JP7261988B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

本開示は、測距装置に関する。

送信波の反射波に基づいて物体との距離を検知し、次回に検知する時の、物体との距離を予測して、予測した距離が送信波の残響の生じているうちに物体からの反射波が返ってくる距離の上限値以下となっている場合に、当該残響の影響のある範囲内に物体が存在すると判定する超音波式物体検知装置がある。

特許第６３８７７８６号公報

残響の影響のある範囲でもより適切に距離を計測することが望まれる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、残響の影響のある範囲でもより適切に距離を計測することができる測距装置を提供することを目的とする。

本開示の測距装置では、超音波である送信波の送信、及び、送信波によって生じた反射波の受信を行う送受信部と、送受信部が受信した受信信号を検波して受信信号の強度の時間変化を示す受信波形を得る検波部と、受信波形に基づいて、反射波の特徴量を検出する特徴量検出部と、特徴量に基づいて、測距装置から物体までの距離を測距距離として算出する測定距離算出部と、測定距離に基づいて次回の測定における測定距離を予測した予測距離を算出する予測距離算出部と、特徴量の検出に関わる検出条件を制御する検出条件制御部と、測定距離または予測距離の一方を出力値として出力する出力制御部と、を備え、検出条件制御部は、予測距離に基づいて、送受信部に送信波の残響が残存している残響期間中に反射波が到達する場合には、検出条件を調整し、出力制御部は、予測距離を出力値として出力すべき予測距離出力条件が成立する場合に、測定距離に代えて予測距離を出力値として出力する。

本開示に係る測距装置によれば、残響の影響のある範囲でもより適切に距離を計測することができる。

図１は、第１の実施形態による測距装置を含む車両の構成の一例を模式的に示すブロック図である。 図２は、超音波の反射を説明する図である。 図３は、受信波形を説明する受信波形状態図である。 図４は、ソナーの配置の一例を示す図である。 図５は、超音波の発信周期の一例を示す図である。 図６は、トラッキングの一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態による測距装置のブロック図である。 図８は、残響曲線を特定する方法を説明する図である。 図９は、残響曲線に基づいて検出条件を調整する例を説明する図である。 図１０は、飽和値と反射波との関係を示す図である。 図１１は、飽和値と閾値と残響曲線との関係を示す図である。 図１２は、反射波における距離を算出する時点を説明する図である。 図１３は、ピークの位置と立ち上がりの位置とを特定する方法について説明する図である。 図１４は、ピーク付近が飽和した場合の処理について説明する図である。 図１５は、ピーク位置と立ち上がり位置のオフセットの調整について説明する図である。 図１６は、反射波ＲＷ１の上り斜面の波形から立ち上がり点を推定する方法について説明する図である。 図１７は、残響曲線に応じた検出条件の動的制御の方法について説明する図である。 図１８は、予測距離に基づいて反射波を検出できないタイミングについて説明する図である。 図１９は、第１の実施形態による測距装置が距離を測定する処理手順を説明するフローチャートである。 図２０は、閾値を動的に変更する例を説明する図である。 図２１は、空気減衰曲線の例を示す図である。 図２２は、閾値の変更形態の例を示す図である。 図２３は、第２実施形態にかかる測距装置が距離を測定する処理手順を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示に係る測距装置の実施形態について説明する。

〈第１の実施形態〉
図１は、第１の実施形態による測距装置を含む車両の構成の一例を模式的に示すブロック図である。

車両１は、ソナー１０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、報知部３０と、駆動制御部４０とを備える。

ＥＣＵ２０は、ソナー１０を制御して車両１の周辺にある物体までの距離を検知し、検知結果に応じて車両１の動作を制御する制御部である。例えば、ＥＣＵ２０は、ソナー１０から得た距離情報から、障害物が車両１の進行方向に位置することを特定した場合、車両１を制動させる等の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ２０は、ソナー１０以外の各種センサからも情報を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、公知のセンサから、速度情報、方向情報、および加速度情報を取得する。

報知部３０は、障害物を検知したことを通知する。例えば、報知部３０は、表示出力したり、音声出力したりする装置である。

駆動制御部４０は、車両１の運動制御をする装置であり、ブレーキ、エンジンなどの駆動デバイスを制御する装置である。ソナー１０と報知部３０と駆動制御部４０は、ＥＣＵ２０とＬＡＮケーブルなどで有線接続されており、障害物を検知したことを通知する指示や、ブレーキを作動させる指示は、ＥＣＵ２０から電気的な制御信号の形で送出される。

ソナー１０は、圧電素子１１と、駆動回路１２と、受信回路１３と、コントローラ１４とを備える。ソナー１０は、コントローラ１４による制御により、駆動回路１２を動作させて、圧電素子１１に５０ＫＨｚの交流電圧を印加し、圧電素子１１は交流電圧に応じて変形し、同じ周波数の超音波を発信する。交流電圧を印加する期間は短期間なので、ソナー１０は、パルス状の超音波を発信する。図２に示すように、車両１に搭載されたソナー１０が発信したパルス状の超音波は、路面ＲＳや障害物ＯＢに当たると反射して、一部が圧電素子１１に返ってくる。圧電素子１１は表面に加わった圧力を電圧に変換するので、受信した音の音圧に比例する電圧を出力する。受信した音には、上記反射した反射波も含まれる。このように、圧電素子１１は、超音波の送信と受信を行うので、送受信部と呼んで良い。受信回路１３は、圧電素子１１が出力する電圧を増幅して受信信号とし、当該受信信号をコントローラ１４へ送出する。

コントローラ１４は、当該受信信号に基づいた受信波形を取得する。ここで、受信波形とは、圧電素子１１が音圧から電圧に変換した交流の音波波形を包絡線検波して、音波受信強度に変換したものであり、受信信号の強度の時間変化を示すものである。この、コントローラ１４の受信信号を受信波形に変換する部分を、検波部と呼んでも良い。この検波部は受信回路１３にあっても良い。つまり、受信回路１３が出力する電圧を増幅した上で包絡線検波し、受信波形を取得してコントローラ１４に出力する構成でも良い。

ソナー１０が発信した超音波が、障害物ＯＢに当たって反射した場合、障害物ＯＢが遠いほど反射波が返るまでの時間が長くなるので、受信波形から反射波を検出して反射波の受信時刻を特定できれば、発信時刻と受信時刻との時間差に基づいて距離を算出することができる。また、超音波は路面ＲＳに当たった場合も反射する。この路面からの反射波を路面反射と呼ぶ。路面反射の受信強度は障害物ＯＢからの反射波の受信強度より小さいので、予め路面反射の受信強度が越えない様な曲線を検出閾値として設定して、受信波形が当該検出閾値を超える部分は反射波がある、と判定し、当該検出閾値以下の部分は反射波が無い、と判定する。路面反射は測距装置の検出対象でないので、不要反射と呼んだり、ノイズと路面反射を区別せず、ノイズに含めて扱ったりする事がある。一般的に、超音波は、空気中で急速に減衰するので、遠くで反射した超音波ほど受信強度が小さくなる。そこで、当該検出閾値は距離が長いほど低くなるように設定される。以後、簡便のため、検出閾値を、閾値、と呼ぶ事にする。

