CN115144859A - 物体检测装置以及移动体控制装置 - Google Patents

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菅江一平
藤本真吾
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Abstract

本发明涉及物体检测装置以及移动体控制装置，在利用超声波检测物体的装置中降低风的影响。物体检测装置通过超声波的收发而检测存在于在路面上移动的移动体的周边的物体。物体检测装置具备：第一取得部，其取得表示来自物体的反射波的强度的反射强度信息；第一生成部，其在接收到超过阈值的强度的反射波的情况下生成表示存在规定的检测对象物的物体信息；推断部，其基于作为来自路面的反射波的强度的路面反射强度推断风速；以及设定部，其与风速相对应地使阈值变化。

Description

物体检测装置以及移动体控制装置
技术领域
本公开涉及物体检测装置以及移动体控制装置。
背景技术
在车辆控制系统等中，利用通过超声波的收发检测存在于车辆的周边的物体的装置。
专利文献1：日本特开2018-34653号公报
在利用了超声波的物体检测中，有因吹过检测区域的风的影响而检测精度降低的情况。
发明内容
本公开要解决的课题之一在于，在利用超声波检测物体的装置中降低风的影响。
作为本公开的一个例子的物体检测装置通过超声波的收发而检测存在于在路面上移动的移动体的周边的物体，并具备：第一取得部，其取得表示来自物体的反射波的强度的反射强度信息；第一生成部，其在接收到超过阈值的强度的反射波的情况下生成表示存在规定的检测对象物的物体信息；推断部，其基于作为来自路面的反射波的强度的路面反射强度推断风速；以及设定部，其与风速相对应地使阈值变化。
根据上述结构，能够与基于路面反射波强度推断出的风速相对应地调整用于对检测对象物进行检测的阈值以降低风速所引起的影响。由此，能够降低风的影响。
另外，设定部也可以与风速的上升相对应地使阈值上升。
由此，能够在风速较大的状况下降低产生误检测的可能性。
另外，推断部也可以推断为，通过多次超声波的收发而取得的多个路面反射强度的差异程度越大则风速越大。
由此，能够高精度地推断风速。
另外，也可以物体检测装置还具备第二取得部，该第二取得部取得与移动体的移动速度相关的速度信息，推断部还基于移动速度推断风速。
由此，能够更高精度地推断风速。
另外，物体检测装置也可以还具备第二生成部，在风速超过上限值的情况下，该第二生成部生成表示无法通过超声波的收发进行检测对象物的检测的不能信息。
由此，能够降低将可靠性低的检测结果利用于移动体的控制等的可能性。
另外，也可以物体检测装置还具备检测部，该检测部基于路面反射强度的变化检测路面的状态的变化，推断部放弃与利用检测部检测到变化的路面相对应的路面反射强度。
由此，能够降低路面的状态的变化所引起的路面反射强度的差异与风的影响所引起的路面反射强度的差异混在一起的可能性，从而能够提高风速的推断精度。
另外，也可以在由通过连续进行的多次超声波的收发而取得的多个路面反射强度构成的路面反射强度组中的最初取得的多个路面反射强度的平均值、与路面反射强度组中的最终取得的多个路面反射强度的平均值之差为阈值以上的情况下，检测部判定为路面的状态发生了变化。
由此，能够高精度地检测路面的状态的变化。
另外，作为本公开的一个例子的移动体控制装置具备上述物体检测装置和控制装置，该控制装置进行用于基于从物体检测装置输出的物体信息控制移动体的处理。
根据上述结构，能够基于由物体检测装置生成的物体信息控制移动体。
附图说明
图1是表示实施方式的车辆的结构的一个例子的俯视图。
图2是表示实施方式的车辆控制装置的结构的一个例子的框图。
图3是表示实施方式的物体检测装置的功能结构的一个例子的框图。
图4是表示在实施方式中对检测对象物进行检测时的回波信息的一个例子的图。
图5是表示实施方式的风速表的特征的一个例子的图。
图6是表示在实施方式中对于风速进行与车速相对应的加权而得的增益的特征的一个例子的图。
图7是表示实施方式的阈值表的特征的一个例子的图。
