JPWO2021047927A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、一般的に、超音波センサの分野に関するものである。より具体的には、本発明は、一台の超音波センサによって受信された信号の仰角及び／又は方位角を決定する方法及びシステムに関するものである。 The present invention relates generally to the field of ultrasonic sensors. More particularly , the present invention relates to methods and systems for determining elevation and/ or azimuth angles of signals received by a single ultrasonic sensor.
一次元（１Ｄ）超音波センサを用いた高さ又は仰角の推定は、物理的な制限のため、基本的に非常に困難である。このような超音波センサは、しばしば距離測定に使用される。仰角は、接近速度法（ｒａｔｅ－ｏｆ－ｃｌｏｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）のような幾何学的アプローチに基づいて決定されることがかる。この方法は、例えば、縁石などの物体への接近速度を追跡し、センサの高さにある反射物体と比較して、センサの下にある反射物体へ超音波が移動した距離の差を利用することにもとづいている。 Estimation of height or elevation using one-dimensional (1D) ultrasonic sensors is fundamentally very difficult due to physical limitations. Such ultrasonic sensors are often used for distance measurement. Elevation may be determined based on geometric approaches such as the rate-of-closing method. This method tracks the speed of approach to an object , such as a curb, and utilizes the difference in the distance traveled by the ultrasound to the reflective object below the sensor compared to the reflective object at the height of the sensor. It is based on
他の検知方法には、物体の高さを２Ｄ画像から推定するカメラ支援法（ｃａｍｅｒａ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ）や、三角測量に基づいて仰角を推定する複数のセンサに基づく到着方向法（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ－ｏｆ－ａｒｒｉｖａｌ－ｍｅｔｈｏｄ）が含まれる。 Other detection methods include a camera-assisted approach , which estimates the height of an object from a 2D image , and a multiple-sensor-based direction-of- arrival approach, which estimates elevation based on triangulation. arrival - method ).
しかしながら、これらの方法は、いくつかの欠点がある。一次元接近速度法（ｒａｔｅ－ｏｆ－ｃｌｏｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）は、反射の経時的な同一オブジェクトへの正しい帰属に依存している。帰属を誤ると言うことは、誤った高さが推定されるだけでなく、検出すらも誤ると言うことを意味している。カメラと複数のアンテナに基づく方法は、１Ｄ超音波センサのコストや機械的なロバスト性と言った長所を活かせない。 However, these methods have several drawbacks. One-dimensional rate-of-closing methods rely on correct attribution of reflections to the same object over time. Wrong assignment means not only the wrong height is estimated, but even the detection is wrong . Methods based on cameras and multiple antennas do not take advantage of the cost and mechanical robustness of 1D ultrasonic sensors.
よって本発明の課題は、一台の超音波センサ、特に１Ｄ超音波センサによって受信された信号の仰角を、ロバストネスで費用対効果の高い方法で決定する方法を提供することである。 It is therefore an object of the present invention to provide a method for determining the elevation angle of a signal received by an ultrasonic sensor, in particular a 1D ultrasonic sensor , in a robust and cost-effective manner.
この課題は、独立請求項の特徴によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項に示されている。特に明記しない限り、本発明の実施形態は、互いに自由に組み合わせることができる。 This task is solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments are indicated in the dependent claims. Unless otherwise stated, embodiments of the invention can be freely combined with each other.
１つの態様によれば、本発明は、一台の超音波センサによって受信された信号の仰角及び／又は方位角を決定する方法に関する。超音波センサは、特に一次元（１Ｄ）の超音波センサ、即ち、仰角を決定する物理的なセンサ手段（例えば、高さを決定するための異なる配置を持つ２つのセンサ部分）を備えていないセンサでもよい。この方法は、以下に記載のステップを備える。 According to one aspect , the invention relates to a method of determining elevation and/ or azimuth angles of a signal received by an ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor comprises in particular a one-dimensional (1D) ultrasonic sensor, i.e. a physical sensor means for determining elevation (e.g. two sensor parts with different arrangements for determining height). A sensor that does not exist may be used . The method comprises the steps described below .
先ず、周波数依存の放射パターンを有する一台の超音波センサ、特に、一台の１Ｄ超音波センサが提供されている。「周波数依存の放射パターン」とは、方位角と仰角によって定義される特定の方向におけるセンサのゲイン又は感度が周波数依存性を示す、即ち、超音波周波数を変化させると変化することを意味する。 Firstly , an ultrasonic sensor, in particular a 1D ultrasonic sensor, with a frequency dependent radiation pattern is provided . " Frequency dependent radiation pattern" means that the gain or sensitivity of a sensor in a particular direction defined by azimuth and elevation exhibits frequency dependence, i.e. changes with varying ultrasound frequency. means
さらなるステップとして、少なくとも第一超音波が、第一周波数で送信されている。この第一周波数は、送信パルスの固定周波数であってもよい。代替的には、この第一周波数は、チャープ信号の周波数値、即ち、ランプに沿って又は段階的に周波数が変化する信号であってもよい。 As a further step, at least a first ultrasonic wave is transmitted at a first frequency. This first frequency may be the fixed frequency of the transmitted pulses. Alternatively , this first frequency may be the frequency value of a chirp signal, ie a signal whose frequency changes along a ramp or in steps.
