WO2022176442A1 - 物体検知装置 - Google Patents

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Definitions

  • the quadrature detection section 71 quadrature-detects the reference signal output by the driving signal generation section 5 to generate a complex signal. As shown in FIG. 4 , quadrature detection section 71 includes multiplication section 711 , LPF 712 , and downsampling section 713 . Multiplication section 711 , LPF 712 , and downsampling section 713 have the same configurations as multiplication section 611 , LPF 612 , and downsampling section 613 of quadrature detection section 61 .
  • the code determination unit 8 determines whether or not the code included in the drive signal and the code included in the received signal match.
  • the sign determination unit 8 calculates the peak of the up-chirp correlation signal and the peak of the down-chirp correlation signal based on the correlation outputs of the up-chirp filter 620A and the down-chirp filter 620B. Then, the code determination unit 8 compares these and determines that the code corresponding to the larger one is included in the received signal. match or not.
  • the code determination unit 8 transmits the code determination result to the control unit 3 .
  • step S104 it is determined in step S104 that the two reflected waves have the same sign, and the object is detected.
  • the matrix conversion unit 635 is composed of a portion of the matrix conversion unit 625 that receives the signals SR 1 to SR N/2 , converts them into rotation matrices R 1 to R N/2 , and outputs them. be done.
  • Received signal holding section 636 is configured by a portion of received signal holding section 626 to which signals S 1 to S N/2 are input, held, and output.
  • Multiplication section 637 multiplies signals S 1 to S N/2 output from received signal holding section 636 of multiplication section 627 by rotation matrices R 1 to R N/2 generated by matrix conversion section 635. It consists of the part that
  • a multiplier 627 individually outputs the signals ⁇ S 1 to ⁇ S N generated by the multiplication, as in the first embodiment.
  • the signals ⁇ S 1 to ⁇ S N/2 are input to the addition signal generation section 628 and the addition signal generation section 638, and the signals ⁇ S N/2+1 to ⁇ S N are input to the addition signal generation section 628 and the addition signal generation section 638. It is input to the generation unit 648 .
  • This embodiment can obtain the same effect as the first embodiment from the same configuration and operation as the first embodiment.
  • the phase rotation section 73 rotates the phase of the complex reference signal.
  • the phase rotation section 73 corresponds to a second phase rotation section.
  • the complex reference signal normalized by the normalization unit 72 is input to the phase rotation unit 73, and the complex reference signal whose phase has been rotated by the phase rotation unit 73 is passed through the correlation filters 62, 63, 64.
  • Phase rotation is also performed in the phase rotation section 73 in the same manner as in the phase rotation section 66 .
  • This embodiment can obtain the same effect as the first embodiment from the same configuration and operation as the first embodiment.
  • a reference signal corresponding to the settings of the drive signal generator 5 may be calculated and recorded in advance.
  • the method of calculating the correlation is not limited to the method of calculating after converting the received signal into a complex signal by quadrature detection. For example, it may be calculated using a correlation function between the received signal and the reference signal. A filter output can be obtained by converting the calculated correlation signal into an amplitude.

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Abstract

物体検知装置（１）は、周波数変調を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部（５）と、受信信号と駆動信号に対応した第１参照信号との相関検出を行う第１相関フィルタ（６２）と、第１相関フィルタの相関信号に基づいて受信波が送信部（４０Ａ）から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する第１判定部（８）と、駆動信号の一部に対応した信号を第２参照信号として、受信信号と第２参照信号との相関検出を行う第２相関フィルタ（６３）と、駆動信号の一部に対応した信号であって、駆動信号のうち第２参照信号よりも周波数が高い部分を含む信号を第３参照信号として、受信信号と第３参照信号との相関検出を行う第３相関フィルタ（６４）と、第２、第３相関フィルタの相関信号に基づいて物体が検知範囲内にあるか否かを判定する第２判定部（９）と、を備える。

Description

物体検知装置 関連出願への相互参照
　本出願は、２０２１年２月１６日に出願された日本特許出願番号２０２１－２２６８８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、超音波の送受信により物体を検知する物体検知装置に関するものである。
　自動車等の車両における自動駐車システムでは、車両のバンパに取り付けられた複数の超音波センサにより障害物検知を行う。このような自動駐車システムの精度向上のために、障害物が検知範囲内にあるか否かを判定することが望まれている。この判定は、例えば車体に接触する可能性のある背の高い物体であるか否かの判定である。
