JP2023010176A - 物体検出装置、物体検出方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】物体の検出の精度が空気状態の影響を受けるのを抑制する。【解決手段】物体検出装置は、超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の送受信部によって送信された超音波であって第２の送受信部によって直接受信された直接波の、第２の送受信部での強度と、第１の送受信部から送信された超音波が物体に反射された反射波であって送受信部が受信した反射波の強度と、を取得する取得部と、直接波の強度に基づいて超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体を検出する検出部と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、物体検出装置、物体検出方法、及びプログラムに関する。

従来、車両に搭載された超音波センサによる超音波の送受信の結果に基づいて、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出装置が知られている。

特開２００２－１３１４１７号公報 特開２００２－１３１４２８号公報

超音波は、空気中を伝播する間に減衰するが、この超音波の減衰は空気状態（空気の温度や湿度）によって変わる。このため、物体検出装置の物体の検出の精度が空気状態の影響を受けて変化する場合がある。

そこで、本開示の課題の一つは、物体の検出の精度が空気状態の影響を受けるのを抑制することができる物体検出装置、物体検出方法、及びプログラムを得ることである。

本開示の一例としての物体検出装置は、超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の前記送受信部によって送信された超音波であって第２の前記送受信部によって直接受信された直接波の、前記第２の前記送受信部での強度と、前記第１の前記送受信部から送信された前記超音波が物体に反射された反射波であって前記送受信部が受信した前記反射波の強度と、を取得する取得部と、前記直接波の前記強度に基づいて前記超音波の空気吸収減衰係数を算出し、前記空気吸収減衰係数と前記反射波の前記強度とに基づいて前記物体を検出する検出部と、を備える。

このような構成によれば、超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体を検出するので、物体の検出の精度が空気状態の影響を受けるのを抑制することができる。

前記物体検出装置では、例えば、前記検出部は、前記空気吸収減衰係数に応じた第１の閾値を取得し、前記反射波の前記強度が前記第１の閾値以上の場合に前記物体が存在すると判定する。

このような構成によれば、第１の閾値が空気吸収減衰係数に応じた値となるので、第１の閾値が固定値の場合に比べて、物体の検出の精度が向上する。

前記物体検出装置は、例えば、前記複数の前記送受信部を備え、前記複数の前記送受信部は、それぞれ、前記超音波の送信と前記超音波の受信との両方を行う振動子を有する。

このような構成によれば、送受信部において超音波の送信を行う振動子と超音波の受信を行う振動子とが別個である構成に比べて、送受信部を簡素化することができる。

前記物体検出装置では、例えば、前記取得部は、前記複数の前記送受信部のそれぞれについて前記直接波の前記強度を取得し、前記検出部は、複数の前記直接波の前記強度の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記空気吸収減衰係数を算出する。

このような構成によれば、物体の検出の精度のばらつきの発生を抑制することができる。

前記物体検出装置では、例えば、前記第２の前記送受信部は、前記第１の前記送受信部の隣りに位置する。

このような構成によれば、第１の送受信部と第２の送受信部との間の距離を比較的短くすることができるので、直接波の経路を比較的容易に確保することができる。

前記物体検出装置では、例えば、前記送受信部は、３つ以上設けられ、前記第２の前記送受信部は、前記複数の前記送受信部のうち前記第１の前記送受信部と最も近い前記送受信部以外である。

このような構成によれば、第２の送受信が複数の送受信部のうち第１の送受信部と最も近い送受信部である構成に比べて、第１の送受信部と第２の送受信部との間の距離が長いので、直接波の強度に対する空気の影響が大きくなりやすい。よって、空気吸収減衰係数の算出の精度を向上することができる。

前記物体検出装置では、例えば、前記検出部は、前記直接波の前記強度が第２の閾値以下の場合には、前記物体が存在するかを判定せず、前記第２の閾値は、前記空気吸収減衰係数が変更されても、変更されない。

このような構成によれば、直接波の強度が第２の閾値以下の場合には、物体が存在するかが判定されないので、直接波の強度が第２の閾値以下の比較的弱い強度の場合に、物体を誤検知することがない。

