特許 7439737 物体検知装置

(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】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】物体検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 15/34 20060101AFI20240220BHJP

   G01S 7/524 20060101ALI20240220BHJP

   G01S 7/526 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

G01S15/34

G01S7/524 R

G01S7/526 J

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020200543

(22)【出願日】2020-12-02

(65)【公開番号】P2022088226

(43)【公開日】2022-06-14

【審査請求日】2023-06-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小山 優

(72)【発明者】

【氏名】上月 康平

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２６１８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０６３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７６７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３８３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第３４３８６９３（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００－１７／９５

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体検知装置であって、
周波数変調により符号化された超音波を送信するとともに、超音波を受信して受信信号を出力する送受信部（４）と、
前記受信信号の直交検波によって複素受信信号を生成して出力する第１直交検波部（６１）と、
参照信号の直交検波によって複素参照信号を生成して出力する第２直交検波部（７１）と、
前記複素受信信号と前記複素参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する相関フィルタ（６２）と、
前記相関信号に基づいて前記受信信号に含まれる符号を判定する符号判定部（８）と、を備える物体検知装置。

【請求項2】

前記複素参照信号を振幅が一定となるように正規化する第１正規化部（７２）を備え、
前記相関フィルタは、前記複素受信信号と、前記第１正規化部によって正規化された前記複素参照信号との相関検出を行う請求項１に記載の物体検知装置。

【請求項3】

前記複素受信信号を振幅が一定となるように正規化する第２正規化部（６３）を備え、
前記相関フィルタは、前記第２正規化部によって正規化された前記複素受信信号と、前記第１正規化部によって正規化された複素参照信号との相関検出を行う請求項２に記載の物体検知装置。

【請求項4】

前記相関信号を補正する補正部（６４）を備え、
前記第２正規化部は、前記複素受信信号を元の振幅で除算して正規化し、
前記補正部は、前記複素受信信号が正規化される前の振幅を前記相関信号に乗算して前記相関信号を補正し、
前記符号判定部は、前記補正部によって補正された前記相関信号に基づいて前記受信信号に含まれる符号を判定する請求項３に記載の物体検知装置。

【請求項5】

前記複素受信信号の位相を回転させる第１位相回転部（６５）と、
前記複素参照信号の位相を回転させる第２位相回転部（７３）と、を備え、
前記相関フィルタは、前記第１位相回転部によって位相回転された前記複素受信信号と、前記第２位相回転部によって位相回転された前記複素参照信号との相関検出を行う請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。

【請求項6】

前記第１位相回転部は、正規化された前記複素受信信号の位相を回転させる請求項５に記載の物体検知装置。

【請求項7】

前記第２位相回転部は、正規化された前記複素参照信号の位相を回転させる請求項５または６に記載の物体検知装置。

【請求項8】

前記第１位相回転部および前記第２位相回転部は、所定の条件によって位相回転量を変化させる請求項５ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。

【請求項9】

前記第１直交検波部は、前記複素受信信号をダウンサンプリングして出力し、
前記第２直交検波部は、前記複素参照信号をダウンサンプリングして出力する請求項１ないし８のいずれか１つに記載の物体検知装置。

【請求項10】

前記送受信部から送信される超音波の周波数、および、前記参照信号の周波数は、前記送受信部の共振周波数とは異なる周波数とされている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の物体検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物体検知装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

超音波センサによる障害物の検知について、送信波の周波数を変化させて符号化し、マッチドフィルタによって得られた受信信号と参照信号との相関出力に基づいて符号を判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭６３－２４９０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

受信信号と参照信号との相関検出は必要な計算量が多いため、このような相関検出を用いる物体検知装置では回路規模が大きくなりやすい。

【0005】

本発明は上記点に鑑みて、物体検知装置において計算量を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、物体検知装置であって、周波数変調により符号化された超音波を送信するとともに、超音波を受信して受信信号を出力する送受信部（４）と、受信信号の直交検波によって複素受信信号を生成して出力する第１直交検波部（６１）と、参照信号の直交検波によって複素参照信号を生成して出力する第２直交検波部（７１）と、複素受信信号と複素参照信号との相関検出を行って相関信号を出力する相関フィルタ（６２）と、相関信号に基づいて受信信号に含まれる符号を判定する符号判定部（８）と、を備える。

【0007】

このように、受信信号と参照信号を直交検波によって複素信号に変換することで、ベクトル、行列演算で相関を計算することが可能となるため、相関検出の計算量の低減が可能となる。

【0008】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態にかかる物体検知装置のブロック図である。

【図2】図１に示すマッチドフィルタ部が備える直交検波部のブロック図である。

【図3】図１に示す参照信号処理部が備える直交検波部のブロック図である。

【図4】図１に示す相関フィルタのブロック図である。

【図5】図４に示すベクトル回転部および加算部のブロック図である。

【図6】複素受信信号と複素参照信号との位相差を示す図である。

【図7】複素受信信号のベクトル回転の様子を示す図である。

【図8】ベクトル回転された信号を示す図である。

【図9】ベクトル回転された信号の加算結果を示す図である。

【図10】ベクトル回転された信号を示す図である。

【図11】ベクトル回転された信号の加算結果を示す図である。

【図12】物体検知処理のフローチャートである。

【図13】第２実施形態にかかる物体検知装置のブロック図である。

【図14】図１３に示すマッチドフィルタ部が備える正規化部のブロック図である。

【図15】図１３に示す補正部のブロック図である。

【図16】探査波の周波数帯域幅と信号幅との関係を示す図である。

【図17】トランスデューサの送受信感度を示す図である。

【図18】正規化前の複素受信信号を示す図である。

【図19】正規化後の複素受信信号を示す図である。

【図20】正規化による周波数帯域の拡大を示す図である。

【図21】比較例におけるフィルタ出力を示す図である。

【図22】第２実施形態におけるフィルタ出力を示す図である。

【図23】第３実施形態にかかる物体検知装置のブロック図である。

【図24】位相回転による周波数帯域の拡大を示す図である。

【図25】アップチャープ信号に対応するフィルタ出力を示す図である。

【図26】ダウンチャープ信号に対応するフィルタ出力を示す図である。

【図27】比較例におけるフィルタ出力を示す図である。

【図28】第３実施形態におけるフィルタ出力を示す図である。

【図29】他の実施形態における探査波の周波数を示す図である。

【図30】他の実施形態にかかる物体検知装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0011】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示す本実施形態の物体検知装置１は、不図示の車両に搭載されていて、当該車両の周囲の物体Ｂを検知するように構成されている。物体検知装置１を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。不図示の車両は、例えば、自動車である。

