JP2018179550A - 測距装置、測距方法、およびプログラム - Google Patents

測距装置、測距方法、およびプログラム Download PDF

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崇史 萩原
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Abstract

【課題】対象物を正確に測距する。【解決手段】本技術の一側面である測距装置は、送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、前記出力部から出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音部と、前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部とを備える。本技術は、例えば、自動車に適用することができる。【選択図】図３

Description

本技術は、測距装置、測距方法、およびプログラムに関し、特に、超音波を対象物に照射して、その反射波に基づいて対象物までの距離を測定する測距装置、測距方法、およびプログラムに関する。
従来、超音波を用いた測距を行う測距装置として、パルスエコー方式を採用したものが存在する（例えば、特許文献１参照）。
ここで、超音波とは、正常な聴力を持つ人に聴感覚を生じないほど周波数（振動数）が高い音波（弾性波）を指す。
図１は、パルスエコー方式を採用した測距装置の従来の構成の一例を示すブロック図である。
該測距装置は、送信部１、受信部２、タイマ１１、インタフェース部９、および制御部１０から構成される。
送信部１は、発振部３、駆動部４、および超音波スピーカ５（以下、スピーカ５と略称する）を有する。受信部２は、超音波マイクロフォン６（以下、マイク６と略称する）、増幅検波部７、およびシュミットトリガ部８を有する。
該測距装置においては、送信部１のスピーカ５から超音波が、距離を測定したい対象物に向けて出力され、その反射波が受信部２のマイク６によって集音される。
マイク６で集音された反射波に対応する電気信号は、増幅検波部で増幅、検波され、シュミットトリガ部８で、その振幅が所定の閾値と比較され、その比較結果であるシュミットトリガがタイマ１１に供給される。
タイマ１１は、超音波が送信されたタイミングと反射が集音されたタイミングを計測し、それぞれを、インタフェース部９を介して制御部１０に出力する。制御部１０では、両タイミングの時間差分ｔｄを算出し、時間差分ｔｄを次式（１）に適用して対象物までの距離Ｌを算出する。ここで、ｖは超音波の速度である。
Ｌ＝ｖ×ｔｄ／２・・・（１）
図２は、図１の測距装置における超音波の出力、集音等のタイミングを示している。
例えば、同図Ａに示される矩形波の測定要求パルスが制御部１０からインタフェース部９を介して発振部３に供給されると、発振部３は、同図Ｂに示すように、測定要求パルスに対応する超音波信号を駆動部４に出力する。駆動部４は、この超音波信号に対応してスピーカ５を振動させることにより、スピーカ５から超音波を出力させる。しかしながら、スピーカ５から出力される超音波は、その特性や環境音等に起因して、同図Ｃに示すようにその波形は歪み、対象物からの反射波の波形についてはさらに同図Ｄに示すように歪んだものとなる。
シュミットトリガ部８では、同図Ｄに示された反射波の振幅と、同図Ｅに示すような所定の検出閾値と比較し、比較結果を表す同図Ｆに示すようなシュミットトリガ出力をタイマ１１に供給する。タイマ１１は、超音波が送信されたタイミングを制御部１０に通知するとともに、同図Ｆに示されたシュミットトリガ出力の立ち上がりのタイミングを、超音波が集音されたタイミングとして検出して制御部１０に通知する。制御部１０では、両タイミングの差を時間差分ｔｄとして算出し、時間差分ｔｄを用いて対象物までの距離Ｌを算出する。
再公表２００５―１０６５３０号公報
上述したように、シュミットトリガ出力は、シュミットトリガ回路８における検出閾値に依存しているので、集音した反射波の振幅が減衰していたり、検出閾値の設定が適切ではなかったりした場合、シュミットトリガ出力の立ち上がりのタイミング、すなわち、超音波が集音されたタイミングを正確に検出することができない。よって、その場合、時間差分ｔｄに誤差が生じているので、それに基づいて算出される距離Ｌの精度も低下してしまうことになる。
本技術は、このような状況に鑑みて提案されたものであり、超音波の送受信タイミングの時間差であるｔｄを高い精度で検出することにより、対象物を正確に測距できるようにするものである。
本技術の一側面である測距装置は、送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音部と、前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部とを備える。
本技術の一側面である測距装置は、前記復調信号を前記OFDM信号で除算することにより伝達関数を生成する除算部をさらに備えることができ、前記算出部は、前記伝達関数に逆フーリエ変換を行うことにより前記遅延プロファイルを算出することができる。
本技術の一側面である測距装置は、前記超音波によって搬送される前の前記OFDM信号の直交変調を行う直交変調部をさらに備えることができ、前記復調部は、前記受信信号に前記直交変調に対応する直交復調を行い、フーリエ変換を行うことにより前記復調信号を生成することができる。
前記OFDM変調部は、前記OFDM信号にガードインターバルを設けることができる。
