JP2014074665A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体と物体との距離変動が小さいときの物体の高さや近距離での物体の高さを高精度に判定できる物体検知装置を提供する。
【解決手段】物体検知装置１は、移動体としての車両の側方に存在する物体までの距離を検知する測距センサ２と、測距センサ２で距離検知するときの測距センサ２の位置を検出する位置検出センサ３とＥＣＵ４とを備える。ＥＣＵ４は、測距センサ２が受信した反射波に基づき物体までの距離を算出し（距離算出部４１）、その距離を記憶部４２に記憶する。ＥＣＵ４は、記憶部４２に記憶された距離の履歴に基づいて、距離検知できなかった不検知率や、距離の履歴の近似直線に対する各距離の残差平均値を算出する（高さ判定変数算出部４３）。ＥＣＵ４は、算出した不検知率や残差平均値に基づき物体高さを判定する（物体高さ判定部４４）。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の移動体の周囲に存在する物体を検知する物体検知装置に関する。

車両の周囲に存在する物体の高さを判定することは、駐車空間に車両を移動させる場面など各種場面で有効である。例えば、縦列駐車用の駐車空間の奥にある物体が壁であると判定できれば、その壁に対して余裕のある位置に自動駐車させることで乗り降りの際に車両ドアが壁に接触するのを防止できる。例えば駐車空間の奥にある物体が縁石であると判定できれば、乗り降りの際に車両ドアが縁石に接触することがないことから、その縁石に対してぎりぎりの位置に駐車させることができる。また例えば段差の高さを判定できれば、車両がその段差を乗り越えられるか否かの判断にも役立つ。

物体の高さの判定に関する技術として、特許文献１には、輪どめなどの低い障害物とポールや壁などの高い障害物を判別する障害物判定装置が提案されている。その障害物判定装置では、車両周囲に送信された探査波が検出対象物に当たって反射した反射波のピーク値を検出する。そして、車両が検出対象物へ接近する移動にともないそのピーク値が増大したときには高い物体（壁など）と判定し、ピーク値が減少したときには低い物体（輪どめなど）と判定している。

特開２０１０−１９７３５１号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、移動体（車両）が物体へ接近するときのピーク値が増大するか減少するかを利用しているので、移動体が物体の側方経路を通過するときのように、移動体と物体との距離変動が小さいとき（反射波のピーク値変動が小さいとき）には適用できない。

また、特許文献１の技術は、高さの低い物体に対しては移動体が物体へ接近する移動にともないピーク値の差分を「負」にする必要がある（ピーク値を減少させる必要がある）ため、高さの低い物体を近距離で検知しにくいようにセンサ仕様や取付要件を設定する必要がある。そのため、近距離で物体を検知できない可能性がある。さらに、特許文献１の技術では、例えば高さ３ｃｍ程度の段差と高さ１０ｃｍ程度の縁石とでは反射波のピーク値変動の差異が小さいので、それら段差、縁石を区別して判定することは困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、移動体と物体との距離変動が小さいときの物体の高さや近距離での物体の高さを高精度に判定できる物体検知装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の物体検知装置は、移動体に搭載されて前記移動体の周囲に存在する物体を検知する物体検知装置であって、
前記移動体の周囲に繰り返し探査波を送信し、その探査波が前記物体に当たって反射した反射波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段が受信した前記反射波に基づき前記物体までの距離を検知距離として算出し、又は前記反射波の面積を算出する受信結果算出手段と、
前記受信結果算出手段が算出した前記検知距離又は前記面積である受信結果の履歴を記憶する履歴記憶手段と、
前記受信結果の履歴に基づき前記物体の高さを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

このように、本発明では、検知距離の履歴又は反射波の面積の履歴に基づき物体高さを判定することを特徴としている。先ず、検知距離の履歴から物体高さを判定できる理由を説明する。

探査波は、縁石など高さの低い物体に当たったときには、複数の面（物体の上面、側面など）で反射するため、各面で反射した反射波が干渉しあい、反射波が複数に分裂するという特徴がある。このように、低い物体からの反射波は複数に分裂するため、物体と送受信手段との相対的な角度によっては、送受信手段で受信される反射波の状態が変動する。その相対的な角度は、移動体の移動中には道路の凹凸などにより変動する。つまり、移動中には、物体と送受信手段との相対的な角度が変動し、その変動により高さの低い物体からの反射波は変動する。これに対し、探査波が壁などのように高さの高い物体に当たったときには、反射波は分裂しにくいので、物体と送受信手段との相対的な角度が変動したとしても、送受信手段で受信される反射波の状態にはそれほど影響を与えない。つまり、反射波の変動は小さい。そこで、本発明では、反射波から物体までの距離（検知距離）を算出し、その検知距離の履歴を記憶する。検知距離の履歴は反射波の変動に対応し、反射波の変動は物体高さに相関するので、検知距離の履歴から物体の高さを判定できる。

次に、反射波の面積の履歴から物体高さを判定できる理由を説明する。高さの高い物体からの反射波ほど、反射面の面積が大きいため、反射波の総エネルギーが高くなる。反射波の総エネルギーは反射波の面積に対応する。つまり、反射波の面積は物体の高さと相関がある。よって、反射波の面積から物体の高さを判定できる。このとき、実際の使用環境では、物体と送受信手段との相対的な角度の変動や、探査波自体の不安定さなどにより、同一の物体からの反射波であっても反射波の面積がばらつく。本発明では、１回の反射波の面積から物体高さを判定するのではなく、反射波の面積の履歴から物体高さを判定しているので、高精度に物体高さを判定できる。

検知距離の履歴や面積の履歴は、移動体の移動中における物体との距離変動が小さくても物体高さに応じた履歴となる。よって、物体との距離変動が小さいときの物体高さを高精度に判定できる。また、特許文献１のように高さの低い物体を近距離で検知しにくいようにセンサ仕様や取付要件を設定する必要がないので、近距離での物体の高さを高精度に判定できる。

検知距離の履歴から物体高さを判定するときの具体的な構成として、以下の構成を採用できる。すなわち、本発明において、前記送受信手段は、前記移動体が前記物体の側方経路を移動しているときに繰り返し前記移動体の側方に前記探査波を送信し、その探査波が前記物体に当たって反射した前記反射波を受信し、
前記受信結果算出手段は前記検知距離を算出する距離算出手段であり、
前記履歴記憶手段に記憶された前記検知距離の履歴に基づき、前記物体の高さと相関する数値である高さ判定変数を算出する変数算出手段を備え、
前記判定手段は、前記高さ判定変数に基づき前記物体の高さを判定することを特徴とする。

これによれば、送受信手段は移動体の側方に探査波を送信しているので、移動体の側方に存在する物体の高さを判定できる。また、検知距離の履歴は物体の高さに相関するので、検知距離の履歴から物体の高さと相関する数値（高さ判定変数）を得ることができる。そして、その高さ判定変数から物体高さを判定するので、簡単に物体の高さを判定できる。

反射波の面積の履歴から物体高さを判定するときの具体的な構成として、以下の構成を採用できる。すなわち、本発明において、前記受信結果算出手段は前記面積を算出する面積算出手段であり、
前記反射波の面積と物体高さの関係を記憶する関係記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記履歴記憶手段に記憶された履歴である面積履歴と前記関係とに基づき前記物体の高さを判定することを特徴とする。

これによれば、関係記憶手段には、反射波の面積と物体高さの関係が記憶されているので、その関係を用いることで、今回の面積履歴に応じた物体高さを簡単に判定できる。

第１実施形態の物体検知装置１の構成を示したブロック図である。 車両１０の側方の物体５を検知している場面を示した図である。 反射波２２の波形図である。 低い物体５１からの反射波の経路を模式的に示した図である。 低い物体５１からの反射波を模式的に示した図である。 高い物体５２からの反射波の経路を模式的に示した図である。 高い物体５２からの反射波を模式的に示した図である。 第１実施形態のＥＣＵ４が実行する物体高さ判定処理のフローチャートである。 反射波２２の強度が閾値Ｓｔｈ以下の場合の波形図である。 図８のＳ１５の詳細のフローチャートである。 図１０のＳ２３：Ｎｏ、Ｓ２５：Ｎｏに続くフローチャートである。 図１１のＳ３６：Ｎｏに続くフローチャートである。 図８のＳ１６の詳細のフローチャートの第１例である。 図８のＳ１６の詳細のフローチャートの第２例である。 物体高さに対する高さ判定変数の関数Ｆｕｎとしての直線１４を示した図である。 物体高さに対する高さ判定変数の関数Ｆｕｎとしての放物線１５、１６を示した図である。 第２〜第５実施形態の物体検知装置１の構成を示したブロック図である。 反射波の面積の算出方法を説明するための反射波２２の波形図である。 図１８のＡ部の拡大図であり、反射波の面積の総和の算出方法の具体例を説明する図である。 物体高さが反射波の面積と相関することを検証する第１の実験条件を説明する図である。 第１の実験の結果を示した図である。 物体高さが反射波の面積と相関することを検証する第２の実験条件を説明する図である。 第２の実験の結果を示した図である。 反射波の面積と物体高さの値の関係（マップ）２０１を例示した図である。 反射波の面積と物体高さの種類の関係（マップ）２０２を例示した図である。 第２実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理のフローチャートである。 履歴記憶部４６に記憶される面積及び距離の記憶領域４６０の概念図である。 反射波間の面積比率と物体高さの関係（マップ）５０１を示した図である。 図１８のＡ部の拡大図であり、各反射波の面積を個別に算出する方法の具体例を説明する図である。 第３実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理のフローチャートである。 第４実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理のフローチャートである。 第５実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理のフローチャートである。 第５実施形態の履歴記憶部４６に記憶される面積及び距離の記憶領域４６０の概念図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る物体検知装置の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、この第１実施形態は、検知距離の履歴に基づき物体高さを判定する発明の実施形態である。図１は、本実施形態の物体検知装置１の構成を示したブロック図である。物体検知装置１は、移動体としての車両１０（図２参照）に搭載されている。物体検知装置１は、測距センサ２と位置検出センサ３とＥＣＵ４とを備えている。測距センサ２は、車両１０の側方に存在する物体（駐車車両や駐車空間の奥の壁、縁石等）までの距離を検知するためのセンサである。その測距センサ２は、例えば車両１０の側面（右側面、左側面）に取り付けられている。測距センサ２は、例えば車両１０のバンパーの高さに取り付けられている。測距センサ２は、ＥＣＵ４からの指示に基づき、車両１０の側方に所定間隔おき（例えば数ミリ秒おき）に繰り返し超音波（例えば２０〜１００ｋＨｚの音波）等の探査波を送信する。

図２には、その探査波の送信範囲２１を図示している。送信範囲２１の指向性は例えば７０°〜１２０°程度となっている。送信範囲２１の中心線（測距センサ２の正面方向）は、例えば車両１０の車幅方向（左右方向）に略平行の向きとなっている。なお、その中心線は、車幅方向に対して例えば２０°程度まで傾いていても良い。測距センサ２が物体を検知可能な最大検知距離は例えば４ｍ〜１０ｍ程度となっている。なお、以下では、探査波を示すときにも符号「２１」を使用する。測距センサ２は、送信した探査波２１が物体に当たって反射した反射波を受信する。ここで、図３は、時間に対する探査波２１及び反射波２２の波形を示している。測距センサ２は、受信した反射波２２の強度Ｓ（振幅）が所定の閾値Ｓｔｈを超えたタイミング（受信時間）ＴｒをＥＣＵ４に通知する。

