CN116583746A - 物体检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及物体检测装置。作为本发明的一个例子的物体检测装置具备：朝向路面发送传输波的发送部；作为接收波接收上述传输波的被物体反射的反射波的接收部；对多个上述传输波的各个，通过根据基于在规定的检测时刻接收到的上述接收波的第一处理对象信号的值、和基于在上述检测时刻的前后的规定的区间接收到的上述接收波的第二处理对象信号的值的平均值的CFAR处理，取得上述检测时刻的CFAR信号的CFAR处理部；以及基于多个上述CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，来推断路面种类的推断部。

Description

物体检测装置
技术领域
本发明涉及物体检测装置。
背景技术
以往，存在基于超声波等的收发来检测与物体有关的信息的技术。另外，在该技术中，作为用于减少因不是检测对象的物体的反射而产生的被称为杂波的噪声的处理，公知有CFAR(Constant False Alarm Rate：恒虚警率)处理。
根据CFAR处理，能够利用基于接收波的处理对象信号的值(信号电平)的移动平均，取得与从处理对象信号除去杂波后的信号相当的CFAR信号。另外，能够通过将CFAR信号与阈值比较，来检测物体。
专利文献1：日本特开2006-292597号公报
然而，在上述现有技术中，在朝向路面发送传输波的情况下的CFAR处理中，无法推断路面种类。若能够推断路面种类，则提高设定阈值、物体检测等的精度，所以是有意义的。
发明内容
因此，本发明的课题之一是提供一种能够通过CFAR处理推断路面种类的物体检测装置。
作为本发明的一个例子的物体检测装置具备：发送部，其朝向路面发送传输波；接收部，其将上述传输波的被物体反射的反射波作为接收波接收；CFAR处理部，其针对多个上述传输波的各个，通过根据基于在规定的检测时刻接收到的上述接收波的第一处理对象信号的值、与基于在上述检测时刻的前后的规定的区间接收到的上述接收波的第二处理对象信号的值的平均值的CFAR处理，取得上述检测时刻的CFAR信号；以及推断部，其基于多个上述CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，来推断路面种类。
根据这样的结构，在CFAR处理中，能够基于多个CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，推断路面种类。
另外，在上述物体检测装置中，具备多个上述发送部，多个上述发送部的各个同时朝向上述路面发送上述传输波。
根据这样的结构，通过从多个发送部同时朝向路面发送传输波，即使在车辆的行驶时也能够高精度地推断路面种类。
另外，在上述物体检测装置中，还具备阈值处理部，其根据由上述推断部推断出的上述路面种类，来设定与上述CFAR信号相关的阈值。
根据这样的结构，能够根据推断出的路面种类，高精度地设定与CFAR信号相关的阈值。
另外，在上述物体检测装置中，上述物体检测装置搭载于车辆，上述推断部将推断出的上述路面种类的信息向上述车辆的制动控制部发送。
根据这样的结构，能够根据推断出的路面种类，实现准确的制动控制。
另外，在上述物体检测装置中，与上述路面种类对应的上述偏差程度越大，上述阈值处理部将上述阈值设定得越大。
根据这样的结构，能够对每个路面种类设定特别适当的阈值。
另外，在上述物体检测装置中，上述推断部在通过每个路面种类的上述平均信号电平以及上述偏差程度的实测值预先定义了区域的映射图中，应用上述第二处理对象信号的各个的平均值以及差别程度，来推断对应的路面种类。
根据这样的结构，能够通过使用预先制作的上述映射图，高精度地推断路面种类。
附图说明
图1是表示从上方观察具备第一实施方式的物体检测系统的车辆的外观的例示性且示意性的图。
图2是表示第一实施方式的物体检测系统的硬件结构的例示性且示意性的框图。
图3是用于说明第一实施方式的用于检测到物体的距离的技术的概要的例示性且示意性的图。
