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(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】2024-08-26
(45)【発行日】2024-09-03
(54)【発明の名称】物体検知装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/539 20060101AFI20240827BHJP
G01S 15/931 20200101ALI20240827BHJP
G01S 15/42 20060101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
G01S7/539
G01S15/931
G01S15/42
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020174644
(22)【出願日】2020-10-16
(65)【公開番号】P2022065877
(43)【公開日】2022-04-28
【審査請求日】2023-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(73)【特許権者】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(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】深代 優輝
(72)【発明者】
【氏名】永井 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】種村 友貴
【審査官】佐藤 宙子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－２７０５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６５９４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０４０２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４９５６０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／６４
Ｇ０１Ｓ １３／００－１７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体検知装置であって、搬送波である探査波を送信するとともに、搬送波を受信し、受信した搬送波に対応する受信信号を出力する送受信部（４）と、
前記受信信号に基づいて、前記探査波を反射した物標の反射点を検知し、該反射点が含まれる物標を判定する判定部（７）と、を備え、
前記判定部は、
前記受信信号に基づいて複数の反射点が検知されたとき、
該複数の反射点を前記送受信部からの距離に基づいて順位付けし、
該順位付けにおいて隣り合う２つの反射点を選択し、
該２つの反射点のうち前記送受信部からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とし、
前記第１反射点の方位と前記第２反射点の方位との比較に基づいて、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれるか否かを判定し、
前記判定部は、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも所定の基準軸に近いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれると判定し、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも前記基準軸から遠いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが異なる物標に含まれると判定し、
前記基準軸は、前記送受信部から送信される前記探査波の指向性の中心軸である物体検知装置。
【請求項2】
物体検知装置であって、搬送波である探査波を送信するとともに、搬送波を受信し、受信した搬送波に対応する受信信号を出力する送受信部（４）と、
前記受信信号に基づいて、前記探査波を反射した物標の反射点を検知し、該反射点が含まれる物標を判定する判定部（７）と、を備え、
前記判定部は、
前記受信信号に基づいて複数の反射点が検知されたとき、
該複数の反射点を前記送受信部からの距離に基づいて順位付けし、
該順位付けにおいて隣り合う２つの反射点を選択し、
該２つの反射点のうち前記送受信部からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とし、
前記第１反射点の方位と前記第２反射点の方位との比較に基づいて、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれるか否かを判定し、