ここで、受信波形において反射波の時間的変化を示す受信波形状態図を図３に示す。反射波は、障害物の反射部分ОＢと、路面反射部分ＲＳを含む。反射部分ОＢと、路面反射部分ＲＳに付記した波形を包むような線が包絡線である。前述の様に、包絡線は交流である音波波形を包絡線検波する事により得られる。車両１は、定めた閾値に伴い、障害物の反射波ＯＢを検出し、送波から当該反射ＯＢまでの時間遅れに基づき距離を算出することができる。図３において、左端はソナーが発信した時点であり、そこから減衰曲線に従って減衰する部分まで、平坦部が続いている。この平坦部は、発信した振動が残留する残響によって受信回路が飽和し、その為に振幅が最大値に制限されたものであり、実際には、減衰曲線を左上に延長した様な、右下がりに減衰する波形があるものと理解されたい。平坦部の途中に一箇所、波形が凹んだ様に見える部分があるが、これは交流である音波波形をサンプリングした際に生じた凹みであり、包絡線検波をすれば平坦になる。つまり、残響の様態とは関係ない。残響については、後に説明を加える。

なお、車両１は、１つのソナー１０を備えるようにしてもよいし、図４に示すように、複数のソナー１０（ソナー１０ａ～ソナー１０ｅ）を備えるようにしてもよい。図４に示すように、複数のソナー１０を備える場合、隣接するソナー１０の検知範囲は重複することがある。

また、図４に示す車両１は、直進時の進行方向の障害物をソナー１０ｂおよびソナー１０ｃを用いて検知する。また、車両１は、車両１が曲がる方向の障害物をソナー１０ａおよびソナー１０ｄを用いて検知する。また、外寄りのソナー１０ａおよびソナー１０ｄは、コーナーソナーとも呼ばれる。車両１の側方から進行方向に障害物が進入する時、コーナーソナーが最初に検知する。

また、車両１の周囲の車両もソナーを備えている場合、ソナー１０が、他の車両から発信した超音波の反射波を受信してしまい、誤検知をする可能性がある。そこで、ソナー１０は、図５に示すように、所定の周期で超音波を発信して、所定回数連続して同じタイミングで反射波を受信した場合に、障害物があると判定する。ソナー１０が超音波を発信するタイミングは、図３で説明した平坦部が始まる時点、つまり、図５で波形が飽和レベルまで立ち上がる時点である。

続いて、障害物の検知とトラッキングについて、図６を用いて説明する。図６は、障害物に車両１が接近していく場合の反射波ＲＷ１の位置の移動を模式的に示す図である。また、図６は、図５に示した波形を距離による反射波の減衰を補償して、グラフを平坦化したものである。

ソナー１０は、反射波ＲＷ１が、予め定めている障害物閾値ＴＨを超えると障害物があると判断する。なお、障害物閾値ＴＨは、ノイズＮＺより高い値であることが望まれる。このノイズＮＺは、路面反射を含む。超音波を発信した時点から反射波を検知した時点までの時間は、発信された超音波が障害物等の物体で反射されて戻ってくるまでの飛行時間である。よって、車両１は、飛行時間を音速で除算して半分にすると、ソナー１０から物体までの距離を算出することができる。

また、車両１は、図６に示すように物体の検知を繰り返し、その都度、距離を算出して、距離情報の変化を追跡する、トラッキングと呼ばれる処理を行う。車両１は、例えば、トラッキングにより物体の距離の減少する速さ、つまり接近速度を算出して、車速と接近速度が誤差範囲内で一致するなら、物体は移動しておらず、静止物であると判定する事ができる。また、車両１は、一つの物体が反射した音波を複数のソナーで受信した時のＦＴを三辺測量の原理で処理すると、物体の座標情報を特定することができる。この座標上の追跡もトラッキングに含まれる。

また、ソナー１０の圧電素子１１は、発信、つまり交流電圧の印加を停止した後も振動が持続する。この交流電圧の印加停止後の振動が図６に示す残響ＲＢである。この残響ＲＢは、指数曲線を描いて徐々に減衰する。本実施形態の測距装置は、この残響ＲＢの影響を受ける範囲でも適切に距離を算出するものである。

続いて、本実施形態の測距装置１００について図７を用いて説明する。図７は、測距装置１００のブロック図である。測距装置１００は、ソナー１０のコントローラ１４により実現してもよいし、ＥＣＵ２０により実現してもよい。また、測距装置１００は、ソナー１０およびＥＣＵ２０の組み合わせにより実現してもよい。また、測距装置１００は、ソナー１０およびＥＣＵ２０から独立した装置であってもよい。

測距装置１００は、特徴量検出部１０１、測定距離算出部１０２、予測距離算出部１０３、検出条件制御部１０４、および出力制御部１０５を備える。

特徴量検出部１０１は、受信波形に基づいて、送信波が物体に反射して生じた反射波ＲＷ１の特徴量を検出する。特徴量検出部１０１は、検出条件制御部１０４により調整された検出条件に基づいて特徴量を検出する。後に詳述するが、特徴量検出部１０１は、特徴量として、受信波形上の反射波ＲＷ１のピークの位置情報、閾値との交点の位置情報、飽和値との交点の位置情報、などを検出する。位置情報は、特定された時点の時刻と超音波を発信した時刻との時間差と、特定された時点の強度値の組み合わせであり、この時間はソナーを起点とする距離に換算できるので、距離と強度の組み合わせである、と言っても良い。以後、説明が煩雑になる事を避けるために、反射波ＲＷ１の特徴量を検出する事を、反射波を検出する、と言い、受信波形上の位置情報を、位置、と略して言う事がある。また、受信波形の横軸は時間であるが、時間が距離に換算される事を前提に、受信波形の横軸が距離である様に言う事がある。

測定距離算出部１０２は、反射波ＲＷ１に基づいてソナー１０から障害物等の物体までの距離を測距距離として算出する。例えば、測定距離算出部１０２は、ソナー１０による反射波ＲＷ１と閾値との交点の位置を検出した場合、反射波ＲＷ１が閾値と交差した時点と、超音波を発信した時点との時間差に基づいて、ソナー１０から物体までの距離を測定距離として算出する。なお、閾値との交点の位置から距離を算出する算出方法は一例にすぎず、後に他の算出方法も紹介する。

