WO2016017095A1 - 超音波式物体検出装置 - Google Patents

超音波式物体検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016017095A1
WO2016017095A1 PCT/JP2015/003558 JP2015003558W WO2016017095A1 WO 2016017095 A1 WO2016017095 A1 WO 2016017095A1 JP 2015003558 W JP2015003558 W JP 2015003558W WO 2016017095 A1 WO2016017095 A1 WO 2016017095A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reverberation
time
short distance
reflected wave
reverberation time
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/003558
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
充保 松浦
大輝 吉田
卓也 野村
岳人 原田
大林　幹生
Original Assignee
株式会社デンソー
株式会社日本自動車部品総合研究所
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー, 株式会社日本自動車部品総合研究所, トヨタ自動車株式会社 filed Critical 株式会社デンソー
Priority to US15/329,493 priority Critical patent/US9864057B2/en
Priority to DE112015003494.3T priority patent/DE112015003494B4/de
Priority to CN201580042655.8A priority patent/CN106662643B/zh
Publication of WO2016017095A1 publication Critical patent/WO2016017095A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/04—Systems determining presence of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features

Definitions

  • the present disclosure relates to an ultrasonic object detection device that detects an object by transmitting and receiving ultrasonic waves.
  • an ultrasonic wave is transmitted from an ultrasonic sensor, and a reflected wave reflected by an obstacle is received by the ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic wave to be transmitted is hereinafter referred to as a transmission wave.
  • the received waveform immediately after transmitting the transmission wave has a high signal strength due to the reverberation of the transmission wave.
  • Patent Document 1 discloses that when an obstacle or the like is present at a short distance and there is a reflected wave, the reflected waveform is added to the reverberation waveform due to transmission, and the duration of the reverberation waveform is increased. Yes.
  • a reference time is set prior to the determination of the presence or absence of an obstacle.
  • the reference time is set to the end time of the received wave signal that is transmitted at the same time as the ultrasonic wave is transmitted.
  • the reference time set in this way corresponds to the reverberation time when there is no obstacle.
  • the determination of the presence / absence of an obstacle it is determined that there is an obstacle at short distance when the end time of the received wave signal received simultaneously with the ultrasonic transmission is longer than the reference time.
  • Patent Document 1 it is determined that there is a short-range obstacle when the reverberation time measured at the time of determining whether there is an obstacle is longer than the reference time set prior to determining whether there is an obstacle. However, there are cases where the reverberation time does not increase even when an object is present at a short distance. Therefore, the technique of Patent Document 1 cannot accurately detect an object existing at a short distance.
  • This disclosure is intended to provide an ultrasonic object detection device that can accurately detect an object existing at a short distance.
  • the ultrasonic object detection device includes a measurement reverberation time that is a duration time of a reverberant sound detected by the ultrasonic sensor after the ultrasonic sensor transmits a transmission wave, and a reference reverberation time.
  • a first reverberation elongation determination unit that sequentially determines whether the measured reverberation elongation determination unit determines whether or not the measured reverberation time has increased with respect to the reference reverberation time; and
  • the ultrasonic sensor detects a reflected wave generated by reflecting the transmission wave on an object, the reflected wave is the first reflected wave from the end of the reverberation in the reception signal of the ultrasonic sensor during the measurement reverberation time.
  • a second reverberation / elongation determining unit that determines whether or not an added reverberation time, which is a time obtained by adding a time until the first reflected wave ends, extends with respect to the reference reverberation time; the measured reverberation time; and Additional reverberation time Or Re is, if it is determined that extends with respect to the reference reverberation time, and a short-distance object detection section which determines that an object at a short distance enough to receive the reflected wave while there is reverberation exists.
  • the reverberant wave and the reflected wave may overlap and can be observed as a single waveform, but a notch exists in the waveform where the reverberant wave and the reflected wave overlap. Sometimes it can be observed as two waveforms. Depending on the position of the notch, it is determined that the measured reverberation time does not extend relative to the reference reverberation time even though an object exists at a short distance to receive the reflected wave while the reverberation is present. Sometimes.
  • the reverberation time is It is determined whether or not an added reverberation time, which is a time obtained by adding the time from the end to the end of the first reflected wave, is longer than the reference reverberation time. If there is an object close enough to receive the reflected wave while the reverberation is present, the reverberant wave and the reflected wave overlap, but it may be observed as two waves due to the notch. Because there is sex.
  • the ultrasonic object detection device includes a measurement reverberation time that is a duration time of a reverberation sound detected by the ultrasonic sensor after the ultrasonic sensor transmits a transmission wave, and a reference reverberation time. And a reverberation elongation determination unit that sequentially determines whether or not the measured reverberation time is longer than the reference reverberation time, so that a reflected wave is received while there is reverberation.
  • a short-distance object detection unit that determines that an object is present at a short distance.
  • the short distance object detection unit repeatedly determines whether or not an object exists at the short distance based on a determination result of the reverberation elongation determination unit.
  • the short-distance object detection unit is in a short-distance detection state when it is determined that an object exists at the short distance, and after that, even when it is determined that the measured reverberation time does not extend with respect to the reference reverberation time,
  • the short distance detection state is held for a predetermined number of repetitions.
  • reverberant waves and reflected waves may overlap.
  • the measured reverberation time may not extend with respect to the reference reverberation time.
  • the object does not disappear suddenly, if it is determined that the object exists at a short distance, there is a high possibility that the object exists at a short distance for a while.
  • the ultrasonic object detection device when it is determined that an object is present at a short distance, it is set as a short distance detection state, and then even when it is determined that the measured reverberation time does not extend with respect to the reference reverberation time.
  • the short distance detection state is held a predetermined number of times. By doing in this way, the object which exists in a short distance can be detected accurately.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the object detection system 1.
  • FIG. 2 is a main routine of processing executed by the ECU of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing in detail the short distance detection process in step S12 of FIG.
  • FIG. 4 is an example of a state in which the reverberant wave R0 and the first reflected wave R1 overlap.
  • FIG. 5 is a flowchart showing in detail the short distance holding determination process in step S134 of FIG.
  • An object detection system 1 illustrated in FIG. 1 is mounted on a vehicle 2 and includes an alarm device 3, an ultrasonic sensor 10, and an ECU 20 that is an embodiment of the ultrasonic object detection device of the present disclosure.
  • the notification device 3 is a display device or a speaker. The notification device 3 outputs a message or sound that informs the driver that an object has been detected.
  • the ultrasonic sensor 10 includes a transmission / reception element 11, a transmission circuit unit 12, a reception circuit unit 13, and a control unit 14.
  • the transmission / reception element 11 transmits an ultrasonic wave and receives a reflected wave generated by reflecting the transmitted ultrasonic wave (hereinafter referred to as a transmission wave) by an external object.
  • a transmission wave a reflected wave generated by reflecting the transmitted ultrasonic wave
  • one element serves as both transmission and reception.
  • the transmission circuit unit 12 generates a pulse signal by pulse-modulating a sine wave having a predetermined frequency in the ultrasonic region. Based on this pulse signal, ultrasonic waves are periodically output from the transmitting / receiving element 11. The period for outputting the ultrasonic waves is, for example, several hundred milliseconds.
  • the reception circuit unit 13 amplifies and AD-converts a signal (hereinafter referred to as reception signal) generated in the transmission / reception element 11 after transmitting the transmission wave, and outputs the amplified signal to the control unit 14.
  • the control unit 14 outputs an instruction signal that instructs the transmission circuit unit 12 to generate a pulse signal. Also, a reception signal is acquired from the reception circuit unit 13. And based on the acquired received signal, the reverberation time is measured and the reflected wave is detected.