前記OFDM変調部は、OFDM有効シンボル長と同じ長さを有する前記ガードインターバルを設けることができる。
前記OFDM変調部は、OFDM変調におけるパラメータであるFFTサイズを２の累乗とし、搬送波数を前記FFTサイズの１／２とすることができる。
本技術の一側面である測距装置は、クロストーク成分に対応するレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、前記受信信号から前記レプリカ信号を減算する減算部とさらに備えることができる。
本技術の一側面である測距装置は、クロストーク情報を測定するクロストーク測定部をさらに備えることができ、前記レプリカ信号生成部は、前記クロストーク情報に基づいて前記レプリカ信号を生成することができる。
クロストーク測定部は、前記クロストーク情報として、クロストークに対応する遅延時間、OFDM信号の振幅の減衰、または位相の回転のうちの少なくとも一つを測定することができる。
前記クロストーク測定部は、前記クロストーク情報を定期的に更新することができる。
前記クロストーク測定部は、前記遅延プロファイルにクロストークに対応するピークが出現した場合、前記クロストーク情報を更新することができる。
本技術の一側面である測距装置は、前記出力部としての超音波スピーカと、前記集音部としての超音波マイクロフォンの周波数特性に起因する前記受信信号の歪みを補正するキャンセル部をさらに備えることができる。
前記キャンセル部は、前記OFDM変調部に含まれているようにすることができる。
前記キャンセル部は、超音波スピーカと前記超音波マイクロフォンの周波数特性に対する逆特性を前記OFDM信号の生成過程において乗算することができる。
本技術の一側面である測距方法は、測距装置による測距方法において、前記測距装置による、送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調ステップと、前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力ステップと、出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音ステップと、前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調ステップと、前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出ステップと、前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算ステップとを含む。
本技術の一側面であるプログラムは、コンピュータを、送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音部と、前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部として機能させる。
本技術の一側面においては、送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号が生成され、前記OFDM信号が超音波を搬送波として出力され、出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波が受信信号として集音され、前記受信信号を復調することにより復調信号が生成され、前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルが算出され、前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間が求められて、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離が演算される。
本技術の一側面によれば、対象物を正確に測距することが可能となる。
パルスエコー方式を採用した測距装置の従来の構成の一例を示すブロック図である。 パルスエコー方式の問題を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態である測距装置の構成例を示すブロック図である。 ガードインターバルを追加したOFDM信号を示す図である。 OFDM変調に関するパラメータの例を示す図である。 遅延プロファイルの一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態である測距装置の動作を説明するフローチャートである。 マルチパスが生じている場合の超音波の経路を示す図である。 マルチパスが生じている場合の超音波の出力、集音等のタイミングを示す図である。 マルチパスが生じている場合に対応する遅延プロファイルを示す図である。 マルチパスが生じている場合に対応する遅延プロファイルを示す図である。 クロストークが生じている場合の超音波の出力、集音等のタイミングを示す図である。 クロストークが生じている場合に対応する遅延プロファイルを示す図である。 本技術の第２の実施の形態である測距装置の構成例を示すブロック図である。 クロストーク成分に相当するレプリカ信号が減算されている場合に対応する遅延プロファイルを示す図である。 スピーカおよびマイクの理想的な周波数特性を示す図である。 スピーカおよびマイクの実際の周波数特性の例を示す図である。 スピーカおよびマイクの周波数特性に起因して遅延プロファイルに生じる問題を説明するための図である。 本技術の第３の実施の形態である測距装置の構成例を示すブロック図である。 図１７に示されたスピーカおよびマイクの周波数特性の逆特性を示す図である。 汎用のコンピュータの構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について図面を参照しながら説明するが、その前に、本技術の概要について説明する。
