，传感器部11A、11B分别具有送波部12和受波部13。
送波部12例如优选由压电体所形成的超声波振荡器构成。送波部12构成为通过被从测量部14赋予的送波信号(电压信号)驱动而对探测对象区域(汽车的周围)送波能量波(超声波)。另外，送波信号优选是一定周期的正弦波信号、方形波信号、三角波信号等。
受波部13优选由压电体所形成的超声波换能器、放大电路、检波电路等构成。受波部13构成为将在存在于探测对象区域的物体反射的超声波(反射波)用超声波换能器变换成电信号，在将该电信号用放大电路放大后，用检波电路进行检波。另外，受波部13将在检波电路检波的电信号(受波信号)输出给测量部14。
本实施方式中的传感器部11A、11B作为能量波而使用超声波，但还能使用超声波以外的能量波，例如电磁波。另外，传感器部11A、11B也可以在送波部12和受波部13中兼用超声波振荡器(超声波换能器)。进而在本实施方式中，仅具备2个传感器部11A、11B，但也可以例如在前后的保险杠的四角各具备1个，合计具备4个传感器部11A、...。但传感器部11A、...的个数并不限定于2个或4个，也可以是1个、3个或5个以上。
接下来，参考图2以及图3来说明不同的送波期间TB1、TB2的波动。另外，图2所示的送波期间TB1短于图3所示的送波期间TB2。
测量部14构成为对各传感器部11A、11B输出送波信号，个别地驱动各个送波部12来发送超声波。
更详细地说明，测量部14如图2以及图3所示那样，按每个给定的测量周期TA1、TA2(TA1＜TA2)输出送波信号X1来驱动送波部12，对探测对象空间发送超声波。另外，测量部14通过增减送波信号X1的信号长度(波数)，从而能调整从送波部12连续地发送超声波的期间(送波期间TB1、TB2)。
例如图2所示的第1送波期间TB1被设定为与7个波数(送波信号的周期×7)对应的时间。另外，图3所示的第2送波期间TB2被设定为与85个波数(送波信号的周期×85)对应的时间。另外，图2以及图3中的横轴表示时间，纵轴表示信号电平(例如电压值)。
测量部14在停止送波信号X1的输出后，直到经过与送波期间TB1、TB2对应的混响期间TC1、TC2(TC1＜TC2)为止都进行待机。然后，测量部14在经过混响期间TC1、TC2后的期间、即从测量周期(测量期间)TA1、TA2除去送波期间TB1、TB2和混响期间TC1、TC2之后的受波期间TD1、TD2取入从受波部13输出的受波信号X2。测量部14算出从输出送波信号X1起到取入受波信号X2为止的时间。即，测量部14算出超声波往返传感器部11A(以及传感器部11B)与物体之间的空间所需的时间(传播时间)。进而，测量部14基于传播时间和超声波的行进速度(音速)来分别测量(运算)从各传感器部11A、11B到物体的距离，将测量出的距离(测量值)输出给控制部10。其中，测量部14优选依次控制各传感器部11A、11B，在各传感器部11A、11B的每个中测量到物体的距离。
存储部15由闪速存储器、EEPROM等能电改写的非易失性的半导体存储器构成。存储部15如后述那样存储切换多个送波期间TB1、TB2、送波期间TB1、TB2时的阈值等。
控制部10例如由微型控制器构成。控制部10构成为基于从测量部14输入的测量值来进行探测对象空间中的物体的异常接近的有无、与到物体的距离相应的送波期间TB1、TB2的变更(切换)等的处理。
接下来参考图4的流程图来说明本实施方式的物体探测装置的动作。首先，控制部10将测量部14的送波期间设定为相对较长的第2送波期间TB2(步骤S1)。测量部14在由控制部10设定的第2送波期间TB2向各传感器部11A、11B的送波部12连续输出送波信号X1。因此送波部12在第2送波期间TB2将连续的超声波送波(参考图3)。
另外，测量部14在受波期间TD2基于从受波部13输出的受波信号来测量到物体的距离，将该测量值输出给控制部10。
控制部10将从测量部14输入的测量值与给定的阈值(给定的值)进行比较(步骤S2)。另外，阈值优选设定为比判断为物体异常接近的距离更远且认为成为异常接近的可能性高的距离(例如0.5～0.6米)。
由于在测量值大于(远于)阈值(给定的值)或不存在有效的测量值(因不存在物体等的理由而使得不能测量)的情况下，不需要变更送波期间TB2，因此控制部10再度将送波期间设定为第2送波期间TB2(步骤S1)。
另一方面，在测量值为阈值(给定的值)以下的情况下，控制部10将送波期间设定(变更)为相对较短的第1送波期间TB1(步骤S3)。测量部14在由控制部10设定的第1送波期间TB1向各传感器部11A、11B的送波部12连续输出送波信号X1。
