JP6767862B2 - 物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波等である探査波を送信し、周囲の物体により反射された反射波を含む検知波を取得して、その物体を検知する物体検知装置に関する。

従来、超音波を探査波として送信し、物体により反射された反射波を受信してその物体との距離や相対速度を検知する物体検知装置が実現されている。このような物体検知装置において、周囲に他の物体検知装置が存在する場合等に、他の物体検知装置から送信された探査波や、その探査波に基づく反射波を受信する、混信が生ずることがある。混信が生じた場合には、他の物体検知装置から送信された探査波や、その探査波に基づく反射波により物体の位置を検出することになり、実際に存在しない物体が存在すると判定するおそれがある。

このような混信を抑制すべく、従来、探査波の送信タイミングをランダムに変化させる制御が行われている。

また、下記の特許文献１では、物体検知装置に赤外線の送受信機を設け、探査波の送信タイミングで他の物体検知装置に対して赤外線を照射することにより、混信を抑制している。

特開２００７−１１４０８１号公報

送信タイミングをランダムに変化させる場合、一般的には送受信の１サンプリング周期を一定とするため、最も遅い送信タイミングでも十分な受信待機期間を設けることが可能な程度に、１サンプリング周期の長さを定める。したがって、１サンプリング周期の長さをより長くする必要が生ずる。これにより、所定時間当たりのサンプリング数が減少し、物体との距離等を用いた制御の精度が低下する。加えて、送信タイミングをランダムとするための各種パラメータを複数持つ必要が生じ、構成の複雑化が生ずる。

また、特許文献１に記載の物体検知装置では、他の物体検知装置に対して赤外線を照射することで混信を抑制しているため、赤外線の送受信機が必要な構成となる。これにより、混信の抑制制御をひとつの物体検知装置で完結することができず、システム全体の構成が複雑となるという問題が生ずる。

すなわち、いずれの場合においても、受信波が反射波であるか混信波であるか否かの判定を行わず、混信波を受信しない状況を作り出したうえで反射波の受信を行うものとしているため、物体の検知精度の低下や、構成の複雑化といった問題が生ずる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、自己が送信した探査波の反射波でない受信波を適切に判定することが可能な物体検知装置を提供することにある。

本発明は、所定の送受信機会ごとに探査波を送信し、周囲の物体からの反射波を含む受信波を取得して前記物体を検知する物体検知装置であって、前記探査波の送信及び前記受信波の受信を行う送受信部と、前記探査波の送信タイミングと前記受信波の受信タイミングとに基づいて、前記物体との距離を示す直接検知距離を算出する距離算出部と、前記探査波の周波数又は周期である波特性と、前記受信波の前記波特性とに基づいて、前記物体との相対速度を第１相対速度として求める第１相対速度算出部と、今回の送受信機会に算出した前記直接検知距離と、以前の送受信機会に取得した前記直接検知距離とに基づいて、前記物体との相対速度を第２相対速度として求める第２相対速度算出部と、前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値よりも大きい場合に、前記受信波が前記探査波の反射波でないと判定する判定部と、を備える。

受信波が探査波の反射波である場合、物体の速度又は相対速度が一定であるとすれば、受信波の周波数又は周期に基づく相対速度である第２相対速度と、以前の送受信機会で取得した直接検知距離と今回の周期で取得した直接検知距離とに基づく相対速度である第１相対速度とは、概ね等しくなる。また、物体の速度又は相対速度が一定でないとしても、第１相対速度と第２相対速度との差は、所定の範囲に収まる。一方、送受信部が受信した受信波が、他の物体検知装置等から送信された探査波等である混信波である場合、第１相対速度と第２相対速度との乖離が大きくなるのが一般的である。上記構成では、第１相対速度と第２相対速度とをそれぞれ求め、第１相対速度と第２相対速度との差が所定の値よりも大きい場合に受信波が探査波の反射波でないと判定しているため、反射波でない受信波をより適切に除外することができる。

第１実施形態に係る物体検知装置の構成を示す図である。 混信波を受信した場合の例を示す図である。 第１実施形態に係る処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る物体検知装置の構成を示す図である。 第７実施形態に係る物体検知装置の構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、移動体である車両に搭載されるものである。物体検知装置は、所定の送受信機会ごとに超音波である探査波を送信し、移動体の周囲に存在する物体により反射された反射波を受信波として受信し、探査波の送信から受信波の受信までの時間を測定することにより、車両と物体との距離を求める。そして、車両と物体との距離が所定距離よりも近い場合に、車両の運転者に対して物体との接近を報知したり、車両が備える制動装置を作動させたりする。

図１は、本実施形態に係る物体検知装置の構成図である。物体検知装置は、超音波センサ１０と、その超音波センサ１０と通信可能に接続されたＥＣＵ２０とを含んで構成されている。

超音波センサ１０は、ＥＣＵ２０との通信を行う通信部１１、その通信部１１から探査波の送信制御の開始信号を受け取り、探査波の送信制御を行う送信制御部１２、及び、その送信制御部１２により駆動される送信回路１３を備えている。送信回路１３は、送信制御部１２からの駆動信号により駆動させられ、所定周波数の駆動電力が送受信部１４へと供給される。

送受信部１４は、圧電素子を備える公知の構成となっている。送信回路１３から所定周波数の駆動電力が圧電素子へと供給され、圧電素子がその駆動電力により発振することで超音波を探査波として送信する。

