CN111722229A - 物体检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明即使在产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况下，也高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并高精度地检测到物体的距离。作为实施方式的一个例子的物体检测装置具备：发送部，发送基于在规定的频带的范围内设定的至少2个频率发送的发送波；接收部，接收根据物体的反射而返回来的基于发送波的接收波；推断部，基于针对接收波的频率解析的结果、和表示发送波的至少2个频率的关系的发送频率信息，推断发送波与接收波之间的由多普勒频移引起的频率迁移的量；修正部，基于推断部的推断结果修正接收波，以获得与发送波频率匹配；以及检测部，基于发送波与由修正部修正后的接收波的关系检测与物体有关的信息。

Description

物体检测装置
技术领域
本公开涉及物体检测装置。
背景技术
以往，已知有获取(计算)发送波与作为被物体反射而返回来的发送波的接收波的相关值，并基于该相关值来判定发送波与接收波的相似度是否为规定以上的等级，并基于判定结果，通过TOF(Time Of Flight：飞行时间)法等检测作为与物体有关的信息之一的到物体的距离的技术。
专利文献1：日本特开2005－249770号公报
在如上述那样的现有技术中，存在在发送波与接收波之间产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况。在这样的情况下，若不适当地考虑频率迁移的量，则存在无法高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波的情况。
发明内容
因此，本公开的课题之一在于提供一种物体检测装置，即使在产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况下，也能够高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并高精度地检测到物体的距离。
作为本公开的一个例子的物体检测装置具备：发送部，发送基于在规定的频带的范围内设定的至少2个频率发送的发送波；接收部，接收根据物体的反射而返回来的基于发送波的接收波；推断部，基于针对接收波的频率解析的结果、和表示发送波的至少2个频率的关系的发送频率信息，推断发送波与接收波之间的由多普勒频移引起的频率迁移的量；修正部，基于推断部的推断结果来修正接收波，以获得与发送波频率匹配；以及检测部，基于发送波与由修正部修正后的接收波的关系，检测与物体有关的信息。
根据如上述那样的结构，即使在产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况下，也对接收波进行修正以消除其影响，所以能够高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并高精度地检测到物体的距离作为与物体有关的信息。
在上述的物体检测装置中，发送部发送在时间上连续的多个波动作为发送波，上述多个波动包含信号电平在至少2个频率处分别达到峰值的至少2个波动的组合，推断部基于频率解析的结果和发送频率信息，确定接收波的信号电平达到峰值的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的对应关系，并基于相互对应的频率彼此之差推断频率迁移的量。根据这样的结构，能够基于根据频率解析的结果和发送频率信息确定的接收波与发送波的频率的对应关系，容易地推断频率迁移的量。
另外，在上述的物体检测装置中，推断部在接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量相等的情况下，基于接收波的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的一致性、或者接收波的1个以上的频率的大小关系与发送波的至少2个频率的大小关系的一致性，确定接收波的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的对应关系。根据这样的结构，在由多普勒频移引起的频率迁移的量小到接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量一致的程度的情况下，能够通过考虑接收波与发送波的频率或者该频率的大小关系的一致性，容易地确定频率的对应关系。
另外，在上述的物体检测装置中，推断部在接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量不同的情况下，基于在规定的频带的范围内存在于比接收波的1个以上的频率靠低频侧或者高频侧中的至少一方的空频带，确定接收波的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的对应关系。根据这样的结构，即使在由多普勒频移引起的频率迁移的量大到接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量不一致的程度的情况下，也能够通过考虑空频带，容易地确定频率的对应关系。
另外，在上述的物体检测装置中，发送部发送通过分别不同的信息与至少2个波动建立对应关系而被编码为包含规定的识别信息的多个波动作为发送波。根据这样的结构，能够利用识别信息，容易地识别接收波是否符合被检测对象物体反射而返回来的发送波。
