特許 7271952 物体検出システムおよび物体検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】物体検出システムおよび物体検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 15/87 20060101AFI20230502BHJP

   G01S 7/526 20060101ALI20230502BHJP

   G01S 15/10 20060101ALI20230502BHJP

   G01S 7/292 20060101ALI20230502BHJP

   G01S 13/87 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

G01S15/87

G01S7/526 J

G01S15/10

G01S7/292 200

G01S13/87

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019001420

(22)【出願日】2019-01-08

(65)【公開番号】P2020112376

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-12-10

(73)【特許権者】

【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】弁理士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】井奈波 恒

【審査官】山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２００２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３８３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０４２６９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８４９５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００６７２０７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－１７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１物体検出装置を備え、
前記複数の第１物体検出装置の各々は、
所定の周波数帯域の範囲内に設定される複数の第１周波数のうち、他の第１物体検出装置とは異なる第１周波数の第１波動を、前記他の第１物体検出装置と略同時に、送信波として送信する送信部と、
物体での反射に応じて戻ってきた前記送信波に基づく受信波を受信する受信部と、
前記受信波に対する周波数解析の結果と、前記複数の第１周波数に関する情報と、に基づいて、前記受信波に含まれる１以上の第２波動の１以上の第２周波数と、前記複数の第１周波数と、の対応関係を判別する判別部と、
前記判別部の判別結果に応じて取得される情報に基づいて、前記物体に関する情報を検出する検出部と、を備え、
前記判別部は、前記周波数解析の結果として得られる前記１以上の第２周波数の数と、前記複数の第１周波数の数と、が一致しない場合、前記所定の周波数帯域の範囲内で前記１以上の第２周波数よりも低域側および高域側の少なくとも一方に存在し、前記受信波が低域側または高域側に遷移した場合に前記受信波が受信されない周波数帯域を示す空き帯域に基づいて、前記１以上の第２周波数と前記複数の第１周波数との対応関係を判別する、
物体検出システム。

【請求項2】

前記送信部、前記受信部、前記判別部、および前記検出部を各々が備える複数の第２物体検出装置をさらに備え、
前記複数の第１物体検出装置の各々の前記送信部は、前記他の第１物体検出装置および前記複数の第２物体検出装置と同時並行的に、前記第１波動を、第１情報を識別情報として含むように符号化した上で、前記送信波として送信し、
前記複数の第２物体検出装置の各々の前記送信部は、他の第２物体検出装置および前記複数の第１物体検出装置と同時並行的に、前記第１波動を、前記第１情報とは異なる第２情報を前記識別情報として含むように符号化した上で、前記送信波として送信し、
前記複数の第１物体検出装置および前記複数の第２物体検出装置の各々は、前記判別部の判別結果に応じて、前記送信波と前記受信波との前記識別情報の類似度に対応した相関値を取得する相関処理部をさらに備え、
前記複数の第１物体検出装置および前記複数の第２物体検出装置の各々の前記検出部は、前記相関値と閾値との比較結果に基づいて、前記物体に関する情報を検出する、
請求項１に記載の物体検出システム。

【請求項3】

前記複数の第１周波数は、それぞれ、前記所定の周波数帯域を仮想的に分割することで構成される互いに重複しない複数の帯域の範囲内に設定される、
請求項１または２に記載の物体検出システム。

【請求項4】

前記検出部は、前記送信波が送信されたタイミングと、前記受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、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１～３のうちいずれか１項に記載の物体検出システム。

【請求項5】

前記送信部は、第１モードとして、前記第１波動を前記送信波として送信し、前記第２のモードとして、前記所定の周波数帯域の中心周波数の近傍の第３周波数の第３波動を前記送信波として送信し、
前記物体検出システムは、
前記検出部の検出結果としての前記物体までの距離に応じて、前記送信部による前記送信波の送信態様を、前記第１モードと、前記第２モードと、のいずれかに制御する制御部を、さらに備える、
請求項４に記載の物体検出システム。

【請求項6】

前記複数の第１物体検出装置の各々の前記送信部および前記受信部は、超音波を送受信可能な単一の振動子を含む送受信部として一体的に構成されており、
前記所定の周波数帯域は、前記振動子のスペックに応じて設定される、
請求項１～５のうちいずれか１項に記載の物体検出システム。

【請求項7】

所定の周波数帯域に含まれる周波数の波動を送受信可能な物体検出装置であって、
所定の周波数帯域の範囲内に含まれる、前記物体検出装置と他の物体検出装置とを含む複数の物体検出装置に対してそれぞれ設定される複数の第１周波数のうちの１つの第１周波数で信号レベルがピークとなる第１波動を送信波として送信する送信部と、
物体での反射に応じて戻ってきた前記送信波に基づく受信波を受信する受信部と、
前記受信波に対する周波数解析の結果と、前記複数の第１周波数に関する情報と、に基づいて、前記第１波動に対応する波動として前記受信波に含まれる第２波動の信号レベルがピークとなる第２周波数を判別する判別部と、
前記判別部の判別結果に応じて取得される情報に基づいて、前記物体に関する情報を検出する検出部と、を備え、
、
前記判別部は、前記周波数解析の結果として得られる前記１以上の第２周波数の数と、前記複数の第１周波数の数と、が一致しない場合、前記所定の周波数帯域の範囲内で前記１以上の第２周波数よりも低域側および高域側の少なくとも一方に存在し、前記受信波が低域側または高域側に遷移した場合に前記受信波が受信されない周波数帯域を示す空き帯域に基づいて、前記１以上の第２周波数と前記複数の第１周波数との対応関係を判別する、
物体検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物体検出システムおよび物体検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、送信波と、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、の相関値を取得（算出）し、当該相関値に基づいて、送信波と受信波との類似度が所定以上のレベルであるか否かを判定し、判定結果に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法などにより、物体に関する情報の一つとしての物体までの距離を検出する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２４９７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような従来の技術においては、物体に関する情報を検出するための物体検出装置が複数設けられたシステムが実現されることがある。このようなシステムにおいては、物体に関する情報をより詳細に検出するために、複数の物体検出装置の各々から、送信波を略同時（同時並行的）に送信することが必要となる。この場合、受信波として戻ってきた送信波の送信元を簡単な方法で判別することができれば望ましい。

【0005】

そこで、本開示の課題の一つは、複数の物体検出装置から送信波を略同時に送信する構成において、受信波として戻ってきた送信波の送信元を簡単な方法で判別することが可能な物体検出システムおよび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】

【0006】

本開示の一例としての物体検出システムは、複数の第１物体検出装置を備え、複数の第１物体検出装置の各々は、所定の周波数帯域の範囲内に設定される複数の第１周波数のうち、他の第１物体検出装置とは異なる第１周波数の第１波動を、他の第１物体検出装置と略同時に、送信波として送信する送信部と、物体での反射に応じて戻ってきた送信波に基づく受信波を受信する受信部と、受信波に対する周波数解析の結果と、複数の第１周波数に関する情報と、に基づいて、受信波に含まれる１以上の第２波動の１以上の第２周波数と、複数の第１周波数と、の対応関係を判別する判別部と、判別部の判別結果に応じて取得される情報に基づいて、物体に関する情報を検出する検出部と、を備え、判別部は、周波数解析の結果として得られる１以上の第２周波数の数と、複数の第１周波数の数と、が一致しない場合、所定の周波数帯域の範囲内で前記１以上の第２周波数よりも低域側および高域側の少なくとも一方に存在し、受信波が低域側または高域側に遷移した場合に受信波が受信されない周波数帯域を示す空き帯域に基づいて、１以上の第２周波数と複数の第１周波数との対応関係を判別する。