探査波の送信後に周囲の物体により探査波が反射された場合、反射された超音波である反射波が送受信部１４へ入射する。また、周囲に他の物体検知装置等の超音波を発生させる装置が存在する場合には、その装置等から発せられた超音波等が送受信部１４へ入射する。この、他の装置等から発せられた超音波等を、混信波と称する。

送受信部１４が備える圧電素子は、受信波によって振動し、受信波の周波数と等しい周波数を有し、且つ、受信波の振幅に比例する電圧を有する電気信号を発生させる。圧電素子が発生させた電気信号は、受信回路１５へ入力される。受信回路１５は、公知のバンドパスフィルタ回路を備え、探査波の周波数から乖離した周波数の受信波を除去する。

距離算出部１６は、探査波の送信時刻から、受信波の受信時刻までの時間を求め、その時間の半分に音速を乗算したものを、物体との距離とする。探査波の送信時刻に関する情報は、送信制御部１２から取得する。一方、受信波の受信時刻は、受信回路１５から取得した電圧の値が所定の閾値を超えた時刻としている。

周波数算出部１７は、受信波の周波数を算出する。具体的には、受信波の振幅を示す電圧がゼロの値を超えてから、再びゼロの値となるまでの時間である周期を求め、その周期の逆数を周波数とする。なお、周波数は、受信波の特性を示すものであるため、波特性と称することができる。

距離算出部１６が算出した距離、及び、周波数算出部１７が算出した周波数は、通信部１１からＥＣＵ２０へと送信される。

以上のように構成される超音波センサ１０により、周囲の物体との距離を求めるうえで、探査波の反射波ではない混信波を、受信波として受信する場合がある。特に、超音波センサ１０が送信する探査波と周波数が近い超音波を送信する装置が近傍に存在する場合、その装置が送信した探査波や、その探査波が物体により反射された反射波を、受信する場合がある。この場合では、受信波の周波数は、自己の探査波の周波数に近いものであるため、ノイズフィルタとして機能する受信回路１５で除去されない可能性が高い。このようにして、他の超音波センサが送信した探査波等に基づいて物体の位置を求めた場合、実際には存在しない物体が存在すると判定するおそれがある。

前回の送受信機会において、受信波の第１波として反射波を受信しており、今回の送受信機会において、受信波の第１波として混信波を受信した場合について、図２を参照して説明する。図２では、横軸を時間としており、縦軸を受信波の振幅、すなわち、圧電素子から出力される電圧の値としている。また、図２では、物体検知装置と物体とが接近する例を示している。

前回の送受信機会では、時刻ｔ１０で送信制御部１２が送信制御を開始し、送信時刻である時刻ｔ１１で送受波部から探査波が送信される。この探査波が物体により反射され、送受信部１４が反射波を受信した場合、反射波の振幅が閾値以上となる時刻ｔ１２を受信時刻とする。送信時刻である時刻ｔ１１と受信時刻である時刻ｔ１２との差をとり、その差の半分に音速を乗算すれば、超音波センサ１０と物体との距離が求まる。

今回の送受信機会では、前回の送受信機会と同様に、時刻ｔ２０で送信制御部１２が送信制御を開始し、送信時刻である時刻ｔ２１で送受波部から探査波が送信される。物体検知装置とその周囲に存在する物体との距離は縮まっているため、反射波の振幅が閾値以上となるのは時刻ｔ２３であり、時刻ｔ２１と時刻ｔ２３との差は、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との差よりも小さい。

ところが、今回の送受信機会では、反射波の受信よりも前に混信波を受信しており、その混信波の振幅が時刻ｔ２２で閾値以上となっているため、物体との距離の算出は、時刻ｔ２１と時刻ｔ２２との差により行われる。すなわち、物体との実際の距離よりも短い距離が算出される。この場合、算出された距離に基づいて車両の運転者へ報知を行ったり、車両の制動を行ったりすれば、それらの制御は不要作動であるといえる。

そこで、本実施形態に係る物体検知装置に含まれるＥＣＵ２０は、受信した受信波のうち、混信波の可能性が高いと判定したものを、物体を検知する処理から除外する。

ＥＣＵ２０が備える通信部２１は、超音波センサ１０から、今回の送受信機会で受信した受信波に基づく距離、及び、その受信波の周波数を取得する。

第１相対速度算出部２３は、通信部２１を介して、今回の送受信機会で受信した受信波に基づく距離と、その受信波の受信時刻とを取得する。また、第１相対速度算出部２３は、記憶部２２から、前回の送受信機会で記憶部２２に記憶された距離と、距離の算出に用いた受信波を受信した時刻とを取得する。そして、今回の送受信機会の受信波に基づく距離と、前回の送受信機会の受信波に基づく距離の差をとり、その差を、今回の周期の受信波の受信時刻と、前回の周期の受信波の受信時刻との差により除算して、第１相対速度Ｖｄを算出する。

第２相対速度算出部２４は、通信部２１を介して、今回の送受信機会で受信した受信波の周波数を取得し、受信波の周波数と探査波の周波数とを用いて、第２相対速度Ｖｆを算出する。例えば、受信波の周波数をｆ、探査波の周波数をｆ０、音速をｃとして、次式（１）を用いる。