　例えば特許文献１では、周波数による指向性の差を用いて物体の高さを判定する技術が提案されている。具体的には、高い周波数と低い周波数が含まれる超音波を探査波として送信し、バンドパスフィルタを用いて受信信号から２つの周波数の振幅成分を取り出す。高い周波数の超音波は、低い周波数の超音波よりも指向性が狭いため、２つの周波数の振幅を比較することにより、物体の高さを判定することができる。
特開２０２０－９８１５７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の物体検知装置は、センサ間の混信防止機能を有していない。そのため、探査波の送信頻度を上げたときや、他車両と対向または並走して他車両からの送信波を受信する状態になったときに、混信により、物体の高さを正しく判定できなくなるおそれがある。
　混信を防止する方法としては、例えば、探査波の周波数を変調させることで探査波を符号化し、送信信号と受信信号とで符号が一致するか否か、すなわち、周波数変調の特徴が一致するか否かを判定する方法が挙げられる。
　このように符号によって受信波を識別する場合に、符号識別用の信号と高さ判定用の信号とを別々に送信すると、１回の物体検知処理に要する探査波の送信回数が増えるため、物体検知処理の実行頻度が低下し、物体検知性能が低下する。
　本開示は、上記に例示した点に鑑みて、例えば、１回の送受信で受信波の識別と物体が検知範囲内にあるか否かの判定を行うことができる物体検知装置を提供する。
　本開示の１つの観点では、超音波の送受信により物体を検知する物体検知装置は、超音波を探査波として送信する送信部と、送信部を駆動するための、周波数変調を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部と、超音波を受信して、該受信した超音波に応じた受信信号を生成する受信部と、受信信号と駆動信号に対応した第１参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する第１相関フィルタと、第１相関フィルタが出力した相関信号に基づいて、受信部によって受信された超音波が送信部から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する第１判定部と、駆動信号の一部に対応した信号を第２参照信号として、受信信号と第２参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する第２相関フィルタと、駆動信号の一部に対応した信号であって、駆動信号のうち第２参照信号よりも周波数が高い部分を含む信号を第３参照信号として、受信信号と第３参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する第３相関フィルタと、第２相関フィルタが出力した相関信号と第３相関フィルタが出力した相関信号とに基づいて、物体が検知範囲内にあるか否かを判定する第２判定部と、を備える。
　このように、駆動信号に対応した第１参照信号を用いた相関検出により、受信波を識別している。そして、駆動信号の一部に対応した第２参照信号と、駆動信号の一部に対応した信号であって駆動信号のうち第２参照信号よりも周波数の高い部分を含む第３参照信号とを用いた相関検出により、物体が検知範囲内にあるか否かの判定をしている。したがって、１回の送受信で、受信波の識別と物体が検知範囲内にあるか否かの判定を行うことができる。
　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単なる一例を示すものである。したがって、本開示は、参照符号の記載によって何ら限定されるものではないことは、言うまでもない。
第１実施形態にかかる物体検知装置のブロック図である。 受信信号処理部が備える直交検波部のブロック図である。 参照信号の周波数を示す図である。 参照信号処理部が備える直交検波部のブロック図である。 駆動信号に対応した参照信号を用いる相関フィルタのブロック図である。 相関フィルタが備えるベクトル回転部および加算部のブロック図である。 複素受信信号と複素参照信号との位相差を示す図である。 複素受信信号Ｓ１のベクトル回転の様子を示す図である。 ベクトル回転された信号ΔＳ２の一例を示す図である。 ベクトル回転された信号ΔＳ１とΔＳ２の加算結果の一例を示す図である。 ベクトル回転された信号ΔＳ２の一例を示す図である。 ベクトル回転された信号ΔＳ１とΔＳ２の加算結果の一例を示す図である。 参照信号の低周波成分を用いる相関フィルタのブロック図である。 参照信号の高周波成分を用いる相関フィルタのブロック図である。 物体検知処理のフローチャートである。 相関出力の一例を示す図である。 背の高い壁に向かって探査波を送信したときの相関出力を示す図である。 高さ１０ｃｍの輪留めに向かって探査波を送信したときの相関出力を示す図である。 背の高いポールに向かって探査波を送信したときの相関出力を示す図である。 第２実施形態における３つの相関フィルタが備えるベクトル回転部のブロック図である。 第３実施形態における参照信号の周波数を示す図である。 第４実施形態にかかる物体検知装置のブロック図である。 正規化および位相回転による周波数帯域の拡大を示す図である。 第５実施形態における参照信号の周波数を示す図である。 他の実施形態における参照信号の周波数を示す図である。 他の実施形態における参照信号の周波数を示す図である。 他の実施形態における参照信号の周波数を示す図である。 他の実施形態における参照信号の周波数を示す図である。 他の実施形態における参照信号の周波数を示す図である。
　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。
　物体検知装置１は、超音波の送受信により物体を検知するものであり、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、送受信部４と、駆動信号生成部５と、受信信号処理部６と、参照信号処理部７と、符号判定部８と、高さ判定部９とを備えている。送受信部４は、送信部４０Ａと、受信部４０Ｂとを有している。送信部４０Ａは、探査波を外部に向けて送信可能に設けられている。受信部４０Ｂは、送信部４０Ａから送信された探査波の物体Ｂによる反射波を含む超音波を受信可能に設けられている。
　送受信部４は、トランスデューサ４１と、送信回路４２と、受信回路４３とを備えている。送信部４０Ａは、トランスデューサ４１と送信回路４２とによって構成されている。受信部４０Ｂは、トランスデューサ４１と受信回路４３とによって構成されている。
　トランスデューサ４１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４２および受信回路４３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４１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４１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４２は、入力された駆動信号に基づいてトランスデューサ４１を駆動することで、トランスデューサ４１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４２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４２は、駆動信号生成部５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４１を駆動するための交流電圧信号である。そして、送信回路４２は、生成した素子入力信号をトランスデューサ４１に印加してトランスデューサ４１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４３は、トランスデューサ４１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受信信号処理部６に出力するように設けられている。具体的には、受信回路４３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４３は、トランスデューサ４１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４１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。
　後述するように、探査波には、周波数変調により符号化された超音波が含まれる。探査波の周波数変調帯域の中心周波数をｆｃとして、受信回路４３のサンプリング周波数はｆｃの２倍以上とされる。なお、受信信号のサンプリング周波数は、駆動信号のサンプリング周波数と同じでもよいし、異なっていてもよい。
　駆動信号生成部５は、駆動信号を生成して送信回路４２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４１を駆動してトランスデューサ４１から探査波を発信させるための信号である。
　駆動信号生成部５は、所定の周波数変調状態を有する探査波における周波数変調状態に対応する駆動信号を生成するようになっている。駆動信号生成部５は、トランスデューサ４１の共振周波数を含む範囲において探査波の周波数が掃引されるように駆動信号を生成する。
　本実施形態では、所定の周波数変調状態は、アップチャープまたはダウンチャープを含む。アップチャープは、時間経過とともに周波数が単調増加するような周波数変調状態である。ダウンチャープは、時間経過とともに周波数が単調減少するような周波数変調状態である。
　探査波は、駆動信号の周波数変調によって符号化される。例えば、アップチャープは符号「１」を示し、ダウンチャープは符号「０」を示す。この符号は、受信波の識別に用いられる。
　駆動信号生成部５、受信信号処理部６、参照信号処理部７、符号判定部８、高さ判定部９は、例えば、前述した駆動信号の生成や、後述する直交検波、相関算出、符号判定、高さ判定等の機能がプログラムされたＤＳＰで構成される。ＤＳＰはDigital Signal Processorの略である。
　受信信号処理部６は、受信信号を処理し、受信信号と参照信号との相関検出を行うものである。受信信号処理部６は、直交検波部６１と、相関フィルタ６２と、相関フィルタ６３と、相関フィルタ６４とを備えている。
　直交検波部６１は、受信回路４３が出力した受信信号を直交検波して複素信号を生成するものである。図２に示すように、直交検波部６１は、乗算部６１１と、ローパスフィルタ６１２と、ダウンサンプリング部６１３とを備えている。以下、ローパスフィルタ６１２をＬＰＦ６１２と略記する。