前記判定部は、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも所定の基準軸に近いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれると判定し、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも前記基準軸から遠いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが異なる物標に含まれると判定し、
前記送受信部は、圧電素子を備え、
前記基準軸は、前記圧電素子の中心軸である物体検知装置。
【請求項3】
物体検知装置であって、搬送波である探査波を送信するとともに、搬送波を受信し、受信した搬送波に対応する受信信号を出力する送受信部（４）と、
前記受信信号に基づいて、前記探査波を反射した物標の反射点を検知し、該反射点が含まれる物標を判定する判定部（７）と、を備え、
前記判定部は、
前記受信信号に基づいて複数の反射点が検知されたとき、
該複数の反射点を前記送受信部からの距離に基づいて順位付けし、
該順位付けにおいて隣り合う２つの反射点を選択し、
該２つの反射点のうち前記送受信部からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とし、
前記第１反射点の方位と前記第２反射点の方位との比較に基づいて、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれるか否かを判定し、
前記判定部は、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも所定の基準軸に近いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれると判定し、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも前記基準軸から遠いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが異なる物標に含まれると判定し、
前記送受信部は、電気－機械エネルギー変換素子を内蔵したトランスデューサ（４１）を備え、車両に搭載され、
前記基準軸は、該車両の外表面のうち前記トランスデューサが配置された部分の法線である物体検知装置。
【請求項4】
物体検知装置であって、搬送波である探査波を送信するとともに、搬送波を受信し、受信した搬送波に対応する受信信号を出力する送受信部（４）と、
前記受信信号に基づいて、前記探査波を反射した物標の反射点を検知し、該反射点が含まれる物標を判定する判定部（７）と、を備え、
前記判定部は、
前記受信信号に基づいて複数の反射点が検知されたとき、
該複数の反射点を前記送受信部からの距離に基づいて順位付けし、
該順位付けにおいて隣り合う２つの反射点を選択し、
該２つの反射点のうち前記送受信部からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とし、
前記第１反射点の方位と前記第２反射点の方位との比較に基づいて、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれるか否かを判定し、
前記判定部は、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも所定の基準軸に近いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれると判定し、
前記第１反射点の方位が前記第２反射点の方位よりも前記基準軸から遠いとき、前記第１反射点と前記第２反射点とが異なる物標に含まれると判定し、
前記送受信部は、電気－機械エネルギー変換素子を内蔵したトランスデューサ（４１）を備え、車両に搭載され、
前記基準軸は、前記トランスデューサを通る、該車両の前後方向、左右方向、または上下方向の軸である物体検知装置。
【請求項5】
前記判定部は、前記複数の反射点の中に、方位が同じで前記送受信部からの距離が異なる２つ以上の反射点があるとき、
該２つ以上の反射点のうち前記送受信部からの距離が最も近い１つの反射点を採用し、他の反射点を除外して物標を判定する請求項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】
前記判定部は、前記第１反射点と前記第２反射点とが同一の物標に含まれると判定したとき、
前記複数の反射点のうち、前記第１反射点の方位と前記第２反射点の方位との間の方位にある反射点は、該同一の物標に含まれると判定する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項7】
前記搬送波は音波であり、前記送受信部は、音波を受信する複数の受信部（４０Ｂ）を備え、
前記判定部は、
前記探査波の送信から反射波の受信までの時間に基づいて、前記送受信部と反射点との距離を測定し、
前記複数の受信部が受信した音波の時間差または位相差に基づいて、反射点の方位を測定する請求項１ないし６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】
自動駐車等のために、超音波センサやレーダー等の距離センサを用いて障害物を検知する技術が提案されている。このような距離センサを用いた車載用の物体検知装置で障害物の高さ等を正確に検知するためには、複数の障害物が存在する状況では、障害物を個別に検知する必要がある。例えば、超音波等を送信して複数の反射波が返ってきた場合に、複数の反射波が、それぞれ、どの物標から返ってきたかを明らかにする必要がある。
