WO2022045006A1 - 物体検知装置 - Google Patents
物体検知装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022045006A1 WO2022045006A1 PCT/JP2021/030604 JP2021030604W WO2022045006A1 WO 2022045006 A1 WO2022045006 A1 WO 2022045006A1 JP 2021030604 W JP2021030604 W JP 2021030604W WO 2022045006 A1 WO2022045006 A1 WO 2022045006A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- detection device
- drive signal
- distance
- Prior art date
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
- 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
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- 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
- G01S7/524—Transmitters
-
- 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
- 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
- G01S7/534—Details of non-pulse systems
- G01S7/536—Extracting wanted echo signals
Definitions
- This disclosure relates to an object detection device.
- the intensity of the reverberation is much higher than that of the reflected wave, it is difficult to detect the signal in the reverberation by beat from the viewpoint of S / N. Further, since the microphone used in the in-vehicle sensor has a narrow band, it becomes more difficult to detect a beat and detect an object at a short distance.
- the object of the present disclosure is to facilitate the detection of an object at a short distance in the object detection device.
- the object detection device is partially composed of a transmitter / receiver for transmitting / receiving ultrasonic waves, a drive signal generator for generating a drive signal for driving the transmitter / receiver, and a received signal of the transmitter / receiver.
- An object detection device including a filter that extracts and outputs the signal of the above and a detection determination unit that makes an object detection determination based on the output signal of the filter.
- the drive signal generation unit has a resonance frequency of a transmitter / receiver. Producing drive signals corresponding to different frequencies, the filter has the characteristic that the output signal for the received signal shifted from that frequency to the resonance frequency is larger than the output signal for the other signals included in the received signal. is doing.
- the reverberation shifts to the resonance frequency due to the structure of the microphone.
- the object detection device 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle (not shown) and is configured to detect an object B around the vehicle.
- the vehicle equipped with the object detection device 1 is hereinafter referred to as "own vehicle”.
- the vehicle (not shown) is, for example, an automobile.
- the object detection device 1 includes an ultrasonic sensor 2 and a control unit 3 that controls the operation of the ultrasonic sensor 2.
- the ultrasonic sensor 2 is configured to detect an object B by transmitting an exploration wave which is an ultrasonic wave and receiving a reflected wave of the exploration wave by the object B.
- the ultrasonic sensor 2 includes a transducer 21 as a transmitter / receiver, a transmission circuit 22, a reception circuit 23, a drive signal generation unit 24, a filter 25, a reference signal storage unit 26, a reception signal processing unit 27, and an amplitude. It is provided with a generator 28.
- the transducer 21 has a function as a transmitter for transmitting the exploration wave to the outside and a function as a receiver for receiving the reflected wave, and is electrically connected to the transmission circuit 22 and the reception circuit 23. .. That is, the ultrasonic sensor 2 has a so-called transmission / reception integrated configuration.
- the transducer 21 is configured as an ultrasonic microphone having a built-in electric-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element.
- the transducer 21 is arranged at a position facing the outer surface of the own vehicle so that the exploration wave can be transmitted to the outside of the own vehicle and the reflected wave can be received from the outside of the own vehicle.
- the transmission circuit 22 is provided so as to transmit an exploration wave by the transducer 21 by driving the transducer 21 based on the input drive signal.
- the transmission circuit 22 has a digital / analog conversion circuit and the like. That is, the transmission circuit 22 is configured to generate an element input signal by performing signal processing such as digital / analog conversion on the drive signal output from the drive signal generation unit 24.
- the element input signal is an AC voltage signal for driving the transducer 21.
- the transmission circuit 22 is configured to generate an exploration wave by applying the generated element input signal to the transducer 21 to excite the electric-mechanical energy conversion element in the transducer 21.
- the receiving circuit 23 is provided so as to generate a received signal corresponding to the reception result of the ultrasonic wave by the transducer 21 and output it to the filter 25 or the like.
- the receiving circuit 23 includes an amplifier circuit, an analog / digital conversion circuit, and the like. That is, the receiving circuit 23 generates a received signal including information on the amplitude and frequency of the received wave by performing signal processing such as amplification and analog / digital conversion on the element output signal output by the transducer 21. It is configured in.
- the element output signal is an AC voltage signal generated by an electric-mechanical energy conversion element provided in the transducer 21 by receiving ultrasonic waves.
- the drive signal generation unit 24 is provided so as to generate a drive signal and output it to the transmission circuit 22.