　乗算部６１１は、受信回路４３の出力した受信信号にｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ）とｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ）を乗算して複素信号を生成するものである。ここで、ｔは時間である。ｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ）とｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ）の信号は、駆動信号生成部５から乗算部６１１に入力されるようになっている。乗算部６１１は、生成した複素信号をＬＰＦ６１２に出力する。
　ＬＰＦ６１２は、乗算部６１１が出力した複素信号から高周波数成分を除去するものである。ＬＰＦ６１２のカットオフ周波数は、制御部３から入力されるようになっており、トランスデューサ４１の帯域幅や駆動信号の掃引帯域に基づいて設定される。ＬＰＦ６１２によって高周波数成分を除去された複素信号は、ダウンサンプリング部６１３に入力される。
　ダウンサンプリング部６１３は、ＬＰＦ６１２の出力信号をダウンサンプリングするものである。ダウンサンプリング部６１３は、例えば、中心周波数ｆｃの２倍でサンプリングされた信号を中心周波数ｆｃの１倍にダウンサンプリングする。ダウンサンプリング後のサンプリング周波数は、ＬＰＦ６１２のカットオフ周波数に応じて、中心周波数ｆｃの１倍よりも低く設定することができる。
　ダウンサンプリング部６１３の出力信号は、相関フィルタ６２、６３、６４に入力される。ダウンサンプリング部６１３から出力される複素信号を、複素受信信号とする。複素受信信号は、ダウンサンプリング部６１３によってサンプリングされたＮ個の信号で構成されている。Ｎは２以上の整数である。複素受信信号を構成するＮ個の信号を、サンプリングされた順に信号Ｓ１～ＳＮとする。
　相関フィルタ６２、６３、６４は、直交検波部６１が生成した複素受信信号と、アップチャープおよびダウンチャープそれぞれに対応する参照信号との相関検出を行い、相関信号を出力するものである。相関フィルタ６２、６３、６４が用いる参照信号を、それぞれ、第１参照信号、第２参照信号、第３参照信号とする。相関フィルタ６２、相関フィルタ６３、相関フィルタ６４は、それぞれ、第１相関フィルタ、第２相関フィルタ、第３相関フィルタに相当する。
　第１参照信号は駆動信号に対応したものであり、駆動信号と同様の周波数変調が含まれる。第２、第３参照信号は、駆動信号の一部に対応した信号である。第２参照信号は、駆動信号のうち第３参照信号よりも周波数が低い部分を含み、第３参照信号は、駆動信号のうち第２参照信号よりも周波数が高い部分を含む。本実施形態では、第２、第３参照信号は、第１参照信号の一部とされている。
　相関フィルタ６２から出力された相関信号は、符号判定部８に入力される。相関フィルタ６３、６４から出力された相関信号は、高さ判定部９に入力される。相関フィルタ６２、６３、６４の詳細については後述する。
　図３は、参照信号の一例を示す図である。ｆＲＵはアップチャープに対応する第１参照信号の周波数であり、時間ｔ１の間に、中心周波数ｆｃより低い周波数ｆ１から高い周波数ｆ２へ掃引されている。ｆＲＤはダウンチャープに対応する第１参照信号の周波数であり、時間ｔ１の間に、ｆ２からｆ１へ掃引されている。
　ｆＲＬは第２参照信号の周波数であり、アップチャープに対応する第１参照信号から周波数がｆｃよりも低い部分を抽出したものとなっている。ｆＲＨは第３参照信号の周波数であり、アップチャープに対応する第１参照信号から周波数がｆｃ以上の部分を抽出したものとなっている。ｆＲＬ、ｆＲＨの図において、実線は第１参照信号のうち第２、第３参照信号として用いられる部分を示し、一点鎖線は第１参照信号のうち第２、第３参照信号から除かれる部分を示している。このように、第２、第３参照信号は、それぞれ、アップチャープに対応する第１参照信号の前半部分、後半部分とされている。
　本実施形態では、このような参照信号を用いる場合について説明する。なお、図３では、探査波にアップチャープが含まれる場合の第２、第３参照信号を示している。探査波にダウンチャープが含まれる場合には、第２、第３参照信号は、それぞれ、ダウンチャープに対応する第１参照信号の後半部分、前半部分となる。
　参照信号処理部７は、駆動信号生成部５から出力された信号を処理して受信信号処理部６に出力するものである。駆動信号生成部５から参照信号処理部７に出力される信号は、送受信部４に入力される駆動信号に用いられるアップチャープとダウンチャープとに対応するものであり、この信号が受信信号の符号を識別するための参照信号とされる。なお、駆動信号生成部５は、アップチャープに対応する参照信号と、ダウンチャープに対応する参照信号とを参照信号処理部７に出力する。受信信号処理部６では、参照信号処理部７によって処理された参照信号が相関検出に用いられる。図１に示すように、参照信号処理部７は、直交検波部７１を備えている。
　直交検波部７１は、駆動信号生成部５が出力した参照信号を直交検波して複素信号を生成するものである。図４に示すように、直交検波部７１は、乗算部７１１と、ＬＰＦ７１２と、ダウンサンプリング部７１３とを備えている。乗算部７１１、ＬＰＦ７１２、ダウンサンプリング部７１３は、直交検波部６１の乗算部６１１、ＬＰＦ６１２、ダウンサンプリング部６１３と同様の構成とされている。
　すなわち、乗算部７１１は、参照信号にｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ）とｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ）を乗算して複素信号を生成し、ＬＰＦ７１２は、乗算部７１１が出力した複素信号から高周波数成分を除去する。そして、ダウンサンプリング部７１３は、ＬＰＦ７１２の出力信号をダウンサンプリングする。
　なお、ダウンサンプリング部７１３は、ダウンサンプリング後のサンプリング周波数が受信信号と参照信号とで同じになるようにダウンサンプリングを行う。例えば、ダウンサンプリング部６１３で入力信号が中心周波数ｆｃの１倍にダウンサンプリングされる場合には、ダウンサンプリング部７１３においても、入力信号が中心周波数ｆｃの１倍にダウンサンプリングされる。
　ダウンサンプリング部７１３の出力信号は、相関フィルタ６２、６３、６４に入力される。ダウンサンプリング部７１３から出力される複素信号を、複素参照信号とする。複素参照信号は、複素受信信号と同様にＮ個の信号で構成されている。複素参照信号を構成するＮ個の信号を、サンプリングされた順に信号ＳＲ１～ＳＲＮとする。相関フィルタ６２では、信号Ｓ１～ＳＮで構成される複素受信信号と、信号ＳＲ１～ＳＲＮで構成される複素参照信号との相関検出が行われる。
　前述したように、相関フィルタ６３、６４では、第１参照信号の一部が相関検出に用いられる。駆動信号にアップチャープが含まれる場合を想定する。この場合には、アップチャープに対応した第１参照信号を直交検波して生成された複素参照信号のうち、第２、第３参照信号に対応する部分、すなわち、周波数がｆｃよりも低い部分と、周波数がｆｃ以上の部分とがそれぞれ相関フィルタ６３、６４に入力される。例えば、Ｎが偶数の場合には、信号ＳＲ１～ＳＲＮ／２が相関フィルタ６３に入力され、信号ＳＲＮ／２＋１～ＳＲＮが相関フィルタ６４に入力される。
　そして、相関フィルタ６３では、信号Ｓ１～ＳＮ／２で構成される複素受信信号と、信号ＳＲ１～ＳＲＮ／２で構成される複素参照信号との相関検出が行われる。また、相関フィルタ６４では、信号ＳＮ／２＋１～ＳＮで構成される複素受信信号と、信号ＳＲＮ／２＋１～ＳＲＮで構成される複素参照信号との相関検出が行われる。
　駆動信号にダウンチャープが含まれる場合を想定する。この場合には、ダウンチャープに対応した第１参照信号を直交検波して生成された複素参照信号のうち、第２、第３参照信号に対応する部分、すなわち、周波数がｆｃよりも低い部分と、周波数がｆｃ以上の部分とがそれぞれ相関フィルタ６３、６４に入力される。例えば、Ｎが偶数の場合には、信号ＳＲＮ／２＋１～ＳＲＮが相関フィルタ６３に入力され、信号ＳＲ１～ＳＲＮ／２が相関フィルタ６４に入力される。
　そして、相関フィルタ６３では、信号ＳＮ／２＋１～ＳＮで構成される複素受信信号と、信号ＳＲＮ／２＋１～ＳＲＮで構成される複素参照信号との相関検出が行われる。また、相関フィルタ６４では、信号Ｓ１～ＳＮ／２で構成される複素受信信号と、信号ＳＲ１～ＳＲＮ／２で構成される複素参照信号との相関検出が行われる。
　相関フィルタ６２の詳細について説明する。図５に示すように、相関フィルタ６２は、アップチャープフィルタ６２０Ａと、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂとを備えている。アップチャープフィルタ６２０Ａは、アップチャープ信号について複素受信信号と複素参照信号との相関算出を行うものである。ダウンチャープフィルタ６２０Ｂは、ダウンチャープ信号について複素受信信号と複素参照信号との相関算出を行うものである。
　相関算出を行う手法の１つとして、複素受信信号を参照信号に基づいてベクトル回転し、加算する手法がある。アップチャープフィルタ６２０Ａは、参照信号保持部６２１と、ベクトル回転部６２２と、加算部６２３と、振幅変換部６２４とを備えている。
　アップチャープフィルタ６２０Ａには、参照信号処理部７から、アップチャープに対応する参照信号の直交検波によって生成された複素参照信号が入力されるようになっている。参照信号保持部６２１は、参照信号処理部７から入力された複素参照信号を保持して出力するものであり、複素参照信号を構成する複数の信号を個別に出力する構成となっている。具体的には、参照信号保持部６２１は、ダウンサンプリング部７１３から出力された信号ＳＲ１～ＳＲＮを個別に出力する。
　ベクトル回転部６２２は、入力された信号のベクトル回転を行うものである。図６に示すように、ベクトル回転部６２２は、行列変換部６２５と、受信信号保持部６２６と、乗算部６２７とを備えている。
　行列変換部６２５は、参照信号保持部６２１から出力された信号ＳＲ１～ＳＲＮを回転行列Ｒ１～ＲＮに変換するものである。具体的には、信号ＳＲ１の位相をθＲ１とすると、回転行列Ｒ１は、次式のように生成される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　回転行列Ｒ２～ＲＮについても、信号ＳＲ２～ＳＲＮの位相θＲ２～θＲＮを用いて同様に生成される。行列変換部６２５は、生成した回転行列Ｒ１～ＲＮに対応する信号を個別に乗算部６２７に出力する。