さらなるステップとして、第二超音波が、第二周波数で送信されている。この第二周波数は、送信パルスの固定周波数であってもよい。代替的に、この第二周波数は、チャープ信号の周波数値、即ち、ランプに沿って又は段階的に周波数が変化する信号であってもよい。第二周波数は、第一周波数とは異なる周波数値を有する。 As a further step, a second ultrasonic wave is transmitted at a second frequency. This second frequency may be the fixed frequency of the transmitted pulses. Alternatively , this second frequency may be the frequency value of a chirp signal, ie a signal whose frequency changes along a ramp or in steps. The second frequency has a different frequency value than the first frequency.
第一及び第二超音波の送信後、第一及び第二超音波の反射は、前記超音波センサによって受信されている。これらの反射は、特定の物体、特に、同一の超音波センサの周囲にある一つの同じ物体、例えば縁石、車、壁によって引き起こされている。 After transmitting the first and second ultrasonic waves, reflections of the first and second ultrasonic waves are received by the ultrasonic sensor. These reflections are caused by specific objects , in particular one and the same object around the same ultrasonic sensor, eg curbs, cars, walls.
最後に、第一及び第二の反射した超音波の仰角及び／又は方位角は、第一及び第二超音波の反射の振幅に基づいて決定されている。この決定するステップは、放射パターンの周波数依存性に関する情報を用いて、仰角及び／又は方位角を、決定する又は推定してもよい。 Finally, the elevation and/ or azimuth angles of the first and second reflected ultrasound waves are determined based on the amplitudes of the first and second ultrasound reflections. This determining step may use information about the frequency dependence of the radiation pattern to determine or estimate elevation and/ or azimuth angles.
仰角及び／又は方位角の決定は、第一及び第二超音波の受信された反射の振幅間の比率を算出し、この算出された比率を、仰角及び／又は方位角にマッピングすることによって実行され、このマッピングが、特定の振幅比を仰角及び／及びは方位角に関連付ける所定の比率曲線又は比率データセットに基づいて実行される。この比率曲線又は比率データセットは、超音波センサの放射パターンの周波数依存性を示すセンサ固有の情報であってもよい。 Determination of elevation and/ or azimuth includes calculating a ratio between amplitudes of received reflections of the first and second ultrasound waves and mapping this calculated ratio to elevation and/ or azimuth. and this mapping is performed based on a predetermined ratio curve or ratio data set relating specific amplitude ratios to elevation and/ or azimuth angles. This ratio curve or ratio data set may be sensor-specific information that indicates the frequency dependence of the radiation pattern of the ultrasonic sensor.
この方法は、超音波センサの周波数依存性を利用して高さ情報及び／又は方位情報を導出することができるので、超音波センサのコスト及び機械的なロバスト性の利点を維持できることが有利である。更に、振幅比に基づいて、超音波の実際の振幅の高さに依存しない仰角及び／又は方位角を決定することも可能である。 The method can exploit the frequency dependence of ultrasonic sensors to derive height and/ or orientation information, thus retaining the cost and mechanical robustness advantages of ultrasonic sensors. is advantageous. Furthermore, based on the amplitude ratio, it is also possible to determine elevation and/ or azimuth angles that are independent of the actual amplitude height of the ultrasound.
一実施形態によれば、超音波センサの放射パターンは、周波数の増加とともに狭くなる。言い換えれば、センサ感度が特定の感度値まで低下する放射パターンの開口角度は、周波数が高くなるにつれ小さくなる。また、逆の構成も可能であり、即ち、超音波センサの放射パターンは、周波数が低くなるにつれ広くなる。したがって、特定の周波数ギャップを有する少なくとも二つの超音波周波数を使用することにより、仰角及び／又は方位角を示す振幅差が生じる。 According to one embodiment, the radiation pattern of the ultrasonic sensor narrows with increasing frequency. In other words , the opening angle of the radiation pattern at which the sensor sensitivity drops to a particular sensitivity value decreases with increasing frequency. The opposite arrangement is also possible , ie the radiation pattern of the ultrasonic sensor becomes broader at lower frequencies. Thus, using at least two ultrasound frequencies with a specific frequency gap results in an amplitude difference indicative of elevation and/ or azimuth.
