JP6962270B2

JP6962270B2 - 物体検知装置

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Publication number: JP6962270B2
Application number: JP2018093098A
Authority: JP
Inventors: 優小山; 充保松浦; 岳人原田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: JP2019200059A; DE102019206902A1

Description

本発明は、物体検知装置に関するものである。

超音波の送受信により障害物を検知する車載用の物体検知装置について、探査波の周波数を時間とともに変化させ、受信波と探査波の周波数を比較して、周辺を走行中の他の車両が送信する超音波との混信を回避する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

欧州特許第２３７３４３４号明細書

しかしながら、共振型マイクロホンによって超音波の送受信を行う物体検知装置では、反射波の受信開始時、受信終了時等に、受信信号の周波数波形が探査波と同様に変化することがある。そのため、周波数の比較のみによって受信波を識別する方法では、受信波の識別精度の低下により、物体の検知精度が低下するおそれがある。

これについて、本発明者らは、受信波の振幅の傾き等に基づいて振幅のピークを検出し、振幅のピーク付近の時間範囲で周波数を比較することで、受信波の識別精度が向上することを確認した。

超音波の伝播時間や振幅のピークの検出には、受信信号から生成した振幅波形を用いるが、振幅波形を生成する際には、ノイズや複数の超音波の重なりの影響を低減するために、ＢＷ（帯域幅）の狭いフィルタを用いることが望ましい。

一方、探査波と受信波の周波数の比較には、受信信号から生成した周波数波形を用いるが、周波数波形を生成する際には、周波数変調情報の欠損を抑制するために、ＢＷの広いフィルタを用いることが望ましい。また、周波数情報の欠損をさらに抑制するために、共振型マイクロホンの周波数特性を補完するフィルタを用いることが望ましい。また、周波数の代わりに位相や振幅を変化させて探査波を送信し、探査波と受信波の位相等の変化パターンを比較する場合にも、ＢＷの広いフィルタを用いることが望ましい。

したがって、振幅のピークの検出に用いる振幅波形と、パターンの比較に用いる周波数等の波形とを、同じフィルタを用いて生成すると、振幅のピークまたはパターンの検出精度が低下するおそれがある。これらの検出精度の低下は、受信波の識別精度の低下の原因となるため、受信波の識別精度については改善の余地がある。

本発明は上記点に鑑みて、受信波の識別精度を向上させることができる物体検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両に搭載されて、車両の外部の物体を検知する物体検知装置であって、他の装置から送信された超音波との識別用の符号を含む超音波を探査波として送信するとともに、超音波を受信して受信波に応じた信号を出力する送受波部（１）と、送受波部の出力信号をフィルタ処理する第１フィルタ部（５、６）および第２フィルタ部（５、７）と、第１フィルタ部の出力信号に含まれる振幅情報に基づいて、反射波の伝播時間または振幅値を計測する振幅判定部（１０）と、第２フィルタ部の出力信号に含まれる符号情報に基づいて、受信波が探査波の反射波であるか否かを判定する信号判定部（１１）と、を備え、第１フィルタ部と第２フィルタ部は、互いに異なる特性を有する。

これによれば、振幅判定部、信号判定部のそれぞれに対応する第１フィルタ部、第２フィルタ部を備えているため、用途に適した特性のフィルタを用いて振幅情報および符号情報を生成することができる。これにより、振幅のピークと符号の検出精度を向上させ、受信波の識別精度を向上させることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる物体検知装置の構成を示す図である。受信回路の構成を示す図である。信号処理部の構成を示す図である。ＢＷを変化させたときのフィルタ特性を示す図である。Ｑ値を変化させたときのフィルタ特性を示す図である。振幅生成部および振幅判定部の構成を示す図である。周波数生成部の構成を示す図である。比較例における振幅波形および周波数波形を示す図である。第１実施形態における振幅波形および周波数波形を示す図である。他の実施形態におけるフィルタ特性を示す図である。他の実施形態におけるフィルタ特性を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の物体検知装置は、超音波ソナー装置であって、車両に搭載されて、車両の外部の物体を検知するものである。

