JP7487534B2 - 物体検出装置 - Google Patents

Description

本開示は、物体検出装置に関する。

物体までの距離等を検出する装置において、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法が利用されている。ＴＯＦ法とは、超音波等の送信波が送信されたタイミングと、送信波が物体に反射して戻ってきた反射波としての受信波が受信されたタイミングとの差に基づき、物体までの距離を算出する技術である。

ＴＯＦ法を利用して物体を検出する装置において、バーストパルス信号に同期する正弦波信号を用いて受信信号を直交復調する技術が開示されている（特許文献１）。また、受信信号から移動平均値を差し引くことによりクラッタの影響を抑制するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理に関する技術が開示されている（特許文献２）。

特開２００５－２４９７７０号公報 特開２００６－２９２５９７号公報

ＴＯＦ法においては、検出結果（ＴＯＦ、距離等）を取得してから次の検出結果を取得するまでの検出周期が短いほど、単位時間当たりに取得できる検出結果の数（サンプル数）が多くなるため、検出精度を向上させることができる。しかしながら、従来技術においては、送信波を送信してから受信波を受信するまで測定時間や、受信波に対する処理に要する処理時間の最適化が不十分であるため、検出周期が不要に長くなる場合がある。

そこで、本開示の課題の一つは、検出周期を最適化することである。

本開示の一例としての物体検出装置は、送信波を送信する送信部と、送信波が物体に反射して戻ってきた受信波を、送信波が送信されてから所定の測定時間が経過するまで受信する受信部と、受信部により受信された受信波に基づく距離情報に基づき物体を検出する検出部と、物体の検出後における測定時間を、物体の非検出後における測定時間より短くする受信制御部と、を備えるものである。

上記構成によれば、物体が検出された場合に測定時間が短縮され、検出周期が最適化される。例えば、障害物を検出するためのシステム等においては、最も近くに存在する物体を検出できれば足りる場合があり、検出された物体より遠い領域にまで検出範囲を広げる必要性が低い場合が多い。このような場合、上記構成のように、検出された物体より遠い領域を検出するための測定時間を削減して検出周期を早めることにより、検出された物体より近い領域の検出精度を向上させることが可能となる。

また、上記一例としての物体検出装置において、受信制御部は、測定時間を最も近くに存在する物体までの距離より所定距離遠い位置に対応する時間に設定するものであってもよい。

上記構成によれば、検出対象となる領域を、検出された物体の周辺領域より近い領域に絞り込むことが可能となる。

また、上記一例としての物体検出装置は、送信波が送信されてから次の送信波が送信されるまでの送信間隔を設定するものであって、物体の検出後における送信間隔を、物体の非検出後における送信間隔より短くする送信制御部を更に備え、送信部は、送信間隔に基づき送信波を送信するものであってもよい。

上記のように、物体が検出された場合に測定時間だけでなく送信間隔も同様に短縮することにより、効率的に検出周期を最適化することが可能となる。

また、上記一例としての物体検出装置は、受信部により受信された受信波に対応する信号に対して所定の移動平均時間に対応する複数の信号の値の平均値を用いたＣＦＡＲ処理を行うものであって、検出された物体の距離が遠いほど移動平均時間を短くするＣＦＡＲ処理部を更に備えてもよい。

上記構成によれば、検出された物体の距離が比較的遠い場合には移動平均時間が短縮され、ＣＦＡＲ処理に要する処理時間が短縮される。物体の距離が比較的遠い領域については、ＣＦＡＲ処理によるクラッタ除去効果がそれほど高いレベルで必要とされない場合が多い。そのため、上記構成のように、検出された物体の距離が遠いほど移動平均時間を短くすることにより、検出周期を最適化することが可能となる。

また、本開示の他例としての物体検出装置は、送信波を送信する送信部と、送信波が物体に反射して戻ってきた受信波を受信する受信部と、受信部により受信された受信波に基づく距離情報に基づき前記物体を検出する検出部と、受信部により受信された受信波に対応する信号に対して所定の移動平均時間に対応する複数の信号の値の平均値を用いたＣＦＡＲ処理を行うものであって、物体の検出後における移動平均時間を、物体の非検出後における移動平均時間より短くするＣＦＡＲ処理部とを備えるものである。

上記構成によれば、検出された物体の距離が比較的遠い場合には移動平均時間が短縮され、ＣＦＡＲ処理に要する処理時間が短縮される。物体の距離が比較的遠い領域については、ＣＦＡＲ処理によるクラッタ除去効果がそれほど高いレベルで必要とされない場合が多い。そのため、上記構成のように、検出された物体の距離が遠いほど移動平均時間を短くすることにより、検出周期を最適化することが可能となる。