另外，上述的物体检测装置还具备相关处理部，该相关处理部获取与发送波和修正后的接收波的相似度对应的相关值，检测部在基于相关值与阈值的比较结果判定为发送波与修正后的接收波的相似度为规定以上的等级的情况下，检测与物体有关的信息。根据这样的结构，能够利用相关值，容易地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并容易地检测与物体有关的信息。
另外，在上述的物体检测装置中，检测部基于发送波被发送的时机与接收到成为被判定为与发送波的相似度为规定以上的等级的修正后的接收波的基础的接收波的时机之差，检测到物体的距离，作为与物体有关的信息。根据这样的结构，能够容易地检测到物体的距离。
另外，在上述的物体检测装置中，发送波的至少2个频率分别设定在通过对规定的频带进行虚拟分割而构成的相互不重叠的至少2个频带的范围内。根据这样的结构，能够通过频带分割容易地设定发送波的至少2个频率。
另外，在上述的物体检测装置中，将发送部以及接收部一体地构成为包含可收发声波的单一的振动器的收发部，根据振动器的规格来设定规定的频带。根据这样的结构，能够简化用于收发发送波以及接收波的结构，并且能够容易地设定规定的频带。
附图说明
图1是表示从上方看到的具备实施方式所涉及的物体检测系统的车辆的外观的示例性并且示意性的图。
图2是表示实施方式所涉及的ECU(电子控制装置)以及距离检测装置的大概的硬件结构的示例性并且示意性的框图。
图3是用于对实施方式所涉及的距离检测装置为了检测到物体的距离而利用的技术的概要进行说明的示例性并且示意性的图。
图4是表示实施方式所涉及的距离检测装置的详细结构的示例性并且示意性的框图。
图5是表示实施方式所涉及的发送波的频率的一个例子的示例性并且示意性的图。
图6是表示对实施方式所涉及的发送波赋予的代码的一个例子的示例性并且示意性的图。
图7是表示实施方式所涉及的接收波的频率的一个例子的示例性并且示意性的图。
图8是表示实施方式所涉及的接收波的频率的另一个例子的示例性并且示意性的图。
图9是表示实施方式所涉及的距离检测装置为了检测与物体有关的信息而执行的一系列的处理的示例性并且示意性的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式以及变形例进行说明。以下所记载的实施方式和变形例的结构、以及该结构所带来的作用以及效果只是一个例子，并不限于以下的记载内容。
＜实施方式＞
图1是表示从上方看到的具备实施方式所涉及的物体检测系统的车辆1的外观的示例性并且示意性的图。如以下说明的那样，实施方式所涉及的物体检测系统是通过进行超声波的收发，并获取该收发的时间差等来检测与存在于周围的包括人在内的物体(例如后述的图2所示的障碍物O)有关的信息的车上传感器系统。
如图1所示，物体检测系统具备安装于包含一对前轮3F和一对后轮3R的四轮车辆1的内部的ECU(电子控制装置)100、以及安装于车辆1的外部装备的距离检测装置201～204。距离检测装置201～204是“物体检测装置”的一个例子。
在图1所示的例子中，作为一个例子，距离检测装置201～204在作为车辆1的外部装备的车体2的后端的例如后保险杠设置于相互不同的位置。
此外，在实施方式中，距离检测装置201～204所具有的硬件结构以及功能分别相同。因此，以下，为了简化，有对距离检测装置201～204进行统称而记载为距离检测装置200的情况。
另外，在实施方式中，距离检测装置200的设置位置并不限制于图1所示的例子。距离检测装置200既可以设置于车体2的前端的例如前保险杠，也可以设置于车体2的侧面，也可以设置于后保险杠、前保险杠，以及侧面中的2个以上。另外，在实施方式中，距离检测装置200的个数也并不限制于图1所示的例子。
图2是表示实施方式所涉及的ECU100以及距离检测装置200的硬件结构的示例性并且示意性的框图。
如图2所示，ECU100具备与通常的计算机相同的硬件结构。更具体而言，ECU100具备输入输出装置110、存储装置120、以及处理器130。
输入输出装置110是用于实现ECU100与外部(在图1所示的例子中为距离检测装置200)之间的信息的收发的接口。
存储装置120包含有ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)等这样的主存储装置、和/或HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等这样的辅助存储装置。
处理器130负责在ECU100中执行的各种处理。处理器130例如包含CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)等这样的运算装置。处理器130通过读出存储装置120中存储的计算机程序并执行，来实现例如自动停车等这样的各种功能。
另一方面，如图2所示，距离检测装置200具备收发部210、以及控制部220。
收发部210具有压电元件等振动器211，通过该振动器211实现超声波的收发。
更具体而言，收发部210将根据振动器211的振动而产生的超声波作为发送波发送，并接收因被作为该发送波发送的超声波被存在于外部的物体反射而返回来而引起的振动器211的振动作为接收波。在图2所示的例子中，作为反射来自收发部210的超声波的物体，例示出设置在路面RS上的障碍物O。
此外，在图2所示的例子中，例示出发送波的发送和接收波的接收双方由具有单一的振动器211的单一的收发部210实现的结构。然而，实施方式的技术当然也能够应用于例如如分别设置有发送波的发送用的第一振动器和接收波的接收用的第二振动器的结构那样的、发送侧的结构与接收侧的结构分离的结构。
控制部220具备与通常的计算机相同的硬件结构。更具体而言，控制部220具备输入输出装置221、存储装置222、以及处理器223。
输入输出装置221是用于实现控制部220与外部(在图1所示的例子中为ECU100以及收发部210)之间的信息的收发的接口。
