CN116848431A - 物体探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及物体探测装置。物体探测装置(1)具备：驱动信号生成部(5)，生成包含调频的驱动信号；第一相关滤波器(62)，进行接收信号与和驱动信号对应的第一参照信号的相关检测；第一判定部(8)，基于第一相关滤波器的相关信号来判定接收波是否是从发送部(40A)发送的探测波的反射波；第二相关滤波器(63)，将与驱动信号的一部分对应的信号作为第二参照信号，进行接收信号与第二参照信号的相关检测；第三相关滤波器(64)，将包含驱动信号中的频率比第二参照信号高的部分的信号作为第三参照信号，进行接收信号与第三参照信号的相关检测，其中，该第三参照信号是与驱动信号的一部分对应的信号；以及第二判定部(9)，基于第二、第三相关滤波器的相关信号来判定物体是否在探测范围内。

Description

物体探测装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2021年2月16日申请的日本专利申请编号2021－22688，并在此通过参照编入其记载内容。
技术领域
本公开涉及通过超声波的收发来探测物体的物体探测装置。
背景技术
在汽车等车辆中的自动驻车系统中，通过安装于车辆的保险杠的多个超声波传感器进行障碍物探测。为了提高这样的自动驻车系统的精度，期望判定障碍物是否在探测范围内。该判定例如是是否是有可能与车体接触的高度较高的物体的判定。
例如在专利文献1中，提出使用基于频率的指向性的差来判定物体的高度的技术。具体而言，发送包含较高的频率和较低的频率的超声波作为探测波，并使用带通滤波器从接收信号取出两个频率的振幅成分。较高的频率的超声波与较低的频率的超声波相比指向性较窄，所以通过对两个频率的振幅进行比较，能够判定物体的高度。
专利文献1：日本特开2020－98157号公报
然而，专利文献1所记载的物体探测装置不具有传感器间的防干扰功能。因此，在提高探测波的发送频率时，或者在成为与其它车辆对向或者并行而接收到来自其它车辆的发送波的状态时，由于干扰，而有可能无法正确地判定物体的高度。
作为防止干扰的方法，例如列举通过使探测波的调频来对探测波进行编码，并判定在发送信号和接收信号中代码是否一致即、判定调频的特征是否一致的方法。
这样在通过代码来识别接收波的情况下，若分别发送代码识别用的信号和高度判定用的信号，则一次的物体探测处理所需要的探测波的发送次数增加，所以物体探测处理的执行频率降低，物体探测性能降低。
发明内容
本公开鉴于上述所例示的点，提供能够例如通过一次的收发进行接收波的识别和物体是否在探测范围内的判定的物体探测装置。
在本公开的一个观点中，通过超声波的收发来探测物体的物体探测装置具备：发送部，发送超声波作为探测波；驱动信号生成部，生成用于驱动发送部的包含调频的驱动信号；接收部，接收超声波，并生成与该接收到的超声波相应的接收信号；第一相关滤波器，进行接收信号与和驱动信号对应的第一参照信号的相关检测输出相关信号；第一判定部，基于第一相关滤波器输出的相关信号，来判定由接收部接收到的超声波是否是从发送部发送的探测波的反射波；第二相关滤波器，将与驱动信号的一部分对应的信号作为第二参照信号，进行接收信号与第二参照信号的相关检测，并输出相关信号；第三相关滤波器，将包含驱动信号中的频率比第二参照信号高的部分的信号作为第三参照信号，进行接收信号与第三参照信号的相关检测，并输出相关信号，其中，该第三参照信号是与驱动信号的一部分对应的信号；以及第二判定部，基于第二相关滤波器输出的相关信号和第三相关滤波器输出的相关信号，来判定物体是否在探测范围内。
这样，通过使用了与驱动信号对应的第一参照信号的相关检测，识别接收波。而且，通过使用了与驱动信号的一部分对应的第二参照信号、和包含驱动信号中频率比第二参照信号高的部分的第三参照信号的相关检测，进行物体是否在探测范围内的判定，其中，该第三参照信号是与驱动信号的一部分对应的信号。因此，能够通过一次的收发，进行接收波的识别和物体是否在探测范围内的判定。
此外，对各构成要素等附加的带括号的参照附图标记表示该构成要素等与后述的实施方式所记载的具体的构成要素等的对应关系的仅一个例子。因此，当然本公开并不通过参照附图标记的记载进行任何限定。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的物体探测装置的框图。
图2是接收信号处理部具备的正交检波部的框图。
图3是表示参照信号的频率的图。
图4是参照信号处理部具备的正交检波部的框图。
图5是使用与驱动信号对应的参照信号的相关滤波器的框图。
图6是相关滤波器具备的矢量旋转部以及加法部的框图。
图7是表示复接收信号与复参照信号的相位差的图。
图8是表示复接收信号S1的矢量旋转的样子的图。
图9是表示矢量旋转后的信号ΔS2的一个例子的图。
图10是表示矢量旋转后的信号ΔS1与ΔS2的相加结果的一个例子的图。
图11是表示矢量旋转后的信号ΔS2的一个例子的图。
图12是表示矢量旋转后的信号ΔS1与ΔS2的相加结果的一个例子的图。
图13是使用参照信号的低频成分的相关滤波器的框图。
图14是使用参照信号的高频成分的相关滤波器的框图。
图15是物体探测处理的流程图。
图16是表示相关输出的一个例子的图。
图17是表示朝向高度较高的墙壁发送探测波时的相关输出的图。
图18是表示朝向高度10cm的制轮楔发送探测波时的相关输出的图。
图19是表示朝向高度较高的杆发送探测波时的相关输出的图。
图20是第二实施方式中的三个相关滤波器具备的矢量旋转部的框图。
图21是表示第三实施方式中的参照信号的频率的图。
图22是第四实施方式所涉及的物体探测装置的框图。
图23是表示通过归一化以及相位旋转扩大频带的图。
图24是表示第五实施方式中的参照信号的频率的图。
图25是表示其它实施方式中的参照信号的频率的图。
图26是表示其它实施方式中的参照信号的频率的图。
图27是表示其它实施方式中的参照信号的频率的图。
图28是表示其它实施方式中的参照信号的频率的图。
图29是表示其它实施方式中的参照信号的频率的图。
具体实施方式
以下，基于图对本公开的实施方式进行说明。此外，在以下的各实施方式彼此中，对相互相同或同等的部分附加相同的附图标记进行说明。
(第一实施方式)
对第一实施方式进行说明。图1所示的本实施方式的物体探测装置1构成为搭载在未图示的车辆上，探测该车辆的周围的物体B。以下将搭载物体探测装置1的车辆称为“本车辆”。未图示的车辆例如为汽车。
物体探测装置1通过超声波的收发来探测物体，具备超声波传感器2和控制超声波传感器2的动作的控制部3。超声波传感器2构成为通过发送作为超声波的探测波并且接收探测波被物体B反射的反射波，来探测物体B。
超声波传感器2具备：收发部4、驱动信号生成部5、接收信号处理部6、参照信号处理部7、代码判定部8以及高度判定部9。收发部4具有发送部40A和接收部40B。发送部40A设置为能够朝向外部发送探测波。接收部40B设置为能够接收包含从发送部40A发送的探测波被物体B反射的反射波的超声波。
