JP2015055599A - Object detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of efficiently detecting a reflection wave received from an object.SOLUTION: An object detection device orthogonally demodulates a receiving signal received from a transducer unit by use of a reference signal corresponding to a transmission signal, to obtain an I signal and a Q signal. On the basis of the I signal and the Q signal, a phase θ and an amplitude A of the receiving signal with respect to the reference signal are calculated (S210). The object detection device calculates a phase difference Δθ which is a difference of phase θ from a previous value at each time (S220), and calculates a standard deviation σ of the phase difference Δθ in each of periods of time length corresponding to a wave transmission time Te (S240). When the standard deviation σ is less than a reference value σ(Yes in S250), the process proceeds to S260 on the assumption that the receiving signal in the period is a signal to be detected, which shows characteristics of a reflection wave of an object to be detected. When the standard deviation σ is equal to or larger than the reference value σ(No in S250), a main unit enters S280 on the assumption that the receiving signal in the evaluation period is noise.

Description

本発明は、探査波を用いて物体を検知する物体検知装置に関する。   The present invention relates to an object detection apparatus that detects an object using a search wave.

従来、探査波を送信し、その反射波を受信することにより物体を検知する物体検知装置が知られている。具体的には、探査波として、超音波によるバースト波を送信し、探査波の送信から反射波の受信までに要した時間に基づいて、前方物体までの距離を推定する装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an object detection device that detects an object by transmitting a survey wave and receiving a reflected wave is known. Specifically, an apparatus that transmits a burst wave using ultrasonic waves as an exploration wave and estimates the distance to a forward object based on the time required from the transmission of the exploration wave to the reception of the reflected wave is known. .

この物体検知装置では、例えば、バースト波として所定周波数の正弦波を一定時間送信し、バースト波と同期した周波数の基準信号を用いて、反射波の受信信号に対して直交復調を行う(特許文献1参照)。   In this object detection device, for example, a sine wave having a predetermined frequency is transmitted as a burst wave for a certain period of time, and the received signal of the reflected wave is orthogonally demodulated using a reference signal having a frequency synchronized with the burst wave (Patent Literature). 1).

前方物体との相対速度がゼロである場合には、ドップラーシフトが生じないために探査波と反射波の周波数が基本的に一致し、基準信号に対する受信信号の位相(位相差)は、探査波の送信から受信までの経路長に応じた一定値を採る。従って、高周波成分除去後の復調信号に対応する複素ベクトルは、複素平面(IQ平面)において一定方向を向く。   When the relative velocity with the front object is zero, the Doppler shift does not occur, so the frequencies of the exploration wave and the reflected wave basically match, and the phase (phase difference) of the received signal with respect to the reference signal is A constant value is taken according to the path length from transmission to reception. Accordingly, the complex vector corresponding to the demodulated signal after the removal of the high frequency component is directed in a certain direction on the complex plane (IQ plane).

一方、ノイズは、複素平面において一定方向に定まらない。従来装置では、このような現象を利用して、複素ベクトルをベクトル加算してなるベクトル和を算出し、反射波のベクトル和がノイズのベクトル和に対して大きい値で現れるようにする。そして、このベクトル和に基づき、反射波の受信を検知し、前方物体までの距離を推定する。   On the other hand, noise is not determined in a fixed direction in the complex plane. In the conventional apparatus, using such a phenomenon, a vector sum obtained by vector addition of complex vectors is calculated so that the vector sum of reflected waves appears with a larger value than the vector sum of noise. And based on this vector sum, reception of a reflected wave is detected and the distance to a front object is estimated.

特開2005−249770号公報JP 2005-249770 A

ところで、上述したベクトル和を算出して前方物体までの距離を推定する手法では、次のような問題がある。即ち、前方物体との相対速度がゼロでない場合には、ドップラーシフトの影響を受けて探査波に対する反射波の周波数が変化する。   By the way, the above-described method for calculating the vector sum and estimating the distance to the front object has the following problems. That is, when the relative speed with respect to the front object is not zero, the frequency of the reflected wave with respect to the exploration wave changes under the influence of the Doppler shift.

このような探査波(基準信号)とは周波数の異なる反射波に関しては、基準信号に対する受信信号の位相が、その周波数差に応じて時間変化する。即ち、前方物体との相対速度がゼロではない場合、高周波成分除去後の復調信号に対応する複素ベクトルは、ドップラーシフトに起因する周波数差に応じた角速度で複素平面上を回転する。   For a reflected wave having a frequency different from that of the exploration wave (reference signal), the phase of the received signal with respect to the reference signal changes with time in accordance with the frequency difference. That is, when the relative speed with respect to the front object is not zero, the complex vector corresponding to the demodulated signal after high frequency component removal rotates on the complex plane at an angular velocity corresponding to the frequency difference caused by the Doppler shift.

従って、複素ベクトルの位相に対してドップラーシフトの影響を取り除くための補正を行わなければ、反射波に対応する複素ベクトルを、複素平面上において一定方向に向けることができず、S/N比を改善して、精度良く反射波の受信を検知し、前方物体までの距離を推定することができない。   Therefore, unless correction for removing the influence of the Doppler shift is performed on the phase of the complex vector, the complex vector corresponding to the reflected wave cannot be directed in a certain direction on the complex plane, and the S / N ratio is increased. Improved, it is impossible to accurately detect the reception of the reflected wave and estimate the distance to the front object.

このため、従来技術によれば、前方物体との相対速度として採り得る複数の速度帯毎に、その速度帯に応じた量だけ複素ベクトルの位相を補正することにより、ドップラーシフトによる複素ベクトルの複素平面上での回転を抑えるようにしている。この技術によれば、速度帯毎に求めたベクトル和の内、反射波を生じさせた前方物体との相対速度に一致する速度帯のベクトル和が強調され、大きな値を示す。この大きな値を示すベクトル和に基づいて、反射波の受信を検知する。   Therefore, according to the prior art, for each of a plurality of speed bands that can be taken as relative speeds with respect to the front object, the complex vector phase is corrected by the amount corresponding to the speed band, thereby correcting the complex vector complex by Doppler shift. The rotation on the plane is suppressed. According to this technique, the vector sum of the velocity band that matches the relative velocity with the front object that caused the reflected wave is emphasized among the vector sums obtained for each velocity band, and shows a large value. Based on the vector sum indicating the large value, reception of the reflected wave is detected.

しかしながら、この技術によれば、速度帯毎にベクトル和を算出する必要がある。即ち、効率的に反射波の受信を検知することができない。本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、相対速度が生じている状況下においても効率的に反射波の受信を検知可能な技術を提供することを目的とする。   However, according to this technique, it is necessary to calculate a vector sum for each speed band. That is, the reception of the reflected wave cannot be detected efficiently. The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of efficiently detecting reception of a reflected wave even in a situation where a relative speed is generated.

本発明の物体検知装置は、送受信手段と、生成手段と、検出手段と、変化量算出手段と、判別手段とを備える。送受信手段は、所定周波数の探査波を送信し、到来波を受信する。生成手段は、探査波に対応する周波数の基準信号を生成する。   The object detection apparatus of the present invention includes transmission / reception means, generation means, detection means, change amount calculation means, and determination means. The transmission / reception means transmits an exploration wave having a predetermined frequency and receives an incoming wave. The generating means generates a reference signal having a frequency corresponding to the exploration wave.

検出手段は、基準信号及び送受信手段からの受信信号に基づき、基準信号に対する受信信号の位相を検出する。変化量算出手段は、検出手段により検出された位相の単位時間毎の変化量を算出する。   The detecting means detects the phase of the received signal with respect to the reference signal based on the reference signal and the received signal from the transmitting / receiving means. The change amount calculating means calculates the amount of change per unit time of the phase detected by the detecting means.

判別手段は、変化量算出手段により算出された変化量の分布に基づき、受信信号の中から、検知対象の物体によって生じた探査波の反射波の特徴を示す信号を、検知対象信号として判別する。物体検知装置は、例えば、この判別手段により判別された検知対象信号に基づいて物体を検知する。   The discriminating unit discriminates, as the detection target signal, a signal indicating the characteristic of the reflected wave of the exploration wave generated by the detection target object from the received signal based on the distribution of the change amount calculated by the change amount calculating unit. . For example, the object detection device detects an object based on the detection target signal determined by the determination unit.

送受信手段からの受信信号には、探査波に対応する検知対象の物体によって生じた反射波の受信信号の他に、送受信手段の暗ノイズなどが含まれる。ここで、ノイズに該当する受信信号に対応する上記変化量の分布は、規則性のない分布を採る。一方、検知対象の物体によって生じた反射波の受信信号に対応する上記変化量の分布は、上記物体と物体検知装置との間において相対位置や相対速度の変化がある環境下でも、ノイズと比較して強い規則性を示す。   The reception signal from the transmission / reception unit includes dark noise of the transmission / reception unit in addition to the reception signal of the reflected wave generated by the detection target object corresponding to the exploration wave. Here, the distribution of the change amount corresponding to the received signal corresponding to the noise is a distribution having no regularity. On the other hand, the distribution of the amount of change corresponding to the received signal of the reflected wave generated by the object to be detected is compared with noise even in an environment where the relative position and the relative speed change between the object and the object detection device. Show a strong regularity.

従って、本発明のように、変化量算出手段により算出された変化量の分布に基づき、検知対象信号を判別すれば、検知対象の物体によって生じた反射波の受信を高精度に検知することができ、ノイズによる影響を抑えて、高精度に物体を検知することができる。   Therefore, as in the present invention, if the detection target signal is determined based on the distribution of the change amount calculated by the change amount calculation means, the reception of the reflected wave generated by the object to be detected can be detected with high accuracy. It is possible to detect an object with high accuracy while suppressing the influence of noise.

具体的に、判別手段は、変化量のばらつきが基準未満である期間の受信信号を、検知対象信号として判別する構成にされ得る。また、判別手段は、送受信手段が探査波の送信を開始してから終了するまでの時間に対応する時間長単位で、この時間長に対応する期間における変化量の分布に関する統計値を算出し、算出した統計値に基づき、この期間における受信信号が検知対象信号であるか否かを判別する構成にされ得る。   Specifically, the determination unit may be configured to determine a received signal during a period in which the variation in variation is less than a reference as a detection target signal. In addition, the determination unit calculates a statistical value related to the distribution of the change amount in the period corresponding to this time length in a unit of time length corresponding to the time from when the transmission / reception unit starts transmitting the search wave to when it ends. Based on the calculated statistical value, it may be configured to determine whether or not the received signal in this period is a detection target signal.