图4是表示第一实施方式的物体检测装置的功能的例示性且示意性的框图。
图5是表示第一实施方式的CFAR信号的振幅与距离的关系的例示性且示意性的图。
图6是表示第一实施方式的存储有每个路面种类的差别与平均信号电平的信息的表信息的一个例子的例示性且示意性的图。
图7是表示第一实施方式的物体检测系统执行的一系列处理的例示性且示意性的流程图。
图8是示意性表示第二实施方式的物体检测系统推断前方的路面种类时使用的第一映射图的例子的图。
图9是示意性表示第二实施方式的物体检测系统推断正下方的路面种类时使用的第二映射图的例子的图。
具体实施方式
以下，结合附图来说明本发明的实施方式以及变形例。以下记载的实施方式以及变形例的结构以及由该结构带来的作用以及效果只不过是一个例子，并不限于以下的记载内容。
＜第一实施方式＞
图1是表示从上方观察具备第一实施方式的物体检测系统的车辆1的外观的例示性且示意性的图。
如以下说明的那样，第一实施方式的物体检测系统是进行声波(超声波)的收发，取得该收发的时间差等，从而检测与包含存在于周围的人的物体(例如，后述的图2所示的障碍物O)有关的信息的车载传感器系统。
更具体而言，如图1所示，第一实施方式的物体检测系统具备车载控制装置的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)100、和作为车载声纳的物体检测装置201～204。ECU100搭载于包含一对前轮3F和一对后轮3R的四轮车辆1的内部，物体检测装置201～204搭载于车辆1的外装。
在图1所示的例子中，作为一个例子，物体检测装置201～204在作为车辆1的外装的车体2的后端部(后保险杠)，设置在相互不同的位置，但物体检测装置201～204的设置位置并不限于图1所示的例子。例如，物体检测装置201～204也可以设置在车体2的前端部(前保险杠)，也可以设置在车体2的侧面部，也可以设置在后端部、前端部以及侧面部中的两个以上。
此外，在第一实施方式中，物体检测装置201～204具有的硬件结构以及功能分别相同。因此，以下为了简化说明，有时总称物体检测装置201～204而记载为物体检测装置200。另外，在第一实施方式中，物体检测装置200的个数并不限于图1所示的四个。
图2是表示第一实施方式的物体检测系统的硬件结构的例示性且示意性的框图。
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与外部之间的信息的收发的接口。例如，在图2所示的例子中，ECU100的通信对象是物体检测装置200。
存储装置120包含ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)等主存储装置、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)等运算装置。处理器130通过读出并执行存储在存储装置120的计算机程序，实现例如自动停车等各种功能。
另外，如图2所示，物体检测装置200具备发送接收器210和控制部220。
发送接收器210具有由压电元件等构成的振子211，通过振子211执行超声波的收发。
更具体而言，发送接收器210将根据振子211的振动而产生的超声波作为传输波发送，将作为该传输波发送的超声波被存在于外部的物体反射并返回而导致的振子211的振动作为接收波接收。在图2所示的例子中，作为反射来自发送接收器210的超声波的物体，例示出了设置在路面RS上的障碍物O。
此外，在图2所示的例子中，例示出了由具有单个振子211的单个发送接收器210实现传输波的发送和接收波的接收双方的结构。然而，第一实施方式的技术例如能够应用于分别设置有传输波的发送用的第一振子和接收波的接收用的第二振子的结构那样的、使发送侧的结构和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，ECU100与发送接收器210)之间的信息的收发的接口。
存储装置222包含ROM、RAM等主存储装置、和/或HDD、SSD等辅助存储装置。
