WO2016051805A1 - 物体検知装置 - Google Patents

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巧麻 中川
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems

Definitions

  • the present disclosure relates to an object detection device.
  • a conventional object detection device is mounted on an automobile and detects an object by transmitting a transmission wave to a detection range and receiving a reflected wave reflected by an object within the detection range.
  • the object detection apparatus described above is used for automatic control such as automatically applying a brake when an object is detected.
  • an object that is short and can be overcome by a car, such as a curb, does not need to avoid a collision. Therefore, in the object detection device mounted on the automobile, in order to avoid a false detection that a short object is detected as described above, an object that is somewhat low does not enter the detection range (for example, Patent Document 1). Specifically, the transmission direction of the transmission wave is set to the horizontal direction, and the reception gain of the reflected wave is obtained when there is a possibility that the vehicle body tilts and the above-mentioned short object enters the detection range. The detection range was reduced by reducing
  • An object detection device includes a transmission unit that transmits a transmission wave to a detection range, and a first reception unit that receives a reflected wave reflected by an object within the detection range.
  • a second receiving unit that receives a reflected wave reflected by an object within the detection range, and a reflection that the transmitted wave transmitted from the transmitting unit is reflected by an object within the detection range.
  • a third receiver for receiving waves Furthermore, it has the determination part which determines the presence or absence of the object which needs avoidance based on the output of a 1st receiving part, a 2nd receiving part, and a 3rd receiving part.
  • the determination unit receives the first reception time from when the transmission unit transmits the transmission wave to when the reflected wave is received by the first reception unit, and after the transmission unit transmits the transmission wave to the second reception unit. Based on the second reception time until the reflected wave is received, the first coordinates estimated to be present are calculated, and the second reception time and the third reception after the transmission unit transmits the transmission wave Based on the third reception time until the reflected wave is received by the unit, the second coordinates estimated to be present are calculated.
  • the determination unit compares the distance between the first coordinate and the second coordinate with a predetermined reference distance, and avoids the object when the distance between the first coordinate and the second coordinate is less than the reference distance. If the distance between the first coordinate and the second coordinate is equal to or greater than the reference distance, it is determined that the object does not need to be avoided.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the operation of the object detection device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the object detection device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of the object detection device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the object detection device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the object detection device according to the embodiment.
  • detection distance the distance at which an object can be detected
  • An object of the present disclosure is to provide an object detection device that can suppress the detection distance from being reduced while reducing the occurrence of erroneous detection.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the operation of the object detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a view of the automobile 3 as seen from the front side, and shows the arrangement of the receiving units 11 to 14.
  • FIG. 3 is a view of the automobile 3 as viewed from the left side, and shows the arrangement of the receiving units 11 to 14.
  • reception units 11 to 14 and a determination unit are arranged on the front side of the automobile 3.
  • Each of the receiving units 11 to 14 outputs a voltage value corresponding to the intensity of the incident ultrasonic wave.
  • the determination unit 2 determines the presence or absence of an object 4 (hereinafter referred to as “obstacle”) that needs to be avoided based on the outputs of the reception units 11 to 14.
  • the object 4 that should be determined not to be avoided may get over the automobile 3 such as a low step of about 10 cm in height, a road fence or a curb.
  • the object 4 is as short as possible.
  • Each of the receiving units 11 to 14 includes a piezoelectric element (not shown) and a signal processing circuit (not shown).
  • the signal processing circuit is interposed between the piezoelectric element and the determination unit 2 and performs appropriate signal processing such as amplification and noise removal.
  • the piezoelectric elements of the receivers 11 to 14 are fixed to the front side of the automobile 3 side by side. In this embodiment, it is fixed to the front side, but may be fixed to the rear side.
  • the determination unit 2 determines the presence or absence of an obstacle in a predetermined detection range formed in front of (or behind) the automobile 3.
  • the horizontal direction will be described with reference to FIG. Further, the vertical direction of FIG.
  • the direction (upward in FIG. 1) in which the receiving portions 11 to 14 face the reflected waves and form the detection range is called the front.
  • Each of the receiving units 11 to 14 is arranged at a position higher than the height of the object 4 on which the automobile 3 can get over (that is, not to be an obstacle).
  • the receiving units 12 and 13 arranged in the center have a drive circuit that drives the piezoelectric element in accordance with a signal input from the determining unit 2.
  • the receiving units 12 and 13 also function as transmitting units that transmit transmission waves to the detection range.
  • the receiving units 12 and 13 are arranged at a position higher than the receiving units 11 and 14.
  • the receiving unit that may be used as the transmitting unit is a receiving unit that may be arranged in the center among the three receiving units to be driven.
  • the receiving unit 13 However, only one receiving unit is used as a transmitting unit at a time. That is, only one of the receiving unit 12 and the receiving unit 13 is used as the transmitting unit at a time.
  • the receiving units 11 to 14 are used at a time. That is, when the receiving unit 12 is used as a transmitting unit, the receiving unit 14 is not used, and the receiving units 11 to 13 are used as receiving units. On the other hand, when the receiving unit 13 is used as a transmitting unit, the receiving unit 11 is not used, and the receiving units 12 to 14 are used as receiving units.
