WO2022239470A1 - 物体検出装置 - Google Patents

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一平 菅江
幸典 脇田
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株式会社アイシン
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Definitions

  • the present disclosure relates to an object detection device.
  • object detection devices are used that detect objects existing around the vehicle by transmitting and receiving ultrasonic waves.
  • a technique is used to distinguish between obstacles to be avoided and low steps that need not be avoided.
  • One of the problems to be solved by the present disclosure is to provide an object detection device capable of estimating the height of an object using ultrasonic waves.
  • An object detection device as an example of the present disclosure includes an acquisition unit that acquires distance information indicating the distance from a predetermined portion to an object based on the intensity of a reflected wave generated by an ultrasonic wave reflected by the object; and a generation unit that generates step information indicating the height of the object based on the pair of distance information detected in .
  • the height of an object can be estimated using ultrasonic waves.
  • the pair of distance information may include first distance information corresponding to the distance from the predetermined portion to the upper end of the object, and second distance information corresponding to the distance from the predetermined portion to the lower end of the object.
  • the intensity of the reflected wave corresponding to the upper end of the object and the intensity of the reflected wave corresponding to the lower end of the object may appear relatively strong.
  • the height of an object can be estimated with high accuracy by using such reflection characteristics of ultrasonic waves.
  • the generation unit indicates the height of the object that is lower than the installation height based on the first distance information, the second distance information, and the installation height indicating the height from the road surface of the transmission/reception unit that transmits/receives the ultrasonic wave. Generate step information.
  • the height of an object that is lower than the installation height of the transmitter/receiver can be estimated with high accuracy.
  • the acquisition unit may acquire a pair of distance information based on reflected waves received by one reception unit.
  • the pair of distance information may include distance information corresponding to a peak at which the intensity of the reflected wave exceeds the threshold within the time interval.
  • a pair of distance information can be arbitrarily selected by setting a threshold.
  • the generating unit calculates a third distance from the point of contact between the perpendicular line extending in the vertical direction from the transmitting/receiving unit and the road surface to the lower end of the object based on the second distance indicated by the second distance information and the installation height. 1 Calculate the height difference between the upper end of the object and the transmitting/receiving unit based on the first distance and the third distance indicated by the distance information, and calculate the height of the object based on the difference between the installation height and the height difference. good too.
  • the height of the object can be calculated with high accuracy.
  • FIG. 1 is a top view showing an example of the configuration of the vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the vehicle control device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the functional configuration of the object detection device according to the embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a method of acquiring distance information from echo information in the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a situation when calculating the height of an object in the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of echo information corresponding to the situation shown in FIG. 5 in the embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of processing in the object detection device according to the embodiment;
  • FIG. 1 is a top view showing an example of the configuration of the vehicle 1 according to the embodiment.
  • a vehicle 1 is an example of a moving object on which the object detection device according to the present embodiment is mounted.
  • the object detection device according to this embodiment detects the surroundings of the vehicle 1 based on TOF (Time Of Flight), Doppler shift information, etc. acquired by transmitting ultrasonic waves from the vehicle 1 and receiving reflected waves from the object. It is a device that detects objects (other vehicles, structures, pedestrians, road surfaces, etc.) that exist in the vehicle.
  • TOF Time Of Flight
  • Doppler shift information etc. acquired by transmitting ultrasonic waves from the vehicle 1 and receiving reflected waves from the object.
  • It is a device that detects objects (other vehicles, structures, pedestrians, road surfaces, etc.) that exist in the vehicle.
  • the object detection device has a plurality of transmission/reception units 21A to 21H (hereinafter abbreviated as transmission/reception unit 21 when there is no need to distinguish between the plurality of transmission/reception units 21A to 21H).
  • Each transmission/reception unit 21 is installed on the vehicle body 2 as the exterior of the vehicle 1, transmits ultrasonic waves (transmission waves) toward the outside of the vehicle body 2, and receives reflected waves from objects existing outside the vehicle body 2.
  • four transmitting/receiving units 21A to 21D are arranged at the front end of the vehicle body 2
  • four transmitting/receiving units 21E to 21H are arranged at the rear end. Note that the number and installation positions of the transmitting/receiving units 21 are not limited to the above example.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the vehicle control device 10 according to the embodiment.
  • a vehicle control device 10 includes an object detection device 11 and an ECU 12 .
  • the vehicle control device 10 performs processing for controlling the vehicle 1 based on information output from the object detection device 11 .
  • the object detection device 11 includes a plurality of transmission/reception units 21 and a control unit 22.
  • Each transmission/reception unit 21 includes a transducer 31 configured using a piezoelectric element or the like, an amplifier, and the like, and realizes transmission and reception of ultrasonic waves by vibration of the transducer 31 .
