DE112021007089B4

DE112021007089B4 - Objekterfassungsvorrichtung, objekterfassungsverfahren und objekterfassungsprogramm

Info

Publication number: DE112021007089B4
Application number: DE112021007089.4T
Authority: DE
Inventors: Kentaro Ishikawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2024-06-20
Anticipated expiration: 2041-04-21
Also published as: JP7278519B2; US20230400572A1; JPWO2022224355A1; WO2022224355A1; CN117178203A; DE112021007089T5

Abstract

Objekterfassungsvorrichtung (100), umfassend:eine Entfernungsberechnungseinheit (125), um jedes einer Vielzahl von Empfangssignalen, das ein Signal ist, das von jedem einer Vielzahl von Empfängern empfangen wird, und ein Signal ist, das einem Übertragungssignal entspricht, das ein Signal ist, das von einem Übertrager übertragen und von einem Objekt (2) reflektiert wird, als ein Ziel-Empfangssignal zu betrachten, um jedes von mindestens einem von Peaks, die den Ziel-Empfangssignalen entsprechen, als einen Ziel-Peak zu erfassen und um eine Entfernung, die dem Ziel-Peak entspricht, als eine berechnete Entfernung zu berechnen;eine Positionskoordinaten-Berechnungseinheit (126), um einen Erfassungspunkt zu berechnen, der Positionskoordinaten anzeigt, die eine Position anzeigen, an der geschätzt wird, dass das Objekt (2) vorhanden ist, basierend auf jeder Kombination der berechneten Entfernung entsprechend jedem der Vielzahl von Empfangssignalen, einer Position des Übertragers und jeder Position der Vielzahl von Empfängern, und um einen Satz, der aus den berechneten Erfassungspunkten besteht, als eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe zu betrachten; undeine Störungsentfernungseinheit (127), um aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe einen Erfassungspunkt zu entfernen, der einer Störung entspricht, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Objekterfassungsvorrichtung; ein Objekterfassungsverfahren und ein Objekterfassungsprogramm.
HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
Eine Objekterfassungsvorrichtung ist bekannt, um ein umgebendes Objekt, das um ein Fahrzeug herum vorhanden ist, mittels eines Sensors, wie etwa eines Ultraschallwellensensors, zu erfassen.
Als die Objekterfassungsvorrichtung gibt es eine Objekterfassungsvorrichtung, die einen Ultraschallwellen-Übertrager und einen Ultraschallwellen-Empfänger enthält, ein Ultraschallwellensignal unter Verwendung des Ultraschallwellen-Übertragers überträgt, eine reflektierte Welle empfängt, die von einem umgebenden Objekt zurückreflektiert wurde, wenn das umgebende Objekt vorhanden ist, das umgebende Objekt erfasst, indem geprüft wird, ob oder ob nicht die reflektierte Welle in einem Empfangssignal vorhanden ist, und eine Entfernung vom Fahrzeug zum umgebenden Objekt berechnet, wenn das umgebende Objekt erfasst wurde.
Die von der Objekterfassungsvorrichtung erfassten Informationen über das umgebende Objekt werden genutzt, um beispielsweise einen Bericht oder eine Warnung an einen Fahrer des Fahrzeugs auszugeben oder das Fahrzeug so zu steuern, dass ein Zusammenstoß des Fahrzeugs mit dem Objekt vermieden wird.
Ferner gibt es als die Objekterfassungsvorrichtung eine Objekterfassungsvorrichtung, die relative Positionskoordinaten und eine Richtung, in der sich das umgebende Objekt befindet, sowie die relative Geschwindigkeit oder dergleichen des umgebenden Objekts unter Verwendung einer Vielzahl von Ultraschallwellensensoren berechnet.
Als ein konkretes Beispiel erfasst die Objekterfassungsvorrichtung das umgebende Objekt unter Verwendung eines Ultraschallwellen-Übertragers und zwei Ultraschallwellen-Empfänger in bekannten Anordnungen, und durch Berechnen einer Entfernung von jedem Ultraschallwellen-Empfänger zu dem erfassten umgebenden Objekt ist die Objekterfassungsvorrichtung in der Lage, die relativen Positionskoordinaten des umgebenden Objekts auf der Grundlage des Prinzips der Trilateration, Triangulation oder dergleichen zu berechnen. Der Ultraschallwellen-Übertrager und der Ultraschallwellen-Empfänger können der gleiche Sensor oder unterschiedliche Sensoren sein. Außerdem kann die Anzahl der Ultraschallwellen-Übertrager und der Ultraschallwellen-Empfänger gleich oder größer als zwei Stück sein. Nachfolgend wird der Einfachheit halber ein Fall beschrieben, in dem die Objekterfassungsvorrichtung einen Ultraschallwellen-Übertrager und zwei Ultraschallwellen-Empfänger nutzt.
Hier enthält das Erfassungsergebnis der Objekterfassungsvorrichtung im Allgemeinen eine Störung. Die Störung tritt in dem Fall auf, dass eine von einem Objekt reflektierte Welle fälschlicherweise erfasst wird, wobei das Objekt nicht Gegenstand der Erfassung ist, wie etwa die von der Straßenoberfläche reflektierte Welle, dass die vom Objekt reflektierte Welle nicht normal erfasst werden kann, da eine Hintergrundstörung groß ist, oder dass Nebenzipfel, die links und rechts von einem richtig reflektierten Wellen-Peak auftreten, fälschlicherweise erfasst werden.
Ferner wird ein Fall betrachtet, in dem eine Vielzahl von reflektierten Wellen für ein Empfangssignal erfasst werden, um eine Vielzahl von umgebenden Objekten zu erfassen. Da die Anzahl der zu erfassenden umgebenden Objekte im Allgemeinen nicht bekannt ist, ist auch die Anzahl der zu erfassenden reflektierten Wellen nicht bekannt. Falls die Objekterfassungsvorrichtung jedoch eine bestimmte Menge an Fülle von reflektierten Wellen erfasst, enthalten die Erfassungsergebnisse nicht nur Informationen, die den reflektierten Wellen der Erfassungsziele entsprechen, sondern auch Störungen.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die relativen Positionskoordinaten auf der Grundlage des Trilaterationsprinzips unter Verwendung einer Vielzahl von Sensoren berechnet werden, wird die Trilateration genutzt, indem eine Vielzahl von Entfernungen kombiniert werden, die auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses jedes Sensors berechnet werden. Falls also eine Kombination von Entfernungsinformationen falsch ist, werden falsche relative Positionskoordinaten berechnet, wobei die Kombination beispielsweise eine Kombination aus einer Störung und einer Entfernung zu einem Erfassungsziel ist, eine Kombination aus einer Störung und einer weiteren Störung ist oder eine Kombination aus einer Entfernung zu einem Erfassungsziel A und einer Entfernung zu einem Erfassungsziel B ist.
Als Verfahren zum Entfernen oder Reduzieren von Störung ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, wie ein Verfahren des Entfernens eines Ergebnisses außerhalb des Beobachtungsbereichs eines Sensors unter Verwendung eines bekannten Betrachtungswinkels, eines bekannten Entfernungsmessbereichs oder dergleichen des Sensors, oder ein Verfahren des Ausschlie-ßens eines Ausreißerwerts, indem Erfassungsergebnisse von der Vergangenheit bis zur Gegenwart als Zeitreihendaten behandelt werden.
Die Patentliteratur 1 offenbart eine Technik zur Entfernung von Störung, während die Form einer Straße aus Erfassungspunkten geschätzt wird, indem die Erfassungspunkte von der Vergangenheit bis zur Gegenwart gruppiert werden und eine Gruppe, die eine kleine Anzahl von Erfassungspunkten enthält, ausgeschlossen wird.
REFERENZLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2010-107447 A
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technik wird davon ausgegangen, dass ein Radargerät eingesetzt wird, das mehr Punkte gleichzeitig erfassen kann als ein Ultraschallwellensensor. Im Allgemeinen nutzt das Radargerät ein Verfahren des Berechnens eines Winkels aus der Richtwirkung jeder Empfangsantenne, wobei eine große Anzahl von Empfangsantennen in einem Array angeordnet sind, und das Prinzip dieses Verfahrens unterscheidet sich von dem Prinzip des Verfahrens des Berechnens der relativen Positionskoordinaten auf der Grundlage der Trilateration unter Verwendung des Ultraschallwellensensors. Daher unterscheiden sich die Eigenschaften der Erfassungsergebnisse, die durch das Verfahren mit dem Radargerät und das Verfahren mit dem Ultraschallwellensensor bezogen werden, voneinander.
Insbesondere, wenn eine Vielzahl von reflektierten Wellen-Peaks von dem Empfangssignal, das von dem Ultraschallwellen-Empfänger erworben wird, erfasst werden und die Trilateration durch Kombination der Erfassungsergebnisse jedes Ultraschallwellen-Empfängers eingesetzt wird, tendieren Erfassungspunkte, welche die Erfassungsergebnisse der relativen Positionskoordinaten sind, dazu, in einer Kreisbogenform zu erscheinen, verursacht durch das falsche Kombinieren von Störungen, welche leicht von einem Peak verschoben sind, welche der von dem Erfassungsziel reflektierten Welle entspricht. Selbst wenn die in der Patentliteratur 1 offenbarte Technik angewandt wird, um aus den von einer Vielzahl von Ultraschallwellensensoren bezogenen Erfassungspunkten die den Störungen entsprechenden Erfassungspunkte zu entfernen, besteht daher das Problem, dass es nicht möglich ist, die den Störungen entsprechenden Erfassungspunkte unter Berücksichtigung von Eigenschaften des Ultraschallwellensensors und der Eigenschaften der Trilateration in geeigneterer Weise zu entfernen.
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, Erfassungspunkte, die Störungen entsprechen, aus Erfassungspunkten zu entfernen, die von einer Vielzahl von Ultraschallwellensensoren unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Ultraschallwellensensors und Eigenschaften der Trilateration bezogen wurden.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Objekterfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst:

eine Entfernungsberechnungseinheit, um jedes einer Vielzahl von Empfangssignalen, das ein Signal ist, das von jedem einer Vielzahl von Empfängern empfangen wird, und ein Signal ist, das einem Übertragungssignal entspricht, das ein Signal ist, das von einem Übertrager übertragen und von einem Objekt reflektiert wird, als ein Ziel-Empfangssignal zu betrachten, um jedes von mindestens einem von Peaks, die den Ziel-Empfangssignalen entsprechen, als einen Ziel-Peak zu erfassen, und um eine Entfernung, die dem Ziel-Peak entspricht, als eine berechnete Entfernung zu berechnen;
eine Positionskoordinaten-Berechnungseinheit, um einen Erfassungspunkt zu berechnen, der Positionskoordinaten anzeigt, die eine Position anzeigen, an der geschätzt wird, dass das Objekt vorhanden ist, basierend auf jeder Kombination der berechneten Entfernung entsprechend jedem der Vielzahl von Empfangssignalen, einer Position des Übertragers und jeder Position der Vielzahl von Empfängern, und um einen Satz, der aus den berechneten Erfassungspunkten gebildet ist, als eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe zu betrachten; und
eine Störungsentfernungseinheit, um aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe einen Erfassungspunkt zu entfernen, der einer Störung entspricht, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist.

VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung entfernt eine Störungsentfernungseinheit Erfassungspunkte, die einer Störung entsprechen, aus einer Erfassungsergebnis-Punktgruppe, basierend auf Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist. Wenn hier jeder von einem Übertrager und einer Vielzahl von Empfängern jeweils ein Ultraschallwellensensor ist, und eine Positionskoordinatenberechnungseinheit die Positionskoordinaten jedes Erfassungspunkts, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, auf der Grundlage der Trilateration berechnet, sind Eigenschaften des Ultraschallwellensensors und Eigenschaften der Trilateration in den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunkts, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, wiedergegeben. Daher ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, Erfassungspunkte, die Störungen entsprechen, aus Erfassungspunkten zu entfernen, die von einer Vielzahl von Ultraschallwellensensoren unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Ultraschallwellensensors und der Eigenschaften der Trilateration bezogen wurden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Darstellung, welche ein Anwendungsbeispiel für eine Objekterfassungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
2 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration für die Objekterfassungsvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Steuerungseinrichtung 101 gemäß Ausführungsform 1.
4 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Objekterfassungseinheit 122 gemäß Ausführungsform 1.
5 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Störungsentfernungseinheit 127 gemäß Ausführungsform 1.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Funktionsweise der Steuerungseinrichtung 101 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Funktionsweise einer Koordinatenkonvertierungseinheit 130 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Funktionsweise einer Erfassungspunktauswahleinheit 135 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
9 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration der Steuerungseinrichtung 101 gemäß einer Modifikation von Ausführungsform 1 zeigt.
10 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Objekterfassungseinheit 122b gemäß Ausführungsform 2.
11 ist ein funktionales Bockdiagramm einer Störungsentfernungseinheit 127b gemäß Ausführungsform 2.