  • the detection range is formed on the left side than when the receiving unit 13 is used as a transmitting unit.
  • FIG. 1 shows an example in which the receiving unit 12 is used as a transmitting unit.
  • the determination unit 2 includes, for example, a storage unit (not shown) in which programs and data are stored, and a microcontroller that operates according to the program stored in the storage unit.
  • the determination unit 2 may be integrated on one chip.
  • a part (for example, a signal processing circuit) of each of the reception units 11 to 14 may be integrated on one chip together with the determination unit 2.
  • the operation of the determination unit 2 when the reception unit 12 is used as a transmission unit will be described.
  • the receiving units 11 to 13 are used as receiving units.
  • the determination unit 2 controls the reception unit 12 so as to periodically transmit a pulsed transmission wave (ultrasonic wave).
  • the duration of the transmission wave is shortened so that the reverberation in the reception unit 12 is sufficiently attenuated before the reflected wave from the shortest distance assumed after transmission is started. Further, the transmission interval of the transmission wave is longer than the time until the reflected wave from the assumed longest distance is received and is as short as possible.
  • the determination unit 2 compares the output voltage with a predetermined reception threshold for each of the reception units 11 to 13, and determines the timing when the output voltage is equal to or higher than the reception threshold as the reception timing when the reflected wave is received. In addition, since the reverberation occurs immediately after transmission of the transmission wave in the reception unit 12 that also serves as the transmission unit, the output of the reception unit 12 is ignored until a time sufficient for the reverberation to sufficiently attenuate after transmission of the transmission wave. Is done. Further, the determination unit 2 measures the time from the most recent timing at which the transmission wave is transmitted to the above reception timing (hereinafter referred to as “reception time”) for each of the reception units 11 to 13.
  • reception time the time from the most recent timing at which the transmission wave is transmitted to the above reception timing
  • the distance from the point where the received reflected wave is reflected (hereinafter referred to as “reflection point”) P1 to the transmission unit (that is, the reception unit 12) and the reflected wave are received.
  • a total with the distance from the receiving unit 11 to the reflection point P1 is obtained.
  • the sum of the distance from the reflection point P2 to the transmission unit and the distance from the reception unit 12 that receives the reflected wave to the reflection point P2 is obtained, and the distance from the reflection point P3 to the transmission unit (that is, the reception unit 12).
  • the sum of the distance and the distance from the receiving unit 13 that receives the reflected wave to the reflection point P3 is obtained.
  • an ellipsoid that is estimated to have an object (reflection points P1 to P3) is obtained. Since the receiving unit 12 also serves as a transmitting unit, the ellipsoidal surface of the receiving unit 12 has a focal distance of 0 (that is, a spherical surface).
  • the determination unit 2 When a reflected wave is received by each of the reception units 11 to 13, the determination unit 2 includes an ellipsoid obtained from the reception time in the reception unit 11 (hereinafter referred to as “first reception time”), the reception unit The coordinates of a point on the front side of the receiving unit 12 among the intersections of the spherical surface obtained from the receiving time at 12 (hereinafter referred to as “second receiving time”) and the horizontal plane including the receiving unit 12 are defined as coordinates Q1. Calculate.
  • the determination unit 2 includes a spherical surface obtained from the second reception time, an ellipsoid obtained from the reception time in the reception unit 13 (hereinafter referred to as “third reception time”), and the reception unit 12. The coordinates of the point on the front side of the receiving unit 12 among the intersections with the horizontal plane are calculated as the coordinates Q2.
  • the reflection point P1 that reflects the reflected wave received by the receiving unit 11 and the reflection point P2 that reflects the reflected wave received by the receiving unit 12 are the same, and the reflection thereof.
  • the second reflection point P2 is the same as the reflection point P3 that reflects the reflected wave received by the reception unit 13, and the reflection point is the same as the reception unit 12.
  • the greater the deviation from the above assumption that is, the greater the distance between the reflection point P1 and the reflection point P3, and each of the reflection points P1 to P3 extends in the vertical direction (higher than the reception unit 12).
  • the distance between the coordinate Q1 and the coordinate Q2 increases as the distance increases. That is, when the height of the object 4 is lower than the height of the receiving units 11 to 13, the distance between the coordinates Q1 and the coordinates Q2 is higher than when the height of the object 4 is higher than the height of the receiving units 11 to 13. The distance becomes larger.
  • the determination unit 2 compares the distance between the coordinates Q1 and the coordinates Q2 (hereinafter referred to as “determination distance”) with a predetermined reference distance.
  • the determination unit 2 determines that the object 4 is like a pole shown in FIG. 1 and is an obstacle (that is, it needs to be avoided). When it is determined that there is a need for avoidance, the determination unit 2 outputs a predetermined electrical signal (hereinafter referred to as “detection signal”) to the outside.
  • the detection signal is used, for example, as a warning or an automatic emergency brake trigger.
  • the determination unit 2 determines that the object 4 is shorter than the height of the reception units 11 to 13 and the vehicle 3 can get over and is not an obstacle.
  • the presence / absence of an obstacle is determined on the basis of the determination distance, so that the object 4 that reflects the transmission wave is short and need not be avoided. It is possible to suppress erroneous detection that it is determined that there is a need for the error.