図１に示すように、物体検知装置は、マイクロホン１と、送信回路２と、信号生成部３と、制御部４とを備えている。また、物体検知装置は、受信回路５と、信号処理部６と、信号処理部７と、振幅生成部８と、振幅判定部９と、周波数生成部１０と、信号判定部１１とを備えている。

制御部４、信号処理部６等は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。ＲＯＭおよびＲＡＭは、非遷移的実体的記憶媒体である。また、制御部４等が、信号処理回路を備えるＡＳＩＣで構成されてもよい。

なお、物体検知装置は、例えばマイクロホン１を備え車両の各部に配置される複数のセンサ部と、ＥＣＵに配置される演算部とで構成されるが、図１に示す構成要素のうち、マイクロホン１以外のものは、センサ部に配置されてもよいし、演算部に配置されてもよい。

マイクロホン１は、超音波を送受信し、受信波に応じた信号を出力するものであり、送受波部に相当する。マイクロホン１は、車両の外表面に面して配置されており、物体を検知するための探査波である超音波を車両の外側に向けて送信する。具体的には、マイクロホン１は、互いに対向する２つの電極の間に圧電層が配置された構成の図示しない圧電素子を備えている。そして、２つの電極は送信回路２に接続されており、送信回路２から交流電圧が印加されて圧電層が変形することにより、マイクロホン１から車両の外側へ超音波が送信される。

送信回路２は、入力された信号に昇圧等の処理を施して出力するものである。送信回路２にはパルス信号を生成する信号生成部３が接続されており、送信回路２は、信号生成部３から入力されたパルス信号を交流信号に変換した後昇圧し、これにより生成された交流電圧をマイクロホン１に印加する。

なお、信号生成部３は、制御部４からの送波指示に応じて、超音波の識別用の符号が含まれるようにパルス信号を生成する。この符号は、マイクロホン１が送信した探査波の反射波と、他の物体検知装置から送信された超音波等とを識別するためのものである。識別用の符号を用いた受信波の識別により、複数のマイクロホンでの同時計測が可能となり、また、計測の信頼性の向上や、計測周期を短くすることが可能となる。

識別用の符号は、具体的には、振幅、周波数、位相等のパターンによって表される。本実施形態の信号生成部３は、周波数が時間とともに所定のパターンで変化するチャープ信号を含むパルス信号を生成する。これにより、周波数が時間とともに所定のパターンで変化するチャープ信号を含む超音波が探査波としてマイクロホン１から送信される。

チャープ信号としては、符号「０」を表す上りチャープ信号と、符号「１」を表す下りチャープ信号とが用いられる。上りチャープ信号は、周波数が時間の経過とともに増加する信号であり、下りチャープ信号は、周波数が時間の経過とともに減少する信号である。

マイクロホン１が備える圧電素子の２つの電極は、受信回路５にも接続されている。マイクロホン１が超音波を受信すると、圧電層が変形して２つの電極間に電圧が生じ、この電圧が受信回路５に入力される。

受信回路５は、マイクロホン１の出力信号に対して増幅やフィルタリング等の処理を行うものである。図２に示すように、受信回路５は、ＤＣカット部１２と、クランプ保護回路１３と、アンプ１４と、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１５と、アンプ１６と、ＡＤＣ（ＡＤ変換器）１７とを備えており、マイクロホン１の出力信号はＤＣカット部１２に入力される。

ＤＣカット部１２は、マイクロホン１の出力信号に含まれるオフセット成分を除去し、過大なＤＣ電流から後段を保護するものであり、特性が固定されたＬＰＦ（ローパスフィルタ）およびＨＰＦ（ハイパスフィルタ）で構成されている。ＤＣカット部１２の出力信号は、クランプ保護回路１３に入力される。

クランプ保護回路１３は、信号の大きさの上限を規定して、過大な入力から後段を保護するものである。クランプ保護回路１３の出力信号は、アンプ１４によって増幅された後、ＢＰＦ１５に入力される。