【0007】

上記のような構成によれば、送信波の送信に使用する周波数としての第１周波数を第１物体検出装置毎に異ならせ、送信波（第１波動）と受信波（第２波動）との周波数の対応関係を判別するという簡単な方法で、受信波として戻ってきた送信波の送信元を判別することができる。

【0008】

また、このような構成によれば、たとえばドップラーシフトによる大幅な周波数の遷移によって第１周波数の数と第２周波数の数とが一致しない場合であっても、空き帯域を考慮して、第１周波数と第２周波数との対応関係を容易に判別することができる。

【0009】

また、上述した物体検出システムは、送信部、受信部、判別部、および検出部を各々が備える複数の第２物体検出装置をさらに備え、複数の第１物体検出装置の各々の送信部は、他の第１物体検出装置および複数の第２物体検出装置と同時並行的に、第１波動を、第１情報を識別情報として含むように符号化した上で、送信波として送信し、複数の第２物体検出装置の各々の送信部は、他の第２物体検出装置および複数の第１物体検出装置と同時並行的に、第１波動を、第１情報とは異なる第２情報を識別情報として含むように符号化した上で、送信波として送信し、複数の第１物体検出装置および複数の第２物体検出装置の各々は、判別部の判別結果に応じて、送信波と受信波との識別情報の類似度に対応した相関値を取得する相関処理部をさらに備え、複数の第１物体検出装置および複数の第２物体検出装置の各々の検出部は、相関値と閾値との比較結果に基づいて、物体に関する情報を検出する。このような構成によれば、識別情報をさらに利用して、より多くの物体検出装置の判別を簡単に実現することができる。

【0010】

また、上述した物体検出システムにおいて、複数の第１周波数は、それぞれ、所定の周波数帯域を仮想的に分割することで構成される互いに重複しない複数の帯域の範囲内に設定される。このような構成によれば、帯域分割に基づく方法により、互いに異なる複数の第１周波数を容易に設定することができる。

【0011】

また、上述した物体検出システムにおいて、検出部は、送信波が送信されたタイミングと、受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、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、物体までの距離を容易に検出することができる。

【0012】

この場合において、物体検出システムは、送信部は、第１モードとして、第１波動を送信波として送信し、第２のモードとして、所定の周波数帯域の中心周波数の近傍の第３周波数の第３波動を前記送信波として送信し、物体検出システムは、検出部の検出結果としての前記物体までの距離に応じて、前記送信部による前記送信波の送信態様を、前記第１モードと、第２モードと、のいずれかに制御する制御部を、さらに備える。このような構成によれば、所定の周波数帯域の一部の帯域のみを使用する第１モードと、所定の周波数帯域のうち効率的にパワーを出すことができる中心周波数の近傍の帯域を使用する第２モードとを、状況に応じて切り替えることができる。

【0013】

なお、上述した物体検出システムにおいて、複数の第１物体検出装置の各々の送信部および受信部は、超音波を送受信可能な単一の振動子を含む送受信部として一体的に構成されており、所定の周波数帯域は、振動子のスペックに応じて設定される。このような構成によれば、送信波および受信波を送受信するための構成を簡単化することができるとともに、所定の周波数帯域を容易に設定することができる。

【0014】

本開示の他の一例としての物体検出装置は、所定の周波数帯域に含まれる周波数の波動を送受信可能な物体検出装置であって、所定の周波数帯域の範囲内に含まれる、物体検出装置と他の物体検出装置とを含む複数の物体検出装置に対してそれぞれ設定される複数の第１周波数のうちの１つの第１周波数で信号レベルがピークとなる第１波動を送信波として送信する送信部と、物体での反射に応じて戻ってきた送信波に基づく受信波を受信する受信部と、受信波に対する周波数解析の結果と、複数の第１周波数に関する情報と、に基づいて、第１波動に対応する波動として受信波に含まれる第２波動の信号レベルがピークとなる第２周波数を判別する判別部と、判別部の判別結果に応じて取得される情報に基づいて、物体に関する情報を検出する検出部と、を備え、判別部は、周波数解析の結果として得られる１以上の第２周波数の数と、複数の第１周波数の数と、が一致しない場合、所定の周波数帯域の範囲内で前記１以上の第２周波数よりも低域側および高域側の少なくとも一方に存在し、受信波が低域側または高域側に遷移した場合に受信波が受信されない周波数帯域を示す空き帯域に基づいて、１以上の第２周波数と複数の第１周波数との対応関係を判別する。

【0015】

上記のような構成によれば、同様の構成を有する物体検出装置が複数存在する場合に、送信波の送信に使用する周波数としての第１周波数を物体検出装置毎に異ならせ、送信波（第１波動）と受信波（第２波動）との周波数の対応関係を判別するという簡単な方法で、受信波として戻ってきた送信波の送信元を判別することができる。
また、このような構成によれば、たとえばドップラーシフトによる大幅な周波数の遷移によって第１周波数の数と第２周波数の数とが一致しない場合であっても、空き帯域を考慮して、第１周波数と第２周波数との対応関係を容易に判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【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ＥＣＵ（電子制御装置）および距離検出装置の概略的な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、実施形態にかかる距離検出装置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、実施形態にかかる距離検出装置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。

【図5】図５は、実施形態にかかる送信波の周波数の一例を示した例示的かつ模式的な図である。

【図6】図６は、実施形態にかかる受信波の周波数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、実施形態にかかる送信波の周波数の他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、実施形態にかかる距離検出装置が物体に関する情報を検出するために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。

【図9】図９は、実施形態の変形例にかかる物体検出システム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。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（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。

【0018】

＜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。詳細は後述するが、実施形態にかかる物体検出システムは、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上センサシステムである。

【0019】

図１に示されるように、物体検出システムは、一対の前輪３Ｆと一対の後輪３Ｒとを含んだ四輪の車両１の内部に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）１００と、車両１の外装に搭載された距離検出装置２０１～２０４と、を備えている。距離検出装置２０１～２０４は、「物体検出装置」の一例である。

【0020】

図１に示される例では、一例として、距離検出装置２０１～２０４が、車両１の外装としての車体２の後端のたとえば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。

【0021】

ここで、実施形態において、距離検出装置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、距離検出装置２０１～２０４を総称して距離検出装置２００と記載することがある。

【0022】

なお、実施形態において、距離検出装置２００の設置位置は、図１に示される例に限られるものではない。距離検出装置２００は、車体２の前端のたとえばフロントバンパに設置されてもよいし、車体２の側面に設置されてもよいし、リヤバンパ、フロントバンパ、および側面のうち２つ以上に設置されてもよい。また、実施形態では、距離検出装置２００の個数も、図１に示される例に限られるものではない。ただし、実施形態の技術は、距離検出装置２００が複数存在する構成に有効である。

【0023】

図２は、実施形態にかかるＥＣＵ１００および距離検出装置２００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。

【0024】

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。

【0025】

入出力装置１１０は、ＥＣＵ１００と外部（図１に示される例では距離検出装置２００）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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

一方、図２に示されるように、距離検出装置２００は、送受信部２１０と、制御部２２０と、を備えている。

【0029】

送受信部２１０は、圧電素子などの振動子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現する。

【0030】

より具体的に、送受信部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、送受信部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。