なお、測距センサ２は、探査波を送信し反射波を受信するセンサであれば良く、音波を用いるものであっても、光波を用いるものであっても、電波を用いるものであっても良い。測距センサ２としては、例えば超音波センサ、レーザレーダ、ミリ波レーダ等のセンサを用いることができる。

位置検出センサ３は、測距センサ２で物体までの距離を検知するときの測距センサ２の位置（以下、センサ位置という）を検出するためのセンサである。具体的には、位置検出センサ３は車速を検出する車速センサや車両１０のステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ等から構成されている。車速センサは、車両１０（測距センサ２）が進行した距離を検出するために使用される。操舵角センサは、車両１０（測距センサ２）の進行方向を検出するために使用される。位置検出センサ３の検出値はＥＣＵ４に入力される。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されたマイコンを主体として構成されている。ＥＣＵ４は、測距センサ２の検出値や位置検出センサ３の検出値に基づき、車両１０の側方に存在する物体高さを判定するなどの各種処理を実行する。図１に示すように、ＥＣＵ４は、距離算出部４１と記憶部４２と高さ判定変数算出部４３と物体高さ判定部４４とを備えている。なお、距離算出部４１、高さ判定変数算出部４３及び物体高さ判定部４４は、互いに物理的に分離されていても良いし、一つのマイコンで機能的に実現されたとしても良い。距離算出部４１、高さ判定変数算出部４３、物体高さ判定部４４を含むＥＣＵ４が行う処理の詳細は後述する。記憶部４２は各種情報を記憶可能なＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリである。

次に、物体検知装置１による物体検知場面について説明する。図２は、物体検知場面の一例を示した図である。詳細には、図２は、物体５の側方経路１７を車両１０が移動しているときに、繰り返し物体５までの距離を検知するとともに、物体５の高さを検知している場面（上から見た図）を示している。物体５は、側方経路１７に沿って配置され、例えば駐車空間２００（物体５と車両１０の間の空間）の奥に配置された縁石や壁であったり、駐車空間２００内に配置された、車両１０が乗り越え可能な段差であったりする。

ここで、図４〜図７は、車両１０と物体５とを車両１０の前面側又は後面側から見た図であり、物体５の高低による反射波の違いを説明する図である。図４は、物体５が高さＨの低い物体５１（縁石など）の場合における反射波の経路（反射経路）を模式的に示した図である。図５は、物体５が高さＨの低い物体５１（縁石など）の場合における反射波を模式的に示した図である。図４に示すように、測距センサ２から送信された探査波２１は物体５１の複数の面に当たることから、複数の反射経路Ｒが存在する。具体的には、探査波２１が物体５１の上面５１１に当たったときの反射経路Ｒ１、探査波２１が側面５１２に当たったときの反射経路Ｒ２、探査波２１が側面５１２に当たり、その後、地面１３に当たったときの反射経路Ｒ３が存在する。反射経路Ｒ１〜Ｒ３の他に、例えば、上面５１１と側面５１２の境界５１３に探査波２１が当たったときの反射経路（図示外）や、側面５１２と地面の境界５１４に当たったときの反射経路（図示外）もあり得る。

このように、低い物体５１からの反射経路は複数存在するので、各反射経路の反射波が互いに干渉しあい、図５に示すように、反射波２２０ａが複数に分裂する。よって、測距センサ２と物体５１との相対的な角度によって、反射波２２０ａの状態は大きく変動する。また、車両１０が移動しているときには、道路１３（地面）の凹凸などによって、その相対的な角度は変動する。図５に示すように、例えば、測距センサ２が水平に向いた状態２ａ、上方に向いた状態２ｂ、下方に向いた状態２ｃ、車両１０の前方又は後方に向いた状態（図示外）など、測距センサ２の向き（物体５１との相対的な角度）は、車両１０が移動しているときには上下左右斜めに変動する。つまり、車両１０が移動しているときには、測距センサ２と物体５１との相対的な角度が変動し、その変動により、物体５１からの反射波２２０ａが大きく変動する。反射波２２０ａが変動すると、物体５１までの距離検知が不能になったり、距離検知できたとしても検知距離間のばらつきが大きくなったりする。

これに対し、図６は、物体５が高さＨの高い物体５２（壁など）の場合における反射波の経路（反射経路）を模式的に示した図である。図７は、高い物体５２の場合における反射波を模式的に示した図である。なお、図６、図７では、物体５２の高さＨは車両１０よりも高くなっている。図６に示すように、壁などのように高い物体５２の場合には、探査波２１の大部分が物体５２の側面５２１に当たり、上面５２２など他の面には当たりにくくなっている。そのため、探査波２１の反射経路Ｒは側面５２１に当たったときの経路Ｒ４のみと考えることができる。なお、厳密には反射経路Ｒ４以外の他の反射経路もあり得るが、他の反射経路からの反射波は、反射経路Ｒ４からの反射波に比べて強度が小さいので無視できる。その結果、図７に示すように、単一の反射波２２０ｂが測距センサ２で受信される。反射波２２０ｂは、単一となっているので、図５の分裂した各反射波２２０ａに比べて安定している。よって、車両１０が移動しているときに、水平に向いた状態２ａ、上方に向いた状態２ｂ、下方に向いた状態２ｃなど測距センサ２の向きが変動（測距センサ２と物体５２との相対的な角度が変動）したとしても、反射波２２０ｂにはそれほど影響を与えない。つまり、高い物体５２のときには、低い物体５１（図５参照）のときに比べて、物体５２までの距離検知を安定に行うことができる。

そこで、ＥＣＵ４は、車両１０が移動しているときに繰り返し検知した検知距離の履歴から物体の高さを判定している。以下、物体の高さを判定するときの処理の詳細を説明する。図８は、ＥＣＵ４が実行する物体高さ判定処理のフローチャートを示している。図８の処理は、例えば駐車空間の奥に配置された物体を検知するために車両１０がその物体の側方経路の走行を開始した時に、開始される。なお、以下では、図２の場面を想定して説明する。

図８の処理が開始されると、先ず、ＥＣＵ４は、以下の処理で使用する各変数を初期化する（Ｓ１１）。具体的には、物体５の距離検知を行うときの時間ｔ（ｎ）＝０に設定する（Ｓ１１）。また、物体５の距離検知を試みた回数（計測カウント）ｎ＝１に設定する（Ｓ１１）。また、物体５の距離検知が成功した回数（距離検知回数）ＬＣｏｕｎｔ＝０に設定する（Ｓ１１）。また、正規化用変数ＮｏｎｄｅｔｅｃｔＮｏｒｍ＝１に設定する（Ｓ１１）。なお、正規化用変数ＮｏｎｄｅｔｅｃｔＮｏｒｍの意味については後述する。

次に、ＥＣＵ４は、測距センサ２に探査波及び反射波の送受信を行わせる（Ｓ１２）。その後、距離算出部４１（図１参照）は、測距センサ２から反射波の受信時間Ｔｒ（図３参照）の送信があったときには、その受信時間Ｔｒに基づき物体５までの距離Ｌ（ｎ）を算出する（Ｓ１２）。具体的には、距離算出部４１は、探査波の送信時間Ｔｔと受信時間Ｔｒ間の時間Ｔ（図３参照）と音速とに基づき検知距離Ｌ（ｎ）を算出する。なお、図９に示すように、測距センサ２で受信される反射波２２の強度が閾値Ｓｔｈ以下の場合には、反射波を受信できなかったとして、測距センサ２から距離算出部４１への受信時間Ｔｒの送信は行われない。この場合には、距離算出部４１は、距離検知できなかったとして、検知距離Ｌ（ｎ）＝０にする。なお、距離算出部４１は測距センサ２に設けられたとしても良い。

次に、ＥＣＵ４は、位置検出センサ３（図１参照）からの検出値（車速、操舵角）に基づき、今回距離検知をしたときの（計測カウントｎでの）測距センサ２の位置（センサ位置）Ａｔｔｄを算出する（Ｓ１３）。具体的には、図２に示すように、例えば図８の処理を開始した時点の測距センサ２の位置を原点Ｏ、その時点の車両１０の進行方向ＰをＸ軸、そのＸ軸に直角方向をＹ軸とした座標系を設定する。その座標系での座標（ＡｔｔｄＸ（ｎ）、ＡｔｔｄＹ（ｎ））としてセンサ位置Ａｔｔｄを算出する。このとき、車速と時間ｔ（ｎ）とから、前回のセンサ位置Ａｔｔｄからの車両１０（測距センサ２）の移動距離を算出できる。操舵角から、前回のセンサ位置Ａｔｔｄからの車両１０（測距センサ２）の移動方向を算出できる。それら移動距離、移動方向から今回のセンサ位置Ａｔｔｄを算出する。

次に、ＥＣＵ４は、Ｓ１２で算出した検知距離Ｌ（ｎ）とＳ１３で算出したセンサ位置Ａｔｔｄとを、計測カウントｎに対応付けて記憶部４２（図１参照）に記憶する（Ｓ１４）。図２には、センサ位置Ａｔｔｄ（ＡｔｔｄＸ（ｎ）、ＡｔｔｄＹ（ｎ））を基準としてＹ軸方向に検知距離Ｌ（ｎ）だけ離れた点を距離検知点６として図示している。距離検知点６は、距離検知できたときの点６１と、距離検知できなかったとき（検知距離Ｌ（ｎ）＝０）の点６２とを含む。このように、車両１０が側方経路１７を移動するにともなって、Ｓ１２、Ｓ１３が繰り返し実行されることで、物体５に沿うように距離検知点６１の列（履歴）を設定できる。一方で、上述したように、車両１０が移動しているときには、測距センサ２と物体５との相対的な角度が変動するので、その相対的な角度によっては、距離検知できない場合（距離検知点６２）もある。Ｓ１４では、図２の距離検知点６（距離検知点６１、６２）の状態を記憶部４２に記憶することと同義である。

次に、高さ判定変数算出部４３（図１参照）は、記憶部４２に記憶された検知距離Ｌ（ｎ）の履歴（図２の距離検知点６の履歴）に基づき、物体５の高さに相関する数値（高さ判定変数）ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒを算出する（Ｓ１５）。ここで、図１０は、Ｓ１５の処理の詳細を示したフローチャートである。なお、高さ判定変数として、４つの実施例を説明する。第１の実施例としての高さ判定変数は、物体５に対する距離検知を試みた回数に対し距離検知できなかった回数の割合である不検知率である。上述したように、縁石などのように物体の高さが低いと反射波が分裂するので、低い物体の不検知率は、高い物体の不検知率に比べて大きい値となる。つまり、不検知率は、物体５の高さに相関する。

第２の実施例としての高さ判定変数は残差平均値である。その残差平均値は、距離検知点６１の履歴の近似直線７（図２参照）に対する各距離検知点６１の残差の絶対値の平均値である。上述したように、物体の高さが低いと反射波が分裂するので、距離検知できたとしても距離検知点（検知距離）間のばらつきが大きくなる。つまり、低い物体の残差平均値は、高い物体の残差平均値に比べて大きい値となる。つまり、残差平均値は物体５の高さに相関する。