- the drive signal is a signal for driving the transducer 21 and transmitting an exploration wave from the transducer 21.
- the resonance frequency of the transducer 21 is set to f0, and the drive signal generation unit 24 generates a drive signal corresponding to a frequency different from the resonance frequency f0, for example, for several cycles.
- the drive signal generation unit 24 generates a drive signal corresponding to a frequency within the band of the transducer 21 that is higher than the resonance frequency f0.
- the drive signal generation unit 24 generates a drive signal corresponding to a frequency within the band of the transducer 21 that is lower than the resonance frequency f0.
- Microphones used for in-vehicle sensors generally have a narrow band frequency characteristic with a resonance frequency f0 ⁇ 2.5% as a band.
- the drive signal generation unit 24 When such a microphone is used, the drive signal generation unit 24 generates a drive signal that is included in the resonance frequency f0 ⁇ 2.5% and corresponds to a frequency different from the center frequency of the band of the transducer 21. Generate.
- the drive frequency of the transducer 21 By setting the drive frequency of the transducer 21 as fd and generating a drive signal so that the drive frequency fd is included in the band of the transducer 21, the sound pressure level of the exploration wave can be secured.
- the frequency of the exploration wave changes as shown in FIGS. 2 to 4. That is, during driving by the drive signal, as shown in FIG. 2, the exploration wave is transmitted at the drive frequency fd corresponding to the drive signal. Then, when the drive by the drive signal is completed, as shown in FIG. 3, the frequency component corresponding to the drive signal becomes small, and the component of the resonance frequency f0 due to the reverberation becomes large, which is lower than the original drive frequency fd as a whole. Exploration waves are transmitted at a frequency. In FIG.
- the solid line shows the frequency component of the entire exploration wave
- the one-dot chain line shows the frequency component due to the drive signal
- the two-dot chain line shows the frequency component of the reverberation.
- the frequency of the probe wave shifts from a frequency lower than the resonance frequency f0 to the resonance frequency f0.
- the filter 25 is configured to extract a part of necessary signals from the received signal and output it. As described above, the drive signal generation unit 24 generates a drive signal corresponding to a frequency different from the resonance frequency f0 of the transducer 21.
- the filter 25 has a characteristic that the output signal for the signal shifted from the frequency to the resonance frequency f0 among the received signals is larger than the output signal for other signals included in the received signal.
- an ultrasonic sensor 2 includes a reference signal storage unit 26 for storing a reference signal for comparison with a received signal, and a filter 25 is stored in the reference signal storage unit 26. Outputs the degree of correlation between the reference signal and the received signal.
- the reference signal is designed from, for example, a drive frequency fd and a resonance frequency f0. Further, in order to maximize the performance in consideration of the individual characteristic difference of the transducer 21, the characteristic of each individual may be measured and stored and used as a reference signal.
- the reception signal processing unit 27 performs processing such as FFT on the output signal of the filter 25 to generate an amplitude signal corresponding to the amplitude of the received wave and a reception frequency signal corresponding to the frequency of the received wave. It is configured in. FFT is an abbreviation for Fast Fourier Transform. Further, the reception signal processing unit 27 is provided so as to output the generated amplitude signal and reception frequency signal to the control unit 3.
- the amplitude generation unit 28 is provided so as to generate an amplitude signal from the reception signal generated by the reception circuit 23 and output it to the control unit 3.
- the control unit 3 is connected to the ultrasonic sensor 2 via an in-vehicle communication line so as to be capable of information communication, and is configured to control the transmission / reception operation of the ultrasonic sensor 2.
- the control unit 3 is provided as a so-called sonar ECU, and includes an in-vehicle microcomputer having a CPU, ROM, RAM, non-volatile rewritable memory, etc. (not shown).
- ECU is an abbreviation for Electronic Control Unit.
- the non-volatile rewritable memory is, for example, EEPROM, flash ROM, or the like.
- EEPROM is an abbreviation for Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory.
- ROM, RAM, etc. are non-transitional substantive storage media.
- the control unit 3 is configured to perform object detection determination based on the output signal of the filter 25 processed by the reception signal processing unit 27, and corresponds to the detection determination unit.
- the control unit 3 determines both the amplitude signal generated by the reception signal processing unit 27 from the output signal of the filter 25 and the amplitude signal generated by the amplitude generation unit 28 from the output signal of the reception circuit 23.
