CN112334789A

CN112334789A - 声波处理装置以及超声波系统

Info

Publication number: CN112334789A
Application number: CN201980043841.1A
Authority: CN
Inventors: 高村尚吾; 丹羽功
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: WO2020004609A1; JP7066845B2; JPWO2020004609A1; CN112334789B

Abstract

一种声波处理装置，其具有：发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；接收信号输出部，其输出基于声波接收的接收信号；相关卷积积分处理部，其根据所述接收信号和参照数据进行相关卷积积分处理；以及阈值判定部，其将相关卷积积分处理结果与阈值进行比较，所述发送信号是将多个单位块按时间序列排列而构成的，能够针对每个所述单位块进行频率调制设定，所述相关卷积积分处理部与每个所述单位块对应地进行相关卷积积分处理，所述阈值判定部针对每个所述相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较。

Description

声波处理装置以及超声波系统

技术领域

本发明涉及声波处理装置以及超声波系统。

背景技术

以往，已知有以下的超声波系统，其产生声波并测量直到来自障碍物的反射波返回为止的时间TOF(Time Of Flight：飞行时间)，由此测定到障碍物的距离。以往，这样的超声波系统大多搭载在车辆上，作为一例，已知有车载用间隙声纳。

作为这样的以往的超声波系统的一例，存在如下方式：准备假定要接收的波形数据(参照数据)，基于该参照数据和实际接收到的接收信号进行相关卷积积分处理来强调反射波。这样的方式也被称为脉冲压缩方式，能够提高S/N比。另外，关于脉冲压缩方式，例如记载在专利文献1中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-152450号公报(第0011段等)

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述以往的超声波系统中，将发送的超声波的频率以及参照数据的波形频率设为不进行频率调制的固定值。因此，超声波没有特征，难以区分从其他超声波系统发送的同样频率的超声波和从自身的超声波系统发送并被对象物反射的反射波，有可能进行距离的误检测。

特别是，近来搭载车载用间隙声纳的车型以及搭载的目的增加，从其他声纳发送的超声波所引起的干扰成为问题。

鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种能够避免从其他系统发送的声波所引起的干扰的声波处理装置。

用于解决课题的手段

本发明的第一方式的声波处理装置构成为，具有：

发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；

接收信号输出部，其输出基于声波接收的接收信号；

相关卷积积分处理部，其根据所述接收信号和参照数据进行相关卷积积分处理；以及

阈值判定部，其将相关卷积积分处理结果与阈值进行比较，

所述发送信号是将多个单位块按时间序列排列而构成的，

能够针对每个所述单位块进行频率调制设定，

所述相关卷积积分处理部与每个所述单位块对应地进行相关卷积积分处理，

所述阈值判定部针对每个所述相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较(第一结构)。

另外，在上述第一结构中，可以将中心频率设为fc，能够针对每个所述单位块设定fc与fc+Δf之间的从所述单位块的起点向终点的上升、下降；fc与fc-Δf之间的从所述单位块的起点向终点的上升、下降；以及分别维持fc、fc+Δf、fc-Δf的各模式中的至少任意一个模式，经过全部的所述单位块频率连续地变化(第二结构)。

另外，在上述第一结构或第二结构中，可以设为能够切换所述单位块中的波数(第三结构)。

另外，在上述第一结构至第三结构的任一个结构中，可以设为，

所述相关卷积积分处理部具有：

具有移位寄存器和乘法部的相关处理部，所述移位寄存器存储与所述单位块对应的所述接收信号，所述乘法部进行来自所述移位寄存器的输出与所述参照数据的乘法运算来计算出相关值；以及

相关值和运算部，其针对每个所述移位寄存器计算出所述相关值的总和(第四结构)。

另外，在上述第一结构至第四结构的任一个结构中，可以设为，所述接收信号输出部至少具有A/D变换器，该A/D变换器基于从声波接收部输出的电信号进行A/D变换(第五结构)。

另外，在上述第五结构中，可以设为，

所述声波处理装置还具有限幅部，该限幅部将从所述接收信号输出部输出的第一预定比特数的所述接收信号限制为比所述第一预定比特数小的第二预定比特数的表现值的最大值以下且最小值以上，并输出限制后的限幅数据，

所述相关卷积积分处理部基于所述限幅数据和所述参照数据进行相关卷积积分处理(第六结构)。

另外，在上述第六结构中，可以设为，所述第二预定比特数是1比特(第七结构)。

另外，在上述第五结构中，可以设为，所述声波处理装置还具有限幅部，在从所述接收信号输出部输出的预定比特数的所述接收信号中除去了符号比特后的数据为预定值以上的情况下，该限幅部根据所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在小于所述预定值的情况下，该限幅部将所述限幅数据设为0，

所述相关卷积积分处理部基于所述限幅数据和所述参照数据进行相关卷积积分处理(第八结构)。

另外，在上述第八结构中，可以设为，在除去了所述符号比特后的数据中，在从最下位比特开始第预定比特以上存在1时，所述限幅部对应于所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在从最下位比特开始第预定比特以上不存在1时，所述限幅部将所述限幅数据设为0(第九结构)。

另外，在上述第七至第九的任一个结构中，可以设为，所述相关卷积积分处理部具有基于多个区间中的每一个区间的所述限幅数据进行相关卷积积分处理的串联连接的单个区间处理部(第十结构)。

另外，在上述第十结构中，可以设为，所述相关卷积积分处理部还具有全区间处理部，该全区间处理部基于所述多个区间的总和即全区间的所述限幅数据进行相关卷积积分处理(第十一结构)。

另外，在上述第十一结构中，可以设为，所述阈值判定部具有：

单个阈值比较部，其基于从每个所述单个区间处理部输出的相关卷积积分值，进行与单个的阈值的比较处理；

全区间阈值比较部，其基于从所述全区间处理部输出的相关卷积积分值，进行与预定的阈值的比较处理；以及

与门部，其取得所述单个阈值比较部的输出与所述全区间阈值比较部的输出的逻辑乘(第十二结构)。

另外，在上述第十二结构中，可以设为，每个所述单个区间处理部使用的所述参照数据的波数相等(第十三结构)。

另外，在上述第十二或第十三结构中，可以设为，所述声波处理装置还具备具有计数器的TOF测量部，所述TOF测量部根据来自所述与门部的输出来保持所述计数器的计数值，所述TOF为飞行时间(第十四结构)。

另外，在上述第六至第十四的任一个结构中，可以设为，所述接收信号输出部具有符号附加部，该符号附加部将电平移位使得对所述A/D变换器的输出附加正负的符号从而使其为所述接收信号(第十五结构)。

另外，在能够搭载在移动体上的设为上述第一至第十五中的任一个的结构的声波处理装置中，可以设为，所述声波处理装置还具有保持多个所述参照数据的数据保持部，多个所述参照数据具有与所述移动体的不同的假定移动速度对应的频率的波形(第十六结构)。

另外，在上述第十六结构中，可以设为，所述声波处理装置还具有选择部，该选择部选择由所述相关卷积积分处理部针对多个所述参照数据中的每个参照数据计算出的相关卷积积分值中的最大值(第十七结构)。

另外，在上述第十六或第十七结构中，可以设为，多个所述参照数据具有根据所述移动体的不同的假定移动速度对于要发送的频率调制后的声波的频率调整了频率后的波形(第十八结构)。

另外，在上述第十六至第十八的任一个结构中，可以设为，所述声波处理装置还具备具有计数器的TOF测量部，对所述阈值进行所述计数器的计数值越增加而所述阈值越减小的可变设定，所述TOF为飞行时间(第十九结构)。

另外，在上述第一至第十九的任一个结构中，可以设为，所述声波处理装置还具备具有计数器的TOF测量部，所述TOF为飞行时间，当由所述阈值判定部判定为全部的所述相关卷积积分处理结果超过所述阈值时，所述TOF测量部保持此时的所述计数器的计数值(第二十结构)。

另外，在上述第二十结构中，可以设为，所述声波处理装置还具有进行与外部的通信的接口，当所述接口从外部接收到发送命令时，所述发送信号生成部开始输出所述发送信号，并且所述计数器开始计数(第二十一结构)。

另外，在上述第二十一结构中，可以设为，所述声波处理装置具有：第一外部端子，其能够进行所述发送信号生成部与外部的超声波收发装置的连接；以及第二外部端子，其能够进行所述超声波收发装置与所述接收信号输出部的连接(第二十二结构)。

另外，可以为一种超声波系统，其具有：上述第二十二结构的声波处理装置；以及所述超声波收发装置(第二十三结构)。

另外，在上述第一至第二十二的任一个结构中，可以设为，所述相关卷积积分处理部除了与每个所述单位块对应地进行相关卷积积分处理，还与由全部的所述单位块构成的1个块对应地进行相关卷积积分处理，

所述阈值判定部除了针对与每个所述单位块对应的每个所述相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较，还进行与所述1个块对应的相关卷积积分处理结果与阈值的比较，取得所述比较的结果的逻辑乘(第二十四结构)。

另外，在上述第一至第二十二的任一个结构或上述第二十四结构中，可以设为，所述声波处理装置还具有随机数产生电路和参照数据设定部，该随机数产生电路包含产生多个比特的随机数的伪随机数产生电路，

所述随机数产生电路取得所述随机数的比特位置与所述单位块对应的随机数数据，

所述发送信号生成部生成通过与所述随机数数据的每个比特位置的比特数据对应的频率调制模式进行了调制的所述发送信号，

所述参照数据设定部设定通过基于所述随机数数据而决定的频率调制模式进行了调制的所述参照数据(第二十五结构)。

另外，在上述第二十五结构中，可以设为，所述随机数产生电路包含多个所述伪随机数产生电路，取得由每个所述伪随机数产生电路生成的所述随机数构成的所述随机数数据(第二十六结构)。

另外，在上述第二十六结构中，可以设为，对每个所述伪随机数产生电路输入的时钟相互不同步(第二十七结构)。

另外，在上述第二十六或第二十七结构中，可以设为，所述声波处理装置还具有用于存储在所述伪随机数产生电路使用的初始值的非易失性存储器，所述初始值在所述伪随机数产生电路之间互不相同(第二十八结构)。

另外，在上述第二十五至第二十八的任一个结构中，可以设为，所述声波处理装置还具有用于存储在所述伪随机数产生电路使用的初始值的非易失性存储器，所述初始值在该声波处理装置的个体之间不同(第二十九结构)。

另外，在上述第一至第二十二的任一个结构或上述第二十四至第二十九的任一个的结构中，可以设为，所述声波处理装置能够搭载在车辆上(第三十结构)。

另外，可以是一种超声波系统，其具有：包含上述第三十结构的声波处理装置的第一超声波系统；以及其他至少一个第二超声波系统，所述超声波系统能够搭载在所述车辆上，所述第一超声波系统和所述第二超声波系统并行地进行超声波的发送和TOF测量，所述TOF为飞行时间(第三十一结构)。

另外，可以是一种超声波系统，其具有多个上述第一至第二十一的任一个结构或者上述第二十四至第三十的任一个结构的声波处理装置，所述声波处理装置还具有数字处理部，该数字处理部包括：所述发送信号生成部；所述相关卷积积分处理部；TOF测量部，其基于所述相关卷积积分处理部的计算结果保持与TOF对应的计数值，所述TOF为飞行时间；以及接口，其进行与外部的通信，所述接口与控制装置菊花链连接(第三十二结构)。

另外，本发明的第二方式的声波处理装置具有：

发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；

接收信号输出部，其输出基于声波接收的第一预定比特数的数字接收信号；

限幅部，其将所述数字接收信号限制为比第一预定比特数小的第二预定比特数的表现值的最大值以下且最小值以上，并输出限制后的限幅数据；

相关卷积积分处理部，其根据所述限幅数据和参照数据进行相关卷积积分处理；以及

阈值判定部，其根据相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较处理(第三十三结构)。

另外，本发明的第三方式的声波处理装置具有：

发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；

接收信号输出部，其输出基于声波接收的预定比特数的数字接收信号；

限幅部，其当在所述数字接收信号中去除了符号比特后的数据为预定值以上的情况下，根据所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在小于所述预定值的情况下，将所述限幅数据设为0；

阈值判定部，其基于相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较处理(第三十四结构)。

另外，在上述第三十四结构中，可以设为，在去除了所述符号比特的数据中，在从最下位比特开始第预定比特以上存在1的情况下，所述限幅部根据所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在从最下位比特开始第预定比特以上不存在1的情况下，所述限幅部将所述限幅数据设为0(第三十五结构)。