予測距離算出部１０３は、次回の測定における測定距離を予測した予測距離を算出する。予測距離算出部１０３は、車両１の速度、加速度、および走行方向の情報と、直近の測定距離とを用いた公知の方法により、予測距離を算出する。検出条件制御部１０４は、特徴量の検出に関わる検出条件を制御する。検出条件制御部１０４は、例えば、残響の減衰過程を示す残響曲線を特定し、当該残響曲線に基づいて特徴量の検出条件を調整する。特徴量の検出条件は、例えば閾値である。出力制御部１０５は、距離として出力する内容を制御する。例えば、出力制御部１０５は、測定距離または予測距離の一方を出力する。

ここで、図８を用いて、検出条件制御部１０４が、残響曲線を特定する方法を説明する。図８は、残響期間ＲＢＴＲを含む受信波形ＲＷを示す図である。受信波形ＲＷには、残響の減衰過程を示す残響期間ＲＢＴＲの部分の波形、障害物ＯＢからの反射波ＲＷ１、および路面ＲＳからの反射波ＲＷ２を含む。検出条件制御部１０４は、受信波形ＲＷの残響期間ＲＢＴＲの部分の波形を処理することにより、残響曲線ＲＢＣを特定してもよい。

受信波形ＲＷの底辺は路面ＲＳからの反射（路面反射）であり、路面反射から立ち上がった部分が残響期間ＲＢＴＲの部分である。残響期間ＲＢＴＲは、残響が路面反射より弱くなるまでの期間といえる。残響期間ＲＢＴＲでは、残響曲線ＲＢＣに雑音や反射波ＲＷ１が重なっている。このうち、雑音は、ランダムに発生するものであるので、検出条件制御部１０４は、受信波形ＲＷを複数回取得し、残響期間ＲＢＴＲの部分の受信波形ＲＷを平均化する平均処理により雑音成分を抑圧する。障害物ＯＢからの反射波は、常時あるものではないので、検出条件制御部１０４は、障害物ＯＢからの反射波ＲＷ１の検知がある時の受信波形ＲＷを、先の平均処理の対象から除外してもよいし、障害物ＯＢからの反射波ＲＷ２を除去した受信波形ＲＷを平均処理するようにしてもよい。

また、残響は、指数曲線に従って減衰するので、検出条件制御部１０４は、回帰分析の手法を用いて残響曲線を特定するようにしてもよい。検出条件制御部１０４は、例えば、残響期間ＲＢＴＲの受信強度を対数変換し、回帰方程式に指数関数の係数を特定して、残響曲線ＲＢＣを特定するようにしてもよい。このような処理により、検出条件制御部１０４は、受信波形ＲＷに基づいて残響曲線を特定することが出来る。コントローラ１４は、受信波形ＲＷに基づいて特定した残響曲線を記憶しておき、以後の検知に利用することが出来る。

また、残響は指数関数に従って減衰するが、減衰の速さは個々のソナー１０によって異なるので、減衰の速さを特性値として特定しておき、この特性値を残響曲線の代わりに記憶しておいても良い。例えば、検出条件制御部１０４は測距装置または測距装置を備えた車両の出荷時に、この指数関数の係数や、係数に関係する値をソナー１０の残響減衰の特性を示す特性値として特定し、特定した特性値を記憶しておいて、当該特性値に基づいて残響曲線を特定してもよい。

例えば、ソナー１０のインピーダンスと残響曲線の間には所定の関係があるので、検出条件制御部１０４は、測距装置１００の起動時などにソナー１０のインピーダンスを求め、これを特性値として記憶してもよい。

このように、検出条件制御部１０４は、特性値に基づいて残響曲線を補正することで、より適切に残響曲線を特定することができる。

続いて、図９を用いて、残響曲線に基づいて検出条件を調整する例を説明する。図９は、反射波ＲＷ１を検出するための閾値を示す図である。図９に示すように、検出条件制御部１０４は、残響期間ＲＢＴＲにおいては、残響曲線ＲＢＣにノイズマージンＮＭを加えることにより、上側にシフトした曲線を、反射波ＲＷ１を検出するための閾値ＴＨ１とする。上記ノイズマージンＮＭは、例えば、約３ｄＢである。検出条件制御部１０４は、残響期間ＲＢＴＲでない路面反射期間においても、路面からの反射波のレベル（時間軸上で平均化された強度）に、残響期間ＲＢＴＲと同じノイズマージンを加えたものを閾値としてもよい。この場合、残響期間ＲＢＴＲを残響曲線が路面からの反射波のレベルまで減衰する迄の期間としておけば、残響期間と路面反射期間との境界で、閾値ＴＨ１の不連続は生じない。

検出条件制御部１０４は、ノイズマージンを固定値としてもよいし、残響期間ＲＢＴＲでない期間の受信波形からノイズの振幅を算出し、このノイズの振幅を下回らないようにノイズマージンを決めてもよい。

このように、検出条件制御部１０４が、残響曲線ＲＢＣを上側にシフトした曲線を閾値ＴＨ１に設定し、特徴量検出部１０１が、当該閾値ＴＨ１に基づいて反射波ＲＷ１を検出することで、残響期間ＲＢＴＲでも反射波ＲＷ１を検出する可能性を高めることができる。

ところで、受信波形のデータには、上限値があり、残響や反射波の強度が、上限値相当の強度を越えていると、実際の強度に関係なくデータは一律に上限値になる。この上限値相当の強度を飽和値と呼ぶ。ここで、図１０を用いて、飽和値と反射波ＲＷ１との関係を説明する。図１０は、飽和値と反射波との関係を示す図である。図１０では、接近によりソナーを起点とする距離が段々と短くなる物体からの反射波を、一つの受信波形上に並べて示している。

図１０に示すように、飽和値がＳＶ２の場合、反射波ＲＷ１ｃを受信する以前から、残響曲線ＲＢＣで示す残響強度が飽和値ＳＶ２を超えているので、データは一律に上限値になっている。反射波ＲＷ１ｃしているタイミングでも、データは引き続き上限値のままなので、測距装置１００は反射波ＲＷ１ｃを検出することができない。検出条件制御部１０４が、ソナー１０の発信強度を下げたり、受信信号の増幅度を下げたりすることにより、調整して受信強度を下げると、相対的に飽和値を上げることができる。そうして、飽和値がＳＶ１のようになれば特徴量検出部１０１は、ＲＷ１ｃの様な反射波を検出することができる。

なお、飽和値がＳＶ１になったとしても、ＲＷ１ｄの様な反射波は検知できない。この時、検知が出来る最短距離は残響曲線と飽和値の交点で決まるので、検知が必要な最短距離が決まっている場合は、予め、残響曲線に応じて飽和値を決定してもよい。