　受信信号保持部６２６は、複素受信信号を保持して乗算部６２７に出力するものである。受信信号保持部６２６には、直交検波部６１から複素受信信号が入力されるようになっており、受信信号保持部６２６は、入力された信号Ｓ１～ＳＮを個別に乗算部６２７に出力する。
　乗算部６２７は、受信信号と第１参照信号との相関を算出するものであり、第１相関算出部に相当する。具体的には、乗算部６２７は、行列変換部６２５が生成した回転行列Ｒ１～ＲＮに信号Ｓ１～ＳＮのベクトルを乗算して、受信信号と参照信号との位相差を位相とする信号ΔＳ１～ΔＳＮを生成する。例えば、図７に示すように、信号Ｓ１と信号ＳＲ１との位相差をΔθ１とし、信号Ｓ１の振幅をｒ１とすると、図８に示すように、信号ΔＳ１の位相はΔθ１となり、振幅はｒ１となる。なお、図７、図８、および、後述する図９～図１２は、信号Ｓ１等を複素平面上に示したものである。信号Ｓ１の実部をＩ１、虚部をＱ１とし、信号ΔＳ１の実部をＩ１’、虚部をＱ１’とすると、Ｉ１’、Ｑ１’は次式で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　同様に、信号Ｓ２～ＳＮと信号ＳＲ１～ＳＲＮとの位相差をΔθ２～ΔθＮとし、信号Ｓ２～ＳＮの振幅をｒ２～ｒＮとすると、信号ΔＳ２～ΔＳＮの位相はΔθ２～ΔθＮとなり、振幅はｒ２～ｒＮとなる。信号Ｓ２～ＳＮの実部Ｉ２～ＩＮ、虚部Ｑ２～ＱＮ、回転行列Ｒ２～ＲＮから、信号ΔＳ２～ΔＳＮの実部Ｉ２’～ＩＮ’、虚部Ｑ２’～ＱＮ’が算出される。乗算部６２７は、信号ΔＳ１～ΔＳＮを個別に加算部６２３に出力する。
　図６に示すように、加算部６２３は、加算信号生成部６２８と、平均化部６２９とを備えており、乗算部６２７から出力された信号ΔＳ１～ΔＳＮは、加算信号生成部６２８に入力される。加算信号生成部６２８は、入力された信号を加算するものであり、これによって受信信号と参照信号との相関検出が行われる。
　信号ΔＳ１～ΔＳＮを加算すると、受信信号と参照信号との相関が高い場合には振幅が増加し、相関が低い場合には振幅が減少する。例えば、図８、図９に示すように、信号ΔＳ１、ΔＳ２の位相Δθ１、Δθ２が揃っていれば、図１０に示すように、信号ΔＳ１に信号ΔＳ２を加算することで振幅が増加する。一方、図１１に示すように、信号ΔＳ２の位相Δθ２が信号ΔＳ１の位相Δθ１と大きく異なっていれば、図１２に示すように、信号ΔＳ１に信号ΔＳ２を加算することで振幅が減少する。
　このように、信号ΔＳ１～ΔＳＮを加算すると、加算によって生成された複素信号の振幅は、受信信号と参照信号の相関の高さを表すようになる。加算信号生成部６２８は、信号ΔＳ１～ΔＳＮの加算によって生成された複素信号を平均化部６２９に出力する。
　なお、図７～図１２から分かるように、相関信号の振幅は、受信信号と参照信号の相関の高さだけでなく、受信信号の振幅によっても変化し、受信信号の振幅が大きいほど相関信号の振幅も大きくなる。
　平均化部６２９は、加算信号生成部６２８からの出力信号の振幅を、加算された信号の数、すなわちＮで割って平均化するものである。平均化部６２９によって平均化された複素信号は、振幅変換部６２４に出力される。
　振幅変換部６２４は、平均化部６２９から入力された複素信号を振幅信号に変換するものである。具体的には、振幅変換部６２４は、この複素信号の実部と虚部から絶対値を算出し、この絶対値を振幅として出力する。振幅変換部６２４が生成した振幅信号は、相関信号として符号判定部８に出力される。
　図５に示すように、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂは、アップチャープフィルタ６２０Ａと同様に、参照信号保持部６２１と、ベクトル回転部６２２と、加算部６２３と、振幅変換部６２４とを備えている。ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの参照信号保持部６２１～振幅変換部６２４は、アップチャープフィルタ６２０Ａの参照信号保持部６２１～振幅変換部６２４と同様の構成とされている。
　ただし、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂでは、参照信号処理部７から参照信号保持部６２１にダウンチャープに対応する参照信号の直交検波によって生成された複素参照信号が入力され、複素受信信号と、この複素参照信号との相関検出が行われる。そして、振幅変換部６２４が生成した振幅信号は、相関信号として符号判定部８に出力される。
　相関フィルタ６３、６４の詳細について説明する。図１３に示すように、相関フィルタ６３は、参照信号保持部６３１と、ベクトル回転部６３２と、加算部６３３と、振幅変換部６３４とを備えている。また、図１４に示すように、相関フィルタ６４は、参照信号保持部６４１と、ベクトル回転部６４２と、加算部６４３と、振幅変換部６４４とを備えている。
　相関フィルタ６３の参照信号保持部６３１～振幅変換部６３４、および、相関フィルタ６４の参照信号保持部６４１～振幅変換部６４４は、アップチャープフィルタ６２０Ａの参照信号保持部６２１～振幅変換部６２４と同様の構成とされている。
　ただし、相関フィルタ６３では、参照信号処理部７から第２参照信号に対応する複素参照信号が入力され、複素受信信号と、この複素参照信号との相関検出が行われる。また、相関フィルタ６４では、参照信号処理部７から第３参照信号に対応する複素参照信号が入力され、複素受信信号と、この複素参照信号との相関検出が行われる。そして、振幅変換部６３４、６４４が生成した振幅信号は、相関信号として高さ判定部９に出力される。
　符号判定部８は、相関フィルタ６２が出力した相関信号に基づいて、受信部４０Ｂによって受信された超音波が送信部４０Ａから送信された探査波の反射波であるか否かを判定するものである。符号判定部８は、第１判定部に相当する。
　具体的には、符号判定部８は、駆動信号に含まれる符号と受信信号に含まれる符号とが一致するか否かを判定する。符号判定部８は、アップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの相関出力に基づいて、アップチャープの相関信号のピークとダウンチャープの相関信号のピークとを算出する。そして、符号判定部８は、これらを比較して大きい方に対応する符号が受信信号に含まれると判定し、この判定結果に基づいて、駆動信号に含まれる符号と受信信号に含まれる符号とが一致するか否かを判定する。符号判定部８は、符号判定結果を制御部３に送信する。
　高さ判定部９は、相関フィルタ６３が出力した相関信号と相関フィルタ６４が出力した相関信号とに基づいて、物体が検知範囲内にあるか否かを判定するものである。高さ判定部９は、第２判定部に相当する。この検知範囲は、車外の物体と車体との接触の可能性等に基づいて設定される。例えば、地面に置かれた物体については、地面からの高さが所定値よりも大きければ検知範囲に入り、所定値以下であれば検知範囲から外れるように設定される。また、通路の天井から突出した物体については、突出の大きさによって検知範囲に入るように設定される。本実施形態では、地面に置かれた物体の地面からの高さを判定する場合について説明するが、検知範囲内にあるか否かを他の基準で判定してもよい。
　高さ判定部９は、超音波の指向性を利用して、物体の高さを判定する。超音波は、周波数が高いほど指向性が狭くなる。すなわち、探査波の指向性の中心軸に近い位置では、探査波の周波数が低い場合と高い場合との両方で、探査波の振幅が大きくなる。また、探査波の周波数が低い場合には、この中心軸から大きく離れた位置においても、探査波の振幅が大きくなり、この位置にある物体からの反射波の振幅が大きくなる。一方、探査波の周波数が高い場合には、この中心軸から大きく離れた位置では、探査波の振幅が小さくなり、この位置にある物体からの反射波の振幅が小さくなる。
　また、前述したように、受信信号の振幅が大きいほど相関信号の振幅が大きくなる。このことから、周波数の低い第２参照信号を用いる相関フィルタ６３では、物体が探査波の指向性の中心軸付近にある場合と、中心軸から離れた位置にある場合との両方で、相関出力の振幅が大きくなる。一方、周波数の高い第３参照信号を用いる相関フィルタ６４では、物体が探査波の指向性の中心軸付近にある場合には相関出力の振幅が大きくなるが、物体が中心軸から離れた位置にある場合には相関出力の振幅が小さくなる。
　したがって、相関フィルタ６３の相関出力の振幅と相関フィルタ６４の相関出力の振幅を比較することで、物体が探査波の指向性の中心軸に近いか否かを判定することができる。例えば、相関フィルタ６３の相関信号の振幅をＡＬとし、相関フィルタ６４の相関信号の振幅をＡＨとして、高さ判定部９は、ＡＨ／ＡＬが閾値よりも大きいときには、検知された物体が車体に接触する可能性のある背の高い物体であると判定する。一方、ＡＨ／ＡＬが閾値以下のときには、高さ判定部９は、検知された物体が背の低い物体であると判定する。なお、高さ判定部９が他の方法でＡＬとＡＨを比較してもよい。
　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。
　前述したように、制御部３には、符号判定部８、高さ判定部９から符号判定結果、高さ判定結果が送信される。これらの判定結果は、障害物の報知や自動駐車等の処理に用いられる。
　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、図１５に示す処理を含む物体検知処理を繰り返し実行する。物体検知処理では、まず、制御部３から駆動信号生成部５に送信指示が出され、駆動信号生成部５が生成した駆動信号に基づいてトランスデューサ４１から探査波が送信される。そして、送受信部４による超音波信号の受信が検出されると、物体検知装置１は、図１５に示す処理を実行する。
　まず、ステップＳ１０１にて、直交検波部６１は、送受信部４から出力された受信信号を直交検波して複素受信信号を生成し、相関フィルタ６２、６３、６４に出力する。また、直交検波部７１は、駆動信号生成部５から出力されたアップチャープ、ダウンチャープに対応する参照信号をそれぞれ直交検波して複素参照信号を生成し、相関フィルタ６２、６３、６４に出力する。このとき、相関フィルタ６２、６３、６４には、それぞれ、第１、第２、第３参照信号に対応する複素参照信号が入力される。