处理器223负责在控制部220中执行的各种处理。处理器223例如包含CPU等运算装置。处理器223通过读出并执行存储于存储装置333的计算机程序，实现各种功能。
这里，第一实施方式的物体检测装置200通过所谓的被称为TOF(Time Of Flight：飞行时间)法的技术，来检测到物体的距离。如以下详述那样，TOF法是考虑传输波被发送(更具体而言，开始发送)的时刻、与接收波被接收到(更具体而言，开始接收)的时刻之差，计算到物体的距离的技术。
图3是用于说明用于第一实施方式的物体检测装置200检测到物体的距离的技术的概要的例示性且示意性的图。
更具体而言，图3是以图表形式例示性且示意性表示第一实施方式的物体检测装置200收发的超声波的信号电平(例如，振幅)的时间变化的图。在图3所示的图表中，横轴与时间对应，纵轴对应于物体检测装置200经由发送接收器210(振子211)收发的信号的信号电平。
在图3所示的图表中，实线L11示出了表示物体检测装置200收发的信号的信号电平、即振子211的振动程度的时间变化的包络线的一个例子。从该实线L11读出以下内容，即、振子211从时刻t0被驱动时间Ta并振动，从而在时刻t1传输波的发送结束，然后在到达时刻t2的时间Tb的期间，由惯性引起的振子211的振动一边衰减一边继续。因此，在图3所示的图表中，时间Tb与所谓的混响时间对应。
实线L11在从传输波的发送开始的时刻t0经过时间Tp后的时刻t4，振子211的振动程度达到超过由单点划线L21表示的规定的阈值Th1(或者以上)的峰值。该阈值Th1是为了识别振子211的振动是由被检测对象的物体(例如，图2所示的障碍物O)反射并返回的作为传输波的接收波的接收导致的或者由被检体对象外的物体(例如，图2所示的路面RS)反射并返回的作为传输波的接收波的接收导致的而预先设定的值。
此外，在图3中虽示出了阈值Th1被设定为不因时间经过而变化的恒定值的例子，但在第一实施方式中，阈值Th1也可以被设定为与时间经过一起变化的值。
这里，具有超过了阈值Th1的(或者以上的)峰值的振动能够视为由通过检测对象的物体反射并返回的作为传输波的接收波的接收所引起的。另一方面，具有阈值Th1以下的(或者小于其的)峰值的振动能够设为由通过检测对象外的物体反射并返回的作为传输波的接收波的接收所引起的。
因此，从实线L11能够读出、时刻t4的振子211的振动是由通过检测对象的物体反射并返回的作为传输波的接收波的接收所引起的情况。
此外，在实线L11中，在时刻t4以后，振子211的振动衰减。因此，时刻t4与通过检测对象的物体反射并返回的作为传输波的接收波的接收结束的时刻，换言之在时刻t1最后发送的传输波作为接收波返回的时刻对应。
另外，在实线L11中，作为时刻t4的峰值的开起点的时刻t3与通过检测对象的物体反射并返回的作为传输波的接收波的接收开始的时刻，换言之在时刻t0最初发送的传输波作为接收波返回的时刻对应。因此，在实线L11中，时刻t3与时刻t4之间的时间ΔT等于作为传输波的发送时间的时间Ta。
考虑上述情况，为了通过TOF法求出到检测对象的物体的距离，需要求出开始发送传输波的时刻t0与开始接收接收波的时刻t3之间的时间Tf。该时间Tf能够通过从作为时刻t0与接收波的信号电平达到超过阈值Th1的峰值的时刻t4的差量的时间Tp、减去与作为传输波的发送时间的时间Ta相等的时间ΔT而求出。
传输波开始发送的时刻t0能够容易地确定为物体检测装置200开始动作的时刻，作为传输波的发送时间的时间Ta通过设定等而被预先决定。因此，为了通过TOF法求出到检测对象的物体的距离，结果，重要的是确定接收波的信号电平达到超过阈值Th1的峰值的时刻t4。而且，为了确定该时刻t4，高精度地检测传输波、与由检测对象的物体反射并返回的作为传输波的接收波的对应关系是重要的。
然而，如上述那样，在现有技术中，在朝向路面发送传输波时的CFAR处理中，无法推断路面种类。若能够推断路面种类，则设定阈值、物体检测等精度得以提高，所以是有意义的。
