(57)【要約】【課題】送出した超音波の反射信号に基づいて計測対象物の幅を計測する。【解決手段】送信制御手段３の制御に従い、所定の異なる周波数の送信信号を送出する送信手段１と、計測対象物により反射されて生じた反射信号を検出する複数の受信手段２と、反射信号ごとの受信方向角を算出する受信方向検出手段４と、計測対象物との距離を算出する距離算出手段５と、送信信号のうち第１周波数の送信信号に対する第１反射信号を抽出するとともに記第１周波数よりも低い周波数の第２周波数の送信信号に対する第２反射信号を抽出する反射信号抽出手段６と、第１反射信号に基づいて算出された受信方向角θ１及び距離ｄ１と、第２反射信号に基づいて算出された受信方向角θ２及び距離ｄ２とに基づいて計測対象物の物体幅を算出する物体幅算出手段７とを有する。【選択図】  図１
2007024780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送出した超音波の反射信号に基づいて計測対象物を計測する物体計測装置であって、
各周波数の送信信号を送出可能な送信手段と、
前記送信手段に所定の態様で送信信号を送出させる送信制御手段と、
前記送信手段から送出された送信信号が計測対象物により反射されて生じた反射信号を検出する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段が検出した前記反射信号の波形情報を比較して、各周波数の反射信号ごとの受信方向角を算出する受信方向検出手段と、
前記受信手段により検出された各反射信号に基づいて前記計測対象物との距離を算出する距離算出手段と、
前記送信手段に送出させる送信信号のうち第１周波数の送信信号に対する第１反射信号を抽出するとともに、前記第１周波数よりも低い周波数の第２周波数の送信信号に対する第２反射信号を抽出する反射信号抽出手段と、
前記反射信号抽出手段により抽出された第１反射信号に基づいて算出された第１受信方向角と、前記第１反射信号に基づいて算出された前記計測対象物との第１距離と、第２反射信号に基づいて算出された第２受信方向角と、前記第２反射信号に基づいて算出された前記計測対象物との第２距離とに基づいて前記計測対象物の物体幅を算出する物体幅算出手段とを有する物体計測装置。
【請求項２】
前記送信制御手段は、前記送信手段に、所定の初期周波数から周波数を漸増させた異なる周波数の送信信号を所定時間ごとに送出させる請求項１に記載の物体計測装置。
【請求項３】
前記送信制御手段は、前記送信手段から初期周波数の送信信号を送出した後に前記初期周波数の周波数を漸増させた送信信号を送出した際に、これらの送信信号に対応する前記反射信号の受信方向角が変化した場合は、初期周波数の周波数を低減させる初期周波数補正部を有する請求項２に記載の物体計測装置。
【請求項４】
前記送信制御手段は、前記送信手段から初期周波数の送信信号を送出した後の所定時間内に送信信号に対応する前記反射信号を検出できなかった場合は、初期周波数の周波数を低減させる初期周波数補正部を有する請求項２に記載の物体計測装置。
【請求項５】
前記反射信号抽出手段は、前記計測対象物からの反射信号の振幅が第１所定値以下となった送信信号の前に送出された送信信号の周波数を第１周波数とし、当該第１周波数の送信信号に対する反射信号を抽出する請求項２〜４のいずれかに記載の物体計測装置。
【請求項６】
前記反射信号抽出手段は、前記送信手段から周波数の異なる送信信号を送出した際に、当該送信信号に対する前記反射信号の受信方向角が変化し始めたときの送信信号の周波数を第２周波数とし、当該第２周波数の送信信号に対する反射信号を抽出する請求項２〜５のいずれかに記載の物体計測装置。
【請求項７】
前記送信手段は、所定の位置に複数設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の物体計測装置。
【請求項８】
前記送信手段は、前記送信制御手段の制御に従い、異なる所定のタイミングで、異なる所定の方向に向けて、所定の態様の周波数で送信信号を送出する機能を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の物体計測装置。
【請求項９】
前記物体幅計測手段は、前記各送信手段からそれぞれ送出された送信信号に対する受信信号に基づいて、それぞれ算出された物体幅を比較し、最も大きい値の物体幅を計測対象物の物体幅として算出する請求項７又は８に記載の物体計測装置。
【請求項１０】
送出した超音波の反射信号に基づいて計測対象物を計測する物体計測方法であって、
所定の態様で送信信号を送出するステップと、
前記送出された送信信号が計測対象物により反射されて生じた反射信号を検出するステップと、
前記検出された前記反射信号の波形情報を比較して、各周波数の反射信号ごとの受信方向角を算出するステップと、
前記検出された各反射信号に基づいて前記計測対象物との距離を算出するステップと、
前記送出させる送信信号のうち第１周波数の送信信号に対する第１反射信号を抽出するとともに、前記第１周波数よりも低い周波数の第２周波数の送信信号に対する第２反射信号を抽出するステップと、
前記抽出された第１反射信号に基づいて算出された第１受信方向角と、前記第１反射信号に基づいて算出された前記計測対象物との第１距離と、第２反射信号に基づいて算出された第２受信方向角と、前記第２反射信号に基づいて算出された前記計測対象物との第２距離とに基づいて前記計測対象物の物体幅を算出するステップとを有する物体計測方法。
【請求項１１】
前記送信信号は、所定の初期周波数から周波数を漸増させた異なる周波数の送信信号を所定時間ごとに送出されることを特徴とする請求項１０に記載の物体計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いた物体計測装置及び物体計測方法に関し、特に、対象物体の幅を計測する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いた物体計測装置に関し、音波センサ及び遅延回路を備え、受信器に集音機構を取り付け、時間遅延による電子スキャンを行い、距離情報を複数取得して、計測対象物の形状を計測する装置が知られている。この装置によれば、小型でありながら奥行きの情報を取得することができる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の装置は、ビームを細くするための複数の受信器素子が必要となるため集音機構が複雑になり、電子スキャンをするために素子数に応じた時間遅延機構が必要となるといった問題があった。
【特許文献１】特開平２００２−１５６５４１号公報
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で物体幅を正確に計測することを目的とする。
【０００５】
本発明によれば、所定の態様で送信信号を送出し、送信信号が計測対象物により反射されて生じた反射信号を検出し、複数の受信手段が検出した反射信号の波形情報を比較して、各周波数の反射信号ごとの受信方向角を算出し、検出された各反射信号に基づいて計測対象物との距離を算出し、送出させる送信信号のうち第１周波数の送信信号に対する第１反射信号を抽出するとともに、第１周波数よりも低い周波数の第２周波数の送信信号に対する第２反射信号を抽出し、抽出された第１反射信号に基づいて算出された第１受信方向角と、第１反射信号に基づいて算出された計測対象物との第１距離と、抽出された第２反射信号に基づいて算出された第２受信方向角と、第２反射信号に基づいて算出された計測対象物との第２距離とに基づいて計測対象物の物体幅を算出する物体計測装置及び物体計測方法が提供される。
