DE112018003516T5

DE112018003516T5 - Ultraschallobjekterfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003516T5
Application number: DE112018003516.6T
Authority: DE
Inventors: Mitsuyasu Matsuura; Taketo Harada; Kenji Fukabori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US11353568B2; JP2019015682A; WO2019012837A1; US20200142044A1; JP6784236B2

Abstract

Ein Objektdetektor enthält: eine Erlangungseinheit (220), die ein Oszillationssignal erlangt, das einer Oszillation eines Mikrofons (11) entspricht, wobei das Mikrofon auf der Grundlage eines Ansteuersignals eine Sendewelle aussendet, die eine Ultraschallwelle ist, und durch eine reflektierte Welle, die als Ergebnis dessen erzeugt wird, dass die Sendewelle von einem Objekt reflektiert wird, veranlasst wird, zu oszillieren; eine Verringerungsidentifizierungseinheit (245), die einen Verringerungszeitpunkt (T3) einer ersten Verringerung von einem Wert, der größer als ein Schwellenwert (X) ist, auf einen Schwellenwert oder kleiner nach Beendigung des Ansteuersignals identifiziert; eine Vergrößerungsschätzeinheit (140), die einen Vergrößerungsnachhallzeitpunkt (T0) der reflektierten Welle schätzt, wobei der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt vor dem Verringerungszeitpunkt und nach einem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals liegt; und eine Abstandsbestimmungseinheit (150), die einen Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes bestimmt.

Description

Querverweis auf betreffende Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 10. Juli 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-134856 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallobjektdetektor.
Stand der Technik
Ein Sende-/Empfangsultraschallobjektdetektor ist bekannt. Bei einem derartigen Objektdetektor empfängt ein Oszillator, der eine Sendewelle ausgesendet hat, die eine Ultraschallwelle ist, eine reflektierte Welle. Beim Ansteuern des Oszillators zum Aussenden der Sendewelle tritt ein Nachhall in dem Oszillator nach Beendigung der Ansteuerung auf. Die Energie des Nachhalls ist beträchtlich größer als die Energie der reflektierten Welle. Dementsprechend wird eine Vorrichtung zum Erfassen eines Objektes in einem Abstand benötigt, der für eine Überlappung bzw. Überdeckung der reflektierten Welle und des Nachhalls kurz genug ist.
Gemäß der Technologie, die in der PTL 1 offenbart ist, wird das Vorhandensein eines Objektes innerhalb eines kurzen Abstands bestimmt, wenn beispielsweise durch Multipfadreflexion auf der Grundlage einer Erfassung von zweiten und anschließenden reflektierten Wellen mit demselben Wahrnehmungsabstand als Ergebnis einer Überdeckung zwischen einem Nachhall und einer reflektierten Welle angenommen wird, dass mehrere reflektierte Wellen von einem einzelnen Objekt kommen.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2002 - 09 452 A
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß Studien der Erfinder ermöglicht die Technologie, die in der PTL 1 offenbart ist, jedoch eine Erfassung eines Abstands zu einem Objekt nur in einem Fall, in dem ein Objektdetektor mehrere reflektierte Wellen durch eine Multipfadreflexion empfangen kann. Ein Beispiel des Falles, in dem der Objektdetektor mehrere reflektierte Wellen durch eine Multipfadreflexion empfängt, ist ein Fall, in dem eine Sendewelle an einem flachen Objekt mit einer großen Fläche, beispielsweise einer Wand, reflektiert wird. Der Objektdetektor kann jedoch in Abhängigkeit von der Gestalt eines Objektes mehrere reflektierte Wellen durch eine Multipfadreflexion nicht empfangen. Eine Sendewelle kann beispielsweise von einem Objekt in der Gestalt eines dünnen Pfostens, beispielsweise eines Verkehrszeichenpfostens, reflektiert werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Abstand zu einem Objekt unter Verwendung einer reflektierten Welle zu erfassen, wenn sich die reflektierte Welle mit einem Nachhall überdeckt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Objektdetektor: eine Erlangungseinheit, die ausgelegt ist, ein Oszillationssignal, das einer Oszillation eines Mikrofons entspricht, zu erlangen bzw. beschaffen, wobei das Mikrofon ausgelegt ist, eine Sendewelle, die eine Ultraschallwelle ist, durch Ansteuerung zum Oszillieren auf der Grundlage eines Ansteuersignals auszusenden, während bewirkt wird, dass dieser durch Empfangen einer reflektierten Welle oszilliert, die als Ergebnis dessen erzeugt wird, dass die Sendewelle von einem Objekt reflektiert wird; eine Verringerungsidentifizierungseinheit, die ausgelegt ist, in einer zeitlichen Änderung einer Amplitude des Oszillationssignals, das durch die Erlangungseinheit erlangt wird, einen Verringerungszeitpunkt einer ersten Verringerung von einem Wert, der größer als ein Schwellenwert ist, auf den Schwellenwert oder kleiner nach Beendigung des Ansteuersignals zu identifizieren; eine Vergrößerungsschätzeinheit, die ausgelegt ist, einen Nachhallvergrößerungszeitpunkt der reflektierten Welle auf der Grundlage des Verringerungszeitpunktes, der durch die Verringerungsidentifizierungseinheit identifiziert wird, zu schätzen, wobei der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt vor dem Verringerungszeitpunkt und nach einem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals liegt; und eine Abstandsbestimmungseinheit, die ausgelegt ist, einen Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes, der von der Vergrößerungsschätzeinheit geschätzt wird, zu bestimmen.
Wenn sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken, schätzt der Objektdetektor den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt der reflektierten Welle auf der Grundlage des Verringerungszeitpunktes der ersten Verringerung von dem Wert, der größer als der Schwellenwert ist, auf den Schwellenwert oder kleiner nach Beendigung des Ansteuersignals. Der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt ist der Zeitpunkt vor dem Verringerungszeitpunkt und nach dem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals. Somit ist es möglich, den Abstand zu dem Objekt unter Verwendung der reflektierten Welle sogar dann zu erfassen, wenn sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken.
Man beachte, dass die Bezugszeichen in Klammern für die Komponenten jeweils ein Beispiel einer Entsprechungsbeziehung zwischen den jeweiligen Komponenten und speziellen Komponenten in der später beschriebenen Ausführungsform repräsentieren.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Fahrzeughindernisdetektors gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Ultraschallsensors.
3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der von einer Abstands-ECU durchgeführt wird.
4 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der von einer Steuerungseinheit des Ultraschallsensors durchgeführt wird.
5 ist eine Graphik, die eine Amplitude eines Oszillationssignals darstellt, das aus einem Empfang einer normal reflektierten Welle resultiert.
6 ist eine Graphik, die eine Amplitude des Oszillationssignals darstellt, das aus einem Empfang einer reflektierten Welle resultiert, die sich mit einem Nachhall überdeckt.
7 ist ein Flussdiagramm eines Vergrößerungspunktberechnungsprozesses.
8 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen einem Reflexionsamplitudenmodell und einem Vergrößerungsnachhallzeitpunkt darstellt.
9 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines frühen Vergrößerungszeitpunktes gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform beschrieben. Wie es in 1 dargestellt ist, enthält ein Fahrzeugobjektdetektor gemäß der ersten Ausführungsform, der in einem Fahrzeug angeordnet ist, einen Ultraschallsensor 1, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, einen Beschleunigungssensor 3, eine Steuerungs-ECU 4 und eine Warnvorrichtung 5.