因此，在第一实施方式中，通过将物体检测装置200构成为以下所述那样，能够通过CFAR处理推断路面种类。以下，详细地说明。
图4是表示第一实施方式的物体检测装置200的详细结果的例示性且示意性的框图。
此外，在图4中虽以分离的状态图示出了发送侧的结构和接收侧的结构，但这样图示的方式只不过是为了便于说明。因此，在第一实施方式中，如上所述，通过单个发送接收器210实现传输波的发送和接收波的接收双方。但是，如上所述，第一实施方式的技术也能够应用于使发送侧的结构和接收侧的结构分离的结构。
如图4所示，物体检测装置200作为发送侧的结构，具有发送部411。另外，物体检测装置200作为接收侧的结构，具有接收部421、前处理部422、CFAR处理部423、阈值处理部424、检测处理部425以及推断部426。
此外，在第一实施方式中，图4所示的结构中的至少一部分作为硬件和软件的协作的结果而实现，更具体而言作为物体检测装置200的处理器223从存储装置222读出并执行计算机程序而实现。但是，在第一实施方式中，图4所示的结构中的至少一部分也可以通过专用的硬件(电路：circuitry)来实现。另外，在第一实施方式中，图4所示的各结构可以在物体检测装置200自身的控制部220的控制下进行动作，也可以在外部的ECU100的控制下进行动作。
首先，对发送侧的结构进行说明。
发送部411通过以规定的发送间隔使上述振子211振动而朝向包含路面的外部发送传输波。发送间隔是从传输波被发送之后到下一次传输波被发送的时间间隔。发送部411例如利用生成载波的电路、生成与应附加到载波的识别信息对应的脉冲信号的电路、根据脉冲信号来调制载波的乘法器以及将从乘法器输出的发送信号放大的放大器等而构成。
物体检测装置200例如具备多个发送部411。例如，物体检测装置201～204的每一个各具备一个发送部411，从而能够使用四个发送部411。而且，多个发送部411的各个同时朝向路面发送传输波。
接下来，对接收侧的结构进行说明。
接收部421将从发送部411发送的传输波的被物体反射的反射波作为接收波，从传输波被发送之后到经过规定的测定时间为止进行接收。测定时间是在传输波的发送后，为了接收作为该传输波的反射波的接收波而设定的待机时间。
前处理部422进行前处理，该前处理用于将与由接收部421接收到的接收波对应的接收信号转换为应输入到CFAR处理部423的处理对象信号。前处理例如包含将与接收波对应的接收信号放大的放大处理、减少放大后的接收信号所含的噪声的滤波处理、取得表示发送信号与接收信号的类似度的相关值的相关处理以及将基于表示相关值的时间变化的波形的包络线的信号作为处理对象信号生成的包络线处理等。
CFAR处理部423通过对从前处理部422输出的处理对象信号实施CFAR处理，取得CFAR信号。如上所述，CFAR处理是利用处理对象信号的值(信号电平)的移动平均，取得与从处理对象信号除去了杂波的信号相当的CFAR信号的处理。
例如，CFAR处理部423对多个传输波的各个，通过根据基于在规定的检测时刻接收到的接收波的第一处理对象信号的值、与基于在检测时刻的前后的规定的区间接收到的接收波的第二处理对象信号的值的平均值的差量的CFAR处理，取得检测时刻的CFAR信号。
而且，检测处理部425基于CFAR信号的值与由阈值处理部424设定的阈值的比较，确定CFAR信号的值超过阈值的检测时刻。CFAR信号的值超过阈值的检测时刻与通过物体的反射而返回的作为传输波的接收波的信号电平达到峰值的时刻一致，所以若确定CFAR信号的值超过阈值的检测时刻，则能够通过上述TOF法，检测到物体的距离。
推断部426基于多个CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度(例如标准偏差、分散等)，来推断路面种类。
这里，图5是表示第一实施方式的CFAR信号的振幅与距离的关系的例示性且示意性的图。例如，四个发送部411的各个同时朝向路面发送传输波，针对各个的传输波，通过CFAR处理部423取得的是CFAR信号L1～L4。