另外，本发明的第四方式的声波处理装置是能够搭载在移动体上的声波处理装置，其具有：

接收信号输出部，其输出基于声波接收的接收信号；

数据保持部，其保持具有与所述移动体的不同的假定移动速度对应的频率的波形的多个参照数据；以及

相关卷积积分处理部，其基于所述接收信号和所述参照数据进行相关卷积积分处理(第三十六结构)。

发明效果

根据本发明的声波处理装置，能够避免从其他系统发送的声波所引起的干扰。

附图说明

图1示意性地表示搭载了超声波系统的车辆和对象物。

图2用于说明相关处理的一例。

图3用于说明相关处理的一例。

图4是表示模拟上的超声波系统的结构的框图。

图5表示模拟上的相关处理部的电路结构。

图6表示模拟中的发送信号的频率调制例。

图7是表示模拟结果的第一例的相关卷积积分结果的图表。

图8是表示模拟结果的第二例的相关卷积积分结果的图表。

图9表示使用了本发明的一实施方式的声波处理装置的超声波系统的结构。

图10表示本发明的一实施方式的声波处理装置的动作例。

图11表示与图10所示的动作例对应的相关处理部以及相关值和运算部中的处理结构。

图12表示本发明的一实施方式的声波处理装置中的动作例。

图13表示与图12所示的动作例对应的相关处理部以及相关值和运算部中的处理结构。

图14表示使用了本发明的一个变形例的声波处理装置的超声波系统的结构。

图15表示随机数产生电路的一个结构例。

图16表示频率调制表的一例。

图17表示超声波系统向车辆的应用例。

图18表示超声波系统向车辆的应用例。

图19表示第一比较例的超声波系统所具备的自身波检测系统的结构。

图20表示图19中的LPF的输出的时间推移的一例。

图21表示第二比较例的超声波系统所具备的自身波检测系统的结构。

图22表示图21中的LPF的输出的时间推移的一例。

图23用于说明相关处理的一例。

图24用于说明相关处理的一例。

图25表示使用了本发明一实施方式的声波处理装置的超声波系统的结构。

图26表示本发明一实施方式的声波处理装置所包含的自身波检测部的结构。

图27表示全区间相关卷积积分处理部的具体结构。

图28表示第一区间相关卷积积分处理部和第二区间相关卷积积分处理部的具体结构。

图29表示用于进行接收信号的实测的收发系统。

图30是表示比较例的第一模拟结果的时序图。

图31是表示比较例的第二模拟结果的时序图。

图32是表示本发明的实施方式的第一模拟结果的时序图。

图33是表示本发明的实施方式的第二模拟结果的时序图。

图34是表示本发明的实施方式的第三模拟结果的时序图。

图35是表示本发明的实施方式的第四模拟结果的时序图。

图36是表示本发明的实施方式的第五模拟结果的时序图。

图37是表示本发明的实施方式的第六模拟结果的时序图。

图38是表示在对象物或路面的超声波反射的示意图。

图39表示接收包络线的一例。

图40表示第二实施方式的相关卷积积分值的一例。

图41表示第三实施方式的相关卷积积分值的一例。

图42表示第三实施方式的限幅处理的一例。

图43是表示第三实施方式的第一模拟结果的时序图。

图44是表示第三实施方式的第二模拟结果的时序图。

图45是表示模拟的假定环境的示意图。

图46是表示模拟上的第一超声波系统的结构的框图。

图47表示相关处理部的电路结构。

图48表示第一超声波系统中的模拟结果的第一例。

图49是在模拟结果的第一例中，以时间序列示出相关卷积积分值的计算结果的图表。

图50表示第一超声波系统中的模拟结果的第二例。

图51是在模拟结果的第二例中，以时间序列示出相关卷积积分值的计算结果的图表。

图52是表示模拟上的第二超声波系统的结构的框图。

图53表示第二超声波系统中的模拟结果的第三例。

图54是在模拟结果的第三例中，以时间序列示出相关卷积积分值的计算结果的图表。

图55表示第二超声波系统中的模拟结果的第四例。

图56是在模拟结果的第四例中，以时间序列示出相关卷积积分值的计算结果的图表。

图57表示发送的频率调制的一例。

图58是表示与假定0km/h的参照数据的相关卷积积分值的增益与接收频率之间的关系的图表。

图59是表示与假定0km/h、10km/h、20km/h的各参照数据的相关卷积积分值的增益与接收频率之间的关系的图表。

图60表示使用了一实施方式的声波处理装置的超声波系统的结构。

图61是表示包含多个声波处理装置的超声波系统的一例的结构图。

图62表示包含了多个声波处理装置的超声波系统向车辆的搭载例。

图63用于说明以多普勒效应为原因的问题点。

图64用于说明以多普勒效应为原因的问题点。

图65表示使用了第一实施方式的变形例的声波处理装置的超声波系统的结构。

图66表示使用了第四实施方式的变形例的声波处理装置的超声波系统的结构。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一实施方式。此外，作为一例，假设将以下说明的实施方式的超声波系统搭载在车辆上，能够应用于通过测定车辆与对象物之间的距离而实现的警报功能、自动刹车功能以及自动停车功能等。

另外，在以下的说明中，为了方便，有时通过在各实施方式中使用的相同的附图标记来表示不同的结构。

《第一实施方式》

＜1.关于相关处理＞

首先，对在本发明的超声波系统中使用的相关处理的概要进行说明。在图1中，示出了搭载有超声波系统(未图示)的车辆500和对象物(障碍物)1000。从超声波系统发送的超声波被对象物1000反射，作为反射波由超声波系统接收。此时，超声波系统还接收到环境噪声N。

在此，使用图2和图3对相关处理进行说明。在图2中，预先准备参照数据Dref。参照数据Dref是假定要接收的反射波的波形数据，是与发送的声波的频率相同频率的波形数据。图2所示的接收到的反射波Rs1的频率与发送频率相同。因此，在通过将参照数据Dref与反射波Rs1相乘的相关处理而得到的相关结果C1中，如图2所示，相关值始终为正值。由此，对相关结果C1进行时间上的积分而得到的卷积积分值变大，强调反射波。

另一方面，图3所示的接收到的环境噪声N的频率偏离发送频率。即，环境噪声N的频率偏离了参照数据Dref的频率。因此，如图3所示，在相关结果C2中，产生相关值为负的期间，卷积积分值与图2相比变小。这样，能够区分基于发送的反射波和环境噪声。

＜2.模拟研究＞

接着，对在开发本发明的声波处理装置时进行的模拟研究进行说明。

＜2.1模拟环境＞

图4是表示模拟上的超声波系统的结构的框图。如图4所示，超声波系统具有发送处理部100、声源150、接收处理部200和接收部250。即，发送处理部100、声源150、接收处理部200、接收部250搭载在图1中的车辆500上。

发送处理部100具有发送模式生成电路100A、发送信号生成电路100B、DA电路100C以及参照数据生成电路100D。发送模式生成电路100A接收发送命令来生成发送模式。发送模式生成电路100A能够变更所生成的发送模式的频率以及波数。此外，如后所述，作为发送模式，能够生成进行了频率调制的线性调频波。

发送信号生成电路100B基于由发送模式生成电路100A生成的发送模式生成发送信号fout(t)。DA电路100C将发送信号fout(t)从数字信号向模拟信号进行D/A变换，然后向声源150输出。声源150基于变换为模拟信号后的发送信号来生成声波并发送。

参照数据生成电路100D根据由发送模式生成电路100A生成的发送模式生成参照数据。具体而言，参照数据生成电路100D生成与发送信号fout(t)为相同频率、相同波数的波形数据来作为参照数据。此外，参照数据只要考虑数据精度、数据量等来决定即可，作为一例，设为由五个值(-1，-0.5，0，0.5，1)构成的数据。

接收部250接收声波向AD电路200A输出接收信号。此外，如图1所示，在模拟上，能够使接收信号中包含环境噪声。即，能够使从声源150发送的声波被对象物1000反射而得到的反射波中包含噪声分量。

AD电路200A将从接收部250输出的接收信号从模拟信号向数字信号进行A/D变换，并作为接收信号fin(t)输出。

相关处理部200B通过接收信号fin(t)与从参照数据生成电路100D向接收处理部200发送的参照数据Table的乘法运算来进行相关处理。在此，图5表示相关处理部200B的电路结构。相关处理部200B具有移位寄存器SR、乘法部M0～Mn和参照数据寄存器Rg。

移位寄存器SR具有触发器组DF0～DFn。触发器组DF0～DFn分别由接收信号fin(t)的比特数的个数的D触发器构成。例如，在接收信号fin(t)为12比特的情况下，触发器组DF0～DFn分别由12个D触发器构成。

触发器组DF0～DFn从前级开始按顺序配置。在触发器组DF0的输入端输入接收信号fin(t)。在触发器组DF0～DFn中，将前级的输出端与后级的输入端连接。在触发器组DF0～DFn各自的时钟端输入时钟信号CK。

通过这样的移位寄存器SR，每当输入时钟信号CK的脉冲时，触发器组DF0～DFn的各输出从前级侧向后级侧进行比特移位。触发器组DF0～DFn的输出fin(t-0)～fin(t-n)分别被输入到乘法部M0～Mn。另外，在乘法部M0～Mn还输入存储在参照数据寄存器Rg中的参照数据Table(0)～Table(n)。因此，通过乘法部M0～Mn将由移位寄存器SR存储的(n+1)个的接收信号fin(t-0)～fin(t-n)的比特数据与参照数据Table(0)～Table(n)相乘，从而输出相关值fconv(t-0)～fconv(t-n)。

此外，关于(n+1)个这样的个数，优选基于发送信号的发送时间和接收信号的采样频率来设定，设定为至少取入发送时间量的接收信号。

然后，如图5所示，图4所示的相关值和运算部200C通过计算出所得到的相关值fconv(t-0)～fconv(t-n)的总和来输出相关卷积积分值。

＜2.2模拟结果1＞

对这样结构的超声波系统的模拟结果的一例进行说明。在此，将基于发送模式生成电路100A所生成的发送模式的发送信号fout(t)设为进行了频率调制的线性调频波。

具体而言，如图6所示，设为使中心频率为58kHz的线性调频波。将发送信号设为由28波×3＝84波构成的波形，频率在最初的28波从56kHz线性地上升至58kHz，在中间的28波维持58kHz，在最后的28波从58kHz上升至60kHz。

根据这样的发送信号，将参照数据设为与发送信号为相同频率以及相同波数的线性调频波。

然后，设为接收部250接收到根据发送信号从声源150发送的超声波被对象物1000反射而得到的反射波以及环境噪声。因此，接收信号fin(t)成为包含有反射波分量和环境噪声分量的波形。

然后，由相关处理部200B通过接收信号与参照数据的乘法运算来进行相关处理，作为结果计算出相关结果，由相关值和运算部200C计算相关结果的总和，由此输出相关卷积积分值。

图7的图表示出了这样的模拟条件下的相关卷积积分结果。图7以时间序列示出了相关卷积积分值的计算结果。如图7所示，在仅接收到环境噪声的期间，相关卷积积分值的峰值以小的值推移，从开始接收到所发送的超声波的反射波的定时开始，相关卷积积分值的峰值逐渐变大，在由移位寄存器SR取入了全体反射波的定时(0μs附近)，相关卷积积分值的峰值成为最大，之后，当移位寄存器SR未取入部分反射波时，相关卷积积分值的峰值逐渐变小。

在上述模拟条件下，基于反射波的接收信号的频率调制与参照数据的频率调制没有偏差，因此通过对埋没在噪声中的反射波进行与参照数据的相关处理，能够放大反射波。

＜2.3模拟结果2＞

另外，作为其他的模拟条件，还进行了接收部250接收到从其他超声波系统发送的超声波的情况下的模拟。在此，设为接收部250在与从声源150发送的线性调频波不同的58kHz接收到频率固定的猝发波。

图8的图表表示了相关处理部200B以及相关值和运算部200C基于此时的接收信号和参照数据进行了相关卷积积分处理的结果。与图7同样地，图8以时间序列示出相关卷积积分值。接收信号的频率是固定值，频率与频率调制后的参照数据偏移，因此如图8所示，相关卷积积分值的峰值保持低的水平而缓慢地变动。

因此，通过使发送信号以及参照数据作为进行了频率调制的线性调频波而具有特征，能够与从其他系统发送的超声波相区别地检测出从自身的系统发送的超声波的反射波。根据图7以及图8所示的结果，通过将计算出的相关卷积积分值与预定的阈值进行比较，能够检测出基于自身的发送而产生的反射波，避免从其他系统发送的超声波引起的干扰。

＜3.声波处理装置＞

接着，对使用了本发明一实施方式的声波处理装置的超声波系统进行说明。图9表示使用了本发明一实施方式的声波处理装置1的超声波系统10的结构。

超声波系统10具有声波处理装置1、超声波收发装置5以及变压器Tr。对于声波处理装置1，经由变压器Tr外置连接超声波收发装置5。此外，也可以不必设置变压器Tr。

声波处理装置1是在1个芯片上以集成的方式具有驱动器部2、模拟前端3、数字处理部4的半导体装置。驱动器部2具有DA电路21。DA电路21将从数字处理部4所包含的发送信号生成电路41输出的发送信号从数字信号向模拟信号进行D/A变换。DA电路21经由外部端子T1、T2与变压器Tr的一次侧连接。

在变压器Tr1的二次侧连接超声波收发装置5。超声波收发装置5具有未图示的压电元件，进行超声波的发送和接收。即，超声波收发装置5既作为声源也作为接收部发挥功能。

模拟前端3(接收信号输出部)具有LNA(低噪声放大器)31、LPF(低通滤波器)32和A/D变换器33。变压器Tr的一次侧经由外部端子T3、T4与LNA31连接。LNA31的输出经由LPF32被输入到A/D变换器33。

数字处理部4具有发送信号生成电路41、寄存器42、相关处理部43、相关值和运算部44、阈值判定部45、TOF测量部46以及串行接口47。由相关处理部43和相关值和运算部44构成相关卷积积分处理部48。

在寄存器42中存储参照数据。相关处理部43根据从A/D变换器33输出的接收信号和参照数据进行相关处理。相关值和运算部44通过计算相关处理部43的相关处理结果的总和，输出相关卷积积分值。此外，作为输出的相关卷积积分值，可以将计算出的结果的负值设为0而舍去负值。阈值判定部45将相关卷积积分值与预定的阈值进行比较。此外，相关处理部43、相关值和运算部44以及阈值判定部45的详细内容在后面叙述。

TOF测量部46使用计数器461，测量从发送超声波后直到接收到由对象物反射的反射波为止的时间(TOF)。

关于串行接口47，作为一例依据LIN(Local Interconnect Network：本地互联网络)，经由外部端子T5与未图示的外部的ECU(车辆电子控制单元)之间进行通信。

对这样结构的声波处理装置1的动作进行说明。首先，当发送信号生成电路41经由串行接口47从ECU接收到发送命令时，发送信号生成电路41向DA电路21输出发送信号。由此，从超声波收发装置5发送超声波。

此时，发送信号生成电路41生成以时间序列排列多个由预定的波数构成的单位块而构成的发送信号，在该发送信号中，对每个单位块进行频率调制。即，由发送信号生成电路41生成的发送信号成为线性调频波。

在此，图10表示声波处理装置1的动作例。在图10所示的例子中，排列8个由16个波构成的单位块来构成发送信号，合计由128波构成。

并且，作为频率调制的第一例，将中心频率设为58kHz，频率在第一个单位块中维持58kHz，在第二个单位块中从58kHz向60kHz线性地上升，在第三个单位块中从60kHz向58kHz线性地下降，在第四个单位块中从58kHz向56kHz线性地下降，在第五个单位块中从56kHz向58kHz线性地上升，在第六个单位块中从58kHz向56kHz线性地下降，在第七个单位块中从56kHz向58kHz线性地上升，在第八个单位块中从58kHz向60kHz线性地上升。

