JP2019082436A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤検知を抑制できる物体検知装置を提供する。【解決手段】送受信部５は、周波数が時間とともに変化する第１探査波の送信と、周波数が第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波の送信とを含めて、探査波の送信を複数回行う。受信波判定部１３は、受信波の周波数と送受信部５が送信した探査波の周波数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。送受信部５が複数回行った探査波の送信に対して、距離判定部１１によって物体との距離が所定の閾値よりも小さいと判定され、かつ、受信波判定部１３によって受信波が送受信部５から送信された探査波の反射波であると判定されることを含む１つまたは複数の条件が満たされた回数をＮとして、物体判定部３は、回数Ｎが所定の回数以上であるときに、車両の周囲に物体が存在すると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、物体検知装置に関するものである。

従来、探査波を送信してからその反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出し、車両の周囲の物体を検知する物体検知装置が提案されている。

このような物体検知装置について、例えば特許文献１では、算出した相対速度や距離情報を用いて物体の検知結果を判定し、誤検知の抑制を図る方法が提案されている。

特開２０１６−１５６７５３号公報

特許文献１に記載の方法では、距離等の比較を１回のみ行って物体の検知結果を判定しているため、十分に誤検知を抑制することができない。

本発明は上記点に鑑みて、誤検知を抑制できる物体検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両（２００）に搭載されて、車両の外側にある物体を検知する物体検知装置であって、探査波として超音波を送信するとともに、超音波を受信して該超音波の音圧に応じた信号を出力する送受信部（５）と、送受信部の出力信号に基づいて車両と物体との距離を算出する距離算出部（１０）と、距離算出部が算出した距離が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する距離判定部（１１）と、送受信部が受信した超音波を受信波として、受信波が送受信部から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する受信波判定部（１３）と、距離判定部および受信波判定部の判定結果に基づいて車両の周囲に物体が存在するか否かを判定する物体判定部（３）と、を備え、送受信部は、周波数が時間とともに変化する第１探査波の送信と、周波数が第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波の送信とを含めて、探査波の送信を複数回行い、受信波判定部は、受信波の周波数と送受信部が送信した探査波の周波数との比較に基づいて、受信波が該探査波の反射波であるか否かを判定し、送受信部が複数回行った探査波の送信に対して、距離判定部によって物体との距離が所定の閾値よりも小さいと判定され、かつ、受信波判定部によって受信波が送受信部から送信された探査波の反射波であると判定されることを含む１つまたは複数の条件が満たされた回数をＮとして、物体判定部は、回数Ｎが所定の回数以上であるときに、車両の周囲に物体が存在すると判定する。

このように、探査波の送信を複数回行い、複数回の送信について距離等の判定を行うことにより、誤検知を抑制できる。また、第１探査波と第２探査波とで周波数に異なる特徴を設けることにより、２つの探査波の反射波を区別して受信することができる。したがって、２つの探査波を続けて、あるいは同時に送信した場合にも、２つの探査波について距離の算出等が可能であり、複数回の判定を短い時間で行うことができる。

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。

第１実施形態にかかる物体検知装置の構成図である。 第１実施形態における測距センサの配置を示す図である。 第１実施形態における測距センサの構成図である。 第１実施形態にかかる物体検知装置の作動を説明するための図である。 第２実施形態にかかる物体検知装置の作動を説明するための図である。 第３実施形態における低速時の超音波の送信パターンを示す図である。 第３実施形態における高速時の超音波の送信パターンを示す図である。 第３実施形態における高速時の超音波の送信パターンを示す図である。 第４実施形態における測距センサの構成図である。 他の実施形態にかかる物体検知装置の構成図である。 他の実施形態にかかる物体検知装置の構成図である。

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。

（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、車両に搭載されて、車両から近い距離にある物体を検知するものである。図１に示すように、物体検知装置１００は、測距センサ１と、制御部２と、物体判定部３と、報知部４とを備えている。物体検知装置１００は、図２に示す車両２００に搭載されて、車両２００の外側にある物体を検知する。

測距センサ１は、制御部２からの送波指示および受波指示に応じて超音波の送受信を行い、物体との距離等を検出するものである。測距センサ１は、制御部２および物体判定部３に接続されており、検出した距離等の情報を物体判定部３に送信する。

制御部２、物体判定部３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各種演算などの処理を実行する。

本実施形態の物体検知装置１００は、測距センサ１を複数備えている。具体的には、図２に示すように、物体検知装置１００は１２の測距センサ１を備えており、各測距センサ１は車両２００に配置されている。

図２に示すように、測距センサ１は車両２００の前面部および後面部にそれぞれ４つ配置されており、車両２００の右側面部および左側面部にそれぞれ２つ配置されている。なお、図２、および、後述する図４〜図７では、紙面左側、下側、右側、上側が、車両２００の前側、左側、後ろ側、右側である。