存储装置222包含有ROM、RAM等这样的主存储装置、和/或HDD、SSD等这样的辅助存储装置。
处理器223负责在控制部220中执行的各种处理。处理器223包含有例如CPU等这样的运算装置。处理器223通过读出存储装置333中存储的计算机程序并执行，来实现各种功能。
在这里，实施方式所涉及的距离检测装置200通过被称为所谓的TOF(Time OfFlight)法的技术检测到物体的距离。如以下详细叙述的那样，所谓的TOF法是考虑发送波被发送(更具体而言开始发送)的时机与接收到接收波(更具体而言开始接收)的时机之差，来计算到物体的距离的技术。
图3是用于对实施方式所涉及的距离检测装置200为了检测到物体的距离而利用的技术的概要进行说明的示例性并且示意性的图。更具体而言，图3是以曲线图形式示例性并且示意性地示出由实施方式所涉及的距离检测装置200收发的超声波的信号电平(例如振幅)随时间变化的图。在图3所示的曲线图中，横轴对应于时间，纵轴对应于距离检测装置200经由收发部210(振动器211)收发的信号的信号电平。
在图3所示的曲线图中，实线L11表示由距离检测装置200收发的信号的信号电平，换句话说表示振动器211的振动的程度随时间变化的包络线的一个例子。从该实线L11中可读出：振动器211从时机t0开始被驱动并振动时间Ta，从而在时机t1完成发送波的发送，之后在直到到达时机t2为止的时间Tb期间，由惯性引起的振动器211的振动衰减并且持续。因此，在图3所示的曲线图中，时间Tb对应于所谓的混响时间。
实线L11在从开始发送波的发送的时机t0开始经过时间Tp的时机t4，振动器211的振动的程度达到超过用点划线L21表示的规定的阈值Th1(或者为以上)的峰值。该阈值Th1是预先设定的值，以识别振动器211的振动是由作为被检测对象物体(例如图2所示的障碍物O)反射而返回来的发送波的接收波的接收引起的、还是由作为被检体对象外的物体(例如图2所示的路面RS)反射而返回来的发送波的接收波的接收引起的。
此外，在图3中示出了阈值Th1被设定为不管时间如何流逝都不变化的恒定值的例子，但在实施方式中，阈值Th1也可以被设定为随时间流逝而变化的值。
在这里，具有超过阈值Th1的(或者以上的)峰值的振动能够视为是由作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波的接收引起的。另一方面，具有阈值Th1以下的(或者小于阈值Th1的)峰值的振动能够视为是由作为被检测对象外的物体反射而返回来的发送波的接收波的接收引起的。
因此，从实线L11中可读出：时机t4时的振动器211的振动是由作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波的接收引起的。
此外，在实线L11中，在时机t4以后，振动器211的振动衰减。因此，时机t4对应于完成作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波的接收的时机，换言之，在时机t1最后发送出的发送波作为接收波返回来的时机。
另外，在实线L11中，作为时机t4时的峰值的开始点的时机t3对应于开始作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波的接收的时机，换言之，在时机t0最初发送出的发送波作为接收波返回来的时机。因此，在实线L11中，时机t3与时机t4之间的时间ΔT等于作为发送波的发送时间的时间Ta。
基于上述，为了通过TOF法求出到检测对象物体的距离，需要求出发送波被开始发送的时机t0与接收波被开始接收的时机t3之间的时间Tf。该时间Tf能够通过从作为时机t0与接收波的信号电平达到超过阈值Th1的峰值的时机t4的差分的时间Tp减去与作为发送波的发送时间的时间Ta相等的时间ΔT来求出。
发送波被开始发送的时机t0能够作为距离检测装置200开始动作的时机容易地确定，作为发送波的发送时间的时间Ta通过设定等预先决定。因此，为了通过TOF法来求出到检测对象物体的距离，最终确定接收波的信号电平达到超过阈值Th1的峰值的时机t4很重要。而且，为了确定出该时机t4，高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波很重要。
然而，在距离检测装置200和检测对象物体中的至少一方移动的情况下，有在发送波与接收波之间产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况。在这样的情况下，若不适当地考虑频率迁移的量，则存在无法高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波的情况。
因此，实施方式通过如以下那样构成距离检测装置200，从而即使在产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况下，也实现高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并高精度地检测到物体的距离。
图4是示出实施方式所涉及的距离检测装置200的详细结构的示例性并且示意性的框图。此外，在图4所示的例子中，发送侧的结构和接收侧的结构分离，但这样的图示的方式只是为了便于说明的方式。因此，在实施方式中，如上所述，发送波的发送和接收波的接收双方由具有(单一的)振动器211的(单一的)收发部210来实现。但是，再次如上所述，实施方式的技术也当然能够应用于发送侧的结构和接收侧的结构分离的结构。
如图4所示，距离检测装置200具有送波器411、代码生成部412、载波输出部413、乘法器414、以及放大电路415作为发送侧的结构。此外，送波器411是“发送部”的一个例子。
