WO2024024477A1 - 物体検知装置、物体検知方法 - Google Patents

物体検知装置、物体検知方法 Download PDF

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WO2024024477A1
WO2024024477A1 PCT/JP2023/025441 JP2023025441W WO2024024477A1 WO 2024024477 A1 WO2024024477 A1 WO 2024024477A1 JP 2023025441 W JP2023025441 W JP 2023025441W WO 2024024477 A1 WO2024024477 A1 WO 2024024477A1
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WO
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signal
wave
object detection
detection device
section
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Application number
PCT/JP2023/025441
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English (en)
French (fr)
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彰吾 中村
優 小山
哲也 青山
Original Assignee
株式会社Soken
株式会社デンソー
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • 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
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Definitions

  • the present disclosure relates to an object detection device and an object detection method.
  • thermally excited sonar transmits a frequency-modulated transmission wave in the 10kHz to 50kHz band, and determines whether an object is a person based on the frequency characteristics of the reflected wave from the object.
  • Patent Document 1 There are known methods that do this (for example, see Patent Document 1).
  • An object of the present disclosure is to provide an object detection device and an object detection method that can stably detect objects.
  • the object detection device is a transmitting unit that transmits a long pulse signal having a pulse width of a predetermined time or more as a transmission wave that is an ultrasonic wave; a receiving unit that obtains a received signal corresponding to a reflected wave of the transmitted wave by an object; A signal processing unit that obtains a beat signal based on the received signal and detects an object based on the beat signal, The signal processing unit generates a signal corresponding to the fluctuation of the composite wave that occurs when receiving a reflected wave and a wave with a frequency different from the reflected wave, or a signal that corresponds to the fluctuation of the reflected wave that occurs when the distance from the object changes.
  • the signal corresponding to the fluctuation of the reflected wave is determined as a beat signal.
  • the configuration is such that a long pulse signal with a long pulse width is transmitted as a transmission wave, it is possible to increase the sound pressure level of the transmission wave and improve the S/N ratio of the reception signal. . Therefore, it is possible to stably detect objects that have a low reflectance of ultrasonic waves or objects that are likely to cause interference between reflected waves due to multi-point reflection.
  • the transmitted wave is a long pulse signal
  • the peak portion of the beat appears more easily in the beat signal than when the transmitted wave is a short pulse signal. This greatly contributes to stable object detection.
  • the object detection method is Sending a long pulse signal having a pulse width of a predetermined time or more as a transmission wave that is an ultrasonic wave; obtaining a received signal corresponding to a reflected wave of the transmitted wave by an object; Determining a beat signal based on the received signal and detecting an object based on the beat signal, Detecting an object involves detecting a reflected wave and a signal corresponding to the fluctuation of the composite wave that occurs when a wave with a different frequency from the reflected wave is received, or a phase difference between the reflected waves that occurs when the distance to the object changes. A signal corresponding to the fluctuation of the reflected wave caused by is determined as a beat signal.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a vehicle equipped with an on-vehicle system that constitutes an object detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic functional configuration of the in-vehicle system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining received waves.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a composite wave of a transmitted wave and a reflected wave.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining changes in the amplitude of a composite wave due to vibrations, microtremors, etc. of an object.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a change in the amplitude of a composite wave due to movement of an object.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a vehicle equipped with an on-vehicle system that constitutes an object detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic functional configuration of the in-ve
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a signal transmitted from a transmitter.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a received signal received by a receiving section.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a reception signal received by a receiving section when a short pulse signal is transmitted as a transmission wave.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a reception signal received by a receiving section when a long pulse signal is transmitted as a transmission wave.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the pulse width of a long pulse signal.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a trial calculation result of a pulse width and a speed of an object that can be detected.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the amplitude waveform of a signal component included in a beat signal when a long pulse signal is used as a transmission wave.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the root mean square amplitude waveform of signal components included in a beat signal when a long pulse signal is used as a transmission wave.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining how to obtain the velocity of an object based on the Doppler shift frequency.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic functional configuration of an in-vehicle system according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the influence of directly received transmitted waves on received waves.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the influence of a directly received transmission wave on a undulation signal.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a schematic functional configuration of an in-vehicle system according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining transmission waves of the in-vehicle system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining amplification factors of a long pulse signal and a short pulse signal in the in-vehicle system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining transmission waves of the in-vehicle system according to the fifth embodiment. It is a block diagram showing a rough functional composition in an in-vehicle system concerning a 6th embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the flow of control processing executed by the drive control section.
  • the in-vehicle system 1 is mounted on a vehicle C as a moving object.
  • the vehicle C is a so-called four-wheeled vehicle, and includes a box-shaped vehicle body C1 that is approximately rectangular in plan view.
  • the shape of each part of the vehicle C in a "planar view” refers to the shape when the vehicle C is stably placed on a horizontal surface so that it can run and the part is viewed from the same direction as the direction of gravity. It is.
  • the vehicle C equipped with the in-vehicle system 1 according to the present embodiment is hereinafter referred to as the "own vehicle".
  • the vehicle overall length direction is a direction that is perpendicular to the vehicle width direction and perpendicular to the vehicle height direction.
  • the vehicle height direction is a direction that defines the vehicle height of the host vehicle, and is a direction parallel to the direction in which gravity acts when the host vehicle is stably mounted on a horizontal surface so as to be able to travel.
  • "front”, “rear”, “left”, “right”, and “top” are defined as indicated by arrows in FIG. That is, the vehicle overall length direction is synonymous with the longitudinal direction.
  • the vehicle width direction has the same meaning as the left-right direction.
  • the in-vehicle system 1 includes an electronic control device 2 and an ultrasonic sensor 3.
  • the electronic control device 2 is an in-vehicle microcomputer that may also be referred to as an ECU, and includes a CPU (not shown), a ROM, a RAM, a nonvolatile rewritable memory, and the like.
  • ECU is an abbreviation for Electronic Control Unit.
  • a nonvolatile rewritable memory is a memory that can rewrite information while the power is on, but retains information that cannot be rewritten while the power is off, and is, for example, a flash ROM.
  • ROM, RAM, and non-volatile rewritable memory are non-transitory tangible storage media.
  • the electronic control device 2 is mounted inside the vehicle body C1.
  • the electronic control device 2 is connected to the ultrasonic sensor 3 so as to be able to exchange information via an in-vehicle information communication line.
  • a plurality of ultrasonic sensors 3 are mounted on the host vehicle.
  • the electronic control device 2 reads and executes a control program stored in a ROM or a nonvolatile rewritable memory to control the operation of the in-vehicle system 1, including the timing of ultrasonic transmission and reception operations in each of the plurality of ultrasonic sensors 3.
  • the in-vehicle system 1 constituting the object detection device detects an object B around the own vehicle based on the results of transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic sensor 3 while being mounted on the own vehicle. configured to detect.
  • a first front sensor 3A, a second front sensor 3B, a third front sensor 3C, and a fourth front sensor 3D as ultrasonic sensors 3 are installed on the front bumper of the host vehicle, that is, the bumper C2 on the front side of the vehicle body C1. It is installed.
  • a first rear sensor 3E, a second rear sensor 3F, a third rear sensor 3G, and a fourth rear sensor 3H as ultrasonic sensors 3 are installed on the rear bumper of the host vehicle, that is, the bumper C2 on the rear side of the vehicle body C1. It is installed.
  • the first front sensor 3A is provided at the right end of the front bumper so as to transmit a transmission wave to the right front of the own vehicle.
  • the second front sensor 3B is arranged between the first front sensor 3A and the vehicle center line LC in the vehicle width direction so as to transmit a transmission wave substantially in front of the own vehicle.
  • the third front sensor 3C is arranged at a position substantially symmetrical to the second front sensor 3B across the vehicle center line LC.
  • the third front sensor 3C is arranged between the vehicle center line LC and the fourth front sensor 3D in the vehicle width direction so as to transmit a transmission wave substantially in front of the host vehicle.
  • the fourth front sensor 3D is arranged at a position substantially symmetrical to the first front sensor 3A across the vehicle center line LC.
  • the fourth front sensor 3D is provided at the left end of the front bumper so as to transmit a transmission wave to the left front of the host vehicle.
  • the first rear sensor 3E is provided at the right end of the rear bumper so as to transmit a transmission wave to the right rear of the own vehicle.
  • the second rear sensor 3F is arranged between the first rear sensor 3E and the vehicle center line LC in the vehicle width direction so as to transmit a transmission wave substantially toward the rear of the own vehicle.
  • the third rear sensor 3G is arranged at a position substantially symmetrical to the second rear sensor 3F across the vehicle center line LC.
  • the third rear sensor 3G is arranged between the vehicle center line LC and the fourth rear sensor 3H in the vehicle width direction so as to transmit a transmission wave substantially toward the rear of the host vehicle.
  • the fourth rear sensor 3H is arranged at a position substantially symmetrical to the first rear sensor 3E across the vehicle center line LC.
  • the fourth rear sensor 3H is provided at the left end of the rear bumper so as to transmit a transmission wave to the rear left of the host vehicle.
  • the ultrasonic sensor 3 is configured to transmit ultrasonic waves to the outside of the own vehicle. Further, the ultrasonic sensor 3 detects the object B existing in the surroundings based on the received signal corresponding to the received wave including the reflected wave of the transmitted wave by the object B, and also acquires the distance to the object B. It is composed of
  • the ultrasonic sensor 3 includes a transmitting/receiving section 4 and a signal processing section 5.
  • the transmitting/receiving section 4 and the signal processing section 5 are supported by a single sensor housing made of synthetic resin or the like.
  • the ultrasonic sensor 3 includes only one transmitting/receiving section 4, and is configured so that the transmitting/receiving section 4 performs a transmitting/receiving function. That is, the transmitting/receiving section 4 has a function as a transmitting section 40A that transmits a transmitted wave to the outside, and a function as a receiving section 40B that receives a received wave.
  • one transmitter/receiver 4 includes a transmitter 40A and a receiver 40B.
  • the transmitting section 40A and the receiving section 40B may be realized integrally by a common transducer, or may be realized separately.
  • the transmitter 40A includes a speaker 41 and a transmitter circuit 42.
  • the speaker 41 transmits a transmission wave that is an ultrasonic wave.
  • the transmitting circuit 42 is provided to drive the speaker 41 based on the input drive signal, thereby causing the speaker 41 to emit a transmission wave in the ultrasonic band.
  • the transmitting circuit 42 includes a digital/analog conversion circuit and the like. That is, the transmission circuit 42 is configured to perform processing such as digital/analog conversion on the drive signal output from the signal processing section 5 and apply the generated AC voltage to the speaker 41.
  • the receiving section 40B includes a microphone 43 and a receiving circuit 44.
  • the microphone 43 receives ultrasonic waves including reflected waves of the transmitted waves from the object B.