另外，作为频率调制的第二例，将中心频率设为58kHz，频率在第一个单位块中维持58kHz，在第二个单位块中从58kHz向56kHz线性地下降，在第三个单位块中维持56kHz，在第四个单位块中从56kHz向58kHz线性地上升，在第五个单位块中从58kHz向56kHz线性地下降，在第六个单位块中从56kHz向58kHz线性地上升，在第七个单位块中从58kHz向60kHz线性地上升，在第八个单位块中从60kHz向58kHz线性地下降。

即，设中心频率为fc，针对每个单位块设定fc与fc+Δf(在上述例子中为Δf＝2kHz)之间的从单位块的起点向终点的上升、下降；fc与fc-Δf之间的从单位块的起点向终点的上升、下降；以及分别维持fc、fc+Δf、fc-Δf的各个模式，由此能够设定各种模式的频率调制。其中，将频率调制模式设定为经过全部的单位块频率连续地变化。通过设定这样的频率调制模式，等同于对声波处理装置1(超声波系统10)赋予ID。

与图10所示的动作例对应地，相关处理部43以及相关值和运算部44中的处理结构如图11所示。如图11所示，相关处理部43具有从前级侧开始依次连接了移位寄存器SR1～SR8的结构。在此，如图10所示，在由超声波收发装置5接收到所发送的超声波的反射波的情况下，从A/D变换器33输出排列了8个由16个波构成的单位块而构成的接收信号。

图11中的最后一级的移位寄存器SR8对应于接收信号中的第一个单位块的存储，前一级的移位寄存器SR7对应于接收信号中的第二个单位块的存储，同样地，最前级的移位寄存器SR1对应于接收信号中的第八个单位块的存储。

另外，在图11中示出了与各个移位寄存器SR1～SR8对应的参照数据Dref1～Dref8，参照数据Dref1～Dref8被存储在寄存器42中。参照数据Dref1～Dref8具有进行了与发送信号的每个单位块的频率调制相同的频率调制的波形数据。即，在频率调制的第一例的情况下，例如，参照数据Dref8具有进行了第一个单位块中的维持58kHz的频率调制的波形数据，参照数据Dref1具有进行了第八个单位块中的从58kHz向60kHz线性上升的频率调制的波形数据。

然后，将来自构成各个移位寄存器SR1～SR8的D触发器组的输出与参照数据Dref1～Dref8相乘来计算相关值。然后，通过各个求和运算处理部441～448，计算针对各个移位寄存器SR1～SR8计算出的相关值的总和，输出相关卷积积分值。求和运算处理部441～448包含在相关值和运算部44中。

通过阈值判定部45，将从各个求和运算处理部441～448输出的相关卷积积分值分别与阈值进行比较。在由阈值判定部45判定为全部的相关卷积积分值超过阈值的情况下，检测为接收到所发送的超声波的反射波。即，检测出接收到与对自身的超声波系统10设定的ID一致的超声波。图10表示判定为全部的相关卷积积分值超过阈值的情况。

在此，在有发送命令的定时，TOF测量部46开始通过计数器461进行计数，在由阈值判定部45判定为至少1个相关卷积积分值在阈值以下的情况下继续计数，在由阈值判定部45判定为全部的相关卷积积分值超过阈值的情况下，保持该定时的计数值。所保持的计数值与TOF对应，能够根据TOF和音速来确定到对象物的距离。通过接口47将保持的计数值发送至ECU。

根据这样的本实施方式，在接收到与自身的超声波系统10不同的系统发送的超声波的情况下，由于输出与自身的ID即频率调制模式不同的接收信号，因此，判定至少1个相关卷积积分值低于阈值，能够避免来自其他系统的干扰。

另外，图12表示声波处理装置1中的另一动作例。在图12中，与上述的图10相比，相同点为发送信号中的全体波数为128波，但是使每个单位块的波数为64波，比图10的16波增加。即，排列2个由64波构成的单位块而构成发送信号。

如图12所示，作为频率调制的一例，频率在第一个单位块中从58kHz向60kHz线性地上升，在第二个单位块中从60kHz向58kHz线性地下降。这样，与图10所示的情况相比，能够使每个单位块的频率变化平缓，能够应对响应性低的超声波收发装置5。但是，在图10所示的例子中，单位块的数量变多，因此能够增加频率调制模式的模式数。即，能够增加可赋予的ID的数量。

与图12所示的动作例对应地，相关处理部43以及相关值和运算部44中的处理结构如图13所示。如图13所示，相关处理部43具有分别与接收信号的单位块的存储对应的移位寄存器SR11、SR12。移位寄存器SR12连接在移位寄存器SR11的后级。

另外，与移位寄存器SR11、SR12分别对应地准备参照数据Dref11、Dref12。参照数据Dref11和Dref12存储在寄存器42中。通过求和运算处理部4411对于通过来自构成移位寄存器SR11的D触发器组的输出与参照数据Dref11的乘法运算而得到的相关处理结果计算总和，输出相关卷积积分值。同样地，通过求和运算处理部4412对于通过来自构成移位寄存器SR12的D触发器组的输出与参照数据Dref12的乘法运算而得到的相关处理结果计算总和，输出相关卷积积分值。求和运算处理部4411、4412包含在相关值和运算部44中。

由此，阈值判定部45针对从求和运算处理部4411、4412分别输出的每个相关卷积积分值进行与阈值的比较。

此外，除了图10、图12所示的例子以外，例如，也可以将发送信号的全体波数设为128波，将每个单位块的波数设为8波或128波。在单位块的波数为8波的情况下，由16个单位块构成发送信号，在单位块的波数为128波的情况下，由1个单位块构成发送信号。

另外，作为声波处理装置1的规格，也可以仅对应于如上述那样使发送信号的单位块中的波数变化的各种模式中的1个模式，但也可以在多个模式间切换模式。即，例如可以切换图10所示的模式和图12所示的模式。在该情况下，相关处理部43、相关值和运算部44以及阈值判定部45需要切换图11或图13所示的处理结构。由此，能够进行与外置的超声波收发装置5的响应性能相对应的切换。

此外，这样的切换例如可以通过使用了图9中未图示的外部端子的设定来进行，也可以通过经由接口47的来自ECU的设定来进行切换。

另外，除了上述那样与每个单位块(单个区间)对应地进行相关卷积积分处理之外，也可以与由全部的单位块构成的1个块(全区间)对应地进行相关卷积积分处理。例如，除了如上述图10和图11那样针对每个16波的单位块计算相关卷积积分值之外，还与128波的1个块对应地计算相关卷积积分值。此时，除了图11所示的相关卷积积分处理部的结构之外，在图5所示的结构中设置与128波的块的存储对应的结构。并且，在该情况下，在阈值判定部45中，针对与每个16波的单位块对应地得到的8个相关卷积积分处理值中的每一个进行阈值判定，并且针对与128波的块对应地得到的1个相关卷积积分值进行阈值判定，并设置用于取得这些各阈值判定的判定结果的逻辑乘的与门电路即可。由此，例如在接收到与自身不同的ID的超声波的情况下，即使在单个区间的阈值判定中相关卷积积分值全部超过阈值，但由于在全区间的阈值判定中相关卷积积分值低于阈值，也能够避免误检测，能够进一步提高接收判定的精度。

＜4.声波处理装置的变形例＞

图14表示使用了本发明的一变形例的声波处理装置1的超声波系统10的结构。图14所示的声波处理装置1具有非易失性存储器401、随机数产生电路402和参照数据设定部403。

图15表示随机数产生电路402的一个结构例。图15所示的随机数产生电路402具有LFSR(linear feedback shift register：线性反馈移位寄存器)402A～402C。LFSR是伪随机数产生电路的一例，是向一端输入来自预定的多个比特位置的比特的异或的移位寄存器。在LFSR402A～402C中，作为一例，是16比特的移位寄存器，将来自第十六比特、第十四比特、第十三比特、第十一比特的各比特位置的比特的异或输入到一端。

另外，如图15所示，由寄存器42和非易失性存储器401构成数据库DB。在非易失性存储器401中存储初始值。此外，在LFSR中，由于禁止设定00，所以将初始值设定为00以外。例如，在车辆启动时，存储在非易失性存储器401中的初始值被读入到LFSR402A～402C。在LFSR402A～402C中，每当输入未图示的时钟脉冲时，移位寄存器的数据进行移位，由此16比特的数据被改写而生成随机数。

作为一例，每当输入预定数的时钟脉冲时，从总线BUS_A读出LFSR402A的数据，取得为比特数据BUS_A_1～BUS_A_16的16比特数据。另外，在上述LFSR402A的数据读出定时，从总线BUS_B读出LFSR402B的数据，取得为比特数据BUS_B_1～BUS_B_16的16比特数据。同样地，在上述LFSR402A的数据读出定时，从总线BUS_C读出LFSR402C的数据，取得为比特数据BUS_C_1～BUS_C_16的16比特数据。即，生成16比特×3列的随机数数据。

在上述取得的随机数数据中，第一比特表示调制区间1，第二比特表示调制区间2，以下同样地，到第十六比特为止，各比特位置表示调制区间。在此，发送信号生成电路41(图14)例如具有图16所示的频率调制表411。频率调制表411规定相同调制区间中的比特数据的组合与频率调制模式的对应关系。在图16中，作为频率调制模式，作为一例而示出了第一调制例和第二调制例。

例如，在为第一调制例的情况下，在调制区间1的BUS_A_1、BUS_B_1、BUS_C_1为“000”时，维持56kHz，在调制区间2的BUS_A_2、BUS_B_2、BUS_C_2为“001”时，设为从56kHz向58kHz的线性上升。

发送信号生成电路41生成在基于由随机数产生电路402生成的随机数数据和频率调制表411而决定的频率调制模式下，在各调制区间(各单位块)中进行了调制的发送信号。例如，在一个调制区间是8个波的情况下，生成128波的发送信号。

另外，此时，参照数据设定部403在寄存器42中设定在基于随机数产生电路402生成的随机数数据而决定的频率调制模式下进行了调制的参照数据。这里的频率调制模式与根据上述频率调制表411决定的模式相同。

由此，例如能够在具备声波处理装置1的相同车型的车辆之间，生成不同ID的发送信号，抑制来自不同于自身的其他车辆的发送而引起的干扰。

此外，在LFSR402A～402C中，优选输入的时钟脉冲相互不同步。

另外，在假设存储在非易失性存储器401中的初始值在各个声波处理装置1的个体之间通用的情况下，在将初始值读出到LFSR402A～402C来生成首次的随机数数据时，在声波处理装置的个体之间生成相同的随机数数据。但是，之后，根据发送的超声波的飞行时间，直到接收检测为止的时间在个体之间不同的可能性高，接收检测后在下一次发送时生成的随机数数据在个体之间不同的可能性高。

但是，在避免如上述那样在首次生成随机数数据时在个体之间生成相同的随机数数据的方面，优选使存储在非易失性存储器401的初始值在个体之间不同。

另外，初始值不限于在LFSR402A～402C中通用，也可以在LFSR402A～402C中设为相互不同的值。

另外，也可以在发送时，在输入了使能信号时，开始LFSR402A～402C的基于时钟脉冲的动作，在输入了禁用信号时，停止LFSR402A～402C的动作，取得此时的LFSR402A～402C的数据作为随机数数据。在该情况下，优选从输入使能信号到输入禁用信号为止的期间在个体之间不同。另外，也可以使该期间在相同的个体中随着时间经过而逐渐变化。

＜5.向车辆的应用＞

图17示意性地图示了搭载了超声波系统10的车辆20，该超声波系统10包含本实施方式的声波处理装置1。在图17的例子中，在车辆20的后端部201(例如后保险杠)配置超声波系统10，超声波系统10作为后传感器使用。

从超声波系统10发送的超声波被对象物反射，作为反射波被超声波系统10接收。此时，如图17所示，有时从搭载在与车辆20不同的其他车辆25的其他超声波系统发送超声波W。在该情况下，即使超声波系统10接收到超声波W，由于超声波W具有与作为对自身的超声波系统10设定的ID的频率调制模式不同的频率，所以通过相关卷积积分处理以及阈值判定部45的判定，能够避免来自其他超声波系统的超声波W引起的干扰。

此外，超声波系统10例如也可以配置在车辆20的前端部(例如前保险杠)而作为前传感器使用。

另外，在图18中表示在车辆30的前端部搭载了包含超声波系统10的多个超声波系统的状态。除了超声波系统10以外，超声波系统301～303也搭载在车辆30上。超声波系统10和超声波系统301～303各自可以依次进行超声波的发送以及TOF测量，但在该情况下，到对象物的距离测定的频度降低，例如车辆30有可能不必要地接近对象物。

因此，优选超声波系统10和超声波系统301～303并行地进行超声波的发送和TOF测量。在这样的情况下，例如，如图18所示，除了从超声波系统10发送的超声波被对象物61反射后的反射波之外，超声波系统10还可能接收到从其他超声波系统301、302发送的超声波分别被对象物62、63反射后的反射波。

但是，在该情况下，从超声波系统301、302发送的超声波具有与作为对自身的超声波系统10设定的ID的频率调制模式不同的频率，因此通过相关卷积积分处理以及阈值判定部45的判定，能够避免来自其他超声波系统301、302的超声波所引起的干扰。

《第二实施方式》

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。

在此，在以往的超声波系统中，根据通过相关卷积积分处理计算出的相关卷积积分值是否超过预定的阈值，能够区分是接收到从自身的超声波系统发送的超声波的反射波(自身波)，还是接收到从其他的超声波系统发送的超声波(其他波)。

在接收到与自身的参照数据的波形频率不同的频率的其他波的情况下，如果基于接收信号和参照数据进行相关卷积积分处理，则本来计算出的相关卷积积分值不会超过阈值。然而，如果其他波的接收信号的频率在谐振频率附近，则接收信号的振幅变大，相关卷积积分值变大，从而超过阈值，有可能误检测为接收到自身波。另外，在接收到来自距离近的其他系统的其他波的情况下，接收信号的振幅也变大，有可能产生同样的问题。

鉴于上述状况，本发明的第二实施方式的目的在于提供一种能够更高精度地避免从其他系统发送的声波所引起的干扰的声波处理装置。以下，对本实施方式具体地进行说明。

＜1.关于超声波系统＞

首先，对超声波系统的概要进行说明。在此说明的内容是对于后述的本发明的实施方式以及本发明的比较例通用的内容。

在上述的图1中示出了搭载有超声波系统(未图示)的车辆500和对象物(障碍物)1000。从超声波系统发送的超声波被对象物1000反射，作为反射波(自身波)被超声波系统接收。