因此送波部12在第1送波期间TB1发送连续的超声波(参考图2)。
然后，控制部10以及测量部14重复执行步骤S1～步骤S3的处理。
另外，若从测量部14输出的测量值为给定的界限值以下，则控制部10判断为存在异常接近的物体，例如对搭载于汽车的电子控制组件输出警报信号。电子控制组件优选若接受到警报信号，则用声音、光的至少任意一方对驾驶者进行警告。
认为在远距离存在物体的情况和近距离存在物体的情况下，被发送的超声波在物体反射并被受波部13接收的概率有较大不同。即，预想为相比于近距离的物体，在远距离的物体反射的反射波被受波部13接收的概率变得相当低。因此，为了提高远距离存在的物体的探测精度，优选相对地使送波期间变长。由于在使送波期间变长的情况下，混响期间以及受波期间必然也变长，因此1次的测量所需的时间(测量期间)不得不变长。
但若测量期间变长，则近距离存在的物体的探测中易于出现滞后。然后，在物体的探测中出现滞后的情况下，有可能在物体的异常接近的有无的判断中也出现滞后。
另一方面，在相对地缩短送波期间的情况下，测量期间被缩短，但有可能会降低远距离存在的物体的探测精度。
本实施方式的物体探测装置如上述那样具备对探测对象区域发送能量波(超声波)的送波部12。另外，本实施方式的物体探测装置具备接收在存在于探测对象区域的物体反射的能量波、将接收得到的能量波变换成电信号所构成的受波信号的受波部13。进而，本实施方式的物体探测装置具备：进行控制以使送波部12在给定的送波期间TB1、TB2连续地发送能量波的控制部10；和基于从受波部13输出的受波信号来测量到物体的距离的测量部14。控制部10构成为对应于测量部14测量出的距离来变更送波期间TB1、TB2。
在本实施方式的物体探测装置中，由于对应于测量部14测量出的距离，控制部10变更送波期间TB1、TB2，因此能分别精度良好地探测远距离以及近距离的物体。
另外，在本实施方式的物体探测装置中，优选在距离为给定的值以下的情况下(测量值为阈值以下的情况下)，控制部10在第1送波期间TB1从送波部12发送能量波。进而，优选在距离大于给定的值的情况下(测量值大于阈值的情况下)，控制部10在长于第1送波期间TB1的第2送波期间TB2从送波部12发送所述能量波。
进而，优选在控制部10在第1送波期间TB1正从送波部12发送所述能量波时，所述距离变得长于所述给定范围的情况下，控制部10将送波期间从第1送波期间TB1变更为第2送波期间TB2。或者，优选在控制部10在第1送波期间TB1正从送波部12发送所述能量波时，成为不能测量所述距离的情况下，控制部10将送波期间从第1送波期间TB1变更为第2送波期间TB2。
接下来参考图5来说明控制部10的另外的控制的方法。
控制部10可以构成为在距离(测量值)增大的情况下延长送波期间TB，在所述距离减少的情况下缩短送波期间TB。
例如如图5所示那样，在到物体的距离(测量值D)为Dn-2≤D＜Dn-1的范围的情况下，控制部10将送波期间设为TBn-2。另外，控制部10在测量值D为Dn-1≤D＜Dn的范围的情况下将送波期间设为TBn-1(＞TBn-2)，在测量值D为Dn≤D＜Dn+1的范围的情况下将送波期间设为TBn(＞TBn-1)。
若本实施方式的物体探测装置如上述那样构成，则能进一步提升远距离以及近距离的物体的探测精度。另外，控制部10优选在变得不能测量距离(测量值)的情况下延长送波期间TB。
另外，本实施方式的物体探测装置具备：多个送波部12、和与多个送波部12分别成为对的多个受波部13。并且测量部14基于从多个受波部13分别输出的多个受波信号的每一个受波信号来对多个受波部13的每一个受波部测量到物体的多个距离。另外，控制部10优选构成为在变更了多个送波部12当中1个送波部12的送波期间TB的情况下，将多个送波部12当中的其他至少1个送波部12的送波期间TB联动地进行变更。
例如控制部10将安装在前保险杠的2个传感器部11A、11B的送波期间TB联动地进行变更，将安装在后保险杠的2个传感器部的送波期间TB联动地进行变更即可。即，安装在相同保险杠的2个传感器部由于探测到同一物体的可能性高，因此通过将这2个传感器部的送波期间联动地进行变更，从而能谋求物体的探测精度的提高。
其中，控制部10优选构成为若基于多个受波信号而在测量部14测量出的全部多个距离都变得不能测量，或者全部多个距离变得大于给定的值，则使全部多个送波部12的送波期间相对地变长。
标号的说明
10 控制部
11A、11B 传感器部
12 送波部
13 受波部
