JP2014232067A - 物体検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体検出装置12の種類判別部54は、受信機42からの出力信号(反射波信号Sr)のうち距離検出部52が検出した距離L(すなわち、車両10から物体100までの距離)又は遅延時間Td(すなわち、送信波Wtの出力から反射波Wrの受信までの時間)に対応する一定範囲をサンプリング範囲Rsとして抽出し、サンプリング範囲Rsを対象として物体100の種類を判別する。
【選択図】図9
Description
1.構成
[1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る物体検出装置12を搭載した車両10(以下「自車10」ともいう。)の構成を示すブロック図である。車両10は、物体検出装置12に加え、車両挙動安定システム14、電動パワーステアリングシステム16(以下「EPSシステム16」という。)及び車速センサ18を有する。
図1に示すように、物体検出装置12は、超音波センサ30、第1フィルタ32、第2フィルタ34及び物体検出電子制御装置36(以下「物体検出ECU36」又は「ECU36」という。)を有する。
超音波センサ30は、超音波である送信波Wtを車両10の外部に出力する送信機40と、送信波Wtのうち検出物体100(例えば、他車)に反射して戻って来る反射波Wrを受信する受信機42とを含む。
第1フィルタ32は、受信機42の出力信号(第1反射波信号Sr1)に対して距離検出用の第1フィルタ処理を行って第1フィルタ信号Sf1としてECU36に出力する。距離検出用の第1フィルタ処理とは、ECU36において自車10から検出物体100までの距離Lを算出するのに適した信号となるように第1反射波信号Sr1に対して行う処理である。具体的には、本実施形態の第1フィルタ32は、バンドパスフィルタ処理及びエンベロープ処理を行う(それぞれ詳細は後述する。)。
第2フィルタ34は、受信機42の出力信号(第2反射波信号Sr2)に対して種類判別用の第2フィルタ処理を行って第2フィルタ信号Sf2としてECU36に出力する。種類判別用の第2フィルタ処理とは、ECU36において検出物体100の種類Caを判別するのに適した信号となるように第2反射波信号Sr2に対して行う処理である。具体的には、本実施形態の第2フィルタ34は、ハイパスフィルタ処理を行う(詳細は後述する。)。
(1−2−4−1.物体検出ECU36の全体構成)
物体検出ECU36は、ハードウェアの構成として入出力部、演算部及び記憶部(いずれも図示せず)を含む。前記入出力部には、前記アナログ/デジタル変換器が含まれる。また、前記記憶部には、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)が含まれる。
送信機制御部50は、送信機40に対して制御信号Scを送信して送信機40の出力を制御する。送信機制御部50は、パルス信号(バースト信号)である制御信号Scを所定周期で出力する(詳細は図3を参照して後述する。)。また、送信機制御部50は、距離検出部52及び種類判別部54それぞれに対して送信波パターン信号Spを出力する(詳細は後述する。)。
距離検出部52は、第1フィルタ信号Sf1に基づいて自車10から検出物体100までの距離Lを検出する。本実施形態の距離検出部52は、相互相関処理を用いて距離Lを算出する(詳細は後述する。)。
種類判別部54は、第2フィルタ34からの第2フィルタ信号Sf2と距離検出部52からの遅延時間Td又は距離Lに基づいて検出物体100の種類Ca(例えば、車両、ヒト又は壁)を判別する(詳細は後述する。)。
[2−1.物体検出装置12の全体的な処理]
図2は、物体検出装置12の全体的な処理を示すと共にその際に出力される複数の信号の例を概略的に示すフローチャートである。ステップS1において、物体検出装置12は、送信機40から送信波Wtを出力する。出力された送信波Wtは、超音波センサ30の検出領域内に現れた物体(検出物体100(例えば、他車))で反射して反射波Wrとして物体検出装置12に戻って来る。ここにいう検出領域は、例えば、0mを上回り且つ10m以下の領域を指す。
図3は、物体検出ECU36から送信機40に出力される制御信号Scの一例を示す図である。図3に示すように、制御信号Sc(駆動信号)は、幅がWpであり且つ振幅がApである複数のパルス波60が連続して出力されるパルス束62(バースト波)として出力される。なお、以下では、パルス束62におけるパルス波60の周期を「パルス波周期Cp」といい、パルス束62の周期を「パルス束周期Cb」という。パルス束62に含まれるパルス波60の数をNpとするとき、パルス束62の幅(以下「幅Wb」という。)はCp×Np−(Cp−Wp)となる。
図4は、受信機42の出力信号である反射波信号Srの一例を示す図である。上記のように、本実施形態では、送信機40の振動子と受信機42の振動子は同一又は共通のものである。このため、送信波Wtを出力する際の送信機40の振動子の振動を、受信機42の振動子が検出する。従って、受信機42の出力信号(反射波信号Sr)には、送信波Wtを出力する際の送信機40の振動子の振動が反映される。
