CN114167428A - 物体检测装置 - Google Patents

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CN114167428A CN202110265133.1A CN202110265133A CN114167428A CN 114167428 A CN114167428 A CN 114167428A CN 202110265133 A CN202110265133 A CN 202110265133A CN 114167428 A CN114167428 A CN 114167428A
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Abstract

本发明提供一种能够有效地利用路面信息的物体检测装置。物体检测装置通过TOF方式来检测存在于在路面上移动的移动体的周围的物体。物体检测装置具备：第1取得部，其基于反射波的信号电平与第1阈值的比较结果来取得含有检测对象的距离信息的对象信息；第2取得部，其基于反射波的信号电平与第2阈值的比较结果来取得含有路面的距离信息的路面信息；以及设定部，其设定第2阈值以使在规定期间内取得的距离信息的信息量不超过规定量。

Description

物体检测装置
技术领域
本发明涉及物体检测装置。
背景技术
在搭载于车辆的行驶辅助***等中，利用了通过TOF(Time Of Flight)方式来检测在车辆的周围存在的物体的装置。TOF方式是基于朝向物体发送的发送波(超声波、电磁波等)在物体反射而返回的时间来检测物体存在与否、到物体的距离等的方式。
例如，在通过TOF方式来检测物体的装置中，公开了使用反射波的信号电平的移动平均值来减少由来自路面的反射波导致的噪声的影响的技术(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-292597号公报
在行驶辅助***等中，为了掌握路面状况等，有时利用与路面对应的TOF信息(路面信息)。已取得的路面信息通常经由数据总线等传送路径而传送至解析路面信息的ECU(Electronic Control Unit)等外部设备。此时，若路面信息的信息量相对于传送路径的传送能力过大，则有可能不能够有效地利用路面信息。
发明内容
因此，本发明的课题之一是提供一种能够有效地利用路面信息的物体检测装置。
作为本发明的一个例子的物体检测装置，通过TOF方式检来测存在于在路面上移动的移动体的周围的物体，其特征在于，具备：第1取得部，其基于反射波的信号电平与第1阈值的比较结果来取得含有检测对象的距离信息的对象信息；第2取得部，其基于反射波的信号电平与第2阈值的比较结果来取得含有路面的距离信息的路面信息；以及设定部，其设定第2阈值以使在规定期间内取得的距离信息的信息量不超过规定量。
根据上述结构，能够将路面信息的信息量抑制在适当的范围内。由此，能够有效地利用路面信息。
另外，也可以构成为，上述物体检测装置还具备输出部，其经由传送路径向外部设备输出路面信息，规定量设定为不超过传送路径的传送能力。
根据上述结构，能够使路面信息的信息量适合于传送路径的传送能力。
另外，也可以构成为，第1阈值基于路面信息而设定。
根据上述结构，能够根据基于路面信息而掌握的路面状况等，来适当地设定用于检测检测对象的第1阈值。
另外，也可以构成为，第2取得部在第1取得部不进行取得对象信息的处理的情况下，取得路面信息。
根据上述结构，能够在不进行取得对象信息的处理的期间内，基于路面信息来适当地设定第1阈值。
另外，也可以构成为，第2阈值以随着时间经过而交替重复上值和小于上值的下值的方式变动，路面信息不在与上值对应的期间内取得，而在与下值对应的期间内取得。
如上述那样，使第2阈值交替地重复上值和下值的波形状地变化，从而能够调整取得的路面信息的信息量。
另外，也可以构成为，规定期间是与在能够检测的距离范围内来自路面的反射波的信号电平相对地变高的强反射范围对应的期间。
强反射范围是根据物体检测装置的设计条件(例如，信号收发部的设置角度、发送波的指向性等)决定的，是能够预先确定的。通过将用于取得路面信息的规定期间设为与该强反射范围对应的期间，从而能够高效地取得路面信息。
附图说明
图1是表示具备实施方式所涉及的车辆控制***的车辆的外观的一个例子的俯视图。
图2是表示实施方式所涉及的ECU和物体检测装置的硬件结构的一个例子的框图。
图3是表示基于实施方式所涉及的TOF方式的物体检测方法的一个例子的图。
图4是表示实施方式所涉及的ECU和物体检测装置的功能结构的一个例子的框图。
图5是表示实施方式所涉及的路面阈值的设定方法的一个例子的图。
图6是表示基于实施方式所涉及的ECU和物体检测装置的处理的一个例子的流程图。
附图标记说明