另外，距离检测装置200具有受波器421、放大电路422、滤波处理部423、频率解析部424、推断部425、修正部426、相关处理部427、包络线处理部428、阈值处理部429、以及检测部430作为接收侧的结构。此外，受波器421是“接收部”的一个例子。
此外，在实施方式中，图4所示的结构的至少一部分由专用的硬件(模拟电路)实现，剩余的部分可作为硬件与软件的配合的结果，更具体而言，距离检测装置200的处理器223从存储装置222读出计算机程序并执行的结果来实现。另外，在实施方式中，图4所示的各结构可以基于由距离检测装置200自身的控制部220进行的控制来动作，也可以基于由外部的ECU100进行的控制来动作。
首先，对发送侧的结构进行简单说明。
送波器411由上述的振动器211构成，通过该振动器211发送与从放大电路415输出的(放大后的)发送信号相应的发送波。
在这里，在实施方式中，如下面的图5所示，送波器411利用通过对规定的频带进行虚拟分割而构成的2个频带中的2个频率，来发送发送波。
图5是示出实施方式所涉及的发送波的频率的一个例子的示例性并且示意性的图。在图5所示的例子中，横轴表示频率，纵轴表示信号电平(例如PSD：功率谱密度)。
如图5所示，在实施方式中，利用通过将规定的频带FB虚拟地分割为两部分而构成的相互不重叠的2个频带B1以及B2来发送发送波。对于详细内容后述，但在实施方式中，发送波作为在时间上连续的多个波动来发送，上述多个波动包含频带B1的中心频率f1的波动和频带B2的中心频率f2的波动的组合。
此外，在图5所示的例子中，频带B1的中心频率f1对应于从规定的频带FB的中心频率fc减去规定的频率Δf所得的频率，频带B2的中心频率f2对应于对规定的频带FB的中心频率fc加上规定的频率Δf所得的频率。
另外，在图5所示的例子中，规定的频带FB例如根据振动器211的规格来设定。因此，规定的频带FB的下限频率fa以及上限频率fb分别对应于振动器211在能力上可发送的最大以及最小的频率。
在这里，在实施方式中，送波器411基于如上述那样的频带分割，将发送波通过利用频带B1的中心频率f1和频带B2的中心频率f2的频率调制进行编码后发送。
例如，送波器411以下面的图6所示的形式，将分别不同的信息，例如由0或者1的二进制字符构成的代码与频带B1的中心频率f1的波动(以下，表示为第一波动W1)、和频带B2的中心频率f2的波动(以下，表示为第二波动W2)建立对应关系。而且，送波器411通过将这些第一波动W1以及第二波动W2的在时间上连续的组合构成为一组发送波，而将发送波在赋予了规定的码长的识别信息后发送。
图6是表示对实施方式所涉及的发送波赋予的代码的一个例子的示例性并且示意性的图。在图6所示的例子中，送波器411在将1这样的二进制字符代码与第一波动W1建立对应关系并且将0这样的二进制字符代码与第二波动W2建立对应关系后，将发送波作为依次在时间上连续地组合2个第一波动W1、1个第二波动W2、以及1个第一波动W1而成的一组波动来发送。因此，在图6所示的例子中，发送作为识别信息赋予有被称为巴克码的1101这样的位串码的发送波。
返回到图4，代码生成部412生成与应对发送波赋予的如上述那样的识别信息对应的信号，即与由0或者1的位的连续构成的位串码对应的脉冲信号。
载波输出部413输出作为赋予识别信息的对象的信号的载波。例如，载波输出部413输出规定的频率的正弦波作为载波。
乘法器414通过对来自代码生成部412的输出与来自载波输出部413的输出相乘，来执行载波的调制以赋予识别信息。即，乘法器414将与识别信息相应的第一波动W1以及第二波动W2的在时间上连续的组合，作为赋予有识别信息的调制后的载波来输出。而且，乘法器414将赋予有识别信息的调制后的载波作为成为发送波的基础的发送信号，输出至放大电路415。
放大电路415对从乘法器414输出的发送信号进行放大，并将放大后的发送信号输出至送波器411。
接下来，对接收侧的结构进行简单说明。
受波器421由上述的振动器211构成，通过该振动器211，接收被物体反射的发送波来作为接收波。
放大电路422对作为与受波器421接收到的接收波相应的信号的接收信号进行放大。
滤波处理部423对由放大电路422放大后的接收信号实施滤波处理，减少噪声。
频率解析部424对经过了由滤波处理部423进行的滤波处理的接收信号，执行基于FFT(高速傅立叶变换)等的频率解析(频谱解析)。而且，频率解析部424例如检测接收波的信号电平成为阈值以上的峰值的频率。
在这里，在实施方式中，如上所述，基于频率调制对发送波赋予识别信息，但该识别信息应基本上不会因反射而损失。因此，若判定发送波与接收波的识别信息的是否相似，则应该能够高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波。
关于这一点，例如，当在未产生由多普勒频移引起的频率迁移这样的条件下发送波作为接收波返回的情况下，由于受波器421接收由相对于构成发送波的波动而言为相同的数量并且相同的频率的波动构成的接收波，所以从接收波获得与发送波相同的识别信息。因此，在该情况下，即使什么修正也不进行，接收波也适合作为与发送波之间判定识别信息是否相似的对象。
然而，如稍后描述详细内容那样，当在产生由多普勒频移引起的频率迁移这样的条件下发送波作为接收波返回的情况下，由于频率迁移的影响，构成由受波器421接收到的接收波的波动的频率(以及数量)与构成发送波的波动的频率(以及数量)不一致，所以若不进行如消除频率迁移的影响的修正，则无法从接收波获得与发送波相同的识别信息。因此，在该情况下，为了决定针对接收波的适当的修正量，需要推断由多普勒频移引起的频率迁移的量。