第３の実施例としての高さ判定変数は、不検知率と残差平均値の積である。第４の実施例としての高さ判定変数は不検知率と残差平均値の重みつき平均である。それら第３の実施例、第４の実施例の高さ判定変数は、不検知率と残差平均値の両方を用いているので、物体５の高さに相関する。

図１０のフローチャートの横には、第１〜第４の実施例のどの実施例の高さ判定変数を用いるかを示した数値Ｐａｒａｍｅｔｅｒを図示している。不検知率を高さ判定変数とするときはＰａｒａｍｅｔｅｒ＝１とし、残差平均値を高さ判定変数とするときにはＰａｒａｍｅｔｅｒ＝２とし、不検知率と残差平均値の積を高さ判定変数とするときにはＰａｒａｍｅｔｅｒ＝３とし、不検知率と残差平均値の重みつき平均を高さ判定変数とするときにはＰａｒａｍｅｔｅｒ＝４として、図１０以下のフローチャートの処理を説明する。

図１０の処理に移行すると、高さ判定変数算出部４３は、先ず、今回の計測カウントｎでの検知距離Ｌ（ｎ）がゼロより大きいか否かを判断する（Ｓ２１）。つまり、距離検知できたか否かを判断する。距離検知できた場合には（Ｌ（ｎ）＞０、Ｓ２１：Ｙｅｓ）、距離検知回数ＬＣｏｕｎｔに１を加算する（Ｓ２２）。Ｓ２２の後、Ｓ２３に移行する。Ｓ２１で距離検知できない場合には（Ｌ（ｎ）＝０、Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ２２の距離検知回数ＬＣｏｕｎｔの更新を行わないで、Ｓ２３に移行する。なお、図８のＳ１８で計測カウントｎが更新される度に、Ｓ２１、Ｓ２２が繰り返し実行されることで、距離検知できた度に距離検知回数ＬＣｏｕｎｔが１ずつ増加していくことになる。

Ｓ２３では、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ≠２か否かを判断する。つまり、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝１の不検知率、３の不検知率と残差平均値の積、４の不検知率と残差平均値の重みつき平均を高さ判定変数として使用するのか、２の残差平均値を高さ判定変数として使用するのかを判断する（Ｓ２３）。Ｐａｒａｍｅｔｅｒの値は予めＥＣＵ４のＲＯＭ等に設定されており、その設定された値を参照して、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ≠２か否かを判断すれば良い。

Ｐａｒａｍｅｔｅｒ≠２の場合、つまり、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝１、３、４のいずれかの場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、Ｓ２４に移行する。Ｓ２４では、以下の式１に、計測カウントｎと距離検知回数ＬＣｏｕｎｔを代入して、不検知率ＮｏｎＤｅｃｔを算出する。
ＮｏｎＤｅｃｔ＝（ｎ−ＬＣｏｕｎｔ）／ｎ ・・・（式１）

次に、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝１か否か、つまり、不検知率を高さ判定変数とするか否かを判断する（Ｓ２５）。Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝１の場合には（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、Ｓ２４で算出した不検知率ＮｏｎＤｅｔｅｃｔを高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒに設定する（Ｓ２６）。その後、図１０の処理を終了して、図８のＳ１６に移行する。

一方、Ｓ２３においてＰａｒａｍｅｔｅｒ≠２ではない場合、つまりＰａｒａｍｅｔｅｒ＝２の場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、又はＳ２５においてＰａｒａｍｅｔｅｒ＝１ではない場合、つまりＰａｒａｍｅｔｅｒ＝３又は４の場合（Ｓ２５：Ｎｏ）には、図１１のフローチャートのＳ２７に移行する。Ｓ２７に移行する場合とは、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝２、３、４のいずれかの高さ判定変数を採用する場合に該当する。

Ｓ２７では、以降の処理で使用する各変数を初期化する（Ｓ２７）。具体的には、図２の近似直線７に対する各距離検知点６１の残差ｄＬの総和を示した変数ｄＬｓｕｍをゼロに設定する（Ｓ２７）。また、計測カウント１〜ｎの各検知距離の総和を示した変数Ｌｓｕｍをゼロに設定する（Ｓ２７）。

次に、記憶部４２に記憶された検知距離Ｌ（ｎ）及びセンサ位置Ａｔｔｄに基づき、センサ位置Ａｔｔｄに対する検知距離Ｌ（ｎ）の近似直線Ｌｉｎｅ＝Ａ×ＡｔｔｄＸ＋Ｂを算出する（Ｓ２８）。なお、Ａ、Ｂは定数であり、Ｓ２８では、最小二乗法等の手法を用いて、定数Ａ、Ｂを算出することになる。つまり、Ｓ２８では、図２の距離検知点６１の履歴に対する近似直線７を算出する。近似直線Ｌｉｎｅの算出の際には、距離検知できなかったときの点６２は使用しない。

次に、現在着目する計測カウントｊを１に設定する（Ｓ２９）。次に、計測カウントｊでの検知距離Ｌ（ｊ）がゼロより大きいか否か、つまり計測カウントｊでは距離検知できたか否かを判断する（Ｓ３０）。検知距離Ｌ（ｊ）がゼロより大きい場合、つまり距離検知できた場合には（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、Ｓ２８で算出した近似直線Ｌｉｎｅに対する検知距離Ｌ（ｊ）の残差ｄＬを算出する（Ｓ３１）。つまり、残差ｄＬ＝｜Ａ×ＡｔｔｄＸ（ｊ）＋Ｂ−Ｌ（ｊ）｜を算出する。図２の距離検知点６１１の例で残差ｄＬの算出方法を説明すると、近似直線７のＸに、距離検知点６１１のＸ座標（距離検知点６１１を算出したときのセンサ位置ＡｔｔｄのＸ座標ＡｔｔｄＸ）を代入して、近似直線７上の点７１を求める。その点７１と距離検知点６１１の差分（Ｙ座標の差分）の絶対値を残差ｄＬとして算出する。

次に、Ｓ３１で算出した残差ｄＬを、前回までの残差ｄＬの総和ｄＬｓｕｍに加算して、総和ｄＬｓｕｍを更新する（Ｓ３２）。また、検知距離Ｌ（ｊ）を、前回までの検知距離の総和Ｌｓｕｍに加算して、総和Ｌｓｕｍを更新する（Ｓ３２）。Ｓ３２の後、Ｓ３３に移行する。

一方、Ｓ３０において、検知距離Ｌ（ｊ）がゼロの場合、つまり、計測カウントｊでは距離検知できなかった場合には（Ｓ３０：Ｎｏ）、Ｓ３０〜Ｓ３２の処理を飛ばして、Ｓ３３に移行する。

Ｓ３３では、計測カウントｊが最新の計測カウントｎに達したか否かを判断する（Ｓ３３）。未だ達していない場合には（Ｓ３３：Ｎｏ）、計測カウントｊに１を加算して、計測カウントｊを次のカウント値に更新する（Ｓ３４）。その後、Ｓ３０に戻って、更新後の計測カウントｊに対して上述のＳ３０〜Ｓ３３を実行する。このように、Ｓ２９〜Ｓ３３では、図２の各距離検知点６１に対して近似直線７との残差ｄＬを算出し、それら残差ｄＬの総和ｄＬｓｕｍ及び各距離検知点６１の総和Ｌｓｕｍを算出している。

Ｓ３３において、計測カウントｊがｎに達した場合には（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、Ｓ３５に移行する。Ｓ３５では、以下の式２に残差ｄＬの総和ｄＬｓｕｍと距離検知回数ＬＣｏｕｎｔを代入して、残差平均値ｄＬａｖｅを算出する（Ｓ３５）。
ｄＬａｖｅ＝ｄＬｓｕｍ／Ｌｃｏｕｎｔ ・・・（式２）

また、Ｓ３５では、以下の式３に検知距離の総和Ｌｓｕｍと距離検知回数ＬＣｏｕｎｔを代入して、残差平均値の正規化用変数ｄＬａｖｅＮｏｒｍを算出する（Ｓ３５）。なお、正規化用変数ｄＬａｖｅＮｏｒｍは、検知距離の平均値であり、不検知率と残差平均値の積又は不検知率と残差平均値の重みつき平均値を高さ判定変数とするときに、残差平均値を正規化するための変数である。
ｄＬａｖｅＮｏｒｍ＝Ｌｓｕｍ／Ｌｃｏｕｎｔ ・・・（式３）

次に、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝２であるか、つまり残差平均値を高さ判定変数とするか否かを判断する（Ｓ３６）。Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝２の場合には（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、Ｓ３５で算出した残差平均値ｄＬａｖｅを高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒに設定する（Ｓ３７）。その後、図１１の処理を終了して、図８のＳ１６に移行する。

以上のように、検知距離の履歴の近似直線に対する残差平均値を高さ判定変数とすることで、図２のように、物体５に対して車両１０の進行方向Ｐが傾いていた場合にも、精度の良い高さ判定変数を得ることができる。近似直線を用いないで、単純に検知距離のばらつき（分散σ）を高さ判定変数とした場合には、物体に対して車両の進行方向が傾いていると、検知距離の変動が大きくなる。その結果、分散σが大きくなってしまう。

一方、Ｓ３６において、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝２でない場合、つまりＰａｒａｍｅｔｅｒ＝３又は４の場合には、図１２のフローチャートのＳ３８に移行する。Ｓ３８では、図１０のＳ２４で算出した不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔを図８のＳ１１で設定した正規化用変数ＮｏｎｄｅｔｅｃｔＮｏｒｍで除算して、不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔを正規化する。本実施形態では、正規化用変数ＮｏｎｄｅｔｅｃｔＮｏｒｍ＝１としているので、Ｓ２４で算出した不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔがそのまま正規化後の不検知率となる。これによって、不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔを０〜１の間の変数として正規化できる。正規化後の不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔの意味を解釈すると、例えば正規化後の不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔがゼロとは、最も距離検知ができている（距離検知できない回数がゼロ）ことを意味している。正規化後の不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔが１とは、全く距離検知できていないことを意味している。

また、Ｓ３８では、図１１のＳ３５で算出した残差平均値ｄＬａｖｅを、同じくＳ３５で算出した正規化用変数ｄＬａｖｅＮｏｒｍで除算して、残差平均値ｄＬａｖｅを正規化する。これによって、残差平均値ｄＬａｖｅを０〜１の間の変数として正規化できる。正規化後の残差平均値ｄＬａｖｅの意味を解釈すると、正規化後の残差平均値ｄＬａｖｅがゼロとは、最も残差ｄＬ間の誤差（ばらつき）が少ないことを意味している。正規化後の残差平均値ｄＬａｖｅが１とは、最も残差ｄＬ間の誤差（ばらつき）が大きい（検知距離と同じだけ誤差が生じている）ことを意味している。

なお、本実施形態では、正規化用変数ＮｏｎｄｅｔｅｃｔＮｏｒｍ＝１、ｄＬａｖｅＮｏｒｍ＝Ｌｓｕｍ／Ｌｃｏｕｎｔとして、不検知率、残差平均値の正規化を行ったが、これは一例であり、不検知率と残差平均値とを同じ次元に変換できるのであれば、他の方法で正規化を行っても良い。例えば、実験値から予め正規化用変数ＮｏｎｄｅｔｅｃｔＮｏｒｍ、ｄＬａｖｅＮｏｒｍを設定し、これを記憶しておいても良い。