【0003】
例えば特許文献１では、車両の移動の前後に測定された距離の値を用いて、背の低い複数の物体それぞれから反射波が返ってきたシーンと、背の高い１つの物体から複数の反射波が返ってきたシーンとを識別する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６３５６３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、車両の移動の前後で少なくとも２回距離を測定する必要があり、シーンの識別に時間がかかる。
【0006】
本発明は上記点に鑑みて、短時間で物標を識別できる物体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、搬送波である探査波を送信するとともに、搬送波を受信し、受信した搬送波に対応する受信信号を出力する送受信部（４）と、受信信号に基づいて、探査波を反射した物標の反射点を検知し、該反射点が含まれる物標を判定する判定部（７）と、を備え、判定部は、受信信号に基づいて複数の反射点が検知されたとき、該複数の反射点を送受信部からの距離に基づいて順位付けし、該順位付けにおいて隣り合う２つの反射点を選択し、該２つの反射点のうち送受信部からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とし、第１反射点の方位と第２反射点の方位との比較に基づいて、第１反射点と第２反射点とが同一の物標に含まれるか否かを判定し、判定部は、第１反射点の方位が第２反射点の方位よりも所定の基準軸に近いとき、第１反射点と第２反射点とが同一の物標に含まれると判定し、第１反射点の方位が第２反射点の方位よりも基準軸から遠いとき、第１反射点と第２反射点とが異なる物標に含まれると判定し、基準軸は、送受信部から送信される探査波の指向性の中心軸である。
【0008】
このように、反射点を送受信部からの距離で順位付けし、この順位付けにおいて隣り合う反射点の方位の比較によって反射点が含まれる物標を判定するため、簡単な計算で処理を行うことが可能であり、短時間で物標を識別することができる。
【0009】
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】
【0010】
【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】トランスデューサの配置を示す図である。
【図3】トランスデューサの配置を示す図である。
【図4】物体検知処理のフローチャートである。
【図5】方位の測定方法について説明するための図である。
【図6】地面に置かれた物体の検知方法について説明するための図である。
【図7】地面に置かれた物体の検知方法について説明するための図である。
【図8】天井から突出した物体の検知方法について説明するための図である。
【図9】車両左側の物体の検知方法について説明するための図である。
【図10】探査波の伝播経路を示す図である。
【図11】見かけの反射点の位置を示す図である。
【図12】第２実施形態における物体検知処理のフローチャートである。
【図13】複雑な形状の物体における反射点を示す図である。
【図14】複雑な形状の物体における反射点を示す図である。
【図15】第３実施形態における物体検知処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
（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、自動車等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。
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、自動車等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。
【0013】
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。
【0014】
超音波センサ２は、送受信部４と、駆動信号生成部５と、受信信号処理部６と、判定部７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。
【0015】
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。送受信部４は、探査波の送信用のトランスデューサ４１と、受信用の複数のトランスデューサ４１とを備えている。送信用のトランスデューサ４１をトランスデューサ４１Ａとし、受信用のトランスデューサ４１をトランスデューサ４１Ｂとする。図１では、複数のトランスデューサ４１Ｂのうちの１つのみを図示している。
【0016】
トランスデューサ４１Ａは、探査波を外部に向けて送信する送信器としての機能を有していて、送信回路４２と電気接続されている。トランスデューサ４１Ｂは、反射波を受信する受信器としての機能を有していて、受信回路４３と電気接続されている。送信部４０Ａは、トランスデューサ４１Ａ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４１Ｂと受信回路４３とによって構成されている。