超声波系统通过测量发送超声波后直到接收到对象物1000反射的自身波为止的时间(TOF)，来测定到对象物的距离。

＜2.第一比较例＞

在此，在对本发明的实施方式进行说明之前，说明用于与本发明的实施方式进行比较的第一比较例。图19表示第一比较例的超声波系统所具备的自身波检测系统101的结构。

图19所示的自身波检测系统101具有ADC(AD变换器)101A、BPF(带通滤波器)101B、绝对值提取部101C、LPF(低通滤波器)101D、比较器101E以及符号附加部101F。

ADC101A接收由超声波系统所包含的超声波接收装置(未图示)接收超声波而输出的接收信号Rs101，对接收到的接收信号Rs101进行A/D变换，向符号附加部101F输出数字信号。符号附加部101F对输入的数字信号进行电平移位(Level shift)以使中心为0，由此附加正负的符号。将附加符号后的数字信号输入到BPF101B。

输入到BPF101B的数字信号由BPF101B提取特定范围的频率的信号，由绝对值提取部101C提取绝对值，由LPF101D提取低频分量。比较器101E将LPF101D的输出与阈值Th101进行比较。

图20示出LPF101D的输出的时间推移的一例。此外，图20表示超声波系统中的上述超声波接收装置还兼具发送超声波的结构的情况。当超声波接收装置发送了超声波时，同时产生基于发送的接收信号，LPF101D的输出急剧上升，在发送时间Ts维持高水平。

当发送时间Ts结束时，由于接收到刚发送之后的混响、来自地面等的漫反射等引起的噪声从而产生LPF101D的输出，但由于混响、噪声水平随着时间的经过而衰减，因此LPF101D的输出也随着时间经过而降低。另一方面，接收到的自身波的水平随着发送的超声波在大气中飞行的飞行时间变长而衰减。

因此，如图20所示，将比较器101E所使用的阈值Th101设定为随着时间经过而降低。由此，如图20所示，例如在接收到自身波Rw1或者自身波Rw2时，根据比较器101E检测到LPF101D的输出上升而超过了阈值Th101，由此能够检测出接收到自身波。

然而，在这样的第一比较例中，即使在接收到从其他超声波系统发送的超声波(其他波)的情况下，LPF101D的输出也上升而超过阈值Th101，有可能误检测为接收到自身波。另外，如上所述，阈值Th101需要根据时间经过来设定，也存在不容易设定阈值这样的问题。

＜3.第二比较例＞

并且，在此，对用于与本发明的实施方式进行比较的第二比较例进行说明。图21表示第二比较例的超声波系统所具备的自身波检测系统102的结构。

图21所示的自身波检测系统102具有ADC102A、相关卷积积分处理部102B、LPF102C、比较器102D以及符号附加部102E。

ADC102A接收由超声波系统所包含的超声波接收装置(未图示)接收到超声波而输出的接收信号Rs102，对接收到的接收信号Rs102进行A/D变换，并向符号附加部102E输出。符号附加部102E对输入的数字信号进行电平移位以使中心为0，由此附加正负的符号。将附加符号后的数字信号输入到相关卷积积分处理部102B。

在此，使用图23和图24说明相关处理。在图23中，预先准备参照数据Dref。参照数据Dref是假定要接收的反射波(自身波)的波形数据，是与发送的超声波的频率相同频率的波形数据。图23所示的接收到的接收信号Rself是接收到自身波时的接收信号，接收信号Rself的频率与发送频率即参照数据Dref的频率相同。因此，在通过将参照数据Dref与接收信号Rself相乘的相关处理而得到的相关结果C1中，如图23所示，相关值始终为正值。

另一方面，图24所示的接收信号Rother是接收到其他波时的接收信号，接收信号Rother的频率偏离了发送频率，即参照数据Dref的频率。因此，如图24所示，在相关结果C2中，产生相关值为负的期间。这样，在图23和图24中相关结果不同，因此对相关值在时间上进行积分而得到的相关卷积积分值也不同。由此，能够区别自身波和其他波。

相关卷积积分处理部102B基于从符号附加部102E输入的数字信号和参照数据进行卷积积分处理，将通过处理而得到的卷积积分值中的0以上的值设为其值并将负值设为0的处理结果输出到LPF102C。即，相关卷积积分处理部102B将得到的卷积积分值的负值舍去。LPF102C对输入的处理结果进行滤波处理来提取低频分量。比较器102D将LPF102C的输出与阈值Th102进行比较，并输出比较结果。

图22表示LPF102C的输出的时间推移的一例。此外，图22表示超声波系统中的上述超声波接收装置还兼具发送超声波的结构的情况。当超声波接收装置发送了超声波时，同时产生基于发送的接收信号，LPF102C的输出急剧上升，在发送时间Ts维持高的水平。

当发送时间Ts结束时，由于接收到刚发送之后的混响、来自地面等的漫反射等引起的噪声从而产生LPF120C的输出，但由于混响、噪声水平随着时间的经过而衰减，因此LPF120C的输出也随着时间经过而降低。另一方面，接收到的自身波的水平随着发送的超声波在大气中飞行的飞行时间变长而衰减。

因此，如图22所示，将比较器102D使用的阈值Th102设定为随着时间经过而下降。由此，如图22所示，例如在接收到自身波Rw1或者自身波Rw2时，比较器102D检测到LPF102C的输出上升而超过阈值Th102，由此能够检测出接收到自身波。

另外，在第二比较例中，在接收到具有与自身的发送频率不同频率且生成以下那样的接收信号的其他波时，LPF102C的输出不会超过阈值Th102，因此能够区别自身波与其他波，其中，其他波生成的上述接收信号为接收到以当前的经过时间的衰减程度衰减的自身波时的接收信号同等以下水平。然而，在接收到生成以下那样的接收信号的其他波时，LPF102C的输出超过阈值Th102，有可能误检测为接收到自身波，其中，其他波生成的上述接收信号的水平超过接收到以当前的经过时间的衰减程度衰减的自身波时的接收信号。这样的情况例如是接收到谐振频率附近的其他波的情况或者接收到来自距离自身近的其他系统的其他波的情况。

另外，如上所述，关于阈值Th102，与第一比较例同样地需要根据时间经过来设定，也存在不容易设定阈值的问题。

因此，在后述的本发明的实施方式中，构成为解决上述第一比较例和第二比较例中的课题。

＜4.声波处理装置＞

对使用了本发明一实施方式的声波处理装置的超声波系统进行说明。图25表示使用了本发明的一实施方式的声波处理装置1的超声波系统10的结构。

超声波系统10具有声波处理装置1、超声波收发装置5和变压器Tr。对于声波处理装置1，经由变压器Tr外置地连接超声波收发装置5。此外，也可以不必设置变压器Tr。

模拟前端3具有LNA(低噪声放大器)31、LPF32和ADC33。变压器Tr的一次侧经由外部端子T3、T4与LNA31连接。LNA31的输出经由LPF32被输入到ADC33。

数字处理部4具有发送信号生成电路41、符号附加部42、限幅部43、寄存器44、相关卷积积分处理部45、阈值判定部46、TOF测量部47、串行接口48。

ADC33将作为在晶体管Tr的一次侧产生的模拟信号的接收信号变换为第一预定比特数的数字数据即数字接收信号Rd1，并进行输出。数字接收信号Rd1为0以上的数据，如果上述第一预定比特数例如是12比特，则数字接收信号Rd1为0～4095的数据。

符号附加部42对电平进行移位，使得对数字接收信号Rd1附加正负的符号，然后输出数字接收信号Rd2。如上所述，例如，在数字接收信号Rd1为0～4095的12比特的数据的情况下，输出移位到-2047～-1、0、+1～+2047的数据(即中心＝0)的数字接收信号Rd2。此外，符号附加部42所进行的数据的电平移位方法不限于此。

即，由模拟前端3和符号附加部42构成接收信号输出部的一例。

限幅部43将从符号附加部42输入的数字接收信号Rd2限制为第二预定比特数的表现值的最大值以下且最小值以上，并输出限制后的限幅数据Rc。第二预定比特数小于第一预定比特数。即，在数字接收信号Rd2为第二预定比特数的表现值的最大值以上的情况下，限幅部43将限幅数据Rc设为上述最大值，在数字接收信号Rd2为第二预定比特数的表现值的最小值以下的情况下，限幅部43将限幅数据Rc设为上述最小值。

例如，在第一预定比特数为12比特，第二预定比特数为5比特的情况下，将-2047～-1、0、+1～+2047的数字接收信号Rd2限制为-16～-1、+1～+16的限幅数据Rc。另外，在第一预定比特数为12比特，第二预定比特数为1比特的情况下，将-2047～-1、0、+1～+2047的数字接收信号Rd1限制为-1或+1的限幅数据Rc。

在寄存器44中存储参照数据。相关卷积积分处理部45具有相关处理部45A和相关值和运算部45B。相关处理部45A进行将预定区间的限幅数据Rc与参照数据相乘的相关处理。相关值和运算部45B通过计算相关处理部45A的相关处理结果的总和，输出相关卷积积分值。

阈值判定部46基于相关卷积积分值进行阈值判定处理，由此来检测自身波。此外，相关卷积积分处理部45以及阈值判定部46的详细情况在后面叙述。

TOF测量部47使用计数器471，测量发送超声波后直到接收到由对象物反射而产生的反射波为止的时间(TOF)。

关于串行接口48，作为一例依据LIN(Local Interconnect Network：本地互联网络)，经由外部端子T5与未图示的外部的ECU(车辆电子控制单元)之间进行通信。

对这样的结构的声波处理装置1的动作进行说明。首先，当发送信号生成电路41经由串行接口48从ECU接收到发送命令时，发送信号生成电路41向DA电路21输出发送信号。由此，从超声波收发装置5发送超声波。

在有发送命令的定时，TOF测量部47开始通过计数器471进行计数，在未通过阈值判定部46判定为检测到自身波的期间，继续计数，在由阈值判定部46判定为检测到自身波的情况下，保持该定时的计数值。所保持的计数值对应于TOF，能够根据TOF和音速来确定到对象物的距离。将保持的计数值通过接口48发送至ECU。

＜5.自身波检测结构＞

接着，更具体地说明声波处理装置1中的检测自身波的结构。图26表示声波处理装置1所包含的自身波检测部400的结构。图26所示的自身波检测部400具有：符号附加部42、限幅部43、第一区间相关卷积积分处理部451、第二区间相关卷积积分处理部452、全区间相关卷积积分处理部453、第一阈值比较部461、第二阈值比较部462、第三阈值比较部463以及与门部464。

第一区间相关卷积积分处理部451、第二区间相关卷积积分处理部452、全区间相关卷积积分处理部453包含在图8所示的相关卷积积分处理部45中。第一阈值比较部461、第二阈值比较部462、第三阈值比较部463以及与门部464包含在图8所示的阈值判定部46中。另外，图9所示的第一区间参照数据441、第二区间参照数据442以及全区间参照数据443存储在图8所示的寄存器44中。

在本实施方式中，作为一例，从超声波系统10发送的超声波具有第二预定频率且第二预定波数的第二区间；以及位于第二区间紧后的第一预定频率且第一预定波数的第一区间。与此对应地，第一区间参照数据441是第一预定频率且第一预定波数的波形数据，第二区间参照数据442是第二预定频率且第二预定波数的波形数据。

第一区间相关卷积积分处理部451依次取入限幅数据Rc中的第一区间，基于取入的第一区间的数据和第一区间参照数据441进行相关卷积积分处理。第一区间相关卷积积分处理部451向第一阈值比较部461输出通过处理而取得的相关卷积积分值conv1_sum。

第二区间相关卷积积分处理部452被配置在第一区间相关卷积积分处理部451的后级，依次取得限幅数据Rc中的第二区间，基于取入的第二区间的数据和第二区间参照数据442进行相关卷积积分处理。第二区间相关卷积积分处理部452向第二阈值比较部462输出通过处理而取得的相关卷积积分值conv2_sum。

全区间参照数据443是排列了第一区间参照数据441和第二区间参照数据442的波形数据。全区间相关卷积积分处理部453依次取入限幅数据Rc中的由第一区间和第二区间构成的全区间，基于取入的全区间的数据和全区间参照数据443进行相关卷积积分处理。全区间相关卷积积分处理部453向第三阈值比较部463输出通过处理而取得的相关卷积积分值conv3_sum。

在此，图27表示全区间相关卷积积分处理部453的具体结构。全区间相关卷积积分处理部453具有相关处理部453A和相关值和运算部453B。

相关处理部453A具有移位寄存器SR和乘法部M0～Mn。移位寄存器SR具有触发器组DF0～DFn。触发器组DF0～DFn分别由输入信号fin(t)的比特数的个数的D触发器构成。输入信号fin(t)即为限幅数据Rc，例如，在输入信号fin(t)为5比特的情况下，触发器组DF0～DFn分别由5个D触发器构成。由于通过限幅数据Rc限制了比特数，所以能够削减所使用的D触发器的个数。

触发器组DF0～DFn从前级开始按顺序配置。在触发器组DF0的输入端输入输入信号fin(t)。在触发器组DF0～DFn中，将前级的输出端与后级的输入端连接。在触发器组DF0～DF各自的时钟端输入时钟信号CK。

通过这样的移位寄存器SR，每当输入时钟信号CK的脉冲时，触发器组DF0～DFn的各输出从前级侧向后级侧进行比特移位。将触发器组DF0～DFn的输出fin(t-0)～fin(t-n)分别输入到乘法部M0～Mn。另外，对乘法部M0～Mn还输入存储在寄存器44中的全区间参照数据443(Table(0)～Table(n))。因此，通过乘法部M0～Mn将由移位寄存器SR存储的(n+1)个的输入信号fin(t-0)～fin(t-n)的比特数据与全区间参照数据Table(0)～Table(n)相乘，从而输出相关值fconv(t-0)～fconv(t-n)。由于通过限幅数据Rc限制了比特数，因此能够削减乘法部的电路尺寸。