Der Ultraschallsensor 1 ist beispielsweise jeweils an einem linken Ende eines Stoßfängers eines vorderen Endabschnittes des Fahrzeugs, einem rechten Ende des Stoßfängers des vorderen Endabschnittes des Fahrzeugs, einem linken Ende eines Stoßfängers eines hinteren Endabschnittes des Fahrzeugs oder einem rechten Ende des Stoßfängers des hinteren Endabschnittes des Fahrzeugs angeordnet. Der Ultraschallsensor 1 ist in der Lage, ein Hindernis in einem Bereich in der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen.
Der Ultraschallsensor 1 enthält ein Mikrofon 11, eine Sendeschaltung 12, eine Empfangsschaltung 13, eine Steuerungseinheit 14 und eine Kommunikationsschnittstelle 15, wie es in 2 dargestellt ist.
Das Mikrofon 11 wird durch ein Ansteuersignal, das von der Sendeschaltung 12 angelegt wird, angesteuert, so dass es oszilliert. Das Ansteuersignal ist ein elektrisches Signal, das sich mit einer Resonanzfrequenz des Mikrofons 11 oder einer Frequenz in der Nähe der Resonanzfrequenz ändert. Das Ansteuersignal ist beispielsweise ein rechteckiges Pulssignal.
Das Mikrofon 11 wird durch das Ansteuersignal angesteuert, so dass es oszilliert, eine Sendewelle erzeugt, die eine Ultraschallwelle ist, und die Sendewelle an die Umgebung des Fahrzeugs aussendet. Außerdem hält das Mikrofon 11 das Oszillieren eine Zeitdauer nach dem Zeitpunkt einer Beendigung der Anwendung bzw. Anlegung des Ansteuersignals von der Sendeschaltung 12 bei. Die Oszillation des Mikrofons 11, die nach Beendigung der Anwendung des Ansteuersignals auftritt, wird als Nachhall bezeichnet.
Wenn das Mikrofon 11 während des Aussendens der Sendewelle angesteuert wird, tritt ein Nachhall in dem Mikrofon 11 nach Beendigung der Anwendung des Ansteuersignals auf. Die Energie des Nachhalls ist beachtlich größer als die Energie der reflektierten Welle. Mit anderen Worten, die Amplitude des Nachhalls ist beachtlich größer als die Amplitude der reflektierten Welle. Dementsprechend wird eine Vorrichtung zum Erfassen eines Objektes in einem Abstand benötigt, der kurz ist, so dass sich die reflektierte Welle und der Nachhall überdecken.
Außerdem empfängt das Mikrofon 11 eine reflektierte Welle, die eine Ultraschallwelle ist, und aufgrund dessen erzeugt wird, dass die Sendewelle von einem Objekt, wie beispielsweise einer Wand, reflektiert wird, womit durch die empfangene reflektierte Welle eine Oszillation bewirkt wird. Wenn eine Oszillation durch Empfangen der reflektierten Welle bewirkt wird, wandelt das Mikrofon 11 die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal an die Empfangsschaltung 13 aus.
Das Mikrofon 11 kann einen Oszillator und eine Ansteuerschaltung enthalten. In diesem Fall kann der Oszillator ein piezoelektrischer Oszillator mit einem gesinterten Presskörper sein, der piezoelektrische Keramiken, beispielsweise PZT oder Bariumtitanat, enthält. Die Ansteuerschaltung legt eine Spannung entsprechend dem Ansteuersignal, das von der Sendeschaltung 12 angelegt wird, an den Oszillator an, wodurch bewirkt wird, dass der Oszillator wie oben beschrieben oszilliert.
Die Sendeschaltung 12 erzeugt das obige Ansteuersignal als Reaktion auf eine Eingabe eines Sendeanweisungssignals von der Steuerungseinheit 14 und legt das Ansteuersignal an das Mikrofon 11 an. Das Mikrofon 11 wird durch das Ansteuersignal angesteuert, so dass es oszilliert, wodurch eine Sendewelle mit derselben Frequenz wie diejenige des Ansteuersignals an die Umgebung des Fahrzeugs ausgesendet wird.
Die Empfangsschaltung 13 verstärkt das elektrische Signal, das von dem Mikrofon 11 eingegeben wird, und gibt ein verstärktes Signal (im Folgenden als Oszillationssignal bezeichnet) an die Steuerungseinheit 14 aus. Das Oszillationssignal ist ein Signal, das der Oszillation des Mikrofons entspricht.
Die Steuerungseinheit 14 ist ein Mikrocomputer, der eine CPU, einen RAM, einen ROM und einen Flash-Speicher enthält. Der RAM, der ROM und der Flash-Speicher sind jeweils ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium.
Die Steuerungseinheit 14 steuert einen Betrieb des Mikrofons 11 über die Sendeschaltung 12 auf der Grundlage eines Sendebefehls von der Steuerungs-ECU 4, wodurch bewirkt wird, dass das Mikrofon 11 die Sendewelle aussendet. Außerdem berechnet die Steuerungseinheit 14 beispielsweise einen Abstand zu einem Objekt entsprechend dem Oszillationssignal, das von der Empfangsschaltung 13 empfangen wird, und überträgt ein Rechenergebnis als Erfassungsinformationen an die Steuerungs-ECU 4. Die Details eines Prozesses der Steuerungseinheit 14 werden später beschrieben.
Die Kommunikationsschnittstelle 15 vermittelt eine Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit 14 und der Warnvorrichtung 5. Insbesondere vermittelt die Kommunikationsschnittstelle 15 ein Übertragen des Sendebefehls von der Steuerungs-ECU 4 an die Steuerungseinheit 14 und ein Übertragen der Erfassungsinformationen von der Steuerungseinheit 14 an die Steuerungs-ECU 4.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ist ein bekannter Sensor, der ein Fahrzeuggeschwindigkeitspulssignal als ein Erfassungssignal mit einer Frequenz ausgibt, die einer Drehzahl von Rädern des Fahrzeugs entspricht. Der Beschleunigungssensor 3 ist ein bekannter Sensor, der ein Erfassungssignal entsprechend einer Beschleunigung einer Fahrzeugkarosserie ausgibt.
Die Steuerungs-ECU 4 enthält eine Kommunikationsschnittstelle 40 und eine Steuerungseinheit 41, wie es in 1 dargestellt ist. Die Kommunikationsschnittstelle 40 ist eine Schnittstellenschaltung zur Kommunikation mit der Kommunikationsschnittstelle 15 des Ultraschallsensors 1.
Die Steuerungseinheit 41 ist ein Mikrocomputer, der eine CPU, einen RAM, einen ROM und einen Flash-Speicher enthält. Der RAM, der ROM und der Flash-Speicher sind jeweils ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium.
Die Warnvorrichtung 5, die von der Steuerungs-ECU 4 gesteuert wird, warnt eine Person in einem Inneren des Fahrzeugs unter Verwendung entweder eines Bildes oder Schall bzw. Tönen oder beidem.
Im Folgenden werden ein Prozess, der von der Steuerungseinheit 14 des Ultraschallsensors 1 durchgeführt wird, und ein Prozess, der von der Steuerungs-ECU 4 durchgeführt wird, beschrieben. Die Steuerungseinheit 41 führt ein vorbestimmtes Programm aus, wodurch bewirkt wird, dass die Steuerungs-ECU 4 in regelmäßigen Intervallen wiederholt einen Prozess durchführt, der in 3 dargestellt ist. Die Steuerungseinheit 14 des Ultraschallsensors 1 führt ein vorbestimmtes Programm aus, wodurch der in 4 dargestellte Prozess durchgeführt wird.
In Schritt 110 des Prozesses in 3 überträgt die Steuerungs-ECU 4 den Sendebefehl an den Ultraschallsensor 1.
