特開 2022-106605 物体検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022106605

(43)【公開日】2022-07-20

(54)【発明の名称】物体検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/526 20060101AFI20220712BHJP

   G01S 7/32 20060101ALI20220712BHJP

【ＦＩ】

G01S7/526 M

G01S7/32 220

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021001721

(22)【出願日】2021-01-07

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菅江 一平

(72)【発明者】

【氏名】佐々 浩一

【テーマコード（参考）】

5J070

5J083

【Ｆターム（参考）】

5J070AB01

5J070AC02

5J070AF03

5J070AH12

5J070AH14

5J070AH19

5J070AH31

5J070AJ13

5J070AK16

5J083AB13

5J083AC09

5J083AD04

5J083AF09

5J083BA01

5J083BE24

5J083BE25

5J083CA01

5J083CB01

5J083EC19

(57)【要約】

【課題】吸収減衰の影響を考慮するか否かを切り替えながら、ＣＦＡＲ信号に基づく物体の検出を適切に実行する。
【解決手段】本開示の一例としての物体検出装置は、ＣＦＡＲ処理により、検出タイミングにおけるＣＦＡＲ信号を取得するＣＦＡＲ処理部と、ＣＦＡＲ信号と閾値との比較に基づいて、物体に関する情報を検出する検出処理部と、検出タイミングが所定の第１区間に属する場合に、閾値を、送信波および受信波が伝播する媒質の温度を検出する温度センサの検出結果を考慮して算出された第１閾値に設定し、検出タイミングが第１区間と異なる所定の第２区間に属する場合に、閾値を、温度センサの検出結果を考慮することなく算出された第２閾値に設定する閾値処理部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信波を送信する送信部と、
物体での反射により戻ってきた前記送信波としての受信波を受信する受信部と、
ある検出タイミングで受信された前記受信波に基づく第１処理対象信号の値と、前記検出タイミングの前後の所定の区間において受信された前記受信波に基づく第２処理対象信号の値の平均値と、に基づくＣＦＡＲ処理により、前記検出タイミングにおけるＣＦＡＲ信号を取得するＣＦＡＲ処理部と、
前記ＣＦＡＲ信号と閾値との比較に基づいて、前記物体に関する情報を検出する検出処理部と、
前記検出タイミングが所定の第１区間に属する場合に、前記閾値を、前記送信波および前記受信波が伝播する媒質の温度を検出する温度センサの検出結果を考慮して算出された第１閾値に設定し、前記検出タイミングが前記第１区間と異なる所定の第２区間に属する場合に、前記閾値を、前記温度センサの検出結果を考慮することなく算出された第２閾値に設定する閾値処理部と、
を備える、物体検出装置。

【請求項2】

前記送信部による前記送信波の送信および前記受信部による前記受信波の受信は、所定の位置および姿勢で固定的に設置された同じ送受波器を用いて行われ、
前記第１区間および前記第２区間は、前記送受波器の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められている、
請求項１に記載の物体検出装置。

【請求項3】

前記第１区間は、前記物体に関する情報を検出する対象ではない前記物体としての非検出対象での反射に基づく前記受信波に基づくクラッタの値が所定値以下となる区間として前記送受波器の前記設置位置および前記設置姿勢に応じて予め決められており、
前記第２区間は、前記クラッタの値が前記所定値よりも大きくなる区間として前記送受波器の前記設置位置および前記設置姿勢に応じて予め決められている、
請求項２に記載の物体検出装置。

【請求項4】

前記所定値は、前記送受波器において定常的に発生する定常ノイズに対応する、
請求項３に記載の物体検出装置。

【請求項5】

前記ＣＦＡＲ処理部は、前記第１処理対象信号の値と前記第２処理対象信号の値の平均値との差分に基づく第１ＣＦＡＲ処理と、前記第１処理対象信号の値と前記第２処理対象信号の値の平均値との比に基づく第２ＣＦＡＲ処理と、前記第１処理対象信号の値と前記第２処理対象信号の値の平均値との差分の正規化に基づく第３ＣＦＡＲ処理と、のうちいずれか１つにより、前記ＣＦＡＲ信号を取得する、
請求項１～４のうちいずれか１項に記載の物体検出装置。

【請求項6】

前記検出処理部は、前記物体に関する情報として、前記物体までの距離を検出する、
請求項１～５のうちいずれか１項に記載の物体検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物体検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーダの送受信に基づいて物体に関する情報を検出する技術において、検出対象ではない物体による反射に起因して発生するクラッタと呼ばれるノイズを低減するための処理として、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理が知られている。ＣＦＡＲ処理によれば、受信波に基づく処理対象信号の値（信号レベル）の移動平均を利用して、処理対象信号からクラッタを除去した信号に相当するＣＦＡＲ信号を取得することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－２９２５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、一般に、送信波および受信波は、それらが伝播する媒質の温度などの影響により、吸収減衰を受ける。このため、上述した処理対象信号およびクラッタのいずれも、吸収減衰の影響を含んでいる。したがって、ＣＦＡＲ信号を利用して物体に関する情報を検出する際には、当該吸収減衰の影響を考慮することが望ましいと考えられる。