１２の測距センサ１のうち、車両２００前面部に配置された４つの測距センサ１を、紙面上から順に測距センサ１ａ、測距センサ１ｂ、測距センサ１ｃ、測距センサ１ｄとする。また、車両２００左側面部に配置された２つの測距センサ１のうち、車両２００前側のものを測距センサ１ｅ、後側のものを測距センサ１ｆとする。また、車両２００後面部に配置された４つの測距センサ１を、紙面下から順に測距センサ１ｇ、測距センサ１ｈ、測距センサ１ｉ、測距センサ１ｊとする。また、車両２００右側面部に配置された２つの測距センサ１のうち、車両２００後側のものを測距センサ１ｋ、前側のものを測距センサ１ｌとする。

各測距センサ１は制御部２および物体判定部３に接続されている。制御部２は一定の周期で各測距センサ１に送波指示および受波指示を出す。制御部２から受波指示が出されると、各測距センサ１は、物体との距離等に関する情報を物体判定部３に送信する。

物体判定部３は、測距センサ１から送信された情報に基づいて車両の周囲に物体が存在するか否かを判定するものである。物体判定部３は、モニタ、ブザー等で構成された報知部４に接続されており、車両の周囲に物体が存在すると判定した場合には、報知部４に指示を出して運転者への報知を行う。

測距センサ１の詳細な構成について説明する。図３に示すように、測距センサ１は、マイクロホン５と、送信回路６と、信号生成部７と、受信回路８と、信号処理部９と、距離算出部１０と、距離判定部１１と、周波数算出部１２と、受信波判定部１３とを備えている。

マイクロホン５は、車両２００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として超音波を車両２００の外側に送信する。また、マイクロホン５は、車両２００の外側からの超音波を受信して、受信した超音波の音圧に応じた信号を出力する。マイクロホン５は、送受信部に相当する。

具体的には、マイクロホン５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、２つの電極は送信回路６に接続されており、送信回路６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５から車両２００の外側へ超音波が送信される。

また、マイクロホン５が備える圧電素子の２つの電極は、受信回路８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８に入力されるようになっている。

送信回路６は、入力された信号をＤ／Ａ変換し、これにより生成された電圧を出力するものである。送信回路６にはパルス信号を生成する信号生成部７が接続されており、送信回路６は、信号生成部７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マイクロホン５に印加する。

信号生成部７は、制御部２からの送波指示に応じて、パルス信号を生成し、また、生成するパルス信号の周波数を変化させる。制御部２は、定期的に信号生成部７に送波指示を送り、マイクロホン５に探査波を送信させるとともに、定期的に受信回路８に受波指示を送る。前述したように、受信回路８には、マイクロホン５が備える圧電素子の２つの電極間の電圧が入力されるようになっており、受信回路８は、制御部２からの受波指示に応じて、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出力する。

信号処理部９は、受信回路８の出力信号に対して直交復調処理を行い、マイクロホン５が受信した超音波である受信波の周波数を検出するものである。信号処理部９は、各時間における周波数を出力する。

距離算出部１０は、マイクロホン５の出力信号に基づいて車両２００と物体との距離を算出するものである。具体的には、距離算出部１０は、信号処理部９の出力信号から受信波の振幅を算出し、マイクロホン５が探査波を送信してから、算出した振幅が所定の基準値以上になるまでの時間に基づいて、物体との距離を算出する。

距離判定部１１は、距離算出部１０が算出した距離が所定の閾値よりも小さいか否かを判定するものであり、この判定の結果は物体判定部３に送信される。

周波数算出部１２は、信号処理部９が検出した受信波の周波数に基づいて、受信波の周波数の変化パターン、すなわち、所定時間で周波数がどのように変化するかを算出するものである。

受信波判定部１３は、受信波がマイクロホン５から送信された探査波の反射波であるか否かを判定するものである。受信波判定部１３は、周波数算出部１２が算出した変化パターンに基づいて、マイクロホン５が受信した超音波が、マイクロホン５が送信した探査波の反射波であるか否かを判定し、判定結果を物体判定部３に送信する。

物体判定部３は、距離判定部１１および受信波判定部１３の判定結果に基づいて、車両の周囲のある距離に物体が存在するか否かを判定する。後述するように、物体判定部３は、距離判定部１１および受信波判定部１３の判定結果に関する複数の条件が満たされた回数が所定の回数以上であるときに、車両の周囲に物体が存在すると判定する。

物体検知装置１００の作動について説明する。物体検知装置１００では、制御部２から信号生成部７に送波指示が送られ、信号生成部７が生成したパルス信号が送信回路６によってＤ／Ａ変換され、送信回路６からマイクロホン５に交流電圧が印加されると、マイクロホン５から探査波である超音波が送信される。

そして、探査波が車両２００の外側の物体で反射し、マイクロホン５が探査波の反射波を受信すると、マイクロホン５が備える圧電素子の２つの電極間の電圧が変化する。この電圧は受信回路８に入力され、受信回路８は、制御部２からの受波指示に応じて、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信号処理部９に出力する。

信号処理部９は、受信回路８の出力信号に対して直交復調処理を行い、受信波の周波数を検出する。距離算出部１０は、信号処理部９の出力信号から受信波の振幅を検出し、検出した振幅が所定の基準値以上になったとき、マイクロホン５が探査波を送信してから経過した時間に基づいて、車両２００の外側の物体との距離を算出する。そして、距離判定部１１は、距離算出部１０が算出した距離が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、判定結果を物体判定部３に送信する。

