JP7020102B2 - 障害物検知センサ - Google Patents
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Description
本発明は、ＴＯＦ型の距離センサを備えた障害物検知センサに関する。
特許文献１には、超音波を送振し、その反射波を受振して反射物体までの距離を測定する、いわゆるタイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）法による超音波距離測定装置が記載されている。
この特許文献１に記載される超音波距離測定装置は、パルス信号の周波数や位相等を変調することで識別信号（変調信号）を加えた超音波のバースト波を送振し、識別信号を情報として含む超音波の反射波等を受振し、送信した変調信号との相関をとることで、精度よく距離を求めることができる。
特許文献２には、距離計測装置（超音波ソナー）を車両に取り付け、当該超音波ソナーから送振される超音波の反射波を受振して車両周辺に存在する障害物を検知する車両周辺監視装置が記載されている。また、このような車両周辺監視装置において、車両周辺に存在する障害物の検知性能向上のニーズが記載されている。
車両が走行する道路には、いわゆる走行の障害となる障害物と、走行の障害とはならない路面の凹凸（例えば、路面の凹みや盛りあがり、砂利や石ころの存在）がある。
特許文献１に記載される超音波距離測定装置は、識別信号の有無により、自己の発振した超音波の反射波と、それ以外の超音波とを区別することで精度よく距離を求めることができる。しかし、発振する超音波に識別信号を付与しても、当該識別信号によっては、道路上の障害物と、路面の凹凸とを識別することは出来ない。路面の凹凸による反射波にも識別信号が含まれるためである。
そのため、精度よく距離情報をもとめるだけでは、特許文献２に例示されるような、車両周辺に存在する障害物の検知性能向上のニーズが十分に満たされていなかった。
そのため、路面の状態によらず高い精度で計測が行える障害物検知センサの提供が望まれる。
特許文献１に記載される超音波距離測定装置は、識別信号の有無により、自己の発振した超音波の反射波と、それ以外の超音波とを区別することで精度よく距離を求めることができる。しかし、発振する超音波に識別信号を付与しても、当該識別信号によっては、道路上の障害物と、路面の凹凸とを識別することは出来ない。路面の凹凸による反射波にも識別信号が含まれるためである。
そのため、精度よく距離情報をもとめるだけでは、特許文献２に例示されるような、車両周辺に存在する障害物の検知性能向上のニーズが十分に満たされていなかった。
そのため、路面の状態によらず高い精度で計測が行える障害物検知センサの提供が望まれる。
本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、路面の状態によらず高い精度で計測が行える障害物検知センサを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る障害物検知センサの特徴構成は、
道路上の障害物を検知するための閾値を選択する制御部と、
振動波を発振し、発振された振動波の反射波を受振することで距離情報を取得する距離センサ部と、
路面情報を記憶した外部記憶部を有する道路情報サーバと通信して前記路面情報を取得する通信部と、
前記距離情報を基にして前記障害物を識別するための検知関係情報を記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記記憶部から読み出した前記検知関係情報と、前記通信部を介して前記外部記憶部から取得した前記路面情報とを対比して、前記閾値を選択し、前記距離情報を前記通信部から前記道路情報サーバに送信すると共に、当該道路情報サーバに、当該距離情報を前記外部記憶部に記録させ、当該外部記憶部に前記距離情報を記録させた後、新たに取得した前記距離情報が、その直前に前記道路情報サーバに送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該取得した前記距離情報を前記道路情報サーバに送信し、前記新たに取得した前記距離情報が、その直前に前記道路情報サーバに送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をしない場合は、当該取得した前記距離情報を前記道路情報サーバに送信しない点にある。
道路上の障害物を検知するための閾値を選択する制御部と、
振動波を発振し、発振された振動波の反射波を受振することで距離情報を取得する距離センサ部と、
路面情報を記憶した外部記憶部を有する道路情報サーバと通信して前記路面情報を取得する通信部と、
前記距離情報を基にして前記障害物を識別するための検知関係情報を記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記記憶部から読み出した前記検知関係情報と、前記通信部を介して前記外部記憶部から取得した前記路面情報とを対比して、前記閾値を選択し、前記距離情報を前記通信部から前記道路情報サーバに送信すると共に、当該道路情報サーバに、当該距離情報を前記外部記憶部に記録させ、当該外部記憶部に前記距離情報を記録させた後、新たに取得した前記距離情報が、その直前に前記道路情報サーバに送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該取得した前記距離情報を前記道路情報サーバに送信し、前記新たに取得した前記距離情報が、その直前に前記道路情報サーバに送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をしない場合は、当該取得した前記距離情報を前記道路情報サーバに送信しない点にある。
上記構成によれば、超音波や光などの振動波を発振（発信）して、当該発振した振動波の反射波を受振（受信）する、いわゆるＴＯＦ型の距離センサ部により距離情報、つまり、反射波から取得したＴＯＦ情報としての路面の凹凸や障害物の存在に係る情報の取得を継続するに際し、制御部は、自己の記憶部にあらかじめ記録されていた検知関係情報と、外部から取得した、現在計測している道路についての路面情報と、距離センサ部が障害物を検知すべく取得した距離情報を対比して、現在計測している道路上の障害物の検知条件を決定することができる。ここで、路面情報とは、道路の路面がどのような凹凸状態であるかの情報である。
つまり制御部は、現在計測している道路の路面の凹凸の状態に応じて障害物の検知条件を決定（変更）することができる。たとえば、凹凸の少ない舗装道路の場合は、微弱な反射波を受振しても、当該反射波は、道路の凹凸によるものでは無く、障害物によるものであると判断するように検知条件を変更することが可能になる。また、凹凸の大きな砂利道であれば、多少大きな反射波を受振しても、当該反射波は、道路の凹凸であり、障害物によるものではないと判断するように検知条件を変更ことが可能になる。
したがって、上記構成によれば、適切に道路の凹凸と障害物とを識別して検知するなど、路面の状態によらず高い精度で計測が行える障害物検知センサを提供することができる。
したがって、上記構成によれば、適切に道路の凹凸と障害物とを識別して検知するなど、路面の状態によらず高い精度で計測が行える障害物検知センサを提供することができる。
上記構成によれば、制御部は、外部記憶部、つまり、制御部からみて外部にある道路情報サーバの記憶装置から路面情報を取得することができる。
したがって、障害物検知センサは、自己が大容量の記憶装置を有することなく、外部から、現在計測している道路についての必要十分な情報量を取得することができる。また、障害物検知センサは、道路情報サーバ上で逐次更新されているであろう最新の道路情報を、容易に利用できるようになる。
したがって、上記構成によれば、障害物検知センサの製造後に道路の状態が変化していても、高い精度で計測が行える障害物検知センサ置を提供することができる。
したがって、障害物検知センサは、自己が大容量の記憶装置を有することなく、外部から、現在計測している道路についての必要十分な情報量を取得することができる。また、障害物検知センサは、道路情報サーバ上で逐次更新されているであろう最新の道路情報を、容易に利用できるようになる。
したがって、上記構成によれば、障害物検知センサの製造後に道路の状態が変化していても、高い精度で計測が行える障害物検知センサ置を提供することができる。
通常、距離センサ部が取得する距離情報の大部分は、確率的に路面との距離情報である。したがって、距離センサ部が取得した距離情報を蓄積すれば、当該距離情報に含まれる障害物との距離情報は相対的に希釈され、計測した道路の路面との距離の情報、つまり、路面の凹凸についての情報が支配的になる。つまり、蓄積された距離情報は、路面情報に近似する情報になる。
したがって上記構成によれば、距離センサ部が取得した距離情報、すなわち、距離センサ部が取得した最新の路面情報を道路情報サーバの記憶部に記憶し、当該道路情報サーバの路面情報をアップデートすることができる。