また、上記他例としての物体検出装置は、送信波が送信されてからの所定の測定時間を設定するものであって、物体の検出後における測定時間を、物体の非検出後における測定時間より短くする受信制御部を更に備え、受信部は、送信波が送信されてから測定時間が経過するまで受信波を受信するものであってもよい。

上記構成によれば、物体が検出された場合に測定時間が短縮され、検出周期が最適化される。例えば、障害物を検出するためのシステム等においては、最も近くに存在する物体を検出できれば足りる場合があり、検出された物体より遠い領域にまで検出範囲を広げる必要性が低い場合が多い。このような場合、上記構成のように、検出された物体より遠い領域を検出するための測定時間を削減して検出周期を早めることにより、検出された物体より近い領域の検出精度を向上させることが可能となる。

また、上記他例としての物体検出装置において、受信制御部は、測定時間を、最も近くに存在する物体までの距離より所定距離遠い位置に対応する時間に設定するものであってもよい。

上記構成によれば、検出対象となる領域を、検出された物体の周辺領域より近い領域に絞り込むことが可能となる。

また、上記他例としての物体検出装置は、送信波が送信されてから次の送信波が送信されるまでの時間である送信間隔を設定するものであって、物体の検出後における送信間隔を、物体の非検出後における送信間隔より短くする送信制御部を更に備え、送信部は、送信間隔に基づき送信波を送信するものであってもよい。

上記のように、物体が検出された場合に測定時間だけでなく送信間隔も同様に短縮することにより、効率的に検出周期を最適化することが可能となる。

図１は、第１実施形態に係る物体検出システムを備えた車両の外観の一例を示す上面図である。 図２は、第１実施形態に係るＥＣＵ及び物体検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図３は、ＴＯＦ法の概要を説明するための図である。 図４は、第１実施形態に係る物体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、第１実施形態に係る受信制御部による測定時間の制御の一例を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る物体検出装置における処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る物体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図８は、第２実施形態に係るＣＦＡＲ処理の一例を模式的に説明するための図である。 図９は、第２実施形態に係るＣＦＡＲ処理において差分信号の元となる信号の一例を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係るＣＦＡＲ処理の結果として得られる差分信号の一例を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る物体検出装置における処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第３実施形態に係る物体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び効果は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る物体検出システムを備えた車両１の外観の一例を示す上面図である。以下に例示する物体検出システムは、音波（超音波）等の送受信を行い、当該送受信の時間差（ＴＯＦ）等の情報に基づき、車両１の周囲に存在する物体（他車両、路上障害物、人、動物等）に関する情報（物体までの距離、物体の存否等）を検出するシステムである。

図１に示されるように、物体検出システムは、一対の前輪３Ｆと一対の後輪３Ｒとを含んだ四輪の車両１の内部に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）１００と、車両１の外装に搭載された物体検出装置２０１～２０４と、を備えている。

図１に示される例では、物体検出装置２０１～２０４が、車両１の外装としての車体２の後端部（例えばリヤバンパ等）において、互いに異なる位置に設置されている。

なお、本実施形態において、物体検出装置２０１～２０４が有するハードウェア構成及び機能は、それぞれ同一である。従って、以下では、簡単化のため、物体検出装置２０１～２０４を総称して物体検出装置２００と記載することがある。

また、本実施形態において、物体検出装置２００の設置位置は、図１に示される例に限定されるものではない。物体検出装置２００は、車体２の前端部（例えばフロントバンパ等）に設置されてもよいし、車体２の側面部に設置されてもよいし、後端部、前端部及び側面部のうち２つ以上に設置されてもよい。また、物体検出装置２００の個数も、図１に示される例に限定されるものではない。

図２は、第１実施形態に係るＥＣＵ１００及び物体検出装置２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図２に示されるように、ＥＣＵ１００は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的に、ＥＣＵ１００は、入出力装置１１０と、記憶装置１２０と、プロセッサ１３０と、を備えている。

入出力装置１１０は、ＥＣＵ１００と外部（図１に示される例では物体検出装置２００）との間における情報の送受信を実現するためのインターフェースである。

記憶装置１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の主記憶装置、及び／又は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置を含んでいる。

プロセッサ１３０は、ＥＣＵ１００において実行される各種の処理を司る。プロセッサ１３０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等演算装置を含んでいる。プロセッサ１３０は、記憶装置１２０に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、例えば自動運転、警報出力等の各種の機能を実現する。