  • the receiving circuit 44 is provided to generate a received signal corresponding to the reception result of the ultrasound at the microphone 43 and to output the generated received signal to the signal processing section 5 .
  • the receiving circuit 44 includes an amplifier circuit, an analog/digital conversion circuit, and the like. That is, the receiving circuit 44 performs signal processing such as amplification and analog/digital conversion on the voltage signal input from the microphone 43 to generate a received signal according to the frequency, phase, and amplitude of the received ultrasound. is configured to generate and output .
  • the receiving section 40B of this embodiment is arranged so as to be able to directly receive the transmission wave transmitted from the transmitting section 40A.
  • the microphone 43 of the receiving section 40B is arranged adjacent to the speaker 41 of the transmitting section 40A.
  • the receiving unit 40B receives a composite wave of the transmitted wave and the reflected wave as a received wave.
  • the signal processing unit 5 detects the object B based on the received signal acquired by the receiving unit 40B.
  • the signal processing section 5 includes a signal generation section 51 , a detection section 52 , an amplitude conversion section 53 , a filter 54 , and a sensor control section 6 .
  • the signal generation section 51 is provided to generate a drive signal that drives the transmission section 40A.
  • the drive signal is a signal for driving the transmitter 40A to transmit a transmission wave from the speaker 41.
  • the detection unit 52 is provided to perform various signal processing such as orthogonal detection processing on the received signal output from the receiving circuit 44. Further, the detection section 52 is provided to output processed signals, which are the results of various signal processing, to the amplitude conversion section 53 and the like.
  • the receiving section 40B of this embodiment is arranged so as to be able to directly receive the transmission wave transmitted from the transmitting section 40A. Therefore, the receiving unit 40B receives a combined wave of the transmitted wave and the reflected wave.
  • This composite wave includes a "beat component" with fluctuations as shown in FIG. 4 due to the frequency difference between the reflected wave and a wave (transmitted wave in this example) having a frequency different from the reflected wave. Further, a phase difference occurs in the reflected wave when the distance from the object B changes, and due to this, a "beat component” with fluctuation is added to the reflected wave. This "beat component" changes according to the movement of object B. For example, as shown in FIG.
  • the signal processing unit 5 is configured to obtain a "beat signal” including a “beat component” based on the received signal, and to detect the object B based on the "beat signal”.
  • the signal processing unit 5 of this embodiment generates a signal corresponding to the fluctuation of a composite wave that occurs when receiving a reflected wave and a wave with a frequency different from the reflected wave, or a signal that corresponds to a reflection that occurs when the distance to the object B changes.
  • a signal corresponding to the fluctuation of the reflected wave due to the phase difference of the waves is determined as a "beat signal”.
  • the term "beat signal” in this specification includes not only signals corresponding to fluctuations (so-called "beat") that occur when waves of different frequencies are combined, but also reflected waves caused by phase differences between reflected waves. The signal corresponding to the fluctuation of is included.
  • the amplitude conversion section 53 performs envelope processing to obtain a "beat signal" corresponding to the amplitude change of the received signal based on the signal obtained by the processing in the detection section 52.
  • the amplitude converter 53 identifies, for example, the envelope of the amplitude waveform as shown in the upper part of FIG. 2 and FIG. Output to.
  • the filter 54 removes low frequency components included in the amplitude signal using a high pass filter HPF.
  • the filter 54 may be composed of a band pass filter BPF instead of a high pass filter HPF as long as it can pass a band corresponding to the "beat component".
  • the sensor control unit 6 is connected to the electronic control device 2 so as to be able to communicate information so as to control the operation of the ultrasonic sensor 3 while cooperating with the electronic control device 2. That is, the sensor control section 6 controls the output of the drive signal from the signal generation section 51 to the transmission section 40A, and also detects the object B based on the "beat signal" output from the amplitude conversion section 53 etc. It is configured.
  • the sensor control unit 6 has a configuration as an on-vehicle microcomputer equipped with a CPU, ROM, RAM, nonvolatile rewritable memory, etc. (not shown). That is, the sensor control unit 6 is configured to control the operation of the ultrasonic sensor 3 by reading and executing a control program stored in the storage unit 60 of ROM or nonvolatile rewritable memory.
  • the storage unit 60 is a non-transitional physical storage medium.
  • the sensor control section 6 includes a drive control section 61, a detection section 62, a frequency analysis section 65, and a calculation section 66 as functional configurations implemented on the ultrasonic sensor 3.
  • the drive control section 61 outputs a control signal to the signal generation section 51 to control the transmission state of the transmission wave from the transmission section 40A.
  • the control signal is a signal for controlling the output characteristics of the drive signal output from the signal generating section 51 to the transmitting/receiving section 4, specifically, the output timing, frequency, etc. That is, the drive control section 61 controls the output timing, frequency, etc. of the drive signal generated and output by the signal generation section 51.
  • a short pulse signal with a pulse width of less than a predetermined time is often transmitted as a transmission wave.
  • the short pulse signal has a small pulse width Pw1
  • it is difficult to increase the sound pressure level SL1 as shown on the left side of FIG. 7, for example.
  • the low sound pressure level SL1 causes a decrease in the S/N ratio of the signal received by the receiving section 40B, as shown in the upper left of FIG.
  • the reflected wave of the transmission wave against the object B can detect the object B if the waveform is stable and the amplitude is large, as shown in FIG. 9, for example. If the waveform is distorted due to multipoint reflection and the amplitude is small, it becomes difficult to detect the object B.
  • a long pulse signal having a pulse width longer than a predetermined time has a longer pulse width Pw2 than the pulse width Pw1 of the short pulse signal, so for example, as shown on the right side of FIG. 7, the sound pressure level It becomes easier to increase SL2.
  • the sound pressure level It becomes easier to increase SL2.
  • the amplitude of the reflected wave of the transmitted wave from the object B increases due to an improvement in the S/N ratio, etc.
  • the composite wave of the transmitted wave and the reflected wave has an amplitude of It becomes possible to receive the peaks of the waveform.
  • the inventors conducted an experiment and found that when a long pulse signal is used as a transmitted wave, based on the composite wave of the transmitted wave and the reflected wave and a predetermined first threshold, It has been found that it is possible to determine the presence or absence of objects B such as pedestrians and moving cloth.
  • the drive control unit 61 of this embodiment outputs a control signal to the signal generation unit 51 so that a long pulse signal having a pulse width of a predetermined time or more is transmitted as a transmission wave.
  • the transmission interval of the long pulse signal is not limited to a fixed interval, but may be any interval.
  • the pulse width of the long pulse signal of this embodiment is set so that the peak part of the amplitude waveform of the composite wave can be received.
  • the pulse width of the long pulse signal is set to a time equal to or longer than the minimum period assumed in advance as the period of the "beat signal", as shown in formula F1 in FIG. 11.
  • the period of the "beat signal” is the reciprocal of the minimum frequency f'min of the frequencies of the "beat signal”.
  • the minimum frequency f'min of the frequency of the "beating signal” is determined based on the frequency f of the transmitted wave and the Doppler shift frequency fdopp that occurs depending on the speed difference between the vehicle C and the object B, as shown in formula F2 in FIG. 11. be able to.
  • the pulse width of the long pulse signal is 10 milliseconds, it is possible to detect a bicycle traveling at about 8 km/h, and the pulse width of the long pulse signal is 15 milliseconds. It was found that pedestrians walking at a speed of about 4 km/h can be detected if milliseconds are used. It has also been found that if the pulse width of the long pulse signal is set to 20 milliseconds, it is possible to detect fluctuations in the clothing of a stationary person.
  • the pulse width of the long pulse signal is set to 20 milliseconds or more.
  • the detection unit 62 determines the presence or absence of the object B and the movement of the object B, such as movement or slight movement, based on the “beat signal” obtained by the amplitude conversion unit 53. Specifically, the detection unit 62 includes a first determination unit 63 and a second determination unit 64.
  • the first determination unit 63 determines the presence or absence of object B based on the "beat signal.” For example, as shown in FIG. 10, the first determination unit 63 determines that object B is present when there is a part in the amplitude waveform of the "beat signal" whose amplitude is equal to or greater than the first threshold, and determines that the object B is present when the amplitude waveform of the "beat signal” has a part equal to or greater than the first threshold. If there is no object B, it is determined that there is no object B. Note that the first threshold value is set to an appropriate value based on experiments, simulations, and the like.
  • the second determination unit 64 determines the movement of the object B, including vibration, slight movement, movement, etc., based on the "beat signal" band-limited by the filter 54.
  • the second determination unit 64 extracts a signal component corresponding to the movement of the object B as shown in FIG. 13, for example, by band-limiting the "beat signal” with the filter 54.
  • the second determination unit 64 obtains a signal obtained by averaging the squares of the amplitudes of the signal components that have passed through the filter 54. Thereafter, for example, as shown in FIG. 14, the second determination unit 64 determines that there is movement in the object B when there is a part in the amplitude waveform of the signal that is equal to or higher than the second threshold, and the amplitude is equal to or higher than the second threshold.
  • the frequency analysis unit 65 determines the Doppler shift frequency generated by the relative velocity between the receiving unit 40B and the object B based on the “beat signal”. For example, the frequency analysis unit 65 determines the frequency of the signal obtained by band-limiting the “beat signal” with the filter 54 as the “beat frequency f′”, and then calculates the “beat frequency f′” and the frequency of the transmission wave as shown in FIG.
  • the Doppler shift frequency fdopp is determined by applying the formula F3.
  • the calculation unit 66 calculates the velocity vs of the object B based on the Doppler shift frequency fdopp. For example, as shown in formulas F4 and F5 in FIG. 15, there is a certain correlation between the velocity vs of the object B and the Doppler shift frequency fdopp.
  • the calculation unit 66 of this embodiment is configured to obtain the velocity Vs of the object B from the Doppler shift frequency fdopp using a learning model such as a neural network. Note that the calculation unit 66 calculates the speed Vs of the object B by substituting the sound speed V, the speed v0 of the vehicle C, the frequency f of the transmitted wave, and the Doppler shift frequency fdopp into formulas F4, F5, etc. Good too.
  • the electronic control device 2 causes each of the plurality of ultrasonic sensors 3 to repeatedly perform an object detection operation at a predetermined period.
  • the ultrasonic sensor 3 receives a command signal from the electronic control device 2, it repeatedly performs detection processing for the object B at a predetermined period.
  • the sensor control section 6 outputs a control signal to the signal generation section 51 instructing the transmission of a long pulse signal. Then, the signal generating section 51 generates a drive signal based on the control signal, and outputs the generated drive signal toward the transmitting section 40A. As a result, the transmitter 40A is driven, and the transmission wave is transmitted to the outside of the host vehicle.