ＢＰＦ１５は、入力された信号からノイズを除去するアナログフィルタである。ＢＰＦ１５は、ＬＰＦとＨＰＦの組み合わせで構成されていてもよい。また、ＢＰＦ１５は、マイクロホン１の周波数特性を補完する特性とされていてもよい。ＢＰＦ１５の中心周波数、ＢＷ、補完特性は可変とされており、制御部４からの入力信号で設定される。ＢＰＦ１５の出力信号は、アンプ１６によって増幅され、ＡＤＣ１７によってデジタル信号に変換された後、信号処理部６、７に入力される。アンプ１６の増幅率、および、ＡＤＣ１７のサンプリングレート、伝播時間を計測するための基準クロックは、制御部４からの入力信号で設定される。

なお、受信回路５が他の構成とされていてもよい。例えば、アンプ１６が複数配置されていてもよい。また、ＢＰＦ１５の前にアンプ１６が配置されていてもよい。

信号処理部６、７は、受信回路５の出力信号に対して増幅やフィルタリング等の処理を行うものであり、それぞれ、第１フィルタ部、第２フィルタ部に相当する。図３に示すように、信号処理部６は、ＢＰＦ１８と、振幅オフセット補正部１９とを備えている。

ＢＰＦ１８は、入力された信号からノイズを除去するデジタルフィルタである。ＢＰＦ１８は、マイクロホン１の周波数特性を補完する特性とされていてもよい。ＢＰＦ１８の中心周波数、ＢＷ、補完特性は、制御部４からの入力信号で設定される。ＢＰＦ１８の出力信号は、振幅オフセット補正部１９に入力される。

振幅オフセット補正部１９は、ＢＰＦ１８からの入力信号を増幅し、振幅オフセットを補正するものである。振幅オフセット補正部１９の増幅率、振幅オフセット補正量は、制御部４からの入力信号で設定される。振幅オフセット補正部１９の出力信号は、振幅生成部８に入力される。

また、図３に示すように、信号処理部７は、ＢＰＦ２０と、振幅オフセット補正部２１とを備えている。信号処理部７の振幅オフセット補正部２１は、信号処理部６の振幅オフセット補正部１９と同様の構成とされている。

信号処理部７のＢＰＦ２０は、信号処理部６のＢＰＦ１８とは異なる特性を有する。具体的には、ＢＰＦ２０は、ＢＰＦ１８よりもＢＷが広く設定されている。例えば、ＢＰＦ１８、２０は、中心周波数が等しい双２次フィルタとされており、図４に示すようにＢＰＦ２０のＢＷがＢＰＦ１８よりも広くされている。あるいは、図５に示すように、ＢＰＦ２０は、ＢＰＦ１９よりもマイクロホン１の周波数特性を補完する逆特性が大きく設定されている。

なお、図４、図５の破線は、フィルタのＢＷを規定するための閾値を示している。この閾値よりも利得が大きくなる周波数の範囲をフィルタの通過帯域として、ＢＰＦ１８、２０の特性は、探査波の周波数が変化する範囲の大部分が通過帯域に含まれるように設定されている。

フィルタの補完特性を大きくし、利得のグラフをＭ字状とすると、一部の周波数の信号が増幅されるが、フィルタの特性が図５に示すマイクロホン１の特性と合成されることで、信号の増幅が低減される。図５に示すように、ＢＰＦ１８、２０の特性は、マイクロホン１との合成特性の通過帯域に、探査波の周波数が変化する範囲の大部分が含まれるように設定されている。

受信回路５から信号処理部７へ入力された信号は、ＢＰＦ２０で処理され、振幅オフセット補正部２１で増幅および振幅オフセット補正されて周波数生成部１０に入力される。

図６に示すように、振幅生成部８は、振幅変換部２２と、ＬＰＦ２３とを備えている。振幅変換部２２は、信号処理部６の出力信号から振幅情報を抽出し、受信波の振幅波形を生成するものである。振幅変換部２２が生成した振幅波形は、ＬＰＦ２３によって平滑化された後、振幅判定部９に入力される。ＬＰＦ２３の特性は、制御部４からの入力信号によって設定される。