また、周波数算出部１２は、信号処理部９が検出した周波数成分から受信波の周波数の変化率を検出する。受信波判定部１３は、周波数算出部１２が検出した周波数とマイクロホン５が送信した探査波の周波数とを比較し、これらが同様に増減している場合には、受信波がマイクロホン５から送信された探査波の反射波であると判定する。受信波判定部１３は判定結果を物体判定部３に送信する。

物体判定部３は、距離判定部１１および受信波判定部１３の判定結果に基づいて、車両の周囲に物体があるか否かを判定する。

本実施形態では、信号生成部７は、制御部２からの送波指示を受信すると、マイクロホン５が探査波の送信を複数回行うようにパルス信号を生成する。マイクロホン５は、周波数が時間とともに変化する第１探査波の送信と、周波数が第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波の送信とを含めて、探査波の送信を複数回行う。なお、本実施形態では、第１探査波は、周波数が時間の経過とともに増加する超音波とされており、第２探査波は、周波数が時間の経過とともに減少する超音波とされている。

マイクロホン５が複数回行った探査波の送信に対して、第１の条件と、第２の条件を含む１つまたは複数の条件が満たされた回数をＮとする。ここで、第１の条件とは、距離判定部１１によって、距離算出部１０が算出した距離が測距センサ１の最大検知距離よりも小さいと判定されることである。また、第２の条件とは、受信波判定部１３によって受信波がマイクロホン５から送信された探査波の反射波であると判定されることである。物体判定部３は、Ｎが所定の回数以上であるときに、車両の周囲に物体が存在すると判定する。本実施形態では、第１の条件および第２の条件が満たされた回数をＮとする。

なお、前述したように、本実施形態の物体検知装置１００は、測距センサ１を複数備えている。各測距センサ１が備える受信波判定部１３は、各測距センサ１が備えるマイクロホン５が受信した超音波について、この超音波が複数の測距センサ１のうちいずれか１つが備えるマイクロホン５から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する。そして、本実施形態では、各受信波判定部１３によって、各マイクロホン５が受信した超音波について、この超音波が隣接するマイクロホン５から送信された探査波の反射波であると判定されたときに、第２の条件が満たされる。

例えば、超音波の送受信は、図４に示すように行われる。図４では、超音波の送信を３回行う場合について図示している。また、図４、および、後述する図５において、実線矢印は周波数が時間の経過とともに増加する超音波、破線矢印は周波数が時間の経過とともに減少する超音波を示している。

図４に示す例では、１回目の超音波の送信は、測距センサ１ｂが行う第１探査波の送信である。１回目の超音波の送信の前に、Ｎ＝０とされる。そして、１回目の送信の後に測距センサ１ａが超音波を受信し、測距センサ１ａの距離算出部１０が算出した距離が測距センサ１の最大検知距離よりも小さく、かつ、測距センサ１ａが受信した超音波の周波数が第１探査波の周波数と同様に増加していれば、Ｎに１が加算される。

２回目の超音波の送信は、測距センサ１ａが行う第２探査波の送信である。このとき、測距センサ１ｂが超音波を受信し、測距センサ１ｂの距離算出部１０が算出した距離が測距センサ１の最大検知距離よりも小さく、かつ、測距センサ１ｂが受信した超音波の周波数が第２探査波の周波数と同様に減少していれば、Ｎに１が加算される。

３回目の超音波の送信は、測距センサ１ｂが行う第２探査波の送信である。このとき、測距センサ１ａが超音波を受信し、測距センサ１ａの距離算出部１０が算出した距離が測距センサ１の最大検知距離よりも小さく、かつ、測距センサ１ａが受信した超音波の周波数が第２探査波の周波数と同様に減少していれば、Ｎに１が加算される。

そして、超音波の送信を３回行った結果、例えばＮが２以上であれば、物体判定部３は車両の周囲に物体が存在すると判定する。なお、Ｎが１以上であるときに車両の周囲に物体が存在すると判定してもよいし、Ｎが３であるときに車両の周囲に物体が存在すると判定してもよい。

このように、探査波の送信および距離等についての判定を複数回行うことにより、誤検知を抑制できる。また、第１探査波と第２探査波とで周波数に異なる特徴を設けることにより、２つの探査波の反射波を区別して受信することができる。したがって、２つの探査波を続けて送信しても、２つの探査波について距離の算出等が可能であり、複数回の判定を短い時間で行うことができる。また、測距センサ１の送信、受信の組み合わせを変えることで、複数回の判定をさらに短い時間で行うことができる。

（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実施形態に対して探査波の送信のタイミング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。

本実施形態では、隣り合う２つのマイクロホン５が、探査波の送信を同一のタイミングで行う。そして、同一のタイミングで行われる探査波の送信では、一方のマイクロホン５が第１探査波を送信し、他方のマイクロホン５が第２探査波を送信する。

例えば、図５に示すように、図４に示す１回目の超音波の送信と２回目の超音波の送信とを同一のタイミングで行った後に、図４に示す３回目の超音波の送信を行う。ここでは、測距センサ１ｂが備えるマイクロホン５が第１探査波を送信するのと同一のタイミングで、測距センサ１ａが備えるマイクロホン５が第２探査波を送信している。