【0031】

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信部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当然に適用可能である。

【0032】

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。

【0033】

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および送受信部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。

【0034】

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

【0035】

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。

【0036】

ここで、実施形態にかかる距離検出装置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。

【0037】

図３は、実施形態にかかる距離検出装置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。より具体的に、図３は、実施形態にかかる距離検出装置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、距離検出装置２００が送受信部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、距離検出装置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Ｔ２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を超えた（または以上の）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、距離検出装置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。

【0047】

ところで、上述した実施形態のような、距離検出装置２００が複数設けられた構成においては、周囲に存在する物体に関する情報をより詳細に検出するために、複数の距離検出装置２００の各々から、送信波を略同時（同時並行的）に送信することが必要となる。この場合、受信波として戻ってきた送信波の送信元を簡単な方法で判別することができれば望ましい。

【0048】

ここで、受信波として戻ってきた送信波の送信元を判別するための一つの方法として、複数の距離検出装置２００の各々に、他の距離検出装置２００とは異なる識別情報を含むように符号化された符号化信号を、送信波として送信させる方法が考えられる。この方法において、複数の距離検出装置２００の全てを互いに判別可能にするためには、距離検出装置２００の個数に応じて、識別情報の符号長を長くする必要がある。しかしながら、識別情報の符号長を長くすると、その分、送信波の送信時間が長くなるので、近距離に存在する物体に関する情報を検出するために一般的に求められる迅速性が損なわれることがある。

【0049】

そこで、実施形態は、複数の距離検出装置２００の各々を以下のように構成することで、受信波として戻ってきた送信波の送信元を簡単な方法で判別（し、かつ近距離に存在する物体に関する情報の検出の迅速性を確保）することを実現する。

【0050】

図４は、実施形態にかかる距離検出装置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。なお、図４に示される例では、送信側の構成と受信側の構成とが分離されているが、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）振動子２１１を有した（単一の）送受信部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当然に適用可能である。

【0051】

図４に示されるように、距離検出装置２００は、送信側の構成として、送波器４１１と、符号生成部４１２と、搬送波出力部４１３と、乗算器４１４と、増幅回路４１５と、を有している。なお、送波器４１１は、「送信部」の一例である。

【0052】

また、距離検出装置２００は、受信側の構成として、受波器４２１と、増幅回路４２２と、フィルタ処理部４２３と、周波数解析部４２４と、判別部４２５と、フィルタ処理部４２６と、相関処理部４２７と、包絡線処理部４２８と、閾値処理部４２９と、検出部４３０と、を有している。なお、受波器４２１は、「受信部」の一例である。

【0053】

図４に示される構成の少なくとも一部は、専用のハードウェア（アナログ回路）によって実現され、残りの部分は、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、距離検出装置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うる。

【0054】

まず、送信側の構成について簡単に説明する。

【0055】

送波器４１１は、前述した振動子２１１によって構成され、当該振動子２１１により、増幅回路４１５から出力される（増幅後の）送信信号に応じた送信波を送信する。

【0056】

ここで、実施形態において、送波器４１１は、周囲に存在する物体に関する情報をより詳細に検出することを実現するために、たとえばＥＣＵ１００の制御のもとで、他の距離検出装置２００の送波器４１１と同時並行的に送信波を送信する。したがって、実施形態では、前述したように、受信波として戻ってきた送信波の送信元を何らかの方法で特定することが必要となる。しかしながら、送信元の特定を符号長の長い識別情報の付与のみによって実現すると、前述したように、物体検出の迅速性が損なわれるという不都合が発生することがある。

【0057】

そこで、実施形態において、送波器４１１は、少なくとも２つの距離検出装置２００の判別を識別情報の付与に依存することなく可能にするために、次の図５に示されるように、所定の周波数帯域を仮想的に分割することで構成される２つの帯域のうちの一方を使用して、送信波を送信する。

【0058】

図５は、実施形態にかかる送信波の周波数の一例を示した例示的かつ模式的な図である。図５に示される例において、横軸は、周波数を表し、縦軸は、信号レベル（たとえばＰＳＤ：パワースペクトル密度）を表している。

【0059】

図５に示されるように、実施形態において、送信波は、所定の周波数帯域ＦＢを仮想的に２分割することで構成される互いに重複しない２つの帯域Ｂ１およびＢ２のうちの一方を利用して送信される。帯域Ｂ１の中心周波数ｆ１は、所定の周波数帯域ＦＢの中心周波数ｆｃから所定の周波数Δｆを減算したものに対応し、帯域Ｂ２の中心周波数ｆ２は、所定の周波数帯域ＦＢの中心周波数ｆｃに所定の周波数Δｆを加算したものに対応する。

【0060】

なお、所定の周波数帯域ＦＢは、たとえば、振動子２１１のスペックに応じて設定される。したがって、所定の周波数帯域ＦＢの下限周波数ｆａおよび上限周波数ｆｂは、それぞれ、振動子２１１が能力的に送信可能な最大および最小の周波数に対応する。

【0061】

ここで、実施形態にかかる物体検出システムは、図１に示される４つの距離検出装置２００を２つずつ２組に分類し、各組を構成する２つの距離検出装置２００のうち一方の送波器４１１により、帯域Ｂ１およびＢ２のうち一方の範囲内の周波数の送信波を送信し、２つの距離検出装置２００のうち他方の送波器４１１により、帯域Ｂ１およびＢ２のうち他方の範囲内の周波数の送信波を送信する、という動作を同時並行的に実行する。このような動作は、たとえばＥＣＵ１００の制御のもとで実行される。

【0062】

上記の動作によれば、たとえば反射をもたらす物体と車両１との相対速度の発生に起因するドップラーシフトが発生しないと仮定した場合、帯域Ｂ１およびＢ２の範囲内の周波数で送信される送信波は、それぞれ、帯域Ｂ１およびＢ２の範囲内の同一の周波数の受信波として受信されるはずである。この場合、受信波に対する周波数解析の結果と、送信波の２つの周波数に関する（予め決められた）情報と、に基づいて、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を特定することが可能である。したがって、上記の動作によれば、識別情報の付与に依存することなく、受信波として戻ってきた送信波の送信元を特定することが可能である。

【0063】

なお、送信波の２つの周波数に関する情報としては、たとえば、物体検出システムに設けられた４つの距離検出装置２００のうち２つの距離検出装置２００毎に設定される、送信波の信号レベルがピークとなる２つの周波数を示す情報が含まれている。また、受信波に対する周波数解析の結果としては、たとえば、受信波の信号レベルが閾値以上のピークとなる周波数を示す情報が含まれている。

【0064】

ここで、実施形態では、車両１と、当該車両１の周囲に存在する送信波の反射をもたらす物体と、の間の相対速度に起因するドップラーシフトが生じない場合、送信波の信号レベルがピークとなる（２つの距離検出装置２００毎に設定された）周波数と、受信波の信号レベルがピークとなる周波数と、が略一致する。したがって、このような場合、判別部４２５は、送信波に含まれる波動と受信波に含まれる波動との送受信に関する対応関係を容易に判別することが可能である。