  • the receiving unit 40B When the reflected wave generated when the transmitted wave is reflected by the object B and the transmitted wave transmitted from the transmitting section 40A reach the receiving section 40B, a combined wave of the reflected wave and the transmitted wave is received by the receiving section 40B.
  • the receiving unit 40B generates a received signal by performing signal processing such as amplification and analog/digital conversion on the voltage signal corresponding to the composite wave, and outputs the received signal to the detection unit 52.
  • the detection unit 52 generates a processed signal including an amplitude signal by performing various signal processing on the received signal, and outputs it to the amplitude conversion unit 53.
  • the detection unit 52 generates a phase signal and an amplitude signal by, for example, quadrature detection processing, and outputs the generated various signals to the amplitude conversion unit 53.
  • the amplitude conversion unit 53 determines a “beat signal” corresponding to the amplitude change of the received signal based on the signal obtained by the processing in the detection unit 52, and outputs the “beat signal” to the sensor control unit 6 or the like.
  • the sensor control section 6 detects the object B based on the "beat signal" output from the amplitude conversion section 53 and the like. Specifically, the sensor control unit 6 detects not only the presence or absence of the object B, but also the movement of the object B and the speed of the object B, based on the "beat signal.”
  • the in-vehicle system 1 described above includes a transmitting section 40A that transmits a long pulse signal as a transmitted wave, a receiving section 40B that acquires a received signal corresponding to a reflected wave, and a " A signal processing unit 5 is provided that detects the object B based on the beat signal.
  • the signal processing unit 5 processes the reflected wave and the fluctuation of the composite wave that occurs when receiving a wave with a frequency different from the reflected wave, or the reflection caused by the phase difference of the reflected wave that occurs when the distance from the object B changes. Obtain wave fluctuations as a "beat signal".
  • the configuration is such that a long pulse signal with a long pulse width is transmitted as a transmission wave, it is possible to increase the sound pressure level of the transmission wave and improve the S/N ratio of the reception signal. . Therefore, it is possible to stably detect object B having a low reflectance of ultrasonic waves or object B which is likely to cause interference between reflected waves due to multi-point reflection.
  • the transmitted wave is a long pulse signal
  • the peak portion of the "beat” is more likely to appear in the "beat signal” than when the transmitted wave is a short pulse signal. This greatly contributes to stable detection of object B.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment has features.
  • the pulse width of the long pulse signal is set to a time longer than the minimum period assumed in advance as the period of the "beat signal". If a long pulse signal with a pulse width set in this manner is used as a transmission wave, the peak portion of the "beat” will more likely appear in the "beat signal", so the detection of the object B by the in-vehicle system 1 can be stabilized.
  • the receiving unit 40B is arranged so as to be able to directly receive the transmission wave transmitted from the transmitting unit 40A. According to this, a composite wave of a transmitted wave and a reflected wave can be obtained without using an adder 55 or a mixer 56, which will be described later, so a "beat signal" can be obtained with a simple configuration.
  • the signal processing unit 5 determines the Doppler shift frequency fdopp generated by the relative velocity with the object B based on the "beat signal".
  • the Doppler shift frequency fdopp has a correlation with the relative velocity between the receiving unit 40B and the object B. Therefore, if the configuration is such that the Doppler shift frequency fdopp is determined, it is possible to grasp the relative velocity between the receiving section 40B and the object B. In particular, when the speed of object B can be determined as in this embodiment, there is an advantage that, for example, it becomes easier to identify whether the detected object B corresponds to a stationary person, a pedestrian, a bicycle, etc. .
  • the signal processing unit 5 determines the movement of the object B, such as vibration, slight movement, or movement, based on the "beat signal". In this way, if it is possible to detect not only the presence or absence of object B but also the movement of object B, for example, it is possible to detect whether detected object B is a person, a living thing such as an animal, or an installation such as a wall. This has the advantage of making it easier to identify the object B.
  • the pulse width of the long pulse signal is set to a time longer than the minimum period assumed in advance as the period of the "beat signal", it does not have to be so.
  • the pulse width of the long pulse signal may be set to be greater than or equal to the period of the Doppler shift frequency fdopp assumed in advance.
  • the signal processing unit 5 is capable of not only determining the presence or absence of object B, but also detecting the movement of object B and the speed of object B, but this need not be the case.
  • the signal processing unit 5 may determine the presence or absence of the object B and may not detect the movement of the object B or the speed of the object B.
  • the signal processing unit 5 of this embodiment is configured to obtain a composite wave of the transmitted wave and the reflected wave by adding a base signal based on the frequency of the transmitted wave to the received signal.
  • the signal processing section 5 includes an adder 55 between the receiving circuit 44 and the detection section 52.
  • the adder 55 adds the base signal generated by the sensor control unit 6 to the received signal generated by the receiving circuit 44 to generate a composite wave of the transmitted wave and the reflected wave.
  • the adder 55 outputs a composite wave of the transmitted wave and the reflected wave to the amplitude converter 53 via a bump-pass filter or the like.
  • the base signal is a digital signal with the same frequency as the transmission wave frequency.
  • an adder 55 is provided between the microphone 43 and the receiving circuit 44, and the adder 55 adds a base signal to the analog signal received by the microphone 43, thereby generating a transmitted wave and a reflected wave.
  • a composite wave of waves may be generated.
  • the base signal may be an analog signal having the same frequency as the frequency of the transmission wave.
  • the signal processing unit 5 is provided with a distance measuring unit 67 that measures the distance to the object B based on the “beat signal” output from the amplitude converting unit 53 and the like. For example, the distance measuring section 67 calculates the distance to the object B based on the reception time when a "beating signal" exceeding a predetermined threshold is detected.
  • the receiving section 40B may directly receive the transmitted wave during the period until the reflected wave reaches the receiving section 40B.
  • the received signal received by the receiving unit 40B includes a signal component corresponding to the directly received transmission wave, as shown in FIG. 17, for example. If such a signal component is included, for example, as shown in the upper part of FIG. 18, the "beat signal" output from the amplitude converter 53 will have an amplitude change corresponding to the directly received transmitted wave in the reflected wave. appear. Such amplitude changes have an adverse effect on the calculation of the distance to the object B by the distance measuring section 67.
  • the signal processing unit 5 stores a signal corresponding to the received signal acquired by the receiving unit 40B while the object B is not detected in the storage unit 60 as a steady signal, and removes the steady signal from the “beat signal”.
  • Object B is detected based on the signal.
  • the steady signal is a signal that corresponds to an amplitude change corresponding to a transmitted wave directly received by a reflected wave in the "beat signal” output from the amplitude converter 53.
  • the steady signal can be obtained by processing a received signal acquired by the receiving section 40B in a state where the object B is not detected by the amplitude converting section 53.
  • the signal processing unit 5 is provided with a signal removal unit 57 between the amplitude conversion unit 53 and the filter 54, which removes the steady signal from the “beat signal”. As shown in the lower part of FIG. 18, the signal output from the signal removal unit 57 has a signal component corresponding to a directly received transmission wave removed.
  • the in-vehicle system 1 of the present embodiment can obtain the same effects as the first embodiment from the same configuration or equivalent configuration as the first embodiment.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment has features.
  • the signal processing unit 5 is configured to obtain a composite wave by adding a base signal based on the frequency of the transmitted wave to the received signal. According to this, the "beat signal" can be obtained by simple calculation using the adder 55. Further, since it is not necessary to arrange the transmitting section 40A and the receiving section 40B adjacently, there is an advantage that the degree of freedom in layout inside the ultrasonic sensor 3 can be easily ensured.
  • the signal processing unit 5 stores a signal corresponding to the received signal acquired by the receiving unit 40B in a state in which the object B is not detected in the storage unit 60 as a steady signal, and removes the steady signal from the “beat signal”. Object B is detected based on the signal. According to this, it is possible to suppress the influence of the transmitted waves directly received by the receiving section 40B on the detection of the object B.
  • the signal processing unit 5 of this embodiment measures the distance to the object B.
  • the signal processing unit 5 can suppress the influence of the transmitted wave directly received by the receiving unit 40B on the measurement of the distance to the object B.
  • the signal processing unit 5 of this embodiment is configured to obtain a composite wave of a transmitted wave and a reflected wave by heterodyne detection using a base signal based on the frequencies of the received signal and the transmitted wave.
  • the signal processing section 5 includes a mixer 56 between the receiving circuit 44 and the detection section 52.
  • the mixer 56 integrates the received signal generated by the receiving circuit 44 with the base signal generated by the sensor control unit 6 to generate a composite wave of the transmitted wave and the reflected wave.
  • the mixer 56 outputs a combined wave of the transmitted wave and the reflected wave to the amplitude converter 53 via a low-pass filter or the like.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment can obtain the same effects as the second embodiment from the same configuration or equivalent configuration as the second embodiment.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment has features.
  • the signal processing unit 5 is configured to obtain a composite wave of the transmitted wave and the reflected wave by heterodyne detection using a base signal based on the frequencies of the received signal and the transmitted wave. According to this, the "beat signal" can be obtained by simple calculation using the mixer 56.
  • the drive control unit 61 included in the signal processing unit 5 is capable of transmitting long pulse signals and short pulse signals having a pulse width less than a predetermined time as transmission waves.
  • the drive control unit 61 of this embodiment temporally switches between a long pulse signal and a short pulse signal and transmits the signal as a transmission wave from the transmitting unit 40A. For example, as shown in FIG. 20, the drive control unit 61 alternately transmits long pulse signals and short pulse signals as transmission waves from the transmitting unit 40A.
  • the amplification factor of the long pulse signal in the receiving section 40B is smaller than the amplification factor of the short pulse signal.
  • the receiving unit 40B uses the amplification circuit of the receiving circuit 44 to calculate the amplification factor of the signal when receiving the reflected wave from the object B when the long pulse signal is used as the transmitted wave, and The amplification factor of the signal is set to be smaller than the signal amplification factor when receiving the reflected wave from the object B.
  • the in-vehicle system 1 of the present embodiment can obtain the same effects as the first embodiment from the common configuration or equivalent configuration to the first embodiment.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment has features.
  • the signal processing section 5 includes a drive control section 61 that controls the transmission section 40A.
  • the drive control unit 61 is capable of transmitting long pulse signals and short pulse signals as transmission waves. When a short pulse signal is used as a transmission wave, it is easier to ensure accuracy in measuring the distance to the object B compared to when a long pulse signal is used as a transmission wave. For this reason, it is desirable that the drive control section 61 be able to transmit not only long pulse signals but also short pulse signals as transmission waves from the transmitting section 40A.
  • the drive control unit 61 temporally switches between a long pulse signal and a short pulse signal and transmits the signal as a transmission wave from the transmitting unit 40A. In this way, if the long pulse signal and the short pulse signal are switched over time, detection of the object B can be stabilized while ensuring accuracy in measuring the distance to the object B.