【0012】

物体検知装置１は、超音波センサ２と、超音波センサ２の動作を制御する制御部３とを備えている。超音波センサ２は、超音波である探査波を送信するとともに探査波の物体Ｂによる反射波を受信することで、物体Ｂを検知するように構成されている。

【0013】

超音波センサ２は、送受信部４と、駆動信号生成部５と、マッチドフィルタ部６と、参照信号処理部７と、判定部８とを備えている。送受信部４は、送信部４０Ａと、受信部４０Ｂとを有している。送信部４０Ａは、探査波を外部に向けて送信可能に設けられている。受信部４０Ｂは、送信部４０Ａから送信された探査波の物体Ｂによる反射波を含む超音波を受信可能に設けられている。

【0014】

送受信部４は、トランスデューサ４１と、送信回路４２と、受信回路４３とを備えている。送信部４０Ａは、トランスデューサ４１と送信回路４２とによって構成されている。受信部４０Ｂは、トランスデューサ４１と受信回路４３とによって構成されている。

【0015】

トランスデューサ４１は、探査波を外部に向けて送信する送信器としての機能と、反射波を受信する受信器としての機能とを有していて、送信回路４２および受信回路４３と電気接続されている。すなわち、超音波センサ２は、いわゆる送受信一体型の構成を有している。

【0016】

具体的には、トランスデューサ４１は、圧電素子等の電気－機械エネルギー変換素子を内蔵した、超音波マイクロフォンとして構成されている。トランスデューサ４１は、探査波を自車両の外部に送信可能および反射波を自車両の外部から受信可能なように、自車両の外表面に面する位置に配置されている。

【0017】

送信回路４２は、入力された駆動信号に基づいてトランスデューサ４１を駆動することで、トランスデューサ４１にて探査波を発信させるように設けられている。具体的には、送信回路４２は、デジタル／アナログ変換回路等を有している。すなわち、送信回路４２は、駆動信号生成部５から出力された駆動信号に対してデジタル／アナログ変換等の信号処理を施すことで、素子入力信号を生成するように構成されている。素子入力信号は、トランスデューサ４１を駆動するための交流電圧信号である。そして、送信回路４２は、生成した素子入力信号をトランスデューサ４１に印加してトランスデューサ４１における電気－機械エネルギー変換素子を励振することで、探査波を発生させるように構成されている。

【0018】

受信回路４３は、トランスデューサ４１による超音波の受信結果に対応する受信信号を生成してマッチドフィルタ部６に出力するように設けられている。具体的には、受信回路４３は、増幅回路およびアナログ／デジタル変換回路等を有している。すなわち、受信回路４３は、トランスデューサ４１が出力した素子出力信号に対して、増幅およびアナログ／デジタル変換等の信号処理を施すことで、受信波の振幅および周波数に関する情報を含む受信信号を生成するように構成されている。素子出力信号は、超音波の受信により、トランスデューサ４１に設けられた電気－機械エネルギー変換素子が発生する交流電圧信号である。

【0019】

後述するように、探査波には、周波数変調により符号化された超音波が含まれる。探査波の周波数変調帯域の中心周波数をｆｃとして、受信回路４３のサンプリング周波数はｆｃの２倍以上とされる。なお、受信信号のサンプリング周波数は、駆動信号のサンプリング周波数と同じでもよいし、異なっていてもよい。

【0020】

駆動信号生成部５は、駆動信号を生成して送信回路４２に出力するように設けられている。駆動信号は、トランスデューサ４１を駆動してトランスデューサ４１から探査波を発信させるための信号である。

【0021】

駆動信号生成部５は、所定の周波数変調状態を有する探査波における周波数変調状態に対応する駆動信号を生成するようになっている。駆動信号生成部５は、トランスデューサ４１の共振周波数を含む範囲において探査波の周波数が掃引されるように駆動信号を生成する。

【0022】

本実施形態では、所定の周波数変調状態は、アップチャープまたはダウンチャープを含む。アップチャープは、時間経過とともに周波数が単調増加するような周波数変調状態である。ダウンチャープは、時間経過とともに周波数が単調減少するような周波数変調状態である。

【0023】

駆動信号生成部５、マッチドフィルタ部６、参照信号処理部７、判定部８は、例えば、前述した駆動信号の生成や、後述する直交検波、相関検出、符号判定、物体検知判定等の機能がプログラムされたＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成される。

【0024】

マッチドフィルタ部６は、受信信号を処理し、受信信号と参照信号との相関検出を行うものである。マッチドフィルタ部６は、直交検波部６１と、相関フィルタ６２とを備えている。直交検波部６１は、受信回路４３が出力した受信信号を直交検波して複素信号を生成するものであり、第１直交検波部に相当する。図２に示すように、直交検波部６１は、乗算部６１１と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）６１２と、ダウンサンプリング部６１３とを備えている。

【0025】

乗算部６１１は、受信回路４３の出力した受信信号にｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ）とｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ）を乗算して複素信号を生成するものである。ここで、ｔは時間である。ｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ）とｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ）の信号は、駆動信号生成部５から乗算部６１１に入力されるようになっている。乗算部６１１は、生成した複素信号をＬＰＦ６１２に出力する。

【0026】

ＬＰＦ６１２は、乗算部６１１が出力した複素信号から高周波数成分を除去するものである。ＬＰＦ６１２のカットオフ周波数は、制御部３から入力されるようになっており、トランスデューサ４１の帯域幅や駆動信号の掃引帯域に基づいて設定される。ＬＰＦ６１２によって高周波数成分を除去された複素信号は、ダウンサンプリング部６１３に入力される。