因此，在实施方式中，推断部425基于频率解析部424的频率解析的结果、和表示构成发送波的波动的频率的关系的发送频率信息，通过以下说明的方法，来确定构成接收波的波动与构成发送波的波动的频率的对应关系，并基于相互对应的频率彼此之差，推断由多普勒频移引起的频率迁移的量。此外，所谓的发送频率信息是包含发送波的信号电平成为峰值的频率(例如图5所示的例子中的中心频率f1以及f2)之间的宽度、振动器211可收发的规定的频带FB的中心频率fc等的信息。
例如，在未产生多普勒频移的条件下发送波作为接收波返回的情况下，如上所述，受波器421接收由相对于构成发送波的波动而言为相同的数量并且相同的频率的波动构成的接收波。在这样的情况下，推断部425基于频率解析部424的频率解析的结果获取构成接收波的波动的数量以及频率，并且基于发送频率信息获取构成发送波的波动的数量以及频率，并基于构成接收波的波动和构成发送波的波动的频率的一致性，将由多普勒频移引起的频率迁移的量推断为零。
另外，即使在产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况下，在该频率迁移的量相对较小的情况下，如下面的图7所示，受波器421接收由相对于构成发送波的波动而言虽然频率偏移但相同的数量的波动构成的接收波。
图7是示出实施方式所涉及的接收波的频率的一个例子的示例性并且示意性的图。更具体而言，图7所示的例子对应于在由多普勒频移引起的频率迁移的量相对较小的情况下，针对作为由图5所示的频带B1以及B2的范围内的2个频率的波动构成的发送波被物体反射的结果由受波器421接收到的接收波的频率解析部424的频率解析的结果。此外，在图7所示的例子中，横轴表示频率，纵轴表示信号电平(例如PSD：功率谱密度)。
在图7所示的例子中，由于多普勒频移，产生向频率的高频侧的相对较小的迁移。图7所示的频带B11(中心频率f11)对应于图5所示的频带B1(中心频率f1)向高频侧迁移的情况，图7所示的频带B12(中心频率f12)对应于图5所示的频带B2(中心频率f2)向高频侧迁移的情况。
如图7所示，在由多普勒频移引起的频率迁移的量相对较小的情况下，在与振动器211的规格相应的规定的频带FB的范围内，存在与构成发送波的波动的数量相同的数量的2个波动双方的频率。显然在这样的情况下，在构成发送波的波动的频率与构成接收波的波动的频率之间，存在高频侧的频率彼此相互对应，低频侧的频率彼此相互对应这样的对应关系，所以推断部425按照这样确定构成接收波的波动与构成发送波的波动的频率的对应关系。而且，推断部425推断相互对应的频率彼此(低频侧的频率彼此或者高频侧的频率彼此)之差作为频率迁移的量。
像这样，在实施方式中，推断部425在构成接收波的波动的频率的数量与构成发送波的波动的频率的数量相等的情况下，基于前者的频率与后者的频率的一致性、或者前者的频率的大小关系与后者的频率的大小关系的一致性，确定前者的频率与后者的频率的对应关系。然后，推断部425基于确定出的对应关系，推断前者的频率与后者的频率中的相互对应的频率彼此之差作为由多普勒频移引起的频率迁移的量。
另一方面，若车辆1与检测对象物体的相对速度与图7所示的状况相比更大，由多普勒频移引起的频率迁移的量相对较大，则如下面的图8所示，受波器421接收由相对于构成发送波的波动而言频率偏移并且更少的数量的波动构成的接收波。
图8是示出实施方式所涉及的接收波的频率的另一个例子的示例性并且示意性的图。更具体而言，图8所示的例子对应于在由多普勒频移引起的频率迁移的量相对较大的情况下，针对作为由图5所示的频带B1以及B2的范围内的2个频率的波动构成的发送波被物体反射的结果由受波器421接收到的接收波的频率解析部424的频率解析的结果。此外，在图8所示的例子中，横轴表示频率，纵轴表示信号电平(例如PSD：功率谱密度)。
在图8所示的例子中，因多普勒频移，产生向频率的高频侧的相对较大的迁移。图8所示的频带B21(中心频率f21)对应于图5所示的频带B1(中心频率f1)向高频侧迁移的情况，图8所示的频带B22(中心频率f22)对应于图5所示的频带B2(中心频率f2)向高频侧迁移的情况。
然而，在实施方式中，受波器421仅能够接收与振动器211的规格相应的规定的频带FB的范围内的频率的波动。与此相对，在图8所示的例子中，频带B21的中心频率f22存在于规定的频带FB的下限频率fa与上限频率fb之间，但频带B22的中心频率f22与规定的频带FB的上限频率fb相比偏离到高频侧。因此，在图8所示的例子中，虽然正常地接收频带B21的范围内的频率的波动，但无法正常地接收频带B22的范围内的频率的波动，所以似乎很难确定正常地接收到的一个频率的波动的频率与构成发送波的2个频率的波动的频率的对应关系。
然而，图8所示的频带B21以及频带B22的关系(例如中心频率f21以及f22之间的间隔)与图5所示的频带B1以及频带B2的关系(例如中心频率f1以及f2之间的间隔)不管多普勒频移的产生的有无都应该一致。若基于此，即使在如作为由一个频率的波动构成的接收波仅正常地接收由2个频率的波动构成的发送波的图8所示的例子那样的状况下，也能够确定构成接收波的一个波动的频率与构成发送波的2个波动的频率中的哪一个对应。
更具体而言，在图8所示的例子中，若假定频带B21的范围内的频率对应于图5所示的频带B2的范围内的频率，则在规定的频带FB的范围内比频带B21靠低频侧应存在表示与图5所示的频带B1相同的信号电平的频带。然而，在图8所示的例子中，在规定的频带FB的范围内比频带B21靠低频侧为空频带X。因此，在图8所示的例子中，能够确定频带B21的范围内的频率对应于图5所示的频带B1的范围内的频率。
更详细而言，在作为频率解析部424的频率解析的结果在规定的频带FB的范围内检测出频带B21的中心频率f21的情况下，推断部425确定该中心频率f21与上限频率fb之间的间隔和作为构成发送波的2个波动的频率的中心频率f1以及f2之间的间隔亦即2×Δf(参照图5)的大小关系，并且确定中心频率f21与下限频率fa之间的间隔和2×Δf的大小关系，从而确定由多普勒频移引起的频率的迁移的方向，即空频带X的位置。
