JP2023006711A - 物体検出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】超音波の送受信部と温度センサを備える物体検出部を複数備える物体検出システムにおいて、温度センサの故障の可能性も踏まえて物体検出の精度向上を図る。【解決手段】本開示の一例としての物体検出システムは、複数の物体検出部を備え、前記物体検出部は、超音波を送信し、前記超音波が物体で反射することで生じた反射波を受信する送受信部と、前記送受信部によって受信された前記反射波の信号レベルを検出する受信回路部と、前記受信回路部によって検出された前記信号レベルを所定の信号閾値と比較して物体を検出する検出部と、環境の温度を検出する温度センサと、複数の前記物体検出部における前記温度センサそれぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する検出感度調整部と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、物体検出システムに関する。
従来から、例えば、車両（自動車等）において、超音波を車外方向に送信し、物体（壁、他車両、通行人等）による反射波を受信することで、物体を検出する技術がある。また、超音波が空気（外気）中を伝播する際の減衰量や伝搬速度は、空気の温度（以下、外気温ともいう。）によって異なる。そのため、正確な外気温を認識（または推定）することができれば、物体検出の精度を向上できる。
ただし、外気温を検出するためだけのセンサを設置するのは、コスト面で好ましくない。そこで、物体検出部に環境温度（雰囲気温度）を検出する温度センサが備えられている場合は、その温度センサによって検出された温度に基づいて、外気温を推定することができる。
しかし、物体検出部の設置位置によって、温度センサがエンジン排気熱や直射日光などの影響を受け、外気温よりも有意に高い温度を検出し、外気温を正確に推定できない場合がある。
そこで、複数の物体検出部がある場合は、例えば、それぞれの温度センサで検出した温度のうち、最低温度を外気温と推定し、その外気温に基づいて物体検出を行う技術がある。これによれば、ある程度の効果が得られる。
特許第６４１３６２２号公報
しかしながら、上述の従来技術では、例えば、最低温度を検出した温度センサが故障により異常に低い温度を検出していた場合に物体検出の精度が大きく低下するという問題がある。
そこで、本開示の課題の一つは、超音波の送受信部と温度センサを備える物体検出部を複数備える物体検出システムにおいて、温度センサの故障の可能性も踏まえて物体検出の精度向上を図ることである。
本開示の一例としての物体検出システムは、複数の物体検出部を備え、前記物体検出部は、超音波を送信し、前記超音波が物体で反射することで生じた反射波を受信する送受信部と、前記送受信部によって受信された前記反射波の信号レベルを検出する受信回路部と、前記受信回路部によって検出された前記信号レベルを所定の信号閾値と比較して物体を検出する検出部と、環境の温度を検出する温度センサと、複数の前記物体検出部における前記温度センサそれぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する検出感度調整部と、を備える。
このような構成により、複数の温度センサによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて受信回路部の検出感度を調整することで、温度センサの故障の可能性も踏まえて物体検出の精度向上を図ることができる。
また、上述した物体検出システムにおいて、前記物体検出システムは、車両に設置されており、前記検出感度調整部は、前記車両に関して走行風による前記環境の温度の冷却度に基づいて予め設定された走行条件が満たされた場合に、複数の前記物体検出部における前記温度センサそれぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する。
このような構成により、上述の走行条件が満たされた場合に受信回路部の検出感度を調整することで、車両の走行による走行風によって各温度センサが冷却されたことを前提とすることができ、物体検出のさらなる精度向上を図ることができる。
また、上述した物体検出システムにおいて、前記温度センサは、定期的に、前記環境の温度を検出し、前記検出感度調整部は、前記低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値より低い場合は、前記低いほうから２番目の温度を外気温推定値とし、前記低いほうから２番目の温度が、前記直近の外気温推定値以上で、かつ、前記直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値より低い場合は、前記低いほうから２番目の温度と前記直近の外気温推定値を用いて所定の算出式に基づいて算出した値を外気温推定値とし、前記低いほうから２番目の温度が、前記直近の外気温推定値に前記所定の温度上昇閾値を加算した値以上の場合は、前記直近の外気温推定値を外気温推定値とし、最新の前記外気温推定値に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する。
このような構成により、低いほうから２番目の温度を、直近の外気温推定値や直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値と比較することで、外気温推定値をより適切な値にすることができ、物体検出のさらなる精度向上を図ることができる。
図１は、第１実施形態の物体検出システムを備えた車両を上方から見た外観を示した例示的かつ模式的な図である。 図２は、第１実施形態の物体検出システムの機能構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。 図３は、第１実施形態の物体検出部が実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。 図４は、第２実施形態の物体検出部が実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