振幅判定部９は、振幅生成部８が生成した振幅波形に基づいて、反射波の伝播時間や振幅値を計測するものである。図６に示すように、振幅判定部９は、閾値判定部２４と、時間計測部２５と、ピーク検出部２６とを備えている。

閾値判定部２４は、振幅生成部８が生成した振幅波形に基づいて、受信波の振幅が所定の振幅閾値よりも大きいか否かを判定するものである。振幅閾値は、制御部４からの入力信号によって設定される。また、閾値判定部２４は、振幅波形の波幅値を計測する。

閾値判定部２４の判定結果は、時間計測部２５およびピーク検出部２６に入力される。時間計測部２５は、マイクロホン１が探査波を送信してから、閾値判定部２４によって受信波の振幅が振幅閾値よりも大きいと判定されるまでの時間を、伝播時間として計測し、計測結果を制御部４に送信する。

ピーク検出部２６は、受信波の振幅のピークを検出するものである。ピーク検出部２６には、振幅判定部２５の判定結果の他、振幅生成部８が生成した振幅波形も振幅判定部２５を介して入力されるようになっており、ピーク検出部２６は、この振幅波形からピークを検出する。

ピーク検出部２６は、例えば、振幅波形のうち、傾きの絶対値が所定値以下となる部分を振幅のピークとして検出する。また、ピーク検出部２６は、例えば、制御部４に記憶された参照波形と、受信波の振幅波形との残差平方和を算出し、振幅波形のうち残差平方和が所定値以下となる部分を振幅のピークとして検出する。

また、ピーク検出部２６は、振幅閾値より大きい振幅のピーク値を計測する。ピーク検出部２６は、振幅のピークの検出結果、振幅のピーク値、振幅判定部２５の判定結果、波幅値等を制御部４に送信する。

図７に示すように、周波数生成部１０は、位相差変換部２７と、周波数変換部２８とを備えている。位相差変換部２７は、信号生成部３が生成するパルス信号と、信号処理部７から入力された信号とのミキシングを行って、入力された信号から位相差情報を抽出するものである。位相差情報は、信号判定部１１および周波数変換部２８に入力される。位相差変換部２７が変換に用いる基準クロックは、制御部４から入力される。

周波数変換部２８は、信号生成部３が生成したパルス信号の周波数と、位相差変換部２７から入力された位相差とに基づいて、受信波の周波数を算出し、周波数波形を生成するものである。周波数変換部２８が生成した周波数波形は、信号判定部１１に送信される。

信号判定部１１は、信号処理部７の出力信号に含まれる符号情報に基づいて、受信波が探査波の反射波であるか否かを判定するものである。前述したように、本実施形態の信号生成部３は、識別用の符号が周波数の変化によって表されるようにパルス信号を生成する。そして、信号生成部１１は、この符号を表す周波数の変化パターンが周波数波形から検出されると、受信波の周波数波形に送信波と同じ符号が含まれると判定する。

例えば、信号判定部１１には、制御部４から符号「０」、「１」に対応する参照波形が入力され、信号判定部１１は、入力された参照波形と受信波の周波数波形との残差平方和を算出する。そして、信号判定部１１は、符号「０」についての残差平方和が所定の閾値以下であるとき、受信波の周波数波形に符号「０」が含まれると判定し、符号「１」についての残差平方和が閾値以下であるとき、受信波の周波数波形に符号「１」が含まれると判定する。

また、例えば、信号判定部１１には、制御部４から符号「０」、「１」を表す周波数の変化パターンが入力される。そして、信号判定部１１は、符号「０」を表すパターンと同様のパターンが周波数波形から検出されたとき、受信波の周波数波形に符号「０」が含まれると判定する。また、信号判定部１１は、符号「１」を表すパターンと同様のパターンが周波数波形から検出されたとき、受信波の周波数波形に符号「１」が含まれると判定する。

