WO2021024309A1 - 障害物検知装置 - Google Patents

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WO2021024309A1
WO2021024309A1 PCT/JP2019/030525 JP2019030525W WO2021024309A1 WO 2021024309 A1 WO2021024309 A1 WO 2021024309A1 JP 2019030525 W JP2019030525 W JP 2019030525W WO 2021024309 A1 WO2021024309 A1 WO 2021024309A1
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WO
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wave
unit
obstacle
obstacle detection
detection device
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Application number
PCT/JP2019/030525
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English (en)
French (fr)
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裕 小野寺
井上　悟
亘 辻田
努 朝比奈
元気 山下
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/26—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • G01S13/28—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
    • 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
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes

Definitions

  • the present invention relates to an obstacle detection device.
  • Patent Document 1 There is a technology for detecting obstacles by transmitting and receiving signal waves such as ultrasonic waves.
  • a pulsed ultrasonic wave is radiated into space as an exploration wave, a reflected wave which is an exploration wave reflected by an object is received, and a predetermined time window is set for the received reflected wave. Therefore, a method of determining whether or not the object reflecting the exploration wave is a person is disclosed based on whether or not there are multiple forest-like echoes that are reflected waves in the set time window.
  • transmission power is defined by the product of the amplitude of the transmitted wave and the pulse width of the transmitted wave. Therefore, the transmission power can be increased by widening the pulse width of the transmission wave without increasing the amplitude of the transmission wave.
  • the pulse width of the transmitted wave is widened in order to detect an obstacle existing in a distant place, the wave is reflected at a plurality of positions on the obstacle. Since the reflected waves, which are the transmitted waves, overlap with each other, the received reflected waves may not form a forest-like echo.
  • the present invention is for solving the above-mentioned problems, and is an obstacle detection device capable of determining whether or not a detected obstacle is a person by increasing the transmission power by widening the pulse width of the transmitted wave. Is intended to provide.
  • the obstacle detection device is a window setting unit that sets a range in which a distance measuring sensor that transmits / receives a signal wave having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency and a received wave received by the distance measuring sensor exist as a window.
  • the correlation calculation unit that acquires the correlation waveform and the correlation calculation unit acquire the received wave that exists in the window set by the window setting unit by performing the correlation calculation using the transmission wave transmitted by the ranging sensor.
  • a determination unit for determining that a person exists as an obstacle and an output unit for outputting determination information indicating the determination result of the determination unit are provided.
  • the present invention it is possible to increase the transmission power by widening the pulse width of the transmission wave and determine whether or not the detected obstacle is a person.
  • FIG. 1A is a diagram showing an example of the positional relationship between the sensor that transmits and receives the exploration wave in the conventional method and the reflection surface on the obstacle.
  • FIG. 1B is a diagram showing an example of time-dependent changes in the transmitted wave and the received wave in the conventional method.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of the positional relationship between the sensor that transmits and receives the exploration wave in the conventional method and the reflection surface on the obstacle.
  • FIG. 2B is a diagram showing an example of time-dependent changes in the transmitted wave and the received wave in the conventional method.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a main part of the obstacle detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of the positional relationship between the distance measuring sensor that transmits and receives the exploration wave in the obstacle detection device according to the first embodiment and the reflection surface on the obstacle.
  • FIG. 4B is a diagram showing an example of a transmission signal generated by the transmission signal generation unit, a reception signal acquired by the reception signal acquisition unit, time series information generated by the obstacle detection unit, and a correlation waveform acquired by the correlation calculation unit.
  • Is. 5A and 5B are diagrams showing an example of the hardware configuration of the main part of the hardware constituting the obstacle detection device according to the first embodiment, excluding the distance measuring sensor.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing of the obstacle detection device according to the first embodiment.
  • Embodiment 1 The obstacle detection device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. Before explaining the configuration of the obstacle detection device 100 according to the first embodiment, first, a conventional general obstacle detection method (hereinafter referred to as “conventional method”) will be described.
  • a signal wave having a predetermined frequency is transmitted as a search wave from a sensor of a type such as a sonar or a millimeter wave radar, and the reflected wave, which is a search wave reflected by an obstacle, is received by the sensor as a received wave. ..
  • the presence or absence of an obstacle is detected by using the received received wave, and the distance from the sensor to the obstacle is calculated.
  • the distance from the sensor to the obstacle is calculated by using the period from the transmission of the transmitted wave to the reception of the received wave (hereinafter referred to as “propagation delay time”).
  • the distance from the sensor to the obstacle is calculated by using the following equation (1).
  • L (V ⁇ T1) / 2 ⁇ ⁇ ⁇ Equation (1)
  • L is the distance from the sensor to the reflective surface of the obstacle.
  • V is the propagation velocity of the exploration wave.
  • T1 is a propagation delay time.
  • the conventional method is to calculate the distance between the sensor and each of the plurality of reflective surfaces.
  • the minimum distance difference between the plurality of reflecting surfaces that can be calculated by separating the received signal indicating the exploration wave reflected by each of the plurality of reflecting surfaces for each reflecting surface is determined by the distance resolution.
  • the distance resolution can be expressed by the following equation (2).
  • LR (V ⁇ T2) / 2 ⁇ ⁇ ⁇ Equation (2)
  • LR is the distance resolution.
  • T2 is the pulse width of the exploration wave which is the transmitted wave.
  • the pulse width of the exploration wave, which is the transmitted wave means a period during which the sensor continuously emits the exploration wave, which is the transmitted wave.
  • the user sets the distance between the sensor and each of the two reflecting surfaces.
  • the distance resolution and the distance between the reflecting surfaces must satisfy the following equation (3).
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the transmitted wave, the received wave, and the distance between the reflecting surfaces.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the transmitted wave, the received wave, and the distance between the reflecting surfaces when the pulse width of the exploration wave, which is the transmitted wave, satisfies the equation (4).
  • FIG. 1A is a diagram showing an example of the positional relationship between the sensor that transmits and receives the exploration wave in the conventional method and the reflection surface on the obstacle.
  • the obstacle is described as having two reflecting surfaces having a distance between the reflecting surfaces of D.
  • a part of the exploration wave which is a transmission wave emitted from the sensor is reflected by the reflection surface of the obstacle, and a part of the reflected wave which is the reflected exploration wave is a sensor as a reception wave. Received by.
  • FIG. 1B is a diagram showing an example of time-dependent changes in the transmitted wave and the received wave in the conventional method.
  • the vertical axis indicates the magnitude of the amplitude of the transmitted wave or the received wave
  • the horizontal axis indicates the passage of time with the time point at which the transmitted wave is output as the origin.
  • the horizontal axis of FIG. 1B is the time normalized by doubling the reciprocal of the propagation velocity of the exploration wave in order to make the position of the reflecting surface in the obstacle shown in FIG. 1A correspond to the position of the sensor. It is shown by the axis. As shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the transmitted wave, the received wave, and the distance between the reflecting surfaces in the conventional method.
  • FIG. 2 shows the distance between the transmitted wave, the received wave, and the reflecting surface when the pulse width of the exploration wave, which is the transmitted wave, does not satisfy the equation (4) and the left side and the right side of the equation (4) are equal. It is a figure which shows an example of a relationship.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of the positional relationship between the sensor that transmits and receives the exploration wave in the conventional method and the reflection surface on the obstacle. Since FIG. 2A is the same as FIG. 1A, the description thereof will be omitted.
  • FIG. 2B is a diagram showing an example of time-dependent changes in the transmitted wave and the received wave in the conventional method. Since the vertical axis and the horizontal axis in FIG. 2B are the same as the vertical axis and the horizontal axis in FIG. 1B, description thereof will be omitted.