一実施形態によれば、仰角を決定するステップは、垂直方向における放射パターンの曖昧性の除去も含まれる。超音波センサの放射特性は、水平又は基本的に水平な面に対して対称であってもよい。この対称性は、曖昧性をもたらすことがあり、即ち、特定の検出が単一の仰角に関連付けられているのではなく、少なくとも一対の仰角に関連付けられてしまう。曖昧性の除去により、仰角に対する検出の曖昧さのない関連付けが可能になる。 According to one embodiment, determining the elevation angle also includes disambiguating the radiation pattern in the vertical direction. The radiation properties of the ultrasonic sensor may be symmetrical about a horizontal or essentially horizontal plane. This symmetry can lead to ambiguity, ie a particular detection is not associated with a single elevation angle, but with at least a pair of elevation angles. Disambiguation allows unambiguous association of detection to elevation angle .
一実施形態によれば、垂直方向における放射パターンの曖昧性は、垂直方向に非対称な放射パターンを提供する少なくとも一台の超音波センサを使用することによって除去されている。この非対称性は、周波数依存の非対称であってもよい。それによって、周波数の異なる二つ以上の超音波を使用することにより、曖昧さのない高さ情報をもたらすことができる。 According to one embodiment, radiation pattern ambiguity in the vertical direction is eliminated by using at least one ultrasonic sensor that provides a vertically asymmetric radiation pattern. This asymmetry may be a frequency dependent asymmetry. Thereby , the use of two or more ultrasound waves of different frequencies can provide unambiguous height information.
一実施形態によれば、垂直方向における放射パターンの曖昧性は、少なくとも一台の更なる超音波センサが受信した反射を用いることによって除去されている。この更なる超音波センサは、異なる配置で備えてもよく、又は垂直方向における非対称の放射パターンを含んでもよい。 According to one embodiment, ambiguity of the radiation pattern in the vertical direction is removed by using reflections received by at least one additional ultrasonic sensor. This additional ultrasonic sensor may be provided in a different arrangement or may include an asymmetric radiation pattern in the vertical direction.
一実施形態によれば、垂直方向における放射パターンの曖昧性は、検出された物体が、下半分の空間に配置されていると仮定して除去されている。この仮定は、（通常の運転状況では）物体が高いところで下にぶら下がっているよりも、引くところで地面に置かれている可能性の方がはるかに多いと言う事実を利用している。 According to one embodiment, the radiation pattern ambiguity in the vertical direction is removed assuming that the detected object is located in the lower half of space. This assumption takes advantage of the fact that ( under normal driving conditions ) an object is much more likely to be on the ground in a draw than it is hanging down high.
一実施形態によれば、垂直方向における放射パターンの曖昧性は、超音波とは異なる技術を用いた少なくとも１つの更なるセンサを使用することによって除去されている。このようなセンサは、例えば、更なる運転支援用途のために車両に既設されているカメラ、レーダセンサ、及び／又はＬＩＤＡＲセンサであってもよい。この様な更なるセンサに基づいて、曖昧性は、この更なるセンサから提供される情報を評価することによって解決できる。 According to one embodiment, the radiation pattern ambiguity in the vertical direction is eliminated by using at least one additional sensor with a technology different from ultrasound. Such sensors may, for example, be cameras, radar sensors and/ or LIDAR sensors already installed in the vehicle for further driver assistance applications. Based on such additional sensors, the ambiguity can be resolved by evaluating the information provided by this additional sensor.
一実施形態によれば、物体の方位角は、他の位置に配置されている少なくとも一台の更なる超音波センサに基づいて決定されている。通常、複数の超音波センサが、車両の周り、例えば、バンパの異なる位置に配置されている。一台又は複数台の隣接する超音波センサによって提供される情報は、方位情報を決定するために使用することができる。 According to one embodiment, the azimuth angle of the object is determined based on at least one further ultrasonic sensor arranged at another position . A plurality of ultrasonic sensors are usually placed at different locations around the vehicle, for example in the bumper. Information provided by one or more adjacent ultrasonic sensors can be used to determine orientation information.
一実施形態によれば、第一及び第二超音波の送信は、周波数変調された送信パルスを超音波センサに提供することによって実行されている。これによって、送信パルスは、仰角を決定することができる少なくとも２つの異なる周波数を含む。 According to one embodiment, the transmission of the first and second ultrasound waves is performed by providing frequency-modulated transmission pulses to the ultrasound sensor. Thereby , the transmitted pulse contains at least two different frequencies from which the elevation angle can be determined.
一実施形態によれば、前記周波数変調された送信パルスは、時間とともに線形又は非線形（例えば、指数関数的）に変化した周波数を含む。例えば、送信パルスの周波数は、開始周波数から停止周波数までチャープしてもよい。これによって、複数の周波数を含む超音波信号が送信しされ、かつ仰角を決定するために、前記信号の反射を評価することができる。 According to one embodiment, the frequency -modulated transmit pulse comprises a frequency that varies linearly or non-linearly (eg exponentially) with time. For example, the frequency of the transmit pulse may chirp from a start frequency to a stop frequency. Hereby an ultrasound signal containing a plurality of frequencies is transmitted and the reflection of said signal can be evaluated in order to determine the elevation angle.