以下、本開示の物体検出システムの実施形態（第１実施形態、第２実施形態）について、図面に基づいて説明する。なお、以下に記載する実施形態の構成や当該構成によってもたらされる作用および効果はあくまで一例であって、本発明は以下の記載内容に限られるものではない。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の物体検出システムを備えた車両を上方から見た外観を示した例示的かつ模式的な図である。物体検出システムは、車載制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、車載ソナーとしての物体検出装置２０と、を備えている。物体検出装置２０は、物体検出部２００ａ～２００ｄから構成される。ＥＣＵ１００は、一対の前輪３Ｆと一対の後輪３Ｒとを含んだ四輪の車両１の内部に搭載されている。また、物体検出部２００ａ～２００ｄは、車両１の外装に搭載されている。
図１では、一例として、物体検出部２００ａ～２００ｄが、車両１の外装としての車体２の後端部（リヤバンパ）において、互いに異なる位置に設置されているが、物体検出部２００ａ～２００ｄの設置位置はこれに限定されるものではない。例えば、物体検出部２００ａ～２００ｄは、車体２の前端部（フロントバンパ）に設置されてもよいし、車体２の側面部に設置されてもよいし、後端部、前端部および側面部のうち２つ以上に設置されてもよい。
なお、実施形態において、物体検出部２００ａ～２００ｄが有するハードウェア構成および機能は同一である。したがって、以下では、説明を簡潔にするために、物体検出部２００ａ～２００ｄを区別しないときは「物体検出部２００」ともいう。また、物体検出部２００の個数は、図１に示されるような４つに限定されるものではない。
図２は、第１実施形態の物体検出システムの機能構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。なお、図２において、２つの構成間を結ぶ線や矢印は、主な情報の流れを示すものであり、線で結ばれていない構成間を情報が流れたり、矢印の逆方向に情報が流れたりすることがあってもよい。
ＥＣＵ１００は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的には、ＥＣＵ１００は、入出力部１１０と、記憶部１２０と、プロセッサ１３０と、を備えている。
入出力部１１０は、物体検出部２００との間で情報の送受信を実現するためのインターフェースである。
記憶部１２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置、および／または、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでいる。
プロセッサ１３０は、ＥＣＵ１００において実行される各種の処理を司る。プロセッサ１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置を含んでいる。プロセッサ１３０は、記憶部１２０に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、例えば自動駐車などの各種の機能を実現する。
また、物体検出部２００は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を含んで構成される。より具体的には、物体検出部２００は、記憶部、プロセッサなどを含む。記憶部は、ＲＯＭやＲＡＭなどの主記憶装置、および／または、ＨＤＤやＳＳＤなどの補助記憶装置を含む。プロセッサは、各種の処理を司り、例えばＣＰＵなどの演算装置を含む。プロセッサは、記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、各種の機能を実現する。
物体検出部２００は、機能構成として、入出力部２０１と、温度センサ２０２と、送受信制御部２０３と、送信回路部２０４と、送受信部２０５と、受信回路部２０６と、検出感度調整部２０７と、検出部２０８と、を備える。
入出力部２０１は、ＥＣＵ１００との間で情報の送受信を実現するためのインターフェースである。
温度センサ２０２は、環境の温度（雰囲気温度）を検出し、検出した温度情報を入出力部２０１に出力する。
送受信制御部２０３は、ＥＣＵ１００からの送信指示信号を入出力部２０１経由で取得した場合に、送信指示信号を送信回路部２０４に出力する。また、送信指示信号を出力したことを検出感度調整部２０７に通知する。
送信回路部２０４は、送受信制御部２０３から送信指示信号を入力した場合にパルス信号を生成し、そのパルス信号を送受信部２０５に出力する。
送受信部２０５は、送信回路部２０４から入力したパルス信号により駆動し、超音波を送信し、超音波が物体で反射することで生じた反射波を受信する。送受信部２０５は、例えば、圧電素子などにより構成された振動子を有しており、振動子によって超音波の送受信を実行する。図２の例では、送受信部２０５からの超音波を反射する物体として、路面ＲＳ上に設置された物体Ｏ（障害物）が例示されている。送受信部２０５は、受信した反射波の大きさを示す受信信号を受信回路部２０６に出力する。
受信回路部２０６は、送受信部２０５から受信信号を入力し、送受信部２０５によって受信された反射波の信号レベルを検出する。具体的には、例えば、受信回路部２０６は、送受信部２０５から入力した受信信号に対して、増幅およびＡ／Ｄ変換を行ってデジタル受信信号を生成し、デジタル受信信号を検出部２０８に出力する。なお、受信回路部２０６は、検出感度調整部２０７からの感度調整指示信号に基づいて受信ゲインを変化させることができるように、可変増幅器を備えている。