【０００６】
これにより、簡易な構成で物体幅を正確に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に基づいて、本発明に係る実施形態の物体計測装置１００を説明する。本実施形態の物体計測装置１００、移動体に搭載され、移動体の前方の物体の存在及び物体の幅を計測する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
第１実施形態の物体計測装置１００のブロック構成を図１に示した。図１に示すように、本実施形態の物体計測装置１００は外部の車両制御装置３００と情報の授受が可能であり、計測結果を車両制御装置３００へ送出する。本実施形態の物体計測装置１００は、送信手段１と、受信手段２と、送信制御手段３と、受信方向検出手段４と、距離算出手段５と、反射信号抽出手段６と、物体幅算出手段７とを有し、具体的には、少なくとも、第１反射信号及び第２反射信号を抽出するためのプログラムと、計測対象物の物体幅を算出するためのプログラムとを格納したＲＯM(Read Only Memory)等と、このＲＯM等に格納されたプログラムを実行することで、反射信号抽出手段６と、物体幅算出手段７として機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）等と、アクセス可能な記憶手段として機能するＲＡM(Random Access Memory)等とを備えている。図２は、図１に示した受信方向検出手段４、距離算出手段５、反射信号抽出手段６、物体幅算出手段７の具体的なブロック構成を示した。以下、各構成について説明する。
【０００９】
送信手段１は、所定の態様の周波数、タイミングで超音波を送信信号として送出する。送信手段１は発振器１２と送信器１１とを有する。発振器１２は、図示しない送波制御部を備え、例えば20kHz〜70kHzの送信信号を発振する。送波制御部は、後述する送信制御手段３の制御部３１から送波タイミングを含む動作命令を受け付け、発振器１２に所定の周波数ｆを所定時間ごとに変化させながら発振させる。特に限定されないが、本実施形態の送信器１１は、発熱部と断熱部と放熱部の3層で構成される。発熱部には例えば熱伝導率の大きいタングステンが用いられる。発熱部の形状は方形である。断熱部には例えばポーラスナノシリコンが用いられる。放熱部には例えば単結晶シリコンが用いられる。発熱部は、その両端が発振器１２に接続され、通電されることにより、発熱する。この発熱により、発熱体と空気との間で熱変換が起こり、空気の膨張・圧縮の結果、粗密波が発生する。例えば、発振器１２が20kHzの正弦波を発振した場合、熱変換によって40kHzの超音波が送信され、発振器１２が70kHzの正弦波を発振した場合、140kHzの超音波が送信される。
【００１０】
送信制御手段３は、送信手段１に所定の態様（周波数、タイミング等）で送信信号を送出させる。送信制御手段３は送信信号の送信命令を出力する制御部３１と、送信信号の送出態様、送信開始時における初期周波数を記憶する（一時的な記憶を含む）メモリ３２とを有する。
【００１１】
制御部３１は、送信手段１にメモリ３２に記憶された所定の初期周波数から周波数を漸増させた異なる周波数を所定時間ごとに送出させる。周波数が高くなると、大気減衰量が大きくなるため、反射信号が受信手段２まで戻る（反射信号が検出可能な）範囲、すなわち物体の計測可能領域が狭くなる。適当な初期周波数から周波数を漸増させながら送信信号を所定の物体に照射すると、（１）計測対象物のうち送信手段１から最も離隔した最遠部分（物体の遠方の端部）が計測可能領域に含まれる状態、すなわち計測対象物全部が計測可能領域内に存在する状態と、（２）計測対象物のうち一部分が計測可能領域内に存在する状態と、（３）計測対象物のうち送信手段１に最も近接した最近部分（物体の近方の端部）が計測可能領域の略境界上に存在する状態、すなわち計測対象物全部が計測可能範囲外となる直前の状態と、（４）計測対象物のうち送信手段１に最も近接した最近部分（物体の近方の端部）が計測可能領域外に存在する状態、すなわち計測可能領域内に物体が存在しない状態とを形成することができる。つまり、周波数を漸増させることにより計測可能領域の境界を物体の遠方部分から物体の近傍部分へ移動させることができる。
【００１２】
この状態を図３及び図４に基づいて説明する。図３に示すように初期周波数ｆ０は、十分に低い周波数であるので、送信信号が受信手段２まで戻る距離が大きく、計測可能領域が十分に広い。このため計測対象物の全部が計測可能領域内に含まれる。計測対象物の全部が計測可能領域内に含まれる場合、計測対象物Ｍの反射信号は平均されるため、見かけ上計測対象物Ｍの中心Ｐ２からの反射信号として扱うことができる。つまり、計測対象物の全部が計測可能領域内に存在する場合は、反射信号の受信方向角は一定である。送信信号の周波数を初期周波数から漸増させると、周波数の増加に伴い大気減衰も増加するため、送信信号が受信手段２まで戻ることができる距離が徐々に小さくなり、計測可能領域が徐々に狭くなる。計測可能領域が狭まると計測対象物の一部が計測可能領域からはみ出す。計測可能領域の境界が、計測対象物のうち送信手段１から最も遠い最遠部分Ｐ３を通過すると、計測対象物の全体に送信信号が当たらなくなる。そうすると、計測対象物Ｍからの反射信号の平均は変化するため、計測対象物の検出ポイントＰ２の位置がＰ１側にシフトする。このため、計測対象物Ｍからの反射信号の受信方向角は変化する。受信方向角と周波数との関係を図４に示した。初期周波数ｆ０では計測対象物全部が計測可能領域内に存在する状態であるため、受信方向角は変化しない。初期周波数ｆ０を漸増させて周波数がｆ１となると、計測可能領域の境界がＰ３を通過し、計測対象物ＭのＰ３周囲の部分が計測対象物領域から出る。周波数をさらに漸増させると、送信信号は計測対象物Ｍの一部分にしかあたらないため、受信信号の受信方位は変化しつづける。さらに周波数を漸増させ、周波数がｆ２よりも高くなると、計測可能領域が狭いため計測対象物の全部が計測可能領域から出てしまう。すなわち計測対象物全部が計測可能範囲外となるため、反射信号（受信方向角）が検出されなくなる（ゼロ近傍になる）。
【００１３】
このような観点から、本実施形態では、遠方から近傍へ徐々に移動させた計測可能領域の境界における反射信号の変化に基づいて、特定の周波数の送信信号に対応する反射信号を抽出し、抽出した反射信号に基づいて物体の計測を行う。
【００１４】
受信手段２は、送信手段１から送出された送信信号が計測対象物により反射されて生じた反射信号を検出する。特に限定されないが、本実施形態の受信手段２は、複数、例えば２つの受信器２α及び２βを有する。各受信器２α，２β（受信手段２）は、ピエゾ素子などを利用した140ｋHzまで受信可能な1/8インチのマイクロホンと、アンプによって構成されたものを用いる。受信器２α及び２βは、反射波Rα及びRβを検出し、電気信号に変換して、後述する受信方向検出手段４、距離算出手段５へ送出される。
【００１５】