  • each transmitting/receiving unit 21 transmits an ultrasonic wave generated in response to the vibration of the transducer 31 as a transmission wave, and transmits the vibration of the transducer 31 caused by the reflected wave of the transmission wave reflected by an object.
  • the object includes an object O with which the vehicle 1 should avoid contact, a road surface G on which the vehicle 1 travels, and the like.
  • the vibration of the vibrator 31 is converted into an electric signal, and echo information indicating the temporal change in the intensity (amplitude) of the reflected wave from the object can be acquired based on the electric signal. Based on the echo information, distance information such as TOF corresponding to the distance from the transmitter/receiver 21 (vehicle body 2) to the object can be acquired.
  • the echo information may be generated based on data acquired by one transmitting/receiving unit 21, or may be generated based on multiple data acquired by each of the multiple transmitting/receiving units 21.
  • echo information about an object existing in front of the vehicle body 2 is two or more pieces of data acquired by two or more of the four transceivers 21A to 21D (see FIG. 1) arranged in front of the vehicle body 2. (eg, average value, etc.).
  • the echo information about an object existing behind the vehicle body 2 is obtained by two or more of the four transceivers 21E to 21H (see FIG. 1) arranged behind the vehicle body 2. It may be generated based on data.
  • the configuration in which both the transmission of the transmission wave and the reception of the reflected wave are performed using a single transducer 31 is illustrated. It is not limited.
  • a transmitting unit for transmitting transmitted waves and a receiving unit for receiving reflected waves are separated, such as a configuration in which a transducer for transmitting transmitted waves and a transducer for receiving reflected waves are separately provided. configuration may be used.
  • the control unit 22 includes an input/output device 41, a storage device 42, and a processor 43.
  • the input/output device 41 is an interface device that transfers data between the control unit 22 and the outside (transmitting/receiving unit 21, ECU 12, etc.).
  • the storage device 42 includes main storage devices such as ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory), and auxiliary storage devices such as HDD (Hard Disk Drive) and SSD (Solid State Drive).
  • the processor 43 is an integrated circuit that executes various processes for realizing the functions of the control unit 22. For example, a CPU (Central Processing Unit) that operates according to a program, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) designed for a specific application. and the like.
  • the processor 43 reads and executes programs stored in the storage device 42 to perform various arithmetic processing and control processing.
  • the ECU 12 is a unit that executes various processes for controlling the vehicle 1 based on various information acquired from the object detection device 11 and the like.
  • the ECU 12 has an input/output device 51 , a storage device 52 and a processor 53 .
  • the input/output device 51 is an interface device that transfers data between the ECU 12 and external mechanisms (object detection device 11, driving mechanism, braking mechanism, steering mechanism, transmission mechanism, in-vehicle display, speaker, etc.).
  • the storage device 52 includes main storage devices such as ROM and RAM, and auxiliary storage devices such as HDD and SSD.
  • the processor 53 is an integrated circuit that executes various processes for realizing the functions of the ECU 12, and can be configured using, for example, a CPU, an ASIC, or the like.
  • the processor 53 reads programs stored in the storage device 52 and executes various kinds of arithmetic processing and control processing.
  • the input/output device 41 of the object detection device 11 and the input/output device 51 of the ECU 12 are connected via a bus 60 conforming to a predetermined standard such as CAN (Controller Area Network).
  • CAN Controller Area Network
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the object detection device 11 according to the embodiment.
  • the object detection device 11 according to this embodiment includes a signal processing unit 101 , a distance information acquisition unit 102 (acquisition unit), a level difference information generation unit 103 (generation unit), and an output unit 104 .
  • These functional components 101 to 104 are realized by cooperation of hardware components of the object detection device 11 illustrated in FIG. 2 and software components such as programs stored in the storage device 42 .
  • the signal processing unit 101 performs predetermined processing on the data (the amount of vibration of the transducer 31, etc.) acquired by the transmitting/receiving unit 21, and generates echo information indicating temporal changes in intensity of reflected waves.
  • the predetermined processing is, for example, amplification processing, filtering processing, envelope processing, etc. for the electrical signal corresponding to the vibration of the vibrator 31 .
  • the distance information acquiring unit 102 calculates the distance from the installation position (an example of the predetermined portion) of the transmitting/receiving unit 21 to an object (target object 0) existing around the vehicle 1. acquire distance information (for example, TOF) indicating The distance information acquisition unit 102 acquires, for example, the TOF corresponding to the timing (peak) at which the intensity of the reflected wave from the object exceeds the threshold.
  • distance information for example, TOF
  • the step information generation unit 103 generates step information indicating the height of objects existing around the vehicle 1 based on the distance information acquired by the distance information acquisition unit 102 .
  • the step information generator 103 calculates the height of the object based on a pair of distance information detected within a predetermined time interval. A method for calculating the height of the object will be described later.