收发部4具备换能器41、发送电路42以及接收电路43。发送部40A由换能器41和发送电路42构成。接收部40B由换能器41和接收电路43构成。
换能器41具有作为朝向外部发送探测波的发送器的功能、和作为接收反射波的接收器的功能，并与发送电路42以及接收电路43电连接。即，超声波传感器2具有所谓的收发一体型的结构。
具体而言，换能器41构成为内置有压电元件等电－机械能量转换元件的超声波麦克风。换能器41配置在面向本车辆的外表面的位置，以便能够向本车辆的外部发送探测波以及能够从本车辆的外部接收反射波。
发送电路42设置为通过基于输入的驱动信号来驱动换能器41，从而使换能器41发出探测波。具体而言，发送电路42具有数字/模拟转换电路等。即，发送电路42构成为通过对从驱动信号生成部5输出的驱动信号实施数字/模拟转换等信号处理来生成元件输入信号。元件输入信号是用于驱动换能器41的交流电压信号。而且，发送电路42构成为通过将生成的元件输入信号施加给换能器41来激励换能器41中的电－机械能量转换元件，从而使探测波产生。
接收电路43设置为生成与换能器41对超声波的接收结果对应的接收信号并输出到接收信号处理部6。具体而言，接收电路43具有放大电路以及模拟/数字转换电路等。即，接收电路43构成为通过对换能器41输出的元件输出信号实施放大以及模拟/数字转换等信号处理，从而生成包含与接收波的振幅以及频率相关的信息的接收信号。元件输出信号是通过超声波的接收而由设置于换能器41的电－机械能量转换元件产生的交流电压信号。
如后述那样，在探测波中包含通过调频而编码后的超声波。将探测波的调频频带的中心频率设为fc，接收电路43的采样频率为fc的两倍以上。此外，接收信号的采样频率既可以与驱动信号的采样频率相同，也可以不同。
驱动信号生成部5设置为生成驱动信号并输出到发送电路42。驱动信号是用于驱动换能器41使探测波从换能器41发出的信号。
驱动信号生成部5生成与具有规定的调频状态的探测波中的调频状态对应的驱动信号。驱动信号生成部5生成驱动信号，以便在包含换能器41的共振频率的范围内扫描探测波的频率。
在本实施方式中，规定的调频状态包含上啁啾或者下啁啾。上啁啾是频率随着时间经过而单调增加的调频状态。下啁啾是频率随着时间经过而单调减少的调频状态。
通过驱动信号的调频对探测波进行编码。例如，上啁啾表示代码“1”，下啁啾表示代码“0”。该代码使用于接收波的识别。
驱动信号生成部5、接收信号处理部6、参照信号处理部7、代码判定部8、高度判定部9例如由编程有上述的驱动信号的生成、后述的正交检波、相关计算、代码判定、高度判定等功能进行编程的DSP构成。DSP是Digital Signal Processor的缩写。
接收信号处理部6对接收信号进行处理，进行接收信号与参照信号的相关检测。接收信号处理部6具备：正交检波部61、相关滤波器62、相关滤波器63以及相关滤波器64。
正交检波部61对接收电路43输出的接收信号进行正交检波，生成复信号。如图2所示，正交检波部61具备乘法部611、低通滤波器612以及下采样部613。以下，将低通滤波器612简称为LPF612。
乘法部611对接收电路43输出的接收信号乘以sin(2π·fc·t)和cos(2π·fc·t)，生成复信号。此处，t是时间。sin(2π·fc·t)和cos(2π·fc·t)的信号从驱动信号生成部5输入至乘法部611。乘法部611将生成的复信号输出到LPF612。
LPF612从乘法部611输出的复信号除去高频成分。从控制部3输入LPF612的截止频率，并基于换能器41的带宽、驱动信号的扫描频带来设定LPF612的截止频率。由LPF612除去高频成分后的复信号被输入到下采样部613。
下采样部613对LPF612的输出信号进行下采样。下采样部613例如将以中心频率fc的两倍采样到的信号下采样至中心频率fc的一倍。下采样后的采样频率能够根据LPF612的截止频率而设定得比中心频率fc的一倍低。
下采样部613的输出信号被输入到相关滤波器62、63、64。将从下采样部613输出的复信号设为复接收信号。复接收信号由通过下采样部613采样到的N个信号构成。N是2以上的整数。按照采样的顺序，将构成复接收信号的N个信号设为信号S1～SN。
相关滤波器62、63、64进行正交检波部61生成的复接收信号与和与上啁啾以及下啁啾分别对应的参照信号的相关检测，并输出相关信号。将相关滤波器62、63、64使用的参照信号分别设为第一参照信号、第二参照信号、第三参照信号。相关滤波器62、相关滤波器63、相关滤波器64分别相当于第一相关滤波器、第二相关滤波器、第三相关滤波器。
第一参照信号与驱动信号对应，包含与驱动信号相同的调频。第二、第三参照信号是与驱动信号的一部分对应的信号。第二参照信号包含驱动信号中的频率比第三参照信号低的部分，第三参照信号包含驱动信号中的频率比第二参照信号高的部分。在本实施方式中，第二、第三参照信号被设为第一参照信号的一部分。
从相关滤波器62输出的相关信号被输入到代码判定部8。从相关滤波器63、64输出的相关信号被输入到高度判定部9。后述相关滤波器62、63、64的详细。
图3是表示参照信号的一个例子的图。fRU是与上啁啾对应的第一参照信号的频率，在时间t1的期间，从低于中心频率fc的频率f1向高于中心频率fc的频率f2扫描。fRD是与下啁啾对应的第一参照信号的频率，在时间t1的期间，从f2向f1扫描。
fRL是第二参照信号的频率，是从与上啁啾对应的第一参照信号提取频率比fc低的部分的频率。fRH是第三参照信号的频率，是从与上啁啾对应的第一参照信号提取频率在fc以上的部分的频率。在fRL、fRH的图中，实线表示第一参照信号中的被用作第二、第三参照信号的部分，点划线表示第一参照信号中的从第二、第三参照信号除去的部分。这样，第二、第三参照信号分别被设为与上啁啾对应的第一参照信号的前半部分、后半部分。
在本实施方式中，对使用这样的参照信号的情况进行说明。此外，在图3中，示出探测波包含上啁啾的情况下的第二、第三参照信号。在探测波包含下啁啾的情况下，第二、第三参照信号分别为与下啁啾对应的第一参照信号的后半部分、前半部分。
参照信号处理部7对从驱动信号生成部5输出的信号进行处理，并输出到接收信号处理部6。从驱动信号生成部5输出到参照信号处理部7的信号与用于输入到收发部4的驱动信号的上啁啾和下啁啾对应，该信号被设为用于识别接收信号的代码的参照信号。此外，驱动信号生成部5将与上啁啾对应的参照信号和与下啁啾对应的参照信号输出到参照信号处理部7。在接收信号处理部6中，将由参照信号处理部7处理后的参照信号使用于相关检测。如图1所示，参照信号处理部7具备正交检波部71。
正交检波部71对驱动信号生成部5输出的参照信号进行正交检波，生成复信号。如图4所示，正交检波部71具备：乘法部711、LPF712以及下采样部713。乘法部711、LPF712、下采样部713被设为与正交检波部61的乘法部611、LPF612、下采样部613相同的结构。
即，乘法部711对参照信号乘以sin(2π·fc·t)和cos(2π·fc·t)来生成复信号，LPF712从乘法部711输出的复信号除去高频成分。然后，下采样部713对LPF712的输出信号进行下采样。
