JP5798150B2 - 物体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出対象の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力し、前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波に基づいて前記物体までの距離を検出する物体検出装置に関する。

特許文献１は、単一のセンサで幅の広い測定レンジを有しながらも、近距離の物体の高い頻度での測距を実現することを目的としている（［０００５］、要約）。当該目的を実現するため、特許文献１では、対象物に超音波を送信する送信素子２と、送信素子２に駆動信号を出力する駆動回路（マイコン１６）と、前記対象物からの反射波を受信する受信素子３と、受信素子３からの信号により前記対象物との間の距離を検出する信号処理回路（マイコン１６）とを備え、前記信号処理回路は複数の送信パターンに基づいて送信波を形成し、前記複数の送信パターンと受信素子３からの信号の相関に基づき前記対象物までの距離を算出する（要約）。

また、特許文献１では、複数の送信信号パターンに基づいて、近距離測距処理と遠距離測距処理を同時に並列して行う。近距離測距処理では、周期の短い送信信号パターンを生成し、遠距離測距処理では、周期の長い送信信号パターンを生成する（［００１３］、図２）。

特開２００９−２２２４４５号公報

上記のように、特許文献１では、超音波を用いた近距離用及び遠距離用の測距処理が開示されているが、超音波センサの故障検知については検討されていない。例えば、超音波センサを車両で用いる場合、フェールセーフ等の関係から複数の超音波センサが設けられることがあるが、特許文献１では、超音波センサを複数用いる場合の異常検出について検討されていない。そのような異常検出は、超音波センサに限らず、送信波を出力する送信機と、送信波の反射波を受信する受信機とを有する送受信ユニット（又は非接触式距離検出センサ）一般に言えることである。

本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、複数の送受信ユニットを有する構成において、各送受信ユニットの異常を簡易に検出することが可能な物体検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る物体検出装置は、検出対象の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力する送信機と、前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機とをそれぞれが有する第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットと、前記第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットそれぞれについて、前記送信機が前記送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と、前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットの異常状態を判定する異常判定部とを備えるものであって、前記異常判定部は、前記第１送受信ユニットの前記送信機である第１送信機から前記第２送受信ユニットの前記受信機である第２受信機に直接到達した前記送信波に対応する前記第２受信機からの出力信号が、予め記憶された正常時の値と比較して異なる場合、前記第１送信機又は前記第２受信機が異常状態であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、第１送信機から第２受信機に直接到達した送信波に対応する第２受信機からの出力信号を用いて、第１送信機又は第２受信機の異常状態を判定する。従って、複数の送受信ユニット（非接触式距離検出センサ）を有する構成において、各送受信ユニットの異常を簡易に検出することが可能となる。

前記異常判定部は、前記第１送信機に対する駆動信号と、前記第２受信機からの前記出力信号とに基づいて相互相関値を算出し、算出した前記相互相関値が、前記予め記憶された正常時の値の範囲内にない場合、前記第１送信機又は前記第２受信機が異常状態にあると判定してもよい。これにより、相互相関値を用いることで比較的正確な異常判定を行うことが可能となる。

前記異常判定部は、前記第１送信機と前記第２受信機との間の距離に応じて設定された範囲に前記相互相関値の演算対象範囲を制限してもよい。これにより、演算負荷を軽減することが可能となる。

本発明に係る物体検出装置は、検出対象の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力する送信機と、前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機とをそれぞれが有する第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットと、前記第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットそれぞれについて、前記送信機が前記送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と、前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットの異常状態を判定する異常判定部とを備えるものであって、前記異常判定部は、前記第２送受信ユニットの前記送信機である第２送信機から前記第１送受信ユニットの前記受信機である第１受信機に直接到達した前記送信波に対応して出力された前記第１受信機からの第１出力信号を取得し、前記第１送受信ユニットの前記送信機である第１送信機から前記第２送受信ユニットの前記受信機である第２受信機に直接到達した前記送信波に対応して出力された前記第２受信機からの第２出力信号を取得し、前記第１出力信号と前記第２出力信号との比較結果が正常範囲にない場合、前記第１送受信ユニット又は前記第２送受信ユニットが異常状態にあると判定することを特徴とする。

本発明によれば、第２送信機から第１受信機に直接到達した送信波に対応する第１受信機からの第１出力信号と、第１送信機から第２受信機に直接到達した送信波に対応する第２受信機からの第２出力信号とを用いて、第１送受信ユニット又は第２送受信ユニットの異常状態を判定する。従って、複数の送受信ユニット（非接触式距離検出センサ）を有する構成において、各送受信ユニットの異常を簡易に検出することが可能となる。

前記異常判定部は、前記第２送信機に対する駆動信号と、前記第１受信機からの前記第１出力信号とに基づいて第１相互相関値を算出し、前記第１送信機に対する駆動信号と、前記第２受信機からの前記第２出力信号とに基づいて第２相互相関値を算出し、算出した前記第１相互相関値と前記第２相互相関値との比較結果が前記正常範囲にない場合、前記第１送受信ユニット又は前記第２送受信ユニットが異常状態にあると判定してもよい。これにより、第１相互相関値及び第２相互相関値を用いることで比較的正確な異常判定を行うことが可能となる。

前記異常判定部は、前記第２送信機と前記第１受信機との間の距離に応じて設定された範囲に前記第１相互相関値の演算対象範囲を制限し、前記第１送信機と前記第２受信機との間の距離に応じて設定された範囲に前記第２相互相関値の演算対象範囲を制限してもよい。これにより、演算負荷を軽減することが可能となる。

前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットが超音波センサである場合、前記送信機は、前記距離検出部が前記物体までの距離を検出するために用いる前記送信波を出力する場合、前記超音波センサの振動子の共振周波数と同じ周波数で前記送信波を出力し、前記異常判定部が前記異常状態を判定するために用いる前記送信波を出力する場合、前記共振周波数よりも低い周波数で前記送信波を出力してもよい。これにより、異常状態の判定において残響の影響を軽減することが可能となり、判定精度を上げることが可能となる。

本発明によれば、複数の送受信ユニットを有する構成において、各送受信ユニットの異常を簡易に検出することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る物体検出装置を搭載した車両の構成を示すブロック図である。 前記物体検出装置における通常制御時の全体的な処理を示すと共にその際に出力される複数の信号の例を概略的に示すフローチャートである。 物体検出電子制御装置から送信機に出力される制御信号の一例を示す図である。 前記制御信号を説明するための図である。 第１送信波及び第２送信波を合成する際に検討すべき問題点について説明するための図である。 超音波センサの送信周波数（パルス波周期）及び受信周波数と、超音波センサの送信感度及び受信感度との関係の一例を示す図である。 パルス束周期を設定するフローチャートである。 受信機の出力信号である反射波信号の一例を示す図である。 フィルタの出力信号であるフィルタ信号の一例を示す図である。 距離検出処理のフローチャート（図２のＳ４の詳細）である。 検出物体が近距離領域に存在する場合の前記フィルタ信号の一例を示す図である。 前記検出物体が遠距離領域に存在する場合の前記フィルタ信号の一例を示す図である。 送信波の出力から反射波の受信までの遅延時間及び検出物体までの距離と相互相関値との関係の一例を示す図である。 第１実施形態の物体検出装置における異常判定制御の第１フローチャートである。 第１実施形態の物体検出装置における異常判定制御の第２フローチャートである。 第１実施形態の異常判定時における第１・第２送信機及び第１・第２受信機の出力の一例を示す図である。 第１実施形態の異常判定時における第１送信機及び第２受信機の出力と相互相関値の関係の一例を示す図である。 第２実施形態の物体検出装置における異常判定制御の第１フローチャートである。 第２実施形態の物体検出装置における異常判定制御の第２フローチャートである。

Ａ．第１実施形態
１．構成
［１−１．全体構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る物体検出装置１２を搭載した車両１０（以下「自車１０」ともいう。）の構成を示すブロック図である。車両１０は、物体検出装置１２に加え、車両挙動安定システム１４、電動パワーステアリングシステム１６（以下「ＥＰＳシステム１６」という。）、車速センサ１８及び警報部１９を有する。

物体検出装置１２は、自車１０の周囲に現れる各種の物体（例えば、別の車両、ヒト、壁）を検出する。そして、物体検出装置１２は、自車１０から検出した物体１００（以下「検出物体１００」という。）までの距離Ｌを検出する。

車両挙動安定システム１４の電子制御装置２０（以下「車両挙動安定ＥＣＵ２０」という。）は、車両挙動安定化制御を実行するものであり、図示しないブレーキシステム等の制御を介してカーブ路の旋回時等における車両１０の挙動を安定化させる。

ＥＰＳシステム１６の電子制御装置２２（以下「ＥＰＳ ＥＣＵ２２」という。）は、操舵アシスト制御を実行するものであり、電動パワーステアリング装置の構成要素｛電動モータ、トルクセンサ及び舵角センサ（いずれも図示せず）等｝の制御を介して運転者による操舵をアシストする。

車速センサ１８は、車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出して物体検出装置１２に出力する。警報部１９は、物体検出装置１２に異常が発生した際に当該異常に関する警報を行う。警報部１９は、例えば、表示装置又はスピーカから構成される。

［１−２．物体検出装置１２］
図１に示すように、物体検出装置１２は、超音波センサ３０ａ、３０ｂ（送受信ユニット）、フィルタ３２ａ、３２ｂ及び物体検出電子制御装置３４（以下「物体検出ＥＣＵ３４」又は「ＥＣＵ３４」という。）を有する。

（１−２−１．超音波センサ３０ａ、３０ｂ）
超音波センサ３０ａ、３０ｂは、超音波である合成送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２（以下「送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２」ともいう。）を車両１０の外部に出力する送信機４０ａ、４０ｂと、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２のうち検出物体１００（例えば、他車）に反射して戻って来る反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２を受信する受信機４２ａ、４２ｂとを含む。

送信機４０ａ、４０ｂは、ＥＣＵ３４からの制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２（駆動信号）に基づいて送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２を出力する。送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２は、近距離領域用の第１送信波Ｗ１と遠距離領域用の第２送信波Ｗ２を合成したものである。後述するように、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２はパルス波６０の束からなるバースト波である（図４参照）。本実施形態の送信機４０ａ、４０ｂは、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２の出力方向を固定している。但し、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２の出力方向を変化させること（例えば、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２をスキャンさせること）も可能である。

受信機４２ａ、４２ｂは、受信した反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２（受信波）に対応する電圧を出力信号（以下「反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２」という。）としてＥＣＵ３４に出力する。

超音波センサ３０ａ、３０ｂは、車両１０の前側（例えば、フロントバンパ４４及び／又はフロントグリル）において左右対称に配置される。前側に加えて又は前側に代えて、車両１０の後ろ側（例えば、リアバンパ及び／又はリアグリル）又は側方（例えば、フロントバンパ４４の側方）に配置してもよい。

また、図１では、２つの超音波センサ３０ａ、３０ｂを示しているが、車両１０は、３つ以上の超音波センサ３０ａ、３０ｂを有してもよい。

なお、図１では、送信機４０ａ及び受信機４２ａを別体として記載しているが、送信機４０ａの振動子及び受信機４２ａの振動子は同一又は共通のものである。送信機４０ｂ及び受信機４２ｂについても同様である。従って、本実施形態では、送信機４０ａと受信機４２ｂとの距離及び送信機４０ｂと受信機４２ａとの距離は等しい。送信機４０ａの振動子及び受信機４２ａの振動子を異なるものとしてもよい。送信機４０ｂ及び受信機４２ｂについても同様である。

また、後述するように、超音波センサ３０ａ、３０ｂの代わりに、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のセンサを用いることもできる。

（１−２−２．フィルタ３２ａ、３２ｂ）
フィルタ３２ａ、３２ｂは、受信機４２ａ、４２ｂの出力信号（反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２）に対して距離検出用のフィルタ処理を行ってフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２としてＥＣＵ３４に出力する。距離検出用のフィルタ処理とは、ＥＣＵ３４において自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを算出するのに適した信号となるように反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２に対して行う処理である。具体的には、本実施形態のフィルタ３２ａ、３２ｂは、バンドパスフィルタ処理及びエンベロープ処理を行う（それぞれ詳細は後述する。）。

フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２はアナログ信号であるが、ＥＣＵ３４内に設けられた図示しないアナログ／デジタル変換器によりデジタル信号に変換されてＥＣＵ３４内で用いられる。

（１−２−３．物体検出ＥＣＵ３４）
（１−２−３−１．物体検出ＥＣＵ３４の全体構成）
物体検出ＥＣＵ３４は、ハードウェアの構成として入出力部、演算部及び記憶部（いずれも図示せず）を含む。前記入出力部には、前記アナログ／デジタル変換器が含まれる。また、前記記憶部には、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）が含まれる。

また、ＥＣＵ３４は、機能的な構成要素（前記演算部が実現する機能）として、送信機制御部５０、距離検出部５２及び異常判定部５４を有する。

（１−２−３−２．送信機制御部５０）
送信機制御部５０は、送信機４０ａ、４０ｂに対して制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を送信して送信機４０ａ、４０ｂの出力を制御する。送信機制御部５０は、パルス信号（バースト信号）である制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を所定周期で出力する（詳細は図３及び図４を参照して後述する。）。

（１−２−３−３．距離検出部５２）
距離検出部５２は、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２に基づいて自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを検出する。本実施形態の距離検出部５２は、相互相関処理を用いて距離Ｌを算出する（詳細は後述する。）。

（１−２−３−４．異常判定部５４）
異常判定部５４は、超音波センサ３０ａ、３０ｂにおける異常状態を判定する。本実施形態の異常判定部５４は、相互相関処理を用いて異常状態を判定する（詳細は後述する。）。

２．通常制御
［２−１．通常制御用の物体検出装置１２の全体的な処理］
図２は、物体検出装置１２における通常制御時の全体的な処理を示すと共にその際に出力される複数の信号の例を概略的に示すフローチャートである。ステップＳ１において、物体検出装置１２は、送信機４０ａ、４０ｂから順番に合成送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２を出力する。合成送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２は、近距離領域用の第１送信波Ｗ１と遠距離領域用の第２送信波Ｗ２とを合成したものである。

出力された合成送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２は、超音波センサ３０ａ、３０ｂの検出領域内に現れた物体（検出物体１００（例えば、他車））で反射して反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２として物体検出装置１２に戻って来る。ここにいう検出領域は、近距離領域及び遠距離領域を含む。なお、近距離領域は、例えば、０ｍを上回り且つ４ｍ以下の領域を指し、遠距離領域は、例えば、４ｍを上回り且つ１０ｍ以下の領域を指す。

ステップＳ２において、物体検出装置１２は、反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２を受信機４２ａ、４２ｂで受信し、当該反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２に対応する反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２を受信機４２ａ、４２ｂからフィルタ３２ａ、３２ｂに出力する。後述するように、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２には、残響等のノイズが含まれる。

ステップＳ３において、フィルタ３２ａ、３２ｂは、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２に対して距離検出用のフィルタ処理を実行してフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２を出力する。

ステップＳ４において、距離検出部５２は、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２に基づいて距離検出処理を実行する。距離検出処理は、自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを検出する処理であり、詳細は、図１０等を参照して後述する。

ステップＳ５において、物体検出装置１２は、距離検出処理（Ｓ４）の結果、すなわち、距離検出部５２で検出した距離Ｌを車両挙動安定システム１４及びＥＰＳシステム１６に出力する。車両挙動安定システム１４及びＥＰＳシステム１６では当該結果を用いた処理を行う。

なお、本実施形態での距離検出処理では、後述する相互相関値Ｃを用いる。相互相関値Ｃは、車両１０の車速Ｖが高い場合、反射波Ｗｒにおけるドップラー効果の影響が大きくなり、精度が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態では、図２の処理を実行するか否かを判定する車速閾値ＴＨｖを設定する。そして、車速センサ１８が検出した車速Ｖが車速閾値ＴＨｖを下回る場合、図２の処理を実行し、車速Ｖが車速閾値ＴＨｖを上回る場合、図２の処理を中止する。車速閾値ＴＨｖとしては、例えば、５〜３０ｋｍ／ｈのいずれかの値とすることができる。

［２−２．送信波Ｗｔの出力（図２のＳ１）］
（２−２−１．概要）
図３は、物体検出ＥＣＵ３４から送信機４０ａ、４０ｂに出力される制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２の一例を示す図である。図４は、制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２を説明するための図である。図４に示すように、制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２（駆動信号）は、幅がＷｐであり且つ振幅がＡｐである複数のパルス波６０が連続して出力されるパルス束６２（バースト波）として出力される。なお、以下では、パルス束６２におけるパルス波６０の周期を「パルス波周期Ｃｐ」といい、パルス束６２の周期を「パルス束周期Ｃｂ」という。パルス束６２に含まれるパルス波６０の数をＮｐとするとき、パルス束６２の幅（以下「幅Ｗｂ」という。）はＣｐ×Ｎｐ−（Ｃｐ−Ｗｐ）となる。

制御信号Ｓｃ１、Ｓｃ２が入力された送信機４０ａ、４０ｂの振動子（例えば、圧電素子）は、パルス波６０に応じて振動して超音波としての送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２を出力する。

本実施形態では、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２の波長を遠距離領域用と近距離領域用とで変化させる。すなわち、遠距離領域用のパルス波６０のパルス波周期Ｃｐは、送信機４０ａ、４０ｂの振動子の共振周波数ｆ１を実現するように設定する。また、近距離領域用のパルス波６０のパルス波周期Ｃｐは、共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２を実現するように設定する。換言すると、バースト波としての第２送信波Ｗ２の周波数（バースト周波数）を共振周波数ｆ１と等しくし、第１送信波Ｗ１の周波数（バースト周波数）を周波数ｆ２と等しくする。

図３に示すように、パルス束６２の幅Ｗｂは、遠距離領域用と近距離領域用とで変化させる。すなわち、遠距離領域用の第２送信波Ｗ２では幅Ｗｂを広くし（出力時間を長くし）、近距離領域用の第１送信波Ｗ１では幅Ｗｂを狭くする（出力時間を短くする）。幅Ｗｂは、遠距離領域用と近距離領域用とで同一としてもよい。

パルス束周期Ｃｂは、検出物体１００の有無に応じて可変とする。すなわち、検出物体１００が存在する場合と比較して、検出物体１００が存在しない場合、近距離領域用の第１送信波Ｗ１のパルス束周期Ｃｂ（以下「周期Ｃｗ１」という。）を長くすると共に遠距離領域用の第２送信波Ｗ２のパルス束周期Ｃｂ（以下「周期Ｃｗ２」という。）を短くする。

なお、パルス波６０の幅Ｗｐ、パルス波周期Ｃｐ、パルス束６２の幅Ｗｂ及びパルス束周期Ｃｂは、いずれも物体検出ＥＣＵ３４の送信機制御部５０が設定する。

また、送信機制御部５０は、第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２それぞれのパターンＰｗ１、Ｐｗ２を示す送信波パターン信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を距離検出部５２に出力する。送信波パターン信号Ｓｐ１、Ｓｐ２は、距離検出部５２における距離検出（相互相関処理）に用いられる。本実施形態において、第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２のパターンＰｗ１、Ｐｗ２は、例えば、パルス束６２の幅Ｗｂ及びパルス束周期Ｃｂを示す２値化データ（換言すると、制御信号Ｓｃのエンベロープ（包絡線）を示すパターン）である。或いは、第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２のパターンＰｗ１、Ｐｗ２は、制御信号Ｓｃが示すパターンと同じとしてもよい。

（２−２−２．パルス波６０の幅Ｗｐ及びパルス波周期Ｃｐ）
図５は、第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２を合成する際に検討すべき問題点について説明するための図である。図５の例では、時点ｔ１〜ｔ２まで、送信機４０ａ又は４０ｂからパルス束６２の幅Ｗｂが比較的広い送信波（例えば、第２送信波Ｗ２）を出力し、時点ｔ２〜ｔ３まで残響が生じている。また、時点ｔ１〜ｔ４までの間が、近距離領域からの反射波Ｗｒが取り得る範囲である。図５では、近距離領域からの反射波Ｗｒが取り得る範囲の半分程度が第２送信波Ｗ２の影響を受けている。このため、近距離領域における距離Ｌの検出を精度良く行うことができない。

そこで、本実施形態では、超音波センサ３０ａ、３０ｂの出力特性を考慮してパルス波６０のパルス波周期Ｃｐを設定する。

図６は、超音波センサ３０ａ、３０ｂの送信周波数（パルス波周期Ｃｐ）及び受信周波数と、超音波センサ３０ａ、３０ｂの送信感度及び受信感度との関係の一例を示す図である。図６に示すように、超音波センサ３０ａ、３０ｂの送信感度及び受信感度は、超音波センサ３０ａ、３０ｂの送信周波数及び受信周波数が共振周波数ｆ１であるとき最も高い。また、超音波センサ３０ａ、３０ｂの送信周波数及び受信周波数が共振周波数ｆ１から離れるに連れて、送信感度及び受信感度が低くなる。

そこで、本実施形態では、遠距離領域用のパルス波６０のパルス波周期Ｃｐは、送信機４０ａ、４０ｂの振動子の共振周波数ｆ１を実現するように設定する。これにより、第２送信波Ｗ２の出力（振幅）を相対的に大きくし、遠距離領域からの反射波Ｗｒであっても、距離Ｌの検出に使用できるようにする。

また、近距離領域用のパルス波６０のパルス波周期Ｃｐは、共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２を実現するように設定する。これにより、第１送信波Ｗ１の出力（振幅）を相対的に小さくし、近距離領域からの反射波Ｗｒであっても、距離Ｌの検出に使用できるようにする。

加えて、本実施形態では、近距離領域用のパルス波６０の幅Ｗｐと比較して、遠距離領域用のパルス波６０の幅Ｗｐを相対的に広く設定する。

（２−２−３．パルス束周期Ｃｂの設定）
図７は、パルス束周期Ｃｂを設定するフローチャートである。ステップＳ１１において、送信機制御部５０は、近距離領域又は遠距離領域に検出物体１００が存在するか否かを判定する。当該判定は、距離検出部５２からの信号（物体存否信号Ｓｏ）に基づいて判定する。

近距離領域及び遠距離領域のいずれかに検出物体１００が存在しない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ１２において、送信機制御部５０は、遠距離領域用の第２送信波Ｗ２のパルス束周期Ｃｂ（周期Ｃｗ２）を最も短くし、近距離領域用の第１送信波Ｗ１のパルス束周期Ｃｂ（周期Ｃｗ１）を最も長くする。換言すると、第２送信波Ｗ２の数を最も増やし、第１送信波Ｗ１の数を最も減らす。

近距離領域又は遠距離領域のいずれかに検出物体１００が存在する場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１３において、送信機制御部５０は、遠距離領域に検出物体１００が存在するか否かを判定する。

遠距離領域に検出物体１００が存在する場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、送信機制御部５０は、ステップＳ１２よりも周期Ｃｗ２を長くし、周期Ｃｗ１を短くする。換言すると、ステップＳ１２と比較して、ステップＳ１４では、第２送信波Ｗ２の数を減らし、第１送信波Ｗ１の数を増やす。

遠距離領域に検出物体１００が存在しない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、検出物体１００は、近距離領域に存在することとなる。この場合、ステップＳ１５において、送信機制御部５０は、周期Ｃｗ２を最も長くし、周期Ｃｗ１を最も短くする。換言すると、第２送信波Ｗ２の数を最も減らし、第１送信波Ｗ１の数を最も増やす。周期Ｃｗ２を最も長くすることには、第２送信波Ｗ２の出力を停止することを含めてもよい。

［２−３．反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２の受信（図２のＳ２）］
図８は、受信機４２ａ、４２ｂの出力信号である反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２の一例を示す図である。上記のように、本実施形態では、送信機４０ａ、４０ｂの振動子と受信機４２ａ、４２ｂの振動子は同一又は共通のものである。このため、送信波Ｗｔ１を出力する際の送信機４０ａの振動子の振動を、受信機４２ａの振動子が検出する。従って、受信機４２ａの出力信号（反射波信号Ｓｒ１）には、送信波Ｗｔ１を出力する際の送信機４０ａの振動子の振動が反映される。受信機４２ｂの出力信号（反射波信号Ｓｒ２）についても同様である。

また、本実施形態では複数の超音波センサ３０ａ、３０ｂを設けているため、超音波センサ３０ａ（第１超音波センサ）の送信機４０ａからの送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２が超音波センサ３０ｂ（第２超音波センサ）の受信機４２ｂで受信される。同様に、超音波センサ３０ｂの送信機４０ｂからの送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２が超音波センサ３０ａの受信機４２ａで受信される。

図８では、時点ｔ１１において例えば送信機４０ａの振動子から送信波Ｗｔ１（超音波）の出力が開始され、時点ｔ１２まで送信波Ｗｔ１の出力が継続される。また、時点ｔ１２において送信波Ｗｔ１の出力を終了しても、時点ｔ１３を含む所定時間は反射波信号Ｓｒ１が十分に下がらない。これは、いわゆる残響と呼ばれる現象であり、電気信号としての制御信号Ｓｃ１が停止されてからも、送信機４０ａの振動子が機械的に振動を継続することによって起こるものである。残響時間は、送信波Ｗｔ１（第１送信波Ｗ１、第２送信波Ｗ２）の出力の大きさに応じて変化する。従って、制御信号Ｓｃ１の設定に応じて残響時間を推定又は設定することが可能である。

図８の時点ｔ１４における反射波信号Ｓｒ１の上昇が、実際の反射波Ｗｒ１によるものである。従って、送信波Ｗｔ１の出力時点（時点ｔ１１）から反射波Ｗｒ１の受信時点（時点ｔ１４）までの時間（以下「遅延時間Ｔｄ」という。）を検出することにより、自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを算出することができる。

すなわち、空気中を伝わる超音波の速度（音速ｃ）を一定値と仮定するとき、距離Ｌは以下の式（１）で算出することができる。
距離Ｌ＝ｃ×遅延時間Ｔｄ／２ ・・・（１）

なお、図示しない温度センサを設け、外気温に応じて音速ｃを補正してもよい。

［２−４．フィルタ処理（図２のＳ３）］
（２−４−１．フィルタ処理の概要）
フィルタ処理は、フィルタ３２ａ、３２ｂが、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２に対して行う距離検出用の信号処理である。本実施形態のフィルタ３２ａ、３２ｂは、フィルタ処理としてバンドパスフィルタ処理及びエンベロープ処理を行う。

（２−４−２．バンドパスフィルタ処理）
バンドパスフィルタ処理（以下「ＢＰＦ処理」ともいう。）は、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２のうち送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２の周波数（以下「送信波周波数ｆｔ」という。）及びその近傍値のみを通過させるフィルタ処理である。バンドパスフィルタ処理後の信号を「バンドパスフィルタ信号Ｓｂｐｆ」又は「ＢＰＦ信号Ｓｂｐｆ」という。

上記のように、本実施形態では、送信波周波数ｆｔを共振周波数ｆ１とそれよりも低い周波数ｆ２とで切り替えて用いる。また、上記にいう近傍値とは、送信波周波数ｆｔよりも大きい値及び小さい値の両方を含むことが好ましい。しかしながら、送信波周波数ｆｔよりも大きい値又は小さい値のいずれか一方のみであってもよい。或いは、ＢＰＦ処理は、送信波周波数ｆｔのみを通過させてもよい。

上記のように、本実施形態では、車両１０が比較的低速であるとき、図２の処理を実行し、車両１０が比較的高速であるとき、図２の処理を中止する。このため、ＢＰＦ処理での通過周波数領域を送信波周波数ｆｔ及びその近傍値としても距離Ｌの検出に十分活用可能となる。

上記のようなＢＰＦ処理を行うことで、反射波信号Ｓｒのうち送信波周波数ｆｔ及びその近傍値以外に含まれるノイズを除去し、距離検出の精度を向上することが可能となる。

（２−４−３．エンベロープ処理）
エンベロープ処理は、ＢＰＦ信号Ｓｂｐｆに基づいてエンベロープ（包絡線）を生成するフィルタ処理である。エンベロープ処理後の信号は、フィルタ３２からの出力信号（フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２）となる。

図９は、フィルタ３２の出力信号であるフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２の一例を示す図である。図８の反射波信号Ｓｒ１に関連して説明したのと同様、図９の時点ｔ２１が例えば送信波Ｗｔ１の出力開始時点に対応する。また、送信波Ｗｔ１は時点ｔ２２まで出力が継続される。時点ｔ２２〜ｔ２３の間には残響が存在する。時点ｔ２４は反射波Ｗｒ１の受信時点に対応する。

従って、時点ｔ２１〜ｔ２４までが遅延時間Ｔｄであり、遅延時間Ｔｄに基づいて自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを算出することが可能となる（但し、本実施形態では相互相関値Ｃを用いる。）。

［２−５．距離検出処理（図２のＳ４）］
図１０は、距離検出処理のフローチャート（図２のＳ４の詳細）である。距離検出処理は、超音波センサ３０ａ、３０ｂそれぞれに対応して行われる。ステップＳ２１において、距離検出部５２は、送信機制御部５０から第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２それぞれのパターンＰｗ１、Ｐｗ２（送信波パターン信号Ｓｐ１、Ｓｐ２）を取得する。本実施形態では、第１送信波Ｗ１及び第２送信波Ｗ２それぞれのパターンＰｗ１、Ｐｗ２は、パルス束６２の幅Ｗｂ及びパルス束周期Ｃｂを示す２値化データである。例えば、パルス束６２（バースト波）が出力されている期間（すなわち、幅Ｗｂ）を「１」とし、パルス束６２が出力されていない期間を「０」とする。

ステップＳ２２において、距離検出部５２は、反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２を示すフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２をその値（振幅）に応じて２値化する。すなわち、図９に示すように、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２の値（振幅）についての閾値ＴＨｓｆを設定し、値が閾値ＴＨｓｆを上回る場合、「１」とし、値が閾値ＴＨｓｆを下回る場合、「０」とする。なお、ここでは閾値ＴＨｓｆが固定値であることを前提としているが、特許文献１の段落［００１６］及び図４に示されるように、閾値ＴＨｓｆを可変値としてもよい。

ステップＳ２３において、距離検出部５２は、第１送信波Ｗ１のパターンＰｗ１（２値化データ）と反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２（フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２）の２値化データとに基づいて近距離領域用の相互相関値Ｃ（以下、「相互相関値Ｃ１」ともいう。）を算出する。近距離領域及び遠距離領域いずれの場合も、相互相関値Ｃは、以下の式（２）を用いて算出する。

式（２）において、Ｔ（ｋ）は、送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２の２値化データの値である。すなわち、ステップＳ２３において第１送信波Ｗ１との比較を行う場合、２値化データとしてのパターンＰｗ１である。後述するステップＳ２６において、第２送信波Ｗ２との比較を行う場合、２値化データとしてのパターンＰｗ２である。Ｒ（ｋ＋ｌ）は、反射波Ｗｒ（フィルタ信号Ｓｆ）の２値化データの値である。ｌは、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２（フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２）のシフト数（第１送信波Ｗ１又は第２送信波Ｗ２の出力開始時点からのずれ）、すなわち、遅延時間Ｔｄを示す。或いは、ｌは、自車１０から検出物体１００までの距離Ｌを示すものとしてもよい。Ｎｄは、相互相関値Ｃの１演算周期分のサンプリング数である。

相互相関値Ｃの算出の更なる詳細については、例えば、特許文献１を参照されたい。

図１０のステップＳ２４において、距離検出部５２は、近距離領域に検出物体１００が存在するか否かを判定する。当該判定は、例えば、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２を２値化したデータにおいて、第２送信波Ｗ２の出力開始時点から「１」が所定時間Ｔｘ（図１１）以上となった場合に近距離領域に検出物体１００が存在すると判定する。

図１１は、検出物体１００が近距離領域に存在する場合のフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２の一例を示す図である。図１２は、検出物体１００が遠距離領域に存在する場合のフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２の一例を示す図である。図１１に示すように、検出物体１００が近距離領域に存在する場合、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２を２値化したデータにおいて、第２送信波Ｗ２の出力開始時点から「１」が所定時間Ｔｘ以上継続する。一方、図１２に示すように、検出物体１００が遠距離領域に存在する場合、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２を２値化したデータにおいて、第２送信波Ｗ２の出力開始時点から「１」が所定時間Ｔｘ以上継続しない。従って、距離検出部５２は、当該判定により、近距離領域に検出物体１００が存在するか否かを判定することが可能となる。

近距離領域に検出物体１００が存在すると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、距離検出部５２は、ステップＳ２３で算出した近距離領域用の相互相関値Ｃ１に基づいて検出物体１００までの距離Ｌを算出する。例えば、式（２）のｌが遅延時間Ｔｄを示すものとして設定した場合、距離検出部５２は、相互相関値Ｃ１が最大値となるシフト数ｌ（以下「シフト数ｌｍａｘ」という。）を特定し、シフト数ｌｍａｘを遅延時間Ｔｄに置換する。

また、遅延時間Ｔｄへの置換をするため、距離検出部５２は、１シフトに対応する時間を予め設定しておく。そして、ここで求めた遅延時間Ｔｄを上記式（１）に代入して距離Ｌを算出する。

なお、上記式（１）において右辺の変数が遅延時間Ｔｄのみであるとすると、シフト数ｌｍａｘが特定された段階で距離Ｌは一義的に決まる。そこで、距離検出部５２は、１シフトに対応する時間を予め設定しておく代わりに、１シフトに対応する距離Ｌを予め設定しておいてもよい。

図１３は、遅延時間Ｔｄ及び距離Ｌと相互相関値Ｃとの関係の一例を示す図である。図１３では、遅延時間ＴｄがＴｄ１のとき（距離ＬがＬ１のとき）の相互相関値Ｃが最も大きい。このため、距離検出部５２は、遅延時間ＴｄをＴｄ１と判定する又は距離ＬをＬ１と判定する。

図１０のステップＳ２４に戻り、近距離領域に検出物体１００が存在しない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２６において、第２送信波Ｗ２のパターンＰｗ２（２値化データ）と反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２（フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２）の２値化データとに基づいて遠距離領域用の相互相関値Ｃ（以下、「相互相関値Ｃ２」ともいう。）を算出する。ステップＳ２７において、距離検出部５２は、遠距離領域用の相互相関値Ｃ２に基づいて検出物体１００までの距離Ｌを算出する。

３．異常判定用の制御
［３−１．物体検出装置１２の全体的な処理］
図１４及び図１５は、第１実施形態の物体検出装置１２における異常判定制御の第１及び第２フローチャートである。以下では、理解の容易化のため、超音波センサ３０ａを第１超音波センサ３０ａといい、送信機４０ａを第１送信機４０ａといい、受信機４２ａを第１受信機４２ａという。また、超音波センサ３０ｂを第２超音波センサ３０ｂといい、送信機４０ｂを第２送信機４０ｂといい、受信機４２ｂを第２受信機４２ｂという。

図１４のステップＳ３１において、異常判定部５４は、異常状態の判定（以下「異常判定」という。）を開始するか否かを判定する。異常判定を開始しない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ステップＳ３１を繰り返す。異常判定を開始する場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２において、異常判定部５４は、第１送信機４０ａから異常判定用の送信波Ｗｔ１（以下「異常判定用送信波Ｗｄ１」又は「送信波Ｗｄ１」という。）を出力させる。すなわち、異常判定部５４は、送信機制御部５０に対して送信波Ｗｄ１の出力指令Ｒｔを送信する。出力指令Ｒｔを受信した送信機制御部５０は、第１送信機４０ａに対して制御信号Ｓｃ１（駆動信号）を送信する。制御信号Ｓｃ１を受信した第１送信機４０ａは、送信波Ｗｄ１を出力する。

ステップＳ３３において、第２受信機４２ｂは、第１送信機４０ａから直接到達した送信波Ｗｄ１（直接波）を受信して反射波信号Ｓｒ２を出力する。ステップＳ３４において、フィルタ３２ｂは、反射波信号Ｓｒ２に対してフィルタ処理を行ってフィルタ信号Ｓｆ２を距離検出部５２に出力する。

ステップＳ３５において、距離検出部５２は、送信機制御部５０から異常判定用送信波Ｗｄ１のパターンＰｗｄ１（送信波パターン信号Ｓｗｄ１）を取得する。本実施形態では、パターンＰｗｄ１は、パルス束６２の幅Ｗｂ及びパルス束周期Ｃｂを示す２値化データである。例えば、パルス束６２（バースト波）が出力されている期間（すなわち、幅Ｗｂ）を「１」とし、パルス束６２が出力されていない期間を「０」とする。

ステップＳ３６において、距離検出部５２は、直接波としての送信波Ｗｄ１を示すフィルタ信号Ｓｆ２をその値（振幅）に応じて２値化する。２値化の方法は、図１０のステップＳ２２と同様である。

ステップＳ３７において、距離検出部５２は、送信波Ｗｄ１のパターンＰｗｄ１（２値化データ）と直接波としての送信波Ｗｄ１（フィルタ信号Ｓｆ２）の２値化データとに基づいて異常判定用の相互相関値Ｃ（以下、「異常判定用第１相互相関値Ｃ１１」又は「第１相互相関値Ｃ１１」ともいう。）を算出する。相互相関値Ｃの算出方法は、図１０のステップＳ２３と同様である。

ステップＳ３８において、異常判定部５４は、ステップＳ３７で算出した第１相互相関値Ｃ１１に基づいてフィルタ信号Ｓｆ２が正常レベルであるか否かを判定する。フィルタ信号Ｓｆ２が正常レベルである場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、ステップＳ３９において、異常判定部５４は、フィルタ信号Ｓｆ２が正常であると判定する。

フィルタ信号Ｓｆ２が正常レベルでない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、ステップＳ４０において、異常判定部５４は、フィルタ信号Ｓｆ２が異常であると判定する。換言すると、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂの組合せが異常状態であると判定する。続くステップＳ４１において、異常判定部５４は、警報部１９を介して警報する。当該警報は、例えば、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂの組合せが異常状態である旨の表示又は警告音とすることができる。

ステップＳ４２〜Ｓ５１において、第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａの組合せについても同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ４２において、異常判定部５４は、第２送信機４０ｂから異常判定用の送信波Ｗｔ２（以下「異常判定用送信波Ｗｄ２」又は「送信波Ｗｄ２」という。）を出力させる。なお、ステップＳ４２で用いられる送信波Ｗｄ２は、ステップＳ３２で用いられる送信波Ｗｄ１と同じ波形又は異なる波形のいずれでもよい。

ステップＳ４３において、第１受信機４２ａは、第２送信機４０ｂから直接到達した送信波Ｗｄ２（直接波）を受信して反射波信号Ｓｒ１を出力する。ステップＳ４４において、フィルタ３２ａは、反射波信号Ｓｒ１に対してフィルタ処理を行ってフィルタ信号Ｓｆ１を距離検出部５２に出力する。

ステップＳ４５において、距離検出部５２は、送信機制御部５０から異常判定用送信波Ｗｄ２のパターンＰｗｄ２（送信波パターン信号Ｓｗｄ２）を取得する。ステップＳ４６において、距離検出部５２は、直接波としての送信波Ｗｄ２を示すフィルタ信号Ｓｆ１をその値（振幅）に応じて２値化する。

ステップＳ４７において、距離検出部５２は、送信波Ｗｄ２のパターンＰｗｄ２（２値化データ）と直接波としての送信波Ｗｄ２（フィルタ信号Ｓｆ１）の２値化データとに基づいて異常判定用の相互相関値Ｃ（以下、「異常判定用第２相互相関値Ｃ２１」又は「第２相互相関値Ｃ２１」ともいう。）を算出する。

ステップＳ４８において、異常判定部５４は、ステップＳ４７で算出した第２相互相関値Ｃ２１に基づいてフィルタ信号Ｓｆ１が正常レベルであるか否かを判定する。フィルタ信号Ｓｆ１が正常レベルである場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ステップＳ４９において、異常判定部５４は、フィルタ信号Ｓｆ１が正常であると判定する。

フィルタ信号Ｓｆ１が正常レベルでない場合（Ｓ４８：ＮＯ）、ステップＳ５０において、異常判定部５４は、フィルタ信号Ｓｆ１が異常であると判定する。換言すると、第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａの組合せが異常状態であると判定する。続くステップＳ５１において、異常判定部５４は、警報部１９を介して警報する。当該警報は、例えば、第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａの組合せが異常状態である旨の表示又は警告音とすることができる。

［３−２．異常判定の開始条件（図１４のＳ３１）］
本実施形態における異常判定開始の条件（Ｓ３１）としては、例えば、予め設定した所定時間が経過したことを用いることができる。前記所定時間としては、例えば、数十秒〜数分間のいずれかとすることができる。異常判定を開始する場合、距離検出処理（図２のＳ４）を中止してもよい。或いは、距離検出処理の最中であってもよい。或いは、近距離領域及び遠距離領域のいずれにも検出物体１００が存在しないこと（図７のＳ１１：ＮＯ）と合わせて、前記所定時間が経過したことを条件としてもよい。

或いは、超音波センサ３０ａ、３０ｂは、比較的近くに且つ左右対称に配置されることから、異常判定は、距離Ｌの検出よりも車速Ｖの影響を受け難い。そこで、車速Ｖが車速閾値ＴＨｖを上回るため、距離検出処理を中止していることを条件として異常判定を行うことも可能である。

［３−３．異常判定用送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２（図１４のＳ３２、図１５のＳ４２）］
図１６は、第１実施形態の異常判定時における第１・第２送信機４０ａ、４０ｂ及び第１・第２受信機４２ａ、４２ｂの出力の一例を示す図である。理解の容易化のため、図１６における第１・第２受信機４２ａ、４２ｂの出力として、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２ではなく、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２が示されていることに留意されたい。図１６及び後述する図１７において、実線で示されるフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２は、正常値の例を示し、破線で示されるフィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２は、異常値の例を示す。

図１６の時点ｔ３１において、第１送信機４０ａに対して制御信号Ｓｃ１が入力されて第１送信機４０ａから送信波Ｗｄ１が出力される。それと同時に第１受信機４２ａでは送信波Ｗｄ１及びその残響に対応する波形が現れる。

また、第１受信機４２ａの出力からわずかに遅れて、第２受信機４２ｂでも第１送信機４０ａからの送信波Ｗｄ１及び残響の波形が現れる。すなわち、第１送信機４０ａから第２受信機４２ｂに直接到達する送信波Ｗｄ１及び残響に応じた反射波信号Ｓｒ２が第２受信機４２ｂから出力される。第１受信機４２ａの出力に対する第２受信機４２ｂの出力の遅れは、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂとの距離に依存する。

同様に、時点ｔ３２において、第２送信機４０ｂに対して制御信号Ｓｃ２が入力されて第２送信機４０ｂから送信波Ｗｄ２が出力される。それと同時に第２受信機４２ｂでは送信波Ｗｄ２及びその残響に対応する波形が現れる。

また、第２受信機４２ｂの出力からわずかに遅れて、第１受信機４２ａでも第２送信機４０ｂからの送信波Ｗｄ２及び残響の波形が現れる。すなわち、第２送信機４０ｂから第１受信機４２ａに直接到達する送信波Ｗｄ２及び残響に応じた反射波信号Ｓｒ１が第１受信機４２ａから出力される。第２受信機４２ｂの出力に対する第１受信機４２ａの出力の遅れは、第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａとの距離に依存する。

時点ｔ３３、ｔ３４においても同様の処理が行われる。

上記のような処理の結果、送信波Ｗｄ１及びその残響に対応する反射波信号Ｓｒ２が第２受信機４２ｂから出力される。また、送信波Ｗｄ２及びその残響に対応する反射波信号Ｓｒ１が第１受信機４２ａから出力される。上記のように、反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２に基づく相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１を用いることで反射波信号Ｓｒ１、Ｓｒ２が異常であるか否か、すなわち、第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａの組合せ又は第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂの組合せが異常状態であるか否かを判定することができる。

なお、ここにいう異常状態とは、第１送信機４０ａ、第２送信機４０ｂ、第１受信機４２ａ又は第２受信機４２ｂのいずれかが故障している場合のみならず、第１送信機４０ａ、第２送信機４０ｂ、第１受信機４２ａ又は第２受信機４２ｂのいずれかに雪又は泥が付着しているような場合も含まれる。

ナビゲーション装置等の外部通信機器を通じて雪が付着している可能性を推定できるのであれば、図示しない加熱手段を第１送信機４０ａ、第２送信機４０ｂ、第１受信機４２ａ及び第２受信機４２ｂの近傍に配置してもよい。そして、異常状態が発生していると判定された場合、上記加熱手段により雪を溶かすことも可能である。

本実施形態で用いる異常判定用送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２は、例えば、近距離領域用の第１送信波Ｗ１と同様の波形を有する。すなわち、送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２の周波数は、送信機４０ａ、４０ｂの振動子の共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２とする。これにより、超音波センサ３０ａ、３０ｂが比較的近くに配置されても、残響の影響を受け難くすることが可能となる。また、周波数ｆ２は、共振周波数ｆ１よりも低いため、残響時間が比較的短くなる。このため、距離検出処理への影響を軽減し、例えば、距離検出処理の中止時間を短縮する等の効果を得ることができる。

或いは、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂとの距離及び第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａとの距離が近距離領域における比較的遠い領域（例えば、４ｍ弱）よりも短いことを考慮すると、送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２の周波数を周波数ｆ２よりもさらに低くしてもよい。

［３−４．相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１の算出及び正常レベルの判定（図１４のＳ３７、Ｓ３８及び図１５のＳ４７、Ｓ４８）］
超音波センサ３０ａ、３０ｂは車両１０に固定されている。このため、超音波センサ３０ａ、３０ｂ相互の位置関係は一定である。従って、第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの組合せ並びに第２送信機４０ｂ及び第１受信機４２ａの組合せがそれぞれ正常であれば、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１は一定範囲に収まる。

そこで、本実施形態では、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１のそれぞれが閾値（以下「相関値閾値ＴＨｃ１１、ＴＨｃ２１」という。）を上回るか否かを判定することで、第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの組合せ並びに第２送信機４０ｂ及び第１受信機４２ａの組合せの異常状態を判定する。

なお、上記のように、超音波センサ３０ａ、３０ｂは車両１０に固定されており、超音波センサ３０ａ、３０ｂ相互の距離は特定される。このため、本実施形態の距離検出部５２は、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１を算出する際、演算対象範囲、すなわち、上記式（２）におけるシフト数ｌの範囲を限定する。これにより、演算負荷を軽減することが可能となる。

図１７は、第１実施形態の異常判定時における第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの出力と第２相互相関値Ｃ２１の関係の一例を示す図である。図１７中の第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの出力は、図１６と同じである。

図１７に示すように、本実施形態では、異常状態を判定するための第２相互相関値Ｃ２１の閾値ＴＨｃ２１を設定する。第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂが正常である場合、第１送信機４０ａから第２受信機４２ｂまでの距離Ｌｘにおける第２相互相関値Ｃ２１は、例えば、値ｃ１であり、閾値ＴＨｃ２１を上回る。従って、第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂが正常であることを判定できる。

一方、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂが異常である場合、第１送信機４０ａから第２受信機４２ｂまでの距離Ｌｘにおける第２相互相関値Ｃ２１は、例えば、値ｃ１よりも低い値ｃ２であり、閾値ＴＨｃ２１を下回る。従って、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂが異常であることを判定できる。

４．第１実施形態の効果
以上のように、第１実施形態によれば、第１送信機４０ａから第２受信機４２ｂに直接到達した送信波Ｗｄ１に対応する第２受信機４２ｂからの出力信号（反射波信号Ｓｒ２）を用いて、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂの異常状態を判定する。従って、複数の超音波センサ３０ａ、３０ｂ（送受信ユニット又は非接触式距離検出センサ）を有する構成において、各超音波センサ３０ａ、３０ｂの異常を簡易に検出することが可能となる。

第１実施形態において、異常判定部５４は、第１送信機４０ａに対する駆動信号Ｓｃ１と、第２受信機４２ｂからの出力信号（反射波信号Ｓｒ２）とに基づいて第２相互相関値Ｃ２１を算出し、算出した第２相互相関値Ｃ２１が、閾値ＴＨｃ２１を上回らない場合（換言すると、予め記憶された正常時の値の範囲内にない場合）、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂが異常状態にあると判定する。これにより、相互相関値Ｃ２１を用いることで比較的正確な異常判定を行うことが可能となる。

第１実施形態において、異常判定部５４は、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂとの間の距離に応じて設定された範囲に第２相互相関値Ｃ２１の演算対象範囲を制限する。これにより、演算負荷を軽減することが可能となる。

第１実施形態において、送信機４０ａ、４０ｂは、距離検出部５２が検出物体１００までの距離Ｌを検出するために用いる送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２を出力する場合、超音波センサ３０ａ、３０ｂの振動子の共振周波数ｆ１と同じ周波数で送信波Ｗｔを出力する。また、送信機４０ａ、４０ｂは、異常判定部５４が異常状態を判定するために用いる送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２を出力する場合、共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２を出力する。これにより、異常状態の判定において残響の影響を軽減することが可能となり、判定精度を上げることが可能となる。

Ｂ．第２実施形態
１．構成（第１実施形態との相違）
本発明の第２実施形態のハードウェアの構成は、第１実施形態と同じである。このため、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。また、第２実施形態の物体検出装置１２では、第１実施形態の物体検出装置１２と同じ通常制御（図２）を実行する。

第１実施形態の物体検出装置１２では相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１と閾値ＴＨｃ１１、ＴＨｃ２１とを比較して異常判定を行った。これに対し、第２実施形態の物体検出装置１２では、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１を比較して異常判定を行う。

２．異常判定用の制御
［２−１．物体検出装置１２の全体的な処理］
図１８及び図１９は、第２実施形態の物体検出装置１２における異常判定制御の第１及び第２フローチャートである。図１８のステップＳ６１〜Ｓ６７及び図１９のステップＳ６８〜Ｓ７３は、図１４のステップＳ３１〜Ｓ３７及び図１５のステップＳ４２〜４７と同様である。

図１９のステップＳ７４において、異常判定部５４は、第１相互相関値Ｃ１１と第２相互相関値Ｃ２１を比較し、両者の相違を判定する。

ステップＳ７５において、異常判定部５４は、ステップＳ７４で判定した相違が正常レベルであるか否かを判定する。相違が正常レベルである場合（Ｓ７５：ＹＥＳ）、ステップＳ７６に進む。相違が正常レベルでない場合（Ｓ７５：ＮＯ）、ステップＳ７７に進む。

ステップＳ７６〜Ｓ７８は、図１４のステップＳ３９〜Ｓ４１又は図１５のステップＳ４９〜Ｓ５１と同様である。但し、後述するように第２実施形態で判定可能な異常状態は、第１実施形態で判定可能な異常状態と異なる。

［２−２．相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１の比較（図１９のＳ７４）］
超音波センサ３０ａ、３０ｂは車両１０に固定されている。このため、超音波センサ３０ａ、３０ｂ相互の位置関係は一定である。従って、第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの組合せ並びに第２送信機４０ｂ及び第１受信機４２ａの組合せがそれぞれ正常であれば、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１の相違は一定範囲に収まる。そこで、本実施形態では、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１の相違を見ることで、第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの組合せ並びに第２送信機４０ｂ及び第１受信機４２ａの組合せの異常状態を判定する。

例えば、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１の差ΔＣが、異常状態を判定するための閾値（以下「相関値閾値ＴＨΔＣ」という）を上回るか否かを判定する。差ΔＣが相関値閾値ＴＨΔＣを下回る場合、超音波センサ３０ａ、３０ｂ（より詳しくは、第１送信機４０ａ及び第２受信機４２ｂの組合せ並びに第２送信機４０ｂ及び第１受信機４２ａの組合せ）はいずれも正常レベルにあると判定する。

一方、差ΔＣが相関値閾値ＴＨΔＣを上回る場合、超音波センサ３０ａ、３０ｂのいずれかが異常状態であると判定する。この場合、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１のうち値が小さい方に対応する超音波センサ３０ａ、３０ｂが異常状態であると判定してもよい。

差ΔＣの代わりに、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１の比等を用いてもよい。

３．第２実施形態の効果
以上のような第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え又はこれに代えて、次の効果を奏することが可能となる。

第２実施形態によれば、第２送信機４０ｂから第１受信機４２ａに直接到達した送信波Ｗｄ２に対応する第１受信機４２ａからの第１出力信号（反射波信号Ｓｒ１）と、第１送信機４０ａから第２受信機４２ｂに直接到達した送信波Ｗｄ１に対応する第２受信機４２ｂからの第２出力信号（反射波信号Ｓｒ２）とを用いて、第１超音波センサ３０ａ（第１送受信ユニット）又は第２超音波センサ３０ｂ（第２送受信ユニット）の異常状態を判定する。従って、複数の超音波センサ３０ａ、３０ｂ（送受信ユニット、非接触式距離検出センサ）を有する構成において、各超音波センサ３０ａ、３０ｂの異常を簡易に検出することが可能となる。

第２実施形態において、異常判定部５４は、第２送信機４０ｂに対する駆動信号Ｓｃ２と、第１受信機４２ａからの反射波信号Ｓｒ１（第１出力信号）とに基づいて第１相互相関値Ｃ１１を算出し、第１送信機４０ａに対する駆動信号Ｓｃ１と、第２受信機４２ｂからの反射波信号Ｓｒ２（第２出力信号）とに基づいて第２相互相関値Ｃ２１を算出する。算出した第１相互相関値Ｃ１１と第２相互相関値Ｃ２１との比較結果が、正常範囲にない場合（図１９のＳ７５：ＮＯ）、超音波センサ３０ａ、３０ｂのいずれかが異常状態であると判定する。これにより、相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１を用いることで比較的正確な異常判定を行うことが可能となる。

本実施形態において、異常判定部５４は、第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａとの間の距離に応じて設定された範囲に第１相互相関値Ｃ１１の演算対象範囲を制限する。また、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂとの間の距離に応じて設定された範囲に第２相互相関値Ｃ２１の演算対象範囲を制限する。これにより、演算負荷を軽減することが可能となる。

Ｃ．変形例
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

１．適用対象
上記各実施形態では、物体検出装置１２を車両１０に適用したが、これに限らず、別の対象に適用してもよい。例えば、物体検出装置１２を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、物体検出装置１２を、ロボット、セキュリティ用監視装置又は家電製品に適用してもよい。

２．物体検出装置１２の構成
［２−１．全体］
上記各実施形態では、物体検出装置１２の出力としての距離Ｌを車両挙動安定ＥＣＵ２０及びＥＰＳ ＥＣＵ２２で用いたが、それ以外の用途で用いることも可能である。例えば、車両１０の駐車支援又は誤発進防止にも用いることができる。

上記各実施形態では、超音波である送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２及び反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２を使用する超音波センサ３０ａ、３０ｂを用いたが、例えば、複数の送受信ユニットを有する構成において、各送受信ユニットの異常を簡易に検出するとの観点からすれば、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のセンサを用いることもできる。

上記各実施形態では、超音波センサ３０ａ、３０ｂが互いに同一であることを前提としていたが、例えば、複数の送受信ユニットを有する構成において、各送受信ユニットの異常を簡易に検出するとの観点からすれば、超音波センサ３０ａ、３０ｂは互いに異なるものとしてもよい。

上記各実施形態の超音波センサ３０ａ、３０ｂは、送信機４０ａ、４０ｂからの送信波Ｗｔ１、Ｗｔ２の反射波Ｗｒ１、Ｗｒ２を受信機４２ａ、４２ｂで受信する構成（いわゆる反射型）であった。しかしながら、例えば、第１送信機４０ａからの直接波である送信波Ｗｄ１を第２受信機４２ｂで受信させ、又は第２送信機４０ｂからの直接波である送信波Ｗｄ２を第１受信機４２ａで受信させて異常状態を判定するとの観点からすれば、これに限らない。例えば、超音波センサ３０ａ、３０ｂは、反射型の代わりに透過型であってもよい。

［２−２．フィルタ３２ａ、３２ｂ及び物体検出ＥＣＵ３４の構成］
上記各実施形態では、フィルタ３２ａ、３２ｂをアナログ回路で構成し、送信機制御部５０、距離検出部５２及び異常判定部５４をデジタル回路で構成することを前提に説明した。しかしながら、フィルタ３２ａ、３２ｂをデジタル回路で構成してもよい。また、送信機制御部５０、距離検出部５２及び異常判定部５４の一部についてはアナログ回路で構成してもよい。

［２−３．物体検出ＥＣＵ３４の制御］
上記各実施形態では、第２送信波Ｗ２の周波数（バースト周波数）を共振周波数ｆ１と等しくし、第１送信波Ｗ１の周波数及び異常判定用送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２（バースト周波数）を、共振周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２と等しくした（図３等）。しかしながら、その他の観点（例えば、送信機４０ａ、４０ｂからの直接波である送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２を用いて、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂの異常状態を判定するとの観点）からすれば、第１送信波Ｗ１、第２送信波Ｗ２及び異常判定用送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２の周波数（バースト周波数）は等しくしてもよい。

上記各実施形態では、近距離領域用の第１送信波Ｗ１よりも、遠距離領域用の第２送信波Ｗ２の方がパルス束６２の幅Ｗｂを広くした（図３）。しかしながら、その他の観点（例えば、送信機４０ａ、４０ｂからの直接波である送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２を用いて、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂの異常状態を判定するとの観点）からすれば、第１送信波Ｗ１、第２送信波Ｗ２及び異常判定用送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２の幅Ｗｂは同一としてもよい。

上記各実施形態では、異常判定制御（図１４、図１５、図１８、図１９）において相互相関値Ｃ１１、Ｃ２１を算出したが（Ｓ３７、Ｓ４７、Ｓ６７、Ｓ７３）、例えば、送信機４０ａ、４０ｂからの直接波である送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２を用いて、第１送信機４０ａ又は第２受信機４２ｂの異常状態を判定するとの観点からすれば、これに限らない。例えば、異常判定制御において、フィルタ信号Ｓｆ１、Ｓｆ２の振幅が振幅閾値を超えているか否かにより異常状態を判定することも可能である。この場合、相互相関処理を目的とする送信機制御部５０から異常判定部５４への送信波パターン信号Ｓｗｄ１、Ｓｗｄ２の送信は不要となる。但し、異常判定制御において送信波Ｗｄ１、Ｗｄ２の出力タイミングを知るため、送信波パターン信号Ｓｗｄ１、Ｓｗｄ２の出力は必要である。

第１実施形態では、第１送信機４０ａと第２受信機４２ｂの組合せ及び第２送信機４０ｂと第１受信機４２ａの組合せの両方について異常状態の判定を行ったが（図１４及び図１５）、いずれか一方のみを行うことも可能である。

上記各実施形態では、距離検出処理として図１０に示す例を挙げたが、異常判定制御に着目すれば、距離検出処理の内容はこれに限らない。

１２…物体検出装置
３０ａ…超音波センサ（第１送受信ユニット）
３０ｂ…超音波センサ（第２送受信ユニット）
４０ａ…送信機（第１送信機） ４０ｂ…送信機（第２送信機）
４２ａ…受信機（第１受信機） ４２ｂ…受信機（第２受信機）
５２…距離検出部 ５４…異常判定部
１００…物体（検出物体） Ｃ１１…第１相互相関値
Ｃ２１…第２相互相関値 ｆ１…共振周波数
ｆ２…共振周波数よりも低い周波数 Ｌ…物体までの距離
Ｓｃ１、Ｓｃ２…制御信号（駆動信号）
Ｓｒ１…反射波信号（受信機からの第１出力信号）
Ｓｒ２…反射波信号（受信機からの第２出力信号）
Ｔｄ…遅延時間 Ｗｄ１、Ｗｄ２…異常判定用送信波
Ｗｒ…反射波 Ｗｔ…送信波

Claims (7)

1. 検出対象の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力する送信機と、前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機とをそれぞれが有する第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットと、
   前記第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットそれぞれについて、前記送信機が前記送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と、
   前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットの異常状態を判定する異常判定部と
   を備える物体検出装置であって、
   前記異常判定部は、前記第１送受信ユニットの前記送信機である第１送信機から前記第２送受信ユニットの前記受信機である第２受信機に直接到達した前記送信波に対応する前記第２受信機からの出力信号が、予め記憶された正常時の値と比較して異なる場合、前記第１送信機又は前記第２受信機が異常状態であると判定し、
   前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットは、超音波センサであり、
   前記送信機は、
   前記距離検出部が前記物体までの距離を検出するために用いる前記送信波を出力する場合、前記超音波センサの振動子の共振周波数と同じ周波数で前記送信波を出力し、
   前記異常判定部が前記異常状態を判定するために用いる前記送信波を出力する場合、前記共振周波数よりも低い周波数で前記送信波を出力する
   ことを特徴とする物体検出装置。
2. 請求項１記載の物体検出装置において、
   前記異常判定部は、
   前記第１送信機に対する駆動信号と、前記第２受信機からの前記出力信号とに基づいて相互相関値を算出し、
   算出した前記相互相関値が、前記予め記憶された正常時の値の範囲内にない場合、前記第１送信機又は前記第２受信機が異常状態にあると判定する
   ことを特徴とする物体検出装置。
3. 請求項２記載の物体検出装置において、
   前記異常判定部は、前記第１送信機と前記第２受信機との間の距離に応じて設定された範囲に前記相互相関値の演算対象範囲を制限する
   ことを特徴とする物体検出装置。
4. 検出対象の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力する送信機と、前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機とをそれぞれが有する第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットと、
   前記第１送受信ユニット及び第２送受信ユニットそれぞれについて、前記送信機が前記送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と、
   前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットの異常状態を判定する異常判定部と
   を備える物体検出装置であって、
   前記異常判定部は、
   前記第２送受信ユニットの前記送信機である第２送信機から前記第１送受信ユニットの前記受信機である第１受信機に直接到達した前記送信波に対応して出力された前記第１受信機からの第１出力信号を取得し、
   前記第１送受信ユニットの前記送信機である第１送信機から前記第２送受信ユニットの前記受信機である第２受信機に直接到達した前記送信波に対応して出力された前記第２受信機からの第２出力信号を取得し、
   前記第１出力信号と前記第２出力信号との比較結果が正常範囲にない場合、前記第１送受信ユニット又は前記第２送受信ユニットが異常状態にあると判定する
   ことを特徴とする物体検出装置。
5. 請求項４記載の物体検出装置において、
   前記異常判定部は、
   前記第２送信機に対する駆動信号と、前記第１受信機からの前記第１出力信号とに基づいて第１相互相関値を算出し、
   前記第１送信機に対する駆動信号と、前記第２受信機からの前記第２出力信号とに基づいて第２相互相関値を算出し、
   算出した前記第１相互相関値と前記第２相互相関値との比較結果が前記正常範囲にない場合、前記第１送受信ユニット又は前記第２送受信ユニットが異常状態にあると判定する
   ことを特徴とする物体検出装置。
6. 請求項５記載の物体検出装置において、
   前記異常判定部は、
   前記第２送信機と前記第１受信機との間の距離に応じて設定された範囲に前記第１相互相関値の演算対象範囲を制限し、
   前記第１送信機と前記第２受信機との間の距離に応じて設定された範囲に前記第２相互相関値の演算対象範囲を制限する
   ことを特徴とする物体検出装置。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の物体検出装置において、
   前記第１送受信ユニット及び前記第２送受信ユニットは、超音波センサであり、
   前記送信機は、
   前記距離検出部が前記物体までの距離を検出するために用いる前記送信波を出力する場合、前記超音波センサの振動子の共振周波数と同じ周波数で前記送信波を出力し、
   前記異常判定部が前記異常状態を判定するために用いる前記送信波を出力する場合、前記共振周波数よりも低い周波数で前記送信波を出力する
   ことを特徴とする物体検出装置。

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