飽和値を上げる為に、発信の強度を下げたり、受信信号の増幅度を下げたりすると、微弱な反射波を検知し難くなるので、検出条件制御部１０４は、例えば駐車時の様に、近距離の検知が必要な時だけ、予め飽和値を上げる様に制御してもよいし、予測距離を算出した結果、残響期間に反射波を受信する接近状態になる事が判った時だけ、飽和値を上げる様に制御してもよい。測距装置１００は、ＥＣＵ２０から駐車状態を示す情報を取得することで、飽和値を制御することができる。

続いて、反射波ＲＷ１を検出できる条件について、図１１を用いて説明する。図１１は、飽和値ＳＶと閾値ＴＨ１と残響曲線ＲＢＣとの関係を示す図である。図１１に示すように、残響期間ＲＢＴＲでは、検出条件制御部１０４は、残響曲線ＲＢＣにノイズマージンを加えた曲線を閾値ＴＨ１とするので、閾値ＴＨ１が飽和値ＳＶを超える事がある。閾値ＴＨ１が飽和値ＳＶを超える区間では、受信データは閾値ＴＨ１を超えないので、測距装置１００は、反射波ＲＷ１を検知することができない。

また、反射波ＲＷ１ｄが残響曲線ＲＢＣに届かない区間でも反射波ＲＷ１ｄを検知できないが、閾値ＴＨ１が飽和値ＳＶを超える為に検知できない区間の方がより広い。閾値ＴＨ１は残響曲線で決まっているので、検知できない期間は残響曲線ＲＢＣで決まっているといえる。測距装置１００は、予測距離を算出した結果、閾値ＴＨ１が飽和値ＳＶを超える距離である場合に、検知可能に検出条件を調整できない場合に当たると判定してもよい。また、測距装置１００が、反射波ＲＷ１の検出を試みて、検出できなかった場合に、反射波ＲＷ１を検出しない場合に当たると判定してもよい。このように、測距装置１００は、閾値ＴＨ１で反射波ＲＷ１を検出できない場合は、測距装置１００の出力制御部１０５は、測定距離の代わりに、予測距離を出力する。これにより、測距装置１００は、残響曲線ＲＢＣ、閾値ＴＨ１、および飽和値ＳＶの関係上、反射波ＲＷ１を検出できない状況でも、距離を出力することができる。

続いて、図１２を用いて反射波ＲＷ１のうち、距離を算出するための位置について説明する。図１２（ａ）に示すように、ソナー１０から超音波を出力し、これに応じて障害物ＯＢで反射する場合、ソナー１０に最も近い点である最近点が反射した音波だけでなく、当該最近点の周囲で反射した音波もソナー１０に届く。

図１２（ｂ）に示すように、エリアＡＲ２にエリアＡＲ１のような突起物が存在する場合について考える。上記最近点のエリアＡＲ１で反射した音波は、最も早くソナー１０に届くが、その後でソナー１０に届く、エリアＡＲ１より面積の大きい周囲エリアＡＲ２で反射した音波の方が、強度が強い。

よって、図１２（ｃ）に示すように、反射波ＲＷ１は、信号強度のピークＰＰ１とＰＰ２を有する２つの山を形成することになるが、どちらのピーク時点を用いて距離を算出すべきかの選択としては、ソナーは衝突防止を目的に装備され、衝突防止に必要な距離は最近点までの距離であるので、より早いＰＰ１の方を選択して距離を算出すべきである。しかし、検知閾値によっては二つのピークを分離して検出できるとは限らず、合体した一つのピークとして検出された場合のピーク位置は、より強度が大きいＰＰ２の位置になる。また、二つのピークのうち片方だけ検出される場合は、より強度が大きいＰＰ２が検出される確率が高い。したがって、信号強度のピーク時点であるＰＰ１やＰＰ２ではなく、立ち上がり時点ＳＰに基づいて距離を算出することが望まれる。

しかし、残響期間中は、反射波の裾の部分が残響で隠されるため、立ち上がり時点ＳＰの付近は反射波の波形を観測できなくなる。そこで、図１２（ｄ）に示すように、測定距離算出部１０２は、例えば、反射波ＲＷ１ａを検出した時点でピークの位置と立ち上がりの位置とを特定して、ピーク時点と立ち上がり時点との時間差を算出しておく。立ち上がりの位置は反射波ＲＷ１ｃの時点では残響に隠されて推定が困難だが、反射波ＲＷ１ａの時点では残響の影響や路面反射の影響が少ないので、比較的小さな誤差で推定する事ができる。反射波ＲＷ１ｃの時点でもピークの位置と立ち上がりの位置との時間差は同じだとすると、測定距離算出部１０２は、反射波ＲＷ１ｃの時点のピーク位置と、上記の時間差から立ち上がりの位置を推定できる。反射波と残響の強度値の差が小さくなっても、ピーク位置は特定できるので、近距離になっても立ち上がり位置を特定できる。

続いて、図１３を用いて、ピークの位置と立ち上がりの位置とを特定する方法について説明する。真の立ち上がり時点は反射波の強度がゼロから立ち上がる時点であるが、残響曲線ＲＢＣが示す様に、残響は指数関数に従って減衰するので、受信波形がゼロになる事はない。つまり、反射波の強度がゼロから立ち上がる様な波形は観測できない。そこで、ゼロより大きい実用的なゼロレベルＺＬを定めて、反射波とゼロレベルＺＬのラインとの交点を実用的な立ち上がり点とする。図１３（ａ）は、実用的なゼロレベルＺＬを例えば－５０ｄＢと定め、実用的なゼロレベルと反射波の強度分布とが交差する時点、つまり、ゼロレベルＺＬと反射波ＲＷ１の交点を実用的な立ち上がり時点とする例を示す。但し、反射波がゼロレベルＺＬと交差する点の付近では、反射波が残響や路面反射の影響で隠されて観測できないでの、観測できない範囲の反射波の波形を推定して、ゼロレベルＺＬのラインまで延長する処理が必要になる。図１３（ｂ）は、閾値ＴＨ１と、反射波ＲＷ１の強度分布とが交差する時点、つまり、閾値ＴＨ１と反射波ＲＷ１との交点を実用的な立ち上がり時点とする例を示す。この場合、観測できる範囲内の反射波の波形と閾値との比較で立ち上がり時点が決まるので、より実施が容易である。精度の面では、後者の方が、実用的な立ち上がり時点と真の立ち上がり時点の差が大きいので精度が劣ると言えるが、大差は無いとも言えるので、要求される精度によっては、後者を採用してもよい。