【0065】

また、４つの距離検出装置２００が略同時（同時並行的）に送信波を送信した際においてドップラーシフトが生じた場合であっても、当該ドップラーシフトによる周波数の遷移の度合が比較的小さい場合には、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に設定された送信波の周波数が２つ存在し、周波数解析の結果として検出される受信波の周波数が所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に２つ存在する場合が想定される。このような場合、高域側の周波数の送信波と、高域側の周波数の受信波と、が送受信に関して互いに対応しており、低域側の周波数の送信波と、低域側の周波数の受信波と、も送受信に関して互いに対応しているはずであるので、判別部４２５は、信波に含まれる波動と受信波に含まれる波動との送受信に関する対応関係をその通りに判別する。なお、送信波に含まれる２つの波動のそれぞれの２つの周波数の間隔と、受信波に含まれる２つの波動のそれぞれの２つの周波数の間隔とは、ドップラーシフトが生じた場合でも一致するはずであるので、判別部４２５は、送信波に含まれる波動と受信波に含まれる波動との送受信に関する対応関係の判別に、２つの周波数の間隔を利用してもよい。

【0066】

このようにして、実施形態にかかる距離検出装置２００は、送信波に含まれる波動と受信波に含まれる波動との送受信に関する対応関係を特定することで、互いに対応する送信波および受信波の送受信のタイミングの差を取得し、車両１または当該車両１の周囲に存在する物体が移動している場合であっても、当該車両１の周囲に存在する物体までの距離などを取得する。

【0067】

なお、車両１と、当該車両１の周囲に存在する物体と、の間の相対速度がさらに大きくなると、さらなるドップラーシフトが生じるが、４つの距離検出装置２００が略同時に送信波を送信した際において、さらなるドップラーシフトが生じると、周波数解析の結果として検出される受信波の周波数が所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に１つしか存在しなくなる可能性がある。これに対して、詳細は後述するが、実施形態によれば、受信波の周波数が所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に１つしか存在しなくなる場合であっても、受信波に対する周波数解析の結果と、送信波の２つの周波数に関する情報と、に基づいて、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を特定することが可能である。したがって、実施形態によれば、ドップラーシフトの発生の有無に関わらず、識別情報の付与に依存することなく、受信波として戻ってきた送信波の送信元を特定することが可能である。

【0068】

このように、実施形態において、送波器４１１は、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に設定される２つの第１周波数のうち、他の距離検出装置２００とは異なる第１周波数の第１波動を、他の距離検出装置２００と同時並行的に、送信波として送信する。２つの第１周波数は、それぞれ、振動子２１１のスペックに応じて設定される所定の周波数帯域ＦＢを仮想的に分割することで構成される互いに重複しない２つの帯域Ｂ１およびＢ２の範囲内に設定される。

【0069】

ところで、上記のような帯域分割に基づく方法で識別可能な距離検出装置２００の個数は、帯域分割によって構成される帯域の個数に対応する。したがって、所定の周波数帯域ＦＢを図５に示されるような形で２分割するだけでは、２つの距離検出装置２００の判別しか実現することができない。

【0070】

しかしながら、図１に示されるように、実施形態は、４つの距離検出装置２００を想定している。そこで、実施形態は、上記のような帯域分割に基づく方法と、送信波に識別情報を付与する方法と、を組み合わせて実施することで、４つの距離検出装置２００の判別を可能にする。以下では、前者の方法として、たとえば、所定の周波数帯域ＦＢを２つの帯域に分割し、一方の帯域を２つの距離検出装置２００に割り当て、他方の帯域を残りの２つの距離検出装置２００に割り当てる方法が使用され、後者の方法として、たとえば、２つの識別情報を用い、一方の識別情報を２つの距離検出装置２００に割り当て、他方の識別情報を残りの２つの距離検出装置２００に割り当てる方法が使用される例について説明する。

【0071】

すなわち、図４に戻り、符号生成部４１２は、たとえば０または１のビットの連続からなるビット列の符号に対応した信号（パルス信号）を生成する。このビット列の長さは、送信信号に付与される識別情報の符号長に対応する。

【0072】

なお、前述した通り、識別情報の符号長を長くすると、その分、送信波の送信時間が長くなり、物体検出の迅速性が損なわれることがある。したがって、実施形態において、識別情報の符号長は、４つ全ての距離検出装置２００を互いに識別可能な程度の符号長よりも短い、２つの距離検出装置２００を互いに識別可能な程度の符号長を有するように設定される。これにより、図５に示されるような帯域分割に基づく方法と組み合わせることで、２×２＝４つの距離検出装置２００の判別が可能になる。

【0073】

搬送波出力部４１３は、識別情報を付与する対象の信号としての搬送波を出力する。たとえば、搬送波は、図５に示される帯域Ｂ１またはＢ２の範囲内の周波数の正弦波として構成される。

【0074】

乗算器４１４は、符号生成部４１２からの出力と、搬送波出力部４１３からの出力と、を乗算することで、識別情報を付与するように搬送波の変調を実行する。そして、乗算器４１４は、識別情報が付与された変調後の搬送波を、送信波のもととなる送信信号として、増幅回路４１５に出力する。なお、実施形態において、変調方式は、たとえば振幅変調方式や位相変調方式などといった、一般的によく知られた複数の変調方式の単独または２以上の組み合わせが用いられうる。

【0075】

増幅回路４１５は、乗算器４１４から出力される送信信号を増幅し、増幅後の送信信号を送波器４１１に出力する。

【0076】

このように、実施形態では、４つの距離検出装置２００を２つの第１距離検出装置（たとえば距離検出装置２０１および２０２）と２つの第２距離検出装置（たとえば距離検出装置２０３および２０４）とに分類した場合、各第１距離検出装置は、上記のような帯域分割によって構成される複数の帯域のうち、他の第１距離検出装置とは異なる帯域の範囲内の周波数の送信波を、他の第１距離検出装置および第２距離検出装置と同時並行的に送信する。このとき、各第１距離検出装置は、送信波を、第１情報を識別情報として含むように符号化した上で送信する。同様に、各第２距離検出装置は、上記のような帯域分割によって構成される複数の帯域のうち、他の第２距離検出装置とは異なる（第１距離検出装置との関係では重複していても問題ない）帯域の範囲内の周波数の送信波を、他の第２距離検出装置および第１距離検出装置と同時並行的に送信する。このとき、各第２距離検出装置は、送信波を、上記の第１情報とは異なる第２情報を識別情報として含むように符号化した上で送信する。

【0077】

次に、受信側の構成について簡単に説明する。

【0078】

受波器４２１は、前述した振動子２１１によって構成され、当該振動子２１１により、物体により反射された送信波を受信波として受信する。

【0079】

増幅回路４２２は、受波器４２１が受信した受信波に応じた信号としての受信信号を増幅する。

【0080】

フィルタ処理部４２３は、増幅回路４２２により増幅された受信信号にフィルタリング処理を施し、ノイズを抑制する。

【0081】

ここで、実施形態では、前述したように、受信波として戻ってきた送信波の送信元を識別するために、送信波の周波数と受信波の周波数との対応関係を特定する必要がある。この点に関して、ドップラーシフトが発生しないと仮定した場合、送信波の周波数と受信波の周波数とは基本的に一致するはずなので、両者の対応関係を特定することは容易である。しかしながら、ドップラーシフトが発生する場合、次の図６に示されるように、受信波に対する周波数解析の結果と、送信波の周波数に関する情報と、に基づいて、送信波の周波数と受信波の周波数との対応関係を特定する必要がある。