本開示の一例としての物体検出方法は、物体検出装置で実行される物体検出方法であって、超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の前記送受信部によって送信された超音波であって第２の前記送受信部によって直接受信された直接波の、前記第１の前記送受信部から送信されてから前記第２の前記送受信部に受信されるまでの時間と、前記第１の前記送受信部から送信された前記超音波が物体に反射された反射波であって前記送受信部が受信した前記反射波の強度と、を取得するステップと、前記直接波の前記強度に基づいて前記超音波の空気吸収減衰係数を算出し、前記空気吸収減衰係数と前記反射波の前記強度とに基づいて前記物体を検出するステップと、を含む。

このような構成によれば、超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体を検出するので、物体の検出の精度が空気状態の影響を受けるのを抑制することができる。

本開示の一例としてのプログラムは、コンピュータを、超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の前記送受信部によって送信された超音波であって第２の前記送受信部によって直接受信された直接波の、前記第２の前記送受信部での強度と、前記第１の前記送受信部から送信された前記超音波が物体に反射された反射波であって前記送受信部が受信した前記反射波の強度と、を取得する取得部と、前記直接波の前記強度に基づいて前記超音波の空気吸収減衰係数を算出し、前記空気吸収減衰係数と前記反射波の前記強度とに基づいて前記物体を検出する検出部と、として機能させる。

このような構成によれば、超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体を検出するので、物体の検出の精度が空気状態の影響を受けるのを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る車両の構成の一例を示す上面図である。 図２は、実施形態に係る車両制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る物体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図４は、実施形態において物体を検出する際のエコー情報の一例を示す図である。 図５は、実施形態において空気状態の違いによるエコー情報の違いを示す図である。 図６は、実施形態において基準の空気状態におけるエコー情報の一例を示す図である。 図７は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報の一例を示す図である。 図８は、実施形態において基準の空気状態におけるエコー情報と反射波用閾値との一例を示す図である。 図９は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報と反射波用閾値との一例を示す図である。 図１０は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報と反射波用閾値との一例を示す図である。 図１１は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報の一例を示す図である。 図１２は、実施形態に係る物体検出装置が実行する処理（物体検出方法）の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び効果は一例であって、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る車両１の構成の一例を示す上面図である。車両１は、本実施形態に係る物体検出装置が搭載される車両の一例である。本実施形態に係る物体検出装置は、車両１から超音波を送信し物体からの反射波を受信することにより取得されるＴＯＦ（Time Of Flight）、ドップラーシフト情報等に基づき、車両１の周辺に存在する物体を検出する装置である。

本実施形態に係る物体検出装置は、複数の送受信部２１Ａ～２１Ｈ（以下、複数の送受信部２１Ａ～２１Ｈを区別する必要がない場合には送受信部２１と略記する。）を有する。各送受信部２１は、車両１の外装としての車体２に設置され、車体２の外側へ向けて超音波（送信波）を送信し、車体２の外側に存在する物体からの反射波を受信する。図１に示す例では、車体２の前端部に複数（一例として４つ）の送受信部２１Ａ～２１Ｄが配置され、後端部に複数（一例として４つ）の送受信部２１Ｅ～２１Ｈが配置されている。複数の送受信部２１Ａ～２１Ｄは、車両１の幅方向の位置が異なる。また、複数の送受信部２１Ｅ～２１Ｈは、車両１の幅方向の位置が異なる。なお、送受信部２１の数及び設置位置は上記例に限定されるものではない。

図２は、実施形態に係る車両制御装置１０の構成の一例を示すブロック図である。車両制御装置１０は、物体検出装置１１及びＥＣＵ１２を含む。車両制御装置１０は、物体検出装置１１から出力される情報に基づいて車両１を制御するための処理を行う。

物体検出装置１１は、複数の送受信部２１及び制御部２２を含む。各送受信部２１は、圧電素子等を利用して構成される振動子３１、増幅器等を含み、振動子３１の振動により超音波の送受信を実現するものである。具体的には、各送受信部２１は、振動子３１の振動に応じて発生する超音波を送信波として送信し、当該送信波が物体Ｏにより反射された反射波によりもたらされる振動子３１の振動を検出する。当該物体Ｏには、車両１が接触を避けるべき物体Ｏと、車両１が走行する路面Ｇとが含まれる。振動子３１の振動は、電気信号に変換され、当該電気信号に基づいて、物体Ｏからの反射波の強度（振幅）の経時的変化を示すエコー情報を取得できる。当該エコー情報に基づいて、送受信部２１（車体２）から物体Ｏまでの距離に対応するＴＯＦ等を取得できる。