  • the amplification factor of the long pulse signal in the receiving section 40B is smaller than the amplification factor of the short pulse signal. According to this, detection of the object B can be stabilized while suppressing power consumption due to an increase in the pulse width of the transmitted wave.
  • the drive control unit 61 of the present embodiment sets the long pulse signal and the short pulse signal to different frequencies, and simultaneously transmits the long pulse signal and the short pulse signal as transmission waves from the transmitting unit 40A.
  • the drive control unit 61 simultaneously transmits a long pulse signal and a short pulse signal having different frequencies from the transmitting unit 40A as transmission waves.
  • the difference between the frequencies of the long pulse signal and the short pulse signal is set to be greater than or equal to the bandwidth of the band pass filter so that they can be separated by the band pass filter.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment can obtain the same effects as the fourth embodiment from the same configuration or equivalent configuration as the fourth embodiment.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment has features.
  • the drive control unit 61 sets the long pulse signal and the short pulse signal to different frequencies, and simultaneously transmits the long pulse signal and the short pulse signal as transmission waves from the transmitting unit 40A. According to this, the detection of object B and the measurement of the distance to object B can be performed at the same time, so the time required for object detection processing can be shortened.
  • the electronic control device 2 of the in-vehicle system 1 is connected to a camera device CD, which is one of the monitoring devices that monitors the surroundings of the vehicle C, through an in-vehicle information communication line so that information can be exchanged. ing.
  • the electronic control device 2 is capable of acquiring the detection result of the object B by the camera device CD from the camera device CD as object detection information.
  • the camera device CD corresponds to "other equipment".
  • the signal processing unit 5 of the ultrasonic sensor 3 is capable of acquiring object detection information from the camera device CD via the electronic control device 2.
  • the drive control unit 61 included in the signal processing unit 5 transmits a long pulse signal as a transmission wave when the object B is detected by the camera device CD.
  • the drive control unit 61 determines whether the object B is detected by the camera device CD in step S10.
  • the determination process in step S10 is performed, for example, based on object detection information acquired from the camera device CD.
  • the drive control unit 61 transmits a long pulse signal as a transmission wave from the transmitting unit 40A in step S20.
  • the sensor control unit 6 then performs various processes including determining the presence or absence of the object B and its movement.
  • the drive control unit 61 skips the process of step S20.
  • the drive control unit 61 may be configured to transmit a short pulse signal as a transmission wave from the transmitting unit 40A when the object B is not detected by the camera device CD.
  • the in-vehicle system 1 of the present embodiment can obtain the same effects as the first embodiment from the common configuration or equivalent configuration to the first embodiment.
  • the in-vehicle system 1 of this embodiment has features.
  • the drive control unit 61 transmits a long pulse signal as a transmission wave when the object B is detected by the camera device CD. Frequent transmission of long pulse signals causes increased power consumption and decreased durability of the in-vehicle system 1, so a long pulse signal is transmitted when object B is detected by camera device CD. It is desirable that the
  • the in-vehicle system 1 of the sixth embodiment may be configured to transmit a long pulse signal as a transmission wave when the object B is detected by a device other than the camera device CD. Further, the in-vehicle system 1 may be configured to transmit at least one of a long pulse signal and a short pulse signal as a transmission wave when the object B is detected by another device.
  • the object detection device of the present disclosure is not limited to the configuration described above, and a portion thereof may be different.
  • the signal processing unit 5 of the ultrasonic sensor 3 executes the object detection process, but the invention is not limited to this.
  • the electronic control device 2 may execute the object detection process. You can leave it there. Further, both the ultrasonic sensor 3 and the electronic control device 2 may cooperate to execute the object detection process.
  • Each functional configuration block shown in FIG. 2 etc. is merely a functional configuration block set for convenience in order to contribute to an understanding of the contents of the object detection device of the present disclosure, and is actually distinguishable as software or hardware. It does not have to be configured.
  • the object detection device of the present disclosure is applied to the in-vehicle system 1
  • the object detection device can also be applied to systems other than the in-vehicle system 1.
  • the control unit and its method of the present disclosure are implemented in a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. Good too.
  • the controller and techniques of the present disclosure may be implemented in a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and the method thereof according to the present disclosure are implemented by a control unit configured by a combination of a processor and memory programmed to execute one or more functions, and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented with one or more dedicated computers.
  • the computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.
  • the present disclosure includes the following aspects.
  • a transmitter (40A) that transmits a long pulse signal having a pulse width of a predetermined time or more as a transmission wave that is an ultrasonic wave; a receiving unit (40B) that acquires a received signal corresponding to a reflected wave of the transmitted wave by the object (B); a signal processing unit (5) that obtains a beat signal based on the received signal and detects the object based on the beat signal, The signal processing unit generates a signal corresponding to the fluctuation of the composite wave that occurs when receiving the reflected wave and a wave with a frequency different from the reflected wave, or the reflected wave that occurs when the distance to the object changes.