此外，下采样部713以下采样后的采样频率在接收信号和参照信号中相同的方式进行下采样。例如，在通过下采样部613将输入信号下采样至中心频率fc的一倍的情况下，在下采样部713中，输入信号也被下采样至中心频率fc的一倍。
下采样部713的输出信号被输入到相关滤波器62、63、64。将从下采样部713输出的复信号设为复参照信号。复参照信号与复接收信号同样地由N个信号构成。按照被采样的顺序，将构成复参照信号的N个信号设为信号SR1～SRN。在相关滤波器62中，进行由信号S1～SN构成的复接收信号与由信号SR1～SRN构成的复参照信号的相关检测。
如上述那样，在相关滤波器63、64中，第一参照信号的一部分被使用于相关检测。假定驱动信号包含上啁啾的情况。此时，对与上啁啾对应的第一参照信号进行正交检波所生成的复参照信号中的与第二、第三参照信号对应的部分即、频率比fc低的部分、和频率在fc以上的部分分别被输入到相关滤波器63、64。例如，在N为偶数的情况下，信号SR1～SRN/2被输入到相关滤波器63，信号SRN/2+1～SRN被输入到相关滤波器64。
然后，在相关滤波器63中，进行由信号S1～SN/2构成的复接收信号与由信号SR1～SRN/2构成的复参照信号的相关检测。另外，在相关滤波器64中，进行由信号SN/2+1～SN构成的复接收信号与由信号SRN/2+1～SRN构成的复参照信号的相关检测。
假定驱动信号包含下啁啾的情况。此时，对与下啁啾对应的第一参照信号进行正交检波所生成的复参照信号中的与第二、第三参照信号对应的部分即、频率比fc低的部分、和频率在fc以上的部分分别被输入到相关滤波器63、64。例如，在N为偶数的情况下，信号SRN/2+1～SRN被输入到相关滤波器63，信号SR1～SRN/2被输入到相关滤波器64。
然后，在相关滤波器63中，进行由信号SN/2+1～SN构成的复接收信号与由信号SRN/2+1～SRN构成的复参照信号的相关检测。另外，在相关滤波器64中，进行由信号S1～SN/2构成的复接收信号与由信号SR1～SRN/2构成的复参照信号的相关检测。
对相关滤波器62的详细进行说明。如图5所示，相关滤波器62具备上啁啾滤波器620A和下啁啾滤波器620B。上啁啾滤波器620A进行上啁啾信号复接收信号与复参照信号的相关计算。下啁啾滤波器620B进行下啁啾信号复接收信号与复参照信号的相关计算。
作为进行相关计算的方法之一，有基于参照信号对复接收信号进行矢量旋转并相加的方法。上啁啾滤波器620A具备参照信号保持部621、矢量旋转部622、加法部623以及振幅转换部624。
在上啁啾滤波器620A中，从参照信号处理部7输入通过与上啁啾对应的参照信号的正交检波生成的复参照信号。参照信号保持部621构成为，保持并输出从参照信号处理部7输入的复参照信号，并个别地输出构成复参照信号的多个信号。具体而言，参照信号保持部621个别地输出从下采样部713输出的信号SR1～SRN。
矢量旋转部622进行输入的信号的矢量旋转。如图6所示，矢量旋转部622具备矩阵转换部625、接收信号保持部626以及乘法部627。
矩阵转换部625将从参照信号保持部621输出的信号SR1～SRN转换为旋转矩阵R1～RN。具体而言，若将信号SR1的相位设为θR1，则如下式那样生成旋转矩阵R1。
[式1]
对于旋转矩阵R2～RN，也使用信号SR2～SRN的相位θR2～θRN同样地生成。矩阵转换部625将与生成的旋转矩阵R1～RN对应的信号个别地输出到乘法部627。
接收信号保持部626保持复接收信号并输出到乘法部627。从正交检波部61向接收信号保持部626输入复接收信号，接收信号保持部626将输入的信号S1～SN个别地输出到乘法部627。
乘法部627计算接收信号与第一参照信号的相关，相当于第一相关计算部。具体而言，乘法部627对矩阵转换部625生成的旋转矩阵R1～RN乘以信号S1～SN的矢量，生成将接收信号与参照信号的相位差作为相位的信号ΔS1～ΔSN。例如，如图7所示，若将信号S1与信号SR1的相位差设为Δθ1，并将信号S1的振幅设为r1，则如图8所示，信号ΔS1的相位为Δθ1，振幅为r1。此外，图7、图8以及后述的图9～图12在复平面上示出信号S1等。若将信号S1的实部设为I1，将虚部设为Q1，并将信号ΔS1的实部设为I1’，将虚部设为Q1’，则能够通过下式求出I1’、Q1’。
[式2]
同样地，若将信号S2～SN与信号SR1～SRN的相位差设为Δθ2～ΔθN，并将信号S2～SN的振幅设为r2～rN，则信号ΔS2～ΔSN的相位为Δθ2～ΔθN，振幅为r2～rN。根据信号S2～SN的实部I2～IN、虚部Q2～QN以及旋转矩阵R2～RN，计算信号ΔS2～ΔSN的实部I2’～IN’、虚部Q2’～QN’。乘法部627将信号ΔS1～ΔSN个别地输出到加法部623。
如图6所示，加法部623具备相加信号生成部628和平均化部629，从乘法部627输出的信号ΔS1～ΔSN被输入到相加信号生成部628。相加信号生成部628将输入的信号相加，由此进行接收信号与参照信号的相关检测。
若将信号ΔS1～ΔSN相加，则在接收信号与参照信号的相关较高的情况下振幅增加，在相关较低的情况下振幅减少。例如，如图8、图9所示，若信号ΔS1、ΔS2的相位Δθ1、Δθ2一致，则如图10所示，通过对信号ΔS1加上信号ΔS2从而振幅增加。另一方面，如图11所示，若信号ΔS2的相位Δθ2与信号ΔS1的相位Δθ1较大地不同，则如图12所示，通过对信号ΔS1加上信号ΔS2从而振幅减少。
这样，若将信号ΔS1～ΔSN相加，则通过相加所生成的复信号的振幅表示接收信号与参照信号的相关的高低。相加信号生成部628将通过信号ΔS1～ΔSN的相加而生成的复信号输出到平均化部629。
此外，从图7～图12可知，相关信号的振幅不仅根据接收信号与参照信号的相关的高低而变化，还根据接收信号的振幅而变化，接收信号的振幅越大则相关信号的振幅也越大。
平均化部629将来自相加信号生成部628的输出信号的振幅除以相加的信号的数目即、N进行平均化。由平均化部629平均化后的复信号被输出到振幅转换部624。
振幅转换部624将从平均化部629输入的复信号转换为振幅信号。具体而言，振幅转换部624根据该复信号的实部和虚部来计算绝对值，并将该绝对值作为振幅而输出。振幅转换部624生成的振幅信号作为相关信号被输出到代码判定部8。
如图5所示，下啁啾滤波器620B与上啁啾滤波器620A同样地具备参照信号保持部621、矢量旋转部622、加法部623以及振幅转换部624。下啁啾滤波器620B的参照信号保持部621～振幅转换部624被设为与上啁啾滤波器620A的参照信号保持部621～振幅转换部624相同的结构。
但是，在下啁啾滤波器620B中，从参照信号处理部7向参照信号保持部621输入通过与下啁啾对应的参照信号的正交检波而生成的复参照信号，并进行复接收信号与该复参照信号的相关检测。而且，振幅转换部624生成的振幅信号作为相关信号被输出到代码判定部8。
对相关滤波器63、64的详细进行说明。如图13所示，相关滤波器63具备：参照信号保持部631、矢量旋转部632、加法部633以及振幅转换部634。另外，如图14所示，相关滤波器64具备：参照信号保持部641、矢量旋转部642、加法部643以及振幅转换部644。