Die Steuerungseinheit 14 des Ultraschallsensors 1 bestimmt zunächst in Schritt 210, ob der Sendebefehl von der Steuerungs-ECU 4 empfangen wurde. Wenn dieser nicht empfangen wurde, wird Schritt 210 wiederholt. Wenn dieser empfangen wurde, schreitet der Prozess zum Schritt 215. Somit wiederholt die Steuerungseinheit 14 Schritt 205, während kein Sendebefehl empfangen wird. Wenn die Steuerungseinheit 14 den Sendebefehl von dem Ultraschallsensor 1 während der Wiederholung des Schrittes 205 erlangt bzw. beschafft, schreitet der Prozess von Schritt 210 zum Schritt 215.
In Schritt 215 gibt die Steuerungseinheit 14 während einer vorbestimmten Zeitdauer das Sendeanweisungssignal an die Sendeschaltung 12 aus. Dieses bewirkt, dass die Sendeschaltung 12 das Ansteuersignal erzeugt und das Ansteuersignal während der vorbestimmten Zeitdauer an das Mikrofon 11 ausgibt. Das Mikrofon 11 wird durch das Ansteuersignal angesteuert, so dass es oszilliert und die Sendewelle mit derselben Frequenz wie diejenige des Ansteuersignals aussendet. Die Sendewelle streift ein Objekt (beispielsweise Hindernis) in der Umgebung des Fahrzeugs, womit sie reflektiert wird und die reflektierte Welle erzeugt. Wenn die reflektierte Welle das Mikrofon 11 erreicht, oszilliert das Mikrofon 11.
Zu diesem Zeitpunkt gibt die Empfangsschaltung 13 ein Oszillationssignal, das der Oszillation des Mikrofons 11 entspricht, an die Steuerungseinheit 14 aus. Das Oszillationssignal korrespondiert mit der Oszillation des Mikrofons 11, das durch das Ansteuersignal angesteuert wird, wobei die Oszillation des Mikrofons 11 dem Nachhall entspricht, das nach Beendigung des Ansteuersignals verursacht wird, und wobei die Oszillation des Mikrofons durch den Empfang der reflektierten Welle bewirkt wird.
Wenn der Prozess von Schritt 215 zum Schritt 220 fortschreitet, erlangt die Steuerungseinheit 14 das Oszillationssignal von der Empfangsschaltung 13 nur während einer vorbestimmten Wartezeitdauer seit einem Ausgabestartpunkt des Sendeanweisungssignals. Eine Größe, die durch Multiplizieren der Hälfte dieser Wartezeitdauer mit der Schallgeschwindigkeit erhalten wird, entspricht einem maximal erfassbaren Abstand des Ultraschallsensors 1.
Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 14 in Schritt 225 auf der Grundlage des erlangten Oszillationssignals, ob eine normal reflektierte Welle empfangen wurde. Die normal reflektierte Welle meint eine reflektierte Welle, die sich nicht mit einem Nachhall überdeckt. Um zu bestimmen, ob eine normal reflektierte Welle empfangen wurde, wird bestimmt, ob eine Amplitude des Oszillationssignals, das in der derzeitigen Iteration des Schrittes 220 erlangt wird, sich während einer Erfassungszeitdauer von einem Wert, der niedriger als ein Sensorausgangsschwellenwert X ist, in einen Wert geändert hat, der größer als der Sensorausgangsschwellenwert X ist, wie es in 5 dargestellt ist.
Eine durchgezogene Linie in 5 ist ein Graph, der eine Amplitude des Oszillationssignals darstellt, die aus einem Empfang der normal reflektierten Welle durch das Mikrofon 11 resultiert. Die durchgezogene Linie 61 repräsentiert eine Amplitude des Oszillationssignals, die dem Ansteuersignal und dem Nachhall entspricht, und die durchgezogene Linie 62 repräsentiert eine Amplitude des Oszillationssignals, die der reflektierten Welle entspricht. Ein Sensorsättigungswert in 5 ist ein maximaler Amplitudenwert, der durch die Steuerungseinheit 14 erfassbar ist. Sogar wenn eine Spannung, die höher als der Sensorsättigungswert ist, von der Empfangsschaltung 13 an die Steuerungseinheit 14 angelegt wird, erfasst die Steuerungseinheit 14 den Sensorsättigungswert als eine dieser Spannung entsprechende Größe.
Diesbezüglich ist der Startpunkt der Erfassungszeitdauer ein Bezugszeitpunkt Tr, der nach Verstreichen einer vorbestimmten Nachhallzeit seit dem Ausgabestartpunkt des Sendeanweisungssignals erreicht wird, wie es in 5 dargestellt ist. Der Endpunkt der Erfassungszeitdauer ist ein Zeitpunkt, der nach Verstreichen der obigen Wartezeitdauer seit dem Ausgabestartpunkt des Sendeanweisungssignals erreicht wird. Die Nachhallzeit ist eine Zeit von dem Ausgabestartpunkt des Sendeanweisungssignals bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der Nachhall sehr wahrscheinlich nicht auftritt. Die Nachhallzeit kann im Voraus entsprechend Eigenschaften des Mikrofons 11 fest bestimmt werden oder kann mittels eines Lernprozesses modifiziert werden.
Wenn die Steuerungseinheit 14 in Schritt 225 bestimmt, dass eine normal reflektierte Welle empfangen wurde, schreitet der Prozess zum Schritt 230, und ansonsten überspringt der Prozess die Schritte 230, 232, 235, 237 und 238 und schreitet zu Schritt 240.
In Schritt 230 wird ein Erfassungsabstand D auf der Grundlage einer Zeitdifferenz zwischen dem Ausgabestartpunkt des Sendeanweisungssignals und einem Vergrößerungszeitpunkt Tu der reflektierten Welle 62 berechnet. Der Erfassungsabstand D wird zu den Erfassungsinformationen hinzugefügt. Der Vergrößerungszeitpunkt Tu der reflektierten Welle 62 ist ein Zeitpunkt, zu dem die Amplitude des Oszillationssignals sich während der Erfassungszeitdauer von einem Wert, der kleiner als der Sensorausgangsschwellenwert X ist, auf einen Wert geändert hat, der gleich oder größer als der Sensorausgangsschwellenwert X ist. Der Erfassungsabstand D, der ein Abstand von dem Mikrofon 11 zu einem Objekt ist, wird durch Multiplizieren der Hälfte der obigen Zeitdifferenz mit der Schallgeschwindigkeit berechnet.
Anschließend identifiziert die Steuerungseinheit 14 in Schritt 232 eine maximale Amplitude M der reflektierten Welle 62 und fügt die maximale Amplitude M zu den Erfassungsinformationen hinzu. Die maximale Amplitude der reflektierten Welle 62 ist ein maximaler Wert der Amplitude des Oszillationssignals eines Zeitpunktes nach dem Vergrößerungszeitpunkt Tu der reflektierten Welle.
Anschließend identifiziert die Steuerungseinheit 14 in Schritt 235 einen Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm, das heißt einen Zeitpunkt, zu dem die maximale Amplitude M der reflektierten Welle 62 erreicht ist, und fügt den Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm zu den Erfassungsinformationen hinzu.
Anschließend berechnet die Steuerungseinheit 14 in Schritt 237 ein Nullpunktzeitintervall TD1 und fügt das Nullpunktzeitintervall TD1 zu den Erfassungsinformationen hinzu. Das Nullpunktzeitintervall TD1 ist ein Zeitintervall von einem Zeitpunkt, zu dem die Amplitude der reflektierten Welle 62 eine Erhöhung bzw. Vergrößerung von Null aus startet, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Amplitude der reflektierten Welle 62 auf null abfällt, wie es in 5 dargestellt ist. Der Zeitpunkt, zu dem die Amplitude der reflektierten Welle 62 die Erhöhung bzw. Vergrößerung von Null aus startet, ist ein Erfassungszeitpunkt einer jüngsten vergangenen Amplitude des Oszillationssignals vor einer Amplitude des der reflektierten Welle 62 entsprechenden Oszillationssignals, die von der Steuerungseinheit 14 das erste Mal als ein Wert erfasst wird, der größer als Null ist.