受信方向検出手段４は、受信手段２が検出した反射信号の波形情報を比較して、各周波数の反射信号ごとの受信方向角を算出する。図２に示すように、受信方向検出手段４は、受信器２α及び２βと接続されたアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）４１１α及び４１１β、と、Ａ／Ｄ４１１α及び４１１βに接続された高速離散フーリエ変換演算手段（FFT）４１２α及び４１２β、ＦＦＴ４１２α及び４１２βに接続された乗算部４１３、受信方向算出部４１４とを有している。受信方向検出手段４は、受信器２α及び２βが検出した二つの反射信号波Ra及びRbに基づき、受信方向角θを算出する。受信方向検出手段４は、受信器２α及び２βで検出された反射波Rα及びRβの振幅値をそれぞれサンプリングし、それぞれ高速離散フーリエ変換によって反射波Rα及びRβの位相、周波数ｆ、振幅Aを得て、反射波Rα及びRβの位相差φを算出し、位相差φに基づいて到来波方向角θを算出する。具体的に、Ａ／Ｄ４１１α及び４１１βは、例えばサンプリング周波数６６MHzの周期で反射信号Rsをディジタル変換し、ＦＦＴ４１２α及び４１２βでそれぞれ高速離散フーリエ変換を行う。ＦＦＴ４１２α及び４１２βは、例えば１０２４点のサンプリング値を用いて、反射信号の振幅と位相、周波数を算出する。振幅情報は振幅消失検知機能を有する第１周波数決定部６１へ送出され、位相情報及び周波数情報は乗算部４１３へ送出され、周波数情報ｆは距離算出手段５へ送出される。乗算部４１３は、ＦＦＴ４１２α及び４１２βより得た位相情報から位相差φを求め、位相差φと周波数情報ｆを受信方向算出部４１４へ出力する。受信方向算出部４１４は、周波数情報ｆと位相差φ、受信器２αと受信器２βとの距離del、音速ｃを用いて式（１）の演算を行い、受信方向角θを求め、第２周波数決定部６３へ出力する。式（１）においてｃは音速である。
【数１】
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【００１６】
距離算出手段５は、受信手段２により検出された各反射信号に基づいて計測対象物までの距離を算出する。本例の距離算出手段５は、検出された各反射信号に基づいて送信信号が到達する計測可能領域境界までの距離を算出し、この距離を計測可能領域境界近傍に存在する計測対象物までの距離とする。本実施形態の距離算出手段５は、ＦＦＴ４１２α及び４１２βで検出された周波数ｆに対する到達可能距離ｄを算出する。距離ｄの算出手法は限定されないが、例えば、周波数ｆに対する距離を求める手段として、周波数ｆが高まると反射波Ｒの受信音圧レベルに関する大気減衰が大きくなることを利用して下記に示した式（２）を用いて算出する。
【数２】
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【００１７】
反射信号抽出手段６は、送信手段に送出させる送信信号のうち第１周波数の送信信号に対する第１反射信号を抽出するとともに、第１周波数よりも低い周波数の第２周波数の送信信号に対する第２反射信号を抽出する。本実施形態の反射信号抽出手段６は、第１周波数決定部６１と、第１反射信号抽出部６２と、第２周波数決定部６３と、第２反射信号抽出部６４とを有している。
【００１８】
第１周波数決定部６１は、計測対象物からの反射信号の振幅が第１所定値以下となった送信信号の前に送出された送信信号の周波数を第１周波数として決定する。第１所定値は、反射信号が消滅したと判断するための振幅の閾値であり、送信信号が物体に衝突しない状態又は反射信号が検出できない状態における反射信号の振幅レベル（雑音の振幅レベル）に基づいて設定することが好ましい。周波数が高まることにより大気減衰が増大し、送信信号の到達距離は短くなり、計測可能領域は狭くなる。反射信号の振幅が第１所定値以下となった場合、反射信号が消滅した、すなわち、計測対象物体が計測対象物領域から外れた（計測対象物が計測可能領域内に存在しない）と判断することができる。本実施形態では初期周波数から周波数を漸増させた送信信号を送出しているから、反射信号が消滅した（第１所定値以下となった）直前に送出された送信信号は、計測物体のうち送信手段１に最も近接した最近部分に衝突したと推測することができる。第１反射信号抽出部６２は、第１周波数決定部６１により決定された第１周波数の送信信号に対する反射信号を抽出する。つまり、第１反射信号抽出部６２は、計測対象物体のうち送信手段１に最も近接した最近部分に衝突して反射した反射信号（位相情報、周波数情報）を抽出する。
【００１９】
第２周波数決定部６３は、送信手段１から周波数の異なる送信信号を送出した際に、当該送信信号に対する反射信号の受信方向角が変化したときの送信信号の周波数を第２周波数として決定する。特に限定されないが、第２周波数決定部６３は、周波数を漸増させて送信信号を送出する際に、当該送信信号に対する反射信号の受信方向角が変化した最初の（初めて受信方向角の変化を検出したときの）送信信号の周波数を第２周波数として決定することが好ましい。これにより、送信手段１を基準とした計測対象物までの距離を、反射信号に対応する送信信号の到達可能距離から正確に求めることができ、計測対象物の最遠部分までの距離、及び受信方向角を正確に求めることができ、結果として物体幅を正確に算出することができる。計測対象物の全部が計測可能領域に含まれている場合には、計測対象物からの反射信号の受信方向角は一定である。送信信号の周波数を変化させると送信信号の到達可能な計測可能領域も変化する。返信信号の周波数が増大し、大気減衰の増大に応じて計測可能領域が狭くなり、計測対象物の一部が計測可能領域から出ると、反射信号の受信方向角は変化する。本実施形態では反射信号の受信方向角の変動時（特に受信方向角の変動がはじめて計測された時）に計測可能領域の境界が計測対象物のうち最も遠い最遠部分を通過するとの観点から、反射信号の受信方向角が変動したとき、計測対象物体の最遠部分が計測可能領域の境界を越えたと判断する。初期周波数から周波数を漸増させた送信信号を送出している場合には、受信方向角が変動した直前に送出された送信信号は、計測物体のうち送信手段１に最も離隔した最遠部分にも衝突したと推測することができる。このような観点から第２周波数決定部６３は、このときの周波数を第２周波数として決定する。
【００２０】
第２反射信号抽出部６４は、第２周波数決定部６３により決定された第２周波数の送信信号に対する反射信号を抽出する。つまり、第２反射信号抽出部６４は、計測対象物体のうち送信手段１に最も離隔した最遠部分に衝突して反射した反射信号（位相情報、周波数情報）を抽出する。第２反射信号抽出部６４は、第２反射信号から求められる距離ｄ２を距離算出手段５から取得し、第２反射信号から求め得る受信方向角を受信方向検出手段４から取得し、これらをメモリ６０１へ記憶する。
【００２１】
メモリ６０１は、受信方向検知算出部４１４により算出された第１受信方向角と第１距離の対、第２受信方向角と第２距離の対を対応づけて記憶する。メモリ６０１は、物体幅算出手段７からの読み出し指令に応答し、これらの反射信号の情報（第２受信方向角と第２距離の対及び第１受信方向角と第１距離の対の情報）を出力する。
【００２２】
物体幅算出手段７は、反射信号抽出手段６により抽出された第１反射信号に基づいて算出された第１受信方向角と、第１反射信号に基づいて算出された計測対象物との第１距離と、第２反射信号に基づいて受信方向検出手段４にて算出された第２受信方向角と、第２反射信号に基づいて距離算出部５にて算出された計測対象物との第２距離とに基づいて前記計測対象物の物体幅を算出する。
【００２３】
本実施形態の物体幅算出手段７は、距離算出手段５により検出された第１周波数の送信信号の反射信号の第１受信方向角と第２周波数の送信信号の反射信号の第２受信方向角とに基づいて、送信手段１から最も離隔した前記計測対象物の最遠端部において反射された反射信号の受信方向角θｅを算出し、算出した受信方向角θｅに基づいて前記計測対象物の最遠端部までの距離ｄｅを算出し、計測対象物の最遠端部からの反射信号に受信方向角θｅと、送信手段１から計測対象物の最遠端部までの距離ｄｅと、第２周波数の送信信号の反射信号の第２受信方向角と、第２周波数の送信信号の反射信号に基づく第２距離とに基づいて物体幅を算出する。