图8是表示实施方式的阈值余量的一个例子的图。
图9是表示实施方式的物体检测装置中的处理的一个例子的流程图。
附图标记说明：
1…车辆；2…车身；10…车辆控制装置(移动体控制装置)；11…物体检测装置；12…ECU(控制装置)；21、21A～21H…信号收发部；22…控制部；31…振子；41…输入输出装置；42…存储装置；43…处理器；51…输入输出装置；52…存储装置；53…处理器；101…信号处理部；102…反射强度信息取得部(第一取得部)；103…物体信息生成部(第一生成部)；104…路面变化检测部(检测部)；105…车速信息取得部(第二取得部)；106…风速推断部(推断部)；107…阈值设定部(设定部)；108…不能信息生成部(第二生成部)；121…风速表；122…阈值表；G…路面；O…检测对象物；Th1…检测阈值；Ths…基准检测阈值。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。以下记载的实施方式的结构和该结构所产生的作用以及效果为一个例子，本发明并不限定于以下的记载内容。
图1是表示实施方式的车辆1的结构的一个例子的俯视图。车辆1是搭载有本实施方式的物体检测装置的移动体的一个例子。本实施方式的物体检测装置是基于通过从车辆1发送超声波并接收来自物体的反射波而取得的TOF(Time of Flight：飞行时间)、多普勒频移信息等，检测存在于车辆1周边的物体的装置。
本实施方式的物体检测装置具有多个信号收发部21A～21H(以下，在无需区别多个信号收发部21A～21H的情况下简称为信号收发部21。)。各信号收发部21设置于车辆1的作为外装的车身2，朝向车身2外侧发送超声波(发送波)，并接收来自存在于车身2外侧的物体的反射波。在图1所示的例子中，在车身2的前端部配置有4个信号收发部21A～21D，在车身2的后端部配置有4个信号收发部21E～21H。此外，信号收发部21的数量和设置位置并不限定于上述例子。
图2是表示实施方式的车辆控制装置10的结构的一个例子的框图。车辆控制装置10(移动体控制装置的一个例子)包括物体检测装置11和ECU12。车辆控制装置10进行用于基于从物体检测装置11输出的信息控制车辆1的处理。
物体检测装置11包括控制部22和多个信号收发部21。各信号收发部21包括利用压电元件等构成的振子31、放大器等，并通过振子31的振动而实现超声波的发送或接收。具体而言，各信号收发部21发送与振子31的振动相对应地产生的超声波作为发送波，并检测该发送波被物体反射而成的反射波所引起的振子31的振动。该物体包括应避免车辆1接触的检测对象物O和车辆1所行驶的路面G。振子31的振动被转换为电信号，基于该电信号，能够取得表示来自物体的反射波的强度(振幅)随时间的变化的回波信息。基于该回波信息，能够取得与从信号收发部21(车身2)至物体为止的距离相对应的TOF等。
回波信息也可以基于由一个信号收发部21取得的数据生成，也可以基于由多个信号收发部21各自取得的多个数据生成。例如，针对存在于车身2前方的物体的回波信息也可以基于由配置于车身2前方的4个信号收发部21A～21D(参照图1)中的两个以上的信号收发部取得的两个以上的数据(例如平均值等)生成。同样，针对存在于车身2后方的物体的回波信息也可以基于由配置于车身2后方的4个信号收发部21E～21H(参照图1)中的两个以上的信号收发部取得的两个以上的数据生成。
此外，在图2所示的例子中例示了利用单一的振子31进行发送波的发送和反射波的接收这双方的结构，但信号收发部21的结构并不限定于此。例如用于发送发送波的振子和用于接收反射波的振子分别独立地设置的结构那样，也可以为发送侧和接收侧分离的结构。