一実施形態によれば、前記周波数変調された送信パルスは、時間とともに段階的に変化する周波数を含む。言い換えれば、段階的に周波数変調された超音波信号が、送信されている。この様な段階的な周波数変調された超音波シグナルは、仰角を決定するために使用することができる複数の別個の周波数を含む。 According to one embodiment, said frequency-modulated transmit pulse comprises a time-stepped frequency. In other words, a stepwise frequency modulated ultrasound signal is being transmitted . Such a stepped frequency modulated ultrasound signal contains multiple distinct frequencies that can be used to determine elevation.
代替的には、異なる中心周波数を有する複数の送信パルスが超音波センサに提供されている。この送信パルスは、このパルス間の反射信号を評価できるようにするために、異なる時点に送信されてもよい。 Alternatively , multiple transmit pulses with different center frequencies are provided to the ultrasonic sensor. This transmitted pulse may be sent at different times in order to be able to evaluate the reflected signal between the pulses.
ある更なる態様によれば、本発明は、周波数依存の放射パターンを有する少なくとも一台の超音波センサと、超音波センサへの超音波信号の提供を制御する制御部とを備える、運転支援システムに関するものである。この制御部は、
－ 少なくとも第一超音波の送信を、第一周波数で開始する、
－ 少なくとも第二超音波の送信を、第一周波数とは異なる第二周波数で開始する、
－ 第一及び第二超音波の反射に関する情報を受信し、前記反射を特定の物体によって引き起こす、
－ 第一及び第二超音波の反射の振幅に基づいて、第一及び第二の反射した超音波の仰角及び／又は方位角を決定する、
－ 第一及び第二超音波の受信した反射の振幅の間の比率を算出することによって仰角及び／又は方位角を決定する、かつ算出された比率を仰角及び／又は方位角にマッピングし、このマッピングが、特定の振幅比を仰角及び／又は方位角に関連付ける所定の比率曲線又は比率データセットに基づいて実行される、
ように構成されている。
According to a further aspect , the invention comprises at least one ultrasonic sensor having a frequency dependent radiation pattern and a controller for controlling the provision of ultrasonic signals to the ultrasonic sensor. , which relates to driving assistance systems. This control unit
- starting the transmission of at least the first ultrasound wave at the first frequency ;
- initiate transmission of at least a second ultrasound wave at a second frequency different from the first frequency ,
- receiving information about the reflection of the first and second ultrasound waves, said reflection being caused by a particular object ;
- determining the elevation and/ or azimuth angles of the first and second reflected ultrasound waves based on the amplitudes of the reflections of the first and second ultrasound waves;
- determining the elevation and/or azimuth angle by calculating the ratio between the amplitudes of the received reflections of the first and second ultrasound waves, and converting the calculated ratio into the elevation and/ or azimuth angle; and the mapping is performed based on a predetermined ratio curve or ratio data set that relates specific amplitude ratios to elevation and/ or azimuth angles .
is configured as
更なる他の様態によれば、本発明は、運転支援システムを備える車両に関するものである。この運転システムは、上述の実施形態のいずれかによる方法を実施する様に構成されている。 According to yet another aspect , the invention relates to a vehicle with a driving assistance system. The operating system is configured to implement the method according to any of the embodiments described above.
本開示において使用される「車両」という用語は、自動車、トラック、バス、列車、又はその他の動力車両を意味してもよい。 The term " vehicle" as used in this disclosure may mean an automobile, truck, bus, train, or other motorized vehicle.
また、「超音波センサ」と言う用語は、２０ｋＨｚを超える周波数の音波を送受信するように構成されたセンサを意味してもよい。 The term "ultrasound sensor" may also refer to sensors configured to transmit and receive sound waves at frequencies greater than 20 kHz.
本発明で使用される「基本的に」又は「略」という用語は、正確な値から＋／－１０％、好ましくは＋／－５％の差、及び／又は、その変化が、機能及び／又は交通法規に対して重要でない程度の差であることを意味している。 The terms " essentially " or " substantially" as used in the present invention refer to a difference of +/−10%, preferably +/−5% from the exact value and/ or any variation thereof and/ or the difference is insignificant for traffic regulations.
特定の特徴及び利点を含む本発明の様々な態様は、以下の詳細な説明及び添付図面から容易に理解され得る。 Various aspects of the invention, including particular features and advantages, can be readily understood from the following detailed description and accompanying drawings .