したがって上記構成によれば、距離センサ部が取得した距離情報、すなわち、距離センサ部が取得した最新の路面情報を道路情報サーバの記憶部に記憶し、当該道路情報サーバの路面情報をアップデートすることができる。
たとえば距離センサ部が取得した距離情報を、常に道路情報サーバに送信することとすると、通信量が増大し、通信ネットワークの混雑を生じたりする場合があるため問題である。
そこで上記構成によれば、制御部は、距離情報を取得した場合、当該取得した距離情報が、直前、すなわち、最後に道路情報サーバに送信した距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該取得した距離情報を道路情報サーバに送信するようにして、当該所定以上の変化がない場合には通信が発生しないようにして、通信量を低減することができるようになっている。
したがって、通信量の増大を回避し、通信ネットワークの混雑を回避しつつ、必要分だけ、道路情報サーバの情報をアップデートすることができる。
そこで上記構成によれば、制御部は、距離情報を取得した場合、当該取得した距離情報が、直前、すなわち、最後に道路情報サーバに送信した距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該取得した距離情報を道路情報サーバに送信するようにして、当該所定以上の変化がない場合には通信が発生しないようにして、通信量を低減することができるようになっている。
したがって、通信量の増大を回避し、通信ネットワークの混雑を回避しつつ、必要分だけ、道路情報サーバの情報をアップデートすることができる。
本発明に係る障害物検知センサの更なる特徴構成は、
環境値を取得する環境センサ部を備え、
前記制御部は、前記環境センサ部が取得した環境値を基にして前記距離情報を補正する点にある。
環境値を取得する環境センサ部を備え、
前記制御部は、前記環境センサ部が取得した環境値を基にして前記距離情報を補正する点にある。
振動波の伝播速度などの特性、特に超音波の音速は、周囲の気温、湿度、気圧などの環境の情報である環境値により変動する。そのため、上記構成によれば、振動波の特性、例えば超音波の音速を、環境センサ部が取得した環境値を基にして正確に求め、補正された正確な距離情報を取得することができる。
本発明に係る障害物検知センサの更なる特徴構成は、
前記通信部は、環境値を配信する環境情報サーバと通信し、
前記制御部は、前記環境情報サーバから環境値を取得し、当該環境値を基にして前記距離情報を補正する点にある。
前記通信部は、環境値を配信する環境情報サーバと通信し、
前記制御部は、前記環境情報サーバから環境値を取得し、当該環境値を基にして前記距離情報を補正する点にある。
振動波の伝播速度などの特性、特に超音波の音速は、周囲の気温、湿度、気圧などの環境の情報である環境値により変動する。そのため、上記構成によれば、振動波の特性、例えば超音波の音速を、環境情報サーバから取得した環境値を基にして正確に求め、補正された正確な距離情報を取得することができる。
本発明に係る障害物検知センサの更なる特徴構成は、
前記道路情報サーバは、クラウドコンピューティングで提供されている点にある。
前記道路情報サーバは、クラウドコンピューティングで提供されている点にある。
上記構成によれば、道路情報サーバの道路情報を、ネットワークで接続された多数の障害物検知センサで共有しつつ、ネットワーク上に存在する複数の道路情報サーバで共有して記憶することができる。また、道路情報サーバの道路情報を、当該多数の障害物検知センサでアップデートすることができる。
したがって、道路ネットワーク全体にわたる道路情報を、最近の状態に維持しつつ、多数の障害物検知センサで共有することができる。また、複数の道路情報サーバで共有して安全に保存およびアップデートすることができる。つまり、障害物検知センサは、最新の道路情報を取得できるようになり、距離計測性能を向上させることができる。
したがって、道路ネットワーク全体にわたる道路情報を、最近の状態に維持しつつ、多数の障害物検知センサで共有することができる。また、複数の道路情報サーバで共有して安全に保存およびアップデートすることができる。つまり、障害物検知センサは、最新の道路情報を取得できるようになり、距離計測性能を向上させることができる。
図１から図１０に基づいて、本発明の実施形態に係る、障害物検知センサとして用いられる距離計測装置１００について説明する。
〔概略の説明〕
図１は、距離計測装置１００を搭載した車両２００の概略構成を説明する模式図である。
距離計測装置１００は、対象物９との距離を、変調された超音波の反射波を受振して計測し、距離情報を取得する距離の計測装置である。
本実施形態において距離計測装置１００は、対象物９との距離を計測することで、障害物９１と道路９２の凹凸９３とを区別することができる障害物検知センサとして機能している。距離計測装置１００は例えば、車両２００に搭載されて、障害物９１の存在を認識し、また、障害物９１との距離を把握して、それらの情報を、制御部１が車両２００の運転座席の表示部（図示せず）などを介して運転者に通知するようになっている。
図１は、距離計測装置１００を搭載した車両２００の概略構成を説明する模式図である。
距離計測装置１００は、対象物９との距離を、変調された超音波の反射波を受振して計測し、距離情報を取得する距離の計測装置である。
本実施形態において距離計測装置１００は、対象物９との距離を計測することで、障害物９１と道路９２の凹凸９３とを区別することができる障害物検知センサとして機能している。距離計測装置１００は例えば、車両２００に搭載されて、障害物９１の存在を認識し、また、障害物９１との距離を把握して、それらの情報を、制御部１が車両２００の運転座席の表示部（図示せず）などを介して運転者に通知するようになっている。
距離計測装置１００は、図１に示すように、ＴＯＦセンサ部３（距離センサ部の一例）と、外部ネットワークであるインターネットＮと通信する車両側通信部２（通信部の一例）と、対象物９を識別するための検知関係情報を記憶する車両側記憶部４（記憶部の一例）と、距離計測装置１００および車両２００の動作制御を行う制御部１など、を主要な構成要素として包含する。
本実施形態では、車両２００からみて外部のネットワークであるインターネットＮには、少なくともストレージサーバ７と、道路情報サーバ６１と、環境情報サーバ６３とが接続されている。
〔詳細の説明〕
〔インターネットおよびクラウドコンピューティングについて〕
インターネットＮは、公共通信用アンテナ６０を介して車両２００が、各種サーバや他の車両３００と通信可能となるネットワークである。公共通信用アンテナ６０は、例えば携帯電話網の基地局である。
インターネットＮには、少なくともストレージサーバ７と、道路情報サーバ６１と、環境情報サーバ６３とが接続されており、それぞれのサーバは、それぞれ独自に他のサーバや車両２００等と通信可能になっている。
〔インターネットおよびクラウドコンピューティングについて〕
インターネットＮは、公共通信用アンテナ６０を介して車両２００が、各種サーバや他の車両３００と通信可能となるネットワークである。公共通信用アンテナ６０は、例えば携帯電話網の基地局である。
インターネットＮには、少なくともストレージサーバ７と、道路情報サーバ６１と、環境情報サーバ６３とが接続されており、それぞれのサーバは、それぞれ独自に他のサーバや車両２００等と通信可能になっている。
道路情報サーバ６１は、車両２００や他の車両３００が走行すると想定される道路の路面の情報（路面情報）や、車両２００や他の車両３００が取得した距離情報を管理するサーバであり、情報を演算し、解析するためのプログラムの記憶部および中央演算装置（図示せず）を備える。
本実施形態では、道路情報サーバ６１は、路面情報や距離情報を記憶（格納）する記憶部をローカルには備えず、ハードディスクなどの記憶装置（以下、外部記憶部７０と称する）を有するストレージサーバ７を記憶部として利用している。本実施形態では、道路情報サーバ６１は、ストレージサーバ７の外部記憶部７０内に、路面情報を記憶する路面情報ＤＢ７１と、距離情報ＤＢ７２とを有する。つまり、道路情報サーバ６１は、クラウドストレージ化されたストレージサーバ７に路面情報ＤＢ７１と、距離情報ＤＢ７２とを有している。
道路情報サーバ６１や、ストレージサーバ７は、インターネットＮ上に接続された複数の電子計算機が仮想的に一個のサーバとして機能したり、一個の電子計算機上に、複数種の仮想サーバが構築されて機能したりするなどして、いわゆるクラウド化されている。
距離情報ＤＢ７２には、道路の凹凸にかかる情報が記憶されている。例えば、車両２００や他の車両３００から送信されてきた距離情報が記憶されている。
路面情報ＤＢ７１には、路面情報が記憶されている。この路面情報は、距離情報ＤＢ７２に記憶された大量の距離情報（いわゆる、ビックデータ）をクラウド上、たとえば、道路情報サーバ６１の中央演算装置が解析し、それぞれの道路の状態を分類した情報（路面情報）が記憶されている。