此外，(n+1)个的个数对应于第一预定波数与第二预定波数之和的波数。在图27中，作为一例，示出了将第一预定波数、第二预定波数都设为16波的情况。

然后，相关值和运算部453B通过计算所得到的相关值fconv(t-0)～fconv(t-n)的总和，输出相关卷积积分值conv3_sum。其中，全区间相关卷积积分处理部453输出将上述得到的相关卷积积分值中的0以上的值作为其值且将负值设为0的处理结果，来作为相关卷积积分值conv3_sum。即，全区间相关卷积积分处理部453将得到的相关卷积积分值的负值舍去。

图28表示第一区间相关卷积积分处理部451和第二区间相关卷积积分处理部452的具体结构。第一区间相关卷积积分处理部451具有相关处理部451A和相关值和运算部451B。相关处理部451A具有移位寄存器SR1。移位寄存器SR1所包含的D触发器组的个数与第一预定波数对应。图28表示作为一例，将第一预定波数、第二预定波数都设为16波的情况。

第二区间相关卷积积分处理部452具有相关处理部452A和相关值和运算部452B。相关处理部452A具有移位寄存器SR2。移位寄存器SR2所包含的D触发器组的个数与第二预定波数对应。

在移位寄存器SR1的后级连接移位寄存器SR2。由此，每当输入时钟信号CK的脉冲时，分别依次取入第一区间以及第二区间的限幅数据Rc。相关处理部451A进行所取入的第一区间的限幅数据Rc与第一区间参照数据441的乘法运算。相关值和运算部451B计算通过相关处理部451A的乘法运算而得到的相关值的总和，由此输出相关卷积积分值conv1_sum。相关处理部452A进行所取入的第二区间的限幅数据Rc与第二区间参照数据442的乘法运算。相关值和运算部452B计算通过相关处理部452A的乘法运算而得到的相关值的总和，由此输出相关卷积积分值conv2_sum。其中，第一区间相关卷积积分处理部451和第二区间相关卷积积分处理部452分别输出将上述得到的相关卷积积分值中的0以上的值作为其值且将负值设为0的处理结果，来作为相关卷积积分值conv1_sum、conv2_sum。即，第一区间相关卷积积分处理部451和第二区间相关卷积积分处理部452将得到的相关卷积积分值的负值舍去。

第一阈值比较部461将相关卷积积分值conv1_sum与预定的第一阈值Th1进行比较，并输出比较结果CP1。当相关卷积积分值conv1_sum超过第一阈值Th1时，比较结果CP1为High，否则比较结果CP1为Low。

第二阈值比较部462将相关卷积积分值conv2_sum与预定的第二阈值Th2进行比较，并输出比较结果CP2。当相关卷积积分值conv2_sum超过第二阈值Th2时，比较结果CP2为High，否则比较结果CP2为Low。

第三阈值比较部463将相关卷积积分值conv3_sum与预定的第三阈值Th3进行比较，并输出比较结果CP3。当相关卷积积分值conv3_sum超过第三阈值Th3时，比较结果CP3为High，否则比较结果CP3为Low。

与门部464输出比较结果CP1、CP2、CP3的逻辑乘来作为判定结果A1。在比较结果A1为High的情况下，判定为检测到自身波。

＜6.模拟验证＞

为了验证这样的本实施方式的自身波检测部400的效果，实施了模拟。

在实施模拟时，进行接收信号的实测。图29表示用于进行接收信号的实测的收发系统。在图29所示的结构中，将发送传感器122和接收传感器123隔着预定距离D的间隔来配置。通过发送电路121驱动发送传感器122，从发送传感器122发送超声波。使接收传感器123接收所发送的超声波，利用示波器125测定接收传感器123的传感器电压，将测定结果保存为实测波形数据。将保存的实测波形数据读入到模拟环境126中来实施模拟。

以下，参照图30～图37的时序图来说明模拟结果。此外，在图30～图37中，适当地示出了发送波形、实测波形数据(接收信号)Rv、对实测波形数据Rv进行A/D变换后的数字接收信号Rd、对实测波形数据Rv进行了限幅后的限幅数据Rc、相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum(舍去负值)、比较结果CP1～CP3以及判定结果A1。

首先，图30和图31是为了与本实施方式进行比较而进行的模拟的结果，具体而言，是假设不进行数字接收信号的限幅时的结果。即，在该情况下，将数字接收信号Rd输入到各相关卷积积分处理部。

另外，在图30以及图31中，在参照数据中，将第一预定频率以及第二预定频率均设为56kHz，将第一预定波数以及第二预定波数均设为16波。

图30是将以下的实测波形数据Rv读入到模拟环境而得到的结果，该实测波形数据Rv是在接收到在第二区间中将第二预定频率设为56kHz，将第二预定波数设为16波，在第一区间中将第一预定频率设为56kHz，将第一预定波数设为16波的超声波时得到的。即，图30是接收到自身波时的模拟结果。

实测波形数据Rv中的振幅大的部位表示接收到所发送的超声波的部位。从开始接收到所发送的超声波的定时附近起，相关卷积积分值conv1_sum以及conv3_sum开始上升，从接收到所发送的超声波中的第二区间然后开始接收到第一区间的定时附近起，相关卷积积分值conv2_sum开始上升。然后，在接收到所发送的全部超声波的定时附近，相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都成为最大值附近。

在此，在图30中，由于第一区间以及第二区间的波数均为16波而相等，因此第一阈值Th1与第二阈值Th2相等，使第三阈值Th3为第一阈值Th1的2倍的值。

在图30中，相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都具有超过第一阈值Th1～第三阈值Th3的期间，产生比较结果CP1～CP3都成为High的期间，因此产生判定结果A1也成为High的期间。因此，能够判定检测到自身波。

与此相对，图31是将以下的实测波形数据Rv读入到模拟环境而得到的结果，该实测波形数据Rv是在接收到在第二区间中将第二预定频率设为58kHz，将第二预定波数设为16波，在第一区间中将第一预定频率设为58kHz，将第一预定波数设为16波的超声波时而得到的。即，图31是接收到其他波的时的模拟结果。

在该情况下，由于接收到的超声波的频率偏离了参照数据的频率，因此本来希望相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都不超过第一阈值Th1～第三阈值Th3。然而，图31中的58kHz在谐振频率附近，实测波形数据Rv的振幅与图30相比变大。由于该影响，数字接收信号Rd的振幅也变大，相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都超过第一阈值Th1～第三阈值Th3。由此，判定结果A1产生成为High的期间，误判定为检测到自身波。

与此相对，图32和图33是表示与上述的比较例的图30和图31对应的本实施方式的模拟结果的时序图。图32和图33各自表示的实测波形数据Rv分别与图30和图31相同。

在图32和图33中，对图30和图31所示的数字接收信号Rd进行限幅，并将限幅数据Rc输入到各相关卷积积分处理部。具体而言，作为一例，进行限幅，使得将12比特的数字接收信号Rd限制为5比特(即-16～-1、+1～+16)。

在图32中，实测波形数据Rv的频率与参照数据的频率一致，因此相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都具有超过第一阈值Th1～第三阈值Th3的期间，判定结果A1产生成为High的期间，能够判定检测到自身波。

另一方面，在图33中，与图31不同，即使因为58kHz在谐振频率附近使得实测波形数据Rv的振幅变大，但由于限幅数据Rc的振幅受到限制，因此，由于实测波形数据Rv的频率与参照数据的频率的偏差使得虽然相关卷积积分值conv1_sum、conv2_sum超过第一阈值Th1、第二阈值Th2，但相关卷积积分值conv3_sum不具有超过第三阈值Th3的期间，因此判定结果A1未产生成为High的期间，能够避免误判定为检测到自身波。

这样，在本实施方式中，由于在通过限幅对数字接收信号的振幅进行限制之后进行相关卷积积分处理，所以即使在因为接收到与自身的发送频率不同频率的谐振频率附近的其他波以及从距离近的其他系统接收到与自身的发送频率不同频率的其他波等，使得模拟的接收信号的振幅变大的情况下，也能够抑制相关卷积积分值超过阈值，能够避免误判定为检测到自身波。

另外，在本实施方式中，与环境噪声或发送的超声波的随时间经过的衰减无关地对由于环境噪声或发送的超声波而产生的接收信号进行限幅，因此不需要与时间经过对应地设定用于与相关卷积积分值进行比较的阈值，阈值设定变得容易。

另外，在图32和图33中，作为一例，将发送的超声波分为2个区间，任意一个区间都设为相同波数的16波。这样，如果将多个区间都设为相同的波数，则使在每个区间的相关卷积积分处理部中设定的阈值相同，并将在全区间的相关卷积积分处理部中设定的阈值设为每个上述区间的阈值的区间数倍，能够容易地设定阈值。

另外，如图33所示，除了每个区间的相关卷积积分处理部以外，还设置全区间的相关卷积积分处理部，由此能够提高判定精度。

另外，通过将分割后的每个区间的相关卷积积分处理部串联连接来进行配置(图28)，如图32所示，在每个区间相关卷积积分值开始超过阈值或者开始低于阈值的定时错开，因此作为取得逻辑乘的判定结果，能够缩短自身波检测期间。

接着，图34和图35与图32和图33对应地，表示采用以1比特进行限制的方式进行了限幅时的模拟结果。因此，在图34和图35中，将限幅数据Rc限制为-1或+1中的某个值。

由此，在图34中，相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都超过第一阈值Th1～第三阈值Th3，判定结果A1产生成为High的期间，能够判定为检测到自身波。另外，在图35中，与图33不同，不仅相关卷积积分值conv3_sum没有超过第三阈值，相关卷积积分值conv1_sum、conv2_sum也没有超过第一阈值Th1、第二阈值Th2，因此判定结果A1未产生成为High的期间，能够避免检测到自身波的误判定。

这样，通过进行限幅使得限制为1比特，在自身波和其他波中相关卷积积分值的差变大，阈值的设定变得容易。另外，即使发送的超声波的飞行时间尽可能变长而衰减度变大，也能够进行接收信号的限幅。

接着，与图34和图35同样地，图36和图37表示通过以1比特进行限制的方式进行了限幅时的模拟结果，但与图34和图35的不同在于，在参照数据中，将第二预定频率设为56kHz，将第一预定频率设为60kHz，将第一预定波数和第二预定波数都设为16波。

并且，在图36中，是将以下的实测波形数据Rv读入到模拟环境而得到的结果，该实测波形数据Rv是在接收到在第二区间中将第二预定频率设为56kHz，将第二预定波数设为16波，在第一区间中将第一预定频率设为60kHz，将第一预定波数设为16波的超声波时而得到的。即，图36是接收到自身波的时的模拟结果。

在图36中，通过缩短相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都超过第一阈值Th1～第三阈值Th3的期间，并缩短判定结果A1成为High的期间，与图34相比能够进一步缩短自身波检测期间。这样，通过针对每个区间进行设为不同频率的调制，能够进一步缩短自身波检测期间。

另外，图37是将以下的实测波形数据Rv读入到模拟环境而得到的结果，该实测波形数据Rv是在接收到在第二区间中将第二预定频率设为58kHz，将第二预定波数设为16波，在第一区间中将第一预定频率设为58kHz，将第一预定波数设为16波的超声波时而得到的。即，图37是接收到其他波时的模拟结果。

在图37中，相关卷积积分值conv1_sum～conv3_sum都没有超过第一阈值Th1～第三阈值Th3，判定结果A1未产生成为High的期间，能够避免检测出自身波的误判定。

＜7.其他＞

此外，也可以将本实施方式与第一实施方式组合来实施。即，更具体而言，也可以在图9所示的第一实施方式的声波处理装置1中追加限幅部。在该情况下，只要将限幅部生成的限幅数据输入到相关处理部43即可。由此，在能够对发送信号的每个单位块进行频率调制的实施方式中，能够根据从接收信号生成的限幅数据，对每个单位块进行相关卷积积分处理。

另外，包含本实施方式的声波处理装置1的超声波系统10也可以与第一实施方式同样地搭载在图17所示的车辆20上，可以应用于图18所示的超声波系统。

《第三实施方式》

接着，对本发明的第三实施方式进行说明。在此，如图38所示，从搭载在车辆500上的超声波系统发送的超声波被对象物(障碍物)1000反射，作为反射波被超声波系统接收(图38的F1)。另一方面，如图38所示，也存在所发送的超声波被路面反射，作为反射波被接收的情况(图38的F2)。

图39表示提取出数字接收信号的包络线的一例。在图39中，分别表示噪声NS的接收、路面的反射波Rw11的接收、对象物的反射波Rw12的接收。在此，接收传感器的指向角狭窄，当接收从正面偏移时，接收信号水平大幅衰减。由此，如图39所示，路面的反射波Rw11的接收水平比对象物的反射波Rw12小。

在此，当通过上述第二实施方式的方法对于与图39对应的接收信号生成限幅数据并进行了相关卷积积分处理时，卷积积分值如图40所示。即，由于在基于路面的反射波Rw11得到的接收信号和基于对象物的反射波Rw12得到的接收信号中相同地施加了限制(例如如果是1比特，则为-1或+1)，所以如图40所示，难以产生相关卷积积分值的水平的差异，有可能对于接收到路面的反射波错误地进行接收判定。

因此，在本实施方式中，进行以下的限幅处理。本实施方式的结构本身与第二实施方式的图25、图26所示的结构相同，限幅部43进行的处理与第二实施方式不同。

图42表示用于具体说明本实施方式的限幅处理的一例。在图42中，作为一例，在数字接收信号Rd2为12比特的情况下，表示数字接收信号Rd2的2进制表述与10进制表述的对应关秀。在图42中，12比特中的左端的比特是符号比特，除此以外的11比特表示绝对值。在此，作为例子，符号比特“0”表示正，“1”表示负。

然后，如图42所示，在符号比特为“0”且从数字接收信号Rd2的最下位比特开始第五比特以上存在“1”的情况下，即在“+16”～“+2047”的情况下，将限幅数据Rc设为“+1”。在符号比特为“1”且从数字接收信号Rd2的最下位比特开始第五比特以上存在“1”的情况下，即在“-16”～“-2047”的情况下，将限幅数据Rc设为“-1”。在从数字接收信号Rd2的最下位比特开始第五比特以上不存在“1”的情况下，即在“-15”～“+15”的情况下，将限幅数据Rc设为“0”。

