JP2019032207A - Object detection device - Google Patents

Object detection device Download PDF

Info

Publication number
JP2019032207A
JP2019032207A JP2017152510A JP2017152510A JP2019032207A JP 2019032207 A JP2019032207 A JP 2019032207A JP 2017152510 A JP2017152510 A JP 2017152510A JP 2017152510 A JP2017152510 A JP 2017152510A JP 2019032207 A JP2019032207 A JP 2019032207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
unit
amplitude
wave
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017152510A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6946834B2 (en
Inventor
岳人 原田
Takehito Harada
岳人 原田
充保 松浦
Mitsuyasu Matsuura
充保 松浦
優 小山
Masaru Koyama
優 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017152510A priority Critical patent/JP6946834B2/en
Priority to DE102018213077.9A priority patent/DE102018213077B4/en
Publication of JP2019032207A publication Critical patent/JP2019032207A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6946834B2 publication Critical patent/JP6946834B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S15/102—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics
    • G01S15/104—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals
    • G01S7/5273—Extracting wanted echo signals using digital techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

To provide an object detection device allowing a change in frequency to be easily detected.SOLUTION: An object detection device includes a filter unit for filter-processing a signal output by a receiving unit in response to a receiving wave. A signal generation unit changes the frequency of a pulse signal to be generated from a first value to a second value. The increase/decrease of a gain of the filter unit when the frequency of the signal to be input to the filter unit changes from the first value to the second value is inverse to the increase/decrease of the amplitude of the survey wave when the frequency of the pulse signal to be input from the signal generation unit to a transmission unit changes from the first value to the second value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、物体検知装置に関するものである。   The present invention relates to an object detection device.

自動車に搭載されて障害物を検知する物体検知装置について、探査波として用いる超音波の周波数を時間とともに変化させて、周辺を走行中の他の自動車が送信する超音波との混信を回避する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   A technology to avoid interference with ultrasonic waves transmitted by other vehicles traveling around by changing the frequency of ultrasonic waves used as exploration waves over time for object detection devices mounted on automobiles to detect obstacles Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

欧州特許第２３７３４３４号明細書European Patent No. 2373434

超音波センサに用いられるマイクロホンは一般的に帯域が狭いため、周波数を変化させながら送信波を生成すると、共振周波数から離れた周波数では送信波および受信波の振幅が小さくなり、受信波の周波数の検出が困難になる。このため、周波数を検出できる範囲が狭く、周波数の変化を十分にとらえることができない。   Microphones used for ultrasonic sensors generally have a narrow band, so when a transmission wave is generated while changing the frequency, the amplitude of the transmission wave and the reception wave becomes small at frequencies away from the resonance frequency, and the frequency of the reception wave Detection becomes difficult. For this reason, the range in which the frequency can be detected is narrow, and the change in frequency cannot be captured sufficiently.

本発明は上記点に鑑みて、周波数の変化の検出が容易な物体検知装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide an object detection device that can easily detect a change in frequency.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、周波数が時間とともに変化するパルス信号を生成する信号生成部（２）と、信号生成部が生成したパルス信号が入力されて、該パルス信号に応じた探査波を送信する送信部（１、３、４）と、探査波の反射波を受信するための受信部（１、５、６、７）と、受信部が受信した受信波の周波数を算出する周波数算出部（１１）と、周波数算出部が算出した周波数の変化と、信号生成部から送信部に入力されるパルス信号の周波数の変化との比較に基づいて、受信波が探査波の反射波であるか否かを判定する周波数判定部（１２）と、周波数判定部によって受信波が探査波の反射波であると判定されたときに、送信部が探査波を送信してから受信部が探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて、探査波を反射した物体との距離を算出する距離算出部（１３）と、を備える物体検知装置であって、受信部が受信波に応じて出力する信号をフィルタ処理するフィルタ部（９）を備え、周波数算出部は、フィルタ部の出力信号に基づいて受信波の周波数を算出し、フィルタ部のゲインは、入力される信号の周波数によって変化し、信号生成部は、生成するパルス信号の周波数を第１の値から第２の値に変化させ、探査波の振幅は、信号生成部から送信部に入力されるパルス信号の周波数に応じて変化し、フィルタ部に入力される信号の周波数が第１の値から第２の値に変化したときのフィルタ部のゲインの増減は、信号生成部から送信部に入力されるパルス信号の周波数が第１の値から第２の値に変化したときの探査波の振幅の増減と逆とされている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a signal generator (2) that generates a pulse signal whose frequency changes with time, and a pulse signal generated by the signal generator are input, and the pulse is generated. Transmitters (1, 3, 4) for transmitting exploration waves according to signals, receivers (1, 5, 6, 7) for receiving reflected waves of exploration waves, and received waves received by the receivers Based on the comparison between the frequency calculation unit (11) that calculates the frequency of the signal, the change in the frequency calculated by the frequency calculation unit, and the change in the frequency of the pulse signal input from the signal generation unit to the transmission unit, The frequency determination unit (12) that determines whether or not the reflected wave is the exploration wave, and the transmission unit transmits the exploration wave when the frequency determination unit determines that the received wave is the reflected wave of the exploration wave. Until the receiving unit receives the reflected wave of the exploration wave And a distance calculating unit (13) that calculates a distance from the object reflected from the exploration wave, and a filter unit that filters a signal output by the receiving unit according to the received wave ( 9), the frequency calculation unit calculates the frequency of the received wave based on the output signal of the filter unit, the gain of the filter unit varies depending on the frequency of the input signal, and the signal generation unit generates a pulse to be generated The signal frequency is changed from the first value to the second value, and the amplitude of the exploration wave is changed according to the frequency of the pulse signal input from the signal generation unit to the transmission unit, and is input to the filter unit. The increase / decrease of the gain of the filter unit when the frequency of the signal changes from the first value to the second value is such that the frequency of the pulse signal input from the signal generation unit to the transmission unit changes from the first value to the second value. Increase in amplitude of exploration wave when changed There is a reverse with.

このように、フィルタ部のゲイン特性が、送信部の周波数特性を補うように設定されている。これにより、探査波の周波数が共振周波数から離れていて振幅が小さいときにも、受信波に応じて受信部が出力する信号が増幅されて、受信波の周波数の変化が大きくなる。したがって、所望の周波数変化を検出可能な範囲が広がり、周波数の変化をとらえやすくなる。   Thus, the gain characteristic of the filter unit is set so as to supplement the frequency characteristic of the transmission unit. Thereby, even when the frequency of the exploration wave is far from the resonance frequency and the amplitude is small, the signal output from the receiving unit is amplified according to the reception wave, and the change in the frequency of the reception wave becomes large. Therefore, a range in which a desired frequency change can be detected is widened, and the frequency change can be easily captured.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第１実施形態にかかる物体検知装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the object detection apparatus concerning 1st Embodiment. 図１に示す処理部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the process part shown in FIG. 図１に示すマイクロホンから送信される探査波の振幅とフィルタ部のゲイン特性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amplitude of the search wave transmitted from the microphone shown in FIG. 1, and the gain characteristic of a filter part. 図２に示すフィルタ部のゲイン特性を示すグラフである。It is a graph which shows the gain characteristic of the filter part shown in FIG. 従来の物体検知装置における受信周波数幅を示すグラフである。It is a graph which shows the receiving frequency width in the conventional object detection apparatus. 第１実施形態における受信周波数幅を示すグラフである。It is a graph which shows the receiving frequency width in 1st Embodiment. 第２実施形態における処理部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the process part in 2nd Embodiment. 第２実施形態におけるフィルタ部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filter part in 2nd Embodiment. 第２実施形態におけるフィルタ部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filter part in 2nd Embodiment. 第３実施形態におけるフィルタ部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filter part in 3rd Embodiment. 第４実施形態における処理部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the process part in 4th Embodiment. 振幅の判定結果とフィルタ特性の切り替えのタイミングとの関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between the determination result of an amplitude, and the switching timing of a filter characteristic. 他の実施形態における探査波の振幅とフィルタ部のゲイン特性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amplitude of the exploration wave in another embodiment, and the gain characteristic of a filter part.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の物体検知装置は、いわゆる超音波ソナー装置であって、車両の周囲における物体の存在及び物体との距離などを検知するものである。 (First embodiment)
A first embodiment will be described. The object detection device according to the present embodiment is a so-called ultrasonic sonar device that detects the presence of an object around the vehicle, the distance from the object, and the like.

図１に示すように、物体検知装置は、マイクロホン１と、信号生成部２と、ＤＡ変換部３と、送信回路４と、受信回路５と、増幅器６と、ＡＤ変換部７と、処理部８とを備えている。   As shown in FIG. 1, the object detection apparatus includes a microphone 1, a signal generation unit 2, a DA conversion unit 3, a transmission circuit 4, a reception circuit 5, an amplifier 6, an AD conversion unit 7, and a processing unit. 8 and.

マイクロホン１は、車両の外表面に面して配置されており、物体を検知するための探査波である超音波を車両の外側に向けて送信するものである。   The microphone 1 is disposed so as to face the outer surface of the vehicle, and transmits ultrasonic waves that are exploration waves for detecting an object toward the outside of the vehicle.

信号生成部２は、周波数が時間とともに変化するパルス信号を生成するものである。信号生成部２は、例えば、周波数が単調増加するパルス信号、または、周波数が単調減少するパルス信号を生成するように構成されており、物体検知装置では、必要に応じてこれらのパルス信号を切り替えて使用する。このようにパルス信号の周波数を変化させることにより、周波数が時間とともに変化するチャープ信号が含まれた探査波がマイクロホン１から送信される。信号生成部２が生成するパルス信号の周波数をｆｐとする。   The signal generator 2 generates a pulse signal whose frequency changes with time. The signal generator 2 is configured to generate, for example, a pulse signal whose frequency monotonously increases or a pulse signal whose frequency monotonously decreases. In the object detection device, these pulse signals are switched as necessary. To use. In this way, by changing the frequency of the pulse signal, an exploration wave including a chirp signal whose frequency changes with time is transmitted from the microphone 1. The frequency of the pulse signal generated by the signal generation unit 2 is fp.