なお、信号生成部３が生成するパルス信号と、マイクロホン１が探査波の反射波を受信したときに出力する信号との間には、マイクロホン１の入力信号に対する追従性の低さによって、周波数の差が生じる。具体的には、マイクロホン１が探査波の反射波を受信したとき、マイクロホン１の出力信号の周波数は、時間の経過とともにパルス信号とは逆向きに、あるいは、パルス信号よりも緩やかに変化した後、パルス信号と同様に変化する。そのため、制御部４から信号判定部１１に入力される周波数の参照波形やパターンは、上記のように変化するものとされる。

また、信号判定部１１には、振幅判定部９から振幅のピークの検出結果が送信されるようになっており、信号判定部１１は、受信波の振幅波形から振幅のピークが検出されたときに符号の検出を行う。例えば、信号判定部１１は、振幅がピークとなった時刻を含む所定の時間範囲において、受信波の周波数波形と参照波形の残差平方和が所定値以下となったとき、参照波形に対応する符号が受信波に含まれると判定する。信号判定部１１の判定結果は、制御部４に送信される。

制御部４は、振幅判定部９、信号判定部１１から送信された情報に基づいて、検知範囲内に物体が存在するか否かを判定し、判定結果に応じて運転者への報知等を行う。例えば、制御部４においては、検知距離に対応して検知時間が設定されている。そして、検知時間内に閾値判定部２４によって振幅が振幅閾値よりも大きいと判定され、かつ、信号判定部１１によって受信波が探査波の反射波であると判定されたとき、制御部４は、検知範囲内に物体が存在すると判定する。

なお、振幅判定部９、信号判定部１１は、信号処理部６、７等の遅れ時間を計測し、制御部４に送信する。フィルタの遅れ時間はＢＷおよびＱ値等によって変化するため、ＢＰＦ１８とＢＰＦ２０は遅れ時間が互いに異なるが、制御部４において、遅れ時間の差に応じて判定に用いる情報を選択することにより、判定精度を向上させることができる。

物体検知装置の作動について説明する。制御部４が信号生成部３に送波指示を送ると、信号生成部３がパルス信号の生成を開始する。信号生成部３が生成したパルス信号は送信回路２によって交流信号に変換され、送信回路２からマイクロホン１に交流電圧が印加されて、マイクロホン１から探査波が送信される。このとき、信号生成部３は、制御部４からの送波指示に応じて、超音波の識別用の符号を表す周波数のパターンが含まれるようにパルス信号を生成する。これにより、識別用の符号を含む探査波がマイクロホン１から送信される。

その後、制御部４が信号処理部６、７に受波指示を出すと、受信回路５、信号処理部６、７によって、マイクロホン１の出力信号に対して増幅、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換等の処理が行われる。そして、振幅生成部８、周波数生成部１０によって振幅波形、周波数波形が生成される。

このとき、信号処理部６が備えるＢＰＦ１８のＢＷが狭く設定されているため、信号処理部６では多くのノイズが除去され、振幅生成部８によって生成される振幅波形の歪みが抑制される。また、信号処理部７が備えるＢＰＦ２０のＢＷが広く設定されているため、信号処理部７では周波数情報の欠損が抑制され、周波数生成部１０によって生成される周波数波形から符号を検出することが容易になる。

振幅生成部８、周波数生成部１０が波形を生成すると、振幅判定部９によって受信波の振幅が振幅閾値と比較され、信号判定部１１によって受信波の識別が行われる。制御部４は、振幅判定部９および信号判定部１１の判定結果に基づいて、検知範囲内に物体が存在するか否かを判定し、判定結果に応じて運転者への報知等を行う。物体検知装置は、このような超音波の送受信処理を繰り返し実行する。