次に、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝３か４か、つまり不検知率と残差平均値の積を高さ判定変数とするか、不検知率と残差平均値の重みつき平均を高さ判定変数とするかを判断する（Ｓ３９）。Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝３の場合には（Ｓ３９：Ｙｅｓ）、Ｓ３８で算出した正規化後の不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔと正規化後の残差平均値ｄＬａｖｅの積を、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒとして算出する（Ｓ４０）。その後、図１２の処理を終了して、図８のＳ１６に移行する。このように、不検知率と残差平均値の積を高さ判定変数とすることで、どちらか一方を高さ判定変数とする場合に比べて、精度の良い高さ判定変数を得ることができる。

Ｓ３９において、Ｐａｒａｍｅｔｅｒ＝４の場合には（Ｓ３９：Ｎｏ）、Ｓ３８で算出した正規化後の不検知率Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔと正規化後の残差平均値ｄＬａｖｅの重みつき平均を、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒとして算出する（Ｓ４１）。つまり、不検知率の重みをＷ１、残差平均値の重みをＷ２としたとき、ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ＝Ｗ１×Ｎｏｎｄｅｔｅｃｔ＋Ｗ２×ｄＬａｖｅを算出する（Ｓ４１）。なお、重みＷ１、Ｗ２は、物体高さを判定するときに、不検知率と残差平均値のどちらの信頼度が高いかを考慮して、予め設定されている。例えば、不検知率の信頼度のほうが残差平均値の信頼度よりも高ければ、Ｗ１＞Ｗ２に設定される。Ｓ４１の後、図１２の処理を終了して、図８のＳ１６に移行する。このように、不検知率と残差平均値の重みつき平均を高さ判定変数とすることで、どちらか一方を高さ判定変数とする場合に比べて、精度の良い高さ判定変数を得ることができる。

図８の説明に戻り、Ｓ１５で高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒを算出した後、Ｓ１６に移行する。Ｓ１６では、物体高さ判定部４４（図１参照）は、Ｓ１５で算出した高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒに基づき、物体５（図２参照）の高さを判定する。ここで、図１３、図１４は、Ｓ１６の処理の詳細のフローチャートを示している。Ｓ１６では、図１３の処理又は図１４の処理のどちらかが実行される。先ず、図１３の処理から説明する。低い物体の高さ判定変数（不検知率、残差平均値又はそれらの積、重みつき平均）は、高い物体の高さ判定変数よりも大きくなる。そこで、図１３の処理に移行すると、先ず、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒが予め設定された閾値Ｈｔｈより小さいか否かを判断する（Ｓ５１）。この閾値Ｈｔｈは、物体の高さが高いか低いかを区分する高さ判定変数の値である。記憶部４２（図１参照）には、その閾値Ｈｔｈとして、不検知率を高さ判定変数としたときの閾値Ｈｔｈ１、残差平均値を高さ判定変数としたときの閾値Ｈｔｈ２、不検知率と残差平均値の積を高さ判定変数としたときの閾値Ｈｔｈ３、不検知率と残差平均値の重みつき平均を高さ判定変数としたときの閾値Ｈｔｈ４が予め記憶されている。Ｓ５１では、使用する高さ判定変数の種類に応じた閾値Ｈｔｈが読み出されて、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒとの比較が行われる。

高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒが閾値Ｈｔｈよりも小さい場合には（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、物体５は壁などのように高い物体である判定する（Ｓ５２）。その後、図１３の処理を終了する。これに対し、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒが閾値Ｈｔｈよりも大きい場合には（Ｓ５１：Ｎｏ）、物体５が縁石などのように低い物体である判定する（Ｓ５３）。その後、図１３の処理を終了する。このように、閾値Ｈｔｈを用いることで、物体５の高低を簡単に判定できる。

次に、図１４の処理を説明する。図１４の処理の前提を説明すると、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒと物体高さの値とは相関があると考えられる。具体的には、物体高さが低いほど、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒが大きくなると考えられる。そこで、種々の高さの物体に対して高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒがどのように変化するかを予め実験する。そして、その実験結果に基づき物体高さに対する高さ判定変数の関数を算出する。具体的には、例えば、図１５に示すように、高さ判定変数ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒに対する物体高さの図において、実験で求めた各点１４１の近似直線１４を予め算出しておく。その近似直線１４を、物体高さに対する高さ判定変数の関数Ｆｕｎ（ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ）＝Ｃ×ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ＋Ｄ（Ｃ、Ｄは定数）として、予め記憶部４２に記憶しておく。このように、関数Ｆｕｎとして直線を採用した場合には、以下で説明する放物線を採用したときに比べて、物体高さを算出するときの計算量を軽減できる。

また、図１６に示すように、実験で求めた点が符号１５１で示す点のように分布していた場合には、物体高さに対する高さ判定変数の関数Ｆｕｎとして、下に凸の放物線１５を採用しても良い。また、実験で求めた点が符号１６１で示す点のように分布していた場合には、物体高さに対する高さ判定変数の関数Ｆｕｎとして、上に凸の放物線１６を採用しても良い。この場合、放物線１５、１６を、物体高さに対する高さ判定変数の関数Ｆｕｎ（ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ）＝Ｅ×ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ^２＋Ｆ×ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ＋Ｇ（Ｅ、Ｆ、Ｇは定数）として、予め記憶部４２に記憶しておく。このように、関数Ｆｕｎとして放物線を採用した場合には、直線の関数Ｆｕｎを採用したときに比べて、物体高さの確度を向上できる。なお、実験点の分布状態に応じて、関数Ｆｕｎとして、直線、放物線（２次曲線）以外の関数、例えば指数関数や３次以上の曲線を採用しても良い。

なお、使用する高さ判定変数の種類に応じた関数Ｆｕｎを用意する。すなわち、不検知率を高さ判定変数としたときには、物体高さに対する不検知率の関数Ｆｕｎを予め求めておく。また、残差平均値を高さ判定変数としたときには、物体高さに対する残差平均値の関数Ｆｕｎを予め求めておく。また、不検知率と残差平均値の積を高さ判定変数としたときには、物体高さに対する不検知率と残差平均値の積の関数Ｆｕｎを予め求めておく。また、不検知率と残差平均値の重みつき平均を高さ判定変数としたときには、物体高さに対する不検知率と残差平均値の重みつき平均の関数を予め求めておく。

図１４の説明の便宜上、記憶部４２に記憶された関数Ｆｕｎの種別を示す変数Ｍｅｔｈｏｄを定義する。Ｍｅｔｈｏｄ＝１は、関数Ｆｕｎが直線であることを示すものとする。Ｍｅｔｈｏｄ＝２は、関数Ｆｕｎが放物線であることを示すものとする。Ｍｅｔｈｏｄ≠１、２は、関数Ｆｕｎが直線、放物線以外の関数であることを示すものとする。

以上を前提として、図１４の処理では、先ずＭｅｔｈｏｄ＝１か否かを判断する（Ｓ５４）。Ｍｅｔｈｏｄ＝１の場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、記憶部４２から関数Ｆｕｎとしての直線（Ｃ×ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ＋Ｄ）を読み出す（Ｓ５５）。その後、Ｓ５９に移行する。

Ｓ５４において、Ｍｅｔｈｏｄ＝１ではない場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、Ｓ５６に移行して、Ｍｅｔｈｏｄ＝２か否かを判断する。Ｍｅｔｈｏｄ＝２の場合には（Ｓ５６：Ｙｅｓ）、記憶部４２から関数Ｆｕｎとしての放物線（Ｅ×ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ^２＋Ｆ×ＨｅｉｇｈｔＰａｒａｍｅｔｅｒ＋Ｇ）を読み出す（Ｓ５７）。その後、Ｓ５９に移行する。

Ｓ５６において、Ｍｅｔｈｏｄ＝２ではない場合には（Ｓ５６：Ｎｏ）、Ｓ５８に移行して、記憶部４２からその他の関数（指数関数、３次曲線関数など）を読み出す。その後、Ｓ５９に移行する。

Ｓ５９では、Ｓ５５、Ｓ５７又はＳ５８で読み出した関数Ｆｕｎに、図８のＳ１５で算出した高さ判定変数の値を代入して、物体５の高さＨｅｉｇｔを算出する（Ｓ５９）。その後、図１４の処理を終了する。

図８の説明に戻り、Ｓ１６で物体５の高さＨｅｉｇｔを算出した後、Ｓ１７に移行する。Ｓ１７では、予め定められた終了条件を満たしたか否かを判断することで、図８の処理を終了するか否かを判断する。具体的には例えば図２の駐車空間２００を検知できたときに予め定められた終了条件を満たしたと判断する。また、例えば車両１０に障害物が接近するなど、図８の処理を続行できないときに、予め定められた終了条件を満たしたと判断する。終了条件を満たしていない場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、Ｓ１８に移行して、計測カウントｎを次の値（ｎ＝ｎ＋１）に更新する（Ｓ１８）。その後、Ｓ１２に戻って、最新の計測カウントｎに対して上述のＳ１２〜Ｓ１７の処理を実行する。このように、Ｓ１７で終了条件を満たすまでは、Ｓ１２〜Ｓ１７の処理が繰り返される結果、記憶部４２に記憶される検知距離のデータ数が次第に増加していく。そして、検知距離のデータ数が増加するにつれて、高さ判定変数の確度が向上し、ひいては物体高さの確度が向上していく。

Ｓ１７で終了条件を満たした場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、図８の処理を終了する。その後、ＥＣＵ４は、Ｓ１６で判定した物体５の高さＨｅｉｇｔに応じた処理を実行する。例えば検知した駐車空間２００に車両１０を自動駐車させるときに、物体５が壁などのように高い物体である場合には、ＥＣＵ４は、物体５に対して余裕のある位置に車両１０を駐車させる。これにより、乗り降りの際に車両ドアが物体５（壁）に接触するのを防止できる。また、例えば物体５が縁石などのように低い物体である場合には、物体５に対してぎりぎりの位置に車両１０を駐車させる。これにより、駐車空間２００から車両１０がはみ出してしまうのを防止できる。また、図１４の処理で物体５の高さの値を算出した場合には、その値に基づき車両１０が物体５を乗り越え可能か否か、バンパーに物体５が接触するおそれがあるか否かなどを判定しても良い。

以上説明したように、本実施形態では、物体と測距センサとの相対的な角度変動に起因した反射波の変動が物体の高低で異なることに着目し、反射波の変動を反映した変数（不検知率、残差平均値、又はそれらの積、重みつき平均）に基づき物体高さを判定している。よって、車両が物体の側方経路を移動しているときのように、車両と物体との距離変動が小さいときにも物体高さを精度良く判定できる。なお、上記実施形態では、高さ判定変数として４つの実施例を説明したが、それ以外に例えば不検知率と残差平均値の和を高さ判定変数としても良い。これによっても不検知率と残差平均値の両方を反映した高さ判定変数を得ることができるので、物体高さの確度を向上できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る物体検知装置の第２実施形態を図面を参照しながら説明する。この第２実施形態は、反射波の面積履歴に基づき物体高さを判定する発明の実施形態である。図１７は、本実施形態の物体検知装置１の構成を示したブロック図である。物体検知装置１は車両１０（図２０、図２２参照）に搭載されている。物体検知装置１は、測距センサ２（本発明の「センサ部」に相当）とＥＣＵ４（本発明の「制御ユニット」に相当）とを備えている。