  • the exploration wave shown in FIG. 2B has a wider pulse width than the exploration wave shown in FIG. 1B. As shown in FIG.
  • the transmission power of the exploration wave is increased by widening the pulse width of the exploration wave, and in the case of FIG. 2 as compared with the case of FIG. 1, it is possible to detect an obstacle existing farther. It will be possible.
  • the pulse width of the exploration wave is widened, as shown in FIG. 2B, the relationship between the pulse width of the transmitted wave and the distance between the reflecting surfaces does not satisfy the equation (4), and the left side of the equation (4) When the right side is equal, the received wave is not divided into two periods but becomes one continuous period. Therefore, the conventional method may not be able to detect the existence of two reflecting surfaces in an obstacle. is there.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a main part of the obstacle detection device 100 according to the first embodiment.
  • the obstacle detection device 100 includes a distance measuring sensor 110, a transmission signal generation unit 120, a reception signal acquisition unit 130, an obstacle detection unit 140, a window setting unit 150, a correlation calculation unit 160, a determination unit 170, and an output unit 190. ..
  • the distance measuring sensor 110 is composed of a sensor of a type such as a sonar or a millimeter wave radar, and transmits and receives a signal wave having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency.
  • the transmission signal generation unit 120 generates a transmission signal for radiating a transmission wave, which is a signal wave, as a search wave from the distance measuring sensor 110, and converts the generated transmission signal into an electric signal by D / A conversion. , The converted transmission signal is output to the ranging sensor 110 as an electric signal. Further, the transmission signal generation unit 120 outputs, for example, the generated transmission signal to the correlation calculation unit 160.
  • the transmission signal generation unit 120 generates a modulated signal modulated by a signal having an autocorrelation equal to or higher than a predetermined autocorrelation as a transmission signal. More specifically, for example, the transmission signal generation unit 120 generates a transmission signal having an autocorrelation characteristic such as a PN (Pseudo Noise) code. For example, the transmission signal generation unit 120 may generate a modulated signal modulated by phase modulation as a transmission signal. Further, for example, the transmission signal generation unit 120 may generate a modulation signal modulated by frequency modulation as a transmission signal instead of phase modulation.
  • PN Pulseudo Noise
  • the distance measuring sensor 110 receives the transmission signal generated by the transmission signal generation unit 120 from the transmission signal generation unit 120, and radiates the transmission wave, which is a signal wave corresponding to the transmission signal, as a search wave.
  • the exploration wave is, for example, a sparse and dense wave such as an ultrasonic wave.
  • a part of the exploration wave emitted by the distance measuring sensor 110 is reflected by an obstacle, and a part of the reflected wave which is the reflected exploration wave is received as a received wave by the distance measuring sensor 110.
  • the distance measuring sensor 110 converts the received received wave into an electric signal and outputs it to the received signal acquisition unit 130.
  • the reception signal acquisition unit 130 receives the electric signal indicating the reception wave output by the ranging sensor 110 as a reception signal, converts it into a digital signal by A / D conversion, and converts the reception signal into a digital signal. To get.
  • the reception signal acquisition unit 130 outputs the reception signal converted into a digital signal to the obstacle detection unit 140 and the correlation calculation unit 160.
  • the obstacle detection unit 140 receives the reception signal output by the reception signal acquisition unit 130, and uses the reception signal to detect the presence or absence of an obstacle. Specifically, for example, the obstacle detection unit 140 transmits a transmission wave transmitted by the ranging sensor 110 when the magnitude of the amplitude of the reception signal acquired by the reception signal acquisition unit 130 is larger than a predetermined amplitude threshold value. By determining that there is an obstacle within the reach of the above, the presence or absence of the obstacle is detected. Further, the obstacle detection unit 140 calculates the distance from the distance measuring sensor 110 to the detected obstacle by using the equation (1).
  • the method of detecting an obstacle by the obstacle detection unit 140 and the method of calculating the distance from the distance measuring sensor 110 to the obstacle detected by the obstacle detection unit 140 are the same as the conventional methods, and thus the description thereof will be omitted. ..
  • the obstacle detection unit 140 determines that there is an obstacle within the reach of the transmitted wave, for example, the period in which the magnitude of the amplitude of the received signal is larger than the predetermined amplitude threshold value is set to 1, and the received signal is set to 1.
  • Binary time series information in which the period in which the magnitude of the amplitude is smaller than the predetermined amplitude threshold value is 0 is generated, and the generated time series information is output to the window setting unit 150.
  • the window setting unit 150 receives the time series information output by the obstacle detection unit 140, sets a period in which the value indicated by the time series information is 1, as a time window, and correlates the window information indicating the set time window. Output to the calculation unit 160.
  • the window setting unit 150 describes the time window as a window, the propagation delay time and the distance from the distance measuring sensor 110 to the reflection point of the obstacle linearly correspond to each other on a one-to-one basis. Therefore, the window setting unit 150 may set a distance window as a window.
  • the correlation calculation unit 160 receives the window information output by the window setting unit 150, the reception signal output by the reception signal acquisition unit 130, and the transmission signal output by the transmission signal generation unit 120, and enters the window indicated by the window information.
  • a correlation waveform is acquired by performing a correlation calculation on an existing received signal using the transmitted signal.
  • the correlation calculation unit 160 outputs the correlation waveform information indicating the acquired correlation waveform to the determination unit 170.
  • the correlation calculation unit 160 uses the window information output by the window setting unit 150, and among the received signals output by the reception signal acquisition unit 130, the period corresponding to the time window indicated by the window information.
  • a received signal (hereinafter referred to as "cut-out reception signal") is cut out and acquired.
  • the correlation calculation unit 160 calculates the correlation waveform by performing cross-correlation calculation between the cut-out reception signal and the transmission signal. Since the transmitted signal has autocorrelation characteristics such as a PN code, the received signal corresponds to the reflected wave, which is a search wave reflected by two or more reflecting surfaces, even when they overlap each other.
  • the reception signal corresponding to the reflected wave which is a search wave reflected by different reflection surfaces, can be separated as a correlation waveform. ..
  • the determination unit 170 receives the correlation waveform information output by the correlation calculation unit 160, and determines that a person exists as an obstacle when a plurality of peaks are present in the correlation waveform indicated by the correlation waveform information. More specifically, for example, the determination unit 170 extracts a section in which the value indicated by the correlation waveform is continuously larger than a predetermined threshold value, and acquires the number of the extracted sections. The determination unit 170 determines that the obstacle detected by the obstacle detection unit 140 is a person when the number of the sections is two or more, and when the number of the sections is one, the obstacle detection unit 170. It is determined that the obstacle detected by 140 is not a person but an object such as a stationary object.
  • the window setting unit 150 sets the range in which the received signal indicated by the received wave received by the ranging sensor 110 exists as a window, so that the window setting unit 150 determines the determination unit 170 according to the state of the received signal.
  • the range for determining whether or not there are a plurality of peaks in the correlation waveform can be limited, noise immunity can be improved. More specifically, for example, when the obstacle is a person, the relative distance from the sensor of the reflecting surface of the person who reflects the search wave transmitted by the sensor changes depending on the direction or posture of the person. That is, when the obstacle is a person, the distance between the reflecting surfaces changes depending on the direction or posture of the person.
  • the window setting unit 150 sets the range in which the received signal indicated by the received wave received by the distance measuring sensor 110 exists as a window according to the distance between the reflecting surfaces, so that the direction of the person or the direction of the person is changed. Since the determination unit 170 can appropriately set the range for determining whether or not there are a plurality of peaks in the correlation waveform according to the posture and the like, the noise immunity is improved and whether or not the obstacle is a person. Can be accurately determined.