距離L=c×遅延時間Td/2 ・・・(1)
(2−4−1.第1フィルタ処理の概要)
第1フィルタ処理は、第1フィルタ32が、第1反射波信号Sr1(=反射波信号Sr)に対して行う距離検出用の信号処理である。上記のように、本実施形態の第1フィルタ32は、第1フィルタ処理として第1バンドパスフィルタ処理及び第1エンベロープ処理を行う。
第1バンドパスフィルタ処理(以下「第1BPF処理」ともいう。)は、第1反射波信号Sr1(=反射波信号Sr)のうち送信波Wtの周波数(以下「送信波周波数ft」という。)及びその近傍値のみを通過させるフィルタ処理である。第1バンドパスフィルタ処理後の信号を「第1バンドパスフィルタ信号Sbpf1」又は「第1BPF信号Sbpf1」という。また、上記にいう近傍値とは、送信波周波数ftよりも大きい値及び小さい値の両方を含むことが好ましい。しかしながら、送信波周波数ftよりも大きい値又は小さい値のいずれか一方のみであってもよい。或いは、第1BPF処理は、送信波周波数ftのみを通過させてもよい。
第1エンベロープ処理は、第1BPF信号Sbpf1に基づいてエンベロープ(包絡線)を生成するフィルタ処理である。第1エンベロープ処理後の信号は、第1フィルタ32からの出力信号(第1フィルタ信号Sf1)となる。
(2−5−1.第2フィルタ処理の概要)
第2フィルタ処理は、第2フィルタ34が、第2反射波信号Sr2(=反射波信号Sr)に対して行う種類判別用の信号処理である。本実施形態において、第2フィルタ34は、第2フィルタ処理としてハイパスフィルタ処理を行う。但し、後述するように、第2フィルタ34は、ハイパスフィルタ処理の代わりに第2バンドパスフィルタ処理を行ってもよい。或いは、第2フィルタ34は、ハイパスフィルタ処理又は第2バンドパスフィルタ処理と共に第2エンベロープ処理を行ってもよい。
図6は、第2フィルタ34の出力信号である第2フィルタ信号Sf2の一例を示す図である。ハイパスフィルタ処理(以下「HPF処理」ともいう。)は、第2反射波信号Sr2(=反射波信号Sr)のうち送信波Wtの周波数(送信波周波数ft)よりも低い周波数(以下「ハイパス閾値THhpf」という。)以上の信号を通過させるフィルタ処理である。ハイパスフィルタ処理後の信号を「ハイパスフィルタ信号Shpf」又は「HPF信号Shpf」という。
図7は、距離検出処理のフローチャート(図2のS5の詳細)である。ステップS11において、距離検出部52は、送信機制御部50から送信波WtのパターンPw(送信波パターン信号Sp)を取得する。本実施形態では、送信波WtのパターンPwは、パルス束62の幅Wb及びパルス束周期Cbを示す2値化データである。例えば、パルス束62(バースト波)が出力されている期間(すなわち、幅Wb)を「1」とし、パルス束62が出力されていない期間を「0」とする。
図9は、種類判別処理のフローチャート(図2のS6の詳細)である。ステップS21において、種類判別部54は、距離検出部52から遅延時間Td又は距離Lを取得する。遅延時間Td又は距離Lのいずれを取得するかは、距離検出部52において遅延時間Tdを算出しているか否かによって決まる。すなわち、距離検出部52において遅延時間Tdを算出している場合、種類判別部54は遅延時間Tdを取得する。距離検出部52において遅延時間Tdを算出していない場合(すなわち、シフト数lmaxから直接距離Lを算出している場合)、種類判別部54は距離Lを取得する。
遅延時間Td=(距離L×2)/c ・・・(3)
以上のように、本実施形態によれば、受信機42の出力信号(反射波信号Sr)のうち距離検出部52が判定した距離L又は遅延時間Tdに対応する一定範囲をサンプリング範囲Rsとして抽出し、サンプリング範囲Rsを対象として検出物体100の種類Caを判別する(図9及び図10)。このため、検出物体100の種類判別のタイミングを適切に設定し、検出物体100の種類判別のための演算負荷を軽減することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、物体検出装置12を車両10に適用したが、これに限らず、別の対象に適用してもよい。例えば、物体検出装置12を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、物体検出装置12を、ロボット、セキュリティ用監視装置又は家電製品に適用してもよい。
[2−1.全体]
上記実施形態では、物体検出装置12の出力としての距離L及び検出物体100の種類Caを車両挙動安定ECU20及びEPS ECU22で用いたが、それ以外の用途で用いることも可能である。例えば、車両10の駐車支援又は誤発進防止にも用いることができる。
上記実施形態では、第1フィルタ32及び第2フィルタ34をアナログ回路で構成し、送信機制御部50、距離検出部52及び種類判別部54をデジタル回路で構成することを前提に説明した。しかしながら第1フィルタ32及び/又は第2フィルタ34をデジタル回路で構成してもよい。また、送信機制御部50、距離検出部52及び種類判別部54の一部についてはアナログ回路で構成してもよい。