エコー情報は、１つの送受信部２１により取得されるデータに基づいて生成されてもよいし、複数の送受信部２１のそれぞれにより取得される複数のデータに基づいて生成されてもよい。例えば、車体２の前方の存在する物体Ｏについてのエコー情報は、車体２の前方に配置された４つの送受信部２１Ａ～２１Ｄ（図１参照）のうちの２つ以上により取得された２以上のデータ（例えば平均値等）に基づいて生成されてもよい。同様に、車体２の後方の存在する物体Ｏについてのエコー情報は、車体２の後方に配置された４つの送受信部２１Ｅ～２１Ｈ（図１参照）のうちの２つ以上により取得された２以上のデータに基づいて生成されてもよい。

なお、図２に示す例では、送信波の送信と反射波の受信との両方が単一の振動子３１を利用して行われる構成が例示されているが、送受信部２１の構成はこれに限定されるものではない。例えば、送信波の送信用の振動子と反射波の受信用の振動子とが個別に設けられた構成のように、送信側と受信側とが分離された構成であってもよい。

制御部２２は、入出力装置４１、記憶装置４２、及びプロセッサ４３を含む。入出力装置４１は、制御部２２と外部（送受信部２１、ＥＣＵ１２等）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デバイスである。記憶装置４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶装置を含む。プロセッサ４３は、制御部２２の機能を実現するための各種処理を実行する集積回路であり、例えばプログラムに従い動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）、特定用途向けに設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を含む。プロセッサ４３は、記憶装置４２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで各種の演算処理及び制御処理を実行する。

ＥＣＵ１２は、物体検出装置１１等から取得される各種情報に基づき、車両１を制御するための各種処理を実行するユニットである。ＥＣＵ１２は、入出力装置５１、記憶装置５２、及びプロセッサ５３を有する。入出力装置５１は、ＥＣＵ１２と外部機構（物体検出装置１１、駆動機構、制動機構、操舵機構、変速機構、車内ディスプレイ、スピーカ等）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デバイスである。記憶装置５２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の主記憶装置、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の補助記憶装置を含む。プロセッサ５３は、ＥＣＵ１２の機能を実現するための各種処理を実行する集積回路であり、例えばＣＰＵ、ＡＳＩＣ等を含む。プロセッサ５３は、記憶装置５２に記憶されたプログラムを読み出して各種の演算処理及び制御処理を実行する。

図３は、実施形態に係る物体検出装置１１の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る物体検出装置１１は、取得部１０１及び検出部１０２を含む。これらの機能的構成要素１０１，１０２は、図２に例示するような物体検出装置１１のハードウェア構成要素、及びファームウェア、プログラム等のソフトウェア構成要素の協働により実現される。

取得部１０１は、各種情報を取得する。例えば、取得部１０１は、送受信部２１により取得されたデータを処理し、各種情報を生成する。取得部１０１は、例えば、振動子３１の振動に対応する電気信号に対する増幅処理、フィルタ処理、線処理等を行い、送受信部２１により送信され物体により反射された反射波の強度（振幅）の経時的変化を示すエコー情報を生成する。当該エコー情報に基づいて、車両１の周辺に存在する物体Ｏに対応するＴＯＦを検出し、送受信部２１（車体２）から物体Ｏまでの距離（以後、物体距離とも称する）を算出すなわち取得する。取得部１０１は、送受信部２１の送信波の送信及び反射波の受信である送受信ごとに物体距離を取得する。すなわち、取得部１０１は、物体距離を複数回取得することができる。

図４は、実施形態において物体Ｏを検出する際のエコー情報の一例を示す図である。図４には、送受信部２１が送受信する超音波の強度の経時的変化を示すエコー情報としての線Ｌ１１が例示されている。図４に示すグラフにおいて、横軸は時間（ＴＯＦ）に対応し、縦軸は送受信部２１により送受信される超音波の強度（振幅値）に対応する。