なお、同一のタイミングには、完全に同一のタイミングのみでなく、ほぼ同一のタイミングも含まれるものとする。例えば、１つのマイクロホン５が探査波を送信する周期をＴとして、このマイクロホン５が探査波を送信してからＴ／２以下の時間内に他のマイクロホン５が探査波を送信した場合は、同一のタイミングで探査波が送信されたものとする。また、例えば、測距センサ１ｂが探査波を送信した後であって測距センサ１ａの受信波の処理が終了する前に測距センサ１ａが探査波の送信を開始した場合も、同一のタイミングで探査波が送信されたものとする。

測距センサ１ｂのマイクロホン５が第１探査波を送信してから、第１探査波の反射波を測距センサ１ａのマイクロホン５が受信するまでの時間に基づいて、距離算出部１０が算出した車両２００と物体との距離をｄａとする。

測距センサ１ａのマイクロホン５が第２探査波を送信してから、第２探査波の反射波を測距センサ１ｂのマイクロホン５が受信するまでの時間に基づいて、距離算出部１０が算出した車両２００と物体との距離をｄｂとする。

本実施形態では、距離ｄａと距離ｄｂとの差が所定の範囲に含まれることを第３の条件とし、マイクロホン５が複数回行った探査波の送信に対して、第１の条件および第２の条件に加えて、第３の条件が満たされた回数をＮとする。そして、物体判定部３は、Ｎが所定の回数以上であるときに、車両の周囲に物体が存在すると判定する。

なお、本実施形態では、第１の条件および第２の条件が満たされ、かつ、第３の条件が満たされないときには、物体判定部３は、新たに別の物体が車両２００に近づいたと判定する。

このように、周波数の変化の特徴が異なる第１探査波および第２探査波を用いることで、測距センサ１ａ、測距センサ１ｂが同時に探査波を送信した場合にも、混信を抑制することができる。これにより、物体判定部３が行う判定にかかる時間を短縮することができる。また、第３の条件を用いることで、誤検知をさらに抑制できる。

（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実施形態に対して同時に超音波を送信する測距センサ１の数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。

第２実施形態では測距センサ１ａと測距センサ１ｂとが同一のタイミングで探査波を送信したが、本実施形態では、さらに多くの測距センサ１が同一のタイミングで探査波を送信する。また、低速時と高速時とで、探査波を同時に送信する測距センサ１の組み合わせを変化させる。

低速時における探査波の送信方法について図６を用いて説明する。低速時には、図６に示す４つのパターンＡ０、Ａ１、Ｂ０、Ｂ１を組み合わせて送受信を行う。ここでは、パターンＡ０、Ａ１からランダムに選択された１つのパターンの送受信と、パターンＢ０、Ｂ１からランダムに選択された１つのパターンの送受信とが交互に行われる。

なお、図６および後述する図７では、車両２００の紙面左側に並ぶ４つの三角形が上から順に測距センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの作動を示し、車両２００の紙面下側に並ぶ２つの三角形のうち左側が測距センサ１ｅの作動、右側が測距センサ１ｆの作動を示す。また、車両２００の紙面右側に並ぶ４つの三角形が下から順に測距センサ１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊの作動を示し、車両２００の紙面上側に並ぶ２つの三角形のうち右側が測距センサ１ｋの作動、左側が測距センサ１ｌの作動を示す。そして、斜線ハッチングが付された三角形は第１探査波の送信と超音波の受信とを行うことを示し、点ハッチングが付された三角形は第２探査波の送信と超音波の受信とを行うことを示している。また、ハッチングが付されていない三角形は探査波の送信を行わず、超音波の受信のみを行うことを示している。

パターンＡ０では、測距センサ１ａ、１ｅ、１ｇ、１ｋが第１探査波を送信し、測距センサ１ｃ、１ｉが第２探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。パターンＡ１では、測距センサ１ａ、１ｅ、１ｇ、１ｋが第２探査波を送信し、測距センサ１ｃ、１ｉが第１探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。

パターンＢ０では、測距センサ１ｄ、１ｆ、１ｊ、１ｌが第１探査波を送信し、測距センサ１ｂ、１ｈが第２探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。パターンＢ１では、測距センサ１ｄ、１ｆ、１ｊ、１ｌが第２探査波を送信し、測距センサ１ｂ、１ｈが第１探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。

このように、低速時には、各測距センサ１は２回に１回探査波を送信する。これにより、混信をさらに抑制することができる。

高速時における探査波の送信方法について図７を用いて説明する。高速時には、図７に示す４つのパターンＣ０、Ｃ１、Ｄ０、Ｄ１を組み合わせて送受信を行う。ここでは、パターンＣ０、Ｃ１からランダムに選択された１つのパターンの送受信と、パターンＤ０、Ｄ１からランダムに選択された１つのパターンの送受信とが交互に行われる。