上式（１）を変形すれば、第２相対速度Ｖｆは次式（２）で求まる。

判定部２６は、第１相対速度算出部２３が算出した第１相対速度Ｖｄ、及び、第２相対速度算出部２４が算出した第２相対速度Ｖｆを取得する。判定部２６は、加えて、車両情報取得部２５から車両の速度を取得する。判定部２６は、車両の速度が所定値（例えば５ｋｍ）よりも小さい場合に、受信波が反射波であるか否かの判定を行う。これは、車両の速度が所定値以上であれば、車両は、混信波の発生源から早期に離脱することが可能であり、混信波の影響が小さいと考えられるためである。

判定部２６は、車両情報取得部２５から取得した車速が所定値よりも小さい場合に、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとを用いて、受信波が反射波であるか否かを判定する。具体的には、取得した第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差を取り、その差の絶対値が所定値よりも大きい場合に、受信波が反射波でないと判定する。第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が所定値以下であれば、受信波が反射波である可能性が高いため、その受信波により求められた距離を記憶部２２へ記憶させる。記憶部２２へ記憶させた距離は、次の送受信機会における、受信波が反射波であるか否かの判定に用いられる。

以上のように構成される物体検知装置において実行される一連の処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ１０１にて探査波を送信し、続くステップＳ１０２にて、受信波を取得する。このステップＳ１０２の処理では、受信波を取得するまで待機する。すなわち、受信波の振幅値に相当する電圧値を検出し、その電圧値が閾値よりも大きい値を示すまで、待機する。

受信波を取得すれば、ステップＳ１０３へ進み、探査波の送信時刻と受信波の受信時刻とを用いて、距離を算出する。続いて、ステップＳ１０４へ進み、ステップＳ１０３で算出した距離と、記憶部２２から読み出した距離とにより算出される相対速度である第１相対速度Ｖｄを算出する。

続くステップＳ１０５では、今回の周期の受信波の周波数を算出する。すなわち、上述したとおり、ゼロクロス点間の周期の逆数を周波数として求める。周波数が求まれば、ステップＳ１０６に進み、探査波の周波数及び受信波の周波数を用いて、ドップラ効果の式により、第２相対速度Ｖｆを算出する。

第２相対速度Ｖｆが求まれば、ステップＳ１０７へ進み、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。すなわち、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆと乖離が大きいか否かを判定する。ステップＳ１０７にて肯定判定した場合、すなわち第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きい場合、受信波が混信波である可能性が高いため、ステップＳ１０８へ進み、今回取得した検知距離は記憶部２２に記憶させず破棄する。そして、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ１０７にて否定判定した場合、すなわち第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が閾値Ｖｔｈ以下である場合、受信波が混信波である可能性が低いため、ステップＳ１０９へ進み、今回取得した検知距離を記憶部２２に記憶させる。そして、一連の処理を終了する。

なお、前回の送受信機会で受信した受信波に基づく距離が破棄されている場合には、ステップＳ１０４では、前回の送受信機会よりも前に受信した受信波に基づく距離、すなわち、記憶部２２に記憶されている距離のうち、最新の距離を用いて第１相対速度Ｖｄを求める。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、以下の効果を奏する。

受信波が探査波の反射波である場合、以前の送受信機会で取得した検知距離と今回の周期で取得した検知距離とに基づく相対速度である第１相対速度Ｖｄと、受信波の周波数に基づく相対速度である第２相対速度Ｖｆとは、概ね等しくなる。本実施形態では、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとをそれぞれ求め、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差が所定の値よりも大きい場合に受信波が探査波の反射波でないと判定しているため、反射波でない受信波を適切に除外することができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、全体構成は第１実施形態と共通しており、第１実施形態に係る物体検知装置が実行する処理に対して、処理を追加している。

本実施形態では、判定部２６は、速度取得部として機能する車両情報取得部２５から車両の速度を取得する。そして、物体を基準にすると、取得した速度を第１相対速度Ｖｄ、第２相対速度Ｖｆのそれぞれから減算する。こうすることで、受信波が反射波であると仮定した場合の、物体の速度が求まる。なお、車両を基準にすると、取得した速度を第１相対速度Ｖｄ、第２相対速度Ｖｆのそれぞれに加算する。こうすることで、受信波が反射波であると仮定した場合の、物体の速度が求まる。

物体の速度が求まれば、その速度が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。この閾値は、例えば、１０ｋｍである。これは、第１実施形態で述べたように、判定部が行う判定は、車両の速度が５ｋｍ以下の場合に行うものであり、周囲に存在する物体の移動速度についても車両の移動速度の数倍以下となることが一般的であるためである。

判定部２６は、物体の速度が所定の値よりも大きければ、今回の送受信機会で受信した受信波が反射波でないと判定し、その受信波に関する距離及び受信時刻を破棄する。一方、判定部３８は、物体の速度が所定の値以下であれば、その受信波に関する距離及び受信時刻を記憶部２２に記憶させる。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、第１実施形態に係る物体検知装置が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

・第１相対速度Ｖｄ及び第２相対速度Ｖｆを求めて判定を行ううえで、受信波が探査波の反射波でない場合でも、受信波の周波数及び受信時刻によっては、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの乖離が小さくなる場合がある。本実施形態では、物体の速度をさらに求め、物体の速度が所定の値よりも大きい場合に、受信波が反射波でないと判定している。すなわち、物体の速度が通常ではありえないような値であることを条件として、受信波が反射波でないと判定している。したがって、本実施形態では混信が生じているか否かの判定精度を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、構成の一部が第１実施形態と異なっており、且つ、第１実施形態に係る物体検知装置が実行する処理に対して、処理を追加している。

