(57)【要約】【課題】残響と反射波が重なってしまった場合に、その反射波を用いて物体までの距離を検出する。【解決手段】制御ＥＣＵは、マイクロホンの振動に応じた振動信号の振幅の経時変化において、最初にセンサ出力閾値Ｘ以下に低下した早期立ち下がり時点Ｔ３を特定する。そして、この早期立ち下がり時点Ｔ３に基づいて、早期立ち下がり時点Ｔ３よりも前の、反射波の残響中立ち上がり時点Ｔ０を推定する。そして制御ＥＣＵは、残響中立ち上がり時点Ｔ０に基づいて、物体までの距離を決定する。【選択図】図８
2019015682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号に基づいて駆動されて振動することで超音波である送信波を送出すると共に、前記送信波が物体に当たって反射したことによって生じる反射波を受信することで振動するマイクロホン（１１）の振動に応じた振動信号を取得する取得部（２２０）と、
前記取得部が取得した前記振動信号の振幅の経時変化において、前記駆動信号の終了後に最初に閾値（Ｘ）より大きい値から前記閾値以下に低下した立ち下がり時点（Ｔ３）を特定する立ち下がり特定部（２４５）と、
前記立ち下がり特定部が特定した立ち下がり時点に基づいて、前記立ち下がり時点よりも前かつ前記駆動信号の開始時点よりも後の、前記反射波の残響中立ち上がり時点（Ｔ０）を推定する立ち上がり推定部（１４０）と、
前記立ち上がり推定部が推定した前記残響中立ち上がり時点に基づいて、物体までの距離を決定する距離決定部（１５０）と、を備えた物体検出装置。
【請求項２】
前記立ち上がり推定部は、前記立ち下がり時点が遅いほど前記立ち上がり時点をより遅い時点として推定する請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記残響中立ち上がり推定部は、前記立ち下がり時点よりも固定時間だけ早い時点を前記残響中立ち上がり時点として推定する請求項１または２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
検知情報記録部（１２０）を有し
前記送信波が送信されるよりも前に前記マイクロホンから送信された過去送信波が前記物体に当たって反射したことによって生じた過去反射波を前記マイクロホンが受信して振動した際に、前記取得部は前記過去反射波による前記マイクロホンの振動に応じた過去振動信号を取得し、
前記検知情報記録部は、前記過去振動信号の振幅の経時変化における振幅の最大値である過去最大振幅および前記過去振動信号の振幅の経時変化において振幅が最大値になった時点である過去振幅最大時点を記録し、
前記立ち上がり推定部は、前記検知情報記録部によって記録された前記過去最大振幅、前記検知情報記録部によって記録された前記過去振幅最大時点、前記閾値、および前記立ち下がり時点に基づいて前記残響中立ち上がり時点を推定する請求項１または２に記載の物体検出装置。
【請求項５】
過去の或る時点に特定された物体の位置と、前記過去の或る時点以後の車両の移動量とに基づいて、前記立ち上がり推定部が前記立ち上がり時点を推定するか否かを判定する推定判定部（１３０）を有する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記立ち上がり推定部は、前記立ち下がり時点が基準時点（Ｔｒ）よりも遅い場合に前記残響中立ち上がり時点を推定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式の物体検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、送受信一体型の超音波式の物体検出装置が知られている。このタイプの物体検出装置では、超音波である送信波を送信した振動子が、反射波も受信する。送信波の送信時に振動子が駆動されると、駆動が終了した後に振動子に残響が発生する。この残響のエネルギーが反射波のエネルギーよりも遙かに大きいため、反射波と残響とが重なってしまう程近距離の物体を検出するためには、工夫が必要である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、残響と反射波が重なってしまったときに、２波目以降の反射波が均等の距離感覚で検知されたことに基づいて、１つの物体から多重反射により複数の反射波が届いているとみなして、近距離に物体があると判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０９４５２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、特許文献１のような技術では、多重反射による複数の反射波を物体検出装置が受信できる場合にしか、物体の距離を検知できない。多重反射による複数の反射波を物体検出装置が受信できる場合としては、例えば、壁のように平坦で面積の大きな物体で送信波が反射される場合が。しかし、物体の形状によっては多重反射による複数の反射波を物体検出装置が受信できないこともある。