【0005】

しかしながら、上述した通り、ＣＦＡＲ信号は、処理対象信号からクラッタを除去した信号に相当する。このため、クラッタが処理対象信号に対して無視できる程度に小さい区間においては、処理対象信号の吸収減衰の影響を含むＣＦＡＲ信号が得られるが、クラッタが処理対象信号に対して無視できない程度に大きい区間においては、両者の吸収減衰の影響が相殺されたＣＦＡＲ信号が得られることになる。

【0006】

このように、ＣＦＡＲ信号が吸収減衰の影響を含むか否かは一律ではないので、ＣＦＡＲ信号を利用して物体に関する情報を適切に検出するためには、吸収減衰の影響を考慮するか否かを適宜切り替える必要がある。

【0007】

そこで、本開示の課題の一つは、吸収減衰の影響を考慮するか否かを切り替えながら、ＣＦＡＲ信号に基づく物体の検出を適切に実行することが可能な物体検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一例としての物体検出装置は、送信波を送信する送信部と、物体での反射により戻ってきた送信波としての受信波を受信する受信部と、ある検出タイミングで受信された受信波に基づく第１処理対象信号の値と、検出タイミングの前後の所定の区間において受信された受信波に基づく第２処理対象信号の値の平均値と、に基づくＣＦＡＲ処理により、検出タイミングにおけるＣＦＡＲ信号を取得するＣＦＡＲ処理部と、ＣＦＡＲ信号と閾値との比較に基づいて、物体に関する情報を検出する検出処理部と、検出タイミングが所定の第１区間に属する場合に、閾値を、送信波および受信波が伝播する媒質の温度を検出する温度センサの検出結果を考慮して算出された第１閾値に設定し、検出タイミングが第１区間と異なる所定の第２区間に属する場合に、閾値を、温度センサの検出結果を考慮することなく算出された第２閾値に設定する閾値処理部と、を備える。

【0009】

上述した物体検出装置によれば、温度センサの検出結果を考慮して、つまり吸収減衰の影響を加味して算出された第１閾値と、温度センサの検出結果を考慮することなく、つまり吸収減衰の影響を加味することなく算出された第２閾値と、を区間ごとに切り替えながら、ＣＦＡＲ信号に基づく物体の検出を適切に実行することができる。

【0010】

上述した物体検出装置において、送信部による送信波の送信および受信部による受信波の受信は、所定の位置および姿勢で固定的に設置された同じ送受波器を用いて行われ、第１区間および第２区間は、送受波器の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められている。このような構成によれば、クラッタの値が大きくなるタイミングと関連する送受波器の設置位置および設置姿勢を考慮して、第１区間および第２区間を予め決めておくことができる。

【0011】

この場合において、第１区間は、物体に関する情報を検出する対象ではない物体としての非検出対象での反射に基づく受信波に基づくクラッタの値が所定値以下となる区間として送受波器の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められており、第２区間は、クラッタの値が所定値よりも大きくなる区間として送受波器の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められている。このような構成によれば、第１区間と第２区間との境界を容易に決めることができる。

【0012】

また、この場合において、所定値は、送受波器において定常的に発生する定常ノイズに対応する。このような構成によれば、定常ノイズを考慮して、第１区間と第２区間との境界を適切に決めることができる。

【0013】

また、上述した物体検出装置において、ＣＦＡＲ処理部は、第１処理対象信号の値と第２処理対象信号の値の平均値との差分に基づく第１ＣＦＡＲ処理と、第１処理対象信号の値と第２処理対象信号の値の平均値との比に基づく第２ＣＦＡＲ処理と、第１処理対象信号の値と第２処理対象信号の値の平均値との差分の正規化に基づく第３ＣＦＡＲ処理と、のうちいずれか１つにより、ＣＦＡＲ信号を取得する。このような構成によれば、３つのＣＦＡＲ処理のうちいずれか１つを用いて、ＣＦＡＲ信号を容易に取得することができる。

【0014】

また、上述した物体検出装置において、検出処理部は、物体に関する情報として、物体までの距離を検出する。このような構成によれば、物体に関する有益な情報としての距離を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施形態にかかる物体検出システムを備えた車両を上方から見た外観を示した例示的かつ模式的な図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる物体検出システムのハードウェア構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。