相关滤波器63的参照信号保持部631～振幅转换部634、以及相关滤波器64的参照信号保持部641～振幅转换部644被设为与上啁啾滤波器620A的参照信号保持部621～振幅转换部624相同的结构。
但是，在相关滤波器63中，从参照信号处理部7输入与第二参照信号对应的复参照信号，并进行复接收信号与该复参照信号的相关检测。另外，在相关滤波器64中，从参照信号处理部7输入与第三参照信号对应的复参照信号，并进行复接收信号与该复参照信号的相关检测。而且，振幅转换部634、644生成的振幅信号作为相关信号被输出到高度判定部9。
代码判定部8基于相关滤波器62输出的相关信号，来判定由接收部40B接收到的超声波是否是从发送部40A发送的探测波的反射波。代码判定部8相当于第一判定部。
具体而言，代码判定部8判定驱动信号所包含的代码与接收信号所包含的代码是否一致。代码判定部8基于上啁啾滤波器620A、下啁啾滤波器620B的相关输出，来计算上啁啾的相关信号的峰值和下啁啾的相关信号的峰值。然后，代码判定部8对它们进行比较，判定为与较大的一方对应的代码包含在接收信号中，并基于该判定结果来判定驱动信号所包含的代码与接收信号所包含的代码是否一致。代码判定部8将代码判定结果发送至控制部3。
高度判定部9基于相关滤波器63输出的相关信号和相关滤波器64输出的相关信号来判定物体是否在探测范围内。高度判定部9相当于第二判定部。基于车外的物体与车体的接触的可能性等来设定该探测范围。例如，对于放置在地面上的物体，设定为若距离地面的高度大于规定值则进入探测范围，若在规定值以下则脱离探测范围。另外，对于从通道的顶棚突出的物体，根据突出的大小设定为进入探测范围。在本实施方式中，对判定放置在地面上的物体距离地面的高度的情况进行说明，但也可以根据其它基准判定是否在探测范围内。
高度判定部9利用超声波的指向性来判定物体的高度。超声波的频率越高则指向性越窄。即，在靠近探测波的指向性的中心轴的位置，在探测波的频率较低的情况和较高的情况这两种情况下，探测波的振幅较大。另外，在探测波的频率较低的情况下，在较大地远离该中心轴的位置，探测波的振幅也较大，来自位于该位置的物体的反射波的振幅较大。另一方面，在探测波的频率较高的情况下，在较大地远离该中心轴的位置，探测波的振幅较小，来自位于该位置的物体的反射波的振幅较小。
另外，如上述那样，接收信号的振幅越大则相关信号的振幅越大。据此，在使用频率较低的第二参照信号的相关滤波器63中，在物体位于探测波的指向性的中心轴附近的情况、和位于远离中心轴的位置的情况这两种情况下，相关输出的振幅较大。另一方面，在使用频率较高的第三参照信号的相关滤波器64中，在物体位于探测波的指向性的中心轴附近的情况下相关输出的振幅较大，但在物体位于远离中心轴的位置的情况下相关输出的振幅较小。
因此，通过对相关滤波器63的相关输出的振幅与相关滤波器64的相关输出的振幅进行比较，能够判定物体是否接近探测波的指向性的中心轴。例如，将相关滤波器63的相关信号的振幅设为AL，将相关滤波器64的相关信号的振幅设为AH，在AH/AL大于阈值时，高度判定部9判定为探测到的物体是有可能与车体接触的高度较高的物体。另一方面，在AH/AL在阈值以下时，高度判定部9判定为探测到的物体是高度较低的物体。此外，高度判定部9也可以通过其它方法对AL与AH进行比较。
控制部3构成为经由车载通信线路与超声波传感器2以能够进行信息通信的方式连接，并控制超声波传感器2的收发动作。控制部3作为所谓的声呐ECU设置，具备未图示的具有CPU、ROM、RAM、非易失性可重写存储器等的车载微型计算机。ECU是ElectronicControl Unit的缩写。非易失性可重写存储器例如是EEPROM、闪存ROM等。EEPROM是Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory的缩写。
如上述那样，从代码判定部8、高度判定部9对控制部3发送代码判定结果、高度判定结果。这些判定结果用于障碍物的报告、自动驻车等处理。
对物体探测装置1的动作进行说明。物体探测装置1反复执行包含图15所示的处理的物体探测处理。在物体探测处理中，首先，从控制部3向驱动信号生成部5发出发送指示，基于驱动信号生成部5生成的驱动信号从换能器41发送探测波。然后，若检测到收发部4对超声波信号的接收，则物体探测装置1执行图15所示的处理。
首先，在步骤S101中，正交检波部61对从收发部4输出的接收信号进行正交检波，生成复接收信号，并输出到相关滤波器62、63、64。另外，正交检波部71分别对从驱动信号生成部5输出的与上啁啾、下啁啾对应的参照信号进行正交检波，生成复参照信号，并输出到相关滤波器62、63、64。此时，相关滤波器62、63、64分别被输入与第一、第二、第三参照信号对应的复参照信号。
在紧接着的步骤S102中，相关滤波器62进行从正交检波部61输出的复接收信号与和上啁啾对应的复参照信号的相关检测，并将相关信号输出到代码判定部8。另外，相关滤波器62进行复接收信号与和下啁啾对应的复参照信号的相关检测，并将相关信号输出到代码判定部8。
另外，相关滤波器63进行复接收信号与和第二参照信号对应的复参照信号的相关检测，并将相关信号输出到高度判定部9。另外，相关滤波器64进行复接收信号与和第三参照信号对应的复参照信号的相关检测，并将相关信号输出到高度判定部9。
在紧接着的步骤S103中，代码判定部8从相关信号检测峰值。具体而言，代码判定部8从自相关滤波器62输出的上啁啾的相关信号、和下啁啾的相关信号检测峰值。例如，代码判定部8将相关信号的振幅与阈值进行比较，若在相关信号中有振幅比阈值大的范围，则将该范围内的最大值作为峰值。另外，也可以将该范围的中心的时刻下的值作为峰值。
在紧接着的步骤S104中，代码判定部8判定在驱动信号和接收信号中代码是否一致。具体而言，代码判定部8对上啁啾的相关信号的峰值与下啁啾的相关信号的峰值进行比较。而且，在驱动信号包含上啁啾，并且上啁啾的相关信号的峰值大于下啁啾的相关信号的峰值时，代码判定部8判定为代码一致。另外，在驱动信号包含下啁啾，并且下啁啾的相关信号的峰值大于上啁啾的相关信号的峰值时，代码判定部8判定为代码一致。通过像这样代码一致，从而探测到物体。
另一方面，在驱动信号包含上啁啾，并且上啁啾的相关信号的峰值在下啁啾的相关信号的峰值以下时，代码判定部8判定为代码不一致。另外，在驱动信号包含下啁啾，并且下啁啾的相关信号的峰值在上啁啾的相关信号的峰值以下时，代码判定部8判定为代码不一致。
若在步骤S104中判定为代码一致，则处理移至步骤S105，若判定为代码不一致，则处理结束。
在步骤S105中，高度判定部9基于相关滤波器63、64的相关输出进行物体的高度判定。具体而言，高度判定部9将振幅比AH/AL与规定的阈值进行比较，在AH/AL大于阈值时，判定为探测到的物体是有可能与车体接触的高度较高的物体。另一方面，在振幅比AH/AL在阈值以下时，高度判定部9判定为探测到的物体是高度较低的物体。在步骤S105之后，处理结束。