将CFAR信号L1～L4的偏差程度表示为偏差程度B。另外，将CFAR信号L1～L4的平均信号电平表示为平均信号电平A。此外，在图5中虽为了图示的简化而用线表示了CFAR信号L1～L4，但实际上是点阵，所以平均信号电平A例如能够通过使用最小平方法等的处理来决定。
而且，偏差程度B和平均信号电平A因路面种类而不同。作为这些不同的原因被认为是例如表面的粗糙度、构成物质、颜色等各要素对于每个路面种类而不同。
这里，图6是表示第一实施方式的存储有每个路面种类的偏差程度B和平均信号电平A的信息的表信息的一个例子的例示性且示意性的图。该表信息例如存储在存储装置222。
在该表信息中，首先，作为路面种类的例子存储有沥青、混凝土、砂石、新雪、压实雪、冰这六种。而且，针对该六种路面的各个，存储有通过实验等决定的偏差程度B和平均信号电平A的信息。
因此，推断部426例如参照该表信息，基于多个CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，来推断路面种类。
返回图4，另外，推断部426例如将推断出的路面种类的信息向车辆的制动控制部发送。
阈值处理部424根据由推断部426推断出的路面种类，来设定与CFAR信号相关的阈值。阈值处理部424例如在与路面种类对应的偏差程度越大的情况下，将阈值设定得越大。
例如，一般由于沥青与混凝土相比表面粗糙而偏差程度大，所以阈值处理部424将沥青的阈值设定为比混凝土的阈值大的值。
图7是表示第一实施方式的物体检测系统执行的一系列处理的例示性且示意性的流程图。
如图7所示，在第一实施方式中，首先，在S801中，物体检测装置200的多个发送部411发送传输波。
接下来，在S802中，物体检测装置200的接收部421接收与在S801中发送的传输波对应的接收波。
接下来，在S803中，物体检测装置200的前处理部422针对与在S802中接收到的接收波对应的接收信号，进行用于接下来的S804的处理的前处理。
接下来，在S804中，物体检测装置200的CFAR处理部423对经由在S803中的前处理并从前处理部422输出的处理对象信号实施CFAR处理，生成CFAR信号。
接下来，在S805中，推断部426基于多个CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，来推断路面种类。
接下来，在S806中，物体检测装置200的阈值处理部424针对在S804中生成的CFAR信号，根据在S805中推断出的路面种类设定阈值。
接下来，在S807中，物体检测装置200的检测处理部425基于CFAR信号的值与在S805中设定的阈值的比较，检测到物体的距离。然后，处理结束。
这样，根据第一实施方式的物体检测装置200，在CFAR处理中，能够基于多个CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，来推断路面种类。即、能够仅通过超声波传感器的信息，推断路面种类。
另外，通过从多个发送部411同时朝向路面发送传输波，即使在车辆的行驶时也能够高精度地推断路面种类。
另外，能够根据推断出的路面种类，高精度地设定与CFAR信号相关的阈值。
另外，能够根据推断出的路面种类，实现准确的制动控制。
另外，在与路面种类对应的偏差程度越大的情况下，将阈值设定得越大，从而能够对每个路面种类设定特别合适的阈值。
＜第二实施方式＞
接下来，对第二实施方式进行说明。对与第一实施方式相同的事项适当地省略重复的说明。在第二实施方式中，对物体检测系统使用映射图，推断前方的路面种类时和推断正下方的路面种类时进行说明。
图8是示意性表示第二实施方式的物体检测系统推断前方的路面种类时使用的第一映射图的例子的图。在该第一映射图中，横轴是平均信号电平，纵轴是偏差程度。区域R11～R16与路面种类的对应如下。
区域R11：沥青
区域R12：砂石
区域R13：新雪/混凝土/冰(无凸凹)
区域R14：压实雪
区域R15：其它
区域R16：其它