  • An object detection device that obtains a signal corresponding to fluctuation of the reflected wave caused by a phase difference as the beat signal.
  • the signal processing unit is configured to obtain the composite wave by adding a base signal based on the frequency of the transmitted wave to the received signal.
  • the signal processing unit is configured to obtain the composite wave by heterodyne detection using a base signal based on the frequency of the received signal and the transmitted wave.
  • the signal processing unit stores a signal corresponding to the received signal acquired by the receiving unit in a state in which the object is not detected in a storage unit (60) as a steady signal, and removes the steady signal from the beat signal.
  • the object detection device according to the third or fourth aspect, which detects the object based on a signal obtained by detecting the object.
  • the signal processing section includes a drive control section (61) that controls the transmission section, According to any one of the first to seventh aspects, the drive control unit is capable of transmitting the long pulse signal and the short pulse signal having a pulse width less than the predetermined time as the transmission wave.
  • the drive control unit is capable of transmitting the long pulse signal and the short pulse signal having a pulse width less than the predetermined time as the transmission wave.
  • the drive control section sets the long pulse signal and the short pulse signal to different frequencies, and simultaneously transmits the long pulse signal and the short pulse signal from the transmitting section as the transmission wave.
  • the signal processing section includes a drive control section (61) that controls the transmission section, The object according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the drive control section transmits the long pulse signal as the transmission wave from the transmission section when the object is detected by another device. Detection device.
  • An object detection method Sending a long pulse signal having a pulse width of a predetermined time or more as a transmission wave that is an ultrasonic wave; obtaining a received signal corresponding to a reflected wave of the transmitted wave by the object (B); determining a beat signal based on the received signal and detecting the object based on the beat signal, By detecting the object, a signal corresponding to the fluctuation of the composite wave that occurs when the reflected wave and a wave with a frequency different from the reflected wave is received, or a signal that corresponds to the fluctuation of the composite wave that occurs when the distance to the object changes.
  • An object detection method that obtains, as the beat signal, a signal corresponding to fluctuations in the reflected waves caused by a phase difference between the reflected waves.

Landscapes

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Abstract

物体検知装置は、所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信する送信部（４０Ａ）と、送信波の物体（Ｂ）による反射波に対応する受信信号を取得する受信部（４０Ｂ）と、を備える。物体検知装置は、受信信号に基づいてうなり信号を求め、うなり信号に基づいて物体を検知する信号処理部（５）を備える。信号処理部は、反射波および反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、物体との距離が変化した際に生ずる反射波の位相差に起因する反射波の揺らぎに対応する信号をうなり信号として求める。

Description

物体検知装置、物体検知方法 関連出願への相互参照
　本出願は、２０２２年７月２６日に出願された日本特許出願番号２０２２－１１８９８８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、物体検知装置および物体検知方法に関する。
　従来、熱励起式のソナーにおいて、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ帯で周波数変調させた送信波を送信するとともに、当該送信波の物体による反射波の周波数特性に基づいて、物体が人であるか否かを判定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第４８２６３９２号
　ところで、人は、超音波の反射率が低く、身体の一部が衣服等で覆われていることで多点反射による反射波同士の干渉も生じ易い。多点反射による反射波同士の干渉は、衣服に限らず、複雑な形状を有する物体や柔軟な物体等でも生じ易い。これらの理由もあり、単なる反射波の周波数特性に基づく従来の物体検知方法では、安定した物体の検知が困難となっている。
　本開示は、安定して物体を検知可能な物体検知装置および物体検知方法を提供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、
　所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信する送信部と、
　送信波の物体による反射波に対応する受信信号を取得する受信部と、
　受信信号に基づいてうなり信号を求め、うなり信号に基づいて物体を検知する信号処理部と、を備え、
　信号処理部は、反射波および反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、物体との距離が変化した際に生ずる反射波の位相差に起因する反射波の揺らぎに対応する信号をうなり信号として求める。
　このように、パルス幅が長い長パルス信号を送信波として送信する構成となっていれば、送信波の音圧レベルを高くして、受信信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。このため、超音波の反射率が低い物体や多点反射による反射波同士の干渉が生じ易い物体についても安定して検知することが可能となる。加えて、送信波を長パルス信号とする場合、送信波を短パルス信号とする場合に比べて、うなりの山部分がうなり信号に現れ易くなる。このことは、安定した物体の検知に大きく寄与する。
　本開示の別の観点によれば、
　物体検知方法は、
　所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信することと、
　送信波の物体による反射波に対応する受信信号を取得することと、
　受信信号に基づいてうなり信号を求め、うなり信号に基づいて物体を検知することと、を含み、
　物体を検知することでは、反射波および反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、物体との距離が変化した際に生ずる反射波の位相差に起因する反射波の揺らぎに対応する信号をうなり信号として求める。
　これによると、超音波の反射率が低い物体や多点反射による反射波同士の干渉が生じ易い物体についても安定して検知することが可能となる。
　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。
第１実施形態に係る物体検知装置を構成する車載システムを搭載した車両の概略構成を示す平面図である。 第１実施形態に係る車載システムにおける概略的な機能構成を示すブロック図である。 受信波を説明するための説明図である。 送信波および反射波の合成波を説明するための説明図である。 物体の振動、微動等による合成波の振幅の変化を説明するための説明図である。 物体の移動による合成波の振幅の変化を説明するための説明図である。 送信部から送信する信号を説明するための説明図である。 受信部で受信する受信信号を説明するための説明図である。 短パルス信号を送信波として送信した際に受信部で受信する受信信号を説明するための説明図である。 長パルス信号を送信波として送信した際に受信部で受信する受信信号を説明するための説明図である。 長パルス信号のパルス幅を説明するための説明図である。 パルス幅と物体を検知可能な物体の速度との試算結果を説明するための説明図である。 長パルス信号を送信波とした際のうなり信号に含まれる信号成分の振幅波形を説明するための説明図である。 長パルス信号を送信波とした際のうなり信号に含まれる信号成分の２乗平均の振幅波形を説明するための説明図である。 ドップラシフト周波数に基づく物体の速度の求め方を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る車載システムにおける概略的な機能構成を示すブロック図である。 直接的に受信する送信波の受信波への影響を説明するための説明図である。 直接的に受信する送信波のうねり信号への影響を説明するための説明図である。 第３実施形態に係る車載システムにおける概略的な機能構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る車載システムの送信波を説明するための説明図である。 第４実施形態に係る車載システムにおける長パルス信号および短パルス信号の増幅率を説明するための説明図である。 第５実施形態に係る車載システムの送信波を説明するための説明図である。 第６実施形態に係る車載システムにおける概略的な機能構成を示すブロック図である。 駆動制御部が実行する制御処理の流れ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。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
　（第１実施形態）
　本実施形態について、図１～図１５を参照して説明する。本実施形態では、本開示の物体検知装置を車載システム１に適用した例について説明する。車載システム１は、図１に示すように、移動体としての車両Ｃに搭載されている。車両Ｃは、いわゆる四輪自動車であって、平面視にて略矩形状に形成された箱状の車体Ｃ１を備えている。「平面視」における車両Ｃの各部分の形状は、車両Ｃを走行可能に水平面に安定的に載置した状態で当該部分を重力作用方向と同一方向の視線で見た場合の形状を指すものである。本実施形態に係る車載システム１を搭載する車両Ｃを、以下「自車両」と称する。
　以下、平面視にて、自車両の車幅方向における中心を通り、且つ、自車両における車両全長方向と平行な仮想直線を、車両中心線ＬＣと称する。車両全長方向は、車幅方向と直交し且つ車高方向と直交する方向である。車高方向は、自車両の車高を規定する方向であって、自車両を走行可能に水平面に安定的に載置した場合の重力作用方向と平行な方向である。また、「前」「後」「左」「右」「上」を、図１中にて矢印で示された通りに定義する。すなわち、車両全長方向は、前後方向と同義である。また、車幅方向は、左右方向と同義である。
　車載システム１は、電子制御装置２と、超音波センサ３とを備えている。電子制御装置２は、ＥＣＵとも称され得る車載マイクロコンピュータであって、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性リライタブルメモリ等を備えている。ＥＣＵは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔの略である。不揮発性リライタブルメモリは、電源投入中は情報を書き換え可能である一方で電源遮断中は情報を書き換え不能に保持するメモリであって、例えば、フラッシュＲＯＭ等である。ＲＯＭ、ＲＡＭおよび不揮発性リライタブルメモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。電子制御装置２は、車体Ｃ１の内部に搭載されるようになっている。