12 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Störungsentfernungseinheit 127c gemäß Ausführungsform 3.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Funktionsweise einer Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
14 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Störungsentfernungseinheit 127d gemäß Ausführungsform 4.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Funktionsweise einer Koordinaten-konvertierungseinheit 130d gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
16 ist eine Darstellung, welche eine Auswahl eines Erfassungspunkts erläutert.
17 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine von der Koordinaten-konvertierungseinheit 130 übertragene Erfassungsergebnis-Punktgruppe darstellt.
18 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Clusterbildungsergebnisses, wobei (a) eine Darstellung zur Veranschaulichung des Clusterbildungs-Ergebnisses ist und (b) eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Ergebnisses der inversen Konvertierung von (a) in ein orthogonales Koordinatensystem ist.
19 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Ergebnisses der Berechnung eines repräsentativen Punktes, wobei (a) eine Darstellung ist, welche ein Ausgabeergebnis einer Repräsentativer-Punkt-Berechnungseinheit veranschaulicht, und (b) eine Darstellung ist, welche ein Ergebnis der inversen Konvertierung von (a) in das orthogonale Koordinatensystem veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der Beschreibung und den Zeichnungen der Ausführungsformen sind die gleichen Elemente und entsprechende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen benannt. Die Beschreibung von Elementen, die mit dem gleichen Bezugszeichen benannt sind, wird gegebenenfalls weggelassen oder vereinfacht. Pfeile in den Zeichnungen geben hauptsächlich den Fluss von Daten oder den Fluss von Verarbeitung an. „Einheit“ kann gegebenenfalls als „Schaltung“, „Schritt“, „Vorgang“, „Prozess“ oder „Schaltkreis“ interpretiert werden.
Ausführungsform 1.
Die vorliegende Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
*** Beschreibung der Konfiguration ***
1 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer Objekterfassungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Die Objekterfassungsvorrichtung 100 umfasst einen Ultraschallwellen-Übertrager 106 und zwei Ultraschallwellen-Empfänger 107 und eine Steuerungseinrichtung 101, welche diese steuert. Der Ultraschallwellen-Empfänger 107 ist ein allgemeiner Begriff für einen in der Objekterfassungsvorrichtung 100 enthaltenen Ultraschallwellen-Empfänger. Die Objekterfassungsvorrichtung 100 ist als ein konkretes Beispiel an einem vierrädrigen Fahrzeug angebracht. Das Installationsziel der Objekterfassungsvorrichtung 100 ist nicht auf das vierrädrige Fahrzeug beschränkt, sondern kann auch ein anderes sich bewegendes Objekt sein, wie etwa ein zweirädriges Fahrzeug, ein Schiff, ein Fortbewegungsmittel für Personen (Personal Mobility Vehicle, PMV) oder ein autonomer mobiler Roboter (AMR), oder kann ein stationärer Körper sein, wie etwa eine Wand oder eine Decke eines Gebäudes.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber ein Fall beschrieben, in dem die Objekterfassungsvorrichtung 100 an einem Fahrzeug 1 angebracht ist, welches nicht dargestellt ist. In einem konkreten Beispiel ist jeder von dem Ultraschallwellen-Übertrager 106, dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b an der Außenfläche des Fahrzeugs 1 installiert, und die Steuereinrichtung 101 ist im Inneren des Fahrzeugs 1 installiert.
Die Steuereinrichtung 101 veranlasst, dass der Ultraschallwellen-Übertrager 106 eine Referenzwelle, die zur Erfassung eines Objekts 2 genutzt wird, als eine Übertragungswelle 3 zu übertragen. Sowohl der Ultraschallwellen-Empfänger 107a als auch der Ultraschallwellen-Empfänger 107b empfangen Referenzwellen. Bei der Referenzwelle handelt es sich als ein konkretes Beispiel um eine Ultraschallwelle. Hier wird eine Referenzwelle, die sowohl vom Ultraschallwellen-Empfänger 107a als auch vom Ultraschallwellen-Empfänger 107b empfangen wird und die sowohl den Ultraschallwellen-Empfänger 107a als auch den Ultraschallwellen-Empfänger 107b direkt erreicht, ohne von dem Objekt 2 reflektiert zu werden, als eine direkte Welle 5 bezeichnet. Eine Referenzwelle, die sowohl von dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a als auch von dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b empfangen wird und die von dem Objekt 2 reflektiert wird und nicht die direkte Welle 5 ist, wird als eine reflektierte Welle 4 bezeichnet. Das Objekt 2 ist ein Objekt, das sich um das Fahrzeug 1 herum befindet.
Wie in 1 veranschaulicht, wird, wenn sich um das Fahrzeug 1 herum ein Objekt 2 befindet, die von dem Objekt 2 reflektierte Übertragungswelle 3 als die reflektierte Welle 4 zu dem Fahrzeug 1 zurückgeführt. Die Objekterfassungsvorrichtung 100 erfasst das Objekt 2 unter Verwendung der reflektierten Welle 4, die von jedem von dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107n empfangen wird. Wenn das Fahrzeug 1 hier ein falsches Ergebnis von der Objekterfassungsvorrichtung 100 empfängt, kann das Fahrzeug 1 eine Warnung, Steuerung oder dergleichen fälschlich durchführen.
Die Anordnung des Ultraschallwellen-Übertragers 106, des Ultraschallwellen-Empfängers 107a und des Ultraschallwellen-Empfängers 107b ist jeweils nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Position beschränkt. Der Ultraschallwellen-Empfänger 107a und der Ultraschallwellen-Empfänger 107b kann jeweils in einem Bereich angeordnet sein, in dem die reflektierte Welle 4 empfangen werden kann, und kann als ein konkretes Beispiel an der Vorderseite, am Heck, an der Seite, an der Front, an der Heckseite, an der Oberseite oder der Unterseite des Fahrzeugs 1 angeordnet sein. Um die Koordinaten des Objekts 2 mit Hilfe der Trilateration zu berechnen, ist es jedoch wünschenswert, dass eine Entfernung zwischen dem Ultraschallwellen-Übertrager 106 und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und eine Entfernung zwischen dem Ultraschallwellen-Übertrager 106 und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b voneinander verschieden sind.
2 stellt ein Hardware-Konfigurationsbeispiel für die Objekterfassungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar.
Die Objekterfassungsvorrichtung 100 kann in einer in Form, die mit dem Fahrzeug 1 integriert oder von diesem oder jeder in dieser Zeichnung dargestellten Komponente oder dergleichen nicht trennbar ist, realisiert sein. Die Objekterfassungsvorrichtung 100 kann alternativ in einer in einer von dem Fahrzeug 1 oder jeder in dieser Zeichnung dargestellten Komponente oder dergleichen entfernbaren oder trennbaren Form realisiert sein.
Wie in 2 dargestellt umfasst die Objekterfassungsvorrichtung 100 die Steuerungseinrichtung 101, einen Übertragungsverstärker 105, den Ultraschallwellen-Übertrager 106, den Ultraschallwellen-Empfänger 107a, den Ultraschallwellen-Empfänger 107b, einen Empfangsverstärker 108a, einen Empfangsverstärker 108b und Signalleitungen 112.
In 2 wird zur Vereinfachung der Beschreibung davon ausgegangen, dass die Objekterfassungsvorrichtung 100 ebenso viele Empfangsverstärker 108 wie die Ultraschallwellen-Empfänger 107 umfasst. Der Empfangsverstärker 108a und der Empfangsverstärker 108b können hier jedoch als ein einziger Empfangsverstärker konfiguriert sein, und der eine Empfangsverstärker kann so konfiguriert sein, dass er Signale von einer Vielzahl von Ultraschallwellen-Empfängern 107 empfängt.
Die Steuerungseinrichtung 101 ist über Signalleitungen 112 mit dem Übertragungsverstärker 105, dem Empfangsverstärker 108a und dem Empfangsverstärker 108b verbunden. Wie in dieser Zeichnung dargestellt ist die Steuerungseinrichtung 101 ein allgemeiner Computer. Die Steuerungseinrichtung 101 kann aus einer Vielzahl von Computern gebildet sein.
Der Übertragungsverstärker 105 und der Ultraschallwellen-Übertrager 106, der Empfangsverstärker 108a und der Ultraschallwellen-Empfänger 107a sowie der Empfangsverstärker 108b und der Ultraschallwellen-Empfänger 107b sind jeweils über die Signalleitung 112 miteinander verbunden.
Die Steuerungseinrichtung 101 ist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) und umfasst einen Prozessor 11, einen Arbeitsspeicher 103 und eine Kommunikationsschnittstelle 104.
Die Steuerungseinrichtung 101 überträgt ein akustisches Signal, um den Ultraschallwellen-Übertrager 106 zu veranlassen, eine Ultraschallwelle zu übertragen, und führt einen Objekterfassungsprozess unter Verwendung des akustischen Signals durch, das jeweils von dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b empfangen wird.
Im Folgenden wird ein von dem Ultraschallwellen-Übertrager 106 übertragenes akustisches Signal als ein Übertragungssignal bezeichnet, und ein jeweils von dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b empfangenes akustisches Signal als ein Empfangssignal bezeichnet. Das Empfangssignal kann sich auf ein Empfangssignal beziehen, das durch den Empfangsverstärker 108a und den Empfangsverstärker 108b jeweils verstärkt wird.
Der Prozessor 11 ist eine Verarbeitungseinrichtung, die im Arbeitsspeicher 103 gespeicherte Programme und dergleichen liest und ausführt. Die Verarbeitungseinrichtung wird manchmal auch als ein integrierter Schaltkreis (IC) bezeichnet. Als ein konkretes Beispiel ist der Prozessor 11 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU).
Die Steuerungseinrichtung 101 kann als Alternative zu dem Prozessor 11 eine Vielzahl von Prozessoren umfassen. Die Vielzahl von Prozessoren teilen sich die Rolle des Prozessors 11.
Der Arbeitsspeicher 103 ist mit einer Hauptspeichereinrichtung 12 (nicht dargestellt), die temporäre Daten und dergleichen speichert, die genutzt werden, wenn der Prozessor 11 ein Programm ausführt, und einer Hilfsspeichereinrichtung 13 (nicht dargestellt), welche die vom Prozessor 11 auszuführenden Programme, verschiedene Arten von Parametern wie Schwellenwerte und dergleichen speichert, konfiguriert.
Die Hauptspeichereinrichtung 12 speichert Empfangssignale temporär. Die Hauptspeichereinrichtung 12 ist beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM).
Due Hilfsspeichereinrichtung 13 speichert ein Objekterfassungsprogramm, ein Betriebssystem (OS) 19 (nicht abgebildet) und dergleichen und kann, als ein konkretes Beispiel, ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder ein Nur-Lese-Speicher (ROM) sein. Die Hilfsspeichereinrichtung 13 kann ein computerlesbares tragbares Aufzeichnungsmedium sein, wie etwas ein NAND-Flash-Speicher oder dergleichen. Das Objekterfassungsprogramm kann als ein Programmprodukt bereitgestellt sein.
Die Funktionen die Hauptspeichereinrichtung 12 und der Hilfsspeichereinrichtung 13 können jeweils durch ein anderes Speichermittel realisiert sein.
Die Kommunikationsschnittstelle 104 überträgt ein vom Prozessor 11 erzeugtes Übertragungssignal an den Übertragungsverstärker 105 und empfängt jeweils ein Empfangssignal vom Empfangsverstärker 108a und vom Empfangsverstärker 108b.
Die Kommunikationsschnittstelle 104 enthält einen Analog-Digital-Wandler und einen Digital-Analog-Wandler und wandelt das Übertragungssignal von einem Digitalsignal in ein Analogsignal und um, und wandelt das Empfangssignal von einem Analogsignal in ein Digitalsignal um.
Die Kommunikationsschnittstelle 104 kann aus einer einzigen Schnittstelle gebildet sein, die eine Vielzahl von Signaltypen überträgt und empfängt, oder kann aus einer Vielzahl von Schnittstellen gebildet sein, von denen jede eine erforderliche individuelle Funktion hat.
Die Kommunikationsschnittstelle 104 kann eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle, wie etwa einen USB-Anschluss (Universal Serial Bus) oder dergleichen enthalten, oder kann einen Kommunikationschip, eine Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) oder dergleichen enthalten.
Weitere Komponenten der Objekterfassungsvorrichtung 100 werden im Folgenden erläutert.
Der Übertragungsverstärker 105 ist über die Signalleitung 112 mit der Steuerungseinrichtung 101 verbunden und über die Signalleitung 112 mit dem Ultraschallwellen-Übertrager 106 verbunden. Der Übertragungsverstärker 105 verstärkt das von der Steuerungseinrichtung 101 übertragene akustische Signal und überträgt das verstärkte akustische Signal an den Ultraschallwellen-Übertrager 106.