「変化量のばらつき」を表す値や「変化量の分布に関する統計値」としては、変化量の分散又は標準偏差を一例に挙げることができる。例えば、判別手段は、上記統計値として変化量の分散又は標準偏差を算出し、算出した分散又は標準偏差が基準未満である期間の受信信号を、検知対象信号として判別する構成にされ得る。このように判別手段を構成すれば、簡単な手順で高精度に検知対象信号を判別することができる。   As a value representing “variation in variation” and “statistical value regarding variation distribution”, variance or standard deviation of variation can be cited as an example. For example, the discriminating means may be configured to calculate the variance or standard deviation of the change amount as the statistical value and discriminate the received signal during the period in which the calculated variance or standard deviation is less than the reference as the detection target signal. If the discrimination means is configured in this way, the detection target signal can be discriminated with high accuracy by a simple procedure.

付言すれば、検出手段は、受信信号の位相に加えて、受信信号の振幅を検出する構成にされ得る。そして、物体検知装置は、検知対象信号の振幅の和が閾値を超えたことを条件に、検知対象の物体によって生じた反射波の受信を検知する受信検知手段を備えた構成にされ得る。このように反射波の受信を検知することで、ノイズの影響を抑えて高精度に注目する反射波の受信を検知することができる。   In other words, the detection means may be configured to detect the amplitude of the received signal in addition to the phase of the received signal. The object detection device may be configured to include a reception detection unit that detects reception of the reflected wave generated by the detection target object on condition that the sum of the amplitudes of the detection target signals exceeds a threshold value. By detecting the reception of the reflected wave in this way, it is possible to detect the reception of the reflected wave of interest with high accuracy while suppressing the influence of noise.

別例として、物体検知装置は、加算手段と設定手段とを備えた構成にされ得る。加算手段は、受信信号が検知対象信号として判別された期間の各時刻における受信信号の複素ベクトルをベクトル加算してなるベクトル和を算出する。ここで言う「受信信号の複素ベクトル」とは、受信信号の振幅及び位相(上記基準信号に対する位相)に対応する振幅及び位相を示す正弦波の複素ベクトルのことである。   As another example, the object detection device may be configured to include an adding unit and a setting unit. The adding means calculates a vector sum obtained by vector addition of the complex vectors of the received signal at each time in the period when the received signal is determined as the detection target signal. The “complex vector of the received signal” referred to here is a sine wave complex vector indicating the amplitude and phase corresponding to the amplitude and phase of the received signal (phase with respect to the reference signal).

加算手段は、ベクトル和を算出するに先立って、各時刻における上記複素ベクトルの位相を補正し、位相補正後の各時刻における複素ベクトルをベクトル加算してなる上記ベクトル和を算出する。   Prior to calculating the vector sum, the adding means corrects the phase of the complex vector at each time, and calculates the vector sum obtained by vector addition of the complex vectors at each time after the phase correction.

一方、設定手段は、上記加算手段による位相の補正量を設定する。設定手段は、検出手段により検出された位相の時間変化に基づき、各時刻における上記複素ベクトルの位相の補正量として、ドップラーシフトに起因する位相のシフト量に対応する補正量を設定する。   On the other hand, the setting means sets the amount of phase correction by the adding means. The setting means sets a correction amount corresponding to the shift amount of the phase caused by the Doppler shift as the correction amount of the phase of the complex vector at each time based on the temporal change of the phase detected by the detection means.

この物体検知装置には、受信検知手段として、加算手段により算出されたベクトル和に基づき、検知対象の物体によって生じた反射波の受信を検知する手段を設けることができる。具体的には、加算手段により算出されたベクトル和の大きさが予め設定された閾値を超えたことを条件に、検知対象の物体によって生じた反射波の受信を検知する受信検知手段を設けることができる。   This object detection apparatus can be provided with means for detecting reception of a reflected wave generated by an object to be detected based on the vector sum calculated by the addition means as reception detection means. Specifically, provided is a reception detection unit that detects reception of a reflected wave generated by an object to be detected on condition that the magnitude of the vector sum calculated by the addition unit exceeds a preset threshold value. Can do.

この物体検知装置によれば、ドップラーシフトの影響を抑えて、検知対象信号に対応するベクトル和を強調することができ、S/N比を改善して、相対速度の生じている検知対象の物体からの反射波を高精度に検知することができる。   According to this object detection device, the influence of the Doppler shift can be suppressed, the vector sum corresponding to the detection target signal can be enhanced, the S / N ratio is improved, and the detection target object in which the relative speed is generated The reflected wave from can be detected with high accuracy.

また、検出手段は、上記基準信号を用いて受信信号に対する直交復調を行い、上記受信信号の位相及び振幅として、復調信号の位相及び振幅を検出する構成にされ得る。このように物体検知装置を構成すれば、直交復調の技術を用いて、検知対象の物体によって生じた反射波の受信を高精度に検知することができる。   The detection means may be configured to perform quadrature demodulation on the received signal using the reference signal and detect the phase and amplitude of the demodulated signal as the phase and amplitude of the received signal. If the object detection device is configured as described above, reception of the reflected wave generated by the detection target object can be detected with high accuracy by using the quadrature demodulation technique.

物体検知装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of an object detection apparatus. メインユニットにて実現される機能を示した機能ブロック図である。It is the functional block diagram which showed the function implement | achieved by the main unit. メインユニットが実行する送受信処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the transmission / reception process which a main unit performs. メインユニットが実行する補正圧縮処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the correction | amendment compression process which a main unit performs. 検知対象物体からの反射波受信時における受信信号の位相θの変化を上段に示し、ノイズに該当する受信信号の位相θの変化を下段に示したグラフ群である。It is a graph group in which the change in the phase θ of the received signal when receiving the reflected wave from the detection target object is shown in the upper stage, and the change in the phase θ of the received signal corresponding to noise is shown in the lower stage. 位相差Δθの確率密度関数を示したグラフである。It is the graph which showed the probability density function of phase difference (DELTA) (theta). 複素平面上における受信信号の複素ベクトルの回転及びベクトル和を説明した図である。It is a figure explaining rotation and vector sum of a complex vector of a received signal on a complex plane. メインユニットが実行する物体検知処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the object detection process which a main unit performs. メインユニットが実行する異常検知処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the abnormality detection process which a main unit performs. 振動面に異物の付着がない正常時の受信信号の位相変化を上段に例示し、振動面に異物の付着がある異常時の受信信号の位相変化を下段に例示したグラフである。It is the graph which illustrated in the upper stage the phase change of the received signal at the time of normal with no foreign object adhering to a vibration surface, and illustrated in the lower stage the phase change of the received signal at the time of abnormality with the foreign object adhesion on a vibration surface. 補正圧縮処理の一部を示したフローチャートであって、変形例の位相補正手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed a part of correction | amendment compression process, Comprising: It is the flowchart which showed the phase correction procedure of the modification.

以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
図1に示す本実施例の物体検知装置1は、自動車等の車両に搭載され、探査波として超音波によるバースト波BWを送信し、この反射波を受信することにより、探査波送信方向に位置する物体の自車両に対する相対距離D及び相対速度Vを検出するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The object detection apparatus 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, transmits an ultrasonic burst wave BW as an exploration wave, and receives the reflected wave, thereby positioning in the exploration wave transmission direction. The relative distance D and the relative speed V of the object to be moved are detected.

この物体検知装置1は、送信信号生成ユニット10と、基準信号生成ユニット20と、送受波ユニット30と、A/D(アナログ/ディジタル)変換器40と、移相器50と、乗算器60,65と、ローパスフィルタ70,75と、メインユニット80とを備える。   The object detection apparatus 1 includes a transmission signal generation unit 10, a reference signal generation unit 20, a transmission / reception unit 30, an A / D (analog / digital) converter 40, a phase shifter 50, a multiplier 60, 65, low-pass filters 70 and 75, and a main unit 80.

送信信号生成ユニット10は、メインユニット80からの制御信号に基づき、所定角周波数ωのバーストパルス信号を、送信信号として生成するものである。送信信号生成ユニット10は、例えば正弦波のバーストパルス信号を送信信号として生成する。送信信号生成ユニット10によって生成されたバーストパルス信号は、基準信号生成ユニット20に入力されると共に、送受波ユニット30に入力される。   The transmission signal generation unit 10 generates a burst pulse signal having a predetermined angular frequency ω as a transmission signal based on a control signal from the main unit 80. The transmission signal generation unit 10 generates, for example, a sine wave burst pulse signal as a transmission signal. The burst pulse signal generated by the transmission signal generation unit 10 is input to the reference signal generation unit 20 and also input to the transmission / reception unit 30.

基準信号生成ユニット20は、送信信号生成ユニット10から入力されるバーストパルス信号の角周波数ωに同期した正弦波信号を、基準信号として生成し、この基準信号を移相器50及び乗算器60に入力する。具体的には、バーストパルス信号と一致する角周波数ωの正弦波信号を、基準信号として移相器50及び乗算器60に入力する。この基準信号生成ユニット20は、移相器50、乗算器60,65及びローパスフィルタ70,75と共に、直交復調回路(換言すれば位相検波回路)を構成する。   The reference signal generation unit 20 generates a sine wave signal synchronized with the angular frequency ω of the burst pulse signal input from the transmission signal generation unit 10 as a reference signal, and this reference signal is supplied to the phase shifter 50 and the multiplier 60. input. Specifically, a sine wave signal having an angular frequency ω that matches the burst pulse signal is input to the phase shifter 50 and the multiplier 60 as a reference signal. The reference signal generation unit 20 constitutes a quadrature demodulation circuit (in other words, a phase detection circuit) together with the phase shifter 50, the multipliers 60 and 65, and the low-pass filters 70 and 75.

送受波ユニット30は、送信信号生成ユニット10からの上記送信信号に基づく所定角周波数ωのバースト波BWを探査波として送信する一方、到来波(反射波)を受信して、その受信信号をA/D変換器40に入力する。この送受波ユニット30は、超音波センサとして構成される。超音波センサとしては、圧電素子を用いて送信信号に基づく超音波を送信し、到来波を電気信号(受信信号)に変換するものが知られている。超音波センサには、共振周波数があり、送信信号生成ユニット10は、この共振周波数に対応した角周波数ωのバーストパルス信号を送受波ユニット30に入力する。   The transmission / reception wave unit 30 transmits a burst wave BW having a predetermined angular frequency ω based on the transmission signal from the transmission signal generation unit 10 as an exploration wave, while receiving an incoming wave (reflected wave). / D converter 40 to input. The transmission / reception unit 30 is configured as an ultrasonic sensor. As an ultrasonic sensor, a sensor that transmits an ultrasonic wave based on a transmission signal using a piezoelectric element and converts an incoming wave into an electric signal (reception signal) is known. The ultrasonic sensor has a resonance frequency, and the transmission signal generation unit 10 inputs a burst pulse signal having an angular frequency ω corresponding to the resonance frequency to the transmission / reception unit 30.