【図3】図３は、実施形態にかかるが物体までの距離を検出するために利用する技術の概要を説明するための例示的かつ模式的な図である。

【図4】図４は、実施形態にかかる物体検出装置の機能を示した例示的かつ模式的なブロック図である。

【図5】図５は、実施形態において実行されうるＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理の一例を説明するための例示的かつ模式的な図である。

【図6】図６は、実施形態にかかる処理対象信号およびノイズの一例を示した例示的かつ模式的な図である。

【図7】図７は、実施形態にかかるＣＦＡＲ信号の一例を示した例示的かつ模式的な図である。

【図8】図８は、実施形態にかかる物体検出システムが実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示の実施形態および変形例を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。

【0017】

＜実施形態＞
図１は、実施形態にかかる物体検出システムを備えた車両１を上方から見た外観を示した例示的かつ模式的な図である。

【0018】

以下に説明するように、実施形態にかかる物体検出システムは、音波（超音波）の送受信を行い、当該送受信の時間差などを取得することで、周囲に存在する人間を含む物体（たとえば後述する図２に示される障害物Ｏ）に関する情報を検知する車載センサシステムである。

【0019】

より具体的に、図１に示されるように、実施形態にかかる物体検出システムは、車載制御装置としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、車載ソナーとしての物体検出装置２０１～２０４と、を備えている。ＥＣＵ１００は、一対の前輪３Ｆと一対の後輪３Ｒとを含んだ四輪の車両１の内部に搭載されており、物体検出装置２０１～２０４は、車両１の外装に搭載されている。

【0020】

図１に示される例では、一例として、物体検出装置２０１～２０４が、車両１の外装としての車体２の後端部（リヤバンパ）において、互いに異なる位置に設置されているが、物体検出装置２０１～２０４の設置位置は、図１に示される例に制限されるものではない。たとえば、物体検出装置２０１～２０４は、車体２の前端部（フロントバンパ）に設置されてもよいし、車体２の側面部に設置されてもよいし、後端部、前端部、および側面部のうち２つ以上に設置されてもよい。

【0021】

なお、実施形態において、物体検出装置２０１～２０４が有するハードウェア構成および機能は、それぞれ同一である。したがって、以下では、簡単化のため、物体検出装置２０１～２０４を総称して物体検出装置２００と記載することがある。また、実施形態において、物体検出装置２００の個数は、図１に示されるような４つに制限されるものではない。

【0022】

図２は、実施形態にかかる物体検出システムのハードウェア構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。

【0023】

図２に示されるように、ＥＣＵ１００は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的に、ＥＣＵ１００は、入出力装置１１０と、記憶装置１２０と、プロセッサ１３０と、を備えている。

【0024】

入出力装置１１０は、ＥＣＵ１００と外部との間における情報の送受信を実現するためのインターフェースである。たとえば、図２に示される例において、ＥＣＵ１００の通信相手は、物体検出装置２００および温度センサ５０である。温度センサ５０は、車両１の周囲の気温を測定するように車両１に搭載される。

【0025】

記憶装置１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などといった主記憶装置、および／または、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などといった補助記憶装置を含んでいる。

【0026】

プロセッサ１３０は、ＥＣＵ１００において実行される各種の処理を司る。プロセッサ１３０は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などといった演算装置を含んでいる。プロセッサ１３０は、記憶装置１２０に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、たとえば自動駐車などといった各種の機能を実現する。

【0027】

また、図２に示されるように、物体検出装置２００は、送受波器２１０と、制御部２２０と、を備えている。

【0028】

送受波器２１０は、圧電素子などにより構成された振動子２１１を有しており、当該振動子２１１により、超音波の送受信を実行する。

【0029】

より具体的に、送受波器２１０は、振動子２１１の振動に応じて発生する超音波を送信波として送信し、当該送信波として送信された超音波が外部に存在する物体で反射されて戻ってくることでもたらされる振動子２１１の振動を受信波として受信する。図２に示される例では、送受波器２１０からの超音波を反射する物体として、路面ＲＳ上に設置された障害物Ｏが例示されている。

【0030】

なお、図２に示される例では、送信波の送信と受信波の受信との両方が単一の振動子２１１を有した単一の送受波器２１０により実現される構成が例示されている。しかしながら、実施形態の技術は、たとえば、送信波の送信用の第１の振動子と受信波の受信用の第２の振動子とが別々に設けられた構成のような、送信側の構成と受信側の構成とが分離された構成にも適用可能である。

【0031】

制御部２２０は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的に、制御部２２０は、入出力装置２２１と、記憶装置２２２と、プロセッサ２２３と、を備えている。