このような作動において、例えば振幅波形生成用の信号処理と周波数波形生成用の信号処理とで共通のフィルタを用い、このフィルタを帯域の広いものとすると、高周波成分が多く含まれる信号から振幅波形および周波数波形が生成される。この場合、周波数波形から識別用の符号を検出することが容易になるが、ノイズにより振幅波形が歪み、振幅閾値より大きい部分で複数のピークが検出され、符号の検出精度が低下するおそれがある。

例えば図８に示すように、受信波の振幅が大きい部分で２つのピークが検出されると、周波数波形のうち２つの振幅のピークに対応する部分それぞれにおいて符号の検出処理が行われる。その結果、例えば符号「１」に対応する下りチャープ信号を含む探査波を送信した場合に、反射波を含む受信波から、符号「１」に対応する下りチャープ信号の他に、符号「０」に対応する上りチャープ信号が検出されることがある。なお、図８の周波数のグラフにおいて、一点鎖線は下りチャープ信号に対応する参照波形を示し、二点鎖線は上りチャープ信号に対応する参照波形を示している。

一方、フィルタの帯域を狭くすると、振幅波形の歪みは低減されるが、周波数波形から識別用の符号を検出することが困難になる。

これに対して、本実施形態では、振幅波形生成用の信号処理と周波数波形生成用の信号処理とで別々のフィルタ、すなわちＢＰＦ１８、２０を用い、ＢＰＦ１８のＢＷをＢＰＦ２０よりも狭くしている。そのため、ノイズによる振幅波形の歪みが低減される。

これにより、図９に示すように、受信波の振幅が大きい部分で１つのピークのみが検出され、例えば符号「１」に対応する下りチャープ信号を含む探査波を送信した場合に、反射波を含む受信波から、符号「１」に対応する下りチャープ信号のみが検出される。なお、図９の周波数のグラフにおいて、一点鎖線は下りチャープ信号に対応する参照波形を示している。

また、ＢＰＦ２０の帯域が広いため、周波数波形から識別用の符号を検出することが容易になる。

以上説明したように、本実施形態では、振幅波形生成用の信号処理と周波数波形生成用の信号処理とで別々のフィルタを用い、各フィルタの特性をそれぞれ振幅波形生成と周波数波形生成に適したものとしている。これにより、振幅のピークと符号の検出精度を向上させ、受信波の識別精度を向上させることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、送受波部を、超音波の送信用と受信用の２つのマイクロホン１で構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、振幅が振幅閾値よりも大きくなった時刻を用いて伝播時間を計測したが、振幅がピークをとる時刻を用いて伝播時間を計測してもよい。この場合に、振幅波形がノイズによって歪むと、伝播時間の計測精度が低下するが、ＢＰＦ１８のＢＷを狭くすることにより、伝播時間の計測精度の低下を抑制することができる。

また、受信回路５を第１フィルタ部、第２フィルタ部としてもよい。例えば、信号処理部６、７に対応して受信回路５を２つ配置し、各受信回路５を第１フィルタ部、第２フィルタ部としてもよい。また、受信回路５の内部に、信号処理部６、７に対応して、互いに異なる特性を有する２つのＢＰＦ１５を配置してもよい。

また、上記第１実施形態では、ＢＰＦ１５、１８、２０の特性が制御部４からの入力信号で設定されたが、これらの特性が固定されていてもよい。

また、上記第１実施形態では、時間の経過とともに周波数が変化するチャープ信号を用いて符号を表したが、探査波を他の方式で変調させて符号を表してもよい。例えば、振幅を変化させる振幅偏移変調や、位相を変化させる位相偏移変調を用いてもよい。振幅偏移変調としては、例えばオンオフ変調等を用いることができる。位相偏移変調としては、例えば、位相０°と１８０°で符号化する二位相偏移変調や、０°、９０°、１８０°、２７０°で符号化する四位相偏移変調等を用いることができる。また、マイクロホン１の共振帯域に含まれる周波数を複数選択し、それぞれの周波数に符号を割り当ててもよい。