パターンＣ０では、測距センサ１ａ、１ｅ、１ｇ、１ｋが第１探査波を送信し、測距センサ１ｃ、１ｆ、１ｉ、１ｌが第２探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。パターンＣ１では、測距センサ１ａ、１ｅ、１ｇ、１ｋが第２探査波を送信し、測距センサ１ｃ、１ｆ、１ｉ、１ｌが第１探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。

パターンＤ０では、測距センサ１ｄ、１ｆ、１ｊ、１ｌが第１探査波を送信し、測距センサ１ｂ、１ｅ、１ｈ、１ｋが第２探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。パターンＤ１では、測距センサ１ｄ、１ｆ、１ｊ、１ｌが第２探査波を送信し、測距センサ１ｂ、１ｅ、１ｈ、１ｋが第１探査波を送信し、他の測距センサ１は探査波を送信しない。

このように、高速時には、車両２００の側方の物体を早いタイミングで検知するために、車両２００の側面部に配置された測距センサ１ｅ、１ｆ、１ｋ、１ｌが毎回探査波を送信する。

各測距センサ１が受信する超音波の種類について図８を用いて説明する。例えば、パターンＣ０、Ｄ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｃ０、Ｄ０、Ｃ１の順に送受信が行われた場合、各測距センサ１が受信する可能性のある超音波の種類は、図８に示すようになる。

なお、図８では、１２の測距センサ１のうち、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｌが受信する超音波の種類を示している。斜線ハッチングが付された矩形は第１探査波を受信する可能性があることを示し、点ハッチングが付された矩形は第２探査波を受信する可能性があることを示している。また、これらの矩形の長さは、送受信の処理が行われる時間を示しており、パターンが切り替わってから時間Ｔが経過するまでに送受信の処理が終了することを示している。

図８に示すように、隣接する測距センサ１からの超音波のみを考慮すれば、各周期において、１つの測距センサ１が２つの測距センサ１から送信された同じ種類の超音波を受信することがないようにされている。

例えば、測距センサ１ｌが受信する超音波としては、測距センサ１ｌ自身が送信した探査波の反射波と、隣接する測距センサ１ａが送信した探査波の反射波が考えられる。そのため、測距センサ１ａと測距センサ１ｌが同一の周期で同じ種類の探査波を送信することがないように送信パターンが設定されている。具体的には、測距センサ１ａと測距センサ１ｌが共に探査波を送信するパターンでは、測距センサ１ａと測距センサ１ｌのうち一方が第１探査波を送信し、他方が第２探査波を送信する。そして、他のパターンでは、測距センサ１ａと測距センサ１ｌのうち、測距センサ１ｌのみが探査波を送信する。

また、測距センサ１ａが受信する超音波としては、測距センサ１ａ自身、および、隣接する測距センサ１ｌ、１ｂが送信した探査波の反射波が考えられる。そのため、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｌが同一の周期で同じ種類の探査波を送信することがないように送信パターンが設定されている。具体的には、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｌのうち１つが第１探査波を送信し、他の１つが第２探査波を送信し、残りの１つは探査波を送信せず、超音波の受信のみを行う。

また、測距センサ１ｂが受信する超音波としては、測距センサ１ｂ自身、および、隣接する測距センサ１ａ、１ｃが送信した探査波の反射波が考えられる。そのため、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｃが同一の周期で同じ種類の探査波を送信することがないように送信パターンが設定されている。具体的には、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｃのうち１つまたは２つが探査波を送信する。そして、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｃのうちの２つが探査波を送信する場合には、２つのうちの一方が第１探査波を送信し、他方が第２探査波を送信する。

同様に、測距センサ１ｃ、１ｄ、１ｅについても、各周期において、１つの測距センサ１が２つの測距センサ１から送信された同じ種類の超音波を受信することがないように送信パターンが設定されている。

なお、図７に示すように、高速時のパターンＣ０では、測距センサ１ｌの両側に配置された測距センサ１ａ、１ｋが共に第１探査波を送信し、測距センサ１ｆの両側に配置された測距センサ１ｅ、１ｇが共に第１探査波を送信する。同様に、パターンＣ１、Ｄ０、Ｄ１においても、車両２００側面部の１つの測距センサ１の両側に配置された２つの測距センサ１が共に第１探査波を送信するか、または、共に第２探査波を送信する。

このような送信パターンにおいても、左側面部に配置された測距センサ１ｅと測距センサ１ｆ、右側面部に配置された測距センサ１ｋと測距センサ１ｌを十分に離して配置することにより、両側の測距センサ１からの超音波の混信を回避することができる。また、前述したように、車両２００前面部、後面部に配置された測距センサ１からの超音波の送信を２回に１回とすることで、さらに混信を回避することができる。

このように探査波の送信を複数回行った後、第２実施形態と同様に物体判定部３による判定が行われる。なお、高速時には車両２００側面部に配置された測距センサ１が毎回探査波を送信するので、車両２００側方の物体については、低速時の半分の時間で判定を行うことができる。

物体検知の範囲を広げるためには、短い周期で多くの測距センサ１から探査波を送信することが必要となる。このとき、２つの測距センサ１が同じ周波数の探査波を送信すると、測距センサ１が受信した超音波がどの測距センサ１が送信した探査波の反射波であるか判別することが困難である。