14 测量部
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种物体探测装置，具备：
送波部，其对探测对象区域发送能量波；
受波部，其接收由存在于所述探测对象区域的物体进行了反射的所述能量波，将接收到的所述能量波变换成由电信号构成的受波信号；
控制部，其进行控制以使得所述送波部在给定的送波期间连续地发送所述能量波；和
测量部，其基于从所述受波部输出的受波信号来测量到所述物体的距离，
所述测量部构成为通过增减所述能量波的信号长度来调整从所述送波部连续地发送所述能量波的送波期间，
所述测量部构成为在停止所发送的所述能量波的输出且经过了混响期间后的受波期间接收受波信号，
在所述距离为给定的值以下的情况下，所述控制部在第1送波期间从所述送波部发送所述能量波，
在所述距离大于所述给定的值的情况下，在比所述第1送波期间长的第2送波期间从所述送波部发送所述能量波。
2.(删除)
3.(修改后)根据权利要求1所述的物体探测装置，其中，
在所述控制部在所述第1送波期间从所述送波部发送所述能量波时，所述距离变得比所述给定的值长的情况下，或者变得不能测量所述距离的情况下，所述控制部将所述送波期间从所述第1送波期间变更为所述第2送波期间。
4.根据权利要求1所述的物体探测装置，其中，
所述控制部在所述距离增大的情况下延长所述送波期间，
在所述距离减小的情况下缩短所述送波期间。
5.根据权利要求4所述的物体探测装置，其中，
所述控制部在变得不能测量所述距离的情况下，延长所述送波期间。
6.(修改后)根据权利要求1或4所述的物体探测装置，其中，
所述物体探测装置还具备：
多个所述送波部；和
与所述多个送波部分别成对的多个所述受波部，
所述测量部基于从所述多个受波部的每一个受波部输出的多个所述受波信号的每一个受波信号，对所述多个受波部的每一个受波部测量到所述物体的多个距离，
所述控制部在变更了所述多个送波部当中任意1个送波部的送波期间的情况下，将所述多个送波部当中其他至少1个送波部的送波期间联动地进行变更。
7.根据权利要求6所述的物体探测装置，其中，
若基于所述多个所述受波信号在所述测量部测量出的全部所述多个距离变得不能测量，或者全部所述多个距离变得大于所述给定的值，则所述控制部使全部所述多个送波部的所述送波期间相对地变长。

Claims (7)

1.一种物体探测装置，具备：
送波部，其对探测对象区域发送能量波；
受波部，其接收由存在于所述探测对象区域的物体进行了反射的所述能量波，将所接收到的所述能量波变换成由电信号构成的受波信号；
控制部，其进行控制以使得所述送波部在给定的送波期间连续地发送所述能量波；和
测量部，其基于从所述受波部输出的受波信号来测量到所述物体的距离，
所述控制部对应于所述测量部测量出的距离来变更所述送波期间。
2.根据权利要求1所述的物体探测装置，其中，
在所述距离为给定的值以下的情况下，所述控制部在第1送波期间从所述送波部发送所述能量波，
在所述距离大于所述给定的值的情况下，在比所述第1送波期间长的第2送波期间从所述送波部发送所述能量波。
3.根据权利要求2所述的物体探测装置，其中，
在所述控制部在所述第1送波期间从所述送波部发送所述能量波时，所述距离变得比所述给定的值长的情况下，或者变得不能测量所述距离的情况下，所述控制部将所述送波期间从所述第1送波期间变更为所述第2送波期间。
4.根据权利要求1所述的物体探测装置，其中，
所述控制部在所述距离增大的情况下延长所述送波期间，
在所述距离减小的情况下缩短所述送波期间。
5.根据权利要求4所述的物体探测装置，其中，
所述控制部在变得不能测量所述距离的情况下，延长所述送波期间。
6.根据权利要求1、2、4中任一项所述的物体探测装置，其中，
所述物体探测装置还具备：
多个所述送波部；和
与所述多个送波部分别成对的多个所述受波部，
所述测量部基于从所述多个受波部的每一个受波部输出的多个所述受波信号的每一个受波信号，对所述多个受波部的每一个受波部测量到所述物体的多个距离，
所述控制部在变更了所述多个送波部当中任意1个送波部的送波期间的情况下，将所述多个送波部当中其他至少1个送波部的送波期间联动地进行变更。
7.根据权利要求6所述的物体探测装置，其中，
若基于所述多个所述受波信号在所述测量部测量出的全部所述多个距离变得不能测量，或者全部所述多个距离变得大于所述给定的值，则所述控制部使全部所述多个送波部的所述送波期间相对地变长。
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