- the object detection determination is performed.
- the received wave includes noise, a reflected wave from the road surface, and the like, in addition to the reflected wave from the target to be detected.
- the object detection device 1 When the ignition of the own vehicle is turned on, the object detection device 1 repeatedly executes the object detection process shown in FIG.
- the object detection device 1 transitions between a short-range detection state for detecting an object within a predetermined distance from the own vehicle and a normal detection state for detecting an object farther than the predetermined distance. ..
- the object detection device 1 is normally in the normal detection state and drives the transducer 21 at the resonance frequency f0. Then, when the distance to the object detected in the normal detection state is within a predetermined threshold value, the object detection device 1 transitions to the short-distance detection state and causes the transducer 21 to have a frequency different from the resonance frequency f0. Driven by. Further, when the distance to the object detected in the short-distance detection state becomes larger than a predetermined threshold value, the object detection device 1 transitions to the normal detection state.
- step S1 the object detection device 1 determines whether or not it is in the normal detection state.
- the object detection device 1 determines that it is in the normal detection state, it performs normal detection in step S2, in which the transducer 21 is driven at the resonance frequency f0.
- step S3 the object detection device 1 performs short-distance detection in which the transducer 21 is driven at a frequency different from the resonance frequency f0.
- step S4 when the object is detected, the object detection device 1 calculates the distance to the object based on the time from the transmission of the exploration wave to the reception of the reflected wave, and the distance to the object. Determines if is greater than a predetermined threshold.
- the object detection device 1 determines that the distance to the object is larger than the threshold value, the object detection device 1 transitions to the normal detection state in step S5 and ends the process.
- the object detection device 1 determines that the distance to the object is within the threshold value, the object detection device 1 transitions to the short-distance detection state in step S6 and ends the process.
- the object detection device 1 transitions to the normal detection state, and the transducer 21 is driven at the resonance frequency f0. Therefore, the target can be detected in a wide distance range from a distant place to a nearby place.
- an obstacle may already be located in the vicinity of the own vehicle. For example, when another vehicle is parked next to the own vehicle while the own vehicle is parked and the ignition of the own vehicle is turned on in that state.
- the object detection device 1 In order to deal with both the case where the obstacle is near and the case where the obstacle is far away immediately after the start-up, the object detection device 1 is in the normal detection state and the short-distance detection state from the start-up until a predetermined time elapses. Alternately transition. Then, when the object is detected during this period, the object detection device 1 transitions to the normal detection state or the short-range detection state according to the detection distance.
- the detection efficiency can be improved by changing the transition method between the normal detection state and the short-distance detection state immediately after the start and after a predetermined time has elapsed from the start.
- FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the results of experiments conducted by the present inventors.
- a pole with a diameter of 60 mm was installed as a target at a distance of 15 cm from the transducer 21, and the transducer 21 was driven at a frequency higher than the resonance frequency f0 to transmit and receive exploration waves.
- the solid line indicates the frequency of the received signal
- the alternate long and short dash line indicates the amplitude of the received signal.
- FIG. 7 indicates the output value of the filter 25
- the alternate long and short dash line indicates the amplitude of the received signal
- the alternate long and short dash line indicates the threshold value used for detecting the reflected signal.
- the transducer 21 is driven at a drive frequency fd different from the resonance frequency f0, and the reverberation after the drive is shifted from the drive frequency fd to the resonance frequency f0 to generate a frequency chirp. Will be done. Then, by extracting the signal whose frequency is shifted in this way with the filter 25, it is possible to detect the reflected wave from the short-distance object buried in the reverberation with a high S / N. This makes it easy to detect an object at a short distance.
- the drive frequency fd and the resonance frequency f0 do not need to be significantly different and may be driven within the band of the transducer 21, so that it is also effective in an in-vehicle sensor using a narrow band microphone. be.
- the object detection device 1 may not include the reference signal storage unit 26, and the characteristics of the filter 25 may be set as described above by another method. Further, the object detection device 1 may not include the amplitude generation unit 28, and the control unit 3 may perform the object detection determination based only on the output of the received signal processing unit 27.