A/D変換器40は、送受波ユニット30から入力される受信信号を、ディジタル信号に変換して乗算器60,65に入力する。乗算器60には、この受信信号に加えて、基準信号生成ユニット20からの基準信号が移相器50を介さずに入力される。乗算器65には、基準信号生成ユニット20からの基準信号が移相器50により位相(−π/2)だけ変更されて入力される。   The A / D converter 40 converts the received signal input from the transmission / reception unit 30 into a digital signal and inputs the digital signal to the multipliers 60 and 65. In addition to the received signal, the multiplier 60 receives the reference signal from the reference signal generation unit 20 without passing through the phase shifter 50. The reference signal from the reference signal generation unit 20 is input to the multiplier 65 after being changed by the phase shifter 50 by the phase (−π / 2).

従って、基準信号が時刻tを変数とする関数f(t)=cos(ωt)で表され、受信信号が関数g(t)=A・cos(ω1・t+φ)で表されるとき、乗算器60からは、関数h1(t)=A・cos(ω1・t+φ)・cos(ωt)に対応する信号が出力される。一方、乗算器65からは、関数h2(t)=A・cos(ω1・t+φ)・cos(ωt−π/2)=−A・cos(ω1・t+φ)・sin(ωt)に対応する信号が出力される。   Therefore, when the reference signal is represented by a function f (t) = cos (ωt) with the time t as a variable and the received signal is represented by a function g (t) = A · cos (ω1 · t + φ), a multiplier From 60, a signal corresponding to the function h1 (t) = A · cos (ω1 · t + φ) · cos (ωt) is output. On the other hand, from the multiplier 65, a signal corresponding to the function h2 (t) = A · cos (ω1 · t + φ) · cos (ωt−π / 2) = − A · cos (ω1 · t + φ) · sin (ωt). Is output.

乗算器60からの出力信号は、ローパスフィルタ70に入力されて高周波成分が除去された後、受信信号の同相(In−Phase)成分であるI信号として出力される。関数h1(t)には、等式h1(t)=A・cos(ω1・t+φ)・cos(ωt)=(A/2)・{cos{(ω1+ω)t+φ}+cos{(ω1−ω)・t+φ}}が成立する。このことから理解できるように、I信号は、関数I(t)=(A/2)・cos{(ω1−ω)・t+φ}に対応する信号として出力される。   The output signal from the multiplier 60 is input to the low-pass filter 70, and after the high frequency component is removed, it is output as an I signal that is an in-phase component of the received signal. The function h1 (t) includes the equation h1 (t) = A · cos (ω1 · t + φ) · cos (ωt) = (A / 2) · {cos {(ω1 + ω) t + φ} + cos {(ω1-ω) T + φ}} holds. As can be understood from this, the I signal is output as a signal corresponding to the function I (t) = (A / 2) · cos {(ω1−ω) · t + φ}.

一方、乗算器65からの出力信号は、ローパスフィルタ75に入力されて高周波成分が除去された後、受信信号の直交(Quadrature)成分であるQ信号として出力される。関数h2(t)には、等式h2(t)=−A・cos(ω1・t+φ)・sin(ωt)=(−A/2)・{sin{(ω1+ω)t+φ}−sin{(ω1−ω)・t+φ}}が成立する。このことから理解できるように、Q信号は、関数Q(t)=(A/2)・sin{(ω1−ω)・t+φ}に対応する信号として出力される。   On the other hand, the output signal from the multiplier 65 is input to the low-pass filter 75 to remove high frequency components, and then output as a Q signal that is a quadrature component of the received signal. The function h2 (t) includes the equation h2 (t) = − A · cos (ω1 · t + φ) · sin (ωt) = (− A / 2) · {sin {(ω1 + ω) t + φ} −sin {(ω1 −ω) · t + φ}} holds. As can be understood from this, the Q signal is output as a signal corresponding to the function Q (t) = (A / 2) · sin {(ω1−ω) · t + φ}.

基準信号生成ユニット20、移相器50、乗算器60,65及びローパスフィルタ70,75を用いた受信信号に対する直交復調により得られた復調信号としてのI信号及びQ信号は、メインユニット80に入力される。   The I signal and the Q signal as demodulated signals obtained by orthogonal demodulation with respect to the received signal using the reference signal generation unit 20, the phase shifter 50, the multipliers 60 and 65, and the low-pass filters 70 and 75 are input to the main unit 80. Is done.

メインユニット80は、このI信号及びQ信号に基づいて、検知対象物体から生じた探査波の反射波の受信を検知する。検知対象物体としては、自車両と衝突する可能性のある物体を一例に挙げることができる。   The main unit 80 detects reception of the reflected wave of the exploration wave generated from the detection target object based on the I signal and the Q signal. As an example of the detection target object, an object that may collide with the host vehicle can be given as an example.

続いて、メインユニット80の構成について説明する。本実施例のメインユニット80は、各種プログラムに従う処理を実行するCPU81と、当該各種プログラムを記憶するROM83と、CPU81による処理実行時に作業領域として使用されるRAM85とを備える。メインユニット80は、ROM83が記憶するプログラムに従う処理をCPU81にて実行することにより、各種機能を実現する。本明細書では、CPU81が実行する処理を、メインユニット80を動作主体として説明する。   Next, the configuration of the main unit 80 will be described. The main unit 80 of this embodiment includes a CPU 81 that executes processes according to various programs, a ROM 83 that stores the various programs, and a RAM 85 that is used as a work area when the CPU 81 executes the processes. The main unit 80 implements various functions by causing the CPU 81 to execute processing according to the program stored in the ROM 83. In the present specification, the processing executed by the CPU 81 will be described with the main unit 80 as the operating subject.

メインユニット80は、上記各種プログラムに従う処理の実行により、図2に示す送受信処理部110、補正圧縮処理部120、物体検知処理部130、及び、異常検知処理部140として機能する。但し、メインユニット80は、汎用コンピュータ(マイクロコンピュータ)とプログラムとの組み合わせではなく、送受信処理部110、補正圧縮処理部120、物体検知処理部130及び異常検知処理部140として機能する専用のハードウェア回路を備えた構成にされてもよい。   The main unit 80 functions as the transmission / reception processing unit 110, the correction compression processing unit 120, the object detection processing unit 130, and the abnormality detection processing unit 140 illustrated in FIG. However, the main unit 80 is not a combination of a general-purpose computer (microcomputer) and a program, but dedicated hardware that functions as a transmission / reception processing unit 110, a correction compression processing unit 120, an object detection processing unit 130, and an abnormality detection processing unit 140. A configuration including a circuit may be employed.

メインユニット80は、図3に示す送受信処理を繰り返し実行することにより、送受信処理部110として機能する。メインユニット80は、送受信処理を開始すると、送信信号生成ユニット10を制御して、送信信号生成ユニット10にパルスバースト信号を生成させ、送受波ユニット30に探査波(バースト波BW)を送信させる(S110)。一方、送信終了時点から受信処理期間として定められた一定期間に送受波ユニット30から入力される受信信号に基づく復調信号の値(各時刻におけるI信号及びQ信号の値)を、メモリ(RAM85)に蓄積する(S120)。   The main unit 80 functions as the transmission / reception processing unit 110 by repeatedly executing the transmission / reception processing shown in FIG. When the main unit 80 starts transmission / reception processing, the main unit 80 controls the transmission signal generation unit 10 to cause the transmission signal generation unit 10 to generate a pulse burst signal, and to cause the transmission / reception wave unit 30 to transmit an exploration wave (burst wave BW) ( S110). On the other hand, the value of the demodulated signal (the value of the I signal and the Q signal at each time) based on the received signal input from the transmission / reception unit 30 during a certain period determined as the reception processing period from the end of transmission is stored in the memory (RAM 85). (S120).

以下、I信号及びQ信号の値のことを夫々I値及びQ値と表現する。更には、探査波(バースト波BW)の送信開始時点から送信終了時点までの時間長(バースト波BWの幅)のことを送波時間Teと表現する。I値及びQ値を蓄積する上記受信処理期間は、探査波が検知対象物体に反射して戻ってくるまでに要する時間よりも長い時間に設定される。   Hereinafter, the values of the I signal and the Q signal are expressed as an I value and a Q value, respectively. Furthermore, the time length (the width of the burst wave BW) from the transmission start time to the transmission end time of the exploration wave (burst wave BW) is expressed as a transmission time Te. The reception processing period for accumulating the I value and the Q value is set to a time longer than the time required for the exploration wave to be reflected back to the detection target object.

メインユニット80は、更に図4に示す補正圧縮処理を実行することにより、補正圧縮処理部120として機能し、受信パワーPを逐次算出する。具体的に、メインユニット80は、S110の実行によりバースト波BWが送信されると、そのバースト波BWの送信終了時点から規定時間が経過した後に補正圧縮処理を開始し、この補正圧縮処理を上記受信処理期間が終了するまで繰り返し実行する。   The main unit 80 further performs the correction compression processing shown in FIG. 4 to function as the correction compression processing unit 120 and sequentially calculate the reception power P. Specifically, when the burst wave BW is transmitted by the execution of S110, the main unit 80 starts the correction compression process after a specified time has elapsed from the end of transmission of the burst wave BW. Repeatedly until the reception processing period ends.

バースト波BWの送信終了後の上記規定時間は、残響期間に対応する。超音波センサである送受波ユニット30は、周知のように、送信信号生成ユニット10からのバーストパルス信号の入力が停止されても、自己が送信したバースト波BWの回り込み波の影響を受けて、しばらくの間振動する。メインユニット80は、バーストパルス信号の入力停止後(即ちバースト波の送信終了後)、回り込み波の影響による振動が終了するまでの残響期間として見積もられた上記規定時間の経過後、補正圧縮処理を開始する。   The specified time after the end of transmission of the burst wave BW corresponds to the reverberation period. As is well known, the transmission / reception unit 30 which is an ultrasonic sensor is affected by the sneak wave of the burst wave BW transmitted by itself even if the input of the burst pulse signal from the transmission signal generation unit 10 is stopped. Vibrate for a while. After the burst pulse signal input is stopped (that is, after transmission of the burst wave), the main unit 80 performs the correction compression process after the lapse of the specified time estimated as the reverberation period until the vibration due to the influence of the sneak wave ends. To start.

補正圧縮処理を開始すると、メインユニット80は、S120によってメモリ(RAM85)に逐次書き込まれる各時刻のI値及びQ値の内、最新時刻のI値及びQ値であるI[N]及びQ[N]を用いて、この最新時刻における受信信号(詳細には復調信号)の位相θ[N]=atan(Q[N]/I[N])及び振幅A[N]=(I[N]2+Q[N]21/2を算出する(S210)。位相θ[N]は、受信信号の基準信号に対する位相に対応する。 When the correction compression process is started, the main unit 80, among the I value and Q value at each time sequentially written to the memory (RAM 85) by S120, the I [N] and Q [ N], the phase θ [N] = atan (Q [N] / I [N]) and the amplitude A [N] = (I [N]) of the received signal (specifically, demodulated signal) at this latest time 2 + Q [N] 2 ) 1/2 is calculated (S210). The phase θ [N] corresponds to the phase of the received signal with respect to the reference signal.

更に、メインユニット80は、位相θ[N]の前回値からの変化量である位相差Δθ[N]=θ[N]−θ[N−1]を算出する(S220)。前回の位相θ[N−1]は、位相θ[N]の1算出周期Ts前の位相に対応し、前回のS210で算出した位相に対応する。この算出周期(補正圧縮処理の実行周期)Tsは、バーストパルス信号の周期(2π/ω)に対応する。   Further, the main unit 80 calculates the phase difference Δθ [N] = θ [N] −θ [N−1], which is the amount of change from the previous value of the phase θ [N] (S220). The previous phase θ [N−1] corresponds to the phase one calculation cycle Ts before the phase θ [N], and corresponds to the phase calculated in the previous S210. This calculation cycle (execution cycle of correction compression processing) Ts corresponds to the cycle (2π / ω) of the burst pulse signal.

その後、メインユニット80は、上記算出した位相θ[N]、振幅A[N]及び位相差Δθ[N]をRAM85に記憶する(S230)。更に、最新時刻(現時刻)の上記位相差Δθ[N]からRAM85に蓄積された所定期間前の位相差Δθ[1]までの各時刻における位相差Δθ[N],Δθ[N−1],…Δ[1]を用いて、所定期間における位相差Δθの標準偏差σを算出する(S240)。標準偏差σを算出する対象の上記所定期間の時間長は、送波時間Teに一致する。以下では、標準偏差σを算出する対象の上記所定期間のことを評価期間と表現する。   Thereafter, the main unit 80 stores the calculated phase θ [N], amplitude A [N], and phase difference Δθ [N] in the RAM 85 (S230). Further, the phase differences Δθ [N] and Δθ [N−1] at each time from the phase difference Δθ [N] at the latest time (current time) to the phase difference Δθ [1] before the predetermined period accumulated in the RAM 85. ,... Δ [1] is used to calculate the standard deviation σ of the phase difference Δθ over a predetermined period (S240). The time length of the predetermined period for which the standard deviation σ is calculated coincides with the transmission time Te. Hereinafter, the predetermined period for which the standard deviation σ is calculated is expressed as an evaluation period.

その後、メインユニット80は、上記評価期間の標準偏差σが予め定められた基準値σR未満であるか否かを判断し(S250)、標準偏差σが基準値σR未満であると判断すると(S250でYes)、上記評価期間における受信信号を、検知対象物体からの反射波の特徴を示す検知対象信号とみなして、S260に移行する。一方、メインユニット80は、標準偏差σが基準値σR以上であると判断すると(S250でNo)、上記評価期間における受信信号をノイズとみなして、S280に移行する。尚、送波時間Te分の位相差Δθ[n]のデータが蓄積されるまでは、補正圧縮処理全体の内、S210〜S230のみを実行するように、物体検知装置1は構成され得る。 Thereafter, the main unit 80 determines whether or not the standard deviation σ of the evaluation period is less than a predetermined reference value σ R (S250), and determines that the standard deviation σ is less than the reference value σ R. (Yes in S250), the received signal in the evaluation period is regarded as a detection target signal indicating the characteristics of the reflected wave from the detection target object, and the process proceeds to S260. On the other hand, when the main unit 80 determines that the standard deviation σ is equal to or greater than the reference value σ R (No in S250), the main unit 80 regards the received signal in the evaluation period as noise, and proceeds to S280. Note that the object detection apparatus 1 can be configured to execute only S210 to S230 in the entire correction compression process until the data of the phase difference Δθ [n] corresponding to the transmission time Te is accumulated.

ここで、標準偏差σが基準値σR未満であるときに、評価期間の受信信号を検知対象物体からの反射波の特徴を示す検知対象信号とみなす理由について説明する。検知対象物体と物体検知装置1(自車両)との相対速度がゼロである環境において、探査波が検知対象物体を反射することにより生じた反射波を送受波ユニット30が受信した場合には、ドップラーシフトが生じないために、基準信号と受信信号との間に周波数差がない。従って、その反射波の受信時においてS210で算出される位相θは、理論的には一定値を採り、位相差Δθはゼロを示す。 Here, the reason why the received signal in the evaluation period is regarded as the detection target signal indicating the characteristic of the reflected wave from the detection target object when the standard deviation σ is less than the reference value σ R will be described. In the environment where the relative speed between the detection target object and the object detection device 1 (the host vehicle) is zero, when the wave transmission / reception unit 30 receives a reflected wave generated by the search wave reflecting the detection target object, Since no Doppler shift occurs, there is no frequency difference between the reference signal and the received signal. Accordingly, when the reflected wave is received, the phase θ calculated in S210 theoretically takes a constant value, and the phase difference Δθ indicates zero.

一方、検知対象物体と物体検知装置1との相対速度がゼロでない環境では、ドップラーシフトが生じるために、基準信号と受信信号との間に周波数差が生じる。このことに起因しては、基準信号に対する受信信号の位相θが変化するために、反射波の受信時には、位相差Δθがゼロではない値を示す。但し、相対速度が一定である場合には、ドップラー周波数fdが一定であることから、図5上段に示すように位相θは線形に変化し、位相差Δθは、理論的には一定値を採る。 On the other hand, in an environment where the relative speed between the detection target object and the object detection apparatus 1 is not zero, a Doppler shift occurs, and thus a frequency difference occurs between the reference signal and the reception signal. Due to this, since the phase θ of the received signal with respect to the reference signal changes, the phase difference Δθ indicates a value that is not zero when the reflected wave is received. However, when the relative speed is constant, the Doppler frequency f d is constant, so that the phase θ changes linearly as shown in the upper part of FIG. 5, and the phase difference Δθ theoretically has a constant value. take.

車両の加減速によっては相対速度の変化が生じるために、実際には位相差Δθに変化が生じるが、探査波の送信から受信に要する時間は、数十ミリ秒程度の極短い時間であり、送波時間Teに生じる車両の相対距離及び相対速度の変化は、極小さいため無視できる。このために、受信信号が検知対象物体からの反射波である場合、位相差Δθの確率密度関数は、図6に実線で示すように鋭いピークを示し、位相差Δθの標準偏差σは、小さい値を示す。   Since the relative speed changes depending on the acceleration / deceleration of the vehicle, the phase difference Δθ actually changes, but the time required to transmit and receive the exploration wave is an extremely short time of about several tens of milliseconds, Changes in the relative distance and relative speed of the vehicle that occur at the transmission time Te are negligible and can be ignored. Therefore, when the received signal is a reflected wave from the object to be detected, the probability density function of the phase difference Δθ shows a sharp peak as shown by the solid line in FIG. 6, and the standard deviation σ of the phase difference Δθ is small. Indicates the value.

一方、受信信号がノイズである場合には、図5下段に示すように位相θの変化に規則性がないために、位相差Δθが大きくばらつく。その結果、受信信号がノイズであるときの位相差Δθの確率密度関数は、図6に破線で示すように緩やかなピークを示し、標準偏差σは、受信信号が検知対象物体の反射波に対応するものであるときの標準偏差σよりも基本的に大きい値を示す。本実施例では、このような現象を利用して、標準偏差σが基準値σR未満であるときには、受信信号を検知対象物体からの反射波の特徴を示す検知対象信号とみなす。 On the other hand, when the received signal is noise, the phase difference Δθ varies greatly because there is no regularity in the change of the phase θ as shown in the lower part of FIG. As a result, the probability density function of the phase difference Δθ when the received signal is noise shows a gradual peak as shown by a broken line in FIG. 6, and the standard deviation σ corresponds to the reflected wave of the detection target object. It shows a value that is basically larger than the standard deviation σ. In the present embodiment, using such a phenomenon, when the standard deviation σ is less than the reference value σ R , the received signal is regarded as a detection target signal indicating the characteristics of the reflected wave from the detection target object.

標準偏差σが基準値σR未満であることで、S260に移行すると、メインユニット80は、上記評価期間における各時刻の受信信号(復調信号)の複素ベクトルA[n]・exp{iθ[n]}(n=1,…,N)を、複素ベクトルA[n]・exp{iθ[N]}(n=1,…,N)に変換することにより、受信信号の位相補正を行う。ここでの記号iは虚数記号である。 When the standard deviation σ is less than the reference value σ R , and the process proceeds to S260, the main unit 80 causes the complex vector A [n] · exp {iθ [n] of the received signal (demodulated signal) at each time in the evaluation period. ]} (N = 1,..., N) is converted into a complex vector A [n] · exp {iθ [N]} (n = 1,..., N) to correct the phase of the received signal. The symbol i here is an imaginary symbol.

受信信号の複素ベクトルA[n]・exp{iθ[n]}は、図7において破線で示すように、ドップラーシフトの影響を受けて、複素平面上において時間経過と共に回転するが、本実施例では、位相θ[n]を、位相θ[N]に置換することにより、位相θ[n]をドップラーシフト分補正し、各時刻の複素ベクトルA[n]・exp{iθ[n]}(n=1,…,N)が、ドップラーシフトの影響により複素平面上において回転しないように複素ベクトルを補正する。   The complex vector A [n] · exp {iθ [n]} of the received signal is rotated with time on the complex plane under the influence of the Doppler shift as shown by the broken line in FIG. Then, by replacing the phase θ [n] with the phase θ [N], the phase θ [n] is corrected by the Doppler shift, and the complex vector A [n] · exp {iθ [n]} ( n = 1,..., N) corrects the complex vector so that it does not rotate on the complex plane due to the influence of the Doppler shift.

その後、メインユニット80は、S270に移行し、評価期間における各時刻の位相補正後の複素ベクトルA[n]・exp{iθ[N]}(n=1,…,N)をベクトル加算して、受信信号の複素ベクトル和Asumを算出する。 Thereafter, the main unit 80 proceeds to S270, and adds the vector of the complex vector A [n] · exp {iθ [N]} (n = 1,..., N) after phase correction at each time in the evaluation period. The complex vector sum Asum of the received signal is calculated.

S270での処理を終えると、メインユニット80は、S290に移行する。尚、図7において実線で示す複素ベクトルは、受信信号の複素ベクトル和Asumを例示したものである。 When the process in S270 is completed, the main unit 80 proceeds to S290. Note that the complex vector indicated by the solid line in FIG. 7 illustrates the complex vector sum Asum of the received signal.

一方、メインユニット80は、標準偏差σが基準値σR以上であることで、S280に移行すると、位相補正を行わずに、評価期間の各時刻における複素ベクトルA[n]・exp{iθ[n]}(n=1,…,N)をベクトル加算して、受信信号の複素ベクトル和Asumを算出する。その後、S290に移行する。 On the other hand, when the standard deviation σ is equal to or larger than the reference value σ R , the main unit 80 moves to S280 and does not perform phase correction, but performs complex vector A [n] · exp {iθ [ n]} (n = 1,..., N) are added as vectors to calculate a complex vector sum Asum of the received signals. Thereafter, the process proceeds to S290.

S290に移行すると、メインユニット80は、S270又はS280で算出したベクトル和Asumの絶対値二乗|Asum2を、評価期間における受信信号の受信パワーP=|Asum2として算出する。その後、補正圧縮処理を一旦終了する。メインユニット80は、このような内容の補正圧縮処理を、上記受信処理期間が終了するまで繰り返し実行する。 After shifting to S290, the main unit 80, the absolute value squared of the vector sum A sum calculated in S270 or S280 | 2, received power P of the received signal at the evaluation period = | | A sum calculated as 2 | A sum. Thereafter, the correction compression process is temporarily terminated. The main unit 80 repeatedly executes the correction compression processing with such contents until the reception processing period ends.

尚、数学的理解から、S270で算出したベクトル和Asumの絶対値二乗|Asum2は、評価期間における各時刻の受信信号の振幅A[n](n=1,…,N)の和の二乗に一致する。 Incidentally, from the mathematical understanding, the absolute value square of the vector sum A sum calculated in S270 | A sum | 2, the amplitude A of the received signal at each time in the evaluation period [n] (n = 1, ..., N) of Matches the square of the sum.

従って、補正圧縮処理では、標準偏差σが基準値σR未満であると判断すると(S250でYes)、S260の処理を実行せずに、S270では、評価期間における各時刻の受信信号の振幅A[n](n=1,…,N)の和を算出し、S290では、その和の二乗を、評価期間における受信信号の受信パワーP=|Asum2として算出してもよい。 Therefore, in the correction compression process, if it is determined that the standard deviation σ is less than the reference value σ R (Yes in S250), the process of S260 is not performed, and in S270, the amplitude A of the received signal at each time in the evaluation period The sum of [n] (n = 1,..., N) may be calculated, and in S290, the square of the sum may be calculated as received power P = | A sum | 2 of the received signal in the evaluation period.

この他、メインユニット80は、補正圧縮処理(S290)の実行毎に、図8に示す物体検知処理を実行することにより、物体検知処理部130として機能し、受信パワーPに基づき、検知対象物体からの反射波の受信を検知する。   In addition, the main unit 80 functions as the object detection processing unit 130 by executing the object detection process shown in FIG. 8 every time the correction compression process (S290) is executed, and based on the received power P, the detection target object The reception of the reflected wave from is detected.

物体検知処理を開始すると、メインユニット80は、補正圧縮処理にて算出された受信パワーPが予め定められた閾値THを超えたか否かを判断する。即ち、受信パワーPが閾値THを下方から上方に跨ぐように変化したか否かを判断する(S310)。そして、否定判断すると(S310でNo)、物体検知処理を一旦終了する。   When the object detection process is started, the main unit 80 determines whether or not the reception power P calculated in the correction compression process has exceeded a predetermined threshold value TH. That is, it is determined whether or not the reception power P has changed so as to cross the threshold value TH from below to above (S310). If a negative determination is made (No in S310), the object detection process is temporarily terminated.

一方、受信パワーPが閾値THを超えたと判断すると(S310でYes)、メインユニット80は、検知対象物体からの反射波の受信を検知し、上記評価期間における位相差Δθの平均値ΔθAveから算出されるドップラー周波数fに基づき、物体検知装置1(自車両)に対する検知対象物体の相対速度Vを算出する(S320)。 On the other hand, when determining that the received power P has exceeded the threshold value TH (Yes in S310), the main unit 80 detects the reception of the reflected wave from the detection target object, and from the average value Δθ Ave of the phase difference Δθ in the evaluation period. based on the Doppler frequency f d is calculated, to calculate the relative velocity V of the detection target object for the object detecting device 1 (vehicle) (S320).

更に、上記探査波の送信時点から、受信パワーPが閾値THを超えた時点である反射波の受信検知時点までの経過時間Tpと、探査波の伝播速度Cとに基づき、検知対象物体との相対距離Dとして、物体検知装置1から検知対象物体までの距離D=C・Tp/2を算出する(S330)。   Further, based on the elapsed time Tp from the transmission time of the exploration wave to the reception detection time of the reflected wave when the received power P exceeds the threshold TH and the propagation velocity C of the exploration wave, the detection object As the relative distance D, a distance D = C · Tp / 2 from the object detection apparatus 1 to the detection target object is calculated (S330).

その後、メインユニット80は、上記算出した相対速度V及び相対距離Dを記述した物体検知情報を、車両制御(制動制御等)を行う電子制御ユニット(ECU)に、車内LAN通信等を通じて提供し(S340)、当該物体検知処理を終了する。   Thereafter, the main unit 80 provides object detection information describing the calculated relative velocity V and relative distance D to an electronic control unit (ECU) that performs vehicle control (brake control, etc.) through in-vehicle LAN communication ( S340), the object detection process is terminated.

この他、メインユニット80は、補正圧縮処理開始前の上記残響期間において、図9に示す異常検知処理を実行することにより、異常検知処理部140として機能し、送受波ユニット30(超音波センサ)の振動面に水滴等の異物が付着したことを検知する。   In addition, the main unit 80 functions as the abnormality detection processing unit 140 by executing the abnormality detection process shown in FIG. 9 during the reverberation period before the start of the correction compression process, and the transmission / reception unit 30 (ultrasonic sensor). Detects that foreign matter such as water droplets has adhered to the vibration surface of.

異常検知処理によって、送受波ユニット30の振動面に異物が付着したことを検知する理由は、次の通りである。即ち、振動面に水滴等の異物が付着している状態では、送受波ユニット30の指向性等の特性が変化し、受信信号がノイズであるのにも関わらず、受信パワーPが閾値THの初期値TH0を超えてしまう可能性がある。このような状態では、閾値TH=初期値TH0であると、受信信号がノイズであるのにも拘らず、物体検知処理において物体が検知されてしまう。また、異物により振動面が振動しづらくなり、受信信号の振幅が低下し、物体を検知しづらくなってしまう。   The reason for detecting that a foreign object has adhered to the vibration surface of the wave transmitting / receiving unit 30 by the abnormality detection process is as follows. That is, in a state where foreign matters such as water droplets are attached to the vibration surface, characteristics such as directivity of the transmission / reception unit 30 change and the reception power P is the threshold value TH even though the reception signal is noise. The initial value TH0 may be exceeded. In such a state, if the threshold value TH = the initial value TH0, the object is detected in the object detection process even though the received signal is noise. In addition, the vibration surface is difficult to vibrate due to the foreign matter, the amplitude of the received signal is lowered, and the object is difficult to detect.

このような物体検知処理は、当然のことながら存在しない検知対象物体を検知してしまったり、検知したい検知対象物体を検知しづらくなってしまったりすることになるので好ましくない。本実施例では、このような理由から、異常検知処理を実行することにより、送受波ユニット30の振動面に異物が付着したことを検知する。   Such an object detection process is not preferable because it naturally detects a detection target object that does not exist or makes it difficult to detect a detection target object to be detected. In this embodiment, for this reason, it is detected that a foreign object has adhered to the vibration surface of the wave transmitting / receiving unit 30 by executing an abnormality detection process.

具体的に、異常検知処理では、残響期間における受信信号(復調信号)の位相変化量δに基づいて、送受波ユニット30の振動面に異物が付着している異常を検知する。振動面に異物が付着している場合には、振動面の特性が変化するために、残響期間における受信信号(復調信号)の位相変化が、図10に示すように正常時とは異なる。図10上段には、振動面に異物が付着していない正常時の受信信号(復調信号)の位相変化を示し、図10下段には、振動面に異物が付着している異常時の受信信号(復調信号)の位相変化を示す。   Specifically, in the abnormality detection process, an abnormality in which a foreign object adheres to the vibration surface of the transmission / reception unit 30 is detected based on the phase change amount δ of the received signal (demodulated signal) during the reverberation period. When foreign matter is attached to the vibration surface, the characteristics of the vibration surface change, and therefore the phase change of the received signal (demodulation signal) during the reverberation period differs from that at normal time as shown in FIG. The upper part of FIG. 10 shows a phase change of a reception signal (demodulation signal) at a normal time when no foreign matter is attached to the vibration surface, and the lower part of FIG. The phase change of (demodulated signal) is shown.

本実施例によれば、物体検知装置1が、振動面に異物が付着していない正常時における残響期間の位相変化量δを標準値δとして、ROM83に記憶する。標準値δは、物体検知装置1の出荷前にROM83に記憶される。但し、標準値δは、物体検知装置1において学習更新され得る。この場合、物体検知装置1は、ROM83としてのフラッシュメモリ内に、標準値δの学習値を記憶しておくことができる。 According to the present embodiment, the object detection device 1 stores the phase change amount δ during the reverberation period in a normal state in which no foreign matter is attached to the vibration surface as the standard value δ s in the ROM 83. The standard value δ s is stored in the ROM 83 before the object detection device 1 is shipped. However, the standard value δ s can be learned and updated in the object detection device 1. In this case, the object detection device 1 can store the learning value of the standard value δ s in the flash memory as the ROM 83.

メインユニット80は、ROM83に記憶された標準値δに基づいて、送受波ユニット30の振動面に異物が付着している異常を検知する。
図9に示す異常検知処理を開始すると、メインユニット80は、RAM85に蓄積される残響期間の各時刻における受信信号のI値及びQ値に基づいて、残響期間の各時刻における受信信号(復調信号)の位相θ[m]及び振幅A[m](m=1,…,M)を算出し、RAM85に記憶する(S410)。
Based on the standard value δ s stored in the ROM 83, the main unit 80 detects an abnormality in which foreign matter is attached to the vibration surface of the wave transmitting / receiving unit 30.
When the abnormality detection process shown in FIG. 9 is started, the main unit 80 receives the received signal (demodulated signal) at each time of the reverberation period based on the I value and Q value of the received signal at each time of the reverberation period accumulated in the RAM 85. ) Phase θ [m] and amplitude A [m] (m = 1,..., M) are calculated and stored in the RAM 85 (S410).

ここでは、残響期間の始点における受信信号の位相θ及び振幅Aを、位相θ[1]及び振幅A[1]で表現し、残響期間の終点における受信信号の位相θ及び振幅Aを、位相θ[M]及び振幅A[M]で表現する。   Here, the phase θ and amplitude A of the received signal at the start point of the reverberation period are expressed by phase θ [1] and amplitude A [1], and the phase θ and amplitude A of the received signal at the end point of the reverberation period are expressed as phase θ. [M] and amplitude A [M].

メインユニット80は、各時刻における受信信号の位相θ[m+1]の前回値からの位相差Δθ[m+1]=θ[m+1]−θ[m](m=1,…,M−1)を更に算出して、RAM85に記憶する(S410)。その後、メインユニット80は、残響期間における位相変化量δとして、残響期間における位相差Δθの平均値を次式に従って算出する(S420)。   The main unit 80 further calculates the phase difference Δθ [m + 1] = θ [m + 1] −θ [m] (m = 1,..., M−1) from the previous value of the phase θ [m + 1] of the received signal at each time. Calculate and store in the RAM 85 (S410). Thereafter, the main unit 80 calculates the average value of the phase difference Δθ in the reverberation period as the phase change amount δ in the reverberation period according to the following equation (S420).

この処理を終えると、メインユニット80は、S420で算出した上記位相変化量δの、標準値δからの誤差E=|δーδ|を算出し(S425)、誤差Eが予め定められた上限値以下であるか否かを判断する(S430)。そして、誤差Eが上限値以下である場合には(S430でYes)、送受波ユニット30の振動面に異物が付着する異常は発生していないと判定し(S440)、物体検知処理で用いる閾値THを、初期値TH0に設定して(S450)、当該異常検知処理を終了する。 When this process is completed, the main unit 80 calculates an error E = | δ−δ s | from the standard value δ s of the phase change amount δ calculated in S420 (S425), and the error E is determined in advance. It is determined whether it is less than or equal to the upper limit value (S430). If the error E is less than or equal to the upper limit value (Yes in S430), it is determined that no abnormality has occurred that foreign matter adheres to the vibration surface of the transmission / reception unit 30 (S440), and the threshold value used in the object detection process TH is set to an initial value TH0 (S450), and the abnormality detection process is terminated.

一方、誤差Eが上限値を超えている場合(S430でNo)、メインユニット80は、送受波ユニット30の振動面に異物が付着する異常が発生していると判定して(S460)、物体検知処理で用いる閾値THを、初期値TH0よりも大きな値として定められた補正値TH1に設定し(S470)、当該異常検知処理を終了する。このようにして振動面に異物が付着する異常が生じている場合には、閾値THを初期値TH0より大きい値に設定すれば、受信信号がノイズであるのにも拘らず受信パワーPが閾値THを超えてしまい、検知対象物体を誤検知してしまう可能性を抑えることができる。   On the other hand, when the error E exceeds the upper limit (No in S430), the main unit 80 determines that an abnormality in which foreign matter adheres to the vibration surface of the transmission / reception unit 30 has occurred (S460), and the object The threshold value TH used in the detection process is set to a correction value TH1 determined as a value larger than the initial value TH0 (S470), and the abnormality detection process ends. In this way, when there is an abnormality in which foreign matter adheres to the vibration surface, if the threshold value TH is set to a value larger than the initial value TH0, the received power P becomes the threshold value even though the received signal is noise. The possibility that the detection target object is erroneously detected due to exceeding TH can be suppressed.

以上、本実施例の物体検知装置1の構成について説明した。本実施例によれば、送受波ユニット30からの受信信号がノイズ(回路ノイズを含む)であるときには、検知対象物体からの反射波を受信している場合と比較して、受信信号の基準信号に対する位相θの変化のばらつきが大きいことに着目し、受信信号の中から、検知対象物体からの反射波の特徴を示す受信信号(検知対象信号)を判別するようにした。具体的には、送波時間Teに対応する時間長単位で、この時間長に対応する評価期間における上記位相差Δθの標準偏差σを算出し、この標準偏差σが基準値σR未満である場合に、受信信号が検知対象信号であると判別するようにした。 The configuration of the object detection device 1 according to the present embodiment has been described above. According to the present embodiment, when the reception signal from the transmission / reception unit 30 is noise (including circuit noise), the reference signal of the reception signal is compared with the case where the reflected wave from the detection target object is received. Focusing on the large variation in the change in phase θ with respect to the received signal, the received signal (detection target signal) indicating the characteristics of the reflected wave from the detection target object is discriminated from the received signal. Specifically, in the time length unit corresponding to the transmission time Te, the standard deviation σ of the phase difference Δθ in the evaluation period corresponding to the time length is calculated, and the standard deviation σ is less than the reference value σ R. In this case, it is determined that the received signal is a detection target signal.

従って、本実施例によれば、高精度に受信信号の中から検知対象信号を判別することができ、検知対象の物体によって生じた探査波の反射波の受信を高精度に検知することができる。結果、本実施例によれば、高精度に、検知対象物体に対する相対距離D及び相対速度Vを算出することができる。   Therefore, according to the present embodiment, the detection target signal can be discriminated from the received signal with high accuracy, and the reception of the reflected wave of the exploration wave generated by the object to be detected can be detected with high accuracy. . As a result, according to the present embodiment, the relative distance D and the relative speed V with respect to the detection target object can be calculated with high accuracy.

特に、本実施例によれば、位相差Δθのばらつきに基づいて検知対象信号を判別するので、従来技術のように、検知対象物体との相対速度として採り得る速度帯毎に、速度帯に応じた量だけ複素ベクトルの位相を補正するような非効率な位相補正を行わずに済む。   In particular, according to the present embodiment, since the detection target signal is determined based on the variation in the phase difference Δθ, as in the prior art, for each speed band that can be taken as a relative speed with respect to the detection target object, according to the speed band. It is not necessary to perform an inefficient phase correction that corrects the phase of the complex vector by a certain amount.

付言すれば、従来技術では、受信信号の複素ベクトルに対する位相補正を行った後、位相補正後の複素ベクトルのベクトル和を算出し、このベクトル和の大きさが閾値を超えたことを条件に反射波の受信を検知していた。これに対し、本実施例によれば、検知対象信号の振幅Asumの和(上記実施例によれば振幅の和の二乗|Asum2)が閾値を超えたことを条件に反射波の受信を検知する程度で、従来技術と同様の効果を効率的に得ることができる。 In other words, in the prior art, after performing phase correction on the complex vector of the received signal, the vector sum of the complex vector after phase correction is calculated, and reflection is performed on the condition that the magnitude of this vector sum exceeds the threshold value. The reception of the wave was detected. On the other hand, according to this embodiment, the sum of the amplitudes Asum of the detection target signals (according to the above embodiment, the square of the sum of amplitudes | Asum | 2 ) exceeds the threshold value. The effect similar to that of the prior art can be efficiently obtained by detecting reception.

また、本実施例によれば、振動面に異物が付着している異常を検知して、異常を検知した場合には、閾値THを初期値TH0より大きな値TH1に設定するようにした。従って、異物の付着を起因とした物体の誤検知を抑えることができ、高精度な物体検知装置1を構成することができる。   Further, according to the present embodiment, when an abnormality in which foreign matter is attached to the vibration surface is detected and the abnormality is detected, the threshold value TH is set to a value TH1 larger than the initial value TH0. Therefore, it is possible to suppress erroneous detection of an object due to adhesion of a foreign object, and it is possible to configure a highly accurate object detection device 1.

[変形例1]
上記実施例の異常検知処理では、送受波ユニット30の振動面に異物が付着する異常が発生していると判定した場合には(S460)、閾値THを、初期値TH0より大きい値TH1に設定するようにした(S470)。
[Modification 1]
In the abnormality detection process of the above-described embodiment, when it is determined that an abnormality in which foreign matter adheres to the vibration surface of the transmission / reception unit 30 (S460), the threshold value TH is set to a value TH1 that is greater than the initial value TH0. (S470).

しかしながら、S470では、閾値THを初期値TH0より大きな値に設定する代りに、物体の検知動作を禁止するようにしてもよい。即ち、残響期間終了後に補正圧縮処理及び物体検知処理を実行するのを止めるように、物体検知装置1は構成されてもよい。付言すると、物体検知装置1は、補正圧縮処理及び物体検知処理の実行に代えて、異常が生じている旨の報知動作を、警告ランプ等を通じて車両乗員に行う構成にされ得る。勿論、補正圧縮処理及び物体検知処理を実行しつつ、一方では、異常を報知するように、物体検知装置1は構成され得る。   However, in S470, instead of setting the threshold value TH to a value larger than the initial value TH0, the object detection operation may be prohibited. That is, the object detection apparatus 1 may be configured to stop executing the correction compression process and the object detection process after the reverberation period ends. In addition, the object detection apparatus 1 may be configured to perform a notification operation to the effect that an abnormality has occurred to a vehicle occupant through a warning lamp or the like instead of executing the correction compression process and the object detection process. Of course, the object detection apparatus 1 can be configured to notify the abnormality while performing the correction compression process and the object detection process.

[変形例2]
上記実施例の補正圧縮処理では、標準偏差σが基準値σR以上である環境でも、受信パワーPを算出するようにした。但し、標準偏差σが基準値σR以上である場合の受信パワーP(S290)は、小さな値を採る可能性が高い。また、標準偏差σが基準値σR以上である場合には、受信信号がノイズである可能性が非常に高い。
[Modification 2]
In the correction compression processing of the above embodiment, the received power P is calculated even in an environment where the standard deviation σ is equal to or greater than the reference value σ R. However, there is a high possibility that the reception power P (S290) when the standard deviation σ is equal to or larger than the reference value σ R takes a small value. Further, when the standard deviation σ is equal to or larger than the reference value σ R , there is a very high possibility that the received signal is noise.

従って、S290では、標準偏差σが基準値σR以上である場合の受信パワーPを、形式的にゼロとして算出してもよい。付言すれば、標準偏差σが基準値σR以上である場合には、S280の処理を実行せずに、S290において、形式的に受信パワーPをゼロとして算出するように、補正圧縮処理は構成され得る。 Therefore, in S290, the received power P when the standard deviation σ is equal to or larger than the reference value σ R may be calculated as zero formally. In other words, if the standard deviation σ is greater than or equal to the reference value σ R , the correction compression process is configured so that the reception power P is formally calculated as zero in S290 without executing the process in S280. Can be done.