基于相关滤波器62输出的相关信号来设定在步骤S105中高度判定部9在判定中使用的相关信号的范围。具体而言，以相关滤波器62的输出取得峰值的时刻为基准来设定高度判定部9在判定中使用的振幅AL、AH的范围。
例如，在发送包含上啁啾的探测波的情况下，相关滤波器63使用的第二参照信号被设为上啁啾滤波器620A使用的第一参照信号的前半部分，相关滤波器64使用的第三参照信号被设为第一参照信号的后半部分。因此，若接收反射波，则相关滤波器63的输出在上啁啾滤波器620A的输出之前的时刻取得峰值，相关滤波器64的输出在上啁啾滤波器620A的输出之后的时刻取得峰值。
因此，高度判定部9以上啁啾滤波器620A的输出取得峰值的时刻为基准，使用到规定时间前为止的范围内的相关滤波器63的输出的振幅作为振幅AL。另外，高度判定部9以该时刻为基准，使用到规定时间后为止的范围内的相关滤波器64的输出的振幅作为振幅AH。
在发送包含下啁啾的探测波的情况下，以下啁啾滤波器620B的输出取得峰值的时刻为基准，使用到规定时间前为止的范围内的相关滤波器63的输出的振幅作为振幅AL即可。另外，以该时刻为基准，使用到规定时间后为止的范围内的相关滤波器64的输出的振幅作为振幅AH即可。
若图15的处理结束，则将超声波传感器2的物体的探测结果发送到控制部3。在该探测结果中包含代码判定部8的代码判定结果以及高度判定部9的高度判定结果。另外，在该探测结果中例如包含通过TOF方式测定出的本车辆与物体的距离。TOF是Time of Flight的缩写。该距离的计算例如在代码判定部8中进行，但也可以由未图示的运算部进行。
假定发送了包含上啁啾的探测波的结果，隔开时间接收两个反射波，并得到图16所示那样的相关输出的情况。在上啁啾滤波器620A中，在与两个反射波对应的范围中，相关输出的振幅比阈值大。而且，各个范围中的最大值被设为上啁啾滤波器620A的输出的峰值。
另一方面，在下啁啾滤波器620B中，在与第一个反射波对应的范围中，相关输出的振幅比阈值小，所以检测不到峰值。另外，在与第二个反射波对应的范围中，相关输出的振幅比阈值大，但该范围的峰值比上啁啾滤波器620A的输出的峰值小。因此，该情况下，对于两个反射波各自，在步骤S104中判定为代码一致，而探测到物体。
而且，在图16中，在与第一个峰值对应的范围中，相关滤波器63的输出的振幅AL与相关滤波器64的输出的振幅AH大致相等。使用该振幅AL、AH计算出的振幅比AH/AL比阈值大。因此，在步骤S105中，判定为根据第一个反射波探测到的物体为有可能与车体接触的高度较高的物体。
另一方面，在与第二个峰值对应的范围中，相关滤波器63的输出的振幅AL比相关滤波器64的输出的振幅AH大。使用该振幅AL、AH计算出的振幅比AH/AL比阈值小。因此，在步骤S105中，判定为根据第二个反射波探测到的物体是高度较低的物体。
此外，如上述那样，在发送包含上啁啾的探测波的情况下，相关滤波器63的输出在上啁啾滤波器620A的输出的峰值之前的时刻取得峰值。另外，相关滤波器64的输出在上啁啾滤波器620A的输出的峰值之后的时刻取得峰值。在图16中，为了容易理解振幅的差，而在比实际靠后的时刻示出相关滤波器63的输出，并在比实际靠前的时刻示出相关滤波器64的输出。
图17～图19是表示发明人们进行的实验的结果的图。在该实验中，在超声波传感器2的前方配置各种物体，并发送包含上啁啾的探测波进行物体探测。图17～图19的上图是表示上啁啾滤波器620A和下啁啾滤波器620B的输出的图，实线表示上啁啾滤波器620A的输出，点划线表示下啁啾滤波器620B的输出。图17～图19的下图是表示相关滤波器63和相关滤波器64的输出的图，实线表示相关滤波器63的输出，点划线表示相关滤波器64的输出。
图17示出在超声波传感器2的前方配置有高度较高的墙壁时的相关滤波器62、63、64的输出。如图17所示，上啁啾滤波器620A的输出的峰值比下啁啾滤波器620B的输出的峰值大。因此，在步骤S104中正确地判定为代码一致。另外，相关滤波器63的输出的振幅比相关滤波器64的输出的振幅小。因此，振幅比AH/AL比规定的阈值大，在步骤S105中正确地判定为高度较高的物体。
图18示出在超声波传感器2的前方配置有高度10cm的制轮楔时的相关滤波器62、63、64的输出。对于制轮楔那样的高度较低的物体，上啁啾滤波器620A的输出的峰值也比下啁啾滤波器620B的输出的峰值大，同样地正确地判定代码。另外，相关滤波器63的输出的振幅比相关滤波器64的输出的振幅大。因此，振幅比AH/AL在规定的阈值以下，在步骤S105中正确地判定为高度较低的物体。
图19示出在超声波传感器2的前方配置有高度较高的杆时的相关滤波器62、63、64的输出。对于杆那样的横向宽度较小的物体，上啁啾滤波器620A的输出的峰值也比下啁啾滤波器620B的输出的峰值大，同样地正确地判定代码。另外，相关滤波器63的输出的振幅比相关滤波器64的输出的振幅小。因此，振幅比AH/AL比规定的阈值大，在步骤S105中正确地判定为高度较高的物体。这样，能够正确地对各种物体判定代码和高度。
如以上说明的那样，在本实施方式中，通过使用了与驱动信号对应的第一参照信号的相关检测，进行代码判定。而且，从第一参照信号提取频率较低的第二参照信号和频率较高的第三参照信号，并通过使用了该第二、第三参照信号的相关检测，进行高度判定。因此，不需要为了代码判定用和高度判定用而发送两个信号，能够通过一次的收发判定代码和高度双方。
另外，根据上述实施方式，能够得到以下那样的效果。
(1)基于相关滤波器62输出的相关信号来设定高度判定部9在判定中使用的相关信号的范围。通过相关滤波器62的相关输出的脉冲压缩效果，反射波的中心的检测精度提高，所以通过像这样设定相关信号的范围，从而高度的判定精度提高。
(2)以相关滤波器62输出的相关信号取得峰值的时刻为基准来设定高度判定部9在判定中使用的相关信号的范围。通过相关滤波器62的相关输出的脉冲压缩效果，反射波的中心的检测精度提高，所以通过像这样设定相关信号的范围，从而高度的判定精度提高。
(第二实施方式)
对第二实施方式进行说明。本实施方式相对于第一实施方式变更了相关滤波器62、63、64的结构，其它与第一实施方式相同，所以仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
在本实施方式中，相关滤波器62、63、64共享一部分的运算电路。具体而言，如图20所示，相关滤波器63的矢量旋转部632具备矩阵转换部635、接收信号保持部636以及乘法部637，加法部633具备相加信号生成部638和未图示的平均化部。另外，相关滤波器64的矢量旋转部642具备矩阵转换部645、接收信号保持部646以及乘法部647，加法部643具备相加信号生成部648和未图示的平均化部。乘法部637计算接收信号与第二参照信号的相关，相当于第二相关计算部。乘法部647计算接收信号与第三参照信号的相关，相当于第三相关计算部。
而且，参照信号保持部631、641由参照信号保持部621的一部分构成。参照信号保持部631由参照信号保持部621中输入、保持以及输出与第二参照信号对应的复参照信号的部分构成。参照信号保持部641由参照信号保持部621中输入、保持以及输出与第三参照信号对应的复参照信号的部分构成。