  • the output unit 190 outputs determination information indicating the result of the determination by the determination unit 170. Specifically, for example, the output unit 190 outputs the determination information to a display device (not shown). By outputting the determination information to the display device, the obstacle detection device 100 can notify the user whether or not the detected obstacle is a person. Further, for example, the output unit 190 may output the determination information to a driving support device (not shown). When the obstacle detection device 100 outputs the judgment information to the driving support device, the driving support device receives the judgment information output by the output unit 190, and based on the result of the judgment by the judgment unit 170 indicated by the judgment information, the driving support device receives the judgment information. Controls the braking or traveling direction of the vehicle.
  • the output destination to which the output unit 190 outputs the determination information is not limited to the display device, the driving support device, or the like, and is, for example, a vehicle control device, a parking support device, a collision avoidance device, a vehicle side object detection device, or a vehicle side object detection device. It may be a corner sensor control device or the like.
  • the search wave emitted by the obstacle detection device 100 the reflected wave which is the search wave reflected by the reflection surface, the transmission signal generated by the transmission signal generation unit 120, and the reception signal acquisition.
  • the received signal acquired by the unit 130, the time series information generated by the obstacle detection unit 140, and the correlation waveform acquired by the correlation calculation unit 160 will be described.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of the positional relationship between the distance measuring sensor 110 that transmits and receives the exploration wave in the obstacle detection device 100 according to the first embodiment and the reflection surface on the obstacle.
  • the obstacle will be described as having three reflecting surfaces.
  • a part of the exploration wave which is the transmitted wave emitted from the ranging sensor 110, is reflected by each of the three reflecting surfaces of the obstacle, and is one of the reflected exploration waves.
  • Each unit is received by the sensor as a received wave.
  • FIG. 4B shows a transmission signal generated by the transmission signal generation unit 120, a reception signal acquired by the reception signal acquisition unit 130, time series information generated by the obstacle detection unit 140, and a correlation waveform acquired by the correlation calculation unit 160. It is a figure which shows an example.
  • the vertical axis in the figure showing the transmission signal generated by the transmission signal generation unit 120, the reception signal acquired by the reception signal acquisition unit 130, and the correlation waveform acquired by the correlation calculation unit 160 is the transmission signal and the reception signal.
  • the magnitude of the amplitude of the correlation waveform is the transmission signal and the reception signal.
  • the vertical axis in the figure showing the time-series information generated by the obstacle detection unit 140 indicates the binary value indicated by the time-series information.
  • FIG. 4B shows a transmission signal generated by the transmission signal generation unit 120, a reception signal acquired by the reception signal acquisition unit 130, time series information generated by the obstacle detection unit 140, and a correlation waveform acquired by the correlation calculation unit 160.
  • the horizontal axis in the figure showing an example of the waveform shows the passage of time with the time point when the transmission signal is output to the ranging sensor 110 as the origin.
  • the horizontal axis of FIG. 4B normalizes the time by doubling the reciprocal of the propagation velocity of the exploration wave in order to make the position of the reflecting surface on the obstacle shown in FIG. 4A correspond to the position of the distance measuring sensor 110. It is shown by the converted time axis.
  • the transmission signal generation unit 120 generates a transmission signal having an autocorrelation characteristic in which a part of the phase is inverted in the middle of the pulse width of the transmission signal.
  • the transmission signal generation unit 120 will be described as generating a modulated wave transmission signal as shown in FIG. 4B by modulating with a signal having an autocorrelation equal to or higher than a predetermined autocorrelation. May generate a modulated wave transmission signal modulated by phase modulation or a modulated wave transmission signal modulated by frequency modulation.
  • the correlation calculation unit 160 has a first received signal corresponding to the reflected wave which is a search wave reflected by the first reflecting surface and a second reflected signal. If the second received signal corresponding to the reflected wave, which is the probe wave reflected by the surface, is deviated by 1 bit or more in the time axis direction, the first received signal and the second received signal can be separated. it can.
  • bit width the width of 1 bit in the time axis direction (hereinafter referred to as “bit width”) is, for example, between the time when the phase is inverted and the time when the phase is inverted next, as shown in FIG. 4B. It is a period.
  • the bit width is, for example, a period during which the reflected wave, which is a search wave reflected by the body of a person, and the reflected wave, which is a search wave reflected by a person's hand or foot, can be separated, that is, several tens of cm (centimeters). It is desirable that the period is shorter than the period during which the exploration wave such as ultrasonic waves propagates back and forth.
  • the reception signal acquisition unit 130 receives a reception signal on which a plurality of signals having the autocorrelation characteristic are superimposed from the distance measuring sensor 110, and acquires the reception signal as shown in FIG. 4B. Specifically, for example, as shown in FIG. 4A, when the obstacle has three reflecting surfaces, the signal received by the received signal acquisition unit 130 from the distance measuring sensor 110 has three autocorrelation characteristics. The signals are superimposed.
  • the obstacle detection unit 140 detects the presence or absence of an obstacle, and when there is an obstacle, in addition to calculating the distance from the distance measuring sensor 110 to the obstacle, when the value is binary as shown in FIG. 4B. Generate series information.
  • the window setting unit 150 receives the time series information output by the obstacle detection unit 140, and sets a period in which the value indicated by the time series information is 1 as a time window.
  • the window set by the window setting unit 150 is not limited to the time window, and may be, for example, a distance window based on the distance axis calculated by the equation (1).
  • the correlation calculation unit 160 acquires a cutout reception signal using a time window, and calculates a correlation waveform as shown in FIG.
  • the determination unit 170 acquires the number of peaks in the correlation waveform calculated by the correlation calculation unit 160. For example, in the correlation waveform as shown in FIG. 4B, the determination unit 170 acquires 3 as the number of peaks of the correlation waveform, and since there are a plurality of peaks, the obstacle detected by the obstacle detection unit 140 is a person. Judge that there is.
  • 5A and 5B are diagrams showing an example of the hardware configuration of the main part of the hardware constituting the obstacle detection device 100 according to the first embodiment, excluding the distance measuring sensor 110.
  • the hardware of the main part of the obstacle detection device 100 except for the distance measuring sensor 110 is composed of a computer, and the computer has a processor 201 and a memory 202.
  • the memory 202 is a program for causing the computer to function as a transmission signal generation unit 120, a reception signal acquisition unit 130, an obstacle detection unit 140, a window setting unit 150, a correlation calculation unit 160, a determination unit 170, and an output unit 190. Is remembered.
  • the processor 201 reads and executes the program stored in the memory 202, the transmission signal generation unit 120, the reception signal acquisition unit 130, the obstacle detection unit 140, the window setting unit 150, the correlation calculation unit 160, and the determination unit 170 , And the output unit 190 is realized.
  • the hardware of the main part of the obstacle detection device 100 other than the distance measuring sensor 110 may be configured by the processing circuit 203. In this case, even if the functions of the transmission signal generation unit 120, the reception signal acquisition unit 130, the obstacle detection unit 140, the window setting unit 150, the correlation calculation unit 160, the determination unit 170, and the output unit 190 are realized by the processing circuit 203. good.
  • the hardware of the main part of the obstacle detection device 100 other than the distance measuring sensor 110 may be composed of the processor 201, the memory 202, and the processing circuit 203 (not shown).