線Ｌ１１は、振動子３１の振動の大きさを示す強度の経時的変化を示している。この線Ｌ１１からは、振動子３１がタイミングｔ０から時間Ｔａだけ駆動されて振動することで、タイミングｔ１で送信波の送信が完了し、その後タイミングｔ２に至るまでの時間Ｔｂの間、慣性による振動子３１の振動が減衰しながら継続する、ということが読み取れる。従って、図４に示されるグラフにおいては、時間Ｔｂが、いわゆる残響時間に対応する。

線Ｌ１１は、送信波の送信が開始したタイミングｔ０から時間Ｔｐだけ経過したタイミングｔ４で、振動子３１の振動の大きさが反射波用閾値Ｔｈ１以上となるピークを迎える。この反射波用閾値Ｔｈ１は、振動子３１の振動が検出対象である物体Ｏ（他車両、構造物、歩行者等）からの反射波の受信によってもたらされたものか、又は、検出対象の物体Ｏ以外の物体（例えば路面Ｇ等）からの反射波の受信によってもたらされたものかを識別するために設定される値である。反射波用閾値Ｔｈ１以上のピークを有する振動は、検出対象の物体Ｏからの反射波の受信によってもたらされたものとみなすことができる。反射波用閾値Ｔｈ１は、第１の閾値の一例である。

本例の線Ｌ１１では、タイミングｔ４以降で振動子３１の振動が減衰していることが示されている。従って、タイミングｔ４は、物体Ｏからの反射波の受信が完了したタイミング、換言すればタイミングｔ１で最後に送信された送信波が反射波として戻ってくるタイミングに対応する。

また、線Ｌ１１において、タイミングｔ４におけるピークの開始点としてのタイミングｔ３は、物体Ｏからの反射波の受信が開始したタイミング、換言すればタイミングｔ０で最初に送信された送信波が反射波として戻ってくるタイミングに対応する。従って、タイミングｔ３とタイミングｔ４との間の時間ΔＴは、送信波の送信時間としての時間Ｔａと等しくなる。

以上のことから、ＴＯＦを利用して超音波の送受信元から物体Ｏまでの距離を求めるためには、送信波が送信され始めたタイミングｔ０と反射波が受信され始めたタイミングｔ３との間の時間Ｔｆを求めることが必要となる。この時間Ｔｆは、タイミングｔ０と反射波の強度が反射波用閾値Ｔｈ１を超えてピークを迎えるタイミングｔ４との差分としての時間Ｔｐ（物体Ｏに関するＴＯＦ）から、送信波の送信時間としての時間Ｔａに等しい時間ΔＴを差し引くことで求めることができる。

送信波が送信され始めたタイミングｔ０は、物体検出装置１１が動作を開始したタイミングとして容易に特定することができ、送信波の送信時間としての時間Ｔａは、設定等によって予め定められている。従って、反射波の強度が反射波用閾値Ｔｈ１以上となるピークを迎えるタイミングｔ４を特定することにより、送受信元から物体Ｏまでの距離（物体距離）を求めることができる。取得部１０１は、例えば上記のような方法により物体距離を算出する。

超音波は、超音波が伝播する空気の状態である空気状態（空気の温度や湿度）の影響を受ける。以下に超音波に対する空気状態の影響について説明する。以下においては、複数の送受信部２１の例として、車体２の前端部の複数の送受信部２１Ａ～２１Ｄを用い、送受信部２１Ｂが第１の送受信部であり、送受信部２１Ａが第２の送受部であるとして説明する。なお、各送受信部２１Ａ～２１Ｄが、それぞれ第１の送受信部であって、各送受信部２１Ａ～２１Ｄがそれぞれ第２の送受信部であってもよい。ただし、この場合、第１の送受信部と第２の送受信部との組は互いに異なる送受信部２１の組とする。なお、複数の送受信部２１は、車体２の後端部の複数の送受信部２１Ｅ～２１Ｈであってもよい。