  • the output unit 104 outputs the distance information acquired by the distance information acquisition unit 102 and the step information generated by the step information generation unit 104 to the ECU 12 and the like.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a method of acquiring distance information from echo information in the embodiment.
  • FIG. 4 exemplifies an envelope L11 (an example of echo information) indicating the temporal change in the intensity of the reflected wave.
  • the horizontal axis corresponds to time (TOF)
  • the vertical axis corresponds to the intensity of ultrasonic waves transmitted and received by the transmitter/receiver 21 (the amount of vibration of the transducer 31).
  • time Tb corresponds to so-called reverberation time.
  • the envelope L11 reaches a peak when the magnitude of vibration of the vibrator 31 is equal to or greater than a predetermined threshold value Th at timing t4, which is the time Tp after the timing t0 at which transmission of the transmission wave is started.
  • the threshold Th is determined whether the vibration of the vibrator 31 is caused by receiving a reflected wave from the object O (another vehicle, a structure, a pedestrian, etc.), or an object other than the object O (for example, the road surface G etc.).
  • the threshold value Th is shown here as a constant value, the threshold value Th may be a variable value that changes according to the passage of time, circumstances, and the like.
  • a vibration having a peak equal to or greater than the threshold Th can be considered to be caused by receiving a reflected wave from the object O.
  • the timing t4 corresponds to the timing when the reception of the reflected wave from the object O is completed, in other words, the timing when the last transmitted wave at the timing t1 returns as a reflected wave.
  • timing t3 which is the starting point of the peak at timing t4 is the timing at which reception of the reflected wave from the object O is started. corresponds to the timing of returning as Therefore, the time ⁇ T between the timing t3 and the timing t4 is equal to the time Ta as the transmission time of the transmission wave.
  • the time Tf is the TOF corresponding to the distance from the installation position of the transmitting/receiving section 21 to the object O.
  • the time Tf is obtained by subtracting the time ⁇ T equal to the time Ta as the transmission time of the transmitted wave from the time Tp as the difference between the time t0 and the time t4 at which the intensity of the reflected wave peaks after exceeding the threshold Th. can be done.
  • the timing t0 when the transmission wave starts to be transmitted can be easily identified as the timing when the object detection device 11 starts to operate, and the time Ta as the transmission time of the transmission wave is predetermined by setting or the like. Therefore, by specifying the timing t4 when the intensity of the reflected wave becomes equal to or greater than the threshold Th and reaches a peak, the time Tf can be calculated, and the distance from the transmitting/receiving section 21 to the object O can be calculated.
  • the distance information acquisition unit 102 acquires object information (TOF) regarding the target object O by, for example, the method described above.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a situation when calculating the height H of the object 61 in the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of echo information corresponding to the situation shown in FIG. 5 in the embodiment.
  • FIG. 5 illustrates a situation in which the height H of an object 61 existing in front of the vehicle 1 from the road surface G is calculated.
  • the height H of the object 61 illustrated here is lower than the installation height H0 of the transmitter/receiver 21 .
  • the installation height H0 is the height from the road surface G to a predetermined position of the transmitter/receiver 21 (for example, the center of the diaphragm), and is a known value.
  • Two pieces of distance information (TOF) corresponding to both peaks P1 and P2 are treated as a pair of distance information. That is, the pair of distance information includes distance information corresponding to a peak at which the intensity of the reflected wave exceeds the threshold Th within the predetermined time interval Ts.
  • the intensity of the reflected wave can also be detected using wave diffraction that occurs when the ultrasonic wave (transmitted wave) is reflected at the corners of the object 61 .
  • a pair of distance information can be acquired based on the reflected wave received by one receiving unit. In this way, by using the reflected wave received by one receiving unit, when calculating the installation height based on the distance information, a pair of distance information can be obtained from one piece of data. It is possible to improve the speed of arithmetic processing by 103 .
  • the first peak P1 corresponds to the upper end portion 61A (see FIG. 5) of the surface of the object 61 on the vehicle 1 side.
  • the second peak P2 corresponds to the lower end portion 61B of the surface of the object 61 on the vehicle 1 side. That is, the distance D1 (an example of the first distance) from the transmitting/receiving section 21 to the upper end portion 61A can be calculated based on TOF (first distance information) calculated from the time tp1 when the first peak P1 is detected. Also, based on TOF (second distance information) calculated from the time tp2 when the second peak P2 is detected, the distance D2 (an example of the second distance) from the transmitting/receiving section 21 to the lower end portion 61B can be calculated.
  • TOF first distance information
  • the distance D (an example of the third distance) from the point of contact between the perpendicular line V extending vertically from the installation position of the transmitter/receiver 21 and the road surface G to the object 61 can be calculated.