例如，在图8所示的例子中，中心频率f21与上限频率fb之间的间隔小于2×Δf，中心频率f21与下限频率fa之间的间隔大于2×Δf。在这样的情况下，推断部425确定为以在中心频率f2(参照图5)信号电平成为峰值的方式利用频带B2发送出的波动对应于作为由多普勒频移引起的频率的迁移的结果成为比规定的频带FB的上限频率fb高的频率从而实际上未被检测为构成接收波的波动的波动。即，在这样的情况下，推断部425确定为在规定的频带FB的范围内实际检测出的频带B21的中心频率f21与下限频率fa之间存在空频带X。
另一方面，假设在作为频率解析部424的频率解析的结果在规定的频带FB的范围内实际检测出的一个频率与上限频率fb之间的间隔大于2×Δf，且该一个频率与下限频率fa之间的间隔小于2×Δf的情况下，推断部425确定为以在中心频率f1(参照图5)信号电平成为峰值的方式利用频带B1发送出的波动对应于作为由多普勒频移引起的频率的迁移的结果成为比规定的频带FB的下限频率fa低的频率从而未被检测为构成接收波的波动的波动。即，在这样的情况下，推断部425确定为在规定的频带FB的范围内实际检测的一个频率与上限频率fb之间存在空频带。
像这样，在实施方式中，推断部425在构成接收波的波动的频率的数量与构成发送波的波动的频率的数量不同的情况下，基于在规定的频带FB的范围内存在于比作为构成接收波的波动实际检测出的波动的频率靠低频侧或者高频侧中的至少一方的空频带，确定构成接收波的波动的频率与构成发送波的波动的频率的对应关系。而且，推断部425基于确定出的对应关系，推断构成接收波的波动的频率与构成发送波的波动的频率中的相互对应的频率彼此之差，作为由多普勒频移引起的频率迁移的量。
此外，确定空频带(的位置)的方法并不限于在上述说明的方法。作为确定空频带的其它方法，例如，也考虑基于在规定的频带FB的范围内被实际检测的一个频率接近下限频率fa和上限频率fb中的哪一个，确定空频带的方法。
另外，空频带的确定也能够有效地应用于多普勒频移的程度比图8所示的例子小的图7所示的例子。若在图7所示的例子中确定空频带，则通过对存在于作为构成接收波的波动的频率实际检测出的2个频率的低频侧以及高频侧双方的空频带的大小进行比较，来确定频率迁移的方向，并能够确定构成接收波的波动的频率与构成发送波的波动的频率的对应关系。
返回到图4，修正部426基于推断部425的推断结果，对作为构成接收波(接收信号)的波动检测出的波动的频率进行修正，以获得与发送波(发送信号)的频率匹配。
而且，相关处理部427例如基于从发送侧的结构获取的发送信号、和由修正部426修正后的接收信号，来获取与发送波和接收波的识别信息的相似度对应的相关值。相关值基于通常所知的相关函数等来计算。
而且，包络线处理部428求出与由相关处理部427获取到的相关值对应的信号的波形的包络线。
而且，阈值处理部429对由包络线处理部428求出的包络线的值和规定的阈值进行比较，并基于比较结果，判定发送波与接收波的识别信息是否以规定以上的等级相似。
而且，检测部430基于阈值处理部429的处理结果，来确定发送波与接收波的识别信息的相似度为规定以上的等级的时机，即作为因反射而返回的发送波的接收波的信号电平达到超过阈值的峰值的时机(例如图2所示的时机t4)，并通过TOF法检测到物体的距离。
然而，与车辆1远离物体的状况相比，在车辆1接近物体的状况下，到物体的距离的检测的必要性较高。通常，在车辆1接近物体的状况下，由多普勒频移引起的频率迁移的结果，构成发送波的在时间上连续的多个波动根据反射在各个波动的频率向高频侧迁移的状态下返回。因此，在车辆1接近物体的状况下，在构成发送波的多个波动中的高频侧的频率的波动因反射而返回的情况下，难以作为规定的频带FB的范围内的波动来检测。即，在车辆1接近物体的状况下，构成发送波的多个波动中与低频侧的频率的波动相比包含更多高频侧的频率的波动的情况下，作为构成接收波的波动检测的波动的数量容易减少，发送波与接收波的识别信息的是否相似的判定的精度容易降低。
因此，在实施方式中，在车辆1接近物体的状况下，为了更多地检测构成接收波的波动，将构成发送波的在时间上连续的多个波动构成为与高频侧的频率的波动相比包含更多低频侧的频率的波动有效。即，在实施方式中，如图6所示的例子那样，将发送波构成为与高频侧的频率的第二波动W2相比包含更多低频侧的频率的第一波动W1，即，将识别信息设定为与0这样的二进制字符代码相比包含更多1这样的二进制字符代码有效。
以下，对在实施方式中执行的处理的流程进行说明。
图9是示出实施方式所涉及的距离检测装置200为了检测与物体有关的信息而执行的一系列的处理的示例性并且示意性的流程图。
如图9所示，在实施方式中，首先，在S901中，送波器411向车辆1外发送与由代码生成部412、载波输出部413、乘法器414、以及放大电路415生成的发送信号相应的发送波。更具体而言，送波器411发送包含第一波动W1以及第二波动W2的组合的在时间上连续的多个波动，作为基于利用了通过如上述那样的频带分割而构成的2个频带的2个频率的频率调制而被编码为包含规定的码长的识别信息的发送波。
然后，在S902中，受波器421接收作为被存在于车辆1外的物体反射的结果而返回到车辆1侧的发送波的接收波。与该接收波对应的接收信号在被放大电路422放大之后，被输出至滤波处理部423。
然后，在S903中，滤波处理部423对由放大电路422放大后的接收信号实施滤波处理，来抑制噪声。
然后，在S904中，频率解析部424对经过了由滤波处理部423进行的滤波处理的接收信号，执行基于FFT(高速傅立叶变换)等的频率解析(频谱解析)。由此，确定作为构成接收波的波动检测出的波动的数量以及频率。