＜本技術の測距装置の概要＞
本技術を適用した測距装置は、対象物までの距離を測定するに際して超音波を出力し、その反射波を集音して、超音波の送受信に要した時間を求める点において従来のパルスエコー方式と同じである。ただし、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重方式)変調された信号（以下、OFDM信号と称する）の搬送波としての超音波を送受信することにより、演算によって超音波の送受信に要した時間を求める点が異なる。これにより、従来のようにシュミットトリガ出力を求める場合に比較して、超音波の送受信に要した時間を正確に求めることができ、高い精度で対象物までの距離を演算することが可能となる。
＜本技術の第１の実施の形態である測距装置の構成について＞
図３は、本技術の第１の実施の形態である測距装置の構成例を示すブロック図である。
該第１の実施の形態は、超音波を対象物１００に向けて出力する送信部２１と、その反射波（受信信号）を集音して送受信タイミングの時間差を求める受信部３１と、送受信タイミングの時間差に基づいて対象物１００までの距離を演算する演算部４１から構成される。なお、送信部２１と受信部３１は、隣接して配置するものとする。
送信部２１は、OFDM変調部２２、直交変調部２５、ローカルオシレータ２６、および超音波スピーカ２７（以下、スピーカ２７と略称する）から構成される。
OFDM変調部２２は、デジタル変調部２３および逆フーリエ変換部２４を有する。デジタル変調部２３は、例えば、矩形波等の送信信号に所定のデジタル変調を行い、その結果得られる位相と振幅を逆フーリエ変換部２４に出力する。なお、所定のデジタル変調の結果得られる位相と振幅は、自信号として受信部３１の除算部３５にも通知される。逆フーリエ変換部２４は、デジタル変調部２３の出力に対して逆フーリエ変換を行うことにより、送信信号に対応するOFDM信号を生成し、さらにガードインターバルを追加して直交変調部２５に出力する。
図４は、OFDM信号にガードインターバルを追加して送受信した場合のタイミングチャートを示している。なお、同図Ａは送信タイミング、同図Ｂは受信タイミングを示している。図示されるように、OFDM信号のシンボル間にガードインターバルを追加することにより、送受信される信号は冗長となるものの、後述するマルチパスの影響を抑止することが可能となる。
図５は、OFDM変調部２２におけるOFDM変調に関するパラメータの例を示している。
具体的には、OFDM帯域幅、最大検出距離、検出精度、搬送波間隔、搬送波数、FFTサイズ、サンプリング周波数、OFDMシンボル長、OFDM有効シンボル長、およびガードインターバル長を示している。
なお、同図においては、OFDM帯域幅を８．１９２ｋＨｚまたは１６．３８４ｋＨｚに設定した場合を示しているが、OFDM帯域幅はこれら２種類に限定されるものではない。
列挙したパラメータのうち、最大検出距離、搬送波間隔、OFDMシンボル長、およびOFDM有効シンボル長については、OFDM帯域幅に拘わらず共通であり、その他については、OFDM帯域幅に応じて変更される。
OFDM変調部２２におけるパラメータの特徴としては、FFT（フーリエ変換）サイズを２の累乗に設定し、搬送波数をその１／２に設定している点を挙げることができる。例えば、OFDM帯域幅が８．１９２ｋＨｚである場合のFFTサイズは１０２４（＝２１０）、そのときの搬送波数は５１２、OFDM帯域幅が１６．３８４ｋＨｚである場合のFFTサイズは２０４８４（＝２１１）、そのときの搬送波数は１０２４としている。このように、FFTサイズを２の累乗とし、搬送波数をその１／２とすることで、OFDM変調、復調時の演算負担を軽減することができる。特に、フーリエ変換、逆フーリエ変換の演算量を減らすことができる。
さらに、ガードインターバル長を、OFDM有効シンボル長と同じ長さにしている点を挙げることができる。これにより、より効果的にシンボル間の干渉を防止することができるとともに、遅延プロファイルから取得できる遅延時間を最長まで長くすることができ、測定可能な対象物１００までの距離を表す最大検出距離を最長に伸ばすことができる。
図３に戻る。直交変調部２５は、逆フーリエ変換部２４から供給される、ガードインターバルが追加されたOFDM信号を設けて直交変調を行い、搬送波周波数f0を中心とした超音波としてスピーカ２７から出力させる。ローカルオシレータ２６は、直交変調部２５に対して搬送波周波数f0のクロック信号を供給する。なお、搬送波周波数f0については、ローカルオシレータ２６が受信部３１の直交復調部３３に予め通知しているものとする。
受信部３１は、超音波マイクロフォン３２（以下、マイク３２と略称する）、直交復調部３３、フーリエ変換部３４、除算部３５、および逆フーリエ変換部３６から構成される。
マイク３２は、スピーカ２７から出力されて対象物１００で反射された超音波を集音し、それに対応する受信信号を直交復調部３３に出力する。
直交復調部３３は、マイク３２から入力された受信信号に対して、送信部２１の直交変調部２５による直交変調に対応する直交復調を行い、その結果得られる直交復調信号をフーリエ変換部３４に出力する。なお、直交復調部３３は予め搬送波周波数f0に関する情報を保持しているので、搬送波再生などの処理を省略することができる。
フーリエ変換部３４は、直交復調信号に対してフーリエ変換を行い、その結果を除算部３５に出力する。