换言之，限幅部43进行以下的处理：在从接收信号输出部输出的预定比特数(在上述例子中为12比特)的接收信号中除去了符号比特的数据为预定值(在上述例子中为16)以上的情况下，根据符号比特将限幅数据设为预定的正值(在上述例子中为+1)或预定的负值(在上述例子中为-1)，在小于上述预定值的情况下，将限幅数据设为0。

在此，图43表示与上述的图34对应的本实施方式的模拟结果。如图43所示，通过对接收信号Rd进行图42中说明的限幅处理，生成由“+1”、“0”、“-1”构成的限幅数据Rc。这样，通过将数字接收信号Rd中的预定范围内(在图43的例子中为-15以上且+15以下)设为“0”，能够消除噪声和路面反射的影响。此外，图44是与上述的图35对应的本实施方式的模拟结果，限幅处理与图43相同。

关于上述的图39所示的例子，通过本实施方式的限幅处理，能够消除噪声NS和路面反射Rw11的影响，相比于图41所示那样与对象物的反射波Rw12对应的相关卷积积分值，能够抑制与噪声NS和路面反射Rw11对应的相关卷积积分值，因此能够进行相关卷积积分值的阈值设定，能够避免因路面反射而导致的错误的接收判定。

《第四实施方式》

接着，对本发明的第四实施方式进行说明。

在此，在以往的进行相关卷积积分处理的超声波系统中，将进行声波的发送、接收的上述超声波系统搭载在汽车等移动体上，在该超声波系统移动时或对象物(障碍物)移动时，接收到的反射波的频率相对于发送的声波的频率产生变化，从而存在无法得到期待的相关处理结果的问题。

将由多普勒效应引起的频率变动表示为下述(1)式。

f＝((V-v₀)(V+v_s))/((V+v₀)(V-v_s))·f₀ (1)

其中，f：接收频率，V：音速，v_s：声源速度，v₀：对象物速度，f₀：发送频率。

当使用图63、图64具体地进行说明时，在图63、图64的例子中，记载了搭载有超声波系统(未图示)的车辆500和对象物1000。超声波系统具有发送声波的声源和接收声波的接收部。从声源发送的声波被对象物1000反射而成为反射波被接收部接收。

在图63中，预先准备参照数据Dref。参照数据Dref是与发送的声波的频率相同的频率的波形数据。在图63中，示出了车辆500和对象物1000都停止的情况，图63所示的接收到的反射波Rs1的频率根据上述(1)式而成为与发送频率相同。因此，在通过将参照数据Dref与反射波Rs1相乘的相关处理而得到的相关结果C1中，如图63所示，相关值始终为正值。由此，对相关结果C1在时间上进行积分而得到的卷积积分值变大，反射波被强调。

另一方面，在图64中，表示车辆500以箭头AR的朝向进行移动而接近停止的对象物1000的情况。在该情况下，图64所示的接收到的反射波Rs2的频率根据上述(1)式，相对于发送频率发生变动。即，反射波Rs2的频率相对于参照数据Dref的频率发生变动。因此，如图64所示，在相关结果C2中，产生相关值为负的期间，卷积积分值与图63相比变小。由于这样的卷积积分结果的衰减，在将卷积积分值与阈值进行比较来检测反射波接收的情况下，有可能在检测中产生不良情况。

鉴于上述状况，本发明的第四实施方式的目的在于提供一种能够抑制多普勒效应对反射波接收的检测精度造成的影响的声波处理装置。以下，对本实施方式具体地进行说明。

＜1.模拟研究＞

首先，对在开发本发明的声波处理装置时进行的模拟研究进行说明。

＜1.1模拟环境＞

图45是表示模拟的假定环境的示意图。在图45所示的车辆500上搭载有未图示的超声波系统。从超声波系统发送的声波被对象物1000反射，作为反射波被超声波系统接收。此时，在模拟上可以使接收的信号波中包含环境噪声。

图46是表示模拟上的超声波系统的结构的框图。如图46所示，超声波系统具有发送处理部100、声源150、接收处理部200和接收部250。即，将发送处理部100、声源150、接收处理部200、接收部250搭载在图45中的车辆500上。

发送处理部100具有发送模式生成电路100A、发送信号生成电路100B、DA电路100C以及参照数据生成电路100D。发送模式生成电路100A接收发送命令来生成发送模式。在模拟上，能够生成使频率和波数可变的发送模式。

发送信号生成电路100B基于发送模式生成电路100A生成的发送模式，生成发送信号fout(t)。DA电路100C将发送信号fout(t)从数字信号向模拟信号进行D/A变换，然后向声源150输出。声源150基于变换为模拟信号后的发送信号生成声波并发送。

参照数据生成电路100D根据由发送模式生成电路100A生成的发送模式生成参照数据。具体而言，参照数据生成电路100D生成与发送信号fout(t)相同频率，相同波数的波形数据来作为参照数据。此外，只要考虑数据精度、数据量等来决定参照数据即可，作为一例，设为由五个值(-1，-0.5，0，0.5，1)构成的数据。

接收部250接收声波，向AD电路200A输出接收信号。此外，如图45所示，在模拟上可以使接收信号中包含环境噪声。即，能够使从声源150发送的声波被对象物1000反射后的反射波中包含噪声分量。

另外，图5所示的车辆500能够相对于停止的对象物1000移动，在模拟上能够考虑与车辆500的移动速度相对应的多普勒效应引起的接收信号的频率变动。

AD电路200A将从接收部250输出的接收信号从模拟信号向数字信号进行A/D变换，作为接收信号fin(t)输出。

相关处理部200B通过接收信号fin(t)与从参照数据生成电路100D向接收处理部200发送的参照数据Table的乘法运算来进行相关处理。在此，图47表示相关处理部200B的电路结构。相关处理部200B具有移位寄存器SR、乘法部M0～Mn和参照数据寄存器Rg。

将触发器组DF0～DFn从前级开始按顺序配置。在触发器组DF0的输入端输入接收信号fin(t)。在触发器组DF0～DFn中，将前级的输出端与后级的输入端连接。在触发器组DF0～DF各自的时钟端输入时钟信号CK。

通过这样的移位寄存器SR，每当输入时钟信号CK的脉冲时，触发器组DF0～DFn的各输出从前级侧向后级侧进行比特移位。触发器组DF0～DFn的输出fin(t-0)～fin(t-n)分别被输入到乘法部M0～Mn。另外，乘法部M0～Mn还被输入存储在参照数据寄存器Rg中的参照数据Table(0)～Table(n)。因此，利用乘法部M0～Mn将由移位寄存器SR存储的(n+1)个的接收信号fin(t-0)～fin(t-n)的比特数据与参照数据Table(0)～Table(n)相乘，从而输出相关值fconv(t-0)～fconv(t-n)。

此外，优选(n+1)个的个数是基于发送信号的发送时间和接收信号的采样频率来设定的，设定为至少能够取入发送时间的接收信号。

然后，如图47所示，图46所示的相关值和运算部200C通过计算所得到的相关值fconv(t-0)～fconv(t-n)的总和来输出相关卷积积分值。

＜1.2模拟结果1＞

使用图48对这种结构的超声波系统的模拟结果的一例进行说明。在图48所示的模拟条件下，由发送模式生成电路100A生成的发送信号Fo1的频率为58kHz的固定值无频率调制，波数为16波。与此相应地，参照数据Dref1成为将频率设为58kHz的固定值，将波数设为16波的波形数据。

另外，将搭载有超声波系统的车辆500设为相对于停止的对象物1000停止的条件。即，在图45中，车辆500的移动速度设为0km/h。图48所示的考虑了多普勒效应的基于反射波的接收信号Ds1的频率根据上述(1)式，与发送信号Fo1的频率相同，不存在相对于发送信号Fo1的频率的变动。并且，如图48所示，考虑了接收到环境噪声N1。由此，如图48所示，接收信号Fi1成为包含考虑了多普勒效应的接收信号Ds1和环境噪声N1的波形。即，对象物1000反射的反射波成为被环境噪声埋没的状态。

然后，相关处理部200B通过接收信号Fi1与参照数据Dref1的乘法运算来进行相关处理，结果计算出图48所示的相关结果Fconv1。然后，通过相关值和运算部200C计算相关结果Fconv1的总和，由此输出相关卷积积分值。

图49的图表表示图48所示的模拟条件下的相关卷积积分结果。图49以时间序列示出了相关卷积积分值的计算结果。如图49所示，在仅接收到环境噪声的期间，相关卷积积分值的峰值以小的值推移，从开始接收到所发送的声波的反射波的定时开始，相关卷积积分值的峰值逐渐变大，在由移位寄存器SR取入了全体反射波的定时(0μs附近)，相关卷积积分值的峰值成为最大，之后，当移位寄存器SR未取入部分反射波时，相关卷积积分值的峰值逐渐变小。

在图48的模拟条件下，基于反射波的接收信号Ds1的频率相对于参照数据Dref1的频率没有变动，因此通过对埋没在噪声中的反射波进行与参照数据Dref1的相关处理，能够放大反射波。如图48的相关结果Fconv1所示，相关值在运算范围内大致为正的值。由此，如图49所示，能够增大相关卷积积分值的峰值的最大值。因此，通过将相关卷积积分值与阈值进行比较，能够进行被噪声埋没的反射波的检测。

＜1.3模拟结果2＞

接着，使用图50对与上述图48不同的模拟条件下的模拟结果进行说明。

在图50所示的模拟条件下，发送信号Fo1以及参照数据Dref1与图48相同。即，发送信号Fo1以及参照数据Dref1的频率是58kHz是固定值，波数是16波。

在图50中，作为与图48的不同点，设为车辆500进行移动从而接近已停止的对象物1000的状态。具体而言，将图45中的车辆500的移动速度设为20km/h。由此，考虑了多普勒效应的基于反射波的接收信号Ds11的频率根据上述(1)式成为60kHz，相对于发送信号Fo1和参照数据Dref1的频率即58kHz变动了+2kHz。

然后，对于包含接收信号Ds11和环境噪声N1的接收信号Fi11进行与参照数据Dref1的相关处理，计算出相关结果Fconv11。如上所述，由于考虑了多普勒效应的基于反射波的接收信号Ds11的频率相对于参照数据Dref1的频率发生变动，因此，在进行了相关处理时，如相关结果Fconv11所示，在运算范围内产生相关值成为负值的期间。由此，如作为与图50所示的模拟条件对应的相关卷积积分结果的图51所示，相关卷积积分值的峰值的最大值相对于图49变小。即，成为埋没在噪声中的反射波的放大变弱，有可能难以检测出反射波的结果。

＜1.4使用考虑了多普勒效应的参照数据的结构＞

接受上述模拟结果，对预先准备有多个考虑了多普勒效应的频率不同的参照数据的结构中的模拟进行了研究。图52表示与本模拟相关的超声波系统的结构。

在图52所示的超声波系统中，发送处理部100具有第一参照数据生成电路100D1～第三参照数据生成电路100D3。第一参照数据生成电路100D1生成与车辆500(图45)的移动速度为第一移动速度的情况对应的第一参照数据Table1，第二参照数据生成电路100D2生成与车辆500的移动速度为第二移动速度的情况对应的第二参照数据Table2，第三参照数据生成电路100D3生成与车辆500的移动速度为第三移动速度的情况对应的第三参照数据Table3。更具体而言，作为以下的波形数据来生成参照数据，该波形数据的频率与和车辆500的假想移动速度相对应的基于反射波的接收信号的频率相同。

另外，在图52所示的超声波系统中，接收处理部200具有第一相关处理部200B1～第三相关处理部200B3。第一相关处理部200B1将从AD电路200A输出的接收信号fin(t)与从第一参照数据生成电路100D1输出的第一参照数据Table1相乘来进行相关处理。第二相关处理部200B2将从AD电路200A输出的接收信号fin(t)与从第二参照数据生成电路100D2输出的第二参照数据Table2相乘来进行相关处理。第三相关处理部200B3将从AD电路200A输出的接收信号fin(t)与从第三参照数据生成电路100D3输出的第三参照数据Table3相乘来进行相关处理。

另外，在图52所示的超声波系统中，接收处理部200具有第一相关值和运算部200C1～第三相关值和运算部200C3。第一相关值和运算部200C1计算第一相关处理部200B1的相关结果的总和，并输出相关卷积积分值。第二相关值和运算部200C2计算第二相关处理部200B2的相关结果的总和，并输出相关卷积积分值。第三相关值和运算部200C3计算第三相关处理部200B3的相关结果的总和，并输出相关卷积积分值。

＜1.5模拟结果3＞

接着，使用图53对上述那样的图52所示的超声波系统的模拟结果的一例进行说明。

在图53所示的模拟条件下，发送信号Fo1与图48以及图50相同。即，发送信号Fo1的频率是58kHz是固定值，波数是16波。

另外，在图53所示的模拟条件下，第一参照数据Dref11是与车辆500的移动速度为0km/h(第一移动速度)的情况对应的参照数据，第二参照数据Dref12是与车辆500的移动速度为10km/h(第二移动速度)的情况对应的参照数据，第三参照数据Dref13是与车辆500的移动速度为20km/h(第三移动速度)的情况对应的参照数据。即，根据上述(1)式，第一参照数据Dref11的频率为58kHz，第二参照数据Dref12的频率为59kHz，第三参照数据Dref13的频率为60kHz。另外，任何一个参照数据都是波数为16波的数据。

并且，在图53所示的模拟条件下，与图50同样地，设车辆500的移动速度为20km/h，因此，考虑了多普勒效应的基于反射波的接收信号Ds11的频率为60kHz。

然后，通过对包含接收信号Ds11和环境噪声N11的接收信号Fi11进行与第一参照数据Dref11的相关处理来计算第一相关结果Fconv111，通过进行与第二参照数据Dref12的相关处理来计算第二相关结果Fconv112，通过进行与第三参照数据Dref13的相关处理来计算第三相关结果Fconv113。

相对于与移动速度0km/h对应地设定的第一参照数据Dref11的频率58kHz，实际接收到的接收信号Fi11中包含的反射波的频率为60kHz，频率变动大为+2kHz，因此在第一相关结果Fconv111中，在运算范围内较长地产生相关值为负值的期间。

相对于与移动速度10km/h对应地设定的第二参照数据Dref12的频率59kHz，实际接收到的接收信号Fi11中包含的反射波的频率为60kHz，频率变动为+1kHz，因此在第二相关结果Fconv112中，与第一相关结果Fconv111相比期间短，但在运算范围内产生相关值为负值的期间。