  • the reverberation time is a time until the signal strength of the received signal (hereinafter, received signal strength) first falls below the strength threshold TH A after transmitting the transmission wave. This time means the duration of the reverberant sound.
  • the reverberation time measured by the control unit 14 is hereinafter referred to as measured reverberation time.
  • the detection of the reflected wave is started when the measurement reverberation time has elapsed after transmitting the transmission wave.
  • the detection of the reflected wave is for determining when the received signal intensity exceeds the intensity threshold TH A.
  • the intensity threshold TH A used to determine the measurement reverberation time although the intensity threshold TH A used for the detection of the reflected wave to the same value, may be these different values.
  • the reverberation learning value is determined by the ECU 20 and output to the control unit 14.
  • a predetermined initial value is used until the reverberation learning value is learned.
  • the control unit 14 calculates the distance to the object by multiplying the speed of sound by the time until the received signal intensity exceeds the intensity threshold TH A.
  • the distance calculated by the control unit 14 of the ultrasonic sensor 10 is referred to as a detection distance D.
  • the ultrasonic sensor 10 is connected to the ECU 20 by a LIN bus 40.
  • the control unit 14 outputs the measurement reverberation time, the detection distance D, the time when the reflected wave exceeds the intensity threshold TH A , the time when the reflected wave falls below the intensity threshold TH A, and the peak value to the ECU 20. Peak value is the maximum value between the reflected wave exceeds the intensity threshold TH A to below the intensity threshold TH A.
  • the ECU 20 has a known circuit configuration including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, a memory 25, and the like.
  • the CPU executes a program stored in the ROM or the memory 25, the ECU 20 functions as a first reverberation / elongation determination unit 21, a second reverberation / elongation determination unit 22, a reverberation learning unit 23, and a short-distance object detection unit 24.
  • the first reverberation / elongation determination unit 21 corresponds to a first reverberation / elongation determination unit and a reverberation / elongation determination unit.
  • the processing of these units 21 to 24 will be described with reference to FIG. Note that some or all of the functions executed by the ECU 20 may be configured in hardware by one or a plurality of ICs.
  • This ECU 20 is connected to the in-vehicle LAN 30.
  • the notification device 3 is also connected to the in-vehicle LAN 30, and when the ECU 20 detects that an object exists in the notification range, the notification device 3 indicates that the object exists in the notification range. Inform you.
  • ECU20 performs the process shown in FIG.
  • the processing shown in FIG. 2 is periodically executed at an ultrasonic output period while the ignition switch is on.
  • the second reverberation / elongation determining unit 22 performs step S10
  • the first reverberation / elongation determining unit 21 performs steps S6 and S14
  • the reverberation learning unit 23 performs step S8.
  • step S6 it is determined whether the detection distance mode is the long distance mode or the short distance mode.
  • This detection distance mode is determined in step S14 described later.
  • the short-distance mode is a mode when it is determined that there is a possibility that an object exists in a short distance enough to receive the first reflected wave R1 while there is reverberation.
  • the initial mode of this detection distance mode is the long distance mode. If the detection distance mode is the long distance mode, the process proceeds to step S8.
  • a reverberation learning process is performed.
  • the reverberation learning process is a process for updating the reverberation learning value.
  • the reverberation learning value is set based on the measured reverberation time measured by the control unit 14 of the ultrasonic sensor 10. Since the measured reverberation time varies depending on the state of the ultrasonic sensor 10, the reverberation learning value is also updated. The reverberation learning value corresponds to the reference reverberation time.
  • the reverberation learning value is determined as follows. First, the measurement reverberation time that satisfies both the following conditions 1 and 2 is stored in the memory 25.
  • Condition 1 is that the reverberation time is normal, and condition 2 is that the detection distance mode is the long distance mode and no object is detected.
  • the normal range of the measurement reverberation time is set in advance. If the measurement reverberation time is within the normal range, the measurement reverberation time is normal.
  • Condition 1 is a condition for determining that the system including the ultrasonic sensor 10 is normal.
  • the measured reverberation time that satisfies these conditions 1 and 2 is stored in the memory 25.
  • the reverberation time of the measurement is extracted from the memory 25 a predetermined number of times in order from the newest.
  • the maximum value of the measured reverberation time for the predetermined number of times is updated as a reverberation learning value.
  • the measured reverberation time for a predetermined number of times is the measured reverberation time stored in the period from ignition on to off.
  • the reverberation learning status is set to 0 if there is no change, and the reverberation learning status is set to 1 if there is a change.
  • the reverberation learning status is set to 2 after the ignition is turned on or after the reverberation learning value is discarded and before the first reverberation learning value is determined. That is, in the reverberation learning status, 0 means no change to the reverberation learning value, 1 means a change to the reverberation learning value, and 2 means learning is incomplete.
  • the above is the description of the reverberation learning process in step S8.
  • step S10 If it is determined in step S6 that the detection distance mode is the short distance mode, step S10 is executed. In step S10, it is determined whether or not the reverberation learning status is 2. When the reverberation learning status is 2 (S10: YES), the process proceeds to step S14, and when the reverberation learning status is not 2, that is, 0 or 1 (S10: NO), the process proceeds to step S12.
  • step S12 short distance detection processing is performed.
  • the short distance detection process is a process shown in detail in FIG. In FIG. 3, steps S120 and S122 are performed by the first reverberation / elongation determining unit 21, steps S126 and S130 are performed by the second reverberant / elongation determining unit 22, and the remaining steps are performed by the short-distance object detecting unit 24.
  • step S122 it is determined whether or not the measured reverberation time has increased with respect to the reverberation learning value. Specifically, this determination compares the current reverberation time with the reverberation learning value + predetermined time ⁇ t. As a result of comparison, when the measured reverberation time is longer, it is assumed that the measured reverberation time is longer than the reverberation learning value (S122: YES).
  • ⁇ t is added without directly comparing the reverberation learning value with the measured reverberation time is that the measurement reverberation time becomes longer depending on the state of the ultrasonic sensor 10. Further, it is not essential to add ⁇ t to the reverberation learning value, and the reverberation learning value may be directly compared with the measured reverberation time.
  • step S124 it is determined that an object exists at a short distance. Specifically, the short distance flag is set to 1. The short distance flag is a flag that is set to 1 when it is determined that an object is detected at a short distance.
  • the detection distance D is also determined. The detection distance D is a value obtained by multiplying the reverberation learning value by the speed of sound. Since the first reflected wave R1 is buried in the reverberant wave R0, the detection distance D cannot be calculated by detecting the first reflected wave R1. Therefore, the reverberation learning value is used instead of the detection time of the first reflected wave R1.
  • step S122 If it is determined in step S122 that there is no reverberation elongation (S122: NO), the process proceeds to step S126.
  • step S126 it is determined whether there is a reflected wave based on the signal output from the control unit 14 of the ultrasonic sensor 10 to the ECU 20.
  • step S128 the short distance flag is set to 0, and the detection distance D is set to the maximum value.
  • the detection distance D maximum value means that no object is detected.
  • step S130 a reverberation crack check is performed.
  • the reverberation crack check is performed as follows. First, the reverberant wave R0 and the first reflected wave R1 are combined. The combined reverberation time is determined on the assumption that the combined wave (hereinafter referred to as a combined wave) is a reverberation wave R0.
  • the added reverberation time is a time obtained by adding the time until the end of the measurement reverberation time or the end of the first reflected wave R1 to the measurement reverberation time.