測距センサ２は、車両１０の周囲（後方、前方、側方など）に存在する物体を検知するためのセンサである。なお、本実施形態では、測距センサ２として超音波センサを採用した例を説明するが、測距センサ２は、探査波を送信し反射波を受信するセンサであれば他のタイプのセンサを採用しても良い。測距センサ２は、例えば車両１０の後面、前面、側面のバンパーの高さ位置に取り付けられている。図１に示すように、測距センサ２は、超音波振動子２３と回路基板２４と通信部２７とを同一筐体に収容する形で構成されている。超音波振動子２３は、圧電効果を利用して超音波の送受信を行う圧電振動子である。すなわち、超音波振動子２３に駆動信号が与えられると、超音波振動子２３は振動し、その振動により探査波としての超音波を外部（車両１０の後方、前方、側方など）に送信する。そして、超音波振動子２３は、送信した探査波が物体に当たって反射した反射波（超音波）を受信したときに、圧電効果によりその反射波に応じた電気信号を発生させる。その電気信号（反射波）は後述する制御部２５に入力される。

回路基板２４は、探査波の送信、反射波の受信に関する処理を実行する処理回路としての制御部２５及び面積算出部２６を実装した基板である。制御部２５は、超音波振動子２３に接続されており、ＥＣＵ４からの指示に基づき超音波振動子２３を駆動する（振動させる）ための駆動信号を生成し、その駆動信号を超音波振動子２３に供給する。そして、制御部２５は、超音波振動子２３に、所定間隔おき（例えば１００ミリ秒おき）に繰り返し探査波を送信させる。また、制御部２５は、超音波振動子２３から入力された反射波の振幅（強度）が所定の閾値（物体までの距離を算出するための距離算出用閾値）を超えたタイミング（受信時間）をＥＣＵ４に通知する。また、制御部２５は、超音波振動子２３から入力された反射波を面積算出部２６に入力する。

面積算出部２６は、制御部２５から入力された反射波の面積を算出する部分である。ここで、図１８は、時間に対する探査波２１及び反射波２２の波形を例示している。図１８では、３つに分裂した反射波２２１、２２２、２２３の波形を示している。面積算出部２６は、図１８の波形図において、反射波の振幅の複数の閾値のライン１００を設定し、反射波２２１〜２２３の、各ライン１００で囲まれた部分２２１ａ〜２２３ａの面積を算出している。詳細には、面積算出部２６は複数のカウンタ２６１を備えている（図１７参照）。各カウンタ２６１は、図１８のライン１００（閾値）のいずれかに対応し、制御部２５から入力された反射波が入力される。そして、カウンタ２６１は、入力された反射波の振幅が、自身に割り当てられた閾値を超えている間の時間（閾値超時間）をカウントし、その閾値超時間を出力する。

面積算出部２６は、各カウンタ２６１から出力された閾値超時間で囲まれる台形の面積の総和を算出する。ここで、図１９を参照して、閾値超時間から面積の総和を算出する方法の具体例を説明する。図１９は、図１８のＡ部の拡大図である。図１９では、３つに分裂した反射波２２１、２２２、２２３の波形を示し、左に図示した反射波２２２が最初に受信され、真ん中に図示した反射波２２１が２番目に受信され、右に図示した反射波２２３が最後に受信されたことを示している。各反射波２２１〜２２３は互いに一部重複している。なお。２番目の反射波２２１の振幅が一番大きい。また、図１９の例では、１番目の反射波２２２と３番目の反射波２２３とが同等の高さ（振幅）になっている。また、図１９の例では、１番目の反射波２２２と２番目の反射波２２１の分岐点４０１と、２番目の反射波２２１と３番目の反射波２２３の分岐点４０２とが同等の高さになっている。

また、図１９には、最小の閾値のライン１００ａと、１番目の反射波２２２のピーク付近及び３番目の反射波２２３のピーク付近に設定された閾値のライン１００ｂと、２番目の反射波２２１のピーク付近に設定された閾値のライン１００ｃとを図示している。なお、分岐点４０１、４０２は、ライン１００ａ付近（ライン１００ａより少し上）に現れている。

ライン１００ａに対応するカウンタ２６１からは時間ｔ０が出力される。その時間ｔ０は、１番目の反射波２２２（厳密には図１８の部分２２２ａ）の根本付近の幅と、２番目の反射波２２１（厳密には図１８の部分２２１ａ）の根本付近の幅と、３番目の反射波２２３（厳密には図１８の部分２２３ａ）の根本付近の幅とを足し合わせた総幅に対応する。

ライン１００ｂに対応するカウンタ２６１からは、時間ｔ２が出力され、一旦出力を停止した後、直ぐに時間のカウントが再開されて時間ｔ３が出力され、再度一旦出力を停止した後、直ぐに時間のカウントが再開されて時間ｔ４が出力される。時間ｔ２は、１番目の反射波２２２のピーク付近の幅に対応する。時間ｔ３は、２番目の反射波２２１の中間付近の幅に対応する。時間ｔ４は、３番目の反射波２２３のピーク付近の幅に対応する。

ライン１００ｃに対応するカウンタ２６１からは、時間ｔ５が出力される。その時間ｔ５は、２番目の反射波２２１のピーク付近の幅に対応する。

面積算出部２６は、ライン１００ａとライン１００ｂで囲まれた面積を算出するが、ライン１００ｂ（時間ｔ２、ｔ３、ｔ４）は各反射波２２１〜２２３により切れ目が生じるのに対し、ライン１００ａ（時間ｔ０）は切れ目が生じないので、台形部分を設定しにくい。そこで、この場合には、例えば以下のようにして、台形部分（又は長方形部分）を設定する。具体的には、面積算出部２６は、ライン１００ａのカウンタ２６１が閾値超時間のカウントを開始した時点Ｐ１と、ライン１００ｂのカウンタ２６１が１番目の反射波２２２の閾値超時間のカウントを終了した時点Ｐ２の間の時間ｔ１を算出する。そして、面積算出部２６は、その時間ｔ１を下辺、時間ｔ２を上辺、ライン１００ａ、１００ｂ間を高さとした台形部分２２ａの面積Ｓ１１を算出する。また、面積算出部２６は、ライン１００ｂ上の時間ｔ３をライン１００ａ上に投影して、その投影したライン１００ａ上の時間ｔ３を下辺、ライン１００ｂ上の時間ｔ３を上辺、ライン１００ａ、１００ｂ間を高さとした台形部分（この場合は長方形部分）２２ｂの面積Ｓ１２を算出する。また、面積算出部２６は、ライン１００ｂ上の時間ｔ４をライン１００ａ上に投影して、その投影したライン１００ａ上の時間ｔ４を下辺、ライン１００ｂ上の時間ｔ４を上辺、ライン１００ａ、１００ｂ間を高さとした台形部分（この場合は長方形部分）２２ｃの面積Ｓ１３を算出する。面積算出部２６は、これら面積Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を、ライン１００ａとライン１００ｂで囲まれた面積（斜線のハッチング部分）とする。

面積算出部２６は、ライン１００ｂとライン１００ｃで囲まれた面積として、時間ｔ３を下辺、時間ｔ５を上辺、ライン１００ｂ、１００ｃ間を高さとした台形部分２２ｄ（ドットのハッチング部分）の面積Ｓ２を算出する。そして、面積算出部２６は、算出した各面積Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２を加算する。この加算後の面積は、図８の部分２２１ａ、２２２ａ、２２３ａの面積の総和に相当する。

図１９で説明した面積の算出方法を一般化すると、複数のカウンタ２６１から出力される時間のうち、最小の閾値に対応するカウンタ２６１からの時間、反射波の分岐点付近に設定された閾値に対応するカウンタ２６１からの時間及び反射波のピーク付近に設定された閾値に対応するカウンタ２６１からの時間を選択して台形部分を設定する。そして、設定した各台形部分の面積を算出し、算出した各面積を加算する。これにより、複数の反射波が部分的に重複していた場合であっても、各反射波の面積の総和を算出することができる。なお、図１９で説明した面積の算出方法はあくまで例示であり、各カウンタ２６１から出力される閾値超時間で適宜台形部分を設定することで、反射波の面積の総和を算出できる。

図１７の説明に戻り、面積算出部２６は算出した反射波の面積の制御部２５に送信する。制御部２５は、その面積をＥＣＵ４に送信する。

通信部２７は、ＥＣＵ４の通信部４９とワイヤーハーネス（通信線）２８で接続されており、制御部２５とＥＣＵ４間で各種データの送受信を行う部分である。具体的には例えば、通信部２７は、制御部２５からの各種データ（反射波が距離算出用閾値を超えたタイミング（受信時間）や、反射波の面積）をデジタル値としてＥＣＵ４に送信する。また、通信部２７は、ＥＣＵ４からの各種データ（探査波の送信指示信号など）を受信して、受信したデータを制御部２５に送信する。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されたマイコンを主体として構成されている。そのＥＣＵ４は、測距センサ２とは別の位置（例えばインストルメントパネルの裏側）に配置されている。ＥＣＵ４は、車両１０周辺に存在する物体の高さを判定するための各種処理を行う処理回路４０と、その処理回路４０（制御部４５）に接続された通信部４９とを備えている。処理回路４０は、制御部４５と履歴記憶部４６と判定変数記憶部４７と物体高さ判定部４８とを備えている。制御部４５は、測距センサ２に対し探査波を送信するように指示したり、測距センサ２からの反射波の受信時間に基づき物体までの距離を算出したりするなど、車両１０周辺の物体を検知するための各種処理を行う。物体高さ判定部４８は、検知した物体の高さを判定するための各種処理を行う。なお、制御部４５及び物体高さ判定部４８が行う処理の詳細は後述する。

履歴記憶部４６及び判定変数記憶部４７は、各種データを記憶可能なＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のメモリである。履歴記憶部４６には、測距センサ２（面積算出部２６）で算出された面積の履歴が記憶される。判定変数記憶部４７には、物体の高さを判定するための、反射波の面積に対する物体高さの関係を示したマップが記憶されている。そのマップの詳細は後述する。

通信部４９は、制御部４５に接続されており、制御部４５と測距センサ２間で各種データの送受信を行う部分である。具体的には例えば、通信部４９は、測距センサ２からの反射波の面積を受信し、受信した面積を制御部４５に送信する。

次に、本実施形態での物体高さの判定方法の前提となる知見を説明する。測距センサ２が受信した反射波の総エネルギー（反射波が複数に分裂したときには各反射波のエネルギーの総和）は、探査波が当たった物体の高低によって変化する。具体的には、探査波が壁などの高い物体に当たったときには、その探査波の大部分が物体に当たるので、反射波の総エネルギーが大きくなる。これに対し、探査波が縁石や段差などの低い物体に当たったときには、その探査波の一部は物体に当たらないで物体の後ろに抜けてしまうので、反射波の総エネルギーが小さくなる。

本発明者は、物体高さが反射波の面積と相関することを検証する２つの実験を行った。図２０は、その２つの実験のうちの１つの実験条件を説明する図である。第１の実験条件として、図２０に示すように、測距センサ２を車両１０のバンパーの高さに相当する高さ（０．４ｍ）に設置し、その測距センサ２に対向する位置に物体５を設置する。測距センサ２と物体５の間の距離を変えたときの反射波の波形面積を計測する。このとき、物体５を、壁、高さ１０ｃｍの縁石又は高さ３ｃｍの段差とし、壁、縁石、段差のそれぞれに対して反射波の波形面積を計測する。なお、図２０の実験条件は、車両１０が駐車動作中などでバック又は前進しているときに、車両１０の後方又は前方の物体５を検知する場面を想定している。

