JP6257573B2 - 超音波センサ装置 - Google Patents
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Description
このような課題に対し、特許文献1では、受信パルスの時間幅を計測し、受信パルス時間幅が所定値以下、または所定値以上になった場合に、その受信パルスは不要な受信パルスとして除去する仕組みについて言及されている。
なお、ここでは雨滴ノイズの分布範囲についてのみ言及したが、対象物からの受信パルスの傾きの分布範囲に入らないあらゆる不要な受信パルス、たとえば、電磁ノイズや他の超音波発生源から生じるノイズなどに対してこの発明は有効である。
以下、この発明の実施の形態1に係る超音波センサ装置を図2から図5に基づいて説明する。
図2はこの発明の実施の形態1に係る超音波センサ装置および周辺機器のブロック図である。なお、図中の矢印は信号の入出力の流れを示す。以降では、車両に超音波センサ装置を搭載する場合を例に説明するが、超音波センサ装置を車両に取り付ける場合に限らず、自動ドア開閉装置など他の装置にも適用が可能である。なお、超音波センサ装置を搭載した車両を、以降では自車と呼ぶ。
まず、センサ制御部101から送信回路部102に電気信号を出力し、電気信号を受信した送信回路部102は、所定の電圧・周波数・波形の電気信号に変換した超音波素子駆動用の電気信号を出力する。超音波素子駆動用の電気信号を入力された超音波素子部103は、電気信号を所定の音圧・周波数・波形の超音波に変換して、図3に示す通り、超音波の送信波として送信パルスTXP01を空間へ放射する。
Lk=(A1−A0)÷Apk ・・(1)
なお、ここではピークのサンプル番号kから相対距離R[m]を算出する例を示したが、図4などから明らかな通り、受信パルスP10の先頭は振幅が極大となるピークのサンプル番号より手前であるため、ピークの立ち上がりに相当するサンプルを推定し、そのサンプルから距離を算出する方がより正確な相対距離を算出することができる。
τ=k*Δtd (2)
R=cτ/2 (3)
c=331.5+0.61*Tout (4)
このように実施の形態1の発明は、対象物からの反射信号の受信パルスの傾きが所定の範囲内であるか否かを判別することで、対象物からの受信パルスと不要な受信パルスを弁別することができるので、検知したい対象物を誤って不要な受信パルスとして除去する確率を低減し、かつ、不要な受信パルスを除去する確率を向上することができる。
次に、この発明の実施の形態2に係る超音波センサ装置を図6から図8に基づいて説明する。
図1に示す通り、一部の不要な受信パルスは対象物からの受信パルスの傾きと類似している場合があるため、より確実にノイズを除去するためには、受信パルスの傾きによって不要な受信パルスを除去した後、さらに受信パルスの傾き以外の指標で不要な受信パルスを除去するのが望ましい。
図6はこの発明の実施の形態2に係る超音波センサ装置および周辺機器のブロック図を示す。図6に示す超音波センサ装置は、傾きによるノイズ弁別部108と測距処理部109との間に、受信パルスの時間幅を算出する時間幅算出部111と時間幅によりノイズを弁別する時間幅によるノイズ弁別部112を追加して設けたものである。その他の構成は実施の形態1の図2と同じに付き、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
時間幅の具体的な計算方法の一例を図7により説明する。図7に示す通り、mpk番目のサンプルがピークとして検出され、その検出されたピークの振幅がApkであるとする。まず、mpk番目のサンプルからマイナス方向に検知信号の振幅を探索し、ピークの振幅Apk/2を初めて下回るサンプルをピーク先頭サンプルkstartとし、また、mpk番目のサンプルからプラス方向に検知信号の振幅を探索し、ピークの振幅Apk/2を初めて下回るサンプルをピーク終端サンプルkendとし、時間幅wを次式(5)で計算する。
w=(kend−kstart+1)×Δtd (5)
所定のしきい値を下回るサンプルまでの間の時間としても良い。また、式(5)では、離散的な整数のサンプルkstart、サンプルkendから時間幅wを計算したが、サンプルkstartと(kstart+1)の間、および、サンプルkendとサンプル(kend−1)の間を線形補間して、振幅が(Apk/2)となるサンプルを実数でより厳密に計算し、時間幅wをより厳密に計算しても良い。
傾きによるノイズ弁別部108と時間幅によるノイズ弁別部112で除去されなかった受信パルスは測距処理部109に入力され、実施の形態1と同様に、測距処理部109は傾きおよび時間幅によるノイズ弁別部108、112で除去されなかった受信パルスのピークのサンプル番号から距離へ換算する。また、同様に、対象確定部110は、測距処理部109で測定された各々の対象物の相対距離と、予測相対距離を比較し、予測相対距離に最も近い対象物を同一の対象物であると判断する。
以上のように、実施の形態2の発明では、不要な受信パルスと対象物の受信パルスが密集する場合であっても、不要な受信パルスのみを除去する確率を向上することができる。
次に、この発明の実施の形態3に係る超音波センサ装置を図9に基づいて説明する。 対象物の受信パルスは、図10の受信パルスの例P02に示す通り、部分的には時間幅の狭いピークが密集する場合もある。そこで、実施の形態3の発明では、時間幅算出部111は、複数の受信パルスが所定の時間間隔内に存在する場合、それらの受信パルスをグループ化し、グループ化した受信パルスの時間幅を、グループ化した先頭の受信パルスから、グループ化した最後の受信パルスまでの時間幅として算出するようにしたものである。
また、グループ化時の時間幅の他の計算方法として、グループ化したすべての受信パルスの時間幅の和として算出しても良い。