例えば、交通標識ポール等のように細いポール形状の物体で送信波が反射される場合がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、残響と反射波が重なってしまった場合に、その反射波を用いて物体までの距離を検出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の請求項１に記載の発明は、駆動信号に基づいて駆動されて振動することで超音波である送信波を送出すると共に、前記送信波が物体に当たって反射したことによって生じる反射波を受信することで振動するマイクロホン（１１）の振動に応じた振動信号を取得する取得部（２２０）と、前記取得部が取得した前記振動信号の振幅の経時変化において、前記駆動信号の終了後に最初に閾値（Ｘ）より大きい値から前記閾値以下に低下した立ち下がり時点（Ｔ３）を特定する立ち下がり特定部（２４５）と、
前記立ち下がり特定部が特定した立ち下がり時点に基づいて、前記立ち下がり時点よりも前かつ前記駆動信号の開始時点よりも後の、前記反射波の残響中立ち上がり時点（Ｔ０）を推定する立ち上がり推定部（１４０）と、前記立ち上がり推定部が推定した前記残響中立ち上がり時点に基づいて、物体までの距離を決定する距離決定部（１５０）と、を備えた物体検出装置である。
【０００８】
残響と反射波が重なってしまった場合、この物体検出装置は、駆動信号の終了後に最初に閾値より大きい値から閾値以下に低下した立ち下がり時点（Ｔ３）に基づいて、反射波の残響中立ち上がり時点（Ｔ０）を推定する。この残響中立ち上がり時点は、上記立ち下がり時点よりも前かつ駆動信号の開始時点よりも後の時点である。したがって、残響と反射波が重なってしまった場合にでも、その反射波を用いて物体までの距離を検出することができる。
【０００９】
なお、本欄および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載されて当該用語の例となる具体物等との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における車両用障害物検出装置の構成図である。
【図２】超音波センサの構成図である。
【図３】クリアランスＥＣＵが実行する処理のフローチャートである。
【図４】超音波センサの制御部が実行する処理のフローチャートである。
【図５】通常の反射波を受信した場合の振動信号の振幅を示すグラフである。
【図６】残響に重なった反射波を受信した場合の振動信号の振幅を示すグラフである。
【図７】立ち上がり時点算出処理のフローチャートである。
【図８】反射振幅モデルと残響中立ち上がり時点の関係を示すグラフである。
【図９】第２実施形態において早期立ち上がり時点を算出する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の車両用物体検出装置は、車両に搭載され、超音波センサ１、車速センサ２、加速度センサ３、制御ＥＣＵ４、報知装置５を有している。
【００１２】
超音波センサ１は、車両の前端部のバンパの左端、車両の前端部のバンパの右端、車両の後端部のバンパの左端、車両の後端部のバンパの右端等に配置されている。超音波センサ１は、車両の周囲の空間領域の障害物を検知可能である。
【００１３】
超音波センサ１は、図２に示すように、マイクロホン１１、送信回路１２、受信回路１３、制御部１４、通信インターフェース１５を有している。
【００１４】
マイクロホン１１は、送信回路１２から印加された駆動信号に駆動されて振動する。駆動信号は、マイクロホン１１の共振周波数またはそれに近い周波数で変動する電気信号である。駆動信号は、例えば矩形のパルス信号である。
【００１５】
マイクロホン１１は、駆動信号に駆動されて振動することで、超音波である送信波を発生させ、その送信波を車両の周囲に送信する。またマイクロホン１１は、送信回路１２からの駆動信号の印加が終了した時点以降も、しばらくの間、振動し続ける。駆動信号の印加終了後のマイクロホン１１の振動が、残響である。
【００１６】
送信波の送信時にマイクロホン１１が駆動されると、駆動信号の印加が終了した後にマイクロホン１１に残響が発生する。この残響のエネルギーが反射波のエネルギーよりも遙かに大きいため、反射波と残響とが重なってしまう程近距離の物体を検出するためには、工夫が必要である。
【００１７】
またマイクロホン１１は、当該送信波が物体に当たって反射したことによって生じる超音波である反射波を受信し、受信した反射波によって振動する。マイクロホン１１は、反射波を受信して振動することで、反射波を電気信号に変換して受信回路１３に出力する。
【００１８】
マイクロホン１１は、振動子と駆動回路を備えていてもよい。この場合、振動子は、ＰＺＴ、チタン酸バリウム等の圧電セラミックスを焼結体とした圧電振動子である。駆動回路は、送信回路１２から印加された駆動信号に応じた電圧を振動子に印加することで、振動子を上述のように振動させる。
【００１９】
送信回路１２は、制御部１４から送信指示信号が入力された場合に上述の駆動信号を生成し、その駆動信号をマイクロホン１１に印加する。マイクロホン１１は、この駆動信号により駆動させられて振動することで、駆動信号と同じ周波数の送信波を車両の周囲に送信する。