これに対して、本実施形態では、上記のように探査波の周波数に２通りの特徴を設けている。したがって、１つの測距センサ１と、この両側に配置された２つの測距センサ１のうち、２つの測距センサ１が同一のタイミングで探査波を送信する場合にも、混信を抑制することができる。

（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実施形態に対して物体の判定に用いる条件を追加したものであり、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。

図９に示すように、本実施形態の物体検知装置１００は相対速度判定部１４を備えている。相対速度判定部１４は、探査波の周波数と、周波数算出部１２が算出した受信波の周波数との差に基づいて、車両２００に対する物体の相対速度を算出するものである。なお、物体の相対速度を、距離算出部１０が算出した距離の単位時間当たりの変化量に基づいて算出してもよい。

相対速度判定部１４は、相対速度についての判定を行い、判定結果を物体判定部３に送信する。物体判定部３は、距離判定部１１および受信波判定部１３の判定結果に加えて、相対速度判定部１４の判定結果に基づいて車両の周囲に物体が存在するか否かを判定する。

具体的には、相対速度判定部１４は、車両２００に対する物体の過去の相対速度、および、距離算出部１０が算出した過去の距離に基づいて、車両２００と物体との将来の距離を推定する。そして、過去に推定された距離と、距離算出部１０が算出した現在の距離との差が所定の範囲に含まれることを第４の条件として、マイクロホン５が複数回行った探査波の送信に対して、第１の条件および第２の条件に加えて第４の条件が満たされた回数をＮとする。物体判定部３は、Ｎが所定の回数以上であるときに、車両の周囲に物体が存在すると判定する。

例えば、ｔを時間として、ｔ＝ｔ０のときの車両２００と物体との距離をｄ０とし、車両に接近する向きを正とした物体の相対速度をｖ０とすると、ｔ＝ｔ０＋Δｔのときの車両と物体との距離ｄ１は、ｄ０−ｖ０Δｔに近いと予想される。

そこで、所定の値ｄｌとｄｈを用いて、ｄ０−ｖ０Δｔ−ｄｌ＜ｄ１＜ｄ０−ｖ０Δｔ＋ｄｈであるときに、ｄ０とｄ１との差が所定の範囲に含まれるとする。

このように、過去の距離および相対速度から推定した現在の距離と、距離算出部１０が算出した距離とを比較することにより、誤検知をさらに抑制することができる。

なお、第４の条件の代わりに、次の第５、第６の条件を判定に用いてもよい。第５の条件は、ｔ＝ｔ０＋Δｔのときの車両２００に対する物体の相対速度をｖ１とし、ｖｌ、ｖｈを所定の基準値として、ｖｌ＜ｖ１−ｖ０＜ｖｈとなることである。第６の条件は、距離算出部１０が算出した距離、および、車両２００に対する物体の相対速度から推定される車両２００と物体との過去の距離と、距離算出部１０が過去に算出した距離との差が、所定の範囲に含まれることである。

また、第１の条件および第２の条件に加えて、第３〜第６の条件のうち２つ以上の条件を判定に用いてもよい。また、第１の条件および第２の条件に加えて、第３〜第６の条件のうち２つ以上の条件を判定に用いる場合には、第１、第２の条件と、他の条件のうち少なくとも一部の条件が満たされた回数をＮとしてもよい。

（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。

例えば、１つの測距センサ１がマイクロホン５を２つ備え、一方のマイクロホン５から超音波を送信し、他方のマイクロホン５で超音波を受信してもよい。

また、物体検知装置１００が測距センサ１を１つのみ備えていてもよい。１つの測距センサ１で超音波の送受信を行う場合でも、複数回の送受信および判定を行うことにより、誤検知を抑制することができ、第１探査波および第２探査波を用いることで、判定時間を短縮することができる。

また、図１０に示すように、物体検知装置１００が車両状態推定部１５および車両センサ１６を備え、車両センサ１６からの信号に基づいて車両状態推定部１５が推定した車両２００の状態に応じて、Ｎの決定に用いられる条件の所定の範囲を変更してもよい。例えば、車両２００の状態に応じてｄｌ、ｄｈ、ｖｌ、ｖｈの値を変更してもよい。

車両センサ１６が検出する車両２００の状態としては、例えば、操舵角、車輪速、加速度、シフト位置等が挙げられる。また、ＧＰＳ（Global Positioning System）デバイスで車両センサ１６を構成し、車両センサ１６から得られる車両２００の位置情報に応じて所定の範囲を変更してもよい。

また、車両２００における測距センサ１の搭載位置によって所定の範囲を変更してもよい。例えば、測距センサ１ｅ、１ｆ、１ｋ、１ｌの受信波の判定における所定の範囲を、測距センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの受信波の判定における所定の範囲よりも狭くしてもよい。

また、操舵角、速度、シフト位置のうち２つ以上のものに応じて所定の範囲を変更してもよいし、操舵角、速度、シフト位置のうち１つ以上のものと測距センサ１の搭載位置とに応じて所定の範囲を変更してもよい。