Der Ultraschallwellen-Übertrager 106 überträgt ein akustisches Signal basierend auf dem von dem Übertragungsverstärker 105 empfangenen akustischen Signal nach Außen.
Der Ultraschallwellen-Empfänger 107a und der Ultraschallwellen-Empfänger 107b sind über die Signalleitung 112 mit dem Empfangsverstärker 108a und dem Empfangsverstärker 108b verbunden und empfangen das akustische Signal.
Der Empfangsverstärker 108a und der Empfangsverstärker 108b sind jeweils über die Signalleitung 112 mit der Steuerungseinrichtung 101 verbunden, verstärken das vom Ultraschallwellen-Empfänger 107a und vom Ultraschallwellen-Empfänger 107b jeweils empfangene akustische Signal und übertragen das verstärkte akustische Signal an die Steuerungseinrichtung 101.
Der Ultraschallwellen-Übertrager 106 und der Übertragungsverstärker 105 können in integrierter Form oder in einer nicht trennbaren Form realisiert sein, oder können in einer Form realisiert sein, die entfernt oder getrennt werden kann.
In ähnlicher Weise können der Ultraschallwellen-Empfänger 107a und der Ultraschallwellen-Empfänger 107b sowie der Empfangsverstärker 108a und der Empfangsverstärker 108b jeweils in integrierter Form oder in einer nicht trennbaren Form realisiert sein, oder können in einer Form realisiert sein, die entfernt oder getrennt werden kann.
Ferner sind in 2 der Übertragungsverstärker 105, der Ultraschallwellen-Übertrager 106, der Ultraschallwellen-Empfänger 107a, der Ultraschallwellen-Empfänger 107b, der Empfangsverstärker 108a und der Empfangsverstärker 108b sich voneinander unterscheidende Hardwareteile, wobei es sich jedoch zumindest bei einem Teil dieser Hardwareteile um die gleiche Hardware handeln kann. Das heißt, als ein konkretes Beispiel können der Übertragungsverstärker 105 und der Ultraschallwellen-Übertrager 106 ein Übertragungs-Ultraschallwellensensor mit eingebautem Verstärker sein. Der Ultraschallwellen-Empfänger 107a und der Empfangsverstärker 108a sowie der Ultraschallwellen-Empfänger 107b und der Empfangsverstärker 108b können jeweils ein Empfangs-Ultraschallwellensensor mit eingebautem Verstärker sein. Bei den für diese Teile von Hardware eingesetzten Ultraschallwellensensoren kann es sich um voneinander verschiedene Ultraschallwellensensoren oder um einen einzigen Ultraschallwellensensor handeln, der sowohl eine Übertragungsfunktion als auch eine Empfangsfunktion hat.
Die Signalleitung 112 ist eine Kommunikationsleitung, die eine Einrichtung wie etwa einen Ultraschallwellensensor verbindet. Über die Signalleitung 112 wird ein Signal zur Kommunikation zwischen Einrichtungen übertragen und empfangen.
3 zeigt ein konkretes Beispiel für ein funktionales Blockdiagramm der Steuerungseinrichtung 101. Hier wird eine Konfiguration der Steuerungseinrichtung 101 unter Bezugnahme auf diese Zeichnung beschrieben.
Wie in dieser Zeichnung dargestellt, umfasst die Steuerungseinrichtung 101 die Kommunikationsschnittstelle 104, eine Synchronisationseinheit 121, eine Objekterfassungseinheit 122, eine Übertragungseinheit 123 und eine Empfangseinheit 124 und ist mit dem Übertragungsverstärker 105, dem Empfangsverstärker 108a und dem Empfangsverstärker 108b verbunden.
Die Funktionen der einzelnen Funktionskomponenten der Synchronisationseinheit 121, der Objekterfassungseinheit 122, der Übertragungseinheit 123 und der Empfangseinheit 124 werden von dem Prozessor 11 realisiert, der ein Programm zur Verarbeitung der Funktion jeder Einheit ausführt.
Die Übertragungseinheit 123 überträgt über die Kommunikationsschnittstelle 104 ein Übertragungssignal an den Übertragungsverstärker 105.
Die Empfangseinheit 124 empfängt ein Referenzsignal von der Übertragungseinheit 123 und überträgt das empfangene Referenzsignal und ein vom Empfangsverstärker 108a und vom Empfangsverstärker 108b über die Kommunikationsschnittstelle 104 jeweils übertragenes Empfangssignal an die Objekterfassungseinheit 122.
Die Empfangseinheit 124 kann das Referenzsignal im Voraus im Arbeitsspeicher 103 vorhalten und das Referenzsignal an die Objekterfassungseinheit 122 übertragen, während die Objekterfassungseinheit 122 den Objekterfassungsprozess durchführt. Die Empfangseinheit 124 kann im Arbeitsspeicher 103 Wellenformdaten des Referenzsignals anstelle des Referenzsignals vorhalten und an die Objekterfassungseinheit 122 die Wellenformdaten des Referenzsignals anstelle des Referenzsignals übertragen.
Die Synchronisationseinheit 121 hat die Funktion, die Zeitachsen der Übertragungseinheit 123 und der Empfangseinheit 124 zu synchronisieren, und sorgt dafür, dass die Startzeit der Übertragung und die Startzeit der Speicherung gleich sind. Die Startzeit der Übertragung ist der Zeitpunkt, zu dem die Übertragungseinheit 123 mit der Übertragung des Übertragungssignals begonnen hat. Die Startzeit der Speicherung ist der Zeitpunkt, zu dem die Empfangseinheit 124 mit der Speicherung des Empfangssignals begonnen hat.
Die Synchronisationseinheit 121 synchronisiert den Zeitpunkt, zu dem der sich bewegende Körper das Übertragungssignal übertragen hat, mit dem Zeitpunkt, zu dem die Empfangseinheit 124 mit der Speicherung des Empfangssignals beginnt. Der Zeitpunkt, zu dem der sich bewegende Körper das Übertragungssignal übertragen hat, ist ein Zeitpunkt, zu dem der Ultraschallwellen-Übertrager 106 das Übertragungssignal übertragen hat.
Die Objekterfassungseinheit 122 erfasst das Objekt 2 anhand des übertragenen Empfangssignals und gibt Informationen aus, welche ein Erfassungsergebnis anzeigen.
Die Empfangseinheit 124 kann das Empfangssignal im Arbeitsspeicher 103 akkumulieren und das Empfangssignal an die Objekterfassungseinheit 122 übertragen, nachdem das Empfangssignal für eine vorherbestimmte Zeitdauer akkumuliert wurde. Bei der vorherbestimmten Zeit handelt es sich als ein konkretes Beispiel um eine periodische Zeit. Die periodische Zeit ist eine Zeit ab einem Zeitpunkt, zu dem die Übertragung eines Übertragungssignals begonnen hat, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das nächste Übertragungssignal übertragen wird. Die Empfangseinheit 124 kann die vorherbestimmte Zeit nach Bedarf ändern. Alternativ kann die Empfangseinheit 124 das Empfangssignal sequentiell an die Objekterfassungseinheit 122 übertragen, und die Objekterfassungseinheit 122 kann den Objekterfassungsprozess unter Verwendung des sequentiell übertragenen Empfangssignals sequentiell durchführen.
Darüber hinaus kann die Empfangseinheit 124 das Empfangssignal in geeigneter Weise verarbeiten, um der Objekterfassungseinheit 122 Durchführung von Verarbeitung zu erleichtern, und das verarbeitete Empfangssignal an die Objekterfassungseinheit 122 übertragen.
Die Empfangseinheit 124 speichert ein Empfangssignal, das Informationen enthält, die einem Zeitpunkt entsprechen, zu dem ein Übertragungssignal übertragen wurde, wobei das Übertragungssignal einem Referenzsignal entspricht und von dem sich bewegenden Körper übertragen wird. Die Informationen, die dem Zeitpunkt entsprechen, zu dem das von dem sich bewegenden Körper übertragene Übertragungssignal übertragen wurde, ist, als ein konkretes Beispiel, ein Signal, das der im Empfangssignal enthaltenen direkten Welle 5 entspricht.
4 zeigt ein konkretes Beispiel eines funktionalen Blockdiagramms der Objekterfassungseinheit 122. Eine Konfiguration der Objekterfassungseinheit 122 wird unter Bezugnahme auf diese Zeichnung beschrieben. Ein Empfangssignal R1 ist ein Empfangssignal vom Empfangsverstärker 108a, und ein Empfangssignal R2 ist ein Empfangssignal vom Empfangsverstärker 108b. Wie in dieser Zeichnung dargestellt, umfasst die Objekterfassungseinheit 122 eine Entfernungsberechnungseinheit 125, eine Positionskoordinatenberechnungseinheit 126 und eine Störungsentfernungseinheit 127.
Die Entfernungsberechnungseinheit 125 erfasst Peak-Kandidaten einer Korrelationswellenform, indem eine Korrelation zwischen dem Referenzsignal und dem Empfangssignal analysiert wird, die jeweils dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b entsprechen, und berechnet eine Entfernung von dem Fahrzeug 1 zu dem Objekt 2, die jedem erfassten Peak-Kandidaten entspricht. Dabei kann sich das Objekt 2 auch auf ein virtuelles Objekt beziehen. Die Entfernungsberechnungseinheit 125 betrachtet jedes einer Vielzahl von Empfangssignalen als ein Ziel-Empfangssignal, erfasst jede von mindestens einem der Peaks, die den Ziel-Empfangssignalen entsprechen, als einen Ziel-Peak und berechnet als eine berechnete Entfernung eine dem Ziel-Peak entsprechende Entfernung. Die Vielzahl von Empfangssignalen sind Signale, die von einem Übertrager übertragen werden und Übertragungssignalen entsprechen, die vom Objekt 2 reflektiert werden, und die von jedem der Vielzahl von Empfängern empfangen werden. Bei dem Übertrager handelt es sich als ein konkretes Beispiel um den Ultraschallwellen-Übertrager 106. Der Empfänger ist als ein konkretes Beispiel der Ultraschallwellen-Empfänger 107.
Die Entfernungsberechnungseinheit 125 kann die Korrelation unter Verwendung des Übertragungssignals anstelle des Referenzsignals analysieren oder die Peak-Kandidaten aus dem Empfangssignal erfassen, ohne die Korrelation zu analysieren.
Die Entfernungsberechnungseinheit 125 erzeugt einen Entfernungssatz, der aus den berechneten Entfernungen gebildet ist und jeweils dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b entspricht, und überträgt den erzeugten Entfernungssatz an die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126.
Die Entfernungsberechnungseinheit 125 wählt aus den Peaks, die in einer Kreuzkorrelationsfunktion auf der Grundlage des Empfangssignals und des Referenzsignals erscheinen, einen Peak, der nicht der direkten Welle 5 entspricht, als einen Peak-Kandidat aus. Wenn die Korrelation nicht analysiert wird, nutzt die Entfernungsberechnungseinheit 125 das Empfangssignal selbst anstelle der Kreuzkorrelationsfunktion. Die Entfernungsberechnungseinheit 125 berechnet als eine berechnete Entfernung einen Wert, der durch Konvertierung der relativen Position jedes Peaks in Bezug auf die Position des Peaks, der dem Übertragungssignal entspricht, erhalten wird.
Konkret entspricht ein Wert, der sich aus der Multiplikation der Zeit, die vom Übertragen des Übertragungssignals bis zum Auftreten des Peaks benötigt wird, mit der Schallgeschwindigkeit ergibt, einer Weglänge, die sich aus der Summe einer Entfernung zwischen dem Ultraschallwellen-Übertrager 106 und dem Objekt 2 und der Entfernung zwischen dem Objekt 2 und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a oder dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b ergibt. Diese Weglänge wird als die berechnete Entfernung bezeichnet.
Die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 berechnet relative Positionskoordinaten vom Fahrzeug 1 zum Objekt 2, basierend auf dem Prinzip der Trilateration, unter Verwendung des Entfernungssatzes, der jedem der zwei Empfangssignale entspricht, und Anordnungspositionsinformationen über den Ultraschallwellen-Übertrager 106, den Ultraschallwellen-Empfänger 107a und den Ultraschallwellen-Empfänger 107b. Die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 berechnet einen Erfassungspunkt auf der Grundlage jeder Kombination der berechneten Entfernung, die jedem der Vielzahl von Empfangssignalen, der Position des Übertragers und jeder Position der Vielzahl von Empfängern entspricht, und betrachtet einen Satz, der aus den berechneten Erfassungspunkten gebildet ist, als eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe. Der Erfassungspunkt gibt die Positionskoordinaten an, die eine Position angeben, an der angenommen wird, dass das Objekt 2 vorhanden ist. Der Erfassungspunkt kann einfach als ein Punkt ausgedrückt werden.