除算部３５は、フーリエ変換部３４によるフーリエ変換の結果を、送信部２１のOFDM変調部２２から供給されている自信号で除算することにより、反射波の伝達関数を演算して逆フーリエ変換部３６に出力する。逆フーリエ変換部３６は、伝達関数に逆フーリエ変換を行い、その結果得られる、OFDM信号の送受信時間に要した時間を取得できる遅延プロファイルを演算部４１に出力する。
なお、反射波の伝達関数から遅延プロファイルを求める原理については、確立された既存技術として、例えば、”ディジタル信号処理入門”、城戸健一著、丸善株式会社等に記載されている。
演算部４１は、遅延プロファイルから時間差分ｔｄを求めて式（１）に適用し、対象物１００までの距離を演算する。
図６は、伝達関数に逆フーリエ変換を行うことによって得られる遅延プロファイルの一例を示している。
同図に示されるように、遅延プロファイルには、OFDM信号の送受信時間に要した時間に最大のピークが出現する。よって、演算部４１では、遅延プロファイルにおけるピークを検出することによってOFDM信号の送受信時間に要した時間を求めることができる。
＜本技術の第１の実施の形態である測距装置の動作について＞
次に、本技術の第１の実施の形態である測距装置の動作について説明する。
図７は、送信部２１が行う送信処理を説明するフローチャートである。
対象物１００まの距離を測定するに際しては、ステップＳ１において、送信部２１では、OFDM変調部２２のデジタル変調部２３が、矩形波等の送信信号に所定のデジタル変調を行い、その結果得られる位相と振幅を逆フーリエ変換部２４に出力する。ステップＳ２において、逆フーリエ変換部２４は、デジタル変調部２３の出力に対して逆フーリエ変換を行うことにより、送信信号に対応するOFDM信号を生成し、さらにガードインターバルを追加して直交変調部２５に出力する。
ステップＳ３において、直交変調部２５は、逆フーリエ変換部２４から供給されたガードインターバルが設けられているOFDM信号に対して直交変調を行い、搬送波周波数f0を中心とした超音波としてスピーカ２７から出力させる。該超音波は対象物１００で反射される。
ステップＳ４においては、受信部３１では、対象物１００で反射された超音波の反射波を集音し、それに対応する受信信号を直交復調部３３に出力する。
ステップＳ５において、マイク３２から入力された受信信号に対して、送信部２１の直交変調部２５による直交変調に対応する直交復調を行い、その結果得られる直交復調信号をフーリエ変換部３４に出力する。ステップＳ６において、フーリエ変換部３４は、直交復調信号に対してフーリエ変換を行い、その結果を除算部３５に出力する。
ステップＳ７において、除算部３５は、フーリエ変換部３４によるフーリエ変換の結果を、送信部２１のOFDM変調部２２から供給されている自信号情報で除算することにより、反射波の伝達関数を算出して逆フーリエ変換部３６に出力する。
ステップＳ８において、逆フーリエ変換部３６は、除算部３５から入力された伝達関数に逆フーリエ変換を行い、その結果得られる遅延プロファイルを演算部４１に出力する。
ステップＳ９において、演算部４１は、遅延プロファイルから時間差分ｔｄを検出し、時間差分ｔｄを式（１）に適用して対象物１００までの距離を演算する。
以上で、本技術の第１の実施の形態である測距装置の動作説明を終了する。以上説明したように、本技術の第１の実施の形態である測距装置では、パルスエコー方式のようにシュミットトリガ出力を用いるのではなく、演算により伝達関数を求め、伝達関数から遅延プロファイルを求めて時間差分ｔｄを検出している。よって、パルスエコー方式に比較してより正確に時間差分ｔｄを求めることができ、高い精度で対象物１００を測距することができる。また、OFDM信号のガードインターバルを設けているので、マルチパスによる影響を軽減することができる。
ここで、マルチパスが生じた場合の遅延プロファイルについて説明する。
図８は、本技術の第１の実施の形態である測距装置が出力する超音波にマルチパスが生じている場合を示している。すなわち、スピーカ２７から出力される超音波の経路としては、実線で示される経路のように、スピーカ２７から直接、対象物１００に達し、その反射波が直接マイク３２に集音されることが望ましい。しかしながら、状況によっては、破線や一点鎖線で示される経路のように、スピーカ２７から対象物１００以外の物体で反射したり、対象物１００からの反射波がさらに他の物体で反射したりしてマイク３２に集音されることがある。
このような場合、破線や一点鎖線で示された経路は、実線で示された経路よりも長くなるので、実線で示された経路の反射波よりもマイク３２で集音されるタイミングが遅くなる。
図９は、図８に示されように、マルチパスが生じている場合の超音波の出力、集音のタイミングを示している。同図Ａに示されるタイミングで出力された超音波は、実線で示された経路で反射された場合、同図Ｂに示されるように時間差分ｔｄ１を要して集音される。また、破線で示された経路で反射された場合、同図Ｃに示されるように、時間差分ｔｄ２を要して集音される。一点鎖線で示された経路で反射された場合、同図Ｄに示されるように、時間差分ｔｄ３を要して集音される。
図１０は、図９に示された場合に対応する遅延プロファイルを示している。本技術の第１の実施の形態である測距装置では、遅延プロファイルに時間差分に対応するピークとして、時間差分ｔｄが出現する。すなわち、遅延プロファイルには、時間差分ｔｄ１，ｔｄ２に対応するピークが出現する。したがって、遅延プロファイルに基づいて、時間差分ｔｄを検出すれば、マルチパスを分離して検出できることが分かる。