  • the height difference H1 between the upper end portion 61A of the object 61 and the transmitting/receiving section 21 can be calculated.
  • the step information generating unit 103 calculates the height H of the object 61 by, for example, the method described above, and generates step information indicating the height H.
  • the height H of the object 61 existing in front of the vehicle 1 is calculated is exemplified, but the height of the object existing behind the vehicle 1 can also be calculated in the same manner as described above.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing in the object detection device 11 according to the embodiment.
  • the transmitting/receiving unit 21 transmits/receives ultrasonic waves (S101)
  • the signal processing unit 101 acquires echo information from the data acquired by the transmitting/receiving unit 21 (S102).
  • the distance information acquisition unit 102 detects peaks exceeding the threshold Th based on the echo information (S103).
  • the step information generation unit 103 determines whether two peaks P1 and P2 with the time difference ⁇ Tp equal to or less than the time interval Ts are detected based on the detection result by the distance information acquisition unit 102 (S104). When two peaks P1 and P2 whose time difference ⁇ Tp is equal to or less than the time interval Ts are detected (S104: Yes), the step information generating unit 103 generates the TOF corresponding to the time tp1 when the first peak P1 is detected and the second Based on the TOF corresponding to the time tp2 when the peak P2 is detected, the height H of the object 61 is calculated as described above (S105).
  • the output unit 104 outputs the distance information acquired by the distance information acquisition unit 102 and the step information generated by the step information generation unit 103 to the ECU 12 or the like (S106). On the other hand, if the two peaks P1 and P2 with the time difference ⁇ Tp equal to or less than the time interval Ts are not detected (S104: No), the output unit 104 sends only the distance information acquired by the distance information acquisition unit 102 to the ECU 12 or the like. Output (S107).
  • a program that causes a computer for example, the processor 43 of the control unit 22, etc. to execute processing for realizing various functions in the above embodiment is a file in an installable format or an executable format. It can be provided by being recorded on a computer-readable recording medium such as a flexible disk (FD), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), or the like. Also, the program may be provided or distributed via a network such as the Internet.