- Each of the above functional configurations and methods may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. .. Alternatively, each of the above functional configurations and methods may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, each of the above functional configurations and methods comprises a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
物体検知装置は、超音波を送受信する送受信器(21)と、送受信器(21)を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部(24)と、送受信器(21)の受信信号から一部の信号を抽出して出力するフィルタ(25)と、フィルタ(25)の出力信号に基づいて物体検知判定を行う検知判定部(3)と、を備える物体検知装置であって、駆動信号生成部(24)は、送受信器(21)の共振周波数とは異なる周波数に対応する駆動信号を生成し、フィルタ(25)は、受信信号のうち該周波数から共振周波数へシフトした信号に対する出力信号が、受信信号に含まれる他の信号に対する出力信号よりも大きくなる特性を有している。
Description
本出願は、2020年8月25日に出願された日本特許出願番号2020-141857号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
本開示は、物体検知装置に関するものである。
自動車等の車両において、超音波センサによって障害物を検知し、検知結果を用いて自動駐車等を行う技術が提案されている。車載用の超音波センサでは、超音波を送受信するトランスデューサとしてマイクロフォンが用いられるが、マイクロフォンでは探査波の送信後に残響が発生する。そして、車両から近距離にある物体で探査波が反射すると、この残響に反射波が埋もれる。そのため、近距離にある物体は、遠距離にある物体に比べて検知が困難である。
これについて、特許文献1では、共振周波数とは異なる周波数でトランスデューサを駆動し、反射波と残響のうなり成分を検出することで、近距離にある物体を検知している。
これについて、特許文献1では、共振周波数とは異なる周波数でトランスデューサを駆動し、反射波と残響のうなり成分を検出することで、近距離にある物体を検知している。
しかしながら、反射波に比べて残響の強度は非常に大きいため、残響内の信号をうなりで検出することはS/Nの観点で困難である。また、車載センサで用いられるマイクロフォンは狭帯域であるため、うなりを検出し、近距離にある物体を検知することがさらに困難になる。
本開示は、物体検知装置において近距離にある物体の検知を容易にすることを目的とする。
本開示の1つの観点によれば、物体検知装置は、超音波を送受信する送受信器と、送受信器を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、送受信器の受信信号から一部の信号を抽出して出力するフィルタと、フィルタの出力信号に基づいて物体検知判定を行う検知判定部と、を備える物体検知装置であって、駆動信号生成部は、送受信器の共振周波数とは異なる周波数に対応する駆動信号を生成し、フィルタは、受信信号のうち該周波数から共振周波数へシフトした信号に対する出力信号が、受信信号に含まれる他の信号に対する出力信号よりも大きくなる特性を有している。
マイクロフォンを共振周波数とは異なる周波数で駆動すると、マイクロフォンの構造によって、残響が共振周波数にシフトする。このような駆動特性を利用し、該周波数から共振周波数にシフトした信号を受信信号から抽出することで、残響に埋もれた近距離対象からの反射波を高いS/Nで検出することができる。これにより、近距離にある物体を検知することが容易になる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
(第1実施形態)
第1実施形態について説明する。図1に示す本実施形態の物体検知装置1は、不図示の車両に搭載されていて、当該車両の周囲の物体Bを検知するように構成されている。物体検知装置1を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。不図示の車両は、例えば、自動車である。
第1実施形態について説明する。図1に示す本実施形態の物体検知装置1は、不図示の車両に搭載されていて、当該車両の周囲の物体Bを検知するように構成されている。物体検知装置1を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。不図示の車両は、例えば、自動車である。
物体検知装置1は、超音波センサ2と、超音波センサ2の動作を制御する制御部3とを備えている。超音波センサ2は、超音波である探査波を送信するとともに探査波の物体Bによる反射波を受信することで、物体Bを検知するように構成されている。
超音波センサ2は、送受信器としてのトランスデューサ21と、送信回路22と、受信回路23と、駆動信号生成部24と、フィルタ25と、参照信号記憶部26と、受信信号処理部27と、振幅生成部28とを備えている。
トランスデューサ21は、探査波を外部に向けて送信する送信器としての機能と、反射波を受信する受信器としての機能とを有していて、送信回路22および受信回路23と電気接続されている。すなわち、超音波センサ2は、いわゆる送受信一体型の構成を有している。