【００２４】
ここで、計測対象物の物体幅の算出手法を図３に基づいて説明する。図３に示すように、車両２００の前方に計測対象物Mが存在する。車両２００には本実施形態の物体計測装置１００が搭載され、車両２００のフロント部分には送信手段１と受信手段２とが設けられている。物体計測装置１００が物体を計測する領域の極座標系を、送信手段１の位置を原点（０，０）とし、車両直進方向をｙ，軸車両横方向をｘとして定義する。計測対象物Mは物体幅Ｗを有する。計測対象物Mのうち、送信手段１に最も近接した最近部分をＰ１で示し、送信手段１から最も離隔した最遠部分をＰ３で示した。送信手段１とＰ１との距離はｄ２、Ｐ１で反射した第２反射信号の受信方向角はθ２であり、送信手段１とＰ２との距離はｄ１、Ｐ２で反射した第１反射信号の受信方向角はθ１である。計測対象物Mの全部が計測対象物領域内に含まれている場合、受信手段２にて計測される計測対象物からの反射信号は平均されるため、見かけ上、計測対象物Mの中心Ｐ２からの反射信号として扱うことができる。送信手段１とＰ３との距離はｄｅ、Ｐ３で反射した第３反射信号の受信方向角はθ３（θｅ）とする。
【００２５】
到来波方向角θ１と距離ｄ１の対から得られる位置Ｐ２は、送信手段１から送信された送信信号（進行波D）が計測対象物Ｍの全体に照射されている場合は、計測対象物Ｍ上のいずれか一点であることが推測される。計測対象物が対象中心に対して対象であれば、計測対象物Ｍの中心点となることが推測される。到来波方向角θ２と距離ｄ２の対から得られる位置Ｐ１は、計測対象物Ｍのうち送信手段２に最も近接した最近部分の一点Pmin付近に対応する。計測対象物Ｍの物体幅Ｗに対応する拡がり角Δθは下記の（３）式で与えられる。
【数３】
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【００２６】
ここで、拡がり角Δθ及び距離ｄ１、ｄ２を用いて幾何学演算をすることにより、計測対象物Ｍの物体幅Ｗを推定できる。例えば、図３に示すように中心に対して対象形状の計測対象物Ｍ全体に進行波Rが照射されている場合、観測された受信方向角θ１は物体幅Ｗの中点付近を指していると仮定できるから、物体幅Ｗ全体の拡がり推定角θｗ＝２Δθとおく。
【００２７】
Ｐ２とＰ１を結ぶ直線上に計測対象物のうち送信手段１から離隔した最遠部分のＰ３あると仮定し、Ｐ３と送信手段１の距離をｄｅとおく。このとき、Ｐ２とＰ１とを結ぶ直線の式と拡がり推定角２Δθを用いてｄｅを推定する。Ｐ２とＰ１を結ぶ直線の式は、Ｐ２とＰ１の座標系から傾きαが求まり、Ｐ２又はＰ１の座標系を用いて切片が得られる。よって、未知数deは直線の式を解くことで一意に定まる。
【００２８】
よって、求める物体幅（候補値Ｗe）は、Ｐ２とＰ３の位置座標を三角測量することによって算出することができる。距離ｄ１とｄe及び拡がり推定角２Δθを用いて式（４）により計測対象物の物体幅Ｗを算出することができる。
【数４】
2007024780.tif 000006
【００２９】
なお、受信方向検出手段４は、例えばＭＵＳＩＣ法などの到来波方向（受信方向角）推定手法を用いて、受信方向角を算出しても良い。
【００３０】
次に、本実施形態の物体計測装置１００の基本動作を図５に基づいて説明する。送出手段１は、メモリ３２から初期周波数を読み込んで、その初期周波数の超音波を送信する（Ｓ１０２）。送信制御手段３は、動作開始命令を送信した後、送出時間Tsと検知距離ｄに関する伝播時間Tｄを加えた次回動作信号出力時間Tが経過するごとに動作命令を送信する。例えば送出時間Tsが２５．６msec、検知距離ｄが１０ｍのときの伝播距離２０ｍの伝播時間Ｔｄを６０msecとしたとき、次回動作信号出力時間Tは８５．６msecと設定される。次回動作信号出力時間Ｔが経過したか否かを判断し（Ｓ１０３）、経過した場合はＳ１０４へ進む。発信器１２は、送信制御手段３の制御部３１から動作信号を受信した後、発振器１２に初期周波数ｆｓから所定時間Δｔごとに最終周波数ｆeまで変位幅Δｆだけ漸増させた周波数の送信信号を発振する（Ｓ１０４）。例えば所定時間Δｔは５０μsecに設定され、周波数変位幅Δｆは２００Hzで設定される。送信器１１は、発振器１２で発振された正弦波の周波数の2倍で、送信信計測対象物Ｍに向けて送出する（Ｓ１０５）。この送信信号の進行波Dは計測対象物Ｍで反射し、反射信号となり、反射波Rとして伝播する。
【００３１】
受信手段２は反射波Rを検知する（Ｓ１０６）。受信手段２は、反射波Rに関する反射信号Rsを受信方向検出手段４、距離算出手段５へ向けて出力する。
【００３２】
受信方向検出手段４は、反射信号Rsを用いて受信方向角θを検出する（Ｓ１０７）。距離算出手段５は、送信信号の周波数ｆから計測対象物までの距離を算出する。
【００３３】
反射信号抽出手段６の第１周波数決定部６１は第１周波数を決定し（Ｓ１０９）、第１反射情報抽出部６２は第１周波数の送信信号における第１反射信号の第１受信方向角及び第１周波数に基づいて算出された第１距離を取得する（Ｓ１１０）。反射信号抽出手段６の第２周波数決定部６３は第２周波数を決定し（Ｓ１１１）、第２反射情報抽出部６４は第２周波数の送信信号における第２反射信号の第２受信方向角及び第２周波数に基づいて算出された第２距離を取得する（Ｓ１１２）。
【００３４】
物体幅算出手段７は、抽出された反射信号の第１受信方向角，第２受信方向角，第１距離，第２距離に基づいて物体幅Ｗを算出する（Ｓ１１３）。算出された物体幅Ｗは外部の車両制御装置３００へ向けて送出される。
【００３５】
次に、反射信号の抽出処理及び物体幅の算出処理を図６に基づいて具体的に説明する。図６は、反射信号抽出手段６及び物体幅算出手段７の具体的な動作手順を示すフローチャート図である。まず受信器２α及び２βから反射波Rα及びRβに関する反射信号Rsα及びRsβが、Ａ／Ｄ４１１α及び４１１βへ入力され（Ｓ２０２）、ＦＦＴ４１１α及び４１１βへディジタル信号として出力される。
【００３６】
ＦＦＴ４１１α及び４１１βで、反射波信号Rsα及びRsβの周波数ｆα及びｆβ（以下ｆと示す）、振幅Ａα及びＡβ(以下Ａと示す) 、位相φがそれぞれ算出される（Ｓ２０３）。振幅Ａは第１反射信号抽出部６２へ出力され、周波数ｆは距離算出手段５へ出力され、周波数ｆ、位相φは受信方向検出手段４の乗算部４１３へ出力される。距離算出手段５は第１周波数ｆに基づいて送信信号の到達可能な距離ｄを算出する（Ｓ２０３）。
【００３７】
第１反射信号抽出部６２は、振幅Ａが雑音レベルを基準として定義された第１所定値以下であるかどうかを判断する（Ｓ２０４）。振幅Ａが第１所定値よりも大きい場合はＳ２０５へ進む。Ｓ２０５において、受信方向検出手段４の乗算部４１３は、ＦＦＴ４１１α及び４１１βから入力された位相情報に基づいて位相差Δφを算出する（Ｓ２０５）。受信方向算出部４１４は、周波数ｆと位相差Δφを用いて、式（１）に基づいて受信方向角を算出する（Ｓ２０６）。算出された受信方向角θは、第２周波数決定部６３へ向けて送出される。
【００３８】
第２周波数決定部６３は、メモリ６０１に保存された受信方向角θ１と距離ｄ１を読出し、受信方向角を比較する（Ｓ２０７）。第２周波数決定部６３は、直前の受信方向角と新たに算出された受信方向角に変化があるか否かを判断する（Ｓ２０８）。具体的には、受信方向角θが下記（５）式を満たすか否かを判断する。