  • the conventional object detection device it has been avoided by reducing the detection range that the short object 4 is erroneously detected as an obstacle. The occurrence of false detection can be reduced without reducing the.
  • the receiving unit 11 and the receiving unit 13 are arranged at different heights. Thereby, compared with the case where the receiving part 11 and the receiving part 13 are located at the same height (that is, on the same horizontal plane), the first reflection point P1 and the third reflection point P3 when the object 4 is short are short. The distance between them increases and the determination distance increases. Therefore, in the object detection device of the present embodiment, it is easy to determine that the object is not an obstacle. In other words, it is possible to suppress the occurrence of false detection that the object 4 that should not be detected as an obstacle at a height at which the automobile 3 can get over is detected as an obstacle. 2 and 3, the receiving unit 11 is disposed at a position lower than the receiving unit 13.
  • the receiving unit 11 may be disposed at a position higher than the receiving unit 13. In this case, when it is necessary to arrange the receiving units 11 to 14 symmetrically for design reasons, both the receiving unit 11 and the receiving unit 14 are positioned higher than the receiving unit 12 and the receiving unit 13. Should be arranged.
  • the transmission unit (reception unit 12) that transmits a transmission wave to the detection range and the transmission unit (reception unit 12)
  • a receiving unit 11 that receives the reflected wave reflected by the object 4 within the detection range, and a reflected wave that the transmission wave transmitted from the transmitting unit (receiving unit 12) is reflected by the object 4 within the detection range.
  • the determination part 2 which determines the presence or absence of the object 4 which needs avoidance based on the output of the receiving part 11, the receiving part 12, and the receiving part 13 is provided.
  • the determination unit 2 includes a first reception time from when the transmission unit (reception unit 12) transmits the transmission wave to when the reception unit 11 receives the reflected wave, and the transmission unit (reception unit 12) transmits the transmission wave. Based on the second reception time from when the reflected wave is received by the receiving unit 12 to the first coordinate Q1 that is estimated to be present. Further, the determination unit 2 estimates that the object 4 exists based on the second reception time and the third reception time from when the transmission unit transmits the transmission wave until the reception unit 13 receives the reflected wave. The second coordinate Q2 is calculated.
  • the determination unit 2 compares the distance between the first coordinate Q1 and the second coordinate Q2 with a predetermined reference distance, and the distance between the first coordinate Q1 and the second coordinate Q2 is less than the reference distance. Is determined that the object 4 needs to be avoided, and if the distance between the first coordinate Q1 and the second coordinate Q2 is equal to or greater than the reference distance, it is determined that the object 4 does not need to be avoided.
  • the receiving unit 12 is used as a transmitting unit.
  • the object that reflects the transmission wave output from the object detection device according to the present embodiment is a wide object 4 such as a wall (that is, large in the horizontal direction) will be described with reference to FIG. .
  • FIG. 4 is a diagram for describing an operation when the object 4 that reflects a transmission wave is a wall in the object detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the determination distance becomes greater than the reference distance due to the large distance between the reflection point P1 and the reflection point P3.
  • the intensity of the reflected wave (the peak value of the output voltage of the receiving units 11 to 13) is higher than that of the object 4 that is short and the vehicle 3 can get over. Therefore, in order to suppress the detection omission that the object 4 such as the wall is determined not to be an obstacle, the determination unit 2 determines the peak value of the output voltage of each of the reception units 11 to 13 (the intensity of the reflected wave). ) With a reference threshold.
  • the object 4 is determined to be an obstacle if the peak value of the output voltage of all the receiving units 11 to 13 is equal to or greater than the reference threshold.
  • the determination unit 2 determines that the object 4 is not an obstacle when the determination distance is greater than or equal to the reference distance and the peak value of the output voltage is less than the reference threshold value in any of the reception units 11 to 13. It is determined.
  • the reference threshold value is a value that is estimated to exceed the intensity of the reflected wave (the peak value of the output voltage of the receiving units 11 to 13) in the object (obstacle) 4 that needs to be avoided. It is set higher than the reception threshold used for.
  • the intensity of the reflected wave in the object 4 shorter than the height of the receiving units 11 to 13 decreases as the distance from the object 4 increases as long as the distance from the object 4 exceeds a certain distance.
  • the determination unit 2 changes the reference threshold according to the distance from the object 4.
  • the determination unit 2 derives a reference threshold value using at least one of the first reception time, the second reception time, and the third reception time.
  • a table may be used for calculating the reference threshold value, or an operation may be used. If the said structure is employ
  • the determination unit 2 needs to avoid using at least one of the first reception time, the second reception time, and the third reception time.
  • a reference threshold that is estimated to exceed the intensity of the reflected wave in the object 4 is derived.
  • the determination unit 2 determines that the object 4 needs to be avoided.
  • the object 4A having the first reflection point P1 and the object 4B having the third reflection point P3. are separated from each other, and there is a case where there is a gap between the first reflection point P1 and the third reflection point P3.
  • the intensity of the reflected wave is low, it cannot be distinguished from the low-profile object 4 even using the reference threshold as described above.