信号生成部２が生成したパルス信号は、ＤＡ変換部３および送信回路４を介してマイクロホン１に入力される。具体的には、ＤＡ変換部３は、信号生成部２から入力されたパルス信号をＤ／Ａ変換し、これにより生成された交流電圧を出力する。ＤＡ変換部３の出力電圧は送信回路４に入力され、送信回路４は、入力された交流電圧の振幅等を調整してマイクロホン１に印加する。マイクロホン１は、互いに対向する２つの電極の間に圧電膜が配置された構成の図示しない圧電素子を備えている。そして、マイクロホン１が備える２つの電極に送信回路４から交流電圧が印加されて圧電膜が変形することにより、マイクロホン１から車両の外側へ超音波が送信される。このように、マイクロホン１、ＤＡ変換部３、および、送信回路４は、信号生成部２から入力されたパルス信号に応じた探査波を送信するものであり、送信部に相当する。   The pulse signal generated by the signal generation unit 2 is input to the microphone 1 via the DA conversion unit 3 and the transmission circuit 4. Specifically, the DA conversion unit 3 performs D / A conversion on the pulse signal input from the signal generation unit 2 and outputs the AC voltage generated thereby. The output voltage of the DA conversion unit 3 is input to the transmission circuit 4, and the transmission circuit 4 adjusts the amplitude of the input AC voltage and applies it to the microphone 1. The microphone 1 includes a piezoelectric element (not shown) having a configuration in which a piezoelectric film is disposed between two electrodes facing each other. An ultrasonic voltage is transmitted from the microphone 1 to the outside of the vehicle by applying an AC voltage from the transmission circuit 4 to the two electrodes of the microphone 1 to deform the piezoelectric film. As described above, the microphone 1, the DA conversion unit 3, and the transmission circuit 4 transmit an exploration wave corresponding to the pulse signal input from the signal generation unit 2 and correspond to a transmission unit.

また、マイクロホン１は、探査波の反射波を受信するためのものでもある。マイクロホン１は、受信した超音波の音圧に応じた電圧を出力する。具体的には、マイクロホン１が備える圧電素子の２つの電極は、受信回路５にも接続されており、超音波を受信して圧電膜が変形したときの２つの電極間の電圧が受信回路５に入力されるようになっている。   The microphone 1 is also for receiving a reflected wave of the exploration wave. The microphone 1 outputs a voltage corresponding to the sound pressure of the received ultrasonic wave. Specifically, the two electrodes of the piezoelectric element included in the microphone 1 are also connected to the receiving circuit 5, and the voltage between the two electrodes when the ultrasonic film is received and the piezoelectric film is deformed is the receiving circuit 5. To be input.

受信回路５は、入力された電圧にクランプ等の処理を施して出力するものであり、受信回路５の出力電圧は、増幅器６によって増幅された後、ＡＤ変換部７によってＡ／Ｄ変換される。このように、マイクロホン１、受信回路５、増幅器６、ＡＤ変換部７は、マイクロホン１で受信した超音波に応じた信号を出力するように構成されており、受信部に相当する。ＡＤ変換部７でのＡ／Ｄ変換により生成された信号は、ＡＤ変換部７から処理部８に入力される。   The receiving circuit 5 performs processing such as clamping on the input voltage and outputs the result. The output voltage of the receiving circuit 5 is amplified by the amplifier 6 and then A / D converted by the AD conversion unit 7. . Thus, the microphone 1, the receiving circuit 5, the amplifier 6, and the AD conversion unit 7 are configured to output a signal corresponding to the ultrasonic wave received by the microphone 1, and correspond to a receiving unit. A signal generated by A / D conversion in the AD conversion unit 7 is input from the AD conversion unit 7 to the processing unit 8.

処理部８は、ＡＤ変換部７の出力信号を処理し、物体との距離の算出等を行うものである。処理部８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行する。   The processing unit 8 processes the output signal of the AD conversion unit 7 and calculates the distance from the object. The processing unit 8 is configured by a known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, I / O, and the like, and executes predetermined processing according to a program stored in the ROM or the like.

図２に示すように、処理部８は、フィルタ部９と、振幅算出部１０と、周波数算出部１１と、周波数判定部１２と、距離算出部１３と、切替部１４と、振幅判定部１５と、を備えている。マイクロホン１が受信した超音波に応じてＡＤ変換部７が出力する信号は、フィルタ部９でフィルタ処理された後に、振幅算出部１０および周波数算出部１１に入力されるようになっている。   As illustrated in FIG. 2, the processing unit 8 includes a filter unit 9, an amplitude calculation unit 10, a frequency calculation unit 11, a frequency determination unit 12, a distance calculation unit 13, a switching unit 14, and an amplitude determination unit 15. And. A signal output from the AD conversion unit 7 according to the ultrasonic wave received by the microphone 1 is filtered by the filter unit 9 and then input to the amplitude calculation unit 10 and the frequency calculation unit 11.

振幅算出部１０および周波数算出部１１は、それぞれ、フィルタ部９の出力信号に基づいて、直交復調を用いて、マイクロホン１が受信した超音波の振幅および周波数を算出する。   The amplitude calculation unit 10 and the frequency calculation unit 11 each calculate the amplitude and frequency of the ultrasonic wave received by the microphone 1 using orthogonal demodulation based on the output signal of the filter unit 9.

具体的には、フィルタ部９は、乗算器１６と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１７と、乗算器１８と、ＬＰＦ１９とを備えており、フィルタ部９のゲインは、入力される信号の周波数によって変化するようになっている。   Specifically, the filter unit 9 includes a multiplier 16, an LPF (low pass filter) 17, a multiplier 18, and an LPF 19, and the gain of the filter unit 9 varies depending on the frequency of the input signal. It is supposed to be.

ＡＤ変換部７の出力信号は、乗算器１６に入力されてｓｉｎ２πｆ０ｔを掛けられた後にＬＰＦ１７に入力される。また、ＡＤ変換部７の出力信号は乗算器１８にも入力され、ｃｏｓ２πｆ０ｔを掛けられた後にＬＰＦ１９に入力される。ここで、ｆ０はマイクロホン１の共振周波数であり、ｔは時間である。   The output signal of the AD conversion unit 7 is input to the multiplier 16, multiplied by sin 2πf0t, and then input to the LPF 17. The output signal of the AD conversion unit 7 is also input to the multiplier 18, multiplied by cos 2πf0t, and then input to the LPF 19. Here, f0 is the resonance frequency of the microphone 1, and t is time.

ＬＰＦ１７、ＬＰＦ１９のカットオフ周波数は、入力された信号から周波数が２ｆ０以上の成分を除去するように設定されている。ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９は振幅算出部１０に接続されており、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９の出力信号は振幅算出部１０に入力されるようになっている。振幅算出部１０は、ＬＰＦ１７の出力信号の大きさをＩとし、ＬＰＦ１９の出力信号の大きさをＱとし、受信波の振幅をＡｒとして、Ａｒ＝（Ｉ２＋Ｑ２）１／２によりＡｒを算出する。 The cut-off frequencies of the LPF 17 and the LPF 19 are set so as to remove components having a frequency of 2f0 or more from the input signal. The LPF 17 and LPF 19 are connected to the amplitude calculation unit 10, and output signals of the LPF 17 and LPF 19 are input to the amplitude calculation unit 10. The amplitude calculation unit 10 sets the magnitude of the output signal of the LPF 17 to I, sets the magnitude of the output signal of the LPF 19 to Q, sets the amplitude of the received wave to Ar, and sets Ar by Ar = (I 2 + Q 2 ) 1/2. calculate.

また、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９の出力信号は周波数算出部１１にも入力されるようになっている。周波数算出部１１は、受信波の位相をＰとして、Ｐ＝ａｔａｎ（Ｑ／Ｉ）によりＰを算出し、受信波の周波数をｆｒとして、ｆｒ＝１／（２π）・ｄＰ／ｄｔ＋ｆｐによりｆｒを算出する。周波数算出部１１は、算出した周波数ｆｒに応じた信号を出力し、周波数算出部１１の出力信号は、周波数判定部１２に入力される。   The output signals of the LPF 17 and the LPF 19 are also input to the frequency calculation unit 11. The frequency calculation unit 11 calculates P by P = atan (Q / I), where P is the phase of the received wave, and fr is 1 / (2π) · dP / dt + fp, where fr is the frequency of the received wave. calculate. The frequency calculation unit 11 outputs a signal corresponding to the calculated frequency fr, and the output signal of the frequency calculation unit 11 is input to the frequency determination unit 12.

周波数判定部１２は、受信波が探査波の反射波であるか否かを判定するものである。周波数判定部１２は、周波数算出部１１が算出した周波数ｆｒの変化と、信号生成部２からＤＡ変換部３に入力されるパルス信号の周波数ｆｐの変化との比較に基づいて、受信波が探査波の反射波であるか否かを判定する。   The frequency determination unit 12 determines whether the received wave is a reflected wave of the exploration wave. The frequency determination unit 12 searches for a received wave based on a comparison between the change in the frequency fr calculated by the frequency calculation unit 11 and the change in the frequency fp of the pulse signal input from the signal generation unit 2 to the DA conversion unit 3. It is determined whether the wave is a reflected wave.

例えば、周波数ｆｐが時間の経過とともに増加するパルス信号が生成された場合には、受信波の周波数ｆｒが周波数ｆｐと同様に増加しているときに、受信波が探査波の反射波であると判定される。また、例えば、周波数ｆｐが時間の経過とともに減少するパルス信号が生成された場合には、受信波の周波数ｆｒが周波数ｆｐと同様に減少しているときに、受信波が探査波の反射波であると判定される。周波数判定部１２は、判定結果に応じた信号を出力し、周波数判定部１２の出力信号は、距離算出部１３に入力される。   For example, when a pulse signal is generated in which the frequency fp increases with time, the received wave is a reflected wave of the exploration wave when the frequency fr of the received wave increases in the same manner as the frequency fp. Determined. For example, when a pulse signal is generated in which the frequency fp decreases with the passage of time, the received wave is a reflected wave of the exploration wave when the frequency fr of the received wave is decreased in the same manner as the frequency fp. It is determined that there is. The frequency determination unit 12 outputs a signal corresponding to the determination result, and the output signal of the frequency determination unit 12 is input to the distance calculation unit 13.