  • some of the functions of the transmission signal generation unit 120, the reception signal acquisition unit 130, the obstacle detection unit 140, the window setting unit 150, the correlation calculation unit 160, the determination unit 170, and the output unit 190 are processors. It may be realized by 201 and the memory 202, and the remaining function may be realized by the processing circuit 203.
  • the hardware of the main part of the obstacle detection device 100 other than the distance measuring sensor 110 is a D / A conversion circuit (not shown) that D / A-converts the transmission signal generated by the transmission signal generation unit 120, or a reception.
  • the signal acquisition unit 130 may include an A / D conversion circuit (not shown) that A / D converts the received signal received from the distance measuring sensor 110.
  • the processor 201 uses, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a microprocessor, a microcontroller, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • microprocessor a microcontroller
  • DSP Digital Signal Processor
  • the memory 202 uses, for example, a semiconductor memory or a magnetic disk. More specifically, the memory 202 includes a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Memory), and an EEPROM (Electrically Memory). It uses an HDD or the like.
  • the processing circuit 203 includes, for example, an ASIC (Application Special Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), a System-System (System) System. Is used.
  • ASIC Application Special Integrated Circuit
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • System-System System-System
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing of the obstacle detection device 100 according to the first embodiment.
  • the obstacle detection device 100 for example, repeatedly executes the process of the flowchart.
  • step ST601 the transmission signal generation unit 120 generates a transmission signal.
  • step ST602 the ranging sensor 110 radiates an exploration wave which is a transmission wave.
  • step ST603 the ranging sensor 110 acquires the reflected wave as a received wave.
  • step ST604 the reception signal acquisition unit 130 acquires the reception signal.
  • step ST605 the obstacle detection unit 140 determines whether or not an obstacle has been detected. If it is determined in step ST605 that the obstacle detection unit 140 has not detected an obstacle, the obstacle detection device 100 ends the processing of the flowchart, returns to the processing of step ST601, and processes the flowchart. Is repeated.
  • the obstacle detection unit 140 calculates the distance from the distance measuring sensor 110 to the obstacle in step ST606.
  • the obstacle detection unit 140 generates binary time series information.
  • the window setting unit 150 sets the time window.
  • the correlation calculation unit 160 acquires the correlation waveform.
  • the determination unit 170 determines that a person exists as an obstacle when a plurality of peaks are present in the correlation waveform.
  • the output unit 190 outputs determination information indicating the determination result determined by the determination unit 170.
  • the obstacle detection device 100 ends the processing of the flowchart, returns to the processing of step ST601, and repeatedly executes the processing of the flowchart.
  • the obstacle detection device 100 sets the range in which the distance measuring sensor 110 that transmits / receives a signal wave having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency and the received signal indicated by the received wave received by the distance measuring sensor 110 exist.
  • the window setting unit 150 set as a window and the received signal existing in the window set by the window setting unit 150 are subjected to a correlation calculation using the transmission signal indicated by the transmission wave transmitted by the distance measuring sensor 110.
  • An output unit 190 that outputs determination information indicating the above is provided.
  • the obstacle detection device 100 can increase the transmission power by widening the pulse width of the transmission wave and determine whether or not the detected obstacle is a person. Therefore, the obstacle detection device 100 can increase the transmission power by widening the pulse width of the transmitted wave, and can determine whether or not the obstacle existing in the distance is a person. Further, the obstacle detection device 100 transmits and receives a signal wave having a frequency lower than a predetermined frequency by the distance measuring sensor 110, so that the atmospheric attenuation of the exploration wave is compared with the case where the exploration wave is transmitted and received at a high frequency. Therefore, it is possible to determine whether or not an obstacle existing at a greater distance is a person.
  • the obstacle detection device 100 transmits and receives a signal wave having a frequency lower than a predetermined frequency, so that the distance measuring sensor 110 transmits and receives a high frequency exploration wave, as compared with a case where the distance measuring sensor 110 transmits and receives a high frequency exploration wave. Since the sound absorption of waves can be reduced, it is possible to determine whether or not an obstacle existing farther away is a person.
  • the obstacle detection device 100 determines according to the state of the received signal by setting the range in which the received signal indicated by the received wave received by the ranging sensor 110 exists as a window by the window setting unit 150. Since the range in which the unit 170 determines whether or not a plurality of peaks are present in the correlation waveform can be limited, the noise immunity can be improved. Therefore, in the obstacle detection device 100, the window setting unit 150 sets the range in which the received signal indicated by the received wave received by the ranging sensor 110 exists as a window, so that whether or not the obstacle is a person. Can be accurately determined.
  • the obstacle detection device 100 can notify the user whether or not the obstacle is a person by outputting the result of determining whether or not the obstacle is a person to, for example, a display device. it can. Further, the obstacle detection device 100 can make the driving support device perform highly accurate driving support by outputting the result of determining whether or not the obstacle is a person to, for example, the driving support device. ..
  • the obstacle detection device 100 is configured such that the transmission wave transmitted by the distance measuring sensor 110 is a modulated wave modulated by a signal having an autocorrelation equal to or higher than a predetermined autocorrelation.
  • the obstacle detection device 100 can determine that the received signal corresponds to the search wave reflected by the plurality of reflecting surfaces even when the distance between the reflecting surfaces is short. It is possible to accurately determine whether or not an obstacle is a person.
  • the transmission wave transmitted by the distance measuring sensor 110 is configured as a modulated wave modulated by phase modulation.
  • the obstacle detection device 100 can determine that the received signal corresponds to the search wave reflected by the plurality of reflecting surfaces even when the distance between the reflecting surfaces is short. It is possible to accurately determine whether or not an obstacle is a person.
  • the transmission wave transmitted by the distance measuring sensor 110 is configured as a modulated wave modulated by frequency modulation.
  • the obstacle detection device 100 can determine that the received signal corresponds to the search wave reflected by the plurality of reflecting surfaces even when the distance between the reflecting surfaces is short. It is possible to accurately determine whether or not an obstacle is a person.
  • any component of the embodiment can be modified, or any component can be omitted in the embodiment.
  • the obstacle detection device according to the present invention can be applied to a vehicle or the like.
  • 100 obstacle detection device 110 distance measurement sensor, 120 transmission signal generation unit, 130 reception signal acquisition unit, 140 obstacle detection unit, 150 window setting unit, 160 correlation calculation unit, 170 judgment unit, 190 output unit, 201 processor, 202 memory, 203 processing circuit.