具体的には、トランスデューサ21は、圧電素子等の電気-機械エネルギー変換素子を内蔵した、超音波マイクロフォンとして構成されている。トランスデューサ21は、探査波を自車両の外部に送信可能および反射波を自車両の外部から受信可能なように、自車両の外表面に面する位置に配置されている。
送信回路22は、入力された駆動信号に基づいてトランスデューサ21を駆動することで、トランスデューサ21にて探査波を発信させるように設けられている。具体的には、送信回路22は、デジタル/アナログ変換回路等を有している。すなわち、送信回路22は、駆動信号生成部24から出力された駆動信号に対してデジタル/アナログ変換等の信号処理を施すことで、素子入力信号を生成するように構成されている。素子入力信号は、トランスデューサ21を駆動するための交流電圧信号である。そして、送信回路22は、生成した素子入力信号をトランスデューサ21に印加してトランスデューサ21における電気-機械エネルギー変換素子を励振することで、探査波を発生させるように構成されている。
受信回路23は、トランスデューサ21による超音波の受信結果に対応する受信信号を生成してフィルタ25等に出力するように設けられている。具体的には、受信回路23は、増幅回路およびアナログ/デジタル変換回路等を有している。すなわち、受信回路23は、トランスデューサ21が出力した素子出力信号に対して、増幅およびアナログ/デジタル変換等の信号処理を施すことで、受信波の振幅および周波数に関する情報を含む受信信号を生成するように構成されている。素子出力信号は、超音波の受信により、トランスデューサ21に設けられた電気-機械エネルギー変換素子が発生する交流電圧信号である。
駆動信号生成部24は、駆動信号を生成して送信回路22に出力するように設けられている。駆動信号は、トランスデューサ21を駆動してトランスデューサ21から探査波を発信させるための信号である。
トランスデューサ21の共振周波数をf0として、駆動信号生成部24は、共振周波数f0とは異なる周波数に対応する駆動信号を例えば数周期分生成するようになっている。駆動信号生成部24は、トランスデューサ21の帯域内の周波数であって、共振周波数f0よりも高い周波数に対応する駆動信号を生成する。あるいは、駆動信号生成部24は、トランスデューサ21の帯域内の周波数であって、共振周波数f0よりも低い周波数に対応する駆動信号を生成する。
車載センサに用いられるマイクロフォンは、一般的に共振周波数f0±2.5%を帯域とする狭帯域の周波数特性を有している。このようなマイクロフォンを用いる場合には、駆動信号生成部24は、共振周波数f0±2.5%の範囲に含まれ、かつ、トランスデューサ21の帯域の中心周波数とは異なる周波数に対応する駆動信号を生成する。トランスデューサ21の駆動周波数をfdとして、駆動周波数fdがトランスデューサ21の帯域に含まれるように駆動信号を生成することで、探査波の音圧レベルを確保することができる。
共振周波数f0よりも高い周波数に対応する駆動信号が生成されると、探査波の周波数は、図2~図4に示すように変化する。すなわち、駆動信号による駆動中には、図2に示すように、駆動信号に対応する駆動周波数fdで探査波が送信される。そして、駆動信号による駆動が終了すると、図3に示すように、駆動信号に対応する周波数成分が小さくなり、残響による共振周波数f0の成分が大きくなって、全体として元の駆動周波数fdよりも低い周波数で探査波が送信される。なお、図3において、実線は探査波全体の周波数成分を示し、一点鎖線は駆動信号による周波数成分を示し、二点鎖線は残響の周波数成分を示す。その後、残響成分がさらに大きくなって、図4に示すように共振周波数f0で探査波が送信されるようになる。このように、探査波の周波数は、共振周波数f0よりも高い周波数から共振周波数f0にシフトする。
同様に、トランスデューサ21の共振周波数f0よりも低い周波数に対応する駆動信号が生成された場合には、探査波の周波数は、共振周波数f0よりも低い周波数から共振周波数f0にシフトする。
フィルタ25は、受信信号から一部の必要な信号を抽出して出力するように構成されている。前述したように、駆動信号生成部24は、トランスデューサ21の共振周波数f0とは異なる周波数に対応する駆動信号を生成する。そして、フィルタ25は、受信信号のうち該周波数から共振周波数f0へシフトした信号に対する出力信号が、受信信号に含まれる他の信号に対する出力信号よりも大きくなる特性を有している。
例えば、図1に示すように、超音波センサ2は、受信信号と比較するための参照信号を記憶する参照信号記憶部26を備えており、フィルタ25は、参照信号記憶部26に記憶された参照信号と受信信号の相関度を出力する。このように、フィルタ25を、参照信号を利用した自己相関フィルタとすることで、パルス圧縮によりS/Nを向上させることができる。参照信号は、例えば駆動周波数fdと共振周波数f0から設計される。また、トランスデューサ21の個体特性差を考慮して性能を最大化するために、個体ごとの特性を計測して記憶しておき、それを参照信号として用いてもよい。
受信信号処理部27は、フィルタ25の出力信号に対してFFT等の処理を施すことで、受信波の振幅に対応する振幅信号と、受信波の周波数に対応する受信周波数信号とを生成するように構成されている。FFTはFast Fourier Transformの略である。また、受信信号処理部27は、生成した振幅信号および受信周波数信号を、制御部3に出力するように設けられている。
振幅生成部28は、受信回路23が生成した受信信号から振幅信号を生成し、制御部3に出力するように設けられている。
制御部3は、車載通信回線を介して超音波センサ2と情報通信可能に接続されており、超音波センサ2の送受信動作を制御するように構成されている。