物体検出装置２００は、送受信部２１０と、制御部２２０と、を備えている。

送受信部２１０は、圧電素子等の振動子２１１を有しており、当該振動子２１１により、超音波の送受信を実現する。

より具体的に、送受信部２１０は、振動子２１１の振動に応じて発生する超音波を送信波として送信し、当該送信波として送信された超音波が外部に存在する物体で反射されて戻ってくることでもたらされる振動子２１１の振動を受信波として受信する。図２に示される例では、送受信部２１０からの超音波を反射する物体として、路面ＲＳ上に設置された障害物Ｏが例示されている。

なお、図２に示される例では、送信波の送信と受信波の受信との両方が単一の振動子２１１を有した単一の送受信部２１０により実現される構成が例示されているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、送信波の送信用の第１振動子と受信波の受信用の第２振動子とが別々に設けられた構成のような、送信側の構成と受信側の構成とが分離された構成であってもよい。

制御部２２０は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的に、制御部２２０は、入出力装置２２１と、記憶装置２２２と、プロセッサ２２３と、を備えている。

入出力装置２２１は、制御部２２０と外部（図２に示される例ではＥＣＵ１００及び送受信部２１０）との間における情報の送受信を実現するためのインターフェースである。

記憶装置２２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の主記憶装置、及び／又は、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の補助記憶装置を含んでいる。

プロセッサ２２３は、制御部２２０において実行される各種の処理を司る。プロセッサ２２３は、例えばＣＰＵ等の演算装置を含んでいる。プロセッサ２２３は、記憶装置３３３に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、各種の機能を実現する。

本実施形態に係る物体検出装置２００は、いわゆるＴＯＦ法と呼ばれる技術により、物体（例えば障害物Ｏ等）までの距離を検出する。以下に詳述するように、ＴＯＦ法とは、送信波が送信された（より具体的には送信され始めた）タイミングと、受信波が受信された（より具体的には受信され始めた）タイミングとの差に基づき、物体までの距離を算出する技術である。

図３は、ＴＯＦ法の概要を説明するための図である。より具体的に、図３は、本実施形態に係る物体検出装置２００が送受信する超音波の信号レベル（例えば振幅）の時間変化をグラフ形式で例示的且つ模式的に示した図である。図３に示されるグラフにおいて、横軸は、時間に対応し、縦軸は、物体検出装置２００が送受信部２１０（振動子２１１）を介して送受信する信号の信号レベルに対応する。

図３に示されるグラフにおいて、実線Ｌ１１は、物体検出装置２００が送受信する信号の信号レベル、つまり振動子２１１の振動の度合の時間変化を表す包絡線の一例を表している。この実線Ｌ１１からは、振動子２１１がタイミングｔ０から時間Ｔａだけ駆動されて振動することで、タイミングｔ１で送信波の送信が完了し、その後タイミングｔ２に至るまでの時間Ｔｂの間は、慣性による振動子２１１の振動が減衰しながら継続する、ということが読み取れる。従って、図３に示されるグラフにおいては、時間Ｔｂが、いわゆる残響時間に対応する。

実線Ｌ１１は、送信波の送信が開始したタイミングｔ０から時間Ｔｐだけ経過したタイミングｔ４で、振動子２１１の振動の度合が、一点鎖線Ｌ２１で表される所定の閾値を超える（又は以上になる）ピークを迎える。この閾値は、振動子２１１の振動が、検出対象の物体（例えば図２に示される障害物Ｏ）により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものか、又は、検出対象外の物体（例えば図２に示される路面ＲＳ）により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものか、を識別するために予め設定された値である。

なお、図３には、一点鎖線Ｌ２１で表させる閾値が時間経過によらず変化しない一定値として設定された例が示されているが、当該閾値は、時間経過とともに変化する値として設定されてもよい。

ここで、一点鎖線Ｌ２１で表される閾値を超えた（又は以上の）ピークを有する振動は、検出対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものだとみなすことができる。一方、閾値以下の（又は未満の）ピークを有する振動は、検出対象外の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものだとみなすことができる。

従って、実線Ｌ１１からは、タイミングｔ４における振動子２１１の振動が、検出対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものである、ということが読み取れる。

なお、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ４以降で、振動子２１１の振動が減衰している。従って、タイミングｔ４は、検出対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信が完了したタイミング、換言すればタイミングｔ１で最後に送信された送信波が受信波として戻ってくるタイミング、に対応する。

また、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ４におけるピークの開始点としてのタイミングｔ３は、検出対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信が開始したタイミング、換言すればタイミングｔ０で最初に送信された送信波が受信波として戻ってくるタイミング、に対応する。従って、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ３とタイミングｔ４との間の時間ΔＴが、送信波の送信時間としての時間Ｔａと等しくなる。