路面情報ＤＢ７１には、例えば、ある道路が、良く舗装された舗装道路、傷んだ舗装道路、砂利道、未舗装などである旨の路面情報が、分類して記憶されている。具体的な説明は、後述する。
路面情報ＤＢ７１には、例えば、ある道路が、良く舗装された舗装道路、傷んだ舗装道路、砂利道、未舗装などである旨の路面情報が、分類して記憶されている。具体的な説明は、後述する。
なお、路面情報は上記例示に限られず、道路の路面の物質がアスファルト、コンクリートなどである旨や、道路の路面の状態が、凍結温度以下である、凍っている、濡れているなどの路面の温度や状態などの詳細に分類したその他の情報を含みうる。
環境情報サーバ６３は、車両２００や他の車両３００が走行すると想定される道路周囲の気象情報を管理し、車両２００などの要請に応じて気象情報を配信するサーバである。
環境情報サーバ６３は、気象情報のうち、少なくとも、気温、湿度の情報などの環境値を車両２００などに配信可能になっている。環境情報サーバ６３は、本実施形態では、気温、湿度に加えさらに気圧の情報を環境値として配信可能になっている。
図示しないが、環境情報サーバ６３も、道路情報サーバ６１と同様に、ストレージサーバ７を、気象情報を記憶する記憶部として利用している。
環境情報サーバ６３は、気象情報のうち、少なくとも、気温、湿度の情報などの環境値を車両２００などに配信可能になっている。環境情報サーバ６３は、本実施形態では、気温、湿度に加えさらに気圧の情報を環境値として配信可能になっている。
図示しないが、環境情報サーバ６３も、道路情報サーバ６１と同様に、ストレージサーバ７を、気象情報を記憶する記憶部として利用している。
〔ＴＯＦセンサの構成〕
ＴＯＦセンサ部３は、図２に示すように、超音波を発振する圧電素子３１と、圧電素子３１が発振する超音波の基本波を発振する発振器３４と、発振器３４が発振した基本波（搬送波）を変調する変調器３２と、圧電素子３１が受振した反射波を復調して復調信号を取得する検波器３５と、を備える。ＴＯＦセンサ部３は、圧電素子３１から超音波を送振し、その反射波を圧電素子３１で受振して反射物体までの距離を測定する、いわゆるタイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）法を実行するためのセンサ部である。
ＴＯＦセンサ部３は、図２に示すように、超音波を発振する圧電素子３１と、圧電素子３１が発振する超音波の基本波を発振する発振器３４と、発振器３４が発振した基本波（搬送波）を変調する変調器３２と、圧電素子３１が受振した反射波を復調して復調信号を取得する検波器３５と、を備える。ＴＯＦセンサ部３は、圧電素子３１から超音波を送振し、その反射波を圧電素子３１で受振して反射物体までの距離を測定する、いわゆるタイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）法を実行するためのセンサ部である。
圧電素子３１は、超音波を発振し、また、受振するデバイスである。
圧電素子３１は、印加された電圧に応じて変位し、また、振動エネルギーなどの機械的な力を加えられると、その変位に応じて起電力を生じる振動子（図示せず）を備えた、いわゆる超音波振動子のユニットである。
圧電素子３１の振動子は、所定の周波数（波長）で共振するため、通常は、発振する超音波の中心となる周波数（もしくは波長）と、受振可能な超音波の中心となる周波数（もしくは波長）は同じになる。
本実施形態の圧電素子３１の共振周波数は４０ｋＨｚである。
圧電素子３１は、印加された電圧に応じて変位し、また、振動エネルギーなどの機械的な力を加えられると、その変位に応じて起電力を生じる振動子（図示せず）を備えた、いわゆる超音波振動子のユニットである。
圧電素子３１の振動子は、所定の周波数（波長）で共振するため、通常は、発振する超音波の中心となる周波数（もしくは波長）と、受振可能な超音波の中心となる周波数（もしくは波長）は同じになる。
本実施形態の圧電素子３１の共振周波数は４０ｋＨｚである。
本実施形態では、圧電素子３１は、変調器３２から印加される電圧の変化に応じて超音波を発振するようになっている。また、圧電素子３１は、外部の振動、例えば、圧電素子３１が自ら発振した超音波を受振することができる。
圧電素子３１は、本実施形態では所定時間の連続的な振動（電圧を印加された振動）と停止を繰り返している。圧電素子３１は振動を停止している場合に、外部の振動（超音波）を受振することができる。言い換えると、外部の振動を受振する際には、電圧の印加が停止される。
圧電素子３１が受振した振動は、圧電素子３１により電圧の信号に変換されて検波器３５に送信される。
圧電素子３１が受振した振動は、圧電素子３１により電圧の信号に変換されて検波器３５に送信される。
つまり本実施形態では、圧電素子３１としてひとつの超音波振動子のユニットを用い、変調波に対応する超音波を発振する際に、圧電素子３１が発振素子として用いられ、周囲の超音波を受振する際に、同じ圧電素子３１が受振素子として用いられている。
発振器３４は、圧電素子３１を振動させるための基本波を発振する、周波数ジェネレーターである。発振器３４が発振した基本波が、本実施形態では搬送波として用いられる。
本実施形態では、発振器３４は、所定の振動数で振動する水晶振動子（図示せず）の基本振動を基にして、所定の周波数を生成し、搬送波として変調器３２へ供給している。
本実施形態では、発振器３４は、所定の振動数で振動する水晶振動子（図示せず）の基本振動を基にして、所定の周波数を生成し、搬送波として変調器３２へ供給している。
変調器３２は、発振器３４が発振する基本波を変調（以下、単に変調、と称する場合がある）し、圧電素子３１に変調波を送信する変調回路（図示せず）であって、圧電素子３１を駆動するための電圧を生じさせる回路（図示せず）を有するものである。
変調器３２は、本実施形態では、発振器３４が発振する基本波を搬送波とし、パルス発生器１５が発振する信号に応じて当該基本波を変調し、信号情報を含む変調波を生成している。そして変調器３２は、圧電素子３１に対し、当該変調波を電圧の波として、すなわち、位相や振幅の強弱を変化させた電圧を印加し、圧電素子３１を駆動している。圧電素子３１は、変調器３２から印加された電圧に応じて振動し、変調された超音波、すなわち、信号情報を含む超音波を発振する。
変調器３２は、制御部１の指示に応じた変調方式で変調することができる。
本実施形態では、変調器３２は制御部１の指示に応じて、位相変調方式、振幅変調方式、周波数変調方式のいずれかもしくはこれらを組み合わせて変調波を発振するようになっている。
変調器３２は、位相変調方式、振幅変調方式、および周波数変調方式、およびこれらを組み合わせた方式に対応する変調回路（図示せず）を変調器３２の内部に包含している。
本実施形態では、変調器３２は制御部１の指示に応じて、位相変調方式、振幅変調方式、周波数変調方式のいずれかもしくはこれらを組み合わせて変調波を発振するようになっている。
変調器３２は、位相変調方式、振幅変調方式、および周波数変調方式、およびこれらを組み合わせた方式に対応する変調回路（図示せず）を変調器３２の内部に包含している。
なお、本実施形態に言う位相変調方式とは、デジタル信号を、搬送波の位相を変化させて表して変調する、すなわち位相変調して伝送する方式の事をいい、ＰＳＫ（ｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）とも呼ばれる。
図３に、位相変調方式で変調した場合の波形の一例を示す。
本実施形態では、図３に示すように、搬送波と同じ位相が二進数の１を表し、搬送波とπだけずれた位相が二進数のゼロを表している。
本実施形態では、図３に示すように、搬送波と同じ位相が二進数の１を表し、搬送波とπだけずれた位相が二進数のゼロを表している。
また、本実施形態に言う振幅変調方式とは、デジタル信号を搬送波の振幅の違いで表して変調する、すなわち振幅変調するする方式をいい、ＡＳＫ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）とも呼ばれる。
本実施形態では、連続する波のうち、相対的に大きな振幅が二進数の１を表し、相対的に小さな振幅が二進数のゼロを表している。
本実施形態では、連続する波のうち、相対的に大きな振幅が二進数の１を表し、相対的に小さな振幅が二進数のゼロを表している。
図４に、振幅変調方式で変調した場合の波形の一例を示す。
図４では、二進数の１を表す相対的に大きな振幅に対して、当該振幅を１００パーセントとした場合に、５０パーセントの振幅を二進数のゼロを表す場合の目標振幅として変調制御し、１００パーセントと５０パーセントの平均値である７５パーセント以下の振幅である場合に、二進数のゼロを表しているものとする場合を図示している。