  • the reflected waves are received a plurality of times by each of the receiving units 11 to 13 for one transmission wave.
  • the determination unit 2 determines the timing at which the third reception unit 13 receives the nth reflected wave (n is a predetermined integer equal to or greater than 2) after the transmission wave is transmitted (that is, the output voltage of the reception unit 13 is The first time using the second reception time and the time (hereinafter referred to as “fourth reception time”) until the reception threshold value is once reduced to n ⁇ 1 times after the reception threshold value is exceeded.
  • Three coordinates Q3 are calculated. The calculation of the third coordinate Q3 is performed in the same manner as the calculation of the second coordinate Q2, except that the fourth reception time is used instead of the third reception time.
  • the determination unit 2 calculates the distance between the first coordinate Q1 and the third coordinate Q3 (hereinafter referred to as “second determination distance”), and the second determination distance even if the determination distance is greater than or equal to the reference distance. Is less than the reference distance, it is determined that the object 4 needs to be avoided (that is, an obstacle).
  • second determination distance the distance between the first coordinate Q1 and the third coordinate Q3
  • the determination unit 2 receives the second reception time and the reception unit 13 two or more times after the transmission unit (reception unit 12) transmits the transmission wave. Based on the fourth reception time until the predetermined number of reflected waves are received, the third coordinate Q3 estimated that the object 4 is present is calculated. Further, the determination unit 2 determines that the distance between the third coordinate Q3 and the first coordinate Q1 is the reference distance even when the distance between the first coordinate Q1 and the second coordinate Q2 is equal to or greater than the reference distance. If it is less than that, it is determined that the object 4 needs to be avoided.
  • an operation using the receiving unit 13 as a transmitting unit is also possible.
  • the receiving unit 13 is used as a transmitting unit
  • the receiving unit 12 is used instead of the receiving unit 11 described above
  • the receiving unit 14 is used instead of the receiving unit 13 described above. Since this is a common operation, a description thereof will be omitted.
  • the object detection device of the present disclosure it is determined that there is a need for avoidance even though the object reflecting the transmission wave is short and need not be avoided.