上記を踏まえて、ＴＯＦ法により検出対象の物体までの距離を求めるためには、送信波が送信され始めたタイミングｔ０と受信波が受信され始めたタイミングｔ３との間の時間Ｔｆを求めることが必要となる。この時間Ｔｆは、タイミングｔ０と受信波の信号レベルが閾値を超えたピークを迎えるタイミングｔ４との差分としての時間Ｔｐから、送信波の送信時間としての時間Ｔａに等しい時間ΔＴを差し引くことで求めることができる。

送信波が送信され始めたタイミングｔ０は、物体検出装置２００が動作を開始したタイミングとして容易に特定することができ、送信波の送信時間としての時間Ｔａは、設定等によって予め決められている。従って、ＴＯＦ法により検出対象の物体までの距離を求めるためには、結局のところ、受信波の信号レベルが閾値を超えたピークを迎えるタイミングｔ４を特定することが重要となる。そして、当該タイミングｔ４を特定するためには、検出対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波を精度良く検出することが重要となる。

図４は、第１実施形態に係る物体検出装置２００の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図４に示される例では、送信側の構成と受信側の構成とが分離されているが、このような図示の態様は、あくまで説明の便宜のためのものである。本実施形態では、上述したように、送信波の送信と受信波の受信との両方が単一の振動子２１１を有した単一の送受信部２１０により実現される。ただし、上述したように、送信側の構成と受信側の構成とが分離された構成も適用可能である。

図４に示されるように、物体検出装置２００は、送信側の構成として、送信部３０１と、送信制御部３０２と、を有している。また、物体検出装置２００は、受信側の構成として、受信部３１１と、前処理部３１２と、閾値処理部３１３と、検出部３１４と、受信制御部３１５と、を有している。

なお、本実施形態において、図４に示される構成の少なくとも一部は、専用のハードウェア（アナログ回路）によって実現され、残りの部分は、ハードウェアとソフトウェアとの協働の結果、より具体的には、物体検出装置２００のプロセッサ２２３が記憶装置２２２からプログラムを読み出して実行した結果として実現され得る。また、本実施形態において、図４に示される各構成は、物体検出装置２００自身の制御部２２０による制御のもとで動作してもよいし、外部のＥＣＵ１００による制御のもとで動作してもよい。

まず、送信側の構成について説明する。

送信部３０１は、上述した振動子２１１を所定の送信間隔で振動させることにより外部へ向けて送信波を送信する。送信間隔とは、送信波が送信されてから次に送信波が送信されるまでの時間間隔である。送信部３０１は、例えば、搬送波を生成する回路、搬送波に付与すべき識別情報に対応するパルス信号を生成する回路、パルス信号に応じて搬送波を変調する乗算器、乗算器から出力された送信信号を増幅する増幅器等を利用して構成され得る。

送信制御部３０２は、後述する検出部３１４による検出結果（物体までの距離、物体の存否等）に基づき送信間隔を制御する。具体的には、送信制御部３０２は、物体の検出後における送信間隔を、物体の非検出後における送信間隔より短く設定する。送信部３０１は、送信制御部３０２により制御（設定）された送信間隔に基づき送信波を送信する。

次に、受信側の構成について説明する。

受信部３１１は、送信部３０１から送信された送信波が物体に反射して戻ってきた受信波を、送信波が送信されてから所定の測定時間が経過するまで受信する。測定時間とは、送信波の送信後、当該送信波の反射波としての受信波を受信するために設定された待機時間である。

前処理部３１２は、送信波と受信部３１１により受信された受信波との類似度を示す包絡線を生成する前処理を行う。前処理には、例えば、受信波に対応する受信信号を増幅する増幅処理、増幅された受信信号に含まれるノイズを低減するフィルタ処理、送信信号と受信信号との類似度を示す相関値を取得する相関処理、相関値に基づく相関値信号の時間変化を示す波形の包絡線を生成する包絡線処理等が含まれてもよい。

閾値処理部３１３は、前処理部３１２により生成された包絡線の値と閾値との比較結果に基づき、送信波と受信波とが所定以上のレベルで類似するか否かを判定する閾値処理を行う。

検出部３１４は、受信部により受信された受信波に基づくＴＯＦ（距離情報）に基づき物体を検出する。本実施形態に係る検出部３１４は、閾値処理部３１３による処理結果に基づき、送信波と受信波との類似度が所定以上のレベルとなるタイミング、すなわち受信波の信号レベルが閾値を超えたピークを迎えるタイミング（例えば図２中のタイミングｔ４）を特定し、ＴＯＦ法により物体までの距離（物体の存否を含む）を検出する。

受信制御部３１５は、検出部３１４による検出結果に基づき上記測定時間を制御する。具体的には、受信制御部３１５は、物体の検出後における測定時間を、物体の非検出後における測定時間より短く設定する。受信部３１１は、受信制御部３１５により設定された測定時間に基づき受信波を受信する。

図５は、第１実施形態に係る受信制御部３１５による測定時間の制御の一例を示す図である。図５に示すグラフにおいて、横軸は時間に対応し、縦軸は受信信号の信号レベルに対応する。図５において、基準測定時間Ｔ１と、短縮後の測定時間Ｔ２と、物体に対応するピークＰと、ピークＰに対応するＴＯＦと、が示されている。

本実施形態に係る受信制御部３１５は、ある検出周期において検出部３１４により物体に対応するピークＰが検出された場合に、次の検出周期における測定時間を、ピークＰに対応するＴＯＦに基づき短縮する。図５に示す例では、測定時間は、基準測定時間Ｔ１から、最も近くに存在する物体（ピークＰ）に対応するＴＯＦより所定時間長い測定時間Ｔ２に短縮されている。また、このような測定時間の短縮に伴い、送信制御部３０２は、送信間隔を短縮する。

車両１に搭載される物体検出システム等においては、最も近い物体を検出できれば足りる場合があり、当該物体より遠い領域にまで検出範囲を広げる必要性が低い場合が多い。そこで、上記のように、物体の検出後には当該物体の位置に基づき測定時間を短縮することにより、検出周期の無駄を削減することができる。また、検出された物体より近い領域に対する検出周期を早めることができ、当該領域における検出精度を向上させることができる。

なお、上記所定時間（ＴＯＦと測定時間Ｔ２との差）は、使用環境、振動子２１１の性能等に応じて適宜設定されるべき値であるが、例えば、１ｍ未満の距離に対応する時間であることが好ましい。

図６は、第１実施形態に係る物体検出装置２００における処理の一例を示すフローチャートである。検出部３１４が物体（物体に対応するＴＯＦ）を検出すると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、送信制御部３０２は当該物体に対応するＴＯＦに基づき送信間隔を短縮し、受信制御部３１５は当該ＴＯＦに基づき測定時間を短縮する（Ｓ１０２）。一方、物体が検出されない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、送信制御部３０２は送信間隔を基準値に設定し、受信制御部３１５は測定時間を基準値（Ｔ１）に設定する（Ｓ１０３）。

送信部３０１は、ステップＳ１０２において設定された、短縮された送信間隔、又はステップＳ１０３において設定された基準値としての送信間隔に基づき送信波を出力する（Ｓ１０４）。受信部３１１は、ステップＳ１０２において設定された、短縮された測定時間（Ｔ２）、又はステップＳ１０３において設定された基準値としての測定時間（Ｔ１）に基づき受信波を受信する（Ｓ１０５）。

その後、前処理部３１２は、上記のように設定された測定時間（Ｔ１又はＴ２）分に相当する受信信号に対して前処理を実行し（Ｓ１０６）、閾値処理部３１３は、前処理部３１２による前処理後の受信信号に対して閾値処理を実行する（Ｓ１０７）。検出部３１４は、閾値処理部３１３による閾値処理の結果に基づき物体を検知する（Ｓ１０１）。

上記実施形態によれば、物体を検出するための検出周期の最適化が可能となり、物体を検出する必要性が高い領域（例えば、検出された物体より近い領域）における検出精度を向上させることが可能となる。

以下に他の実施形態について図面を参照して説明するが、第１実施形態と同一又は同様の作用効果を奏する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る物体検出装置２００´の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る物体検出装置２００´は、物体の検出結果に基づきＣＦＡＲ処理を最適化する手段を有する点で第１実施形態と相違している。本実施形態に係る物体検出装置２００´は、図４に示す第１実施形態に係る物体検出装置２００の構成に加え、受信側の構成として、ＣＦＡＲ処理部３２１を有している。

ＣＦＡＲ処理部３２１は、前処理部３１２により生成された包絡線に対してＣＦＡＲ処理を施すことで、差分信号を生成する。ＣＦＡＲ処理とは、概略として、包絡線に含まれるクラッタを低減するために、包絡線の値（信号レベル）と、当該包絡線の値の平均値との差分を示す差分信号を生成する処理である。ＣＦＡＲ処理部４２６は、ＣＦＡＲ処理を実行することで、受信波に対応する包絡線の値をサンプリングし、ある検出タイミングで受信された受信波に対応する１サンプル分の値と、検出タイミングの前後に存在する所定の時間長である第１移動平均時間及び第２移動平均時間のうち少なくとも一方において受信された受信波に対応する複数サンプル分の値の平均値との差分に基づく差分信号を生成する。

なお、ＣＦＡＲ処理としては、ＣＡ－ＣＦＡＲ（Ｃｅｌｌ Ａｖｅｒａｇｉｎｇ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理、ＧＯ－ＣＦＡＲ（Ｇｒｅａｔｅｓｔ Ｏｆ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理、ＳＯ－ＣＦＡＲ（Ｓｍａｌｌｅｓｔ Ｏｆ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理等、性質の異なる複数の処理が考えられる。ＣＡ－ＣＦＡＲ処理とは、ある検出タイミングで受信された受信波に対応する１サンプル分の値と、第１移動平均時間及び第２移動平均時間の両方において受信された受信波に対応する複数サンプル分の値の平均値との差分に基づいて差分信号を生成する処理である。ＧＯ－ＣＦＡＲ処理とは、ある検出タイミングで受信された受信波に対応する１サンプル分の値と、第１移動平均時間において受信された受信波に対応する複数サンプル分の値の平均値及び第２移動平均時間において受信された受信波に対応する複数サンプル分の値の平均値のうちいずれか大きい方の平均値との差分に基づいて差分信号を生成する処理である。ＳＯ－ＣＦＡＲ処理とは、ある検出タイミングで受信された受信波に対応する１サンプル分の値と、第１移動平均時間において受信された受信波に対応する複数サンプル分の値の平均値及び第２移動平均時間において受信された受信波に対応する複数サンプル分の値の平均値のうちいずれか小さい方の平均値との差分に基づいて差分信号を静止絵する処理である。

本実施形態に係るＣＦＡＲ処理部３２１は、検出部３１４による検出結果に基づき、ＣＦＡＲ処理における移動平均時間を設定する。具体的には、ＣＦＡＲ処理部３２１は、検出された物体の距離（ＴＯＦ）が遠いほど移動平均時間を短くする。このような移動平均時間の設定を実現するための具体的方法は特に限定されるべきものではないが、例えば、物体に対応するＴＯＦ（距離）が閾値より大きい場合における移動平均時間を、当該ＴＯＦが閾値以下である場合における移動平均時間より短くするようにしてもよい。このような処理により、物体が比較的遠距離に存在する場合、又は検出可能範囲内に物体が存在しない場合には、ＣＦＡＲ処理に要する処理時間を短縮することができる。移動平均時間が短縮されると、サンプル数が減少し、クラッタを除去する効果が低下するが、物体が比較的遠距離に存在する場合、又は検出可能範囲内に物体が存在しない場合には、クラッタを除去する効果がそれほど高いレベルで必要とされない場合が多い。そこで、上記のように物体の距離が遠いほど移動平均時間を短くすることにより、ＣＦＡＲ処理に要する処理時間の無駄を削減することができる。

本実施形態に係る閾値処理部３１３は、ＣＦＡＲ処理部３２１により生成された差分信号の値と閾値とを比較し、比較結果に基づいて、送信波と受信波との識別情報が所定以上のレベルで類似するか否かを判定する。

検出部３１４は、第１実施形態と同様に、閾値処理部３１３による処理結果に基づき、送信波と受信波との類似度が所定以上のレベルとなるタイミング、すなわち受信波の信号レベルが閾値を超えたピークを迎えるタイミング（例えば図２中のタイミングｔ４）を特定し、ＴＯＦ法により物体までの距離（物体の存否を含む）を検出する。

図８は、第２実施形態に係るＣＦＡＲ処理の一例を模式的に説明するための図である。図８に例示するＣＦＡＲ処理においては、先ず、受信信号（前処理部３１２により生成された包絡線に対応する信号）が所定の時間間隔でサンプリングされる。ＣＦＡＲ処理部３２１の演算器５１１は、検出タイミングｔ５０の前に存在する第１移動平均時間ｔ５１に受信された受信波に対応するＮサンプル分の値の総和を算出する。また、ＣＦＡＲ処理部３２１の演算器５１２は、検出タイミングｔ５０の後に存在する第２移動平均時間ｔ５２に受信された受信波に対応するＮサンプル分の値の総和を算出する。ＣＦＡＲ処理部３２１の演算器５２０は、演算器５１１，５１２の演算結果を合算する。ＣＦＡＲ処理部３２１の演算器５３０は、演算器５２０の演算結果を、第１移動平均時間ｔ５１におけるサンプル数Ｎと第２移動平均時間ｔ５２におけるサンプル数Ｎとの和である２Ｎで除算し、第１移動平均時間ｔ５１及び第２移動平均時間ｔ５２の両方における平均値を算出する。そして、ＣＦＡＲ処理部３２１の演算器５４０は、検出タイミングｔ５０に対応する値から演算器５３０の演算結果としての平均値を減算し、差分信号を生成する。