【0082】

図６は、実施形態にかかる受信波の周波数の一例を示した例示的かつ模式的な図である。より具体的に、図６は、図５に示される帯域Ｂ１およびＢ２の範囲内の２つの周波数の送信波が物体で反射された結果として受波器４２１により受信される受信波の周波数の一例を示した図である。なお、図６に示される例において、横軸は、周波数を表し、縦軸は、信号レベル（たとえばＰＳＤ：パワースペクトル密度）を表している。

【0083】

図６に示される例では、送信波が受信波として受信される際に、ドップラーシフトによる周波数の高域側への遷移が発生している。より具体的に、図６に示される帯域Ｂ１１（中心周波数ｆ１１）は、図５に示される帯域Ｂ１（中心周波数ｆ１）が高域側に遷移したものに対応し、図６に示される帯域Ｂ１２（中心周波数ｆ１２）は、図５に示される帯域Ｂ２（中心周波数ｆ２）が高域側に遷移したものに対応する。

【0084】

ここで、実施形態において、受波器４２１は、振動子２１１を送波器４１１と共用しているので、振動子２１１のスペックに応じた所定の周波数帯域ＦＢの範囲内の周波数の受信波しか受信することができない。これに対して、図６に示される例では、帯域Ｂ１１の中心周波数ｆ１２は、所定の周波数帯域ＦＢの下限周波数ｆａと上限周波数ｆｂとの間に存在しているが、帯域Ｂ１２の中心周波数ｆ１２が、所定の周波数帯域ＦＢの上限周波数ｆｂよりも高域側に外れている。したがって、図６に示される例では、帯域Ｂ１１の範囲内の周波数の受信波は正常に受信されるが、帯域Ｂ１２の範囲内の周波数の受信波は正常に受信されにくい。

【0085】

ところで、図６に示される帯域Ｂ１１および帯域Ｂ１２の関係（たとえば中心周波数ｆ１１およびｆ１２の間の間隔）と、図５に示される帯域Ｂ１および帯域Ｂ２の関係（たとえば中心周波数ｆ１およびｆ２の間の間隔）とは、ドップラーシフトの発生の有無に関わらず、一致するはずである。これを踏まえれば、２つの周波数の送信波が１つの周波数の受信波としてしか正常に受信されない図６に示される例のような状況であっても、当該１つの周波数の受信波が、２つの周波数の送信波のいずれに対応するかを判別することが可能である。

【0086】

たとえば、図６に示される例において、帯域Ｂ１１の範囲内の周波数の受信波が、図５に示される帯域Ｂ２の範囲内の周波数の送信波に対応すると仮定すると、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で帯域Ｂ１１よりも低域側には、図５に示される帯域Ｂ１と同様の信号レベルを示す帯域が存在するはずである。しかしながら、図６に示される例において、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で帯域Ｂ１１よりも低域側は、空き帯域Ｘとなっている。したがって、図６に示される例において、帯域Ｂ１１の範囲内の周波数の受信波は、図５に示される帯域Ｂ１の範囲内の周波数の送信波に対応すると判別することが可能である。

【0087】

より具体的に、図６に示されるように、信号レベルが閾値以上のピークとなる受信波の周波数として所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で実際に検出される帯域Ｂ１１の中心周波数ｆ１１と上限周波数ｆｂとの間の間隔、および、帯域Ｂ１１の中心周波数ｆ１１と下限周波数ｆａとの間の間隔の各々と、送信波の信号レベルがピークとなる中心周波数ｆ１およびｆ２の間の間隔である２×Δｆと、の大小関係に応じて、ドップラーシフトによる周波数の遷移の方向、すなわち空き帯域の位置を特定することが可能である。

【0088】

たとえば、図６に示される例では、中心周波数ｆ１１と上限周波数ｆｂとの間の間隔が２×Δｆよりも小さく、中心周波数ｆ１１と下限周波数ｆａとの間の間隔が２×Δｆよりも大きいことが読み取れる。このような場合、判別部４２５は、中心周波数ｆ２（図５参照）で信号レベルがピークとなるよう帯域Ｂ２を利用して送信された波動が、ドップラーシフトによる周波数の遷移の結果として、上限周波数ｆｂよりも高い周波数で信号レベルがピークとなる波動（所定の周波数帯域ＦＢの範囲内からは外れているので実際には検出不能の波動）になったと判別する。すなわち、このような場合、判別部４２５は、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で実際に検出される帯域Ｂ１１の中心周波数ｆ１１と下限周波数ｆａとの間に、空き帯域Ｘが存在すると判別する。

【0089】

一方、仮に、信号レベルが閾値以上のピークとなる受信波の周波数として所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で実際に検出される１つの周波数と上限周波数ｆｂとの間の間隔が２×Δｆよりも大きく、当該１つの周波数と下限周波数ｆａとの間の間隔が２×Δｆよりも小さい場合、判別部４２５は、中心周波数ｆ１（図５参照）で信号レベルがピークとなるよう帯域Ｂ１を利用して送信された波動が、ドップラーシフトによる周波数の遷移の結果として、下限周波数ｆａよりも低い周波数で信号レベルがピークとなる波動（所定の周波数帯域ＦＢの範囲内からは外れているので実際には検出不能の波動）になったと判別する。すなわち、このような場合、判別部４２５は、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で実際に検出される１つの周波数と上限周波数ｆｂとの間に、空き帯域が存在すると判別する。

【0090】

なお、空き帯域の位置の判別方法は、ここに記載した方法に限られるものではない。空き帯域の位置を判別する他の方法として、たとえば、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で実際に検出される１つの周波数が、下限周波数ｆａと上限周波数ｆｂとのどちらに近いかに基づいて、空き帯域の位置を判別する方法も考えられる。

【0091】

また、実施形態では、４つの距離検出装置２００の各々が送受信する波動の対応関係を判別す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、判別の対象となる距離検出装置２００の数を４つに制限するものではなく、実施の態様に応じて様々な数の距離検出装置２００に対する判別を実施することが可能である。たとえば、８つの距離検出装置２００が略同時（同時並行的）に送信波を送信する構成においては、所定の周波数帯域ＦＢを２つに分割するとともに、４種類の識別情報を使用すれば、８つの距離検出装置２００の判別を適切に実現することが可能である。

【0092】

また、実施形態では、帯域分割に基づく方法を、送信波に識別情報を付与する方法以外の他の方法と組み合わせることで、距離検出装置２００の判別を実現する構成も考えられる。さらに、実施形態では、当該他の方法と、帯域分割に基づく方法と、送信波に識別情報を付与する方法と、の全てを組み合わせることで、距離検出装置２００の判別を実現する構成も考えられる。

【0093】

なお、ドップラーシフトの度合が図６に示される例よりも小さい場合は、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に収まる２つの帯域の範囲内の２つの周波数の受信波が両方とも正常に受信される場合も考えられる。この場合は、受信波の２つの周波数の低域側および高域側の両方に存在する空き帯域の大きさを比較して、周波数の遷移の方向を特定すれば、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を判別することも可能である。

【0094】

このように、実施形態では、受信波に対する周波数解析の結果と、送信波の周波数に関する情報と、に着目すれば、空き帯域を考慮して、受信波の周波数と、送信波の周波数と、の対応関係を判別することが可能である。

【0095】

したがって、図４に戻り、周波数解析部４２４は、フィルタ処理部４２３によるフィルタリング処理を経た受信信号に対して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などに基づく周波数解析（スペクトル解析）を実行する。