　続くステップＳ１０２にて、相関フィルタ６２は、直交検波部６１から出力された複素受信信号と、アップチャープに対応する複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を符号判定部８に出力する。また、相関フィルタ６２は、複素受信信号とダウンチャープに対応する複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を符号判定部８に出力する。
　また、相関フィルタ６３は、複素受信信号と、第２参照信号に対応する複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を高さ判定部９に出力する。また、相関フィルタ６４は、複素受信信号と、第３参照信号に対応する複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を高さ判定部９に出力する。
　続くステップＳ１０３にて、符号判定部８は、相関信号からピークを検出する。具体的には、符号判定部８は、相関フィルタ６２から出力されたアップチャープの相関信号と、ダウンチャープの相関信号とからピークを検出する。例えば、符号判定部８は、相関信号の振幅を閾値と比較し、相関信号の中に振幅が閾値よりも大きい範囲があると、その範囲内での最大値をピークとする。また、この範囲の中心の時点における値をピークとしてもよい。
　続くステップＳ１０４にて、符号判定部８は、駆動信号と受信信号とで符号が一致するか否かを判定する。具体的には、符号判定部８は、アップチャープの相関信号のピークと、ダウンチャープの相関信号のピークとを比較する。そして、駆動信号にアップチャープが含まれており、かつ、アップチャープの相関信号のピークがダウンチャープの相関信号のピークよりも大きいとき、符号判定部８は、符号が一致すると判定する。また、駆動信号にダウンチャープが含まれており、かつ、ダウンチャープの相関信号のピークがアップチャープの相関信号のピークよりも大きいとき、符号判定部８は、符号が一致すると判定する。このように符号が一致することで、物体が検知される。
　一方、駆動信号にアップチャープが含まれており、かつ、アップチャープの相関信号のピークがダウンチャープの相関信号のピーク以下であるときには、符号判定部８は、符号が一致しないと判定する。また、駆動信号にダウンチャープが含まれており、かつ、ダウンチャープの相関信号のピークがアップチャープの相関信号のピーク以下であるときには、符号判定部８は、符号が一致しないと判定する。
　ステップＳ１０４にて符号が一致すると判定されると、処理はステップＳ１０５に移行し、符号が一致しないと判定されると、処理は終了する。
　ステップＳ１０５にて、高さ判定部９は、相関フィルタ６３、６４の相関出力に基づいて、物体の高さ判定を行う。具体的には、高さ判定部９は、振幅比ＡＨ／ＡＬを所定の閾値と比較し、ＡＨ／ＡＬが閾値よりも大きいときには、検知された物体が車体に接触する可能性のある背の高い物体であると判定する。一方、振幅比ＡＨ／ＡＬが閾値以下のときには、高さ判定部９は、検知された物体が背の低い物体であると判定する。ステップＳ１０５の後、処理は終了する。
　ステップＳ１０５で高さ判定部９が判定に用いる相関信号の範囲は、相関フィルタ６２が出力した相関信号に基づいて設定される。具体的には、高さ判定部９が判定に用いる振幅ＡＬ、ＡＨの範囲は、相関フィルタ６２の出力がピークをとる時点を基準にして設定される。
　例えば、アップチャープを含む探査波を送信する場合には、相関フィルタ６３が用いる第２参照信号は、アップチャープフィルタ６２０Ａが用いる第１参照信号の前半部分とされ、相関フィルタ６４が用いる第３参照信号は、第１参照信号の後半部分とされる。そのため、反射波が受信されると、相関フィルタ６３の出力は、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力よりも前の時点でピークをとり、相関フィルタ６４の出力は、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力よりも後の時点でピークをとる。
　そこで、高さ判定部９は、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力がピークをとる時点を基準として、所定時間前までの範囲における相関フィルタ６３の出力の振幅を振幅ＡＬとして用いる。また、高さ判定部９は、この時点を基準として、所定時間後までの範囲における相関フィルタ６４の出力の振幅を振幅ＡＨとして用いる。
　ダウンチャープを含む探査波を送信する場合には、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力がピークをとる時点を基準として、所定時間前までの範囲における相関フィルタ６３の出力の振幅を振幅ＡＬとして用いればよい。また、この時点を基準として、所定時間後までの範囲における相関フィルタ６４の出力の振幅を振幅ＡＨとして用いればよい。
　図１５の処理が終了すると、超音波センサ２による物体の検知結果が制御部３に送信される。この検知結果には、符号判定部８による符号判定結果、および、高さ判定部９による高さ判定結果が含まれる。また、この検知結果には、例えばＴＯＦ方式で測定された自車両と物体との距離が含まれる。ＴＯＦはTime of Flightの略である。この距離の算出は例えば符号判定部８で行われるが、図示しない演算部によって行われてもよい。
　アップチャープを含む探査波を送信した結果、時間を開けて２つの反射波が受信され、図１６に示すような相関出力が得られた場合を想定する。アップチャープフィルタ６２０Ａでは、２つの反射波に対応する範囲で、相関出力の振幅が閾値よりも大きくなっている。そして、それぞれの範囲での最大値がアップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークとされる。
　一方、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂでは、１番目の反射波に対応する範囲では、相関出力の振幅が閾値より小さくなっているため、ピークが検出されない。また、２番目の反射波に対応する範囲では、相関出力の振幅が閾値よりも大きくなっているが、その範囲のピークは、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークよりも小さい。したがって、この場合には、２つの反射波それぞれについて、ステップＳ１０４で符号が一致すると判定され、物体が検知される。
　そして、図１６では、１番目のピークに対応する範囲において、相関フィルタ６３の出力の振幅ＡＬと相関フィルタ６４の出力の振幅ＡＨとが、ほぼ等しくなっている。この振幅ＡＬ、ＡＨを用いて算出された振幅比ＡＨ／ＡＬは、閾値よりも大きくなっている。したがって、ステップＳ１０５にて、１番目の反射波で検知された物体が、車体に接触する可能性のある背の高い物体であると判定される。
　一方、２番目のピークに対応する範囲において、相関フィルタ６３の出力の振幅ＡＬは、相関フィルタ６４の出力の振幅ＡＨよりも大きくなっている。この振幅ＡＬ、ＡＨを用いて算出された振幅比ＡＨ／ＡＬは、閾値よりも小さくなっている。したがって、ステップＳ１０５にて、２番目の反射波で検知された物体が、背の低い物体であると判定される。
　なお、前述したように、アップチャープを含む探査波を送信する場合には、相関フィルタ６３の出力は、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークよりも前の時点でピークをとる。また、相関フィルタ６４の出力は、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークよりも後の時点でピークをとる。図１６では、振幅の差を分かりやすくするために、相関フィルタ６３の出力を実際よりも後の時刻で示し、相関フィルタ６４の出力を実際よりも前の時刻で示している。
　図１７～図１９は、発明者らが行った実験の結果を示す図である。この実験では、超音波センサ２の前方に様々な物体を配置し、アップチャープを含む探査波を送信して物体検知を行った。図１７～図１９の上図はアップチャープフィルタ６２０Ａとダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力を示す図であり、実線がアップチャープフィルタ６２０Ａの出力を示し、一点鎖線がダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力を示す。図１７～図１９の下図は相関フィルタ６３と相関フィルタ６４の出力を示す図であり、実線が相関フィルタ６３の出力を示し、一点鎖線が相関フィルタ６４の出力を示す。
　図１７は、超音波センサ２の前方に背の高い壁を配置したときの相関フィルタ６２、６３、６４の出力を示す。図１７に示すように、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークがダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力のピークよりも大きくなっている。そのため、ステップＳ１０４で符号が一致すると正しく判定された。また、相関フィルタ６３の出力の振幅が相関フィルタ６４の出力の振幅よりも小さくなっている。そのため、振幅比ＡＨ／ＡＬが所定の閾値よりも大きくなり、ステップＳ１０５で背の高い物体であると正しく判定された。
　図１８は、超音波センサ２の前方に高さ１０ｃｍの輪留めを配置したときの相関フィルタ６２、６３、６４の出力を示す。輪留めのような背の低い物体についても、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークがダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力のピークよりも大きくなっており、同様に符号が正しく判定された。また、相関フィルタ６３の出力の振幅が相関フィルタ６４の出力の振幅よりも大きくなっている。そのため、振幅比ＡＨ／ＡＬが所定の閾値以下となり、ステップＳ１０５で背の低い物体であると正しく判定された。
