(57)【要約】【課題】物体に対する距離の検出精度を向上させる。【解決手段】物体距離検出装置１０は、レーダ装置１１の発信部１１ａにより電磁波が発信された時刻から受信部１１ｂにより反射波が受信された時刻までの時間差を検出し、時間差に基づき車両から物体までの距離を算出する距離検出部２５と、時間差と反射波の受信強度との対応関係を示す２次元直交座標面上での受信強度分布の波形Ｆにおける受信強度の増加側および減少側での傾きに応じて、受信強度の極大値（推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ）を推定する極大値推定部２４と、受信強度分布の波形Ｆにおける受信強度が電圧閾値Ｖｔｈ以上である時間幅（推定パルス幅Ｗ）と、極大値（推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ）とに基づいて、距離検出部２５により算出された距離を補正する距離補正部２６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両からの所定領域に向けて電磁波を発信する発信手段と、
前記発信手段により発信された前記電磁波が前記所定領域内の物体により反射された反射波を受信する受信手段と、
前記発信手段により前記電磁波が発信された時刻から前記受信手段により前記反射波が受信された時刻までの時間差を検出する時間差検出手段と、
前記時間差検出手段により検出された前記時間差に基づき前記車両から前記物体までの距離を算出する距離算出手段とを備える物体距離検出装置であって、
前記時間差検出手段により検出された前記時間差と前記受信手段により受信された前記反射波の受信強度との対応関係を示す２次元直交座標面上での曲線における前記受信強度の増加側での傾きと前記受信強度の減少側での傾きとに応じて、前記受信強度の極大値を推定する極大値推定手段と、
前記曲線における前記受信強度が所定閾値以上である時間幅と、前記極大値推定手段により推定された前記極大値とに基づいて、前記距離算出手段により算出された前記距離を補正する補正手段とを備えることを特徴とする物体距離検出装置。
【請求項２】
前記時間差検出手段は、前記発信手段により前記電磁波が発信された時刻から前記受信強度が前記所定閾値以上である前記反射波が受信された時刻までの前記時間差を検出し、
前記距離算出手段は、前記時間差検出手段により検出された前記時間差のうち前記受信強度が前記所定閾値である場合の前記時間差に基づき前記距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の物体距離検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体距離検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばレーザ光を用いた送信波の放射時刻と反射波の受信時刻との時間差に基づき反射点までの距離を測定する際に、反射波の受信強度と時間差との対応関係において反射波の受信強度が所定閾値よりも大きい間の時間幅に基づいて時間差を補正することによって、反射波の受信強度差により生じる測定誤差を補正する距離測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３６６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る距離測定装置によれば、反射波の受信強度が弱い場合には時間幅も短くなり、反射波の受信強度が強い場合には時間幅も長くなるという対応関係に基づき、時間差を補正している。
しかしながら、反射波の受信強度と時間幅との対応関係は反射波を発する物体に応じて変化し、例えば、反射波の受信強度が弱い場合に時間幅が長くなったり、反射波の受信強度が強い場合に時間幅が短くなるという対応関係も生じる可能性があり、適切な補正を行なうことができない虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、物体に対する距離の検出精度を向上させることが可能な物体距離検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る物体距離検出装置は、車両からの所定領域に向けて電磁波を発信する発信手段（例えば、実施の形態での発信部１１ａ）と、前記発信手段により発信された前記電磁波が前記所定領域内の物体により反射された反射波を受信する受信手段（例えば、実施の形態での受信部１１ｂ）と、前記発信手段により前記電磁波が発信された時刻から前記受信手段により前記反射波が受信された時刻までの時間差を検出する時間差検出手段（例えば、実施の形態での距離検出部２５）と、前記時間差検出手段により検出された前記時間差に基づき前記車両から前記物体までの距離を算出する距離算出手段（例えば、実施の形態での距離検出部２４が兼ねる）とを備える物体距離検出装置であって、前記時間差検出手段により検出された前記時間差と前記受信手段により受信された前記反射波の