  • This added reverberation time is used instead of the measured reverberation time, and is compared with the reverberation learning value + ⁇ t as in step S122. As a result of comparison, if the reverberation time is longer and the peak value of the first reflected wave R1, that is, the maximum signal intensity of the first reflected wave R1, is saturated, the reverberation is extended. If it is determined that there is reverberation elongation, the short distance flag is set to 1. If the short distance flag is set to 1, the detection distance D is set to a value obtained by multiplying the reverberation learning value by the speed of sound. On the other hand, if the reverberation time is equal to or less than the reverberation learning value + ⁇ t, it is determined that there is no reverberation extension, and the short distance flag is set to 0.
  • the reason for calculating the added reverberation time and comparing it with the reverberation learning value + ⁇ t as with the measured reverberation time is that the waveform of the reverberation wave R0 and the first reflected wave R1 overlaps as shown in FIG. This is because there may be a notch N that falls below the intensity threshold TH A once. Due to the notch N, in step S122, it may be determined that there is no reverberation elongation. However, also in the waveform illustrated in FIG. 4, the reverberant wave R0 and the first reflected wave R1 overlap. Therefore, the reverberation time is compared with the reverberation learning value + ⁇ t.
  • step S130 it is determined whether or not the short distance holding flag is zero.
  • the short distance holding flag is a flag for holding a determination result that the object is in a short distance for a while after the short distance flag is set to 1.
  • the short distance holding flag becomes 1 when executing step S138 described later, and becomes 0 when a predetermined condition is satisfied in step S134.
  • step S132 determines whether or not to hold the short distance holding flag as 1.
  • step S ⁇ b> 1344 is performed by the first reverberation / elongation determination unit 21, and the remaining steps are performed by the short-range object detection unit 24.
  • step S1340 it is determined whether or not the short distance holding counter is 5.
  • the short distance holding counter takes a value of 0 to 5. That is, the maximum value of the short distance holding counter is 5.
  • step S1344 When the short distance holding counter is not 5 (S1340: NO), the process proceeds to step S1344, and when the short distance holding counter is 5 (S1340: YES), the process proceeds to step S1342.
  • step S1344 it is determined whether or not the measured reverberation time has increased with respect to the reverberation learning value.
  • the determination method is the same as step S122 in FIG. If it is determined that there is an increase in the measured reverberation time, the process proceeds to step S1346.
  • step S1346 the short distance holding counter is set to zero. Therefore, the state during short distance detection will be held five times in the future. If it is determined that the measured reverberation time has increased with respect to the reverberation learning value, since it is determined in step S124 that an object is present at a short distance, the short distance holding counter is set to 0, In the future, the state during short distance detection will be held five times.
  • step S1344 If it is determined in step S1344 that there is no increase in measurement reverberation (S1344: NO), the process proceeds to step S1348. In step S1348, the short distance holding counter is incremented by one. Thereafter, the process proceeds to step S1350.
  • step S1350 the time until the first reflected wave R1 exceeds the intensity threshold TH A , that is, TOF1, which is the detection time of the first reflected wave R1, is less than or equal to twice the reverberation learning value, and the first reflected wave. It is determined whether or not the peak value of R1 is saturated.
  • the original observation time of the first reflected wave R1 is less than the measured reverberation time.
  • the time during which the reflection is observed twice is twice the observation time of the first reflected wave R1. Therefore, the original first reflected wave R1 is buried in the reverberant wave R0, and if the apparent first reflected wave R1 that can be observed is actually a reflected wave caused by two reflections, TOF1 ⁇ reverberation learning.
  • the value x2 is established.
  • the reflected wave generated by the twice reflection propagates twice as much as the original first reflected wave R1, the attenuation is large, so the peak value is much smaller than the original first reflected wave R1.
  • step S1350 when TOF1 is less than or equal to twice the reverberation learning value and the peak value of the first reflected wave R1 is not saturated (S1350: YES), the observed first reflected wave R1 is actually Can be estimated to be a reflected wave generated by two reflections. Therefore, if the determination in step S1350 is YES, the process proceeds to step S1352, and the short distance holding counter is set to zero.
  • step S1352 is executed, if the determination in step S1350 is NO, or if step S1346 is executed, the short distance holding determination process in FIG. 5 is terminated.
  • step S134 the process proceeds to step S140 described later. If the short distance holding flag is 0 and the determination in step S132 is YES, the process proceeds to step S136.
  • step S136 it is determined whether or not the short distance flag is 1. If the short distance flag is 1, the determination in step S136 is YES, and the process proceeds to step S138. In step S138, the short distance holding flag is set to 1, and the short distance holding counter is set to 0.
  • the short distance flag is 1, that is, since an object is detected at a short distance, the short distance holding flag is set to 1 which means that a short distance is being detected.
  • the short distance holding counter is set to 0 in order to hold the short distance detection state five times.
  • step S138 After executing step S138, the process proceeds to step S140. Moreover, also when step S134 is performed or when judgment of step S136 is NO, it progresses to step S140. In step S140, it is determined whether or not the short distance holding flag is 1. If this determination is NO, the process of FIG. 3 is terminated. On the other hand, if YES, the process proceeds to step S142.
  • step S142 it is determined that an object exists at a short distance.
  • the processing in step S142 is the same as that in step S124. Accordingly, the short distance flag is set to 1, and the detection distance D is set to a value obtained by multiplying the reverberation learning value by the speed of sound.
  • step S14 the process proceeds to step S14 of FIG. Moreover, also when the judgment of step S10 is YES and when step S8 is performed, it progresses to step S14.
  • the short distance detection process (S12) is not executed. However, regardless of whether the short distance detection process (S12) is executed, the control unit 14 of the ultrasonic sensor 10 receives the received signal intensity A and the intensity threshold value. the object detection is performed based on a comparison of the TH a.
  • step S14 the detection distance mode is determined.
  • the long distance mode is set. As described above, the detection distance mode set here is considered at the next execution of step S6.
  • the reverberation wave R0 and the first reflected wave R1 may overlap and be observed as one waveform.
  • the notch N exists in the waveform in which the reverberant wave R0 and the first reflected wave R1 overlap, and may be observed as two waveforms in processing.
  • the measured reverberation time may not increase with respect to the reverberation learning value even though the object exists at a short distance enough to receive the first reflected wave R1 while the reverberation is present. Sometimes it will be judged.
  • the ultrasonic sensor 10 detects the reflected wave (S126: YES), and the reverberation. If it is determined that there is a possibility that an object is present at such a short distance that the first reflected wave R1 is received (S6: short distance mode), a reverberation crack check is performed (S130).
  • the added reverberation time which is a time obtained by adding the time from the end of reverberation to the end of the first reflected wave R1 to the measured reverberation time, is longer than the reverberation learning value. If there is an object at such a short distance that the first reflected wave R1 is received while the reverberation is present, the reverberant wave R0 and the first reflected wave R1 are overlapped. This is because it may have been observed.
  • the short distance flag is set to 1 with the presence of reverberation extension. Since this reverberation crack check is performed, an object existing at a short distance can be detected with high accuracy.
  • this reverberation crack check determination is made in consideration of not only the comparison of the added reverberation time and the reverberation learning value but also the peak value of the first reflected wave R1. This is because, when the first reflected wave R1 is combined with the reverberant wave R0, the peak value of the first reflected wave R1 is large as well as the reverberant wave R0, and the possibility of saturation is high. Then, when the added reverberation time is longer than the reverberation learning value + ⁇ t and the peak value of the first reflected wave R1 is saturated, the short distance flag is set to 1 because the reverberation is extended. Therefore, it is possible to improve the accuracy of detecting an object existing at a short distance rather than determining whether or not the short distance flag is set to 1 based only on the added reverberation time.
  • the short distance holding counter is reset to 0 (S1350). , S1352). This increases the number of times the short distance holding flag is held at 1.