例如，假定N为偶数，将第一参照信号的前半部分设为第二参照信号，将第一参照信号的后半部分设为第三参照信号的情况。该情况下，参照信号保持部631由参照信号保持部621中保持以及输出信号SR1～SRN/2的部分构成，参照信号保持部641由参照信号保持部621中保持以及输出信号SRN/2+1～SRN的部分构成。
同样地，矩阵转换部635、接收信号保持部636、乘法部637分别由矩阵转换部625、接收信号保持部626、乘法部627的一部分构成。即，矩阵转换部635由矩阵转换部625中的将与第二参照信号对应的复接收信号转换为旋转矩阵的部分构成。另外，接收信号保持部636由接收信号保持部626中的输入、保持以及输出复接收信号中的用于与第二参照信号的相关检测的部分的部分构成。另外，乘法部637由乘法部627中的将从接收信号保持部636输出的复接收信号与由矩阵转换部635生成的旋转矩阵相乘的部分构成。
例如在上述的情况下，矩阵转换部635由矩阵转换部625中的输入信号SR1～SRN/2，转换为旋转矩阵R1～RN/2并输出的部分构成。另外，接收信号保持部636由接收信号保持部626中的输入、保持以及输出信号S1～SN/2的部分构成。另外，乘法部637由乘法部627中的将从接收信号保持部636输出的信号S1～SN/2与由矩阵转换部635生成的旋转矩阵R1～RN/2相乘的部分构成。
另外，矩阵转换部645、接收信号保持部646、乘法部647分别由矩阵转换部625、接收信号保持部626、乘法部627的一部分构成。即，矩阵转换部645由矩阵转换部625中的将与第三参照信号对应的复接收信号转换为旋转矩阵的部分构成。另外，接收信号保持部646由接收信号保持部626中的输入、保持以及输出接收信号中的用于与第三参照信号的相关检测的部分的部分构成。另外，乘法部647由乘法部627中的将从接收信号保持部646输出的复接收信号与由矩阵转换部645生成的旋转矩阵相乘的部分构成。
例如在上述的情况下，矩阵转换部645由矩阵转换部625中的输入信号SRN/2+1～SRN，转换为旋转矩阵RN/2+1～RN并输出的部分构成。另外，接收信号保持部646由接收信号保持部626中的输入、保持以及输出信号SN/2+1～SN的部分构成。另外，乘法部647由乘法部627中的将从接收信号保持部646输出的信号SN/2+1～SN与由矩阵转换部645生成的旋转矩阵RN/2+1～RN相乘的部分构成。
这样，乘法部627、637、647共享进行相关计算的运算电路，具体而言，共享进行复接收信号与第一、第二、第三参照信号的乘法的运算电路。
乘法部627与第一实施方式同样个别地输出通过乘法所生成的信号ΔS1～ΔSN。而且，例如在上述的情况下，信号ΔS1～ΔSN/2被输入到相加信号生成部628以及相加信号生成部638，信号ΔSN/2+1～ΔSN被输入到相加信号生成部628以及相加信号生成部648。
相加信号生成部638将输入的信号相加，并将由此生成的复信号输出到未图示的平均化部。该平均化部将来自相加信号生成部638的输出信号的振幅除以相加后的信号的数目进行平均化。例如在上述的情况下，平均化部将该振幅除以N/2。平均化后的复信号被输出到振幅转换部634。振幅转换部634与第一实施方式同样地将输入的信号转换为振幅，并作为相关信号而输出。
同样地，相加信号生成部648将输入的信号相加，并将由此生成的复信号输出到未图示的平均化部。该平均化部将来自相加信号生成部648的输出信号的振幅除以相加后的信号的数目进行平均化。例如在上述的情况下，平均化部将该振幅除以N/2。平均化后的复信号被输出到振幅转换部644。振幅转换部644与第一实施方式同样地将输入的信号转换为振幅，并作为相关信号而输出。
此外，相关滤波器63、64共享上啁啾滤波器620A、下啁啾滤波器620B双方和运算电路。在上啁啾滤波器620A具备的乘法部627、以及下啁啾滤波器620B具备的乘法部627与相加信号生成部638、648之间设置有选择输入到相加信号生成部638、648的信号的电路。
通过该电路，根据驱动信号，切换输入到相加信号生成部638、648的信号。即，在发送包含上啁啾的探测波的情况下，从上啁啾滤波器620A具备的乘法部627输出的信号ΔS1～ΔSN的前半部分被输入到相加信号生成部638，后半部分被输入到相加信号生成部648。另一方面，在发送包含下啁啾的探测波的情况下，从下啁啾滤波器620B具备的乘法部627输出的信号ΔS1～ΔSN的前半部分被输入到相加信号生成部648，后半部分被输入到相加信号生成部638。
本实施方式由于与第一实施方式相同的构成以及工作而能够得到与第一实施方式相同的效果。
另外，根据上述实施方式，能够得到以下那样的效果。
(1)乘法部627、637、647共享进行乘法的运算电路，通过改变将信号相加的范围，三种相关滤波器能够并行地进行处理。据此，能够削减进行相关检测的计算的电路，特别是电路规模较大的乘法部，所以能够降低计算量以及电路规模。
(第三实施方式)
对第三实施方式进行说明。本实施方式相对于第一实施方式变更了参照信号的频率，其它与第一实施方式相同，所以仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
在本实施方式中，将通过未图示的车速传感器测量出的本车辆的速度输入到超声波传感器2，并根据该速度来修正参照信号的频率。具体而言，如图21所示，参照信号是使驱动信号向高频侧位移的信号。
图21的实线是修正后的参照信号，点划线是与驱动信号相同的频率的原始的参照信号。另外，在fRL、fRH的图中，双点划线表示修正后的第一参照信号中从第二、第三参照信号除去的部分。根据车速来设定频率的位移量，车速越大则位移量越大。
本实施方式由于与第一实施方式相同的构成以及工作能够得到与第一实施方式相同的效果。
另外，根据上述实施方式，能够得到以下那样的效果。
(1)根据车速来修正参照信号的频率。因此，能够抑制多普勒频移所引起的代码判定精度的降低、以及高度判定精度的降低。
(第四实施方式)
对第四实施方式进行说明。本实施方式相对于第一实施方式追加了对复信号进行归一化以及相位旋转的构成，其它与第一实施方式相同，所以仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
如图22所示，本实施方式的接收信号处理部6除了正交检波部61、相关滤波器62、相关滤波器63以及相关滤波器64之外，还具备归一化部65和相位旋转部66。另外，参照信号处理部7除了正交检波部71之外，还具备归一化部72和相位旋转部73。驱动信号生成部5、接收信号处理部6、参照信号处理部7、代码判定部8、高度判定部9例如由编程有上述的驱动信号生成、正交检波、相关计算、代码判定、高度判定、后述的归一化、相位旋转等功能的DSP构成。
归一化部65对从正交检波部61输出的复接收信号进行归一化，以使振幅恒定。如图22所示，从正交检波部61输出的复接收信号被输入到归一化部65。