図４では、二進数の１を表す相対的に大きな振幅に対して、当該振幅を１００パーセントとした場合に、５０パーセントの振幅を二進数のゼロを表す場合の目標振幅として変調制御し、１００パーセントと５０パーセントの平均値である７５パーセント以下の振幅である場合に、二進数のゼロを表しているものとする場合を図示している。
また、本実施形態に言う周波数変調方式とは、デジタル信号を搬送波の周波数の違いで表して変調する、すなわち周波数変調するする方式をいい、ＦＳＫ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）とも呼ばれる。
図５に、周波数変調方式で変調した場合の波形の一例を示す。
本実施形態では、搬送波と同じ周波数が二進数の１を表し、搬送波よりも所定の大きさだけ周波数変化した場合に二進数のゼロを表すことができる。たとえば、図５の場合には、搬送波と同じ周波数が二進数の１を表し、搬送波よりも周波数が所定の大きさだけ小さい場合が二進数のゼロを表している。
本実施形態では、搬送波と同じ周波数が二進数の１を表し、搬送波よりも所定の大きさだけ周波数変化した場合に二進数のゼロを表すことができる。たとえば、図５の場合には、搬送波と同じ周波数が二進数の１を表し、搬送波よりも周波数が所定の大きさだけ小さい場合が二進数のゼロを表している。
本実施形態では、以下、変調器３２が、位相変調方式と振幅変調方式との二つの変調方式を同時に用いて変調する方式で変調して変調波を出力し、圧電素子３１が当該変調波に対応する超音波を発振している場合を例示して説明する。
図６の波形Ｗは、圧電素子３１が、位相変調方式と振幅変調方式とを同時に用いて変調した超音波を発振する場合の、当該超音波の波形の一例を図示している。
図６の場合、パルス発生器１５は、最上位ビットから順に、［１１１１１０００］の８ビットの符号を含むパルス信号（図６の上段の表に図示）を発信している。そして変調器３２は、上位ビットから下位ビットの順に、ビットごとに交互に振幅変調方式と位相変調方式とに振り分けて変調して表している。さらに、圧電素子３１（図１参照）は、当該変調された変調波に対応する超音波として、波形Ｗの超音波を発振している。
なお、図６には、変調器３２が、振幅変調方式でゼロを表す場合に、当該部分のバースト長を、振幅変調方式で１を表す部分の半分のバースト長で変調している場合を例示している。
図６の場合、パルス発生器１５は、最上位ビットから順に、［１１１１１０００］の８ビットの符号を含むパルス信号（図６の上段の表に図示）を発信している。そして変調器３２は、上位ビットから下位ビットの順に、ビットごとに交互に振幅変調方式と位相変調方式とに振り分けて変調して表している。さらに、圧電素子３１（図１参照）は、当該変調された変調波に対応する超音波として、波形Ｗの超音波を発振している。
なお、図６には、変調器３２が、振幅変調方式でゼロを表す場合に、当該部分のバースト長を、振幅変調方式で１を表す部分の半分のバースト長で変調している場合を例示している。
図２に示す検波器３５は、圧電素子３１が受振した振動を復調して復調信号を取得するための復調機能を有する機能部である。なお、本実施形態において、圧電素子３１が受振した振動とは、超音波であり、特に圧電素子３１が発振した超音波の反射波である。
検波器３５は、本実施形態では、位相変調方式、振幅変調方式、および周波数変調方式に対応する復調部として機能する復調回路を有している。
検波器３５は、復調した復調信号を、制御部１の比較器１７へ送信する。復調信号を受信した制御部１は、復調信号の方式を判断し、また、当該復調信号に含まれる信号を認識する。
検波器３５は、復調した復調信号を、制御部１の比較器１７へ送信する。復調信号を受信した制御部１は、復調信号の方式を判断し、また、当該復調信号に含まれる信号を認識する。
〔車両側通信部の構成〕
車両側通信部２は、図１に示すように、車両２００および距離計測装置１００が外部ネットワークと通信するための機能部である。車両側通信部２は、本実施形態では、車載アンテナ２０と、いわゆるインターネットＮに接続されている公共通信用アンテナ６０とを介して、インターネットＮと接続されるようになっている。車両側通信部２は、このインターネットＮを介して、インターネットＮに接続された道路情報サーバ６１や、環境情報サーバ６３と通信することができる。
車両側通信部２は、図１に示すように、車両２００および距離計測装置１００が外部ネットワークと通信するための機能部である。車両側通信部２は、本実施形態では、車載アンテナ２０と、いわゆるインターネットＮに接続されている公共通信用アンテナ６０とを介して、インターネットＮと接続されるようになっている。車両側通信部２は、このインターネットＮを介して、インターネットＮに接続された道路情報サーバ６１や、環境情報サーバ６３と通信することができる。
〔記憶部の構成〕
車両側記憶部４は、図１に示すように、車両２００および距離計測装置１００が利用する各種の情報を記憶し、また読み出すための記憶装置である。
本実施形態では、車両側記憶部４には、車両２００が走行することが想定される道路網の情報を記憶した地図情報ＤＢ４１と、制御部１が対象物９との距離情報から障害物９１を検知するための検知関係情報が記憶された計測条件ＤＢ４２と、道路情報サーバ６１から取得した路面情報やＴＯＦセンサ部３が取得した距離情報を一時的に記憶する一時記憶ＤＢ４９と、制御部１が各種の動作を実行するための基本プログラムが格納されているプログラムＤＢを有している。
車両側記憶部４は、図１に示すように、車両２００および距離計測装置１００が利用する各種の情報を記憶し、また読み出すための記憶装置である。
本実施形態では、車両側記憶部４には、車両２００が走行することが想定される道路網の情報を記憶した地図情報ＤＢ４１と、制御部１が対象物９との距離情報から障害物９１を検知するための検知関係情報が記憶された計測条件ＤＢ４２と、道路情報サーバ６１から取得した路面情報やＴＯＦセンサ部３が取得した距離情報を一時的に記憶する一時記憶ＤＢ４９と、制御部１が各種の動作を実行するための基本プログラムが格納されているプログラムＤＢを有している。
地図情報ＤＢ４１には、少なくとも緯度経度から、道路９０を特定できる道路地図の情報が記録されている。
計測条件ＤＢ４２には、距離情報を基にして障害物９１と道路９２の凹凸９３とを識別するための検知関係情報が、道路の路面の状態に応じて記憶されている。例えば、ある道路９０が、良く舗装された舗装道路、傷んだ舗装道路、砂利道、もしくは未舗装の道路である場合のそれぞれに応じた検知関係情報を記憶しておくことができる。
〔制御部の構成〕
制御部１は、図１に示すように、車両２００のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）であり、本実施形態では距離計測装置１００全体を制御する機能を有している。
制御部１は、図２に示すように、中央演算装置であるＣＰＵ１０を中核機構として有する。制御部１はさらに、パルス発生器１５と、比較器１７と、を備える。
制御部１は、図１に示すように、車両２００のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）であり、本実施形態では距離計測装置１００全体を制御する機能を有している。
制御部１は、図２に示すように、中央演算装置であるＣＰＵ１０を中核機構として有する。制御部１はさらに、パルス発生器１５と、比較器１７と、を備える。
パルス発生器１５は、所定の符号を含む信号を生成する信号発生器である。パルス発生器１５は、識別信号として、距離計測装置１００に固有の所定の符号（固有の符号列、もしくは識別ＩＤとなる符号列）を含む信号を生成するようになっている。
パルス発生器１５は、本実施形態では、生成した識別信号を、制御部１として変調器３２へ供給（伝送）している。
パルス発生器１５は、ＣＰＵ１０から送信される動作指令に従って、所定の符号を含む信号を生成する動作する。
パルス発生器１５は、本実施形態では、生成した識別信号を、制御部１として変調器３２へ供給（伝送）している。
パルス発生器１５は、ＣＰＵ１０から送信される動作指令に従って、所定の符号を含む信号を生成する動作する。
パルス発生器１５は、所定のビット長で、所定のビット配列の、二進数の符号を含む信号を生成する。
所定のビット長としては例えば、８ビットのビット長を選択できる。
所定のビット配列としては任意の配列を選択してよい。
所定のビット長としては例えば、８ビットのビット長を選択できる。
所定のビット配列としては任意の配列を選択してよい。
パルス発生器１５は、所定のビット長における各ビットを、パルス信号（パルスのオンオフ）で出力している。パルス発生器１５が所定のタイミングでパルスを発した場合（パルスオン）、当該所定のタイミングにおけるパルスは二進数の１を意味し、所定のタイミングでパルスを発しない場合（パルスオフ）、当該所定のタイミングはゼロを意味する。
パルス発生器１５は、ビット長が８ビットの場合は、８回のパルスのオンないしオフの組み合わせの信号を出力するようになっている。