【0096】

そして、判別部４２５は、周波数解析部４２４による周波数解析の結果と、送信波（つまり送信信号）の周波数に関する情報と、に基づいて、上述したような手順で、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を特定する。より具体的に、判別部４２５は、周波数解析の結果として得られる受信信号の周波数の関係が、送信信号の周波数の関係と一致しない場合、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で受信信号の周波数よりも低域側または高域側に存在する空き帯域に基づいて、受信信号の周波数と送信信号の周波数との対応関係を判別する。

【0097】

そして、フィルタ処理部４２６は、判別部４２５による判別結果に基づいて、１以上の周波数の１以上の信号が含まれうる受信信号から、所定の周波数帯域（たとえば送信信号の周波数に対応した周波数帯域）の信号を抽出する。なお、フィルタ処理部４２６は、次の相関処理部４２７による相関処理をより正確に実行するために、送信信号の周波数と整合をとるような周波数の補正を、抽出した信号に対して施してもよい。

【0098】

そして、相関処理部４２７は、たとえば送信側の構成から取得される送信信号と、フィルタ処理部４２６によるフィルタリング処理を経た信号と、に基づいて、送信波と受信波との識別情報の類似度に対応した相関値を取得する。相関値は、一般的によく知られた相関関数などに基づいて算出される。

【0099】

そして、包絡線処理部４２８は、相関処理部４２７により取得された相関値に対応した信号の波形の包絡線を求める。

【0100】

そして、閾値処理部４２９は、包絡線処理部４２８により求められた包絡線の値と、所定の閾値と、を比較する。

【0101】

検出部４３０は、閾値処理部４２９による比較結果に基づいて、受信波の信号レベルが閾値を超えたピークを迎えるタイミング（たとえば図２に示されるタイミングｔ４）を特定し、ＴＯＦ法により、物体までの距離を検出する。

【0102】

なお、実施形態において、距離検出装置２００における上述した各構成は、距離検出装置２００自身の制御部２２０の制御のもとで動作してもよいし、外部のＥＣＵ１００の制御のもとで動作してもよい。

【0103】

このように、実施形態にかかる４つの距離検出装置２００の各々は、判別部４２５による判別処理と、相関処理部４２７による相関処理と、に基づいて、受波器４２１により受信された受信波から、特定の識別情報が付与された特定の周波数の受信波を抽出し、当該受信波の受信タイミングと送信波の送信タイミングとの差に基づいて、物体までの距離を検出する。

【0104】

なお、実施形態において、４つの距離検出装置２００の各々は、必ずしも、自身が送信した送信波に対応した受信波に基づいて物体までの距離を検出しなくてもよい。たとえば、距離検出装置２０１は、距離検出装置２０２が送信した送信波に対応する受信波と、距離検出装置２０１が送信した送信波と、に基づいて、超音波の往復の飛行距離を検出してもよい。距離検出装置２０１と距離検出装置２０２との位置関係は固定であるので、当該位置関係を考慮すれば、超音波の往復の飛行距離に基づいて、物体までの距離を検出することが可能である。

【0105】

ところで、振動子２１１のスペックに応じて設定される所定の周波数帯域ＦＢのうち、最も効率的にパワーを出すことができる帯域は、所定の周波数帯域ＦＢの中心周波数ｆｃの近傍の帯域である。これに対して、前述したような帯域分割に基づく方法は、中心周波数ｆｃの近傍の帯域のみを使用する方法ではないので、たとえば遠距離にある物体の検出などのために強いパワーで送信波を送信する必要がある場合において最善の方法とはならない可能性がある。

【0106】

そこで、実施形態において、距離検出装置２００は、上述した図５に示される２つの帯域Ｂ１およびＢ２を使用して送信波を送信するモードと、次の図７に示される１つの帯域Ｂ０を使用して送信波を送信するモードとを、状況に応じて切り替えうる。

【0107】

図７は、実施形態にかかる送信波の周波数の他の一例を示した例示的かつ模式的な図である。図７に示される例において、横軸は、周波数を表し、縦軸は、信号レベル（たとえばＰＳＤ：パワースペクトル密度）を表している。

【0108】

図７に示される例において、帯域Ｂ０の中心周波数は、所定の周波数帯域ＦＢの中心周波数ｆｃと一致するので、帯域Ｂ０は、最も効率的にパワーを出すことができる帯域である。したがって、たとえば遠距離にある物体の検出などのために強いパワーで送信波を送信する必要がある場合に、上述した図５に示される２つの帯域Ｂ１およびＢ２を使用して送信波を送信するモードから、帯域Ｂ０の範囲内の周波数を使用して送信波を送信するモードへの切り替えが実施されれば、状況に応じた適切な距離の検出を実現することが可能である。ただし、帯域Ｂ０の範囲内の周波数のみを使用するモードでは、送信波に付与する識別情報の符号長を、全ての距離検出装置２００を判別可能な程度に長く設定する必要がある。

【0109】

このように、実施形態において、距離検出装置２００の制御部２２０は、検出部４３０の検出結果としての物体までの距離に応じて、送波器４１１による送信波の送信態様を、帯域分割に基づく方法で送信波を送信する第１モード（たとえば中近距離モード）と、所定の周波数帯域ＦＢの中心周波数ｆｃの近傍の周波数の波動を送信波として送信する第２モード（たとえば遠距離モード）と、のいずれかに制御しうる。なお、実施形態では、このような制御がＥＣＵ１００によって実行されてもよい。

【0110】

以下、実施形態において実行される処理の流れについて説明する。

【0111】

図８は、実施形態にかかる距離検出装置２００が物体に関する情報を検出するために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。

【0112】

図８に示されるように、実施形態では、まず、Ｓ８０１において、送波器４１１は、符号生成部４１２、搬送波出力部４１３、乗算器４１４、および増幅回路４１５により生成される送信信号に応じた送信波を車両１の外に向けて送信する。

【0113】

たとえば、図１に示される４つの距離検出装置２００を２つの第１距離検出装置（たとえば距離検出装置２０１および２０２）と２つの第２距離検出装置（たとえば距離検出装置２０３および２０４）とに分類した場合を考える。この場合、各第１距離検出装置の送波器４１１は、Ｓ８０１において、上記のような帯域分割によって構成される複数の帯域のうち、他の第１距離検出装置とは異なる帯域の範囲内の周波数の送信波を、第１情報を識別情報として含むように符号化した上で、他の第１距離検出装置および第２距離検出装置と同時並行的に送信する。同様に、各第２距離検出装置の送波器４１１は、Ｓ８０１において、上記のような帯域分割によって構成される複数の帯域のうち、他の第２距離検出装置とは異なる（第１距離検出装置との関係では重複していても問題ない）帯域の範囲内の周波数の送信波を、第１情報とは異なる第２情報を識別情報として含むように符号化した上で、他の第２距離検出装置および第１距離検出装置と同時並行的に送信する。なお、各距離検出装置２００が使用する帯域および識別情報は、ＥＣＵ１００などによって決定されうる。

【0114】

そして、Ｓ８０２において、受波器４２１は、車両１の外に存在する物体で反射された結果として車両１側に戻ってくる送信波としての受信波を受信する。この受信波に対応した受信信号は、増幅回路４２２により増幅された後、フィルタ処理部４２３に出力される。

【0115】

そして、Ｓ８０３において、フィルタ処理部４２３は、増幅回路４２２により増幅された受信信号にフィルタリング処理を施し、ノイズを抑制する。

【0116】

そして、Ｓ８０４において、周波数解析部４２４は、フィルタ処理部４２３によるフィルタリング処理を経た受信信号に対して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などに基づく周波数解析（スペクトル解析）を実行する。これにより、受信波に含まれる１以上の受信波の周波数が特定される。