控制部22包括输入输出装置41、存储装置42以及处理器43。输入输出装置41是用于在控制部22与外部(信号收发部21、ECU12等)之间实现信息的发送或接收的接口设备。存储装置42包括ROM(只读存储器：Read Only Memory)、RAM(随机存取存储器：Random AccessMemory)等主存储装置和HDD(硬盘驱动器：Hard Disk Drive)、SSD(固态硬盘：Solid StateDrive)等辅助存储装置。处理器43是执行用于实现控制部22的功能的各种处理的集成电路，例如包括根据程序进行工作的CPU(中央处理器：Central Processing Unit)、面向特定用途进行设计的ASIC(专用集成电路：Application Specific Integrated Circuit)等。处理器43通过读出并执行存储装置42所存储的程序而执行各种运算处理和控制处理。
ECU12是基于从物体检测装置11等取得的各种信息执行用于控制车辆1的各种处理的单元。ECU12具有输入输出装置51、存储装置52以及处理器53。输入输出装置51是用于在ECU12与外部机构(物体检测装置11、驱动机构、制动机构、转向操纵机构、变速机构、车内显示器、扬声器等)之间实现信息的发送或接收的接口设备。存储装置52包括ROM、RAM等主存储装置和HDD、SSD等辅助存储装置。处理器53是执行用于实现ECU12的功能的各种处理的集成电路，例如包括CPU、ASIC等。处理器53读出存储装置52所存储的程序执行各种运算处理和控制处理。
图3是表示实施方式的物体检测装置11的功能结构的一个例子的框图。本实施方式的物体检测装置11包括信号处理部101、反射强度信息取得部102(第一取得部)、物体信息生成部103(第一生成部)、路面变化检测部104(检测部)、车速信息取得部105(第二取得部)、风速推断部106(推断部)、阈值设定部107(设定部)以及不能信息生成部(第二生成部)。通过图2中例示那样的物体检测装置11的硬件结构元件和固件、程序等软件结构元件的配合而实现这些功能的结构元件101～108。
信号处理部101处理由信号收发部21取得的数据，并生成各种信息。信号处理部101例如对于与振子31的振动相对应的电信号进行放大处理、滤波处理、包络线处理等，生成表示由信号收发部21发送并被物体反射而成的反射波的强度(振幅)随时间的变化的回波信息。基于该回波信息，能够检测与存在于车辆1周边的物体相对应的TOF，由此能够计算从车身2至物体为止的距离等。
反射强度信息取得部102基于由信号处理部101生成的回波信息等，取得表示来自物体的反射波的强度的反射强度信息。反射强度信息包括来自规定的检测对象物O的反射波的强度和来自路面G的反射波的强度亦即路面反射强度。规定的检测对象物O为应避免车辆1接触的物体，例如可以为其他车辆、构造物、行人等。路面反射强度为具有与从信号收发部21至路面G为止的距离相对应的TOF的反射波的强度。从信号收发部21至路面G为止的距离也可以为已知的值。
物体信息生成部103在接收到超过规定的检测阈值的强度的反射波的情况下生成表示存在检测对象物O的物体信息。检测阈值是为了从由信号收发部21接收到的全反射波中确定(提取)来自检测对象物O的反射波而设定的阈值。换言之，检测阈值是为了从由信号收发部21接收到的全反射波中去除来自除检测对象物O以外的物体(路面G等)的反射波而设定的阈值。通常，检测阈值越高，则对检测对象物O进行检测的灵敏度越是降低(可检测的距离越短)。
路面变化检测部104基于反射强度信息所包含的路面反射强度的变化，检测路面G的状态的变化。路面G的状态的变化例如可以为材质、水量、温度等的变化。这种变化成为路面G的摩擦阻力的变化的重要因素。路面反射强度与这种路面G的状态的变化相对应地变化。例如，在摩擦阻力以降低的方式变化的情况(例如路面G的材质从沥青变化为混凝土的情况等)下，路面反射强度降低。通过监控这种路面反射强度的变化，能够检测路面G的状态的变化。
例如，在由通过连续进行的多次超声波的收发而取得的多个路面反射强度构成的路面反射强度组中的最初取得的多个路面反射强度的平均值、与路面反射强度组中的最终取得的多个路面反射强度的平均值之差为阈值以上的情况下，路面反射检测部104也可以判定为路面的状态发生了变化。最初取得的多个路面反射强度例如可以为由100个路面反射强度构成的路面反射强度组中的最初取得的20个路面反射强度等。同样，最终取得的多个路面反射强度例如可以为由100个路面反射强度构成的路面反射强度组中的最终取得的20个路面反射强度等。此外，“100”和“20”这种数字为单纯的例示，并不限定于此。