1…车辆；2…车体；3F…前轮；3R…后轮；100…ECU；200、201～204…物体检测装置；110…输入输出装置；120…存储装置；130…处理器；210…信号收发部；211…振子；220…控制部；221…输入输出装置；222…存储装置；223…处理器；300…数据总线(传送路径)；501…包络线处理部；502…对象阈值设定部；503…路面阈值设定部(设定部)；504…对象信息取得部(第1取得部)；505…路面信息取得部(第2取得部)；506…输出部；511…输入部；512…阈值控制部；513…行驶控制部；L11、L31…包络线；L21…对象阈值；L41…路面阈值；O…障碍物；RS…路面；Ts…规定期间；V1…上值；V2…下值
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。以下所记载的实施方式的结构、和由该结构产生的作用与效果仅是一个例子，本发明并不限定于以下的记载内容。
图1是表示具备实施方式所涉及的车辆控制***的车辆1的外观的一个例子的俯视图。车辆1是在路面上移动的移动体的一个例子。以下例示的车辆控制***是通过利用了超声波的TOF方式来检测在车辆1的周围存在的物体、并基于检测结果来控制车辆的***。
如图1所示，车辆控制***具备：ECU100，其搭载于具有一对前轮3F和一对后轮3R的车辆1的内部；和搭载于车辆1的外部装备的物体检测装置201～204。
在图1所示的例子中，物体检测装置201～204在作为车辆1的外部装备的车体2的后端部(例如后保险杠等)，设置于相互不同的位置。
在本实施方式中，物体检测装置201～204具有的硬件结构和功能分别相同。因此，以下，为了简化，有时将物体检测装置201～204总称地记载为物体检测装置200。
另外，在本实施方式中，物体检测装置200的设置位置并不限定于图1所示的例子。物体检测装置200也可以设置于车体2的前端部(例如前保险杠等)，也可以设置于车体2的侧面部，也可以设置于后端部、前端部以及侧面部中的2处以上。另外，物体检测装置200的个数也并不限定于图1所示的例子。
图2是表示实施方式所涉及的ECU100和物体检测装置200的硬件结构的一个例子的框图。
如图2所示，ECU100具备与通常的计算机相同的硬件结构。具体而言，ECU100具备输入输出装置110、存储装置120以及处理器130。
输入输出装置110是实现在ECU100与外部设备(在图1所示的例子中物体检测装置200)之间的信息收发的接口。输入输出装置110经由将ECU100和物体检测装置200电连接的数据总线300(传送路径)来进行信息收发。
存储装置120包括ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等主存储装置、和/或HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等辅助存储装置。
处理器130控制在ECU100中执行的各种处理。处理器130含有例如CPU(CentralProcessing Unit)等运算装置。处理器130读出并执行存储于存储装置120的程序，来实现例如自动运转、输出警报等各种功能。
物体检测装置200具备信号收发部210和控制部220。
信号收发部210具有压电元件等振子211，通过该振子211实现超声波的收发。具体而言，信号收发部210将根据振子211的振动而产生的超声波作为发送波发送，将因作为该发送波被发送的超声波在存在于外部的物体反射而返回从而产生的振子211的振动作为反射波接收。在图2中，作为成为检测对象的物体，例示了设置在路面RS上的障碍物O。
此外，在图2中，例示了通过具有单个振子211的单个信号收发部210来实现发送发送波和接收反射波的结构，但实施方式并不限定于此。例如，也可以是分别分开设置有发送发送波用的第1振子和接收反射波用的第2振子的结构那样的、发送侧的结构和接收侧的结构被分离了的结构。
控制部220具备与通常的计算机相同的硬件结构。具体而言，控制部220具备输入输出装置221、存储装置222以及处理器223。
输入输出装置221是实现在控制部220与外部设备(在图2所示的例子中ECU100与信号收发部210)之间的信息收发的接口。输入输出装置221经由数据总线300进行信息的收发。
存储装置222包括ROM、RAM等主存储装置、和/或HDD、SSD等辅助存储装置。
处理器223控制在控制部220中执行的各种处理。处理器223含有例如CPU等运算装置。处理器223读出并执行存储于存储装置333的程序，来实现各种功能。
本实施方式所涉及的物体检测装置200通过TOF方式来检测到在车辆1的周围存在的检测对象(例如，其他车辆、路上障碍物、人等)的距离。TOF方式是基于发送发送波的(更具体而言开始发送的)时间点、与接收反射波的(更具体而言开始接收的)时间点之差，来计算到物体的距离的技术。
图3是表示基于实施方式所涉及的TOF方式的物体检测方法的一个例子的图。更具体而言，图3是以图表形式例示且示意地示出了物体检测装置200收发的超声波的信号电平(例如振幅)的经时变化的图。在图3所示的图表中，横轴与时间对应，纵轴与物体检测装置200经由信号收发部210(振子211)收发的信号的信号电平对应。