Wenn der Entfernungssatz hier eine Vielzahl von Entfernungswerten enthält, berechnet die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 die relativen Positionskoordinaten, die jeder von Gesamtkombinationen jedes im Entfernungssatz enthaltenen Entfernungswerts entsprechen. Das heißt, wenn als ein konkretes Beispiel der dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a entsprechende Entfernungssatz durch [Formel 1] ausgedrückt wird und der dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b entsprechende Entfernungssatz durch [Formel 2] ausgedrückt wird, berechnet die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 die relativen Positionskoordinaten für alle Kombinationen von d_ai und d_bj.
Danach betrachtet die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 die gesammelten Punkte der berechneten relativen Positionskoordinaten, von denen Punkte, die außerhalb des Bereichs des Sensorblickwinkels liegen, ausgeschlossen wurden, als die Erfassungsergebnis-Punktgruppe und überträgt die Erfassungsergebnis-Punktgruppe an die Störungsentfernungseinheit 127. Die Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 kann die relativen Positionskoordinaten entfernen, die als anomale Werte angesehen werden. Jede relative Positionskoordinate, die in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, ist auch der Erfassungspunkt.
$D_{a} = {d_{a i}}_{i = 0}^{N_{a}}$
$D_{b} = {d_{b i}}_{i = 0}^{N_{b}}$
Der oben beschriebene Prozess bis zum Erhalt der Erfassungsergebnis-Punktgruppe aus dem Empfangssignal ist ein Beispiel, und die Objekterfassungsvorrichtung 100 kann die Erfassungsergebnis-Punktgruppe mittels eines anderen Prozesses erhalten. Darüber hinaus kann die Objekterfassungsvorrichtung 100 die Entfernungswerte und die relativen Positionskoordinaten mit verschiedenen Verfahren ermitteln, die von einem Fachmann in Betracht gezogen werden können.
Bei Verwendung eines handelsüblichen Ultraschallwellensensors kann die Objekterfassungsvorrichtung 100 beispielsweise die Positionskoordinaten auf der Grundlage der Trilateration unter Verwendung der vom Sensor ausgegebenen Entfernungswerte berechnen. In diesem Fall kann die interne Verarbeitung zur Ermittlung eines Entfernungswerts eine beliebige Verarbeitung sein. Hinsichtlich des Entfernungswertes wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass ein eine Entfernung zwischen dem Ultraschallwellen-Übertrager 106 und dem Objekt 2 und eine Entfernung zwischen dem Objekt 2 und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a oder dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b annähernd gleich sind, und in vielen Fällen wird als der Entfernungswert ein Wert ausgegeben, der sich aus der Division einer durch die Erfassung eines Peak-Kandidaten ermittelten Weglänge durch 2 ergibt.
Die Störungsentfernungseinheit 127 entfernt Störungen aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe und überträgt Informationen, welche die Erfassungsergebnis-Punktgruppe, aus denen die Störung entfernt wurde, als das Erfassungsergebnis anzeigen, an ein nicht dargestelltes Rückstufenmodul 200. Die Störungsentfernungseinheit 127 entfernt aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe die Erfassungspunkte, die Störungen entsprechen, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist. Die Störung ist ein Erfassungspunkt, der nicht der Erfassungspunkt ist, der durch Kombinieren in geeigneterer Weise der Entfernungswerte bezogen wird. Die Störungsentfernungseinheit 127 kann aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe die Erfassungspunkte entfernen, die den Störungen entsprechen, auf der Grundlage der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, dessen Koordinatensystem in ein Koordinatensystem konvertiert wurde, das zur Darstellung einer konvex gekrümmten Oberfläche geeignet ist. Die Störungsentfernungseinheit 127 kann eine Region, welche die in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Erfassungspunkte enthält, in eine Vielzahl von Regionen unterteilen, aus der Vielzahl von Regionen eine Region auswählen, welche die größte Anzahl von Erfassungspunkten enthält, einen gültigen Punkt auf der Grundlage der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der ausgewählten Region enthalten ist, berechnen, und durch Betrachten eines Erfassungspunkts, der nicht der berechnete gültige Punkt ist, als eine Störung, den Erfassungspunkt, welcher der Störung entspricht, aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe entfernen. Der gültige Punkt ist ein Punkt, welcher die Positionskoordinaten angibt, bei denen davon ausgegangen wird, dass das Objekt 2 tatsächlich vorhanden ist. Die Störungsentfernungseinheit 127 kann festlegen, ob oder ob nicht ein Punkt ein gültiger Punkt ist, in Antwort auf eine Eigenschaft eines Empfangssignals, das jedem Erfassungspunkt entspricht, der in der ausgewählten Region enthalten ist. Bei dem Rückstufenmodul 200 handelt es sich als ein konkretes Beispiel um eine Fahrzeugsteuerungs-ECU, eine Alarmeinrichtungs-ECU oder dergleichen.
5 zeigt als ein konkretes Beispiel ein funktionales Blockdiagramm der Störungsentfernungseinheit 127. Eine Konfiguration der Störungsentfernungseinheit 127 wird anhand dieser Zeichnung beschrieben.
Wie in dieser Zeichnung dargestellt, umfasst die Störungsentfernungseinheit 127 eine Koordinaten-Konvertierungseinheit 130, eine Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 und eine Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136.
Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 führt eine Koordinatenkonvertierung und Normalisierung auf jeden Punkt in der von der Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 übertragenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe durch und überträgt ihr Ergebnis an die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135. Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 konvertiert das Koordinatensystem der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, in ein Koordinatensystem, das zur Darstellung einer konvex gekrümmten Oberfläche geeignet ist. Bei diesem Koordinatensystem handelt es sich als ein konkretes Beispiel um ein polares Koordinatensystem. Einzelheiten der Verarbeitung der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 werden im Folgenden beschrieben.
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 entfernt Störungen aus der von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 übertragenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe, berechnet einen gültigen Punkt und überträgt den berechneten gültigen Punkt an die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136. Einzelheiten zur Verarbeitung der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 werden im Folgenden beschrieben.
Die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 führt das Koordinatensystem des gültigen Punktes in das ursprüngliche Koordinatensystem zurück, indem inverse Konvertierung der Koordinatenkonvertierung und die Normalisierung, die von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 durchgeführt wird, auf den von der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 übertragenen gültigen Punkt durchgeführt werden. Die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 überträgt das Ergebnis der Rückführung in das Koordinatensystem als ein endgültiges Erfassungsergebnis an das nicht dargestellte Rückstufenmodul 200.
In diesem Fall kann die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 eine Konvertierungsformel speichern, die von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 für die Konvertierung verwendet wird, und die inverse Konvertierung gemäß einer inversen Konvertierungsformel durchführen, die der gespeicherten Konvertierungsformel entspricht. Die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 kann Koordinaten erhalten, die dem ursprünglichen Koordinatensystem entsprechen, indem die von der Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 übertragene Erfassungsergebnis-Punktgruppe vorgehalten wird, jedem in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Punkt im Voraus eine Indexnummer zugewiesen wird, sich auf einen Index bezogen wird, der dem von der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 berechneten gültigen Punkt entspricht, und ein dem Index entsprechenden Punkt aus der vorgehaltenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe extrahiert wird. Die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 kann die Koordinaten des von der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 berechneten gültigen Punktes erhalten, wobei die Koordinaten dem ursprünglichen Koordinatensystem entsprechen, indem verschiedene Verfahren eingesetzt werden, die von einem Fachmann berücksichtigt werden können.
*** Beschreibung einer Funktionsweise ***
Ein Funktionsablauf der Objekterfassungsvorrichtung 100 entspricht einem Objekterfassungsverfahren. Darüber hinaus ist ein Programm, das eine Funktion der Objekterfassungsvorrichtung 100 realisiert, gleichbedeutend mit einem Objekterfassungsprogramm.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Funktionsweise der Objekterfassungsvorrichtung 100 darstellt. Die Funktionsweise der Objekterfassungsvorrichtung 100 wird anhand dieser Zeichnung erläutert.
(Schritt S1: Übertragungsprozess)
Die Übertragungseinheit 123 veranlasst den Ultraschallwellen-Übertrager 106, ein Übertragungssignal zu übertragen. Das Übertragungssignal ist eine Paar-Impulswelle, eine Ton-Burst-Welle, eine Chirp-Welle oder dergleichen, und der Typ des Übertragungssignals ist nicht besonders eingeschränkt.
(Schritt S2: Synchronisationsprozess)
Die Synchronisationseinheit 121 synchronisiert die Startzeit der Übertragung mit der Startzeit der Speicherung. Die Startzeit der Übertragung ist auch ein Zeitpunkt, zu dem die Übertragungseinheit 123 den Prozess von Schritt S1 gestartet hat.
Um den Prozess in diesem Schritt auszuführen, kann die Synchronisationseinheit 121 eine im Arbeitsspeicher 103 gespeicherte Wellenform des Übertragungssignals lesen oder die Wellenform des Übertragungssignals erwerben, die von der Übertragungseinheit 123 sequentiell erstellt wird.
Nachdem die Verarbeitung der Synchronisationseinheit 121 abgeschlossen ist, empfängt die Empfangseinheit 124 als das Empfangssignal ein Signal, das sowohl vom Ultraschallwellen-Empfänger 107a als auch vom Ultraschallwellen-Empfänger 107b empfangen wurde, und überträgt das empfangene Empfangssignal an die Objekterfassungseinheit 122.
Außerdem empfängt die Empfangseinheit 124 das Referenzsignal von der Übertragungseinheit 123 und überträgt das empfangene Referenzsignal an die Objekterfassungseinheit 122.
(Schritt S3: Erfassungsprozess)
Die Objekterfassungseinheit 122 führt den Erfassungsprozess anhand des Empfangssignals durch. Einzelheiten des Prozesses in diesem Schritt werden nachfolgend erläutert.
(Schritt S4: Übertragungsprozess)
Die Objekterfassungseinheit 122 überträgt die in Schritt S3 berechneten relativen Positionskoordinaten des Fahrzeugs 1 zum Objekt 2 als das Erfassungsergebnis an das Rückstufenmodul 200.
Da es eine Vielzahl von Objekten 2 um das Fahrzeug 1 herum geben kann, ist die Positionskoordinate, die das Erfassungsergebnis darstellt, nicht auf einen Punkt beschränkt, sondern kann aus einer Vielzahl von Punkten gebildet sein.
Wenn die in Schritt S203 berechnete Anzahl gültiger Punkte 0 ist, das heißt, wenn es keinen Erfassungspunkt gibt, der die Kriterien erfüllt, kann die Objekterfassungseinheit 122 ferner bestimmen, dass es keinen Erfassungspunkt gibt, welcher der reflektierten Welle 4 entspricht. In diesem Fall kann die Objekterfassungseinheit 122 Informationen an das Rückstufenmodul 200 übermitteln, die anzeigen, dass das Objekt 2 nicht erfasst wurde oder die Entfernungs- oder Positionskoordinaten ungültige Werte sind.
Die Objekterfassungsvorrichtung 100 führt die in diesem Flussdiagramm angegebenen Prozesse in Übertragungsintervallen wiederholt durch. Das Übertragungsintervall ist als ein konkretes Beispiel die periodische Zeit.
Die Objekterfassungsvorrichtung 100 kann das Übertragungsintervall entsprechend der Situation des Fahrzeugs 1 ändern, anstatt die Prozesse dieses Ablaufdiagramms immer in gleichen Intervallen durchzuführen. Die Objekterfassungsvorrichtung 100 kann das Übertragungsintervall entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 ändern, als ein konkretes Beispiel, beim Anhalten, beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit, beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit oder dergleichen.
Als weiteres konkretes Beispiel kann die Objekterfassungsvorrichtung 100 das Übertragungsintervall entsprechend der Situation in der Umgebung des Fahrzeugs 1 ändern, so dass das Übertragungsintervall in einem Fall verkürzt wird, in dem es erforderlich ist, das Objekt 2 in kurzen Intervallen zu erfassen, und das Übertragungsintervall in anderen Fällen verlängert wird.
Die Objekterfassungsvorrichtung 100 kann das Intervall je nach Erfassungsbereich ändern. Als ein konkretes Beispiel verlängert die Objekterfassungsvorrichtung 100 das Übertragungsintervall, wenn das Objekt 2 erfasst wird, das in großer Entfernung positioniert ist. Es muss nämlich verhindert werden, dass die Objekterfassungsvorrichtung 100 die reflektierte Welle 4 nicht dem Übertragungssignal zuordnen kann, weil die Übertragung des nächsten Übertragungssignals beginnt, bevor die reflektierte Welle 4 empfangen wird. Der Erfassungsbereich ist ein Bereich, in dem die Objekterfassungsvorrichtung 100 eine Erfassung durchführt, um das Objekt 2 zu erfassen.
In einem Fall, in dem die Charakteristiken des Übertragungssignals jedes Mal geändert werden, wenn die in diesem Ablaufdiagramm angegebenen Prozesse wiederholt werden, ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass die Objekterfassungsvorrichtung 100 das Übertragungsintervall größer macht als eine Zeit zwischen dem Übertragen eines Übertragungssignals und dem Empfangen der reflektierten Welle 4, die dem Übertragungssignal entspricht.