  • the occurrence of false detection can be reduced.
  • the detection range is not reduced, The occurrence of false detection can be suppressed.

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Abstract

　本開示の物体検知装置は、送信波が検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する３つの受信部と、これらの出力に基づいて回避の必要な物体の有無を判定する判定部とを備える。判定部は、送信波が送信されてから３つの受信部に反射波が受信されるまでの受信時間に基づいて、物体が存在すると推定される第１座標及び第２座標を演算し、第１座標と第２座標との間の距離に基づいて、回避の必要の有無を判定する。

Description

物体検知装置
　本開示は、物体検知装置に関する。
　従来の物体検知装置は、自動車に搭載され、検知範囲に対して送信波を送信するとともに検知範囲内の物体で反射された反射波を受信することで物体を検知する。上記の物体検知装置は、例えば物体が検知されたときに自動的にブレーキをかけるといった自動制御に用いられる。
　例えば縁石のように背が低く自動車にとって乗り越えることが可能な物体は、衝突を避ける必要がない。そこで、自動車に搭載される物体検知装置においては、上記のように背が低い物体が検知されてしまうという誤検知を避けるため、ある程度低い物体は検知範囲に入らないように設計されていた（例えば、特許文献１）。具体的には、送信波の送信方向は水平方向とされており、車体が傾いて上記のような背の低い物体が検知範囲に入ってしまう可能性がある場合には反射波の受信のゲインが低下されることで検知範囲が縮小されていた。
特開２０００－３４６９３６号公報
　本開示に係る物体検知装置は、検知範囲に対して送信波を送信する送信部と、送信部から送信された送信波が検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する第１受信部と、送信部から送信された送信波が検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する第２受信部と、送信部から送信された送信波が検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する第３受信部とを有する。更に、第１受信部、第２受信部、並びに第３受信部の出力に基づいて、回避の必要な物体の有無を判定する判定部を有する。
　そして、判定部は、送信部が送信波を送信してから第１受信部に反射波が受信されるまでの第１受信時間と、送信部が送信波を送信してから第２受信部に反射波が受信されるまでの第２受信時間とに基づいて、物体が存在すると推定される第１座標を演算し、第２受信時間と、送信部が送信波を送信してから第３受信部に反射波が受信されるまでの第３受信時間とに基づいて、物体が存在すると推定される第２座標を演算する。
　更に判定部は、第１座標と第２座標との間の距離を所定の基準距離と比較し、第１座標と第２座標との間の距離が基準距離未満である場合には物体は回避の必要があると判定し、第１座標と第２座標との間の距離が基準距離以上である場合には物体は回避の必要がないと判定する。
図１は、実施形態に係る物体検知装置の動作を説明するための図である。 図２は、実施形態に係る物体検知装置の配置を説明するための図である。 図３は、実施形態に係る物体検知装置の配置を説明するための図である。 図４は、実施形態に係る物体検知装置の動作を説明するための図である。 図５は、実施形態に係る物体検知装置の動作を説明するための図である。
　本実施形態の説明に先立ち、上述した従来の技術の問題について説明する。
　上述した従来の物体検知装置では、検知範囲が縮小されると、物体を検知可能な距離（以下、「検知距離」と呼ぶ。）が短縮されてしまう。
　本開示の目的は、誤検知の発生を減らしながらも、検知距離が縮小されることを抑えることができる物体検知装置を提供することである。
　以下、本開示を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
　〔検知される物体がポールである場合〕
　まずは、本実施形態の物体検知装置から出力される送信波を反射する物体が、ポールである場合について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本開示の実施形態に係る物体検知装置の動作を説明するための図である。図２は、自動車３を前側から見た図で、受信部１１～１４の配置を示している。図３は、自動車３を左側から見た図で、受信部１１～１４の配置を示している。
　本実施形態の物体検知装置は、図１に示すように、自動車３の前側に、受信部１１～１４と、判定部が配置されている。受信部１１～１４のそれぞれは、入射された超音波の強度に応じた電圧値を出力する。判定部２は、受信部１１～１４の出力に基づいて、回避の必要がある物体４（以下、「障害物」と呼ぶ。）の有無を判定する。なお、本実施の形態においては、回避の必要がない（つまり障害物ではない）と判定されるべき物体４は、高さ１０ｃｍ程度の低い段差や道路鋲や縁石など、自動車３にとって乗り越えることが可能な程度に背の低い物体４とする。
　受信部１１～１４のそれぞれは、圧電素子（図示せず）と、信号処理回路（図示せず）とを有する。信号処理回路は、圧電素子と判定部２との間に介在して増幅やノイズ除去といった適宜の信号処理を行う。
　受信部１１～１４の圧電素子は自動車３の前側に左右に並んで固定される。なお、本実施の形態では前側に固定されてるが、後側に固定されている場合もある。判定部２は、自動車３の前方（または後方）に形成される所定の検知範囲における障害物の有無を判定する。以下、左右方向は図１を基準として説明する。また、図１の上下方向を自動車３の前後方向と呼ぶ。受信部１１～１４において反射波を受ける面が向けられて検知範囲が形成される方向（図１での上方）を前方と呼ぶ。