【0117】

そして、Ｓ８０５において、判別部４２５は、周波数解析部４２４による周波数解析の結果として取得される受信波の１以上の周波数と、全ての距離検出装置２００によって送信される送信波の複数（図５に示されるような帯域分割では実質的に２つ）の周波数の関係と、に基づいて、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を判別する。なお、前述したように、受信波の周波数と送信波の周波数とは一致しない場合は、受信波の１以上の周波数の高域側および低域側の少なくとも一方に存在する空き帯域を考慮すれば、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を判別することが可能である。

【0118】

そして、Ｓ８０６において、フィルタ処理部４２６は、判別部４２５による判別結果に基づいて、１以上の周波数の１以上の信号が含まれうる受信信号から、所定の周波数帯域（たとえば送信信号の周波数に対応した周波数帯域）の信号を抽出する。

【0119】

そして、Ｓ８０７において、相関処理部４２７は、たとえば送信側の構成から取得される送信信号と、フィルタ処理部４２６によるフィルタリング処理を経た信号と、に基づいて、送信波と受信波との識別情報の類似度に対応した相関値を取得する。

【0120】

そして、Ｓ８０８において、検出部４３０は、相関処理部４２７により取得された相関値に基づいて、送信波の反射をもたらす物体までの距離を検出する。

【0121】

より具体的に、Ｓ８０８において、検出部４３０は、まず、包絡線処理部４２８による処理を経た相関値と閾値との比較結果を閾値処理部４２９から取得する。そして、検出部４３０は、閾値処理部４２９から取得した情報に基づいて、送信波が送信されたタイミングと、当該送信波と所定以上のレベルで類似（一致）する識別情報が付与された受信波が受信されたタイミングと、を特定する。そして、検出部４３０は、両者のタイミングの差に基づいて、ＴＯＦ法により、送信信号を反射した物体までの距離を検出する。そして、処理が終了する。

【0122】

以上説明したように、実施形態にかかる物体検出システムは、複数の距離検出装置２００を備えている。複数の距離検出装置２００の各々は、送波器４１１と、受波器４２１と、判別部４２５と、検出部４３０と、を備えている。送波器４１１は、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に設定される複数の周波数のうち、他の距離検出装置２００とは異なる周波数の波動を、他の距離検出装置２００と同時並行的に、送信波として送信する。受波器４２１は、物体での反射に応じて戻ってきた送信波に基づく受信波を受信する。判別部４２５は、受信波に対する周波数解析の結果と、送信波の複数の周波数に関する情報と、に基づいて、受信波に含まれる１以上の波動の１以上の周波数と、送信波の複数の周波数と、の対応関係を判別する。検出部４３０は、判別部５２５の判別結果に応じて取得される情報に基づいて、物体に関する情報を検出する。

【0123】

別の表現で表すと、実施形態において、各距離検出装置２００は、所定の周波数帯域ＦＢに含まれる周波数の波動を送受信可能な装置であり、送波器４１１と、受波器４２１と、判別部４２５と、検出部４３０と、を備えている。送波器４１１は、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内に含まれる、自身を備えた距離検出装置２００と他の距離検出装置２００とを含む複数の距離検出装置２００に対してそれぞれ設定される複数の第１周波数のうちの１つの第１周波数で信号レベルがピークとなる波動（第１波動）を送信波として送信する。受波器４２１は、物体での反射に応じて戻ってきた送信波に基づく受信波を受信する。判別部４２５は、受信波に対する周波数解析の結果と、複数の第１周波数に関する情報と、に基づいて、第１波動に対応する波動として受信波に含まれる波動（第２波動）の信号レベルがピークとなる第２周波数を判別する。検出部４３０は、判別部４２５の判別結果に応じて取得される情報に基づいて、物体に関する情報を検出する。

【0124】

上記のような構成によれば、送信波の送信に使用する周波数を距離検出装置２００毎に異ならせ、送信波と受信波との周波数の対応関係を判別するという簡単な方法で、受信波として戻ってきた送信波の送信元を判別することができる。また、識別情報の付与のみに依存して距離検出装置２００の判別を実現する場合に比べて、送信波の送信時間を短くすることができるので、近距離に存在する物体に関する情報の検出の迅速性を確保することもできる。

【0125】

また、実施形態において、判別部４２５は、周波数解析の結果として得られる受信波の１以上の周波数の数と、送信波の複数の周波数の数と、が一致しない場合、所定の周波数帯域ＦＢの範囲内で受信波の周波数よりも低域側および高域側の少なくとも一方に存在する空き帯域に基づいて、受信波の周波数と送信波の周波数との対応関係を判別する。このような構成によれば、たとえばドップラーシフトの発生によって送信波の周波数の数と受信波の周波数の数とが一致しない場合であっても、空き帯域を考慮して、送信波の周波数と受信波の周波数との対応関係を容易に判別することができる。

【0126】

また、実施形態において、図１に示される４つの距離検出装置２００を２つの第１距離検出装置（たとえば距離検出装置２０１および２０２）と２つの第２距離検出装置（たとえば距離検出装置２０３および２０４）とに分類した場合を考える。この場合、各第１距離検出装置の送波器４１１は、他の第１距離検出装置とは異なる帯域の範囲内の周波数の送信波を、第１情報を識別情報として含むように符号化した上で、他の第１距離検出装置および第２距離検出装置と同時並行的に送信し、各第２距離検出装置の送波器４１１は、他の第２距離検出装置とは異なる（第１距離検出装置との関係では重複していても問題ない）帯域の範囲内の周波数の送信波を、第１情報とは異なる第２情報を識別情報として含むように符号化した上で、他の第２距離検出装置および第１距離検出装置と同時並行的に送信する。

【0127】

ここで、実施形態において、各距離検出装置２００は、対応する判別部４２５の判別結果に応じて、送信波と受信波との識別情報の類似度に対応した相関値を取得する相関処理部４２７を有している。そして、各距離検出装置２００の検出部４３０は、相関値と閾値との比較結果に基づいて、物体に関する情報を検出する。このような構成によれば、識別情報をさらに利用して、より多くの距離検出装置２００の判別を簡単に実現することができる。

【0128】

また、実施形態において、送信波の送信に使用する複数の周波数は、それぞれ、所定の周波数帯域ＦＢを仮想的に分割することで構成される互いに重複しない複数の帯域の範囲内に設定される。このような構成によれば、帯域分割に基づく方法により、互いに異なる複数の周波数を容易に設定することができる。

【0129】

また、実施形態において、検出部４３０は、送信波が送信されたタイミングと、受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、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、物体までの距離を容易に検出することができる。

【0130】

また、実施形態において、各距離検出装置２００は、制御部２２０を有している。制御部２２０は、検出部４３０の検出結果としての物体までの距離に応じて、送波器４１１による送信波の送信態様を、他の距離検出装置２００とは異なる周波数の波動を送信波として送信する第１モードと、所定の周波数帯域ＦＢの中心周波数ｆｃの近傍の周波数の波動を送信波として送信する第２モードと、のいずれかに制御しうる。このような構成によれば、所定の周波数帯域ＦＢの一部の帯域のみを使用する第１モードと、所定の周波数帯域ＦＢのうち効率的にパワーを出すことができる中心周波数ｆｃの近傍の帯域を使用する第２モードとを、状況に応じて切り替えることができる。