归一化部65将从正交检波部61输出的复接收信号转换为振幅。即，归一化部65对信号S1～SN，根据实部I1～IN、虚部Q1～QN计算振幅r1～rN。例如，振幅r1为r1＝√(I1 2+Q1 2)。对于振幅r2～rN，也同样地进行计算。
然后，归一化部65基于振幅r1～rN，在保持相位的状态下对从正交检波部61输入的复接收信号的振幅进行归一化，转换为单位矢量。具体而言，归一化部65将复接收信号除以原始的振幅。即，信号S1～SN的实部I1～IN被转换为I1/r1～IN/rN，虚部Q1～QN被转换为Q1/r1～QN/rN。
相位旋转部66使复接收信号的相位旋转。相位旋转部66相当于第一相位旋转部。相位旋转部66被输入由归一化部65归一化后的复接收信号，由相位旋转部66旋转相位后的复接收信号被输出到相关滤波器62、63、64。
具体而言，相位旋转部66例如如以下那样对输入的信号进行处理。即，将归一化后的复接收信号的实部设为I’，将虚部设为Q’，将相位设为θ，使用I’＝cosθ、Q’＝sinθ、cos2θ＝1－2sin2θ、sin2θ＝2sinθcos，根据I’和Q’求出cos2θ和sin2θ。然后，将新的复接收信号的实部、虚部分别设为cos2θ、sin2θ并输出。
在本实施方式中，将像这样归一化以及相位旋转后的信号S1～SN输入到相关滤波器62、63、64，进行与复参照信号的相关检测。而且，在矢量旋转部622的乘法部627中，代替I1～IN、Q1～QN而使用I1/r1～IN/rN、Q1/r1～QN/rN来进行公式2所示那样的运算。
相位旋转量为整数倍，例如如上述那样设为两倍，但也可以使相位以其它倍率旋转。例如，在相位旋转部66中，也可以执行两次两倍的相位旋转，输出cos4θ＝1－2sin22θ、sin4θ＝2sin2θcos2θ那样对相位被四倍旋转后的信号。
归一化部72对从正交检波部71输出的复参照信号进行归一化，以使振幅恒定。归一化部72通过与归一化部65相同的方法对复参照信号进行归一化。由归一化部72归一化后的复参照信号被输出到相位旋转部73。
相位旋转部73使复参照信号的相位旋转。相位旋转部73相当于第二相位旋转部。相位旋转部73被输入由归一化部72归一化后的复参照信号，由相位旋转部73旋转相位后的复参照信号被输出到相关滤波器62、63、64。在相位旋转部73中，也与相位旋转部66同样地进行相位旋转。通过利用相位旋转部73对与第一参照信号对应的复参照信号的相位进行旋转，从而与第二、第三参照信号对应的复参照信号的相位也被旋转。
相关滤波器62进行相位被旋转的复接收信号与相位被旋转的复参照信号的相关检测，并输出相关信号。详细而言，从相位旋转部73对相关滤波器62的上啁啾滤波器620A输入与上啁啾对应的被归一化以及相位旋转后的信号SR1～SRN。另外，从相位旋转部73对下啁啾滤波器620B输入与下啁啾对应的被归一化以及相位旋转后的信号SR1～SRN。在上啁啾滤波器620A、下啁啾滤波器620B中，进行被归一化以及相位旋转后的复接收信号与被归一化以及相位旋转后的复参照信号的相关检测，并输出相关信号。
另外，相关滤波器63被输入归一化以及相位旋转后的信号SR1～SRN中的与第二参照信号对应的信号。而且，进行该信号与被归一化以及相位旋转后的复接收信号的相关检测，并输出相关信号。另外，相关滤波器64被输入归一化以及相位旋转后的信号SR1～SRN中的与第三参照信号对应的信号。而且，进行该信号与被归一化以及相位旋转后的复接收信号的相关检测，并输出相关信号。
在本实施方式的物体探测处理中，在图15的步骤S101中，正交检波部61将接收信号转换为复信号，归一化部65对复接收信号进行归一化之后，相位旋转部66进行被归一化后的复接收信号的相位旋转。另外，正交检波部71将参照信号转换为复信号，归一化部72对复参照信号进行归一化之后，相位旋转部73进行被归一化后的复参照信号的相位旋转。然后，在步骤S102中，相关滤波器62、63、64进行被相位旋转后的复接收信号与被相位旋转后的复参照信号的相关检测。在步骤S104中，代码判定部8基于该相关检测的结果进行代码判定，在步骤S105中，高度判定部9基于该相关检测的结果进行高度判定。
图23是表示归一化以及相位旋转所带来的复接收信号的频带的变化的图。在图23中，点划线表示由正交检波部61生成的复接收信号的振幅，双点划线表示由归一化部65归一化后的复接收信号的振幅，实线表示由相位旋转部66相位旋转后的复接收信号的振幅。另外，在图23中，fLPF是LPF612的截止频率。
为了探测车辆、栅栏等复杂的形状的障碍物，期望缩短相关滤波器62、63、64的输出的信号宽度来使代码判定精度以及高度判定精度提高。通过扩大接收信号的频带，能够缩短该信号宽度。
车载传感器中使用于换能器41的麦克风具有窄频带的频率特性。即，在换能器41使用了这样的特性的麦克风的情况下，虽然在共振频率附近收发灵敏度较大，但在远离共振频率的频率下，收发灵敏度较小。
因此，若将共振频率设为f0，例如以fc＝f0的方式发送啁啾信号，则虽然fc附近的频率成分的振幅变大，但远离fc的频率成分的振幅变小，在整个频带中仅能够充分地活用fc附近的成分。因此，如图23的点划线所示，实际的带宽变窄，上述的信号宽度变长。由此，在复杂的形状的障碍物探测时，有可能弄错代码判定。另外，若基于信号S1～SN的频率的振幅的差较大，则相关检测的结果被拉向共振频率f0附近的振幅，有可能产生代码的误判定。
与此相对，若在相关检测之前对复接收信号进行归一化，使信号S1～SN的振幅一致，则能够降低麦克风的频率特性的影响，如图23的双点划线所示，接收信号的频带变宽。而且，通过对被归一化后的复接收信号进行相位旋转，如实线所示，表观上的频带进一步变宽。由此，相关输出的信号宽度变短，代码判定精度以及高度判定精度提高。
本实施方式由于与第一实施方式相同的构成以及工作而能够得到与第一实施方式相同的效果。
另外，根据上述实施方式，能够得到以下那样的效果。
(1)在相关检测之前，使复接收信号的相位旋转。由此，相关输出的信号宽度变短，接收波的分辨率提高，所以代码判定精度以及高度判定精度提高。
(第五实施方式)
对第五实施方式进行说明。本实施方式相对于第一实施方式变更了参照信号，其它与第一实施方式相同，所以仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
如图24所示，本实施方式的第二参照信号由第一参照信号中的频率比fc低的部分构成，第三参照信号由第一参照信号中的频率比fc高的部分构成。即，从第二参照信号和第三参照信号双方除去第一参照信号中的频率在fc附近的部分，而第二参照信号的最大频率与第三参照信号的最小频率分离。
本实施方式由于与第一实施方式相同的构成以及工作而能够得到与第一实施方式相同的效果。
另外，根据上述实施方式，能够得到以下那样的效果。
(1)使第二、第三参照信号的频率的差比第一实施方式大。频率的差越大则指向性的差越大，所以这样一来，高度判定精度提高。
(其它实施方式)
此外，本公开并不限定于上述的实施方式，能够适当地进行变更。另外，上述各实施方式并不是相互无关，除了明确不能够进行组合的情况之外，能够适当地进行组合。另外，在上述各实施方式中，构成实施方式的要素除了特别明示了是必需的要素的情况以及在原理上明确认为是必需的要素的情况等之外，当然并不一定是必需的要素。