然后，在S905中，推断部425基于作为S904中的频率解析的结果获得的、表示构成接收波的波动的频率与构成发送波的多个(在实施方式中为2个)的频率的关系的发送频率信息，来确定构成接收波的波动的频率与构成发送波的波动的频率的对应关系，并推断相互对应的频率彼此之差来作为由多普勒频移引起的频率迁移的量。此外，由于已经对构成接收波的波动的频率与构成发送波的波动的频率的对应关系的确方法的详细内容进行了说明，所以在这里省略说明。
然后，在S906中，修正部426基于推断部425的判别结果，对作为构成接收波(接收信号)的波动检测出的波动的频率进行修正，以与发送波(发送信号)的频率获得匹配。
然后，在S907中，相关处理部427例如基于从发送侧的结构获取的发送信号、和修正部426的修正后的接收信号，来执行获取与发送波和接收波的识别信息的相似度对应的相关值的相关处理。
然后，在S908中，检测部430基于S907中的相关处理的结果，来检测到引起发送波的反射的物体的距离。
更具体而言，在S908中，检测部430首先从阈值处理部429获取经过了由包络线处理部428进行的处理的相关值与阈值的比较结果。然后，检测部430基于从阈值处理部429获取到的信息，确定发送波被发送的时机、和接收到成为赋予有以规定以上的等级与该发送波相似(一致)的识别信息的修正后的接收波的基础的接收波的时机。然后，检测部430基于两者的时机之差，通过TOF法检测到反射出发送信号的物体的距离。然后，处理结束。
如以上说明的那样，实施方式所涉及的距离检测装置200具备送波器411、受波器421、推断部425、修正部426、以及检测部430。送波器411发送基于在规定的频带FB的范围内设定的2个频率发送的发送波。受波器421接收根据物体的反射而返回来的基于发送波的接收波。推断部425基于针对接收波的频率解析的结果、和表示发送波的2个频率的关系的发送频率信息，推断由发送波和接收波之间的多普勒频移引起的频率迁移的量。修正部426基于推断部425的推断结果对接收波进行修正，以获得与发送波频率匹配。检测部430基于发送波与修正部426的修正后的接收波的关系，检测作为与物体有关的信息的到物体的距离。
根据如上述那样的结构，由于即使在产生由多普勒频移引起的频率迁移的情况下，也对接收波进行修正以消除其影响，所以也能够高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并高精度地检测到物体的距离作为与物体有关的信息。
另外，在实施方式中，送波器411发送在时间上连续的多个波动作为发送波，上述多个波动包含信号电平在至少2个频率处分别达到峰值的至少2个波动的组合。而且，推断部425基于频率解析部424的频率解析的结果和发送频率信息，确定接收波的信号电平达到峰值的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的对应关系，并基于相互对应的频率彼此之差来推断频率迁移的量。根据这样的结构，能够基于根据频率解析的结果和发送频率信息确定出的接收波与发送波的频率的对应关系，容易地推断频率迁移的量。
另外，在实施方式中，推断部425在接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量相等的情况下，基于接收波的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的一致性、或者接收波的1个以上的频率的大小关系与发送波的至少2个频率的大小关系的一致性，来确定接收波的1个以上的频率与发送波的至少2个频率的对应关系。根据这样的结构，在由多普勒频移引起的频率迁移的量小到接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量一致的程度的情况下，能够通过考虑接收波与发送波的频率或者该频率的大小关系的一致性，容易地确定频率的对应关系。
另外，在实施方式中，推断部425在接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量不同的情况下，基于在规定的频带FB的范围内存在于比接收波的1个以上的频率靠低频侧或者高频侧中的至少一方的空频带，来确定接收波的1个以上的频率和发送波的至少2个频率的对应关系。根据这样的结构，即使在由多普勒频移引起的频率迁移的量大到接收波的1个以上的频率的数量与发送波的至少2个频率的数量不一致的程度的情况下，也能够通过考虑空频带，容易地确定频率的对应关系。
另外，在实施方式中，送波器411发送通过分别不同的信息与至少2个波动建立对应关系而被编码为包含规定的识别信息的多个波动作为发送波。根据这样的结构，能够利用识别信息，容易地识别接收波是否符合被检测对象物体反射而返回来的发送波。
另外，在实施方式中，距离检测装置200还具备相关处理部427，该相关处理部427获取与发送波与修正后的接收波的相似度对应的相关值。而且，检测部430在基于相关值与阈值的比较结果判定为发送波与修正后的接收波的相似度为规定以上的等级的情况下，检测作为与物体有关的信息的到物体的距离。根据这样的结构，能够利用相关值，高精度地检测作为被检测对象物体反射而返回来的发送波的接收波，并高精度地检测到物体的距离。
另外，在实施方式中，检测部430基于发送波被发送的时机与接收到成为被判定为与发送波的相似度为规定以上的等级的修正后的接收波的基础的接收波的时机之差，来检测作为与物体有关的信息的到物体的距离。根据这样的结构，能够容易地检测到物体的距离。
另外，在实施方式中，发送波的至少2个频率分别设定在通过对规定的频带FB进行虚拟分割而构成的相互不重叠的至少2个频带的范围内。根据这样的结构，能够通过频带分割，容易地设定发送波的至少2个频率。
另外，在实施方式中，将送波器411以及受波器421一体地构成为包含可收发声波的单一的振动器211的收发部210，根据振动器211的规格设定规定的频带FB。根据这样的结构，能够简化用于收发发送波以及接收波的结构，并且能够容易地设定规定的频带FB。