パルス発生器１５は、ビット長が８ビットの場合は、８回のパルスのオンないしオフの組み合わせの信号を出力するようになっている。
以下では、パルス発生器１５が所定のタイミングでパルスを発した状態を符号１とする。また、パルス発生器１５が所定のタイミングでパルスを発しない状態を符号ゼロとする。
また、単に、パルス、と称する場合は、符号１もしくは符号ゼロのいずれかを意味する。
また、パルス信号、と称する場合は、複数のパルスの組み合わせを意味する。
また、単に、パルス、と称する場合は、符号１もしくは符号ゼロのいずれかを意味する。
また、パルス信号、と称する場合は、複数のパルスの組み合わせを意味する。
なお、パルス発生器１５がパルスを発する所定のタイミングとしては、たとえば発振器３４が発振する基本波のタイミング（たとえば、周期）に同期させることができる。
本実施形態では、発振器３４が発振する基本波の周期に同期させており、具体的には、原則、八波発振されるタイミング（八周期）ごとに、一回のパルスを発するようになっている。
本実施形態では、発振器３４が発振する基本波の周期に同期させており、具体的には、原則、八波発振されるタイミング（八周期）ごとに、一回のパルスを発するようになっている。
比較器１７は、ＴＯＦセンサ部３の検波器３５から取得した信号（復調信号）に含まれる符号とパルス発生器１５の符号とを比較して一致もしくは不一致を判定するための演算ユニットである。
比較器１７は、当該判定した結果（以下、判定結果と称する）をＣＰＵ１０に送信する。
比較器１７は、当該判定した結果（以下、判定結果と称する）をＣＰＵ１０に送信する。
ＣＰＵ１０は、制御部１における、パルス発生器１５および比較器１７以外の機能を実行する機能部であり、車両側記憶部４のプログラムＤＢ４３（図１参照）に格納されたプログラムに従って動作する演算ユニットである。
ＣＰＵ１０は制御部１として、比較器１７から取得した判定結果と、当該判定結果を取得したタイミングをもとにして対象物９との距離を算出するようになっている。
また、ＣＰＵ１０は制御部１として、計測条件ＤＢ４２にあらかじめ記録されていた検知関係情報と、道路情報サーバ６１を介して路面情報ＤＢ７１から取得した、現在計測している道路についての路面情報と、ＴＯＦセンサ部３が障害物９１を検知すべく取得した距離情報を対比して、現在計測している道路上の障害物９１の検知条件を決定することができる。
また、ＣＰＵ１０は制御部１として、計測条件ＤＢ４２にあらかじめ記録されていた検知関係情報と、道路情報サーバ６１を介して路面情報ＤＢ７１から取得した、現在計測している道路についての路面情報と、ＴＯＦセンサ部３が障害物９１を検知すべく取得した距離情報を対比して、現在計測している道路上の障害物９１の検知条件を決定することができる。
検知条件としては例えば、所定の閾値を超えるピークを有する反射波を受振した場合に、当該反射波を障害物９１からの反射波であると定義することができる。
そして、例えば未舗装の道路の場合の所定の閾値を、良く舗装された道路の場合の所定の閾値よりも大きな閾値とすることができる。
反射波の受振と距離計測、および障害物９１の検知については後述する。
そして、例えば未舗装の道路の場合の所定の閾値を、良く舗装された道路の場合の所定の閾値よりも大きな閾値とすることができる。
反射波の受振と距離計測、および障害物９１の検知については後述する。
なお、本実施形態において、現在計測している道路（現在走行している道路）は、例えばいわゆるＧＰＳ（全地球測位システム、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を有するカーナビゲーション装置であるナビゲーション部５が取得することができる、緯度および経度の情報を含むＧＰＳ情報を制御部１がナビゲーション部５から取得し、地図情報ＤＢ４１に記憶された地図情報を制御部１が読み出して、制御部１がＧＰＳ情報と地図情報とを対比することで特定することができる。
〔動作の説明〕
〔障害物の検知動作の基本的な説明〕
以下では、距離計測装置１００による、障害物９１の検知と距離の計測動作について説明する。
本実施形態では、距離計測装置１００は、いわゆるタイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）法により、距離を計測する。
〔障害物の検知動作の基本的な説明〕
以下では、距離計測装置１００による、障害物９１の検知と距離の計測動作について説明する。
本実施形態では、距離計測装置１００は、いわゆるタイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）法により、距離を計測する。
図７には、ＴＯＦ法による距離情報、および距離情報を基にした距離計測の基本的な概念を説明するグラフを図示している。
図７のグラフの横軸は時間の経過を意味している。
図７のグラフの縦軸は振幅の大きさを意味している。
ラインＥ１は、圧電素子３１の振動の振幅の包絡線（エンベロープ）であり、本実施形態における距離情報の一例である。
本実施形態において、圧電素子３１は、上述のように、変調された超音波を発振している。
図７のグラフの横軸は時間の経過を意味している。
図７のグラフの縦軸は振幅の大きさを意味している。
ラインＥ１は、圧電素子３１の振動の振幅の包絡線（エンベロープ）であり、本実施形態における距離情報の一例である。
本実施形態において、圧電素子３１は、上述のように、変調された超音波を発振している。
圧電素子３１は、所定の間隔毎に変調器３２に発振時間Ｔ１だけ駆動される。
図７には、圧電素子３１が、発振時間Ｔ１だけ変調器３２に駆動されて振動（強制振動）した後、慣性による振動を残響時間Ｔ２だけ継続（いわゆる残響）し、その後、外部からの振動を受振している場合を図示している。
図７には、圧電素子３１が、発振時間Ｔ１だけ変調器３２に駆動されて振動（強制振動）した後、慣性による振動を残響時間Ｔ２だけ継続（いわゆる残響）し、その後、外部からの振動を受振している場合を図示している。
図７の図示の場合、圧電素子３１は、圧電素子３１の駆動が開始されてから時間Ｔｐ後に、所定の閾値Ｔｈ１を超える大きさの振動ピークＰ１を受振している。この振動ピークＰ１が、通常、障害物９１（図１参照）からの反射波のピークである。
なお、閾値Ｔｈ１は、道路９０からの、道路の凹凸に伴う小さな反射波と、障害物９１からの反射波を識別するための値である。閾値Ｔｈ１は、道路９０が良く舗装された舗装道路である場合の検知関係情報の一例であり、本実施形態では計測条件ＤＢ４２に予め記憶された値である。
なお、閾値Ｔｈ１は、道路９０からの、道路の凹凸に伴う小さな反射波と、障害物９１からの反射波を識別するための値である。閾値Ｔｈ１は、道路９０が良く舗装された舗装道路である場合の検知関係情報の一例であり、本実施形態では計測条件ＤＢ４２に予め記憶された値である。
本実施形態では、閾値Ｔｈ１を超えるピークを有する反射波が、障害物９１からの反射波であると定義している。一方、閾値Ｔｈ１を超えないピークを有する反射波は、一般に道路９０の凹凸により生じる反射波であると定義している。
ＴＯＦ法で障害物９１との距離を計測する場合、振動ピークＰ１の開始点を、反射波の受振の開始点と認識すればよい。
振動ピークＰ１の開始点は、図７では、時間Ｔｐから、時間ΔＴだけさかのぼったポイントで図示している。通常、時間ΔＴの長さは、発振時間Ｔ１に等しい。言い換えると、圧電素子３１が発振した超音波の反射波の受振に要した時間Ｔｆは、時間Ｔｐから発振時間Ｔ１を差分して求めることができる。
振動ピークＰ１の開始点は、図７では、時間Ｔｐから、時間ΔＴだけさかのぼったポイントで図示している。通常、時間ΔＴの長さは、発振時間Ｔ１に等しい。言い換えると、圧電素子３１が発振した超音波の反射波の受振に要した時間Ｔｆは、時間Ｔｐから発振時間Ｔ１を差分して求めることができる。
たとえば図７の場合には、圧電素子３の駆動が開始された時点（ゼロ）から、振動ピークＰ１を示す時間Ｔｐに達した時点より時間ΔＴだけさかのぼった時点までの時間が時間Ｔｆに対応する。もしくは、発振時間Ｔ１に達した時点から、振動ピークＰ１を示す時間Ｔｐに達した時点までの時間も時間Ｔｆと同じ時間長さである。
このように、本実施形態では、ラインＥ１（圧電素子３１の振動の振幅の包絡線）が距離情報の一例である。ラインＥ１は、本実施形態では、圧電素子３１の振動の振幅から取得された数値データとして、制御部１により、一時記憶ＤＢ４９に記憶される。
圧電素子３１が受振した反射波は、検波器３５で復調され、取り出された復調信号は、制御部１の比較器１７に送信される。
ここで、圧電素子３１が発振する超音波の反射波は、所定の符号を含む情報を有している。したがって、検波器３５で復調され、取り出された信号は、パルス発生器１５が生成した所定の符号を含んでいる。そこで、制御部１は、比較器１７の判定結果が一致であれば、当該反射波が、圧電素子３１が発振した超音波の反射波であると認識し、障害物９１の存在を検知することができる。そして、制御部１は、時間Ｔｆを求め、時間Ｔｆの半分の時間に、音速を乗ずることで、障害物９１との距離を求めることができる。