【0027】

ダウンサンプリング部６１３は、ＬＰＦ６１２の出力信号をダウンサンプリングするものである。ダウンサンプリング部６１３は、例えば、中心周波数ｆｃの２倍でサンプリングされた信号を中心周波数ｆｃの１倍にダウンサンプリングする。ダウンサンプリング後のサンプリング周波数は、ＬＰＦ６１２のカットオフ周波数に応じて、中心周波数ｆｃの１倍よりも低く設定することができる。ＬＰＦ６１２により高周波数成分が除去された後なので、受信信号のダウンサンプリングが可能であり、これにより相関フィルタ６２の計算量を減らすことができ、回路面積の低減が可能となる。

【0028】

物体検知装置１が送受信部４を複数備え、送信側の送受信部４と受信側の送受信部４との両者が同一の直接波と、両者が互いに異なる間接波とを識別する場合には、アップチャープとダウンチャープの両方について相関計算が必要となる。

【0029】

例えば、２つの送受信部４がそれぞれアップチャープ信号、ダウンチャープ信号を送信した場合には、各送受信部４の受信信号について２つのチャープ信号との相関計算が行われる。そして、アップチャープ信号を送信した一方の送受信部４の受信信号とアップチャープ信号との相関が高ければ、この送受信部４が受信した超音波は直接波であると判定され、ダウンチャープ信号との相関が高ければ、この超音波は間接波であると判定される。また、ダウンチャープ信号を送信した他方の送受信部４の受信信号とダウンチャープ信号との相関が高ければ、この送受信部４が受信した超音波は直接波であると判定され、アップチャープ信号との相関が高ければ、この超音波は間接波であると判定される。

【0030】

このように複数通りの相関計算を行うと、計算量が多くなり、物体検知装置１の回路規模が大きくなりやすい。これに対して、上記のようなダウンサンプリングを行うことで、計算量が低減され、回路規模の縮小が可能となる。ダウンサンプリング部６１３の出力信号は、相関フィルタ６２に入力される。

【0031】

ダウンサンプリング部６１３から出力される複素信号を、複素受信信号とする。複素受信信号は、ダウンサンプリング部６１３によってサンプリングされたＮ個の信号で構成されている。Ｎは２以上の整数である。複素受信信号を構成するＮ個の信号を、サンプリングされた順に信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎとする。

【0032】

相関フィルタ６２は、直交検波部６１が生成した複素受信信号と、アップチャープおよびダウンチャープそれぞれに対応する参照信号との相関検出を行い、相関信号を出力するものである。相関フィルタ６２から出力された相関信号は、判定部８に入力される。相関フィルタ６２の詳細については後述する。

【0033】

参照信号処理部７は、駆動信号生成部５から出力された信号を処理してマッチドフィルタ部６に出力するものである。駆動信号生成部５から参照信号処理部７に出力される信号は、送受信部４に入力される駆動信号に用いられるアップチャープとダウンチャープとに対応するものであり、この信号が受信信号の符号を識別するための参照信号とされる。なお、駆動信号生成部５は、アップチャープに対応する参照信号と、ダウンチャープに対応する参照信号とを参照信号処理部７に出力する。マッチドフィルタ部６では、参照信号処理部７によって処理された参照信号が相関検出に用いられる。図１に示すように、参照信号処理部７は、直交検波部７１を備えている。

【0034】

直交検波部７１は、駆動信号生成部５が出力した参照信号を直交検波して複素信号を生成するものであり、第２直交検波部に相当する。図３に示すように、直交検波部７１は、乗算部７１１と、ＬＰＦ７１２と、ダウンサンプリング部７１３とを備えている。乗算部７１１、ＬＰＦ７１２、ダウンサンプリング部７１３は、直交検波部６１の乗算部６１１、ＬＰＦ６１２、ダウンサンプリング部６１３と同様の構成とされている。

【0035】

すなわち、乗算部７１１は、参照信号にｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ）とｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ）を乗算して複素信号を生成し、ＬＰＦ７１２は、乗算部７１１が出力した複素信号から高周波数成分を除去する。そして、ダウンサンプリング部７１３は、ＬＰＦ７１２の出力信号をダウンサンプリングする。

【0036】

なお、ダウンサンプリング部７１３は、ダウンサンプリング後のサンプリング周波数が受信信号と参照信号とで同じになるようにダウンサンプリングを行う。すなわち、例えば、ダウンサンプリング部６１３で入力信号が中心周波数ｆｃの１倍にダウンサンプリングされる場合には、ダウンサンプリング部７１３においても、入力信号が中心周波数ｆｃの１倍にダウンサンプリングされる。ＬＰＦ７１２によって高周波成分が除去された後なので、参照信号のダウンサンプリングが可能であり、これにより相関フィルタ６２の計算量を減らすことができ、回路面積の低減が可能となる。ダウンサンプリング部７１３の出力信号は、相関フィルタ６２に入力される。

【0037】

ダウンサンプリング部７１３から出力される複素信号を、複素参照信号とする。複素参照信号は、複素受信信号と同様にＮ個の信号で構成されている。複素参照信号を構成するＮ個の信号を、サンプリングされた順に信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮとする。相関フィルタ６２では、信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎで構成される複素受信信号と、信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮで構成される複素参照信号との相関検出が行われる。

【0038】

図４に示すように、相関フィルタ６２は、アップチャープフィルタ６２０Ａと、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂとを備えている。アップチャープフィルタ６２０Ａは、アップチャープ信号について複素受信信号と複素参照信号との相関検出を行うものである。ダウンチャープフィルタ６２０Ｂは、ダウンチャープ信号について複素受信信号と複素参照信号との相関検出を行うものである。