【0017】
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４１Ａは、探査波を自車両の外部に送信可能なように、自車両の外表面に面する位置に配置されている。トランスデューサ４１Ｂは、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。
【0018】
複数のトランスデューサ４１Ｂは、自車両の外表面に面して、２方向に並ぶように配置されている。例えば、送受信部４は４つのトランスデューサ４１Ｂを備えており、自車両の外表面に平行で互いに直交する一方向および他方向のそれぞれにおいて、２つのトランスデューサ４１Ｂが並ぶように配置されている。４つのトランスデューサ４１Ｂが車両前面に配置される場合には、例えば図２に示すように、自車両の左右方向および上下方向それぞれにおいて、２つのトランスデューサ４１Ｂが並ぶように配置される。
【0019】
また、例えば、送受信部４は３つのトランスデューサ４１Ｂを備え、２つのトランスデューサ４１Ｂが一方向に並ぶように配置され、他方向において該２つのトランスデューサ４１Ｂからずれた位置に１つのトランスデューサ４１Ｂが配置される。３つのトランスデューサ４１Ｂが車両前面に配置される場合には、例えば図３に示すように、２つのトランスデューサ４１Ｂが自車両の左右方向に並び、上下方向において該２つのトランスデューサ４１Ｂからずれた位置に、１つのトランスデューサ４１Ｂが配置される。
【0020】
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４１Ａを駆動することで、トランスデューサ４１Ａ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４１Ａ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４１Ａに印加してトランスデューサ４１Ａ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。
【0021】
受信回路４３は、トランスデューサ４１Ｂ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受信信号処理部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４１Ｂ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４１Ｂ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。
【0022】
送受信部４は、複数のトランスデューサ４１Ｂに対応して複数の受信回路４３を備えており、これにより複数の受信部４０Ｂが構成されている。複数のトランスデューサ４１Ｂが出力した素子出力信号は、別々の受信回路４３に入力されて、増幅等の処理が施される。
【0023】
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４１Ａを駆動してトランスデューサ４１Ａから探査波を発信させるための信号である。
【0024】
受信信号処理部６は、受信信号に対して増幅、フィルタリング等の処理を行うものである。受信信号処理部６には、複数の受信回路４３から受信信号が入力される。受信信号処理部６によって処理された複数の受信信号は、判定部７に出力される。
【0025】
判定部７は、受信信号処理部６が出力した信号に基づいて、探査波を反射した物標の反射点を検知し、この反射点が含まれる物標を判定するものである。また、判定部７は、物標の判定結果に基づいて、物体との距離の算出等を行う。判定部７は、距離の算出結果等を制御部３に送信する。
【0026】
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。
【0027】
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４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４１Ａ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４に示す処理を実行し、物体を検知する。
【0028】
１つの物標から、複数の反射波が送受信部４に返ることがある。例えば、地面に置かれた壁のような物体からは、物体の上端、下端、送受信部４に対向する正面部等で探査波が反射し、探査波を反射した複数の箇所が反射点として検知される。
【0029】
このように、１つの物標に複数の反射点がある場合には、送受信部４と反射点との距離が近いほど、反射点の方位が所定の軸に近くなる。以下、この所定の軸を基準軸と呼ぶ。
【0030】
基準軸は、例えば、送受信部４から送信される超音波の指向性の中心軸とされる。あるいは、基準軸は、トランスデューサ４１が備える圧電素子の中心軸とされる。あるいは、基準軸は、車両の外表面のうちトランスデューサ４１が配置された部分の法線とされる。あるいは、基準軸は、トランスデューサ４１を通る、自車両の前後方向、左右方向、または上下方向の軸とされる。なお、基準軸が自車両の前後方向、左右方向の軸とされる場合には、基準軸は水平方向からずれていてもよい。