　受信部１１～１４のそれぞれは、自動車３が乗り越えることが可能な（つまり障害物ではないとされる）物体４の高さよりも高い位置に配置されている。
　また、受信部１１～１４のうち、中央に配置されている受信部１２，１３は、判定部２から入力される信号に従って圧電素子を駆動する駆動回路を有する。受信部１２，１３は、検知範囲に対して送信波を送信する送信部としても機能する。
　また、図２及び図３に示すように、受信部１２，１３は、受信部１１，１４よりも高い位置に配置されている。
　本実施の形態では、送信部として用いられる可能性がある受信部は、駆動する３つの受信部のうち中央に配置される可能性がある受信部であり、具体的には、受信部１２と受信部１３とである。ただし、一度に送信部として用いられるのは１個の受信部だけである。つまり、一度に送信部として用いられるのは受信部１２または受信部１３の一方のみである。
　また、一度に用いられる受信部は受信部１１～１４のうち３個だけである。つまり、受信部１２が送信部として用いられる時には、受信部１４は用いられず、受信部１１～１３が受信部として用いられる。一方、受信部１３が送信部として用いられる時には、受信部１１は用いられず、受信部１２～１４が受信部として用いられる。
　なお、受信部１２が送信部として用いられるときは、受信部１３が送信部として用いられるときよりも、検知範囲が左寄りに形成される。
　なお、図１は、受信部１２が送信部として用いられている例を示している。
　判定部２は、例えば、プログラムやデータが記憶される記憶部（図示せず）と、記憶部に記憶されたプログラムに従って動作するマイクロコントローラとを有する。判定部２は１チップに集積化されていてもよい。また、受信部１１～１４のそれぞれの一部（例えば信号処理回路）が判定部２とともに１チップに集積化されてもよい。
　次に、受信部１２が送信部として用いられる場合における判定部２の動作について説明する。この時、受信部１１～１３が受信部として用いられる。
　判定部２は、パルス状の送信波（超音波）を周期的に送信するように受信部１２を制御する。送信波の継続時間は、送信が開始されてから想定される最短距離からの反射波が受信される前に受信部１２における残響が十分に減衰する程度に短くされる。また、送信波の送信間隔は、想定される最長距離からの反射波が受信されるまでの時間よりも長く、且つ、なるべく短い。
　また、判定部２は、受信部１１～１３のそれぞれについて、出力電圧を所定の受信閾値と比較し、出力電圧が受信閾値以上となったタイミングを反射波が受信された受信タイミングとする。なお、送信部を兼ねている受信部１２では送信波の送信直後に残響が発生するので、送信波の送信後に残響が十分に減衰する程度の時間が経過するまでは受信部１２の出力は無視される。さらに、判定部２は、受信部１１～１３のそれぞれについて、送信波が送信された直近のタイミングから上記の受信タイミングまでの時間（以下、「受信時間」と呼ぶ。）を計時する。受信時間に音速を乗じることで、受信された反射波が反射された点（以下、「反射点」と呼ぶ。）Ｐ１から送信部（すなわち受信部１２）までの距離と、反射波を受信する受信部１１から反射点Ｐ１までの距離との合計が得られる。同様に、反射点Ｐ２から送信部までの距離と、反射波を受信する受信部１２から反射点Ｐ２までの距離との合計が得られ、反射点Ｐ３から送信部（すなわち受信部１２）までの距離と、反射波を受信する受信部１３から反射点Ｐ３までの距離との合計が得られる。
　つまり物体（反射点Ｐ１～Ｐ３）が存在すると推定される楕円面が得られる。受信部１２は送信部を兼ねているので、受信部１２については上記の楕円面は焦点間距離が０（つまり球面）となる。
　受信部１１～１３のそれぞれで反射波が受信された場合、判定部２は、受信部１１における受信時間（以下、「第１受信時間」と呼ぶ。）から得られた楕円面と、受信部１２における受信時間（以下、「第２受信時間」と呼ぶ。）から得られた球面と、受信部１２を含む水平面との交点のうち受信部１２よりも前側にある点の座標を座標Ｑ１として演算する。また、判定部２は、第２受信時間から得られた球面と、受信部１３における受信時間（以下、「第３受信時間」と呼ぶ。）から得られた楕円面と、受信部１２を含む水平面との交点のうち受信部１２よりも前側にある点の座標を座標Ｑ２として演算する。
　ところで、上記の座標Ｑ１は、受信部１１に受信された反射波を反射する反射点Ｐ１と、受信部１２に受信された反射波を反射する反射点Ｐ２とが同一であり、且つ、その反射点Ｐ１（Ｐ２）が受信部１２と同一の水平面上に位置するという仮定のもとでの、上記反射点Ｐ１（Ｐ２）の位置（座標）である。同様に、上記の座標Ｑ２は、上記の第２反射点Ｐ２と、受信部１３に受信された反射波を反射する反射点Ｐ３とが同一であり、且つ、その反射点が受信部１２と同一の水平面上に位置するという仮定のもとでの、上記反射点Ｐ２（Ｐ３）の位置（座標）である。従って、もし上記の仮定が正しければ、座標Ｑ１と座標Ｑ２と全ての反射点Ｐ１～Ｐ３の位置とが一致し、つまり座標Ｑ１と座標Ｑ２との間の距離は０となる。
　逆に、上記の仮定からのずれが大きいほど、つまり、反射点Ｐ１と反射点Ｐ３との間の距離が大きいほど、また、反射点Ｐ１～Ｐ３のそれぞれは、受信部１２から上下方向（高さ方向）に離れているほど、座標Ｑ１と座標Ｑ２との間の距離は大きくなる。すなわち、物体４の高さが受信部１１～１３の高さよりも低い場合には、物体４の高さが受信部１１～１３の高さよりも高い場合よりも、座標Ｑ１と座標Ｑ２との間の距離が大きくなる。
　そこで、判定部２は、座標Ｑ１と座標Ｑ２との間の距離（以下、「判定距離」と呼ぶ。）を所定の基準距離と比較する。
　判定距離が基準距離未満であれば、判定部２は、物体４は図１に示すポールのようなものであって障害物である（つまり回避の必要がある）と判定する。回避の必要があるという判定がされたとき、判定部２は所定の電気信号（以下、「検知信号」と呼ぶ。）を外部に出力する。検知信号は、例えば警報や自動緊急ブレーキのトリガとして使用される。
　判定距離が基準距離以上であれば、判定部２は、物体４は受信部１１～１３の高さよりも背が低く自動車３が乗り越えることが可能であって障害物ではないと判定する。