【0039】

アップチャープフィルタ６２０Ａは、参照信号保持部６２１と、ベクトル回転部６２２と、加算部６２３と、振幅変換部６２４とを備えている。

【0040】

アップチャープフィルタ６２０Ａには、参照信号処理部７から、アップチャープに対応する参照信号の直交検波によって生成された複素参照信号が入力されるようになっている。参照信号保持部６２１は、参照信号処理部７から入力された複素参照信号を保持して出力するものであり、複素参照信号を構成する複数の信号を個別に出力する構成となっている。具体的には、参照信号保持部６２１は、ダウンサンプリング部７１３から出力された信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮを個別に出力する。

【0041】

ベクトル回転部６２２は、入力された信号のベクトル回転を行うものである。図５に示すように、ベクトル回転部６２２は、行列変換部６２５と、受信信号保持部６２６と、乗算部６２７とを備えている。

【0042】

行列変換部６２５は、参照信号保持部６２１から出力された信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮを回転行列Ｒ_１～Ｒ_Ｎに変換するものである。具体的には、信号Ｓ_Ｒ１の位相をθ_Ｒ１とすると、回転行列Ｒ_１は、次式のように生成される。

【0043】

【数1】

回転行列Ｒ_２～Ｒ_Ｎについても、信号Ｓ_Ｒ２～Ｓ_ＲＮの位相θ_Ｒ２～θ_ＲＮを用いて同様に生成される。行列変換部６２５は、生成した回転行列Ｒ_１～Ｒ_Ｎに対応する信号を個別に乗算部６２７に出力する。

【0044】

受信信号保持部６２６は、複素受信信号を保持して乗算部６２７に出力するものである。受信信号保持部６２６には、直交検波部６１から複素受信信号が入力されるようになっており、受信信号保持部６２６は、入力された信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎを個別に乗算部６２７に出力する。

【0045】

乗算部６２７は、行列変換部６２５が生成した回転行列Ｒ_１～Ｒ_Ｎに信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎのベクトルを乗算して、受信信号と参照信号との位相差を位相とする信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎを生成するものである。例えば、図６に示すように、信号Ｓ_１と信号Ｓ_Ｒ１との位相差をΔθ_１とし、信号Ｓ_１の振幅をｒ_１とすると、図７に示すように、信号ΔＳ_１の位相はΔθ_１となり、振幅はｒ_１となる。なお、図６、図７、および、後述する図８～図１１、図１８、図１９は、信号Ｓ_１等を複素平面上に示したものである。信号Ｓ_１の実部をＩ_１、虚部をＱ_１とし、信号ΔＳ_１の実部をＩ_１’、虚部をＱ_１’とすると、Ｉ_１’、Ｑ_１’は次式で求められる。

【0046】

【数2】

同様に、信号Ｓ_２～Ｓ_Ｎと信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮとの位相差をΔθ_２～Δθ_Ｎとし、信号Ｓ_２～Ｓ_Ｎの振幅をｒ_２～ｒ_Ｎとすると、信号ΔＳ_２～ΔＳ_Ｎの位相はΔθ_２～Δθ_Ｎとなり、振幅はｒ_２～ｒ_Ｎとなる。信号Ｓ_２～Ｓ_Ｎの実部Ｉ_２～Ｉ_Ｎ、虚部Ｑ_２～Ｑ_Ｎ、回転行列Ｒ_２～Ｒ_Ｎから、信号ΔＳ_２～ΔＳ_Ｎの実部Ｉ_２’～Ｉ_Ｎ’、虚部Ｑ_２’～Ｑ_Ｎ’が算出される。乗算部６２７は、信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎを個別に加算部６２３に出力する。

【0047】

図５に示すように、加算部６２３は、加算信号生成部６２８と、平均化部６２９とを備えており、乗算部６２７から出力された信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎは、加算信号生成部６２８に入力される。加算信号生成部６２８は、入力された信号を加算するものであり、これによって受信信号と参照信号との相関検出が行われる。

【0048】

信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎを加算すると、受信信号と参照信号との相関が高い場合には振幅が増加し、相関が低い場合には振幅が減少する。例えば、図７、図８に示すように、信号ΔＳ_１、ΔＳ_２の位相Δθ_１、Δθ_２が揃っていれば、図９に示すように、信号ΔＳ_１に信号ΔＳ_２を加算することで振幅が増加する。一方、図１０に示すように、信号ΔＳ_２の位相Δθ_２が信号ΔＳ_１の位相Δθ_１と大きく異なっていれば、図１１に示すように、信号ΔＳ_１に信号ΔＳ_２を加算することで振幅が減少する。

【0049】

このように、信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎを加算すると、加算によって生成された複素信号の振幅は、受信信号と参照信号の相関の高さを表すようになる。加算信号生成部６２８は、信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎの加算によって生成された複素信号を平均化部６２９に出力する。

【0050】

平均化部６２９は、加算信号生成部６２８からの出力信号の振幅をＮで割って平均化するものである。平均化部６２９によって平均化された複素信号は、振幅変換部６２４に出力される。

【0051】

なお、加算部６２３において、信号ΔＳ_１～ΔＳ_Ｎのうち、所定の条件によって設定された範囲に含まれる信号のみを加算してもよい。例えば、受信信号のうち周波数帯域の両端部の成分はＳ／Ｎが低いため、これに対応する部分を参照信号から除くように加算範囲を設定することで、符号判定精度が向上する。

【0052】

振幅変換部６２４は、平均化部６２９から入力された複素信号を振幅信号に変換するものである。具体的には、振幅変換部６２４は、この複素信号の実部と虚部から絶対値を算出し、この絶対値を振幅として出力する。振幅変換部６２４が生成した振幅信号は、相関信号として判定部８に出力される。

【0053】

図４に示すように、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂは、アップチャープフィルタ６２０Ａと同様に、参照信号保持部６２１と、ベクトル回転部６２２と、加算部６２３と、振幅変換部６２４とを備えている。ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの参照信号保持部６２１～振幅変換部６２４は、アップチャープフィルタ６２０Ａの参照信号保持部６２１～振幅変換部６２４と同様の構成とされている。ただし、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂでは、参照信号処理部７から参照信号保持部６２１にダウンチャープに対応する参照信号の直交検波によって生成された複素参照信号が入力され、複素受信信号と、この複素参照信号との相関検出が行われる。そして、振幅変換部６２４が生成した振幅信号は、相関信号として判定部８に出力される。