図２１はその実験結果を示している。図２１の横軸は測距センサ２と物体５の間の距離を示し、図２１の縦軸は波形面積を示している。また、符号１１１で示すラインは、物体５が壁の場合における実験結果を示している。符号１１２で示すラインは、物体５が高さ１０ｃｍの縁石の場合における実験結果を示している。符号１１３で示すラインは、物体５が高さ３ｃｍの段差の場合における実験結果を示している。なお、各ライン１１１〜１１３を構成する各プロット点１１４は、Ｎ＝３００の波形面積の平均となっている。

図２１より、どの距離においても、高い物体ほど波形面積が大きくなっている。つまり、ライン１１１（壁）＞ライン１１２（１０ｃｍの縁石）＞ライン１１３（３ｃｍの段差）となっている。また、同一の物体であっても、距離が変化すると波形面積が変わってくる。具体的には、特に高い物体（壁）では、距離が小さくなるほど、波形面積が大きくなる。

図２２は、第２の実験条件を説明する図である。第２の実験条件として、図２２に示すように、長さ６ｍの物体５を設置する。その物体５は、高さ３ｃｍの段差又は高さ１０ｃｍの縁石である。その物体５と１ｍの距離を空けて、車両１０を物体５の側方経路を時速１０ｋｍで移動させる。このとき、車両１０の側方に（物体５に向けて）繰り返し探査波を送信し、その探査波の反射波の波形面積を計測する。なお、図２２の実験条件は、例えば、駐車空間に配置された縁石又は段差を検知するために、車両１０が駐車空間の側方経路を移動している場面を想定している。

図２３はその実験結果を示しており、詳細には、図２３（Ａ）は物体５が高さ３ｃｍの段差の場合における実験結果を示しており、図２３（Ｂ）は物体５が高さ１０ｃｍの縁石の場合における実験結果を示している。図２３（Ａ）、（Ｂ）の横軸は、車両１０の物体５の長さ方向における位置を示している。図２３（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は、反射波の波形面積を示している。図２３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高さ３ｃｍの段差、高さ１０ｃｍの縁石のどちらも、計測された波形面積にばらつきが生じていることが分かる。これは、車両１０が移動しているときには、測距センサ２と物体５との相対的な角度が変動するので、その変動により反射波が変動するからである。また、測距センサ２から送信される探査波（超音波）自体の不安定さにもよる。

また、図２３（Ａ）と図２３（Ｂ）を比較すると、図２３（Ｂ）のほうが図２３（Ａ）よりも、ある波形面積Ｓ０を超えた回数が多い。つまり、波形面積にばらつきが生じるものの、面積履歴を全体的に見ると、高い物体ほど波形面積が大きいことが分かる。

以上より、図２４、図２５に示すように、反射波の面積が大きいほど物体高さが高くなるマップを設定することができる。図２４では、反射波の面積と物体高さの値の関係（マップ）２０１を示している。図２５では、反射波の面積と物体高さの種類の関係（マップ）２０２を示している。図２５のマップ２０２では、例示として、反射波の面積が一番小さい領域２０２ａでは物体高さ（物体種類）は、車両が乗り越え可能な物体高さ（３ｃｍ程度）とし、反射波の面積が次に小さい領域２０２ｂでは物体高さは縁石高さ（１０ｃｍ程度）とし、領域２０２ｂの次の領域２０２ｃでは、物体高さは車両のバンパーに接触するおそれがある物体高さ（４０ｃｍ程度）とし、それ以上の領域２０２ｄでは、物体高さは壁の高さとしている。なお、図２４、図２５の例では、説明の便宜のために、物体高さが反射波の面積にほぼ比例して変化するマップ２０１、２０２を示しているが、物体高さは、反射波の面積に比例するとは限らない。

本実施形態では、図２４、図２５のマップ２０１、２０２を予め実験で求めておき、それらマップ２０１、２０２のどちらか一方又は双方が、判定変数記憶部４７（図１７参照）に予め記憶されている。

次に、本実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理を説明する。図２６は、その処理を示したフローチャートである。図２６では、ＥＣＵ４、測距センサ２の制御部２５、面積算出部２６が実行する処理を１つのフローチャートとして示している。図２６の処理は、物体の検知を開始する所定の条件を満たしたとき（例えば駐車空間を検知するために駐車空間の側方経路の走行を開始するときや、駐車空間に対する駐車動作を開始するとき）に開始する。そして、物体の検知を終了する所定の条件を満たしたとき（例えば、駐車空間の検知ができたときや、駐車空間への駐車が完了したとき）に終了する。

図２６の処理が開始されると、先ず、ＥＣＵ４（制御部４５）は、測距センサ２に対し、所定間隔おきに探査波の送信指示をする（Ｓ６１）。その送信指示を受けた測距センサ２の制御部２５は、超音波振動子２３に、所定間隔おきに探査波を送信させる（Ｓ６１）。その後、制御部２５は、超音波振動子２３から入力された反射波の振幅が閾値（距離算出用閾値）を超えた場合には、超えたタイミング（受信時間）をＥＣＵ４に通知する（Ｓ６１）。制御部２５は、反射波の振幅が閾値（距離算出用閾値）を超えない場合には、ＥＣＵ４への受信時間の通知を行わない。

次に、ＥＣＵ４の制御部４５は、測距センサ２からの受信時間の通知の有無に基づき、反射波の振幅が距離算出用閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ６２）。受信時間の通知が有ったとき（反射波の振幅が距離算出用閾値を超えたとき）には（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、Ｓ６３に移行する。Ｓ６３では、ＥＣＵ４の制御部４５は、図１８に示すように、探査波の送信時間Ｔｔと反射波の受信時間Ｔｒの間の時間Ｔに音速を乗算して、物体までの距離を算出する（Ｓ６３）。

次に、面積算出部２６は、図１８、図１９で説明したように、反射波の、各カウンタ２６１がカウントした閾値超時間で囲まれた部分があれば、その部分の面積の総和を算出する（Ｓ６４）。制御部２５は、その面積をＥＣＵ４に送信する（Ｓ６４）。

次に、ＥＣＵ４の制御部４５は、Ｓ６４で算出した面積をＳ６３で算出した距離と対応付けて、履歴記憶部４６（図１７参照）に記憶する（Ｓ６５）。ここで、図２７は、履歴記憶部４６に記憶される面積及び距離の記憶領域４６０の概念図を示している。記憶領域４６０には、各計測カウントでの距離が格納される距離格納領域４６１と、各計測カウントでの反射波の面積Ｓが格納される面積格納領域４６２とが設けられている。面積格納領域４６２の各欄は、距離格納領域４６１の各欄と対応付けられている。格納領域４６１、４６２に格納された距離Ｌ、面積Ｓの括弧内の数字は、計測カウントの値を示している。格納領域４６１、４６２には、計測カウントの順に、つまり距離、面積を計測した順に、距離及び面積が格納されている。

一方、Ｓ６２において、測距センサ２からの受信時間の通知が無いとき（反射波の振幅が距離算出用閾値を超えなかったとき）には（Ｓ６２：Ｎｏ）、Ｓ６９に移行する。この場合には、面積算出部２６による面積算出は行われないことになる。Ｓ６９では、制御部４５は、履歴記憶部４６の、今回の計測カウントに対応した記憶領域（図２７参照）に未検知情報（距離Ｌ＝０、面積Ｓ＝０）を追加する（Ｓ６９）。なお、図２３の横軸を計測カウントと見たとき、履歴記憶部４６に記憶される面積履歴をグラフ化すると、図２３のようになる。

Ｓ６５の後又はＳ６９の後、Ｓ６６に移行し、物体高さ判定部４８は、履歴記憶部４６に記憶された距離の履歴を参照して、履歴記憶部４６に記憶された面積履歴を物体ごとにグループ化する（Ｓ６６）。Ｓ６６の処理の趣旨を図２２を参照して説明する。今、図２２の物体５の高さを判定しようしているとする。このとき、車両１０が物体５の側方経路を移動しながら物体５からの反射波の面積を算出し、その面積履歴を記憶していく過程で、物体５とは別の物体５３からの反射波の面積が面積履歴に追加されてしまう可能性がある。物体５の反射波の面積履歴を記憶しているときには、その面積履歴に対応付けて物体５に応じた距離履歴が記憶されることになる。別の物体５３の反射波の面積履歴を記憶しているときには、その面積履歴に対応付けて物体５３に応じた距離履歴が記憶されることになる。よって、距離履歴を見ることで、物体５の面積履歴と、別の物体５３の面積履歴とを切り分けることができる。

図２７を例にＳ６６の処理を説明すると、距離格納領域４６１に格納された距離履歴を、同一物体からの距離ごとにグループ化する。図２７では、グループ１、グループ２、・・・グループｉにグループ化された例を示している。各グループに属する距離値は互いに同等の値となっており、例えばグループに属する最小の距離値と最大の距離値の差が所定値未満を満たしている。なお、図２２において車両１０の進行方向が物体５に対して傾いているときや、図２０のように車両１０が物体５に接近又は離間するときのように、同一物体からの距離が変化する場合がある。この場合には、例えば連続的に変化している距離の履歴から急激に距離が変化したときには、その距離が連続的に変化している履歴の範囲を１グループとすれば良い。距離履歴をグループ化した後、その距離のグループごとに、面積履歴をグループ化する。例えば、グループ１（計測カウント１からｋまでの距離グループ）に対応させて、面積Ｓ（１）〜Ｓ（ｋ）までが１つのグループとしてグループ化される。

Ｓ６６の後、Ｓ６７に移行し、物体高さ判定部４８は、Ｓ６６のグループ化後の面積履歴（グループ化面積履歴）に属する各面積を代表する代表値を算出する（Ｓ６７）。図２３（Ａ）の面積履歴３０１を、Ｓ６６のグループ化後の面積履歴としたとき、Ｓ６７では、代表値として、グループ化面積履歴３０１に属する面積の平均値、最大値、又は総和を算出する。これにより、面積履歴に属する各面積がばらついていたとしても、その面積履歴を反映した１つの数値を得ることができる。

次に、物体高さ判定部４８は、Ｓ６７で算出した代表値（面積）と、判定変数記憶部４７に記憶されたマップ（図２４、図２５参照）とに基づいて、物体高さを判定する（Ｓ６８）。具体的には、図２４のマップ２０１を用いる場合には、そのマップ２０１から代表値に対応する物体高さの値（ｃｍ）を算出する。また、図２５のマップ２０２を用いる場合には、そのマップ２０２から代表値に対応する物体種類を判定する。その後、Ｓ６１に戻って、計測カウントを次の値に更新して、更新後の計測カウントに対して上述のＳ６１〜Ｓ６９の処理を実行する。このように、Ｓ６１〜Ｓ６９の処理が繰り返されることで、履歴記憶部４６に記憶される面積履歴が次第に増加していき、物体の高さ判定の精度が向上していく。