　電子制御装置２は、車載の情報通信回線を介して、超音波センサ３と情報授受可能に接続されている。本実施形態においては、自車両には、複数の超音波センサ３が搭載されている。電子制御装置２は、ＲＯＭまたは不揮発性リライタブルメモリに格納された制御プログラムを読み出して実行することで、複数の超音波センサ３の各々における超音波の送受信動作のタイミングを含む、車載システム１の動作の全体を制御するように構成されている。すなわち、本実施形態に係る物体検知装置を構成する車載システム１は、自車両に搭載された車載状態で、超音波センサ３における超音波の送受信結果に基づいて、自車両の周囲の物体Ｂを検知するように構成されている。
　自車両におけるフロントバンパー、すなわち、車体Ｃ１における前面側のバンパーＣ２には、超音波センサ３としての、第一フロントセンサ３Ａ、第二フロントセンサ３Ｂ、第三フロントセンサ３Ｃ、および第四フロントセンサ３Ｄが装着されている。同様に、自車両におけるリアバンパー、すなわち、車体Ｃ１における後面側のバンパーＣ２には、超音波センサ３としての、第一リアセンサ３Ｅ、第二リアセンサ３Ｆ、第三リアセンサ３Ｇ、および第四リアセンサ３Ｈが装着されている。
　第一フロントセンサ３Ａは、自車両の右前方に送信波を発信するように、フロントバンパーにおける右端部に設けられている。第二フロントセンサ３Ｂは、自車両の略前方に送信波を発信するように、車幅方向について第一フロントセンサ３Ａと車両中心線ＬＣとの間に配置されている。第三フロントセンサ３Ｃは、車両中心線ＬＣを挟んで第二フロントセンサ３Ｂと略対称な位置に配置されている。第三フロントセンサ３Ｃは、自車両の略前方に送信波を発信するように、車幅方向について車両中心線ＬＣと第四フロントセンサ３Ｄとの間に配置されている。第四フロントセンサ３Ｄは、車両中心線ＬＣを挟んで第一フロントセンサ３Ａと略対称な位置に配置されている。第四フロントセンサ３Ｄは、自車両の左前方に送信波を発信するように、フロントバンパーにおける左端部に設けられている。
　第一リアセンサ３Ｅは、自車両の右後方に送信波を発信するように、リアバンパーにおける右端部に設けられている。第二リアセンサ３Ｆは、自車両の略後方に送信波を発信するように、車幅方向について第一リアセンサ３Ｅと車両中心線ＬＣとの間に配置されている。第三リアセンサ３Ｇは、車両中心線ＬＣを挟んで第二リアセンサ３Ｆと略対称な位置に配置されている。第三リアセンサ３Ｇは、自車両の略後方に送信波を発信するように、車幅方向について車両中心線ＬＣと第四リアセンサ３Ｈとの間に配置されている。第四リアセンサ３Ｈは、車両中心線ＬＣを挟んで第一リアセンサ３Ｅと略対称な位置に配置されている。第四リアセンサ３Ｈは、自車両の左後方に送信波を発信するように、リアバンパーにおける左端部に設けられている。
　続いて、超音波センサ３の概略構成について、図２を参照しつつ説明する。なお、図２においては、図示の簡略化のため、電子制御装置２に接続された複数の超音波センサ３のうちの１つのみが示されており、他は図示が省略されている。
　超音波センサ３は、超音波である送信波を自車両の外部に向けて送信するように構成されている。また、超音波センサ３は、送信波の物体Ｂによる反射波を含む受信波に対応する受信信号に基づいて、周囲に存在する物体Ｂを検知するとともに、物体Ｂとの距離等を取得するように構成されている。
　具体的には、超音波センサ３は、送受信部４および信号処理部５を備えている。本実施形態においては、送受信部４および信号処理部５は、合成樹脂等により形成された一個のセンサ筐体により支持されている。
　本実施形態においては、超音波センサ３は、送受信部４を１個のみ備えていて、かかる送受信部４により送受信機能を奏するように構成されている。すなわち、送受信部４は、送信波を外部に向けて送信する送信部４０Ａとしての機能と、受信波を受信する受信部４０Ｂとしての機能とを有している。具体的には、１個の送受信部４は、送信部４０Ａおよび受信部４０Ｂを備えている。送信部４０Ａおよび受信部４０Ｂは、共通のトランスデューサによって一体に実現されていてもよいし、別体で実現されていてもよい。
　送信部４０Ａは、スピーカ４１および送信回路４２を備える。スピーカ４１は、超音波である送信波を送信する。送信回路４２は、入力された駆動信号に基づいてスピーカ４１を駆動することで、スピーカ４１にて超音波帯域の送信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、信号処理部５から出力された駆動信号に対してデジタル／アナログ変換等の処理を施し、これにより生成された交流電圧をスピーカ４１に印加するように構成されている。
　受信部４０Ｂは、マイク４３および受信回路４４を備える。マイク４３は、送信波の物体Ｂに対する反射波を含む超音波を受信する。受信回路４４は、マイク４３における超音波の受信結果に対応する受信信号を生成するとともに、生成した受信信号を信号処理部５に出力するように設けられている。具体的には、受信回路４４は、増幅回路やアナログ／デジタル変換回路等を有している。すなわち、受信回路４４は、マイク４３から入力された電圧信号に対して、増幅やアナログ／デジタル変換等の信号処理を行うことで、受信した超音波の周波数、位相、および振幅に応じた受信信号を、生成および出力するように構成されている。
　本実施形態の受信部４０Ｂは、図３に示すように、送信部４０Ａから送信される送信波を直接的に受信可能に配置されている。具体的には、受信部４０Ｂのマイク４３は、送信部４０Ａのスピーカ４１に隣接して配置されている。これにより、受信部４０Ｂは、送信波および反射波の合成波を受信波として受信することになる。
　信号処理部５は、受信部４０Ｂで取得された受信信号に基づいて物体Ｂを検知する。信号処理部５は、信号生成部５１、検波部５２、振幅変換部５３、フィルタ５４、およびセンサ制御部６を備えている。
　信号生成部５１は、送信部４０Ａを駆動する駆動信号を生成するように設けられている。駆動信号は、送信部４０Ａを駆動してスピーカ４１から送信波を送信させるための信号である。
　検波部５２は、受信回路４４から出力された受信信号に対して直交検波処理等の各種信号処理を行うように設けられている。また、検波部５２は、各種信号処理の結果である処理信号を、振幅変換部５３等に出力するように設けられている。
　ここで、前述したように、本実施形態の受信部４０Ｂは、送信部４０Ａから送信される送信波を直接的に受信可能に配置されている。このため、受信部４０Ｂは、送信波および反射波の合成波を受信する。この合成波には、反射波および反射波とは異なる周波数の波（本例では送信波）の周波数の差によって、図４に示すような揺らぎのある“うなり成分”が含まれる。
　また、反射波は、物体Ｂとの距離が変化した際に位相の位相差が生じ、これに起因して反射波に揺らぎのある“うなり成分”が付加される。この“うなり成分”は物体Ｂの動きに応じて変化する。例えば、図５に示すように、振動や揺れ等によって物体Ｂに動きがあると、物体Ｂと送受信部４との距離がＬ１からＬ２またはＬ２からＬ１に変化することで、“うなり成分”の振幅が大きくなったり、小さくなったりする。また、例えば、図６に示すように、移動等によって物体Ｂに動きがあると、物体Ｂと送受信部４との距離がＬ３からＬ４またはＬ４からＬ３に変化することで、“うなり成分”の振幅が大きくなったり、小さくなったりする。
　このように、物体Ｂの有無や動きと“うなり成分”とは一定の相関性がある。信号処理部５は、受信信号に基づいて“うなり成分”を含む“うなり信号”を求め、“うなり信号”に基づいて物体Ｂの検知を行うように構成されている。本実施形態の信号処理部５は、反射波および反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、物体Ｂとの距離が変化した際に生ずる反射波の位相差に起因する反射波の揺らぎに対応する信号を“うなり信号”として求める。なお、本明細書における“うなり信号”には、異なる周波数の波を合成させた際に発生する揺らぎ（いわゆる“うなり”）に対応する信号だけでなく、反射波の位相差に起因する反射波の揺らぎに対応する信号が含まれる。
　振幅変換部５３は、検波部５２での処理によって得られた信号に基づいて受信信号の振幅変化に対応する“うなり信号”を求めるエンベロープ処理を行う。振幅変換部５３は、例えば、図２の上部や図４に示すような振幅波形の包絡線を“うなり成分”として特定し、当該“うなり成分”を含む“うなり信号”をセンサ制御部６等に出力する。
　フィルタ５４は、振幅信号に含まれる低周波成分をハイパスフィルタＨＰＦで除去する。フィルタ５４は、“うなり成分”に対応する帯域を通過させることができるものであれば、ハイパスフィルタＨＰＦではなく、バンドパスフィルタＢＰＦで構成されていてもよい。
　センサ制御部６は、電子制御装置２と協働しつつ超音波センサ３の動作を制御するように、電子制御装置２と情報通信可能に接続されている。すなわち、センサ制御部６は、信号生成部５１から送信部４０Ａへの駆動信号の出力を制御するとともに、振幅変換部５３等から出力された“うなり信号”に基づいて物体Ｂを検知するように構成されている。
　センサ制御部６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性リライタブルメモリ、等を備えた車載マイクロコンピュータとしての構成を有している。すなわち、センサ制御部６は、ＲＯＭまたは不揮発性リライタブルメモリの記憶部６０に格納された制御プログラムを読み出して実行することで、超音波センサ３の動作を制御するように構成されている。記憶部６０は、非遷移的実体的記憶媒体である。具体的には、センサ制御部６は、超音波センサ３上に実現される機能構成として、駆動制御部６１と、検知部６２と、周波数解析部６５と、演算部６６とを備える。
　駆動制御部６１は、信号生成部５１に制御信号を出力することで、送信部４０Ａからの送信波の発信状態を制御するようになっている。制御信号は、信号生成部５１から送受信部４に出力される駆動信号における出力特性、具体的には、出力タイミングや周波数等を制御するための信号である。すなわち、駆動制御部６１は、信号生成部５１にて生成および出力される駆動信号における、出力タイミングや周波数等を制御するようになっている。
　超音波を用いて物体Ｂまでの距離を測定する場合、一般的には、所定時間未満のパルス幅となる短パルス信号を送信波として送信することが多い。但し、短パルス信号は、パルス幅Ｐｗ１が小さいことで、例えば、図７の左側に示すように、音圧レベルＳＬ１を高くすることが難しい。音圧レベルＳＬ１が低いことは、図８の左上に示すように、受信部４０Ｂで受信する信号のＳ／Ｎ比の低下を招く要因となる。
　また、短パルス信号を送信波とする場合、当該送信波の物体Ｂに対する反射波は、例えば、図９に示すように、波形が安定して振幅が大きければ物体Ｂを検知可能であるが、多点反射等によって波形が崩れて振幅が小さいと物体Ｂを検知することが困難となる。
　さらに、短パルス信号を送信波とする場合、図８の左下に示すように、“うなり成分”の影響によって、合成波の振幅波形が崩れて振幅が小さくなる。この場合、物体Ｂを検知することが難しくなる。
　これに対して、所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号は、短パルス信号のパルス幅Ｐｗ１に比べて、パルス幅Ｐｗ２が長いので、例えば、図７の右側に示すように、音圧レベルＳＬ２を高くし易くなる。この場合、図８の右上に示すように、受信部４０Ｂで受信する信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
　また、長パルス信号を送信波とする場合、当該送信波の物体Ｂに対する反射波は、Ｓ／Ｎ比の向上等によって振幅が大きくなる。さらに、長パルス信号を送信波とする場合、当該送信波および反射波の合成波は、例えば、図８の右下に示すように、“うなり成分”の影響があっても、合成波の振幅波形の山部を受信可能となる。
　本発明者らが実験したところ、例えば、図１０に示すように、長パルス信号を送信波とした際に、送信波および反射波の合成波および所定の第１閾値に基づいて、静止者、歩行者、動く布等の物体Ｂの有無を判定可能であることが判った。
　これらを考慮して、本実施形態の駆動制御部６１は、所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号が送信波として送信されるように、信号生成部５１に向けて制御信号を出力する。長パルス信号の送信間隔は、一定の間隔に限らず、任意の間隔になっていてもよい。
　本実施形態の長パルス信号のパルス幅は、合成波の振幅波形の山部を受信可能なように設定されている。具体的には、長パルス信号のパルス幅は、図１１の数式Ｆ１に示すように、“うなり信号”の周期として予め想定される最小周期以上の時間に設定されている。“うなり信号”の周期は、“うなり信号”の周波数の最小周波数ｆ´ｍｉｎの逆数である。 “うなり信号”の周波数の最小周波数ｆ´ｍｉｎは、図１１の数式Ｆ２に示すように、送信波の周波数ｆおよび車両Ｃおよび物体Ｂの速度差に応じて生ずるドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐに基づいて求めることができる。
　本発明者らの試算によれば、図１２に示すように、長パルス信号のパルス幅を１０ミリ秒とすれば８ｋｍ／ｈ程度で走行する自転車を検知でき、長パルス信号のパルス幅を１５ミリ秒とすれば４ｋｍ／ｈ程度で歩行する歩行者を検知できることが判った。また、長パルス信号のパルス幅を２０ミリ秒とすれば静止した人の衣服の揺らぎ等についても検知できることが判った。
　車両Ｃの周囲にいる人の安全性を考慮すると、静止した人の衣服の揺らぎ等を検知可能になっていることが望ましい。このため、長パルス信号のパルス幅は２０ミリ秒以上に設定されていることが望ましい。
　検知部６２は、振幅変換部５３で求めた“うなり信号”に基づいて、物体Ｂの有無や移動や微動といった物体Ｂの動きを判定する。具体的には、検知部６２は、第１判定部６３および第２判定部６４を備える。
　第１判定部６３は、“うなり信号”に基づいて、物体Ｂの有無を判定する。第１判定部６３は、例えば、図１０に示すように、“うなり信号”の振幅波形に第１閾値以上となる部分がある場合に物体Ｂが有ると判定し、第１閾値以上となる部分がない場合に物体Ｂが無いと判定する。なお、第１閾値は、実験やシミュレーション等に基づく適正値に設定される。
　第２判定部６４は、“うなり信号”をフィルタ５４で帯域制限したものに基づいて、振動、微動、移動等を含む物体Ｂの動きを判定する。第２判定部６４は、“うなり信号”をフィルタ５４で帯域制限することで、例えば、図１３に示すような物体Ｂの動きに対応する信号成分を抽出する。そして、第２判定部６４は、フィルタ５４を通過した信号成分の振幅を２乗平均した信号を求める。その後、第２判定部６４は、例えば、図１４に示すように、信号の振幅波形に第２閾値以上となる部分がある場合に物体Ｂに動きが有ると判定し、第２閾値以上となる部分がない場合に物体Ｂに動きが無いと判定する。なお、物体Ｂの動きの判定に、フィルタ５４を通過した信号成分の振幅を２乗平均した信号を用いる理由は、物体Ｂの動きによって信号の振幅がマイナス方向に変動する場合があるからである。