  • the object 61 it is possible to detect the presence of the object 61 and estimate the height H of the object 61 using ultrasonic waves. Then, based on the estimated height H of the object 61, it is possible to determine whether the object 61 can be climbed over or should be avoided. This makes it possible to improve the controllability of the vehicle 1 during automatic travel (for example, automatic parking).

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Abstract

物体検出装置は、超音波が物体に反射されて生じる反射波の強度に基づいて所定部分から物体までの距離を示す距離情報を取得する取得部と、所定の時間間隔内で検出された一対の距離情報に基づいて物体の高さを示す段差情報を生成する生成部と、を備える。一対の距離情報は、所定部分から物体の上端部までの距離に対応する第１距離情報と、所定部分から物体の下端部までの距離に対応する第２距離情報とを含む。

Description

物体検出装置
　本開示は、物体検出装置に関する。
　車両制御システム等において、超音波の送受により車両の周辺に存在する物体を検出する物体検出装置が利用されている。このような物体検出装置において、回避すべき障害物と回避の必要が無い低い段差とを判別するための技術が利用されている。
特許第６０２６９４８号公報
　本開示が解決しようとする課題の１つは、超音波を利用して物体の高さを推定可能な物体検出装置を提供することである。
　本開示の一例としての物体検出装置は、超音波が物体に反射されて生じる反射波の強度に基づいて所定部分から物体までの距離を示す距離情報を取得する取得部と、所定の時間間隔内で検出された一対の距離情報に基づいて物体の高さを示す段差情報を生成する生成部と、を備える。
　上記構成によれば、超音波を利用して物体の高さを推定できる。
　また、一対の距離情報は、所定部分から物体の上端部までの距離に対応する第１距離情報と、所定部分から物体の下端部までの距離に対応する第２距離情報とを含んでもよい。
　物体に向けて超音波を送信すると、物体の上端部に対応する反射波の強度と、物体の下端部に対応する反射波の強度とが比較的強く現れる場合がある。このような超音波の反射特性を利用することにより、物体の高さを高い精度で推定できる。
　また、生成部は、第１距離情報と、第２距離情報と、超音波を送受信する送受信部の路面からの高さを示す設置高さとに基づいて、設置高さより低い物体の高さを示す段差情報を生成する。
　これにより、送受信部の設置高さより低い物体の高さを高い精度で推定できる。
　また、取得部は、一つの受信部によって受信された反射波に基づいて一対の距離情報を取得してもよい。
　これにより、一対の距離情報の精度を向上させることができる。
　また、一対の距離情報は、時間間隔内において反射波の強度が閾値を超えるピークに対応する距離情報を含んでもよい。
　これにより、閾値の設定により一対の距離情報の選定を任意に行うことができる。
　また、生成部は、第２距離情報が示す第２距離と設置高さとに基づいて送受信部から鉛直方向に延びる垂線と路面との接点から物体の下端部までの第３距離を算出し、第１距離情報が示す第１距離と第３距離とに基づいて物体の上端部と送受信部との高低差を算出し、設置高さと高低差との差分に基づいて物体の高さを算出してもよい。
　これにより、物体の高さを高精度に算出できる。
図１は、実施形態に係る車両の構成の一例を示す上面図である。 図２は、実施形態に係る車両制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る物体検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図４は、実施形態においてエコー情報から距離情報を取得する方法の一例を示す図である。 図５は、実施形態において物体の高さを算出する際の状況の一例を示す図である。 図６は、実施形態において図５に示す状況に対応するエコー情報の一例を示す図である。 図７は、実施形態に係る物体検出装置における処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び効果は一例であって、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。
　図１は、実施形態に係る車両１の構成の一例を示す上面図である。車両１は、本実施形態に係る物体検出装置が搭載される移動体の一例である。本実施形態に係る物体検出装置は、車両１から超音波を送信し物体からの反射波を受信することにより取得されるＴＯＦ（Time　Of　Flight）、ドップラーシフト情報等に基づいて、車両１の周辺に存在する物体（他車両、構造物、歩行者、路面等）を検出する装置である。
　本実施形態に係る物体検出装置は、複数の送受信部２１Ａ～２１Ｈ（以下、複数の送受信部２１Ａ～２１Ｈのそれぞれを区別する必要がない場合には送受信部２１と略記する。）を有する。各送受信部２１は、車両１の外装としての車体２に設置され、車体２の外側へ向けて超音波（送信波）を送信し、車体２の外側に存在する物体からの反射波を受信する。図１に示す例では、車体２の前端部に４つの送受信部２１Ａ～２１Ｄが配置され、後端部に４つの送受信部２１Ｅ～２１Ｈが配置されている。なお、送受信部２１の数及び設置位置は上記例に限定されるものではない。