【0032】

入出力装置２２１は、制御部２２０と外部（図１に示される例ではＥＣＵ１００および送受波器２１０）との間における情報の送受信を実現するためのインターフェースである。

【0033】

記憶装置２２２は、ＲＯＭおよびＲＡＭなどといった主記憶装置、およびＨＤＤまたはＳＳＤなどといった補助記憶装置を含んでいる。

【0034】

プロセッサ２２３は、制御部２２０において実行される各種の処理を司る。プロセッサ２２３は、たとえばＣＰＵなどといった演算装置を含んでいる。プロセッサ２２３は、記憶装置３３３に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、各種の機能を実現する。

【0035】

ここで、実施形態にかかる物体検出装置２００は、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法と呼ばれる技術により、物体までの距離を検出する。以下に詳述するように、ＴＯＦ法とは、送信波が送信された（より具体的には送信され始めた）タイミングと、受信波が受信された（より具体的には受信され始めた）タイミングとの差を考慮して、物体までの距離を算出する技術である。

【0036】

図３は、実施形態にかかる物体検出装置２００が物体までの距離を検出するために利用する技術の概要を説明するための例示的かつ模式的な図である。

【0037】

より具体的に、図３は、実施形態にかかる物体検出装置２００が送受信する超音波の信号レベル（たとえば振幅）の時間変化をグラフ形式で例示的かつ模式的に示した図である。図３に示されるグラフにおいて、横軸は、時間に対応し、縦軸は、物体検出装置２００が送受波器２１０（振動子２１１）を介して送受信する信号の信号レベルに対応する。

【0038】

図３に示されるグラフにおいて、実線Ｌ１１は、物体検出装置２００が送受信する信号の信号レベル、つまり振動子２１１の振動の度合の時間変化を表す包絡線の一例を表している。この実線Ｌ１１からは、振動子２１１がタイミングｔ０から時間Ｔａだけ駆動されて振動することで、タイミングｔ１で送信波の送信が完了し、その後タイミングｔ２に至るまでの時間Ｔｂの間は、慣性による振動子２１１の振動が減衰しながら継続する、ということが読み取れる。したがって、図３に示されるグラフにおいては、時間Ｔｂが、いわゆる残響時間に対応する。

【0039】

実線Ｌ１１は、送信波の送信が開始したタイミングｔ０から時間Ｔｐだけ経過したタイミングｔ４で、振動子２１１の振動の度合が、一点鎖線Ｌ２１で表される所定の閾値Ｔｈ１を超える（または以上になる）ピークを迎える。この閾値Ｔｈ１は、振動子２１１の振動が、検知対象の物体（たとえば図２に示される障害物Ｏ）により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものか、または、検体対象外の物体（たとえば図２に示される路面ＲＳ）により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものか、を識別するために予め設定された値である。

【0040】

なお、図３には、閾値Ｔｈ１が時間経過によらず変化しない一定値として設定された例が示されているが、実施形態において、閾値Ｔｈ１は、時間経過とともに変化する値として設定されてもよい。

【0041】

ここで、閾値Ｔｈ１を超えた（または以上の）ピークを有する振動は、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものだとみなすことができる。一方、閾値Ｔｈ１以下の（または未満の）ピークを有する振動は、検知対象外の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものだとみなすことができる。

【0042】

したがって、実線Ｌ１１からは、タイミングｔ４における振動子２１１の振動が、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものである、ということが読み取れる。

【0043】

なお、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ４以降で、振動子２１１の振動が減衰している。したがって、タイミングｔ４は、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信が完了したタイミング、換言すればタイミングｔ１で最後に送信された送信波が受信波として戻ってくるタイミング、に対応する。

【0044】

また、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ４におけるピークの開始点としてのタイミングｔ３は、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信が開始したタイミング、換言すればタイミングｔ０で最初に送信された送信波が受信波として戻ってくるタイミング、に対応する。したがって、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ３とタイミングｔ４との間の時間ΔＴが、送信波の送信時間としての時間Ｔａと等しくなる。

【0045】

上記を踏まえて、ＴＯＦ法により検知対象の物体までの距離を求めるためには、送信波が送信され始めたタイミングｔ０と、受信波が受信され始めたタイミングｔ３と、の間の時間Ｔｆを求めることが必要となる。この時間Ｔｆは、タイミングｔ０と、受信波の信号レベルが閾値Ｔｈ１を超えたピークを迎えるタイミングｔ４と、の差分としての時間Ｔｐから、送信波の送信時間としての時間Ｔａに等しい時間ΔＴを差し引くことで求めることができる。

【0046】

送信波が送信され始めたタイミングｔ０は、物体検出装置２００が動作を開始したタイミングとして容易に特定することができ、送信波の送信時間としての時間Ｔａは、設定などによって予め決められている。したがって、ＴＯＦ法により検知対象の物体までの距離を求めるためには、結局のところ、受信波の信号レベルが閾値Ｔｈ１を超えたピークを迎えるタイミングｔ４を特定することが重要となる。そして、当該タイミングｔ４を特定するためには、送信波と、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波と、の対応関係を精度良く検出することが重要となる。