次に、本発明は、例示的な実施形態が示されている添付図面を参照することにより、より完全に説明する。図中の実施形態は、好ましい実施形態に関連するものであってもよいが、実施形態に関連して説明される全ての要素及び特徴は、適切である限り、本明細書で説明される他の実施形態及び特徴と組み合わせて、特に、先に詳しく説明した実施形態と関連して使用してもよい。しかしながら、本発明は、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。該当する限り、以下の説明全体を通して、同様の参照番号は、同様の要素、部品、アイテム、又は、機能を示すために使用されている。 The invention will now be described more fully by reference to the accompanying drawings, in which illustrative embodiments are shown. Although the embodiments in the figures may relate to the preferred embodiments , all elements and features described in connection with the embodiments are described herein as far as appropriate. It may be used in combination with other embodiments and features, particularly in connection with the embodiments detailed above. However , this invention should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Where applicable, like reference numbers are used throughout the following description to denote like elements, parts, items, or functions.
本明細書に開示された本発明の特徴、特許請求の範囲、実施例、及び／又は図は、個別に又はこれらの任意の組み合わせの両方において、本発明を様々な形態で実施するための材料となり得る。 The features, claims, examples, and/ or figures of the invention disclosed herein, both individually and in any combination thereof, are material for implementing the invention in its various forms. can be .
図１は、車両１が、縁石３に隣接する駐車スペースに駐車している駐車状況を、概略的な上面図として示す。車両１は、車両１の異なる位置に配置された複数の超音波センサ２を有する運転支援システムを備える。縁石３は、特定の高さを占有することができ、運転支援システムによって、具体的には、運転支援システムの一台又は複数台の超音波センサ２によって検出することができる。 FIG. 1 shows , as a schematic top view, a parking situation in which a vehicle 1 is parked in a parking space adjacent to a curb 3 . The vehicle 1 comprises a driving assistance system comprising a plurality of ultrasonic sensors 2 arranged at different positions of the vehicle 1 . The curb 3 can occupy a certain height and can be detected by the driving assistance system, in particular by one or more ultrasonic sensors 2 of the driving assistance system.
図２は、駐車状況の側面図を示うす。左側には、一台又は複数台の超音波センサ２を備えてもよい車両１のバンパ１．１が示されている。超音波センサ２は、下半分の空間ＬＨＳをカバーする下側の放射パターン部分と、上半分の空間ＵＨＳをカバーする上側の放射パターン部分とを含む放射パターン２．１を有していてもよい。破線は、上述の下側放射パターン部分と上述の上側放射パターン部分で、放射パターン２．１を分割する水平面を示す。縁石３は、上述の下半分空間ＬＨＳに配置されてもよい。 FIG. 2 shows a side view of a parking situation. On the left side the bumper 1.1 of the vehicle 1, which may be equipped with one or more ultrasonic sensors 2, is shown . The ultrasonic sensor 2 has a radiation pattern 2.1 comprising a lower radiation pattern portion covering the lower half space LHS and an upper radiation pattern portion covering the upper half space UHS. may The dashed line indicates the horizontal plane dividing the radiation pattern 2.1 into the above-mentioned lower radiation pattern portion and the above-mentioned upper radiation pattern portion. A curb 3 may be placed in the lower half space LHS described above.
図３は、垂直方向における超音波センサ２の放射パターン２．１を示す、即ち、角度の値は、様々な周波数値での仰角を示す。実線は第一周波数での放射パターン２．１を示し、かつ破線は第二周波数での放射パターン２．１を示していて、この第一及び第二周波数は異なり、かつ第一周波数は、第二周波数よりも高い。図示されているように、超音波センサ２の放射パターン２．１は、周波数の増加とともに狭くなる。 FIG. 3 shows the radiation pattern 2.1 of the ultrasonic sensor 2 in the vertical direction, ie the angle values indicate elevation angles at different frequency values. The solid line shows the radiation pattern 2.1 at the first frequency and the dashed line shows the radiation pattern 2.1 at the second frequency, the first and second frequencies being different and the first frequency being higher than the second frequency. As shown , the radiation pattern 2.1 of the ultrasonic sensor 2 narrows with increasing frequency.
それ故、超音波センサ２に少なくとも２つの異なる周波数での超音波を提供し、異なる周波数を有する反射波の振幅を評価することにより、上述の反射を引き起こす物体（本例では縁石３）に対する仰角αを決定することができる。より具体的には、反射波の振幅を比較することにより仰角αを決定することができる。放射パターンの異なる形状につながる放射パターンの周波数依存性、したがって放射パターンの仰角依存性に基づいて、物体の仰角αを決定することができる。 Therefore, by providing the ultrasonic sensor 2 with ultrasonic waves at at least two different frequencies and evaluating the amplitude of the reflected waves with different frequencies, the elevation angle relative to the object (in this example the curb 3) causing the above-mentioned reflections α can be determined . More specifically, the elevation angle α can be determined by comparing the amplitudes of the reflected waves. Based on the frequency dependence of the radiation pattern, which leads to different shapes of the radiation pattern , and hence the elevation angle dependence of the radiation pattern, the elevation angle α of the object can be determined .