また、図１１に示すように、物体検知装置１００が、物体判定部３によって障害物判定された物体が車両に対してどのように移動しているかを判定する物体移動判定部１７を備えていてもよい。物体移動判定部１７の判定結果は、例えば報知部４が報知する内容の決定等に用いられる。

物体移動判定部１７は、例えば、車両２００の側面部に配置されたマイクロホン５が受信した超音波に基づいて算出される物体の相対速度を用いて、次のような判定を行う。すなわち、物体移動判定部１７は、この相対速度が、車両２００に接近することを示す値から、車両２００から離れることを示す値に変化したときに、この物体が車両２００とすれ違うように移動していると判定する。あるいは、物体移動判定部１７は、このようなときに物体が車両２００をすり抜けるように移動していると判定する。あるいは、物体移動判定部１７は、このようなときに物体が車両２００を追い抜くように移動していると判定する。

また、さらに、この物体との距離の時間変化において、物体の相対速度の絶対値が所定の値よりも小さいときに車両２００と物体との距離が極小値をとる場合に、物体移動判定部１７は、次のように判定する。すなわち、物体移動判定部１７は、物体が車両２００とすれ違うように移動しているか、または、車両２００をすり抜けるように移動しているか、または、車両２００を追い抜くように移動していると判定する。

また、複数回行われる探査波の送信のうちの１回において、距離判定部１１によって、２つの物体について、車両２００と物体との距離が所定の閾値よりも小さいと判定された場合には、次回の送信のタイミングを次のように設定してもよい。

すなわち、検知された２つの物体をそれぞれ第１物体、第２物体として、車両２００と第１物体との距離および第１物体の相対速度から、車両２００と第１物体との第１時刻における距離を推定し、推定した距離を第１距離とする。また、車両２００と第２物体との距離および第２物体の相対速度から、車両２００と第２物体との第２時刻における距離を推定し、推定した距離を第２距離とする。そして、第１距離と第２距離との差が所定値以上となるように第１時刻および第２時刻を設定して、第１物体を再度検知するための第１探査波を第１時刻に送信し、第２物体を再度検知するための第２探査波を第２時刻に送信する。

例えば、ｔ＝ｔ０のときにパターンＤ１で超音波を送受信した結果、測距センサ１ａ、１ｂ間の送受信によって第１物体が検知され、測距センサ１ｂ、１ｃ間の送受信によって第２物体が検知されたとする。

ｔ＝ｔ０のときの車両２００と第１物体との距離、第１物体の相対速度をｄ０１、ｖ０１とすると、ｔ＝ｔ０＋Δｔ１のときの車両２００と第１物体との距離は、ｄ０１−ｖ０１Δｔ１に近いと予想される。また、ｔ＝ｔ０のときの車両２００と第２物体との距離、第２物体の相対速度をｄ０２、ｖ０２とすると、ｔ＝ｔ０＋Δｔ２のときの車両２００と第２物体との距離は、ｄ０２−ｖ０２Δｔ２に近いと予想される。

そして、次にパターンＣ０で超音波を送受信する場合に、車両２００と第１、第２物体との距離が互いにほぼ等しくなる時刻で測距センサ１ａ、１ｃから第１、第２探査波を送信すると、測距センサ１ｂが各探査波の反射波を受信するタイミングが重なりやすい。

そこで、ｄ０１−ｖ０１Δｔ１とｄ０２−ｖ０２Δｔ２との差が所定値以上となるようにΔｔ１、Δｔ２を設定する。そして、ｔ＝ｔ０＋Δｔ１のときに測距センサ１ａから第１探査波を送信し、ｔ＝ｔ０＋Δｔ２のときに測距センサ１ｃから第２探査波を送信する。

このように送信のタイミングを設定することで、測距センサ１ｂが第１探査波の反射波を受信するタイミングと第２探査波の反射波を受信するタイミングが重なることを抑制し、混信を回避することができる。

３ 物体判定部
５ マイクロホン
１０ 距離算出部
１１ 距離判定部
１３ 受信波判定部

Claims (13)