ここで、圧電素子３１が発振する超音波の反射波は、所定の符号を含む情報を有している。したがって、検波器３５で復調され、取り出された信号は、パルス発生器１５が生成した所定の符号を含んでいる。そこで、制御部１は、比較器１７の判定結果が一致であれば、当該反射波が、圧電素子３１が発振した超音波の反射波であると認識し、障害物９１の存在を検知することができる。そして、制御部１は、時間Ｔｆを求め、時間Ｔｆの半分の時間に、音速を乗ずることで、障害物９１との距離を求めることができる。
なお、ここで音速は、車両２００の周囲の気温、湿度、気圧などにより変動する特性であるため、本実施形態では、制御部１が、車両２００が備える環境センサ部８が取得した気温、湿度、気圧などの環境の情報である環境値を基にして、車両２００が走行している環境下における音速を正確に求めるようになっている。これにより、制御部１は、環境値の変動を補正した正確な距離情報を取得することができる。
また、環境センサ部８に障害が発生して環境値を取得できない場合には、制御部１が、車両側通信部２に環境情報サーバ６３と通信させて、環境情報サーバ６３から周囲の環境値を取得して、車両２００が走行している環境下における音速を正確に求めるようになっている。これにより、制御部１は、環境センサ部８に障害が発生した場合にも、環境値の変動を補正した正確な距離情報を取得することができる。
〔誤検知の回避について〕
比較器１７の判定結果が不一致である場合について補足する。
図８は、図７に示したラインＥ１に加えて、振動ピークＰ２を有する超音波の入射が、ラインＥｆとして、重畳して図示されている。このラインＥｆは、例えば他の車両３００（図１参照）などに搭載された、別の距離計測機が発した超音波もしくはその反射波を、圧電素子３１が受振したものである。
比較器１７の判定結果が不一致である場合について補足する。
図８は、図７に示したラインＥ１に加えて、振動ピークＰ２を有する超音波の入射が、ラインＥｆとして、重畳して図示されている。このラインＥｆは、例えば他の車両３００（図１参照）などに搭載された、別の距離計測機が発した超音波もしくはその反射波を、圧電素子３１が受振したものである。
図８に示す場合、振動ピークＰ２を有する超音波には、所定の符号を含む信号が含まれていない。したがって、振動ピークＰ２が閾値Ｔｈ１を超える場合にも、比較器１７が不一致の判定をするため、制御部１は、圧電素子３１が受振した振動ピークＰ２を有する超音波は、圧電素子３１が発振した超音波の反射波ではないと認識することができる。
このように、所定の符号を含む超音波を発振し、また受振するようにすることで、制御部１は、誤検知を回避することができ、距離計測装置１００の計測性能を向上させることができる。
このように、所定の符号を含む超音波を発振し、また受振するようにすることで、制御部１は、誤検知を回避することができ、距離計測装置１００の計測性能を向上させることができる。
〔路面情報についての補足説明〕
路面情報ＤＢ７１に記憶される路面情報について、図７を基にして補足する。
例えば良く舗装された道路は平坦である。したがって、図７に例示したように、小さくない反射波が認められず、小さい反射波が継続的に検出されるような距離情報を得ることができる道路は、良く舗装された舗装道路であるとして路面情報ＤＢ７１に記憶される。
路面情報ＤＢ７１に記憶される路面情報について、図７を基にして補足する。
例えば良く舗装された道路は平坦である。したがって、図７に例示したように、小さくない反射波が認められず、小さい反射波が継続的に検出されるような距離情報を得ることができる道路は、良く舗装された舗装道路であるとして路面情報ＤＢ７１に記憶される。
また、傷んだ舗装道路にはしばしば大きくない凹凸が見受けられる。したがって、小さくない反射波が時々認められ、通常は小さい反射波が継続的に検出されるような道路は、例えば傷んだ舗装道路であるとして路面情報ＤＢ７１に記憶される。
砂利道であれば、連続して大きくない凹凸が存在する。したがって、小さくない反射波が継続的に検出されるような道路は、例えば砂利道であるとして路面情報ＤＢ７１に記憶される。
未舗装の道路の場合は、大きな凹凸が存在する。したがって、小さくない反射波や、やや大きい反射波が不定期に検出されるような道路は、例えば未舗装の道路であるとして路面情報ＤＢ７１に記憶される。
〔検知条件の変更について〕
検知条件の変更について説明する。
図９に示すラインＥ２は、図７に示したラインＥ１と同様に、圧電素子３１の振動の振幅の包絡線（エンベロープ）であるが、図７に示したラインＥ１とは異なり、障害物９１からの反射波の振動ピークＰ１と共に、振動ピークＰ３と振動ピークＰ４とを有している。なお、振動ピークＰ１、振動ピークＰ３、および振動ピークＰ４を有する反射波はそれぞれ、所定の符号を含む情報を有している。
検知条件の変更について説明する。
図９に示すラインＥ２は、図７に示したラインＥ１と同様に、圧電素子３１の振動の振幅の包絡線（エンベロープ）であるが、図７に示したラインＥ１とは異なり、障害物９１からの反射波の振動ピークＰ１と共に、振動ピークＰ３と振動ピークＰ４とを有している。なお、振動ピークＰ１、振動ピークＰ３、および振動ピークＰ４を有する反射波はそれぞれ、所定の符号を含む情報を有している。
また、図９には閾値Ｔｈ１と、閾値Ｔｈ１よりも大きな閾値Ｔｈ２とを併せて示している。
ここで、上述のごとく閾値Ｔｈ１は、良く舗装された舗装道路の場合の閾値である。
また、閾値Ｔｈ２は、未舗装の道路の場合の閾値である。
閾値Ｔｈ２も閾値Ｔｈ１と同様に、本実施形態では計測条件ＤＢ４２に予め記憶された値であり、本実施形態における検知関係情報の一例である。
ここで、上述のごとく閾値Ｔｈ１は、良く舗装された舗装道路の場合の閾値である。
また、閾値Ｔｈ２は、未舗装の道路の場合の閾値である。
閾値Ｔｈ２も閾値Ｔｈ１と同様に、本実施形態では計測条件ＤＢ４２に予め記憶された値であり、本実施形態における検知関係情報の一例である。
図９において、振動ピークＰ１は、閾値Ｔｈ２および閾値Ｔｈ１よりも大きい位置にある。振動ピークＰ３は、閾値Ｔｈ１よりも大きい位置にあり、閾値Ｔｈ２よりも小さい位置にある。振動ピークＰ４は、閾値Ｔｈ１よりも小さい位置にある。
上述のように、振動ピークＰ１、振動ピークＰ３、および振動ピークＰ４を有する反射波はそれぞれ、所定の符号を含む情報を有していることから、振動ピークＰ１、振動ピークＰ３、および振動ピークＰ４を有する反射波はそれぞれ、圧電素子３１が発振した超音波の反射波であると考えられる。そのため、図９の例では、振動ピークＰ３、および振動ピークＰ４が、障害物９１の反射波であるか、道路９２の凹凸９３に起因する反射波であるかが問題となる。
そこで、本実施形態では、制御部１は、現在計測している道路９０に対応する閾値を以下のようにして選択することで、路面の状態によらず高い精度で計測が行える。
制御部１は、計測に際し、まず、現在計測（走行）している道路についての路面情報を、道路情報サーバ６１から取得する。
制御部１は、計測に際し、まず、現在計測（走行）している道路についての路面情報を、道路情報サーバ６１から取得する。
制御部１が、路面情報として、例えば道路９２が良く舗装された道路であるとの情報を取得すると、制御部１は、当該路面情報と、計測条件ＤＢ４２から読み出した検知関係情報とを対比して、閾値Ｔｈ１を選択する。
次に、制御部１は、当該閾値Ｔｈ１と、距離情報としてのラインＥ２とを対比する。
図９の場合は、振動ピークＰ３は、閾値Ｔｈ１よりも大きいため、障害物９１の反射波であると判定される。一方振動ピークＰ３は、閾値Ｔｈ１よりも小さいため、道路９２の表面の凹凸９３であると判定される。
次に、制御部１は、当該閾値Ｔｈ１と、距離情報としてのラインＥ２とを対比する。
図９の場合は、振動ピークＰ３は、閾値Ｔｈ１よりも大きいため、障害物９１の反射波であると判定される。一方振動ピークＰ３は、閾値Ｔｈ１よりも小さいため、道路９２の表面の凹凸９３であると判定される。
一方、制御部１が、路面情報として、道路９２が未舗装の道路であるとの情報を取得すると、制御部１は、当該路面情報と、計測条件ＤＢ４２から読み出した検知関係情報とを対比して、閾値Ｔｈ２を選択する。
次に、制御部１は、当該閾値Ｔｈ２と、距離情報としてのラインＥ２とを対比する。
図９の場合は、振動ピークＰ３および振動ピークＰ４は、閾値Ｔｈ２よりも小さいため、道路９２の表面の凹凸９３であると判定される。
次に、制御部１は、当該閾値Ｔｈ２と、距離情報としてのラインＥ２とを対比する。
図９の場合は、振動ピークＰ３および振動ピークＰ４は、閾値Ｔｈ２よりも小さいため、道路９２の表面の凹凸９３であると判定される。
このように、現在計測している道路９２についての路面情報を道路情報サーバ６１から取得し、当該路面情報と、検知関係情報および距離情報とを対比し、適切な閾値を設定（選択）することで、道路９２の路面の状態にかかわらず、道路９２の凹凸９３と障害物９１とを識別して検知するなど、路面の状態によらず高い精度で計測が行える、距離計測装置１００の計測性能を向上させることができる。