　図２は、実施形態に係る車両制御装置１０の構成の一例を示すブロック図である。車両制御装置１０は、物体検出装置１１及びＥＣＵ１２を含む。車両制御装置１０は、物体検出装置１１から出力される情報に基づいて車両１を制御するための処理を行う。
　物体検出装置１１は、複数の送受信部２１及び制御部２２を含む。各送受信部２１は、圧電素子等を利用して構成される振動子３１、増幅器等を含み、振動子３１の振動により超音波の送受信を実現するものである。具体的には、各送受信部２１は、振動子３１の振動に応じて発生する超音波を送信波として送信し、当該送信波が物体により反射された反射波によりもたらされる振動子３１の振動を検出する。当該物体には、車両１が接触を避けるべき対象物Ｏ、車両１が走行する路面Ｇ等が含まれる。振動子３１の振動は、電気信号に変換され、当該電気信号に基づいて物体からの反射波の強度（振幅）の経時的変化を示すエコー情報を取得できる。当該エコー情報に基づいて、送受信部２１（車体２）から物体までの距離に対応するＴＯＦ等の距離情報を取得できる。
　エコー情報は、１つの送受信部２１により取得されるデータに基づいて生成されてもよいし、複数の送受信部２１のそれぞれにより取得される複数のデータに基づいて生成されてもよい。例えば、車体２の前方の存在する物体についてのエコー情報は、車体２の前方に配置された４つの送受信部２１Ａ～２１Ｄ（図１参照）のうちの２つ以上により取得された２以上のデータ（例えば平均値等）に基づいて生成されてもよい。同様に、車体２の後方の存在する物体についてのエコー情報は、車体２の後方に配置された４つの送受信部２１Ｅ～２１Ｈ（図１参照）のうちの２つ以上により取得された２以上のデータに基づいて生成されてもよい。
　なお、図２に示す例では、送信波の送信と反射波の受信との両方が単一の振動子３１を利用して行われる構成が例示されているが、送受信部２１の構成はこれに限定されるものではない。例えば、送信波の送信用の振動子と反射波の受信用の振動子とが個別に設けられた構成のように、送信波を送信する送信部と反射波を受信する受信部とが分離された構成であってもよい。
　制御部２２は、入出力装置４１、記憶装置４２、及びプロセッサ４３を含む。入出力装置４１は、制御部２２と外部（送受信部２１、ＥＣＵ１２等）との間でデータ転送を行うインターフェースデバイスである。記憶装置４２は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）等の主記憶装置、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）、ＳＳＤ（Solid　State　Drive）等の補助記憶装置を含む。プロセッサ４３は、制御部２２の機能を実現するための各種処理を実行する集積回路であり、例えばプログラムに従い動作するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、特定用途向けに設計されたＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）等を利用して構成され得る。プロセッサ４３は、記憶装置４２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで各種の演算処理及び制御処理を実行する。
　ＥＣＵ１２は、物体検出装置１１等から取得される各種情報に基づき、車両１を制御するための各種処理を実行するユニットである。ＥＣＵ１２は、入出力装置５１、記憶装置５２、及びプロセッサ５３を有する。入出力装置５１は、ＥＣＵ１２と外部機構（物体検出装置１１、駆動機構、制動機構、操舵機構、変速機構、車内ディスプレイ、スピーカ等）との間でデータ転送を行うインターフェースデバイスである。記憶装置５２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の主記憶装置、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の補助記憶装置を含む。プロセッサ５３は、ＥＣＵ１２の機能を実現するための各種処理を実行する集積回路であり、例えばＣＰＵ、ＡＳＩＣ等を利用して構成され得る。プロセッサ５３は、記憶装置５２に記憶されたプログラムを読み出して各種の演算処理及び制御処理を実行する。
　物体検出装置１１の入出力装置４１とＥＣＵ１２の入出力装置５１とは、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）等の所定の規格に準拠したバス６０を介して接続されている。
　図３は、実施形態に係る物体検出装置１１の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る物体検出装置１１は、信号処理部１０１、距離情報取得部１０２（取得部）、段差情報生成部１０３（生成部）、及び出力部１０４を含む。これらの機能的構成要素１０１～１０４は、図２に例示するような物体検出装置１１のハードウェア構成要素、及び記憶装置４２に記憶されたプログラム等のソフトウェア構成要素の協働により実現される。
　信号処理部１０１は、送受信部２１により取得されたデータ（振動子３１の振動量等）に所定の処理を施し、反射波の強度の経時的変化を示すエコー情報を生成する。所定の処理とは、例えば、振動子３１の振動に対応する電気信号に対する増幅処理、フィルタ処理、包絡線処理等である。
　距離情報取得部１０２は、信号処理部１０１により生成されたエコー情報に基づいて、送受信部２１の設置位置（所定部分の一例）から車両１の周辺に存在する物体（対象物０）までの距離を示す距離情報（例えばＴＯＦ）を取得する。距離情報取得部１０２は、例えば、物体からの反射波の強度が閾値を超えたタイミング（ピーク）に対応するＴＯＦを取得する。
　段差情報生成部１０３は、距離情報取得部１０２により取得された距離情報に基づいて、車両１の周辺に存在する物体の高さを示す段差情報を生成する。本実施形態に係る段差情報生成部１０３は、所定の時間間隔内で検出された一対の距離情報に基づいて物体の高さを算出する。物体の高さを算出する方法については後述する。