通过与来自前方的路面的反射波相关的平均信号电平和偏差程度的实测值，预先定义了第一映射图中的每个这样的区域的与路面种类的对应。然后，推断部426参照该第一映射图，应用基于来自前方的路面的反射波的第二处理对象信号的各个的平均值和偏差程度，来推断对应的路面种类。这样，能够高精度地推断前方的路面种类。
接下来，图9是示意性表示第二实施方式的物体检测系统推断正下方的路面种类时使用的第二映射图的例子的图。该第二映射图也与第一映射图相同，横轴是平均信号电平，纵轴是偏差程度。区域R21～R27与路面种类的对应如下。
区域R21：沥青
区域R22：混凝土/冰(无凸凹)
区域R23：砂石
区域R24：新雪
区域R25：压实雪
区域R26：冰(有凸凹)
区域R27：其它
通过与来自正下方的路面的反射波相关的平均信号电平和偏差程度的实测值，预先定义了第二映射图中的每个这样的区域的与路面种类的对应。然后，推断部426参照该第二映射图，应用基于来自正下方的路面的反射波的第二处理对象信号的各个的平均值和偏差程度，推断对应的路面种类。这样，能够高精度地推断正下方的路面种类。
＜变形例＞
此外，在上述实施方式中，本发明的技术应用于通过超声波的收发检测到物体的距离的结构。然而，本发明的技术也能够应用于通过声波、毫米波、雷达、以及电磁波等那样的超声波以外的其它波动的收发来检测到物体的距离的结构。
以上，虽说明了本发明的实施方式以及变形例，但上述实施方式以及变形例只不过是一个例子，并不意图限定发明的范围。上述新的实施方式以及变形例能够以各种形态来实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、改变。上述实施方式以及变形例包含在发明的范围、宗旨内，并且包含于技术方案所记载的发明和其等同的范围内。
例如，在上述实施方式中，虽从多个发送部411同时朝向路面发送传输波，但并不限于此。例如，也可以基于单个发送部411发送出的多个传输波，来推断路面种类。特别是在车辆停车、低速行驶的情况下，这样也能够充分地进行高精度的路面种类的推断。
附图标记的说明
1…车辆
100…ECU
200…物体检测装置
210…发送接收器
411…发送部
421…接收部
423…CFAR处理部
424…阈值处理部
425…检测处理部
426…推断部。

Claims (6)

1.一种物体检测装置，其中，具备：
发送部，其朝向路面发送传输波；
接收部，其将上述传输波的被物体反射的反射波作为接收波接收；
CFAR处理部，其针对多个上述传输波的各个，通过根据基于在规定的检测时刻接收到的上述接收波的第一处理对象信号的值、与基于在上述检测时刻的前后的规定的区间接收到的上述接收波的第二处理对象信号的值的平均值的CFAR处理，取得上述检测时刻的CFAR信号；以及
推断部，其基于多个上述CFAR信号的平均信号电平以及偏差程度，来推断路面种类。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，具备：
多个上述发送部，
多个上述发送部的各个同时朝向上述路面发送上述传输波。
3.根据权利要求1或2所述的物体检测装置，其中，还具备：
阈值处理部，其根据由上述推断部推断出的上述路面种类，来设定与上述CFAR信号相关的阈值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的物体检测装置，其中，
上述物体检测装置搭载于车辆，
上述推断部将推断出的上述路面种类的信息向上述车辆的制动控制部发送。
5.根据权利要求3所述的物体检测装置，其中，
与上述路面种类对应的上述偏差程度越大，上述阈值处理部将上述阈值设定得越大。
6.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，
上述推断部在通过每个路面种类的上述平均信号电平以及上述偏差程度的实测值预先定义了区域的映射图中，应用上述第二处理对象信号的各个的平均值以及偏差程度，来推断对应的路面种类。
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