また、ＢＰＦ１８、２０の特性を、信号生成部３が生成するパルス信号に含まれる符号に応じて設定してもよい。これらのフィルタの特性を、各符号を表す周波数等に適した設定とすることで、検知精度を向上させることができる。

また、ＬＰＦまたはＨＰＦで第１フィルタ部、第２フィルタ部を構成してもよい。また、図１０に示すように、ＬＰＦとＨＰＦを組み合わせたフィルタで第１フィルタ部、第２フィルタ部を構成してもよい。なお、図１０において、実線で示されたＬＰＦは第１フィルタ部を構成するＬＰＦであり、一点鎖線で示されたＬＰＦは第２フィルタ部を構成するＬＰＦである。ＬＰＦとＨＰＦのＱ値を大きくすることにより、図１１の一点鎖線で示すように、マイクロホン１の周波数特性を補完する特性を得ることができる。また、ＬＰＦとＨＰＦのうち一方のみのＱ値を大きくしてもよい。

ＬＰＦとＨＰＦを組み合わせる場合には、第１フィルタ部と第２フィルタ部とで、ＬＰＦのみ、あるいは、ＨＰＦのみのカットオフ周波数を変化させてもよいし、ＬＰＦおよびＨＰＦの両方のカットオフ周波数を変化させてもよい。また、第１フィルタ部、第２フィルタ部を、ＬＰＦ、ＨＰＦの一方または両方とＢＰＦとを組み合わせて構成してもよい。また、ＢＰＦとノッチフィルタによって、マイクロホン１の特性を補完してもよい。

また、ＢＰＦ１８、２０がマイクロホン１の周波数特性を補完する特性を有していなくてもよいし、ＢＰＦ２０のみが補完特性を有していてもよい。

また、上記第１実施形態では、制御部４において遅れ時間の差に応じて判定に用いる情報を選択したが、振幅判定部９または信号判定部１１から制御部４に判定結果等を送信するタイミングを、遅れ時間の差に応じて調整してもよい。

また、反射波の周波数は、マイクロホン１に対する物体の相対速度に応じてドップラーシフトするが、信号判定部１１においてドップラーシフト量を計測し、ドップラーシフト量に基づいてフィルタ特性を補正してもよい。

例えば、ドップラーシフト量に応じてＢＰＦ１８、２０の逆特性の大きさを変化させてもよい。また、ドップラーシフト量に応じてＢＰＦ１８のＢＷを変化させてもよい。具体的には、補正前、補正後のＢＷをそれぞれＢＷ_０、ＢＷ_１とし、ドップラーシフト量をｆ_{ｓｈｉｆｔ}として、ＢＷ_１＝ＢＷ_０＋ｆ_{ｓｈｉｆｔ}とする。このようにＢＷを変化させることにより、振幅判定におけるドップラーシフトの影響を低減することができる。また、ドップラーシフト量に応じてＢＰＦ２０のＢＷを変化させてもよい。

また、ドップラーシフト量に応じてＢＰＦ１８の中心周波数を変化させてもよい。具体的には、ＢＰＦ１８の補正前の中心周波数をｆｃ_０とし、補正後の中心周波数をｆｃ_１として、ｆｃ_１＝ｆｃ_０＋ｆ_{ｓｈｉｆｔ}とする。これにより、受信波の周波数とＢＰＦ１８の帯域のずれによる振幅波形の減衰を抑制し、受信波の振幅の計測精度を向上させることができる。また、ドップラーシフト量に応じてＢＰＦ２０の中心周波数を変化させてもよい。また、ＢＰＦ１８、２０のＢＷと中心周波数の両方を補正してもよい。

ドップラーシフト量に応じてＢＰＦ１８、２０の特性を変化させるタイミングは、例えば、信号判定部１１によって受信波が探査波の反射波であると判定された直後とされる。また、このタイミングが、検知範囲内に物体が存在するか否かを制御部４が判定してから、次に探査波が送信されるまでの間でもよい。