　出力部１０４は、距離情報取得部１０２により取得された距離情報及び段差情報生成部１０４により生成された段差情報をＥＣＵ１２等に出力する。
　図４は、実施形態においてエコー情報から距離情報を取得する方法の一例を示す図である。図４には、反射波の強度の経時的変化を示す包絡線Ｌ１１（エコー情報の一例）が例示されている。図４に示すグラフにおいて、横軸は時間（ＴＯＦ）に対応し、縦軸は送受信部２１により送受信される超音波の強度（振動子３１の振動量）に対応する。
　包絡線Ｌ１１からは、振動子３１がタイミングｔ０から時間Ｔａだけ駆動されて振動することで、タイミングｔ１で送信波の送信が完了し、その後タイミングｔ２に至るまでの時間Ｔｂの間、慣性による振動子３１の振動が減衰しながら継続する、ということが読み取れる。従って、図４に示されるグラフにおいては、時間Ｔｂが、いわゆる残響時間に対応する。
　包絡線Ｌ１１は、送信波の送信が開始したタイミングｔ０から時間Ｔｐだけ経過したタイミングｔ４で、振動子３１の振動の大きさが所定の閾値Ｔｈ以上となるピークを迎える。閾値Ｔｈは、振動子３１の振動が対象物Ｏ（他車両、構造物、歩行者等）からの反射波の受信によってもたらされたものか、又は、対象物Ｏ以外の物体（例えば路面Ｇ等）からの反射波の受信によってもたらされたものかを識別するために予め設定される値である。なお、ここでは閾値Ｔｈが一定値として示されているが、閾値Ｔｈは時間経過、状況等に応じて変化する変動値であってもよい。閾値Ｔｈ以上のピークを有する振動は、対象物Ｏからの反射波の受信によってもたらされたものとみなすことができる。
　なお、包絡線Ｌ１１においては、タイミングｔ４以降で、振動子３１の振動が減衰している。従って、タイミングｔ４は、対象物Ｏからの反射波の受信が完了したタイミング、換言すればタイミングｔ１で最後に送信された送信波が反射波として戻ってくるタイミングに対応する。
　また、包絡線Ｌ１１において、タイミングｔ４におけるピークの開始点としてのタイミングｔ３は、対象物Ｏからの反射波の受信が開始したタイミング、換言すればタイミングｔ０で最初に送信された送信波が反射波として戻ってくるタイミングに対応する。従って、タイミングｔ３とタイミングｔ４との間の時間ΔＴが、送信波の送信時間としての時間Ｔａと等しくなる。
　上記を踏まえて、ＴＯＦを利用して対象物Ｏまでの距離を求めるためには、送信波が送信され始めたタイミングｔ０と反射波が受信され始めたタイミングｔ３との間の時間Ｔｆを求めることが必要となる。時間Ｔｆは、送受信部２１の設置位置から対象物Ｏまでの距離に対応するＴＯＦとなる。時間Ｔｆは、タイミングｔ０と反射波の強度が閾値Ｔｈを超えてピークを迎えるタイミングｔ４との差分としての時間Ｔｐから、送信波の送信時間としての時間Ｔａに等しい時間ΔＴを差し引くことで求めることができる。
　送信波が送信され始めたタイミングｔ０は、物体検出装置１１が動作を開始したタイミングとして容易に特定することができ、送信波の送信時間としての時間Ｔａは、設定等によって予め定められている。従って、反射波の強度が閾値Ｔｈ以上となりピークを迎えるタイミングｔ４を特定することにより、時間Ｔｆを算出でき、送受信部２１から対象物Ｏまでの距離を算出できる。距離情報取得部１０２は、例えば上記のような方法により対象物Ｏに関する物体情報（ＴＯＦ）を取得する。
　以下に、本実施形態に係る段差情報生成部１０４の機能について説明する。図５は、実施形態において物体６１の高さＨを算出する際の状況の一例を示す図である。図６は、実施形態において図５に示す状況に対応するエコー情報の一例を示す図である。
　図５において、車両１の前方に存在する物体６１の路面Ｇからの高さＨを算出する状況が例示されている。ここで例示する物体６１の高さＨは、送受信部２１の設置高さＨ０より低い。設置高さＨ０は、路面Ｇから送受信部２１の所定位置（例えば振動板の中心等）までの高さであり、既知の値である。
　送受信部２１の送信部から送信された超音波が設置高さＨ０より低い高さＨを有する物体６１に反射されることにより生じる反射波が送受信部２１の受信部により受信されると、図６に示すように、反射波の強度が閾値Ｔｈを超える２つのピークＰ１，Ｐ２が時間軸上で互いに近接して出現する。第１ピークＰ１が検出された時刻ｔｐ１と第２ピークＰ２が検出された時刻ｔｐ２との時間差ΔＴｐが所定の時間間隔Ｔｓ以下であれば、両ピークＰ１，Ｐ２は１つの物体６１に対応するものと推定できる。そして、両ピークＰ１，Ｐ２に対応する２つの距離情報（ＴＯＦ）は、一対の距離情報として扱われる。すなわち、一対の距離情報は、所定の時間間隔Ｔｓ内において反射波の強度が閾値Ｔｈを超えるピークに対応する距離情報を含む。反射波の強度は、超音波（送信波）が物体６１の角に反射される際に生じる波の回折を利用して検出されることも可能である。これにより、一つの受信部によって受信された反射波に基づいて一対の距離情報を取得できる。このように、一つの受信部によって受信された反射波を利用することにより、距離情報に基づく設置高さを算出する際に、一つのデータで一対の距離情報を取得できるため、段差情報生成部１０３による演算処理の速度の向上を図ることが可能となる。
　第１ピークＰ１は、物体６１の車両１側の面の上端部６１Ａ（図５参照）に対応する。第２ピークＰ２は、物体６１の車両１側の面の下端部６１Ｂに対応する。すなわち、第１ピークＰ１が検出された時刻ｔｐ１から算出されるＴＯＦ（第１距離情報）に基づいて、送受信部２１から上端部６１Ａまでの距離Ｄ１（第１距離の一例）を算出できる。また、第２ピークＰ２が検出された時刻ｔｐ２から算出されるＴＯＦ（第２距離情報）に基づいて、送受信部２１から下端部６１Ｂまでの距離Ｄ２（第２距離の一例）を算出できる。