制御部3は、いわゆるソナーECUとして設けられていて、図示しないCPU、ROM、RAM、不揮発性リライタブルメモリ、等を有する車載マイクロコンピュータを備えている。ECUはElectronic Control Unitの略である。不揮発性リライタブルメモリは、例えば、EEPROM、フラッシュROM、等である。EEPROMはElectronically Erasable and Programmable Read Only Memoryの略である。ROM、RAM等は、非遷移的実体的記憶媒体である。
制御部3は、受信信号処理部27によって処理されたフィルタ25の出力信号に基づいて物体検知判定を行うように構成されており、検知判定部に相当する。なお、本実施形態では、制御部3は、フィルタ25の出力信号から受信信号処理部27が生成した振幅信号と、受信回路23の出力信号から振幅生成部28が生成した振幅信号の両方が所定の閾値よりも大きい場合に、物体検知判定を行う。受信波には、検知したい対象からの反射波以外に、ノイズや路面からの反射波等が含まれる。これに対して、フィルタ25の出力に加えて受信信号自体の振幅が大きいことを条件に物体検知することで、ノイズ等による誤判定を抑制することが可能となる。
物体検知装置1の動作について説明する。物体検知装置1は、自車両のイグニッションがオンされると、図5に示す物体検知処理を繰り返し実行する。
なお、駆動周波数fdをトランスデューサ21の共振周波数f0からずらしたり、残響時間短縮のために駆動信号のパルス長を短くしたりすると、トランスデューサ21の出力が低下する。そこで本実施形態では、物体検知装置1は、自車両から所定距離内の物体を検知するための近距離検知状態と、所定距離よりも離れた物体を検知するための通常検知状態とを遷移する。
具体的には、物体検知装置1は、通常時は通常検知状態にあってトランスデューサ21を共振周波数f0で駆動する。そして、物体検知装置1は、通常検知状態で検知された物体との距離が所定の閾値以内となった場合には、近距離検知状態に遷移して、トランスデューサ21を共振周波数f0とは異なる周波数で駆動する。また、物体検知装置1は、近距離検知状態で検知された物体との距離が所定の閾値よりも大きくなった場合には、通常検知状態に遷移する。
まず、ステップS1にて、物体検知装置1は、通常検知状態であるか否かを判定する。物体検知装置1は、通常検知状態であると判定すると、ステップS2にて、トランスデューサ21を共振周波数f0で駆動する通常検知を行う。一方、物体検知装置1は、通常検知状態ではなく近距離検知状態であると判定すると、ステップS3にて、トランスデューサ21を共振周波数f0とは異なる周波数で駆動する近距離検知を行う。
処理は、ステップS2、ステップS3からステップS4に移行する。ステップS4にて、物体検知装置1は、物体が検知された場合に、探査波を送信してから反射波を受信するまでの時間等に基づいて物体との距離を算出し、物体との距離が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。物体検知装置1は、物体との距離が閾値よりも大きいと判定すると、ステップS5にて通常検知状態に遷移し、処理を終了する。一方、物体検知装置1は、物体との距離が閾値以内であると判定すると、ステップS6にて近距離検知状態に遷移し、処理を終了する。
このように、近距離検知状態で検知距離が閾値より大きくなった場合に物体検知装置1が通常検知状態に遷移し、トランスデューサ21が共振周波数f0で駆動される。したがって、遠方から近傍までの広い距離範囲で対象を検知することができる。
なお、車両の走行中には、障害物は基本的には遠距離から自車両に近づいてくるため、主に通常検知状態で対応することができる。一方、物体検知装置1の起動直後、すなわち、車両のイグニッションがオンされた直後では、障害物がすでに自車両の近傍に位置している場合がある。例えば、自車両の駐車中に自車両の隣に他の車両が駐車し、その状態で自車両のイグニッションがオンされた場合等である。
起動直後に障害物が近傍にある場合と遠方にある場合の両方に対応するため、物体検知装置1は、起動してから所定時間が経過するまでの間は通常検知状態と近距離検知状態とを交互に遷移する。そして、物体検知装置1は、この間に物体が検知された場合には、検知距離に応じて通常検知状態または近距離検知状態に遷移する。起動直後と、起動から所定時間が経過した後とで、通常検知状態と近距離検知状態への遷移方法を変更することで、検知効率を向上させることができる。
図6、図7は、本発明者らが行った実験の結果を示す図である。実験では、トランスデューサ21から15cmの距離に直径60mmのポールをターゲットとして設置し、共振周波数f0よりも高い周波数でトランスデューサ21を駆動して、探査波の送受信を行った。なお、図6において、実線は受信信号の周波数を示し、一点鎖線は受信信号の振幅を示す。また、図7において、実線はフィルタ25の出力値を示し、一点鎖線は受信信号の振幅を示し、二点鎖線は反射信号の検出に用いられる閾値を示す。
図6では、受信信号に残響が見られる中で、周波数がチャープしている箇所が確認できる。これは、駆動信号による駆動終了後に、トランスデューサ21の残響が駆動周波数fdから共振周波数f0へシフトし、このときの送信波がターゲットで反射してトランスデューサ21によって受信されたためである。この受信信号をフィルタ25によって処理すると、図7に示すように、残響に埋もれた反射信号が検出された。
以上説明したように、本実施形態では、共振周波数f0とは異なる駆動周波数fdでトランスデューサ21を駆動し、駆動後の残響を駆動周波数fdから共振周波数f0にシフトさせることで、周波数のチャープが生成される。そして、このように周波数がシフトした信号をフィルタ25で抽出することで、残響に埋もれた近距離対象からの反射波を高いS/Nで検出することができる。これにより、近距離にある物体を検知することが容易になる。