  • the peak value of the first reflected wave R1 is not saturated even though TOF1 is less than twice the reverberation learning value, the original first reflected wave R1 is buried in the reverberant wave R0 and observed. This is because the first reflected wave R1 is considered to be a reflected wave generated by re-reflecting the original first reflected wave R1. Even if steps S1350 and S1352 are executed and the state in which the short distance holding flag is 1 is maintained, the accuracy of detecting an object existing at a short distance can be improved when an object is actually present at a short distance. improves.
  • the reverberation learning process (S8) is executed to update the reverberation learning value. Since the measured reverberation time changes depending on the state of the ultrasonic sensor 10, the reverberation learning value to be compared with the measured reverberation time is sequentially updated, so that the object detection accuracy based on the comparison between the measured reverberation time and the reverberation learning value is improved. improves.
  • the short distance detection process (S12) is performed when the detection distance mode is the short distance mode, and the short distance detection process is not performed when the detection distance mode is the long distance mode. That is, if it is not determined that there is a possibility that an object exists at a short distance, the short distance detection process is not performed. Thereby, it can be suppressed that an object is present at a short distance even though the object is not present at a short distance.
  • the reverberation learning value is used as the reference reverberation time. That is, in the above-described embodiment, the reference reverberation time is learned.
  • the reference reverberation time may be a predetermined time (Modification 1).
  • the reverberation crack check S130
  • step S1350 it may be determined whether or not the peak value is saturated, and whether or not TOF1 is equal to or less than twice the reverberation learning value (Modification 3).
  • the maximum value of the short distance holding counter may be a number other than 5 (Modification 4).
  • each section is expressed as S10, for example.
  • each section can be divided into a plurality of subsections, while a plurality of sections can be combined into one section.
  • each section configured in this manner can be referred to as a device, module, or means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

　超音波式物体検出装置は、超音波センサの計測残響時間が、基準残響時間より伸びているか逐次判断する第１残響伸び判断部（２１）と、前記計測残響時間が前記基準残響時間より伸びていない、かつ、前記超音波センサが反射波を検出している場合、前記計測残響時間に、残響終了から第１反射波が終了するまでの時間を加えた加算残響時間が、前記基準残響時間より伸びているか判断する第２残響伸び判断部（２２）と、前記計測残響時間および前記加算残響時間のいずれかが、前記基準残響時間より伸びている場合、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）とを備える。

Description

超音波式物体検出装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年７月３０日に出願された日本出願番号２０１４－１５５４２２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、超音波を送受信することで物体を検知する超音波式物体検出装置に関するものである。
　超音波式物体検出装置では、超音波センサから超音波を送信させ、かつ、超音波が障害物にて反射した反射波をその超音波センサで受信する。なお、送信する超音波を、以下、送信波という。送信波を送信した直後の受信波形は、送信波の残響により信号強度が高くなる。
　特許文献１には、近距離に障害物等が存在して反射波がある場合には、送信による残響波形に反射された波形が加算され、残響波形の継続時間が長くなることが開示されている。
　また、特許文献１では、障害物有無の判定に先立って基準時間を設定している。基準時間には、超音波を送信して超音波送信と同時に受信する受信波信号の終了時間を設定している。このようにして設定している基準時間は、障害物がないときの残響時間に相当する。
　そして、障害物有無の判定では、超音波送信と同時に受信する受信波信号の終了時間が、基準時間よりも長くなっている場合に、近距離障害物有りと判定している。
　特許文献１では、障害物有無の判定に先立って設定した基準時間よりも、障害物有無の判定時に測定した残響時間が長くなっている場合に、近距離障害物有りと判定している。しかし、近距離に物体が存在していても、残響時間が長くならない場合がある。したがって、特許文献１の技術では、近距離に存在する物体を精度よく検知することができない。
特許第３２９６８０４号公報
　本開示は、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる超音波式物体検出装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様において、超音波式物体検出装置は、超音波センサが送信波を送信した後に前記超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する第１残響伸び判断部と、前記第１残響伸び判断部が、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、前記超音波センサが、前記送信波が物体に反射して生じた反射波を検出している場合、前記計測残響時間に、前記超音波センサの受信信号において残響終了から最初の前記反射波である第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、前記基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する第２残響伸び判断部と、前記計測残響時間および前記加算残響時間のいずれかが、前記基準残響時間に対して伸びていると判断した場合、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部とを備える。
　超音波センサの近くに物体が存在していると、残響波と反射波が重なって一つの波形として観測できることもあるが、残響波と反射波が重なった波形にノッチが存在し、処理上では２つの波形として観測できることもある。そして、ノッチの位置によっては、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在するにもかかわらず、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断してしまうこともある。
　そこで、上記の超音波式物体検出装置では、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、超音波センサが反射波を検出している場合、計測残響時間に、残響終了から第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する。残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在している場合、残響波と反射波が重なった波形であるが、ノッチにより、２つの波として観測してしまっている可能性があるからである。
　加算残響時間が基準残響時間に対して伸びていると判断した場合にも、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する。したがって、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。