在图3所示的图表中，用实线表示的包络线L11示出了物体检测装置200收发的信号的信号电平、即振子211振动的程度的经时变化的一个例子。从该包络线L11可读取出：振子211从时间点t0开始被驱动时间Ta而进行振动，在时间点t1完成发送波的发送，之后在到时间点t2的时间Tb的期间内，基于惯性的振子211的振动边衰减边继续。因此，在图3所示的图表中，时间Tb与所谓的混响时间对应。
对包络线L11而言，在从开始发送发送波的时间点t0经过了时间Tp的时间点t4，振子211振动的程度迎来超过用点划线表示的对象阈值L21(第1阈值)的(或者成为以上)峰值。该对象阈值L21是为了识别振子211的振动是由接收来自检测对象(例如障碍物O)的反射波而产生的、还是由接收来自检测对象外的物体(例如路面RS)的反射波而产生的，从而设定的值。
此外，在图3中，示出了对象阈值L21被设定作为不随时间经过而变化的恒定值的例子，对象阈值L21也可以被设定作为与时间经过一起变化的值。
这里，具有超过了对象阈值L21的(或者以上的)峰值的振动能够视为由接收来自检测对象的反射波而产生的。另一方面，具有对象阈值L21以下的(或者未满的)峰值的振动能够视为由接收来自检测对象外的物体的反射波而产生的。因此，从包络线L11可读取出时间点t4中的振子211振动是由接收来自检测对象的反射波而产生的。
此外，在包络线L11中，在时间点t4以后，振子211的振动衰减。因此，时间点t4与完成了接收来自检测对象的反射波的时间点、换言之、在时间点t1最后发送的发送波作为反射波返回的时间点对应。
另外，在包络线L11中，时间点t4中的作为峰值的开始点的时间点t3与开始接收来自检测对象的反射波的时间点、换言之、在时间点t0最初发送的发送波作为反射波返回的时间点对应。因此，在包络线L11中，时间点t3与时间点t4之间的时间ΔT与作为发送波的发送时间的时间Ta相等。
基于上述，为了通过TOF方式求出到检测对象的距离，需要求出开始发送发送波的时间点t0与开始接收反射波的时间点t3之间的时间Tf。该时间Tf能够通过从作为时间点t0与迎来反射波的信号电平超过阈值的峰值的时间点t4的差值的时间Tp，减去与作为发送波的发送时间的时间Ta相等的时间ΔT而求出。
开始发送发送波的时间点t0能够作为物体检测装置200开始动作的时间点容易地确定，作为发送波的发送时间的时间Ta通过设定等预先决定。因此，为了通过TOF方式求出到检测对象的距离，只要确定反射波的信号电平超过对象阈值L21而迎来峰值的时间点t4即可。
图4是表示实施方式所涉及的ECU100和物体检测装置200的功能结构的一个例子的框图。
物体检测装置200具有包络线处理部501、对象阈值设定部502、路面阈值设定部503(设定部)、对象信息取得部504(第1取得部)、路面信息取得部505(第2取得部)以及输出部506。这些功能部501～506由图2所示的控制部220的硬件结构、存储于存储装置222的程序等的配合而构成。
包络线处理部501基于从信号收发部210取得的信号而生成表示反射波的信号电平的经时变化的包络线。
对象阈值设定部502根据由包络线处理部501生成的包络线(例如包络线L11)，来设定用于取得含有检测对象(例如障碍物O)的距离信息(TOF)的对象信息的对象阈值(例如图3所示的对象阈值L21：第1阈值)。
路面阈值设定部503根据由包络线处理部501生成的包络线设定用于取得含有与路面对应的距离信息的路面信息的路面阈值(第2阈值)。对路面阈值的设定方法等后述。
对象信息取得部504基于由包络线处理部501生成的包络线(例如包络线L11)表示的反射波的信号电平、与由对象阈值设定部502设定的对象阈值(例如对象阈值L21)的比较结果，而取得含有检测对象的距离信息的对象信息。
路面信息取得部505基于由包络线处理部501生成的包络线(在后例示)表示的反射波的信号电平、与由路面阈值设定部503设定的路面阈值(在后例示)的比较结果，取得含有路面的距离信息的路面信息。
输出部506经由数据总线300向ECU100输出由对象信息取得部504取得的对象信息、和由路面信息取得部504取得的路面信息。
ECU100具有输入部511、阈值控制部512以及行驶控制部513。这些功能部511～513由图2所示的ECU100的硬件结构、存储于存储装置120的程序等的配合而构成。
输入部511经由数据总线300输入从物体检测装置200的输出部506输出的对象信息和路面信息。
阈值控制部512进行用于基于由输入部511输入的对象信息和路面信息而控制对象阈值设定部502和路面阈值设定部503的处理。阈值控制部512进行用于基于路面信息而设定与路面状况(例如梯度、路面粗糙度等)适应的对象阈值L21的处理。阈值控制部512经由数据总线300输出用于控制对象阈值设定部502的控制信号、和用于控制路面阈值设定部503的控制信号。
行驶控制部513进行基于由输入部511输入的对象信息和路面信息而控制车辆1的处理。
图5是表示实施方式所涉及的路面阈值L41的设定方法的一个例子的图。在图5中，例示了表示来自路面RS的反射波的信号电平的经时变化的包络线L31、和路面阈值L41。