〔距離情報の送信について〕
本実施形態において、制御部１は、距離情報を道路情報サーバ６１に送信し、当該距離情報を距離情報ＤＢ７２に記憶する。具体的には、道路情報サーバ６１は、制御部１からの要請に基づいて、受信した当該距離情報をストレージサーバ７の距離情報ＤＢ７２に記憶するようになっている。
さらに本実施形態では、制御部１は、取得した距離情報が、その直前に道路情報サーバ６１に送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該直前に取得した距離情報を道路情報サーバ６１に送信すると共に、一時記憶ＤＢ４９に記憶するようになっている。
本実施形態において、制御部１は、距離情報を道路情報サーバ６１に送信し、当該距離情報を距離情報ＤＢ７２に記憶する。具体的には、道路情報サーバ６１は、制御部１からの要請に基づいて、受信した当該距離情報をストレージサーバ７の距離情報ＤＢ７２に記憶するようになっている。
さらに本実施形態では、制御部１は、取得した距離情報が、その直前に道路情報サーバ６１に送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該直前に取得した距離情報を道路情報サーバ６１に送信すると共に、一時記憶ＤＢ４９に記憶するようになっている。
本実施形態では、制御部１は、距離情報（以下、最新情報と称する）を取得すると、一時記憶ＤＢ４９から、直前に道路情報サーバ６１に送信された距離情報（以下、直前情報）を読み出す。そして、制御部１は、当該最新情報と当該直前情報とを比較して、当該最新情報が、当該直前情報から所定以上の変化をしていれば道路情報サーバ６１に、当該最新情報を送信する。一方、制御部１は、当該最新情報と当該直前情報とを比較して、当該最新情報が、当該直前情報から所定以上の変化をしていなければ道路情報サーバ６１に、当該最新情報を送信しないようになっている。
ここで、直前情報から所定以上の変化としては例えば、検出される振動のピークの数の増加や減少、検出される振幅の平均値の増大減少、などが挙げられる。
このように、最新情報が直前情報に対して変化する場合に限り、道路情報サーバ６１に、当該最新情報を送信するようにすることで、通信量を低減することができるようになっている。また、通信量の増大を回避し、通信ネットワークの混雑を回避しつつ、必要分だけ、道路情報サーバの情報をアップデートすることができるようになっている。
以下、制御部１が最新情報を道路情報サーバ６１に送信するか否かの判断手順について、図１０の流れ図に従って説明していく。
距離計測装置１００の圧電素子３１が発振をすると（ステップ＃０１）、制御部１は最新情報を取得する（ステップ＃０２）。
距離計測装置１００の圧電素子３１が発振をすると（ステップ＃０１）、制御部１は最新情報を取得する（ステップ＃０２）。
ステップ＃０１の発振が、車両２００の走行開始後の初回の発振であれば（ステップ＃０３：Ｙｅｓ）、制御部１は、車両側通信部２に、当該最新情報を、道路情報サーバ６１に送信させ（ステップ＃０６）、また、一時記憶ＤＢ４９に、当該最新情報を記憶し（ステップ＃０７）、判断を終了する（ステップ＃０８）。
ステップ＃０１の発振が、初回の発振でなければ（ステップ＃０３：Ｎｏ）、ステップ＃０４へ移行し、一時記憶ＤＢ４９から、直前情報を読み出す（ステップ＃０４）。
そして最新情報が直前情報より所定以上異なる場合は、ステップ＃０６へ移行する。
そして最新情報が直前情報より所定以上異なる場合は、ステップ＃０６へ移行する。
最新情報が直前情報より所定以上異ならない場合は、ステップ＃０８へ移行して判断を終了する（ステップ＃０８）。
以上のようにして、距離計測の計測性能を向上させた距離計測装置を提供することができる。
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、圧電素子３１の共振周波数を４０ｋＨｚとしたが、圧電素子３１の共振周波数はこれに限られず、人の可聴域を超える音域（周波数帯）で任意に設定可能である。なお、人の可聴域を超える音域とは、たとえば２０ｋＨｚ以上の周波数帯の超音波の音域を言う。
（１）上記実施形態では、圧電素子３１の共振周波数を４０ｋＨｚとしたが、圧電素子３１の共振周波数はこれに限られず、人の可聴域を超える音域（周波数帯）で任意に設定可能である。なお、人の可聴域を超える音域とは、たとえば２０ｋＨｚ以上の周波数帯の超音波の音域を言う。
（２）上記実施形態では、変調器３２が、位相変調方式と振幅変調方式との二つの変調方式を同時に用いて変調する場合を説明した。
しかしながら、変調器３２が、位相変調方式と振幅変調方式との二つの変調方式に加えて、さらに、周波数変調方式を同時に用いて変調してもよい。
もしくは、変調器３２が、位相変調方式、振幅変調方式もしくは周波数変調方式のうち、何れかひとつを用いて変調してもよい。
しかしながら、変調器３２が、位相変調方式と振幅変調方式との二つの変調方式に加えて、さらに、周波数変調方式を同時に用いて変調してもよい。
もしくは、変調器３２が、位相変調方式、振幅変調方式もしくは周波数変調方式のうち、何れかひとつを用いて変調してもよい。
（３）上記実施形態では、制御部１は、距離情報を道路情報サーバ６１に送信し、道路情報サーバ６１は、制御部１からの要請に基づいて、当該距離情報をストレージサーバ７の距離情報ＤＢ７２に記憶する場合を説明した。
しかしながら、制御部１が距離情報を道路情報サーバ６１に送信すれば、道路情報サーバ６１は自発的に（制御部１からの要請が無くとも）当該距離情報をストレージサーバ７の距離情報ＤＢ７２に記憶することもできる。
しかしながら、制御部１が距離情報を道路情報サーバ６１に送信すれば、道路情報サーバ６１は自発的に（制御部１からの要請が無くとも）当該距離情報をストレージサーバ７の距離情報ＤＢ７２に記憶することもできる。
（４）上記実施形態では、所定のビット長として、８ビットのビット長である場合を例示して説明した。
しかしながら、ビット長の設定は任意であり、混信防止に必要なビット長を選択することができる。例えばビット長を１６ビットとしてもよい。
しかしながら、ビット長の設定は任意であり、混信防止に必要なビット長を選択することができる。例えばビット長を１６ビットとしてもよい。
（５）上記実施形態では、制御部１は、取得した距離情報が、その直前に道路情報サーバ６１に送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該直前に取得した距離情報を道路情報サーバ６１に送信する場合を例示した。
しかしながら、制御部１は、取得した距離情報を、取得する毎に道路情報サーバ６１に送信することもできる。また、制御部１は、取得した距離情報を。複数回の取得毎に、複数回分をまとめて道路情報サーバ６１に送信することもできる。
しかしながら、制御部１は、取得した距離情報を、取得する毎に道路情報サーバ６１に送信することもできる。また、制御部１は、取得した距離情報を。複数回の取得毎に、複数回分をまとめて道路情報サーバ６１に送信することもできる。
（６）上記実施形態では、ＴＯＦセンサ部３が、超音波を発振する圧電素子３１を備える場合を例示した。
しかしながら、圧電素子３１の代わりに、光を発するＬＥＤなどの発光装置や、たとえばテラヘルツ波などの電磁波を発振するデバイスを備えることもできる。
しかしながら、圧電素子３１の代わりに、光を発するＬＥＤなどの発光装置や、たとえばテラヘルツ波などの電磁波を発振するデバイスを備えることもできる。
（７）上記実施形態では、検知条件の変更についての説明において、制御部１が、路面情報として、道路９２が良く舗装された道路であるとの情報を取得する場合に閾値Ｔｈ１を選択し、道路９２が未舗装の道路であるとの情報を取得する場合に閾値Ｔｈ２を選択する例を説明した。
しかしながら、制御部１は、路面情報として、良く舗装された道路であるとの情報や未舗装の道路であるとの情報以外にも、傷んだ舗装道路であるとの情報や砂利道であるとのなど、より詳細な路面情報を取得することもできる。この場合、これらそれぞれの詳細な路面情報に対応して個別の閾値を設定し、計測条件ＤＢ４２に予め記憶しておくことができる。そして、取得した詳細な路面情報に対応させて、これら閾値を切り替えて選択することができる。
しかしながら、制御部１は、路面情報として、良く舗装された道路であるとの情報や未舗装の道路であるとの情報以外にも、傷んだ舗装道路であるとの情報や砂利道であるとのなど、より詳細な路面情報を取得することもできる。この場合、これらそれぞれの詳細な路面情報に対応して個別の閾値を設定し、計測条件ＤＢ４２に予め記憶しておくことができる。そして、取得した詳細な路面情報に対応させて、これら閾値を切り替えて選択することができる。