また、特許文献1に記載の方法において、うなり成分を正確に検出するためには、残響周波数とは大きく異なる周波数で、信号が数波分ずれる時間、送受信器を駆動し続ける必要があり、狭帯域のマイクロフォンを用いる車載センサでは実現が困難である。
これに対して、本実施形態では、駆動周波数fdと共振周波数f0が大きく異なっている必要がなく、トランスデューサ21の帯域内で駆動すればよいので、狭帯域のマイクロフォンを用いる車載センサにおいても有効である。
(他の実施形態)
なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
例えば、物体検知装置1が参照信号記憶部26を備えず、他の方法によってフィルタ25の特性が上記のように設定されていてもよい。また、物体検知装置1が振幅生成部28を備えず、制御部3が受信信号処理部27の出力のみに基づいて物体検知判定を行ってもよい。
上記の各機能構成および方法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つあるいは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、上記の各機能構成および方法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、上記の各機能構成および方法は、一つあるいは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
Claims (8)
- 超音波を送受信する送受信器(21)と、
前記送受信器を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部(24)と、
前記送受信器の受信信号から一部の信号を抽出して出力するフィルタ(25)と、
前記フィルタの出力信号に基づいて物体検知判定を行う検知判定部(3)と、を備える物体検知装置であって、
前記駆動信号生成部は、前記送受信器の共振周波数とは異なる周波数に対応する前記駆動信号を生成し、
前記フィルタは、前記受信信号のうち該周波数から前記共振周波数へシフトした信号に対する出力信号が、前記受信信号に含まれる他の信号に対する出力信号よりも大きくなる特性を有している物体検知装置。 - 参照信号を記憶する記憶部(26)を備え、
前記フィルタは、前記記憶部に記憶された前記参照信号と前記受信信号の相関度を出力する請求項1に記載の物体検知装置。 - 前記検知判定部は、前記フィルタの出力と前記受信信号の振幅の両方が所定値よりも大きい場合に物体検知判定を行う請求項1または2に記載の物体検知装置。
- 前記送受信器は、狭帯域の周波数特性を有する請求項1ないし3のいずれか1つに記載の物体検知装置。
- 前記駆動信号生成部は、前記送受信器の帯域に含まれ、かつ、前記送受信器の帯域の中心周波数とは異なる周波数に対応する前記駆動信号を生成する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の物体検知装置。
- 所定距離内の物体を検知するための近距離検知状態と、所定距離よりも離れた物体を検知するための通常検知状態とを遷移し、
前記近距離検知状態では、前記駆動信号生成部が前記共振周波数とは異なる周波数に対応する前記駆動信号を生成し、
前記通常検知状態では、前記駆動信号生成部が前記共振周波数に対応する前記駆動信号を生成する請求項1ないし5のいずれか1つに記載の物体検知装置。 - 前記通常検知状態のとき、検知された物体との距離が閾値以内となった場合に前記近距離検知状態に遷移し、
前記近距離検知状態のとき、検知された物体との距離が閾値よりも大きくなった場合に前記通常検知状態に遷移する請求項6に記載の物体検知装置。 - 起動してから所定時間が経過するまでの間、前記通常検知状態と前記近距離検知状態とを交互に遷移し、
物体が検知された場合に、検知された物体との距離に応じて前記通常検知状態または前記近距離検知状態に遷移する請求項6または7に記載の物体検知装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE112021004452.4T DE112021004452T5 (de) | 2020-08-25 | 2021-08-20 | Objekterfassungsvorrichtung |
US18/173,476 US20230204765A1 (en) | 2020-08-25 | 2023-02-23 | Object detection device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020141857A JP7480637B2 (ja) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 物体検知装置 |
JP2020-141857 | 2020-08-25 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US18/173,476 Continuation US20230204765A1 (en) | 2020-08-25 | 2023-02-23 | Object detection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022045006A1 true WO2022045006A1 (ja) | 2022-03-03 |