【0047】

ところで、従来、上述した超音波のような波動の送受信に基づいて物体に関する情報を検出するにあたり、検出対象ではない物体による反射に起因して発生するクラッタと呼ばれるノイズを低減するための処理として、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理が知られている。ＣＦＡＲ処理によれば、受信波に基づく処理対象信号の値（信号レベル）の移動平均を利用して、処理対象信号からクラッタを除去した信号に相当するＣＦＡＲ信号を取得することが可能である。

【0048】

ここで、一般に、送信波および受信波は、それらが伝播する媒質の温度などの影響により、吸収減衰を受ける。このため、上述した処理対象信号およびクラッタのいずれも、吸収減衰の影響を含んでいる。したがって、ＣＦＡＲ信号を利用して物体に関する情報を検出する際には、当該吸収減衰の影響を考慮することが望ましいと考えられる。

【0049】

しかしながら、上述した通り、ＣＦＡＲ信号は、処理対象信号からクラッタを除去した信号に相当する。このため、クラッタが処理対象信号に対して無視できる程度に小さい区間においては、処理対象信号の吸収減衰の影響を含むＣＦＡＲ信号が得られるが、クラッタが処理対象信号に対して無視できない程度に大きい区間においては、両者の吸収減衰の影響が相殺されたＣＦＡＲ信号が得られることになる。

【0050】

このように、ＣＦＡＲ信号が吸収減衰の影響を含むか否かは一律ではないので、ＣＦＡＲ信号を利用して物体に関する情報を適切に検出するためには、吸収減衰の影響を考慮するか否かを適宜切り替える必要がある。

【0051】

そこで、実施形態は、物体検出装置２００を以下に説明するように構成することで、吸収減衰の影響を考慮するか否かを切り替えながら、ＣＦＡＲ信号に基づく物体の検出を適切に実行することを実現する。

【0052】

図４は、実施形態にかかる物体検出装置２００の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。

【0053】

なお、図４には、送信側の構成と受信側の構成とが分離された状態で図示されているが、このような図示の態様は、あくまで説明の便宜のためのものである。したがって、実施形態では、前述したように、送信波の送信と受信波の受信との両方が単一の送受波器２１０により実現される。ただし、前述の繰り返しになるが、実施形態の技術は、送信側の構成と受信側の構成とが分離された構成にも適用可能である。

【0054】

図４に示されるように、物体検出装置２００は、送信側の構成として、送信部４１１を有している。また、物体検出装置２００は、受信側の構成として、受信部４２１と、前処理部４２２と、ＣＦＡＲ処理部４２３と、閾値処理部４２４と、検出処理部４２５と、を有している。

【0055】

なお、実施形態において、図４に示される構成のうち少なくとも一部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働の結果、より具体的には、物体検出装置２００のプロセッサ２２３が記憶装置２２２からコンピュータプログラムを読み出して実行した結果として実現される。ただし、実施形態では、図４に示される構成のうち少なくとも一部が、専用のハードウェア（回路：ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）によって実現されてもよい。また、実施形態において、図４に示される各構成は、物体検出装置２００自身の制御部２２０による制御のもとで動作してもよいし、外部のＥＣＵ１００による制御のもとで動作してもよい。

【0056】

まず、送信側の構成について説明する。

【0057】

送信部４１１は、上述した振動子２１１を所定の送信間隔で振動させることにより外部へ向けて送信波を送信する。送信間隔とは、送信波が送信されてから次に送信波が送信されるまでの時間間隔である。送信部４１１は、たとえば、搬送波を生成する回路、搬送波に付与すべき識別情報に対応するパルス信号を生成する回路、パルス信号に応じて搬送波を変調する乗算器、および乗算器から出力された送信信号を増幅する増幅器などを利用して構成される。

【0058】

次に、受信側の構成について説明する。

【0059】

受信部４２１は、送信部４１１から送信された送信波の反射波としての受信波を、送信波が送信されてから所定の測定時間が経過するまで受信する。測定時間とは、送信波の送信後、当該送信波の反射波としての受信波を受信するために設定された待機時間である。

【0060】

前処理部４２２は、受信部４２１により受信された受信波に対応した受信信号をＣＦＡＲ処理部４２３に入力すべき処理対象信号に変換するための前処理を行う。前処理は、たとえば、受信波に対応する受信信号を増幅する増幅処理、増幅された受信信号に含まれるノイズを低減するフィルタ処理、送信信号と受信信号との類似度を示す相関値を取得する相関処理、および相関値の時間変化を示す波形の包絡線に基づく信号を処理対象信号として生成する包絡線処理などが含まれる。