その後、図２６の処理を終了したときには、ＥＣＵ４は、判定した物体高さに応じた処理を実行する。例えば、物体高さが、車両が乗り越え可能な段差の高さである場合には、警告を行わないでその段差を車両に乗り越えさせる。また例えば、物体高さがバンパーの高さである場合には、ドライバーに、バンパーに接触する可能性がある旨を警告するようにしても良い。

以上説明したように、本実施形態では、１回の反射波の面積から物体高さを判定するのではなく、反射波の面積の履歴から物体高さを判定しているので、高精度に物体高さを判定できる。また、面積算出部２６は、最も振幅が大きい反射波の面積だけでなく、その周辺の反射波の面積、つまり反射波の面積の総和を算出しているので、反射波の総エネルギーに相当する値を得ることができる。よって、高精度に物体高さを判定できる。また、面積算出部２６は、カウンタ２６１がカウントした時間に基づいて面積を算出しているので、反射波の波形をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を省略できるため、安価に構成できる。また、面積算出部２６は測距センサ２側に設けられ、測距センサ２からＥＣＵ４に面積がデジタル値として送信されるので、履歴記憶部４６に正確な面積を記憶することができる。ＥＣＵ４側で反射波の面積を算出する構成を採用した場合、測距センサ２からＥＣＵ４に反射波の波形を送信する際に、その波形にノイズが重畳し、算出した面積の精度が低下するおそれがある。また、反射波の面積の算出以外の処理や面積履歴の記憶、マップの記憶は、ＥＣＵ４側で行われるので、測距センサ２の構成を単純にでき、安価にできる。

なお、反射波の波形をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を面積算出部に設け、面積算出部は、デジタル値に変換後の反射波の波形を積分して、反射波の面積を算出しても良い。これによれば、より正確な面積を算出できる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る物体検知装置の第３実施形態を説明する。この第３実施形態は第２実施形態に関連する実施形態である。以下では、第２実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態の物体検知装置の構成として、図１７の構成が採用される。第２実施形態では反射波の面積の総和を算出し、その面積の履歴に基づき物体高さを判定していたが、本実施形態では、複数に分裂した各反射波間の面積比率を算出し、その面積比率の履歴に基づいて物体高さを判定している。その理由を説明すると、物体の高低に応じて反射波が複数に分裂する。反射波が複数に分裂した場合には、各反射波間の相対関係は物体の高低によって変わる。各反射波間の相対関係は、各反射波の面積比率として表すことができる。そこで、本実施形態では、図２８に示すように、反射波間の面積比率と物体高さの関係（マップ）５０１を予め実験で求めておく。なお、マップ５０１は、図２４と同様に物体高さの値を求めるマップであって良いし、図２５と同様に物体種類を求めるマップであっても良い。判定変数記憶部４７にはマップ５０１が記憶されている。

また、面積算出部２６は、複数に分裂した各反射波の面積を個別に算出する。図１８の例で説明すると、面積算出部２６は、１番目の反射波２２２の、閾値のライン１００で囲まれた部分２２２ａの面積を個別に算出する。面積算出部２６は、２番目の反射波２２１の、閾値のライン１００で囲まれた部分２２１ａの面積を個別に算出する。面積算出部２６は、３番目の反射波２２３の、閾値のライン１００で囲まれた部分２２３ａの面積を個別に算出する。

ここで、図２９を参照して、各反射波の面積を個別に算出する方法の具体例を説明する。図２９は、図１８のＡ部の拡大図であり、図１９と同様の図となっている。図２９において、図１９と同じ部分には同一の符号を付している。図２９には、分岐点４０１及び分岐点４０２の両方に対して上に設定された閾値のライン１００ｄと、１番目の反射波２２１及び３番目の反射波２２３のピーク付近に設定された閾値のライン１００ｂと、２番目の反射波２２１のピーク付近に設定された閾値のライン１００ｃとを図示している。

ライン１００ｄに対応するカウンタ２６１から時間ｔ６、ｔ７、ｔ８が出力される。時間ｔ６は１番目の反射波２２２の幅に対応する。時間ｔ７は２番目の反射波２２１の幅に対応する。時間ｔ８は３番目の反射波２２３の幅に対応する。

面積算出部２６は、時間ｔ６を下辺、時間ｔ２を上辺、ライン１００ｄ、１００ｂ間を高さとした台形部分２２２ｂ（図１８の部分２２２ａに対応する）の面積Ｓ３を算出する。面積算出部２６は、時間ｔ７を下辺、時間ｔ５を上辺、ライン１００ｄ、１００ｃ間を高さとした台形部分２２１ｂ（図１８の部分２２１ａに対応する）の面積Ｓ４を算出する。面積算出部２６は、時間ｔ８を下辺、時間ｔ４を上辺、ライン１００ｄ、１００ｂ間を高さとした台形部分２２３ｂ（図１８の部分２２３ａに対応する）の面積Ｓ８を算出する。

図２９で説明した面積の算出方法を一般化すると、複数のカウンタ２６１から出力される時間のうち、反射波の全ての分岐点より上に設定された閾値に対応するカウンタ２６１からの時間、反射波のピーク付近に設定された閾値に対応するカウンタ２６１からの時間を選択して、各反射波ごとに台形部分を設定する。そして、設定した各台形部分の面積を個別に算出する。これにより、複数の反射波が部分的に重複していた場合であっても、各反射の面積を個別に算出できる。なお、図２９で説明した面積の算出方法はあくまで例示であり、各カウンタ２６１から出力される閾値超時間で適宜台形部分を設定することで、各反射波の面積を個別に算出できる。

次に、本実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理を説明する。図３０は、その処理を示したフローチャートである。なお、図３０において、図２６と同じ処理には同一符号を付している。図３０の処理が開始されると、制御部４５は、測距センサ２に探査波の送信及び反射波の受信を行わせ（Ｓ６１）、反射波の振幅が距離算出用閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ６２）。制御部４５は、反射波の振幅が距離算出用閾値を超えた場合には（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、物体までの距離を算出し（Ｓ６３）、超えなかった場合には（Ｓ６２：Ｎｏ）、未検知情報を履歴記憶部４６に追加する（Ｓ６９）。その後、Ｓ６６１に移行する。

Ｓ６３の次に、面積算出部２６は、図２９で説明したように、各反射波の面積を個別に算出する（Ｓ６４１）。次に、制御部４５は、面積算出部２６が算出した面積を取得して、取得した面積に基づき各反射波間の面積比率を算出する（Ｓ６４２）。次に、制御部４５は、Ｓ６４１で算出した面積比率をＳ６３で算出した距離と対応つけて、履歴記憶部４６に記憶する（Ｓ６５１）。次に、物体高さ判定部４８は、履歴記憶部４６に記憶された面積比率の履歴を、履歴記憶部４６に記憶された距離の履歴を参照して、物体ごとにグループ化する（Ｓ６６１）。グループ化の方法は、図２７で説明した方法と同じである。これによって、面積比率の履歴を物体ごとに切り分けることができる。

次に、物体高さ判定部４８は、グループ化後の面積比率の履歴を代表する代表値を算出する（Ｓ６７１）。具体的には、物体高さ判定部４８は、第２実施形態と同様に、履歴に属する面積比率の平均値、最大値、又は総和を代表値として算出する。例えば、反射波が２つに分裂したとして、そのときの各反射波間の面積比率の履歴として、１：３と１：５の２つの面積比率があったとする。この場合、例えば１番目の反射波の面積比率同士を加算し、２番目の反射波の面積比率同士を加算すると、２：８になる。これを代表値としての面積比率の総和とする。また、この総和２：８を、履歴数２で割ると１：４になる。これを代表値としての面積比率の平均値とする。また、２番目の反射波の面積比率が最大となっている１：５を、代表値としての面積比率の最大値とする。なお、以上の具体例に限定する趣旨ではなく、面積比率の平均値、最大値、又は総和の算出方法として各種の方法を採用できる。

次に、物体高さ判定部４８は、Ｓ６７１で算出した代表値（面積比率）と、判定変数記憶部４７に記憶されているマップ５０１（図２８参照）とに基づいて、物体高さを判定する（Ｓ６８１）。

以上説明したように、反射波の面積比率の履歴に基づき物体高さを判定したとしても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る物体検知装置の第４実施形態を説明する。この第４実施形態は、第３実施形態の変形例である。第３実施形態では、各反射波間の面積比率を算出したが、本実施形態では、面積比率に代えて、各反射波間のピーク値比率又は時間幅比率を算出する。

ここで、図３１は、本実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理のフローチャートである。なお、図３１において、図３０と同じ処理には同一符号を付している。以下、図３０と異なる部分を中心にして、図３１の処理を説明する。Ｓ６３で物体までの距離を算出した後、面積算出部２６は、複数に分裂した各反射波のピーク値又は時間幅を算出する（Ｓ６４３）。Ｓ６４３の処理を図２９を参照して説明すると、面積算出部２６は、例えば、複数設定された閾値から、１番目の反射波２２２のピーク付近に設定された閾値（ライン１００ｂ）を選択し、その閾値を反射波２２２のピーク値とする。同様に、面積算出部２６は、２番目の反射波２２１のピーク付近に設定された閾値（ライン１００ｃ）を反射波２２１のピーク値とし、３番目の反射波２２３のピーク付近に設定された閾値（ライン１００ｂ）を反射波２２３のピーク値とする。なお、面積算出部２６に、波形のピーク値を検出するピーク検出回路を設け、そのピーク検出回路で各反射波のピーク値を検出しても良い。

また、面積算出部２６は、例えば図２９の時間ｔ６を１番目の反射波２２２の時間幅とし、時間ｔ７を２番目の反射波２２１の時間幅とし、時間ｔ８を３番目の反射波２２３の時間幅とする。面積算出部２６で算出された各反射波のピーク値又は時間幅はＥＣＵ４に送信される。

反射波のピーク値又は時間幅は、反射波の面積と相関する。すなわち、反射波の時間幅を固定としたとき、反射波のピーク値が大きいほど面積が大きくなる。反射波のピーク値を固定としたとき、反射波の時間幅が大きいほど面積が大きくなる。そこで、Ｓ６４３の後、ＥＣＵ４の制御部４５は、各反射波のピーク値に基づいて各反射波間のピーク値比率又は各反射波の時間幅に基づいて各反射波間の時間幅比率を算出する（Ｓ６４４）。反射波のピーク値又は時間幅は反射波の面積と相関するので、ピーク値比率又は時間幅比率は、第３実施形態で用いた各反射波間の面積比率と相関する。

次に、制御部４５は、Ｓ６４４で算出したピーク値比率又は時間幅比率をＳ６３で算出した距離と対応つけて、履歴記憶部４６に記憶する（Ｓ６５２）。次に、物体高さ判定部４８は、図３０のＳ６６１、Ｓ６７１と同様に、履歴記憶部４６に記憶されたピーク値比率又は時間幅比率の履歴を物体ごとにグループ化し（Ｓ６６２）、グループ化後の履歴を代表する代表値を算出する（Ｓ６７２）。次に、物体高さ判定部４８は、Ｓ６７２で算出した代表値（ピーク値比率又は時間幅比率）と、判定変数記憶部４７に記憶されているマップとに基づいて、物体高さを判定する（Ｓ６８２）。なお、判定変数記憶部４７には、ピーク値比率と物体高さのマップ又は時間幅比率と物体高さのマップが記憶されている。