図４に示すように、ＥＣＵ３０は、通信部３１、第１相対速度算出部３３、第２相対速度算出部３４を備えている。これらは、第１実施形態と同等の処理を行うものであるため、具体的な説明を省略する。

記憶部３２は、今回の送受信機会よりも前の送受信機会における受信波に基づく距離及び受信時刻に加えて、第１相対速度Ｖｄ及び第２相対速度Ｖｆも記憶する。

第１相対加速度算出部３５は、第１相対速度Ｖｄの時間変化量を示す第１相対加速度を算出する。具体的には、記憶部３２から読み出した第１相対速度Ｖｄと、今回の送受信機会で算出した第１相対速度Ｖｄとの差を、第１相対速度Ｖｄの算出に用いた受信波の受信時刻の差により除算することで、第１相対加速度を算出する。

第２相対加速度算出部３６は、第２相対速度Ｖｆの時間変化量を示す第２相対加速度を算出する。具体的には、記憶部３２から読み出した第２相対速度Ｖｆと、今回の送受信機会で算出した第２相対速度Ｖｆとの差を、第２相対速度Ｖｆの算出に用いた受信波の受信時刻の差により除算することで、第２相対加速度を算出する。

判定部３８は、第１相対加速度算出部３５から第１相対加速度を取得し、第２相対加速度算出部３６から第２相対加速度を取得する。判定部３８は、これらに加えて、加速度取得部として機能する車両情報取得部３７から、車両の進行方向への加速度を取得する。

そして、判定部３８は、第１相対加速度、第２相対加速度のそれぞれに、車両の加速度を加算し、物体の加速度を算出する。判定部３８は、物体の加速度が所定の値よりも大きければ、今回の送受信機会で受信した受信波が反射波でないと判定し、その受信波に関する距離、受信時刻、第１相対速度Ｖｄ、及び第２相対速度Ｖｆを破棄する。一方、判定部３８は、物体の加速度が所定の値以下であれば、その受信波に関する距離、受信時刻、第１相対速度Ｖｄ、及び第２相対速度Ｖｆを記憶部３２に記憶させる。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、第１実施形態に係る物体検知装置が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

・受信波が混信波である場合には、一般的に、検知距離が大幅に変化する。この検知距離の変化に伴い、第１相対速度Ｖｄによって算出される第１相対加速度、及び第２相対速度Ｖｆによって算出される第２相対加速度についても、大きな変化が生ずる場合がある。一方、車両が急減速した場合等、実際に起こり得る状況でも、第１相対加速度及び第２相対加速度に大幅な変化が生ずる場合がある。本実施形態では、車両の加速度と相対加速度との差である物体の加速度を求め、その物体の加速度が所定の値よりも大きい場合、すなわち、通常ではありえないような加速度であることを条件として、受信波が反射波でないと判定している。これにより、混信が生じているか否かの判定精度を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、第３実施形態の物体検知装置と共通の構成となっており、且つ、第３実施形態に係る物体検知装置が実行する処理に対して、一部の処理を変更している。

第１相対加速度算出部３５、及び第２相対加速度算出部３６は、第３実施形態と同様に、第１相対加速度、第２相対加速度を算出する。

判定部３８は、第１相対加速度と第２相対加速度の差の絶対値を算出し、その差が所定の値よりも大きければ、今回の送受信機会で受信した受信波が反射波でないと判定し、その受信波に関する距離、受信時刻、及び相対速度を破棄する。一方、判定部３８は、第１相対加速度と第２相対加速度の差の絶対値が所定の値以下であれば、その受信波に関する距離、受信時刻、及び相対速度を記憶部３２に記憶させる。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、第１実施形態に係る物体検知装置が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

・前回の送受信機会では、第１相対速度Ｖｄが第２相対速度Ｖｆよりも大きく、且つ、その差が閾値以内であり、今回の送受信機会では、第２相対速度Ｖｆが第１相対速度Ｖｄよりも大きく、且つその差が閾値以内であるといった場合が起こり得る。このような場合には、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差は小さくても、第１相対加速度と第２相対加速度との差は大きくなる。本実施形態では、第１相対加速度と第２相対加速度との差が所定の値よりも大きいことを条件として、受信波が反射波でないと判定しているため、混信が生じているか否かの判定精度を向上させることができる。

＜第５実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、全体構成は第１実施形態と共通しており、第１実施形態に係る物体検知装置が実行する処理に対して、処理を追加している。

具体的には、本実施形態では、距離算出部１６は、最初に振幅が閾値よりも大きくなった受信波である第１波に基づく距離に加えて、その第１波の次に振幅が閾値よりも大きくなった受信波である第２波に基づく距離を算出する。周波数算出部１７は、第１波の周波数に加えて、第２波の周波数も算出する。すなわち、第１実施形態の図２で示したような、第１波として混信波を受信し、第２波として反射波を受信した場合に、それぞれに基づく距離及び周波数を算出する。

ＥＣＵ２０の第１相対速度算出部２３は、第１波に基づく距離及び受信時刻と、記憶部２２に記憶された距離及び受信時刻とを用いて、第１相対速度Ｖｄを算出する。同様に、第２波に基づく距離及び受信時刻と、記憶部２２に記憶された距離及び受信時刻とを用いて、第１相対速度Ｖｄを算出する。