　本開示の第二の態様において、超音波式物体検出装置は、超音波センサが送信波を送信した後に前記超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する残響伸び判断部と、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていると判断した場合、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部と、を備える。前記近距離物体検知部は、前記残響伸び判断部の判断結果に基づいて、前記近距離に物体が存在するか否かを繰り返し判断する。前記近距離物体検知部は、前記近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定繰り返し回数、前記近距離検知状態を保持する。
　超音波センサの近くに物体が存在していると、残響波と反射波が重なることがある。しかし、残響波に完全に反射波が重なる場合など、残響波と反射波の重なり具合によっては、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びないこともある。しかし、物体が突然消滅することはないから、近距離に物体が存在すると判断している場合、しばらくの間は、近距離に物体が存在している可能性が高い。そこで、上記の超音波式物体検出装置では、近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定回数、近距離検知状態を保持するのである。このようにすることで、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、物体検知システム１の構成図であり、 図２は、図１のＥＣＵが実行する処理のメインルーチンであり、 図３は、図２のステップＳ１２の近距離検知処理を詳しく示すフローチャートであり、 図４は、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なっている状態の一例であり、 図５は、図３のステップＳ１３４の近距離保持判定処理を詳しく示すフローチャートである。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す物体検知システム１は、車両２に搭載されており、報知装置３、超音波センサ１０、本開示の超音波式物体検出装置の実施形態となるＥＣＵ２０を備える。報知装置３は、表示装置やスピーカである。この報知装置３からは、物体を検知したことを運転者に知らせるメッセージや音が出力される。
　超音波センサ１０は、図１には便宜上、１つしか示していないが複数の超音波センサ１０を備えていてもよい。図１に示すように、超音波センサ１０は、送受信素子１１、送信回路部１２、受信回路部１３、制御部１４を備える。
　送受信素子１１は、超音波を送信するとともに、送信した超音波（以下、送信波）が外部の物体で反射して生じた反射波を受信する。送受信素子１１は、１つの素子が送信と受信を兼ねる。
　送信回路部１２は、超音波領域の所定周波数の正弦波をパルス変調してパルス信号を生成する。このパルス信号に基づいて、送受信素子１１から超音波を周期的に出力させる。超音波を出力する周期は、たとえば、数百ミリ秒である。受信回路部１３は、送信波を送信後に送受信素子１１に生じる信号（以下、受信信号）を増幅およびＡＤ変換して制御部１４に出力する。
　制御部１４は、送信回路部１２にパルス信号を生成させることを指示する指示信号を出力する。また、受信回路部１３から受信信号を取得する。そして、取得した受信信号に基づいて、残響時間の計測と、反射波の検知を行う。残響時間は、送信波を送信後、受信信号の信号強度（以下、受信信号強度）が最初に強度閾値ＴＨＡを下回るまでの時間である。この時間は残響音の継続時間を意味する。制御部１４が計測した残響時間を、以下、計測残響時間という。
　反射波の検知は、送信波を送信後、計測残響時間を経過した時点から開始する。反射波の検知は、受信信号強度が強度閾値ＴＨＡを超えた時点を判定するものである。本実施形態では、計測残響時間の決定に用いる強度閾値ＴＨＡと、反射波の検知に用いる強度閾値ＴＨＡを同じ値にしているが、これらを互いに異なる値にしてもよい。
　残響学習値は、ＥＣＵ２０が決定して、制御部１４に出力する。なお、残響学習値を学習するまでは所定の初期値を用いる。制御部１４は、反射波の検知を開始後、受信信号強度が強度閾値ＴＨＡを超えた時点までの時間に音速を乗じて、物体までの距離を算出する。以下、超音波センサ１０の制御部１４が算出した距離を検知距離Ｄとする。超音波センサ１０はＬＩＮバス４０によりＥＣＵ２０と接続されている。制御部１４は、計測残響時間、検知距離Ｄ、反射波が強度閾値ＴＨＡを超えた時間、反射波が強度閾値ＴＨＡを下回った時間、波高値をＥＣＵ２０に出力する。波高値は、反射波が強度閾値ＴＨＡを超えてからその強度閾値ＴＨＡを下回るまでの間の最大値である。
　ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース、およびメモリ２５などを備えた公知の回路構成である。ＲＯＭあるいはメモリ２５に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、ＥＣＵ２０は、第１残響伸び判断部２１、第２残響伸び判断部２２、残響学習部２３、近距離物体検知部２４として機能する。第１残響伸び判断部２１は第１残響伸び判断部および残響伸び判断部に相当する。これら各部２１～２４の処理は、図２以降を用いて説明する。なお、ＥＣＵ２０が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
　このＥＣＵ２０は、車内ＬＡＮ３０と接続されている。車内ＬＡＮ３０には、報知装置３も接続されており、ＥＣＵ２０は、報知範囲内に物体が存在していることを検知した場合には、報知装置３から、報知範囲内に物体が存在していることを報知する。
　ＥＣＵ２０は、図２に示す処理を実行する。図２に示す処理は、ここではイグニッションスイッチがオンである間、超音波出力周期で周期的に実行する。図２において、ステップＳ１０は第２残響伸び判断部２２が行い、ステップＳ６、Ｓ１４は第１残響伸び判断部２１が行い、ステップＳ８は残響学習部２３が行う。
　ステップＳ６では、検知距離モードが長距離モードであるか近距離モードであるかを判断する。この検知距離モードは、後述するステップＳ１４において決定される。近距離モードは、残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在する可能性があると判断したときのモードである。この検知距離モードの初期モードは長距離モードである。検知距離モードが長距離モードである場合には、ステップＳ８に進む。
　ステップＳ８では、残響学習処理を行う。残響学習処理は残響学習値を更新する処理である。残響学習値は、超音波センサ１０の制御部１４が計測した計測残響時間をもとにして設定する。計測残響時間は超音波センサ１０の状態により変化するので、残響学習値も更新するのである。残響学習値は、基準残響時間に相当する。
　本実施形態では、残響学習値は次のようにして決定する。まず、次の条件１、条件２の両方に適合する計測残響時間をメモリ２５に記憶する。条件１は計測残響時間が正常であること、条件２は検知距離モードが長距離モード、かつ、物体を検知していないことである。計測残響時間の正常範囲は予め設定されており、計測残響時間が正常範囲内であれば、計測残響時間は正常である。条件１は、超音波センサ１０を含むシステムが正常であることを判断する条件である。この条件１、２に適合する計測残響時間をメモリ２５に記憶する。
　そして、メモリ２５に所定回数分以上の計測残響時間が記憶されていれば、メモリ２５から、計測残響時間を新しいものから順に所定回数分、抽出する。この所定回数分の計測残響時間の最大値を残響学習値として更新する。所定回数分の計測残響時間は、イグニッションオンからオフまでの期間に記憶した計測残響時間とする。
　更新した残響学習値を、更新前の残響学習値と比較した結果、変化がなければ残響学習ステータスを０とし、変化があれば残響学習ステータスを１とする。また、イグニッションオン後、あるいは、残響学習値を破棄した後、初回の残響学習値を決定する前は、残響学習ステータスは２とする。すなわち、残響学習ステータスは、０が残響学習値に変化なし、１が残響学習値に変化あり、２が学習未完了を意味する。以上がステップＳ８の残響学習処理の説明である。
　ステップＳ６で、検知距離モードが近距離モードであると判断した場合には、ステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０では、残響学習ステータスが２であるか否かを判断する。残響学習ステータスが２である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）にはステップＳ１４に進み、残響学習ステータスが２でない、すなわち０または１である場合（Ｓ１０：ＮＯ）にはステップＳ１２に進む。
　ステップＳ１２では近距離検知処理を行う。近距離検知処理は図３に詳しく示す処理である。図３において、ステップＳ１２０、Ｓ１２２は第１残響伸び判断部２１が行い、ステップＳ１２６、Ｓ１３０は第２残響伸び判断部２２が行い、残りのステップは近距離物体検知部２４が行う。
　ステップＳ１２０では、近距離フラグ＝０、検知距離Ｄ＝０とする初期化を行う。ステップＳ１２２では、計測残響時間が残響学習値に対して伸びているか否かを判断する。この判断は具体的には、今回の計測残響時間と、残響学習値＋所定時間Δｔとを比較する。比較の結果、計測残響時間のほうが大きい場合に、計測残響時間は残響学習値に対して伸びている（Ｓ１２２：ＹＥＳ）とする。
　残響学習値をそのまま計測残響時間と比較せず、Δｔを加えている理由は、超音波センサ１０の状態によっては計測残響時間が長くなることを考慮したからである。また、残響学習値にΔｔを加えることは必須ではなく、残響学習値をそのまま計測残響時間と比較してもよい。
　残響伸びありと判断した場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）にはステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、近距離に物体が存在していることを確定する。具体的には、近距離フラグを１にする。近距離フラグは、近距離に物体を検知したと判断した場合に１とするフラグである。また、ステップＳ１２４では検知距離Ｄも決定する。検知距離Ｄは残響学習値に音速を乗じた値とする。残響波Ｒ０に第１反射波Ｒ１が埋もれているため、第１反射波Ｒ１を検出して検知距離Ｄを算出することができない。そこで、残響学習値を第１反射波Ｒ１の検出時間の代わりに用いるのである。
　ステップＳ１２２で残響伸びがないと判断した場合（Ｓ１２２：ＮＯ）にはステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２６では、超音波センサ１０の制御部１４がＥＣＵ２０に出力した信号に基づいて、反射波があるか否かを判断する。
