CN117280244A - 物体检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物体检测装置。物体检测装置例如具备：发送发送波的发送部；接收由物体的反射返回的作为上述发送波的接收波的接收部；测定周围的外部气温的温度传感器；通过由上述温度传感器测定出的外部气温来改变检测由上述发送部进行的发送后的振动程度低于混响阈值的时间的限制时间的阈值期限设定部；以及按照由上述阈值期限设定部设定的检测发送后的振动程度低于混响阈值的时间的限制时间，并基于由上述接收部接收到的反射波，来检测存在于周围的物体的物体检测部。

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，公知有通过超声波传感器执行发送波的发送、以及由物体反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收，从而检测与物体有关的信息(例如，到物体的距离)的技术。

在专利文献1中公开了根据异物附着于超声波传感器表面时出现的混响的差拍状态来切换物体检测的阈值，从而即使在灵敏度因异物附着而降低的情况下，也不易使物体检测性能降低的技术。

专利文献1：日本特开2018-105702号公报

然而，根据现有的技术，由于以由异物附着导致的混响状态的变化为前提，所以存在无法应对由环境变化(外部气温的变化等)导致的物体检测性能的降低这样的课题。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，提供一种执行适当的物体检测而不受外部气温的影响的物体检测装置。

为了解决上述课题，并实现目的，本发明的物体检测装置例如具备：发送部，其发送发送波；接收部，其接收通过物体的反射返回的作为上述发送波的接收波；温度传感器，其测定周围的外部气温；阈值期限设定部，其通过由上述温度传感器测定出的外部气温来改变检测由上述发送部进行的发送后的振动程度低于混响阈值的时间的限制时间；以及物体检测部，其根据通过上述阈值期限设定部设定的检测发送后的振动程度低于混响阈值的时间的限制时间，并基于由上述接收部接收到的反射波，来检测存在于周围的物体。

根据上述物体检测装置，即使在混响时间在低温时延长的情况下，也不会产生通常检测的检测周期延迟，能够可靠地检测发送后的振动程度低于混响阈值的情况，所以能够实现执行适当的物体检测的情况。

在上述物体检测装置中，上述阈值期限设定部在没有产生物体检测的系统动作的状况下，判断上述限制时间的改变。根据这样的结构，能够避免在物体检测的系统动作中因限制时间的切换而导致的误动作的产生。

在上述物体检测装置中，上述阈值期限设定部在由于车辆的档位处于停车而该车辆停车的状况下，判断上述限制时间的改变。根据这样的结构，能够避免在物体检测的系统动作中因限制时间的切换而导致的误动作的产生。

在上述物体检测装置中，上述阈值期限设定部在由于车辆的制动器被踩踏而该车辆停车的状况下，判断上述限制时间的改变。根据这样的结构，能够避免在物体检测的系统动作中因限制时间的切换而导致的误动作的产生。

在上述物体检测装置中，上述阈值期限设定部在判定为外部气温是阈值以下的情况下，将上述限制时间切换为比通常用的第一限制时间长的第二限制时间。根据这样的结构，即使在混响时间在低温时延长的情况下，也不会产生通常检测的检测周期延迟，而能够可靠地检测发送后的振动程度低于阈值的情况，所以能够实现执行适当的物体检测的情况。

附图说明

图1是表示从上方观察具备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是用于说明实施方式的物体检测装置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是表示在低温时混响时间延长的情况下的现象例的图。

图5是表示实施方式的物体检测装置的功能结构的功能框图。

图6是表示实施方式的物体检测装置的阈值期限设定部执行的处理的流程的示例性的流程图。

图7是表示低温时的限制时间的切换例的图。

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。

＜实施方式＞

图1是表示从上方观察具备实施方式的物体检测装置的车辆1的外观的例示性且示意性的图。

如以下说明那样，实施方式的物体检测装置是通过进行声波(超声波)的收发，并取得该收发的时间差等，来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。

更具体地说，如图1所示，实施方式的物体检测系统具备：作为车载控制装置的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)100、以及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的外部。

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的外部的车体2的后端部(后保险杠)中，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，有时统称物体检测装置201～204并记载为物体检测装置200。另外，在实施方式中，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。更具体地说，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以及温度传感器50。温度传感器50搭载于车辆1，以便测定车辆1的周围的外部气温。

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)等这样的主存储装置、和/或HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等这样的辅助存储装置。

处理器130负责在ECU100中执行的各种处理。处理器130例如包含CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)等这样的运算装置。处理器130通过读出并执行存储于存储装置120的计算机程序，例如实现自动停车等这样的各种功能。

另外，如图2所示，物体检测装置200具备收发器210以及控制部220。

收发器210具有由压电元件等构成的振子211，通过该振子211执行超声波的收发。

更具体地说，收发器210作为发送波而发送根据振子211的振动产生的超声波，将作为该发送波发送出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的振动作为接收波来接收。在图2所示的例子中，作为反射来自收发器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，例示出了发送波的发送和接收波的接收双方通过具有单个振子211的单个收发器210实现的结构。然而，实施方式的技术例如也可以应用在分别设置有发送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、使发送侧的结构与接收侧的结构分离的结构。

控制部220具备与通常的计算机相同的硬件结构。更具体地说，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，是ECU100和收发器210)之间的信息的收发的接口。

存储装置222包含ROM以及RAM等这样的主存储装置、以及HDD或者SSD等这样的辅助存储装置。

处理器223负责在控制部220中执行的各种处理。处理器223例如包含CPU等这样的运算装置。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，来实现各种功能。

这里，实施方式的物体检测装置200通过被称为所谓的TOF(Time Of Flight：飞行时间)法的技术，来检测到物体的距离。TOF法是考虑发送波被发送(更具体而言，开始发送)的时刻与接收波被接收(更具体而言，开始接收)的时刻之差，来计算到物体的距离的技术。

图3用于说明实施方式的物体检测装置200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。

更具体地说，图3是以图表形式例示性且示意性地表示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，纵轴与物体检测装置200经由收发器210(振子211)收发的信号电平对应。

在图3所示的图表中，实线L11表示物体检测装置200收发的信号电平，即、表示振子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读出振子211从时刻t0被驱动而振动时间Ta，从而在时刻t1结束发送波的发送，然后在到达时刻t2之前的时间Tb的期间由惯性导致的振子211的振动一边衰减一边继续这样的情况。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在从发送波的发送开始的时刻t0经过了时间Tp的时刻t4，振子211的振动程度到达由单点划线L21表示的超过规定的阈值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)反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收所引起的、或者由被检体对象外的物体(例如，图2所示的路面RS)反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收所引起的而预先设定的值。

阈值Th1设置有混响时间的结束判定、即用于取得反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)时的开始判定的混响阈值Th1a、以及用于通过反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)来检测物体的物体检测判定的反射波阈值Th1b。

具体而言，如图3所示，控制部220在从发送后的振动程度低于混响阈值Th1a之后经过了规定的延迟时间Ty的时刻判定为混响时间结束(时刻t2)，开始反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的读入。

此外，在本实施方式中，预先规定检测出发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间(在没有检测出混响的情况下的混响阈值Th1a的长度)。

控制部220若判定为混响时间结束，则移至反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的读入开始。另外，控制部220伴随着向反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的读入开始的转移，将阈值Th1从混响阈值Th1a切换为反射波阈值Th1b，使用反射波阈值Th1b来进行物体检测。此外，在从混响阈值Th1a向反射波阈值Th1b的切换时，在本实施方式中，使阈值Th1从混响阈值Th1a向反射波阈值Th1b逐渐下降，然后，在反射波阈值Th1b设为恒定值。控制部220在时刻t2以后，比较反射波的振动程度与反射波阈值Th1b，基于反射波的振动程度超过了反射波阈值Th1b的情况，判定为检测到有物体。

这里，具有超过阈值Th1(反射波阈值Th1b)的(或者以上的)峰值的振动能够视为是由被检测对象的物体反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收而引起的。另一方面，具有阈值Th1(反射波阈值Th1b)以下的(或者小于的)峰值的振动能够视为是由被检测对象外的物体反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收而引起的。

因此，从实线L11读出时刻t4的振子211的振动是由被检测对象的物体反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收而引起的情况。

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与被检测对象的物体反射并返回来的作为发送波的接收波(反射波)的接收结束的时刻、换言之在时刻t1最后发送的发送波作为接收波(反射波)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与被检测对象的物体反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的接收开始的时刻、换言之在时刻t0最初发送的发送波作为接收波(反射波)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与作为发送波的发送时间的时间Ta相等。

基于上述情况，为了通过TOF法求出到检测对象的物体的距离，需要求出发送波被开始发送的时刻t0与接收波被开始接收的时刻t3之间的时间Tf。该时间Tf能够从作为时刻t0、与到达接收波的信号电平超过了阈值Th1(反射波阈值Th1b)的峰值的时刻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。

发送波被开始发送的时刻t0作为物体检测装置200开始动作的时刻能够容易确定，作为发送波的发送时间的时间Ta通过设定等而预先决定。因此，为了通过TOF法求出到检测对象的物体的距离，其结果是确定到达接收波的信号电平超过阈值Th1(反射波阈值Th1b)的峰值的时刻t4变得重要。而且，为了确定该时刻t4，高精度地检测发送波与被检测对象的物体反射并返回的作为发送波的接收波(反射波)的对应关系变得重要。

然而，执行超声波的收发的收发器210具有温度特性。因此，众所周知，收发器210在低温时与常温时相比混响时间延长。在低温时混响时间延长的情况下，存在以下所示那样的课题。

这里，图4是表示在低温时混响时间延长的情况下的现象例的图。如图4所示，在低温时混响时间延长的情况下，超过了检测出发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间，存在无法检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的情况，或产生检测出发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时刻延迟的通常检测的检测周期延迟的担忧。在该情况下，存在无法判定适当的混响时间的结束、无法进行适当的物体检测这样的课题。

因此，在本实施方式中，通过如以下那样构成物体检测装置200，即使在低温时混响时间延长的情况下，也能够可靠地检测出发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的情况，实现执行适当的物体检测的情况。

这里，图5是表示实施方式的物体检测装置200的功能结构的功能框图。如图5所示，物体检测装置200具备发送部230、接收部240、阈值期限设定部250以及检测处理部260。

发送部230通过以规定的发送间隔使上述振子211振动而朝向外部发送发送波。发送间隔是从发送波被发送之后到下一次发送波被发送的时间间隔。发送部230例如利用生成载波的电路、生成与应附加于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、以及对从乘法器输出的发送信号进行放大的放大器等而构成。

接收部240从发送波被发送到经过规定的测定时间为止接收作为从发送部230发送的发送波的反射波的接收波。测定时间是从发送波的发送后，为了接收作为该发送波的反射波的接收波而设定的待机时间。

阈值期限设定部250基于由温度传感器50测定出的车辆1的周围的外部气温，可变地设定检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间。更详细而言，阈值期限设定部250在车辆1的周围的外部气温是正常时的状态的情况下，作为限制时间设定第一限制时间。另外，在车辆1的周围的外部气温是低温时的状态的情况下，作为限制时间，设定比第一限制时间长的第二限制时间(第一限制时间＜第二限制时间)。

此外，阈值期限设定部250也可以基于由温度传感器50测定出的车辆1的周围的外部气温，可变地设定延迟时间Ty。优选在车辆1的周围的外部气温是低温时的状态的情况下，延长检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间，相应地提前向反射波的读入开始转移。因此，阈值期限设定部250在车辆1的周围的外部气温是低温时的状态的情况下，也可以将延迟时间Ty设定得较短。由此，避免基于车辆1的周围的外部气温的物体的误检测，并且确保针对近距离物体的检测性能。

而且，检测处理部260根据由阈值期限设定部250设定的检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间，并基于由接收部240接收到的反射波，利用TOF法检测到物体的距离。

此外，在实施方式中，图5所示的结构中的至少一部分作为硬件和软件配合的结果，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的结果而实现。但是，在实施方式中，图5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，在实施方式中，图5所示的各结构可以在由物体检测装置200自身的控制部220执行的控制下进行动作，也可以在由外部的ECU100执行的控制下进行动作。

基于以上结构，实施方式的物体检测装置200的阈值期限设定部250通过以下面图6所示的流程执行处理，来切换检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间。

这里，图6是表示实施方式的物体检测装置200的阈值期限设定部250执行的处理的流程的示例性的流程图。

如图6所示，在实施方式中，首先，物体检测装置200的阈值期限设定部250从ECU100取得车辆1的车辆信息(步骤S1)。这里，从ECU100取得的车辆信息例如是换挡信息、车速信息等。

接下来，物体检测装置200的阈值期限设定部250取得由温度传感器50测定出的车辆1的周围的外部气温(步骤S2)。

接下来，物体检测装置200的阈值期限设定部250基于车辆1的车辆信息，来判定车辆1是否处于停止中(步骤S3)。这里，判定车辆1是否处于停止中的原因是在没有产生物体检测的系统动作的状况下，需要切换检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间。没有产生物体检测的系统动作的状况是指通过车辆1的档位处于P(停车)而车辆1停车的状况、由于车辆1的制动器被踩踏而车辆1停车的状况等。车辆1的档位处于P(停车)而车辆1停车的状况能够根据作为从ECU100取得的车辆信息的换挡信息等来判定。由于车辆1的制动器被踩踏而车辆1停车的状况能够根据作为从ECU100取得的车辆信息的车速信息等来判定。这样，能够避免在物体检测的系统动作中因限制时间的切换而导致的误动作的产生。