　図１９は、超音波センサ２の前方に背の高いポールを配置したときの相関フィルタ６２、６３、６４の出力を示す。ポールのような横幅の小さい物体についても、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力のピークがダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力のピークよりも大きくなっており、同様に符号が正しく判定された。また、相関フィルタ６３の出力の振幅が相関フィルタ６４の出力の振幅よりも小さくなっている。そのため、振幅比ＡＨ／ＡＬが所定の閾値よりも大きくなり、ステップＳ１０５で背の高い物体であると正しく判定された。このように、様々な物体に対して、符号と高さを正しく判定することができた。
　以上説明したように、本実施形態では、駆動信号に対応した第１参照信号を用いた相関検出により、符号判定をしている。そして、第１参照信号から、周波数の低い第２参照信号と、周波数の高い第３参照信号とを抽出し、この第２、第３参照信号を用いた相関検出により、高さ判定をしている。したがって、符号判定用と高さ判定用に２つの信号を送信する必要がなく、１回の送受信で符号と高さの両方を判定することができる。
　また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）高さ判定部９が判定に用いる相関信号の範囲は、相関フィルタ６２が出力した相関信号に基づいて設定される。相関フィルタ６２の相関出力のパルス圧縮効果により、反射波の中心の検出精度が向上するため、このように相関信号の範囲を設定することで、高さの判定精度が向上する。
　（２）高さ判定部９が判定に用いる相関信号の範囲は、相関フィルタ６２が出力した相関信号がピークをとる時点を基準にして設定される。相関フィルタ６２の相関出力のパルス圧縮効果により、反射波の中心の検出精度が向上するため、このように相関信号の範囲を設定することで、高さの判定精度が向上する。
　（第２実施形態）
　第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して相関フィルタ６２、６３、６４の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
　本実施形態では、相関フィルタ６２、６３、６４が、一部の演算回路を共有している。具体的には、図２０に示すように、相関フィルタ６３のベクトル回転部６３２は、行列変換部６３５と、受信信号保持部６３６と、乗算部６３７とを備えており、加算部６３３は、加算信号生成部６３８と、図示しない平均化部とを備えている。また、相関フィルタ６４のベクトル回転部６４２は、行列変換部６４５と、受信信号保持部６４６と、乗算部６４７とを備えており、加算部６４３は、加算信号生成部６４８と、図示しない平均化部とを備えている。乗算部６３７は、受信信号と第２参照信号との相関を算出するものであり、第２相関算出部に相当する。乗算部６４７は、受信信号と第３参照信号との相関を算出するものであり、第３相関算出部に相当する。
　そして、参照信号保持部６３１、６４１は、参照信号保持部６２１の一部で構成されている。参照信号保持部６３１は、参照信号保持部６２１のうち第２参照信号に対応する複素参照信号が入力、保持および出力される部分で構成されている。参照信号保持部６４１は、参照信号保持部６２１のうち第３参照信号に対応する複素参照信号が入力、保持および出力される部分で構成されている。
　例えば、Ｎが偶数であり、第１参照信号の前半部分が第２参照信号とされ、第１参照信号の後半部分が第３参照信号とされる場合を想定する。この場合には、参照信号保持部６３１は、参照信号保持部６２１のうち信号ＳＲ１～ＳＲＮ／２が保持および出力される部分で構成され、参照信号保持部６４１は、参照信号保持部６２１のうち信号ＳＲＮ／２＋１～ＳＲＮが保持および出力される部分で構成される。
　同様に、行列変換部６３５、受信信号保持部６３６、乗算部６３７は、それぞれ、行列変換部６２５、受信信号保持部６２６、乗算部６２７の一部で構成されている。すなわち、行列変換部６３５は、行列変換部６２５のうち第２参照信号に対応する複素受信信号が回転行列に変換される部分で構成されている。また、受信信号保持部６３６は、受信信号保持部６２６のうち、複素受信信号のうち第２参照信号との相関検出に用いられる部分が入力、保持および出力される部分で構成されている。また、乗算部６３７は、乗算部６２７のうち受信信号保持部６３６から出力された複素受信信号と行列変換部６３５によって生成された回転行列とを乗算する部分で構成されている。
　例えば上記の場合には、行列変換部６３５は、行列変換部６２５のうち信号ＳＲ１～ＳＲＮ／２が入力され、回転行列Ｒ１～ＲＮ／２に変換されて出力される部分で構成される。また、受信信号保持部６３６は、受信信号保持部６２６のうち信号Ｓ１～ＳＮ／２が入力、保持および出力される部分で構成される。また、乗算部６３７は、乗算部６２７のうち  受信信号保持部６３６から出力された信号Ｓ１～ＳＮ／２と行列変換部６３５によって生成された回転行列Ｒ１～ＲＮ／２とを乗算する部分で構成される。
　また、行列変換部６４５、受信信号保持部６４６、乗算部６４７は、それぞれ、行列変換部６２５、受信信号保持部６２６、乗算部６２７の一部で構成されている。すなわち、行列変換部６４５は、行列変換部６２５のうち第３参照信号に対応する複素受信信号が回転行列に変換される部分で構成されている。また、受信信号保持部６４６は、受信信号保持部６２６のうち、受信信号のうち第３参照信号との相関検出に用いられる部分が入力、保持および出力される部分で構成されている。また、乗算部６４７は、乗算部６２７のうち受信信号保持部６４６から出力された複素受信信号と行列変換部６４５によって生成された回転行列とを乗算する部分で構成されている。
　例えば上記の場合には、行列変換部６４５は、行列変換部６２５のうち信号ＳＲＮ／２＋１～ＳＲＮが入力され、回転行列ＲＮ／２＋１～ＲＮに変換されて出力される部分で構成される。また、受信信号保持部６４６は、受信信号保持部６２６のうち信号ＳＮ／２＋１～ＳＮが入力、保持および出力される部分で構成される。また、乗算部６４７は、乗算部６２７のうち  受信信号保持部６４６から出力された信号ＳＮ／２＋１～ＳＮと行列変換部６４５によって生成された回転行列ＲＮ／２＋１～ＲＮとを乗算する部分で構成される。
　このように、乗算部６２７、６３７、６４７は、相関算出を行う演算回路、具体的には、複素受信信号と第１、第２、第３参照信号との乗算を行う演算回路を共有している。
　乗算部６２７は、第１実施形態と同様に、乗算によって生成された信号ΔＳ１～ΔＳＮを個別に出力する。そして、例えば上記の場合には、信号ΔＳ１～ΔＳＮ／２が加算信号生成部６２８および加算信号生成部６３８に入力され、信号ΔＳＮ／２＋１～ΔＳＮが加算信号生成部６２８および加算信号生成部６４８に入力される。
　加算信号生成部６３８は、入力された信号を加算し、これにより生成された複素信号を図示しない平均化部に出力する。この平均化部は、加算信号生成部６３８からの出力信号の振幅を、加算された信号の数で割って平均化する。例えば上記の場合には、平均化部は、この振幅をＮ／２で割る。平均化された複素信号は、振幅変換部６３４に出力される。振幅変換部６３４は、第１実施形態と同様に、入力された信号を振幅に変換し、相関信号として出力する。
　同様に、加算信号生成部６４８は、入力された信号を加算し、これにより生成された複素信号を図示しない平均化部に出力する。この平均化部は、加算信号生成部６４８からの出力信号の振幅を、加算された信号の数で割って平均化する。例えば上記の場合には、平均化部は、この振幅をＮ／２で割る。平均化された複素信号は、振幅変換部６４４に出力される。振幅変換部６４４は、第１実施形態と同様に、入力された信号を振幅に変換し、相関信号として出力する。
　なお、相関フィルタ６３、６４は、アップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの両方と演算回路を共有している。アップチャープフィルタ６２０Ａが備える乗算部６２７、および、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂが備える乗算部６２７と、加算信号生成部６３８、６４８との間には、加算信号生成部６３８、６４８に入力される信号を選択する回路が設けられている。
　この回路により、駆動信号に応じて、加算信号生成部６３８、６４８に入力される信号が切り替えられる。すなわち、アップチャープを含む探査波を送信する場合には、アップチャープフィルタ６２０Ａが備える乗算部６２７から出力された信号ΔＳ１～ΔＳＮの前半部分が加算信号生成部６３８に入力され、後半部分が加算信号生成部６４８に入力される。一方、ダウンチャープを含む探査波を送信する場合には、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂが備える乗算部６２７から出力された信号ΔＳ１～ΔＳＮの前半部分が加算信号生成部６４８に入力され、後半部分が加算信号生成部６３８に入力される。
　本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）乗算部６２７、６３７、６４７は、乗算を行う演算回路を共有しており、信号を加算する範囲を変えることにより、３種類の相関フィルタが並行して処理されている。これによれば、相関検出の計算を行う回路、特に、回路規模の大きな乗算部が削減されるため、計算量および回路規模を低減することができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して参照信号の周波数を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
　本実施形態では、図示しない車速センサによって計測された自車両の速度が超音波センサ２に入力されるようになっており、この速度に応じて参照信号の周波数が補正される。具体的には、図２１に示すように、参照信号は駆動信号を高周波側にシフトしたものとなる。
　図２１の実線は補正された参照信号であり、一点鎖線は駆動信号と同じ周波数の元の参照信号である。また、ｆＲＬ、ｆＲＨのグラフにおいて、二点鎖線は、補正された第１参照信号のうち第２、第３参照信号から除かれる部分を示している。周波数のシフト量は車速に応じて設定され、車速が大きいほどシフト量が大きくなる。
　本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）車速に応じて参照信号の周波数を補正している。したがって、ドップラーシフトによる符号判定精度の低下、および、高さ判定精度の低下を抑制することができる。
　（第４実施形態）
　第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して複素信号を正規化および位相回転する構成を追加したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