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Abstract

障害物検知装置（１００）は、予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信する測距センサ（１１０）と、前記測距センサ（１１０）が受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、窓として設定する窓設定部（１５０）と、前記窓設定部（１５０）が設定した前記窓内に存在する前記受信信号について、前記測距センサ（１１０）が送信した送信波が示す送信信号を用いて相関演算を行うことにより、相関波形を取得する相関演算部（１６０）と、前記相関演算部（１６０）が取得した前記相関波形に複数のピークが存在するとき、障害物として人物が存在すると判定する判定部（１７０）と、前記判定部（１７０）が判定した結果を示す判定情報を出力する出力部（１９０）と、を備えた。

Description

障害物検知装置
　この発明は、障害物検知装置に関するものである。
　超音波等の信号波を送受信することにより、障害物を検知する技術がある。
　例えば、特許文献１には、パルス状の超音波を探査波として空間へ放射し、物体で反射した探査波である反射波を受信し、受信した反射波に予め定められた時間窓を設定して、設定した時間窓内に複数の反射波である林状エコーが存在するか否かにより、探査波を反射させた物体が人物であるか否かを判定する方法が開示されている。
ＵＳ８４３２７７０Ｂ２号公報
　超音波等の信号波を送受信することにより、遠方に存在する障害物を検知するためには、送信する送信波のパワー（以下「送信パワー」という。）を大きくする必要がある。
　送信パワーは、送信波の振幅と、送信波のパルス幅との積により定義される。したがって、送信波の振幅を大きくしなくても、送信波のパルス幅を広げることにより、送信パワーを大きくすることができる。
　しなしながら、例えば、特許文献１に開示された方法等の従来の方法において、遠方に存在する障害物を検知するために送信波のパルス幅を広げると、障害物における複数の位置でそれぞれ反射した送信波である反射波が重なり合ってしまうため、受信した反射波が林状エコーとならない場合がある。
　この発明は、上述の問題点を解決するためのもので、送信波のパルス幅を広げることにより送信パワーを大きくして、検知した障害物が人物であるか否かを判定できる障害物検知装置を提供することを目的としている。
　この発明に係る障害物検知装置は、予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信する測距センサと、測距センサが受信した受信波が存在する範囲を、窓として設定する窓設定部と、窓設定部が設定した窓内に存在する受信波について、測距センサが送信した送信波を用いて相関演算を行うことにより、相関波形を取得する相関演算部と、相関演算部が取得した相関波形に複数のピークが存在するとき、障害物として人物が存在すると判定する判定部と、判定部が判定した結果を示す判定情報を出力する出力部と、を備えた。
　この発明によれば、送信波のパルス幅を広げることにより送信パワーを大きくして、検知した障害物が人物であるか否かを判定できる。
図１Ａは、従来方法における探査波を送受信したセンサと障害物における反射面との位置関係の一例を示す図である。図１Ｂは、従来方法における送信波及び受信波の経時変化の一例を示す図である。 図２Ａは、従来方法における探査波を送受信したセンサと障害物における反射面との位置関係の一例を示す図である。図２Ｂは、従来方法における送信波及び受信波の経時変化の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る障害物検知装置の要部の構成の一例を示すブロック図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る障害物検知装置における探査波を送受信する測距センサと障害物における反射面との位置関係の一例を示す図である。図４Ｂは、送信信号生成部が生成する送信信号、受信信号取得部が取得する受信信号、障害物検知部が生成する時系列情報、及び、相関演算部が取得する相関波形の一例を示す図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態１に係る障害物検知装置を構成するハードウェアのうち測距センサを除く要部のハードウェア構成の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る障害物検知装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
　以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１から図６を参照して実施の形態１に係る障害物検知装置１００について説明する。
　実施の形態１に係る障害物検知装置１００の構成を説明する前に、まず、従来の一般的な障害物検知方法（以下「従来方法」という。）について説明する。
　従来方法は、ソナー又はミリ波レーダ等の方式のセンサから予め定められた周波数の信号波を探査波として送信し、障害物で反射した探査波である反射波を受信波として当該センサにより受信する。
　従来方法は、受信した受信波を用いて、障害物の有無を検知すると共に、当該センサから障害物までの距離を算出する。
　具体的には、例えば、従来方法は、受信波の振幅の大きさが、予め定められた振幅閾値より大きい場合、当該センサが送信する送信波の到達範囲内に障害物があると判定することにより、障害物の有無を検知する。
　更に、従来方法は、送信波を送信してから受信波を受信するまでの期間（以下「伝搬遅延時間」という。）を用いて、当該センサから障害物までの距離を算出する。
　具体的には、例えば、従来方法は、次式（１）を用いて、当該センサから障害物までの距離を算出する。
　Ｌ＝（Ｖ×Ｔ１）／２　・・・　式（１）
　ここで、Ｌは、当該センサから障害物における反射面までの距離である。また、Ｖは、探査波の伝搬速度である。また、Ｔ１は、伝搬遅延時間である。
　複数の障害物が存在する場合、又は、１つの障害物において複数の反射面が存在する場合等、従来方法は、当該センサと、複数の反射面のそれぞれとの間の距離を算出するためには、複数の反射面同士の間の距離が距離分解能より大きい必要がある。換言すれば、複数の反射面のそれぞれで反射した探査波を示す受信信号を、反射面毎に分離して算出できる複数の反射面同士の最小距離差は、距離分解能により決定される。
　具体的には、例えば、距離分解能は、次式（２）により表すことができる。
　ＬＲ＝（Ｖ×Ｔ２）／２　・・・　式（２）
　ここで、ＬＲは、距離分解能である。また、Ｔ２は、送信波である探査波のパルス幅である。なお、ここで言う送信波である探査波のパルス幅とは、当該センサが送信波である探査波を継続して放射する期間を意味する。
　例えば、２つの反射面同士の間の距離（以下「反射面間距離」という。）がＤである障害物において、ユーザが、当該センサと、当該２つの反射面のそれぞれとの間の距離を示す情報を取得したい場合、距離分解能と反射面間距離とは、次式（３）を満たす必要がある。
　Ｄ＞ＬＲ　・・・　式（３）
　したがって、当該場合、送信波である探査波のパルス幅は、次式（４）を満たす必要がある。
　Ｔ２＜（Ｄ／Ｖ）×２　・・・　式（４）
　図１及び図２を参照して、送信波、受信波、及び反射面間距離の関係について説明する。
　図１は、送信波、受信波、及び反射面間距離の関係の一例を示す図である。
　特に、図１は、送信波である探査波のパルス幅が式（４）を満たす場合における、送信波、受信波、及び反射面間距離の関係の一例を示す図である。
　図１Ａは、従来方法における探査波を送受信したセンサと障害物における反射面との位置関係の一例を示す図である。
　図１Ａに示すように、障害物は、反射面間距離がＤである２つの反射面を有するものとして説明する。
　図１Ａに示すように、センサから放射された送信波である探査波の一部は、障害物における反射面で反射して、反射した探査波である反射波の一部は、受信波としてセンサにより受信される。
　図１Ｂは、従来方法における送信波及び受信波の経時変化の一例を示す図である。図１Ｂにおいて、縦軸は、送信波又は受信波の振幅の大きさを示し、横軸は、送信波が出力された時点を原点とする時間経過を示している。なお、図１Ｂの横軸は、図１Ａに示す障害物における反射面の位置とセンサの位置とを対応させるために、探査波の伝搬速度の逆数を２倍した値により時間を正規化した時間軸により示している。