　反射波なしと判断した場合（Ｓ１２６：ＮＯ）にはステップＳ１２８に進む。ステップＳ１２８では、近距離フラグを０にし、かつ、検知距離Ｄを最大値とする。検知距離Ｄ＝最大値は、物体を検知していないことを意味する。
　反射波ありと判断した場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）にはステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、残響割れチェックを行う。残響割れチェックは次のようにして行う。まず、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１とを結合する。結合した波（以下、結合波）が残響波Ｒ０であるとみなして、加算残響時間を決定する。加算残響時間は、計測残響時間に、計測残響時間の終了時点か第１反射波Ｒ１が終了するまでの時間を加えた時間である。
　この加算残響時間を計測残響時間の代わりに用い、ステップＳ１２２と同様、残響学習値＋Δｔと比較する。比較の結果、加算残響時間のほうが大きい場合であって、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値すなわち第１反射波Ｒ１の最大信号強度が飽和している場合は、残響伸びありとする。残響伸びありと判断した場合には、近距離フラグを１にする。また、近距離フラグを１にしたら、検知距離Ｄを、残響学習値に音速を乗じた値とする。一方、加算残響時間が残響学習値＋Δｔ以下であれば、残響伸びなしと判断し、近距離フラグを０にする。
　加算残響時間を算出して、計測残響時間と同様、残響学習値＋Δｔと比較する理由は、図４に示すように、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なった波形には、受信信号強度が一旦、強度閾値ＴＨＡを下回るノッチＮが存在することがあるからである。このノッチＮにより、ステップＳ１２２では、残響伸びなしと判断してしまうことがある。しかし、図４に例示した波形も、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１は重なっている。そこで、加算残響時間を残響学習値＋Δｔと比較するのである。
　このステップＳ１３０を実行したらステップＳ１３２に進む。また、ステップＳ１２４、Ｓ１２８を実行した場合も、ステップＳ１３２に進む。ステップＳ１３２では、近距離保持フラグが０であるか否かを判断する。近距離保持フラグは、近距離フラグを１にした後、しばらくは物体が近距離にいる状態であるという判断結果を保持するためのフラグである。近距離保持フラグ＝１は近距離検知中を意味し、０は近距離検知中ではないことを意味する。近距離保持フラグ＝１が近距離検知状態に相当する。この近距離保持フラグは、後述するステップＳ１３８を実行する場合に１になり、ステップＳ１３４において、所定の条件を満たした場合に０になる。
　近距離保持フラグが０でない、すなわち、近距離保持フラグが１であれば、ステップＳ１３２の判断がＮＯになり、ステップＳ１３４に進む。ステップＳ１３４では、近距離保持判定を行う。近距離保持判定は、近距離保持フラグを１のまま保持するか否かを判定する処理である。
　近距離保持判定は図５に詳しく示す処理である。図５において、ステップＳ１３４４は第１残響伸び判断部２１が行い、残りのステップは近距離物体検知部２４が行う。ステップＳ１３４０では、近距離保持カウンタが５であるか否かを判断する。近距離保持カウンタは、０～５の値をとる。すなわち、近距離保持カウンタの最大値は５である。
　近距離保持カウンタが５になっていない場合（Ｓ１３４０：ＮＯ）にはステップＳ１３４４に進み、近距離保持カウンタが５になっている場合（Ｓ１３４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３４２に進む。
　ステップＳ１３４２では、近距離保持フラグ＝０、近距離保持カウンタ＝０とする。近距離保持フラグ＝０とすることから、近距離検知中としている状態を保持しないことになる。そして、近距離検知中としている状態を保持しないことにしたので、近距離保持カウンタも０とする、すなわちリセットするのである。ステップＳ１３４２を実行後はステップＳ１３４４へ進む。
　ステップＳ１３４４では、計測残響時間が残響学習値に対して伸びているか否かを判断する。判断手法は図３のステップＳ１２２と同じである。計測残響時間の伸びありと判断した場合にはステップＳ１３４６に進む。ステップＳ１３４６では、近距離保持カウンタを０にする。したがって、今後、５回は近距離検知中の状態が保持されることになる。計測残響時間が残響学習値に対して伸びていると判断した場合には、ステップＳ１２４にて近距離に物体が存在していることを確定しているので、近距離保持カウンタを０にして、今後、５回は近距離検知中の状態を保持するのである。
　ステップＳ１３４４において、計測残響の伸びがないと判断した場合（Ｓ１３４４：ＮＯ）にはステップＳ１３４８に進む。ステップＳ１３４８では、近距離保持カウンタを１増やす。その後、ステップＳ１３５０に進む。
　ステップＳ１３５０では、第１反射波Ｒ１が強度閾値ＴＨＡを超えるまでの時間、すなわち、第１反射波Ｒ１の検出時間であるＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であり、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していないか否かを判断する。
　この判断は、近距離に物体が存在して多重反射が生じており、本来の第１反射波Ｒ１は残響波Ｒ０に埋没し、観測できている見かけ上の第１反射波Ｒ１が、実際には２回反射により生じた２波目の反射波であるかどうかを判断している。
　第１反射波Ｒ１は観測できていないが、第１反射波Ｒ１が残響波Ｒ０に埋没しているのであれば、本来の第１反射波Ｒ１の観測時間は計測残響時間以下である。そして、原理的に、２回反射が観測される時間は、第１反射波Ｒ１の観測時間の２倍である。したがって、本来の第１反射波Ｒ１は残響波Ｒ０に埋没し、観測できている見かけ上の第１反射波Ｒ１が、実際には２回反射により生じた反射波であれば、ＴＯＦ１≦残響学習値×２が成立する。
　また、２回反射により生じた反射波は、本来の第１反射波Ｒ１の２倍の距離を伝播しているから減衰が大きいので、波高値は本来の第１反射波Ｒ１より遥かに小さい。
　したがって、ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であり、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していない場合（Ｓ１３５０：ＹＥＳ）には、観測している第１反射波Ｒ１は、実際には２回反射により生じた反射波であると推定できる。そこで、ステップＳ１３５０の判断がＹＥＳであれば、ステップＳ１３５２に進み、近距離保持カウンタを０にする。
　近距離保持カウンタを０にすると、前述したように、今後、５回は近距離保持フラグ＝１の状態、すなわち、近距離検知中の状態が保持される。ステップＳ１３５２を実行した場合、ステップＳ１３５０の判断がＮＯである場合、ステップＳ１３４６を実行した場合には、図５の近距離保持判定処理を終了する。
　説明を図３に戻す。ステップＳ１３４の近距離保持判定を行なった場合には、後述するステップＳ１４０に進む。近距離保持フラグが０であり、ステップＳ１３２の判断がＹＥＳであれば、ステップＳ１３６に進む。
　ステップＳ１３６では、近距離フラグが１であるか否かを判断する。近距離フラグが１であればステップＳ１３６の判断がＹＥＳになり、ステップＳ１３８に進む。ステップＳ１３８では、近距離保持フラグを１とし、近距離保持カウンタを０とする。
　近距離フラグが１である、すなわち、近距離に物体を検出しているので、近距離保持フラグを、近距離検知中を意味する１とするのである。また、近距離検知中としてから、５回は近距離検知中の状態を保持するために、近距離保持カウンタを０とするのである。
　ステップＳ１３８を実行後は、ステップＳ１４０に進む。また、ステップＳ１３４を実行した場合や、ステップＳ１３６の判断がＮＯであった場合もステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、近距離保持フラグが１であるか否かを判断する。この判断がＮＯであれば、図３の処理を終了する。一方、ＹＥＳであれば、ステップＳ１４２に進む。
　ステップＳ１４２では、近距離に物体が存在していることを確定する。このステップＳ１４２の処理はステップＳ１２４と同じである。したがって、近距離フラグを１にし、検知距離Ｄを、残響学習値に音速を乗じた値とする。
　近距離保持フラグ＝１である状態は、残響伸びが観測されなくても（Ｓ１２２：ＮＯ）、近距離保持カウンタが５になるまで保持される。したがって、残響伸びが観測されなくても（Ｓ１２２：ＮＯ）、近距離保持カウンタが３になるまでは、近距離に物体が存在していることを確定することになる。
　図３の処理を終了した場合には、図２のステップＳ１４に進む。また、ステップＳ１０の判断がＹＥＳである場合、および、ステップＳ８を実行した場合にも、ステップＳ１４に進む。なお、長距離モードでは、近距離検知処理（Ｓ１２）を実行しないが、近距離検知処理（Ｓ１２）の実行有無に関わらず、超音波センサ１０の制御部１４において、受信信号強度Ａと強度閾値ＴＨＡとの比較に基づいて物体検知が行われる。
　ステップＳ１４では、検知距離モードを決定する。検知距離モードは近距離フラグ＝１である場合、または、ＴＯＦ１がたとえば４０ｃｍに設定された学習許可距離よりも小さい場合に、近距離モードとする。一方、近距離フラグ＝０であって、ＴＯＦ１が学習許可距離以上である場合には、長距離モードとする。前述したように、ここで設定した検知距離モードは、次回のステップＳ６の実行時に参酌する。
　（実施形態の効果）
　超音波センサ１０の近くに物体が存在していると、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なって一つの波形として観測できることもある。しかし、図４に例示したように、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なった波形にノッチＮが存在し、処理上では２つの波形として観測できることもある。そして、ノッチＮの位置によっては、残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在するにもかかわらず、計測残響時間が残響学習値に対して伸びていないと判断してしまうこともある。
　そこで、本実施形態では、計測残響時間が残響学習値に対して伸びていないと判断しても（Ｓ１２２：ＮＯ）、超音波センサ１０が反射波を検出しており（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在している可能性があると判断した場合（Ｓ６：近距離モード）は、残響割れチェックを行う（Ｓ１３０）。