上記実施形態では、距離検出処理において相互相関値Cを算出したが、例えば、距離検出処理で算出した遅延時間Td又は距離Lを種類判別処理で用いるとの観点からすれば、これに限らない。例えば、距離検出処理において、第1フィルタ信号Sf1の振幅が振幅閾値を超えている間を遅延時間Tdとして算出することも可能である。この場合、送信機制御部50から距離検出部52への送信波パターン信号Spの送信は不要となる。
18…車速センサ(速度検出部) 32…第1フィルタ
34…第2フィルタ 40…送信機
42…受信機 52…距離検出部
54…種類判別部 100…検出物体(物体)
C…相互相関値 ft…送信波周波数
L…検出物体までの距離 Rs…サンプリング範囲
Sf1…第1フィルタ信号(第1フィルタからの出力信号)
Sf2…第2フィルタ信号(第2フィルタからの出力信号)
Sp…送信波パターン信号 Sr…反射波信号
Sr1…第1反射波信号 Sr2…第2反射波信号
Td…遅延時間 THv…車速閾値(速度閾値)
V…車速(移動速度) Wr…反射波
Wt…送信波
Claims (5)
- 複数種類の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力する送信機と、
前記送信波のうち前記物体で反射して戻って来る反射波を受信する受信機と、
前記送信機が前記送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記物体までの距離を検出する距離検出部と、
前記受信機からの出力信号の波形によって前記物体の種類を判別する種類判別部と
を備える物体検出装置であって、
前記種類判別部は、前記受信機からの出力信号のうち前記距離検出部が検出した前記距離又は前記遅延時間に対応する一定範囲をサンプリング範囲として抽出し、前記サンプリング範囲を対象として前記物体の種類を判別する
ことを特徴とする物体検出装置。 - 請求項1記載の物体検出装置において、
前記物体検出装置は、
前記受信機からの出力信号に対してバンドパスフィルタ処理を行う第1フィルタと、
前記受信機からの出力信号に対してハイパスフィルタ処理又はバンドパスフィルタ処理を行う第2フィルタと
を備え、
前記第1フィルタの通過周波数範囲は、前記送信波の周波数のみ又は前記送信波の周波数及びその近傍の周波数であり、
前記第2フィルタの通過周波数範囲は、前記第1フィルタの通過周波数範囲よりも広く、
前記距離検出部は、前記第1フィルタからの出力信号に基づいて前記距離を算出し、
前記種類判別部は、前記第2フィルタからの出力信号に基づいて前記物体の種類を判別する
ことを特徴とする物体検出装置。 - 請求項2記載の物体検出装置において、
前記第1フィルタは、前記受信機からの出力信号に対して、前記バンドパスフィルタ処理と共にエンベロープ処理を行い、
前記距離検出部は、
前記送信機を制御する送信機制御部から出力され且つ前記送信波のパターンを示す送信波パターン信号と前記第1フィルタからの出力信号とに基づく相互相関値を算出し、
算出した前記相互相関値に基づき前記距離を算出する
ことを特徴とする物体検出装置。 - 請求項3記載の物体検出装置において、
前記物体検出装置は、前記物体検出装置が搭載された移動体の移動速度を検出する速度検出部を備え、
前記距離検出部は、
前記距離の検出を行うか否かを判定する前記移動速度の閾値である速度閾値を設定し、
前記移動速度が前記速度閾値を下回るとき、前記距離の検出を実行し、
前記移動速度が前記速度閾値を上回るとき、前記距離の検出を中止し、
前記種類判別部は、
前記移動速度が前記速度閾値を下回るとき、前記種類の判別を実行し、
前記移動速度が前記速度閾値を上回るとき、前記種類の判別を中止する
ことを特徴とする物体検出装置。 - 複数種類の物体が現れ得る領域に対して送信波を出力する送信機と、
前記送信波が当たった前記物体である検出物体からの反射波を受信する受信機と、
前記送信機が前記送信波を出力した時点から前記受信機が前記反射波を受信した時点までの遅延時間に応じて前記検出物体までの距離を検出する距離検出部と、
前記検出物体の種類を判別する種類判別部と、
前記受信機の出力信号に対して距離検出用の第1フィルタ処理を行って第1フィルタ信号として前記距離検出部に出力する第1フィルタと、
前記受信機の出力信号に対して種類判別用の第2フィルタ処理を行って第2フィルタ信号として前記種類判別部に出力する第2フィルタと
を備える物体検出装置であって、
前記距離検出部は、前記第1フィルタ信号を用いて前記遅延時間又は前記距離を検出し、
前記種類判別部は、前記第2フィルタ信号のうち前記距離検出部が検出した前記距離又は前記遅延時間に対応する一定範囲をサンプリング範囲として抽出し、前記サンプリング範囲を対象として前記検出物体の種類を判別する
ことを特徴とする物体検出装置。
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