なお、図１０に示すように、遅延プロファイルに複数のピークが出現している場合には、例えば、今回得られた遅延プロファイルと、直前に得られた遅延プロファイルとを比較し、比較結果に基づき、所定の規則に従って、いずれかのピークを選択し、対象物１００までの距離Ｌを算出するために用いる時間差分ｔｄを検出すればよい。
図１１は、時間差分ｔｄ３がガードインターバル長を超えた反射波の例を示している。同図のように、ガードインターバル長を超えて集音された反射波については、シンボル間干渉が発生した状況となり、他の反射波に対して外乱となるとともに、正確に遅延時間を測定できない。
＜本技術の第２の実施の形態である測距装置について＞
ところで、上述したように、送信部２１と受信部３１を隣接して配置し、さらにこれらの小型化を推進した場合、送信部２１から出力された超音波が、受信部３１によって直接集音されてしまうクロストークが発生し得る。
図１２は、クロストークが生じている場合の超音波の出力、集音のタイミングを示している。同図Ａは、超音波の出力タイミング、同図Ｂはクロストークの集音タイミング、同図Ｂは対象物１００からの反射波の集音タイミング示している。
同図Ｂに示されるように、クロストークによって直接集音される超音波（以下、クロストーク成分と称する）は距離減衰や反射による減衰が起きていないので、同図Ｃに示された対象物１００からの反射波よりも振幅が大きなものとなる。
図１３は、図１２に示されたクロストークが生じている場合に対応する遅延プロファイルを示している。
同図に示されるように、クロストークが生じている場合の遅延プロファイルには、クロストークに対応する極短時間の時間差分td_crossが出現するとともに、対象物１００からの反射波に対応する時間差分ｔｄを表すピークが、ＡＤ変換による量子化ノイズ(noise)に埋もれてしまい正確に検出できない。よって、測距の性能が劣化してしまうことになる。
そこで、次に、クロストーク成分を除去できる測距装置について説明する。
図１４は、本技術の第２の実施の形態である測距装置の構成例を示すブロック図である。該第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に、クロストーク成分を除去できる機能を付加したものである。
すなわち、第２の実施の形態である測距装置は、図３に示された第１の実施の形態にクロストーク測定部６１、レプリカ信号生成部６２、および減算部６３を追加したものである。その他の構成要素については第１の実施の形態と共通であり、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
クロストーク測定部６１は、製造時などに対象物１００が存在していないか、非常に遠方に存在している状態で該測距装置を動作させることにより、逆フーリエ変換部２４から出力されるOFDM信号と、受信部３１の各部から得られる情報とに基づき、クロストーク情報（時間差分td_cross、OFDM信号の振幅の減衰、位相の回転）を測定し、測定結果をレプリカ信号生成部６２に供給する。なお、クロストーク測定部６１がクロストーク情報を測定しているときには、後述するレプリカ信号生成部６２および減算部６３は動作させないものとする。
レプリカ信号生成部６２は、クロストーク測定部６１から供給されるクロストーク情報に基づき、逆フーリエ変換部から出力されるOFDM信号に対して、時間差分td_crossの遅延、OFDM信号の振幅の減衰、位相の回転を行い、さらに、直交変調部２５と同じ直交変調を行うことにより、クロストーク成分に対応するレプリカ信号を生成して減算部６３に出力する。
減算部６３は、マイク３２の集音結果（対象物１００からの反射波とクロストーク成分）に対応する受信信号からレプリカ信号を減算して直交復調部３３に出力する。これにより、直交復調部３３には、クロストーク成分に相当するレプリカ信号が除去された受信信号が供給されることになる。直交復調部３３以降の処理は、第１の実施の形態と共通であるので、その説明は省略する。
図１５は、クロストーク成分に相当するレプリカ信号が減算されている場合に対応する遅延プロファイルを示している。
同図と、図１３に示されたクロストークが生じている場合に対応する遅延プロファイルとを比較すると以下のことが言える。すなわち、クロストーク成分に対応するレプリカ信号が減算されている場合の遅延プロファイルには、クロストークに対応する極短時間の時間差分td_crossが出現しない。また、振幅が大きいクロストーク成分が存在しないことにより、ＡＤ変換による量子化ノイズ(noise)が小さくなるので、対象物１００からの反射波に対応する時間差分ｔｄを表すピークを正確に検出することができる。よって、対象物１００を正確に測距することができる。
なお、第２の実施の形態である測距装置に生じ得るクロストーク成分は、経年劣化などによって変化し得る。その場合、変化前、すなわち、製造時に測定されたクロストーク情報に基づいてレプリカ信号を生成していたのではクロストーク成分を正確に除去しきれない。
そこで、経年劣化に起因するクロストークにも対応できるように、対象物１００を測距する場合にもクロストーク測定部６１にて遅延プロファイルを監視するようにする。そして、クロストーク成分に対応する時間差分td_crossが遅延プロファイルに出現するようになった場合、改めて製造時と同様にクロストーク情報を測定するようにする。このようにすれば、経年劣化でクロストーク成分に変化が生じても、それに対応することができ、対象物１００を正確に測距することができる。
なお、クロストーク測定部６１にて、所定の周期でクロストーク情報を測定、更新するようにしてもよい。このようにすれば、経年劣化でクロストーク成分に変化が生じても、それに対応することができ、対象物１００を正確に測距することができる。
