JP2014092362A

JP2014092362A - 検知装置

Info

Publication number: JP2014092362A
Application number: JP2012240813A
Authority: JP
Inventors: Naoto Terada; 直人寺田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-19

Abstract

【課題】物体で反射した反射信号の影響による検知能力の低下を防ぐことのできる検知装置を提供する。
【解決手段】制御部２は、複数の送信信号を互いにランダムな間隔を空けた送信パターンで送受信部１から送信させる送信処理と、反射信号の受信パターンと送信パターンとを比較して受信パターンと送信パターンとが一致するか否かにより検知範囲内における物体の存在の有無を検知する検知処理とを実行し、検知可能な最短距離に物体が存在すると仮定して、当該物体で反射した反射信号を最初に送受信部１で受信するまでに送信処理が完了するように、送信処理の処理時間を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、検知範囲内における物体の存在の有無を検知する検知装置に関する。

従来から、車両等に搭載されて障害物の発見等に利用される障害物検知装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の車両用障害物検知装置は、超音波発信器を主体とする送信手段と、超音波受信器を主体とする受信手段と、マイクロコンピュータを主体とする演算手段とを組み合わせて成る。そして、この車両用障害物検知装置では、送信手段からランダムに発射した送信パルスと、受信手段で受信した受信パルスとを演算手段でパターンマッチングする。両者の信号パターンがマッチすると障害物有りと判別し、送信パルスのパターンに対して受信パルスのパターンが完全にマッチしない場合には、障害物無しと判別する。

したがって、この車両用障害物検知装置では、受信手段で障害物の反射波以外の妨害信号を受信しても、それが送信パルスのパターンと一定の相関関係を有しない限りは障害物情報として検出されず、妨害信号の影響を排除することができる。

特開昭６１−７９１７７号公報

しかしながら、上記従来例では、送信パルスの送信期間中でも障害物（物体）で反射した反射信号を受信パルスとして受信するが、送信パルスを送信するタイミングと、受信パルスを受信するタイミングとが重なる虞がある（図４参照）。特に、送信手段と受信手段とが一体となった送受信器を用いる場合、送信パルスの送信中に受信パルスを受信すると、送信の妨げとなって検知能力が低下するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、物体で反射した反射信号の影響による検知能力の低下を防ぐことのできる検知装置を提供することを目的とする。

本発明の検知装置は、空間を伝播する信号を送信する送信部と、前記信号を受信する受信部と、前記送信部及び前記受信部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記送信部から送信する複数の送信信号を互いにランダムな間隔を空けた送信パターンで前記送信部から送信させる送信処理と、前記受信部で受信した物体からの反射信号の受信パターンと前記送信パターンとを比較して前記受信パターンと前記送信パターンとが一致するか否かにより検知範囲内における前記物体の存在の有無を検知する検知処理とを実行し、検知可能な最短距離に前記物体が存在すると仮定して、当該物体で反射した前記反射信号を最初に前記受信部で受信するまでに前記送信処理が完了するように、前記送信処理の処理時間を調整することを特徴とする。

この検知装置において、前記制御部は、前記送信処理の完了後に前記検知処理を実行することが好ましい。

この検知装置において、前記送信部及び前記受信部は、前記送信部の機能と前記受信部の機能との両方を兼ね備える送受波部から成ることが好ましい。

この検知装置において、複数の前記送信パターンを格納した参照テーブルを記憶するメモリを備え、前記制御部は、前記参照テーブルから何れかの前記送信パターンを参照して前記送信処理を実行することが好ましい。

本発明では、物体で反射した反射信号を受信部が最初に受信する前に、制御部が送信処理を完了する。このため、本発明では、送信信号の送信タイミングと、反射信号の受信タイミングとが重なることがない。したがって、本発明では、物体で反射した反射信号の影響による検知能力の低下を防ぐことができる。

本発明に係る検知装置の実施形態を示す図で、（ａ）はブロック図で、（ｂ）はタイムチャート図である。同上の検知装置において複数の物体を検知する場合を示すタイムチャート図である。同上の検知装置における参照テーブルの一例を示す図である。従来の検知装置の問題点を説明するためのタイムチャート図である。

以下、本発明に係る検知装置の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、例えば車両に搭載して、歩行者や他の車両、障害物などが車両の周囲に存在するか否かを検知するために用いる。本実施形態は、図１（ａ）に示すように、送受信部１と、制御部２と、演算部３とを備える。送受信部１は、例えばマイクロホンから成り、周囲に向けて超音波（送信信号）を送信し且つ物体（図示せず）で反射した反射波（反射信号）を受信する。すなわち、送受信部１は、空間を伝播する信号を送信する送信部と、信号を受信する受信部とを一体に形成したものである。

なお、本実施形態では、信号を送信する送信部の機能と、信号を受信する受信部の機能との両方を兼ね備えた送受波部１を用いているが、送信部と受信部とを分けてもよい。また、本実施形態では、送受信部１はマイクロホンを用いて超音波を送受信する構成となっているが、送受信する媒体は空間を伝播するものであればよく、例えば電波や光などを送受信する構成でもよい。

制御部２及び演算部３は、マイクロコントローラと、各種プログラムを格納するメモリとを主な構成要素とし、それぞれメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより後述する機能を実現する。

制御部２は、送信処理と検知処理とを実行する。送信処理は、複数の送信信号を互いにランダムな間隔を空けた送信パターンで送受信部１から送信させる処理である。本実施形態では、制御部２は、図１（ｂ）に示すように、パルス波である送信信号をランダムな間隔を空けて送受信部１から計４回送信させる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、１回目の送信パルスと２回目の送信パルスとの間隔がＴ１、２回目の送信パルスと３回目の送信パルスとの間隔がＴ２、３回目の送信パルスと４回目の送信パルスとの間隔がＴ３となる。このとき、制御部２は、送信パターンをメモリに記憶させる。

検知処理は、反射信号の受信パターンと送信パターンとを比較して、受信パターンと送信パターンとが一致するか否かにより、検知範囲内における物体の存在の有無を検知する処理である。例えば、図１（ｂ）に示すように、送受信部１で受信した計４つの反射信号の間隔が順にＴ１，Ｔ２，Ｔ３であれば、メモリに記憶させた送信パターンと受信パターンとが一致するので、制御部２は検知範囲内に物体が存在すると判断する。また、送信パターンと受信パターンとが一致しない場合は、制御部２は検知範囲内に物体が存在しないと判断する。上記のように制御部２が検知処理を実行することで、反射信号とは異なる妨害信号を送受信部１が受信したとしても、妨害信号の影響を受けずに検知範囲内の物体を検知することができる。

検知範囲内に物体が存在すると判断した場合、制御部２は、送信信号（例えば、１回目の送信信号）の送信時刻のデータと、反射信号（例えば、１回目の反射信号）の受信時刻のデータとを演算部３に与える。演算部３は、制御部２から与えられたデータに基づいて、送受信部１と物体との間の距離を演算し、演算結果のデータをメモリに記憶させる。制御部２では、この演算結果のデータを用いることができる。例えば、制御部２は、演算結果のデータをメモリから読み出し、物体までの距離が予め設定してある閾値を下回ると、警報装置（図示せず）を制御して運転者に警告を与えることができる。

ここで、本実施形態では、検知可能な最短距離に物体が存在すると仮定して、当該物体で反射した反射信号を最初に送受信部１で受信するまでに送信処理が完了するように、送信処理の処理時間を調整している。すなわち、本実施形態では、物体で反射した反射信号を送受信部１が最初に受信する前に、制御部２が送信処理を完了する。このため、本実施形態では、送信信号の送信タイミングと、反射信号の受信タイミングとが重なることがない。したがって、本実施形態では、物体で反射した反射信号の影響による検知能力の低下を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、制御部２は送信処理の完了後に検知処理を実行する。すなわち、制御部２は、送信処理の途中で検知処理を実行しないため、送信処理の途中で送受信部１が何らかの信号を受信したとしても、当該信号を反射信号であるとは判断しない。したがって、本実施形態では、例えば送信部と受信部とで個別にマイクロホンを用いる場合に、送信部から送信した送信信号を受信部で直接受信したとしても、制御部２は当該送信信号を反射信号と判断しないため、検知能力に影響を及ぼすことがない。

また、本実施形態では、検知範囲内に複数の物体が存在する場合にも、それぞれの物体を検知することができる。以下、具体例について図面を用いて説明する。例えば、検知範囲内に物体Ａ１，Ａ２（何れも図示せず）が存在し、送受信部１から物体Ａ１までの距離Ｌ１と、送受信部１から物体Ａ２までの距離Ｌ２とが互いに異なるものとする（Ｌ１＜Ｌ２）。

図２に示すように、送受信部１では、先ず物体Ａ１で反射した反射信号Ｐ１０を受信する。すると、制御部２は、この反射信号Ｐ１０の受信時刻をメモリに記憶させる。ここで、送受信部１が、物体Ａ１から次に飛来する反射信号Ｐ１１を受信する前に、物体Ａ２から飛来する反射信号Ｐ２０を受信したものとする。このとき、制御部２は、反射信号Ｐ２０の受信時刻と、メモリに記憶してある反射信号Ｐ１０の受信時刻との差分を演算し、当該差分が間隔Ｔ１と一致するか否かを比較する。比較の結果、差分が間隔Ｔ１と一致しないので、制御部２は反射信号Ｐ２０が物体Ａ１とは異なる物体（ここでは物体Ａ２）で反射したものと判断し、この反射信号Ｐ２０の受信時刻をメモリに記憶させる。

次に、送受信部１が物体Ａ１から飛来する反射信号Ｐ１１を受信すると、制御部２は、反射信号Ｐ１１の受信時刻と、メモリに記憶してある反射信号Ｐ１０の受信時刻との差分を演算し、当該差分が間隔Ｔ１と一致するか否かを比較する。比較の結果、差分が間隔Ｔ１と一致するので、制御部２は反射信号Ｐ１１が物体Ａ１で反射したものと判断し、この反射信号Ｐ１１の受信時刻を反射信号Ｐ１０の受信時刻に上書きする。

次に、送受信部１が物体Ａ２から飛来する反射信号Ｐ２１を受信すると、制御部２は、反射信号Ｐ２１の受信時刻と、メモリに記憶してある反射信号Ｐ１１の受信時刻との差分を演算し、当該差分が間隔Ｔ２と一致するか否かを比較する。比較の結果、差分が間隔Ｔ２と一致しないので、制御部２は反射信号Ｐ２１が物体Ａ１で反射したものではないと判断する。そして、制御部２は、反射信号Ｐ２１の受信時刻と、メモリに記憶してある反射信号Ｐ２０の受信時刻との差分を演算し、当該差分が間隔Ｔ１と一致するか否かを比較する。比較の結果、差分が間隔Ｔ１と一致するので、制御部２は反射信号Ｐ２１が物体Ａ２で反射したものと判断し、この反射信号Ｐ２１の受信時刻を反射信号Ｐ２０の受信時刻に上書きする。

以下、制御部２は上記と同様の動作を繰り返すことで、送信パターンと物体Ａ１で反射した反射信号の受信パターンとの比較、及び送信パターンと物体Ａ２で反射した反射信号の受信パターンとの比較を個別に実行することができる。したがって、制御部２は検知範囲内に存在する物体Ａ１と物体Ａ２とを個別に検知することができる。なお、上記の説明では、検知範囲内に存在する物体が２つの場合を例に挙げているが、物体の個数は２つに限定されるものではない。

ところで、本実施形態の制御部２は、送信処理においてランダムな間隔で送信信号を送受信部１から送信させているが、送信信号の送信間隔をランダムにする処理は、マイクロコントローラの処理性能によっては困難な場合がある。そこで、複数の送信パターンを格納した参照テーブルをメモリに記憶させ、制御部２が、参照テーブルから何れかの送信パターンを参照して送信処理を実行するように構成してもよい。

参照テーブルには、図３に示すように、互いにランダムな間隔で羅列した数列を１組の送信パターンとして、複数組（図示ではｎ組）の送信パターンが格納されている。例えば、番号１の送信パターンでは、１回目の送信信号と２回目の送信信号との間隔Ｔ１が１０ｍｓ、２回目の送信信号と３回目の送信信号との間隔Ｔ２が１５ｍｓ、３回目の送信信号と４回目の送信信号との間隔Ｔ３が２ｍｓとなっている。なお、図３では間隔Ｔ３までの数列を記載しているが、それ以降にも数列は続いている。

制御部２は、送信処理において参照テーブルの何れかの送信パターンをメモリから読み出し、当該送信パターンに基づいて送信信号を送受信部１から送信させる。本実施形態では、送信処理において制御部２は計４回の送信信号を送受信部１から送信させるので、読み出した送信パターンのうち間隔Ｔ１〜Ｔ３を参照する。勿論、送信処理において制御部２が送受信部１から送信させる送信信号の数は４回に限定されるものではない。例えば、ｎ回の送信信号を送信させる場合には、制御部２は読み出した送信パターンのうち間隔Ｔ１〜Ｔ_ｎ−１を参照すればよい。

上述のように、この構成では、送信処理において送信信号の送信間隔をランダムにする処理が不要となるので、要求されるマイクロコントローラの処理性能を低くすることができる。このため、処理性能の低いマイクロコントローラを用いれば、コストを低減することもできる。

１送受信部（送信部、受信部）
２制御部
３演算部

Claims

空間を伝播する信号を送信する送信部と、前記信号を受信する受信部と、前記送信部及び前記受信部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記送信部から送信する複数の送信信号を互いにランダムな間隔を空けた送信パターンで前記送信部から送信させる送信処理と、前記受信部で受信した物体からの反射信号の受信パターンと前記送信パターンとを比較して前記受信パターンと前記送信パターンとが一致するか否かにより検知範囲内における前記物体の存在の有無を検知する検知処理とを実行し、
検知可能な最短距離に前記物体が存在すると仮定して、当該物体で反射した前記反射信号を最初に前記受信部で受信するまでに前記送信処理が完了するように、前記送信処理の処理時間を調整することを特徴とする検知装置。
前記制御部は、前記送信処理の完了後に前記検知処理を実行することを特徴とする請求項１記載の検知装置。
前記送信部及び前記受信部は、前記送信部の機能と前記受信部の機能との両方を兼ね備える送受波部から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の検知装置。
複数の前記送信パターンを格納した参照テーブルを記憶するメモリを備え、
前記制御部は、前記参照テーブルから何れかの前記送信パターンを参照して前記送信処理を実行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の検知装置。