（８）上記実施形態では、ＣＰＵ１０は制御部１として、計測条件ＤＢ４２にあらかじめ記録されていた検知関係情報と、道路情報サーバ６１を介して路面情報ＤＢ７１から取得した、現在計測している道路についての路面情報と、ＴＯＦセンサ部３が障害物９１を検知すべく取得した距離情報を対比して、現在計測している道路上の障害物９１の検知条件を決定する場合を例示した。また、当該路面情報は、道路の状態を分類した情報である旨を例示した。
しかしながら、制御部１は、道路の状態を分類した情報である路面情報を道路情報サーバ６１を介して路面情報ＤＢ７１から取得する代わりに、現在計測している道路を計測すれば取得することが想定される理想的な距離情報（圧電素子３１が受振することが想定される反射波の情報）を路面情報として取得することもできる。
しかしながら、制御部１は、道路の状態を分類した情報である路面情報を道路情報サーバ６１を介して路面情報ＤＢ７１から取得する代わりに、現在計測している道路を計測すれば取得することが想定される理想的な距離情報（圧電素子３１が受振することが想定される反射波の情報）を路面情報として取得することもできる。
（９）上記実施形態では、符号を表す場合に、たとえば位相変調方式の場合に搬送波と同じ位相が二進数の１を表し、搬送波とπだけずれた位相が二進数のゼロを表し、符号の最小単位が２値である場合を例示した。
しかしながら、符号の表し方は上記例示に限られない。符号は二進数以外にも他の位取り記数法、たとえば十進数を用いることができる。また、各変調方式において二値を超える変調を行うこともできる。
しかしながら、符号の表し方は上記例示に限られない。符号は二進数以外にも他の位取り記数法、たとえば十進数を用いることができる。また、各変調方式において二値を超える変調を行うこともできる。
具体的にはたとえば、位相変調方式の場合、搬送波と同じ位相で十進数のゼロ（０）を表し、以後、搬送波とπ／４だけずれた位相が十進数の１を、π／２だけずれた位相が十進数の２を、３π／４だけずれた位相が十進数の３を表すようにして、四値で表してもよい。この場合、十進数ではなく、上記実施形態と同様に、二進数で表してもよい。例えば、搬送波と同じ位相で二進数の００を表し、以後、搬送波とπ／４だけずれた位相が二進数の０１を、π／２だけずれた位相が二進数の１０を、３π／４だけずれた位相が二進数の１１を表すようにすることができる。
同様に、振幅変調方式や周波数変調方式の場合も、二進数以外の他の位取り記数法を採用し、また、二値を超える変調を行うこともできる。例えば振幅変調方式の場合には、振幅の階調として四段階設定し、二進数の００、０１、１０、１１の四値、ないし、十進数の０、１、２、３の四値を表すこともできる。また、さらに多段階を設定し、４値を超えて表すこともできる。同様に周波数変調方式の場合にも、搬送波に対して多段階の大きさの周波数変化を設定し、多値を表すこともできる。
（１０）上記実施形態では、振幅変調方式で変調した場合に、二進数の１を表す相対的に大きな振幅に対して、当該振幅を１００パーセントとした場合に、５０パーセントの振幅を二進数のゼロを表す場合の目標振幅として変調制御し、１００パーセントと５０パーセントの平均値である７５パーセント以下の振幅である場合に、二進数のゼロを表しているものとする場合を例示した。
しかしながら、振幅変調方式のみで変調する場合においては、二進数のゼロを表す場合に、ゼロパーセントの振幅を二進数のゼロを表す場合の目標振幅として変調制御してもよい。この場合、例えば１００パーセントとゼロパーセントの平均値である５０パーセント以下の振幅である場合に、二進数のゼロを表しているものとすることができる。
しかしながら、振幅変調方式のみで変調する場合においては、二進数のゼロを表す場合に、ゼロパーセントの振幅を二進数のゼロを表す場合の目標振幅として変調制御してもよい。この場合、例えば１００パーセントとゼロパーセントの平均値である５０パーセント以下の振幅である場合に、二進数のゼロを表しているものとすることができる。
（１１）上記実施形態では、ＴＯＦセンサ部３は、超音波を発振する圧電素子３１と、圧電素子３１が発振する超音波の基本波を発振する発振器３４と、発振器３４が発振した基本波を変調する変調器３２とを備え、変調器３２は、制御部１の指示に応じた変調方式で変調することができ、変調器３２は制御部１の指示に応じて、位相変調方式、振幅変調方式、周波数変調方式のいずれかもしくはこれらを組み合わせて変調波を発振するようになっている場合を例示した。
しかしながら、ＴＯＦセンサ部３は必ずしも変調器３２を備える必要は無く、また、変調器３２は必ずしも変調波を発振する必要は無い。例えば、ＴＯＦセンサ部３は、圧電素子３１から基本波に対応する超音波を発振することもできる。
しかしながら、ＴＯＦセンサ部３は必ずしも変調器３２を備える必要は無く、また、変調器３２は必ずしも変調波を発振する必要は無い。例えば、ＴＯＦセンサ部３は、圧電素子３１から基本波に対応する超音波を発振することもできる。
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
本発明は、距離計測装置に適用できる。
１ ：制御部
２ ：車両側通信部
３ ：ＴＯＦセンサ部（距離センサ部）
４ ：車両側記憶部
５ ：ナビゲーション部
７ ：ストレージサーバ
８ ：環境センサ部
９ ：対象物
１０ ：ＣＰＵ
１５ ：パルス発生器
１７ ：比較器
２０ ：車載アンテナ
３１ ：圧電素子
３２ ：変調器
３４ ：発振器
３５ ：検波器
６０ ：公共通信用アンテナ
６１ ：道路情報サーバ
６３ ：環境情報サーバ
７０ ：外部記憶部
９０ ：道路
９１ ：障害物
９２ ：道路
９３ ：凹凸
１００ ：距離計測装置
２００ ：車両
３００ ：車両
ＤＢ４１ ：地図情報
ＤＢ４２ ：計測条件
ＤＢ４３ ：一時記憶
ＤＢ７１ ：路面情報
ＤＢ７２ ：距離情報
Ｅ１ ：ライン
Ｅ２ ：ライン
Ｅｆ ：ライン
Ｎ ：インターネット
Ｐ１ ：振動ピーク
Ｐ２ ：振動ピーク
Ｐ３ ：振動ピーク
Ｐ４ ：振動ピーク
Ｔ１ ：発振時間
Ｔ２ ：残響時間
Ｔｈ１ ：閾値
Ｔｈ２ ：閾値
Ｗ ：波形
２ ：車両側通信部
３ ：ＴＯＦセンサ部（距離センサ部）
４ ：車両側記憶部
５ ：ナビゲーション部
７ ：ストレージサーバ
８ ：環境センサ部
９ ：対象物
１０ ：ＣＰＵ
１５ ：パルス発生器
１７ ：比較器
２０ ：車載アンテナ
３１ ：圧電素子
３２ ：変調器
３４ ：発振器
３５ ：検波器
６０ ：公共通信用アンテナ
６１ ：道路情報サーバ
６３ ：環境情報サーバ
７０ ：外部記憶部
９０ ：道路
９１ ：障害物
９２ ：道路
９３ ：凹凸
１００ ：距離計測装置
２００ ：車両
３００ ：車両
ＤＢ４１ ：地図情報
ＤＢ４２ ：計測条件
ＤＢ４３ ：一時記憶
ＤＢ７１ ：路面情報
ＤＢ７２ ：距離情報
Ｅ１ ：ライン
Ｅ２ ：ライン
Ｅｆ ：ライン
Ｎ ：インターネット
Ｐ１ ：振動ピーク
Ｐ２ ：振動ピーク
Ｐ３ ：振動ピーク
Ｐ４ ：振動ピーク
Ｔ１ ：発振時間
Ｔ２ ：残響時間
Ｔｈ１ ：閾値
Ｔｈ２ ：閾値
Ｗ ：波形
Claims (4)
- 道路上の障害物を検知するための閾値を選択する制御部と、
振動波を発振し、発振された振動波の反射波を受振することで距離情報を取得する距離センサ部と、
路面情報を記憶した外部記憶部を有する道路情報サーバと通信して前記路面情報を取得する通信部と、
前記距離情報を基にして前記障害物を識別するための検知関係情報を記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記記憶部から読み出した前記検知関係情報と、前記通信部を介して前記外部記憶部から取得した前記路面情報とを対比して、前記閾値を選択し、前記距離情報を前記通信部から前記道路情報サーバに送信すると共に、当該道路情報サーバに、当該距離情報を前記外部記憶部に記録させ、当該外部記憶部に前記距離情報を記録させた後、新たに取得した前記距離情報が、その直前に前記道路情報サーバに送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をした場合に、当該取得した前記距離情報を前記道路情報サーバに送信し、前記新たに取得した前記距離情報が、その直前に前記道路情報サーバに送信した前記距離情報に対して所定以上の変化をしない場合は、当該取得した前記距離情報を前記道路情報サーバに送信しない障害物検知センサ。 - 環境値を取得する環境センサ部を備え、
前記制御部は、前記環境センサ部が取得した環境値を基にして前記距離情報を補正する請求項１に記載の障害物検知センサ。 - 前記通信部は、環境値を配信する環境情報サーバと通信し、
前記制御部は、前記環境情報サーバから環境値を取得し、当該環境値を基にして前記距離情報を補正する請求項１又は２に記載の障害物検知センサ。 - 前記道路情報サーバは、クラウドコンピューティングで提供されている請求項１から３のいずれか一項に記載の障害物検知センサ。
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