反射波の振幅を比較するステップは、反射波の振幅の比率を算出し、かつこの比率を仰角値にマッピングすることを含み、このマッピングは、特定の振幅比を仰角及び／又は方位角に関連付ける所定の比率曲線又は比率データセットに基づいて実行されている。 The step of comparing the amplitudes of the reflected waves includes calculating a ratio of the amplitudes of the reflected waves and mapping the ratios to elevation values, the mapping mapping a particular amplitude ratio to elevation and/ or azimuth. It is performed based on a predetermined ratio curve or ratio data set relating to corners.
図４は、異なる周波数を有し、異なる仰角から受信される反射波の振幅の商を示すグラフを表している。このグラフによれば、第一周波数を有する第一反射波と第二周波数を有する第二反射波との比率の値を仰角に関連付けることができる。 FIG. 4 presents a graph showing the quotient of amplitudes of reflected waves having different frequencies and received from different elevation angles. According to this graph, the value of the ratio of the first reflected wave having the first frequency to the second reflected wave having the second frequency can be related to the elevation angle.
図３～５に示されているように、放射パターン２．１は、中心仰角に関して対称又は基本的に対称であってもよい。この例において、中心仰角は、例えば、０°又は基本的に０°であってもよく、即ち、この放射パターン２．１は、水平面に関して対称であってもよい。他の実施形態によれば、車両に搭載された超音波センサは、僅かに上向きに傾斜していてもよい。したがって、例えば、中心仰角は、１°から１０°の範囲、特に、１°から４°の範囲であってよい。放射パターン２．１の上述の対称性は、仰角を決定する際に曖昧性をもたらしてもよく、即ち、反射波の特定の振幅比は、少なくとも二つの仰角に関連付けることができる。第一の、正の仰角は、上半分の空間ＵＨＳに配置してもよく、第二の、負の仰角は、下半分の空間ＬＨＳに配置してもよい。 As shown in FIGS. 3-5, the radiation pattern 2.1 may be symmetrical or essentially symmetrical about the central elevation angle. In this example, the central elevation angle may for example be 0° or essentially 0°, ie this radiation pattern 2.1 may be symmetrical with respect to the horizontal plane. According to another embodiment, the vehicle-mounted ultrasonic sensor may be tilted slightly upwards. Thus , for example, the central elevation angle may be in the range 1 ° to 10°, in particular in the range 1° to 4°. The above-mentioned symmetry of the radiation pattern 2.1 may lead to ambiguity in determining the elevation angle, i.e. a certain amplitude ratio of the reflected wave can be associated with at least two elevation angles. can. A first , positive elevation angle may be located in the upper half- space UHS, and a second , negative elevation angle may be located in the lower half- space LHS.
仰角の上述の曖昧性は、様々な方法によって解決できる。 The elevation angle ambiguity described above can be resolved in a variety of ways .
第一実施形態によれば、更なるセンサ、特に、他のセンサの水平対称面に対して非対称である放射パターンを有する超音波センサを使用することができる。この更なるセンサから得られる測定された振幅に基づいて、曖昧性を改善することができる。 According to a first embodiment, it is possible to use further sensors, in particular ultrasonic sensors, which have a radiation pattern which is asymmetric with respect to the horizontal plane of symmetry of the other sensor. The ambiguity can be improved based on the measured amplitudes obtained from this additional sensor.
他の実施形態によれば、ほとんどの場合、仮定が正しい検出結果をもたらすため、検出された物体が常に下半分の空間ＬＨＳに配置されると仮定することによって、曖昧性を改善することができる。 According to another embodiment, the ambiguity is improved by assuming that the detected object is always located in the lower half- space LHS, since the assumption yields correct detection results in most cases. be able to.
更なる他の実施形態によれば、この曖昧性は、更なる情報源、例えば、傾斜した放射パターン（即ち、放射パターンのビーム最大値が、最初のセンサの水平面上に配置されていない）を有する別の超音波センサを使用することによって改善できる。更なる例としては、超音波とは異なる技術を使用するセンサ、例えば、カメラ、レーダセンサ、ライダセンサなどでもよい。 According to yet another embodiment, this ambiguity is derived from a further source of information, e.g. a tilted radiation pattern ( i.e. the beam maximum of the radiation pattern is located on the horizontal plane of the first sensor). can be improved by using another ultrasonic sensor with Further examples may be sensors using technologies other than ultrasound, such as cameras, radar sensors, lidar sensors, and the like.