1. 車両（２００）に搭載されて、前記車両の外側にある物体を検知する物体検知装置であって、
   探査波として超音波を送信するとともに、超音波を受信して該超音波の音圧に応じた信号を出力する送受信部（５）と、
   前記送受信部の出力信号に基づいて前記車両と物体との距離を算出する距離算出部（１０）と、
   前記距離算出部が算出した距離が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する距離判定部（１１）と、
   前記送受信部が受信した超音波を受信波として、前記受信波が前記送受信部から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する受信波判定部（１３）と、
   前記距離判定部および前記受信波判定部の判定結果に基づいて前記車両の周囲に物体が存在するか否かを判定する物体判定部（３）と、を備え、
   前記送受信部は、周波数が時間とともに変化する第１探査波の送信と、周波数が前記第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波の送信とを含めて、探査波の送信を複数回行い、
   前記受信波判定部は、前記受信波の周波数と前記送受信部が送信した探査波の周波数との比較に基づいて、前記受信波が該探査波の反射波であるか否かを判定し、
   前記送受信部が複数回行った探査波の送信に対して、前記距離判定部によって物体との距離が所定の閾値よりも小さいと判定され、かつ、前記受信波判定部によって前記受信波が前記送受信部から送信された探査波の反射波であると判定されることを含む１つまたは複数の条件が満たされた回数をＮとして、
   前記物体判定部は、前記回数Ｎが所定の回数以上であるときに、前記車両の周囲に物体が存在すると判定する物体検知装置。
2. 前記第１探査波は、周波数が時間の経過とともに増加する超音波であり、
   前記第２探査波は、周波数が時間の経過とともに減少する超音波である請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記送受信部を複数備え、
   前記受信波判定部は、複数の前記送受信部それぞれが受信した超音波について、該超音波が複数の前記送受信部のうちいずれか１つの送受信部から送信された探査波の反射波であるか否かを判定し、
   前記判定されることは、前記受信波判定部によって、複数の前記送受信部それぞれが受信した超音波について、該超音波が複数の前記送受信部のうちいずれか１つの送受信部から送信された探査波の反射波であると判定されることである請求項１または２に記載の物体検知装置。
4. 複数の前記送受信部は、探査波の送信を同一のタイミングで行い、
   前記同一のタイミングで行われる探査波の送信では、少なくとも１つの送受信部が前記第１探査波を送信し、少なくとも１つの送受信部が前記第２探査波を送信し、
   複数の前記送受信部のうち前記第１探査波を送信した送受信部を第１送受信部とし、
   複数の前記送受信部のうち前記第２探査波を送信した送受信部を第２送受信部とし、
   前記第１送受信部が前記第１探査波を送信してから、該第１探査波の反射波を前記第２送受信部が受信するまでの時間に基づいて算出された前記車両と物体との距離をｄａとし、
   前記第２送受信部が前記第２探査波を送信してから、該第２探査波の反射波を前記第１送受信部が受信するまでの時間に基づいて算出された前記車両と物体との距離をｄｂとして、
   前記複数の条件のうちの１つは、前記距離ｄａと前記距離ｄｂとの差が所定の範囲に含まれることである請求項３に記載の物体検知装置。
5. 前記複数の条件のうちの１つは、前記車両に対する物体の過去の相対速度、および、前記距離算出部が算出した過去の距離に基づいて推定された前記車両と物体との現在の距離と、前記距離算出部が算出した現在の距離との差が、所定の範囲に含まれることである請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
6. 前記複数の条件のうちの１つは、前記車両に対する物体の過去の相対速度と現在の相対速度との差が所定の範囲に含まれることである請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
7. 前記複数の条件のうちの１つは、前記距離算出部が算出した距離、および、前記車両に対する物体の相対速度から推定される前記車両と物体との過去の距離と、前記距離算出部が過去に算出した距離との差が、所定の範囲に含まれることである請求項１ないし６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
8. 前記車両に対する物体の相対速度は、前記送受信部が送信した探査波の周波数と受信波の周波数との差に基づいて算出される請求項５ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
9. 前記車両に対する物体の相対速度は、前記距離算出部が算出した距離の単位時間当たりの変化量に基づいて算出される請求項５ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
10. 前記所定の範囲は、前記車両の操舵角、前記車両の速度、前記車両のシフト位置、前記車両における前記送受信部の搭載位置のうち少なくとも１つに基づいて変更される請求項４ないし９のいずれか１つに記載の物体検知装置。
11. 前記物体判定部によって前記車両の周囲にあると判定された物体が前記車両に対してどのように移動しているかを判定する物体移動判定部（１７）を備え、
    前記物体移動判定部は、前記車両の側方に配置された前記送受信部が受信した超音波に基づいて算出される物体の相対速度が、前記車両に接近することを示す値から、前記車両から離れることを示す値に変化したときに、物体が前記車両とすれ違うように移動しているか、または、前記車両をすり抜けるように移動しているか、または、物体が前記車両を追い抜くように移動していると判定する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の物体検知装置。
12. 前記物体移動判定部は、前記車両の側方に配置された前記送受信部が受信した超音波に基づいて算出される物体の相対速度が、前記車両に接近することを示す値から、前記車両から離れることを示す値に変化し、かつ、物体との距離の時間変化において、物体の相対速度の絶対値が所定の値よりも小さいときに物体との距離が極小値をとる場合に、物体が前記車両とすれ違うように移動しているか、または、物体が前記車両をすり抜けるように移動しているか、または、物体が前記車両を追い抜くように移動していると判定する請求項１１に記載の物体検知装置。
13. 前記距離判定部によって、２つの物体について、前記車両と物体との距離が所定の閾値よりも小さいと判定されたとき、
    前記２つの物体をそれぞれ第１物体、第２物体として、
    前記第１物体を再度検知するための前記第１探査波が第１時刻に送信され、
    前記第２物体を再度検知するための前記第２探査波が第２時刻に送信され、
    前記車両と前記第１物体との距離および前記第１物体の相対速度から推定される前記車両と前記第１物体との前記第１時刻における距離を第１距離とし、
    前記車両と前記第２物体との距離および前記第２物体の相対速度から推定される前記車両と前記第２物体との前記第２時刻における距離を第２距離として、
    前記第１時刻および前記第２時刻は、前記第１距離と前記第２距離との差が所定値以上となるように設定される請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の物体検知装置。

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