　距離Ｄ２と設置高さＨ０とに基づいて、送受信部２１の設置位置から鉛直方向に延びる垂線Ｖと路面Ｇとの接点から物体６１までの距離Ｄ（第３距離の一例）を算出できる。また、距離Ｄ１と距離Ｄとに基づいて、物体６１の上端部６１Ａと送受信部２１との高低差Ｈ１を算出できる。そして、物体６１の高さＨは、Ｈ＝Ｈ０－Ｈ１により算出できる。本実施形態に係る段差情報生成部１０３は、例えば上記のような方法により物体６１の高さＨを算出し、当該高さＨを示す段差情報を生成する。
　なお、上記においては車両１の前方に存在する物体６１の高さＨを算出する場合を例示したが、車両１の後方に存在する物体の高さも上記と同様に算出できる。
　図７は、実施形態に係る物体検出装置１１における処理の一例を示すフローチャートである。送受信部２１が超音波を送受すると（Ｓ１０１）、信号処理部１０１は、送受信部２１により取得されたデータからエコー情報を取得する（Ｓ１０２）。距離情報取得部１０２は、エコー情報に基づいて閾値Ｔｈを超えるピークを検出する（Ｓ１０３）。
　段差情報生成部１０３は、距離情報取得部１０２による検出結果に基づいて、時間差ΔＴｐが時間間隔Ｔｓ以下である２つのピークＰ１，Ｐ２が検出されたか否かを判定する（Ｓ１０４）。時間差ΔＴｐが時間間隔Ｔｓ以下である２つのピークＰ１，Ｐ２が検出された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、段差情報生成部１０３は、第１ピークＰ１が検出された時刻ｔｐ１に対応するＴＯＦ及び第２ピークＰ２が検出された時刻ｔｐ２に対応するＴＯＦに基づいて、上述したように物体６１の高さＨを算出する（Ｓ１０５）。出力部１０４は、距離情報取得部１０２により取得された距離情報及び段差情報生成部１０３により生成された段差情報をＥＣＵ１２等に出力する（Ｓ１０６）。一方、時間差ΔＴｐが時間間隔Ｔｓ以下である２つのピークＰ１，Ｐ２が検出されなかった場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、出力部１０４は、距離情報取得部１０２により取得された距離情報のみをＥＣＵ１２等に出力する（Ｓ１０７）。
　上記実施形態における各種機能を実現するための処理をコンピュータ（例えば制御部２２のプロセッサ４３等）に実行させるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact　Disc）－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供することが可能なものである。また、当該プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布されてもよい。
　上記実施形態によれば、超音波を利用して物体６１の存在を検知すると共に、当該物体６１の高さＨを推定することが可能となる。そして、推定された物体６１の高さＨに基づいて、当該物体６１が乗り越え可能なものであるか、回避すべきものであるか等の判断をすることが可能となる。これにより、車両１の自動走行（例えば自動駐車等）における制御性を向上させることが可能となる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、上述した実施形態及びその変形例はあくまで例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態及び変形例は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、及び変更を行うことができる。上述した実施形態及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１…車両、２…車体、１０…車両制御装置、１１…物体検出装置、１２…ＥＣＵ、２１，２１Ａ～２１Ｈ…送受信部、２２…制御部、３１…振動子、４１…入出力装置、４２…記憶装置、４３…プロセッサ、５１…入出力装置、５２…記憶装置、５３…プロセッサ、６０…バス、６１…物体、１０１…信号処理部、１０２…距離情報取得部、１０３…段差情報生成部、１０４…出力部、Ｇ…路面、Ｏ…対象物 

Claims (6)

  1. 　超音波が物体に反射されて生じる反射波の強度に基づいて所定部分から前記物体までの距離を示す距離情報を取得する取得部と、
    　所定の時間間隔内で検出された一対の前記距離情報に基づいて前記物体の高さを示す段差情報を生成する生成部と、
    　を備える物体検出装置。
  2. 　一対の前記距離情報は、前記所定部分から前記物体の上端部までの距離に対応する第１距離情報と、前記所定部分から前記物体の下端部までの距離に対応する第２距離情報とを含む、
    　請求項１に記載の物体検出装置。
  3. 　前記生成部は、前記第１距離情報と、前記第２距離情報と、超音波を送受信する送受信部の路面からの高さを示す設置高さとに基づいて、前記設置高さより低い前記物体の高さを示す前記段差情報を生成する、
    　請求項２に記載の物体検出装置。
  4. 　前記取得部は、一つの受信部によって受信された前記反射波に基づいて一対の前記距離情報を取得する、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の物体検出装置。
  5. 　一対の前記距離情報は、前記時間間隔内において前記反射波の強度が閾値を超えるピークに対応する前記距離情報を含む、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の物体検出装置。
  6. 　前記生成部は、前記第２距離情報が示す第２距離と前記設置高さとに基づいて前記送受信部から鉛直方向に延びる垂線と路面との接点から前記物体の下端部までの第３距離を算出し、前記第１距離情報が示す第１距離と前記第３距離とに基づいて前記物体の上端部と前記送受信部との高低差を算出し、前記設置高さと前記高低差との差分に基づいて前記物体の高さを算出する、
    　請求項３に記載の物体検出装置。
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