類似の変形例として、物体検知装置1は、標準偏差σが基準値σR以上である場合には、この標準偏差σに対応する評価期間の受信パワーPに基づいた物体検知処理を実行しない構成にされてもよい。 As a similar modification, when the standard deviation σ is equal to or greater than the reference value σ R , the object detection device 1 is configured to not execute the object detection process based on the received power P in the evaluation period corresponding to the standard deviation σ. May be.

[変形例3]
上記実施例のS260では、評価期間における各時刻の複素ベクトルA[n]・exp{iθ[n]}(n=1,…,N)を、複素ベクトルA[n]・exp{iθ[N]}(n=1,…,N)に変換することで、受信信号の位相補正を行った。しかしながら、S260における位相補正は、図11に示すように行われてもよい。図11は、S260の別例に対応するS261,S263の処理を特に示したフローチャートである。
[Modification 3]
In S260 of the above embodiment, the complex vector A [n] · exp {iθ [n]} (n = 1,..., N) at each time in the evaluation period is converted into the complex vector A [n] · exp {iθ [N. ]} (N = 1,..., N) to perform phase correction of the received signal. However, the phase correction in S260 may be performed as shown in FIG. FIG. 11 is a flowchart specifically showing the processing of S261 and S263 corresponding to another example of S260.

S261では、評価期間における各時刻の位相θ[n](n=1,…,N)の補正量を{θ・(N−n)}に設定する。値θとしては、評価期間における位相差Δθの平均値を用いることができる。そして、S263では、各時刻における受信信号(復調信号)の複素ベクトルA[n]・exp{iθ[n]}(n=1,…,N)を、A[n]・exp{i(θ[n]+θ・(N−n))}に変換することで、複素ベクトルの位相θをドップラーシフト分補正する。 In S261, the correction amount of the phase θ [n] (n = 1,..., N) at each time in the evaluation period is set to {θ d · (N−n)}. As the value θ d , an average value of the phase difference Δθ in the evaluation period can be used. In S263, the complex vector A [n] · exp {iθ [n]} (n = 1,..., N) of the received signal (demodulated signal) at each time is converted into A [n] · exp {i (θ [N] + θ d · (N−n))} to correct the phase θ of the complex vector by the Doppler shift.

このように位相補正を行っても、ドップラーシフトの影響を抑えて、検知対象物体からの反射波の受信信号を、受信パワーPを算出する際に強調することができ、高精度に、検知対象物体からの反射波の受信を検知することができる。付言すると、値θは、位相差Δθの代表値であれば、平均値ではなくてもよく、例えば、集合{Δθ[N],Δθ[N−1],…,Δ[1]}の中央値を採用し得る。 Even if the phase correction is performed in this way, it is possible to suppress the influence of the Doppler shift and to emphasize the reception signal of the reflected wave from the detection target object when calculating the reception power P, and to detect the detection target with high accuracy. The reception of the reflected wave from the object can be detected. In addition, the value θ d may not be an average value as long as it is a representative value of the phase difference Δθ. For example, the value θ d of the set {Δθ [N], Δθ [N−1],. The median value can be adopted.

[変形例4]
上記実施例のS420では、位相変化量δとして、残響期間における位相差Δθの平均値を算出した。しかしながら、位相変化量δとしては、残響期間における始点の位相θ[1]と終点の位相θ[M]との差を次式に従って算出することも可能である。
[Modification 4]
In S420 of the above embodiment, the average value of the phase differences Δθ in the reverberation period was calculated as the phase change amount δ. However, as the phase change amount δ, the difference between the start phase θ [1] and the end phase θ [M] in the reverberation period can be calculated according to the following equation.

この場合には、ROM83に、標準値δとして、送受波ユニット30の振動面に異物が付着していない環境での残響期間における始点の位相θ[1]と終点の位相θ[M]との差の標準値を記憶することができる。 In this case, the ROM 83 has the standard value δ s as the start phase θ [1] and the end phase θ [M] in the reverberation period in an environment where no foreign matter is attached to the vibration surface of the transmission / reception unit 30. The standard value of the difference can be stored.

[変形例5]
上記実施例のS420では、残響期間における位相差Δθの平均値を、残響期間における位相変化量δとして算出した。しかしながら、位相変化量δとしては、次式に従って、残響期間における位相差Δθの合計値を算出することも可能である。この場合には、ROM83に、標準値δとして、送受波ユニット30の振動面に異物が付着していない環境での残響期間における位相差Δθの合計値を記憶する。
[Modification 5]
In S420 of the above embodiment, the average value of the phase difference Δθ in the reverberation period is calculated as the phase change amount δ in the reverberation period. However, as the phase change amount δ, the total value of the phase differences Δθ in the reverberation period can be calculated according to the following equation. In this case, the ROM 83, as a standard value [delta] s, and stores the sum value of the phase difference Δθ in the reverberation period in an environment where foreign matter is not attached to the vibrating surface of the wave transceiver unit 30.

上述した残響期間における位相差Δθの合計値は、変形例4において、位相変化量δとして算出される残響期間における始点の位相θ[1]と終点の位相θ[M]との差δ=θ[M]−θ[1]と一見一致する。しかしながら、I値及びQ値を用いて算出される位相θは、0から2πの範囲に限られる。即ち、残響期間において位相θが2πを超えて変化する場合、変形例4の位相変化量δには、その2π以上の位相変化の情報が現れない。 The total value of the phase difference Δθ in the reverberation period described above is the difference δ = θ between the phase θ [1] of the start point and the phase θ [M] of the end point in the reverberation period calculated as the phase change amount δ in Modification 4. At first glance, [M] −θ [1]. However, the phase θ calculated using the I value and the Q value is limited to the range of 0 to 2π. That is, when the phase θ changes in excess of 2π during the reverberation period, the phase change information δ of Modification 4 does not show information on the phase change of 2π or more.

これに対し、本変形例5によれば、残響期間の時間長よりも十分短い時間単位で位相差Δθを算出し、その合計値を算出するので、位相変化量δには、2π以上の位相変化の情報が現れる。本変形例5によれば、2π以上の位相変化の情報を位相変化量δに含ませることができ、より適切に異物の付着を検知することができる。   On the other hand, according to the fifth modification, the phase difference Δθ is calculated in a time unit sufficiently shorter than the time length of the reverberation period, and the total value thereof is calculated. Therefore, the phase change amount δ has a phase of 2π or more. Change information appears. According to the fifth modification, information on a phase change of 2π or more can be included in the phase change amount δ, and adhesion of a foreign object can be detected more appropriately.

[他の実施形態]
本発明は、変形例を含む上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、S240では、標準偏差σに代えて分散σ2を算出し、S250では、分散σ2が予め定められた基準値σR 2未満であるか否かを判断するように、物体検知装置1は、構成されてもよい。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments including modifications, and can take various forms. For example, in S240, the variance σ 2 is calculated instead of the standard deviation σ, and in S250, it is determined whether or not the variance σ 2 is less than a predetermined reference value σ R 2. May be configured.

また、物体検知装置1は、一つの車両に一つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。一つの車両に複数の物体検知装置1が設けられる場合、異常検知処理は、S470において、自車両に搭載された全ての物体検知装置1の閾値THを、値TH1に補正する処理として構成され得る。この場合、複数の物体検知装置1は、互いに双方向通信可能に車両内に搭載され得る。即ち、本発明の物体検知装置を複数備えるシステムは、複数の物体検知装置1のうちの少なくとも一つにおいて異常が検知されると、全ての物体検知装置1における閾値THを補正する閾値補正手段を備えた構成にされ得る。   Moreover, only one object detection device 1 may be provided in one vehicle, or a plurality of object detection devices 1 may be provided. When a plurality of object detection devices 1 are provided in one vehicle, the abnormality detection process can be configured as a process of correcting the threshold values TH of all the object detection devices 1 mounted on the own vehicle to the value TH1 in S470. . In this case, the plurality of object detection devices 1 can be mounted in the vehicle so as to be capable of bidirectional communication with each other. That is, the system including a plurality of object detection devices of the present invention includes a threshold correction unit that corrects the threshold TH in all the object detection devices 1 when an abnormality is detected in at least one of the plurality of object detection devices 1. The configuration may be provided.

この他、物体検知装置1は、自動車用に限定されるものではなく、例えば、移動ロボットなどに搭載され得る。又は、携帯用の物体検知装置として構成され得る。また、物体検知装置1は、探査波として超音波を送信するものに限定されるものではなく、種々の探査波を用いた構成にされ得る。この他、物体検知装置1は、物体検知処理や異常報知処理を実行しない構成にされてもよい。例えば、物体検知装置1は、補正圧縮処理のS250にて肯定判断すると、物体を検知し、その旨をユーザに報知する程度の簡単な構成にされてもよい。   In addition, the object detection device 1 is not limited to an automobile, and can be mounted on, for example, a mobile robot. Alternatively, it can be configured as a portable object detection device. Moreover, the object detection apparatus 1 is not limited to what transmits an ultrasonic wave as a search wave, It can be comprised using various search waves. In addition, the object detection apparatus 1 may be configured not to execute the object detection process or the abnormality notification process. For example, if the object detection device 1 makes an affirmative determination in S250 of the correction compression process, the object detection device 1 may be configured to detect an object and notify the user to that effect.

[対応関係]
最後に、用語間の対応関係について説明する。送受波ユニット30は、送受信手段の一例に対応し、基準信号生成ユニット20は、生成手段の一例に対応する。直交復調回路及びメインユニット80が実行するS210,S410によって実現される機能は、検出手段にて実現される機能の一例に対応する。
[Correspondence]
Finally, the correspondence between terms will be described. The transmission / reception unit 30 corresponds to an example of a transmission / reception unit, and the reference signal generation unit 20 corresponds to an example of a generation unit. The functions realized by S210 and S410 executed by the quadrature demodulation circuit and the main unit 80 correspond to an example of functions realized by the detection means.

また、メインユニット80が実行するS220,S410によって実現される機能は、変化量算出手段によって実現される機能の一例に対応し、S240,S250によって実現される機能は、判別手段によって実現される機能の一例に対応する。メインユニット80が実行するS310によって実現される機能は、受信検知手段によって実現される機能の一例に対応する。   The functions realized by S220 and S410 executed by the main unit 80 correspond to examples of functions realized by the change amount calculating means, and the functions realized by S240 and S250 are functions realized by the determining means. Corresponds to an example. The function realized by S310 executed by the main unit 80 corresponds to an example of the function realized by the reception detection unit.

この他、メインユニット80が実行するS263,S270によって実現される機能は、加算手段によって実現される機能の一例に対応し、S261によって実現される機能は、設定手段によって実現される機能の一例に対応する。   In addition, the function realized by S263 and S270 executed by the main unit 80 corresponds to an example of the function realized by the adding unit, and the function realized by S261 is an example of the function realized by the setting unit. Correspond.