また、反射波にはノイズが重なるので、ノイズが加わる位置によって、最大値を取る点が変わるので、反射波が最大値を取る位置がピーク位置であるとして算出すると、算出される距離が不安定になる事がある。図１３（ｃ）は、ピーク時点を安定して特定する方法を示すものである。例えば、閾値と反射波ＲＷ１の交点の時点と、反射波ＲＷ１の下り斜面で強度が交点と同じである時点を求め、これらの時点の中点の時点をピーク時点とする。このように、観測できる反射波ＲＷ１の全体の波形情報を利用すると、反射波にノイズが乗っていても安定して距離を算出できる。

続いて、図１４を用いてピーク付近が飽和した場合の処理について説明する。図１３（ｃ）に示した、ピークの上り斜面と下り斜面で強度が同じである線上の２点を特定し、２点の中点にピークがあると推定する方法は、幾何学的には反射波ＲＷ１の波形を二等辺三角形で近似し、下辺の２頂点を上り斜面と下り斜面に当てはめる操作だと、言い換えてもよい。この方法は、ピークを挟む上り斜面上の点と下り斜面上の点を用い、ピーク付近の波形を用いないので、飽和によってピーク付近の波形が観測できない場合にも適用できる。

反射波ＲＷ１に二等辺三角形の左下の頂点を当てはめる点は、図１４（ａ）の様に、反射波ＲＷ１と残響曲線との交点であってもよいし、または路面反射曲線との交点であってもよい。図１４（ａ）のＲＢＣは残響曲線と路面反射曲線を連続させた曲線である。路面反射曲線は、障害物が無い時の路面反射の強度曲線を推定したものであり、先に説明した受信波形から残響曲線を推定する方法と同様の方法で得られる。更に、図１４（ｂ）のように、二等辺三角形の左下の頂点は反射波ＲＷ１と閾値ＴＨ１の交点であってもよい。図１４（ａ）や図１４（ｂ）の図の反射波ＲＷ１ｃのように、ピーク付近が飽和するとピークの強度を特定できなくなるが、距測は距離が特定できれば良いので、強度情報が無くても問題ない。

図１４（ｃ）は、二等辺三角形の下辺の頂点を斜辺に当てはめる方法を示すもので、頂点付近を拡大して描いている。ＳＶは飽和値に当たる受信強度の水準であり、飽和値ＳＶと呼ぶ事にする。反射強度曲線が飽和値ＳＶを超える区間では、波形データが最大値で飽和するため同じ値になる。最大値は、例えば波形データが８ビットデータであれば２５５である。つまり、反射強度曲線が飽和値ＳＶを超えると、反射波のピークの位置を波形データが最大値を取る点として特定する事が出来ない。しかし、反射波ＲＷ１ｄの波形データが最大値で飽和した区間の、左端から右端までがピーク部の波形を近似した二等辺三角形の下辺であるとすると、その中点にピークがある、と特定できる。この方法は、反射波の頂点が飽和値ＳＶを超える場合だけ適用可能なので、例えば、ピークが飽和値ＳＶを超えた場合は、反射波ＲＷ１ｄの波形データが飽和した区間の、左端から右端までを二等辺三角形の下辺として、そうでない場合は反射波ＲＷ１と残響曲線との交点の強度値か、路面反射曲線との交点の強度値を、飽和値ＳＶに代わる基準強度値とし、波形データが基準強度値を超える範囲を二等辺三角形の下辺として、下辺の中点の距離にピークがある、と特定する方法を適用すればよい。

続いて、ピーク位置と立ち上がり位置のオフセットの調整について図１５を用いて説明する。図１４等では説明を平易にするため、ピーク位置と立ち上がり位置のオフセットが一定であるとして説明したが、オフセットを調整してもよい。ピーク位置と立ち上がり位置のオフセットは、最大反射面までの距離と、最近点までの距離(最短距離)の差と言い換えてもよい。この距離差は物体の形状に依存し、接近すると変化する事がある。図１５（ａ）は、支柱等の障害物ＯＢがガードレールＧＤの手前にある場合の配置図である。最短距離は障害物ＯＢまでの距離、最大反射面までの距離は、概ねガードレールＧＤまでの距離となり、その距離差はソナー１０が接近しても大きく変化しない。図１５（ｂ）では、最近点がガードレールＧＤにある。最大反射面は、音波が当たる範囲内にあり、ソナー１０が位置Ａだと距離差ＤＳ１だけ遠い。

ソナー１０がソナー位置Ｂに接近すると、音波が当たる範囲は相似の関係を保って狭くなる。そのため、最大反射面までの距離と最近点までの距離の距離差ＤＳ２は、ソナー１０がソナー位置Ａの時の距離差ＤＳ１と比較して、ガードレールＧＤまでの距離の比で小さくなる。図１５（ｂ）の場合、ＧＤまでの距離は約半分になるので、距離差ＤＳ２は距離差ＤＳ１も約半分になる。物体が図１５（ａ）の様に凸部を持つ場合は反射波の幅が広かったり、ピーク部が二つに割れたりするのに対し、物体の反射面が平面である時は、ピークの幅が狭いシャープな反射波になり、物体に近づくほど更にシャープになる。よって、障害物ＯＢの形状を推定し、推定結果に応じて、オフセットを調整するか否かを判断しても良い。例えば、位置Ａの時にピーク位置と立ち上がり位置のオフセットが小さければ、凸部が無いと判定して、オフセットを距離に比例して小さくする補正を加えてもよい。

続いて、図１６を用いて、反射波ＲＷ１の上り斜面の波形から立ち上がり点を推定する方法について説明する。ここまで、反射波ＲＷ１のピークの位置を特定し、物体が接近する前に立ち上がり位置とピーク位置のオフセットを特定し、物体が接近した時は、ピーク位置から前記オフセット(または補正したオフセット)を引いた位置を立ち上がり位置と推定する方法を説明したが、ピークの上り斜面のデータから、立ち上がり位置を推定してもよい。この方法は、反射波の受信波形全体を三角形で近似し、斜辺を受信波形上の２点を通る直線と特定して、左下の頂点を決める処理と言い換えてよい。立ち上り位置の強度、すなわち反射波の強度のゼロ基準を例えば－５０ｄＢとすると、斜辺である受信波形上の２点を通る直線と－５０ｄＢラインとの交点として立ち上がり位置が特定される。