车速信息取得部105取得表示车辆1的移动速度(车速)的速度信息。例如能够从进行车辆1的行驶控制的ECU12等取得速度信息。
风速推断部106基于反射强度信息所包含的路面反射强度推断风速。风速推断部106也可以推断为，通过多次超声波的收发而取得的多个路面反射强度的差异程度越大则风速越大。信号收发部21所发送或接收的超声波受到吹过检测区域(车辆1周边)的风(超声波的介质亦即空气的扭曲)的影响，风速越大则该影响越大。因此，能够判断为，路面反射强度的差异程度越大则风速越大。风速推断部106也可以利用将路面反射强度的差异程度和风速建立对应的风速表121推断风速。风速表121例如也可以预先存储于适宜的存储装置(存储装置42、52等)中。
另外，除了路面反射强度之外，风速推断部106也可以基于车速推断风速。在该情况下，也可以进行车速越大则风速越大那样的处理(例如增益处理等)。
另外，风速推断部106也可以在检测到路面G的状态的变化的情况下放弃与该路面G相对应的路面反射强度。由此，能够降低路面G的状态的变化所引起的路面反射强度的差异、与风的影响所引起的路面反射强度的差异混在一起的可能性，从而能够提高风速的推断精度。
阈值设定部107与由风速推断部106推断出的风速相对应地使检测阈值变化。阈值设定部107与风速的上升相对应地使检测阈值上升。由此，在风的影响比较大的情况下，能够使检测对象物O的检测灵敏度降低，由此能够抑制误检测。另外，阈值设定部107也可以与风速的降低相对应地使检测阈值降低。由此，在风的影响比较小的情况下，能够使检测灵敏度上升。阈值推断部107也可以利用将风速和检测阈值建立对应的阈值表122设定检测阈值。阈值表122例如也可以预先存储于适宜的存储装置(存储装置42、52等)中。
在由风速推断部106推断的风速超过规定的上限值的情况下，不能信息生成部108生成表示无法通过超声波的收发进行检测对象物O的检测的不能信息。由此，在风的影响较大而无法得到足够的检测精度的情况下，能够停止利用物体检测装置11的检测结果等，从而能够降低可靠性较低的检测结果被利用于车辆控制等的可能性。
图4是表示在实施方式中对检测对象物O进行检测时的回波信息的一个例子的图。在图4中例示了作为表示信号收发部21所发送或接收的超声波的强度随时间的变化的回波信息的包络线L11。在图4所示的坐标图中，横轴对应于时间(TOF)，纵轴对应于由信号收发部21发送或接收的超声波的强度。
包络线L11示出了表示振子31的振动的大小的强度随时间的变化。从该包络线L11中能够读取到：振子31在从时机t0起的时间Ta内被驱动而振动，在时机t1结束发送波的发送，之后在直至时机t2为止的时间Tb的期间，因惯性而产生的振子31的振动一边衰减一边继续。因此，在图4所示的坐标图中，时间Tb对应于所谓的混响时间。
包络线L11在从开始发送波的发送的时机t0起经过了时间Tp的时机t4处，迎来振子31的振动的大小成为检测阈值Th1以上的峰值。该检测阈值Th1是为了识别振子31的振动是因接收到来自检测对象物O(其他车辆、构造物、行人等)的反射波而产生的、还是因接收到来自除检测对象物O以外的物体(例如路面G等)的反射波而产生的而设定的值。这里，虽检测阈值Th1作为恒定值被示出，但本实施方式的检测阈值Th1是与状况(风速等)相对应地变化的变动值。具有检测阈值Th1以上的峰值的振动能够视为是接收到来自检测对象物O的反射波而产生的。
在本例的包络线L11中，在时机t4以后示出了振子31的振动衰减。因此，时机t4对应于在来自检测对象物O的反射波的接收结束的时机换言之在时机t1最后发送的发送波作为反射波返回的时机。
另外，在包络线L11中，作为时机t4处的峰值的开始点的时机t3对应于在来自检测对象物O的反射波的接收开始的时机换言之在时机t0最初发送的发送波作为反射波返回的时机。因此，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。