距離算出部１３は、物体との距離を算出するものである。距離算出部１３は、周波数判定部１２によって受信波が探査波の反射波であると判定されたときに、マイクロホン１が探査波を送信してから探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて、探査波を反射した物体との距離を算出する。処理部８は、図示しないＥＣＵに接続されており、距離算出部１３が算出した距離に基づいて、近距離に物体があることのドライバーへの報知や、自動ブレーキング等が行われる。   The distance calculation unit 13 calculates a distance from the object. When the frequency determination unit 12 determines that the received wave is the reflected wave of the exploration wave, the distance calculation unit 13 is the time from when the microphone 1 transmits the exploration wave until the reflected wave of the exploration wave is received. Based on this, the distance to the object reflecting the exploration wave is calculated. The processing unit 8 is connected to an ECU (not shown), and based on the distance calculated by the distance calculation unit 13, notification to the driver that there is an object at a short distance, automatic braking, and the like are performed.

なお、前述したように、ＬＰＦ１７、ＬＰＦ１９は、入力信号のうち周波数が２ｆ０以上の成分を除去するようにカットオフ周波数が設定されているが、さらに本実施形態では、マイクロホン１の特性を補うようにゲイン特性が設定されている。すなわち、フィルタ部９に入力される信号の周波数が第１の値から第２の値に変化したときのフィルタ部９のゲインの増減は、パルス信号の周波数ｆｐが第１の値から第２の値に変化したときの探査波の振幅の増減と逆とされている。   As described above, the LPF 17 and the LPF 19 are set to have a cutoff frequency so as to remove a component having a frequency of 2f0 or more from the input signal. However, in the present embodiment, the characteristic of the microphone 1 is further compensated. Is set to gain characteristics. That is, when the frequency of the signal input to the filter unit 9 changes from the first value to the second value, the gain of the filter unit 9 increases or decreases from the first value to the second value fp. It is the opposite of the increase or decrease in the amplitude of the exploration wave when the value changes.

具体的には、図３に示すように、マイクロホン１が送信する探査波の振幅Ａｔは、パルス信号の周波数ｆｐに応じて変化し、ｆｐ＝ｆ０で極大値をとる。そして、フィルタ部９に入力される信号の周波数をｆｉとすると、フィルタ部９のゲイン特性は、ｆｉ＝ｆ０で極小値をとる。   Specifically, as shown in FIG. 3, the amplitude At of the exploration wave transmitted from the microphone 1 changes according to the frequency fp of the pulse signal, and takes a maximum value at fp = f0. When the frequency of the signal input to the filter unit 9 is fi, the gain characteristic of the filter unit 9 takes a minimum value when fi = f0.

本実施形態では、互いに異なる３つの周波数を小さい順にｆ１、ｆ２、ｆ３として、信号生成部２は、生成するパルス信号の周波数ｆｐを、ｆ１からｆ３、あるいは、ｆ３からｆ１に変化させる。周波数ｆｐがｆ１からｆ３に変化する場合には、ｆ１、ｆ３の値はそれぞれ第１の値、第２の値に相当する。周波数ｆｐがｆ３からｆ１に変化する場合には、ｆ１、ｆ３の値はそれぞれ第２の値、第１の値に相当する。   In the present embodiment, the signal generating unit 2 changes the frequency fp of the pulse signal to be generated from f1 to f3, or from f3 to f1, assuming that three different frequencies are f1, f2, and f3 in ascending order. When the frequency fp changes from f1 to f3, the values of f1 and f3 correspond to the first value and the second value, respectively. When the frequency fp changes from f3 to f1, the values of f1 and f3 correspond to the second value and the first value, respectively.

ＤＡ変換部３に周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のパルス信号が入力されたときの探査波の振幅をそれぞれＡｔ１、Ａｔ２、Ａｔ３とすると、ｆ１、ｆ２、ｆ３は、Ａｔ１＜Ａｔ２かつＡｔ２＞Ａｔ３となるように設定されている。そして、フィルタ部９の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の入力信号に対するゲインをそれぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３とすると、Ｇ１＞Ｇ２かつＧ２＜Ｇ３とされている。さらに本実施形態では、ｆ１＜ｆ０＜ｆ３となるように周波数ｆ１、ｆ３が設定されている。   Assuming that the amplitudes of the exploration waves when the pulse signals of the frequencies f1, f2, and f3 are input to the DA converter 3 are At1, At2, and At3, respectively, f1, f2, and f3 are At1 <At2 and At2> At3. Is set to When the gains for the input signals of the frequencies f1, f2, and f3 of the filter unit 9 are G1, G2, and G3, respectively, G1> G2 and G2 <G3. Furthermore, in this embodiment, the frequencies f1 and f3 are set so that f1 <f0 <f3.

なお、Ｇ１およびＧ３については、Ｇ１＞Ｇ３でもよいし、Ｇ１＜Ｇ３でもよい。また、Ｇ１＝Ｇ３でもよい。また、マイクロホン１の共振特性とフィルタ部９のゲイン特性において、極値をとる周波数が完全には一致していなくてもよい。   Note that G1 and G3 may be G1> G3 or G1 <G3. Alternatively, G1 = G3 may be used. Further, in the resonance characteristic of the microphone 1 and the gain characteristic of the filter unit 9, the frequency at which the extreme value is taken may not completely match.

このようなゲイン特性は、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のＱ値によって設定することができる。ＬＰＦ１７、ＬＰＦ１９は、所定の周波数、ここでは、周波数ｆ０を中心として周波数軸で対称なゲイン特性を有する。すなわち、ＬＰＦ１７、ＬＰＦ１９は、周波数ｆ０を中心とした所定の範囲に含まれる周波数の信号を通過させ、他の信号を遮断する。そして、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のＱ値を所定の値よりも大きくすると、通過させる信号を増幅するようにゲイン特性が変化する。   Such gain characteristics can be set by the Q values of the LPF 17 and the LPF 19. The LPF 17 and LPF 19 have gain characteristics that are symmetric about the frequency axis around a predetermined frequency, here, the frequency f0. That is, the LPF 17 and the LPF 19 allow a signal having a frequency included in a predetermined range centered on the frequency f0 to pass and block other signals. When the Q values of the LPF 17 and the LPF 19 are larger than a predetermined value, the gain characteristic changes so as to amplify the signal to be passed.

例えば、図４の破線で示すように、Ｑ値が小さいときにはゲイン特性のグラフは上に凸のＵ字型となる。そして、図４の実線で示すように、Ｑ値が大きくなると、中心周波数の両側の部分が、通過させる信号の振幅を増加させるように上に向かって変形し、ゲイン特性のグラフがＭ字型になる。   For example, as indicated by a broken line in FIG. 4, when the Q value is small, the gain characteristic graph has an upwardly convex U shape. Then, as shown by the solid line in FIG. 4, when the Q value is increased, both sides of the center frequency are deformed upward so as to increase the amplitude of the signal to be passed, and the gain characteristic graph is M-shaped. become.

このようにして、マイクロホン１の特性を補うようにゲイン特性を設定することにより、周波数算出部１１に入力される信号が増幅され、チャープ信号の検出が容易になる。   In this way, by setting the gain characteristic so as to compensate for the characteristic of the microphone 1, the signal input to the frequency calculation unit 11 is amplified, and the chirp signal can be easily detected.

ただし、信号生成部２は、周波数ｆｐの掃引終了後には探査波の振幅Ａｔが０に収束するようにパルス信号を生成するが、フィルタ部９のゲイン特性が常にＭ字型とされていると、振幅算出部１０が算出する振幅Ａｒの収束が遅れる。そして、これにより、物体との距離の算出精度が低下するおそれがある。   However, the signal generation unit 2 generates a pulse signal so that the amplitude At of the exploration wave converges to 0 after the sweep of the frequency fp, but the gain characteristic of the filter unit 9 is always M-shaped. The convergence of the amplitude Ar calculated by the amplitude calculator 10 is delayed. As a result, the calculation accuracy of the distance to the object may be reduced.

そこで本実施形態では、処理部８に切替部１４および振幅判定部１５を配置し、フィルタ部９によるゲイン補正を、振幅算出部１０が算出した振幅Ａｒの増加時にのみ用いることで、振幅の収束の遅れを低減する。   Therefore, in the present embodiment, the switching unit 14 and the amplitude determination unit 15 are arranged in the processing unit 8, and the gain correction by the filter unit 9 is used only when the amplitude Ar calculated by the amplitude calculation unit 10 is increased, thereby converging the amplitude. Reduce the delay.

切替部１４は、振幅算出部１０が算出した振幅に基づいて、フィルタ部９のゲイン特性を切り替えるものである。具体的には、振幅算出部１０は、算出した振幅Ａｒの大きさに応じた信号を振幅判定部１５に出力するようになっており、振幅判定部１５は、振幅算出部１０の出力信号に基づいて受信波の振幅が増加しているか否かを判定する。例えば、振幅算出部１０が算出した振幅Ａｒが所定時間以上増加し続けているときに、振幅判定部１５は受信波の振幅が増加していると判定する。   The switching unit 14 switches the gain characteristic of the filter unit 9 based on the amplitude calculated by the amplitude calculating unit 10. Specifically, the amplitude calculation unit 10 outputs a signal corresponding to the calculated magnitude of the amplitude Ar to the amplitude determination unit 15, and the amplitude determination unit 15 outputs an output signal of the amplitude calculation unit 10. Based on this, it is determined whether or not the amplitude of the received wave has increased. For example, when the amplitude Ar calculated by the amplitude calculating unit 10 continues to increase for a predetermined time or more, the amplitude determining unit 15 determines that the amplitude of the received wave is increasing.

