JP5798150B2 - 物体検出装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。)。
(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。
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。)。
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。)。
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。)。
[2−1.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。
(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。
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。
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。
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。
距離L=c×遅延時間Td/2 ・・・(1)
(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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
[2−1.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、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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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