Es kann eine Zeitspanne geben, in der die Objekterfassungsvorrichtung 100 kein Übertragungssignal überträgt, das heißt es kann eine Zeitspanne geben, in der die Prozesse dieses Ablaufdiagramms nicht durchgeführt werden.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Funktionsweise der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Funktionsweise der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 wird anhand dieser Zeichnung beschrieben.
Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 führt die Prozesse von Schritt S101 und Schritt S102 durch.
(Schritt S101: Koordinaten-Konvertierungsprozess)
Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 führt die Koordinatenkonvertierung auf jeden Punkt in der von der Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 übertragenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe durch. Insbesondere werden die Positionskoordinaten jedes Punktes in Erfassungsergebnis-Punktgruppe in einem orthogonalen Koordinatensystem (x, y) ausgedrückt, und die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 konvertiert die Positionskoordinaten in Positionskoordinaten, die in einem polaren Koordinatensystem (r, θ) gemäß [Formel 3] und [Formel 4] ausgedrückt werden. $r = \sqrt{x^{2} + y^{2}}$

(Schritt S102: Normalisierungsprozess) $θ = {tan}^{- 1} (y / x)$
Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 normalisiert jeden Punkt in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe, ausgedrückt in dem in Schritt S101 berechneten polaren Koordinatensystem (r, θ). Als ein Beispiel für den Prozess dieses Schritts wird r gemäß [Formel 5] unter Verwendung eines Sensor-Sichtwinkelbereichs (maximale Entfernung r_max, maximaler Winkel ± θ_max) normalisiert. Ein Verfahren zur Normalisierung ist nicht auf das in [Formel 5] angegebene Verfahren beschränkt, sondern kann jedes andere Verfahren sein, das von einem Fachmann in Betracht gezogen werden kann. Als ein konkretes Beispiel, selbst wenn r = r/r_max, θ = θ/(2θ_max) und r und θ jeweils normalisiert sind, entspricht dies der [Formel 5]. $r = r \times (2 θ_{m a x} / r_{m a x})$
8 ist Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Funktionsweise der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Funktionsweise der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 wird anhand dieser Zeichnung beschrieben.
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 führt die Prozesse von Schritt S201 bis Schritt S203 durch.
Hier wird die Notwendigkeit der Auswahl der Erfassungspunkte unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
Wie in dieser Zeichnung dargestellt, müssen zur Berechnung der wahren Werte, welche wahre Positionskoordinaten (X, Y) eines Objekts sind, wenn die Positionskoordinaten auf der Grundlage der Trilateration berechnet werden, d_ai = d₁+d_s in einen Entfernungssatz Da aufgenommen werden, und d_bj = d₂+d_s in einen Entfernungssatz Db aufgenommen werden. In einem solchen Fall, in dem die berechneten Entfernungswerte geringfügig von den wahren Werten abweichen oder in dem Störung fälschlicherweise erfasst wird, kann das Ergebnis der Trilateration jedoch Positionskoordinaten (X^f, Y^f) sein, die von den wahren Werten abweichen.
Wenn die Entfernungsberechnungseinheit 125 eine Vielzahl von Peaks erfasst, werden außerdem durch den Erhalt der Positionskoordinaten auf der Grundlage der Gesamtkombinationen andere Erfassungspunkte als die wahren Werte in die von der Positionskoordinatenberechnungseinheit 126 erhaltene Erfassungsergebnis-Punktgruppe aufgenommen.
Da die Erfassungsergebnis-Punktgruppe im Allgemeinen eine Vielzahl von Punkten umfasst, ist es aus diesen Gründen erforderlich, einen gültigen Punkt aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe auszuwählen oder zu berechnen. Wie oben beschrieben, tendieren die Vielzahl der Punkte dazu, in einer Kreisbogenform zu erscheinen.
(Schritt S201: Rasterteilungsprozess)
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 teilt die von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 übertragene Erfassungsergebnis-Punktgruppe in Raster auf. Ein Beispiel für den Prozess dieses Schrittes wird nachfolgend erläutert.
Wenn jeder Punkt gemäß [Formel 5] normalisiert wird, sind die möglichen Wertebereiche für einen Erfassungspunkt (r, θ) 0 ≤ r ≤ 2θ_max und - θ_max ≤ θ ≤ θ_max. Das heißt, wenn jeder Punkt, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, in einem Koordinatensystem dargestellt wird, in dem eine r-Achse und eine θ-Achse orthogonal sind, wird jeder Punkt in einem quadratischen Bereich verteilt, dessen vertikale Breite und horizontale Breite jeweils 2θ_max betragen. Zu diesem Zeitpunkt unterteilt die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 die quadratische Fläche in n Unterteilungen mit gleichen Abständen in vertikaler und horizontaler Richtung. Das heißt, die quadratische Fläche wird in n² Teile von Quadraten unterteilt, deren vertikale und horizontale Breite jeweils 2θ_max/n beträgt. Jedes Quadrat, das durch Unterteilung der quadratischen Fläche erzeugt wird, wird als ein Raster bezeichnet.
(Schritt S202: Rasterauswahlprozess)
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 wählt aus n² unterteilten Rastern in Schritt S201 ein Raster aus, das die größte Anzahl von Punkten enthält.
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 kann als einen Schwellenwert die Mindestanzahl von Punkten für die Auswahl festlegen. Wenn als ein konkretes Beispiel der Maximalwert der Anzahl der in einem Raster enthaltenen Punkte weniger als 3 beträgt, kann die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 einen Prozess wie die Bestimmung durchführen, dass „kein entsprechendes Raster“ vorhanden ist.
(Schritt S203: Gültiger-Punkt-Berechnungsprozess)
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 berechnet einen gültigen Punkt aus einer Punktgruppe, die in dem in Schritt S202 ausgewählten Raster enthalten ist.
Als ein Beispiel für den Prozess dieses Schritts bestimmt die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135, dass ein Punkt unter den in der Punktgruppe enthaltenen Punkten der gültige Punkt ist, wobei der Punkt, an dem eine Korrelationswellenform, die dem Punkt oder der Empfangsstärke eines Empfangssignals entspricht, das Maximum ist. Als ein konkretes Beispiel hält die Objekterfassungsvorrichtung 100 im Arbeitsspeicher 103 eine Peak-Amplitude vor, die jedem Punkt entspricht, zusammen mit einem Entfernungswert, der jedem Punkt entspricht, in Bezug auf das Empfangssignal, das jeweils dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b entspricht. Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 betrachtet als die Empfangsstärke an jedem Punkt einen Durchschnittswert aus zwei Amplituden, die jedem Punkt entsprechen.
Ein Verfahren zur Berechnung der Empfangsstärke ist nicht auf das Verfahren zur Berechnung der Empfangsstärke aus dem Durchschnittswert beschränkt. Als ein konkretes Beispiel kann ein Verfahren zur Anpassung eines größeren Wertes der zwei Amplituden oder ein Verfahren zur Annahme eines kleineren Wertes der zwei Amplituden eingesetzt werden.
Ein Verfahren zur Berechnung des gültigen Punkts ist nicht auf das Verfahren auf der Grundlage der Empfangsstärke beschränkt. Als ein konkretes Beispiel kann die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 bestimmen, dass unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen einer Entfernung und einem Störungsniveau, wobei das Verhältnis durch ein anderes Mittel berechnet wird, ein Punkt, bei dem ein Signal-zu-Störung-Verhältnis (S/N) das Maximum ist, der gültige Punkt ist, wobei das Signal-zu-Störung-Verhältnis (S/N) ein Verhältnis einer Amplitude eines Peak, der jedem Punkt entspricht, zu dem Störungsniveau eines Entfernungswerts ist, der jedem Punkt entspricht. Ferner kann die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 bestimmen, dass ein Punkt, bei dem das Verhältnis der Empfangsstärke zu einem Schwellenwert das Maximum ist, der gültige Punkt ist. Der Schwellenwert kann ein konstanter Wert sein, der nicht vom Entfernungswert abhängig ist, oder ein Wert, der aus einer Funktion des Entfernungswerts bestimmt wird. Bei der Funktion kann es sich als ein konkretes Beispiel um eine Funktion handeln, die unter Berücksichtigung der Luftdämpfung einer Schallwelle einen Wert annimmt, der umgekehrt proportional zum Quadrat des Entfernungswertes ist, oder um eine Funktion, die eine polygonale Linie ist, die dem Entfernungswert entspricht. Ferner kann die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 einen Durchschnittswert der Positionen der in der Punktgruppe enthaltenen Punkte berechnen und den berechneten Durchschnittswert als den gültigen Wert betrachten.
Außerdem, unter Berücksichtigung eines Falls, in dem eine Vielzahl von Objekten 2 vorhanden sind, beschränkt die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 die Anzahl der gültigen Punkte nicht auf 1. Als ein konkretes Beispiel kann die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 alle Punkte als gültige Punkte bestimmen, deren Empfangsstärke jeweils gleich oder größer als ein Schwellenwert ist.
Die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 bestimmt, dass es „keinen gültigen Punkt“ gibt, wenn das Raster in Schritt S202 nicht ausgewählt wird.
*** Beschreibung der Wirkung der Ausführungsform 1 ***
Wie vorstehend beschrieben, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, konvertiert die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 das Koordinatensystem der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, in ein polares Koordinatensystem, und die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 berechnet einen gültigen Punkt unter Verwendung der in das polare Koordinatensystem konvertierten Positionskoordinaten. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein besser geeigneter gültiger Punkt auf der Grundlage der Eigenschaften eines Ultraschallwellensensors und der Eigenschaften der Trilateration berechnet werden.
Nachdem die Erfassungspunkte so konvertiert wurden, dass sie in einer Winkelrichtung linear verteilt sind, indem das Koordinatensystem der Positionskoordinaten der Erfassungspunkte, die dazu neigen, in einer Kreisbogenform zu erscheinen, in das Polarkoordinatensystem konvertiert wurde, schließt die Objekterfassungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Punkt aus, der einem Ausreißerwert entspricht, und gibt einen Punkt, der nicht ausgeschlossen wurde, als ein Erfassungsergebnis aus. Daher können Störungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform in geeigneterer Weise entfernt werden als in dem Fall, in dem die Störungen ohne Koordinatenkonvertierung entfernt werden.
*** Andere Konfigurationen ***
<Modifikation 1>
9 stellt ein Hardware-Konfigurationsbeispiel für die Steuerungseinrichtung 101 gemäß der vorliegenden Modifikation dar.
Die Steuerungseinrichtung 101 umfasst eine Verarbeitungsschaltung 18 anstelle des Prozessors 11, den Prozessor 11 und die Hauptspeichereinrichtung 12, den Prozessor 11 und die Hilfsspeichereinrichtung 13 oder den Prozessor 11, die Hauptspeichereinrichtung 12 und die Hilfsspeichereinrichtung 13.
Die Verarbeitungsschaltung 18 ist eine Hardware, die zumindest einen Teil der Einheiten, welche in der Steuerungseinrichtung 101 enthalten sind, realisiert.
Die Verarbeitungsschaltung 18 kann dedizierte Hardware sein oder kann ein Prozessor sein, der Programme ausführt, die in die Hauptspeichereinrichtung 12 gespeichert sind.
Wenn es sich bei der Verarbeitungsschaltung 18 um dedizierte Hardware handelt, ist ein konkretes Beispiel für die Verarbeitungsschaltung 18 eine einzelne Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel-programmierter Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate Array (FPGA) oder eine Kombination davon.
Die Steuerungseinrichtung 101 kann als Alternative zu der Verarbeitungsschaltung 18 eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen einschließen. Die Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen teilen sich die Rolle der Verarbeitungsschaltung 18.
In der Steuerungseinrichtung 101 können einige der Funktionen durch dedizierte Hardware realisiert sein, und die übrigen Funktionen können durch Software oder Firmware realisiert sein.
In einem konkreten Beispiel wird die Verarbeitungsschaltung 18 durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination daraus realisiert.
Der Prozessor 11, die Hauptspeichereinrichtung 12, die Hilfsspeichereinrichtung 13 und die Verarbeitungsschaltung 18 werden kollektiv als „Verarbeitungsschaltkreis“ bezeichnet. Das heißt, die Funktionen der einzelnen Funktionskomponenten der Steuerungseinrichtung 101 werden durch den Verarbeitungsschaltkreis realisiert.
Die Steuerungseinrichtung 101 gemäß einer anderen Ausführungsform kann die gleiche Konfiguration wie die der vorliegenden Modifikation haben.
Ausführungsform 2.
Nachfolgend werden hauptsächliche Unterschiede zu der vorstehend erläuterten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
*** Beschreibung der Konfiguration ***
Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Objekterfassungsvorrichtung 100 eine Objekterfassungseinheit 122b anstelle der Objekterfassungseinheit 122.