也可以分体设置构成发送部40A的换能器41和构成接收部40B的换能器41。
第二参照信号与第三参照信号的频率也可以一部分重合。
在第三～第五实施方式中，也可以如第二实施方式那样相关滤波器62、63、64共享乘法部。在第四实施方式中，也可以如第三实施方式那样修正参照信号的频率。如图25所示，在第五实施方式中，也可以如第三实施方式那样修正参照信号的频率。在第五实施方式中，也可以如第四实施方式那样进行复信号的归一化以及相位旋转。
如图26所示，也可以使第一参照信号的频带比驱动信号窄。接收信号中的频带的两端部的成分的S/N较低，所以通过如图26所示从参照信号除去与其对应的部分，从而代码判定精度提高。
第二、第三参照信号也可以与第一参照信号部分地共享频带。例如，也可以使用图26所示的第一参照信号、和图24所示的第二、第三参照信号。在这种情况下，与第五实施方式同样地，高度判定精度也提高。
如图27所示，也可以如第三实施方式那样修正图26的参照信号的频率。
如图28所示，也可以使用交替地重复频率f1的信号和频率f2的信号的FSK信号，作为驱动信号以及参照信号。FSK是Frequency Shift Keying的缩写。图28的fR是第一参照信号的频率。在第一实施方式中，相关滤波器62由上啁啾用和下啁啾用的两个滤波器构成，但在使用这样的驱动信号的情况下，相关滤波器62由一个滤波器构成，进行图28所示的第一参照信号与接收信号的相关检测。而且，第二参照信号由第一参照信号中的频率为f1的部分构成，第三参照信号由第一参照信号中的频率为f2的部分构成。
如图29所示，也可以使用由四个频率构成的FSK信号，作为驱动信号以及参照信号。在图29中，依次排列频率为f2的信号、频率比f1大且比fc小的信号、频率比fc大且比f2小的信号、以及频率为f1的信号。该情况下，例如，第二参照信号由这四个信号中的第二个信号和第四个信号构成，第三参照信号由第一个信号和第三信号构成。
在上述各实施方式中，使用了驱动信号生成部5输出的参照信号，但也可以使用预先计算与驱动信号生成部5的设定对应的参照信号并记录的信号。
相关计算的方法并不限定于基于参照信号对复接收信号进行矢量旋转并相加的方法。例如，也可以使用将复接收信号转换为矢量的振幅r和相位θ，并计算与参照信号的相位的相位差的方法。
相关计算的方法并不限定于通过正交检波将接收信号转换为复信号之后进行计算的方法。例如，也可以通过接收信号与参照信号的相关函数进行计算。通过将计算出的相关信号转换为振幅，能够得到滤波器输出。
也可以使用FFT进行相关函数的计算。FFT是Fast Fourier Transform的缩写。
本公开所记载的驱动信号生成部、接收信号处理部、参照信号处理部、代码判定部、高度判定部、控制部等及其方法也可以由通过构成被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的处理器以及存储器提供的专用计算机来实现。或者，本公开所记载的驱动信号生成部、接收信号处理部、参照信号处理部、代码判定部、高度判定部、控制部等及其方法也可以由通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器提供的专用计算机来实现。或者，本公开所记载的驱动信号生成部、接收信号处理部、参照信号处理部、代码判定部、高度判定部、控制部等及其方法也可以由通过被编程为执行一个或者多个功能的处理器以及存储器与由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成的一个以上的专用计算机来实现。另外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令而存储于计算机能够读取的非迁移有形记录介质。

Claims (7)

1.一种物体探测装置，是通过超声波的收发来探测物体的物体探测装置，具备：
发送部(40A)，发送超声波作为探测波；
驱动信号生成部(5)，生成用于驱动上述发送部的包含调频的驱动信号；
接收部(40B)，接收超声波，并生成与该接收到的超声波相应的接收信号；
第一相关滤波器(62)，进行上述接收信号与和上述驱动信号对应的第一参照信号的相关检测，并输出相关信号；
第一判定部(8)，基于上述第一相关滤波器输出的相关信号，来判定由上述接收部接收到的超声波是否是从上述发送部发送的探测波的反射波；
第二相关滤波器(63)，将与上述驱动信号的一部分对应的信号作为第二参照信号，进行上述接收信号与上述第二参照信号的相关检测，并输出相关信号；
第三相关滤波器(64)，将包含上述驱动信号中的频率比上述第二参照信号高的部分的信号作为第三参照信号，进行上述接收信号与上述第三参照信号的相关检测，并输出相关信号，其中，上述第三参照信号是与上述驱动信号的一部分对应的信号；以及
第二判定部(9)，基于上述第二相关滤波器输出的相关信号和上述第三相关滤波器输出的相关信号，来判定物体是否在探测范围内。
2.根据权利要求1所述的物体探测装置，其中，
基于上述第一相关滤波器输出的相关信号来设定上述第二判定部在判定中使用的相关信号的范围。
3.根据权利要求2所述的物体探测装置，其中，
以上述第一相关滤波器输出的相关信号取得峰值的时刻为基准来设定上述第二判定部在判定中使用的相关信号的范围。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的物体探测装置，其中，
上述第一相关滤波器具备计算上述接收信号与上述第一参照信号的相关的第一相关计算部(627)，
上述第二相关滤波器具备计算上述接收信号与上述第二参照信号的相关的第二相关计算部(637)，
上述第三相关滤波器具备计算上述接收信号与上述第三参照信号的相关的第三相关计算部(647)，
上述第一相关计算部、上述第二相关计算部、上述第三相关计算部共享进行相关计算的运算电路。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的物体探测装置，其中，
上述驱动信号包含频率随着时间经过而单调增加的上啁啾信号，或者，频率随着时间经过而单调减少的下啁啾信号。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的物体探测装置，其中，
根据搭载有上述发送部以及上述接收部的车辆的速度来修正上述第一参照信号的频率。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的物体探测装置，其中，具备：
第一相位旋转部(66)，使上述接收信号的相位旋转；以及
第二相位旋转部(73)，使上述第一参照信号、上述第二参照信号以及上述第三参照信号的相位旋转，
上述第一相关滤波器、上述第二相关滤波器、上述第三相关滤波器分别进行由上述第一相位旋转部旋转相位后的上述接收信号与由上述第二相位旋转部旋转相位后的上述第一参照信号、上述第二参照信号以及上述第三参照信号的相关检测。
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