図９は、第２実施形態に係るＣＦＡＲ処理において差分信号の元となる信号の一例を示す図である。

図９に示す例において、実線Ｌ７００は、包絡線の値、具体的には図８に示す例において検出タイミングｔ５０毎に演算器５４０の＋側に入力される信号の値（信号レベル）の時間変化を示している。一点鎖線Ｌ７０１は、ＣＦＡＲ処理において算出された平均値、具体的には図８に示す例において演算器５４０の－側に入力される信号の値の時間変化を示している。

ＣＦＡＲ処理が実行されると、各時間において実線Ｌ７００で示される信号の値から一点鎖線Ｌ７０１で示される信号の値を差し引くことで、各時間における差分信号が取得される。なお、本実施形態では、差分信号の値がマイナスの値にならず、常にゼロ以上の値になるように処理される。従って、例えば実線Ｌ７００で示される信号の値よりも一点鎖線Ｌ７０１で示される値の方が大きい区間における差分信号の値は、マイナスの値として算出されることなく、ゼロとして算出される。なお、言うまでもないが、実線Ｌ７００で示される信号の値が一点鎖線Ｌ７０１で示される値以下である区間においては、差分信号の値は、ゼロ以上の値として算出される。

図１０は、第２実施形態に係るＣＦＡＲ処理の結果として得られる差分信号の一例を示す図である。

図１０に示す例において、実線Ｌ８０１は、差分信号の値の時間変化の例を示している。この実線Ｌ８０１に示されるように、差分信号の値は、ある時間ｔ８０において閾値Ｌ８１１を超えるピークＰ８０１を迎え、当該時間ｔ８０の前後の期間Ｔ８１，Ｔ８２において、閾値Ｌ８１１よりも小さい値域で変動する。

時間ｔ８０は、ＣＦＡＲ処理によりクラッタが低減された結果として抽出される、検出対象の物体により反射された受信波の信号レベルがピークを迎えるタイミング（図３に示されるタイミングｔ４）に対応する。期間Ｔ８１及び期間Ｔ８２は、ＣＦＡＲ処理により低減された、路面等の反射に起因して発生するクラッタが検出されている期間に対応する。

上記のような処理により、クラッタに対応する期間Ｔ８１，Ｔ８２を検出することなく、検出対象の物体に対応するピークＰ８０１を迎える時間ｔ８０（ＴＯＦ）を正確に検出することが可能となる。

図１１は、第２実施形態に係る物体検出装置２００´における処理の一例を示すフローチャートである。図１１に例示するフローチャートは、ＣＦＡＲ処理部３２１による処理の特徴を説明するためのものであり、送信制御部３０２及び受信制御部３１５に関連する処理（送信間隔及び測定時間の設定等）については省略されている（送信制御部３０２及び受信制御部３１５に関連する処理については図６におけるステップＳ１０２～Ｓ１０６を参照）。

検出部３１４が物体（物体に対応するＴＯＦ）を検出すると（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、ＣＦＡＲ処理部３２１は、物体までの距離（ＴＯＦ）が閾値以上か否かを判定する（Ｓ２０２）。物体までの距離が閾値以上である場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、ＣＦＡＲ処理部３２１は、第１移動平均時間ｔ５１及び第２移動平均時間ｔ５２を基準値より短縮するように設定する（Ｓ２０３）。一方、物体までの距離が閾値以上でない（閾値より小さい）場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、ＣＦＡＲ処理部３２１は、第１移動平均時間ｔ５１及び第２移動平均時間ｔ５２を基準値に設定する（Ｓ２０４）。

ＣＦＡＲ処理部３２１は、ステップＳ２０３において設定された、短縮された第１移動平均時間ｔ５１及び第２移動平均時間ｔ５２、又はステップＳ２０４において設定された、基準値としての第１移動平均時間ｔ５１及び第２移動平均時間ｔ５２に基づきＣＦＡＲ処理を実行する（Ｓ２０５）。その後、閾値処理部３１３は、ＣＦＡＲ処理部３２１によるＣＦＡＲ処理後により生成された差分信号に対して閾値処理を実行する（Ｓ２０６）。検出部３１４は、閾値処理部３１３による閾値処理の結果に基づき物体を検知する（Ｓ２０１）。