　図１Ｂに示すように、送信波のパルス幅と反射面間距離との関係が式（４）を満たす場合、受信波が２つの期間に分割されるため、従来方法であっても、障害物における反射面が２つ存在することを検知することができる。
　図２は、従来方法における送信波、受信波、及び反射面間距離の関係の一例を示す図である。
　特に、図２は、送信波である探査波のパルス幅が式（４）を満たさず、式（４）の左辺と右辺とが等しい場合における、送信波、受信波、及び反射面間距離の関係の一例を示す図である。
　図２Ａは、従来方法における探査波を送受信したセンサと障害物における反射面との位置関係の一例を示す図である。
　図２Ａは、図１Ａと同様であるため説明を省略する。
　図２Ｂは、従来方法における送信波及び受信波の経時変化の一例を示す図である。図２Ｂにおける縦軸及び横軸は、図１Ｂにおける縦軸及び横軸と同様であるため説明を省略する。
　図２Ｂに示す探査波は、図１Ｂに示す探査波よりパルス幅が広いものである。図２Ｂに示すように探査波のパルス幅を広げることにより探査波の送信パワーが増大し、図１の場合と比較して図２の場合は、より遠方に存在する障害物を検知することが可能になる。
　しなしながら、探査波のパルス幅を広げた場合、図２Ｂに示すように、送信波のパルス幅と反射面間距離との関係が式（４）を満たさず、式（４）の左辺と右辺とが等しい場合、受信波は、２つの期間に分割されずに１つ連続した期間になるため、従来方法では、障害物における反射面が２つ存在することを検知することができない場合がある。
　なお、送信パワーを大きくする方法は、探査波のパルス幅を広げるだけでなく、探査波の振幅を大きくする方法もあるが、探査波の振幅を大きくするためには、高出力のセンサを用いる必要があり、コストが増大してしまう。また、探査波の振幅を大きくすることにより、探査波を送信する際の過渡的な消費電力が増大するため、電源供給するための機材の電気容量も大きくする必要が生じる。そのため、探査波の振幅を大きくするより、探査波のパルス幅を広げる方が好適である。
　図３を参照して、実施の形態１に係る障害物検知装置１００の要部の構成について説明する。
　図３は、実施の形態１に係る障害物検知装置１００の要部の構成の一例を示すブロック図である。
　障害物検知装置１００は、測距センサ１１０、送信信号生成部１２０、受信信号取得部１３０、障害物検知部１４０、窓設定部１５０、相関演算部１６０、判定部１７０、及び出力部１９０を備える。
　測距センサ１１０は、ソナー又はミリ波レーダ等の方式のセンサにより構成され、予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信する。
　送信信号生成部１２０は、測距センサ１１０から信号波である送信波を探査波として放射させるための送信信号を生成し、生成した送信信号をＤ／Ａ変換することにより電気信号に変換して、変換した送信信号を電気信号として測距センサ１１０に出力する。また、送信信号生成部１２０は、例えば、生成した送信信号を相関演算部１６０に出力する。
　具体的には、例えば、送信信号生成部１２０は、予め定められた自己相関以上の自己相関を有する信号により変調した変調信号を送信信号として生成する。
　より具体的には、例えば、送信信号生成部１２０は、ＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ　Ｎｏｉｓｅ）符号等の自己相関特性を有する送信信号を生成する。
　例えば、送信信号生成部１２０は、位相変調により変調した変調信号を送信信号として生成しても良い。また、例えば、送信信号生成部１２０は、位相変調ではなく、周波数変調により変調した変調信号を送信信号として生成しても良い。
　測距センサ１１０は、送信信号生成部１２０が生成した送信信号を送信信号生成部１２０から受けて、当該送信信号に対応する信号波である送信波を探査波として放射する。測距センサ１１０が、ソナー方式のセンサにより構成されている場合、探査波は、例えば、超音波等の疎密波である。
　測距センサ１１０が放射した探査波の一部は、障害物で反射し、反射した探査波である反射波の一部は、測距センサ１１０により受信波として受信される。
　測距センサ１１０は、受信した受信波を電気信号に変換して受信信号取得部１３０に出力する。
　受信信号取得部１３０は、測距センサ１１０が出力した、受信波を示す電気信号を受信信号として受けて、Ａ／Ｄ変換することによりデジタル信号に変換して、デジタル信号に変換後の受信信号を取得する。受信信号取得部１３０は、デジタル信号に変換後の当該受信信号を障害物検知部１４０と相関演算部１６０とに出力する。
　障害物検知部１４０は、受信信号取得部１３０が出力した受信信号を受けて、当該受信信号を用いて、障害物の有無を検知する。
　具体的には、例えば、障害物検知部１４０は、受信信号取得部１３０が取得した受信信号の振幅の大きさが、予め定められた振幅閾値より大きい場合、測距センサ１１０が送信する送信波の到達範囲内に障害物があると判定することにより、障害物の有無を検知する。
　更に、障害物検知部１４０は、式（１）を用いて、測距センサ１１０から検知した障害物までの距離を算出する。
　障害物検知部１４０が障害物を検知する方法、及び、障害物検知部１４０が測距センサ１１０から検知した障害物までの距離を算出する方法は、従来方法と同様であるため説明を省略する。
　障害物検知部１４０は、送信波の到達範囲内に障害物があると判定した場合、例えば、受信信号の振幅の大きさが、予め定められた振幅閾値より大きい期間を１とし、受信信号の振幅の大きさが、予め定められた振幅閾値より小さい期間を０とする２値の時系列情報を生成し、生成した当該時系列情報を窓設定部１５０に出力する。
　窓設定部１５０は、障害物検知部１４０が出力した時系列情報を受けて、当該時系列情報が示す値が１である期間を時間窓として設定し、設定した時間窓を示す窓情報を相関演算部１６０に出力する。なお、窓設定部１５０は、窓として時間窓を設定するものとして説明するが、伝搬遅延時間と、測距センサ１１０から障害物の反射点までの距離とは、１対１に線形に対応するため、窓設定部１５０は、窓として距離窓を設定しても良い。
　相関演算部１６０は、窓設定部１５０が出力した窓情報、受信信号取得部１３０が出力した受信信号、及び、送信信号生成部１２０が出力した送信信号を受けて、窓情報が示す窓内に存在する受信信号について、送信信号を用いて相関演算を行うことにより、相関波形を取得する。相関演算部１６０は、取得した相関波形を示す相関波形情報を判定部１７０に出力する。
　具体的には、例えば、相関演算部１６０は、窓設定部１５０が出力した窓情報を用いて、受信信号取得部１３０が出力した受信信号のうち、窓情報が示す時間窓に対応する期間の受信信号（以下「切出受信信号」という。）を切り出して取得する。相関演算部１６０は、切出受信信号と送信信号とを相互相関演算することにより相関波形を算出する。送信信号は、ＰＮ符号等の自己相関特性を有するため、２個以上の反射面で反射した探査波である反射波に対応する受信信号が、互いに重なりあっている場合であっても、受信信号に含まれる自己相関特性と、送信信号に含まれる自己相関特性とを比較することにより、異なる反射面で反射した探索波である反射波に対応する受信信号を、相関波形として分離することができる。
　判定部１７０は、相関演算部１６０が出力した相関波形情報を受けて、当該相関波形情報が示す相関波形に複数のピークが存在するとき、障害物として人物が存在すると判定する。
　より具体的には、例えば、判定部１７０は、相関波形について、相関波形が示す値が、予め定められた閾値より連続して大きい区間を抽出し、抽出した当該区間の個数を取得する。判定部１７０は、当該区間の個数が２個以上である場合、障害物検知部１４０が検知した障害物が人物であると判定し、当該区間の個数が１個である場合、障害物検知部１４０が検知した障害物が人物ではなく、静止物等の物体であると判定する。
　障害物検知装置１００は、窓設定部１５０が、測距センサ１１０が受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、窓として設定することにより、受信信号の状態に応じて、判定部１７０が相関波形に複数のピークが存在か否かを判定する範囲を限定することができるため、ノイズ耐性を向上することができる。より具体的には、例えば、障害物が人物である場合、人物の向き又は姿勢等により、センサが送信した探索波を反射する人物における反射面のセンサからの相対距離が変化する。すなわち、障害物が人物である場合、人物の向き又は姿勢等により、反射面間距離が変化する。障害物検知装置１００は、窓設定部１５０が、測距センサ１１０が受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、反射面間距離に合わせて窓として設定することにより、人物の向き又は姿勢等に応じて、判定部１７０が相関波形に複数のピークが存在か否かを判定する範囲を適切に設定することができるため、ノイズ耐性を向上し、障害物が人物であるか否かの判定を精度よく行うことができる。