【0054】

判定部８は、マッチドフィルタ部６が出力した相関信号に基づいて受信信号に含まれる符号を判定するものであり、符号判定部に相当する。また、判定部８は、受信信号および符号判定結果に基づいて物体検知判定を行う。判定部８は、アップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの相関出力に基づいて、アップチャープの相関信号のピークとダウンチャープの相関信号のピークとを算出する。そして、判定部８は、これらを比較して大きい方の符号が受信信号に含まれると判定して物体検知判定を行う。判定部８は、物体検知判定の結果を制御部３に送信する。

【0055】

制御部３は、車載通信回線を介して超音波センサ２と情報通信可能に接続されており、超音波センサ２の送受信動作を制御するように構成されている。制御部３は、いわゆるソナーＥＣＵとして設けられていて、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性リライタブルメモリ、等を有する車載マイクロコンピュータを備えている。ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。不揮発性リライタブルメモリは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、等である。ＥＥＰＲＯＭはElectronically Erasable and Programmable Read Only Memoryの略である。

【0056】

物体検知装置１の動作について説明する。物体検知装置１は、図１２に示す処理を含む物体検知処理を繰り返し実行する。物体検知処理では、まず、制御部３から駆動信号生成部５に送信指示が出され、駆動信号生成部５が生成した駆動信号に基づいてトランスデューサ４１から探査波が送信される。そして、送受信部４による超音波信号の受信が検出されると、物体検知装置１は、図１２に示す処理を実行し、物体を検知する。

【0057】

まず、ステップＳ１０１にて、直交検波部６１は、送受信部４から出力された受信信号を直交検波して複素受信信号を生成し、相関フィルタ６２に出力する。また、直交検波部７１は、駆動信号生成部５から出力されたアップチャープ、ダウンチャープに対応する参照信号をそれぞれ直交検波して複素参照信号を生成し、相関フィルタ６２に出力する。

【0058】

続くステップＳ１０２にて、相関フィルタ６２は、直交検波部６１から出力された複素受信信号と、アップチャープに対応する複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を判定部８に出力する。また、相関フィルタ６２は、複素受信信号とダウンチャープに対応する複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を判定部８に出力する。

【0059】

続くステップＳ１０３にて、判定部８は、相関フィルタ６２から出力されたアップチャープの相関信号のピークが、ダウンチャープの相関信号のピークよりも大きいか否かを判定する。アップチャープの相関信号のピークがダウンチャープの相関信号のピークよりも大きいと判定すると、判定部８は、ステップＳ１０４にて、受信波にアップチャープが含まれるとの符号判定結果を保存し、この結果に基づいて物体検知判定を行う。アップチャープの相関信号のピークがダウンチャープの相関信号のピーク以下であると判定すると、判定部８は、ステップＳ１０５にて、受信波にダウンチャープが含まれるとの符号判定結果を保存し、この結果に基づいて物体検知判定を行う。

【0060】

例えば、判定部８は、探査波を送信してから、送信信号と符号が一致した受信信号の振幅が所定値以上となるまでの時間に基づいて、物体との距離を算出し、算出結果を制御部３に送信する。そして、制御部３は、距離の算出結果と自車両の速度等に基づいて、物体との衝突可能性が高いか否かを判定する。この判定結果に応じて、回避制御や制動制御が行われる。ステップＳ１０４、ステップＳ１０５の後、物体検知装置１は処理を終了する。

【0061】

本実施形態の効果について説明する。前述したように、本実施形態では、受信信号と参照信号とを直交検波によって複素信号に変換し、複素受信信号と複素参照信号との相関検出によって受信信号に含まれる符号を判定している。このように、受信信号と参照信号とを複素信号に変換することにより、ベクトル、行列演算による相関計算や、ダウンサンプリングが可能になり、相関フィルタ６２の計算量を減らすことができ、回路面積の低減が可能となる。

【0062】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して複素信号を正規化する構成を追加したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0063】

図１３に示すように、本実施形態のマッチドフィルタ部６は、直交検波部６１、相関フィルタ６２に加えて、正規化部６３と、補正部６４とを備えている。また、参照信号処理部７は、直交検波部７１に加えて、正規化部７２を備えている。駆動信号生成部５、マッチドフィルタ部６、参照信号処理部７、判定部８は、例えば、前述した駆動信号生成、直交検波、相関検出、符号判定、物体検知判定や、後述する正規化、ディレイ補正、振幅補正等の機能がプログラムされたＤＳＰで構成される。

【0064】

正規化部６３は、直交検波部６１から出力された複素受信信号を振幅が一定となるように正規化するものであり、第２正規化部に相当する。図１４に示すように、正規化部６３は、振幅変換部６３１と、移動平均フィルタ６３２と、ベクトル正規化部６３３とを備えている。直交検波部６１から出力された複素受信信号は、振幅変換部６３１とベクトル正規化部６３３に入力される。

【0065】

振幅変換部６３１は、直交検波部６１から出力された複素受信信号を振幅に変換するものである。振幅変換部６３１は、信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎについて、実部Ｉ_１～Ｉ_Ｎ、虚部Ｑ_１～Ｑ_Ｎから振幅ｒ_１～ｒ_Ｎを算出する。すなわち、振幅ｒ_１は、ｒ_１＝√（Ｉ_１ ^２＋Ｑ_１ ^２）となり、振幅ｒ_２～ｒ_Ｎについても同様に算出される。振幅変換部６３１による振幅の算出結果は、移動平均フィルタ６３２とベクトル正規化部６３３に入力される。

【0066】

移動平均フィルタ６３２は、振幅ｒ_１～ｒ_Ｎの移動平均を算出し、複素受信信号の振幅のエンベロープを生成するものである。移動平均フィルタ６３２の設定は、制御部３から入力されるようになっている。移動平均フィルタ６３２が生成した振幅のエンベロープは、補正部６４と判定部８に出力される。なお、本実施形態の正規化部６３は移動平均フィルタ６３２を備えているが、正規化部６３が移動平均フィルタ６３２の代わりにＬＰＦを備えていてもよい。また、正規化部６３が移動平均フィルタ６３２を備えず、振幅変換部６３１の出力がそのまま補正部６４と判定部８に出力されてもよい。