検出感度調整部２０７は、複数の物体検出部２００における温度センサ２０２それぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、受信回路部２０６の検出感度を調整する。例えば、検出感度調整部２０７は、車両１に関して走行風による環境の温度の冷却度に基づいて予め設定された走行条件（平均車速、走行時間等）が満たされた場合に、複数の物体検出部２００における温度センサ２０２それぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、受信回路部２０６の検出感度を調整する。検出感度調整部２０７は、例えば、温度と受信ゲインの関係を定めたテーブル情報と、低いほうから２番目の温度に基づいて、受信回路部２０６の検出感度を調整する。
なお、ＥＣＵ１００は、例えば、車両１に備えられた車輪速センサや加速度センサ等の検知結果に基づいて、車速情報を算出し、その車速情報を物体検出部２００に送信する。物体検出部２００は、その車速情報に基づいて、平均車速や走行時間を算出し、走行条件を満たしているかを判定する。
検出部２０８は、受信回路部２０６によって検出された信号レベルを所定の信号閾値と比較して物体を検出する。具体的には、検出部２０８は、受信回路部２０６から受信したデジタル受信信号が示す信号レベルを所定の信号閾値と比較して物体を検出する。また、検出部２０８は、送受信部２０５が超音波を送信してから反射波を受信するまでの時間差に基づいて、物体までの距離を算出する。検出部２０８は、検出結果や算出結果を入出力部２０１経由でＥＣＵ１００に送信する。
図３は、第１実施形態の物体検出部２００が実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
まず、ステップＳ１において、入出力部２０１は、すべての温度センサ２０２の温度情報を取得する。
次に、ステップＳ２において、検出感度調整部２０７は、ＥＣＵ１００から車速情報を取得する。
次に、ステップＳ３において、検出感度調整部２０７は、車速情報に基づいて、平均車速（例えば、直近数分間の平均車速）を算出する。
次に、ステップＳ４において、検出感度調整部２０７は、平均車速が車速閾値以上か否か（走行条件を満たしたか否か）を判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ５に進み、Ｎｏの場合はステップＳ７に進む。
ステップＳ５において、検出感度調整部２０７は、すべての温度情報のうち、２番目に低い温度情報を、パラメータの「センサ温度」に設定する。
次に、ステップＳ６において、検出感度調整部２０７は、センサ温度を、パラメータの「外気温推定値」に設定する。
なお、外気温推定値は、まず、エンジン始動時に、すべての温度情報のうち、２番目に低い温度情報が設定され、その後、ステップＳ６の処理が行なわれるときに更新される。
ステップＳ７において、検出感度調整部２０７は、外気温推定値に基づいて、受信回路部２０６の検出感度を調整する。
このように、第１実施形態の物体検出システムによれば、複数の温度センサ２０２によって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて受信回路部２０６の検出感度を調整することで、温度センサ２０２の故障の可能性も踏まえて物体検出の精度向上を図ることができる。
つまり、１つの温度センサ２０２が故障する確率に比べて、２つ以上の温度センサ２０２が同時に故障する確率は非常に低い。したがって、１番低い温度が、故障した温度センサ２０２から出力されたものであって、異常値であっても、正常な、低いほうから２番目の温度を使うことができる。したがって、受信回路部２０６の感度調整を適正に行うことができ、物体検出の検出距離を長くしたり、路面を物体と誤検知する可能性を低減したりできる。
また、上述の走行条件が満たされた場合に受信回路部２０６の検出感度を調整することで、車両の走行による走行風によって各温度センサが冷却されたことを前提とすることができ、物体検出のさらなる精度向上を図ることができる。つまり、エンジン排気熱や直射日光などで熱くなった温度センサ２０２やその周囲部材を走行風で冷却することができ、受信回路部２０６の感度調整を適正に行うことができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の事項については説明を適宜省略する。図１、図２は、第１実施形態の場合と同様である。温度センサ２０２は、定期的に、環境の温度を検出する。
また、検出感度調整部２０７は、低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値より低い場合は、低いほうから２番目の温度を外気温推定値とする。
また、検出感度調整部２０７は、低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値以上で、かつ、直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値より低い場合は、低いほうから２番目の温度と直近の外気温推定値を用いて所定の算出式に基づいて算出した値を外気温推定値とする。
また、検出感度調整部２０７は、低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値以上の場合は、直近の外気温推定値を外気温推定値とする。
そして、検出感度調整部２０７は、最新の外気温推定値に基づいて、受信回路部２０６の検出感度を調整する。
図４は、第２実施形態の物体検出部が実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。ステップＳ１～Ｓ５は、図３の場合と同様である。
ステップＳ５の後、ステップＳ１１において、検出感度調整部２０７は、センサ温度（低いほうから２番目の温度）が、直近の外気温推定値より低いか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１２に進み、Ｎｏの場合はステップＳ１３に進む。