　周波数解析部６５は、“うなり信号”に基づいて受信部４０Ｂと物体Ｂとの相対速度によって発生するドップラシフト周波数を求める。周波数解析部６５は、例えば、“うなり信号”をフィルタ５４で帯域制限した信号の周波数を“うなり周波数ｆ´”として求めた後、当該“うなり周波数ｆ´”および送信波の周波数を図１５の数式Ｆ３に当てはめてドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐを求める。
　演算部６６は、ドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐに基づいて、物体Ｂの速度ｖｓを求める。例えば、図１５の数式Ｆ４、Ｆ５に示すように、物体Ｂの速度ｖｓとドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐとの間には、一定の相関性がある。本実施形態の演算部６６は、ニューラルネットワーク等の学習モデルを用いてドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐから物体Ｂの速度Ｖｓを求めるようになっている。なお、演算部６６は、数式Ｆ４、Ｆ５等に音速Ｖ、車両Ｃの速度ｖ０、送信波の周波数ｆ、ドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐを代入することで、物体Ｂの速度Ｖｓを求めるようになっていてもよい。
　次に、車載システム１による物体検知処理および物体検知方法について説明する。電子制御装置２は、所定の物体検知条件が成立すると、複数の超音波センサ３の各々に、物体検知動作を所定周期で繰り返し実行させる。超音波センサ３は、電子制御装置２からの指令信号を受けると、物体Ｂの検知処理を所定周期で繰り返し実行する。
　具体的には、センサ制御部６は、長パルス信号の送信を指示する制御信号を信号生成部５１に出力する。すると、信号生成部５１は、制御信号に基づいて駆動信号を生成し、生成した駆動信号を送信部４０Ａに向けて出力する。これにより、送信部４０Ａが駆動され、送信波が自車両の外部に向けて送信される。
　送信波が物体Ｂにより反射されることによって発生する反射波および送信部４０Ａから送信される送信波が受信部４０Ｂに到達すると、反射波および送信波の合成波が受信部４０Ｂにより受信される。受信部４０Ｂは、合成波に対応する電圧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行うことで受信信号を生成し、当該受信信号を検波部５２に出力する。
　検波部５２は、受信信号に対して各種信号処理を実行することで、振幅信号を含む処理信号を生成し、振幅変換部５３に出力する。検波部５２は、例えば、直交検波処理により位相信号および振幅信号を生成し、生成した各種信号を振幅変換部５３に出力する。振幅変換部５３は、検波部５２での処理によって得られた信号に基づいて受信信号の振幅変化に対応する“うなり信号”を求め、当該“うなり信号”をセンサ制御部６等に出力する。
　センサ制御部６は、振幅変換部５３等から出力された“うなり信号”に基づいて物体Ｂを検知する。具体的には、センサ制御部６は、“うなり信号”に基づいて、物体Ｂの有無だけでなく、物体Ｂの動き、物体Ｂの速度を検知する。
　以上説明した車載システム１は、長パルス信号を送信波として送信する送信部４０Ａ、反射波に対応する受信信号を取得する受信部４０Ｂ、送信波および反射波の合成波の振幅変化に対応する“うなり信号”に基づいて物体Ｂを検知する信号処理部５を備える。信号処理部５は、反射波および反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎ、または、物体Ｂとの距離が変化した際に生ずる反射波の位相差に起因する反射波の揺らぎを“うなり信号”として求める。このように、パルス幅が長い長パルス信号を送信波として送信する構成となっていれば、送信波の音圧レベルを高くして、受信信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。このため、超音波の反射率が低い物体Ｂや多点反射による反射波同士の干渉が生じ易い物体Ｂについても安定して検知することが可能となる。加えて、送信波を長パルス信号とする場合、送信波を短パルス信号とする場合に比べて、“うなり”の山部分が“うなり信号”に現れ易くなる。このことは、安定した物体Ｂの検知に大きく寄与する。
　本実施形態の車載システム１は特徴を備える。
　（１）長パルス信号のパルス幅は、“うなり信号”の周期として予め想定される最小周期以上の時間に設定されている。このようにパルス幅に設定した長パルス信号を送信波とすれば、“うなり”の山部分が“うなり信号”に現れ易くなるので、車載システム１による物体Ｂの検知を安定させることができる。
　（２）受信部４０Ｂは、送信部４０Ａから送信される送信波を直接的に受信可能に配置されている。これによると、後述の加算器５５やミキサ５６を用いることなく、送信波と反射波との合成波が得られるので、簡易な構成で“うなり信号”を求めることができる。
　（３）信号処理部５は、“うなり信号”に基づいて物体Ｂとの相対速度によって発生するドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐを求める。ドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐは、受信部４０Ｂと物体Ｂとの相対速度に相関性を有する。このため、ドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐを求める構成になっていれば、受信部４０Ｂと物体Ｂとの相対速度を把握することが可能となる。特に、本実施形態の如く、物体Ｂの速度を求めることができる場合、例えば、検知した物体Ｂを、静止者、歩行者、自転車等のいずれに該当するかを特定し易くなるといった利点がある。
　（４）信号処理部５は、“うなり信号”に基づいて物体Ｂの振動、微動、移動といった動きを判定する。このように、物体Ｂの有無だけでなく、物体Ｂの動きを検知可能になっていれば、例えば、検知した物体Ｂを、人、動物等の生物、壁等の設置物のいずれに該当するかを特定し易くなるといった利点がある。
　（第１実施形態の変形例）
　長パルス信号のパルス幅は、“うなり信号”の周期として予め想定される最小周期以上の時間に設定されていることが望ましいが、そのようになっていなくてもよい。例えば、長パルス信号のパルス幅は、予め想定したドップラシフト周波数ｆｄｏｐｐの周期以上に設定されていてもよい。
　信号処理部５は、物体Ｂの有無の判定だけでなく、物体Ｂの動きや物体Ｂの速度を検知可能になっていることが望ましいが、そのようになっていなくてもよい。例えば、信号処理部５は、物体Ｂの有無を判定し、物体Ｂの動きや物体Ｂの速度を検知しないようになっていてもよい。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について、図１６～図１８を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
　本実施形態の信号処理部５は、送信波の周波数に基づくベース信号を受信信号に加算することにより送信波および反射波の合成波を得るように構成されている。具体的には、図１６に示すように、信号処理部５は、受信回路４４と検波部５２との間に加算器５５が設けられている。加算器５５は、受信回路４４で生成された受信信号に、センサ制御部６で生成されるベース信号を加算して、送信波および反射波の合成波を生成する。加算器５５は、送信波および反射波の合成波を、バンパスフィルタ等を介して振幅変換部５３へ出力する。ベース信号は、送信波の周波数と同じ周波数のデジタル信号である。
　ここで、信号処理部５は、加算器５５がマイク４３から受信回路４４との間に設けられ、加算器５５にてマイク４３で受信したアナログ信号にベース信号を加算して、送信波および反射波の合成波を生成するようになっていてもよい。この場合、ベース信号は、送信波の周波数と同じ周波数のアナログ信号とすればよい。
　また、信号処理部５には、振幅変換部５３等から出力された“うなり信号”に基づいて物体Ｂまでの距離を測定する距離測定部６７が設けられている。距離測定部６７は、例えば、距離測定部６７は、所定の閾値を超える“うなり信号”が検知された際の受信時刻に基づいて、物体Ｂまでの距離を算出するようになっている。
　ここで、反射波が受信部４０Ｂに到達するまでの期間、受信部４０Ｂで送信波を直接的に受信することがある。この場合、受信部４０Ｂで受信する受信信号には、例えば、図１７に示すように、直接的に受信する送信波に対応する信号成分が含まれる。このような信号成分が含まれると、例えば、図１８の上段に示すように、振幅変換部５３から出力される“うなり信号”に反射波に直接的に受信する送信波に対応する振幅変化が現れる。このような振幅変化は、距離測定部６７における物体Ｂまでの距離の算出に悪影響となる。
　そこで、信号処理部５は、物体Ｂを検知していない状態で受信部４０Ｂが取得した受信信号に対応する信号を定常信号として記憶部６０に記憶し、当該定常信号を“うなり信号”から除去した信号に基づいて物体Ｂを検知する。定常信号は、振幅変換部５３から出力される“うなり信号”において、反射波に直接的に受信する送信波に対応する振幅変化に相当する信号である。定常信号は、物体Ｂを検知していない状態で受信部４０Ｂが取得した受信信号を振幅変換部５３で処理することで得ることが可能である。
　具体的には、信号処理部５は、振幅変換部５３とフィルタ５４との間に、“うなり信号”から定常信号を除去する信号除去部５７が設けられている。信号除去部５７から出力される信号は、図１８の下段に示すように、直接的に受信する送信波に対応する信号成分が除去される。
　その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の車載システム１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
　本実施形態の車載システム１は特徴を備える。
　（１）信号処理部５は、送信波の周波数に基づくベース信号を受信信号に加算することにより合成波を得るように構成されている。これによると、加算器５５を用いた簡易な演算によって“うなり信号”を求めることができる。また、送信部４０Ａと受信部４０Ｂとを隣接して配置する必要がないので、超音波センサ３の内部におけるレイアウトの自由度を確保し易くなるといった利点がある。
　（２）信号処理部５は、物体Ｂを検知していない状態で受信部４０Ｂが取得した受信信号に対応する信号を定常信号として記憶部６０に記憶し、“うなり信号”から定常信号を除去した信号に基づいて物体Ｂを検知する。これによると、受信部４０Ｂに直接的に受信される送信波による物体Ｂの検知への影響を抑制することができる。
　特に、本実施形態の信号処理部５は、物体Ｂまでの距離を測定するようになっている。信号処理部５は、信号除去部５７を備えることで、受信部４０Ｂに直接的に受信される送信波による物体Ｂまでの距離の測定への影響を抑制することができる。
　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について、図１９を参照して説明する。本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について主に説明する。
　本実施形態の信号処理部５は、受信信号および送信波の周波数に基づくベース信号を用いたヘテロダイン検波により、送信波および反射波の合成波を得るように構成されている。具体的には、図１９に示すように、信号処理部５は、受信回路４４と検波部５２との間にミキサ５６が設けられている。ミキサ５６は、受信回路４４で生成された受信信号に、センサ制御部６で生成されるベース信号を積算して、送信波および反射波の合成波を生成する。ミキサ５６は、送信波および反射波の合成波を、ローパスフィルタ等を介して振幅変換部５３へ出力する。
　その他については、第２実施形態と同様である。本実施形態の車載システム１は、第２実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第２実施形態と同様に得ることができる。
　本実施形態の車載システム１は特徴を備える。
　（１）信号処理部５は、受信信号および送信波の周波数に基づくベース信号を用いたヘテロダイン検波により、送信波および反射波の合成波を得るように構成されている。これによると、ミキサ５６を用いた簡易な演算によって“うなり信号”を求めることができる。
　（第４実施形態）
　次に、第４実施形態について、図２０および図２１を参照して説明する。本実施形態では、第４実施形態と異なる部分について主に説明する。
　長パルス信号を送信波とする場合、物体Ｂとの距離が近いと、受信部４０Ｂで直接的に受信する送信波と反射波とを区別し難くなることから、物体Ｂまでの距離の測定精度が低下し易い。
　このことを考慮し、信号処理部５に含まれる駆動制御部６１は、長パルス信号および所定時間未満のパルス幅となる短パルス信号を送信波として送信可能になっている。本実施形態の駆動制御部６１は、長パルス信号と短パルス信号とを時間的に切り替えて送信波として送信部４０Ａから送信する。駆動制御部６１は、例えば、図２０に示すように、長パルス信号と短パルス信号とを交互に送信波として送信部４０Ａから送信する。
　また、本実施形態の車載システム１は、例えば、図２１に示すように、受信部４０Ｂにおける長パルス信号の増幅率が、短パルス信号の増幅率よりも小さくなっている。具体的には、受信部４０Ｂは、受信回路４４の増幅回路によって、長パルス信号を送信波とした際の物体Ｂによる反射波を受信する場合の信号の増幅率を、短パルス信号を送信波とした際の物体Ｂによる反射波を受信する場合の信号の増幅率よりも小さくする。
　その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の車載システム１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
　本実施形態の車載システム１は特徴を備える。
　（１）信号処理部５は、送信部４０Ａを制御する駆動制御部６１を含んでいる。駆動制御部６１は、長パルス信号および短パルス信号を送信波として送信可能になっている。短パルス信号を送信波とする場合、長パルス信号を送信波とする場合に比べて、物体Ｂまでの距離の測定精度を確保し易い。このため、駆動制御部６１は、長パルス信号だけでなく短パルス信号を送信波として送信部４０Ａから送信可能になっていることが望ましい。
　（２）駆動制御部６１は、長パルス信号と短パルス信号とを時間的に切り替えて送信波として送信部４０Ａから送信する。このように、長パルス信号と短パルス信号とが時間的に切り替わるようになっていれば、物体Ｂまでの距離の測定精度を確保しつつ、物体Ｂの検知を安定させることができる。
　（３）車載システム１は、受信部４０Ｂにおける長パルス信号の増幅率が、短パルス信号の増幅率よりも小さくなっている。これによると、送信波のパルス幅の増加に伴う消費電力を抑えつつ、物体Ｂの検知を安定させることができる。
　（第５実施形態）