　上記構成によれば、障害物の有無（回避の必要の有無）が判定距離に基づいて判定されることで、送信波を反射する物体４の背が低く回避の必要がないにも関わらず回避の必要があると判定されてしまうという誤検知が抑えられる。
　また、従来の物体検知装置では、背の低い物体４が障害物として誤検知されることを検知範囲の縮小によって避けていたが、従来の物体検知装置に比べ、本実施の形態では、検知範囲を縮小させることなく、誤検知の発生を減らすことができる。
　また、本実施形態では、図２及び図３に示すように、受信部１１と受信部１３とが互いに異なる高さに配置されている。これにより、受信部１１と受信部１３とが互いに同じ高さ（つまり同一水平面上）に位置する場合に比べ、物体４の背が低い場合における第１反射点Ｐ１と第３反射点Ｐ３との間の距離が大きくなって判定距離が大きくなる。従って、本実施の形態の物体検知装置では、障害物ではないとの判定がされやすくなる。つまり、自動車３が乗り越えることが可能な高さで、障害物として検知されるべきでない物体４が、障害物として検知されてしまうという誤検知の発生を抑えることができる。なお、図２及び図３では受信部１１が受信部１３よりも低い位置に配置されているが、受信部１１を受信部１３よりも高い位置に配置してもよい。この場合であってデザイン上の理由などで受信部１１～１４の配置を左右対称とする必要がある場合、受信部１１と受信部１４との両方を受信部１２及び受信部１３よりも高い位置に配置すればよい。
　つまり、図１を参照しながら説明した本実施の形態の物体検知装置では、検知範囲に対して送信波を送信する送信部（受信部１２）と、送信部（受信部１２）から送信された送信波が検知範囲内の物体４によって反射された反射波を受信する受信部１１と、送信部（受信部１２）から送信された送信波が検知範囲内の物体４によって反射された反射波を受信する受信部１２と、送信部（受信部１２）から送信された送信波が検知範囲内の物体４によって反射された反射波を受信する受信部１３とを備える。更に、受信部１１、受信部１２、並びに受信部１３の出力に基づいて、回避の必要な物体４の有無を判定する判定部２を備える。
　そして、判定部２は、送信部（受信部１２）が送信波を送信してから受信部１１に反射波が受信されるまでの第１受信時間と、送信部（受信部１２）が送信波を送信してから受信部１２に反射波が受信されるまでの第２受信時間とに基づいて、物体が存在すると推定される第１座標Ｑ１を演算する。更に、判定部２は、第２受信時間と、送信部が送信波を送信してから受信部１３に反射波が受信されるまでの第３受信時間とに基づいて、物体４が存在すると推定される第２座標Ｑ２を演算する。
　更に判定部２は、第１座標Ｑ１と第２座標Ｑ２との間の距離を所定の基準距離と比較し、第１座標Ｑ１と第２座標Ｑ２との間の距離が基準距離未満である場合には物体４は回避の必要があると判定し、第１座標Ｑ１と第２座標Ｑ２との間の距離が基準距離以上である場合には物体４は回避の必要がないと判定する。
　なお、本実施の形態では、受信部１２が送信部として用いられる。
　〔検知される物体が壁である場合〕
　次に本実施形態の物体検知装置から出力される送信波を反射する物体が、壁のように幅の広い（つまり左右方向に大きい）物体４である場合ついて、図４を参照しながら説明する。
　図４は、本開示の実施形態に係る物体検知装置において、送信波を反射する物体４が壁である場合の動作を説明するための図である。
　図４に示す物体４は、背が高く回避が必要であっても、反射点Ｐ１と反射点Ｐ３との間の距離が大きいことにより判定距離が基準距離以上となってしまう。ただし、上記の場合には、背が低く自動車３が乗り越えることができる物体４の場合よりも、反射波の強度（受信部１１～１３の出力電圧のピーク値）が高くなる。そこで、上記の壁のような物体４が障害物ではないと判定されてしまう検知漏れを抑えるために、判定部２は、受信部１１～１３のそれぞれの出力電圧のピーク値（反射波の強度）を基準閾値と比較する。そして、判定距離が基準距離以上であっても全ての受信部１１～１３の出力電圧のピーク値が基準閾値以上であれば物体４は障害物であると判定される。言い換えれば、判定部２は、判定距離が基準距離以上であって、且つ、いずれかの受信部１１～１３において出力電圧のピーク値が基準閾値未満である場合に、物体４は障害物ではないと判定される。上記の基準閾値は、回避の必要がある物体（障害物）４における反射波の強度（受信部１１～１３の出力電圧のピーク値）が超えると推定される値であって、受信タイミングの判定に用いられる受信閾値よりも高く設定される。また、受信部１１～１３の高さよりも背の低い物体４における反射波の強度は、物体４との距離がある程度以上遠ければ、物体４との距離が遠いほど低くなる。しかしながら、受信部１１～１３のそれぞれの指向性により、物体４との距離がある程度以上近ければ物体４との距離が近いほど低くなる。そこで、判定部２は、物体４との距離に応じて基準閾値を変更する。
　具体的には、判定部２は、第１受信時間、第２受信時間、及び、第３受信時間のうち少なくとも１個を用いて基準閾値を導出する。基準閾値の導出にはテーブルが用いられてもよいし演算が用いられてもよい。上記構成を採用すれば、壁のような物体４が障害物ではないと判定されてしまう検知漏れが抑えられる。
　つまり、本実施の形態の物体検知装置においては、より好ましくは、判定部２は、第１受信時間と第２受信時間と第３受信時間とのうち少なくとも１個を用いて、回避の必要な物体４における反射波の強度が超えると推定される基準閾値を導出する。
　更に、第１座標Ｑ１と第２座標Ｑ２との間の距離が基準距離以上である場合であっても、受信部１１に受信された反射波の強度と、受信部１２に受信された反射波の強度と、受信部１３に受信された反射波の強度との、全てが基準閾値以上であった場合には、判定部２は、物体４は回避の必要があると判定する。