なお、フィルタ特性の補正量の基準となるドップラーシフト量として、その時点で最新の計測値を用いてもよいし、過去に計測された複数のドップラーシフト量の平均値等を用いてもよい。また、過去に計測された複数の距離情報の履歴、計測周期、車速等に基づいて車両に対する物体の相対速度を算出し、この相対速度に基づいてドップラーシフト量を推定してもよい。

また、振幅判定部９または信号判定部１１でベースノイズを計測し、ベースノイズが所定のノイズ閾値よりも大きいときには、ベースノイズがノイズ閾値以下のときよりもＢＰＦ１８、２０のＢＷを狭くし、あるいは、補完特性を弱くしてもよい。また、ＢＰＦ１８、２０のＢＷと補完特性の両方を変化させてもよい。また、ベースノイズの周波数を周波数生成部８において検出し、この周波数を避ける方向へＢＰＦ１８、２０のＢＷを狭くしてもよい。これにより、ノイズの除去率が高くなり、ノイズによる振幅判定部９等の判定精度の低下を抑制することができる。

ノイズ閾値は、例えば、物体検知処理の開始前に、マイクロホン１の出力信号をモニタして測定されたベースノイズのレベルに応じて設定される。また、例えば信号判定部１１において、受信波の周波数波形と超音波識別用の符号を表す周波数のパターンとの一致度をモニタし、一致度が所定値以下のときのベースノイズのレベルに応じてノイズ閾値を設定してもよい。

１マイクロホン
５受信回路
６信号処理部
７信号処理部
１０振幅判定部
１１信号判定部

Claims

車両に搭載されて、車両の外部の物体を検知する物体検知装置であって、
他の装置から送信された超音波との識別用の符号を含む超音波を探査波として送信するとともに、超音波を受信して受信波に応じた信号を出力する送受波部（１）と、
前記送受波部の出力信号をフィルタ処理する第１フィルタ部（５、６）および第２フィルタ部（５、７）と、
前記第１フィルタ部の出力信号に含まれる振幅情報に基づいて反射波を検出する振幅判定部（１０）と、
前記第２フィルタ部の出力信号に含まれる符号情報に基づいて、受信波が探査波の反射波であるか否かを判定する信号判定部（１１）と、を備え、
前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部は、互いに異なる特性を有する物体検知装置。
前記第１フィルタ部は、前記第２フィルタ部よりも帯域幅が狭い請求項１に記載の物体検知装置。
前記振幅判定部または前記信号判定部は、前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部との特性の違いにより生じる遅れ時間の差を補正する請求項１または２に記載の物体検知装置。
探査波に対する反射波のドップラーシフト量に基づいて、前記第１フィルタ部および前記第２フィルタ部のうちいずれか一方または両方の帯域幅を変化させる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
探査波に対する反射波のドップラーシフト量に基づいて、前記第１フィルタ部および前記第２フィルタ部のうちいずれか一方または両方の中心周波数を変化させる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
前記ドップラーシフト量は、車両に対する物体の相対速度に基づいて推定される請求項４または５に記載の物体検知装置。
所定値よりも大きなノイズが計測されたとき、前記第１フィルタ部および前記第２フィルタ部のうちいずれか一方または両方は、ノイズが計測される前よりも帯域幅が狭くされる請求項１ないし６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
前記第２フィルタ部は、前記送受波部の周波数特性を補完する特性を有し、
前記第１フィルタ部は、前記送受波部の周波数特性を補完する特性が前記第２フィルタ部よりも弱くされている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
探査波に対する反射波のドップラーシフト量に基づいて、前記第１フィルタ部および前記第２フィルタ部のうちいずれか一方または両方の補完特性の大きさを変化させる請求項８に記載の物体検知装置。
前記ドップラーシフト量は、車両に対する物体の相対速度に基づいて推定される請求項９に記載の物体検知装置。
所定値よりも大きなノイズが計測されたとき、前記第１フィルタ部および前記第２フィルタ部のうちいずれか一方または両方は、ノイズが計測される前よりも補完特性が弱くされる請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の物体検知装置。