Family
ID=80355134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/030604 WO2022045006A1 (ja) | 2020-08-25 | 2021-08-20 | 物体検知装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230204765A1 (ja) |
JP (1) | JP7480637B2 (ja) |
DE (1) | DE112021004452T5 (ja) |
WO (1) | WO2022045006A1 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014232069A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 本田技研工業株式会社 | 物体検出装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3555378B2 (ja) | 1997-03-26 | 2004-08-18 | 松下電工株式会社 | 超音波センサー |
GB201510945D0 (en) | 2015-06-22 | 2015-08-05 | Imp Innovations Ltd | Echo measurement |
JP7450338B2 (ja) | 2019-03-06 | 2024-03-15 | 株式会社バンダイナムコエンターテインメント | プログラム、ゲームシステム及びゲームサービス提供方法 |
-
2020
- 2020-08-25 JP JP2020141857A patent/JP7480637B2/ja active Active
-
2021
- 2021-08-20 WO PCT/JP2021/030604 patent/WO2022045006A1/ja active Application Filing
- 2021-08-20 DE DE112021004452.4T patent/DE112021004452T5/de active Pending
-
2023
- 2023-02-23 US US18/173,476 patent/US20230204765A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014232069A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 本田技研工業株式会社 | 物体検出装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112021004452T5 (de) | 2023-06-07 |
JP7480637B2 (ja) | 2024-05-10 |
US20230204765A1 (en) | 2023-06-29 |
JP2022037626A (ja) | 2022-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108291966B (zh) | 物体检测装置以及物体检测方法 | |
US20210302574A1 (en) | Object detection system and object detection device | |
JP6086488B2 (ja) | 物体検出装置 | |
US20210055397A1 (en) | Object detection device | |
WO2019012837A1 (ja) | 超音波式の物体検出装置 | |
WO2022045006A1 (ja) | 物体検知装置 | |
JP6865369B2 (ja) | 制御装置、制御方法およびプログラム | |
US20200217953A1 (en) | Object detection system and object detection apparatus | |
JP7472820B2 (ja) | 物体検知装置 | |
US20230336921A1 (en) | Ultrasonic generator, transducer, and object detector | |
US11754709B2 (en) | Object detection device | |
US20210318432A1 (en) | Object detection device and object detection system | |
US11698456B2 (en) | Object detection system | |
US20230009572A1 (en) | Object detection system and object detection device | |
CN111722229A (zh) | 物体检测装置 | |
JP2002372585A (ja) | 車両用障害物検出装置 | |
WO2022009706A1 (ja) | 物体検知装置 | |
WO2024106106A1 (ja) | 物体検知装置 | |
JP2023176726A (ja) | 物体検知装置 | |
JP7367585B2 (ja) | 物体検出システム |
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: 21861433 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21861433 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |