CN117480407A - 物体检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物体检测装置。物体检测装置是搭载于移动体，检测存在于移动体的周边的物体的物体检测装置，其具备：收发部，其发送发送波，并接收通过发送波被物体反射而产生的接收波；以及偏差检测部，其基于表示接收波的强度的随时间变化的回波信息、和预先存储于存储装置的基准回波信息，检测收发部从被预先决定的上述收发部的搭载位置亦即正常位置的偏差。

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

在车辆控制系统等中，利用了从车辆发送超声波等发送波，并接收由发送波被物体反射而产生的接收波(反射波)，由此检测存在于车辆的周边的物体的物体检测装置。例如，公开了在检测物体与车辆的碰撞的装置中，组合并利用超声波传感器和冲击传感器的结构(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2014-133478号公报

若对搭载上述那样的物体检测装置的车辆施加冲击，则存在收发超声波等的收发部产生偏差，无法正常地进行物体检测的可能性。

发明内容

本发明要解决的课题之一是提供一种能够检测收发部的偏差的物体检测装置。

作为本发明的一个例子的物体检测装置是搭载于移动体，检测存在于移动体的周边的物体的物体检测装置，其具备：收发部，其发送发送波，并接收通过发送波被物体反射而产生的接收波；以及偏差检测部，其基于表示接收波的强度的随时间变化的回波信息、和预先存储于存储装置的基准回波信息，检测收发部从被预先决定的收发部的搭载位置亦即正常位置的偏差。

根据上述结构，能够检测由对移动体的冲击等引起的收发部的偏差。

另外，偏差检测部也可以是在检测出对移动体的冲击的情况下，检测偏差的部件。

由此，在产生了物体与移动体的接触等的情况下，能够判定物体检测装置是否正常动作。

另外，偏差检测部也可以是在移动体从停止状态向驱动状态转移时，检测偏差的部件。

由此，能够检测因在停止中被施加的冲击而产生的收发部的偏差。

另外，基准回波信息也可以是在收发部位于正常位置的情况下所取得的回波信息。

由此，能够检测收发部的偏差而不用增加特别的装备。

另外，基准回波信息也可以是包含基于来自路面的接收波的路面信息的信息。

由于收发部与路面之间的距离大致恒定，所以通过利用与正常位置对应的路面信息，能够正确地检测收发部的偏差。

附图说明

图1是表示第一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系统的硬件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是用于说明利用了TOF的障碍物检测法的概要的图。

图5是表示实施方式的基准回波信息的一个例子的图。

图6是表示实施方式的偏差产生后的回波信息和基准回波信息的比较例的图。

图7是表示实施方式的物体检测装置中的检测出收发部的偏差时的处理的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。以下记载的实施方式的结构以及由该结构带来的作用以及效果是一个例子，本发明并不限于以下的记载内容。

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基于通过从车辆1发送发送波并接收由发送波被物体反射所产生的接收波(反射波)而取得的TOF(Time OfFlight：飞行时间)、多普勒频移等信息，来检测存在于车辆1的周边的物体(其它车辆、构造物、行人等)的装置。

本实施方式的物体检测装置具备多个收发部21A～21H(以下，在不需要区别多个收发部21A～21H的情况下，简称为收发部21。)。各收发部21设置在作为车辆1的外部的车体2，朝向车体2的外侧发送超声波(发送波的一个例子)，作为接收波接收来自存在于车体2的外侧的物体的反射波。在图1所示的例子中，在车体2的前端部配置有四个收发部21A～21D，在后端部配置有四个收发部21E～21H。此外，收发部21的数量以及设置位置并不限于本例。

图2是表示实施方式的车辆控制系统50的硬件结构的一个例子的框图。车辆控制系统50进行用于基于从物体检测装置200输出的信息来控制车辆1的处理。本实施方式的车辆控制系统50包含ECU100以及物体检测装置200。

物体检测装置200包含多个收发部21以及控制部220。各收发部21包含利用压电元件等而构成的振子211、放大器等，是通过振子211的振动实现超声波的收发的部件。具体而言，各收发部21将根据振子211的振动而产生的超声波作为发送波发送，检测由该发送波被障碍物O、路面RS等物体反射的反射波(接收波)导致的振子211的振动。振子211的振动被转换为电信号，能够基于该电信号取得与从收发部21到障碍物O的距离对应的TOF、与障碍物O的相对速度对应的多普勒频移信息等。

此外，在图2所示的例子中，虽例示出了利用单个振子211进行发送波的发送和接收波的接收双方的结构，但收发部21的结构并不限于此。例如，也可以如分别独立地设置发送波的发送用的振子和接收波的接收用的振子的结构那样，将发送侧和接收侧分离的结构。

控制部220包含输入输出装置221、存储装置222以及处理器223。输入输出装置221是能够在控制部220与外部(收发部21、ECU100等)之间进行信息的收发的接口设备。存储装置222包含ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等主存储装置、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223是执行用于实现控制部220的功能的各种处理的集成电路，例如能够利用根据程序进行动作的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、为面向特定用途而设计的ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等而构成。处理器223通过读出并在执行存储于存储装置222的程序，来执行各种运算处理以及控制处理。

ECU100是基于从物体检测装置200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。ECU100具有输入输出装置110、存储装置120以及处理器130。输入输出装置110是能够在ECU100与外部机构(物体检测装置200、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、各种传感器等)之间进行信息的收发的接口设备。存储装置120包含ROM、RAM等主存储装置、HDD、SSD等辅助存储装置。处理器130是执行用于实现ECU100的功能的各种处理的集成电路，例如能够利用CPU、ASIC等而构成。处理器130读出存储于存储装置120的程序，并执行各种运算处理以及控制处理。

图3是表示实施方式的物体检测装置200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200具有信号处理部301、障碍物检测部302、偏差检测部303以及输出部304。上述功能性结构构件301～304例如能够通过图2例示那样的物体检测装置200的硬件结构构件、以及固件、程序等软件构成构件的配合来实现。

信号处理部301处理由收发部21取得的信号，并生成各种数据。信号处理部301例如进行针对与振子211的振动对应的电信号的放大处理、滤波处理、包络线处理等，生成表示由收发部21收发的超声波的强度(信号等级)的随时间变化的回波信息。基于该回波信息，来检测与存在于车辆1的周边的物体对应的TOF，能够计算从车辆1(收发部21)到物体的距离。

障碍物检测部302基于由信号处理部301生成的回波信息等，检测存在于车辆1的周边的障碍物O(例如，其它车辆、构造物、行人等)，生成与障碍物O相关的障碍物信息。障碍物信息例如能够包含从车辆1到障碍物O的距离、障碍物O的相对速度、障碍物O的移动方向、障碍物O的种类等。

偏差检测部303基于由信号处理部301生成的回波信息、和预先准备的基准回波信息，来检测收发部21从被预先决定的收发部21的搭载位置亦即正常位置的偏差，并生成与收发部21的偏差相关的偏差信息。基准回波信息是收发部21位于正常位置的情况下取得的回波信息，优选包含基于来自路面RS的接收波的路面信息。路面信息例如能够包含表示从位于正常位置的收发部21到路面的距离的TOF，与该TOF对应的接收波的强度等。基准回波信息例如也可以预先存储于图2的存储装置222、120等，也可以根据车辆1的行驶、停止等进行更新。偏差检测部303在满足了规定的开始条件的情况下，执行用于检测收发部21的偏差的处理，并生成偏差信息。开始条件例如能够是检测出对车辆的冲击的情况，车辆1从停止状态向驱动状态转移的情况等。通过这样的偏差检测部303的功能，能够检测由物体与车辆1的接触、车辆1的振动等引起的收发部21的偏差。

输出部304将由障碍物检测部302生成的障碍物信息以及由偏差检测部303生成的偏差信息向规定的机构(ECU100等)输出。从输出部304输出的障碍物信息、偏差信息能够用于车辆1的危险避免控制等各种控制。

图4是用于说明TOF的障碍物检测法的概要的图。图4中例示出了表示收发部21收发的超声波的强度的随时间变化的包络线L11(回波信息的一个例子)。在图4所示的图表中，横轴与时间(TOF)对应，纵轴与由收发部21收发的超声波的强度(振子211的振动的大小)对应。

包络线L11示出了表示振子211的振动的大小的强度的随时间变化。从图4所例示的包络线L11能够读出以下内容，即、振子211从时刻t0被驱动时间Ta而振动，从而发送波的发送在时刻t1结束，然后在到达时刻t2之前的时间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4所示的图表中，时间Tb与所谓的混响时间对应。

包络线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，到达振子211的振动的大小成为检测阈值Ith以上的峰值。该检测阈值Ith是为了识别振子211的振动是由来自障碍物O(其它车辆、构造物、行人等)的接收波的接收导致的、还是由来自障碍物O以外的物体(例如，路面RS等)的接收波的接收导致的而设定的值。此外，这里，虽将检测阈值Ith表示为恒定值，但检测阈值Ith也可以是根据状况变化的变动值。具有检测阈值Ith以上的峰值的振动能够视为是由来自障碍物O的接收波的接收导致的。

在本例的包络线L11中，示出了在时刻t4以后振子211的振动衰减的情况。因此，时刻t4与来自障碍物O的接收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返回的时刻对应。

另外，在包络线L11中，作为时刻t4的峰值的开起点的时刻t3与来自障碍物O的接收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返回的时刻对应。因此，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。

根据以上情况，为了利用TOF求出从超声波的收发源(收发部21)到障碍物O的距离，需要求出发送波开始被发送的时刻t0与接收波开始被接收的时刻t3之间的时间Tf。该时间Tf能够通过从作为时刻t0与接收波的强度超过检测阈值Ith并到达峰值的时刻t4的差量的时间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。