10 zeigt ein konkretes Beispiel für ein funktionales Blockdiagramm der Objekterfassungseinheit 122b. Wie in dieser Zeichnung dargestellt, unterscheidet sie sich von Ausführungsform 1 dadurch, dass die Objekterfassungseinheit 122b eine Störungsentfernungseinheit 127b anstelle der Störungsentfernungseinheit 127 enthält und einen Positionskoordinatenpuffer umfasst, der eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe vorhält, die ein Ausgabeergebnis der Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 ist, und der ein Bereich im Arbeitsspeicher 103 ist.
Der Positionskoordinatenpuffer hält Erfassungsergebnis-Punktgruppen für einen vorherbestimmten Verarbeitungszyklus von der neuesten Erfassungsergebnis-Punktgruppe bis zu den früheren Erfassungsergebnis-Punktgruppen vor, und löscht die älteste Erfassungsergebnis-Punktgruppe jedes Mal aus dem Positionskoordinatenpuffer, wenn eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe neu in den Positionskoordinatenpuffer eingegeben wird.
11 zeigt ein konkretes Beispiel für ein funktionales Blockdiagramm der Störungsentfernungseinheit 127b. Die Störungsentfernungseinheit 127b umfasst wie die Störungsentfernungseinheit 127 die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130, die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 und die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 und umfasst außerdem eine Frame-Sammeleinheit 128.
Die Störungsentfernungseinheit 127b entfernt aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe Erfassungspunkte, die einer Störung entsprechen, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe in einem vergangen Zeitabschnitt enthalten ist. Die Störungsentfernungseinheit 127b kann die Erfassungspunkte, welche einer Störung entsprechen, aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe entfernen, basierend auf zumindest einem von der Geschwindigkeit und der Position eines sich bewegenden Körpers, an dem die Objekterfassungsvorrichtung 100 angebracht ist.
Die Frame-Sammeleinheit 128 erhöht die Anzahl der Punkte in Erfassungsergebnis-Punktgruppen durch Sammeln von Erfassungsergebnis-Punktgruppen (im Folgenden als aktuelle Positionskoordinaten bezeichnet), die von der Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 in einem aktuellen Frame ausgegeben werden, und durch Sammeln von Erfassungsergebnis-Punktgruppen (im Folgenden als frühere Positionskoordinaten bezeichnet), die von der Positionskoordinaten-Berechnungseinheit 126 in jedem der früheren Frames ausgegeben werden, und überträgt ihr Ergebnis an die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130. Der aktuelle Frame ist der letzte Verarbeitungszyklus. Der frühere Frame ist ein Verarbeitungszyklus vor dem aktuellen Frame und für den vorherbestimmten Verarbeitungszyklus. Der frühere Frame entspricht dem früheren Zeitabschnitt.
*** Beschreibung einer Funktionsweise ***
Die Funktionsweise eines Frame-Sammelprozesses durch die Frame-Sammeleinheit 128 wird im Folgenden erläutert. Als ein Beispiel für die Funktionsweise synthetisiert die Frame-Sammeleinheit 128 alle Erfassungsergebnis-Punktgruppen unter der Annahme, dass die aktuellen Positionskoordinaten und die früheren Positionskoordinaten auf dem gleichen Kartenkoordinatensystem liegen. Das heißt, die Frame-Sammeleinheit 128 erhöht die Anzahl der Punkte, die in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten sind, indem als aktuelle Positionskoordinaten die früheren Positionskoordinaten betrachtet werden, die im Positionskoordinatenpuffer vorgehalten sind.
Als eine weitere Funktionsweise des Frame-Sammelprozesses wird erwähnt, dass der Positionskoordinatenpuffer Positionsinformationen und Geschwindigkeitsinformationen über das Fahrzeug 1 in jedem Verarbeitungszyklus zusammen mit der Erfassungsergebnis-Punktgruppe in jedem Verarbeitungszyklus vorhält, und die Frame-Sammeleinheit 128 das Positionskoordinatensystem der Positionskoordinaten der Erfassungsergebnis-Punktgruppe in jedem früheren Verarbeitungszyklus in das Koordinatensystem der Positionskoordinaten im aktuellen Verarbeitungszyklus konvertiert, wobei die vom Positionskoordinatenpuffer vorgehaltenen Informationen genutzt werden, und synthetisiert die konvertierten früheren Positionskoordinaten und die aktuellen Positionskoordinaten. Auf diese Weise kann die Frame-Sammeleinheit 128 Frames korrekt sammeln, selbst wenn sich das Fahrzeug 1 bewegt, das heißt, selbst wenn sich die Position des Ursprungs des Koordinatensystems in jedem Verarbeitungszyklus auf einer Karte unterscheidet.
Die Frame-Sammeleinheit 128 überträgt die durch den Frame-Sammelprozess vergrößerte Erfassungsergebnis-Punktgruppe an die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130.
*** Beschreibung der Wirkung von Ausführungsform 2 ***
Wie oben beschrieben, verfügt die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 gemäß der vorliegenden Ausführungsform über mehr Kriterien zur Berechnung eines gültigen Punktes, indem die Anzahl der in einer Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Punkte unter Verwendung eines Erfassungsergebnisses in einem früheren Frame erhöht wird. Daher ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen besser geeigneten gültigen Punkt zu berechnen.
Ausführungsform 3.
Nachfolgend werden hauptsächliche Unterschiede zu den oben erläuterten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
*** Beschreibung der Konfiguration ***
In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich der Objekterfassungsprozess in der Objekterfassungsvorrichtung 100 von dem in Ausführungsform 1.
Nachfolgend werden Unterschiede zwischen der vorliegenden Ausführungsform und Ausführungsform 1 erläutert.
Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Objekterfassungsvorrichtung 100 eine Objekterfassungseinheit 122c anstelle der Objekterfassungseinheit 122.
Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Objekterfassungseinheit 122c eine Störungsentfernungseinheit 127c anstelle der Störungsentfernungseinheit 127, und umfasst auch einen Positionskoordinatenpuffer wie in Ausführungsform 2.
12 zeigt ein konkretes Beispiel für ein funktionales Blockdiagramm der Störungsentfernungseinheit 127c. Die Störungsentfernungseinheit 127c umfasst wie die Störungsentfernungseinheit 127b die Frame-Sammeleinheit 128, die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 und die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136, und umfasst eine Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 anstelle der Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135, die in der Störungsentfernungseinheit 127b enthalten ist.
Die Störungsentfernungseinheit 127c klassifiziert jeden Erfassungspunkt, der in der Erfassungsergebnis-Punkgruppe enthalten ist, in einen von mindestens einem von Clustern, entfernt aus dem mindestens einen von Clustern einen Cluster, der einen Erfassungspunkt enthält, der kleiner als ein erster Schwellenwert ist, berechnet einen repräsentativen Punkt auf der Grundlage eines Clusters, der nicht entfernt wurde, und entfernt, unter Berücksichtigung eines Erfassungspunkts, der nicht der berechnete repräsentative Punkt ist, als Störung, aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe den Erfassungspunkt, welcher der Störung entspricht. Der repräsentative Punkt ist ein Punkt, welcher Positionskoordinaten angibt, an welchen geschätzt wird, dass das Objekt 2 tatsächlich vorhanden ist.
Ferner, wenn zunächst der Cluster, der nicht entfernt wurde, eine Vielzahl von Clustern umfasst, betrachtet die Störungsentfernungseinheit 127c jeden der Cluster, die nicht entfernt wurden, als einen Zielcluster und berechnet eine durchschnittliche Entfernung, welche ein Durchschnittswert von Entfernungen ist, von denen jede jeder der Positionskoordinaten entspricht, die in dem Zielcluster enthalten sind, und einen durchschnittlichen Winkel, der ein Durchschnittswert von Winkeln ist, von denen jeder jeder der Positionskoordinaten entspricht, die in dem Zielcluster enthalten sind. Wenn es dann zwei oder mehr Cluster gibt, bei denen eine Differenz der durchschnittlichen Entfernung kleiner oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist und eine Differenz des durchschnittlichen Winkels kleiner oder gleich einem dritten Schwellenwert ist, kann die Störungsentfernungseinheit 127c zwei oder mehr Cluster gruppieren und als gültige Cluster betrachten, jedes von einem Cluster, der nicht zu einem Cluster gehört, der die Anzahl der Erfassungspunkte enthält, die kleiner als ein vierter Schwellenwert ist, unter den Clustern, die in einer Gruppe der zwei oder mehr Cluster enthalten sind, und eines Clusters, das nicht unter den Clustern gruppiert wurde, die nicht entfernt wurden, als einen gültigen Cluster betrachten und einen repräsentativen Punkt auf der Grundlage jedes gültigen Clusters berechnen. Die Störungsentfernungseinheit 127c kann festlegen, ob es sich um den repräsentativen Punkt handelt oder nicht, abhängig von der Eigenschaft des Empfangssignals, das jedem Erfassungspunkt entspricht, der in jedem gültigen Cluster enthalten ist.
Wie in dieser Zeichnung dargestellt, umfasst die Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 eine Clusterbildungseinheit 131, eine Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 und eine Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133.
Die Clusterbildungseinheit 131 clustert die von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 übertragene Erfassungsergebnis-Punktgruppe, weist jedem in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Punkt Informationen über eine Cluster-Identifikation (ID) zu, die angibt, zu welchem Cluster jeder Punkt gehört, und überträgt ein Clusterbildungsergebnis an die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132. Das Clusterbildungsergebnis enthält die Informationen, welche die Erfassungsergebnis-Punktgruppe und die Cluster-ID angeben, die jedem in der Erfassungsergebnis-Punkgruppe enthaltenen Punkt entsprechen. Einzelheiten der Verarbeitung der Clusterbildungseinheit 131 werden im Folgenden beschrieben.
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 klassifiziert jeden Cluster, der in dem von der Clusterbildungseinheit 131 übertragenen Clusterbildungsergebnis angegeben ist, entweder als gültigen Cluster oder als ungültigen Cluster und überträgt den gültigen Cluster an die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133. Einzelheiten der Verarbeitung der Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 werden im Folgenden beschrieben.
Die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 berechnet einen repräsentativen Punkt aus einer Punkgruppe, die in dem gültigen Punkt enthalten ist, der von der Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 übertragen wird, und überträgt den berechneten repräsentativen Punkt an die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136. Einzelheiten der Verarbeitung der Inversen-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136 werden im Folgenden beschrieben.
*** Beschreibung einer Funktionsweise ***
13 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Funktionsweise der Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Funktionsweise der Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 wird anhand dieser Zeichnung beschrieben.
Die Clusterbildungseinheit 131 führt den Prozess von Schritt S301 durch.
(Schritt S301: Clusterbildungsprozess)
Die Clusterbildungseinheit 131 clustert die von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 übertragene Erfassungsergebnis-Punktgruppe. Ein von der Clusterbildungseinheit 131 genutztes Clusterbildungsverfahren ist nicht besonders beschränkt und ist beispielsweise ein bekanntes dichtebasiertes Clusterbildungsverfahren namens Density-Based-Spatial-Clustering-of-Applications with Noise (DBSCAN).
Hier wird das Clusterbildungsergebnis unter Bezugnahme auf die 17 und 18 beschrieben.
17 zeigt ein Beispiel für die von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 übertragene Erfassungsergebnis-Punktgruppe. Um jedoch deutlich zu zeigen, dass eine Tendenz der Punktgruppe in einer Kreisbogenform erscheint, wobei die Tendenz die Eigenschaften des Ultraschallwellensensors und die Eigenschaften der Trilateration sind, zeigt die Zeichnung ein Ergebnis der inversen Konvertierung der Erfassungsergebnis-Punktgruppe und der Rückführung der konvertierten Erfassungsergebnis-Punktgruppe in das orthogonale Koordinatensystem, das heißt ein Ausgabeergebnis der Frame-Sammeleinheit 128.
18 veranschaulicht ein Ergebnis der Konvertierung jedes Punktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe in 17 enthalten ist, durch die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 und das Clusterbildung unter Verwendung von DBSCAN durch die Clusterbildungseinheit 131. 18 (a) zeigt das Clusterbildungsergebnis. 18 (b) zeigt ein Ergebnis der inversen Konvertierung von 18 (a) und die Rückführung des Koordinatensystems in das orthogonale Koordinatensystem, wie in 17.
In 18 ist die Erfassungsergebnis-Punktgruppe in vier Cluster unterteilt (Cluster-ID = 0, 1, 2, 3). Die Cluster-ID = -1 bezeichnet einen Punkt, der zu einem Cluster gehört, der nur aus einem Punkt gebildet ist, das heißt einen Punkt, der keinen Cluster bildet.
Wie oben beschrieben, führt die Clusterbildungseinheit 131 in Schritt S301 den Prozess der Zuweisung der Cluster-ID zu jedem in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Punkt durch.
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 führt die Prozesse von Schritt S302 bis Schritt S307 durch.