図５は、実施形態において空気状態の違いによるエコー情報の違いを示す図である。図５には、送受信部２１Ｂが送信して送受信部２１Ａが直接受信した超音波である直接波の強度の経時的変化を示すエコー情報としての線Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂが例示されている。線Ｌ１１ａは、基準の空気状態における直接波のエコー情報を示し、線Ｌ１１ｂは、基準の空気状態とは異なる空気状態、具体的には基準の空気状態よりも湿度が高い空気状態における直接波のエコー情報を示す。図５に示すグラフにおいて、横軸は時間（ＴＯＦ）に対応し、縦軸は送受信部２１により受信される超音波の強度（振幅値）に対応する。図５に示すように、線Ｌ１１ａにおける直接波の強度のピークは、タイミングｔａであり、線Ｌ１１ｂにおける直接波の強度のピークは、タイミングｔａよりも遅いタイミングｔｂである。すなわち、空気の湿度が高くなる程、超音波の速度が遅くなる。ここで、線Ｌ１１ａは、空気の温度及び湿度がそれぞれ２５℃及び４０％の場合であり、線Ｌ１１ｂは、空気の温度及び湿度がそれぞれ２５℃及び８０％の場合である。

図６は、実施形態において基準の空気状態におけるエコー情報の一例を示す図である。図７は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報の一例を示す図である。図６には、線Ｌ１１ａの他に、基準強度Ｌ３１と、直接波用閾値Ｌ３２とが示され、図７には、線Ｌ１１ｂの他に、基準強度Ｌ３１と、直接波用閾値Ｌ３２とが示されている。基準強度Ｌ３１は、基準の空気状態での直接波の強度を示す。直接波用閾値Ｌ３２は、直接波の異常を検出するための閾値である。図６及び図７から分かるように、線Ｌ１１ｂの強度のピーク値は、線１１ａの強度のピーク値よりも小さい、すなわち、空気の湿度が高くなる程、送受信部２１Ａが受信する直接波の強度が小さくなる。直接波用閾値Ｌ３２は、第２の閾値の一例である。

このように、超音波は空気状態によって影響を受けるため、本実施形態では、空気状態に応じて反射波用閾値Ｔｈ１を設定する。具体的には、本実施形態では、空気状態に応じた空気吸収減衰係数を算出し、この空気吸収減衰係数に応じた反射波用閾値Ｔｈ１を設定する。

ここで、図８は、実施形態において基準の空気状態におけるエコー情報と反射波用閾値との一例を示す図である。図９は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報と反射波用閾値との一例を示す図である。図１０は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報と反射波用閾値との一例を示す図である。また、図８は、空気吸収減衰係数が基準値の場合の図であり、図９は、空気吸収減衰係数が基準値よりも小さい場合の図であり、図１０は、空気吸収減衰係数が基準値よりも大きい場合の図である。また、図８～図１０には、反射波用閾値Ｔｈａ，Ｔｈｂ，Ｔｈｃが示されている。反射波用閾値Ｔｈａは、基準の反射波用閾値Ｔｈ１であり、反射波用閾値Ｔｈｂは、反射波用閾値Ｔｈａよりも大きい反射波用閾値Ｔｈ１であり、反射波用閾値Ｔｈｃは、反射波用閾値Ｔｈａよりも小さい反射波用閾値Ｔｈ１である。図８に示すように、本実施形態では、空気減衰係数が基準値の場合には、反射波用閾値Ｔｈ１として基準値が用いられる。また、図９に示すように、空気減衰係数が基準よりも小さい場合には、反射波用閾値Ｔｈ１は基準値よりも大きい反射波用閾値Ｔｈｂが用いられる。また、図１０に示すように、空気減衰係数が基準よりも小さい場合には、反射波用閾値Ｔｈ１は基準値よりも小さい反射波用閾値Ｔｈｃが用いられる。これにより、図８～図１０の場合において、それぞれピークＰ１は物体Ｏであるとは判定されず、ピークＰ２が物体Ｏであると判定される。

上記の物体検出方法を行うために、取得部１０１及び検出部１０２は以下の動作を行う。

取得部１０１は、直接波情報と反射波情報とを取得する。直接波情報は、超音波の送受信が可能な複数の送受信部２１のうち第１の送受信部によって送信された超音波であって第２の送受信部によって直接受信された直接波の、第２の送受信部での強度（振幅値）を含む。反射波情報は、第１の送受信部から送信された超音波が物体Ｏに反射された反射波であって送受信部２１が受信した反射波の強度を含む。