＜本技術の第３の実施の形態である測距装置について＞
ところで、本実施の形態のように測距に超音波を用いる場合、超音波を出力するスピーカ２７と超音波を集音するマイク３２は超音波帯域の周波数特性がフラットであることが理想である。しかしながら、アナログ部品であるスピーカ２７およびマイク３２は、それぞれ個体固有の周波数特性を有するので、以下に説明する問題が生じ得る。
図１６乃至図１８は、スピーカ２７およびマイク３２の周波数特性に起因する問題を説明するための図である。
スピーカ２７およびマイク３２の周波数特性がフラットである場合、受信部３１のフーリエ変換部３４によるフーリエ変換後のスペクトルは、図１６に示されるように歪みなく、平坦なものとなる。
しかしながら、実際には、スピーカ２７およびマイク３２の周波数特性が影響し、受信部３１のフーリエ変換部３４によるフーリエ変換後のスペクトルは、図１７に示されるように歪みが生じたものとなる。
このように、歪みが生じたフーリエ変換結果に基づいて伝達関数を算出し、遅延プロファイルを求めると、該遅延プロファイルには、図１８に示されるように、マルチパスが生じている状態と同様に複数のピークが出現してしまい、対象物１００からの反射波に対応するピークを正確に検出できなくなってしまう。
そこで、次に、スピーカ２７およびマイク３２の周波数特性の影響を除去できる測距装置について説明する。
図１９は、本技術の第３の実施の形態である測距装置の構成例を示すブロック図である。該第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に、スピーカ２７およびマイク３２の周波数特性の影響を除去できる機能を付加したものである。
すなわち、第３の実施の形態である測距装置は、図３に示された第１の実施の形態のデジタル変調部２３と逆フーリエ変換部２４の間にキャンセル部８１を追加したものである。その他の構成要素については第１の実施の形態と共通であり、同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。
キャンセル部８１は、予め保持されているスピーカ２７およびマイク３２の周波数特性の逆特性をデジタル変調部２３の出力にかけてから逆フーリエ変換部２４に出力する。なお、スピーカ２７およびマイク３２の周波数特性は、製造時に、図１７に示されたようなフーリエ変換後の歪みが生じたスペクトルが測定されており、キャンセル部８１には、その逆特性が予め保持されているものとする。
図２０は、製造時に測定されたスピーカ２７およびマイク３２の周波数特性が図１７に示されたものである場合におけるその逆特性を示している。
キャンセル部８１における具体的な処理は以下のとおりである。
Ｘ（ｉ）：ｉ番目のサブキャリアの信号
Ｍ（ｉ）：ｉ番目のサブキャリアの位置におけるスピーカ２７の周波数特性
Ｈ（ｉ）：ｉ番目のサブキャリアの位置におけるチャネルの周波数特性
Ｓ（ｉ）：i番目のサブキャリアの位置におけるマイク３２の周波数特性
Ｎ（ｉ）：ｉ番目のサブキャリアの位置でのAWGN
Ｙ（ｉ）：ｉ番目のサブキャリアの受信信号
各変数を上記のように定義した場合、キャンセル部８１は、次式（２）を計算することになる。
Ｘ’（ｉ）＝｛（１／Ｓ（ｉ）＊１／Ｍ（ｉ））＊Ｘ（ｉ）｝
・・・（２）
この場合、受信信号Ｙ（ｉ）は次式（３）に示されるとおりとなる。
Ｙ（ｉ）＝Ｓ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＊Ｍ（ｉ）＊Ｘ’（ｉ）＋Ｎ（ｉ）
＝Ｓ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＊Ｍ（ｉ）＊｛（１／Ｓ（ｉ）＊１／Ｍ（ｉ））＊Ｘ（ｉ）｝＋Ｎ（ｉ）
＝Ｓ（ｉ）＊（１／Ｓ（ｉ））＊Ｈ（ｉ）＊Ｍ（ｉ）＊（１／Ｍ（ｉ））＊Ｘ（ｉ）＋Ｎ（ｉ）
＝Ｈ（ｉ）＊Ｘ（ｉ）＋Ｎ（ｉ）
・・・（３）
式（３）から明らかなように、受信信号Ｙ（ｉ）からはスピーカ２７とマイク３２の周波数特性が除去でできていることがわかる。
したがって、本技術の第３の形態の場合、受信信号にスピーカ２７とマイク３２の周波数特性は影響しないことになるので、上述した遅延プロファイルに複数のピークが出現してしまうような問題の発生を抑止できる。よって、対象物１００からの反射波に対応するピークを正確に検出できるので、対象物１００を正確に測距することが可能となる。
なお、上述した第１乃至第３の実施の形態は、適宜組み合わせることも可能である。
ところで、上述した第１乃至第３の実施の形態である測距装置の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
図２１は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、およびドライブ２１０が接続されている。
入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５およびバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図２２は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２２に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２２の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図２３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図２３では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図２３には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、測距を行う撮像部１２０３１に代えて、測距を行う撮像部１２０３１に併用して適用することができる。