相对于与移动速度20km/h对应地设定的第三参照数据Dref12的频率60kHz，实际接收到的接收信号Fi11中包含的反射波的频率为60kHz，没有频率变动，因此在第三相关结果Fconv113中，相关值在运算范围内大致为正的值。

在此，图54是以时间序列示出基于第一相关结果Fconv111的相关卷积积分值(单点划线)、基于第二相关结果Fconv112的相关卷积积分值(虚线)、以及基于第三相关结果Fconv113的相关卷积积分值(实线)的图表，也一并示出相关卷积积分值的峰值成为最大附近的区域的放大图。

如上述放大图所示，基于第一相关结果Fconv111的相关卷积积分值的峰值的最大值被抑制为小的值，但基于第三相关结果Fconv113的相关卷积积分值的峰值的最大值成为大的值。即，即使车辆500的移动速度为20km/h，通过预先准备与该移动速度对应的第三参照数据Dref13，也能够通过使用了第三参照数据Dref13的相关处理来进行埋没在噪声中的反射波的放大。同样地，假设在车辆500的移动速度为0km/h的情况下，能够通过使用了第一参照数据Dref11的相关处理来进行反射波的放大，假设在车辆500的移动速度为10km/h的情况下，能够通过使用了第二参照数据Dref12的相关处理来进行反射波的放大。

因此，通过准备多个频率不同的参照数据，能够实现抑制多普勒效应所导致的影响的对策。

＜1.6模拟结果4＞

接着，对图52所示的超声波系统中的其他模拟结果进行说明。在本模拟中，作为发送的声波，使用使频率在时间上连续变化的线性调频波。图55表示本模拟结果。

图55所示的发送信号Fo2为线性调频波。更具体而言，如图57所示，发送信号Fo2是使用3个32波的结构，在最初的32波中，使频率从56kHz向58kHz线性地上升，在中间的32波中，将频率维持为58kHz，在最后的32波中，使频率从58Hz向60kHz线性地上升。

另外，在图55所示的模拟条件下，第一参照数据Dref21是与车辆500的移动速度为0km/h(第一移动速度)的情况对应的参照数据，第二参照数据Dref22是与车辆500的移动速度为10km/h(第二移动速度)的情况对应的参照数据，第三参照数据Dref23是与车辆500的移动速度为20km/h(第三移动速度)的情况对应的参照数据。

即，第一参照数据Dref21的频率如图57所示那样变化。第二参照数据Dref22的频率相对于图57以+1kHz进行变化。即，在最初的32波中，使频率从57kHz向59kHz线性地上升，在中间的32波中，将频率维持为59kHz，在最后的32波中，使频率从59Hz向61kHz线性地上升。第三参照数据Dref23的频率相对于图57以+2kHz进行变化。即，在最初的32波中，使频率从58kHz向60kHz线性地上升，在中间的32波中，将频率维持为60kHz，在最后的32波中，使频率从60Hz向62kHz线性地上升。

并且，在图55所示的模拟条件下，与图50同样地，设车辆500的移动速度为20km/h，因此，考虑了多普勒效应的基于反射波的接收信号Ds2的频率相对于图57以+2kHz进行变化。即，在最初的32波中，频率从58kHz向60kHz线性地上升，在中间的32波中，将频率维持为60kHz，在最后的32波中，频率从60Hz向62kHz线性地上升。

然后，通过对包含接收信号Ds2和环境噪声N2的接收信号Fi2进行与第一参照数据Dref21的相关处理来计算第一相关结果Fconv21，通过进行与第二参照数据Dref22的相关处理来计算第二相关结果Fconv22，通过进行与第三参照数据Dref23的相关处理来计算第三相关结果Fconv23。

相对于与移动速度0km/h对应地设定的第一参照数据Dref21的频率，实际接收到的接收信号Fi2中包含的反射波的频率的变动大为+2kHz，因此在第一相关结果Fconv21中，在运算范围内较长地产生相关值为负值的期间。

相对于与移动速度10km/h对应地设定的第二参照数据Dref22的频率，实际接收到的接收信号Fi2中包含的反射波的频率的变动为+1kHz，因此在第二相关结果Fconv22中，与第一相关结果Fconv21相比期间短，但在运算范围内产生相关值为负值的期间。

相对于与移动速度20km/h对应地设定的第三参照数据Dref23的频率，实际接收到的接收信号Fi2中包含的反射波的频率没有变动，因此，在第三相关结果Fconv23中，在运算范围内相关值大致为正的值。

在此，图56是以时间序列示出基于第一相关结果Fconv21的相关卷积积分值(虚线)、基于第二相关结果Fconv22的相关卷积积分值(单点划线)、以及基于第三相关结果Fconv23的相关卷积积分值(实线)的图表。

如图56所示，基于第一相关结果Fconv21的相关卷积积分值的峰值的最大值被抑制为小的值，但基于第三相关结果Fconv23的相关卷积积分值的峰值的最大值成为大的值。即，即使车辆500的移动速度为20km/h，通过预先准备与该移动速度对应的第三参照数据Dref23，也能够通过使用了第三参照数据Dref23的相关处理来进行埋没在噪声中的反射波的放大。因此，即使在使用进行了频率调制的线性调频波来作为发送的声波的情况下，也能够抑制多普勒效应的影响。此外，如图56所示，能够使基于第三相关结果Fconv23的相关卷积积分值的峰值的斜率变得陡峭。

<2.关于相关卷积积分值的增益>

在此，考虑在声源输出发送波S，并且接收部接收发送波S被对象物反射的反射波的环境中，进行接收波G与参照数据(基础数据)B的相关卷积积分的系统。

关于理想的发送波S，在使用振幅系数κ、发送频率f₀时表示为：

S(t，f₀)＝κsin2πf₀t[t：从开始发送起的时间]。

关于理想的接收波G，在使用衰减系数ζ、振幅系数κ、接收频率f时表示为：

G(t，f)＝ζκsin2πft[t：从开始接收起的时间]。

另外，关于成为相关源的参照数据B，因为是假设要接收的波形的离散数据，当使用基础波形频率f_ref、采样频率f_s、以及数据大小M时，表示为：

B(n，f_ref)＝sin2πf_ref n

[n：离散数据的地址(＝0，1，2，...M-1)]。

关于由参照数据B和接收波G构成的相关卷积积分值E，在将声波的发送时间设为w时，表示为：

[数式1]

[n＝τ×fs+M/2其中fs＝∞，M＝∞]。

该相关卷积积分值E成为最大是f＝f_ref的情况，因此此时的相关卷积积分值表示为：

[数式2]

[n＝τ×fs+M/2其中fs＝∞，M＝∞]。

关于该相关卷积积分值E(w，f)、E(w，f_ref)，在将增益设为α时，成为：

[数式3]

由于该增益α被视为基础波形频率f_ref与接收频率f的函数，因此通过决定基础波形频率f_ref使得增益α不会变小，能够抑制相关卷积积分值的衰减。

<3.关于相关卷积积分值的增益的具体研究>

在此，在搭载了超声波速度340m/s、频率58kHz、发送数16波的超声波系统的车辆以20km/h以下速度行驶的情况下，将与假设0km/h(58kHz)的参照数据的相关卷积积分值的增益与准备了假设10km/h、20km/h的各参照数据时的增益进行比较。此外，将采样频率设为1GHz。

首先，关于车辆以10km/h、20km/h行驶时的接收频率，根据多普勒效应的上述(1)式，成为以下那样。

10km/h时：f＝(340+2.78)/(340-2.78)×58kHz≈59kHz

20km/h时：f＝(340+5.56)/(340-5.56)×58kHz≈60kHz

因此可知，接收可取的频率范围为58kHz～60kHz。

在此，当通过与接收频率f的关系来表示与假设0km/h(58kHz)的参照数据的相关卷积积分值的增益α时，表示为：

[数式4]

其中，发送时间＝16波/58kHz≈276μs。

在图58中示出将上述关系式图表化而得到的图表。如图58所示，可知在车辆的行驶速度为0km/h(f＝58kHz)时，增益α为1，行驶速度越快，增益α越衰减，在行驶速度为20km/h(f＝60kHz)时，增益α衰减到60％左右。

如果将与假设10km/h(59kHz)、假设20km/h(60kHz)的各参照数据的相关卷积积分值的增益α与接收频率f之间的关系也同样地进行图表化，则成为图59所示的图表。此外，在图59中，虚线对应于假设10km/h，单点划线对应于假设20km/h。

根据图59所示的结果，通过准备假设0km/h、10km/h、20km/h的各参照数据，在车辆的行驶速度为0km/h～20km/h的期间，能够将相关卷积积分值的增益α保持在95％以上。

此外，在图59中，例如在增益α的允许值为80％的情况下，在车辆的行驶速度为0km/h～20km/h的期间，即使不准备假设20km/h的参照数据(单点划线)，也能够将增益α保持在允许值以上。即，如果增益α的容许值低，则能够减少应准备的参照数据的个数。

另外，在图59中，例如在车辆的对应速度范围中最快值是比20km/h快的速度的情况下，如果进一步增加参照数据来进行准备，则能够将增益α保持为高的值。

即，能够根据增益α的容许值以及车辆的对应速度范围来调整参照数据。

＜4.声波处理装置＞

接着，对使用了本发明的一实施方式的声波处理装置的超声波系统进行说明。图60表示使用了本发明的一实施方式的声波处理装置1的超声波系统10的结构。

声波处理装置1是在1个芯片上以集成的方式具有驱动器部2、模拟前端3以及数字处理部4的半导体装置。驱动器部2具有DA电路21。DA电路21将从数字处理部4所包含的发送信号生成电路41输出的发送信号从数字信号向模拟信号进行D/A变换。DA电路21经由外部端子T1、T2与变压器Tr的一次侧连接。

模拟前端3(接收信号输出部)具有LNA(低噪声放大器)31、LPF(低通滤波器)32和A/D变换器33。变压器Tr的一次侧经由外部端子T3、T4与LNA31连接。LNA31的输出经由LPF32输入到A/D变换器33。

数字处理部4具有发送信号生成电路41、寄存器42、第一相关处理部43A～第三相关处理部43C、第一相关值和运算部44A～第三相关值和运算部44C、选择器45、阈值判定部46、TOF测量部47、串行接口48。由第一相关处理部43A～第三相关处理部43C和第一相关值和运算部44A～第三相关值和运算部44C构成相关卷积积分处理部49。

在寄存器42(数据保持部)中存储第一参照数据、第二参照数据以及第三参照数据。第一相关处理部43A基于从A/D变换器33输出的接收信号和第一参照数据进行相关处理。第一相关值和运算部44A通过计算第一相关处理部43A的相关处理结果的总和，输出相关卷积积分值。第二相关处理部43B基于从A/D变换器33输出的接收信号和第二参照数据进行相关处理。第二相关值和运算部44B通过计算第二相关处理部43B的相关处理结果的总和，输出相关卷积积分值。第三相关处理部43C基于从A/D变换器33输出的接收信号和第三参照数据进行相关处理。第三相关值和运算部44C通过计算第三相关处理部43C的相关处理结果的总和，输出相关卷积积分值。

选择器45选择从第一相关值和运算部44A～第三相关值和运算部44C分别输出的相关卷积积分值中的最大值并输出。阈值判定部46将由选择器45选择出的相关卷积积分值与预定的阈值进行比较。TOF测量部47使用计数器471，测量发送超声波后直到接收到对象物反射的反射波为止的时间(TOF)。

关于串行接口48，作为一例依据DSI3，经由外部端子T5与未图示的外部的ECU(车辆电子控制单元)之间进行通信。

对这样的结构的声波处理装置1的动作进行说明。首先，当发送信号生成电路41经由串行接口48从ECU接收到发送命令时，发送信号生成电路41向DA电路21输出发送信号。由此，从超声波收发装置5发送超声波。另外，在有发送命令的定时，TOF47开始计数器471的计数。

超声波收发装置5经由变压器Tr将基于接收到的声波的电信号发送至模拟前端3。从A/D变换器33输出进行A/D变换后的接收信号。此外，超声波收发装置5不仅接收所发送的超声波被对象物反射的反射波，还接收环境噪声。即，从A/D变换器33输出包含环境噪声分量和反射波分量的接收信号。

如上述的模拟那样，在寄存器42中预先保持与搭载超声波系统10的车辆的不同的假设移动速度对应的第一～第三参照数据。由此，能够通过第一相关处理部43A～第三相关处理部43C中的至少某一个放大与车辆的实际的移动速度对应的接收信号。因此，通过由选择器45选择相关卷积积分值的最大值，能够与车辆的移动速度无关地进行反射波的检测。

阈值判定部46在选择器45输出的相关卷积积分值超过阈值的情况下，判定为检测到反射波。由此，TOF测量部47保持由阈值判定部46判定为检测到反射波的定时的计数器471的计数值。该保持的计数值与TOF对应，能够根据TOF和音速来确定到对象物的距离。

另外，到对象物的距离越长，接收信号的强度越衰减，因此相关卷积积分值变小，希望将阈值设定得小。因此，阈值判定部46的阈值不限于固定值，例如可以设为计数器471的计数越长使阈值越小的可变设定。

将TOF测量部47保持的计数值经由串行接口48发送至ECU。

这样，根据本实施方式的声波处理装置1，能够抑制车辆的移动速度而导致的多普勒效应的影响，更可靠地进行反射波的检测。另外，由发送信号生成电路41发送的超声波不仅可以是频率为固定值的猝发波，也可以是进行了频率调制的线性调频波。在该情况下，如上述的模拟那样，对于发送的线性调频波的频率将考虑了车辆的假设移动速度的第一～第三参照数据保持在寄存器42中即可。

此外，作为其他的多普勒效应对策方法，考虑了测定实际的接收信号的频率，对成为相关源的参照数据进行变形来进行相关处理的方法。然而，在该情况下，由于需要搭载频率测定电路和参照数据频率调整电路，因此电路有可能大型化。与此相对，在本实施方式中，由于预先准备参照数据，因此不需要搭载频率测定电路和参照数据频率调整电路，能够使电路小型化。