検出部１０２は、直接波の強度に基づいて超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体Ｏを検出する。ここで、記憶装置４２には、空気吸収減衰係数情報が記憶されている。空気吸収減衰係数情報は、空気吸収減衰係数を示す情報である。例えば、空気吸収減衰係数情報は、直接波の強度と空気吸収減衰係数との関係が示されテーブルである。検出部１０２は、空気吸収減衰係数情報から、直接波の強度に対応する空気吸収減衰係数を取得する。なお、別例として、空気吸収減衰係数情報は、基準の空気状態での反射波の強度である基準強度に対する強度の差分と、当該差分に応じた、基準の空気状態の空気吸収減衰係数に対する空気吸収減衰係数の補正値と、の関係を示し、かつ基準の空気状態での超音波の空気吸収減衰係数を記憶したものであってもよい。この場合、検出部１０２は、上記反射波の強度の差分を算出し、算出した差分に対応する空気吸収減衰係数の補正値を空気吸収減衰係数情報から取得する。そして、検出部１０２は、取得した基準の空気吸収減衰係数を補正値によって補正したものを空気吸収減衰係数として用いればよい。

また、図８～図１０に示すように、検出部１０２は、空気吸収減衰係数に応じた反射波用閾値Ｔｈ１（第１の閾値）を取得し、反射波の強度が反射波用閾値Ｔｈ１（第１の閾値）以上の場合に物体Ｏが存在すると判定する。検出部１０２は、反射波の強度が反射波用閾値Ｔｈ１（第１の閾値）未満の場合（ピークＰ１の場合）には物体Ｏは存在しないと判定する。ここで、記憶装置４２には、反射波用閾値情報が記憶されている。反射波用閾値情報は、空気吸収減衰係数と反射波用閾値との関係が示されたテーブルである。検出部１０２は、反射波用閾値情報から、空気吸収減衰係数に対応する空気吸収減衰係数を取得する。

図１１は、実施形態において基準の空気状態とは異なる空気状態におけるエコー情報の一例を示す図である。図１１に示すように、検出部１０２は、直接波の強度が直接波用閾値Ｌ３２（第２の閾値）以下の場合には、物体Ｏが存在するかを判定しない。なお、直接波用閾値Ｌ３２は、空気吸収減衰係数が変更されても、変更されない。

また、検出部１０２は、第１の送受信部と第２の送受信部との間の既知の距離と、直接波における、第１の送受信部から送信されてから第２の送受信部に受信されるまでの時間（到達時間）とに、基づいて、直接波の音速を算出する。ここで、音速［ｍ／ｓ］＝（３３１．５±０．６１）×空気温度であるので、この式と、算出した直接波の音速と、に基づいて空気温度を求めることができる。検出部１０２は、音速と、空気吸収減衰係数と、直接波の周波数と、に基づいて、公知の方法により、空気の湿度を求めることができる。

図１２は、実施形態に係る物体検出装置１１が実行する処理（物体検出方法）の一例を示すフローチャートである。

取得部１０１が、反射波情報及び直接波情報を取得する（Ｓ１）。次に、検出部１０２が、直接波の強度である直接波強度が直接波用閾値以上であるかを判定する（Ｓ２）。検出部１０２は、直接波強度は直接波用閾値以上ではないと判定した場合（Ｓ２：Ｎｏ）、物体Ｏが存在するかの判定をせずに、Ｓ７に進みエラー処理を実行する。エラー処理は、例えば、送受信部２１（超音波の送受信）に異常が生じた旨の報知である。送受信部２１の異常は、例えば、送受信部２１に対する異物（付着物）の付着や、音圧低下、周波数のずれ等である。

検出部１０２は、直接波強度は直接波用閾値以上であると判定した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、空気減衰係数を算出する（Ｓ３）。次に、検出部１０２は、算出された空気減衰係数に基づいて反射波用閾値を取得する（Ｓ４）。

次に、検出部１０２は、反射波強度が反射波閾値よりも大きいかを判定する（Ｓ５）。検出部１０２は、反射波強度が反射波閾値よりも大きい場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、物体Ｏが存在すると判定し（Ｓ６）、Ｓ１に戻る。一方、検出部１０２は、反射波強度が反射波閾値よりも大きくない場合（Ｓ５：Ｎｏ）、物体Ｏが存在するとは判定せずに、Ｓ１に戻る。Ｓ１～Ｓ６の処理は繰り返し実行される。なお、上記処理では、Ｓ１において反射波情報及び物体距離を複数回取得して、それらの平均を用いてもよい。これにより、物体Ｏの検出精度が一層向上する。