路面信息在包络线L31的信号电平超过路面阈值L41(或者变为以上)时取得。本实施方式所涉及的路面阈值L41设定为在规定期间Ts内取得的路面信息的信息量不超过规定量。
上述规定量设定为不超过数据总线300的传送能力(例如每单位时间能够传送的信息量)。即，在不超过数据总线300的传送能力的范围内取得路面信息。由此，能够将路面信息适当地传送至ECU100，并有效地利用。
本实施方式所涉及的路面阈值L41以在规定期间Ts内根据时间经过交替地重复上值V1和下值V2的方式波形状(矩形波状)地变动。路面信息不在与上值V1对应的期间内取得，而在与下值V2对应的期间内取得。在本实施方式中，在规定期间Ts内取得8个路面信息。此外，上值V1和下值V2也可以不是固定值。例如也可以在噪声较大的环境下等，能够任意地设定下值V2，以使能够将下值V2设定得大于噪声。另外，也可以将来自障碍物的反射较小的来自远距离的回波视为噪声数据，基于该平均值或者平均值+α而使下值V2适应地变化。
优选规定期间Ts是与在物体检测装置200能够检测物体的距离范围内来自路面RS的反射波的信号电平相对地变高的强反射范围对应的期间。强反射范围是根据物体检测装置200的设计条件(例如，信号收发部210的设置角度、发送波的指向性等)决定的，是能够预先确定的。通过将用于取得路面信息的规定期间Ts设为与强反射范围对应的期间，从而能够高效地取得路面信息。此外，规定期间Ts也可以可变。
图6是表示基于实施方式所涉及的ECU100和物体检测装置200的处理的一个例子的流程图。阈值控制部512判断用于检测检测对象的障碍物检测是否在执行中(S101)。在障碍物检测是执行中的情况下(S101：是)，对象信息取得部504基于对象阈值L21取得对象信息(S107)，之后再次执行步骤S101。
在障碍物检测不是执行中的情况下(S101：否)，阈值控制部512对路面阈值设定部503输出指示信号，路面阈值设定部503根据该指示信号设定路面阈值L41(S102)。之后，路面信息取得部505基于已设定的路面阈值L41取得路面信息(S103)，输出部506经由数据总线300向ECU100输出已取得的路面信息(S104)。阈值控制部512基于根据路面信息推断的路面状况(梯度、路面粗糙度等)，来设定对象阈值L21以减少路面RS的影响(S105)。之后，再次执行步骤S101。
上述实施方式中的使处理器130、223等执行用于实现各种功能的处理的程序能够用能够安装的形式或者能够执行的形式的文件记录于CD(Compact Disc)-ROM、软盘(FD)、CD-R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等由计算机能够读取的记录介质来提供。另外，该程序也可以经由互联网等网络地提供或者配布。
根据上述实施方式，能够使路面信息的信息量和数据总线300的传送能力整合，能够有效地利用路面信息。
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但上述的实施方式仅是一个例子，并不意图限定发明的范围。上述的新的实施方式能够以各种方式实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、改变。上述的实施方式包含于发明的范围、要旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。

Claims (6)

1.一种物体检测装置，通过TOF方式来检测存在于在路面上移动的移动体的周围的物体，其特征在于，具备：
第1取得部，其基于反射波的信号电平与第1阈值的比较结果来取得含有检测对象的距离信息的对象信息；
第2取得部，其基于反射波的信号电平与第2阈值的比较结果来取得含有所述路面的距离信息的路面信息；以及
设定部，其设定所述第2阈值以使在规定期间内取得的所述距离信息的信息量不超过规定量。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，还具备：
输出部，其经由传送路径向外部设备输出所述路面信息，
所述规定量设定为不超过所述传送路径的传送能力。
3.根据权利要求1或2所述的物体检测装置，其特征在于，
所述第1阈值基于所述路面信息而设定。
4.根据权利要求3所述的物体检测装置，其特征在于，
所述第2取得部在所述第1取得部不进行取得所述对象信息的处理的情况下，取得所述路面信息。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的物体检测装置，其特征在于，
所述第2阈值以随着时间经过地交替重复上值和小于所述上值的下值的方式变动，
所述路面信息不在与所述上值对应的期间内取得，而在与所述下值对应的期间内取得。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的物体检测装置，其特征在于，
所述规定期间是与在能够检测的距离范围内来自所述路面的反射波的信号电平相对地变高的强反射范围对应的期间。
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