受信強度との対応関係を示す２次元直交座標面上での曲線（例えば、実施の形態での受信強度分布の波形Ｆ）における前記受信強度の増加側での傾きと前記受信強度の減少側での傾きとに応じて、前記受信強度の極大値（例えば、実施の形態での推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ）を推定する極大値推定手段（例えば、実施の形態での極大値推定部２４）と、前記曲線における前記受信強度が所定閾値（例えば、実施の形態での電圧閾値Ｖｔｈ）以上である時間幅（例えば、実施の形態での推定パルス幅Ｗ）と、前記極大値推定手段により推定された前記極大値とに基づいて、前記距離算出手段により算出された前記距離を補正する補正手段（例えば、実施の形態での距離補正部２６）とを備える。
【０００７】
さらに、本発明の第２態様に係る物体距離検出装置では、前記時間差検出手段は、前記発信手段により前記電磁波が発信された時刻から前記受信強度が前記所定閾値以上である前記反射波が受信された時刻までの前記時間差を検出し、前記距離算出手段は、前記時間差検出手段により検出された前記時間差のうち前記受信強度が前記所定閾値である場合の前記時間差に基づき前記距離を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１態様に係る物体距離検出装置によれば、電磁波が発信された時刻から反射波が受信された時刻までの時間差に基づき算出された距離を、時間差と反射波の受信強度との対応関係を示す受信強度分布の受信強度の極大値と受信強度が所定閾値以上である時間幅とに基づいて補正することにより、距離の精度を向上させることができる。
また、例えば受信手段の出力をサンプリングするＡＤコンバータの入力上限電圧が反射波の受信強度の極大値よりも小さいことなどに起因して、受信強度の極大値を直接に検出することができない場合であっても、時間差と反射波の受信強度との対応関係を示す曲線における受信強度の増加側および減少側での傾きに応じて受信強度の極大値を精度良く推定することができる。
【０００９】
さらに、本発明の第２態様に係る物体距離検出装置によれば、受信強度が所定閾値である反射波に対して算出した距離を、受信強度が所定閾値以上である時間幅と極大値とにより補正することによって、反射点までの距離の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置により検出された受信強度分布の波形Ｆと推定パルス幅Ｗおよび推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋとの例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置に記憶されている距離補正値Ｃ（Ｍ，Ｌ）と距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）と推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗの積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）との対応関係を示すデータの例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置の検出対象である各種の物体と推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗとの対応関係の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置により検出された受信強度分布の波形Ｆと推定パルス幅Ｗおよび推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋとの例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置により検出された受信強度分布の波形Ｆと推定パルス幅Ｗおよび推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋとの例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置により検出された受信強度分布の波形Ｆと推定パルス幅Ｗおよび推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋとの例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る物体距離検出装置に記憶されている距離補正値Ｃ（Ｍ）と推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗの積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）との対応関係を示すデータの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る物体距離検出装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による物体距離検出装置１０は、例えば車両に搭載され、図１に示すように、レーダ装置１１と、処理装置１２とを備えて構成されている。