物体检测装置200的阈值期限设定部250在判定为车辆1没有处于停止中的情况下(步骤S3的否)，由于是产生了物体检测的系统动作的状况，所以结束保持处理。

另一方面，物体检测装置200的阈值期限设定部250在判定为车辆1不是停止中的情况下(步骤S3的是)，判定外部气温是否是阈值以下(步骤S4)。这里，外部气温的阈值例如设为零度。

物体检测装置200的阈值期限设定部250在判定为外部气温是阈值(零度)以下的情况下(步骤S4的是)，将检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间切换为低温用的第二限制时间(步骤S5)，结束处理。

这里，图7是表示低温时的限制时间的切换例的图。如图7所示，在判定为外部气温是阈值(零度)以下的情况下，物体检测装置200的阈值期限设定部250将检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间切换为比通常用的第一限制时间长的第二限制时间。由此，即使在混响时间在低温时延长的情况下，也能够可靠地检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的情况，所以实现执行适当的物体检测的情况。

另一方面，物体检测装置200的阈值期限设定部250在判定为外部气温不是阈值(零度)以下的情况下(步骤S4的否)，将检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间切换为通常用的第一限制时间(步骤S6)，结束处理。

如以上说明那样，实施方式的物体检测装置200具备阈值期限设定部250。阈值期限设定部250在由温度传感器50测定出的车辆1的周围的外部气温是低温的情况下，使检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间比通常时长。由此，即使在混响时间在低温时延长的情况下，也不产生通常检测的检测周期延迟，而能够可靠地检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的情况，所以实现执行适当的物体检测的情况。

另外，根据实施方式的物体检测装置200，在常温时，能够缩短检测发送后的振动程度低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间，所以能够提高常温时的近距离的物体检测性能。

＜变形例＞

此外，在上述实施方式中，本发明的技术虽应用于通过超声波的收发来检测与物体有关的信息的结构，但本发明的技术也可以应用于通过作为超声波以外的波动的、声波、毫米波以及电磁波等其它波动的收发来检测与物体有关的信息的结构。

另外，在上述实施方式中，作为应用本发明的技术的对象，虽例示出了检测到物体的距离的物体检测装置，但本发明的技术作为与物体有关的信息，也可以应用于仅检测物体的有无的物体检测装置。

另外，在上述实施方式中，虽公开了将通过外部气温检测低于混响阈值Th1a的时间(Ta+Tb)的限制时间切换为比通常用的第一限制时间长的第二限制时间的内容，但在改变上述限制时间相对于外部气温的设定时，也可以细致地设定限制时间的改变。

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于发明的范围、宗旨，并且包含于技术方案所记载的发明以及其等同的范围。

附图标记的说明

1…车辆

50…温度传感器

200…物体检测装置

230…发送部

240…接收部

250…阈值限制设定部

260…物体检测部。

Claims (5)

1.一种物体检测装置，其特征在于，具备：

发送部，其发送发送波；

接收部，其接收通过物体的反射返回的作为上述发送波的接收波；

温度传感器，其测定周围的外部气温；

阈值期限设定部，其通过由上述温度传感器测定出的外部气温来改变检测由上述发送部进行的发送后的振动程度低于混响阈值的时间的限制时间；以及

物体检测部，其根据通过上述阈值期限设定部设定的检测发送后的振动程度低于混响阈值的时间的限制时间，并基于由上述接收部接收到的反射波，来检测存在于周围的物体。

2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，

上述阈值期限设定部在没有产生物体检测的系统动作的状况下，判断上述限制时间的改变。

3.根据权利要求2所述的物体检测装置，其特征在于，

上述阈值期限设定部在由于车辆的档位处于停车而该车辆停车的状况下，判断上述限制时间的改变。

4.根据权利要求2所述的物体检测装置，其特征在于，

上述阈值期限设定部在由于车辆的制动器被踩踏而该车辆停车的状况下，判断上述限制时间的改变。

5.根据权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，

上述阈值期限设定部在判定为外部气温是阈值以下的情况下，将上述限制时间切换为比通常用的第一限制时间长的第二限制时间。