周波数ｆｐの掃引開始直後で周波数ｆｐがｆ０から離れているときには、探査波の振幅Ａｔは小さく、振幅Ａｔは時間の経過とともに増加する。これに対応して、マイクロホン１が探査波の反射波を受信した直後には、受信波の振幅が小さく、受信波の振幅は時間の経過とともに増加する。そして、振幅算出部１０が算出する振幅Ａｒが増加し、振幅判定部１５は受信波の振幅が増加していると判定する。   When the frequency fp is away from f0 immediately after the start of the sweep of the frequency fp, the amplitude At of the exploration wave is small and the amplitude At increases with time. Correspondingly, immediately after the microphone 1 receives the reflected wave of the exploration wave, the amplitude of the received wave is small, and the amplitude of the received wave increases with time. Then, the amplitude Ar calculated by the amplitude calculator 10 increases, and the amplitude determiner 15 determines that the amplitude of the received wave is increased.

振幅判定部１５は、切替部１４に接続されており、受信波の振幅が増加していると判定すると、切替部１４に、フィルタ部９のゲインを増加させるように切り替え指示を送信する。   When the amplitude determination unit 15 is connected to the switching unit 14 and determines that the amplitude of the received wave is increasing, the amplitude determination unit 15 transmits a switching instruction to the switching unit 14 so as to increase the gain of the filter unit 9.

振幅算出部１０が算出した振幅Ａｒが一定であるとき、または、減少しているときには、振幅判定部１５は、受信波の振幅が増加していないと判定する。振幅判定部１５は、受信波の振幅が増加していないと判定すると、切替部１４に、フィルタ部９のゲインを受信波の振幅が増加しているときよりも小さくするように切り替え指示を送信する。そして、振幅判定部１５から切り替え指示を受信すると、切替部１４は、フィルタ部９にゲイン特性を切り替えるための信号を送信する。   When the amplitude Ar calculated by the amplitude calculating unit 10 is constant or decreasing, the amplitude determining unit 15 determines that the amplitude of the received wave has not increased. If the amplitude determining unit 15 determines that the amplitude of the received wave has not increased, the amplitude determining unit 15 transmits a switching instruction to the switching unit 14 so that the gain of the filter unit 9 is smaller than that when the amplitude of the received wave is increasing. To do. When the switching instruction is received from the amplitude determination unit 15, the switching unit 14 transmits a signal for switching the gain characteristic to the filter unit 9.

フィルタ部９が備えるＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９は、外部からの信号によってＱ値が変化するように構成されており、切替部１４は、振幅判定部１５からの切り替え指示を受信すると、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９に信号を出力し、Ｑ値を変化させる。   The LPF 17 and the LPF 19 included in the filter unit 9 are configured such that the Q value is changed by an external signal. When the switching unit 14 receives a switching instruction from the amplitude determination unit 15, the LPF 17 and the LPF 19 send a signal to the LPF 17 and the LPF 19. Output and change the Q value.

すなわち、切替部１４は、振幅判定部１５からフィルタ部９のゲインを増加させる切り替え指示を受信すると、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のＱ値を大きくして、フィルタ部９のゲイン特性をＭ字型とする。また、切替部１４は、フィルタ部９のゲインを小さくする切り替え指示を受信すると、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のＱ値を小さくして、フィルタ部９のゲイン特性をＵ字型とする。   That is, when the switching unit 14 receives a switching instruction for increasing the gain of the filter unit 9 from the amplitude determination unit 15, the switching unit 14 increases the Q values of the LPF 17 and the LPF 19 to make the gain characteristic of the filter unit 9 M-shaped. In addition, when the switching unit 14 receives a switching instruction to decrease the gain of the filter unit 9, the switching unit 14 decreases the Q values of the LPF 17 and the LPF 19 to make the gain characteristics of the filter unit 9 U-shaped.

なお、信号を通過させる帯域を保持しつつ信号の増幅を抑えるために、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のゲインを小さくするときには、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のＱ値を０．５よりも大きく０．８よりも小さい値とすることが好ましい。   When the gains of the LPF 17 and the LPF 19 are reduced in order to suppress the signal amplification while maintaining the band for passing the signal, the Q value of the LPF 17 and the LPF 19 is set to a value larger than 0.5 and smaller than 0.8. It is preferable to do.

物体検知装置の動作について説明する。物体検知装置が起動すると、信号生成部２がパルス信号の生成を開始し、このパルス信号をＤＡ変換部３がＤ／Ａ変換することにより交流電圧が生成される。そして、送信回路４が交流電圧の振幅等を調整し、マイクロホン１に交流電圧が印加されて探査波である超音波が送信される。   The operation of the object detection device will be described. When the object detection device is activated, the signal generation unit 2 starts generating a pulse signal, and the DA converter 3 D / A converts this pulse signal to generate an AC voltage. Then, the transmission circuit 4 adjusts the amplitude or the like of the AC voltage, and the AC voltage is applied to the microphone 1 to transmit the ultrasonic wave as the exploration wave.

また、マイクロホン１が外部からの超音波を受信すると、マイクロホン１が備える圧電素子の電極間に、受信した超音波の音圧に応じた電圧が発生する。この電圧は受信回路５に入力され、クランプ等の処理が施された後、増幅器６によって増幅されて、ＡＤ変換部７に入力される。ＡＤ変換部７は、入力された電圧をＡ／Ｄ変換し、これにより生成された信号を処理部８に入力する。   When the microphone 1 receives an ultrasonic wave from the outside, a voltage corresponding to the sound pressure of the received ultrasonic wave is generated between the electrodes of the piezoelectric element included in the microphone 1. This voltage is input to the receiving circuit 5, subjected to processing such as clamping, then amplified by the amplifier 6 and input to the AD conversion unit 7. The AD conversion unit 7 performs A / D conversion on the input voltage, and inputs a signal generated thereby to the processing unit 8.

処理部８は、入力された信号に基づいて、マイクロホン１が受信した超音波が探査波の反射波であるか否かを判定し、マイクロホン１が受信した超音波が探査波の反射波であると判定した場合には、探査波を反射した物体との距離を算出する。   The processing unit 8 determines whether or not the ultrasonic wave received by the microphone 1 is a reflected wave of the exploration wave based on the input signal, and the ultrasonic wave received by the microphone 1 is the reflected wave of the exploration wave. Is determined, the distance to the object reflecting the exploration wave is calculated.

具体的には、ＡＤ変換部７の出力信号が、乗算器１６およびＬＰＦ１７で順に処理されて振幅算出部１０、周波数算出部１１に入力され、また、乗算器１８およびＬＰＦ１９で順に処理されて振幅算出部１０、周波数算出部１１に入力される。そして、ＬＰＦ１７、ＬＰＦ１９の出力信号の大きさをそれぞれＩ、Ｑとして、振幅算出部１０においてＡｒ＝（Ｉ２＋Ｑ２）１／２により受信波の振幅Ａｒが算出される。また、周波数算出部１１においてＰ＝ａｔａｎ（Ｑ／Ｉ）、ｆｒ＝１／（２π）・ｄＰ／ｄｔ＋ｆｐにより受信波の周波数ｆｒが算出される。また、振幅判定部１５は、振幅算出部１０が算出した振幅Ａｒに基づいて、受信波の振幅が増加しているか否かを判定する。 Specifically, the output signal of the AD conversion unit 7 is sequentially processed by the multiplier 16 and the LPF 17 and input to the amplitude calculation unit 10 and the frequency calculation unit 11, and further processed in turn by the multiplier 18 and the LPF 19. The data is input to the calculation unit 10 and the frequency calculation unit 11. Then, assuming that the magnitudes of the output signals of the LPF 17 and LPF 19 are I and Q, respectively, the amplitude calculation unit 10 calculates the amplitude Ar of the received wave by Ar = (I 2 + Q 2 ) 1/2 . Further, the frequency calculation unit 11 calculates the frequency fr of the received wave by P = atan (Q / I), fr = 1 / (2π) · dP / dt + fp. In addition, the amplitude determination unit 15 determines whether or not the amplitude of the received wave has increased based on the amplitude Ar calculated by the amplitude calculation unit 10.

物体検知装置の起動直後、および、車外の物体との距離が遠いとき等には、振幅Ａｒは小さい値でほぼ一定となるため、振幅判定部１５は受信波の振幅が増加していないと判定し、切替部１４にフィルタ部９のゲインを小さくする切り替え指示を送信する。   Immediately after the activation of the object detection device and when the distance to the object outside the vehicle is long, the amplitude Ar is almost constant with a small value, so the amplitude determination unit 15 determines that the amplitude of the received wave has not increased. Then, a switching instruction for reducing the gain of the filter unit 9 is transmitted to the switching unit 14.

そして、切替部１４によって、フィルタ部９が備えるＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のゲイン特性が図４の破線で示すようにＵ字型に設定される。振幅算出部１０および周波数算出部１１は、ＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９の出力信号に基づいて、受信波の振幅Ａｒおよび周波数ｆｒを算出する。   Then, the switching unit 14 sets the gain characteristics of the LPF 17 and the LPF 19 included in the filter unit 9 to be U-shaped as indicated by a broken line in FIG. The amplitude calculator 10 and the frequency calculator 11 calculate the amplitude Ar and the frequency fr of the received wave based on the output signals of the LPF 17 and the LPF 19.

一方、近距離に物体が存在し、この物体で反射した超音波をマイクロホン１が受信して、振幅算出部１０が算出する振幅Ａｒが時間の経過とともに増加すると、振幅判定部１５は、受信波の振幅が増加していると判定する。そして、振幅判定部１５は、切替部１４にフィルタ部９のゲインを増加させるように切り替え指示を送信する。   On the other hand, when an object exists at a short distance and the microphone 1 receives an ultrasonic wave reflected by the object, and the amplitude Ar calculated by the amplitude calculating unit 10 increases with time, the amplitude determining unit 15 receives the received wave. It is determined that the amplitude of is increasing. Then, the amplitude determination unit 15 transmits a switching instruction to the switching unit 14 so as to increase the gain of the filter unit 9.