　残響割れチェックでは、計測残響時間に、残響終了から第１反射波Ｒ１の終了時点までの時間を加えた時間である加算残響時間が、残響学習値に対して伸びているか否かを判断する。残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在していれば、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なった波形であるが、ノッチＮにより、２つの波として観測してしまっている可能性があるからである。
　残響割れチェックでは、加算残響時間が残響学習値＋Δｔよりも大きいことに基づいて、残響伸びありとして近距離フラグを１とする。この残響割れチェックを行うので、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。
　また、この残響割れチェックでは、加算残響時間と残響学習値の比較だけでなく、第１反射波Ｒ１の波高値も考慮して判断する。第１反射波Ｒ１が残響波Ｒ０と結合している場合には、残響波Ｒ０と同様、第１反射波Ｒ１の波高値も大きく、飽和する可能性が高いからである。そして、加算残響時間が残響学習値＋Δｔよりも大きく、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和している場合に、残響伸びありとして近距離フラグを１とする。したがって、加算残響時間のみに基づいて近距離フラグを１とするか否かを決定するよりも、近距離に存在する物体を検出する精度が向上する。
　また、本実施形態では、次の点でも、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在していても、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１の重なり具合によっては、計測残響時間が残響学習値に対して伸びないこともある。しかし、物体が突然消滅することはない。したがって、本実施形態のように、近距離に物体が存在すると判断して近距離フラグ＝１とした後は、計測残響時間が残響学習値に対して伸びていないと判断した場合でも（Ｓ１３４４）、最低５回、近距離フラグ＝１の状態を保持する。これにより、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。
　さらに、本実施形態では、ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していない場合（Ｓ１３５０：ＹＥＳ）、近距離保持カウンタを０にリセットする（Ｓ１３５０、Ｓ１３５２）。これにより、近距離保持フラグを１に保持する回数が増加する。ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であるにも関わらず、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していない場合、本来の第１反射波Ｒ１は残響波Ｒ０に埋もれており、観測している第１反射波Ｒ１は、本来の第１反射波Ｒ１が再反射して生じた反射波であると考えられるからである。このステップＳ１３５０、Ｓ１３５２を実行して、近距離保持フラグが１である状態を保持することでも、実際に近距離に物体が存在している場合に、近距離に存在する物体を検知する精度が向上する。
　また、本実施形態では、ＴＯＦ１が学習距離以上である場合に設定される長距離モードである場合に、残響学習処理（Ｓ８）を実行して残響学習値を更新する。計測残響時間は、超音波センサ１０の状態により変化することから、計測残響時間と比較する残響学習値も逐次更新することで、計測残響時間と残響学習値との比較に基づいた物体検出精度が向上する。
　また、本実施形態では、検知距離モードが近距離モードである場合に近距離検知処理（Ｓ１２）を行い、検知距離モードが長距離モードであれば、近距離検知処理を行わない。すなわち、近距離に物体が存在する可能性があると判断していない場合には、近距離検知処理を行わない。これにより、近距離に物体が存在しないのに、近距離に物体が存在すると判断してしまうことを抑制できる。
　たとえば、前述の実施形態では、残響学習値を基準残響時間として用いていた。すなわち、前述の実施形態では、基準残響時間を学習していた。しかし、基準残響時間は予め設定された一定時間でもよい（変形例１）。また、残響割れチェック（Ｓ１３０）において、加算残響時間のみに基づいて近距離フラグを１とするか否かを決定してもよい（変形例２）。ハードウェアの仕様によっては、残響が大きくても最大信号強度が飽和しないこともあるからである。また、ステップＳ１３５０においても、波高値が飽和しているか否かを判断せず、ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であるか否かのみを判断してもよい（変形例３）。また、近距離保持カウンタの最大値は５以外の数でもよい（変形例４）。
　ここで、この出願に記載されるフローチャート、あるいは、フローチャートの処理は、複数のセクション（あるいはステップと言及される）から構成され、各セクションは、たとえば、Ｓ１０と表現される。さらに、各セクションは、複数のサブセクションに分割されることができる、一方、複数のセクションが合わさって一つのセクションにすることも可能である。さらに、このように構成される各セクションは、デバイス、モジュール、ミーンズとして言及されることができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　超音波センサが送信波を送信した後に前記超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する第１残響伸び判断部（２１）と、
    　前記第１残響伸び判断部が、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、前記超音波センサが、前記送信波が物体に反射して生じた反射波を検出している場合、前記計測残響時間に、前記超音波センサの受信信号において残響終了から最初の前記反射波である第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、前記基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する第２残響伸び判断部（２２）と、
    　前記計測残響時間および前記加算残響時間のいずれかが、前記基準残響時間に対して伸びていると判断した場合、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）と、を備える超音波式物体検出装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記近距離物体検知部は、前記加算残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていると判断した場合、さらに、前記第１反射波の最大信号強度が飽和している場合、前記近距離に物体が存在すると判断する超音波式物体検出装置。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記近距離物体検知部は、前記第１残響伸び判断部および前記第２残響伸び判断部の判断結果に基づいて、前記近距離に物体が存在するか否かを繰り返し判断し、
    　前記近距離物体検知部は、前記近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、前記計測残響時間および前記加算残響時間が、いずれも、前記基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定繰り返し回数、前記近距離検知状態を保持する超音波式物体検出装置。
  4. 　超音波センサが送信波を送信した後に前記超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する残響伸び判断部（２１）と、
    　前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていると判断した場合、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）と、を備え、
    　前記近距離物体検知部は、前記残響伸び判断部の判断結果に基づいて、前記近距離に物体が存在するか否かを繰り返し判断し、
    　前記近距離物体検知部は、前記近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定繰り返し回数、前記近距離検知状態を保持する超音波式物体検出装置。
  5. 　請求項３または４において、
    　前記近距離物体検知部は、最初の前記反射波である第１反射波の検出時間が前記基準残響時間の２倍よりも小さく、かつ、前記第１反射波の最大信号強度が飽和していない場合、前記近距離検知状態を保持する繰り返し回数を追加する超音波式物体検出装置。
  6. 　請求項３において、
    　前記第２残響伸び判断部は、前記近距離検知状態であり、前記第１残響伸び判断部が、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、前記超音波センサが、前記送信波が物体に反射して生じた反射波を検出している場合に、前記加算残響時間が前記基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する超音波式物体検出装置。
  7. 　請求項５において、
    　第１反射波の検出時間は、超音波センサが送信波を送信した後から第１反射波を検出し始めるまでの時間間隔である超音波式物体検出装置。
  8. 　請求項１から７のいづれか一つにおいて、
    　計測残響時間は、超音波センサが送信波の送信を終了した時点から、前記超音波センサが残響音の検出を終了する時点までの時間間隔である超音波式物体検出装置。
     
     
PCT/JP2015/003558 2014-07-30 2015-07-14 超音波式物体検出装置 WO2016017095A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/329,493 US9864057B2 (en) 2014-07-30 2015-07-14 Ultrasonic object detection device
DE112015003494.3T DE112015003494B4 (de) 2014-07-30 2015-07-14 Ultraschall-Objekterfassungsvorrichtung
CN201580042655.8A CN106662643B (zh) 2014-07-30 2015-07-14 超声波式物体检测装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014155422A JP6311516B2 (ja) 2014-07-30 2014-07-30 超音波式物体検出装置