【００２０】
受信回路１３は、マイクロホン１１から入力された電気信号に対して増幅を行い、増幅信号（以下、振動信号という）を、制御部１４に出力する。この振動信号は、マイクロホンの振動に応じた信号である。
【００２１】
制御部１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えたマイクロコンピュータである。ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリは、それぞれ、非遷移的実体的記憶媒体である。
【００２２】
制御部１４は、制御ＥＣＵ４からの送信命令に基づいて、送信回路１２を介してマイクロホン１１の作動を制御することで、マイクロホン１１に送信波を送出させる。また制御部１４は、受信回路１３から受けた振動信号に応じて、物体までの距離等を算出し、算出結果を検出情報をとして制御ＥＣＵ４に送信する。制御部１４の処理の詳細については後述する。
【００２３】
通信インターフェース１５は、制御部１４と報知装置５との通信を媒介する。具体的には、通信インターフェース１５は、制御ＥＣＵ４から制御部１４への送信命令の送信、および、制御部１４から制御ＥＣＵ４への検出情報の送信を、媒介する。
【００２４】
車速センサ２は、車両の車輪の回転速度に応じた周波数の車速パルス信号を検出信号として出力する周知のセンサである。加速度センサ３は、車体にかかる加速度に応じた検出信号を出力する周知のセンサである。
【００２５】
制御ＥＣＵ４は、図１に示すように、通信インターフェース４０、制御部４１を有している。通信インターフェース４０は、超音波センサ１の通信インターフェース１５と通信するためのインターフェース回路である。
【００２６】
制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えたマイクロコンピュータである。ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリは、それぞれ、非遷移的実体的記憶媒体である。
【００２７】
報知装置５は、制御ＥＣＵ４によって制御され、画像および音のうち一方または両方で、車両の車室内にいる乗員に報知を行う。
【００２８】
以下、超音波センサ１の制御部１４が実現する処理および制御ＥＣＵ４が実現する処理について説明する。制御部４１が所定のプログラムを実行することで、制御ＥＣＵ４は、繰り返し定期的に図３に示す処理を実行する。また超音波センサ１の制御部１４は、所定のプログラムを実行することで、図４に示す処理を実行する。
【００２９】
制御ＥＣＵ４は、図３の処理において、ステップ１１０で、送信命令を超音波センサ１に送信する。
【００３０】
超音波センサ１の制御部１４は、まずステップ２１０で送信命令を制御ＥＣＵ４から受信したか否かを判定する。そして、受信していなければステップ２１０を再度実行する。また、受信していればステップ２１５に進む。したがって、制御部１４は、送信命令を受信しない間は、ステップ２０５を繰り返す。そして制御部１４は、ステップ２０５の繰り返し中に超音波センサ１から送信命令を取得すると、ステップ２１０からステップ２１５に進む。
【００３１】
制御部１４は、ステップ２１５では、送信回路１２に送信指示信号を一定期間出力する。これにより、当該送信回路１２は、上述の駆動信号を生成し、マイクロホン１１に当該駆動信号を上記一定期間出力する。当該マイクロホン１１は、この駆動信号により駆動させられて振動することで、駆動信号と同じ周波数の送信波を送出する。この送信波が、車両の周囲の物体（例えば障害物）に当たって反射することによって、反射波が生じる。この反射波がマイクロホン１１に到達することで、マイクロホン１１が振動する。
【００３２】
この際、受信回路１３は、マイクロホン１１の振動に応じた振動信号を制御部１４に出力する。この振動信号には、駆動信号によって駆動されたマイクロホン１１の振動、駆動信号終了後の残響に相当するマイクロホン１１の振動、反射波の受信によって発生したマイクロホンの振動が反映されている。
【００３３】
当該制御部１４は、ステップ２１５からステップ２２０に進むと、送信指示信号の出力開始時点から所定の待機時間だけ、受信回路１３から振動信号を取得する。この待機時間の１／２に音速を乗じた量は、超音波センサ１の最大検知可能距離に相当する。
【００３４】
制御部１４は、続いてステップ２２５で、取得した振動信号に基づいて通常の反射波を受信したか否かを判定する。通常の反射波とは、残響と重ならない反射波のことをいう。通常の反射波を受信したか否かは、直前のステップ２２０で取得した振動信号の振幅が、図５に示す検出期間においてセンサ出力閾値Ｘより低い値から高い値に変化したか否かで判定する。
【００３５】
図５中の実線は、マイクロホン１１が通常の反射波を受信した場合の振動信号の振幅を示すグラフである。実線６１が駆動信号および残響に対応する振動信号の振幅を示し、実線６２が反射波に対応する振動信号の振幅を示す。また、図５中のセンサ飽和値は、制御部１４において検出できる最も大きな振幅値である。センサ飽和値よりも高い電圧が受信回路１３から制御部１４に印加されても、制御部１４は当該電圧に応じた量としてセンサ飽和値を検出する。