そして、切替部１４によって、フィルタ部９が備えるＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のゲイン特性が図４の実線で示すようにＭ字型に設定される。探査波の反射波がマイクロホン１に到達し始めたときには、反射波の振幅が小さいため、フィルタ部９で信号を増幅しないままでは周波数の検出が困難であるが、Ｍ字型のゲイン特性によって信号を増幅することにより、周波数の検出が容易になる。   Then, the switching unit 14 sets the gain characteristics of the LPF 17 and the LPF 19 included in the filter unit 9 to be M-shaped as indicated by the solid line in FIG. When the reflected wave of the exploration wave starts to reach the microphone 1, the amplitude of the reflected wave is small, so that it is difficult to detect the frequency without amplifying the signal by the filter unit 9. Is easily detected.

周波数算出部１１は、増幅されたＩ成分およびＱ成分に基づいて、受信波の周波数ｆｒを算出する。そして、周波数判定部１２は、周波数算出部１１が算出した周波数ｆｒと周波数ｆｐとを比較し、これらが同様に変化している場合には、受信波が探査波の反射波であると判定する。周波数判定部１２によって受信波が探査波の反射波であると判定されると、距離算出部１３は、マイクロホン１が探査波を送信してから探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて、探査波を反射した物体との距離を算出する。   The frequency calculation unit 11 calculates the frequency fr of the received wave based on the amplified I component and Q component. Then, the frequency determination unit 12 compares the frequency fr calculated by the frequency calculation unit 11 with the frequency fp, and determines that the received wave is a reflected wave of the exploration wave when they are similarly changed. . When the frequency determination unit 12 determines that the received wave is a reflected wave of the exploration wave, the distance calculation unit 13 is based on the time from when the microphone 1 transmits the exploration wave until the reflected wave of the exploration wave is received. To calculate the distance to the object that reflected the exploration wave.

このように、本実施形態では、振幅Ａｒの増加時、すなわち、反射波がマイクロホン１に到達した直後で反射波の振幅が小さいときには、マイクロホン１の共振特性とは逆の向きに増減するゲイン特性をフィルタ部９に持たせて、ＡＤ変換部７の出力信号を増幅する。   Thus, in this embodiment, when the amplitude Ar increases, that is, when the reflected wave has a small amplitude immediately after reaching the microphone 1, the gain characteristic increases or decreases in the direction opposite to the resonance characteristic of the microphone 1. Is provided to the filter unit 9 to amplify the output signal of the AD conversion unit 7.

図５は、ＡＤ変換部７の出力信号をＬＰＦ１７、ＬＰＦ１９で増幅せずに周波数算出部１１に入力した場合の、周波数の変化が検出可能な範囲を示すグラフである。図６は、周波数算出部１１に入力する信号を図４の実線に示すゲイン特性のフィルタで増幅した場合の、周波数の変化が検出可能な範囲を示すグラフである。図５および図６において、実線は周波数算出部１１が算出した受信波の周波数を示し、破線は周波数算出部１１に入力された信号の振幅を示す。図５および図６に示すように、周波数算出部１１に入力される信号を増幅することによって、周波数の変化を検出できる範囲が広がる。   FIG. 5 is a graph illustrating a range in which a change in frequency can be detected when the output signal of the AD conversion unit 7 is input to the frequency calculation unit 11 without being amplified by the LPF 17 and the LPF 19. FIG. 6 is a graph illustrating a range in which a change in frequency can be detected when a signal input to the frequency calculation unit 11 is amplified by a gain characteristic filter indicated by a solid line in FIG. 5 and 6, the solid line indicates the frequency of the received wave calculated by the frequency calculation unit 11, and the broken line indicates the amplitude of the signal input to the frequency calculation unit 11. As shown in FIGS. 5 and 6, by amplifying the signal input to the frequency calculator 11, the range in which a change in frequency can be detected is expanded.

なお、図５および図６では、図３の実線矢印に示すように周波数ｆｐをｆ３からｆ１まで変化させた場合について示しているが、図３の破線矢印で示すように周波数ｆｐをｆ１からｆ３まで変化させた場合にも、同様に、周波数の変化を検出できる範囲が広がる。   5 and 6 show the case where the frequency fp is changed from f3 to f1 as indicated by the solid arrow in FIG. 3, the frequency fp is changed from f1 to f3 as indicated by the broken arrow in FIG. Similarly, the range in which a change in frequency can be detected is expanded.

以上説明したように、本実施形態では、探査波のうち周波数がマイクロホン１の共振周波数から離れていて振幅が小さい部分の反射波をマイクロホン１が受信したときに、受信波に応じて受信部が出力する信号がフィルタ部９によって増幅される。したがって、受信波の振幅が小さいときにも受信波の周波数の算出が容易になり、周波数の変化を検出可能な時間が広がり、周波数の特徴をとらえやすくなる。また、周波数による振幅の差が小さくなることで、周波数の変化を正しく検出しやすくなる。   As described above, in the present embodiment, when the microphone 1 receives a reflected wave of a portion of the exploration wave whose frequency is away from the resonance frequency of the microphone 1 and has a small amplitude, the receiving unit responds to the received wave. The output signal is amplified by the filter unit 9. Therefore, even when the amplitude of the received wave is small, the calculation of the frequency of the received wave is facilitated, the time during which a change in the frequency can be detected is widened, and the frequency characteristics can be easily captured. Further, since the difference in amplitude due to frequency becomes small, it becomes easy to correctly detect a change in frequency.

また、本実施形態では、切替部１４および振幅判定部１５を配置し、フィルタ部９によるゲイン補正を受信波の振幅の増加時にのみ用いている。これにより、振幅算出部１０が算出する振幅Ａｒの収束の遅れを低減することができる。また、ゲイン補正によるノイズの増幅を低減しつつ振幅Ａｒを大きくすることができ、より長距離の検出が可能になる。   In the present embodiment, the switching unit 14 and the amplitude determination unit 15 are arranged, and the gain correction by the filter unit 9 is used only when the amplitude of the received wave is increased. Thereby, the delay of convergence of the amplitude Ar calculated by the amplitude calculator 10 can be reduced. In addition, the amplitude Ar can be increased while reducing the amplification of noise due to gain correction, and a longer distance can be detected.

また、本実施形態のフィルタ部９は、直交復調に用いる既存のＬＰＦのＱ値を切り替え可能にするだけで簡易に構成することができるため、フィルタ部９を配置するためのコストを低減することができる。   In addition, since the filter unit 9 of the present embodiment can be configured simply by making it possible to switch the Q value of the existing LPF used for orthogonal demodulation, the cost for arranging the filter unit 9 can be reduced. Can do.

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してフィルタ部９の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment will be described. In the present embodiment, the configuration of the filter unit 9 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different parts from the first embodiment will be described.

図７に示すように、本実施形態のフィルタ部９は、ＡＤ変換部７と乗算器１６および乗算器１８との間に配置されており、ＡＤ変換部７が出力した信号は、フィルタ部９によって処理された後に乗算器１６および乗算器１８に入力される。   As shown in FIG. 7, the filter unit 9 of this embodiment is arranged between the AD conversion unit 7 and the multiplier 16 and the multiplier 18, and the signal output from the AD conversion unit 7 is the filter unit 9. Is input to the multiplier 16 and the multiplier 18.

また、本実施形態では、切替部１４からの信号によってフィルタ部９の構成が変更される。具体的には、振幅判定部１５から切替部１４にフィルタ部９のゲインを増加させるように切り替え指示が送信されると、切替部１４は、フィルタ部９が図８に示す構成となるように信号を出力する。すなわち、切替部１４からの信号によって、フィルタ部９は、中心周波数付近の信号を通過させ、他の信号を遮断するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２０と、中心周波数付近の信号の振幅を減少させるノッチフィルタ２１と、増幅器２２とを備える構成とされる。   In the present embodiment, the configuration of the filter unit 9 is changed by a signal from the switching unit 14. Specifically, when a switching instruction is transmitted from the amplitude determination unit 15 to the switching unit 14 so as to increase the gain of the filter unit 9, the switching unit 14 causes the filter unit 9 to have the configuration illustrated in FIG. Output a signal. That is, by the signal from the switching unit 14, the filter unit 9 passes a signal near the center frequency and blocks other signals, and a notch that reduces the amplitude of the signal near the center frequency. The filter 21 and the amplifier 22 are provided.

ＢＰＦ２０とノッチフィルタ２１は、中心周波数が互いに等しくされており、ここでは、ＢＰＦ２０とノッチフィルタ２１の中心周波数はｆ０とされている。また、ノッチフィルタ２１によって振幅が減少する周波数の範囲は、ＢＰＦ２０によって振幅が増加する周波数の範囲よりも狭く設定されている。そして、ＢＰＦ２０とノッチフィルタ２１のゲイン特性が重なることによって、フィルタ部９のゲイン特性が第１実施形態と同様にＭ字型となる。ＡＤ変換部７の出力信号は、ＢＰＦ２０、ノッチフィルタ２１で順に処理された後に、増幅器２２で増幅され、乗算器１６および乗算器１８に入力される。   The BPF 20 and the notch filter 21 have the same center frequency. Here, the center frequency of the BPF 20 and the notch filter 21 is f0. Further, the frequency range in which the amplitude is reduced by the notch filter 21 is set narrower than the frequency range in which the amplitude is increased by the BPF 20. Then, when the gain characteristics of the BPF 20 and the notch filter 21 overlap with each other, the gain characteristic of the filter unit 9 becomes M-shaped as in the first embodiment. The output signal of the AD conversion unit 7 is sequentially processed by the BPF 20 and the notch filter 21, amplified by the amplifier 22, and input to the multiplier 16 and the multiplier 18.