Anschließend berechnet die Steuerungseinheit 14 in Schritt 238 eine Erhöhungszeit bzw. Vergrößerungszeit T1 und eine Verringerungszeit T2 und fügt diese zu den Erfassungsinformationen hinzu. Die Vergrößerungszeit T1 ist ein Zeitintervall von dem Zeitpunkt, zu dem die Amplitude der reflektierten Welle 62 eine Erhöhung bzw. Vergrößerung startet, bis zu dem Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm. Die Verringerungszeit T2 ist ein Zeitintervall von dem Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Amplitude der reflektierten Welle 62 auf null abfällt bzw. abgefallen ist. Anschließend an Schritt 238 schreitet der Prozess der Steuerungseinheit 14 zum Schritt 240.
In Schritt 240 wird bestimmt, ob ein früher Verringerungszeitpunkt T3 ein Zeitpunkt nach dem obigem Bezugszeitpunkt Tr ist. Der frühe Verringerungszeitpunkt T3 ist in einer zeitlichen Änderung der Amplitude des Oszillationssignals, die nach Beendigung des Anlegens des Ansteuersignals in der derzeitigen Iteration des Schrittes 220 erlangt wird, ein Zeitpunkt einer ersten Verringerung von einem Wert, der größer als der Sensorausgangsschwellenwert X ist, auf den Sensorausgangsschwellenwert oder kleiner.
Es wird angenommen, dass der frühe Verringerungszeitpunkt T3 vor dem obigem Bezugszeitpunkt Tr liegt, wenn sich die reflektierte Welle nicht mit dem Nachhall überdeckt, wie es in 5 dargestellt ist. Wenn sich im Gegensatz dazu die reflektierte Welle mit dem Nachhall überdeckt, ist der frühe Verringerungszeitpunkt T3 ein Zeitpunkt nach dem obigem Bezugszeitpunkt Tr, wie es in 6 dargestellt ist. Gemäß 6 wird von der Steuerungseinheit 14 eine kombinierte Welle aus einer Oszillation 61 des Mikrofons 11, die durch den Nachhall verursacht wird, und eine Oszillation 64 des Mikrofons 11, die durch die reflektierte Welle verursacht wird, als ein Oszillationssignal 65 erfasst.
Wenn in Schritt 240 der frühe Verringerungszeitpunkt T3 ein Zeitpunkt nach dem Bezugszeitpunkt Tr ist, schreitet der Prozess der Steuerungseinheit 14 zum Schritt 245, und ansonsten überspringt der Prozess Schritt 245 und schreitet zum Schritt 250.
In Schritt 245 wird der frühe Verringerungszeitpunkt T3 zu den Erfassungsinformationen hinzugefügt. Anschließend an Schritt 245 schreitet der Prozess zum Schritt 250.
In Schritt 250 werden die Erfassungsinformationen an die Steuerungs-ECU 4 übertragen. Wenn in Schritt 225 bestimmt wird, dass eine normal reflektierte Welle empfangen wird (beispielsweise der in 5 gezeigte Fall), enthalten die Erfassungsinformationen den Erfassungsabstand D, die maximale Amplitude M, den Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm, das Nullpunktzeitintervall TD1, die Vergrößerungszeit T1 und die Verringerungszeit T2. Wenn der frühe Verringerungszeitpunkt T3 in Schritt 240 als nach dem Bezugszeitpunkt Tr liegend bestimmt wird (beispielsweise der in 6 gezeigte Fall), enthalten die Erfassungsinformationen den frühen Verringerungszeitpunkt T3.
Nach dem Übertragen des Sendebefehls in Schritt 110 wartet die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 115 auf den Empfang der Erfassungsinformationen von dem Ultraschallsensor 1 nur während einer vorbestimmten Zeitdauer. Wenn die Steuerungs-ECU 4 die Erfassungsinformationen empfängt, schreitet der Prozess zum Schritt 120.
Wenn in Schritt 120 die Erfassungsinformationen, die in der derzeitigen Iteration des Schrittes 115 empfangen wurden, den Erfassungsabstand D, die maximale Amplitude M, den Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm, das Nullpunktzeitintervall TD1, die Vergrößerungszeit T1 und die Verringerungszeit T2 enthalten, werden diese Inhalte in dem Rahmen der Steuerungseinheit 41 aufgezeichnet.
Anschließend wird in Schritt 125 eine Verschiebung des Fahrzeugs berechnet. Insbesondere wird eine Verschiebung des Fahrzeugs seit einem Zeitpunkt, zu dem der Erfassungsabstand D, die maximale Amplitude M, der Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm, das Nullpunktzeitintervall TD1, die Vergrößerungszeit T1 und die Verringerungszeit T2 in der Steuerungs-ECU 4 als jüngstes unter den Gelegenheiten in der Vergangenheit zur Durchführung des Schrittes 120 aufgezeichnet wurden, ausschließlich der derzeitigen Iteration des Schrittes 120, auf der Grundlage des Erfassungssignals berechnet, das von jeweils dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 und dem Beschleunigungssensor 3 ausgegeben wird. Die Verschiebung enthält eine Ortsänderung des Fahrzeugs und eine Lageänderung des Fahrzeugs.
Anschließend bestimmt die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 130, ob sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken. Die Bestimmung, ob sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken, entspricht einer Bestimmung, ob ein später beschriebener Erhöhungsnachhallzeitpunkt bzw. Vergrößerungsnachhallzeitpunkt angenommen werden kann.
Genauer gesagt, wenn eine Bedingung A und eine Bedingung B erfüllt sind, bestimmt die Steuerungs-ECU 4, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken. Wenn die Bedingung A oder die Bedingung B nicht erfüllt ist, bestimmt die Steuerungs-ECU 4, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle nicht überdecken. Wenn die Bedingung A nicht erfüllt ist und die Bedingung B nicht erfüllt ist, bestimmt die Steuerungs-ECU 4, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle nicht überdecken.
Die Bedingung A ist eine Bedingung, die bedingt, dass der frühe Verringerungszeitpunkt T3 in den Erfassungsinformationen aufgezeichnet ist, die in der derzeitigen Iteration des Schrittes 115 empfangen wurden. Somit gleicht die Bedingung A unter Bezugnahme auf Schritt 240 einer Bedingung, die bedingt, dass der frühe Verringerungszeitpunkt T3 nach dem Bezugszeitpunkt Tr liegt.
Es wird auf der Grundlage eines Ortes eines Objektes, das zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit identifiziert wurde, und einer Verschiebung des Fahrzeugs zu und nach dem Zeitpunkt in der Vergangenheit bestimmt, ob die Bedingung B erfüllt ist. Diesbezüglich ist der Zeitpunkt in der Vergangenheit ein Zeitpunkt, zu dem der Erfassungsabstand D, die maximale Amplitude M, der Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm, das Nullpunktzeitintervall TD1, die Vergrößerungszeit T1 und die Verringerungszeit T2 in der Steuerungs-ECU 4 als jüngstes unter den Gelegenheiten in der Vergangenheit zur Durchführung des Schrittes 120 ausschließlich der derzeitigen Iteration des Schrittes 120 aufgezeichnet wurden.
Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, bei dem der Ultraschallsensor 1 angeordnet ist, die Sendewelle in einer Vorwärtsrichtung in Bezug auf das Fahrzeug auszusenden. Es wird angenommen, dass der Erfassungsabstand D zu einem Objekt von dem Mikrofon 11 zu dem Zeitpunkt in der Vergangenheit als 60 cm aufgezeichnet wurde. Außerdem hat die Steuerungs-ECU 4 im jüngst vergangenen Schritt, das heißt Schritt 125, eine Vorwärtsfahrstrecke des Fahrzeugs, die seit dem Zeitpunkt in der Vergangenheit erreicht wurde, als 40 cm identifiziert.
In diesem Fall bestimmt die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 130 durch Bestimmen, ob ein Wert, der durch Subtrahieren der Vorwärtsfahrstrecke von dem aufgezeichneten Erfassungsabstand D erhalten wird, gleich oder kleiner als ein Bestimmungswert (beispielsweise 25 cm) ist, ob die Bedingung B erfüllt ist. In diesem Beispiel beträgt der Wert, der durch Subtrahieren der Vorwärtsfahrstrecke von dem aufgezeichneten Erfassungsabstand D erhalten wird, 20 cm. Da dieser Wert kleiner als der Bestimmungswert ist, bestimmt die Steuerungs-ECU 4, dass die Bedingung B erfüllt ist. Wie es aus Obigem ersichtlich ist, ist die Bedingung B eine Bedingung, die bedingt, dass das Objekt, das in der Vergangenheit erfasst wurde, näher gekommen ist und sich in einem vorbestimmten Abstand oder näher befindet, wenn das Fahrzeug fährt.
Wenn die Steuerungs-ECU 4 bestimmt, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken, schreitet der Prozess zum Schritt 140. Wenn die Steuerungs-ECU 4 bestimmt, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle nicht überdecken, überspringt der Prozess die Schritte 140 und 150 und schreitet zum Schritt 160.
In Schritt 140 wird ein Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 aus dem frühen Verringerungszeitpunkt T3 berechnet. Wie es in 6 dargestellt ist, ist der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 ein Zeitpunkt, zu dem sich die Amplitude der Oszillation 64 von Null aus erhöht bzw. vergrößert, wenn die Oszillation 64, die alleine durch die reflektierte Welle verursacht wird, sich mit der Oszillation 61 überdeckt, die durch den Nachhall verursacht wird. Dieser Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 ist somit ein Zeitpunkt vor dem obigen frühen Verringerungszeitpunkt T3 und nach einem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals.
Für einen Berechnungsprozess des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0 führt die Steuerungs-ECU 4 den in 7 dargestellten Prozess durch. In Schritt 410 in dem Prozess der 7 liest die Steuerungs-ECU 4 zunächst die maximale Amplitude M und den Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm eines jüngsten Satzes unter Sätzen aus dem Erfassungsabstand D, der maximalen Amplitude M, dem Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm und dem Nullpunktzeitintervall TD1, die in der vorherigen Iteration des Schrittes 120 aufgezeichnet wurden, aus dem RAM der Steuerungseinheit 41 aus. Der jüngste Satz wird ausgelesen, da eine reflektierte Welle, die die maximale Amplitude M und den Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm bereitstellt, die in dem jüngsten Satz enthalten sind, und die reflektierte Welle, die sich derzeitig mit dem Nachhall überdeckt, sehr wahrscheinlich von demselben Objekt kommen.
Anschließend bestimmt die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 420 eine Amplitudenvorhersagekurve S auf der Grundlage der maximalen Amplitude M und des Amplitudenmaximumzeitpunktes Tm, die in der derzeitigen Iteration des Schrittes 410 ausgelesen wurden, wie es in 8 dargestellt ist.
Die Amplitudenvorhersagekurve S ist ein Kurve, die eine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen der Zeit und der Amplitude repräsentiert. Wenn angenommen wird, dass dasselbe einzelne Objekt in mehreren verschiedenen Abständen zu dem Mikrofon 11 vorhanden sein kann, repräsentiert die Amplitudenvorhersagekurve S mögliche Beziehungen zwischen der maximalen Amplitude M und dem Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm der von diesem Objekt reflektierten Wellen.
t bezeichnet eine Zeit, die seit einem Zeitpunkt, zu dem eine Sendewelle von dem Mikrofon 11 ausgegeben wurde, bis zu einem Zeitpunkt verstreicht, zu dem die Sendewelle von dem Objekt reflektiert wird und als eine reflektierte Welle zu dem Mikrofon 11 zurückkehrt, y bezeichnet eine maximale Amplitude der reflektierten Welle. In diesem Fall gilt die Beziehung y = A × t^-2 × exp(-t × m × c/2) zwischen t und y. In diesem Ausdruck bezeichnet c die Schallgeschwindigkeit, und m bezeichnet eine Dämpfungskonstante, die durch die Temperatur und die Feuchtigkeit bestimmt wird. Der Koeffizient A ist eine positive Zahl. Der Koeffizient A ist ein konstanter Wert, solange wie dasselbe Objekt die Sendewelle reflektiert und eine Orientierung einer Reflexionsfläche in Bezug auf das Mikrofon 11 dieselbe ist. In einem Fall beispielsweise, in dem das Fahrzeug geradeaus vorwärts oder rückwärts fährt, während ein Objekt stillsteht, ist der Koeffizient A für dieses Objekt konstant. Die Werte des Koeffizienten A unterscheiden sich jedoch zwischen unterschiedlichen Objekten. Dieses kommt daher, dass unterschiedliche Objekte unterschiedliche Reflexionsvermögen hinsichtlich einer Ultraschallwelle usw. aufweisen.
Die Bestimmung der Amplitudenvorhersagekurve S gleicht einer Bestimmung des Wertes des Koeffizienten A. Wie es in 8 dargestellt ist, wird durch Bestimmen jeweiliger Werte der maximalen Amplitude M und des Amplitudenmaximumzeitpunktes Tm ermöglicht, dass der Wert des Koeffizienten A es der Amplitudenvorhersagekurve S ermöglicht, durch einen Punkt (M, Tm) in einem Zeit-Amplituden-Raum zu verlaufen. Genauer gesagt ist in dem obigen relationalen Ausdruck M dem y zugewiesen und t ist dem Tm zugewiesen, was A = M × Tm² × exp(t × m × c/2) bereitstellt.
Man beachte, dass jeweilige Werte der Dämpfungskonstanten m und der Schallgeschwindigkeit c wie folgt bestimmt werden. Die Steuerungs-ECU 4 kann die Dämpfungskonstante m durch Identifizieren einer derzeitigen Temperatur und Feuchtigkeit unter Verwendung eines bekannten Temperatursensors und Feuchtigkeitssensors und Eingeben der Temperatur und Feuchtigkeit in eine Dämpfungsumwandlungstabelle, die im Voraus in dem ROM der Steuerungs-ECU 4 aufgezeichnet wurde, berechnen. In der Dämpfungsumwandlungstabelle sind jeweilige Werte der Dämpfungskonstante m für mehrere Paare aus Temperatur und Feuchtigkeit aufgezeichnet. Alternativ kann die Steuerungs-ECU 4 die Dämpfungskonstante m durch Identifizieren einer derzeitigen Temperatur unter Verwendung eines bekannten Temperatursensors und Eingeben der Temperatur und eines festen Wertes einer Feuchtigkeit (beispielsweise 60 %) in die obige Dämpfungsumwandlungstabelle berechnen.
Außerdem kann die Steuerungs-ECU 4 die Schallgeschwindigkeit c durch Identifizieren einer derzeitigen Temperatur unter Verwendung eines bekannten Temperatursensors und Eingeben der Temperatur in eine Schallgeschwindigkeitsumwandlungstabelle, die im Voraus in dem ROM der Steuerungs-ECU 4 aufgezeichnet wurde, berechnen. In der Schallgeschwindigkeitsumwandlungstabelle sind jeweilige Werte der Schallgeschwindigkeit c für mehrere Kombinationen aufgezeichnet.