図１６（ａ）の場合、斜辺には反射波と飽和値ＳＶの交点である点Ｐ１、反射波と閾値の交点である点Ｐ２、反射波と残響曲線の交点である点Ｐ３があるので、点Ｐ１～点Ｐ３から、いずれか２点を選べば斜辺を特定できる。例えば、点Ｐ３が点Ｐ１・点Ｐ２を結ぶ線上から大きく外れている時は、点Ｐ１と点Ｐ２で斜辺を特定し、そうでなければ点Ｐ２と点Ｐ３で斜辺を特定してもよい。図１６（ｂ）の場合、点Ｐ２は飽和値ＳＶを越えていて特定できないので、点Ｐ１と点Ｐ３で斜辺を特定すれば良い。図１６（ｃ）の図の場合、飽和値ＳＶとの交点である点Ｐ１が無いので、点Ｐ２と点Ｐ３で斜辺を特定すればよい。

続いて、図１７を用いて、残響曲線に応じた検出条件の動的制御の方法について説明する。反射波ＲＷ１の斜辺上の２点から立ち上がり位置を特定する場合、２点の間に所定値以上のマージンがあった方が良い。例えば、図１７（ａ）の状態に至るまでは、反射波ＲＷ１と残響曲線ＲＢＣとの交点である点Ｐ４と飽和値ＳＶとの間に、所定の閾値(例えば１０ｄＢ)以上のマージンＭ１があり、図１７（ａ）の時に当該マージンＭ１を少し下回ったと仮定する。図１７（ａ）の状態で飽和値ＳＶを変更せず、反射波ＲＷ１の到達時刻が早くなると、反射波ＲＷ１と残響曲線ＲＢＣとの交点である点Ｐ４が飽和値ＳＶに近づき、ラインＬ１を越える位置ではＰ４が飽和値ＳＶを超えるので、Ｐ４を用いて立ち上がり位置を特定する事が出来なくなる。

この時に、検出条件制御部１０４は、予測距離算出部１０３により算出された予測距離を用いて、それまでの車両１の接近速度から次回の検知での、反射波ＲＷ１の斜辺と残響曲線ＲＢＣの交点である点Ｐ５を予測し、点Ｐ５と飽和値ＳＶがマージンＭ１分だけ上回るよう、ソナー１０の送信強度または増幅度を調整する。動的に飽和値ＳＶを制御する場合、アナログ回路での増幅度を調整するよりも、送信強度をデジタル制御する方が、時間遅れが発生し難く、精度を出し易い。

物体が予測通りに接近した場合、図１７（ｂ）の状態になる。ここで予測と飽和値ＳＶの調整を繰り返すと図１７（ｃ）の状態になる。飽和値ＳＶが図１７（ａ）の時のままである場合、ラインＬ１を越えて反射波ＲＷ１が接近すると、残響が飽和値ＳＶを超えるので検知不能になる。しかし、以上の様に、飽和値ＳＶを物体の予測距離と飽和曲線に応じて制御することにより、反射波ＲＷ１と残響曲線ＲＢＣとの交点である点Ｐ４がラインＬ１を越えても検知可能になっている。

このように、検出条件制御部１０４は、予測距離に基づいて、受信波形ＲＷに含まれる反射波ＲＷ１の位置を予測し、予測した反射波ＲＷ１と残響曲線ＲＢＣとの交点を特定し、当該交点と飽和値とのマージンとに基づいて飽和値を引き上げるように制御する。これにより、測距装置１００は、上記の飽和値ＳＶの引き上げにより、残響の影響があるにも関わらず距離を計測できる範囲を広げることができる。

続いて、図１８を用いて、予測距離に基づいて反射波ＲＷ１を検出できないと判定する条件について説明する。以下、反射波ＲＷ１と閾値の交点を利用する場合について説明するが、反射波ＲＷ１の斜辺上の２点から立ち上がり位置を特定する方法では、反射波ＲＷ１と閾値の交点を利用しない事も可能なので、任意に選択した２点に当てはめて適用すれば良い。

飽和値ＳＶを動的に制御しない場合、図１８（ａ）の時に、反射波ＲＷ１の斜辺と飽和値ＳＶとの交点Ｐ１１と残響曲線ＲＢＣと飽和値ＳＶの交点の間の距離をＤＳ３とする。図１８（ａ）の時は、反射波ＲＷ１の斜辺上の交点Ｐ１１と、反射波ＲＷ１の斜辺と残響曲線ＲＢＣとの交点Ｐ１２とを結ぶ直線を延長する事で、反射波ＲＷ１の立ち上がり位置を推定できる。しかし、図１８（ａ）の状態から物体が接近するにつれてＰ１１とＰ１２も接近し、物体が距離ＤＳ３だけ接近した時は、反射波ＲＷ１の斜辺と飽和値ＳＶとの交点Ｐ１１と、残響曲線ＲＢＣと反射波ＲＷ１の斜辺の交点Ｐ１２とが重なって１点になるため、２点を結ぶ線を延長して反射波の立ち上がり位置を特定する事が出来ない。つまり、測距装置１００は、図１８（ａ）の時の距離から距離ＤＳ３だけ進んだら、反射波ＲＷ１を検出できないと判定してもよい。また、図１８（ｂ）に示すように、反射波ＲＷ１が進んだ距離が距離ＤＳ３未満でも、２点が接近すると反射波ＲＷ１の立ち上がり位置を安定して特定する事が困難になる。そこで、２点の強度値の差が所定値(例えば３ｄＢ)未満の時も、反射波ＲＷ１を検出できないと判定しても良い。また、図１８（ｃ）に示すように、反射波ＲＷ１が飽和値ＳＶと交差せず交点を生じない時は、反射波ＲＷ１の斜辺上の２点から立ち上がり位置を特定する方法を適用できないので、反射波ＲＷ１を検知できない場合にあたる、と判定しても良い。更に、反射波ＲＷ１と閾値の交点を利用する場合に、反射波ＲＷ１と閾値が交差せず、交点を生じない時や、反射波ＲＷ１と閾値の交点と、反射波ＲＷ１と残響曲線ＲＢＣの交点との強度値の差が所定値未満の時も、同様に反射波ＲＷ１を検知できないと判定しても良い。いずれかの条件により反射波ＲＷ１を検知できないと判定した時は、測距装置１００は、測定距離の代わりに、予測距離を出力する。

続いて、図１９を用いて、測距装置１００が距離を測定する処理手順を説明する。まず、測距装置１００の特徴量検出部１０１は、受信波形ＲＷを取得し（ステップＳ１）、検出条件制御部１０４により制御された検出条件に基づいて反射波ＲＷ１の特徴量を検出する。

測定距離算出部１０２は、反射波ＲＷ１の特徴量を検出した場合、例えば、反射波ＲＷ１と閾値ＴＨの交点の位置を特定した場合には、反射波ＲＷ１の特徴量（この場合、受信波形上の原点から閾値との交点までの、横軸方向の距離）に基づいて測定距離を算出する（ステップＳ２）。予測距離算出部１０３は、車両１の速度等の車両走行の情報と、測定距離とに基づいて予測距離を算出する（ステップＳ３）。