また、車両１の異なる位置で、上述の一台又は複数の超音波センサによって得られた情報は、曖昧性を除去するために使用することができる。言い換えれば、軌道に沿った異なる車両位置で収集された複数の情報が、曖昧性を除去するために使用される。 Also , the information obtained by one or more of the above-mentioned ultrasonic sensors at different positions of the vehicle 1 can be used to disambiguate . In other words , multiple pieces of information collected at different vehicle positions along the trajectory are used to disambiguate .
図５に示すように、超音波センサの放射パターンは、２Ｄ形状、即ち、方位角と仰角から見て特定のビーム形状を有してもよい。したがって、検出結果の曖昧性は、水平方向、即ち、方位角でも発生する。方位角の曖昧性を解消するために、別の場所（例えば、バンパの別の位置）に配置された更なるセンサの情報を使用することができる。方位角の曖昧性を修正するための好ましい手法は、三辺測量であってもよい。 As shown in FIG. 5 , the radiation pattern of the ultrasonic sensor may have a 2D shape, ie a specific beam shape when viewed in azimuth and elevation. Therefore , ambiguity in detection results also occurs in the horizontal direction, ie in azimuth. To resolve the azimuth angle ambiguity, information from additional sensors placed at other locations (eg, other locations on the bumper) can be used . A preferred technique for correcting azimuth ambiguity may be trilateration .
上述のように、仰角の決定は、超音波センサ２の放射パターンの周波数依存性、即ち、放射ビームの２Ｄ形状が超音波の周波数に依存することを利用する。少なくとも２つの異なる周波数を有する超音波は、以下のように生成することができる。 As mentioned above, the elevation angle determination takes advantage of the frequency dependence of the radiation pattern of the ultrasonic sensor 2 , ie the 2D shape of the radiation beam depends on the frequency of the ultrasonic waves. Ultrasound waves having at least two different frequencies can be generated as follows .
第一実施形態によれば、二つ又はそれ以上の異なる中心周波数を有する送信パルスを使用することができる。 According to a first embodiment, transmit pulses with two or more different center frequencies can be used .
第二実施形態によれば、周波数変調された送信パルスを使用することができる。この周波数変調された送信パルスは、例えば、線形周波数変調信号（「チャープ・シグナル」とも呼ばれる）であってもよい。 According to a second embodiment, frequency modulated transmit pulses can be used . This frequency modulated transmit pulse may be , for example, a linear frequency modulated signal (also called a "chirp signal").
第三実施形態によれば、周波数がステップ関数に従う、単一の周波数変調された送信パルスを使用することができる。 According to a third embodiment, a single frequency modulated transmit pulse can be used whose frequency follows a step function.
図６は、線形周波数変調信号とステップ周波数変調信号を示す。線形周波数変調信号の周波数は、時間と共に線形に変化し、一方、ステップ周波数変調信号の周波数は、時間と共に段階的に変化する。 FIG. 6 shows a linear frequency modulated signal and a stepped frequency modulated signal. The frequency of a linear frequency modulated signal varies linearly with time, while the frequency of a step frequency modulated signal varies stepwise with time.
図７は、超音波センサ２によって受信された信号の仰角αを決定する方法ステップを表しているブロック図を示す。 FIG. 7 shows a block diagram representing the method steps of determining the elevation angle α of the signal received by the ultrasonic sensor 2 .
最初に、周波数依存の放射パターンを有する一台の超音波センサ２が提供される（Ｓ１０）。 First, an ultrasonic sensor 2 with a frequency dependent radiation pattern is provided (S10).
この超音波センサ２は、第一周波数で少なくとも第一超音波を送信し（Ｓ１１）、第一周波数とは異なる第二周波数で第二超音波を送信する（Ｓ１２）。 This ultrasonic sensor 2 transmits at least a first ultrasonic wave at a first frequency (S11), and a second ultrasonic wave at a second frequency different from the first frequency (S12).
超音波の送信後、第一及び第二超音波の反射が受信され、反射は特定の物体によって引き起こされる（Ｓ１３）。 After transmitting the ultrasonic waves, the reflections of the first and second ultrasonic waves are received , and the reflections are caused by specific objects (S13).
反射の受信後、第一及び第二超音波の反射の振幅に基づいて、第一及び第二の反射した超音波の仰角αが決定されている（Ｓ１４）、一方、仰角αの決定は、第一及び第二超音波の受信された反射の振幅の間の比率を算出し、この算出された比率を仰角αにマッピングすることによって実施され、マッピングは、予め決定されている特定の振幅比と仰角を関連付けた比率曲線又は比率データセットに基づいて実施される。 After receiving the reflections , the elevation angles α of the first and second reflected ultrasound waves are determined ( S14) based on the amplitudes of the reflections of the first and second ultrasound waves , while the determination of the elevation angle α is , calculating the ratio between the amplitudes of the received reflections of the first and second ultrasound waves and mapping this calculated ratio to the elevation angle α , where the mapping is predetermined It is based on a ratio curve or ratio data set that relates specific amplitude ratios to elevation angles.