【００１２】
レーダ装置１１は、発信部１１ａと受信部１１ｂとを備え、車両の外界（例えば、車両の進行方向の前方など）に設定された検出対象領域を複数の角度領域に分割し、各角度領域を走査するようにして、赤外光レーザやミリ波などの電磁波の発信信号を発信部１１ａから発信する。
そして、各発信信号が車両の外部の検出対象領域内の物体（例えば、他車両や構造物や路面など）や歩行者などによって反射されることで生じた反射波の反射信号を受信部１１ｂにより受信する。
そして、発信信号および反射信号に係る信号を処理装置１２に出力する。
【００１３】
処理装置１２は、例えば図１に示すように、ＡＤコンバータ２１と、受信強度分布検出部２２と、パルス幅検出部２３と、極大値推定部２４と、距離検出部２５と、距離補正部２６とを備えて構成されている。
【００１４】
ＡＤコンバータ２１は、レーダ装置１１の発信部１１ａにより電磁波が発信されてから受信部１１ｂの出力（つまり、受信部１１ｂにより受信された反射波の受信強度を示す信号）を所定の一定周期でサンプリングして、受信部１１ｂにより受信された反射波の受信強度（例えば、電圧）のアナログ値をデジタル値に変換する。
ＡＤコンバータ２１は、例えば図２に示す出力電圧の各データ点Ｐのように、受信部１１ｂの出力を所定の一定周期でサンプリングして得られるアナログ値の入力電圧毎にＡＤ変換を実行し、デジタル値の出力電圧を出力する。
【００１５】
なお、ＡＤコンバータ２１は、適正なＡＤ変換を実行可能な入力電圧に対して所定の入力上限電圧Ｖｕｐおよび入力下限電圧を有しており、入力下限電圧以上かつ入力上限電圧Ｖｕｐ以下の入力電圧に対しては、入力電圧のアナログ値に応じたデジタル値を有する出力電圧を出力する。
一方、この入力上限電圧Ｖｕｐよりも大きい入力電圧に対しては、例えば図２に示す出力電圧の各データ点Ｐのように、入力電圧のアナログ値にかかわりなく一律に入力上限電圧Ｖｕｐのデジタル値を有する出力電圧を出力する。
【００１６】
受信強度分布検出部２２は、例えば図２に示すような複数のデータ点Ｐによる受信強度分布を検出する。
例えば、受信強度分布検出部２２は、ＡＤコンバータ２１の出力タイミングを示す時間（つまり、発信部１１ａにより電磁波が発信された時刻から受信部１１ｂにより反射波が受信された時刻までの時間差）をＸ座標軸とし、ＡＤコンバータ２１の出力電圧（つまり、受信部１１ｂにより受信された反射波の受信強度（例えば、電圧））をＹ座標軸とする２次元直交座標面上において、ＡＤコンバータ２１によるサンプリングによって得られる複数のデータ点Ｐの分布を検出する。
なお、図２には、レーダ装置１１の発信部１１ａの発光強度設計値に応じた、受信部１１ｂにより受信される反射波の受信強度の推定波形Ｄの一例についても示した。
【００１７】
パルス幅検出部２３は、２次元直交座標面上での複数のデータ点Ｐによる受信強度分布の波形Ｆにおいて、例えばＡＤコンバータ２１の入力下限電圧よりも大きく、かつ入力上限電圧Ｖｕｐよりも小さい所定の電圧閾値Ｖｔｈに対して、受信強度が所定の電圧閾値Ｖｔｈ以上である時間幅を検出する。
より具体的には、波形Ｆにおいて、受信強度（つまり電圧）の増加側で所定の電圧閾値Ｖｔｈに対応する座標点Ａの時刻（立ち上がりタイミング）Ｔｏｆｕｐと、受信強度（つまり電圧）の減少側で所定の電圧閾値Ｖｔｈに対応する座標点Ｂの時刻（立ち下がりタイミング）Ｔｏｆｄｎとの間の時間幅を、推定パルス幅Ｗとして検出する。
【００１８】
極大値推定部２４は、２次元直交座標面上での複数のデータ点Ｐによる受信強度分布の波形Ｆにおいて、受信強度の増加側での傾きと受信強度の減少側での傾きとに応じて、受信強度の極大値（推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ）を推定する。
より具体的には、受信強度（つまり電圧）の増加側で所定の電圧閾値Ｖｔｈに対応する座標点Ａでの接線ＬＡと、受信強度（つまり電圧）の減少側で所定の電圧閾値Ｖｔｈに対応する座標点Ｂでの接線ＬＢとの交点Ｑを検出し、この交点Ｑに対応する受信強度（つまり電圧）を、受信強度の極大値（推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ）として検出する。
【００１９】
距離検出部２５は、受信強度分布検出部２２により検出された受信強度分布に基づき、発信部１１ａにより電磁波が発信された時刻（発信時刻）から受信部１１ｂにより反射波が受信された時刻（受信時刻）までの時間差を検出し、この時間差に基づき車両から物体（つまり、反射波の反射点）までの距離Ｌを算出する。
【００２０】
例えば、距離検出部２５は、ＡＤコンバータ２１の出力に基づき、レーダ装置１１の発信部１１ａにより電磁波が発信されてから受信部１１ｂの出力に対するＡＤコンバータ２１による何回目のサンプリングによって得られた出力であるかに応じて、発信時刻から受信時刻までの時間差を検出する。