(Schritt S302: Kleiner-Cluster-Entfernungsprozess)
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 bestimmt, dass von den Clustern, die in dem in Schritt S301 berechneten Clusterbildungsergebnis angegeben sind, ein Cluster, der die Anzahl der Punkte enthält, die kleiner als der erste Schwellenwert ist, ein ungültiger Cluster ist, und entfernt den ungültigen Cluster. Wird als ein konkretes Beispiel der erste Schwellenwert auf 2 gesetzt, wird ein Cluster, dessen Cluster-ID in dem in 18 dargestellten Beispiel -1 ist, als der ungültige Cluster entfernt.
Wenn in Schritt S302 alle Cluster entfernt werden, führt die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 die nachfolgenden Prozesse nicht durch, und die Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 gibt Informationen aus, die ein Ergebnis anzeigen, das besagt, dass es „keinen repräsentativen Punkt“ gibt.
(Schritt S303: Cluster-Durchschnitt-Berechnungsprozess)
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 berechnet einen Durchschnittswert der Punkte, die in einem Cluster enthalten sind, für jeden Cluster, der als ein Ergebnis der Ausführung von Schritt S302 übrig geblieben ist. Da das Koordinatensystem jedes Punktes in jedem Cluster von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 in das polare Koordinatensystem konvertiert wird, ist der Prozess dieses Schrittes gleichbedeutend mit der Berechnung der durchschnittlichen Entfernung und des durchschnittlichen Winkels der im Cluster enthaltenen Punkte. Genauer gesagt, da der Normalisierungsprozess für jeden Punkt durchgeführt wird, sind die Einheiten des Durchschnittswerts der zwei Achsen im Koordinatensystem nicht immer die Entfernung und der Winkel. Als ein konkretes Beispiel, wenn die Normalisierung mit [Formel 5] durchgeführt wird, sind die Einheiten der Durchschnittswerte der zwei Achsen beide Winkeleinheiten.
(Schritt S304: Gruppierungsprozess)
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 gruppiert für die in Schritt S302 verbliebenen Cluster diejenigen Cluster, bei denen die in Schritt S303 berechnete Differenz der durchschnittlichen Entfernung kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist und die in Schritt S303 berechnete Differenz des durchschnittlichen Winkels gleich oder größer als der dritte Schwellenwert ist. Wenn als ein konkretes Beispiel jeder Punkt mit Hilfe von [Formel 5] normalisiert wird, können der zweite Schwellenwert und der dritte Schwellenwert auf 4° gesetzt werden.
Gemäß dem Prozess dieses Schritts werden, wenn „eine Vielzahl von Clustern, die im Wesentlichen äquidistant sind und wechselseitig unterschiedliche Winkel aufweisen“, die Vielzahl dieser Cluster in die gleiche Gruppe aufgenommen.
(Schritt S305: Gruppenlänge-Bestimmungsprozess)
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 bestimmt, ob jede in Schritt S304 berechnete Gruppe eine Vielzahl von Clustern enthält oder nicht.
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 führt den Schritt S306 für eine Gruppe aus, die eine Vielzahl von Clustern enthält, und führt den Schritt S306 nicht für eine Gruppe aus, die nur einen Cluster enthält.
(Schritt S306: Clusterentfernungsprozess)
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 bestimmt, dass für jede Gruppe, welche die in Schritt S305 berechnete Vielzahl von Clustern enthält, ein Cluster, der die Anzahl von Punkten enthält, die kleiner als der vierte Schwellenwert ist, ein ungültiger Cluster ist, und entfernt den ungültigen Cluster. Der vierte Schwellenwert ist gleich oder größer als der erste Schwellenwert. Falls der vierte Schwellenwert als ein konkretes Beispiel auf „den Maximalwert der Anzahl der Punkte, die in jedem Cluster enthalten sind, der in der Gruppe enthalten ist“ eingestellt ist, bleibt nur ein Cluster, der die meisten Punkte in jeder Gruppe enthält, übrig, und andere Cluster werden entfernt. Der vierte Schwellenwert kann ein variabler Wert oder ein konstanter Wert sein.
Durch den Prozess dieses Schrittes, wenn es eine Vielzahl von Clustern gibt, die im Wesentlichen äquidistant sind und wechselseitig unterschiedliche Winkel haben, bleibt nur ein Cluster, der eine relativ große Anzahl von Punkten enthält, unter der Vielzahl von Clustern übrig.
(Schritt S307: Gültiger-Cluster-Bestimmungsprozess)
Die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 bestimmt alle Cluster, die nach Ausführung der Schritte S305 und S306 übrig geblieben sind, als gültige Cluster. Das heißt, dass nach der Ausführung der Schritte S305 und S306 ein unabhängiger Cluster und ein aus der Vielzahl von Clustern ausgewählter Cluster, die im Wesentlichen äquidistant sind und wechselseitig unterschiedliche Winkel aufweisen, verbleiben, und die Clusterbildungs-Auswahleinheit 132 die verbleibenden Cluster als den gültigen Cluster betrachtet.
Die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 führt den Prozess des Schritts S308 durch.
(Schritt S308: Repräsentativer-Punkt-Berechnungsprozess)
Die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 berechnet für jeden in Schritt S307 bestimmten gültigen Cluster einen repräsentativen Punkt aus der in dem gültigen Cluster enthaltenen Punktegruppe.
Als Beispiel für den Prozess dieses Schritts bestimmt Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 unter den in der Punktgruppe enthaltenen Punkten einen Punkt, bei dem eine dem Punkt entsprechende Korrelationswellenform oder die Empfangsstärke eines dem Punkt entsprechenden Empfangssignals das Maximum ist, als den repräsentativen Punkt. Ein Verfahren zur Berechnung des repräsentativen Punktes ist nicht auf ein Verfahren auf der Grundlage der Empfangsstärke beschränkt. Als ein konkretes Beispiel kann Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 einen Punkt, an dem das S/N-Verhältnis das Maximum ist, als den repräsentativen Punkt bestimmen, oder einen Punkt, an dem das Verhältnis der Empfangsstärke zum fünften Schwellenwert das Maximum ist, als den repräsentativen Punkt bestimmen. Ferner kann die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 einen Durchschnitt der Punktgruppe berechnen und den Durchschnitt als den repräsentativen Punkt nutzen. Diese Prozesse sind die gleichen wie der Berechnungsprozess des gültigen Punkts durch die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135.
Außerdem, unter Berücksichtigung eines Falls, in dem es eine Vielzahl von Objekten 2 in einem gültigen Cluster gibt, begrenzt die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 den repräsentativen Punkt nicht auf einen Punkt. Als ein konkretes Beispiel kann die Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 alle Punkte als gültige Punkte bestimmen, deren Empfangsstärke jeweils gleich oder größer als ein Schwellenwert ist.
Darüber hinaus kann Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 für jeden gültigen Cluster den repräsentativen Punkt berechnen, indem nur die in den aktuellen Positionskoordinaten enthaltenen Punkte aus den in der Punktegruppe enthaltenen Punkten genutzt werden, ohne alle in der Punktegruppe enthaltenen Punkte zu verwenden, die in dem gültigen Cluster enthalten sind. Darüber hinaus kann Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit 133 den repräsentativen Punkt berechnen, indem nur Punkte genutzt werden, die in den Positionskoordinaten für Frames vom aktuellen bis zum früheren sechsten Schwellenwertframe enthalten sind.
Gemäß dem Prozess dieses Schrittes wird der repräsentative Punkt für jeden gültigen Cluster berechnet.
Wenn in Schritt S307 bestimmt wird, dass es keinen gültigen Cluster gibt, wird ein Ergebnis ausgegeben, das besagt, „dass es keinen repräsentativen Punkt gibt“.
Hier wird ein Repräsentativer-Punkt-Berechnungsergebnis unter Bezugnahme auf 19 beschrieben.
19 (a) illustriert ein Ergebnis der Berechnung eines gültigen Clusters durch die Prozesse von Schritt S302 bis Schritt S307 für das in 18 illustrierte Clusterbildungsergebnis. Ferner ist der durch den Prozess von Schritt S308 berechnete repräsentative Punkt in 19 (a) mit einem Sternsymbol gekennzeichnet. Die Cluster-ID jedes Punktes, der zu einem anderen Cluster als dem gültigen Cluster gehört, wird auf -1 gesetzt.
19 (b) zeigt ein Ergebnis der inversen Konvertierung von 19 (a) und Rückführung des Koordinatensystems in das orthogonale Koordinatensystem, um 19 (a) auf leicht verständliche Weise zu veranschaulichen.
19 zeigt ein Beispiel für ein Erfassungsergebnis in einem Fall, in dem sich ein Objekt 2 an der Position (x, y) = (4, 0)m befindet. In diesem Beispiel kann aus 19 (b) bestätigt werden, dass der repräsentative Punkt, der im Wesentlichen mit einem wahren Wert konsistent, aus der Punktegruppe berechnet wird, die in der Kreisbogenform erscheint.
*** Beschreibung der Wirkung der Ausführungsform 3 ***
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu einem Fall, in dem die Erfassungspunkt-Auswahleinheit 135 direkt einen gültigen Punkt aus einer von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 übertragenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe berechnet, möglich, einen besser geeigneten repräsentativen Punkt zu berechnen, indem ein Ausreißerwert durch Clusterbildung ausgeschlossen wird.
Ausführungsform 4.
Nachfolgend werden hauptsächliche Unterschiede zu den oben erläuterten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
*** Beschreibung der Konfiguration ***
In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich der Objekterfassungsprozess in der Objekterfassungsvorrichtung 100 von dem in Ausführungsform 1.
Nachfolgend werden Unterschiede zwischen der vorliegenden Ausführungsform und Ausführungsform 1 erläutert.
Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Objekterfassungsvorrichtung 100 eine Objekterfassungseinheit 122d anstelle der Objekterfassungseinheit 122. Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Objekterfassungseinheit 122d eine Störungsentfernungseinheit 127d anstelle der Störungsentfernungseinheit 127 und umfasst auch einen Positionskoordinatenpuffer wie in Ausführungsform 3.
14 zeigt ein konkretes Beispiel für ein funktionales Bockdiagramm der Störungsentfernungseinheit 127d. Die Störungsentfernungseinheit 127d umfasst die Frame-Sammeleinheit 128, die Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129 und die Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit 136, die wie die Störungsentfernungseinheit 127c, umfasst eine Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d anstelle der in der Störungsentfernungseinheit 127c enthaltenen Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 und umfasst auch eine Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134.
Die Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 legt über ein geeignetes Verfahren der Koordinatenkonvertierung unter Verwendung der von der Frame-Sammeleinheit 128 übertragenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe und der Anordnungspositionsinformationen jedes von dem Ultraschallwellen-Übertrager 106, dem Ultraschallwellen-Empfänger 107a und dem Ultraschallwellen-Empfänger 107b fest. Dann überträgt die Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 Informationen über das festgelegte Verfahren an die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d. Die Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 legt das Verfahren zur Konvertierung des Koordinatensystems jedes in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Erfassungspunkts auf der Grundlage der Position des Übertragers, der Position jedes der Vielzahl von Empfänger und der Positionskoordinaten jedes in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Erfassungspunkts fest.
Ein Verfahren, durch das die Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 das Verfahren der Koordinatenkonvertierung festlegt ist nicht besonders eingeschränkt. Wenn beispielsweise die Anzahl der Ultraschallwellen-Empfänger 107 auf drei statt auf zwei eingestellt ist, wird in einem Fall, in dem jeder Ultraschallwellen-Empfänger 107 in einem dreidimensionalen Raum angeordnet ist, jeder Punkt in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe durch dreidimensionale Koordinaten (x, y, z) anstelle von zweidimensionalen Koordinaten (x, y) dargestellt. Daher kann in diesem Beispiel als das Verfahren der Koordinatenkonvertierung die Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 festlegen, die Konvertierung in ein sphärisches Koordinatensystem oder die Konvertierung in ein zylindrisches Koordinatensystem anstelle der Konvertierung in ein polares Koordinatensystem zu nutzen, abhängig von der Anordnung jedes Ultraschallwellen-Empfängers 107.
Als ein weiteres Beispiel, wenn Punkte, von denen im Voraus bekannt ist, dass es sich um Störungen handelt, in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten sind, kann die Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 festlegen, die Konvertierung des in das polare Koordinatensystem durchzuführen, nachdem die als Störung bekannten Punkte entfernt wurden. In diesem Fall handelt es sich als ein konkretes Beispiel um einen Fall, bei dem sich ein Hindernis, das kein Erfassungsziel ist, an einer bekannten Position um den Ultraschallwellen-Übertrager 106 und den Ultraschallwellen-Empfänger 107 herum befindet.
Das Verfahren der Koordinatenkonvertierung ist nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt und kann verschiedene Verfahren umfassen, die von einem Fachmann erdacht wurden.
Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d führt die Koordinatenkonvertierung unter Verwendung des von der Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 festgelegten Konvertierungsverfahrens und der Normalisierung für jeden Punkt durch, der in der von der Frame-Sammeleinheit 128 übertragenen Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, und überträgt ihr Ergebnis an die Ausreißerwert-Ausschlusseinheit 129. Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d konvertiert die Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, in das Koordinatensystem gemäß dem festgelegten Verfahren um. Einzelheiten der Verarbeitung der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130 werden im Folgenden beschrieben.