【0067】

ベクトル正規化部６３３は、振幅変換部６３１から入力された振幅ｒ_１～ｒ_Ｎに基づいて、直交検波部６１から入力された複素受信信号を、位相を保持したまま振幅を正規化して単位ベクトルに変換するものである。具体的には、ベクトル正規化部６３３は、複素受信信号を元の振幅で除算する。すなわち、信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎの実部Ｉ_１～Ｉ_ＮはＩ_１／ｒ_１～Ｉ_Ｎ／ｒ_Ｎに変換され、虚部Ｑ_１～Ｑ_ＮはＱ_１／ｒ_１～Ｑ_Ｎ／ｒ_Ｎに変換される。

【0068】

本実施形態では、このように正規化された信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎが相関フィルタ６２に入力される。そして、ベクトル回転部６２２の乗算部６２７では、Ｉ_１～Ｉ_Ｎ、Ｑ_１～Ｑ_Ｎの代わりにＩ_１／ｒ_１～Ｉ_Ｎ／ｒ_Ｎ、Ｑ_１／ｒ_１～Ｑ_Ｎ／ｒ_Ｎが用いられて数式２に示すような演算が行われる。

【0069】

なお、本実施形態では複素受信信号を振幅が１になるように正規化する場合について説明するが、複素受信信号の振幅を、これとは異なる大きさに揃えてもよい。また、後述するように、本実施形態では複素参照信号を振幅が１になるように正規化するが、複素参照信号の振幅を、これとは異なる大きさに揃えてもよい。

【0070】

このように、本実施形態では、正規化部６３によって複素受信信号が正規化される。そして、正規化された複素受信信号が相関フィルタ６２に入力され、複素参照信号との相関検出が行われる。本実施形態の相関フィルタ６２は、相関信号を補正部６４に出力する。

【0071】

正規化部７２は、直交検波部７１から出力された複素参照信号を振幅が一定となるように正規化するものであり、第１正規化部に相当する。正規化部７２は、正規化部６３の振幅変換部６３１、ベクトル正規化部６３３と同様の構成を備えており、正規化部７２によって振幅が１になるように正規化された複素参照信号は、相関フィルタ６２に出力される。詳細には、相関フィルタ６２のアップチャープフィルタ６２０Ａには、正規化部７２からアップチャープに対応する正規化された信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮが入力される。また、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂには、正規化部７２からダウンチャープに対応する正規化された信号Ｓ_Ｒ１～Ｓ_ＲＮが入力される。アップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂでは、正規化された複素受信信号と正規化された複素参照信号との相関検出が行われ、相関信号が出力される。

【0072】

補正部６４は、相関フィルタ６２から出力された相関信号の振幅等を補正するものである。図１５に示すように、補正部６４は、ディレイ補正部６４１、６４２と、乗算部６４３、６４４とを備えている。ディレイ補正部６４１、６４２は、アップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力信号の位相の遅れに対応して、正規化部６３から出力された振幅信号の位相を遅らせるものである。ディレイ補正部６４１、６４２には、正規化部６３の移動平均フィルタ６３２が生成した振幅信号が入力されるようになっており、ディレイ補正部６４１、６４２がディレイ補正した振幅信号は、それぞれ、乗算部６４３、６４４に出力される。

【0073】

乗算部６４３、６４４は、相関フィルタ６２のアップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂが出力した相関信号の振幅に、正規化される前の振幅を乗算し、元の大きさに戻すものである。これにより、判定部８において元の振幅と所定の閾値との比較によって符号判定および物体検知判定を行うことが可能となる。乗算部６４３、６４４によって振幅が元の大きさとなった振幅信号は、判定部８に出力される。

【0074】

本実施形態の物体検知処理では、図１２のステップＳ１０１にて、直交検波部６１が受信信号を複素信号に変換した後、直交検波部６１から出力された複素受信信号を正規化部６３が正規化して振幅を１にする。また、直交検波部７１から出力された複素参照信号を正規化部７２が正規化して振幅を１にする。そして、ステップＳ１０２にて、相関フィルタ６２は、正規化された複素受信信号と正規化された複素参照信号の相関検出を行い、ステップＳ１０３にて、判定部８は、この相関検出の結果に基づいて符号判定を行う。

【0075】

本実施形態の効果について説明する。相関フィルタ６２の出力の信号幅は、図１６に示すように受信信号の周波数帯域幅に反比例し、周波数帯域幅が広ければフィルタ出力の信号幅は短くなる。なお、図１６は本発明者らが周波数帯域幅を変化させて測定した信号幅を示しており、一点鎖線は、測定結果の近似曲線である。

【0076】

複雑な形状の障害物においては、反射点が複数存在するため、高い符号判定精度を得るにはフィルタ出力の信号幅を短くすることが望ましい。しかしながら、車載センサでトランスデューサに用いられるマイクロフォンは、図１７に示すように、狭帯域の周波数特性を有する。すなわち、このような特性のマイクロフォンをトランスデューサ４１に用いた場合、トランスデューサ４１の共振周波数をｆ０とすると、共振周波数ｆ０付近では送受信感度が大きいが、共振周波数ｆ０から離れた周波数では、送受信感度が小さくなる。

【0077】

そのため、例えばｆｃ＝ｆ０となるようにチャープ信号を送信すると、中心周波数ｆｃの成分は大きくなるものの、中心周波数ｆｃから離れた周波数の成分が小さくなり、帯域全体のうち中心周波数ｆｃ付近の成分しか十分に活用できない。

【0078】

具体的には、複素受信信号を構成する信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎのうち、共振周波数ｆ０に対応する信号をＳ_Ａ、共振周波数ｆ０から離れた周波数に対応する信号をＳ_Ｂとすると、信号Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂの振幅は、例えば図１８に示すようになる。すなわち、信号Ｓ_Ａの振幅は１よりも大きくなり、信号Ｓ_Ｂの振幅は１よりも小さくなる。