Anschließend bestimmt die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 430 ein Reflexionsamplitudenmodell R, das schematisch eine zeitliche Änderung der Amplitude der reflektierten Welle repräsentiert, die sich mit dem Nachhall überdeckt. Es ist nicht notwendig, dass das Reflexionsamplitudenmodell R die zeitliche Änderung der Amplitude der reflektierten Welle, die sich mit dem Nachhall überdeckt, im Detail reproduziert. Das Reflexionsamplitudenmodell R muss nur die zeitliche Änderung der reflektierten Welle ausreichend reproduzieren, um den später beschriebenen Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 zu identifizieren.
Insbesondere besteht das Reflexionsamplitudenmodell R aus den anderen beiden Seiten L1 und L2 eines Dreiecks mit einer Basis, die auf einer Zeitachse mit einer Nullamplitude in dem Zeit-Amplituden-Raum liegt, wie es in 8 dargestellt ist. Wie es in 8 dargestellt ist, wird das Reflexionsamplitudenmodell R derart bestimmt, dass die folgenden Bedingungen 1, 2 und 3 erfüllt sind; das heißt, die Bedingung 1 ist, dass die Position (T3, X) in dem Zeit-Amplituden-Raum durchlaufen wird, die Bedingung 2 ist, dass ein Peak, bei dem die Amplitude maximal ist, auf der Amplitudenvorhersagekurve S liegt, und die Bedingung 3 ist, dass eine Zeitdifferenz TD0 zwischen zwei Punkten mit einer Nullamplitude gleich dem Nullpunktzeitintervall TD1 ist, und eine Bedingung 4 ist, dass ein Verhältnis zwischen einer Zeitdifferenz zwischen einem der beiden Punkte mit einer Nullamplitude (das heißt Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0) und einem Peakzeitpunkt und einer Zeitdifferenz zwischen dem anderen Punkt T4 und einem Peakzeitpunkt Tx gleich T1/T2 ist.
Diesbezüglich ist der Peakzeitpunkt Tx in der Bedingung 4 ein Zeitpunkt, zu dem ein Peak, der die maximale Amplitude repräsentiert, erreicht ist. Außerdem sind die zwei Punkte T0 und T4 mit einer Nullamplitude ein Zeitpunkt T0, zu dem die Amplitude des Reflexionsamplitudenmodells R eine Erhöhung bzw. Vergrößerung von Null aus startet, und ein Zeitpunkt T2, zu dem die Amplitude des Reflexionsamplitudenmodells R auf null abgefallen ist. Das Reflexionsamplitudenmodell R, das die Bedingungen 1, 2, 3 und 4 erfüllt, wird einzigartig bestimmt.
Anschließend identifiziert die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 440 den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 auf der Grundlage des Reflexionsamplitudenmodells R, das in der derzeitigen Iteration des Schrittes 430 bestimmt wurde. Wie es in 8 dargestellt ist, wird insbesondere ein Zeitpunkt, bei dem ein früherer aus den beiden Punkten mit einer Nullamplitude in dem Reflexionsamplitudenmodell R in dem Zeit-Amplituden-Raum liegt, als der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 identifiziert. Nach Schritt 440 wird der Berechnungsprozess des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0 beendet.
Anschließend wird in Schritt 150 ein Abstand von dem Mikrofon 11 zu dem Objekt auf der Grundlage des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0 berechnet, der in der derzeitigen Iteration in Schritt 140 berechnet wurde. Der Abstand wird durch Multiplizieren der Hälfte der Zeit, die zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der Sendebefehl ausgesendet wurde, und dem Zeitpunkt T0 verstrichen ist, mit der Schallgeschwindigkeit berechnet. Anschließend an Schritt 150 schreitet die Steuerungs-ECU 4 zum Schritt 160.
Die Steuerungs-ECU 4 gibt in Schritt 160 eine Warnung entsprechend dem Abstand aus. Insbesondere wenn die Erfassungsinformationen, die in der derzeitigen Iteration des Schrittes 115 empfangen werden, den Erfassungsabstand D, die maximale Amplitude M, den Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm und das Nullpunktzeitintervall TD1 enthalten und die Schritte 140 und 150 übersprungen werden, gibt die Steuerungs-ECU 4 eine Warnung in Bezug auf den Erfassungsabstand D aus. Wenn die Erfassungsinformationen, die in der derzeitigen Iteration des Schrittes 115 empfangen werden, den frühen Verringerungszeitpunkt T3 enthalten und die Schritte 140 und 150 übersprungen werden, gibt die Steuerungs-ECU 4 eine Warnung in Bezug auf den Abstand aus, der in Schritt 150 identifiziert wurde.
Genauer gesagt bestimmt die Steuerungs-ECU 4, welcher von drei Abstandsbereichen, das heißt ein kurzer Abstand, ein mittlerer Abstand und ein langer Abstand, dem Bezugsabstand entspricht. Der Bezugsabstand entspricht beispielsweise einem kurzen Abstand, wenn der Bezugsabstand kleiner als ein erster Abstandsschwellenwert ist, entspricht einem mittleren Abstand, wenn der Bezugsabstand nicht kleiner als ein erster Abstandsschwellenwert und kleiner als ein zweiter Abstandsschwellenwert ist, und entspricht einem langen Abstand, wenn der Bezugsabstand nicht kleiner als der zweite Abstandsschwellenwert ist. Der erste Abstandsschwellenwert und der zweite Abstandsschwellenwert können jeweils ein fester Wert oder ein variabler Wert zur Bereitstellung einer Hysterese sein.
Die Steuerungs-ECU 4 gibt dann eine Warnung aus, die einen Inhalt enthält, der dem identifizierten Abstandsbereich entspricht. In einem Fall beispielsweise, in dem die Warnvorrichtung 5 gesteuert wird, einen Warnton in vorbestimmten Intervallen auszugeben, unterscheidet sich die Länge der vorbestimmten Intervalle zwischen dem kurzen Abstand, dem mittleren Abstand und dem langen Abstand. Genauer gesagt ist die Länge der vorbestimmten Intervalle für den mittleren Abstand länger als die Länge für den kurzen Abstand, und die Länge für den langen Abstand ist länger als die Länge für den mittleren Abstand. Nach Schritt 160 wird eine Iteration des Prozesses in 3 beendet.
Wie es oben beschrieben wurde, identifiziert die Steuerungseinheit 14 des Ultraschallsensors 1 in Schritt 245 den frühen Verringerungszeitpunkt T3 in der zeitlichen Änderung der Amplitude des Oszillationssignals, die der Oszillation des Mikrofons 11 entspricht. Die Steuerungs-ECU 4 schätzt dann in Schritt 140 den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 der reflektierten Welle auf der Grundlage des frühen Verringerungszeitpunktes T3, wobei der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 vor dem frühen Verringerungszeitpunkt T3 und nach dem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals liegt. Die Steuerungs-ECU 4 bestimmt dann in Schritt 150 den Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage des geschätzten Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0.
In einem Fall, in dem sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken, schätzt die Steuerungs-ECU 4 den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 der reflektierten Welle auf der Grundlage des Verringerungszeitpunktes T3. Der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 ist ein Zeitpunkt vor dem Verringerungszeitpunkt und nach dem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals. Somit ist es in einem Fall, in dem sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken, möglich, den Abstand zu dem Objekt unter Verwendung der reflektierten Welle zu erfassen.