*** Beschreibung einer Funktionsweise ***
15 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Funktionsweise der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Funktionsweise der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d wird anhand dieser Zeichnung beschrieben.
Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d führt die Prozesse der Schritte S101d und S102 durch.
(Schritt S101d: Koordinaten-Konvertierungsprozess)
Der grundlegende Prozess von Schritt S101d ist der gleiche wie der Koordinaten-Konvertierungsprozess der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130. Ein von der Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d verwendetes Koordinaten-konvertierungsverfahren ist jedoch nicht auf die Konvertierung in das polare Koordinatensystems beschränkt, und die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d verwendet das von der Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit 134 festgelegte Koordinaten-Konvertierungsverfahren.
(Schritt S102: Normalisierungsprozess)
Der Prozess dieses Schritts ist der gleiche wie der Normalisierungsprozess durch die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130. Die Koordinaten-Konvertierungseinheit 130d normalisiert ein Ergebnis der Ausführung der Koordinatenkonvertierung in Schritt S101d.
*** Beschreibung der Wirkung von Ausführungsform 4 ***
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, durch Auswahl eines geeigneten Verfahrens der Koordinatenkonvertierung in Abhängigkeit von der Erfassungsergebnis-Punktgruppe oder der Anordnungspositionsinformation eines Sensors die Positionskoordinaten jedes Punktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist in ein Format zu konvertieren, in dem Clusterbildung leichter durchgeführt werden kann. Daher ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen besser geeigneten repräsentativen Punkt zu berechnen.
*** Weitere Ausführungsformen ***
Die obigen Ausführungsformen können frei kombiniert werden oder eine beliebige Komponente in den Ausführungsformen kann modifiziert werden. Alternativ kann in jeder der Ausführungsformen eine beliebige Komponente weggelassen sein.
Die Ausführungsformen sind alternativ nicht auf die als Ausführungsformen 1 und 4 angegebenen beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen können nach Bedarf vorgenommen werden. Die in den Ablaufdiagrammen oder dergleichen beschriebenen Abläufe können in geeigneter Weise modifiziert werden.
Darüber hinaus kann in jeder Ausführungsform anstelle des Ultraschallsensors oder eines Sonars ein anderer Sensor verwendet werden, der wie ein Ultraschallsensor Kugelwellen aussendet.
Alternativ können in jeder Ausführungsform unter Verwendung eines anderen Sensortyps, wie etwa eines Millimeterwellenradars, anstelle des Ultraschallsensors oder des Sonars, die Positionskoordinaten unter Verwendung der Trilateration auf der Grundlage eines Messergebnisses des anderen Sensortyps berechnet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1: Fahrzeug; 2: Objekt; 3: Übertragungswelle; 4: reflektierte Welle; 5: direkte Welle; 11: Prozessor; 12: Hauptspeichereinrichtung; 13: Hilfsspeichereinrichtung; 103: Speicher; 104: Kommunikationsschnittstelle; 18: Verarbeitungsschaltung; 19: OS; 100: Objekterfassungsvorrichtung; 101: Steuerungseinrichtung; 105: Übertragungsverstärker; 106: Ultraschallwellen-Übertrager; 107, 107a, 107b: Ultraschallwellen-Empfänger; 108, 108a, 108b: Empfangsverstärker; 112: Signalleitung; 121: Synchronisationseinheit; 122, 122b, 122c, 122d: Objekterfassungseinheit; 123: Übertragungseinheit; 124: Empfangseinheit; 125: Entfernungsberechnungseinheit; 126: Positionskoordinaten-Berechnungseinheit; 127, 127b, 127c, 127d: Störungsentfernungseinheit; 128: Frame-Sammeleinheit; 129: Ausreißerwert-Ausschlusseinheit; 130, 130d: Koordinaten-Konvertierungseinheit; 131: Clusterbildungseinheit; 132: Clusterbildungs-Auswahleinheit; 133: Repräsentativer-Punkt-Auswahleinheit; 134: Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit; 135: Erfassungspunkt-Auswahleinheit; 136: Inverse-Koordinaten-Konvertierungseinheit; 200: Rückstufenmodul; R1, R2: Empfangssignal

Claims

Objekterfassungsvorrichtung (100), umfassend: eine Entfernungsberechnungseinheit (125), um jedes einer Vielzahl von Empfangssignalen, das ein Signal ist, das von jedem einer Vielzahl von Empfängern empfangen wird, und ein Signal ist, das einem Übertragungssignal entspricht, das ein Signal ist, das von einem Übertrager übertragen und von einem Objekt (2) reflektiert wird, als ein Ziel-Empfangssignal zu betrachten, um jedes von mindestens einem von Peaks, die den Ziel-Empfangssignalen entsprechen, als einen Ziel-Peak zu erfassen und um eine Entfernung, die dem Ziel-Peak entspricht, als eine berechnete Entfernung zu berechnen; eine Positionskoordinaten-Berechnungseinheit (126), um einen Erfassungspunkt zu berechnen, der Positionskoordinaten anzeigt, die eine Position anzeigen, an der geschätzt wird, dass das Objekt (2) vorhanden ist, basierend auf jeder Kombination der berechneten Entfernung entsprechend jedem der Vielzahl von Empfangssignalen, einer Position des Übertragers und jeder Position der Vielzahl von Empfängern, und um einen Satz, der aus den berechneten Erfassungspunkten besteht, als eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe zu betrachten; und eine Störungsentfernungseinheit (127), um aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe einen Erfassungspunkt zu entfernen, der einer Störung entspricht, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Koordinaten-Konvertierungseinheit (130), um ein Koordinatensystem der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunkts, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, in ein Koordinatensystem zu konvertieren, das zur Darstellung einer konvexen Oberfläche geeignet ist, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) einen Erfassungspunkt, der einer Störung entspricht, aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe entfernt, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, dessen Koordinatensystem in das zur Darstellung der konvexen Oberfläche geeignete Koordinatensystem konvertiert wurde.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Konvertierungsverfahren-Auswahleinheit (134), um ein Verfahren des Konvertierens eines Koordinatensystems jedes in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Erfassungspunktes festzulegen, basierend auf der Position des Übertragers, jeder Position der Vielzahl von Empfängern und den Positionskoordinaten jedes in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthaltenen Erfassungspunktes, wobei die Koordinaten-Konvertierungseinheit (130) das Koordinatensystem der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, gemäß dem festgelegten Verfahren konvertiert.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) eine Region, welche Erfassungspunkte enthält, die in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten sind, in eine Vielzahl von Regionen unterteilt, aus der Vielzahl von Regionen eine Region auswählt, welche die größte Anzahl von Erfassungspunkten enthält, einen gültigen Punkt berechnet, der Positionskoordinaten angibt, an denen geschätzt wird, dass das Objekt (2) tatsächlich vorhanden ist, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der ausgewählten Region enthalten ist, und durch Betrachten eines Erfassungspunktes, der nicht der berechnete gültige Punkt ist, als Störung, den Erfassungspunkt, welcher der Störung entspricht, aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe entfernt.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) festlegt, ob oder ob nicht der Erfassungspunkt der gültige Punkt ist, abhängig von einer Eigenschaft eines Empfangssignals, das jedem Erfassungspunkt entspricht, der in dem ausgewählten Bereich enthalten ist.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) jeden Erfassungspunkt, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, in einen von mindestens einem von Clustern klassifiziert, aus dem mindestens einen von Clustern einen Cluster entfernt, der einen Erfassungspunkt enthält, der kleiner als ein erster Schwellenwert ist, auf der Grundlage von mindestens einem Cluster, der nicht entfernt worden ist, einen repräsentativen Punkt berechnet, der Positionskoordinaten angibt, an denen geschätzt wird, das das Objekt (2) tatsächlich vorhanden ist, und durch Betrachten eines Erfassungspunktes, der nicht der berechnete repräsentative Punkt ist, als eine Störung, den Erfassungspunkt, welcher der Störung entspricht, aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe entfernt.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) jeden der Cluster, die nicht entfernt worden sind, als einen Zielcluster betrachtet, wenn es eine Vielzahl von Clustern in dem mindestens einen Cluster gibt, der nicht entfernt worden ist, eine durchschnittlichen Entfernung, welche ein Durchschnittswert von Entfernungen ist, von denen jede jeder der Positionskoordinaten entspricht, die in dem Zielcluster enthalten sind, und einen durchschnittlichen Winkel berechnet, der ein Durchschnittswert von Winkeln ist, von denen jeder jeder der Positionskoordinaten entspricht, die in dem Zielcluster enthalten sind, zwei oder mehr Cluster gruppiert, wenn es zwei oder mehr Cluster gibt, in denen eine Differenz in der durchschnittlichen Entfernung wechselseitig kleiner oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist und eine Differenz im durchschnittlichen Winkel wechselseitig gleich oder größer als ein dritter Schwellenwert ist, jedes von einem Cluster, der sich von einem Cluster unterscheidet, der die Anzahl der Erfassungspunkte enthält, die kleiner als ein vierter Schwellenwert ist, unter Clustern, die in einer Gruppe der zwei oder mehr Cluster enthalten sind, und eines Clusters, der nicht unter den Clustern gruppiert wurde, die nicht entfernt wurden, als ein gültiges Cluster betrachtet, und den repräsentativen Punkt auf der Grundlage jedes gültigen Clusters berechnet.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) festlegt, ob oder ob nicht ein Punkt der repräsentative Punkt ist, abhängig von Eigenschaften des Empfangssignals, das jedem Erfassungspunkt entspricht, der in jedem gültigen Cluster enthalten ist.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe einen Erfassungspunkt, welcher der Störung entspricht, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist, entfernt.
Objekterfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 9, welche an einem sich bewegenden Körper angebracht ist, wobei die Störungsentfernungseinheit (127) aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe einen Erfassungspunkt, welcher einer Störung entspricht, auf der Grundlage einer Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers, entfernt.
Objekterfassungsverfahren, umfassend: Betrachten jedes einer Vielzahl von Empfangssignalen, das ein Signal ist, das von jedem einer Vielzahl von Empfängern empfangen wird, und ein Signal ist, das einem Übertragungssignal entspricht, das ein Signal ist, das von einem Übertrager übertragen und von einem Objekt (2) reflektiert wird, als ein Ziel-Empfangssignal, Erfassen jedes von mindestens einem von Peaks, die den Ziel-Empfangssignalen entsprechen, als einen Ziel-Peak, und Berechnen einer Entfernung, welche dem Ziel-Peak entspricht, als eine berechnete Entfernung; Berechnen eines Erfassungspunkts, der Positionskoordinaten angibt, die eine Position anzeigen, an der geschätzt wird, dass das Objekt (2) vorhanden ist, auf der Grundlage jeder Kombination der berechneten Entfernung, die jedem der Vielzahl von Empfangssignalen, einer Position des Übertragers und jeder Position der Vielzahl von Empfängern entspricht, und Betrachten eines Satzes, der aus den berechneten Erfassungspunkten gebildet ist, als eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe; und Entfernen aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe eines Erfassungspunkts, welcher einer Störung entspricht, auf der Grundlage der Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist.
Objekterfassungsprogramm, das eine Objekterfassungsvorrichtung (100), welche ein Computer ist, dazu veranlasst, auszuführen: einen Entfernungsberechnungsprozess, um jedes einer Vielzahl von Empfangssignalen, das ein Signal ist, das von jedem einer Vielzahl von Empfängern empfangen wird, und ein Signal ist, das einem Übertragungssignal entspricht, das ein Signal ist, das von einem Übertrager übertragen und von einem Objekt (2) reflektiert wird, als ein Ziel-Empfangssignal zu betrachten, um jeden von mindestens einem von Peaks, die den Ziel-Empfangssignalen entsprechen, als einen Ziel-Peak zu erfassen und um eine Entfernung, die dem Ziel-Peak entspricht, als eine berechnete Entfernung zu berechnen; eine Positionskoordinaten-Berechnungseinheit, um einen Erfassungspunkt zu berechnen, der Positionskoordinaten angibt, die eine Position anzeigen, an der geschätzt wird, dass das Objekt (2) vorhanden ist, basierend auf jeder Kombination der berechneten Entfernung, die jedem der Vielzahl von Empfangssignalen, einer Position des Übertragers und jeder Position der Vielzahl von Empfängern entspricht, und um einen Satz, der aus den berechneten Erfassungspunkten besteht, als eine Erfassungsergebnis-Punktgruppe zu betrachten; und eine Störungsentfernungseinheit, um aus der Erfassungsergebnis-Punktgruppe einen Erfassungspunkt zu entfernen, welcher einer Störung entspricht, basierend auf den Positionskoordinaten jedes Erfassungspunktes, der in der Erfassungsergebnis-Punktgruppe enthalten ist.