以上説明したように、反射波間のピーク値比率又は時間幅比率の履歴に基づき物体高さを判定したとしても、第２、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る物体検知装置の第５実施形態を説明する。この第５実施形態は、第３実施形態の変形例である。第３実施形態では、履歴記憶部４６に面積比率の履歴を記憶していたが、本実施形態では、履歴記憶部４６に各反射波の面積の履歴を記憶し、物体高さを判定する段階で、その面積の履歴から各反射波間の面積比率を算出する。

ここで、図３２は、本実施形態の物体検知装置１が物体高さを判定するときの処理のフローチャートである。なお、図３２において、図３０と同じ処理には同一符号を付している。以下、図３０と異なる部分を中心にして、図３２の処理を説明する。Ｓ６４１で、面積算出部２６が各反射波の面積を個別に算出した後、ＥＣＵ４の制御部４５は、各反射波の面積をＳ６３で算出した距離と対応付けて、履歴記憶部４６に記憶する（Ｓ６５３）。ここで、図３３は、履歴記憶部４６に記憶される面積及び距離の記憶領域４６０の概念図を示している。図２７と同様に、記憶領域４６０には、距離が格納される距離格納領域４６１と、反射波の面積が格納される面積格納領域４６２とが設けられている。面積格納領域４６２は、各反射波ごとの格納領域に分けられている。具体的には、１番目に受信される反射波の面積が格納される領域４６２ａ、２番目に受信される反射波の面積が格納される領域４６２ｂ・・・というように、各反射波の面積の格納領域が設けられている。なお、図３３の面積Ｓに添えた２つ数字のうち、左側の数字は、測距センサ２で受信される反射波の順番を示している。右側の数字は計測カウントの値を示している。

次に、物体高さ判定部４８は、履歴記憶部４６に記憶された各反射波の面積の履歴を物体ごとにグループ化する（Ｓ６６３）。次に、物体高さ判定部４８は、グループ化後の履歴に対して、各反射波の面積の履歴ごとに、履歴を代表する代表値を算出する（Ｓ６７３）。具体的には、図３３の例で説明すると、格納領域４６２ａに格納された面積履歴の代表値（例えば平均値）を算出し、格納領域４６２ｂに格納された面積履歴の代表値（例えば平均値）を算出し、というように格納領域ごとに代表値を算出する。次に、物体高さ判定部４８は、Ｓ６７３で代表値間の比率、すなわち各反射波間の面積比率を算出する（Ｓ６７４）。次に、物体高さ判定部４８は、Ｓ６７４で算出した面積比率と、判定変数記憶部４７に記憶されているマップとに基づいて、物体高さを判定する（Ｓ６８１）。このように、物体高さを判定する段階で面積比率を算出したとしても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明に係る駐車空間検知装置は上記実施形態に限定されるものはなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、第２〜第５実施形態において、図２１に示すように、同一物体であっても物体までの距離に応じて反射波の面積が変化することを考慮して、反射波の面積と物体高さのマップとして、距離ごとのマップを用意しても良い。これにより、より一層、物体高さの判定精度を向上できる。また、上記実施形態では、物体検知装置を四輪乗用車に搭載した例を説明したが、四輪乗用車以外の車両（例えば、バス、二輪車）に搭載しても良い。また、車両以外の他の移動体（例えば、船、飛行機、移動可能なロボット、ラジコンカー）に本発明の物体検知装置を搭載しても良い。

１ 物体検知装置
２ 測距センサ
２３ 超音波振動子
２６ 面積算出部
４１ 距離算出部
４２ 記憶部
４４、４８ 物体高さ判定部
４６ 履歴記憶部
５ 物体
１０ 車両

Claims (20)

1. 移動体（１０）に搭載されて前記移動体の周囲に存在する物体（５）を検知する物体検知装置（１）であって、
   前記移動体の周囲に繰り返し探査波を送信し、その探査波が前記物体に当たって反射した反射波を受信する送受信手段（２、２３）と、
   前記送受信手段が受信した前記反射波に基づき前記物体までの距離を検知距離として算出し、又は前記反射波の面積を算出する受信結果算出手段（４１、２６）と、
   前記受信結果算出手段が算出した前記検知距離又は前記面積である受信結果の履歴を記憶する履歴記憶手段（４２、４６）と、
   前記受信結果の履歴に基づき前記物体の高さを判定する判定手段（４４、４８）と、
   を備えることを特徴とする物体検知装置。
2. 前記送受信手段（２）は、前記移動体が前記物体の側方経路（１７）を移動しているときに繰り返し前記移動体の側方に前記探査波を送信し、その探査波が前記物体に当たって反射した前記反射波を受信し、
   前記受信結果算出手段は前記検知距離を算出する距離算出手段（４１）であり、
   前記履歴記憶手段（４２）に記憶された前記検知距離の履歴に基づき、前記物体の高さと相関する数値である高さ判定変数を算出する変数算出手段（４３）を備え、
   前記判定手段（４４）は、前記高さ判定変数に基づき前記物体の高さを判定することを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記変数算出手段は、前記物体に対して前記送受信手段が送受信を行って距離検知を試みた回数に対し、前記物体までの距離検知ができなかった回数の割合である不検知率を前記高さ判定変数として算出する不検知率算出手段（Ｓ２１〜Ｓ２６）を備えることを特徴とする請求項２に記載の物体検知装置。
4. 前記変数算出手段は、
   前記検知距離の履歴に対する近似直線（７）を算出する近似直線算出手段（Ｓ２８）と、
   前記近似直線と各検知距離の残差の絶対値の平均値である残差平均値を前記高さ判定変数として算出する残差平均算出手段（Ｓ２９〜Ｓ３７）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の物体検知装置。
5. 前記変数算出手段は、
   前記物体に対して前記送受信手段が送受信を行って距離検知を試みた回数に対し、前記物体までの距離検知ができなかった回数の割合である不検知率を算出する不検知率算出手段（Ｓ２１〜Ｓ２４）と、
   前記検知距離の履歴に対する近似直線（７）を算出する近似直線算出手段（Ｓ２８）と、
   前記近似直線と各検知距離の残差の絶対値の平均値である残差平均値を算出する残差平均算出手段（Ｓ２９〜Ｓ３５）と、
   前記不検知率と前記残差平均値の両方の値を反映させた数値を前記高さ判定変数として算出する反映値算出手段（Ｓ３８〜Ｓ４１）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の物体検知装置。
6. 前記反映値算出手段（Ｓ４０）は、前記不検知率と前記残差平均値の積を前記高さ判定変数として算出することを特徴とする請求項５に記載の物体検知装置。
7. 前記反映値算出手段（Ｓ４１）は、前記不検知率と前記残差平均値の重みつき平均値を前記高さ判定変数として算出することを特徴とする請求項５に記載の物体検知装置。
8. 前記判定手段は、前記高さ判定変数が所定の閾値以上の場合に前記物体が高さの低い物体であると判定し、前記高さ判定変数が前記閾値未満の場合に前記物体が高さの高い物体であると判定する高低判定手段（Ｓ５１〜Ｓ５３）を備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の物体検知装置。
9. 物体高さに対する前記高さ判定変数の関数を予め記憶した関数記憶手段（４２）を備え、
   前記判定手段は、前記関数を用いて前記高さ判定変数に対応する物体高さを算出する高さ算出手段（Ｓ５４〜Ｓ５９）を備えることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の物体検知装置。
10. 前記関数は直線（１４）であることを特徴とする請求項９に記載の物体検知装置。
11. 前記関数は放物線（１５、１６）であることを特徴とする請求項９に記載の物体検知装置。
12. 前記受信結果算出手段は前記面積を算出する面積算出手段（２６）であり、
    前記反射波の面積と物体高さの関係（２０１、２０２、５０１）を記憶する関係記憶手段（４７）を備え、
    前記判定手段（４８）は、前記履歴記憶手段（４６）に記憶された履歴である面積履歴と前記関係とに基づき前記物体の高さを判定することを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
13. 前記面積算出手段は、前記反射波の波形（２２１、２２２、２２３）を示した波形図において、前記反射波の振幅の閾値のライン（１００）を複数設定し、前記波形の、各閾値のラインに囲まれた部分（２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ）の面積の総和を前記履歴記憶手段に記憶する面積として算出する総和面積算出手段（Ｓ６４）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の物体検知装置。
14. １回の前記探査波の送信で複数の前記反射波を前記送受信手段が受信したときにおける当該複数の反射波のそれぞれを分裂反射波としたとき、
    前記面積算出手段は、前記反射波の波形を示した波形図において、前記反射波の振幅の閾値のライン（１００）を複数設定し、前記分裂反射波の前記波形である分裂波形（２２１、２２２、２２３）の、各閾値のラインに囲まれた部分（２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ）の面積又はその面積に相関する値として前記分裂波形のピーク値若しくは時間幅を算出する個別面積算出手段（Ｓ６４１、Ｓ６４３）を備え、
    前記個別面積算出手段が算出した面積、ピーク値又は時間幅に基づき、前記分裂波形間の面積比率、ピーク値比率又は時間幅比率を算出する比率算出手段（Ｓ６４２、Ｓ６４４、Ｓ６７４）を備え、
    前記関係記憶手段は、前記面積比率、前記ピーク値比率又は前記時間幅比率と物体高さの関係（５０１）を記憶し、
    前記判定手段は、前記面積比率、前記ピーク値比率又は前記時間幅比率の履歴と前記関係とに基づき前記物体の高さを判定することを特徴とする請求項１２に記載の物体検知装置。
15. 前記面積算出手段は、前記反射波の振幅が前記閾値を超えている間の時間である閾値超時間を前記閾値ごとにカウントするカウンタ（２６１）を備え、前記波形図において各閾値超時間で囲まれる台形の面積を算出することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の物体検知装置。
16. 前記送受信手段が受信した前記反射波に基づき前記物体までの距離を算出する距離算出手段（Ｓ６３）と、
    その距離算出手段が算出した前記距離の履歴を前記面積履歴と対応付けて記憶する距離記憶手段（４６）と、
    前記距離記憶手段に記憶された前記距離の履歴に基づき、前記面積履歴を物体ごとの履歴にグループ化するグループ化手段（Ｓ６６、Ｓ６６１、Ｓ６６２、Ｓ６６３）とを備え、
    前記判定手段は、前記グループ化手段でグループ化された前記面積履歴であるグループ化面積履歴と前記関係とに基づき前記物体の高さを判定することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の物体検知装置。
17. 前記グループ化面積履歴に属する各数値を代表する代表値を設定する代表値設定手段（Ｓ６７、Ｓ６７１、Ｓ６７２、Ｓ６７３）を備え、
    前記判定手段は、前記代表値と前記関係とに基づき前記物体高さを判定することを特徴とする請求項１６に記載の物体検知装置。
18. 前記代表値設定手段は、前記グループ化面積履歴に属する各数値の平均値、最大値又は総和を前記代表値として設定することを特徴とする請求項１７に記載の物体検知装置。
19. 前記送受信手段（２３）と前記面積算出手段（２６）とを備えたセンサ部（２）と、
    前記履歴記憶手段と前記関係記憶手段と前記判定手段とを少なくとも備えた制御ユニット（４）と、
    前記センサ部と前記制御ユニット間で、前記センサ部で算出された前記面積の前記制御ユニットへの送信を含む通信を行う通信部（２７、４９）とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の物体検知装置。
20. 前記移動体は車両であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の物体検知装置。