【0031】
また、複数の反射波は、反射点の距離が近い順に受信される。したがって、検知された反射点を距離が近い順、すなわち、トランスデューサ４１Ｂによって反射波が受信された順に順位付けすると、同一の物標に含まれる反射点については、順位が先の反射点は、順位が後の反射点よりも、方位が基準軸に近くなる。本実施形態では、このことを利用して、検出された反射点の方位に基づいて物標を識別する。
【0032】
まず、ステップＳ１０１にて、判定部７は、探査波を反射した物体の反射点の距離と方位を測定する。具体的には、判定部７は、探査波の送信から反射波の受信までの時間と音速とに基づいたＴＯＦ（Time of Flight）方式により、自車両と反射点との距離を算出する。超音波の受信は、例えば受信信号の振幅が所定の閾値を超えたとき、あるいは、受信信号の振幅がピークになったときに検知される。このようなＴＯＦ方式により、複雑な変調をせずに距離測定が可能となる。
【0033】
また、判定部７は、複数のトランスデューサ４１Ｂおよび受信回路４３から出力された受信信号に基づいて、反射点の方位を測定する。反射点の方位は、例えば、受信波の位相差を用いて、次式で求められる。図５に示すように、Φは反射波の位相差、ｄは２つのトランスデューサ４１Ｂ間の距離、λは反射波の波長、θは反射波の入射角である。また、ｎは整数である。
【0034】
（数１）
Φ＝（２ｎｄ／λ）ｓｉｎθ
判定部７は、複数のトランスデューサ４１Ｂから２つを選択するすべての組み合わせについて、位相差Φ、距離ｄ、波長λから入射角θを算出し、算出結果を組み合わせて、３次元空間における反射点の方位を求める。反射点が複数存在する場合には、複数の反射点それぞれについて距離と方位が算出される。なお、ここでは受信波の位相差を用いて方位を算出する場合について説明したが、受信波の時間差を用いて方位を算出してもよい。
Φ＝（２ｎｄ／λ）ｓｉｎθ
判定部７は、複数のトランスデューサ４１Ｂから２つを選択するすべての組み合わせについて、位相差Φ、距離ｄ、波長λから入射角θを算出し、算出結果を組み合わせて、３次元空間における反射点の方位を求める。反射点が複数存在する場合には、複数の反射点それぞれについて距離と方位が算出される。なお、ここでは受信波の位相差を用いて方位を算出する場合について説明したが、受信波の時間差を用いて方位を算出してもよい。
【0035】
続くステップＳ１０２にて、判定部７は、ステップＳ１０１で検出された反射点を、送受信部４からの距離に基づいて順位付けする。具体的には、判定部７は、複数の反射点を送受信部４からの距離が近い順に順位付けし、反射点Ｐ１、・・・、ＰＮとする。Ｎは検出された反射点の数である。なお、複数の反射点を送受信部４からの距離が遠い順に順位付けしてもよい。
【0036】
続くステップＳ１０３にて、判定部７は、順位付けされた複数の反射点から、順位が隣り合う２つの反射点を選択する。選択された２つの反射点のうち送受信部４からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とする。なお、複数の反射点を送受信部４からの距離が遠い順に順位付けした場合にも、２つの反射点のうち送受信部４からの距離がより近い一方の反射点を第１反射点とし、他方の反射点を第２反射点とすることで、以下の判定を同様に行うことができる。
【0037】
後述するように、ステップＳ１０７ですべての反射点について物標の判定が完了したと判定されるまで、ステップＳ１０３等の処理が繰り返される。ステップＳ１０３では、例えば、送受信部４からの距離が近い反射点から順に第１、第２反射点が選択される。すなわち、ｉを１以上Ｎ－１以下の整数として、ｉ回目のステップＳ１０３では、反射点Ｐｉ、Ｐｉ＋１が第１、第２反射点として選択される。なお、これとは異なる順で反射点を選択してもよい。例えば、送受信部４からの距離が遠い反射点から順に第１、第２反射点を選択してもよい。すなわち、ｉ回目のステップＳ１０３で反射点ＰＮ－ｉ、ＰＮ－ｉ＋１を第１、第２反射点として選択するようにしてもよい。
【0038】
続くステップＳ１０４にて、判定部７は、第１反射点の方位と第２反射点の方位を比較して、第１反射点の方位が第２反射点の方位よりも基準軸に近いか否かを判定する。
【0039】
ステップＳ１０４にて、第１反射点の方位が第２反射点の方位よりも基準軸に近いと判定されると、処理はステップＳ１０５に移行し、判定部７は、第１反射点と第２反射点が同一の物標に含まれると判定する。一方、第１反射点の方位が第２反射点の方位よりも基準軸から遠いと判定されると、処理はステップＳ１０６に移行し、判定部７は、第１反射点と第２反射点が異なる物標に含まれると判定する。
【0040】
ステップＳ１０５、Ｓ１０６から続くステップＳ１０７にて、判定部７は、すべての第１、第２反射点の組み合わせについて、ステップＳ１０５またはステップＳ１０６の処理が完了したか否かを判定する。例えば、判定部７は、Ｎ－１回目の物標の判定が終了したか否かを判定する。すべての反射点についてステップＳ１０５またはステップＳ１０６の処理が完了したと判定されると、物体検知装置１は処理を終了する。一方、ステップＳ１０５、Ｓ１０６のいずれの処理も完了していない第１、第２反射点の組み合わせが残っていると判定されると、処理はステップＳ１０３に移行する。
【0041】