　図２２に示すように、本実施形態の受信信号処理部６は、直交検波部６１、相関フィルタ６２、相関フィルタ６３、相関フィルタ６４に加えて、正規化部６５と、位相回転部６６とを備えている。また、参照信号処理部７は、直交検波部７１に加えて、正規化部７２と、位相回転部７３とを備えている。駆動信号生成部５、受信信号処理部６、参照信号処理部７、符号判定部８、高さ判定部９は、例えば、前述した駆動信号生成、直交検波、相関算出、符号判定、高さ判定や、後述する正規化、位相回転等の機能がプログラムされたＤＳＰで構成される。
　正規化部６５は、直交検波部６１から出力された複素受信信号を振幅が一定となるように正規化するものである。図２２に示すように、直交検波部６１から出力された複素受信信号は、正規化部６５に入力される。
　正規化部６５は、直交検波部６１から出力された複素受信信号を振幅に変換する。すなわち、正規化部６５は、信号Ｓ１～ＳＮについて、実部Ｉ１～ＩＮ、虚部Ｑ１～ＱＮから振幅ｒ１～ｒＮを算出する。例えば、振幅ｒ１は、ｒ１＝√（Ｉ１ ２＋Ｑ１ ２）となる。振幅ｒ２～ｒＮについても同様に算出される。
　そして、正規化部６５は、振幅ｒ１～ｒＮに基づいて、直交検波部６１から入力された複素受信信号を、位相を保持したまま振幅を正規化して単位ベクトルに変換する。具体的には、正規化部６５は、複素受信信号を元の振幅で除算する。すなわち、信号Ｓ１～ＳＮの実部Ｉ１～ＩＮはＩ１／ｒ１～ＩＮ／ｒＮに変換され、虚部Ｑ１～ＱＮはＱ１／ｒ１～ＱＮ／ｒＮに変換される。
　位相回転部６６は、複素受信信号の位相を回転させるものである。位相回転部６６は、第１位相回転部に相当する。位相回転部６６には、正規化部６５によって正規化された複素受信信号が入力されるようになっており、位相回転部６６によって位相が回転された複素受信信号は、相関フィルタ６２、６３、６４に出力される。
　位相回転部６６は、具体的には、入力された信号を例えば次のように処理する。すなわち、正規化された複素受信信号の実部をＩ’、虚部をＱ’、位相をθとし、Ｉ’＝ｃｏｓθ、Ｑ’＝ｓｉｎθ、ｃｏｓ２θ＝１－２ｓｉｎ２θ、ｓｉｎ２θ＝２ｓｉｎθｃｏｓθを用いて、Ｉ’とＱ’からｃｏｓ２θとｓｉｎ２θを求める。そして、新しい複素受信信号の実部、虚部をそれぞれｃｏｓ２θ、ｓｉｎ２θとして出力する。
　本実施形態では、このように正規化および位相回転された信号Ｓ１～ＳＮが相関フィルタ６２、６３、６４に入力され、複素参照信号との相関検出が行われる。そして、ベクトル回転部６２２の乗算部６２７では、Ｉ１～ＩＮ、Ｑ１～ＱＮの代わりにＩ１／ｒ１～ＩＮ／ｒＮ、Ｑ１／ｒ１～ＱＮ／ｒＮが用いられて数式２に示すような演算が行われる。
　位相回転量は整数倍であり、例えば上記のように２倍とされるが、他の倍率で位相を回転させてもよい。例えば、位相回転部６６において、２倍の位相回転を２回実行し、ｃｏｓ４θ＝１－２ｓｉｎ２２θ、ｓｉｎ４θ＝２ｓｉｎ２θｃｏｓ２θのように位相が４倍回転された信号を出力してもよい。
　正規化部７２は、直交検波部７１から出力された複素参照信号を振幅が一定となるように正規化するものである。正規化部７２は、正規化部６５と同様の方法で複素参照信号を正規化する。正規化部７２によって正規化された複素参照信号は、位相回転部７３に出力される。
　位相回転部７３は、複素参照信号の位相を回転させるものである。位相回転部７３は、第２位相回転部に相当する。位相回転部７３には、正規化部７２によって正規化された複素参照信号が入力されるようになっており、位相回転部７３によって位相が回転された複素参照信号は、相関フィルタ６２、６３、６４に出力される。位相回転部７３においても、位相回転部６６と同様に位相回転が行われる。位相回転部７３によって第１参照信号に対応する複素参照信号の位相が回転されることにより、第２、第３参照信号に対応する複素参照信号の位相も回転される。
　相関フィルタ６２は、位相が回転された複素受信信号と、位相が回転された複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を出力する。詳細には、相関フィルタ６２のアップチャープフィルタ６２０Ａには、位相回転部７３からアップチャープに対応する正規化および位相回転された信号ＳＲ１～ＳＲＮが入力される。また、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂには、位相回転部７３からダウンチャープに対応する正規化および位相回転された信号ＳＲ１～ＳＲＮが入力される。アップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂでは、正規化および位相回転された複素受信信号と、正規化および位相回転された複素参照信号との相関検出が行われ、相関信号が出力される。
　また、相関フィルタ６３には、正規化および位相回転された信号ＳＲ１～ＳＲＮのうち、第２参照信号に対応する信号が入力される。そして、この信号と、正規化および位相回転された複素受信信号との相関検出が行われ、相関信号が出力される。また、相関フィルタ６４には、正規化および位相回転された信号ＳＲ１～ＳＲＮのうち、第３参照信号に対応する信号が入力される。そして、この信号と、正規化および位相回転された複素受信信号との相関検出が行われ、相関信号が出力される。
　本実施形態の物体検知処理では、図１５のステップＳ１０１にて、直交検波部６１が受信信号を複素信号に変換し、正規化部６５が複素受信信号を正規化した後、位相回転部６６が正規化された複素受信信号の位相回転を行う。また、直交検波部７１が参照信号を複素信号に変換し、正規化部７２が複素参照信号を正規化した後、位相回転部７３が正規化された複素参照信号の位相回転を行う。そして、ステップＳ１０２にて、相関フィルタ６２、６３、６４は、位相回転された複素受信信号と位相回転された複素参照信号の相関検出を行う。ステップＳ１０４では、符号判定部８は、この相関検出の結果に基づいて符号判定を行い、ステップＳ１０５では、高さ判定部９は、この相関検出の結果に基づいて高さ判定を行う。
　図２３は、正規化および位相回転による複素受信信号の周波数帯域の変化を示す図である。図２３において、一点鎖線は直交検波部６１によって生成された複素受信信号の振幅を示し、二点鎖線は正規化部６５によって正規化された複素受信信号の振幅を示し、実線は位相回転部６６によって位相回転された複素受信信号の振幅を示す。また、図２３において、ｆＬＰＦは、ＬＰＦ６１２のカットオフ周波数である。
　車両やフェンス等の複雑な形状の障害物を検知するには、相関フィルタ６２、６３、６４の出力の信号幅を短くして符号判定精度および高さ判定精度を向上させることが望ましい。受信信号の周波数帯域を広くすることにより、この信号幅を短くすることができる。
　車載センサでトランスデューサ４１に用いられるマイクロフォンは、狭帯域の周波数特性を有する。すなわち、このような特性のマイクロフォンをトランスデューサ４１に用いた場合、共振周波数付近では送受信感度が大きいが、共振周波数から離れた周波数では、送受信感度が小さくなる。
　したがって、共振周波数をｆ０として、例えばｆｃ＝ｆ０となるようにチャープ信号を送信すると、ｆｃ付近の周波数成分は振幅が大きくなるものの、ｆｃから離れた周波数成分の振幅が小さくなり、帯域全体のうちｆｃ付近の成分しか十分に活用できない。そのため、図２３の一点鎖線で示すように実質的な帯域幅が狭くなり、上記の信号幅が長くなる。これにより、複雑な形状の障害物の検知時に、符号判定を誤るおそれがある。また、信号Ｓ１～ＳＮの周波数による振幅の差が大きいと、相関検出の結果が共振周波数ｆ０付近の振幅に引っ張られ、符号の誤判定が生じるおそれがある。
　これに対して、相関検出の前に複素受信信号を正規化し、信号Ｓ１～ＳＮの振幅を揃えると、マイクロフォンの周波数特性の影響が低減され、図２３の二点鎖線で示すように、受信信号の周波数帯域が広くなる。そして、正規化された複素受信信号を位相回転することで、実線で示すように、見かけ上の周波数帯域がさらに広くなる。これにより、相関出力の信号幅が短くなり、符号判定精度および高さ判定精度が向上する。
　本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）相関検出の前に、複素受信信号の位相を回転させている。これにより、相関出力の信号幅が短くなり、受信波の分解能が向上するため、符号判定精度および高さ判定精度が向上する。
　（第５実施形態）
　第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して参照信号を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
　図２４に示すように、本実施形態の第２参照信号は、第１参照信号のうち周波数がｆｃよりも低い部分で構成されており、第３参照信号は、第１参照信号のうち周波数がｆｃよりも高い部分で構成されている。すなわち、第１参照信号のうち、周波数がｆｃ付近の部分は、第２参照信号と第３参照信号の両方から除かれており、第２参照信号の最大周波数と第３参照信号の最小周波数とが離れている。
　本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）第２、第３参照信号の周波数の差を第１実施形態よりも大きくしている。周波数の差が大きいほど指向性の差が大きいので、このようにすることで、高さ判定精度が向上する。
　（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、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、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。
　送信部４０Ａを構成するトランスデューサ４１と、受信部４０Ｂを構成するトランスデューサ４１とが、別体として設けられていてもよい。
　第２参照信号と第３参照信号の周波数が一部で重なっていてもよい。
　第３～第５実施形態において、第２実施形態のように相関フィルタ６２、６３、６４が乗算部を共有してもよい。第４実施形態において、第３実施形態のように参照信号の周波数を補正してもよい。図２５に示すように、第５実施形態において、第３実施形態のように参照信号の周波数を補正してもよい。第５実施形態において、第４実施形態のように複素信号の正規化および位相回転を行ってもよい。