根据以上说明可知：为了利用TOF求出从超声波的发送源或接收源至检测对象物O为止的距离，需要求出开始发送发送波的时机t0与开始接收反射波的时机t3之间的时间Tf。该时间Tf能够通过作为时机t0与反射波的强度超过检测阈值Th1而迎来峰值的时机t4之差的时间Tp减去与作为发送波的发送时间的时间Ta相等的时间ΔT而求出。
开始发送发送波的时机t0能够作为物体检测装置11开始工作的时机而容易确定，作为发送波的发送时间的时间Ta能够通过设定等而预先决定。因此，通过确定迎来反射波的强度成为检测阈值Th1以上的峰值的时机t4，能够求出从发送源或接收源至检测对象物O为止的距离。物体信息生成部103例如通过上述那样的方法生成与检测对象物O有关的物体信息。
以下，对利用风速推断部106推断风速的推断方法的一个例子进行说明。本实施方式的风速推断部106利用表示路面反射强度的差异程度与车速之间的对应关系的风速表121推断风速。
图5是表示实施方式的风速表121的特征的一个例子的图。在图5中例示了表示通过超声波的多次发送或接收而取得的多个路面反射强度的差异程度与风速之间的对应关系的坐标图。差异程度例如可以为标准差等。如图5所示，本实施方式的风速表121是以路面反射强度的差异程度越大则风速越大的方式供推断的表。
另外，如上述那样，本实施方式的风速推断部106考虑车速推断风速。基本上，以车速越大则风速越大的方式进行推断。使车速反映风速的方法不应被特别限定，但例如有如上述那样设定对于推断出的风速进行与车速相对应的加权而得的增益的方法。
图6是表示在实施方式中对于风速进行与车速相对应的加权而得的增益的特征的一个例子的图。如图6所示，增益被设定为与车速的上升相对应地上升。通过利用这种增益，从而即便风速为相同的差异程度，也推断为车速越大则风速越大。这种增益可以预先包含于风速表121中，也可以在推断风速的每个时机被计算。
本实施方式的阈值设定部107如上述那样使用将推断出的风速和检测阈值Th1建立对应的阈值表122设定检测阈值Th1。
图7是表示是实施方式的阈值表122的特征的一个例子的图。这里例示的阈值表122表示风速与阈值余量之间的关系。
图8是表示是实施方式的阈值余量M的一个例子的图。在图8中例示了基准检测阈值Ths和与风速相对应地设定的检测阈值Th1。基准检测阈值Ths是预先设定的检测阈值，例如可以为在风速为0的情况下的检测阈值。此外，这里例示的基准检测阈值Ths与从信号收发部21至物体为止的距离(TOF)相对应地变化，但基准检测阈值Ths的形态并不限定于此。阈值余量M是表示基准检测阈值Ths与最终的检测阈值Th1之差，换言之，最终的检测阈值Th1从基准检测阈值Ths起的变化量(增加量)的值。如图7所示，本实施方式的阈值表122中，风速越大则将阈值余量M设定为越大。
图9是表示实施方式的物体检测装置11中的处理的一个例子的流程图。若利用信号收发部21执行N次超声波的收发(S101)，则反射强度信息取得部102取得N次大小的路面反射强度，并将所取得的路面反射强度存储于存储装置(S102)。N优选为能够以足够的精度计算多个路面反射强度的差异程度(例如标准差)的值，例如可以为100左右的值。
之后，路面变化检测部104判定N次大小的路面反射强度中的最初取得的S次大小的路面反射强度的平均值、与N次大小的路面反射强度中的最终取得的S次大小的路面反射强度的平均值之差是否为阈值以下(S103)。这里，N＞S的关系成立，具体而言，例如可以N＝100，S＝20等。在最初的强度平均值与最终的强度平均值之差不为阈值以下的情况下(S103：否)，路面变化检测部104判定为路面G的状态发生了变化，风速推断部106放弃所存储的N次大小的路面反射强度(S104)，再次执行步骤S101。另一方面，在最初的强度平均值与最终的强度平均值之差为阈值以下的情况下(S103：是)，车速信息取得部105取得车速(车辆1的移动速度)，并将车速存储于存储装置(S105)。