なお、第１反射点の方位と第２反射点の方位が等しい場合には、物標の判定は行われず、処理はステップＳ１０４からステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７では、このような第１、第２反射点の組み合わせについては、物標の判定が完了したものとして扱われる。
【0042】
物体検知処理では、このようにして反射点の含まれる物標が判定される。そして、判定部７は、物標の判定結果に基づいて自車両と物体との距離を算出し、算出結果を制御部３に送信する。なお、判定部７が、物体の高さや幅を算出し、距離の算出結果に加えて高さや幅の算出結果を制御部３に送信してもよい。制御部３は、距離等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。
【0043】
例えば、図６に示すように、自車両１００の前方に２つの物体Ｂ１、Ｂ２があるときには、ステップＳ１０１にて、４つの反射点が検出される。なお、図６および後述する図７等において、超音波センサ２と反射点とを結ぶ矢印は、探査波の伝播経路を示す。図６および後述する図７等において、基準軸Ａ１は、トランスデューサ４１を通る、自車両１００の前後方向の軸とされている。
【0044】
そして、ステップＳ１０２にて、手前にある背の低い物体Ｂ１の上端の反射点が反射点Ｐ１とされ、物体Ｂ１の根元の反射点が反射点Ｐ２とされる。また、奥にある背の高い物体Ｂ２の正面部の反射点が反射点Ｐ３とされ、物体Ｂ２の根元の反射点が反射点Ｐ４とされる。
【0045】
続くステップＳ１０３では、第１、第２反射点として反射点Ｐ１、Ｐ２が選択される。図６に示すように、反射点Ｐ１の方位が反射点Ｐ２の方位よりも基準軸Ａ１に近いため、処理はステップＳ１０４からステップＳ１０５に移行し、反射点Ｐ１、Ｐ２が同一の物標に含まれると判定される。
【0046】
その後、処理はステップＳ１０７からステップＳ１０３に移行し、第１、第２反射点として反射点Ｐ２、Ｐ３が選択される。反射点Ｐ２の方位が反射点Ｐ３の方位よりも基準軸Ａ１から遠いため、処理はステップＳ１０４からステップＳ１０６に移行し、反射点Ｐ２、Ｐ３が異なる物標に含まれると判定される。
【0047】
その後、処理はステップＳ１０７からステップＳ１０３に移行し、第１、第２反射点として反射点Ｐ３、Ｐ４が選択される。反射点Ｐ３の方位が反射点Ｐ４の方位よりも基準軸Ａ１に近いため、処理はステップＳ１０４からステップＳ１０５に移行し、反射点Ｐ３、Ｐ４が同一の物標に含まれると判定される。
【0048】
図６に示す例では、このようにして反射点Ｐ１、Ｐ２が物体Ｂ１に含まれると判定され、反射点Ｐ３、Ｐ４が物体Ｂ１とは異なる物体Ｂ２に含まれると判定されて、物体Ｂ１、Ｂ２が識別される。
【0049】
図７に示す例では、手前にある物体Ｂ３の上端と根元の反射点は図６に示す例と同様に検出されるが、奥にある物体Ｂ４の根元は物体Ｂ３に隠れるため反射点が検出されず、物体Ｂ４については上端の反射点のみが検出される。そして、物体Ｂ３の上端、根元、物体Ｂ４の上端の反射点がそれぞれ反射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とされ、図６に示す例と同様に、反射点Ｐ１、Ｐ２が同一の物体Ｂ３に含まれると判定され、反射点Ｐ３が物体Ｂ３とは異なる物体Ｂ４に含まれると判定される。このように、奥にある物体の一部が手前にある物体に隠れ、反射点が少なくなった場合においても、反射点が含まれる物標を正しく判定することができる。
【0050】
図６、図７では物体が地面に置かれているが、図８に示すように、通路の天井から突出した梁等の物体を検知することもできる。図８に示す例では、天井から突出した２つの物体Ｂ５、Ｂ６それぞれの下端と天井への接合部が反射点として検出される。そして、手前にある物体Ｂ５の下端、天井との接合部の反射点がそれぞれ反射点Ｐ１、Ｐ２とされ、奥にある物体Ｂ６の下端、天井との接合部の反射点がそれぞれ反射点Ｐ３、Ｐ４とされる。
【0051】
図８に示す例においても、地面に置かれた物体を検知するときと同じ基準軸との方位の差の比較によって、反射点が含まれる物標を識別することができる。すなわち、反射点Ｐ１の方位は反射点Ｐ２の方位よりも基準軸Ａ１に近いため、反射点Ｐ１、Ｐ２は同一の物標に含まれると判定される。また、反射点Ｐ２の方位は反射点Ｐ３の方位よりも基準軸Ａ１から遠いため、反射点Ｐ２、Ｐ３は異なる物標に含まれると判定される。また、反射点Ｐ３の方位は反射点Ｐ４の方位よりも基準軸Ａ１に近いため、反射点Ｐ３、Ｐ４は同一の物標に含まれると判定される。
【0052】
また、自車両の左右の壁から突出した柱等の物体を検知することもできる。図９に示す例では、自車両１００の左側の壁から突出した２つの物体Ｂ７、Ｂ８それぞれの角部と壁への接合部が反射点として検出される。そして、手前にある物体Ｂ７の角部、壁との接合部の反射点がそれぞれ反射点Ｐ１、Ｐ２とされ、奥にある物体Ｂ８の角部、壁との接合部の反射点がそれぞれ反射点Ｐ３、Ｐ４とされる。
【0053】
図９に示す例でも、図６～図８に示す例と同様に、反射点が含まれる物標を識別することができる。すなわち、反射点Ｐ１の方位は反射点Ｐ２の方位よりも基準軸Ａ１に近いため、反射点Ｐ１、Ｐ２は同一の物標に含まれると判定される。また、反射点Ｐ２の方位は反射点Ｐ３の方位よりも基準軸Ａ１から遠いため、反射点Ｐ２、Ｐ３は異なる物標に含まれると判定される。また、反射点Ｐ３の方位は反射点Ｐ４の方位よりも基準軸Ａ１に近いため、反射点Ｐ３、Ｐ４は同一の物標に含まれると判定される。