【００３６】
ここで、図５に示すように、検出期間の始点は、送信指示信号の出力開始時点から所定の残響時間が経過した基準時点Ｔｒである。検出期間の終点は、送信指示信号の出力開始時点から上述の待機時間が経過した時点である。残響時間は、送信指示信号の出力開始時点から残響が発生している可能性が非常に低い時点までの時間である。残響時間は、マイクロホン１１の特性に応じてあらかじめ固定的に決められていても良いし、学習処理によって修正されてもよい。
【００３７】
制御部１４は、ステップ２２５で通常の反射波を受信したと判定した場合は、ステップ２３０に進み、受信していないと判定した場合は、ステップ２３０、２３２、２３５、２３７、２３８をバイパスしてステップ２４０に進む。
【００３８】
ステップ２３０では、送信指示信号の出力開始時点から反射波６２の立ち上がり時点Ｔｕまでの時間差に基づいて、検知距離Ｄを算出し、当該検知距離Ｄを検知情報に含める。反射波６２の立ち上がり時点Ｔｕは、検出期間において振動信号の振幅がセンサ出力閾値Ｘより小さい値からセンサ出力閾値Ｘ以上の値に変化した時点である。検知距離Ｄは、マイクロホン１１から物体までの距離であり、上述の時間差の１／２に音速を乗算することで算出される。
【００３９】
制御部１４は、続いてステップ２３２で、反射波６２の最大振幅Ｍを特定し、当該最大振幅Ｍを検知情報に含める。反射波６２の最大振幅は、反射波の立ち上がり時点Ｔｕよりも後の時点における、振動信号の振幅の最大値である。
【００４０】
制御部１４は、続いてステップ２３５で、反射波６２の最大振幅Ｍが実現した時点である振幅最大時点Ｔｍを特定し、当該振幅最大時点Ｔｍを検知情報に含める。
【００４１】
制御部１４は、続いてステップ２３７で、ゼロ点時間間隔ＴＤ１を算出し、当該ゼロ点時間間隔ＴＤ１を検知情報に含める。ゼロ点時間間隔ＴＤ１は、図５に示すように、反射波６２の振幅がゼロから増加し始める時点からゼロまで低下する時点までの時間間隔である。反射波６２の振幅がゼロから増加し始める時点は、反射波６２に対応する振動信号の振幅について制御部１４が最初にゼロより大きい値として検出する１回前の当該振動信号の振幅の検出時点である。
【００４２】
制御部１４は、続いてステップ２３８で、立ち上がり時間Ｔ１および立ち下がり時間Ｔ２を算出して検知情報に含める。立ち上がり時間Ｔ１は、反射波６２の振幅がゼロから増加し始める時点から振幅最大時点Ｔｍまでの時間間隔である。立ち下がり時間Ｔ２は、振幅最大時点Ｔｍから反射波６２の振幅がゼロまで低下する時点までの時間間隔である。制御部１４は、ステップ２３８に続いてステップ２４０に進む。
【００４３】
ステップ２４０では、早期立ち下がり時点Ｔ３が上述の基準時点Ｔｒよりも後の時点であるか否かを判定する。早期立ち下がり時点Ｔ３は、直前のステップ２２０で取得した振動信号の振幅の経時変化において、駆動信号の印加終了後に最初にセンサ出力閾値Ｘより大きい値からセンサ閾値以下に低下した時点である。
【００４４】
もし、残響に反射波が重なっていなければ、図５に示すように、早期立ち下がり時点Ｔ３は上述の基準時点Ｔｒよりも早くなるはずである。逆に、残響に反射波が重なっていれば、図６に示すように、早期立ち下がり時点Ｔ３が上述の基準時点Ｔｒよりも後の時点となる。図６においては、残響によるマイクロホン１１の振動６１と反射波によるマイクロホン１１の振動６４との合成波が、振動信号６５して、制御部１４で検出される。
【００４５】
制御部１４は、ステップ２４０で、早期立ち下がり時点Ｔ３が基準時点Ｔｒよりも後の時点であれば、ステップ２４５に進み、後でなければ、ステップ２４５をバイパスしてステップ２５０に進む。
【００４６】
ステップ２４５では、早期立ち下がり時点Ｔ３を検知情報に含める。ステップ２４５に続いては、ステップ２５０に進む。
【００４７】
ステップ２５０では、検知情報を制御ＥＣＵ４に送信する。ステップ２２５で通常の反射波を受信したと判定した場合（例えば図５に例示した場合）は、検知情報に検知距離Ｄ、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍ、ゼロ点時間間隔ＴＤ１、立ち上がり時間Ｔ１、および立ち下がり時間Ｔ２が含まれる。ステップ２４０で早期立ち下がり時点Ｔ３が基準時点Ｔｒよりも遅いと判定した場合（例えば図６に例示した場合）は、検知情報に早期立ち下がり時点Ｔ３が含まれる。
【００４８】
一方、制御ＥＣＵ４は、ステップ１１０で送信命令を送信した後は、ステップ１１５で、所定期間だけ、超音波センサ１からの検知情報の受信を待つ。制御ＥＣＵ４は、検知情報を受信すると、ステップ１２０に進む。
【００４９】
ステップ１２０では、直前のステップ１１５で受信した検知情報中に検知距離Ｄ、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍ、ゼロ点時間間隔ＴＤ１、立ち上がり時間Ｔ１、および立ち下がり時間Ｔ２が含まれていれば、それらを制御部４１のＲＡＭに記録する。
【００５０】