以上のように、本実施形態の物体検出装置１１は、取得部１０１と、検出部１０２と、を備える。取得部１０１は、超音波の送受信が可能な複数の送受信部２１のうち第１の送受信部によって送信された超音波であって第２の送受信部によって直接受信された直接波の、第２の送受信部での強度と、第１の送受信部から送信された超音波が物体Ｏに反射された反射波であって送受信部２１が受信した反射波の強度と、を取得する。検出部１０２は、直接波の強度に基づいて超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体Ｏを検出する。

このような構成によれば、超音波の空気吸収減衰係数を算出し、空気吸収減衰係数と反射波の強度とに基づいて物体Ｏを検出するので、物体Ｏの検出の精度が空気の温度や湿度の影響を受けるのを抑制することができる。また、このような構成によれば、反射波の受信タイミング（受信時刻）に応じた反射波用閾値Ｔｈ１の制御が可能となる。これにより、物体Ｏの検出の精度及び物体距離の算出の精度の向上を図ることができ、ひいては車両１の不要な動作の低減を図ることができる。また、このような構成によれば、送受信部２１を従来のものから変更しなくても超音波の空気吸収減衰係数の算出が可能であるので、物体検出装置１１のコストの増大を抑制することができる。また、このような構成によれば、送受信部２１による物体検出の動作中に送受信部２１の動作に影響を与えることなく、超音波の空気吸収減衰係数の算出が可能である。

また、検出部１０２は、空気吸収減衰係数に応じた反射波用閾値Ｔｈ１（第１の閾値）を取得し、反射波の強度が反射波用閾値Ｔｈ１（第１の閾値）以上の場合に物体Ｏが存在すると判定する。

このような構成によれば、反射波用閾値Ｔｈ１が空気吸収減衰係数に応じた値となるので、反射波用閾値Ｔｈ１が固定値の場合に比べて、物体Ｏの検出の精度が向上する。

また、物体検出装置１１は、複数の送受信部２１を備える。複数の送受信部２１は、それぞれ、超音波の送信と超音波の受信との両方を行う振動子３１を有する。

このような構成によれば、送受信部２１において超音波の送信を行う振動子と超音波の受信を行う振動子とが別個である構成に比べて、送受信部２１を簡素化することができる。

また、第２の送受信部は、第１の送受信部の隣りに位置する。

このような構成によれば、第１の送受信部２１と第２の送受信部２１との間の距離を比較的短くすることができるので、直接波の経路を比較的容易に確保することができる。

検出部１０２は、直接波の強度が直接波用閾値Ｌ３２（第２の閾値）以下の場合には、物体Ｏが存在するかを判定しない。直接波用閾値Ｌ３２は、空気吸収減衰係数が変更されても、変更されない。

このような構成によれば、直接波の強度が直接波用閾値Ｌ３２以下の場合には、物体Ｏが存在するかが判定されないので、直接波の強度が直接波用閾値Ｌ３２以下の比較的弱い強度の場合に、物体Ｏを誤検知することがない。

次に、第１の変形例について説明する。第１の変形例では、取得部１０１は、複数の送受信部２１のそれぞれについて直接波の強度を取得する。例えば、取得部１０１は、複数の送受信部２１のうち２つの送受信部の複数の組み合わせごとに直接波の強度を取得する。そして、検出部１０２は、取得した複数の直接波の強度の平均値を算出し、空気吸収減衰係数情報から強度の平均値に対応する空気吸収減衰係数を算出（取得）する。また、検出部１０２は、複数の直接波の音速をそれぞれ算出して、算出した複数の音速の平均値を算出する。

このような構成によれば、物体Ｏの検出の精度のばらつきの発生を抑制することができる。

第２の変形例では、送受信部２１は、３つ以上設けられている。第２の送受信部は、複数の送受信部２１のうち第１の送受信部と最も近い送受信部２１以外である。一例として、第１の送受信部が送受信部２１Ｂの場合には、第２の送受信部は、送受信部２１Ｄである。

このような構成によれば、第２の送受信部が複数の送受信部２１のうち第１の送受信部と最も近い送受信部２１である構成に比べて、第１の送受信部と第２の送受信部との間の距離が長いので、直接波の強度に対する空気の影響が大きくなりやすい。よって、空気吸収減衰係数の算出の精度を向上することができる。