ＥＣＵ２０の第２相対速度算出部２４は、第１波の周波数により、第２相対速度Ｖｆを算出する。同様に、第２波の周波数により、第２相対速度Ｖｆを算出する。

判定部２６は、第１波に基づく第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値を求める。同様に、第２波に基づく第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値を求める。そして、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が、第１実施形態での判定で用いた閾値Ｖｔｈよりも小さいもののうち、最も小さい受信波を反射波であるとする。そして、判定部２６は、その反射波に基づく距離、及び受信時刻を記憶部２２へ記憶させる。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、第１実施形態に係る物体検知装置が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

・受信波が混信波であったとしても、受信波の受信タイミングに基づく直接検知距離、及び受信波の周波数によっては、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差が小さくなり、受信波が反射波でないとする判定を行わない場合が起こり得る。この点、本実施形態では、受信波を複数回（２回）取得し、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆの差が最も小さい受信波が反射波であると判定しているため、混信波に基づいて算出された第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差が所定の値よりも小さい場合でも、反射波である可能性が最も高い受信波を反射波として判定することができる。

・本実施形態では、２波目の受信波も取得するものとしているため、１波目の受信波が混信波である場合でも、２波目の受信波が反射波である場合には、２波目の受信波に基づく直接検知距離を用いた制御を行うことが可能である。したがって、混信波の影響を除外しつつ、各送受信機会において反射波を取得することができ、物体との距離の検知漏れを抑制することができる。

＜第６実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、全体構成は第１実施形態と共通しており、第１実施形態に係る物体検知装置が実行する処理に対して、処理を追加している。

判定部２６は、受信波に基づく距離及び受信時刻を記憶部２２に記憶させる際に、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差を相対速度差として、記憶部２２に記憶させる。

判定部２６は、第１実施形態と同等の処理、すなわち、相対速度差の絶対値と閾値Ｖｔｈとを比較する。相対速度差の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きければ、第１実施形態と同様に、受信波に関する情報を破棄する。

一方、相対速度差の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも小さい場合、記憶部２２に記憶された前回の送受信機会で求めた相対速度差を読み出し、今回の送受信機会で求めた相対速度差と前回の送受信機会で求めた相対速度差の差をとる。相対速度差どうしの差の絶対値が、予め定められた所定の値よりも大きければ、受信波が反射波でないと判定し、今回の送受信機会で取得した受信波に基づく距離、受信時刻、及び相対速度差を破棄する。一方、相対速度差どうしの差の絶対値が、予め定められた所定の値以下であれば、今回の送受信機会で取得した受信波に基づく距離、受信時刻、及び相対速度差を、記憶部２２に記憶させる。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、第１実施形態に係る物体検知装置が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

・前回の送受信機会では、第１相対速度Ｖｄが第２相対速度Ｖｆよりも大きく、且つ、その差が閾値以内であり、今回の送受信機会では、第２相対速度Ｖｆが第１相対速度Ｖｄよりも大きく、且つその差が閾値以内であるといった場合が起こり得る。このような場合には、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとの差は閾値以内であるものの、第１相対速度Ｖｄ及び第２相対速度Ｖｆの一方が大きく変化したことを示しており、混信が生じた可能性が高い。本実施形態では、前回の送受信機会における相対速度差と、今回の送受信機会における相対速度差との差を求め、その差が所定の値よりも大きい場合、すなわち、第１相対速度Ｖｄ及び第２相対速度Ｖｆの一方が大きく変化した場合に、受信波が反射波でないと判定しているため、混信波の可能性が高い受信波を適切に除外することができる。

＜第７実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、構成の一部が第１実施形態と異なっており、且つ、第１実施形態に係る物体検知装置が実行する処理に対して、処理を追加している。

本実施形態に係る物体検知装置は、図５に示すように、第１超音波センサ１０、第２超音波センサ１０ａ、及びＥＣＵ４０を含んで構成されている。

第１超音波センサ１０の構成は、第１実施形態の超音波センサ１０と共通の構成であるため、説明を省略する。第２超音波センサ１０ａは、第１超音波センサ１０と同様に、通信部１１ａ、送信制御部１２ａ、送信回路１３ａ、送受信部１４ａ、受信回路１５ａ、距離算出部１６ａ、周波数算出部１７ａを備えている。

第１超音波センサ１０の送受信部１４と、第２超音波センサ１０ａの送受信部１４ａとは、間隔を開けて取り付けられている。この間隔は、一方の送受信部１４，１４ａから探査波が送信され、その探査波が物体により反射された場合に、他方の送受信部１４，１４ａが反射波を受信波として受信可能な間隔である。具体的には、数十ｃｍ〜１ｍ程度である。

なお、以下では、第１超音波センサ１０から探査波を送信し、第１超音波センサ１０及び第２超音波センサ１０ａで反射波を受信する場合について説明する。第２超音波センサ１０ａから探査波を送信し、第１超音波センサ１０及び第２超音波センサ１０ａで反射波を受信する場合についても同様の処理を実行するが、具体的な説明は省略する。

第１超音波センサ１０の送受信部１４から探査波が送信され、第１超音波センサ１０の送受信部１４が反射波を含む受信波を受信した場合、第１実施形態と同様に、第１超音波センサ１０の距離算出部１６が、探査波の送信時刻と受信波の受信時刻との差に基づく距離である直接検知距離を算出する。加えて、第１超音波センサ１０の周波数算出部１７は、第１実施形態と同様に、受信波の周波数である直接検知周波数を算出する。