続いてステップ１２５では、車両の移動量を算出する。具体的には、車速センサ２および加速度センサ３から出力される検出信号に基づいて、直前のステップ１２０を除く過去のステップ１２０の実行機会のうち、最後に制御ＥＣＵ４が検知距離Ｄ、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍ、ゼロ点時間間隔ＴＤ１、立ち上がり時間Ｔ１、および立ち下がり時間Ｔ２を記録した時点からの、車両の移動量を算出する。移動量は、車両の位置の変化および車両の姿勢の変化を含む。
【００５１】
制御ＥＣＵ４は、続いてステップ１３０で、残響と反射波が重なっているか否かを判定する。残響と反射波が重なっているか否かを判定することは、後述する残響中立ち上がり時点を推定するか否かを判定することに相当する。
【００５２】
より詳しくは、制御ＥＣＵ４は、条件Ａと条件Ｂが共に成立する場合、残響と反射波が重なると判定する。そして制御ＥＣＵ４は、下記の条件Ａと下記の条件Ｂのうちどちらか一方が成立しない場合、残響と反射波が重ならないと判定する。また制御ＥＣＵ４は、条件Ａが成立せずかつ条件Ｂが成立しない場合、残響と反射波が重ならないと判定する。
【００５３】
ここで、条件Ａは、直前のステップ１１５で受信した検知情報に早期立ち下がり時点Ｔ３が記録されているという条件である。したがって、条件Ａは、ステップ２４０に鑑みれば、早期立ち下がり時点Ｔ３が基準時点Ｔｒよりも遅いという条件と同等である。
【００５４】
条件Ｂは、過去の或る時点に特定された物体の位置と、当該或る時点以後の車両の移動量とに基づいて成立、不成立が決まる。ここで、過去の或る時点とは、直前のステップ１２０を除く過去のステップ１２０の実行機会のうち、最後に制御ＥＣＵ４が検知距離Ｄ、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍ、ゼロ点時間間隔ＴＤ１、立ち上がり時間Ｔ１、および立ち下がり時間Ｔ２を記録した時点をいう。
【００５５】
例えば、超音波センサ１が車両の前方方向に送信波を送信するように配置されている場合について説明する。当該過去の或る時点において、マイクロホン１１から物体までの検知距離Ｄが６０ｃｍとして記録されたとする。そして制御ＥＣＵ４は、現時点の直前のステップ１２５において、当該或る時点からの車両の前進距離が４０ｃｍであると特定する。
【００５６】
この場合、制御ＥＣＵ４は、ステップ１３０において、当該記録された検知距離Ｄから当該前進距離を減算した値が判定値（例えば２５ｃｍ）以下であるか否かを判定することで、条件Ｂが成立するか否かを判定する。本事例の場合、当該記録された検知距離Ｄから当該前進距離を減算した値が２０ｃｍとなる。これは判定値より小さいので、制御ＥＣＵ４は、条件Ｂが成立すると判定する。このように、条件Ｂとは、過去に検知された物体が車両の移動に伴って所定距離以内に近付いたという条件である。
【００５７】
制御ＥＣＵ４は、残響と反射波が重なっていると判定した場合、ステップ１４０に進み、残響と反射波が重なっていないと判定した場合、ステップ１４０、１５０をバイパスしてステップ１６０に進む。
【００５８】
ステップ１４０では、早期立ち下がり時点Ｔ３から残響中立ち上がり時点Ｔ０を算出する。残響中立ち上がり時点Ｔ０は、図６に示すように、残響による振動６１に重なった反射波による振動６４が、単独であれば、その振幅がゼロから増加する時点である。したがって、残響中ち上がり時点Ｔ０は、上述の早期立ち下がり時点Ｔ３よりも前かつ駆動信号の開始時点よりも後の時点である。
【００５９】
残響中立ち上がり時点Ｔ０の算出処理において、制御ＥＣＵ４は、図７に示す処理を実行する。図７の処理において、制御ＥＣＵ４は、まずステップ４１０で、過去のステップ１２０で記録された検知距離Ｄ、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍ、ゼロ点時間間隔ＴＤ１の組のうち、最新の組における最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍを、制御部４１のＲＡＭから読み出す。最新の組を呼び出すのは、最新の組に含まれる最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍを実現した反射波と、今回残響と重なった反射波とは、同じ物体から出た可能性が最も高いからである。
【００６０】
続いて制御ＥＣＵ４は、ステップ４２０において、図８に示すように、直前のステップ４１０で読み出した最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍに基づいて、振幅予測カーブＳを決定する。
【００６１】
振幅予測カーブＳは、時間と振幅の１対１の関係を表すカーブである。振幅予測カーブＳは、同じ１つの物体がマイクロホン１１から複数の様々な距離にある場合に、当該物体からの反射波の最大振幅Ｍおよび振幅最大時点Ｔｍが取り得る関係を表す。
【００６２】
マイクロホン１１から送信波が出た時点から、当該送信波が当該物体で反射して反射波がマイクロホン１１に戻ってくる時間をｔとする。また、当該反射波の最大振幅をｙとする。このとき、ｔとｙの間には、
ｙ＝Ａ×ｔ−２×ｅｘｐ（−ｔ×ｍ×ｃ／２）
という関係が成り立つ。ここで、ｃは音速であり、ｍは温度、湿度で決まる減衰定数である。
係数Ａは正数である。係数Ａは、同じ物体が送信波を反射し、かつその面のマイクロホン１１に対する姿勢が同じである場合は、一定の値である。例えば、車両が真っ直ぐ前進または後退しており、物体が停止している場合は、この物体に関して係数Ａは一定である。しかし、異なる物体間では、係数Ａの値は異なる。これは、異なる物体は超音波の反射率等が異なるからである。
【００６３】
振幅予測カーブＳを決定するということは、係数Ａの値を決定するということである。図８に示すように、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍの値が決まると、時間−振幅空間における点（Ｍ、Ｔｍ）を振幅予測カーブＳが通るように、係数Ａが決まる。より具体的には、上述の関係式のｙにＭを代入し、ｔにＴｍを代入することで、Ａ＝Ｍ×Ｔｍ２×ｅｘｐ（ｔ×ｍ×ｃ／２）となる。
【００６４】
なお、減衰定数ｍ、音速ｃの値は、以下のようにして決まる。制御ＥＣＵ４は、現在の温度および湿度を周知の温度センサおよび湿度センサを用いて特定し、あらかじめ制御ＥＣＵ４のＲＯＭに記録されている減衰換算テーブルにこれら温度および湿度を入力することで、減衰定数ｍを算出してもよい。減衰換算テーブルには、温度と湿度の組に対する減衰定数ｍの値が、複数組分記録されている。あるいは、制御ＥＣＵ４は、現在の温度を周知の温度センサを用いて特定し、上記減衰換算テーブルにこの温度および固定値の湿度（例えば６０％）を入力することで、減衰定数ｍを算出してもよい。
【００６５】
また、制御ＥＣＵ４は、現在の温度を周知の温度センサを用いて特定し、あらかじめ制御ＥＣＵ４のＲＯＭに記録されている音速換算テーブルにこの温度を入力することで、音速ｃを算出してもよい。音速換算テーブルには、温度に対する音速ｃの値が、複数組分記録されている。
【００６６】
制御ＥＣＵ４は、続いてステップ４３０で、残響に重なった反射波の振幅の経時変化を概略的に表す反射振幅モデルＲを決定する。この反射振幅モデルＲは、残響に重なった反射波の振幅の経時変化を詳細に再現する必要はない。反射振幅モデルＲは、後述する残響中立ち上がり時点Ｔ０を精度良く特定するために必要な程度に反射波の振幅の経時変化を再現できていればよい。
【００６７】
具体的には、反射振幅モデルＲは、図８に示す時間−振幅空間において、振幅ゼロである時間軸に底辺が一致する三角形の他の２つの辺Ｌ１、Ｌ２のみで構成される。この反射振幅モデルＲは、図８に示すように、以下の条件１、２、３を満たすように決定される。
条件１：時間−振幅空間中で位置（Ｔ３，Ｘ）を通る。
条件２：振幅が最大となるピークが振幅予測カーブＳ上に一致する。
条件３：振幅がゼロとなる２点間の時間差ＴＤ０が、ゼロ点時間間隔ＴＤ１と同じである。
条件４：振幅がゼロとなる２点のうち一方（すなわち残響中立ち上がり時点Ｔ０）からピーク時点までの時間差と、他方Ｔ４からピーク時点Ｔｘまでの時間差との比が、Ｔ１／Ｔ２である。
【００６８】
ここで、条件４におけるピーク時点Ｔｘとは、振幅が最大となるピークが実現した時点である。また、振幅がゼロとなる２点Ｔ０、Ｔ４とは、反射振幅モデルＲの振幅がゼロから増加し始める時点Ｔ０および、反射振幅モデルＲの振幅がゼロまで低下する時点Ｔ２である。条件１、２、３、４を満たす反射振幅モデルＲは、一意に決定される。
【００６９】
続いてステップ４４０で、制御ＥＣＵ４は、直前のステップ４３０で決定した反射振幅モデルＲに基づいて、残響中立ち上がり時点Ｔ０を特定する。具体的には、図８に示すように、時間−振幅空間において反射振幅モデルＲにおける振幅がゼロとなる２点のうち、早い方の１点が位置する時点を、残響中立ち上がり時点Ｔ０として特定する。ステップ４４０の後、残響中立ち上がり時点Ｔ０の算出処理が終了する。
【００７０】
続いてステップ１５０では、直前のステップ１４０で算出した残響中立ち上がり時点Ｔ０に基づいて、マイクロホン１１から物体までの距離を算出する。この距離は、送信命令の送信時点から時点Ｔ０までの時間の１／２に音速を乗算することで算出される。制御ＥＣＵ４は、ステップ１５０に続いてはステップ１６０に進む。
【００７１】
制御ＥＣＵ４は、ステップ１６０では、距離に応じた報知を行う。具体的には、制御ＥＣＵ４は、直前のステップ１１５で受信した検知情報中に検知距離Ｄ、最大振幅Ｍ、振幅最大時点Ｔｍ、およびゼロ点時間間隔ＴＤ１が含まれ、かつステップ１４０、１５０がバイパスされた場合は、当該検知距離Ｄを基準とする報知を行う。また、制御ＥＣＵ４は、直前のステップ１１５で受信した検知情報中に早期立ち下がり時点Ｔ３が含まれてステップ１４０、１５０が実行された場合は、ステップ１５０で特定された距離を基準とする報知を行う。
【００７２】
より詳細には、制御ＥＣＵ４は、ステップ１６０では、基準となる距離が近距離、中距離、遠距離の３つの距離範囲のいずれに該当するかを決定する。例えば、基準となる距離が、第１距離閾値未満の場合は近距離に該当し、第１距離閾値以上かつ第２距離閾値未満の場合は中距離に該当し、第２距離閾値以上の場合は遠距離に該当する。第１距離閾値、第２距離閾値は、固定値でもよいし、ヒステリシスを設けるために変動する値であってもよい。
【００７３】
そして、制御ＥＣＵ４は、特定した距離範囲に応じた内容で報知を行う。例えば、所定間隔で警報音を鳴らすよう報知装置５を制御する場合は、当該所定間隔の長さを、近距離、中距離、遠距離のそれぞれの場合で異ならせる。より詳細には、当該所定間隔の長さを、近距離の場合よりも中距離の場合の方を長く、中距離の場合よりも遠距離の場合の方を長くする。ステップ１６０の後、図３の１回分の処理が終了する。
【００７４】
以上のように、超音波センサ１の制御部１４は、マイクロホン１１の振動に応じた振動信号の振幅の経時変化における早期立ち下がり時点Ｔ３を、ステップ２４５で特定する。そして制御ＥＣＵ４は、当該早期立ち下がり時点Ｔ３に基づいて、早期立ち下がり時点Ｔ３よりも前かつ駆動信号の開始時点よりも後の、反射波の残響中立ち上がり時点Ｔ０を、ステップ１４０で推定する。そして制御ＥＣＵ４は、推定された残響中立ち上がり時点Ｔ０に基づいて、物体までの距離をステップ１５０で決定する。
【００７５】
残響と反射波が重なってしまった場合、制御ＥＣＵ４は、立ち下がり時点Ｔ３に基づいて、反射波の残響中立ち上がり時点Ｔ０を推定する。この残響中立ち上がり時点Ｔ０は、上記立ち下がり時点よりも前かつ駆動信号の開始時点よりも後の時点である。したがって、残響と反射波が重なってしまった場合にでも、その反射波を用いて物体までの距離を検出することができる。
【００７６】
ここで、ステップ４３０、４４０において反射振幅モデルＲおよび残響中立ち上がり時点Ｔ０を算出する方法について説明する。
反射振幅モデルＲを構成する２つの辺Ｌ１、Ｌ２は、条件３より、以下の式で表される。
辺Ｌ１の式：  ｙ＝−ａ×（ｔ−Ｔ０−ＴＤ１）                    （式１）
辺Ｌ２の式：  ｙ＝ｂ×（ｔ−Ｔ０）                              （式２）
ここで、−ａ、ｂは、それぞれ、辺Ｌ１の傾き、辺Ｌ２の傾きである。また、条件４より、
ｂ＝ａ×Ｔ２／Ｔ１                                              （式３）
が成立する。式１、２、３において、未知量はａ、ｂ、Ｔ０、ｙ、ｔであり、既知量はＴ０、ＴＤ１である。
【００７７】
ここで、式１から、Ｌ１とＬ２の交点は、
ｔ＝Ｔ０＋ＴＤ１／２                                            （式４）
ｙ＝ａ／２×ＴＤ１                                              （式５）
となる。条件２から、この交点が振幅予測カーブＳ上に位置するので、
ｂ×（Ｔ０＋Ｔ１−Ｔ０）＝Ａ×［ｅｘｐ｛−ｍ×ｃ／２×（Ｔ０＋Ｔ１）｝］／（Ｔ０＋Ｔ１）２                                                      （式６）
が成立する
また、条件１より、辺Ｌ１が位置（Ｔ３，Ｘ）を通るので、
Ｘ＝−ａ×（Ｔ１−Ｔ０−ＴＤ１）                                （式７）
となる。
【００７８】
式３、６、７において、未知量はａ、ｂ、Ｔ０であり、その他の量は既知量である。したがって、式３、６、７をＴ０について解くことで、残響中立ち上がり時点Ｔ０を算出することができる。
【００７９】
また、上述の通り、制御部１４は、結果的に残響に重なる反射波の振動６４を生み出す送信波が送信されるよりも前にマイクロホン１１から過去送信波を送信する。そしてその過去送信波が物体に当たって反射したことによって、上述の反射波６２が生じる。この反射波６２が過去反射波に対応する。そしてこの反射波６２をマイクロホン１１が受信して振動した際に、制御部１４は反射波６２によるマイクロホン１１の振動に応じた振動信号を取得する。この振動信号が、過去振動信号に対応する。
【００８０】
そして、制御ＥＣＵ４は、過去振動信号の振幅の経時変化における振幅の最大値である最大振幅Ｍおよび過去振動信号の振幅の経時変化において振幅が最大値になった時点である振幅最大時点Ｔｍを記録する。最大振幅Ｍは過去最大振幅に対応し、振幅最大時点Ｔｍは過去振幅最大時点に対応する。このように、過去に残響と重複しなかった反射波６２の振幅の情報を用いることで、高い精度で残響中立ち上がり時点Ｔ０を推定することができる。
【００８１】
より具体的には、制御部１４は、上述の係数Ａが大きくなるほど立ち上がり時点Ｔ０をより早い時点として推定する。
【００８２】
また、制御ＥＣＵ４は、過去の或る時点に特定された物体の位置と、当該過去の或る時点以後の車両の移動量とに基づいて、残響中立ち上がり時点Ｔ０を算出するか否かを判定する。言い替えれば、制御ＥＣＵ４は、過去の或る時点に特定された物体の位置と、当該過去の或る時点以後の車両の移動量とに基づいて、反射波が残響に重なったか否かを判定する。このようになっていることで、反射波が残響に重なったか否かを、過去の車両の走行履歴に基づいてより正確に判定することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の車両用物体検出装置は、第１実施形態の車両用物体検出装置に対して、ステップ１４０の処理内容のみが異なる。具体的には、制御ＥＣＵ４は、ステップ１４０で、図９に示すように、早期立ち下がり時点Ｔ３よりも所定時間Ｔｂだけ早い時点を、早期立ち下がり時点Ｔ３として推定する。所定時間Ｔｂは、変動しない固定時間である。この所定時間Ｔｂは、残響に重なった反射波の波幅と概ね同じ長さの時間としてあらかじめ設定される。反射波の波幅は、反射波の継続時間に相当する量である。その他の作動は、第１実施形態と同じである。
【００８４】
このようになっていることで、第１実施形態よりも残響中立ち上がり時点Ｔ０の推定精度が低くなるものの、残響中立ち上がり時点Ｔ０を推定するための処理負荷が軽減される。
【００８５】
その他の機能については、本実施形態の車両用物体検出装置は、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００８６】
なお、上記第１、第２実施形態においては、超音波センサ１の制御部１４が、ステップ２２０を実行することで取得部として機能し、ステップ２４５を実行することで立ち下がり特定部として機能する。また、制御ＥＣＵ４が、ステップ１２０を実行することで検知情報記録部として機能し、ステップ１３０を実行することで推定判定部として機能し、ステップ１４０を実行することで立ち上がり推定部として機能し、ステップ１５０を実行することで距離決定部として機能する。
【００８７】
なお、本実施形態では、早期立ち下がり時点Ｔ３が遅いほど残響中立ち上がり時点Ｔ０がより遅い時点として推定されるようになっている。また、第１実施形態のような残響中立ち上がり時点Ｔ０の算出方補でも、同様に、早期立ち下がり時点Ｔ３が遅いほど残響中立ち上がり時点Ｔ０がより遅い時点として推定される場合もある。
【００８８】
（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、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。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。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。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。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。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
【００８９】
（変形例１）
制御ＥＣＵ４は、ステップ１３０で、車両の移動量とは無関係に、残響と反射波が重なっているか否か判定してもよい。具体的には、直前に受信した検知情報に早期立ち下がり時点Ｔ３が含まれている場合、残響と反射波が重なっていないと判定し、当該検知情報に早期立ち下がり時点Ｔ３が含まれていない場合、残響と反射波が重なっていると判定してもよい。
【００９０】
（変形例２）
上記第１実施形態では、反射振幅モデルＲは、時間−振幅空間において、底辺が振幅ゼロの時間軸に一致する二等辺三角形の２つの等辺によって構成されている。しかし、反射振幅モデルＲは、このような形状のものに限られない。例えば、反射振幅モデルＲは、上に凸の放物線であってもよい。
【００９１】
（変形例２）
上記第２実施形態では、所定時間Ｔｂは変動しない固定時間であった。しかし、所定時間Ｔｂは、可変時間であってもよい。例えば、所定時間Ｔｂは、第１実施形態で説明した係数Ａが大きいほど大きくなる量であってもよい。
【００９２】
（変形例３）
上記実施形態では、制御ＥＣＵ４に１個の超音波センサ１が接続されているが、制御ＥＣＵ４に複数個の超音波センサが接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１                超音波センサ
４                制御ＥＣＵ
Ｘ                センサ閾値
Ｔ０              残響中立ち上がり時点
Ｔ３              早期立ち下がり時点
Ｓ                振幅予測カーブ
Ｍ                最大振幅
Ｔｍ              振幅最大時点
【図１】
2019015682.tif 000003
【図２】
2019015682.tif 000004
【図３】
2019015682.tif 000005
【図４】
2019015682.tif 000006
【図５】
2019015682.tif 000007
【図６】
2019015682.tif 000008
【図７】
2019015682.tif 000009
【図８】
2019015682.tif 000010
【図９】
2019015682.tif 000011