【0061】

ＣＦＡＲ処理部４２３は、前処理部４２２から出力される処理対象信号に対してＣＦＡＲ処理を施すことで、ＣＦＡＲ信号を取得する。前述したように、ＣＦＡＲ処理とは、処理対象信号の値（信号レベル）の移動平均を利用して、処理対象信号からクラッタを除去した信号に相当するＣＦＡＲ信号を取得する処理である。

【0062】

たとえば、実施形態にかかるＣＦＡＲ処理部４２３は、次の図５に示されるような構成により、ＣＦＡＲ信号を取得する。

【0063】

図５は、実施形態において実行されうるＣＦＡＲ処理の一例を説明するための例示的かつ模式的な図である。

【0064】

図５に示されるように、ＣＦＡＲ処理においては、まず、処理対象信号５１０が所定の時間間隔でサンプリングされる。そして、ＣＦＡＲ処理部４２３の演算器５１１は、ある検出タイミングｔ５０の前に存在する区間Ｔ５１に受信された受信波に応じたＮサンプル分の処理対象信号の値の総和を算出する。また、ＣＦＡＲ処理部４２３の演算器５１２は、検出タイミングｔ５０の後に存在する区間Ｔ５２に受信された受信波に応じたＮサンプル分の処理対象信号の値の総和を算出する。

【0065】

そして、ＣＦＡＲ処理部４２３の演算器５２０は、演算器５１１および５１２の演算結果を合算する。そして、ＣＦＡＲ処理部４２３の演算器５３０は、演算器５２０の演算結果を、区間Ｔ５１における処理対象信号のサンプル数Ｎと区間Ｔ５２における処理対象信号のサンプル数Ｎとの和である２Ｎで除算し、区間Ｔ５１およびＴ５２の両方における処理対象信号の値の平均値を算出する。

【0066】

そして、ＣＦＡＲ処理部４２３の演算器５４０は、検出タイミングｔ５０における処理対象信号の値から、演算器５３０の演算結果としての平均値を減算し、ＣＦＡＲ信号５５０を取得する。

【0067】

このように、実施形態にかかるＣＦＡＲ処理部４２３は、受信波に基づく処理対象信号をサンプリングし、ある検出タイミングで受信された受信波に基づく（少なくとも）１サンプル分の第１処理対象信号の値と、当該検出タイミングの前後に存在する所定の区間Ｔ５１およびＴ５２おいて受信された受信波に基づく複数サンプル分の第２処理対象信号の値の平均値と、の差分により、ＣＦＡＲ信号を取得する。

【0068】

なお、上記では、ＣＦＡＲ処理の一例として、第１処理対象信号の値と第２処理対象信号の値の平均値との差分に基づいてＣＦＡＲ信号を取得する処理が例示されている。しかしながら、実施形態にかかるＣＦＡＲ処理は、第１処理対象信号の値と第２処理対象信号の値の平均値との比に基づいてＣＦＡＲ信号を取得する処理であってもよいし、第１処理対象信号の値と第２処理対象信号の値の平均値との差分の正規化に基づいてＣＦＡＲ信号を取得する処理であってもよい。

【0069】

ここで、前述した通り、ＣＦＡＲ信号は、処理対象信号からクラッタを除去した信号に相当する。より詳細に言うと、ＣＦＡＲ信号は、処理対象信号から、クラッタと送受波器２１０において定常的に発生する定常ノイズとを含む各種のノイズを除去した信号に相当する。処理対象信号およびノイズ（クラッタおよび定常ノイズ）は、たとえば次の図６に示されるような波形を示す。

【0070】

図６は、実施形態にかかる処理対象信号およびノイズの一例を示した例示的かつ模式的な図である。

【0071】

図６に示される例において、実線Ｌ６０１は、処理対象信号の値の時間変化を表しており、一点鎖線Ｌ６０２は、クラッタの値の時間変化を表しており、二点鎖線Ｌ６０３は、定常ノイズの値の時間変化を表している。

【0072】

図６に示されるように、クラッタ（一点鎖線Ｌ６０２参照）と定常ノイズ（二点鎖線Ｌ６０３参照）とは、値の大小関係が区間ごとに変わる。たとえば、図６に示される例では、区間Ｔ６１において、定常ノイズの値の方がクラッタの値よりも大きくなっており、区間Ｔ６１の次の区間Ｔ６２において、クラッタの値の方が定常ノイズの値よりも大きくなっており、区間Ｔ６２の次の区間Ｔ６３において、定常ノイズの値の方がクラッタの値よりも大きくなっている。

【0073】

なお、クラッタの値が大きくなるタイミングは、送受波器２１０の設置位置および設置姿勢に応じて予めほぼ決まっている。また、定常ノイズの値も、予めほぼ決まっている。したがって、上記の区間Ｔ６１～Ｔ６３は、送受波器２１０の設置位置および設置姿勢に応じて予めほぼ決まっている。また、上記の区間Ｔ６１の始点は、送信波の反射波としての受信波を受信するために設定された受信部４２１の待機時間としての前述した測定時間の始点と一致し、上記の区間Ｔ６３の終点は、前述した測定時間の終点と一致する。