【0054】
図６～図９では検知された反射点の数が物標の数よりも多いが、検知された反射点の数が物標の数と等しい場合でも、同様に物標の判定が可能である。例えば、図７において、物体Ｂ３の上端からの反射波が、強度が低いことにより検知されなかった場合にも、物体Ｂ３の根元の反射点、物体Ｂ４の上端の反射点が検知されれば、この２つの反射点については、異なる物標に含まれると判定される。
【0055】
このように、物標の帰属を正しく判定することで、障害物の高さ検知等の処理における誤判定を抑制することができる。なお、地面に置かれた物体と、天井から突出した物体と、自車両の左右にある物体を、１つの超音波センサ２で検出してもよいし、複数の超音波センサ２によって個別に検出してもよい。
【0056】
以上説明したように、本実施形態では、反射点を距離に基づいて順位付けし、この順位付けにおいて隣り合う２つの反射点について、基準軸との方位の差を比較して、反射点が含まれる物標を判定する。そのため、簡単な計算で処理を行うことが可能であり、例えば探査波を送信してから次に探査波を送信するまでの短い時間で物標を判定することができる。また、複雑な計算が不要であるため、安価な回路で判定を行うことができる。また、反射点の方位と基準軸との差の比較によって判定を行うため、方位の絶対量とは関係なく物標を判定可能である。また、物標の識別に自車両の移動が不要であるため、移動できない状況でも物標を識別することができる。
【0057】
（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数の伝播経路による誤検知を抑制するための処理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。
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数の伝播経路による誤検知を抑制するための処理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。
【0058】
第１実施形態では、探査波が１回の反射で送受信部４に返ってくる場合について説明したが、反射波は、物体表面を含む複数の箇所で反射して返ってくる場合がある。例えば、図１０に示すように、探査波が地面で反射し、その後物体で反射して送受信部４に返ってくる場合がある。
【0059】
このような場合には、探査波が１箇所で反射して返ってくる場合に比べて、探査波の送信から反射波の受信までの時間が長くなる。そのため、ＴＯＦ方式で反射点の距離を算出すると、図１１に示すように、送受信部４と反射点との距離が実際の距離よりも遠く算出されることがある。
【0060】
一方、１箇所で反射した探査波の反射点と、複数箇所で反射した探査波の最後の反射点とが一致する場合には、この２つの探査波に基づいて算出される反射点の方位は同じになる。
【0061】
そこで本実施形態では、判定部７は、方位が同じで送受信部４からの距離が異なる２つ以上の反射点が検出された場合には、この２つ以上の反射点のうち送受信部４からの距離が最も近い１つの反射点のみを採用し、他の反射点を除外して、物標の識別を行う。具体的には、物体検知装置１は、図１２に示す処理を実行する。
【0062】
すなわち、処理はステップＳ１０１からステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０８にて、判定部７は、同一の方位の反射点が複数検知された場合には、この複数の反射点のうち、送受信部４から最も近い距離にあるもののみを残し、他の反射点を除外する。そして、続くステップＳ１０２にて、判定部７は、除外されずに残った反射点を順位付けし、その後は第１実施形態と同様にステップＳ１０３～Ｓ１０７の処理を実行する。なお、ステップＳ１０８では、複数の反射点の方位が完全に同一である場合だけではなく、方位が略同一である場合、例えば超音波センサ２の方位分解能の範囲内で同一とみなされる場合にも、反射点の除外が行われる。
【0063】
図１１に示すように、図１０に示す経路で返ってきた反射波による見かけの反射点が検知された場合には、この見かけの反射点は反射点Ｐ１と方位が同じなので、ステップＳ１０８で除外される。そして、図６と同様の反射点Ｐ１～Ｐ４について、その後の処理が行われ、物標が正しく判定される。
【0064】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態では、ステップＳ１０８の処理により、１つの反射点について複数の伝播経路が存在する場合に、誤検知を抑制することができる。
【0065】
（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雑な形状の物標を識別するための処理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。
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雑な形状の物標を識別するための処理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。