【数５】
2007024780.tif 000007
【００３９】
（５）式を満たすときは、受信方向角θに変化が無いと認められるので、受信方向角θを直前の受信方向角θＰとして、距離ｄを直前の距離ｄＰとしてメモリ６０１に保存する（Ｓ２０９）。一方、式（５）を満たさないときは、受信方向角θに変化があったと認められ、Ｓ２１１へ進む。メモリ６０１に記録された受信方向角θ１と距離ｄ１を読出す。もし受信方向角θ１と距離ｄ１の値が記憶されていなければ（Ｓ２１１）、受信方向角θをθ１に、距離ｄをｄ１として、メモリ４１７に記憶する（Ｓ２１４）。式（５）を満たさない、受信方向角に変化があった場合において、受信方向角θをθｐに、θｐをθ２に、到達距離ｄを距離ｄｐに、距離ｄｐをｄ２として、メモリ６０１に記憶する（２１２）。
【００４０】
Ｓ２０４へ戻り、第１周波数決定部６１は、振幅Ａが第１所定値以下であった場合は反射信号の振幅が消滅したものと判断し、この周波数を第１周波数として決定する（Ｓ２２１）。第１周波数決定部６１は、振幅が消滅した旨の振幅消失情報を物体幅算出手段７へ向けて送出する。第１反射情報抽出部６２は、第１周波数の送信信号に対する反射信号の情報を抽出する（Ｓ２２２）。
【００４１】
物体幅算出手段７は第１周波数決定部６１から振幅消失情報を取得すると、メモリ６０１から受信方向角θ１及びθ２、距離ｄ１及びｄ２を読出し（Ｓ２２３）、物体幅Ｗｅを算出する（Ｓ２２４）。物体幅算出手段７は、算出した物体幅（候補値）Ｗe及び信方向角θ１及びθ２、距離ｄ１及びｄ２を記憶又は出力する。
【００４２】
本実施形態によれば、大気中を進行する超音波は周波数を高めると大気減衰が大きくなり、超音波の到達距離が短くなるため、計測可能な領域（計測可能領域）が送信手段２の近傍方向に狭められるという点を利用し、特定の第１周波数と第２周波数の送信信号に対する反射信号の情報を抽出し、これらに基づいて計測対象物の物体幅を算出する。このため、簡単な送信手段及び受信手段によって物体幅を計測することができる。つまり広い検知角を有する受信手段や複雑な集音機構を必要としない。
【００４３】
送信信号の周波数を初期周波数から漸増させるため、計測対象物の遠方から近方へ計測可能領域の境界を徐々に移動させることができ、計測対象物の端部からの反射信号を抽出することができる。
【００４４】
本実施形態では、計測対象物からの反射信号の振幅が所定値以下となった送信信号の直前に送出された送信信号の周波数を第１周波数とするため、計測対象物のうち送信手段１に最も近接した最近部分Ｐ１と送信手段１との距離に略等しい到達可能距離を実現する周波数を第１周波数とすることができる。つまり、第１周波数の送信信号に対応する第１反射信号は、計測対象物の送信手段２側の端部からの反射信号であると推測することができる。また、送信信号に対する反射信号の受信方向角が変化し始めたときの送信信号の周波数を第２周波数とするため、計測対象物の中心部分Ｐ２と送信手段１との距離に略等しい到達可能距離を実現する周波数を第２周波数とすることができる。つまり、第２周波数の送信信号に対応する第２反射信号は、計測対象物の略中央からの反射信号であると推測することができる。したがって、第１周波数の送信信号に対する第１反射信号から算出される第１受信方位角と、第２周波数の送信信号に対する第２反射信号から算出される第２受信方位角とを用いて、計測対象物のうち送信手段１から最も離隔した最遠部分Ｐ３の受信方位角を推測し、計測対象物の端部Ｐ１と他端部Ｐ３から計測対象物の幅に対応する拡がり角を求め、拡がり角から計測対象物の幅を算出することができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞  
第２実施形態の物体計測装置１１０は、複数の送信手段１を有する点、算出した物体幅についての評価（巨大物標であるか否か）を行う点を特徴とし、基本的な部分については第１実施形態と共通する。ここでは、異なる点を中心に説明する。第２実施形態の物体計測装置１１０の構成を図７に示した。図７に示すように、本実施形態の物体計測装置２００は、２つの信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂを備える。信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂは、送信器１１と発振器１２（送信手段１）と、受信手段２と、受信方向検出手段４と、距離算出手段５と、反射信号送出手段６とをそれぞれ備えている。また、物体計測装置１１０は、信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂの各発振器１２を、送波制御部１２１を介して制御する送信制御手段３と、信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂから抽出された反射信号の受信方向角および送信信号の到達可能距離ｄを取得して計測物体幅を算出する物体幅算出手段７を有する。各手段の機能および動作は、第１実施形態のそれと共通する。本実施形態では、送信手段１を複数備えていればよく、各手段の配置等は特に限定されない。
【００４６】
図８は本実施形態の物体計測装置１１０を車両に搭載させた場合の配置例を示す図である。図８に示すように信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂは車両２００の前方の右側端部と左側端部とに設置されている。右側の信号処理ユニット１０Ａと左側の信号処理ユニット１０Ｂとの距離は車幅に応じた１．８ｍである。信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂの送信器１１及び受信器２１は、例えば車両２００の進行方向と同じ方向に送受信方向を設定する。
【００４７】
送信制御手段３は、信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂの発振器１２の動作を制御する。本実施形態の送信制御手段３は、距離１０ｍ以内に存在する計測対象物の物体幅を計測するために、信号処理ユニット１０Ａの発振器１２、信号処理ユニット１０Ｂの発振器１２へ向けて、動作命令を所定時間おきに交互に出力する。
【００４８】
本実施形態の動作手順を図９のフローチャートに基づいて説明する。送信制御手段３は信号処理ユニット１０Ａの発振器１２に動作信号を送出する。この動作信号に対応して、発振器１２は初期周波数の送信信号の発振を行う（Ｓ３０１）。具体的には、信号処理ユニット１０Ａに動作信号を送信した後、送出時間Tsと検知距離ｄに関する伝播時間Tｄを加えた次回動作信号出力時間T後に、信号処理ユニット１０Ｂに動作信号を送信する。例えば送出時間Tsは25.6msec、検知距離ｄが１０ｍのときの、伝播距離20ｍの伝播時間Tdを60msecとしたとき、次回動作信号出力時間Tは85.6msecと設定される。発振器１２は、送波制御部１２１を介して送信制御手段３から動作信号を受信した後、発振器１２に初期周波数ｆｓから所定時間Δｔごとに最終周波数ｆeまで変位幅Δｆだけ漸増させた周波数の送信信号を発振する。例えば所定時間Δｔは50μsecに設定され、周波数変位幅Δｆは200Hzで設定される。
【００４９】
信号処理ユニット１０Ａの送信器１１は発振器１２で発振された正弦波の周波数の２倍で、送信信号を計測対象物Ｍに向けて送出する。この送信信号の進行波Ｄは計測対象物Ｍの表面で反射し、反射信号となり、反射波Ｒとして伝播する。信号処理ユニット１０Ａの受信器２１α及び２１βは反射波Ｒを検知し（Ｓ３０２）、反射波Rに関する反射信号Rsを物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）へ出力する。物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）は反射信号Ｒｓに基づいて受信方向角θ1a,θ2a、距離ｄ１ａ，ｄ２ａを物体幅算出手段７へ送出する。物体幅算出手段７は、受信方向角θ1a,θ2a、距離ｄ１ａ，ｄ２ａに基づいて物体幅（候補値）を算出し、信号処理ユニット１０Ａが検出した反射信号に基づく受信方向角θａ，距離ｄａ，物体幅候補値Ｗｅａを記憶する（Ｓ３０３）。
【００５０】
送信制御手段３は、送信制御手段３は、信号処理ユニット１０Ａへ動作信号を出力した時刻から、予め定められた次回動作信号出力時間T後（Ｓ３０４）、信号処理ユニット１０Ｂに動作信号を出力する（Ｓ３０５）。次回動作信号出力時間Tは、信号処理ユニット１０Ａが動作信号を受けてから、物体幅候補値Ｗｅａと受信方向角θaを算出するまでの時間以上離れており、例えばT=85.6secと設定される。
【００５１】
続いて、Ｓ３０２と同様に、信号処理ユニット１０Ｂから送信信号を計測対象物Ｍへ向けて送出する（３０５）。Ｓ３０２と同様に、信号処理ユニット１０Ｂにて反射信号を検出する（Ｓ３０７）。Ｓ３０３と同様に、信号処理ユニット１０Ｂが検出した反射信号に基づいて受信方向角θｂ、距離ｄｂ、物体幅候補値Ｗｅｂを算出し、記憶する（Ｓ３０８）。最後に、物体幅算出手段７の巨大物標判断部７１は計測対象物が巨大物標であるか否かを判断し、物体幅算出手段７は物体幅Ｗ又は巨大物標信号を出力する（Ｓ３０９）。
【００５２】
続いて、巨大物標判断部７１の処理について説明する。本実施形態の物体幅算出手段７が備える巨大物標判断部７１は、信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂから取得した二つの受信方向角θが、位相差φと周波数ｆの測定分解能の基づく閾値以上である場合には大物標検出信号を出力し、閾値未満であった場合は信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれが抽出した周波数における受信方向角θ及び距離ｄに基づいて二つの物体幅候補値Ｗeを算出し、最も大きい値を物体幅Ｗとして出力する。
【００５３】
ここで、物体幅算出手段７による物体幅Ｗの算出処理を図１０に基づいて説明する。
【００５４】
図１０に示すように、信号処理ユニット１０Ａで取得した反射信号に基づいて算出された物体幅候補値Ｗea及び受信方向角θ1aを記憶する（Ｓ４０１）。続いて信号処理ユニット１０Ｂで取得した反射信号に基づいて算出された物体幅候補値Ｗeｂ及び受信方向角θ1ｂを記憶する（Ｓ４０２）。
【００５５】
次に、物体幅候補値Ｗea及びＷeb、受信方向角θa及びθb,  距離da及びｄbに基づいて、車両を基準とした計測対象物を含む周囲物体の位置関係を算出し、記憶する（４０３）。例えば、信号処理ユニット１０Ａの送信器１１を基準にした場合、車両進行方向をy座標,ｙ座標に直交する車両横方向をｘ座標と定義した場合、受信方向角θが変化しはじめたときの受信方向角θ１及びｄ１について全ての計測対象物の位置はX-Y座標で記憶される。
【００５６】
複数の物体が検出された場合、信号処理ユニット１０Ａで取得された反射信号に基づいて検出された計測対象物に関する位置情報を一つ読出し、この計測対象物と信号処理ユニット１０Ｂで取得された反射信号に基づいて検出された計測対象物との距離を、三角測量により算出する。算出した距離のうち最も近い計測対象物の物体幅を物体幅候補値Ｗeb(i)とし、Ｗea(i),Ｗeb(i), θ1a(i), θ1b(i), θ2a(i), θ2b(i)を一組とする（Ｓ４０４）。
【００５７】
巨大物標判断部７１は、計測対象物が巨大物標であるか否かを判断する。２つの送信手段１及び受信手段２の間隔を超えた計測対象物の幅は計測することができない。本実施形態では、左右対称の物体では角度の変位（Δθ）が生じず、左右に配置された２つの送信手段１及び受信手段２における受信方向角が同じである場合には物体幅は巨大であるとの観点から、物体幅が物体幅の計測限界値を超えた場合、計測対象物が巨大物標であると判断する。本例では、物体幅に対応する受信方向角の変位Δθが計測限界角度を下回った場合、計測対象物が巨大物標であると判断する。ここでは、仮にθの計測精度を1度として、式（６）を満たすか否かに基づいて計測対象物が巨大物標であるか否かを判断する（Ｓ４０５）。
【数６】
2007024780.tif 000008
【００５８】
式（６）を満たさない場合、車両前方に非常に大きな物体幅を持つ物体を検知したとみなし、巨大物標検出信号を出力し（Ｓ４０６）、物体幅決定用信号処理器１０７の算出処理を終了する。式(６)の条件を満たす場合、Ｓ４０７へ進む。Ｓ４０７では信号処理ユニット１０Ａの算出結果に基づいて求められた物体幅と信号処理ユニット１０Ｂの算出結果に基づいて求められた物体幅を比較して、大きい値の物体幅を抽出する。１つのセンサで物体幅を計測する場合、左右対称の物体では受信方向角の変位Δθが生じないため、受信方向角の変位Δθが検出できなかった場合、物体幅を有さない円柱であるのか、物体幅を有するが左右対称の物体であるのか否かを判断することができない。本実施形態では、２つの信号処理ユニット１０Ａ及び１０Ｂを離隔させて設けることにより、これらのうちいずれかの信号処理ユニットの送信手段１及び受信手段２の送受信軸が計測対象物の対称軸とならないように、つまり送受信軸に対して計測対象物が対称位置とならないようにするとともに、２つの信号処理ユニットの算出結果に基づいて求められた物体幅のうち大きい物体幅を、計測対象物の物体幅とする。これにより、１つの送信手段１及び受信手段に対して計測対象物が左右対称位置に存在しても、正確な物体幅を算出することができる。
【００５９】
具体的に、物体幅算出手段７は、物体幅候補値Ｗea及びＷebを比べ（Ｓ４０７）、もしＷeaがＷebよりも大きいならばＷeaを物体幅Ｗとして出力し（Ｓ４０８）、ＷebがＷeaより大きいならばＷebを物体幅Ｗとして出力し（Ｓ４０９）、一つ目の物標の物体幅計測を終了する。
【００６０】
次に、信号処理ユニット１０Ａで算出された物体幅候補値Ｗeaがまだ記憶されているか否かを判断し（Ｓ４１０）、すべての読み出しが完了するまで、信号処理ユニット１０Ａで算出された物体幅候補値ＷeaについてＳ４０４以降の処理を繰り返す（Ｓ４１２）。信号処理ユニット１０Ａで算出された物体幅候補値Ｗeaが記憶されていない場合（Ｓ４１０）、信号処理ユニット１０Ｂで算出された物体幅候補値Ｗebを物体幅Ｗとして出力し（Ｓ４１１）、物体幅算出処理を終了する。
【００６１】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏するとともに、送信手段１をそれぞれ含む２つの信号処理ユニットを所定の位置に複数設けたため、計測対象物上の送信信号が照射される部分を変えることができ、周波数を高めたときの受信方向角の変化に違いを生じさせることができる。また、本実施形態によれば、２つの信号処理ユニットを設けることにより、各信号処理ユニットが計測対象物の異なる部分を照射するため、１つの信号処理ユニットでは角度変位Δθを検出できないような物体、たとえば幅を有さない円柱や左右対称の物体についても、その物体幅を正確に算出することができる。本実施形態では、２つの信号処理ユニットの算出結果に基づく物体幅のうち、いずれか大きい方の物体幅を採用するため、誤った物体幅を算出することを防止することができる。
【００６２】
また、各信号処理ユニットからそれぞれ送出された送信信号に対する受信信号に基づいて、それぞれ算出された物体幅を比較して、最も大きい値の物体幅を計測対象物の物体幅として算出するため、計測対象物と物体計測装置１２０との位置関係による物体幅の誤差を小さくすることができる。
【００６３】
さらに、２つの信号処理ユニットを設けることにより、２つの信号処理ユニットの配置間隔を超える長さの物体幅については、計測対象物外として、その旨を報知することができ、誤った物体幅を算出することを防止することができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞  
次に本発明の第３実施形態を図１１〜図１３に基づいて説明する。図１１は本実施形態の物体計測装置１３０の構成図である。図１１に示すように、本実施形態の物体計測装置１３０は、送信手段１が２つの送信器１１α及び１１βを備えたことを特徴とする。送信手段１は、送信器１１α及び１１βに接続され、これらを制御する送信器選択器１２１１を更に有する。送信制御手段３は、送信器選択器１２１１、送波制御部１２１を介して送信器１１α及び１１βを制御する。送信器１１αと１１βは、互いに中心より角度をつけ取り付けられており、例えば２０mm程度の間隔が設けられている。本実施形態の物体計測装置１３０の構成、作用及び効果は、基本的に第１実施形態、第２実施形態と共通するため、ここでは重複する説明を避け、異なる点を中心に説明する。
【００６５】
送信器選択器１２１１は、送信器１１α及び１１βと、発振器１２と、送波制御器１２１と、物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）とに接続されており、例えばCPUなどの演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶手段、信号I/Fなどによって構成されている。送信器選択器１２１１は、予め定められた時間に基づいて、送信器１１α或いは１１βを選択し、物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）へ送信器選択信号を出力し、送波制御器１２１に動作信号を出力する。
【００６６】
次に、第３実施形態の物体計測装置１３０の制御手順を、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【００６７】
図１２に示すように、送信器選択器１２１１は物体幅算出手段７へ送信器選択信号αを送信する（Ｓ５０１）。次に送信器選択器１２１１は送波制御器１２１に動作信号を送信する。送波制御器１２１の制御に従う発振器１２で発振された送信信号は送信器１１αから計測対象物へ送出される（Ｓ５０２）。第２実施形態と同様に受信器４α及び４β、物体幅算出用信号処理器（４）（５）（６）で反射信号の情報が検出され（Ｓ５０３）、物体幅候補値Ｗeと受信方向角θが算出される（Ｓ５０４）。但し、第２実施形態例の物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）ではＷeaまたはＷeb、θaまたはθｂとを区別したが、本実施形態の物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）はこれらを区別せずにＷe及びθとして出力する点が異なる。物体幅算出手段７は、入力された物体幅（候補値）Ｗe及び受信方向角θを、Ｗeαおよびとして記憶する（Ｓ５０５）。
【００６８】
送信器選択器１２１１は、前回動作信号を出力した時刻から時間Tの経過後、物体幅算出手段７に送信器選択信号βを送信する（Ｓ５０６）。次に送信器選択器１２１１が送波制御部１２１に動作信号を出力し、発振器１２にて発振された送信信号が送信器１１βから計測対象物へ送出される（Ｓ５０７）。受信器４α及び４β、物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）で反射信号が検出され（Ｓ５０８）、物体幅（候補値）Ｗeと受信方向角θが算出される（Ｓ５０９）。物体幅算出手段７は、入力された物体幅（候補値）Ｗe及び受信方向角θを、Ｗeβおよびθβとして記憶する（Ｓ５１０）。物体幅算出手段７は、Ｗｅα、Ｗeβ、θα、θβに基づいて物体幅Ｗを算出する（Ｓ５１１）。
【００６９】
ここで物体幅算出手段７の物体幅Ｗの算出処理を図１３に基づいて具体的に説明する。まず送信器選択器１２１１から選択信号αを受信する（Ｓ６０１）。そして物体幅（候補値）Ｗe及び受信方向角θを取得し、これらを物体幅（候補値）Ｗeα及び受信方向角θαとして記憶する（Ｓ６０２）。同様に、送波器選択器１２１１から選択信号βを受信する（Ｓ６０３）。そして物体幅（候補値）Ｗe及び受信方向角θを取得し、これらを物体幅（候補値）Ｗeβ及び受信方向角θβとして記憶する（Ｓ６０４）。次に、ＷeαとＷeβを比較し（Ｓ６０５）、大きい方の物体幅（候補値）を物体幅Ｗとして出力し（Ｓ６０６，Ｓ６０７）、算出処理を終了する。
【００７０】
本実施形態によれば、送信手段１は、送信制御手段３の制御に従い、異なる所定のタイミングで、異なる所定の方向に向けて所定の周波数の態様で送信信号を送出するため、複数の送信器１１を用いて送信信号を送出する時間的タイミングと、各時間的タイミングにおける送信信号の送出方向を変化させることができるため、一のタイミング（時刻）において計測対象物上において左右いずれかに照射部分の偏りを作ることができる。このように二つの送信器１１α及び１１βを設け、二つの送信器で照射部分を分割することにより、送信器に左右対称に広い物体幅を持つ計測対象物であっても、それぞれの照射部分からの反射波に基づいて受信方向角θを求めることができ、計測対象物の両幅に対する拡がり角Δθを算出することができる。これにより、計測対象物が測定分解能以上の物体幅Ｗを有する巨大物標についても、具体的な物体幅を正確に算出することができる。
【００７１】
物体幅計測手段７は、各送信手段１からそれぞれ送出された送信信号に対する受信信号に基づいて、それぞれ算出された物体幅を比較し、最も大きい値の物体幅を計測対象物の物体幅として算出するため、計測対象物と物体計測装置１２０との位置関係による物体幅の誤差を小さくすることができる。
【００７２】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態を図面に基づいて説明する。図１４は本実施形態の物体計測装置１４０のブロック構成図である。本実施形態の物体計測装置１４０の構成、作用及び効果は、第１実施形態又は第２実施形態と基本的に共通する。ここでは重複した説明を避けるために異なる点を中心に説明する。
【００７３】
本実施形態の物体計測装置１４０は、送信制御手段３が初期周波数補正部３３を有する点を特徴とする。送信制御手段３３は、送波制御部１２１と、物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）と、受信器４αとに接続されている。
【００７４】
本実施形態の送信制御部３は、送信信号の送信命令を出力する制御部３１と、送信信号の送出態様、送信開始時における初期周波数を記憶する（一時的な記憶を含む）メモリ３２と、メモリ３２に記憶された初期周波数を補正する初期周波数補正部３３とを有する。
【００７５】