【００２１】
また、例えば、距離検出部２５は、レーダ装置１１の発信部１１ａにより電磁波が発信されてから受信強度（つまり電圧）が所定の電圧閾値Ｖｔｈ以上である反射波が受信された時刻までの時間差を検出する。
そして、距離検出部２５は、例えば、受信強度（つまり電圧）が所定の電圧閾値Ｖｔｈである場合の時間差（つまり、図２に示す受信強度分布における座標点Ａの時刻（立ち上がりタイミング）Ｔｏｆｕｐに対する時間差）に基づき、車両から物体（つまり、反射波の反射点）までの距離Ｌを算出する。
【００２２】
距離補正部２６は、パルス幅検出部２３により検出された推定パルス幅Ｗと、極大値推定部２４により検出された推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋとに基づき、距離検出部２５により検出された距離Ｌ、例えば受信強度（つまり電圧）が所定の電圧閾値Ｖｔｈである場合の時間差（つまり、図２に示す受信強度分布における座標点Ａの時刻（立ち上がりタイミング）Ｔｏｆｕｐに対する時間差）に基づく距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）を補正する。
【００２３】
距離補正部２６は、例えば、距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）の補正に用いる距離補正係数Ｃに対して予め作成された所定マップのデータとして、少なくとも推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗに応じた所定の距離補正値係数Ｃのデータを記憶している。
例えば図３に示す所定の距離補正係数Ｃは、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗの積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）と距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）とに応じて変化し、積Ｍあるいは距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）の増大に伴い、増大傾向に変化している。  
【００２４】
そして、距離補正部２６は、例えば下記数式（１）に示すように、距離補正係数Ｃ（Ｍ，Ｌ）を用いて、距離検出部２４により検出された距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）を補正し、補正後の距離Ｌ（ＴＯＦ）を算出する。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
上記数式（１）において、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗの積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）は反射エネルギー（つまり、受信部１１ｂにより受信された反射波のエネルギー）に比例することから、距離補正部２６は、距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）に加えて、検出対象物（つまり、反射波を発する物体あるいは歩行者など）の面積や形状などを考慮した補正を行なっていることになる。
【００２７】
つまり、反射波を発する各種の検出対象物は、反射波の受信強度つまり推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋと、検出対象物上の点（反射点）の奥行きつまり推定パルス幅Ｗとに応じて、例えば図４に示すような分布特性を有している。
【００２８】
例えば図４において、歩行者に対しては、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋが弱く、かつ推定パルス幅Ｗがやや広くなり、対向車両に対しては、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋが弱く、かつ推定パルス幅Ｗがやや狭くなる。
また、例えば、看板に対しては、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋが強く、かつ推定パルス幅Ｗが広くなり、大型車に対しては、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋが強く、かつ推定パルス幅Ｗがさらに広くなる。
【００２９】
距離補正部２６は、例えば図４に示すように、各種の検出対象物に応じて変化する推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗを用いることで、各種の検出対象物に対して、車両制御に必要とされる車両から最も近い点（最近接点）に対する距離を精度良く検出することができる。