留意すべきは、上述の説明及び図面は、単に、提案されている発明の原理を例示しているということである。当業者であれば、本明細書には明示的に説明又は示されていなくとも、本発明の原理を具現化できる様々な構成を実施できるであろう。 It should be noted that the foregoing description and drawings merely illustrate the principles of the proposed invention. Those skilled in the art will be able to implement various arrangements that may embody the principles of the invention, even though not explicitly described or shown herein.
１ 車両
１．１ バンパ
２ 超音波センサ
２．１ 放射パターン
３ 縁石
ＬＨＳ 下半分の空間
ＵＨＳ 上半分の空間
1 vehicle 1.1 bumper 2 ultrasonic sensor 2.1 radiation pattern 3 curb LHS lower half space UHS upper half space
Claims (14)
－ 周波数依存の放射パターン（２．１）を有する一台の超音波センサ（２）を提供するステップ（Ｓ１０）、
－ 少なくとも第一超音波を第一周波数で送信するステップ（Ｓ１１）、
－ 少なくとも第二超音波を第一周波数とは異なる第二周波数で送信するステップ（Ｓ１２）、
－ 第一及び第二超音波の反射を受信するステップ（Ｓ１３）であって、前記反射は特定の物体によって引き起こされる、ステップ（Ｓ１３）、
－ 第一及び第二超音波の反射の振幅に基づいて、第一及び第二の反射した超音波の仰角（α）及び／又は方位角を決定するステップ（Ｓ１４）、
を備える方法において、
仰角（α）及び／又は方位角の決定は、第一及び第二超音波の受信された反射の振幅間の比率を算出し、算出された比率を、仰角及び／又は方位角にマッピングし、
前記マッピングは、特定の振幅比を仰角（α）及び／又は方位角に関連付ける所定の比率曲線又は比率データセットに基づいて実行されることを特徴とする方法。 A method of determining elevation (α) and/ or azimuth angles of a signal received by an ultrasonic sensor (2) , the method comprising the steps of:
- providing (S10) an ultrasonic sensor (2) with a frequency dependent radiation pattern (2.1) ,
- transmitting (S11) at least a first ultrasound wave at a first frequency ;
- transmitting at least a second ultrasonic wave at a second frequency different from the first frequency (S12);
- receiving (S13) the reflections of the first and second ultrasound waves, said reflections being caused by a particular object (S13);
- determining (S14) the elevation (α) and/or azimuth angles of the first and second reflected ultrasound waves based on the amplitudes of the reflections of the first and second ultrasound waves ;
a method comprising
Determination of the elevation angle (α) and/ or azimuth angle is performed by calculating the ratio between the amplitudes of the received reflections of the first and second ultrasound waves and converting the calculated ratio to the elevation angle and/ or mapping to azimuth ,
A method, wherein said mapping is performed based on a predetermined ratio curve or ratio data set relating specific amplitude ratios to elevation (α) and/ or azimuth angles.
前記制御部は、
－ 少なくとも第一超音波の送信を、第一周波数で開始する、
－ 少なくとも第二超音波の送信を、第一周波数とは異なる第二周波数で開始する、
－ 第一及び第二超音波の反射に関する情報を受信し、前記反射を特定の物体によって引き起こす、
－ 第一及び第二の反射した超音波の仰角（α）及び／又は方位角を決定する、
－ 第一及び第二超音波の受信した反射の振幅の間の比率を算出することによって仰角及び／又は方位角を決定する、かつ算出された比率を仰角及び／又は方位角にマッピングし、前記マッピングが、特定の振幅比を仰角（α）及び／又は方位角に関連付ける所定の比率曲線又は比率データセットに基づいて実行される、
ように構成されていることを特徴とする運転支援システム。 A driving assistance system comprising at least one ultrasonic sensor (2) having a frequency dependent radiation pattern and a control unit for controlling the provision of ultrasonic signals to the ultrasonic sensor ,
The control unit
- starting the transmission of at least the first ultrasound wave at the first frequency ;
- initiate transmission of at least a second ultrasound wave at a second frequency different from the first frequency ,
- receiving information about the reflection of the first and second ultrasound waves, said reflection being caused by a particular object ;
- determining the elevation (α) and/ or azimuth angles of the first and second reflected ultrasound waves;
- determining the elevation and/or azimuth angle by calculating the ratio between the amplitudes of the received reflections of the first and second ultrasound waves, and converting the calculated ratio into the elevation and/ or azimuth angle; wherein said mapping is performed based on a predetermined ratio curve or ratio data set relating specific amplitude ratios to elevation (α) and/ or azimuth angles .
A driving support system characterized by being configured as follows .
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