　次に、第５実施形態について、図２２を参照して説明する。本実施形態では、第４実施形態と異なる部分について主に説明する。
　第４実施形態の如く、長パルス信号と短パルス信号とを時間的に切り替える場合、物体Ｂの検知と物体Ｂまでの距離の測定とを時間をずらして実施することになり、物体検知処理に要する時間が長くなってしまう。
　これに対して、本実施形態の駆動制御部６１は、長パルス信号および短パルス信号を異なる周波数とし、長パルス信号および短パルス信号を同時に送信波として送信部４０Ａから送信する。駆動制御部６１は、例えば、図２２に示すように、周波数の異なる長パルス信号と短パルス信号とを同時に送信波として送信部４０Ａから送信する。長パルス信号の周波数および短パルスの周波数は、バンドパスフィルタによって分離できるように、それぞれの周波数の差がバンドパスフィルタの帯域幅以上に設定されている。
　その他については、第４実施形態と同様である。本実施形態の車載システム１は、第４実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第４実施形態と同様に得ることができる。
　本実施形態の車載システム１は特徴を備える。
　（１）駆動制御部６１は、長パルス信号および短パルス信号を異なる周波数とし、長パルス信号および短パルス信号を同時に送信波として送信部４０Ａから送信する。これによれば、物体Ｂの検知と物体Ｂまでの距離の測定とを同時期に実施することができるので、物体検知処理に要する時間を短くすることができる。
　（第６実施形態）
　次に、第６実施形態について、図２３および図２４を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。
　図２３に示すように、車載システム１の電子制御装置２は、車載の情報通信回線を介して、車両Ｃの周囲を監視する監視機器の１つであるカメラ装置ＣＤと情報授受可能に接続されている。電子制御装置２は、カメラ装置ＣＤでの物体Ｂの検知結果を物体検知情報としてカメラ装置ＣＤから取得可能になっている。本実施形態では、カメラ装置ＣＤが“他の機器”に対応している。
　超音波センサ３の信号処理部５は、電子制御装置２を介して、カメラ装置ＣＤから物体検知情報を取得可能になっている。信号処理部５に含まれる駆動制御部６１は、カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知された場合に長パルス信号を送信波として送信する。
　例えば、図２４に示すように、駆動制御部６１は、ステップＳ１０にて、カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知されたか否かを判定する。ステップＳ１０の判定処理は、例えば、カメラ装置ＣＤから取得した物体検知情報に基づいて実施される。
　カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知された場合、駆動制御部６１は、ステップＳ２０にて、長パルス信号を送信波として送信部４０Ａから送信する。そして、センサ制御部６は、物体Ｂの有無や動きの判定等を含む各種処理を実施する。
　一方、カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知されていない場合、駆動制御部６１は、ステップＳ２０の処理をスキップする。なお、駆動制御部６１は、カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知されていない場合に、短パルス信号を送信波として送信部４０Ａから送信するようになっていてもよい。
　その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の車載システム１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
　本実施形態の車載システム１は特徴を備える。
　（１）駆動制御部６１は、カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知された場合に長パルス信号を送信波として送信する。長パルス信号を頻繁に送信することは、車載システム１の電力消費の増大や耐久性の低下を招く要因となるため、カメラ装置ＣＤで物体Ｂが検知されたことを契機に長パルス信号を送信するようになっていることが望ましい。
　（第６実施形態の変形例）
　第６実施形態の車載システム１は、カメラ装置ＣＤ以外の機器で物体Ｂが検知された場合に長パルス信号を送信波として送信するようになっていてもよい。また、車載システム１は、他の機器で物体Ｂが検知された場合に長パルス信号および短パルス信号の少なくとも一方を送信波として送信するようになっていてもよい。
　（他の実施形態）
　以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
　上述の実施形態では、本開示の物体検知装置に関する具体的な構成を示したが、本開示の物体検知装置は、上述した構成に限定されず、一部が異なっていてもよい。
　上述の実施形態では、超音波センサ３の信号処理部５が物体検知処理を実行するようになっているが、これに限らず、例えば、電子制御装置２が物体検知処理を実行するようになっていてもよい。また、超音波センサ３および電子制御装置２の双方が協働して物体検知処理を実行するようになっていてもよい。
　図２等に示した各機能構成ブロックは、あくまで、本開示の物体検知装置の内容の理解に資するために便宜的に設定した機能構成ブロックであり、実際にソフトウエアやハードウエアとして区別可能に構成されていなくてもよい。
　上述の実施形態では、本開示の物体検知装置を車載システム１に適用した例について説明したが、物体検知装置は、車載システム１以外のシステムにも適用可能である。
　上述の実施形態において、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。
　上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
　上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
　本開示の制御部及びその手法は、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で、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、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で、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、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で構成された一つ以上の専用コンピュータで、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。
　　［本開示の観点］
　　本開示は以下の観点を備える。
　　［第１の観点］
　物体検知装置あって、
　所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信する送信部（４０Ａ）と、
　前記送信波の物体（Ｂ）による反射波に対応する受信信号を取得する受信部（４０Ｂ）と、
　前記受信信号に基づいてうなり信号を求め、前記うなり信号に基づいて前記物体を検知する信号処理部（５）と、を備え、
　前記信号処理部は、前記反射波および前記反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、前記物体との距離が変化した際に生ずる前記反射波の位相差に起因する前記反射波の揺らぎに対応する信号を前記うなり信号として求める、物体検知装置。
　　［第２の観点］
　前記長パルス信号のパルス幅は、前記うなり信号の周期として予め想定される最小周期以上の時間に設定されている、第１の観点に記載の物体検知装置。
　　［第３の観点］
　前記信号処理部は、前記送信波の周波数に基づくベース信号を前記受信信号に加算することにより前記合成波を得るように構成されている、第１または第２の観点に記載の物体検知装置。
　　［第４の観点］
　前記信号処理部は、前記受信信号および前記送信波の周波数に基づくベース信号を用いたヘテロダイン検波により前記合成波を得るように構成されている、第１または第２の観点に記載の物体検知装置。
　　［第５の観点］
　前記受信部は、前記送信部から送信される前記送信波を直接的に受信可能に配置されている、第１または第２の観点に記載の物体検知装置。
　　［第６の観点］
　前記信号処理部は、前記うなり信号に基づいて前記物体との相対速度によって発生するドップラシフト周波数を求める、第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の物体検知装置。
　　［第７の観点］
　前記信号処理部は、前記物体を検知していない状態で前記受信部が取得した前記受信信号に対応する信号を定常信号として記憶部（６０）に記憶し、前記うなり信号から前記定常信号を除去した信号に基づいて前記物体を検知する、第３または第４の観点に記載の物体検知装置。
　　［第８の観点］
　前記信号処理部は、前記送信部を制御する駆動制御部（６１）を含んでおり、
　前記駆動制御部は、前記長パルス信号および前記所定時間未満のパルス幅となる短パルス信号を前記送信波として送信可能になっている、第１ないし第７の観点のいずれか１つに記載の物体検知装置。
　　［第９の観点］
　前記駆動制御部は、前記長パルス信号と前記短パルス信号とを時間的に切り替えて前記送信波として前記送信部から送信する、第８の観点に記載の物体検知装置。
　　［第１０の観点］
　前記駆動制御部は、前記長パルス信号および前記短パルス信号を異なる周波数とし、前記長パルス信号および前記短パルス信号を同時に前記送信波として前記送信部から送信する、第８または第９の観点に記載の物体検知装置。
　　［第１１の観点］
　前記受信部における前記長パルス信号の増幅率は、前記短パルス信号の増幅率よりも小さくなっている、第８ないし第１０の観点のいずれか１つに記載の物体検知装置。
　　［第１２の観点］
　前記信号処理部は、前記送信部を制御する駆動制御部（６１）を含んでおり、
　前記駆動制御部は、他の機器で前記物体が検知された場合に前記長パルス信号を前記送信波として前記送信部から送信する、第１ないし第１１の観点のいずれか１つに記載の物体検知装置。
　　［第１３の観点］
　物体検知方法あって、
　所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信することと、
　前記送信波の物体（Ｂ）による反射波に対応する受信信号を取得することと、
　前記受信信号に基づいてうなり信号を求め、前記うなり信号に基づいて前記物体を検知することと、を含み、
　前記物体を検知することでは、前記反射波および前記反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、前記物体との距離が変化した際に生ずる前記反射波の位相差に起因する前記反射波の揺らぎに対応する信号を前記うなり信号として求める、物体検知方法。

Claims (13)

  1. 　物体検知装置あって、
    　所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信する送信部（４０Ａ）と、
    　前記送信波の物体（Ｂ）による反射波に対応する受信信号を取得する受信部（４０Ｂ）と、
    　前記受信信号に基づいてうなり信号を求め、前記うなり信号に基づいて前記物体を検知する信号処理部（５）と、を備え、
    　前記信号処理部は、前記反射波および前記反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、前記物体との距離が変化した際に生ずる前記反射波の位相差に起因する前記反射波の揺らぎに対応する信号を前記うなり信号として求める、物体検知装置。
  2. 　前記長パルス信号のパルス幅は、前記うなり信号の周期として予め想定される最小周期以上の時間に設定されている、請求項１に記載の物体検知装置。
  3. 　前記信号処理部は、前記送信波の周波数に基づくベース信号を前記受信信号に加算することにより前記合成波を得るように構成されている、請求項１に記載の物体検知装置。
  4. 　前記信号処理部は、前記受信信号および前記送信波の周波数に基づくベース信号を用いたヘテロダイン検波により前記合成波を得るように構成されている、請求項１に記載の物体検知装置。
  5. 　前記受信部は、前記送信部から送信される前記送信波を直接的に受信可能に配置されている、請求項１に記載の物体検知装置。
  6. 　前記信号処理部は、前記うなり信号に基づいて前記物体との相対速度によって発生するドップラシフト周波数を求める、請求項１に記載の物体検知装置。
  7. 　前記信号処理部は、前記物体を検知していない状態で前記受信部が取得した前記受信信号に対応する信号を定常信号として記憶部（６０）に記憶し、前記うなり信号から前記定常信号を除去した信号に基づいて前記物体を検知する、請求項３または４に記載の物体検知装置。
  8. 　前記信号処理部は、前記送信部を制御する駆動制御部（６１）を含んでおり、
    　前記駆動制御部は、前記長パルス信号および前記所定時間未満のパルス幅となる短パルス信号を前記送信波として送信可能になっている、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。
  9. 　前記駆動制御部は、前記長パルス信号と前記短パルス信号とを時間的に切り替えて前記送信波として前記送信部から送信する、請求項８に記載の物体検知装置。
  10. 　前記駆動制御部は、前記長パルス信号および前記短パルス信号を異なる周波数とし、前記長パルス信号および前記短パルス信号を同時に前記送信波として前記送信部から送信する、請求項８に記載の物体検知装置。
  11. 　前記受信部における前記長パルス信号の増幅率は、前記短パルス信号の増幅率よりも小さくなっている、請求項８に記載の物体検知装置。
  12. 　前記信号処理部は、前記送信部を制御する駆動制御部（６１）を含んでおり、
    　前記駆動制御部は、他の機器で前記物体が検知された場合に前記長パルス信号を前記送信波として前記送信部から送信する、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。
  13. 　物体検知方法あって、
    　所定時間以上のパルス幅となる長パルス信号を超音波である送信波として送信することと、
    　前記送信波の物体（Ｂ）による反射波に対応する受信信号を取得することと、
    　前記受信信号に基づいてうなり信号を求め、前記うなり信号に基づいて前記物体を検知することと、を含み、
    　前記物体を検知することでは、前記反射波および前記反射波とは異なる周波数の波を受信した際に生ずる合成波の揺らぎに対応する信号、または、前記物体との距離が変化した際に生ずる前記反射波の位相差に起因する前記反射波の揺らぎに対応する信号を前記うなり信号として求める、物体検知方法。
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