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、
前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、
出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音部と、
前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、
前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部と
を備える測距装置。
（２）
前記復調信号を前記OFDM信号で除算することにより伝達関数を生成する除算部を
さらに備え、
前記算出部は、前記伝達関数に逆フーリエ変換を行うことにより前記遅延プロファイルを算出する
前記（１）に記載の測距装置。
（３）
前記超音波によって搬送される前の前記OFDM信号の直交変調を行う直交変調部を
さらに備え、
前記復調部は、前記受信信号に前記直交変調に対応する直交復調を行い、フーリエ変換を行うことにより前記復調信号を生成する
前記（１）または（２）に記載の測距装置。
（４）
前記OFDM変調部は、前記OFDM信号にガードインターバルを設ける
前記（１）から（３）のいずれかに記載の測距装置。
（５）
前記OFDM変調部は、OFDM有効シンボル長と同じ長さを有する前記ガードインターバルを設ける
前記（４）に記載の測距装置。
（６）
前記OFDM変調部は、OFDM変調におけるパラメータであるFFTサイズを２の累乗とし、搬送波数を前記FFTサイズの１／２とする
前記（１）から（５）のいずれかに記載の測距装置。
（７）
クロストーク成分に対応するレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
前記受信信号から前記レプリカ信号を減算する減算部と
さらに備える前記（１）から（６）のいずれかに記載の測距装置。
（８）
クロストーク情報を測定するクロストーク測定部をさらに備え、
前記レプリカ信号生成部は、前記クロストーク情報に基づいて前記レプリカ信号を生成する
前記（７）に記載の測距装置。
（９）
クロストーク測定部は、前記クロストーク情報として、クロストークに対応する遅延時間、OFDM信号の振幅の減衰、または位相の回転のうちの少なくとも一つを測定する
前記（８）に記載の測距装置。
（１０）
前記クロストーク測定部は、前記クロストーク情報を定期的に更新する
前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１１）
前記クロストーク測定部は、前記遅延プロファイルにクロストークに対応するピークが出現した場合、前記クロストーク情報を更新する
前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１２）
前記出力部としての超音波スピーカと、前記集音部としての超音波マイクロフォンの周波数特性に起因する前記受信信号の歪みを補正するキャンセル部を
さらに備える前記（１）から（１１）のいずれかに記載の測距装置。
（１３）
前記キャンセル部は、前記OFDM変調部に含まれている
前記（１２）に記載の測距装置。
（１４）
前記キャンセル部は、超音波スピーカと前記超音波マイクロフォンの周波数特性に対する逆特性を前記OFDM信号の生成過程において乗算する
前記（１３）に記載の測距装置。
（１５）
測距装置による測距方法において、
前記測距装置による、
送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調ステップと、
前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力ステップと、
出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音集音するステップと、
前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調ステップと、
前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出ステップと、
前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算ステップと
を含む測距方法。
（１６）
コンピュータを、
送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、
前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、
出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音部と、
前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、
前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部と
して機能させるプログラム。
２１ 送信部， ２２ OFDM変調部， ２３デジタル変調部， ２４ 逆フーリエ変換部， ２５ 直行変調部， ２６ ローカルオスシレータ， ２７ 超音波スピーカ， ３１ 受信部， ３２ 超音波スピーカ， ３３ 直交復調部， ３４ フーリエ変換部， ３５ 除算部， ３６ 逆フーリエ変換部， ４１ 演算部， ６１ クロストーク測定部， ６２ レプリカ信号生成部， ６３ 減算部， ８１ キャンセル部