当該予測距離と、予め特定している残響曲線ＲＢＣとに基づいて、障害物ＯＢの予測距離が残響期間に入る場合、検出条件制御部１０４は、検出条件（閾値ＴＨ）を、残響曲線ＲＢＣを超える閾値ＴＨ１に修正する（ステップＳ４）。この時、閾値ＴＨ１は、障害物ＯＢの予測距離における残響の強度値に、例えば、所定のマージンを加算した値であっても良い。

次回、受信波形ＲＷを取得した場合、特徴量検出部１０１は、新たな検出条件に基づいて反射波ＲＷ１の特徴量を検出して、当該反射波ＲＷ１の特徴量に基づいて測定距離を算出する（ステップＳ５）。このようにして、出力制御部１０５は、新たな測定距離を出力する（ステップＳ６）。

上述のように、測距装置１００は、予測距離に基づいて、障害物ＯＢの位置が残響の影響を受ける位置に属する場合、反射波ＲＷ１の検出条件を調整する。例えば、測距装置１００は、残響曲線ＲＢＣを超える閾値ＴＨ１に基づいて反射波ＲＷ１を検出するようにする。これにより、測距装置１００は、残響の影響を受ける位置に障害物ＯＢが位置する場合でも、障害物ＯＢまでの距離を算出することができる。残響曲線ＲＢＣは障害物を検知する以前に特定できるので、閾値ＴＨ１は障害物を検知する以前に特定できる。つまり、ステップＳ４を、測距装置１００の起動後の最初の回だけ実行し、以後は設定された検出条件を変更しない様にしても良い。この様に、検出条件である閾値ＴＨ１を一連の検出を行う以前に決定して変更しない場合、検出条件は静的に制御されている、と言える。なお、ステップＳ４の処理は、障害物ＯＢの予測距離が残響期間に入る最初の回にだけ実行して、２回目からはスキップする様にしても良いし、障害物ＯＢの予測距離が残響期間に入っている間は、毎回、実行する様にしても良い。これらの場合は、検出条件は一連の検出を行う毎に、その時々の残響曲線に応じて変更されるので、検出条件は動的に制御されている、と言える。

〈第２の実施形態〉
第２の実施形態では、測距装置１００は、予測距離に基づいて、障害物ＯＢの位置が残響の影響を受ける位置に属する場合、反射波ＲＷ１を検出するための閾値を反射波ＲＷ１の強度に基づいて動的に変更する例を説明する。

ここで、図２０に閾値を動的に変更する例を説明する。測距装置１００は、予測距離に基づいて、障害物ＯＢの位置が残響の影響を受ける位置に属すると判断した場合、検出条件制御部１０４は、反射波ＲＷ１を検出するための閾値を反射波ＲＷ１の強度に基づいて変更する。例えば、図２０に示すように、検出条件制御部１０４は、反射波ＲＷ１が近づくほど閾値を高く設定する。すなわち、検出条件制御部１０４は、反射波ＲＷ１ａの位置の場合の閾値ＴＨ１１より、反射波ＲＷ１ｂの位置の場合の閾値ＴＨ１２の方が高い値になるように設定する。このように、測距装置１００は、閾値を動的に高めるので、残響の影響度合いが高まるソナー１０の近くの位置でも距離を算出することができる。

具体的には、検出条件制御部１０４は、反射波ＲＷ１のピーク値の推移に基づいて閾値を動的に変更するようにしてもよい。図２０は、反射波ＲＷ１ａのピークの強度値をもとに次の予測距離における反射波ＲＷ１ｂのピークの強度値の予測値を求め、この次の予測距離におけるピークの強度値から所定の値を差し引いた値を、次の検知における閾値ＴＨ１２としている。反射波ＲＷ１ｂを受信した時点で次の予測距離を算出し、次の予測距離における反射波ＲＷ１ｃのピークの強度値の予測値を求めて、次の検知における閾値ＴＨ１３を求める、という様に、閾値の設定を動的に繰り返す。なお、検出条件制御部１０４は、反射波ＲＷ１ｂのピーク値の推移を空気減衰率に基づいて予測するようにしてもよい。

ここで、図２１に空気減衰曲線の例を示す。図２１は、温度毎の空気減衰曲線の例を示す図である。図２１のグラフの縦軸が受信信号の強度であり、横軸が距離である。いずれの温度でも距離が離れるにつれて受信信号の強度が下がることを示している。また、図２１は、受信信号の強度が温度の影響を受ける事を示し、温度が低い方が受信信号の強度の下降度合いが少ないことを示している。

続いて、図２２に、閾値の形態の例を示す。例えば、図２２（ａ）に示すように、閾値ＴＨ１１～ＴＨ１４が、曲線状であるようにしてもよいし、図２２（ｂ）に示すように、閾値ＴＨ２１～ＴＨ２４が、折線状であるようにしてもよい。また、図２２（ｃ）に示すように、閾値ＴＨ３１～ＴＨ３４が、階段状であるようにしてもよい。前述の様に、閾値ＴＨは反射波を受信する毎に動的に更新しても良いが、折衷的な方法として、反射波ＲＷ１aの受信強度と空気減衰曲線に基づいて、距離ごとの受信強度の予測値を予測受信強度曲線として求め、予測受信強度曲線を基に図２２（ａ）に示すような曲線状の閾値を設定してもよい。設定した閾値は、反射波ＲＷ１ｂや反射波ＲＷ１ｃを受信する毎に更新しても良いし、反射波が予測に沿って変化している事を条件として、閾値を維持しても良い。

また、検出条件制御部１０４は、さらに、閾値が残響曲線ＲＢＣより上になるように、閾値を設定してもよい。つまり、図２２に示す閾値を設定する際に、残響曲線ＲＢＣより上になる事を条件として加えても良い。例えば、予測受信強度曲線に従って設定した閾値が、一部の区間で残響曲線ＲＢＣより下になる場合は、その区間の閾値を残響曲線ＲＢＣより上になる様に補正しても良い。

図２３を用いて、第２実施形態にかかる測距装置１００が距離を測定する処理手順を説明する。まず、ソナー１０が、超音波を送信する（ステップＳ１１）。特徴量検出部１０１は、受信波形ＲＷを取得する（ステップＳ１２）。特徴量検出部１０１は、当該反射波の信号強度が閾値以上（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）である場合、当該反射波ＲＷ１の特徴量を検出し、測定距離算出部１０２は、当該反射波ＲＷ１の位置に基づいて距離を算出する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ２０は、算出した距離が警報範囲内であると判断した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、報知部３０に警報に基づく表示・音声出力させる（ステップＳ１６）。