＜变形例＞
此外，在上述的实施方式中，本公开的技术应用于通过超声波的收发来检测与物体有关的信息的结构，但本公开的技术也能够应用于通过作为超声波以外的波动的声波、毫米波、电磁波等的收发来检测与物体有关的信息的结构。
另外，在上述的实施方式中，作为应用本公开的技术的对象，例示出检测到物体的距离的距离检测装置，但本公开的技术也能够应用于仅检测物体的有无作为与物体有关的信息的物体检测装置。
另外，在上述的实施方式中，例示出通过频带分割而构成的频带的数量为2个，0或者1这样的信息与各频带的频率的波动建立对应关系的结构。然而，通过频带分割而构成的频带的数量也可以为3个以上。在该情况下，也可以将0或者1这样的信息以外的其它信息与各频带的频率的波动建立对应关系。此外，由于即使在通过频带分割而构成的频带的数量为3个以上的情况下，构成发送波的波动与构成接收波的波动的频率的对应关系的确定方法也与上述的实施方式实质相同，所以省略详细说明。
另外，在上述的实施方式中，例示出振动器可收发的规定的频带的整体被虚拟地分割为2个频带的结构。然而，频带分割的对象也可以只是振动器可收发的规定的频带的部分频带。
进一步，在上述的实施方式中，例示出仅基于频率调制来实现识别信息的赋予的结构。然而，识别信息的赋予也可以通过频率调制与相位调制、振幅调制等这样的其它的调制的组合来实现。
以上，对本公开的实施方式以及变形例进行了说明，但上述的实施方式以及变形例只是一个例子，并不意在限定发明的范围。上述的新的实施方式以及变形例能够以各种方式来实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。上述的实施方式以及变形例包含于发明的范围、主旨，并且包含于权利要求书中记载的发明和其等同的范围。
附图标记说明
200、201、202、203、204…距离检测装置(物体检测装置)；210…收发部；220…控制部；211…振动器；411…送波器(发送部)；421…受波器(接收部)；425…推断部；426…修正部；427…相关处理部；430…检测部。

Claims (9)

1.一种物体检测装置，具备：
发送部，发送基于在规定的频带的范围内设定的至少2个频率发送的发送波；
接收部，接收根据物体的反射而返回来的基于上述发送波的接收波；
推断部，基于针对上述接收波的频率解析的结果、和表示上述发送波的上述至少2个频率的关系的发送频率信息，推断上述发送波与上述接收波之间的由多普勒频移引起的频率迁移的量；
修正部，基于上述推断部的推断结果修正上述接收波，以获得与上述发送波频率匹配；以及
检测部，基于上述发送波与由上述修正部修正后的上述接收波的关系，检测与上述物体有关的信息。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，
上述发送部发送在时间上连续的多个波动作为上述发送波，上述多个波动包含信号电平在上述至少2个频率处分别达到峰值的至少2个波动的组合，
上述推断部基于上述频率解析的结果和上述发送频率信息，确定上述接收波的上述信号电平达到峰值的1个以上的频率与上述发送波的上述至少2个频率的对应关系，并基于相互对应的频率彼此之差推断上述频率迁移的量。
3.根据权利要求2所述的物体检测装置，其中，
上述推断部在上述接收波的上述1个以上的频率的数量与上述发送波的上述至少2个频率的数量相等的情况下，基于上述接收波的上述1个以上的频率与上述发送波的上述至少2个频率的一致性、或者上述接收波的上述1个以上的频率的大小关系与上述发送波的上述至少2个频率的大小关系的一致性，确定上述接收波的上述1个以上的频率与上述发送波的上述至少2个频率的对应关系。
4.根据权利要求2或3所述的物体检测装置，其中，
上述推断部在上述接收波的上述1个以上的频率的数量与上述发送波的上述至少2个频率的数量不同的情况下，基于在上述规定的频带的范围内存在于比上述接收波的上述1个以上的频率靠低频侧或者高频侧中的至少一方的空频带，确定上述接收波的上述1个以上的频率与上述发送波的上述至少2个频率的对应关系。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的物体检测装置，其中，
上述发送部发送通过分别不同的信息与上述至少2个波动建立对应关系而被编码为包含规定的识别信息的上述多个波动作为上述发送波。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的物体检测装置，其中，
还具备相关处理部，该相关处理部获取与上述发送波和上述修正后的接收波的相似度对应的相关值，
上述检测部在基于上述相关值与阈值的比较结果判定为上述发送波与上述修正后的接收波的相似度为规定以上的等级的情况下，检测与上述物体有关的信息。
7.根据权利要求6所述的物体检测装置，其中，
上述检测部基于上述发送波被发送的时机与接收到成为被判定为与上述发送波的上述相似度为上述规定以上的等级的上述修正后的接收波的基础的上述接收波的时机之差，检测到上述物体的距离作为与上述物体有关的信息。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的物体检测装置，其中，
上述发送波的上述至少2个频率分别设定在通过对上述规定的频带进行虚拟分割而构成的相互不重叠的至少2个频带的范围内。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的物体检测装置，其中，
将上述发送部以及上述接收部一体地构成为包含可收发声波的单一的振动器的收发部，
根据上述振动器的规格来设定上述规定的频带。
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