另外，在上述的其他对策方法中，在对发送的超声波进行频率调制的情况下，即使测定接收信号的频率，也存在难以区分是环境噪声的频率还是频率调制的频率的问题。

另外，也可以将本实施方式与第一实施方式组合来实施。更具体而言，在能够对发送信号的每个单位块进行频率调制的实施方式中，对第一参照数据～第三参照数据各自的每个单位块进行相关卷积积分处理，选择针对相同的单位块得到的3个相关卷积积分处理结果中的最大的相关卷积积分处理结果，并将选择出的相关卷积积分处理结果与阈值进行比较。即，将针对每个单位块选择得到的相关卷积积分处理结果与阈值进行比较。

＜5.使用了多个声波处理装置的实施方式＞

可以在车辆中搭载多个本发明实施方式的声波处理装置。图61是表示包含有多个声波处理装置的超声波系统的一例的结构图。图61所示的超声波系统101具有：由声波处理装置1A、变压器TrA以及超声波收发装置5A构成的组；由声波处理装置1B、变压器TrB以及超声波收发装置5B构成的组；由声波处理装置1C、变压器TrC以及超声波收发装置5C构成的组；由声波处理装置1D、变压器TrD以及超声波收发装置5D构成的组。

声波处理装置1A～1D分别具有与上述声波处理装置1(图60)的结构相同的结构。具体而言，声波处理装置1A～1D分别具有驱动器部2A～2D、模拟前端3A～3D以及数字处理部4A～4D。驱动器部2A～2D以及模拟前端3A～3D分别经由变压器TrA～TrD与超声波收发装置5A～5D连接。

超声波收发装置5A～5D例如如图62所示，在车辆20的后端部201(例如后保险杠)沿水平方向排列作为后传感器使用。在图62中，超声波收发装置5A～5D没有配置在后端部201的左右端，但也可以将一部分超声波收发装置配置在该左右端而作为后部角传感器使用。另外，也可以将超声波收发装置5A～5D配置在车辆20的前端部(例如前保险杠)作为前传感器使用。

数字处理部48A～48D分别具有串行接口48A～48D。如果串行接口48A～48D依据DSI3等，则能够进行以下说明的与ECU15的菊花链连接。串行接口48A所具有的一个端子通过配线L1与ECU15所具有的串行接口151连接。串行接口48A所具有的另一个端子通过配线L2与串行接口48B所具有的一个端子连接。串行接口48B所具有的另一个端子通过配线L3与串行接口48C所具有的一个端子连接。串行接口48C所具有的另一个端子通过配线L4与串行接口48D所具有的一个端子连接。此外，ECU与各串行接口的连接不限于菊花链。

对这样的结构的超声波系统101的动作的一例进行说明。首先，ECU15从串行接口151经由配线L1向串行接口48A发送发送命令。然后，发送命令经由配线L2～L4依次被发送到串行接口48B～48D。

由此，数字处理部4A向驱动器部2A发送发送信号，开始从超声波收发装置5A发送超声波。另外，此时，数字处理部4A～4D开始TOF测量用计数。即，超声波收发装置5B～5D不用于发送。

之后，数字处理部4A～4D基于从模拟前端3A～3D输出的接收信号进行相关卷积积分处理，并监视相关卷积积分值是否超过阈值。并且，数字处理部4A～4D在根据相关卷积积分值超过了阈值而检测到所发送的超声波的反射波时，保持此时的计数值来作为与TOF对应的值。数字处理部4A～4D经由配线L1～L4将所保持的计数值发送至ECU15。由此，ECU15能够掌握从超声波收发装置5A～5D到对象物的各距离，由此能够确定对象物的位置。

此外，超声波系统101的动作方法不限于上述方法。例如，也可以根据来自ECU15的发送命令，首先通过数字处理部4A从超声波收发装置5A发送超声波，基于超声波收发装置5A的接收由数字处理部4A保持与TOF对应的计数值，之后，根据从ECU15依次发送的发送命令，依次由数字处理部4B～4D进行从超声波收发装置5B～5D的发送和计数值的保持。即，也可以依次进行由声波处理装置1A～1D和超声波收发装置5A～5D构成的各组的距离测定。

此外，在图61所说明的包含多个声波处理装置的超声波系统中，也能够应用第一实施方式～第三实施方式的声波处理装置。

《其他》

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但只要在本发明的主旨的范围内，则实施方式能够进行各种变形。另外，只要不产生矛盾，第一实施方式～第四实施方式能够任意地组合来实施。

例如，在第一实施方式的图9所示的声波处理装置中，也可以与第二实施方式的图25所示的结构同样地追加符号附加部40来设为图65所示的结构。此外，对于图14所示的结构，也可以同样地追加符号附加部。另外，在第四实施方式的图60所示的声波处理装置中，也可以追加符号附加部40来设为图66所示的结构。

另外，例如，在上述图60所示的第四实施方式的声波处理装置1中，如果能够从外部接收车辆的移动速度信息，则可以根据接收到的移动速度信息从第一～第三参照数据中选择参照数据，仅基于选择出的参照数据来进行相关卷积积分处理。在该情况下，不需要选择器45。

另外，也可以对驱动器部2连接发送用超声波发送装置，对模拟前端3连接不同于上述超声波发送装置的接收用超声波接收装置。即，声源和接收部也可以不是相同的装置。

另外，包含有声波处理装置的超声波系统也能够搭载在车辆以外的移动体上，例如也可以搭载在搬运货物的无人搬运机器人、服务机器人等。

工业上的应用

本发明例如能够用于车载用超声波系统。

附图标记说明

1：声波处理装置

2：驱动器部

21：DA电路

3：模拟前端

31：LNA

32：LPF

33：A/D变换器

4：数字处理部

41：发送信号生成电路

42：寄存器

43：相关处理部

44：相关值和运算部

45：阈值判定部

46：TOF测量部

461：计数器

47：串行接口

48：相关卷积积分处理部

5：超声波收发装置

10、301～303：超声波系统

20、25、30：车辆

201：后端部

61～63：对象物

Tr：变压器

T1～T5：外部端子

401：非易失性存储器

402：随机数产生电路

402A～402C：LFSR(线性反馈移位寄存器)

403：参照数据设定部。

Claims

1.一种声波处理装置，其特征在于，具有：

发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；

接收信号输出部，其输出基于声波接收的接收信号；

阈值判定部，其将相关卷积积分处理结果与阈值进行比较，

所述发送信号是将多个单位块按时间序列排列而构成的，

能够针对每个所述单位块进行频率调制设定，

所述阈值判定部针对每个所述相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较。

2.根据权利要求1所述的声波处理装置，其特征在于，

将中心频率设为fc，能够针对每个所述单位块设定fc与fc+Δf之间的从所述单位块的起点向终点的上升、下降；fc与fc-Δf之间的从所述单位块的起点向终点的上升、下降；以及分别维持fc、fc+Δf、fc-Δf的各模式中的至少任意一个模式，

经过全部的所述单位块频率连续地变化。

3.根据权利要求1或2所述的声波处理装置，其特征在于，

能够切换所述单位块中的波数。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述相关卷积积分处理部具有：

具有移位寄存器和乘法部的相关处理部，所述移位寄存器存储与所述单位块对应的所述接收信号，所述乘法部进行来自所述移位寄存器的输出与所述参照数据的乘法运算来计算相关值；以及

相关值和运算部，其针对每个所述移位寄存器计算所述相关值的总和。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述接收信号输出部至少具有A/D变换器，该A/D变换器基于从声波接收部输出的电信号进行A/D变换。

6.根据权利要求5所述的声波处理装置，其特征在于，

所述相关卷积积分处理部基于所述限幅数据和所述参照数据进行相关卷积积分处理。

7.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，

所述第二预定比特数是1比特。

8.根据权利要求5所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具有限幅部，

在从所述接收信号输出部输出的预定比特数的所述接收信号中去除了符号比特后的数据为预定值以上的情况下，所述限幅部根据所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在所述去除了符号比特后的数据小于所述预定值的情况下，所述限幅部将所述限幅数据设为0，

9.根据权利要求8所述的声波处理装置，其特征在于，

在去除了所述符号比特后的数据中，在从最下位比特开始第预定比特以上存在1时，所述限幅部对应于所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在从最下位比特开始第预定比特以上不存在1时，所述限幅部将所述限幅数据设为0。

10.根据权利要求6至9中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述相关卷积积分处理部具有基于多个区间中的每一个区间的所述限幅数据进行相关卷积积分处理的串联连接的单个区间处理部。

11.根据权利要求10所述的声波处理装置，其特征在于，

所述相关卷积积分处理部还具有全区间处理部，该全区间处理部基于所述多个区间的总和即全区间的所述限幅数据进行相关卷积积分处理。

12.根据权利要求11所述的声波处理装置，其特征在于，

所述阈值判定部具有：

单个阈值比较部，其基于从每个所述单个区间处理部输出的相关卷积积分值，进行与单个阈值的比较处理；

与门部，其取得所述单个阈值比较部的输出与所述全区间阈值比较部的输出的逻辑乘。

13.根据权利要求12所述的声波处理装置，其特征在于，

每个所述单个区间处理部使用的所述参照数据的波数相等。

14.根据权利要求12或13所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具备具有计数器的TOF测量部，

所述TOF测量部根据来自所述与门部的输出来保持所述计数器的计数值，所述TOF为飞行时间。

15.根据权利要求5至14中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述接收信号输出部具有符号附加部，该符号附加部将电平移位使得对所述A/D变换器的输出附加正负的符号从而使其为所述接收信号。

16.一种声波处理装置，其是能够搭载在移动体上的权利要求1至15中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具有保持多个所述参照数据的数据保持部，多个所述参照数据具有与所述移动体的不同的假定移动速度对应的频率的波形。

17.根据权利要求16所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具有选择部，该选择部选择由所述相关卷积积分处理部针对多个所述参照数据中的每个参照数据计算出的相关卷积积分值中的最大值。

18.根据权利要求16或17所述的声波处理装置，其特征在于，

多个所述参照数据具有根据所述移动体的不同的假定移动速度对于要发送的频率调制后的声波的频率调整了频率后的波形。

19.根据权利要求16至18中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具备具有计数器的TOF测量部，所述TOF为飞行时间，

对所述阈值进行所述计数器的计数值越增加所述阈值越减小的可变设定。

20.根据权利要求1至19中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

当由所述阈值判定部判定为全部的所述相关卷积积分处理结果超过所述阈值时，所述TOF测量部保持此时的所述计数器的计数值。

21.根据权利要求20所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具有进行与外部的通信的接口，

当所述接口从外部接收到发送命令时，所述发送信号生成部开始输出所述发送信号，并且所述计数器开始计数。

22.根据权利要求21所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置具有：

第一外部端子，其能够进行所述发送信号生成部与外部的超声波收发装置的连接；以及

第二外部端子，其能够进行所述超声波收发装置与所述接收信号输出部的连接。

23.一种超声波系统，其特征在于，具有：

权利要求22所述的声波处理装置；以及

所述超声波收发装置。

24.根据权利要求1至22中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述相关卷积积分处理部除了与每个所述单位块对应地进行相关卷积积分处理，还与由全部的所述单位块构成的1个块对应地进行相关卷积积分处理，

所述阈值判定部除了针对与每个所述单位块对应的每个所述相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较，还进行与所述1个块对应的相关卷积积分处理结果与阈值的比较，取得所述比较的结果的逻辑乘。

25.根据权利要求1至22中的任意一项或权利要求24所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具有随机数产生电路和参照数据设定部，该随机数产生电路包含产生多个比特的随机数的伪随机数产生电路，

所述参照数据设定部设定通过基于所述随机数数据而决定的频率调制模式进行了调制的所述参照数据。

26.根据权利要求25所述的声波处理装置，其特征在于，

所述随机数产生电路包含多个所述伪随机数产生电路，取得由每个所述伪随机数产生电路生成的所述随机数构成的所述随机数数据。

27.根据权利要求26所述的声波处理装置，其特征在于，

对每个所述伪随机数产生电路输入的时钟相互不同步。

28.根据权利要求26或27所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置还具有非易失性存储器，该非易失性存储器用于存储在所述伪随机数产生电路使用的初始值，

所述初始值在所述伪随机数产生电路之间互不相同。

29.根据权利要求25至28中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述初始值在该声波处理装置的个体之间不同。

30.根据权利要求1至22中的任意一项或权利要求24至29中的任意一项所述的声波处理装置，其特征在于，

所述声波处理装置能够搭载在车辆上。

31.一种超声波系统，其特征在于，具有：

包含权利要求30所述的声波处理装置的第一超声波系统；以及

其他至少一个第二超声波系统，

所述超声波系统能够搭载在所述车辆上，

所述第一超声波系统和所述第二超声波系统并行地进行超声波的发送和TOF测量，所述TOF为飞行时间。

32.一种超声波系统，其特征在于，

所述超声波系统具有多个权利要求1至22中的任意一项或权利要求24至30中的任意一项所述的声波处理装置，

所述声波处理装置还具有数字处理部，该数字处理部包括：所述发送信号生成部；所述相关卷积积分处理部；TOF测量部，其基于所述相关卷积积分处理部的计算结果保持与TOF对应的计数值，所述TOF为飞行时间；以及接口，其进行与外部的通信，

所述接口与控制装置菊花链连接。

33.一种声波处理装置，其特征在于，具有：

发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；

阈值判定部，其根据相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较处理。

34.一种声波处理装置，其特征在于，具有：

发送信号生成部，其生成用于发送声波的发送信号；

限幅部，其当在所述数字接收信号中去除了符号比特后的数据为预定值以上的情况下，根据所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在所述去除了符号比特后的数据小于所述预定值的情况下，将所述限幅数据设为0；

阈值判定部，其基于相关卷积积分处理结果进行与阈值的比较处理。

35.根据权利要求34所述的声波处理装置，其特征在于，

在去除了所述符号比特的数据中，在从最下位比特开始第预定比特以上存在1的情况下，所述限幅部根据所述符号比特，将限幅数据设为预定的正值或预定的负值，在从最下位比特开始第预定比特以上不存在1的情况下，所述限幅部将所述限幅数据设为0。

36.一种声波处理装置，其能够搭载在移动体上，其特征在于，具有：

接收信号输出部，其输出基于声波接收的接收信号；

数据保持部，其保持多个参照数据，该多个参照数据具有与所述移动体的不同的假定移动速度对应的频率的波形；以及

相关卷积积分处理部，其基于所述接收信号和所述参照数据进行相关卷积积分处理。