なお、上記実施形態では、複数の送受信部２１Ａ～２１Ｄ及び複数の送受信部２１Ｅ～２１Ｈは、左右対称に配置されている。そこで、所定の送受信部２１（例えば、送受信部２１Ｂ）が超音波を送信して、所定の送受信部２１の左右に位置し互いに取付高さが同じの一対の送受信部２１（例えば、送受信部２１Ａ，２１Ｃ）に下方から入射する反射波の強度を比較し、それらの強度の間に規定以上の差がある場合には、送受信部２１に異常が発生したと判定してもよい。

上記実施形態における各種機能を実現するための処理をコンピュータ（例えば制御部２２のプロセッサ４３、ＥＣＵ１２のプロセッサ５３等）に実行させるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供することが可能なものである。また、当該プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布されてもよい。

以上、本開示の実施形態について説明したが、上述した実施形態及びその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及び変形例は、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、及び変更を行うことができる。上述した実施形態及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるともに、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。

１…車両、１１…物体検出装置、２１，２１Ａ～２１Ｈ…送受信部、１０１…取得部、１０２…検出部、Ｏ…物体。

Claims (9)

1. 超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の前記送受信部によって送信された超音波であって第２の前記送受信部によって直接受信された直接波の、前記第２の前記送受信部での強度と、前記第１の前記送受信部から送信された前記超音波が物体に反射された反射波であって前記送受信部が受信した前記反射波の強度と、を取得する取得部と、
   前記直接波の前記強度に基づいて前記超音波の空気吸収減衰係数を算出し、前記空気吸収減衰係数と前記反射波の前記強度とに基づいて前記物体を検出する検出部と、
   を備える物体検出装置。
2. 前記検出部は、前記空気吸収減衰係数に応じた第１の閾値を取得し、前記反射波の前記強度が前記第１の閾値以上の場合に前記物体が存在すると判定する、
   請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記複数の前記送受信部を備え、
   前記複数の前記送受信部は、それぞれ、前記超音波の送信と前記超音波の受信との両方を行う振動子を有する、
   請求項１又は２に記載の物体検出装置。
4. 前記取得部は、前記複数の前記送受信部のそれぞれについて前記直接波の前記強度を取得し、
   前記検出部は、複数の前記直接波の前記強度の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記空気吸収減衰係数を算出する、
   請求項１～３のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
5. 前記第２の前記送受信部は、前記第１の前記送受信部の隣りに位置する、
   請求項１～４のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
6. 前記送受信部は、３つ以上設けられ、
   前記第２の前記送受信部は、前記複数の前記送受信部のうち前記第１の前記送受信部と最も近い前記送受信部以外である、
   請求項１～４のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
7. 前記検出部は、前記直接波の前記強度が第２の閾値以下の場合には、前記物体が存在するかを判定せず、
   前記第２の閾値は、前記空気吸収減衰係数が変更されても、変更されない、
   請求項１～６のうちいずれか一つに記載の物体検出装置。
8. 物体検出装置で実行される物体検出方法であって、
   超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の前記送受信部によって送信された超音波であって第２の前記送受信部によって直接受信された直接波の、前記第２の前記送受信部での強度と、前記第１の前記送受信部から送信された前記超音波が物体に反射された反射波であって前記送受信部が受信した前記反射波の強度と、を取得するステップと、
   前記直接波の前記強度に基づいて前記超音波の空気吸収減衰係数を算出し、前記空気吸収減衰係数と前記反射波の前記強度とに基づいて前記物体を検出するステップと、
   を含む物体検出方法。
9. コンピュータを、
   超音波の送受信が可能な複数の送受信部のうち第１の前記送受信部によって送信された超音波であって第２の前記送受信部によって直接受信された直接波の、前記第２の前記送受信部での強度と、前記第１の前記送受信部から送信された前記超音波が物体に反射された反射波であって前記送受信部が受信した前記反射波の強度と、を取得する取得部と、
   前記直接波の前記強度に基づいて前記超音波の空気吸収減衰係数を算出し、前記空気吸収減衰係数と前記反射波の前記強度とに基づいて前記物体を検出する検出部と、
   として機能させるためのプログラム。

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