【0079】

図１６に示すように、このようなマイクロフォンのハード的限界により、フィルタ出力の信号幅を望ましい値まで短くすることが困難であり、車両やフェンス等の複雑な形状の障害物の検知時に、符号判定を誤るおそれがある。また、図１８に示すように信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎの周波数による振幅の差が大きいと、相関検出の結果が共振周波数ｆ０付近の振幅に引っ張られ、符号の誤判定が生じるおそれがある。

【0080】

これに対して、本実施形態では、相関検出の前に、直交検波部６１が出力した複素受信信号が正規化部６３によって正規化される。すなわち、図１９に示すように、信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎの振幅が１に揃えられる。なお、図１９では、信号Ｓ_１～Ｓ_Ｎのうち信号Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂのみを示している。これにより、マイクロフォンの周波数特性の影響が低減され、図２０に示すように、受信信号の周波数帯域が広くなり、相関検出後の信号幅が短くなる。また、符号の誤判定を抑制することができる。

【0081】

なお、図２０は、正規化による周波数帯域の変化を示す図である。図２０において、一点鎖線は直交検波部６１によって生成された複素受信信号の振幅を示し、実線は正規化部６３によって正規化された複素受信信号の振幅を示す。図２０において、ｆ_ＬＰＦは、ＬＰＦ６１２のカットオフ周波数である。

【0082】

このように、トランスデューサ４１の周波数特性によって振幅にばらつきが生じた受信信号を、正規化部６３によって正規化することで、マイクロフォンの周波数特性の影響が低減される。

【0083】

例えばフェンス等の複雑な形状の物体に向かって探査波を送信すると、複数の反射波が戻ってくる。このとき、複素受信信号の正規化を行わずに相関検出を行うと、図２１に示すように、一点鎖線で示す元の探査波の振幅信号に比べて、相関出力のピークが低下する。また、例えば反射波検出の閾値を破線で示すように設定すると、信号幅が長くなり、反射波の干渉により分解能が低下する。

【0084】

これに対して、複素受信信号の正規化を行うと、図２２に示すように、相関出力のピークの低下が抑制されるとともに、信号幅が短くなり、反射波の干渉による分解能の低下が抑制される。

【0085】

以上説明したように、本実施形態では、複素受信信号を相関検出の前に正規化することで、トランスデューサ４１の周波数特性の影響が低減される。これにより、相関出力のピークの低下が抑制されるとともに、信号幅が短くなり分解能が向上する。また、符号判定精度が向上する。また、複素信号の振幅を１に正規化することで、既知の公式によって演算を簡略化することが可能となる。また、複素参照信号を相関検出の前に正規化することで、トランスデューサ４１の周波数特性の影響がさらに低減される。また、複素参照信号の正規化により、複素参照信号を三角関数として扱うことが可能となるため、回転行列への変換が容易になり、計算量をさらに低減することができる。

【0086】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して複素信号の位相を回転させる構成を追加したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0087】

本実施形態の物体検知装置１は、位相回転によって受信信号の周波数帯域をさらに拡大する構成を備えている。具体的には、図２３に示すように、マッチドフィルタ部６は、直交検波部６１、相関フィルタ６２、正規化部６３、補正部６４に加えて、位相回転部６５を備えている。また、参照信号処理部７は、直交検波部７１、正規化部７２に加えて、位相回転部７３を備えている。駆動信号生成部５、マッチドフィルタ部６、参照信号処理部７、判定部８は、例えば、前述した駆動信号生成、直交検波、正規化、相関検出、ディレイ補正、振幅補正、符号判定、物体検知判定や、後述する位相回転等の機能がプログラムされたＤＳＰで構成される。

【0088】

位相回転部６５は、複素受信信号の位相を回転させるものであり、第１位相回転部に相当する。位相回転部６５には、正規化部６３によって正規化された複素受信信号が入力されるようになっており、位相回転部６５によって位相が回転された複素受信信号は、相関フィルタ６２に出力される。

【0089】

位相回転部６５は、具体的には、入力された信号を例えば次のように処理する。すなわち、正規化された複素受信信号の実部をＩ’、虚部をＱ’、位相をθとし、Ｉ’＝ｃｏｓθ、Ｑ’＝ｓｉｎθ、ｃｏｓ２θ＝１－２ｓｉｎ^２θ、ｓｉｎ２θ＝２ｓｉｎθｃｏｓθを用いて、Ｉ’とＱ’からｃｏｓ２θとｓｉｎ２θを求める。そして、新しい複素受信信号の実部、虚部をそれぞれｃｏｓ２θ、ｓｉｎ２θとして出力する。

【0090】

位相回転部７３は、複素参照信号の位相を回転させるものであり、第２位相回転部に相当する。位相回転部７３には、正規化部７２によって正規化された複素参照信号が入力されるようになっており、位相回転部７３によって位相が回転された複素参照信号は、相関フィルタ６２に出力される。位相回転部７３においても、位相回転部６５と同様に位相回転が行われる。相関フィルタ６２は、位相が回転された複素受信信号と、位相が回転された複素参照信号との相関検出を行い、相関信号を出力する。

【0091】

図２４は、位相回転による周波数帯域の変化を示す図である。図２４において、一点鎖線は正規化部６３によって正規化された複素受信信号の振幅を示し、実線は位相回転部６５によって位相回転された複素受信信号の振幅を示す。第２実施形態で説明したように、正規化によって周波数帯域が広くなるが、図２４に示すように、位相回転によって見かけ上の周波数帯域がさらに広くなる。

【0092】

位相回転量は整数倍であり、例えば上記のように２倍とされるが、他の倍率で位相を回転させてもよい。例えば、位相回転部６５、７３において、２倍の位相回転を２回実行し、ｃｏｓ４θ＝１－２ｓｉｎ^２２θ、ｓｉｎ４θ＝２ｓｉｎ２θｃｏｓ２θのように位相が４倍回転された信号を出力してもよい。