第２超音波センサ１０ａの送受信部１４が反射波を含む受信波を受信した場合、第２超音波センサ１０ａの距離算出部１６ａが、第１超音波センサ１０における探査波の送信時刻と、第２超音波センサ１０ａにおける受信波の受信時刻との差に基づく距離である、間接検知距離を算出する。加えて、第２超音波センサ１０ａの周波数算出部１７ａは、受信波の周波数である間接検知周波数を算出する。

ＥＣＵ４０の通信部４１は、第１超音波センサ１０から直接検知距離、及び直接検知周波数を取得し、第２超音波センサ１０ａから間接検知距離、及び間接検知周波数を取得する。

第１相対速度算出部４３は、第１超音波センサ１０から取得した直接検知距離と、記憶部４２に記憶された以前の送受信周期における直接検知距離とを用いて、直接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄを求める。加えて、第２超音波センサ１０ａから取得した間接検知距離と、記憶部４２に記憶された以前の送受信周期における間接検知距離とを用いて、間接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄを求める。

第２相対速度算出部４４は、第１超音波センサ１０から取得した直接検知周波数に基づいて、第２相対速度Ｖｆを算出する。加えて、第２超音波センサ１０ａから取得した間接検知周波数に基づいて、第２相対速度Ｖｆを算出する。

判定部４６は、直接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄと直接検知周波数に基づく第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値を求め、その値が閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。加えて、間接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄと間接検知周波数に基づく第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値を求め、その値が閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。そして、少なくとも一方の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きい場合、混信波を受信している可能性があるため、直接検知距離及び間接検知距離を破棄する。一方、絶対値が共に閾値以下である場合には、直接検知距離及び間接検知距離を用いた各種制御を行うと共に、それらを記憶部４２へ記憶させる。

なお、判定部４６は、第１実施形態と同様に、車両情報取得部４５から取得した車速が所定値以下である場合に、上述の判定処理を行う。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、混信が生じているか否かの判定に間接波も用いているため、その判定の精度を向上させることができる。

なお、本実施形態において、間接波が混信波であるか否かの判定を第１実施形態に準ずる処理により行うものとしたが、第２〜６実施形態のいずれかの処理を付加して行うものとしてもよい。また、第１実施形態に準ずる処理の代わりに第２〜６実施形態の何れかの処理により、間接波が混信波であるか否かの判定を行うものとしてもよい。

＜第８実施形態＞
本実施形態に係る物体検知装置は、全体構成は第１〜第６実施形態と共通しており、周波数算出部１７，１７ａが実行する処理が、第１〜第６実施形態と異なっている。

周波数算出部１７，１７ａは、探査波と位相が共通する正弦波信号、及び、探査波と位相がπ／２ずれた余弦波信号を取得する。そして、受信波に対して正弦波信号を乗算して同相位相成分を求め、受信波に対して余弦波信号を乗算して直交位相成分を求める。そして、求められた同相位相成分及び直交位相成分に基づいて、復調波の位相を求め、その位相を受信波の位相とする。

受信波の位相を求めるうえで用いた正弦波信号は、探査波と位相が共通するものであり、余弦波信号は、探査波と位相がπ／２ずれたものである。したがって、求められた受信波の位相は、探査波と受信波との位相回転量となる。この位相回転量を時間微分することで、探査波の位相と受信波の位相との差の角速度ωが求まる。

この角速度ωと、探査波の周波数であるｆ０と、受信波の周波数であるｆとは、次式（３）の関係を有している。

この式（３）により、受信波の周波数であるｆは、既知の値である探査波の周波数であるｆ０と角速度ωを用いて、次式（４）により求められる。

この式（４）により求められたｆの値を第１実施形態で示した式（２）に代入することで、第２相対速度Ｖｆを求めることができる。

上記構成により、本実施形態に係る物体検知装置は、上記の各実施形態と同等の効果を奏する。

＜変形例＞
・第１実施形態では、第１相対速度Ｖｄと第２相対速度Ｖｆとを比較するものとした。この点、検出対象である物体の速度である第１速度、第２速度を求め、それらの差と閾値Ｖｔｈとを比較するものとしてもよい。具体的には、車両情報取得部２５から車両の速度を取得し、第１相対速度Ｖｄから車両の速度を減算した第１速度と、第２相対速度Ｖｆから車両の速度を減算した第２速度とを求め、それらの差と閾値Ｖｔｈとを比較すればよい。

・第１実施形態で示した第２相対速度Ｖｆを求める際の式は、一例であって、他の計算方法により第２相対速度ｆを求めるものとしてもよい。

・第１実施形態に係る処理に対して、第２〜第６実施形態に係る処理の条件を複数組み合わせて追加するものとしてもよい。

・第２〜第６実施形態では、第１実施形態に係る処理の条件に、各実施形態に係る条件を加えて受信波が反射波であるか否かの判定を行うものとしたが、第２〜第６実施形態のいずれかの処理のみにより、受信波が反射波であるか否かの判定を行うものとしてもよい。もしくは、第１実施形態に係る処理を行わず、且つ、第２〜第６実施形態に係る処理の条件を複数組み合わせて、受信波が反射波でないとの判定を行うものとしてもよい。

・第７実施形態において、直接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄと直接検知周波数に基づく第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が所定値よりも小さく、且つ、間接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄと間接検知周波数に基づく第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が所定値よりも大きい場合には、間接検知距離については破棄し、直接検知距離を用いた各種制御、及び、直接検知距離の記憶を行うものとしてもよい。同様に、直接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄと直接検知周波数に基づく第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が所定値よりも大きく、且つ、間接検知距離に基づく第１相対速度Ｖｄと間接検知周波数に基づく第２相対速度Ｖｆとの差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、直接検知距離については破棄し、間接検知距離を用いた各種制御、及び、直接検知距離の記憶を行うものとしてもよい。