【0074】

ここで、上記の区間Ｔ６１およびＴ６３においては、クラッタが処理対象信号に対して無視できる程度に小さいため、処理対象信号からクラッタおよび定常ノイズを除去した信号に相当するＣＦＡＲ信号は、クラッタの吸収減衰の影響を含むことなく、処理対象信号の吸収減衰の影響を含む信号となる。一方、上記の区間Ｔ６２においては、クラッタが処理対象信号に対して無視できない程度に大きいため、ＣＦＡＲ信号は、クラッタの吸収減衰の影響と処理対象信号の吸収減衰の影響とが相殺されることで吸収減衰の影響を含まない信号となる。

【0075】

上記を踏まえて、図４に戻り、閾値処理部４２４は、検出タイミングが上記の区間Ｔ６１またはＴ６３に属する場合、物体に関する情報の検出のためにＣＦＡＲ信号の値と比較すべき閾値を、上記の吸収減衰の影響を考慮して算出された第１閾値に設定し、検出タイミングが上記の区間Ｔ６２に属する場合、ＣＦＡＲ信号の値と比較すべき閾値を、上記の吸収減衰の影響を考慮することなく算出された第２閾値に設定する。なお、吸収減衰の影響は、少なくともＥＣＵ１００経由で取得される温度センサ５０の検出結果に基づいて推定することができる。

【0076】

そして、検出処理部４２５は、ＣＦＡＲ信号の値と、閾値処理部４２４により設定された閾値（第１閾値または第２閾値）と、の比較に基づいて、ＣＦＡＲ信号の値が閾値を超える検出タイミングを特定する。ＣＦＡＲ信号の値が閾値を超える検出タイミングは、物体での反射により戻ってきた送信波としての受信波の信号レベルがピークを迎えるタイミングと一致するので、ＣＦＡＲ信号の値が閾値を超える検出タイミングを特定すれば、前述したＴＯＦ法により、物体までの距離を検出することができる。

【0077】

このように、実施形態では、ＣＦＡＲ信号が取得される全区間において一律の閾値が使用されることなく、送受波器２１０の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められた区間ごとに、吸収減衰の影響を考慮した第１閾値と、吸収減衰の影響を考慮しない第２閾値と、の２種類の閾値が使い分けられる。つまり、実施形態では、たとえば次の図７に示されるような波形のＣＦＡＲ信号の値が、区間ごとに異なる閾値と比較される。

【0078】

図７は、実施形態にかかるＣＦＡＲ信号の一例を示した例示的かつ模式的な図である。

【0079】

図７に示される例において、実線Ｌ７００は、ＣＦＡＲ信号の値の時間変化を表している。この実線Ｌ７００は、図６に示される実線Ｌ６０１と一点鎖線Ｌ６０２および二点鎖線Ｌ６０３のうち値が大きい方との差に対応する。したがって、図７に示される例において、区間Ｔ７１、Ｔ７２、およびＴ７３は、それぞれ、図６に示される区間Ｔ６１、Ｔ６２、およびＴ６３に対応する。

【0080】

図７に示される例では、区間Ｔ７１およびＴ７３において、吸収減衰の影響を考慮して算出された第１閾値が、実線Ｌ７００の値と比較すべき閾値として設定され、区間Ｔ７２において、吸収減衰の影響を考慮することなく算出された第２閾値が、実線Ｌ７００の値と比較すべき閾値として設定される。つまり、図７に示される例では、区間Ｔ７１およびＴ７３においては、実線Ｌ７００の値と第１閾値との比較により、物体までの距離が検出され、区間Ｔ７２においては、実線Ｌ７００の値と第２閾値との比較により、物体までの距離が検出される。

【0081】

以上の構成に基づき、実施形態にかかる物体検出システムは、次の図８に示されるような流れで処理を実行する。図８に示される一連の処理は、たとえば所定の制御周期で繰り返し実行されうる。

【0082】

図８は、実施形態にかかる物体検出システムが実行する一連の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。

【0083】

図８に示されるように、実施形態では、まず、Ｓ８０１において、物体検出装置２００の送信部４１１は、送信波を送信する。

【0084】

そして、Ｓ８０２において、物体検出装置２００の受信部４２１は、Ｓ８０１で送信された送信波に応じた受信波を受信する。

【0085】

そして、Ｓ８０３において、物体検出装置２００の前処理部４２２は、Ｓ８０２で受信された受信波に対応した受信信号に対して、次のＳ８０４の処理のための前処理を行う。

【0086】

そして、Ｓ８０４において、物体検出装置２００のＣＦＡＲ処理部４２３は、Ｓ８０３での前処理を経て前処理部４２２から出力された処理対象信号に対してＣＦＡＲ処理を実行し、ＣＦＡＲ信号を生成する。