【0093】

また、所定の条件によって位相回転量を変化させてもよい。例えば、倍率が高いほど位相回転後の周波数帯域が広くなるが、ドップラーシフトの影響が大きくなるので、車速の速い直進時には倍率を所定値よりも低くし、車速の遅い後退時には倍率を所定値よりも高くしてもよい。

【0094】

本実施形態の物体検知処理では、図１２のステップＳ１０１にて、直交検波部６１が受信信号を複素信号に変換し、正規化部６３が複素受信信号を正規化した後、位相回転部６５が正規化された複素受信信号の位相回転を行う。また、直交検波部７１から出力された複素参照信号を正規化部７２が正規化した後、位相回転部７３が正規化された複素参照信号の位相回転を行う。そして、ステップＳ１０２にて、相関フィルタ６２は、位相が回転された複素受信信号と位相が回転された複素参照信号の相関検出を行い、ステップＳ１０３にて、判定部８は、この相関検出の結果に基づいて符号判定を行う。

【0095】

本実施形態の効果について説明する。図２５、図２６は、本発明者らが行った実験の結果を示す図であり、直径６０ｍｍのポールに向かって探査波を送信したときの相関フィルタ６２の出力を示している。なお、この実験では、探査波に含まれるチャープ信号よりも周波数変調範囲の狭いチャープ信号を参照信号として用いた。具体的には、探査波の周波数変調範囲の下限をｆ１、上限をｆ２とし、参照信号の周波数変調範囲の下限をｆ３、上限をｆ４として、ｆ１＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ２となるようにｆ１～ｆ４を設定した。

【0096】

図２５は、アップチャープ信号を含む探査波を送信したときのアップチャープフィルタ６２０Ａの出力を示す図であり、図２６は、ダウンチャープ信号を含む探査波を送信したときのダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力を示す図である。図２５、図２６において、実線は位相回転を行ったときの相関出力を示し、一点鎖線は位相回転を行わなかったときの相関出力を示し、破線は、反射波検出の閾値を示す。図２５、図２６に示すように、位相回転によって、相関フィルタ６２の出力信号の信号幅が短くなっている。

【0097】

図２７、図２８は、メッシュフェンスに向かってダウンチャープ信号を含む探査波を送信したときの相関フィルタ６２の出力を示す。図２７は、位相回転を行わなかった場合の相関フィルタ６２の出力信号の一例であり、図２８は、位相回転を行った場合の相関フィルタ６２の出力信号の一例である。図２７、図２８において、実線は、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力信号を示し、一点鎖線は、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力信号を示す。

【0098】

図２７では、アップチャープフィルタ６２０Ａの出力ピークがダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力ピークよりも大きくなっているため、受信信号にアップチャープ信号が含まれていると誤判定される。一方、図２８では、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力ピークがアップチャープフィルタ６２０Ａの出力ピークよりも大きくなっているため、受信信号にダウンチャープ信号が含まれていると正しく判定される。

【0099】

位相回転を行わない場合には、上記のように誤判定が生じるおそれがあるが、位相回転を行うことにより、図２８に示すようにアップチャープフィルタ６２０Ａ、ダウンチャープフィルタ６２０Ｂの出力信号の鈍りが減り、誤判定が少なくなる。本発明者らが行った実験では、メッシュフェンスに向かって探査波を送信したときの符号認識率が、位相回転処理の追加によって８８％から９５％に向上した。

【0100】

以上説明したように、本実施形態では、複素信号の位相回転により、信号幅がさらに短くなり、符号判定精度が向上する。また、複素受信信号と複素参照信号を位相回転の前に正規化しているため、前述したように倍角の公式を用いて位相回転処理を行うことが可能になり、位相回転の計算量を低減することができる。

【0101】

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0102】

例えば、図２９に示すように、トランスデューサ４１の共振周波数ｆ０よりも低い１つの周波数の成分と、共振周波数よりも高い１つの周波数の成分とで探査波および参照信号を構成してもよい。このようにトランスデューサ４１の共振周波数ｆ０とは異なる周波数の探査波を用いることで、トランスデューサ４１の周波数特性の影響が低減され、物体検知装置１のロバスト性が向上する。なお、図２９では、探査波の周波数が、共振周波数ｆ０よりも低い周波数から高い周波数に変調されているが、共振周波数ｆ０よりも高い周波数から低い周波数に変調してもよい。

【0103】

また、上記第２実施形態では複素受信信号と複素参照信号の両方を正規化したが、複素受信信号を正規化せず、複素参照信号のみを正規化してもよい。また、複素参照信号を正規化せず、複素受信信号のみを正規化してもよい。

【0104】

また、上記第３実施形態において、正規化および位相回転された複素受信信号を元の振幅に戻してから、相関検出を行ってもよい。例えば、図３０に示すように、マッチドフィルタ部６は、振幅乗算部６６を備える。振幅乗算部６６には、位相回転部６５によって位相回転された複素受信信号と、正規化部６３で算出された振幅が入力される。そして、振幅乗算部６６は、複素受信信号に正規化される前の振幅を乗算して、複素受信信号の振幅を元に戻し、振幅が戻された複素受信信号を相関フィルタ６２に出力する。この場合、補正部６４による振幅の補正は不要となる。同様に、正規化された複素参照信号を元の振幅に戻してから、相関検出を行ってもよい。

【0105】

また、第１実施形態に対して位相回転部６５、７３を追加し、直交検波部６１、７１が出力した複素受信信号および複素参照信号の位相回転を行ってもよい。

【0106】

本開示に記載の駆動信号生成部、マッチドフィルタ部、参照信号処理部、判定部、制御部等及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の駆動信号生成部、マッチドフィルタ部、参照信号処理部、判定部、制御部等及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の駆動信号生成部、マッチドフィルタ部、参照信号処理部、判定部、制御部等及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0107】

４ 送受信部
６１ 直交検波部
６２ 相関フィルタ
７１ 直交検波部
８ 判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】