风速推断部106计算所存储的N次大小的路面反射强度的差异程度(S106)，并基于计算出的差异程度和所存储的车速并利用上述风速表121等推断风速(S107)。不能信息生成部108判定由风速推断部106推断的风速是否为上限值以下(S108)。在风速为上限值以下的情况下(S108：是)，阈值设定部107基于推断出的风速设定阈值(阈值余量)(S109)，在放弃了存储装置所存储的数据之后(S111)，结束本程序。另一方面，在风速不为上限值以下的情况下(S108：否)，不能信息生成部108生成表示无法通过超声波的收发进行检测对象物O的检测的不能信息，并将该不能信息输出至ECU12等(S110)。之后，在放弃了存储装置所存储的数据之后(S111)，结束本程序。
根据上述实施方式，在利用超声波检测物体的装置中能够降低风的影响。
使计算机(例如控制部22的处理器43、ECU12的处理器53等)执行上述实施方式中的用于实现各种功能的处理的程序能够以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录于CD(Compact Disc)－ROM、软盘(FD)、CD－R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等计算机可读取的记录介质中来提供。另外，该程序也可以经由互联网等网络来提供或者分配。
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但上述实施方式及其变形例只不过是例子，并不意在限定发明的范围。上述新实施方式以及变形例能够以各种形态进行实施，并能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换以及变更。上述实施方式以及变形例被包含于发明的范围、主旨内，并且被包含于权利要求书中记载的发明及其均等的范围内。

Claims (8)

1.一种物体检测装置，其通过超声波的收发而检测存在于在路面上移动的移动体的周边的物体，其中，具备：
第一取得部，其取得表示来自物体的反射波的强度的反射强度信息；
第一生成部，其在接收到超过阈值的强度的所述反射波的情况下生成表示存在规定的检测对象物的物体信息；
推断部，其基于作为来自所述路面的所述反射波的强度的路面反射强度推断风速；以及
设定部，其与所述风速相对应地使所述阈值变化。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，
所述设定部与所述风速的上升相对应地使所述阈值上升。
3.根据权利要求1或2所述的物体检测装置，其中，
所述推断部推断为，通过多次超声波的收发而取得的多个所述路面反射强度的差异程度越大则风速越大。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的物体检测装置，其中，
所述物体检测装置还具备第二取得部，所述第二取得部取得与所述移动体的移动速度相关的速度信息，
所述推断部还基于所述移动速度推断所述风速。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的物体检测装置，其中，
所述物体检测装置还具备第二生成部，在所述风速超过上限值的情况下，所述第二生成部生成表示无法通过超声波的收发进行所述检测对象物的检测的不能信息。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的物体检测装置，其中，
所述物体检测装置还具备检测部，所述检测部基于所述路面反射强度的变化检测所述路面的状态的变化，
所述推断部放弃与利用所述检测部检测到变化的所述路面相对应的所述路面反射强度。
7.根据权利要求6所述的物体检测装置，其中，
在由通过连续进行的多次超声波的收发而取得的多个所述路面反射强度构成的路面反射强度组中的最初取得的多个路面反射强度的平均值、与所述路面反射强度组中的最终取得的多个所述路面反射强度的平均值之差为阈值以上的情况下，所述检测部判定为所述路面的状态发生了变化。
8.一种移动体控制装置，其中，具备：
权利要求1～6中的任一项所述的物体检测装置；和
控制装置，其进行用于基于从所述物体检测装置输出的所述物体信息控制所述移动体的处理。
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