【0087】

そして、Ｓ８０５において、物体検出装置２００の閾値処理部４２４は、Ｓ８０４で生成されたＣＦＡＲ信号に対して、予め決められた区間ごとに閾値（前述した第１閾値または第２閾値）を設定する。

【0088】

そして、Ｓ８０６において、物体検出装置２００の検出処理部４２５は、ＣＦＡＲ信号の値とＳ８０５で設定された閾値との比較に基づいて、物体までの距離を検出する。そして、処理が終了する。

【0089】

以上説明したように、実施形態にかかる物体検出装置２００は、送信部４１１と、受信部４２１と、ＣＦＡＲ処理部４２３と、検出処理部４２５と、閾値処理部４２４と、を備えている。送信部４１１は、送信波を送信し、受信部４２１は、物体での反射により戻ってきた送信波としての受信波を受信する。ＣＦＡＲ処理部４２３は、ある検出タイミングで受信された受信波に基づく第１処理対象信号の値と、当該検出タイミングの前後の所定の区間において受信された受信波に基づく第２処理対象信号の値の平均値と、に基づくＣＦＡＲ処理により、検出タイミングにおけるＣＦＡＲ信号を取得する。検出処理部４２５は、ＣＦＡＲ信号と閾値との比較に基づいて、物体に関する情報を検出する。閾値処理部４２４は、検出タイミングが所定の第１区間に属する場合に、閾値を、送信波および受信波が伝播する媒質の温度を検出する温度センサ５０の検出結果を考慮して算出された第１閾値に設定し、検出タイミングが第１区間と異なる所定の第２区間に属する場合に、閾値を、温度センサ５０の検出結果を考慮することなく算出された第２閾値に設定する。

【0090】

実施形態にかかる物体検出装置２００によれば、温度センサ５０の検出結果を考慮して、つまり吸収減衰の影響を加味して算出された第１閾値と、温度センサ５０の検出結果を考慮することなく、つまり吸収減衰の影響を加味することなく算出された第２閾値と、を区間ごとに切り替えながら、ＣＦＡＲ信号に基づく物体の検出を適切に実行することができる。

【0091】

ここで、実施形態において、送信部４１１による送信波の送信および受信部４２１による受信波の受信は、所定の位置および姿勢で固定的に設置された同じ送受波器２１０を用いて行われる。そして、上記の第１区間および第２区間は、送受波器２１０の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められている。このような構成によれば、クラッタの値が大きくなるタイミングと関連する送受波器２１０の設置位置および設置姿勢を考慮して、第１区間および第２区間を予め決めておくことができる。

【0092】

より具体的に、実施形態において、第１区間は、物体に関する情報を検出する対象ではない物体としての非検出対象での反射に基づく受信波に基づくクラッタの値が所定値以下となる区間として送受波器２１０の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められている。また、第２区間は、クラッタの値が所定値よりも大きくなる区間として送受波器の設置位置および設置姿勢に応じて予め決められている。このような構成によれば、第１区間と第２区間との境界を容易に決めることができる。

【0093】

また、実施形態において、上記の所定値は、送受波器２１０において定常的に発生する定常ノイズに対応する。このような構成によれば、定常ノイズを考慮して、第１区間と第２区間との境界を適切に決めることができる。

【0094】

＜変形例＞
なお、上述した実施形態では、本開示の技術が、超音波の送受信によって物体までの距離を検出する構成に適用されている。しかしながら、本開示の技術は、音波、ミリ波、レーダ、および電磁波などのような、超音波以外の他の波動の送受信によって物体までの距離を検出する構成にも適用することが可能である。

【0095】

また、上述した実施形態では、吸収減衰の影響を考慮した第１閾値の算出に、車両に搭載された温度センサの検出結果を利用する構成が例示されている。しかしながら、温度センサに加えて湿度センサが車両に搭載されていれば、温度センサの検出結果に加えて湿度センサの検出結果をさらに利用することで、吸収減衰の影響をより精度よく推定し、より適切な第１閾値を算出することが期待できる。

【0096】

以上、本開示の実施形態および変形例を説明したが、上述した実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態および変形例は、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。上述した実施形態および変形例は、発明の範囲や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。

【符号の説明】

【0097】

１ 車両
５０ 温度センサ
１００ ＥＣＵ
２００ 物体検出装置
２１０ 送受波器
４１１ 送信部
４２１ 受信部
４２３ ＣＦＡＲ処理部
４２４ 閾値処理部
４２５ 検出処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】