図9の例では、所定のサンプル区間に受信パルスのピークが3つあり、前述の計算方法によって、ピーク01については、ピーク先頭サンプルkstart01、ピーク終端サンプルkend01、時間幅w01、ピーク02については、ピーク先頭サンプルkstart02、ピーク終端サンプルkend02、時間幅w02、ピーク03については、ピーク先頭サンプルkstart03、ピーク終端サンプルkend03、時間幅w03が計算されているものとする。
w=(kend03−kstart01)×Δtd (6)
として計算する。これにより、車両のピークであるにもかかわらず、時間幅が狭いことで不要なピークとして除去されてしまうことを回避できる。
w=w01+w02+w03 (7)
として計算する。
時間幅によるノイズ弁別部112では、時間幅算出部111において算出した受信パルスの時間幅が所定の範囲内であるか否かを判別して対象物からの反射信号とノイズを弁別し、ノイズと判定された受信パルス(不要な受信パルス)を除去する。
次に、この発明の実施の形態4に係る超音波センサ装置について説明する。
以上の発明では、対象物と同等の受信パルスの傾きを有した受信パルス、または対象物と同等の受信パルスの時間幅を要する不要な受信パルスが存在した場合、傾きによるノイズ弁別部108でも、時間幅によるノイズ弁別部112でも、その不要な受信パルスを除去できない可能性がある。
一般に、1回の受信パルスの検知のみで対象として確定してしまう場合と比較して、連続した観測周期にわたって所定の距離範囲に検知した場合のみ対象として確定する方が、不要な受信パルスを対象として確定する確率を低減できる。このため、連続検知回数のしきい値は高ければ高いほど、不要な受信パルスを対象として確定させる確率を低減できる。
X=(1−0.8)×(1−0.7)×100=6[%] (8)
例えば、対象確定部110は、超音波センサ装置10内に設けられるものに限らず、車両制御部11側にあるものでもよい。また、超音波センサ装置10の送信回路部102、超音波素子部103、受信回路部104は必ずしも超音波センサ装置10と一体である必要は無く、超音波の送受信を行う送信回路部102、超音波素子部103、受信回路部104と、受信した信号の信号処理を行うそれ以外の部分を超音波センサECU部として、2つの構成要素に分離しても良い。
102:送信回路部、 103:超音波素子部、 104:受信回路部、
105:検知信号生成部、 106:ピーク検知部、 107:傾き算出部、
108:傾きによるノイズ弁別部、 109:測距処理部、 110:対象確定部、
111:時間幅算出部、 112:時間幅によるノイズ弁別部
Claims (3)
- 対象物に向けて送信信号を送信するとともに前記送信信号に対する対象物からの反射信号を受信する超音波センサ装置であって、
前記対象物からの反射信号の受信パルスの傾きを検出する傾き算出部、前記傾き算出部で検出された受信パルスの傾きが所定の範囲内であるか否かを判別して前記対象物からの受信パルスと不要な受信パルスを弁別し、前記不要な受信パルスと判定された受信パルスを除去するようにした傾きによるノイズ弁別部、前記傾きによるノイズ弁別部により不要な受信パルスと判定されなかった受信パルスを入力として、前記受信パルスの時間幅を算出する時間幅算出部、および前記時間幅算出部で算出された受信パルスの時間幅が所定の範囲内であるか否かを判別して前記対象物からの反射信号とノイズを弁別し、前記ノイズと判定された受信パルスを除去する時間幅によるノイズ弁別部を備え、
前記時間幅算出部は、所定の時間間隔内に複数の受信パルスが存在する場合、それらの受信パルスをグループ化し、前記グループ化した受信パルスの時間幅を、グループ化した先頭の受信パルスから、グループ化した最後の受信パルスまでの時間幅として算出することを特徴とする超音波センサ装置。 - 対象物に向けて送信信号を送信するとともに前記送信信号に対する対象物からの反射信号を受信する超音波センサ装置であって、
前記対象物からの反射信号の受信パルスの傾きを検出する傾き算出部、前記傾き算出部で検出された受信パルスの傾きが所定の範囲内であるか否かを判別して前記対象物からの受信パルスと不要な受信パルスを弁別し、前記不要な受信パルスと判定された受信パルスを除去するようにした傾きによるノイズ弁別部、前記傾きによるノイズ弁別部により不要な受信パルスと判定されなかった受信パルスを入力として、前記受信パルスの時間幅を算出する時間幅算出部、および前記時間幅算出部で算出された受信パルスの時間幅が所定の範囲内であるか否かを判別して前記対象物からの反射信号とノイズを弁別し、前記ノイズと判定された受信パルスを除去する時間幅によるノイズ弁別部を備え、
前記時間幅算出部は、所定の時間間隔内に複数の受信パルスが存在する場合、それらの受信パルスをグループ化し、前記グループ化した受信パルスの時間幅を、グループ化したすべての受信パルスの時間幅の和として算出することを特徴とする超音波センサ装置。 - 前記傾きによるノイズ弁別部または時間幅によるノイズ弁別部からの出力により前記対象物を確定する対象確定部を備え、前記対象確定部は、前記傾きによるノイズ弁別部により除去された不要な受信パルスの数、または前記時間幅によるノイズ弁別部により除去された不要な受信パルスの数、またはその両方の和を所定の観測周期にわたって加算して、前記所定の観測周期内に除去された不要な受信パルス数を除去済受信パルス数として記憶し、前記所定の観測周期内の除去済受信パルス数が多いほど障害物の存在を判定するための連続検知回数のしきい値を高くするようにした請求項1または請求項2に記載の超音波センサ装置。
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