【００３０】
本実施の形態による物体距離検出装置１０は上記構成を備えており、次に、この物体距離検出装置１０の動作例について説明する。
【００３１】
例えば図５に示す車両Ｓの前方に存在する対向車両ＲＡに対しては、対向車両ＲＡのフロントグリルおよびヘッドライトの周辺部を反射点とする反射波による波形ＦＡ１と、対向車両ＲＡのボンネットの周辺部を反射点とする反射波による波形ＦＡ２となどが合成されてなる波形Ｆが検出される。そして、この波形Ｆに対して推定パルス幅Ｗ１および推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ１が検出される。
【００３２】
また、例えば図６に示す車両Ｓの前方に存在する先行車両ＲＢに対しては、先行車両ＲＢの後端リフレクタの周辺部を反射点とする反射波による波形ＦＢ１と、先行車両ＲＢの車体後部の周辺部を反射点とする反射波による波形ＦＢ２となどが合成されてなる波形Ｆが検出される。そして、この波形Ｆに対して推定パルス幅Ｗ２（＞Ｗ１）および推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ２（＞Ｖｐｅａｋ１）が検出される。
この場合には、図５に示す対向車両ＲＡに比べて、推定パルス幅Ｗ２および推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ２が大きくなることに伴い、距離Ｌの精度が低下する（つまり、位置精度のばらつきが大きくなる）ことから、より大きな積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ２×Ｗ２）に応じた補正が行なわれることで、位置精度のばらつきが抑制される。
【００３３】
また、例えば図７に示す車両Ｓの前方に存在する大型車両ＲＣに対しては、大型車両ＲＣおよび積載物の各種の部位を反射点とする反射波による複数の波形ＦＣ１，ＦＣ２，…などが合成されてなる波形Ｆが検出される。そして、この波形Ｆに対して推定パルス幅Ｗ３（＞Ｗ２）および推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ３（＞Ｖｐｅａｋ２）が検出される。
この場合には、図６に示す先行車両ＲＢに比べて、推定パルス幅Ｗ３および推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ３が大きくなることに伴い、距離Ｌの精度が低下する（つまり、位置精度のばらつきが大きくなる）ことから、より大きな積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ３×Ｗ３）に応じた補正が行なわれることで、位置精度のばらつきが抑制される。
【００３４】
上述したように、本実施の形態による物体距離検出装置１０によれば、レーダ装置１１の発信部１１ａにより電磁波が発信された時刻（発信時刻）から受信部１１ｂにより反射波が受信された時刻（受信時刻）までの時間差に基づき算出された距離Ｌを、推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋおよび推定パルス幅Ｗに基づいて補正することにより、距離Ｌの精度を向上させることができる。
【００３５】
また、例えばＡＤコンバータ２１の入力上限電圧Ｖｕｐが、受信部１１ｂの出力を所定の一定周期でサンプリングして得られるアナログ値の入力電圧よりも小さいことなどに起因して、受信部１１ｂにより受信された反射波の受信強度の極大値を直接に検出することができない場合であっても、受信強度分布の波形Ｆにおける受信強度の増加側および減少側での傾きに応じて受信強度の極大値（推定ピーク電圧Ｖｐｅａｋ）を精度良く推定することができる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態において、距離補正係数Ｃは積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）と距離Ｌ（Ｔｏｆｕｐ）とに応じて変化するとしたが、これに限定されず、例えば図８に示すように、距離補正係数Ｃは積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）のみに応じて変化してもよい。
例えば図８に示す所定の距離補正係数Ｃのデータでは、積Ｍ（＝Ｖｐｅａｋ×Ｗ）の増大に伴い、距離補正係数Ｃの増大率が低下傾向に変化しつつ、距離補正係数Ｃは増大傾向に変化している。
【符号の説明】
【００３７】
１０  物体距離検出装置
１１ａ  発信部（発信手段）
１１ｂ  受信部（受信手段）
２４  極大値推定部（極大値推定手段）
２５  距離検出部（時間差検出手段、距離算出手段）
２６  距離補正部（補正手段）
【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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