【0066】
複雑な形状の物体では、２つの反射点の距離と方位を比べたとき、距離が近い一方の反射点の方位が、距離が遠い他方の反射点の方位よりも基準軸から遠い場合がある。
【0067】
例えば、図１３に示す物体Ｂ９では、反射点Ｐ２、Ｐ３については距離と方位が第１、第２実施形態で説明した例と同様に変化するが、反射点Ｐ１、Ｐ２については距離と方位が第１、第２実施形態で説明した例とは逆に変化する。すなわち、距離の近い反射点Ｐ１の方位が、距離の遠い反射点Ｐ２の方位よりも基準軸から遠くなる。
【0068】
また、例えば、図１４に示す物体Ｂ１０では、反射点Ｐ１、Ｐ２については距離と方位が第１、第２実施形態で説明した例と同様に変化するが、反射点Ｐ２、Ｐ３については距離と方位が第１、第２実施形態で説明した例とは逆に変化する。すなわち、距離の近い反射点Ｐ２の方位が、距離の遠い反射点Ｐ３の方位よりも基準軸から遠くなる。
【0069】
本実施形態では、このような場合にも物標を正しく判定するための処理が行われる。具体的には、図１５に示すように、判定部７は、ステップＳ１０５において第１反射点と第２反射点とが同一の物標に含まれると判定した後、ステップＳ１０９に進む。そして、判定部７は、ステップＳ１０９にて、複数の反射点のうち、第１反射点の方位と第２反射点の方位との間の方位にある反射点が、該同一の物標に含まれると判定し、ステップＳ１０７に進む。
【0070】
なお、ステップＳ１０９による判定結果は、その前後のステップＳ１０６による判定結果よりも優先される。例えば、ステップＳ１０３で距離の近い順に反射点が選択される場合、図１３では、１回目のステップＳ１０３、Ｓ１０４から処理がステップＳ１０６に移行し、反射点Ｐ１、Ｐ２が異なる物標に含まれると判定される。しかしながら、２回目のステップＳ１０３、Ｓ１０４から処理がステップＳ１０５に移行し、反射点Ｐ２、Ｐ３が同一の物標に含まれると判定されると、ステップＳ１０９によって、反射点Ｐ１、Ｐ２についての判定が変更される。すなわち、反射点Ｐ１が反射点Ｐ２、Ｐ３と同一の物標に含まれると判定される。
【0071】
また、図１４では、１回目のステップＳ１０３、Ｓ１０４から処理がステップＳ１０５に移行し、反射点Ｐ１、Ｐ２が同一の物標に含まれると判定される。そして、続くステップＳ１０９で反射点Ｐ３が反射点Ｐ１、Ｐ２と同一の物標に含まれると判定される。その後、２回目のステップＳ１０３、Ｓ１０４から処理がステップＳ１０６に移行するが、反射点Ｐ２、Ｐ３が異なる物標に含まれるとは判定されず、ステップＳ１０９における反射点Ｐ２、Ｐ３が同一の物標に含まれるとの判定結果が保持される。
【0072】
本実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態では、ステップＳ１０９の処理により、３つ以上の反射点がある複雑な形状の物標についても、正しく判定することができる。
【0073】
（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、上記各実施形態において、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。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
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、上記各実施形態において、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。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【0074】
例えば、超音波センサ２が、いわゆる送受信一体型の構成を有していてもよい。すなわち、送受信部４が複数のトランスデューサ４１を備え、各トランスデューサ４１が、送信器としての機能と、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てもよい。超音波センサ２が送受信一体型の構成を有する場合には、それぞれ送信器としての機能と受信器としての機能とを有する複数のトランスデューサ４１が、例えば図２、図３に示す複数のトランスデューサ４１Ｂと同様に配置される。
【0075】
また、第１実施形態において、第３実施形態のように判定を行ってもよい。また、上記実施形態では、超音波を用いる場合について説明したが、超音波以外の搬送波を探査波として用いてもよい。例えば、超音波以外の音波を用いるセンサや、電磁波を用いるレーダーに本発明を適用してもよい。
【0076】
本開示に記載の判定部及びその手法は、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、本開示に記載の判定部及びその手法は、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、本開示に記載の判定部及びその手法は、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】
【0077】
４ 送受信部
７ 判定部
７ 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】