　図２６に示すように、第１参照信号の帯域を駆動信号より狭くしてもよい。受信信号のうち周波数帯域の両端部の成分はＳ／Ｎが低いため、これに対応する部分を図２６に示すように参照信号から除くことで、符号判定精度が向上する。
　第２、第３参照信号が、第１参照信号と部分的に帯域を共有してもよい。例えば、図２６に示す第１参照信号と、図２４に示す第２、第３参照信号を用いてもよい。この場合にも、第５実施形態と同様に高さ判定精度が向上する。
　図２７に示すように、図２６の参照信号の周波数を第３実施形態のように補正してもよい。
　図２８に示すように、駆動信号および参照信号として、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号とが交互に繰り返されるＦＳＫ信号を用いてもよい。ＦＳＫはFrequency Shift Keyingの略である。図２８のｆＲは、第１参照信号の周波数である。第１実施形態では、相関フィルタ６２はアップチャープ用とダウンチャープ用の２つのフィルタで構成されたが、このような駆動信号を用いる場合には、相関フィルタ６２は、１つのフィルタで構成され、図２８に示す第１参照信号と受信信号との相関検出を行う。そして、第２参照信号は第１参照信号のうち周波数がｆ１の部分で構成され、第３参照信号は第１参照信号のうち周波数がｆ２の部分で構成される。
　図２９に示すように、駆動信号および参照信号として、４つの周波数で構成されたＦＳＫ信号を用いてもよい。図２９では、周波数がｆ２の信号と、周波数がｆ１より大きくｆｃより小さい信号と、周波数がｆｃより大きくｆ２より小さい信号と、周波数がｆ１の信号とが順に並んでいる。この場合、例えば、第２参照信号はこれら４つの信号のうち２番目と４番目の信号で構成され、第３参照信号は１番目と３番目の信号で構成される。
　上記各実施形態では、駆動信号生成部５が出力した参照信号を用いたが、駆動信号生成部５の設定に対応した参照信号をあらかじめ算出し、記録しておいたものを用いてもよい。
　相関算出の手法は、複素受信信号を参照信号に基づいてベクトル回転し、加算する手法に限らない。例えば、複素受信信号をベクトルの振幅rと位相θに変換し、参照信号の位相との位相差Δθを算出する手法を用いてもよい。
　相関算出の手法は、直交検波により受信信号を複素信号に変換してから算出する手法に限らない。例えば、受信信号と参照信号との相関関数で算出してもよい。算出した相関信号を振幅に変換することにより、フィルタ出力を得ることができる。
　相関関数の計算は、ＦＦＴを用いて行ってもよい。ＦＦＴはFast Fourier Transformの略である。
　本開示に記載の駆動信号生成部、受信信号処理部、参照信号処理部、符号判定部、高さ判定部、制御部等及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至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及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、本開示に記載の駆動信号生成部、受信信号処理部、参照信号処理部、符号判定部、高さ判定部、制御部等及びその手法は、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。もしくは、本開示に記載の駆動信号生成部、受信信号処理部、参照信号処理部、符号判定部、高さ判定部、制御部等及びその手法は、一つ乃至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及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 (7)

  1. 　超音波の送受信により物体を検知する物体検知装置であって、
    　超音波を探査波として送信する送信部（４０Ａ）と、
    　前記送信部を駆動するための、周波数変調を含む駆動信号を生成する駆動信号生成部（５）と、
    　超音波を受信して、該受信した超音波に応じた受信信号を生成する受信部（４０Ｂ）と、
    　前記受信信号と前記駆動信号に対応した第１参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する第１相関フィルタ（６２）と、
    　前記第１相関フィルタが出力した相関信号に基づいて、前記受信部によって受信された超音波が前記送信部から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する第１判定部（８）と、
    　前記駆動信号の一部に対応した信号を第２参照信号として、前記受信信号と前記第２参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する第２相関フィルタ（６３）と、
    　前記駆動信号の一部に対応した信号であって、前記駆動信号のうち前記第２参照信号よりも周波数が高い部分を含む信号を第３参照信号として、前記受信信号と前記第３参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する第３相関フィルタ（６４）と、
    　前記第２相関フィルタが出力した相関信号と前記第３相関フィルタが出力した相関信号とに基づいて、物体が検知範囲内にあるか否かを判定する第２判定部（９）と、を備える物体検知装置。
  2. 　前記第２判定部が判定に用いる相関信号の範囲は、前記第１相関フィルタが出力した相関信号に基づいて設定される請求項１に記載の物体検知装置。
  3. 　前記第２判定部が判定に用いる相関信号の範囲は、前記第１相関フィルタが出力した相関信号がピークをとる時点を基準にして設定される請求項２に記載の物体検知装置。
  4. 　前記第１相関フィルタは、前記受信信号と前記第１参照信号との相関を算出する第１相関算出部（６２７）を備え、
    　前記第２相関フィルタは、前記受信信号と前記第２参照信号との相関を算出する第２相関算出部（６３７）を備え、
    　前記第３相関フィルタは、前記受信信号と前記第３参照信号との相関を算出する第３相関算出部（６４７）を備え、
    　前記第１相関算出部、前記第２相関算出部、前記第３相関算出部は、相関算出を行う演算回路を共有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  5. 　前記駆動信号は、時間経過とともに周波数が単調増加するアップチャープ信号、または、時間経過とともに周波数が単調減少するダウンチャープ信号を含む請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  6. 　前記第１参照信号の周波数は、前記送信部および前記受信部が搭載された車両の速度に応じて補正される請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  7. 　前記受信信号の位相を回転させる第１位相回転部（６６）と、
    　前記第１参照信号、前記第２参照信号、前記第３参照信号の位相を回転させる第２位相回転部（７３）と、を備え、
    　前記第１相関フィルタ、前記第２相関フィルタ、前記第３相関フィルタは、それぞれ、前記第１位相回転部によって位相が回転された前記受信信号と、前記第２位相回転部によって位相が回転された前記第１参照信号、前記第２参照信号、前記第３参照信号との相関検出を行う請求項１ないし６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106106A1 (ja) * 2022-11-14 2024-05-23 株式会社デンソー 物体検知装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190339386A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-07 Texas Instruments Incorporated Time of flight and code signature detection for coded ultrasonic transmission
WO2019229896A1 (ja) * 2018-05-30 2019-12-05 三菱電機株式会社 超音波測距装置
JP2020520456A (ja) * 2017-05-16 2020-07-09 エルモス セミコンダクター アクチエンゲゼルシヤフト 超音波システムからデータ処理装置に車両データバスを介してデータを送信する方法
JP2021004797A (ja) * 2019-06-26 2021-01-14 株式会社Ｓｏｋｅｎ 物体検知装置および物体検知方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7243171B2 (ja) 2018-12-18 2023-03-22 株式会社Soken 物体検知装置
JP7414419B2 (ja) 2019-07-30 2024-01-16 キヤノン株式会社 発光素子及び発光素子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020520456A (ja) * 2017-05-16 2020-07-09 エルモス セミコンダクター アクチエンゲゼルシヤフト 超音波システムからデータ処理装置に車両データバスを介してデータを送信する方法
US20190339386A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-07 Texas Instruments Incorporated Time of flight and code signature detection for coded ultrasonic transmission
WO2019229896A1 (ja) * 2018-05-30 2019-12-05 三菱電機株式会社 超音波測距装置
JP2021004797A (ja) * 2019-06-26 2021-01-14 株式会社Ｓｏｋｅｎ 物体検知装置および物体検知方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106106A1 (ja) * 2022-11-14 2024-05-23 株式会社デンソー 物体検知装置

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