上記実施形態によれば、物体の距離に応じてＣＦＡＲ処理における移動平均時間を最適化することが可能となる。このようなＣＦＡＲ処理を、第１実施形態において説明した送信制御部３０２及び受信制御部３１５による送信間隔及び測定時間の最適化と合わせて行うことにより、物体を検出するための検出周期をより最適化することが可能となる。

（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態に係る物体検出装置２００´´の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る物体検出装置２００´´は、送信制御部３０２及び受信制御部３１５を有していない点で図７に示す第２実施形態に係る物体検出装置２００´と相違している。すなわち、本実施形態に係る物体検出装置２００´´は、送信制御部３０２及び受信制御部３１５による送信間隔及び測定時間の最適化を行わず、ＣＦＡＲ処理部３２１による移動平均時間の最適化を行うものである。このような構成であっても、ＣＦＡＲ処理に要する処理時間の無駄を削減することができるので、物体を検出するための検出周期を最適化する効果を得ることができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、上述した実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 車両
２ 車体
３Ｆ 前輪
３Ｒ 後輪
１００ ＥＣＵ
１１０ 入出力装置
１２０ 記憶装置
１３０ プロセッサ
２００，２００´，２００´´，２０１～２０４ 物体検出装置
２１０ 送受信部
２１１ 振動子
２２０ 制御部
２２１ 入出力装置
２２２ 記憶装置
２２３ プロセッサ
３０１ 送信部
３０２ 送信制御部
３１１ 受信部
３１２ 前処理部
３１３ 閾値処理部
３１４ 検出部
３１５ 受信制御部
３２１ ＣＦＡＲ処理部
５１１，５１２，５２０，５３０，５４０ 演算器
Ｏ 障害物
ＲＳ 路面
ｔ５０ 検出タイミング
ｔ５１ 第１移動平均時間
ｔ５２ 第２移動平均時間

Claims (7)

1. 送信波を送信する送信部と、
   前記送信波が物体に反射して戻ってきた受信波を、前記送信波が送信されてから所定の測定時間が経過するまで受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記受信波に基づく距離情報に基づき前記物体を検出する検出部と、
   前記物体の検出後における前記測定時間を、前記物体の非検出後における前記測定時間より短くする受信制御部と、を備え、
   前記受信制御部は、前記物体の検出後に、前記測定時間を最も近くに存在する前記物体までの距離より所定距離遠い位置に対応する時間に設定する、
   物体検出装置。
2. 前記送信波が送信されてから次の前記送信波が送信されるまでの送信間隔を設定するものであって、前記物体の検出後における前記送信間隔を、前記物体の非検出後における前記送信間隔より短くする送信制御部、
   を更に備え、
   前記送信部は、前記送信間隔に基づき前記送信波を送信する、
   請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記受信部により受信された前記受信波に対応する信号に対して所定の移動平均時間に基づくＣＦＡＲ処理を行うものであって、検出された前記物体の距離が遠いほど前記移動平均時間を短くするＣＦＡＲ処理部、
   を更に備える、
   請求項１または２に記載の物体検出装置。
4. 送信波を送信する送信部と、
   前記送信波が物体に反射して戻ってきた受信波を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記受信波に基づく距離情報に基づき前記物体を検出する検出部と、
   前記受信部により受信された前記受信波に対応する信号に対して所定の移動平均時間に基づくＣＦＡＲ処理を行うものであって、検出された前記物体の距離が遠いほど前記移動平均時間を短くするＣＦＡＲ処理部と、
   を備える物体検出装置。
5. 前記送信波が送信されてからの所定の測定時間を設定するものであって、前記物体の検出後における前記測定時間を、前記物体の非検出後における前記測定時間より短くする受信制御部、
   を更に備え、
   前記受信部は、前記送信波が送信されてから前記測定時間が経過するまで前記受信波を受信する、
   請求項４に記載の物体検出装置。
6. 前記受信制御部は、前記測定時間を最も近くに存在する前記物体までの距離より所定距離遠い位置に対応する時間に設定する、
   請求項５に記載の物体検出装置。
7. 前記送信波が送信されてから次の前記送信波が送信されるまでの時間である送信間隔を設定するものであって、前記物体の検出後における前記送信間隔を、前記物体の非検出後における前記送信間隔より短くする送信制御部、
   を更に備え、
   前記送信部は、前記送信間隔に基づき前記送信波を送信する、
   請求項５又は６に記載の物体検出装置。
   
   
   

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