また、メインユニット80が実行するS320によって実現される機能は、速度推定手段によって実現される機能の一例に対応し、S330によって実現される機能は、距離推定手段によって実現される機能の一例に対応する。   The function realized by S320 executed by the main unit 80 corresponds to an example of the function realized by the speed estimation unit, and the function realized by S330 corresponds to an example of the function realized by the distance estimation unit. To do.

この他、メインユニット80が実行するS420〜S430によって実現される機能は、異常検知手段によって実現される機能の一例に対応し、S470によって実現される機能は、閾値補正手段によって実現される機能の一例に対応する。   In addition, the function realized by S420 to S430 executed by the main unit 80 corresponds to an example of the function realized by the abnormality detection unit, and the function realized by S470 is a function realized by the threshold correction unit. This corresponds to an example.

1…物体検知装置、10…送信信号生成ユニット、20…基準信号生成ユニット、30…送受波ユニット、40…A/D変換器、50…移相器、60,65…乗算器、70,75…ローパスフィルタ、80…メインユニット、81…CPU、83…ROM、85…RAM、110…送受信処理部、120…補正圧縮処理部、130…物体検知処理部、140…異常検知処理部、BW…バースト波。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Object detection apparatus, 10 ... Transmission signal generation unit, 20 ... Reference signal generation unit, 30 ... Transmission / reception unit, 40 ... A / D converter, 50 ... Phase shifter, 60, 65 ... Multiplier, 70, 75 ... low pass filter, 80 ... main unit, 81 ... CPU, 83 ... ROM, 85 ... RAM, 110 ... transmission / reception processing unit, 120 ... correction compression processing unit, 130 ... object detection processing unit, 140 ... abnormality detection processing unit, BW ... Burst wave.

Claims (12)

物体検知装置(1)であって、
所定周波数の探査波を送信する一方、到来波を受信する送受信手段(30)と、
前記探査波に対応する周波数の基準信号を生成する生成手段(20)と、
前記基準信号及び前記送受信手段からの受信信号に基づき、前記基準信号に対する前記受信信号の位相を検出する検出手段(50,60,65,70,75,80,S210,S410)と、
前記検出手段により検出された前記位相の単位時間毎の変化量を算出する変化量算出手段(80,S220,S410)と、
前記変化量算出手段により算出された前記変化量の分布に基づき、前記受信信号の中から、検知対象の物体によって生じた前記探査波の反射波の特徴を示す信号を、検知対象信号として判別する判別手段(80,S240,S250)と、
を備えることを特徴とする物体検知装置。
An object detection device (1) comprising:
Transmitting / receiving means (30) for transmitting an exploration wave having a predetermined frequency and receiving an incoming wave;
Generating means (20) for generating a reference signal having a frequency corresponding to the exploration wave;
Detecting means (50, 60, 65, 70, 75, 80, S210, S410) for detecting the phase of the received signal with respect to the reference signal based on the reference signal and the received signal from the transmitting / receiving means;
A change amount calculating means (80, S220, S410) for calculating a change amount per unit time of the phase detected by the detecting means;
Based on the distribution of the variation calculated by the variation calculation means, a signal indicating the characteristic of the reflected wave of the exploration wave generated by the detection target object is determined as a detection target signal from the received signal. Discrimination means (80, S240, S250);
An object detection apparatus comprising:
前記判別手段は、前記変化量のばらつきが基準未満である期間の前記受信信号を、前記検知対象信号として判別すること
を特徴とする請求項1記載の物体検知装置。
The object detection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines, as the detection target signal, the reception signal during a period in which variation in the change amount is less than a reference.
前記判別手段は、前記送受信手段が前記探査波の送信を開始してから終了するまでの時間に対応する時間長単位で、この時間長に対応する期間における前記変化量の分布に関する統計値を算出し、前記算出した統計値に基づき、この期間における前記受信信号が前記検知対象信号であるか否かを判別すること
を特徴とする請求項1又は請求項2記載の物体検知装置。
The discriminating unit calculates a statistical value related to the distribution of the change amount in a period corresponding to the time length in a time length unit corresponding to a time from when the transmission / reception unit starts transmission of the exploration wave to when it ends. Then, based on the calculated statistical value, it is determined whether or not the received signal in this period is the detection target signal.
前記判別手段は、前記統計値として前記変化量の分散又は標準偏差を算出し、前記算出した前記分散又は前記標準偏差が基準未満である期間の前記受信信号を、前記検知対象信号として判別すること
を特徴とする請求項3記載の物体検知装置。
The determination means calculates a variance or standard deviation of the change amount as the statistical value, and determines the received signal in a period in which the calculated variance or the standard deviation is less than a reference as the detection target signal. The object detection device according to claim 3.
前記検出手段は、前記受信信号の位相に加えて、前記受信信号の振幅を検出し、
前記物体検知装置は、更に、
前記検知対象信号の前記振幅の和が閾値を超えたことを条件に、前記検知対象の物体によって生じた前記反射波の受信を検知する受信検知手段(80,S310)
を備えること
を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項記載の物体検知装置。
The detection means detects the amplitude of the reception signal in addition to the phase of the reception signal,
The object detection device further includes:
Reception detection means (80, S310) for detecting reception of the reflected wave generated by the detection target object on condition that the sum of the amplitudes of the detection target signals exceeds a threshold value
The object detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the object detection device is provided.
前記検出手段は、前記受信信号の位相に加えて、前記受信信号の振幅を検出し、
前記物体検知装置は、更に、
前記受信信号が前記検知対象信号として判別された前記期間の各時刻における前記受信信号の複素ベクトルとしての、前記各時刻における前記受信信号の前記振幅及び前記位相に対応する振幅及び位相を示す正弦波の複素ベクトル、をベクトル加算してなるベクトル和を算出する手段であって、前記各時刻における前記複素ベクトルの前記位相を補正し、前記ベクトル和として、当該位相補正後の前記各時刻における前記複素ベクトルをベクトル加算してなるベクトル和を算出する加算手段(80,S263,S270)と、
前記加算手段による前記位相の補正量を設定する手段であって、前記検出手段により検出された前記位相の時間変化に基づき、前記各時刻における前記複素ベクトルの前記位相の前記補正量として、ドップラーシフトに起因する前記位相のシフト量に対応する補正量を設定する設定手段(80,S261)と、
前記加算手段により算出された前記ベクトル和の大きさが予め設定された閾値を超えたことを条件に、前記検知対象の物体によって生じた前記反射波の受信を検知する受信検知手段(80,S310)と、
を備えること
を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項記載の物体検知装置。
The detection means detects the amplitude of the reception signal in addition to the phase of the reception signal,
The object detection device further includes:
A sine wave indicating the amplitude and phase corresponding to the amplitude and phase of the received signal at each time as a complex vector of the received signal at each time of the period when the received signal is determined as the detection target signal A vector sum obtained by vector addition of the complex vectors, wherein the phase of the complex vector at each time is corrected, and the complex at each time after the phase correction is calculated as the vector sum. Adding means (80, S263, S270) for calculating a vector sum obtained by vector addition,
A means for setting a correction amount of the phase by the adding means, and a Doppler shift as the correction amount of the phase of the complex vector at each time based on a temporal change of the phase detected by the detection means Setting means (80, S261) for setting a correction amount corresponding to the phase shift amount caused by
Reception detection means (80, S310) for detecting reception of the reflected wave generated by the detection target object on condition that the magnitude of the vector sum calculated by the addition means exceeds a preset threshold value. )When,
The object detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the object detection device is provided.
前記検出手段は、前記基準信号を用いて前記受信信号に対する直交復調を行い、前記受信信号の位相及び振幅として、復調信号の位相及び振幅を検出すること
を特徴とする請求項5又は請求項6記載の物体検知装置。
The detection means performs quadrature demodulation on the received signal using the reference signal, and detects the phase and amplitude of the demodulated signal as the phase and amplitude of the received signal. The object detection apparatus described.
前記受信検知手段が受信を検知した前記反射波についての前記位相の時間変化に基づき、前記反射波を生じさせた前記物体の相対速度を推定する速度推定手段(80,S320)
を備えることを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれか一項記載の物体検知装置。
Speed estimation means (80, S320) for estimating a relative speed of the object that caused the reflected wave based on a temporal change in the phase of the reflected wave detected by the reception detection means.
The object detection apparatus according to any one of claims 5 to 7, further comprising:
前記受信検知手段が受信を検知した前記反射波についての前記探査波の送信から前記反射波の受信までの経過時間を特定し、前記経過時間に基づき、前記反射波を生じさせた前記物体までの相対距離を推定する距離推定手段(80,S330)
を備えることを特徴とする請求項5〜請求項8のいずれか一項記載の物体検知装置。
The elapsed time from the transmission of the exploration wave to the reception of the reflected wave for the reflected wave detected by the reception detection unit is specified, and based on the elapsed time, the object up to which the reflected wave is generated is determined. Distance estimation means for estimating relative distance (80, S330)
The object detection apparatus according to claim 5, further comprising:
前記探査波の回り込み波の受信に伴って前記送受信手段による前記探査波の送信が終了してからの所定期間に前記検出手段が検出する前記位相に生じる当該位相の変化量であって、前記送受信手段が正常動作しているときに生じる当該変化量の標準値である標準変化量を記憶する標準値記憶手段(83)と、
前記検出手段により検出された前記位相の前記探査波の送信が終了してからの前記所定期間における変化量と前記標準変化量との差異に基づき、前記送受信手段の動作異常を検知する異常検知手段(80,S420〜S430)と、
を備えることを特徴とする請求項5〜請求項9のいずれか一項記載の物体検知装置。
The amount of change in the phase that occurs in the phase detected by the detection means during a predetermined period after the transmission of the exploration wave by the transmission / reception means accompanying reception of the sneak wave of the exploration wave, the transmission / reception Standard value storage means (83) for storing a standard change amount which is a standard value of the change amount generated when the means is operating normally;
Abnormality detection means for detecting an operation abnormality of the transmission / reception means based on a difference between the change amount in the predetermined period after the transmission of the exploration wave of the phase detected by the detection means and the standard change amount is completed. (80, S420 to S430),
The object detection apparatus according to claim 5, further comprising:
前記異常検知手段により前記動作異常が検知されると前記閾値を補正する閾値補正手段(80,S470)
を備えること
を特徴とする請求項10記載の物体検知装置。
Threshold value correcting means (80, S470) for correcting the threshold value when the abnormality is detected by the abnormality detecting means.
The object detection device according to claim 10, further comprising:
前記閾値補正手段は、前記閾値を大きくする方向に補正すること
を特徴とする請求項11記載の物体検知装置。
The object detection apparatus according to claim 11, wherein the threshold correction unit corrects the threshold in a direction to increase the threshold.
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