【0131】

なお、実施形態において、各距離検出装置２００の送波器４１１および受波器４２１は、超音波を送受信可能な単一の振動子２１１を含む送受信部２１０として一体的に構成されており、所定の周波数帯域ＦＢは、振動子２１１のスペックに応じて設定される。このような構成によれば、送信波および受信波を送受信するための構成を簡単化することができるとともに、所定の周波数帯域ＦＢを容易に設定することができる。

【0132】

＜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に関する情報を検知する構成に適用されているが、本開示の技術は、超音波以外の波動としての、音波やミリ波、電磁波などの送受信によって物体に関する情報を検知する構成にも適用することが可能である。

【0133】

また、上述した実施形態では、本開示の技術を適用する対象として、物体までの距離を検出する距離検出装置が例示されているが、本開示の技術は、物体に関する情報として、物体の有無のみを検出する物体検出装置にも適用可能である。

【0134】

また、上述した実施形態では、帯域分割に基づく方法と、送信波に識別情報を付与する方法と、を組み合わせて実施することで、複数の距離検出装置の判別を実現する構成が例示されている。しかしながら、帯域分割によって構成される帯域の数を距離検出装置の個数以上に設定すれば、帯域分割に基づく方法のみによっても、複数の距離検出装置の判別を実現することは可能である。なお、帯域分割によって構成される帯域の数が３以上場合であっても、空き帯域の判別方法は上述した実施形態と実質的に同様であるため、詳しい説明は省略する。

【0135】

また、上述した実施形態では、物体に関する情報（物体までの距離）を検出する検出部が１つだけ設けられた距離検出装置（図４参照）が例示されているが、本開示の技術は、次の図９に示されるような、物体に関する情報を検出する検出部が複数設けられた距離検出装置も想定している。

【0136】

図９は、実施形態の変形例にかかる物体検出システム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。

【0137】

図９に示されるように、変形例にかかる物体検出システムは、送信側の構成として、３つの送信部９１０、９３０、および９５０を有しているとともに、受信側の構成として、３つの受信部９２０、９４０、および９６０を有している。なお、図９に示される例では、たとえば、送信部９１０と受信部９２０との組み合わせと、送信部９３０と受信部９４０との組み合わせと、送信部９５０と受信部９６０との組み合わせとが、それぞれ１つの距離検出装置（物体検出装置）を構成する。

【0138】

図９に示される変形例において、送信部９１０は、送波器９１１と、符号生成部９１２と、搬送波出力部９１３と、乗算器９１４と、増幅回路９１５と、を有している。これらの構成の機能および動作は、上述した実施形態（図４など参照）にかかる距離検出装置２００の送信側の構成の機能および動作と実質的に同様であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。

【0139】

なお、送波器９３１および９５１以外の図示がスペースの都合で省略されているが、送信部９３０および９５０は、送波器９３１および９５１以外にも、送信波のもととなる送信信号を生成するための各種の構成を、送信部９１０と同様に有している。

【0140】

一方、図９に示される変形例において、受信部９２０は、受波器９２１と、増幅回路９２２と、フィルタ処理部９２３と、周波数解析部９２４と、判別部９２５と、を有している。これらの構成の機能および動作は、上述した実施形態（図４など参照）にかかる受波器４２１、増幅回路４２２、フィルタ処理部４２３、周波数解析部４２４、および判別部４２５の機能および動作と実質的に同様であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。

【0141】

ここで、図９に示される変形例において、受信部９２０は、上述した実施形態（図４など参照）にかかるフィルタ処理部４２６、相関処理部４２７、包絡線処理部４２８、閾値処理部４２９、および検出部４３０の組み合わせからなる構成と同様の構成（以下、信号処理系統と表現する）を、送信部９１０、９３０、および９５０と同数有している。

【0142】

すなわち、図９に示される変形例において、受信部９２０は、３つの信号処理系統Ａ～Ｃを有している。信号処理系統Ａは、フィルタ処理部９２６Ａ、相関処理部９２７Ａ、包絡線処理部９２８Ａ、閾値処理部９２９Ａ、および検出部９３０Ａの組み合わせとして構成されている。同様に、信号処理系統Ｂは、フィルタ処理部９２６Ｂ、相関処理部９２７Ｂ、包絡線処理部９２８Ｂ、閾値処理部９２９Ｂ、および検出部９３０Ｂの組み合わせとして構成されており、信号処理系統Ｃは、フィルタ処理部９２６Ｃ、相関処理部９２７Ｃ、包絡線処理部９２８Ｃ、閾値処理部９２９Ｃ、および検出部９３０Ｃの組み合わせとして構成されている。

【0143】

信号処理系統Ａは、判別部９２５の判別結果に応じて、受信波に含まれる１以上の周波数の受信波のうちの１つに対応した受信信号に基づいて、各種の処理を実行する。また、信号処理系統Ｂは、判別部９２５の判別結果に応じて、受信波に含まれる１以上の周波数の受信波のうちの１つに対応した受信信号であって、信号処理系統Ａとは異なる周波数の受信信号に基づいて、各種の処理を実行する。また、信号処理系統Ｃは、受信波に含まれる１以上の周波数の受信波のうちの１つに対応した受信信号であって、信号処理系統ＡおよびＢとは異なる周波数の受信信号に基づいて、各種の処理を実行する。

【0144】

なお、信号処理系統Ａ～Ｃの機能および動作については、上述した実施形態（図４など参照）にかかる信号処理系統の機能および動作と実質的に同様であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。また、受波器９４１および９６１以外の構成の図示がスペースの都合で省略されているが、受信部９４０および９６０は、それぞれ受信部９２０と同様の構成を有している。

【0145】

このように、図９に示される変形例において、受信部９２０は、３つの送信部９１０、９３０、および９５０から送信される送信波のもととなる送信信号と、当該送信波の反射波としての受信波に応じた受信信号と、の３つの相関値を同時に取得することが可能である。同様に、受信部９４０および９６０も、それぞれが３つの相関値を同時に取得することが可能である。したがって、図９に示される変形例によれば、３種類の異なる情報を同時に考慮して、物体までの距離をより詳細に検出することができる。

【0146】

なお、図９に示される変形例において、送波器９１１と受波器９２１との組み合わせが同一の振動子によって構成されてもよいし、別々の振動子によって構成されてもよいことは、上述した実施形態と同様である。また、送波器９３１と受波器９４１との組み合わせ、および送波器９５１と受波器９６１との組み合わせについても、同様のことが言える。

【0147】

また、図９に示される変形例では、送信側の構成と受信側の構成とがそれぞれ３つずつ設けられ、受信側の構成の各々に設けられる信号処理系統も３つ設けられているが、「３」という数字自体に特別な技術的意味は無い。したがって、これらの構成の個数は、それぞれ２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

【0148】

また、送信側の構成の個数と、受信側の構成の個数とは、必ずしも一致していなくてもよく、送信側の構成の個数と、受信側の構成の各々に設けられる信号処理系統の個数とも、必ずしも一致していなくてもよい。

【0149】

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】

【0150】

２００、２０１、２０２、２０３、２０４ 距離検出装置
２１０ 送受信部
２２０ 制御部
２１１ 振動子
４１１、９１１、９３１、９５１ 送波器
４２１、９２１、９４１、９６１ 受波器
４２５、９２５ 判別部
４２７、９２７Ａ、９２７Ｂ、９２７Ｃ 相関処理部
４３０、９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ 検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】