Diesbezüglich wird ein Verfahren zum Berechnen des Reflexionsamplitudenmodells R und des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0 in den Schritten 430 und 440 beschrieben. Die beiden Seiten L1 und L2, die das Reflexionsamplitudenmodell R definieren, werden durch die folgenden Gleichungen entsprechend der Bedingung 3 ausgedrückt. $Gleichung der Seite L1: y = - a \times (t - T0 - TD1)$
$Gleichung der Seite L2: y = b \times (t - T0)$
In den Gleichungen repräsentieren -a und b jeweils eine Neigung der Seite L1 und eine Neigung der Seite L. Außerdem gilt gemäß der Bedingung 4 $b = a \times T2 / T2$
In den Gleichungen 1, 2 und 3 sind a, b, T0, y und t unbekannten Größen und die Größen T0 und TD1 sind bekannt.
Auf der Grundlage der Gleichung 1 ist ein Schnittpunkt zwischen L1 und L2 wie folgt. $t = T0 + TD1/2$
$y = a/2 \times TD1$
Da der Schnittpunkt auf der Amplitudenvorhersagekurve S gemäß der Bedingung 2 liegt, gilt $b \times (T0 + T1 - T0) = A \times [exp {- m \times c/2 \times (T0 - T1)}] / {(T 0 + T 1)}^{2}$
Da die Seite L1 durch die Position (T3, X) entsprechend der Bedingung 1 verläuft, gilt $X = - a \times (T1 - T0 - TD1)$
In den Gleichungen 3, 6 und 7 sind a, b und T0 unbekannte Größen und die anderen Größen sind bekannt. Somit ist es möglich, den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 durch Auflösen der Gleichungen 3, 6 und 7 nach T0 zu berechnen.
Außerdem bewirkt die Steuerungseinheit 14, dass das Mikrofon 11 eine Sendewelle (im Folgenden als „vergangene Sendewelle“ bezeichnet) vor dem Aussenden der Sendewelle aussendet, die schließlich die Oszillation 64 erzeugt, die durch die reflektierte Welle verursacht wird, die sich mit dem Nachhall überdeckt, wie es oben beschrieben wurde. Die vergangene Sendewelle wird dann von dem Objekt reflektiert, wodurch die obige reflektierte Welle 62 erzeugt wird. Die reflektierte Welle 62 entspricht einer vergangenen reflektierten Welle. Wenn das Mikrofon 11 die reflektierte Welle 62 empfängt und oszilliert, erlangt die Steuerungseinheit 14 ein Oszillationssignal, das der Oszillation des Mikrofons 11 entspricht, die durch die reflektierte Welle 62 verursacht wird. Das Oszillationssignal entspricht einem vergangenen Oszillationssignal.
Die maximale Amplitude M und der Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm werden dann in der Steuerungs-ECU 4 aufgezeichnet, wobei die maximale Amplitude M ein maximaler Amplitudenwert in einer zeitlichen Änderung einer Amplitude des vergangenen Oszillationssignals ist und der Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm ein Zeitpunkt ist, zu dem die Amplitude den maximalen Wert in der zeitlichen Änderung der Amplitude des vergangenen Oszillationssignals erreicht. Die maximale Amplitude M entspricht einer vergangenen maximalen Amplitude, und der Amplitudenmaximumzeitpunkt Tm entspricht einem vergangenen Amplitudenmaximumzeitpunkt. Wie es aus Obigem ersichtlich ist, ist es möglich, den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Informationen hinsichtlich der Amplitude der reflektierten Welle 62 zu schätzen, die sich in der Vergangenheit nicht mit dem Nachhall überdeckt hat.
Genauer gesagt schätzt die Steuerungseinheit 14 den Vergrößerungszeitpunkt T0 als einen früheren Zeitpunkt mit einer Erhöhung des obigen Koeffizienten A.
Weiterhin bestimmt die Steuerungs-ECU 4, ob der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 zu berechnen ist, auf der Grundlage eines Ortes eines Objektes, das zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit identifiziert wurde, und einer Verschiebung des Fahrzeugs seit dem Zeitpunkt in der Vergangenheit. Mit anderen Worten, die Steuerungs-ECU 4 bestimmt, ob sich die reflektierte Welle mit dem Nachhall überdeckt, auf der Grundlage eines Ortes eines Objektes, das zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit identifiziert wurde, und einer Verschiebung des Fahrzeugs seit dem Zeitpunkt in der Vergangenheit. Dieses macht es möglich, mit hoher Genauigkeit auf der Grundlage einer vergangenen Fahrhistorie des Fahrzeugs zu bestimmen, ob sich die reflektierte Welle mit einem Nachhall überdeckt.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Ein Fahrzeugobjektdetektor gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Fahrzeugobjektdetektor gemäß der ersten Ausführungsform nur in dem Prozessinhalt in Schritt 140. Insbesondere schätzt die Steuerungs-ECU 4 in Schritt 140 einen um eine vorbestimmte Zeit Tb vor dem frühen Verringerungszeitpunkt T3 liegenden Zeitpunkt als den frühen Verringerungszeitpunkt T3, wie es in 9 dargestellt ist. Die vorbestimmte Zeit Tb ist eine feste Zeit, die nicht variabel ist. Die vorbestimmte Zeit Tb wird im Voraus als eine Zeit festgelegt, die im Wesentlichen so lang wie eine Wellenbreite (Dauer) der reflektierten Welle ist, die sich mit dem Nachhall überdeckt. Die Wellenbreite der reflektierten Welle ist eine Größe, die einer Dauer eines Andauers der reflektierten Welle entspricht. Die übrigen Betriebe sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
Dieses verringert eine Verarbeitungslast zum Schätzen des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0, auch wenn die Genauigkeit der Schätzung des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0 niedriger als in der ersten Ausführungsform ist.
Hinsichtlich der anderen Funktionen ist der Fahrzeugobjektdetektor gemäß der zweiten Ausführungsform in der Lage, ähnliche Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Man beachte, dass in den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen die Steuerungseinheit 14 des Ultraschallsensors 1 als eine Erlangungseinheit mittels Durchführung von Schritt 220 und als eine Verringerungsidentifizierungseinheit mittels Durchführung von Schritt 245 dient. Außerdem dient die Steuerungs-ECU 4 als eine Erfassungsinformationsaufzeichnungseinheit mittels Durchführung von Schritt 120, dient als eine Schätzungsbestimmungseinheit mittels Durchführung von Schritt 130, dient als eine Vergrößerungsschätzeinheit mittels Durchführung von Schritt 140 und dient als eine Abstandsbestimmungseinheit mittels Durchführung von Schritt 150.
Man beachte, dass, wenn der frühe Verringerungszeitpunkt T3 später liegt, der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 in der zweiten Ausführungsform als ein späterer Zeitpunkt geschätzt wird. Außerdem kann der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt T0 in dem Berechnungsverfahren des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes T0 wie in der ersten Ausführungsform auch als ein späterer Zeitpunkt geschätzt werden, wenn der frühe Verringerungszeitpunkt T3 später liegt.
Weitere Ausführungsformen
Man beachte, dass die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist und nach Bedarf modifiziert werden kann. Weiterhin sind die obigen Ausführungsformen relevant füreinander, und können somit nach Bedarf kombiniert werden, wenn diese Kombination nicht offensichtlich unmöglich ist. Außerdem sind in den obigen Ausführungsformen Elemente, die die Ausführungsformen ausbilden, nicht unbedingt notwendig, wenn sie nicht insbesondere als besonders notwendig oder im Prinzip als offensichtlich notwendig beschrieben sind. Weiterhin sind in den obigen Ausführungsformen, wenn numerische Werte wie beispielsweise eine Zahl, ein numerischer Wert, eine Größe und ein Bereich von Komponenten der Ausführungsformen beschrieben sind, derartige numerische Werte nicht auf spezielle Werte, wie sie beschrieben sind, beschränkt, wenn es nicht explizit beschrieben ist, dass die speziellen Werte notwendig sind oder im Prinzip offensichtlich auf die speziellen Werte beschränkt sind. Insbesondere wenn mehrere beispielhafte Werte einer Größe genannt sind, kann irgendein Zwischenwert zwischen den Werten verwendet werden, wenn nicht eine spezielle Beschreibung separat angegeben ist oder der Wert offensichtlich im Prinzip unmöglich ist. Wenn in den obigen Ausführungsformen eine Gestalt, eine Positionsbeziehung usw. einer Komponente usw. beschrieben sind, sind die Gestalt, die Positionsbeziehung usw. nicht auf eine spezielle Gestalt, Positionsbeziehung usw. wie beschrieben beschränkt, wenn es nicht ausdrücklich anders beschrieben ist oder diese im Prinzip auf die spezielle Gestalt, Positionsbeziehung usw. beschränkt sind. Die Erfindung kann die folgenden Modifikationsbeispiele der obigen Ausführungsformen und irgendein beliebiges Modifikationsbeispiel innerhalb des Äquivalenzbereiches enthalten. Man beachte, dass jedes der folgenden Modifikationsbeispiele unabhängig selektiv verwendbar ist oder in den obigen Ausführungsformen nicht verwendbar ist. Mit anderen Worten, es ist eine beliebige Kombination der folgenden Modifikationsbeispiele für die obigen Ausführungsformen verwendbar.
Modifikationsbeispiel 1
Die Steuerungs-ECU 4 kann unabhängig von der Verschiebung des Fahrzeugs in Schritt 130 bestimmen, ob sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken. Insbesondere wird bestimmt, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle nicht überdecken, wenn die jüngsten Erfassungsinformationen den frühen Verringerungszeitpunkt T3 enthalten, und es wird bestimmt, dass sich der Nachhall und die reflektierte Welle überdecken, wenn die Erfassungsinformationen den früheren Verringerungszeitpunkt T3 nicht enthalten.
Modifikationsbeispiel 2
In der ersten Ausführungsform wird das Reflexionsamplitudenmodell R durch die beiden Seiten gleicher Länge des gleichschenkligen Dreieckes mit der Basis definiert, die auf der Zeitachse mit einer Nullamplitude in dem Zeit-Amplituden-Raum liegt. Eine derartige Gestalt des Reflexionsamplitudenmodells R ist jedoch nicht erschöpfend bzw. ausschließlich. Das Reflexionsamplitudenmodell R kann die Gestalt einer Parabel sein, die sich nach unten öffnet.
Modifikationsbeispiel 2
In der obigen zweiten Ausführungsform ist die vorbestimmte Zeit Tb eine feste Zeit, die nicht variabel ist. Die vorbestimmte Zeit Tb kann jedoch eine variable Zeit sein. Die vorbestimmte Zeit Tb kann beispielsweise eine Größe sein, die sich mit einer Erhöhung des Koeffizienten A, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, erhöht.
Modifikationsbeispiel 3
In den obigen Ausführungsformen ist ein einzelner Ultraschallsensor 1 mit der Steuerungs-ECU 4 verbunden. Es können jedoch mehrere Ultraschallsensoren mit der Steuerungs-ECU 4 verbunden sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017134856 [0001]

Claims

Objektdetektor, der aufweist: eine Erlangungseinheit (220), die ausgelegt ist, ein Oszillationssignal, das einer Oszillation eines Mikrofons (11) entspricht, zu erlangen, wobei das Mikrofon ausgelegt ist, eine Sendewelle, die eine Ultraschallwelle ist, dadurch auszusenden, dass es auf der Grundlage eines Ansteuersignals zum Oszillieren angesteuert wird, während es durch Empfangen einer reflektierten Welle oszilliert, die als Ergebnis dessen erzeugt wird, dass die Sendewelle von einem Objekt reflektiert wird; eine Verringerungsidentifizierungseinheit (245), die ausgelegt ist, in einer zeitlichen Änderung einer Amplitude des Oszillationssignals, das durch die Erlangungseinheit erlangt wird, einen Verringerungszeitpunkt (T3) einer ersten Verringerung von einem Wert, der größer als ein Schwellenwert (X) ist, auf den Schwellenwert oder weniger nach Beendigung des Ansteuersignals zu identifizieren; eine Vergrößerungsschätzeinheit (140), die ausgelegt ist, einen Vergrößerungsnachhallzeitpunkt (T0) der reflektierten Welle auf der Grundlage des Verringerungszeitpunktes zu schätzen, der durch die Verringerungsidentifizierungseinheit identifiziert wird, wobei der Vergrößerungsnachhallzeitpunkt vor dem Verringerungszeitpunkt und nach einem Zeitpunkt eines Starts des Ansteuersignals liegt; und eine Abstandsbestimmungseinheit (150), die ausgelegt ist, einen Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage des Vergrößerungsnachhallzeitpunktes, der durch die Vergrößerungsschätzeinheit geschätzt wird, zu bestimmen.
Objektdetektor nach Anspruch 1, wobei die Vergrößerungsschätzeinheit ausgelegt ist, den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt als einen späteren Zeitpunkt zu schätzen, wenn der Verringerungszeitpunkt später liegt.
Objektdetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vergrößerungsschätzeinheit ausgelegt ist, einen Zeitpunkt, der um eine feste Zeit früher als der Verringerungszeitpunkt liegt, als den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt zu schätzen.
Objektdetektor nach Anspruch 1 oder 2, der außerdem eine Erfassungsinformationsaufzeichnungseinheit (120) aufweist, wobei wenn bewirkt wird, dass das Mikrofon durch Empfangen einer vergangenen reflektierten Welle, die als Ergebnis einer Reflexion einer vergangenen Sendewelle von dem Objekt erzeugt wird, oszilliert, die Erlangungseinheit ausgelegt ist, ein vergangenes Oszillationssignal zu erlangen, das einer Oszillation des Mikrofons entspricht, die durch die vergangene reflektierte Welle verursacht wurde, wobei die vergangene Sendewelle von dem Mikrofon ausgesendet wird, bevor die Sendewelle ausgesendet wird, die Erfassungsinformationsaufzeichnungseinheit ausgelegt ist, eine vergangene maximale Amplitude und einen vergangenen Amplitudenmaximumzeitpunkt aufzuzeichnen, wobei die vergangene maximale Amplitude ein maximaler Amplitudenwert in einer zeitlichen Änderung einer Amplitude des vergangenen Oszillationssignals ist, wobei der vergangene Amplitudenmaximumzeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem die Amplitude den maximalen Wert in der zeitlichen Änderung der Amplitude des vergangenen Oszillationssignals erreicht, und die Vergrößerungsschätzeinheit ausgelegt ist, den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt auf der Grundlage der vergangenen maximalen Amplitude, die in der Erfassungsinformationsaufzeichnungseinheit aufgezeichnet ist, des vergangenen Amplitudenmaximumzeitpunktes, der in der Erfassungsinformationsaufzeichnungseinheit aufgezeichnet ist, des Schwellenwertes und des Verringerungszeitpunktes zu schätzen.
Objektdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der außerdem eine Schätzungsbestimmungseinheit (130) aufweist, die ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Ortes eines Objektes, das zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit identifiziert wurde, und einer Verschiebung eines Fahrzeugs seit dem Zeitpunkt in der Vergangenheit zu bestimmen, ob die Vergrößerungsschätzeinheit den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt zu schätzen hat.
Objektdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vergrößerungsschätzeinheit ausgelegt ist, den Vergrößerungsnachhallzeitpunkt zu schätzen, wenn der Verringerungszeitpunkt nach einem Bezugszeitpunkt (Tr) liegt.