一方、振幅判定部１５から切替部１４にフィルタ部９のゲインを小さくするように切り替え指示が送信されると、切替部１４は、フィルタ部９が図９に示す構成となるように信号を出力する。すなわち、切替部１４からの信号によって、フィルタ部９は、ノッチフィルタ２１および増幅器２２を備えず、ＢＰＦ２０を備える構成とされる。これにより、ＡＤ変換部７の出力信号がＢＰＦ２０によって処理された後に、ノッチフィルタ２１および増幅器２２を介さずに直接乗算器１６および乗算器１８に入力されるようになる。   On the other hand, when a switching instruction is transmitted from the amplitude determination unit 15 to the switching unit 14 so as to reduce the gain of the filter unit 9, the switching unit 14 outputs a signal so that the filter unit 9 has the configuration illustrated in FIG. To do. That is, according to the signal from the switching unit 14, the filter unit 9 is configured to include the BPF 20 without including the notch filter 21 and the amplifier 22. Thus, after the output signal of the AD conversion unit 7 is processed by the BPF 20, the signal is directly input to the multiplier 16 and the multiplier 18 without passing through the notch filter 21 and the amplifier 22.

このような構成の本実施形態においても、受信波の振幅が増加しているときに周波数算出部１１に入力される信号が増幅され、周波数の変化をとらえやすくなる。   Also in the present embodiment having such a configuration, the signal input to the frequency calculation unit 11 is amplified when the amplitude of the received wave is increasing, and the frequency change is easily captured.

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対してフィルタ部９の構成を変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Third embodiment)
A third embodiment will be described. In this embodiment, the configuration of the filter unit 9 is changed with respect to the second embodiment, and the other parts are the same as those in the second embodiment. Therefore, only the parts different from the second embodiment will be described.

本実施形態では、振幅判定部１５から切替部１４にフィルタ部９のゲインを増加させるように切り替え指示が送信されると、切替部１４は、フィルタ部９が図１０に示す構成となるように信号を出力する。すなわち、切替部１４からの信号によって、フィルタ部９は、ＢＰＦ２３と、ＢＰＦ２４と、平均値算出部２５とを備えた構成とされる。   In the present embodiment, when a switching instruction is transmitted from the amplitude determination unit 15 to the switching unit 14 so as to increase the gain of the filter unit 9, the switching unit 14 is configured so that the filter unit 9 has the configuration illustrated in FIG. Output a signal. That is, the filter unit 9 includes a BPF 23, a BPF 24, and an average value calculation unit 25 based on a signal from the switching unit 14.

ＡＤ変換部７の出力信号はＢＰＦ２３およびＢＰＦ２４でそれぞれ処理される。ＢＰＦ２３とＢＰＦ２４は互いに中心周波数が異なり、ＢＰＦ２３の中心周波数はｆ０よりも小さくされており、ＢＰＦ２４の中心周波数はｆ０よりも大きくされている。また、ＢＰＦ２３の中心周波数とｆ０との差は、ＢＰＦ２４の中心周波数とｆ０との差と等しくされており、それぞれのゲイン特性が周波数ｆ０に対して互いに対称となるように設定されている。   The output signal of the AD conversion unit 7 is processed by the BPF 23 and the BPF 24, respectively. The BPF 23 and the BPF 24 have different center frequencies, the center frequency of the BPF 23 is made smaller than f0, and the center frequency of the BPF 24 is made larger than f0. Further, the difference between the center frequency of the BPF 23 and f0 is set equal to the difference between the center frequency of the BPF 24 and f0, and the respective gain characteristics are set to be symmetric with respect to the frequency f0.

平均値算出部２５は、ＢＰＦ２３の出力信号とＢＰＦ２４の出力信号との平均値を算出し、算出した平均値に応じた信号を出力する。   The average value calculation unit 25 calculates an average value of the output signal of the BPF 23 and the output signal of the BPF 24, and outputs a signal corresponding to the calculated average value.

本実施形態では、このような構成により、フィルタ部９のゲイン特性が周波数ｆ０を中心としてＭ字型とされている。   In the present embodiment, with such a configuration, the gain characteristic of the filter unit 9 is M-shaped around the frequency f0.

このような構成の本実施形態においても、受信波の振幅が増加しているときに周波数算出部１１に入力される信号が増幅され、周波数の変化をとらえやすくなる。   Also in the present embodiment having such a configuration, the signal input to the frequency calculation unit 11 is amplified when the amplitude of the received wave is increasing, and the frequency change is easily captured.

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してフィルタ部９の特性の切り替え方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. In the present embodiment, the method for switching the characteristics of the filter unit 9 is changed with respect to the first embodiment, and the others are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different parts from the first embodiment will be described. To do.

第１実施形態では、振幅算出部１０が算出した受信波の振幅Ａｒをリアルタイムにモニタして、振幅Ａｒの増加時には切替部１４に切り替え指示を送信してフィルタ部９の特性を切り替えるとともに、周波数をモニタしてチャープ信号の判定を行った。   In the first embodiment, the amplitude Ar of the received wave calculated by the amplitude calculation unit 10 is monitored in real time, and when the amplitude Ar increases, a switching instruction is transmitted to the switching unit 14 to switch the characteristics of the filter unit 9, and the frequency Was monitored to determine the chirp signal.

これとは異なり、本実施形態では、まず、ＡＤ変換部７の出力信号を記憶するとともに、受信波の振幅を算出して振幅が増加するタイミングを記憶する。そして、記憶した振幅が増加するタイミングに基づいてフィルタ部９のゲイン特性を切り替えながら、記憶したＡＤ変換部７の出力信号に基づいて受信波の周波数を算出する。   Unlike this, in the present embodiment, first, the output signal of the AD conversion unit 7 is stored, and the amplitude of the received wave is calculated and the timing at which the amplitude increases is stored. Then, the frequency of the received wave is calculated based on the stored output signal of the AD conversion unit 7 while switching the gain characteristic of the filter unit 9 based on the timing at which the stored amplitude increases.

具体的には、図１１に示すように、本実施形態の処理部８はバッファ２６を備えている。バッファ２６は、ＡＤ変換部７の出力信号を記憶するものであり、ＡＤ変換部７の出力信号は乗算器１６および乗算器１８に加えてバッファ２６にも入力される。   Specifically, as illustrated in FIG. 11, the processing unit 8 of the present embodiment includes a buffer 26. The buffer 26 stores the output signal of the AD conversion unit 7, and the output signal of the AD conversion unit 7 is input to the buffer 26 in addition to the multiplier 16 and the multiplier 18.

また、処理部８は乗算器２７、ＬＰＦ２８、乗算器２９、ＬＰＦ３０を備えており、フィルタ部９は乗算器２７、ＬＰＦ２８、乗算器２９、ＬＰＦ３０で構成されている。乗算器２７、ＬＰＦ２８、乗算器２９、ＬＰＦ３０は、第１実施形態の乗算器１６、ＬＰＦ１７、乗算器１８、ＬＰＦ１９と同様の構成とされており、バッファ２６に記憶されたＡＤ変換部７の出力信号は乗算器２７および乗算器２９に入力されるようになっている。   The processing unit 8 includes a multiplier 27, an LPF 28, a multiplier 29, and an LPF 30, and the filter unit 9 includes the multiplier 27, the LPF 28, the multiplier 29, and the LPF 30. The multiplier 27, LPF 28, multiplier 29, and LPF 30 have the same configuration as the multiplier 16, LPF 17, multiplier 18, and LPF 19 in the first embodiment, and the output of the AD conversion unit 7 stored in the buffer 26. The signal is input to the multiplier 27 and the multiplier 29.

そして、切替部１４は振幅判定部１５からの信号に応じてＬＰＦ２８、ＬＰＦ３０のゲイン特性を切り替える。周波数算出部１１は、ＬＰＦ２８およびＬＰＦ３０の出力信号に基づいて、第１実施形態と同様に受信波の周波数ｆｒを算出する。   Then, the switching unit 14 switches the gain characteristics of the LPF 28 and the LPF 30 in accordance with the signal from the amplitude determination unit 15. The frequency calculation unit 11 calculates the frequency fr of the received wave based on the output signals of the LPF 28 and the LPF 30 as in the first embodiment.

なお、本実施形態ではＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９のゲイン特性はＵ字型に固定されており、振幅算出部１０は、ゲイン特性が固定されたＬＰＦ１７およびＬＰＦ１９の出力信号に基づいて振幅Ａｒを算出する。振幅判定部１５は、振幅算出部１０の出力信号に基づいて受信波の振幅が増加しているか否かの判定を行い、判定結果を記憶する。   In this embodiment, the gain characteristics of the LPF 17 and the LPF 19 are fixed in a U shape, and the amplitude calculation unit 10 calculates the amplitude Ar based on the output signals of the LPF 17 and the LPF 19 with the gain characteristics fixed. The amplitude determination unit 15 determines whether or not the amplitude of the received wave is increased based on the output signal of the amplitude calculation unit 10 and stores the determination result.

例えば、振幅判定部１５は、図１２に示すように判定結果を記憶する。すなわち、時点ｔ１で反射波がマイクロホン１に到達し、振幅算出部１０が算出した振幅Ａｒが時点ｔ２まで増加し続けた場合、振幅判定部１５は、振幅Ａｒが増加し始めたタイミング、振幅Ａｒの増加が終了したタイミングとして時点ｔ１、ｔ２を記憶する。   For example, the amplitude determination unit 15 stores the determination result as shown in FIG. That is, when the reflected wave reaches the microphone 1 at the time point t1 and the amplitude Ar calculated by the amplitude calculation unit 10 continues to increase until the time point t2, the amplitude determination unit 15 determines when the amplitude Ar starts to increase, the amplitude Ar The time points t1 and t2 are stored as the timing when the increase in the time is finished.