　また、物体４が障害物であるにも関わらず判定距離が基準距離以上となる場合としては、図５に示すように第１反射点Ｐ１を有する物体４Ａと第３反射点Ｐ３を有する物体４Ｂとが互いに分離していて、第１反射点Ｐ１と第３反射点Ｐ３との間に隙間がある場合が考えられる。このような場合には、反射波の強度が低くなるので、上記のような基準閾値を用いても低背の物体４と判別することができない。ただし、上記のような場合には、１個の送信波に対して受信部１１～１３のそれぞれには反射波が複数回受信される。そこで、判定部２は、送信波が送信されてから第３受信部１３にｎ回目（ｎは２以上の所定の整数）の反射波が受信されたタイミング（つまり、受信部１３の出力電圧がいったん受信閾値を下回った後に再び受信閾値を上回った回数がｎ－１回となったタイミング）までの時間（以下、「第４受信時間」と呼ぶ。）と第２受信時間とを用いて第３座標Ｑ３を演算する。第３座標Ｑ３の演算は、第３受信時間に代えて上記の第４受信時間が用いられる点以外は第２座標Ｑ２の演算と同様に行われる。さらに、判定部２は、第１座標Ｑ１と第３座標Ｑ３との距離（以下、「第２判定距離」と呼ぶ。）を演算し、判定距離が基準距離以上であっても第２判定距離が基準距離未満であれば物体４は回避の必要がある（つまり障害物である）と判定する。上記構成を採用すれば、物体４が複数個存在する場合などに判定距離が大きくなることで物体４に回避の必要がない（つまり障害物ではない）と判定されてしまうという検知漏れが抑えられる。
　つまり、本実施の形態の物体検知装置においては、より好ましくは、判定部２は、第２受信時間と、送信部（受信部１２）が送信波を送信してから受信部１３に２回以上の所定回数の反射波が受信されるまでの第４受信時間とに基づいて、物体４が存在すると推定される第３座標Ｑ３を演算する。更に、判定部２は、第１座標Ｑ１と第２座標Ｑ２との間の距離が基準距離以上である場合であっても、第３座標Ｑ３と第１座標Ｑ１との間の距離が基準距離未満である場合には、物体４は回避の必要があると判定する。
　〔検知される物体が２つある場合〕
　次に本実施形態の物体検知装置から出力される送信波を反射する物体４が、２つに分離されている場合ついて、図５を参照しながら説明する。
　また、既に述べたように、本実施形態では、受信部１３を送信部として用いる動作も可能である。受信部１３が送信部として用いられる場合、上記説明中の受信部１１に代えて受信部１２が用いられ、上記説明中の受信部１３に代えて受信部１４が用いられる点以外は上記説明と共通の動作であるので、説明は省略する。
　以上の説明からも明らかなように本開示の物体検知装置によれば、送信波を反射する物体の背が低く回避の必要がないにも関わらず、回避の必要があると判定されてしまうという誤検知の発生を減らすことができる。また、検知範囲を縮小することで上記のような物体の誤検知の発生を抑えるようにしていた従来の物体検知装置に比べ、本開示の物体検知装置によれば、検知範囲を縮小せず、誤検知の発生を抑えることができる。
　２　判定部
　４，４Ａ，４Ｂ　物体
　１１，１２，１３，１４　受信部
　Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３　座標

Claims (5)

  1. 　検知範囲に対して送信波を送信する送信部と、
    　前記送信部から送信された送信波が前記検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する第１受信部と、
    　前記送信部から送信された送信波が前記検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する第２受信部と、
    　前記送信部から送信された送信波が前記検知範囲内の物体によって反射された反射波を受信する第３受信部と、
    　前記第１受信部、前記第２受信部、並びに前記第３受信部の出力に基づいて、回避の必要な物体の有無を判定する判定部と、
    を備え、
    　前記判定部は、
    　　前記送信部が送信波を送信してから前記第１受信部に反射波が受信されるまでの第１受信時間と、前記送信部が送信波を送信してから前記第２受信部に反射波が受信されるまでの第２受信時間とに基づいて、物体が存在すると推定される第１座標を演算し、
    　　前記第２受信時間と、前記送信部が送信波を送信してから前記第３受信部に反射波が受信されるまでの第３受信時間とに基づいて、物体が存在すると推定される第２座標を演算し、
    　　前記第１座標と前記第２座標との間の距離を所定の基準距離と比較し、前記第１座標と前記第２座標との間の距離が前記基準距離未満である場合には前記物体は回避の必要があると判定し、前記第１座標と前記第２座標との間の距離が前記基準距離以上である場合には前記物体は回避の必要がないと判定する物体検知装置。
  2. 　前記第２受信部が前記送信部として用いられる請求項１記載の物体検知装置。
  3. 　前記判定部は、
    　　前記第２受信時間と、前記送信部が送信波を送信してから前記第３受信部に２回以上の所定回数の反射波が受信されるまでの第４受信時間とに基づいて、物体が存在すると推定される第３座標を演算し、
    　　前記第１座標と前記第２座標との間の距離が前記基準距離以上である場合であっても、前記第３座標と前記第１座標との間の距離が前記基準距離未満である場合には、前記物体は回避の必要があると判定する請求項１または請求項２記載の物体検知装置。
  4. 　前記判定部は、前記第１受信時間と前記第２受信時間と前記第３受信時間とのうち少なくとも１個を用いて、回避の必要な物体における反射波の強度が超えると推定される基準閾値を導出し、
    　前記第１座標と前記第２座標との間の距離が前記基準距離以上である場合であっても、前記第１受信部に受信された反射波の強度と、前記第２受信部に受信された反射波の強度と、前記第３受信部に受信された反射波の強度との、全てが前記基準閾値以上であった場合には、前記判定部は、前記物体は回避の必要があると判定する請求項１～３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
  5. 　前記第１受信部と前記第３受信部とは互いに異なる高さに配置されている請求項１～４のいずれか１項に記載の物体検知装置。
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