　出力部１９０は、判定部１７０が判定した結果を示す判定情報を出力する。
　具体的には、例えば、出力部１９０は、判定情報を不図示の表示装置に出力する。障害物検知装置１００は、判定情報を表示装置に出力することにより、ユーザに検知した障害物が人物であるか否かを報知することができる。
　また、例えば、出力部１９０は、判定情報を不図示の運転支援装置に出力しても良い。障害物検知装置１００が判定情報を運転支援装置に出力することにより、運転支援装置は、出力部１９０が出力した判定情報を受けて、判定情報が示す判定部１７０が判定した結果に基づいて、車両の制動又は走行する方向等を制御する。
　出力部１９０が判定情報を出力する出力先は、表示装置又は運転支援装置等に限定されるものではなく、例えば、車両制御装置、駐車支援装置、衝突回避装置、車両側方物体検知装置、又はコーナーセンサ制御装置等であっても良い。
　図４を参照して、実施の形態１に係る障害物検知装置１００が放射する探査波、反射面で反射した探査波である反射波、送信信号生成部１２０が生成する送信信号、受信信号取得部１３０が取得する受信信号、障害物検知部１４０が生成する時系列情報、及び、相関演算部１６０が取得する相関波形について説明する。
　図４Ａは、実施の形態１に係る障害物検知装置１００における探査波を送受信する測距センサ１１０と障害物における反射面との位置関係の一例を示す図である。
　以下、図４Ａに示すように、障害物は、３つの反射面を有するものとして説明する。
　図４Ａに示すように、測距センサ１１０から放射された送信波である探査波の一部は、障害物における３つの反射面でそれぞれ反射して、反射した探査波である各反射波の一部は、受信波としてそれぞれセンサにより受信される。
　図４Ｂは、送信信号生成部１２０が生成する送信信号、受信信号取得部１３０が取得する受信信号、障害物検知部１４０が生成する時系列情報、及び、相関演算部１６０が取得する相関波形の一例を示す図である。
　図４Ｂにおいて、送信信号生成部１２０が生成する送信信号、受信信号取得部１３０が取得する受信信号、及び、相関演算部１６０が取得する相関波形を示す図における縦軸は、送信信号、受信信号、及び相関波形の振幅の大きさを示している。また、図４Ｂにおいて、障害物検知部１４０が生成する時系列情報を示す図における縦軸は、時系列情報が示す２値の値を示している。また、図４Ｂにおいて、送信信号生成部１２０が生成する送信信号、受信信号取得部１３０が取得する受信信号、障害物検知部１４０が生成する時系列情報、及び、相関演算部１６０が取得する相関波形の一例を示す図における横軸は、送信信号が測距センサ１１０に出力された時点を原点とする時間経過を示している。なお、図４Ｂの横軸は、図４Ａに示す障害物における反射面の位置と測距センサ１１０の位置とを対応させるために、探査波の伝搬速度の逆数を２倍した値により時間を正規化した時間軸により示している。
　送信信号生成部１２０は、図４Ｂに示すように、送信信号のパルス幅において、パルス幅の途中で一部の位相を反転した自己相関特性を有する送信信号を生成する。
　送信信号生成部１２０は、予め定められた自己相関以上の自己相関を有する信号により変調することにより、図４Ｂに示すような変調波送信信号を生成するものとして説明するが、送信信号生成部１２０は、位相変調により変調した変調波送信信号を生成するものであっても、周波数変調により変調した変調波送信信号を生成するものであっても良い。
　送信信号がＰＮ符号等による急峻な自己相関特性を有する場合、相関演算部１６０は、第１の反射面で反射した探査波である反射波に対応する第１の受信信号と、第２の反射面で反射した探査波である反射波に対応する第２受信信号とが、時間軸方向に１ビット以上ずれていれば、第１の受信信号と、第２の受信信号とを分離することができる。
　ここで、時間軸方向における１ビットの幅（以下「ビット幅」という。）は、図４Ｂに示すように、例えば、位相を反転させたときと、次に位相を反転させるときまでの間の期間のことである。ビット幅は、例えば、人物の胴体で反射された探索波である反射波と、人物の手又は足で反射された探査波である反射波とを分離できる期間、すなわち、数１０ｃｍ（センチメートル）を、超音波等の探査波が往復して伝搬する期間より短い期間であることが望ましい。
　受信信号取得部１３０は、測距センサ１１０から、当該自己相関特性を有する複数の信号が重畳された受信信号を受け、図４Ｂに示すような、受信信号を取得する。よち具体的には、例えば、図４Ａに示すように、障害物が３つの反射面を有する場合、受信信号取得部１３０が測距センサ１１０から受ける信号は、３つの当該自己相関特性を有する信号が重畳されたものである。
　障害物検知部１４０は、障害物の有無を検知し、障害物が存在する場合、測距センサ１１０から障害物までの距離を算出するのに加えて、図４Ｂに示すような２値の時系列情報を生成する。
　窓設定部１５０は、障害物検知部１４０が出力する時系列情報を受けて、時系列情報が示す値が１である期間を時間窓として設定する。
　なお、窓設定部１５０が設定する窓は時間窓に限定されるものではなく、例えば、式（１）により算出される距離軸に基づく距離窓であっても良い。
　相関演算部１６０は、時間窓を用いて切出受信信号を取得し、切出受信信号と送信信号とを相互相関演算することにより、図４Ｂに示すような相関波形を算出する。
　判定部１７０は、相関演算部１６０が算出した相関波形において、ピークの数を取得する。例えば、図４Ｂに示すような相関波形においては、判定部１７０は、相関波形のピークの数として３を取得し、ピークが複数あることから、障害物検知部１４０が検知した障害物が人物であると判定する。
　図５Ａ及び図５Ｂを参照して、実施の形態１に係る障害物検知装置１００を構成するハードウェアのうち測距センサ１１０を除く要部のハードウェア構成について説明する。
　図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態１に係る障害物検知装置１００を構成するハードウェアのうち測距センサ１１０を除く要部のハードウェア構成の一例を示す図である。
　図５Ａに示す如く、障害物検知装置１００のうち測距センサ１１０を除く要部のハードウェアは、コンピュータにより構成されており、当該コンピュータはプロセッサ２０１及びメモリ２０２を有している。メモリ２０２には、当該コンピュータを送信信号生成部１２０、受信信号取得部１３０、障害物検知部１４０、窓設定部１５０、相関演算部１６０、判定部１７０、及び出力部１９０として機能させるためのプログラムが記憶されている。メモリ２０２に記憶されているプログラムをプロセッサ２０１が読み出して実行することにより、送信信号生成部１２０、受信信号取得部１３０、障害物検知部１４０、窓設定部１５０、相関演算部１６０、判定部１７０、及び出力部１９０が実現される。
　また、図５Ｂに示す如く、障害物検知装置１００のうち測距センサ１１０を除く要部のハードウェアは、処理回路２０３により構成されても良い。この場合、送信信号生成部１２０、受信信号取得部１３０、障害物検知部１４０、窓設定部１５０、相関演算部１６０、判定部１７０、及び出力部１９０の機能が処理回路２０３により実現されても良い。
　また、障害物検知装置１００のうち測距センサ１１０を除く要部のハードウェアは、プロセッサ２０１、メモリ２０２及び処理回路２０３により構成されても良い（不図示）。この場合、送信信号生成部１２０、受信信号取得部１３０、障害物検知部１４０、窓設定部１５０、相関演算部１６０、判定部１７０、及び出力部１９０の機能のうちの一部の機能がプロセッサ２０１及びメモリ２０２により実現されて、残余の機能が処理回路２０３により実現されるものであっても良い。
　また、障害物検知装置１００のうち測距センサ１１０を除く要部のハードウェアは、送信信号生成部１２０が生成する送信信号をＤ／Ａ変換する不図示のＤ／Ａ変換回路、又は、受信信号取得部１３０が測距センサ１１０から受けた受信信号をＡ／Ｄ変換する不図示のＡ／Ｄ変換回路を備えるものであっても良い。
　プロセッサ２０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いたものである。