同様に、時点ｔ３で次の反射波がマイクロホン１に到達し、時点ｔ４まで振幅Ａｒが増加し続けた場合、振幅判定部１５は、振幅Ａｒが増加し始めたタイミング、振幅Ａｒの増加が終了したタイミングとして時点ｔ３、ｔ４を記憶する。また、同様に、時点ｔ５で次の反射波がマイクロホン１に到達し、時点ｔ６まで振幅Ａｒが増加し続けた場合、振幅判定部１５は、振幅Ａｒが増加し始めたタイミング、振幅Ａｒの増加が終了したタイミングとして時点ｔ５、ｔ６を記憶する。   Similarly, when the next reflected wave reaches the microphone 1 at time t3 and the amplitude Ar continues to increase until time t4, the amplitude determination unit 15 finishes increasing the amplitude Ar when the amplitude Ar starts to increase. The time points t3 and t4 are stored as the timing. Similarly, when the next reflected wave reaches the microphone 1 at time t5 and the amplitude Ar continues to increase until time t6, the amplitude determination unit 15 increases the amplitude Ar when the amplitude Ar starts to increase. The time points t5 and t6 are stored as the timing when the operation ends.

このような動作を所定時間行った後、処理部８は、周波数ｆｒの算出を行う。具体的には、周波数算出部１１は、バッファ２６に記憶されたＡＤ変換部７の出力信号をフィルタ部９でフィルタ処理して生成された信号に基づいて、周波数ｆｒの算出を行う。その際、切替部１４は、振幅判定部１５に記憶された振幅Ａｒの増加の開始と終了のタイミングに基づいて、ＬＰＦ２８、ＬＰＦ３０のゲイン特性の切り替えを行う。   After performing such an operation for a predetermined time, the processing unit 8 calculates the frequency fr. Specifically, the frequency calculation unit 11 calculates the frequency fr based on a signal generated by filtering the output signal of the AD conversion unit 7 stored in the buffer 26 by the filter unit 9. At that time, the switching unit 14 switches the gain characteristics of the LPF 28 and the LPF 30 based on the start and end timings of the increase in the amplitude Ar stored in the amplitude determination unit 15.

すなわち、図１２に示すように、時点ｔ１まではＬＰＦ２８、ＬＰＦ３０のゲイン特性を通常の状態、すなわち、図４の破線で示すＵ字型に設定し、ゲインを小さくする。そして、時点ｔ１でＬＰＦ２８、ＬＰＦ３０のゲイン特性を図４の実線で示すＭ字型に切り替え、ＡＤ変換部７の出力信号を増幅する。その後、切替部１４は、時点ｔ２でＬＰＦ２８、ＬＰＦ３０のゲイン特性を通常の状態に戻す。   That is, as shown in FIG. 12, the gain characteristics of the LPF 28 and LPF 30 are set to the normal state, that is, the U-shape indicated by the broken line in FIG. Then, at time t1, the gain characteristics of the LPF 28 and LPF 30 are switched to the M-shape indicated by the solid line in FIG. 4, and the output signal of the AD converter 7 is amplified. Thereafter, the switching unit 14 returns the gain characteristics of the LPF 28 and the LPF 30 to the normal state at time t2.

同様に、切替部１４は、時点ｔ３でフィルタ部９のゲインを増加させ、時点ｔ４で通常のゲイン特性に戻す。また、切替部１４は、時点ｔ５でフィルタ部９のゲインを増加させ、時点ｔ６で通常のゲイン特性に戻す。   Similarly, the switching unit 14 increases the gain of the filter unit 9 at time t3 and returns to the normal gain characteristic at time t4. In addition, the switching unit 14 increases the gain of the filter unit 9 at time t5 and returns to the normal gain characteristic at time t6.

以上説明したように、本実施形態では、所定時間分のＡＤ変換部７の出力信号、および、振幅Ａｒの増加の開始と終了のタイミングを記憶し、記憶したデータに基づいてフィルタ部９のゲイン特性の切り替えおよび周波数ｆｒの算出を行う。このような本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, in the present embodiment, the output signal of the AD conversion unit 7 for a predetermined time and the start and end timings of the increase in the amplitude Ar are stored, and the gain of the filter unit 9 is based on the stored data. The characteristic is switched and the frequency fr is calculated. In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。 (Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably.

例えば、上記第１〜第４実施形態では、処理部８が切替部１４を備え、受信波の振幅に応じてフィルタ部９の特性を切り替えているが、処理部８が切替部１４を備えず、フィルタ部９の特性を切り替えずにＡＤ変換部７の出力信号の処理を行ってもよい。また、受信波の振幅Ａｒが増加している時間のうち一部のみにおいてフィルタ部９のゲインを大きくしてもよい。   For example, in the first to fourth embodiments, the processing unit 8 includes the switching unit 14 and switches the characteristics of the filter unit 9 according to the amplitude of the received wave, but the processing unit 8 does not include the switching unit 14. The output signal of the AD conversion unit 7 may be processed without switching the characteristics of the filter unit 9. Further, the gain of the filter unit 9 may be increased only during a part of the time when the amplitude Ar of the received wave is increasing.

また、探査波の振幅Ａｔがｆ０以外の周波数で極大値をとる場合には、この周波数がｆ１より大きくｆ３未満となるように、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を設定してもよい。   In addition, when the amplitude At of the exploration wave takes a maximum value at a frequency other than f0, the frequencies f1, f2, and f3 may be set so that this frequency is greater than f1 and less than f3.

また、上記第１〜第４実施形態では、フィルタ部９の利得のグラフがＭ字型となるようにＱ値を設定したが、フィルタ部９のゲイン特性はこれに限らず、マイクロホン１の周波数特性を補うものであればよい。例えば、周波数ｆｐがｆ４からｆ５に変化する場合であって、図１３に示すように、Ａｔ４＜Ａｔ５である場合には、フィルタ部９のゲインがＧ４＞Ｇ５となるように設定されていればよい。なお、Ａｔ４、Ａｔ５は、それぞれ、周波数がｆ４、ｆ５のパルス信号が生成されたときの探査波の振幅である。また、Ｇ４、Ｇ５は、それぞれ、フィルタ部９の周波数ｆ４、ｆ５の入力信号に対するゲインである。この場合、ｆ４、ｆ５の値がそれぞれ第１の値、第２の値に相当する。   Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although Q value was set so that the graph of the gain of the filter part 9 may become M shape, the gain characteristic of the filter part 9 is not restricted to this, The frequency of the microphone 1 Anything that complements the characteristics may be used. For example, when the frequency fp changes from f4 to f5, as shown in FIG. 13, if At4 <At5, the gain of the filter unit 9 is set to satisfy G4> G5. Good. Note that At4 and At5 are the amplitudes of the exploration waves when the pulse signals having the frequencies f4 and f5 are generated, respectively. G4 and G5 are gains for the input signals of the frequencies f4 and f5 of the filter unit 9, respectively. In this case, the values of f4 and f5 correspond to the first value and the second value, respectively.

また、探査波として電磁波等を用いてもよい。   Further, an electromagnetic wave or the like may be used as the exploration wave.

１ マイクロホン
２ 信号生成部
９ フィルタ部
１１ 周波数算出部
１２ 周波数判定部
１３ 距離算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microphone 2 Signal generation part 9 Filter part 11 Frequency calculation part 12 Frequency determination part 13 Distance calculation part

Claims (14)