計測対象物全部が計測可能領域内に存在する状態、計測対象物の一部分が計測可能領域内に含まれる状態、測対象物全部が計測可能範囲外となる直前の状態の３つの状態を形成するためには、初期周波数を適切に設定する必要がある。初期周波数が高すぎると、計測対象物の一部分のみが計測可能領域に含まれている状態から計測データの取得が開始されるため、送信手段１から最も遠い最遠部分の位置を正確に検出することができない。他方、初期周波数が低すぎる場合には送信信号が無駄に送信されるため、計測時間がかかるとともに処理負担も重くなる。  
本実施形態では、送信制御手段３に初期周波数補正部３３を設け、メモリ３２に記憶された初期周波数を補正する。具体的に、初期周波数補正部３３は、送信手段１からメモリ３２から読み出された初期周波数の送信信号を送出した後に、初期周波数の周波数を漸増させた送信信号を送出した際に、これらの送信信号に対応する反射信号の受信方向角が変化した場合は、初期周波数の周波数を低減させる。初期周波数の送信信号が送出され、その後の周波数が漸増された周波数の送信信号が送出された際に、反射信号の受信方向角が変化する場合は、初期周波数における送信信号がすでに計測対象物にぶつかっている、言い換えると、すでに計測対象物の一部が計測対象物領域外に出ている可能性が高いと推測できる。計測対象物の全部が計測対象物領域に含まれている状態では、計測対象物から反射された反射信号の受信方向角は変化しないからである。つまり、反射信号の受信方向角が変化する場合は、計測対象物が初期周波数の送信信号により形成された計測可能領域に完全に含まれておらず、計測対象物の一部分のみが計測可能領域内に含まれている可能性が高いと推測できる。このため、本実施形態の初期周波数補正部３３は、計測可能領域内に計測対象物が完全に含まれるように、計測可能領域をより遠方へ拡大させるように、初期周波数を低く補正する。
【００７６】
本実施形態の物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）の受信方向検出手段４は、送信手段１から初期周波数の送信信号が送出され、初期周波数の周波数を漸増させた送信信号が送出され、受信方向角θ１が観測されたときの周波数が３５kHz〜４５ｋHzであったとき、これらの送信信号に対応する前記反射信号の受信方向角が変化した場合は、そのときの初期周波数を初期周波数補正部３３へ送出する。この信号に呼応し、初期周波数補正部３３は、初期周波数を低減させる。  
初期周波数の補正処理は限定されず、以下の手法を用いてもよい。具体的に、初期周波数補正部３３は、送信手段１からメモリ３２から読み出された初期周波数の送信信号を送出後の所定時間内に、反射信号を受信できなかった場合は、初期周波数の周波数を低減させる。初期周波数の送信信号が送出された直後に、反射信号が受信できなかった場合は、初期周波数における計測可能領域内に計測対象物が存在しないと推測できる。このため、本実施形態の初期周波数補正部３３は、計測対象物を含むように計測可能領域をより遠方へ拡大させるように、初期周波数を低く補正する。
【００７７】
次に、初期周波数制御部３３の動作を、図１５を用いて説明する。
【００７８】
送信器選択器１２１１から動作信号を受信後（Ｓ７０１）、送信器１１α、送信器１１βは、初期周波数40ｋHzから２００Hzごとの周波数ステップで、５０μ秒ごとに周波数が１４０ｋHzとなるまで送信する（Ｓ７０２）。動作開始後６０ミリ秒以内に、受信器４αが受信した受信波の受信方向角が変化したか否かを判断する（Ｓ７０３）。受信方向角の変化を検知した場合は、初期周波数をより低い３０ｋHzに補正し、メモリ３２内の初期周波数を更新し（Ｓ７０４）、改めて送信信号を発振する（Ｓ７０２）。
【００７９】
図１６には、初期周波数制御部３３の別の動作手法を示した。図１６に示すように、送信器選択器１２１１から動作信号を受信後（Ｓ８０１）、送信器１１α、送信器１１βは、初期周波数40ｋHzから２００Hzごとの周波数ステップで、５０μ秒ごとに周波数が１４０ｋHzとなるまで送信する（Ｓ８０２）。動作開始後６０ミリ秒以内に、受信器４αが受信波を検知しない場合（Ｓ８０３）、初期周波数を３０ｋHzに補正し、メモリ３２内の初期周波数を更新し（Ｓ８０５）、改めて送信信号を発振する。受信波を検知した場合であっても、物体幅算出用反射信号処理器（４）（５）（６）から第一周波数同一信号を受信した旨の情報を取得した場合（Ｓ８０４）も同様に、初期周波数を低減させた３０ｋHzに補正し（Ｓ８０５）、改めて送信信号を発振する（Ｓ８０２）。第一周波数同一信号を受信しない場合は、送信信号の発振を終了し、演算処理を終了する。
【００８０】
本実施形態によれば、初期時における受信方向角の変動に基づいて、初期周波数の送信信号によって形成される計測可能領域内に物体の遠方の端部（送信手段１から最も離隔した最遠部分）が含まれていない状況を検出し、このような場合には初期周波数を低減させて計測可能領域を拡大するため、物体の端部からの情報を取得して、物体幅を正確に計測することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、初期時における受信信号を検出できたか否か基づいて、初期周波数の送信信号によって形成される計測可能領域内に物体が含まれていない状況を検出し、このような場合には初期周波数を低減させて計測可能領域を拡大するため、物体の存在をサーチし、物体に関する情報を取得して、物体幅を正確に計測することができる。
【００８２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施形態の物体計測装置のブロック構成図である。
【図２】第１実施形態の物体計測装置の第２のブロック構成図である。
【図３】本実施形態の物体幅計測の手法を説明するための図である。
【図４】周波数と受信方向との関係を示す図である。
【図５】第１実施形態の制御手順の概要を示すフローチャート図である。
【図６】第１実施形態の物体幅の計測処理の制御手順を説明するためのフローチャート図である。
【図７】第２実施形態の物体計測装置のブロック構成を示す図である。
【図８】信号処理ユニットの車両における配置例を示す図である。
【図９】第２実施形態の制御手法の概要を示すフローチャート図である。
【図１０】第２実施形態の物体幅の計測処理の制御手順を説明するためのフローチャート図である。
【図１１】第３実施形態の物体計測装置のブロック構成を示す図である。
【図１２】第３実施形態の制御手法の概要を示すフローチャート図である。
【図１３】第３実施形態の物体幅の計測処理の制御手順を説明するためのフローチャート図である。
【図１４】第４実施形態の物体計測装置のブロック構成を示す図である。
【図１５】第４実施形態の第１の制御手法を示すフローチャート図である。
【図１６】第４実施形態の第２の制御手法を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００，１１０，１２０，１３０，１４０…物体計測装置
２００…車両
３００…車両制御装置
１・・・送信手段
１１・・・送信器
１２・・・発振器
２・・・受信手段
３・・・送信制御手段
４・・・受信方向検出手段
５・・・距離算出手段
６・・・反射信号抽出手段
６１・・・第１周波数決定部
６２・・・第１反射情報抽出部
６３・・・第２周波数決定部
６４・・・第２反射情報抽出部
７・・・物体幅算出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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