　メモリ２０２は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスクを用いたものである。より具体的には、メモリ２０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ、又はＨＤＤなどを用いたものである。
　処理回路２０３は、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を用いたものである。
　図６を参照して、実施の形態１に係る障害物検知装置１００の動作について説明する。
　図６は、実施の形態１に係る障害物検知装置１００の処理の一例を説明するフローチャートである。
　障害物検知装置１００は、例えば、当該フローチャートの処理を繰り返して実行する。
　まず、ステップＳＴ６０１にて、送信信号生成部１２０は、送信信号を生成する。
　次に、ステップＳＴ６０２にて、測距センサ１１０は、送信波である探査波を放射する。
　次に、ステップＳＴ６０３にて、測距センサ１１０は、反射波を受信波として取得する。
　次に、ステップＳＴ６０４にて、受信信号取得部１３０は、受信信号を取得する。
　次に、ステップＳＴ６０５にて、障害物検知部１４０は、障害物を検知したか否かを判定する。
　ステップＳＴ６０５にて、障害物検知部１４０が障害物を検知していないと判定した場合、障害物検知装置１００は、当該フローチャートの処理を終了し、ステップＳＴ６０１の処理に戻って、当該フローチャートの処理を繰り返し実行する。
　ステップＳＴ６０５にて、障害物検知部１４０が障害物を検知したと判定した場合、ステップＳＴ６０６にて、障害物検知部１４０は、測距センサ１１０から障害物までの距離を算出する。
　ステップＳＴ６０６の後、ステップＳＴ６０７にて、障害物検知部１４０は、２値の時系列情報を生成する。
　ステップＳＴ６０７の後、ステップＳＴ６０８にて、窓設定部１５０は、時間窓を設定する。
　ステップＳＴ６０８の後、ステップＳＴ６０９にて、相関演算部１６０は、相関波形を取得する。
　ステップＳＴ６０９の後、ステップＳＴ６１０にて、判定部１７０は、相関波形に複数のピークが存在するとき、障害物として人物が存在すると判定する。
　ステップＳＴ６１０の後、ステップＳＴ６１１にて、出力部１９０は、判定部１７０が判定した判定結果を示す判定情報を出力する。
　ステップＳＴ６１１の後、障害物検知装置１００は、当該フローチャートの処理を終了し、ステップＳＴ６０１の処理に戻って、当該フローチャートの処理を繰り返し実行する。
　以上のように、障害物検知装置１００は、予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信する測距センサ１１０と、測距センサ１１０が受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、窓として設定する窓設定部１５０と、窓設定部１５０が設定した窓内に存在する受信信号について、測距センサ１１０が送信した送信波が示す送信信号を用いて相関演算を行うことにより、相関波形を取得する相関演算部１６０と、相関演算部１６０が取得した相関波形に複数のピークが存在するとき、障害物として人物が存在すると判定する判定部１７０と、判定部１７０が判定した結果を示す判定情報を出力する出力部１９０と、を備えた。
　このように構成することで、障害物検知装置１００は、送信波のパルス幅を広げることにより送信パワーを大きくして、検知した障害物が人物であるか否かを判定できる。したがって、障害物検知装置１００は、送信波のパルス幅を広げることにより送信パワーを大きくして、遠方に存在する障害物が人物であるか否かを判定できる。
　また、障害物検知装置１００は、測距センサ１１０が予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信することにより、高い周波数の探査波を送受信する場合と比較して、探査波の大気減衰を低減できるため、より遠方に存在する障害物が人物であるか否かを判定できる。
　また、障害物検知装置１００は、測距センサ１１０が予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信することにより、高い周波数の探査波を送受信する場合と比較して、人物の衣服による探査波の吸音を低減できるため、より遠方に存在する障害物が人物であるか否かを判定できる。
　また、障害物検知装置１００は、窓設定部１５０が、測距センサ１１０が受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、窓として設定することにより、受信信号の状態に応じて、判定部１７０が相関波形に複数のピークが存在か否かを判定する範囲を限定することができるため、ノイズ耐性を向上することができる。したがって、障害物検知装置１００は、窓設定部１５０が、測距センサ１１０が受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、窓として設定することにより、障害物が人物であるか否かの判定を精度よく行うことができる。
　更に、障害物検知装置１００は、障害物が人物であるか否かを判定した結果を、例えば、表示装置に出力することにより、ユーザに障害物が人物であるか否かを報知することができる。
　また、障害物検知装置１００は、障害物が人物であるか否かを判定した結果を、例えば、運転支援装置に出力することにより、運転支援装置に精度の高い運転支援を行わせることができる。
　また、障害物検知装置１００は、上述の構成において、測距センサ１１０が送信する送信波は、予め定められた自己相関以上の自己相関を有する信号により変調した変調波として構成した。
　このように構成することで、障害物検知装置１００は、反射面間の距離が短い場合においても、受信信号が複数の反射面で反射した探索波に対応するものであることを判別できるため、障害物が人物であるか否かを精度よく判定することができる。
　また、障害物検知装置１００は、上述の構成において、測距センサ１１０が送信する送信波は、位相変調により変調した変調波として構成した。
　このように構成することで、障害物検知装置１００は、反射面間の距離が短い場合においても、受信信号が複数の反射面で反射した探索波に対応するものであることを判別できるため、障害物が人物であるか否かを精度よく判定することができる。
　また、障害物検知装置１００は、上述の構成において、測距センサ１１０が送信する送信波は、周波数変調により変調した変調波として構成した。
　このように構成することで、障害物検知装置１００は、反射面間の距離が短い場合においても、受信信号が複数の反射面で反射した探索波に対応するものであることを判別できるため、障害物が人物であるか否かを精度よく判定することができる。
　なお、この発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係る障害物検知装置は、車両等に適用することができる。
　１００　障害物検知装置、１１０　測距センサ、１２０　送信信号生成部、１３０　受信信号取得部、１４０　障害物検知部、１５０　窓設定部、１６０　相関演算部、１７０　判定部、１９０　出力部、２０１　プロセッサ、２０２　メモリ、２０３　処理回路。

Claims (4)

  1. 　予め定められた周波数以下の周波数の信号波を送受信する測距センサと、
    　前記測距センサが受信した受信波が示す受信信号が存在する範囲を、窓として設定する窓設定部と、
    　前記窓設定部が設定した前記窓内に存在する前記受信信号について、前記測距センサが送信した送信波が示す送信信号を用いて相関演算を行うことにより、相関波形を取得する相関演算部と、
    　前記相関演算部が取得した前記相関波形に複数のピークが存在するとき、障害物として人物が存在すると判定する判定部と、
    　前記判定部が判定した結果を示す判定情報を出力する出力部と、
    　を備えたこと
    　を特徴とする障害物検知装置。
  2. 　前記測距センサが送信する前記送信波は、予め定められた自己相関以上の自己相関を有する信号により変調した変調波であること
    　を特徴とする請求項１記載の障害物検知装置。
  3. 　前記測距センサが送信する前記送信波は、位相変調により変調した前記変調波であること
    　を特徴とする請求項２記載の障害物検知装置。
  4. 　前記測距センサが送信する前記送信波は、周波数変調により変調した前記変調波であること
    　を特徴とする請求項２記載の障害物検知装置。
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