・各実施形態では、第１相対速度Ｖｄを求めるうえで、受信波の周波数を用いるものとしたが、周波数の逆数である周期を用いて第１相対速度Ｖｄを求めるものとしてもよい。この周期についても、周波数と同じく受信波の特性を示すものであるため、波特性と称することができる。

・各実施形態では、距離算出部１６、周波数算出部１７等を超音波センサ１０に設け、記憶部２２，３２，４２、第１相対速度算出部２３，３３，４３、第２相対速度算出部２４，３４，４４、判定部２６，３８，４６等をＥＣＵ２０，３０，４０に設けるものとした。この点、超音波センサ１０に設ける機能とＥＣＵ２０，３０，４０に設ける機能とは、実施形態で示したものに限られず、変更が可能である。また、各実施形態では、超音波センサ１０とＥＣＵ２０，３０，４０とを通信回線を介して接続するものとしたが、ＥＣＵ３０を設けず、超音波センサ１０にＥＣＵ２０，３０,０が備える各機能を設けるものとしてもよい。

・各実施形態では、超音波センサ１０及びＥＣＵ２０，３０，４０を含んで構成される物体検知装置を、車両に搭載するものとしたが、車両以外の移動体に搭載するものとしてもよい。

・各実施形態に係る処理は、車両の移動中のみならず、停車中にも実行することができる。この場合には、車両の進行方向前方に物体が存在する場合に、車両の発進を制限する制御等を行うものとすればよい。

・各実施形態では、超音波センサ１０及びＥＣＵ２０，３０，４０を含んで構成される物体検知装置を、移動可能な車両に搭載するものとしたが、道路構造物等に物体検知装置を設け、周囲で移動する物体の検知を行うものとしてもよい。

１４…送受信部、１４ａ…送受信部、１６…距離算出部、１６ａ…距離算出部、２３…第１相対速度算出部、２４…第２相対速度算出部、２６…判定部、３３…第１相対速度算出部、３４…第２相対速度算出部、３５…第１相対加速度算出部、３６…第２相対加速度算出部、３８…判定部、４３…第１相対速度算出部、４４…第２相対速度算出部、４６…判定部。

Claims (10)