また、ＥＣＵ２０は、算出した距離が衝突判断範囲内であると判断した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、駆動制御部４０にブレーキを作動させる（ステップＳ１８）。

また、上記距離が、残響の影響範囲に属する場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、検出条件制御部１０４は、反射波ＲＷ１のピーク値を取得する（ステップＳ２０）。続いて、検出条件制御部１０４は、次回の受信における反射波ＲＷ１のピーク値を推定する（ステップＳ２１）。例えば、検出条件制御部１０４は、過去の反射波ＲＷ１のピーク値の増加度合いに基づいて次回の受信における反射波ＲＷ１のピーク値を推定してもよい。つまり、検出条件制御部１０４は、距離と反射波ＲＷ１の信号強度とを対応付けた情報を予め記憶しておき、当該情報に基づいて次回の受信における反射波ＲＷ１のピーク値を推定してもよい（ステップＳ２１）。または、検出条件制御部１０４は、当該反射波ＲＷ１のピーク値と、空気減衰曲線と温度情報とから、予測距離における当該反射波ＲＷ１のピーク値を推定しても良い。検出条件制御部１０４は、推定した反射波ＲＷ１のピーク値に基づいて閾値を更新する（ステップＳ２２）。この様な閾値制御を車両の走行中は繰り返すので、車両１が停止していない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ステップＳ１１へ進む。この場合、ステップＳ１３において、特徴量検出部１０１は、新たな閾値を用いて特徴量を検出することになる。

上述のように、測距装置１００は、反射波が残響期間中に到達する場合に、特徴量の推移に基づいて、特徴量の検出の閾値を動的に変更するので、残響の影響を受ける位置に障害物ＯＢが位置する場合でも、障害物ＯＢまでの距離を算出することができる。

本実施形態の測距装置１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の光記録媒体、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ）等の半導体メモリ装置等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の測距装置１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の測距装置１００で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、本実施形態の測距装置１００のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

以上、本開示の実施形態を説明したが、上述の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら新規な実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。さらに、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、本明細書に記載された実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。

１ 車両
１０ ソナー
２０ ＥＣＵ
３０ 報知部
４０ 駆動制御部
１００ 測距装置
１０１ 特徴量検出部
１０２ 測定距離算出部
１０３ 予測距離算出部
１０４ 検出条件制御部
１０５ 出力制御部

Claims (11)

1. 車両に搭載可能な測距装置であって、
   超音波である送信波の送信、及び、送信波によって生じた反射波の受信を行う送受信部と、
   前記送受信部が受信した受信信号を検波して前記受信信号の強度の時間変化を示す受信波形を得る検波部と、
   前記受信波形に基づいて、前記反射波の特徴量を検出する特徴量検出部と、
   前記特徴量に基づいて、前記測距装置から物体までの距離を測定距離として算出する測定距離算出部と、
   前記測定距離に基づいて次回の測定における測定距離を予測した予測距離を算出する予測距離算出部と、
   前記特徴量の検出に関わる検出条件を制御する検出条件制御部と、
   前記測定距離または前記予測距離の一方を出力値として出力する出力制御部と、
   を備え、
   前記検出条件制御部は、前記予測距離に基づいて、前記送受信部に前記送信波の残響が残存している残響期間中に前記反射波が到達する場合には、前記検出条件を調整し、
   前記出力制御部は、前記予測距離を出力値として出力すべき予測距離出力条件が成立する場合に、前記測定距離に代えて前記予測距離を出力値として出力する
   測距装置。
2. 前記検出条件制御部が制御する検出条件は、前記送信波の強度、前記受信信号の増幅度、または前記受信波形から前記特徴量を検出する検出閾値のうち、少なくとも一つを含み、
   前記検出条件制御部は、前記残響期間中に前記反射波が到達する場合にも、前記受信波形から前記反射波の特徴量を検出可能であるように前記検出条件を予め調整する静的検出条件調整、または、前記反射波が前記残響期間中に到達する場合に、前記受信波形から前記反射波の特徴量を検出可能になるように検出条件を変更する動的検出条件調整、の何れかを実行する、請求項１に記載の測距装置。
3. 前記出力制御部は、前記検出条件制御部が前記予測距離において前記反射波の特徴量が検出可能なように前記検出条件を制御できない場合、または、前記特徴量検出部が前記受信波形から前記反射波の特徴量を検出できない場合、または、前記反射波の特徴量が所定の条件を満たさない場合、のいずれかに該当する場合に前記予測距離出力条件が成立したと判定する、請求項１または請求項２に記載の測距装置。
4. 前記特徴量は、受信波形と残響曲線との交点、または、前記受信波形と前記検出閾値との交点、または、前記受信波形と飽和値の交点、のうち、いずれか２点の強度値を含み、
   前記２点の強度値の差が所定の閾値を越えない場合、または、受信波形と残響曲線との交点が無い場合、または、前記受信波形と前記検出閾値との交点が無い場合は、前記反射波の特徴量が所定の条件を満たさない場合に該当すると判定する、請求項２に記載の測距装置。
5. 前記検出条件制御部は、予め記憶された残響曲線、または前記受信波形から特定された残響曲線に応じて検出条件を調整する、請求項１または請求項２に記載の測距装置。
6. 前記検出条件制御部は、前記送受信部の特性情報を取得し、前記送受信部の特性情報に基づいて前記残響曲線を補正する、請求項５に記載の測距装置。
7. 前記出力制御部は、前記予測距離において前記残響曲線が前記飽和値を超える場合、または、前記予測距離において前記残響曲線が前記検出閾値を超える場合に、前記検出条件制御部が前記予測距離において前記反射波の特徴量が検出可能なように前記検出条件を制御できない場合に該当すると判定する、請求項４に記載の測距装置。
8. 前記検出条件制御部は、前記反射波の特徴量に基づいて前記検出条件を調整する請求項１に記載の測距装置。
9. 前記検出条件制御部は、前記予測距離を更に取得し、前記反射波の特徴量と前記予測距離とに基づいて反射波の予測強度を推定し、前記予測強度に基づいて前記検出条件を調整する、請求項８に記載の測距装置。
10. 前記検出条件制御部は、前記受信波形と残響曲線との交点、または、前記受信波形と検出閾値の交点、または、前記受信波形と飽和値の交点、の３点のうち、少なくとも一つの交点の情報を取得し、前記検出条件制御部は、前記少なくとも一つの交点の情報に応じて検出条件を調整する、請求項１に記載の測距装置。
11. 前記検出条件制御部は、前記予測距離を更に取得し、前記少なくとも一つの交点の情報と前記予測距離に基づいて前記交点の情報の予測値を推定し、前記交点の情報の予測値に応じて検出条件を調整する、請求項１０に記載の測距装置。

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