发送波开始被发送的时刻t0能够容易地确定为物体检测装置200开始动作的时刻，作为发送波的发送时间的时间Ta通过设定等而被预先决定。因此，通过确定到达接收波的强度成为检测阈值Ith以上的峰值的时刻t4，能够求出从收发源到障碍物O的距离。

图5是表示实施方式的基准回波信息Lc的一个例子的图。本实施方式的基准回波信息Lc是收发部21位于正常位置的情况下取得的回波信息，包含与在收发部21位于正常位置时所接收的来自路面RS的接收波对应的基准峰值Pc。基准峰值Pc示出了与从位于正常位置的收发部21到路面的距离对应的TOF亦即基准时间Tc、和在基准时间Tc测定的接收波的强度亦即基准强度Ic。

图6是表示实施方式中的偏差产生后的回波信息L和基准回波信息Lc的比较例的图。若由于对车辆1的冲击等而收发部21产生偏差，则如图6所例示的那样，在回波信息L的峰值P与基准峰值Pc之间产生误差。例如，在峰值P的时间T与基准时间Tc的误差、以及峰值P的强度I与基准强度Ic的误差中的至少一方是规定值以上的情况下，能够判定为收发部21产生了偏差。此外，回波信息和基准回波信息的比较方法并不限于上述情况。

图7是表示实施方式的物体检测装置200中的检测出收发部21的偏差时的处理的一个例子的流程图。偏差检测部303基于从ECU100等取得的行驶状态信息，来判定车辆1是否是从停止状态向驱动状态转移的驱动开始时(S101)。在是驱动开始时的情况下(S101：是)，收发部21发送发送波，并接收接收波(S103)，信号处理部301生成回波信息L(S104)。在不是驱动开始时的情况下(S101：否)，偏差检测部303基于从ECU100等取得的冲击信息(例如，加速度传感器的输出等)，判定是否检测出针对车辆1的冲击(S102)。在检测出对车辆1的冲击的情况下(S102：是)，执行步骤S103、S104，在没有检测出对车辆1的冲击的情况下(S102：否)，本程序结束。

在步骤S104中，在生成回波信息L之后，偏差检测部303比较回波信息L与基准回波信息Lc，判定回波信息L与基准回波信息Lc的误差(例如，峰值P与基准峰值Pc的误差)是否是规定值以上(S105)。在回波信息L与基准回波信息Lc的误差是规定值以上的情况下(S105：是)，偏差检测部303生成表示收发部21产生了偏差的偏差信息，输出部304将该偏差信息向ECU100等输出(S106)。在回波信息L与基准回波信息Lc的误差不是规定值以上的情况下(S105：否)，本程序结束。

根据上述实施方式，能够检测由物体与车辆1的接触等引起的收发部21的偏差而不用增加特别的装备。

使计算机(例如，控制部220的处理器223、ECU100的处理器130等)执行用于实现上述实施方式的各种功能的处理的程序是能够以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录在CD(Compact Disc：光盘)-ROM、软盘(FD)、CD-R(Recordable：可记录的)、DVD(DigitalVersatile Disk：数字多功能盘)等能够由计算机读取的记录介质而提供的程序。另外，也可以经由因特网等网络提供或者分发该程序。

以上，虽说明了本发明的实施方式，但上述实施方式以及其变形例只不过是一个例子，无意限定发明的范围。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、置换以及改变。上述实施方式以及变形例包含于发明的范围、宗旨内，并且包含于技术方案所记载的发明及其等同的范围内。

附图标记的说明

1…车辆，2…车体，21、21A～21H…收发部，50…车辆控制系统，100…ECU，110…输入输出装置，120…存储装置，130…处理器，200…物体检测装置，211…振子，220…控制部，221…输入输出装置，222…存储装置，223…处理器，301…信号处理部，302…障碍物检测部，303…偏差检测部，304…输出部，L…回波信息，Lc…基准回波信息，Pc…基准峰值，Tc…基准时间，Ic…基准强度。

Claims (5)

1.一种物体检测装置，是搭载于移动体，检测存在于上述移动体的周边的物体的物体检测装置，其具备：

收发部，其发送发送波，并接收通过上述发送波被上述物体反射而产生的接收波；以及

偏差检测部，其基于表示上述接收波的强度的随时间变化的回波信息、和预先存储于存储装置的基准回波信息，检测上述收发部从被预先决定的上述收发部的搭载位置亦即正常位置的偏差。

2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其中，

上述偏差检测部在检测出对上述移动体的冲击的情况下，检测上述偏差。

3.根据权利要求1或2所述的物体检测装置，其中，

上述偏差检测部在上述移动体从停止状态向驱动状态转移时，检测上述偏差。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的物体检测装置，其中，

上述基准回波信息是在上述收发部位于上述正常位置的情况下所取得的上述回波信息。

5.根据权利要求4所述的物体检测装置，其中，

上述基准回波信息包含基于来自路面的上述接收波的路面信息。