1. 所定の送受信機会ごとに探査波を送信し、周囲の物体からの反射波を含む受信波を取得して前記物体を検知する物体検知装置であって、
   前記探査波の送信及び前記受信波の受信を行う送受信部（１４）と、
   前記探査波の送信時刻と前記受信波の受信時刻とに基づいて、前記物体との距離を示す直接検知距離を算出する距離算出部（１６）と、
   今回の送受信機会に算出した前記直接検知距離と、以前の送受信機会に取得した前記直接検知距離とに基づいて、前記物体との相対速度を第１相対速度として求める第１相対速度算出部（２３，３３，４３）と、
   前記探査波の周波数又は周期である波特性と、今回の送受信機会で受信した前記受信波の前記波特性とに基づいて、前記物体との相対速度を第２相対速度として求める第２相対速度算出部（２４，３４，４４）と、
   前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値よりも大きい場合に、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記探査波の反射波でないと判定する判定部（２６，３８，４６）と、を備え、
   前記判定部は、送受信機会毎に前記第１相対速度と前記第２相対速度との差を相対速度差として求め、前回の送受信機会における前記相対速度差と今回の送受信機会における前記相対速度差との差が所定の値よりも大きい場合にも、今回の送受信機会で受信した前記受信波が反射波でないと判定する、物体検知装置。
2. 移動体に搭載され、前記移動体の加速度を取得する加速度取得部（３７）と、
   前記第１相対速度に基づいて前記物体との相対加速度を第１相対加速度として求める第１相対加速度算出部（３５）、及び、前記第２相対速度に基づいて前記物体との相対加速度を第２相対加速度として求める第２相対加速度算出部（３６）の少なくとも一方と、をさらに備え、
   前記判定部（３８）は、前記第１相対加速度と前記移動体の前記加速度との和、及び前記第２相対加速度と前記移動体の前記加速度との和の少なくとも一方が所定の値よりも大きいことをさらに条件として、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記探査波の反射波でないと判定する、請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記第１相対速度に基づいて、前記物体との相対加速度を第１相対加速度として求める第１相対加速度算出部（３５）と、
   前記第２相対速度に基づいて、前記物体との相対加速度を第２相対加速度として求める第２相対加速度算出部（３６）と、をさらに備え、
   前記判定部（３８）は、前記第１相対加速度と前記第２相対加速度とをさらに比較し、その差が所定の値よりも大きいことを条件として、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記反射波でないとさらに判定する、請求項１に記載の物体検知装置。
4. 所定の送受信機会ごとに探査波を送信し、周囲の物体からの反射波を含む受信波を取得して前記物体を検知する物体検知装置であって、
   前記探査波の送信及び前記受信波の受信を行う送受信部（１４）と、
   前記探査波の送信時刻と前記受信波の受信時刻とに基づいて、前記物体との距離を示す直接検知距離を算出する距離算出部（１６）と、
   今回の送受信機会に算出した前記直接検知距離と、以前の送受信機会に取得した前記直接検知距離とに基づいて、前記物体との相対速度を第１相対速度として求める第１相対速度算出部（２３，３３，４３）と、
   前記探査波の周波数又は周期である波特性と、今回の送受信機会で受信した前記受信波の前記波特性とに基づいて、前記物体との相対速度を第２相対速度として求める第２相対速度算出部（２４，３４，４４）と、
   前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値よりも大きい場合に、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記探査波の反射波でないと判定する判定部（２６，３８，４６）と、を備え、
   前記第１相対速度に基づいて、前記物体との相対加速度を第１相対加速度として求める第１相対加速度算出部（３５）と、
   前記第２相対速度に基づいて、前記物体との相対加速度を第２相対加速度として求める第２相対加速度算出部（３６）と、をさらに備え、
   前記判定部（３８）は、前記第１相対加速度と前記第２相対加速度とをさらに比較し、その差が所定の値よりも大きいことを条件として、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記反射波でないとさらに判定する、物体検知装置。
5. １送受信機会の前記探査波の送信に対して複数の前記受信波を取得し、
   前記第１相対速度算出部は、各受信波について前記第１相対速度を算出し、
   前記第２相対速度算出部は、各受信波について前記第２相対速度を算出し、
   前記判定部は、各受信波について、前記第１相対速度と前記第２相対速度とを比較し、前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が前記所定の値よりも小さく、且つ、前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が最も小さい受信波を、前記反射波であると判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物体検知装置。
6. 前記送受信部から送信された前記探査波の反射波を含む受信波を受信可能に設けられた受信部（１４ａ）をさらに備え、
   前記距離算出部（１６ａ）は、前記探査波の送信時刻と前記受信部が受信した前記受信波の受信時刻とに基づいて、前記物体との距離を示す間接検知距離をさらに算出し、
   前記第１相対速度算出部（４３）は、前記受信部が受信した前記受信波の周波数に基づく第１相対速度をさらに算出し、
   前記第２相対速度算出部（４４）は、前記間接検知距離に基づく第２相対速度をさらに算出し、
   前記判定部（４６）は、前記送受信部が受信した前記受信波に基づく前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値以内であり、且つ、前記受信部が受信した前記受信波に基づく前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値以内である場合に、今回の送受信機会で前記受信部が受信した前記受信波が前記探査波の反射波であると判定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の物体検知装置。
7. 前記判定部は、自己の移動速度が所定速度よりも小さい場合に前記判定を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の物体検知装置。
8. 前記波特性は、周波数を含み、
   前記受信波の周波数を、前記探査波の周波数と、前記探査波と前記受信波との位相回転の角速度とに基づいて算出する周波数算出部（１７）を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物体検知装置。
9. 所定の送受信機会ごとに探査波を送信し、周囲の物体からの反射波を含む受信波を取得して前記物体を検知する物体検知装置であって、
   前記探査波の送信を行う送信部（１４）と、
   前記受信波の受信を行う受信部（１４ａ）と、
   前記探査波の送信時刻と前記受信波の受信時刻とに基づいて、前記物体との距離を示す間接検知距離を算出する距離算出部（１６ａ）と、
   今回の送受信機会に算出した前記間接検知距離と、以前の送受信機会に取得した前記間接検知距離とに基づいて、前記物体との相対速度を第１相対速度として求める第１相対速度算出部（４３）と、
   前記探査波の周波数又は周期である波特性と、今回の送受信機会で受信した前記受信波の前記波特性とに基づいて、前記物体との相対速度を第２相対速度として求める第２相対速度算出部（４４）と、
   前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値よりも大きい場合に、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記探査波の反射波でないと判定する判定部（４６）と、を備え、
   前記第１相対速度に基づいて、前記物体との相対加速度を第１相対加速度として求める第１相対加速度算出部（３５）と、
   前記第２相対速度に基づいて、前記物体との相対加速度を第２相対加速度として求める第２相対加速度算出部（３６）と、をさらに備え、
   前記判定部（３８）は、前記第１相対加速度と前記第２相対加速度とをさらに比較し、その差が所定の値よりも大きいことをさらに条件として、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記反射波でないと判定する、物体検知装置。
10. 所定の送受信機会ごとに探査波を送信し、周囲の物体からの反射波を含む受信波を取得して前記物体を検知する物体検知装置であって、
    前記探査波の送信を行う送信部（１４）と、
    前記受信波の受信を行う受信部（１４ａ）と、
    前記探査波の送信時刻と前記受信波の受信時刻とに基づいて、前記物体との距離を示す間接検知距離を算出する距離算出部（１６ａ）と、
    今回の送受信機会に算出した前記間接検知距離と、以前の送受信機会に取得した前記間接検知距離とに基づいて、前記物体との相対速度を第１相対速度として求める第１相対速度算出部（４３）と、
    前記探査波の周波数又は周期である波特性と、今回の送受信機会で受信した前記受信波の前記波特性とに基づいて、前記物体との相対速度を第２相対速度として求める第２相対速度算出部（４４）と、
    前記第１相対速度と前記第２相対速度との差が所定の値よりも大きい場合に、今回の送受信機会で受信した前記受信波が前記探査波の反射波でないと判定する判定部（４６）と、を備え、
    前記判定部は、送受信機会毎に前記第１相対速度と前記第２相対速度との差を相対速度差として求め、前回の送受信機会における前記相対速度差と今回の送受信機会における前記相対速度差との差が所定の値よりも大きい場合にも、今回の送受信機会で受信した前記受信波が反射波でないと判定する、物体検知装置。

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