Claims (16)

  1. 送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、
    前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、
    出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音部と、
    前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、
    前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
    前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部と
    を備える測距装置。
  2. 前記復調信号を前記OFDM信号で除算することにより伝達関数を生成する除算部を
    さらに備え、
    前記算出部は、前記伝達関数に逆フーリエ変換を行うことにより前記遅延プロファイルを算出する
    請求項１に記載の測距装置。
  3. 前記超音波によって搬送される前の前記OFDM信号の直交変調を行う直交変調部を
    さらに備え、
    前記復調部は、前記受信信号に前記直交変調に対応する直交復調を行い、フーリエ変換を行うことにより前記復調信号を生成する
    請求項１に記載の測距装置。
  4. 前記OFDM変調部は、前記OFDM信号にガードインターバルを設ける
    請求項１に記載の測距装置。
  5. 前記OFDM変調部は、OFDM有効シンボル長と同じ長さを有する前記ガードインターバルを設ける
    請求項４に記載の測距装置。
  6. 前記OFDM変調部は、OFDM変調におけるパラメータであるFFTサイズを２の累乗とし、搬送波数を前記FFTサイズの１／２とする
    請求項１に記載の測距装置。
  7. クロストーク成分に対応するレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
    前記受信信号から前記レプリカ信号を減算する減算部と
    さらに備える請求項１に記載の測距装置。
  8. クロストーク情報を測定するクロストーク測定部をさらに備え、
    前記レプリカ信号生成部は、前記クロストーク情報に基づいて前記レプリカ信号を生成する
    請求項７に記載の測距装置。
  9. クロストーク測定部は、前記クロストーク情報として、クロストークに対応する遅延時間、OFDM信号の振幅の減衰、または位相の回転のうちの少なくとも一つを測定する
    請求項８に記載の測距装置。
  10. 前記クロストーク測定部は、前記クロストーク情報を定期的に更新する
    請求項８に記載の測距装置。
  11. 前記クロストーク測定部は、前記遅延プロファイルにクロストークに対応するピークが出現した場合、前記クロストーク情報を更新する
    請求項８に記載の測距装置。
  12. 前記出力部としての超音波スピーカと、前記集音部としての超音波マイクロフォンの周波数特性に起因する前記受信信号の歪みを補正するキャンセル部を
    さらに備える請求項１に記載の測距装置。
  13. 前記キャンセル部は、前記OFDM変調部に含まれている
    請求項１２に記載の測距装置。
  14. 前記キャンセル部は、超音波スピーカと前記超音波マイクロフォンの周波数特性に対する逆特性を前記OFDM信号の生成過程において乗算する
    請求項１３に記載の測距装置。
  15. 測距装置による測距方法において、
    前記測距装置による、
    送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調ステップと、
    前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力ステップと、
    出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音集音するステップと、
    前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調ステップと、
    前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出ステップと、
    前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算ステップと
    を含む測距方法。
  16. コンピュータを、
    送信信号にOFDM変調を行うことによりOFDM信号を生成するOFDM変調部と、
    前記OFDM信号を超音波を搬送波として出力する出力部と、
    出力された前記超音波の対象物における反射波としての超音波を受信信号として集音する集音部と、
    前記受信信号を復調することにより復調信号を生成する復調部と、
    前記OFDM信号の生成過程で得られる自信号と前記復調信号とに基づいて遅延プロファイルを算出する算出部と、
    前記遅延プロファイルから前記超音波の遅延時間を求め、前記遅延時間に基づいて前記対象物までの距離を演算する演算部と
    して機能させるプログラム。
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