周波数が時間とともに変化するパルス信号を生成する信号生成部（２）と、
前記信号生成部が生成したパルス信号が入力されて、該パルス信号に応じた探査波を送信する送信部（１、３、４）と、
前記探査波の反射波を受信するための受信部（１、５、６、７）と、
前記受信部が受信した受信波の周波数を算出する周波数算出部（１１）と、
前記周波数算出部が算出した周波数の変化と、前記信号生成部から前記送信部に入力されるパルス信号の周波数の変化との比較に基づいて、前記受信波が前記探査波の反射波であるか否かを判定する周波数判定部（１２）と、
前記周波数判定部によって前記受信波が前記探査波の反射波であると判定されたときに、前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が前記探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて、前記探査波を反射した物体との距離を算出する距離算出部（１３）と、を備える物体検知装置であって、
前記受信部が前記受信波に応じて出力する信号をフィルタ処理するフィルタ部（９）を備え、
前記周波数算出部は、前記フィルタ部の出力信号に基づいて前記受信波の周波数を算出し、
前記フィルタ部のゲインは、入力される信号の周波数によって変化し、
前記信号生成部は、生成するパルス信号の周波数を第１の値から第２の値に変化させ、
前記探査波の振幅は、前記信号生成部から前記送信部に入力されるパルス信号の周波数に応じて変化し、
前記フィルタ部に入力される信号の周波数が前記第１の値から前記第２の値に変化したときの前記フィルタ部のゲインの増減は、前記信号生成部から前記送信部に入力されるパルス信号の周波数が前記第１の値から前記第２の値に変化したときの前記探査波の振幅の増減と逆とされている物体検知装置。 A signal generator (2) for generating a pulse signal whose frequency changes with time;
A transmission unit (1, 3, 4) that receives a pulse signal generated by the signal generation unit and transmits a search wave corresponding to the pulse signal;
A receiver (1, 5, 6, 7) for receiving the reflected wave of the exploration wave;
A frequency calculation unit (11) for calculating the frequency of the received wave received by the reception unit;
Whether the received wave is a reflected wave of the exploration wave based on a comparison between a change in frequency calculated by the frequency calculation unit and a change in frequency of a pulse signal input from the signal generation unit to the transmission unit A frequency determination unit (12) for determining whether or not,
When the frequency determining unit determines that the received wave is a reflected wave of the exploration wave, the transmission unit transmits the exploration wave until the receiving unit receives the reflected wave of the exploration wave A distance calculation unit (13) that calculates a distance from the object that reflected the exploration wave based on the time of
A filter unit (9) for filtering a signal output by the receiving unit according to the received wave;
The frequency calculation unit calculates the frequency of the received wave based on the output signal of the filter unit,
The gain of the filter unit varies depending on the frequency of the input signal,
The signal generation unit changes the frequency of the generated pulse signal from the first value to the second value,
The amplitude of the exploration wave changes according to the frequency of the pulse signal input from the signal generator to the transmitter,
The increase / decrease of the gain of the filter unit when the frequency of the signal input to the filter unit changes from the first value to the second value is a pulse signal input from the signal generation unit to the transmission unit An object detection device that is opposite to the increase / decrease in the amplitude of the exploration wave when the frequency changes from the first value to the second value. 前記探査波は超音波である請求項１に記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the exploration wave is an ultrasonic wave. 互いに異なる３つの周波数を小さい順にｆ１、ｆ２、ｆ３とし、
前記信号生成部は、生成するパルス信号の周波数を前記周波数ｆ１から前記周波数ｆ３に、あるいは、前記周波数ｆ３から前記周波数ｆ１に変化させ、
前記送信部は、前記送信部に前記周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のパルス信号が入力されたときの前記探査波の振幅をそれぞれＡｔ１、Ａｔ２、Ａｔ３として、Ａｔ１＜Ａｔ２かつＡｔ２＞Ａｔ３となる特性を有しており、
前記フィルタ部のゲイン特性は、前記フィルタ部の前記周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の入力信号に対するゲインをそれぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３として、Ｇ１＞Ｇ２かつＧ２＜Ｇ３となるように設定されている請求項１または２に記載の物体検知装置。 Three different frequencies are designated as f1, f2, and f3 in ascending order,
The signal generator changes the frequency of the pulse signal to be generated from the frequency f1 to the frequency f3, or from the frequency f3 to the frequency f1,
The transmitter has characteristics that At1 <At2 and At2> At3, where the amplitudes of the exploration waves when the pulse signals of the frequencies f1, f2, and f3 are input to the transmitter are At1, At2, and At3, respectively. Have
The gain characteristic of the filter unit is set so that G1> G2 and G2 <G3, where G1, G2, and G3 are gains for the input signals of the frequencies f1, f2, and f3 of the filter unit, respectively. 3. The object detection apparatus according to 1 or 2. 前記送信部の共振周波数が前記周波数ｆ１よりも大きく前記周波数ｆ３よりも小さい請求項３に記載の物体検知装置。   The object detection apparatus according to claim 3, wherein a resonance frequency of the transmission unit is larger than the frequency f <b> 1 and smaller than the frequency f <b> 3. 前記フィルタ部は、所定の周波数を中心として周波数軸で対称なゲイン特性を有する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。   5. The object detection device according to claim 1, wherein the filter unit has a gain characteristic that is symmetric about a frequency axis with a predetermined frequency as a center. 前記フィルタ部のゲイン特性を切り替える切替部（１４）を備える請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。   The object detection device according to claim 1, further comprising a switching unit (14) that switches a gain characteristic of the filter unit. 前記受信波の振幅を算出する振幅算出部（１０）を備え、
前記切替部は、前記振幅算出部が算出した振幅に基づいて、前記フィルタ部のゲイン特性を切り替える請求項６に記載の物体検知装置。 An amplitude calculation unit (10) for calculating the amplitude of the received wave;
The object detection device according to claim 6, wherein the switching unit switches a gain characteristic of the filter unit based on the amplitude calculated by the amplitude calculation unit. 前記切替部は、前記振幅算出部が算出した振幅が増加しているとき、前記周波数算出部に入力される信号が増幅されるように前記フィルタ部のゲイン特性を切り替える請求項７に記載の物体検知装置。   The object according to claim 7, wherein the switching unit switches the gain characteristic of the filter unit so that a signal input to the frequency calculation unit is amplified when the amplitude calculated by the amplitude calculation unit is increasing. Detection device. 前記フィルタ部は２つのローパスフィルタ（１７、１９、２８、３０）を備えており、
前記周波数算出部は、前記受信部の出力信号を２つの前記ローパスフィルタで処理して得られる２つの成分を用いた直交復調によって、前記受信波の周波数を算出し、
前記切替部は、前記振幅算出部が算出した振幅に応じて２つの前記ローパスフィルタのＱ値を切り替える請求項７または８に記載の物体検知装置。 The filter unit includes two low-pass filters (17, 19, 28, 30),
The frequency calculation unit calculates the frequency of the reception wave by orthogonal demodulation using two components obtained by processing the output signal of the reception unit with two low-pass filters,
The object detection device according to claim 7 or 8, wherein the switching unit switches the Q values of the two low-pass filters according to the amplitude calculated by the amplitude calculation unit. 前記切替部は、前記振幅算出部が算出した振幅が増加しているときの２つの前記ローパスフィルタのＱ値を、前記振幅算出部が算出した振幅が一定であるとき、または、減少しているときの２つの前記ローパスフィルタのＱ値よりも大きくする請求項９に記載の物体検知装置。   The switching unit decreases or decreases the Q values of the two low-pass filters when the amplitude calculated by the amplitude calculating unit is increasing or when the amplitude calculated by the amplitude calculating unit is constant. The object detection device according to claim 9, wherein the object detection device is set to be larger than Q values of the two low-pass filters. 前記切替部は、前記振幅算出部が算出した振幅が一定であるとき、または、減少しているときの２つの前記ローパスフィルタのＱ値を、０．５よりも大きく０．８よりも小さい値とする請求項１０に記載の物体検知装置。   The switching unit is a value larger than 0.5 and smaller than 0.8 when the amplitude calculated by the amplitude calculating unit is constant or is decreasing. The object detection device according to claim 10. 前記フィルタ部は、バンドパスフィルタ（２０）と、前記バンドパスフィルタと中心周波数が等しいノッチフィルタ（２１）とを備えている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の物体検知装置。   The object detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the filter unit includes a band pass filter (20) and a notch filter (21) having a center frequency equal to that of the band pass filter. 前記フィルタ部は、中心周波数が互いに異なる２つのバンドパスフィルタ（２３、２４）を備えている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の物体検知装置。   The object detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the filter unit includes two band-pass filters (23, 24) having different center frequencies. 前記信号生成部は、周波数が単調増加するパルス信号、または、周波数が単調減少するパルス信号を生成する請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
The object detection device according to claim 1, wherein the signal generation unit generates a pulse signal whose frequency monotonously increases or a pulse signal whose frequency monotonously decreases.
JP2017152510A 2017-08-07 2017-08-07 Object detection device Active JP6946834B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152510A JP6946834B2 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Object detection device
DE102018213077.9A DE102018213077B4 (en) 2017-08-07 2018-08-03 OBJECT DETECTION DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152510A JP6946834B2 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Object detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019032207A true JP2019032207A (en) 2019-02-28
JP6946834B2 JP6946834B2 (en) 2021-10-13

Family

ID=65019908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017152510A Active JP6946834B2 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Object detection device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6946834B2 (en)
DE (1) DE102018213077B4 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09509742A (en) * 1994-02-28 1997-09-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method for detecting the relative position of an object with respect to the background using ultrasound
JP2000088942A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Oki Electric Ind Co Ltd Method for discriminating left/right of bistatic sonar
US20050046597A1 (en) * 2003-08-18 2005-03-03 Hutchison Michael C. Traffic light signal system using radar-based target detection and tracking
US20050107699A1 (en) * 2003-09-23 2005-05-19 Loftman Rickard C. Transmit based axial whitening
JP2015184235A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 日本電気株式会社 Probe device, measurement method, and program
US20160266230A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 Raytheon Company Wideband Channel Equalization For Signals Propagated In Lossy Transmission Media

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008044366A1 (en) 2008-12-04 2010-06-10 Robert Bosch Gmbh Detecting device and method for detecting an environment of a vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09509742A (en) * 1994-02-28 1997-09-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method for detecting the relative position of an object with respect to the background using ultrasound
JP2000088942A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Oki Electric Ind Co Ltd Method for discriminating left/right of bistatic sonar
US20050046597A1 (en) * 2003-08-18 2005-03-03 Hutchison Michael C. Traffic light signal system using radar-based target detection and tracking
US20050107699A1 (en) * 2003-09-23 2005-05-19 Loftman Rickard C. Transmit based axial whitening
JP2015184235A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 日本電気株式会社 Probe device, measurement method, and program
US20160266230A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 Raytheon Company Wideband Channel Equalization For Signals Propagated In Lossy Transmission Media

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FASCIANI, STEFANO: ""Physical Audio Digital Filters"", PROCEEDINGS OF THE 17TH CONFERENCE ON NEW INTERFACES FOR MUSICAL EXPRESSION, JPN6021023254, May 2017 (2017-05-01), pages 5 Pages, ISSN: 0004532840 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6946834B2 (en) 2021-10-13
DE102018213077A1 (en) 2019-02-07
DE102018213077B4 (en) 2021-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102157507B1 (en) Circuit for acoustic distance measuring
US11112495B2 (en) Method for acoustic distance time of flight compensation
CN108291966B (en) Object detection device and object detection method
US20200225346A1 (en) Object detection device
WO2018221255A1 (en) Object detecting device
US10088567B2 (en) Ultrasonic sensing device and method for vehicle
WO2018190237A1 (en) Object detecting device
JP5301882B2 (en) Pulse signal transmitter / receiver
KR102159350B1 (en) Device for improving the detection performance of ultrasonic sensors of vehicle and method thereof
JP6262943B2 (en) Object detection device
JP6946834B2 (en) Object detection device
KR102193234B1 (en) Device for increasing the detection distance of ultrasonic sensors of vehicle and method thereof
JP6962270B2 (en) Object detection device
JP2018105702A (en) Object detection device
JP6179897B2 (en) Ultrasonic sensor
US11754709B2 (en) Object detection device
JP6213916B2 (en) Directional sound system
JP7230619B2 (en) object detector
JP6451382B2 (en) Target detection apparatus, target detection method, target detection program, and storage medium
KR101916935B1 (en) Apparatus for driving ultrasonic sensor and system driving ultrasonic sensor including the same and method for driving ultrasonic sensor
JP2023176726A (en) object detection device
US20230204765A1 (en) Object detection device
JP6811914B2 (en) Obstacle detector
JP2023009631A (en) Object detection system and object detection device
JPS61198807A (en) Agc controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200716

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210723

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210817

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6946834

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150