ステップＳ１２において、検出感度調整部２０７は、センサ温度を、パラメータの「外気温推定値」に設定する。
ステップＳ１３において、検出感度調整部２０７は、センサ温度（低いほうから２番目の温度）が、直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値より低いか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１４に進み、Ｎｏの場合はステップＳ１５に進む。
ステップＳ１４において、検出感度調整部２０７は、センサ温度と直近２回の外気温推定値の平均を、パラメータの「外気温推定値」に設定する。
ステップＳ１５において、検出感度調整部２０７は、前回の外気温推定値を、パラメータの「外気温推定値」に設定する。つまり、パラメータの「外気温推定値」を変更しない。
ステップＳ１６において、検出感度調整部２０７は、最新の外気温推定値に基づいて、受信回路部２０６の検出感度を調整する。
このように、第２実施形態の物体検出システムによれば、低いほうから２番目の温度を、直近の外気温推定値や直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値と比較することで、外気温推定値をより適切な値にすることができ、物体検出のさらなる精度向上を図ることができる。
具体的には、低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値より低い場合は、そのまま外気温推定値とする。また、低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値以上で、かつ、直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値より低い場合は、低いほうから２番目の温度と直近の外気温推定値の間の温度を外気温推定値とする。また、低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値以上の場合は、高温なので採用せず、直近の外気温推定値を外気温推定値とする。このようにして、場合分けによって外気温推定値をより適切な値に設定し、その外気温推定値に基づいて受信回路部２０６の検出感度を調整することで、物体検出のさらなる精度向上を図ることができる。
なお、ステップＳ１４において、外気温推定値を、センサ温度と直近２回の外気温推定値の平均としたが、これに限定されない。例えば、ほかに、センサ温度と直近１回の外気温推定値の平均としてもよいし、センサ温度と直近３回以上の外気温推定値の平均としてもよい。また、平均する場合に、重み付け（例えば新しい情報ほど重みを重くするなど）ありの平均をしてもよい。
以上、本開示の実施形態および変形例を説明したが、上述した実施形態および変形例はあくまで例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態および変形例は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、物体検出部２００における機能の一部をＥＣＵ１００が行うようにしてもよい。具体的には、例えば、検出感度調整部２０７による平均車速の算出などをＥＣＵ１００が行うようにしてもよい。
１…車両、２…車体、３Ｆ…前輪、３Ｒ…後輪、２０…物体検出装置、１００…ＥＣＵ、１１０…入出力部、１２０…記憶部、１３０…プロセッサ、２００…物体検出部、２０１…入出力部、２０２…温度センサ、２０３…送受信制御部、２０４…送信回路部、２０５…送受信部、２０６…受信回路部、２０７…検出感度調整部、２０８…検出部、Ｏ…物体、ＲＳ…路面

Claims (3)

  1. 複数の物体検出部を備え、
    前記物体検出部は、
    超音波を送信し、前記超音波が物体で反射することで生じた反射波を受信する送受信部と、
    前記送受信部によって受信された前記反射波の信号レベルを検出する受信回路部と、
    前記受信回路部によって検出された前記信号レベルを所定の信号閾値と比較して物体を検出する検出部と、
    環境の温度を検出する温度センサと、
    複数の前記物体検出部における前記温度センサそれぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する検出感度調整部と、を備える、物体検出システム。
  2. 前記物体検出システムは、車両に設置されており、
    前記検出感度調整部は、前記車両に関して走行風による前記環境の温度の冷却度に基づいて予め設定された走行条件が満たされた場合に、複数の前記物体検出部における前記温度センサそれぞれによって検出された温度のうち、低いほうから２番目の温度に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する、請求項１に記載の物体検出システム。
  3. 前記温度センサは、定期的に、前記環境の温度を検出し、
    前記検出感度調整部は、
    前記低いほうから２番目の温度が、直近の外気温推定値より低い場合は、前記低いほうから２番目の温度を外気温推定値とし、
    前記低いほうから２番目の温度が、前記直近の外気温推定値以上で、かつ、前記直近の外気温推定値に所定の温度上昇閾値を加算した値より低い場合は、前記低いほうから２番目の温度と前記直近の外気温推定値を用いて所定の算出式に基づいて算出した値を外気温推定値とし、
    前記低いほうから２番目の温度が、前記直近の外気温推定値に前記所定の温度上昇閾値を加算した値以上の場合は、前記直近の外気温推定値を外気温推定値とし、
    最新の前記外気温推定値に基づいて、前記受信回路部の検出感度を調整する、請求項２に記載の物体検出システム。
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