JP2014-155422 2014-07-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016017095A1 true WO2016017095A1 (ja) 2016-02-04

Family

ID=55217020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/003558 WO2016017095A1 (ja) 2014-07-30 2015-07-14 超音波式物体検出装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9864057B2 (ja)
JP (1) JP6311516B2 (ja)
CN (1) CN106662643B (ja)
DE (1) DE112015003494B4 (ja)
WO (1) WO2016017095A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6387786B2 (ja) 2014-10-22 2018-09-12 株式会社デンソー 超音波式物体検知装置
KR101887902B1 (ko) * 2016-12-02 2018-08-13 현대오트론 주식회사 초음파 센서 근거리 측정 구동 방법
JP6788494B2 (ja) * 2016-12-26 2020-11-25 株式会社Ｓｏｋｅｎ 物体検知装置
DE102017209095A1 (de) * 2017-05-31 2018-12-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen wenigstens eines Objekts im Bereich zwischen einer Primärspule und einer Sekundärspule einer induktiven Ladeeinrichtung
JP6784236B2 (ja) 2017-07-10 2020-11-11 株式会社Ｓｏｋｅｎ 超音波式の物体検出装置
CN107621653B (zh) * 2017-07-17 2020-10-23 青岛讯极科技有限公司 一种快速检测集装箱是否为空的方法
KR102061514B1 (ko) * 2018-03-02 2020-01-02 주식회사 만도 객체 감지 장치 및 방법
JP6955222B2 (ja) * 2018-08-01 2021-10-27 株式会社豊田自動織機 障害物検出装置、及び、障害物検出方法
JP7180368B2 (ja) * 2018-12-26 2022-11-30 株式会社アイシン 物体検出装置及びプログラム
JP7271952B2 (ja) * 2019-01-08 2023-05-12 株式会社アイシン 物体検出システムおよび物体検出装置
JP2022152879A (ja) * 2021-03-29 2022-10-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 物体検出装置及び物体検出方法
CN117917587A (zh) * 2022-10-21 2024-04-23 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 物体检测方法、物体检测装置以及机动车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0545456A (ja) * 1991-08-13 1993-02-23 Matsushita Electric Works Ltd 超音波検知器
JPH08511623A (ja) * 1993-06-22 1996-12-03 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 物体の、超音波送受波ユニットからの距離を測定するための方法および装置
JPH09145836A (ja) * 1995-11-21 1997-06-06 Toyota Motor Corp 超音波センサを用いた検知装置
JP2001133549A (ja) * 1999-11-02 2001-05-18 Nissei Giken Kk 障害物判定方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03108682A (ja) 1989-09-22 1991-05-08 Nippon Signal Co Ltd:The 超音波レーダ装置の異常検出装置
JPH04242189A (ja) 1991-01-14 1992-08-28 Matsushita Electric Works Ltd 超音波検知器
JPH10213658A (ja) * 1997-01-28 1998-08-11 Matsushita Electric Works Ltd 車両用超音波式障害物検知装置
JP2002090452A (ja) 2000-09-14 2002-03-27 Nippon Ceramic Co Ltd 超音波距離計
US6563761B1 (en) * 2000-11-02 2003-05-13 Trw Inc. Apparatus and method of vehicle occupant sensing using multiple ultrasonic frequencies
JP2006135573A (ja) * 2004-11-05 2006-05-25 Nippon Ceramic Co Ltd 超音波送受波器
CN102687038B (zh) * 2009-11-17 2014-11-05 三菱电机株式会社 障碍物检测装置
JP5322037B2 (ja) 2010-03-31 2013-10-23 株式会社デンソー 超音波センサを用いた車両用物体検出装置
EP2678709B1 (en) * 2011-02-21 2018-03-28 Transrobotics, Inc. System and method for sensing distance and/or movement
JP2012220434A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Panasonic Corp 物体検知装置
DE102011086431A1 (de) 2011-11-16 2013-05-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Umfeldes eines Bewegungshilfsmittels, insbesondere eines Fahrzeuges
DE102012221591A1 (de) 2012-11-26 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0545456A (ja) * 1991-08-13 1993-02-23 Matsushita Electric Works Ltd 超音波検知器
JPH08511623A (ja) * 1993-06-22 1996-12-03 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 物体の、超音波送受波ユニットからの距離を測定するための方法および装置
JPH09145836A (ja) * 1995-11-21 1997-06-06 Toyota Motor Corp 超音波センサを用いた検知装置
JP2001133549A (ja) * 1999-11-02 2001-05-18 Nissei Giken Kk 障害物判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20170322304A1 (en) 2017-11-09
CN106662643A (zh) 2017-05-10
DE112015003494T5 (de) 2017-04-27
JP6311516B2 (ja) 2018-04-18
US9864057B2 (en) 2018-01-09
CN106662643B (zh) 2019-06-11
DE112015003494B4 (de) 2021-08-26
JP2016031354A (ja) 2016-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016017095A1 (ja) 超音波式物体検出装置
CN107076841B (zh) 障碍物检测装置
JP6387786B2 (ja) 超音波式物体検知装置
JP5391614B2 (ja) 物体検知装置
US8136404B2 (en) Obstacle detection system
JP6445419B2 (ja) 物体検出装置、及び物体検出方法
JP6238156B2 (ja) 車両用物体検知装置
JP2010230366A (ja) 障害物検出装置
US10234548B2 (en) Ultrasonic detection device to determine interference source by an additional reception mode
WO2018221255A1 (ja) 物体検出装置
US9581693B2 (en) Ultrasound sensor
JP6686961B2 (ja) 物体検知装置
JP6320880B2 (ja) 検知システム
JP6048731B2 (ja) 障害物検知装置
JP2009250672A (ja) 障害物検出装置
JP6416726B2 (ja) 超音波式物体検知装置
KR101509945B1 (ko) 노이즈로 인한 오인식을 방지할 수 있는 차량의 물체 감지 방법, 및 이를 이용한 주차 보조 시스템의 제어 방법
JP2007115075A (ja) 車両用周辺監視装置
JP6383237B2 (ja) ユーザ検出方法、ユーザ検出装置および画像形成装置
JP2014092362A (ja) 検知装置
JP2021071406A (ja) 物体検知装置、超音波センサ、物体検知方法、および、物体検知プログラム
JP2021071405A (ja) 物体検知装置、超音波センサ、物体検知方法、および、物体検知プログラム
JP2018132450A (ja) 障害物検出装置
JP2011209194A (ja) 障害物検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15827867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15329493

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112015003494

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15827867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1