(57)【要約】  超音波を使用する物体を検出するためのシステムおよび同一のものを製造し、使用するための方法。物体検出システムは、複数の超音波のそれぞれをユニークにエンコードし、ユニークにエンコードされた超音波のそれぞれをそれぞれの方向に送信することができる。そして、物体検出システムは、物体から反射される放射されたユニークにエンコードされた超音波のいずれかを受信することができる。反射超音波をデコードすることにより、物体検出システムは、ユニークにエンコードされた超音波の中らか区別して、物体の存在および場所を検出することができる。物体検出システムは、限定されるものではないが、無人航空機（ＵＡＶ）および自動車を含む従来型のモバイルシステムのいずれかにより使用されることができる。複数の超音波のそれぞれをユニークにエンコードすることにより、物体検出システムは、都合良く、それぞれの方向に物体を検出するとともに、異なるセンサ間の干渉を回避することができる。
2017519967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される複数の反射超音波を受信するステップと、
前記複数の反射超音波をデコードして、前記物体の存在または場所を判断するステップと、
を含む物体を検出する方法。
【請求項２】
ユニークにエンコードされた超音波をそれぞれの方向に放射するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ユニークにエンコードされた超音波を放射するステップは、ユニークなパターンの複数の超音波パルスを放射するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ユニークなパターンを放射するステップは、前記複数の超音波パルスをユニークな間隔で放射するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の超音波パルスを前記ユニークな間隔で放射するステップは、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される間隔値で複数の超音波パルスを放射するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の反射超音波を記録するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の反射超音波をデコードするステップは、さらに、前記複数の反射超音波から前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するステップを含む、請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するステップは、前記放射された複数の超音波パルスの前記ユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の超音波パルスを検索するステップは、前記複数の反射超音波内の前記ユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、前記パターン内の前記複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ユニークな間隔に一致するステップは、前記パターンの前記間隔と前記ユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、前記パターンが前記ユニークな間隔に一致すると判断するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の超音波パルスを検索するステップは、前記第１閾値より低い前記強度差を有する前記複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記反射超音波をデコードするステップは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、前記複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
エンコードされた複数の超音波をデコードするステップは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、前記記録された複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより、複数の平均パルス強度の前記差を判断するステップをさらに備え、
各平均パターン強度は、前記パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
予め定められた複数の方向に複数の物体を検出するための方法であって、
請求項１から１４のいずれか一項により前記予め定められた複数の方向のそれぞれに物体を検出するステップを含む、方法。
【請求項１６】
前記予め定められた複数の方向は、４方向を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記４つの方向は、順方向、後方、および２つの側方を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項により検出プロセスを実行するよう構成される、予め定められた複数の方向に物体を検出するための複数の命令を備えるコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１９】
物体を検出するための超音波デバイスであって、
それぞれユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される複数の反射超音波を受信する受信センサと、
前記複数の反射超音波をデコードして、前記物体の存在または場所を判断するプロセッサと、
を備える超音波デバイス。
【請求項２０】
ユニークにエンコードされた超音波をそれぞれの方向に放射する放射センサをさらに備える、請求項１９に記載の超音波デバイス。
【請求項２１】
前記ユニークにエンコードされた超音波は、ユニークなパターンの複数の超音波パルス内に放射される、請求項２０に記載の超音波デバイス。
【請求項２２】
前記ユニークなパターンは、ユニークな間隔で複数の超音波パルスを含む、請求項２１に記載の超音波デバイス。
【請求項２３】
前記ユニークな間隔は、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される、請求項２２に記載の超音波デバイス。
【請求項２４】
前記複数の反射超音波を記録するためのレコーダをさらに備える、請求項１９から２３のいずれか一項に記載の超音波デバイス。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記複数の反射超音波から前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するよう構成される、請求項１９から２４のいずれか一項に記載の超音波デバイス。
【請求項２６】
前記プロセッサは、前記放射された複数の超音波パルスの前記ユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索する、請求項２５に記載の超音波デバイス。
【請求項２７】
前記プロセッサは、前記複数の反射超音波からの前記ユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、前記パターン内の前記複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択する、請求項２６に記載の超音波デバイス。
【請求項２８】
前記パターンは、前記パターンの前記間隔と前記ユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致する、請求項２７に記載の超音波デバイス。
【請求項２９】
前記プロセッサは、前記第１閾値より低い前記強度差を有する前記複数の超音波パルスを選択する、請求項２８に記載の超音波デバイス。
【請求項３０】
前記プロセッサは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、前記複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択する、請求項２９に記載の超音波デバイス。
【請求項３１】
前記プロセッサは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、前記記録された複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択する、請求項２９または３０に記載の超音波デバイス。
【請求項３２】
複数の平均パルス強度の前記差は、複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより判断され、
各平均パターン強度は、前記パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される、請求項３０または３１に記載の超音波デバイス。
【請求項３３】
予め定められた複数の方向に複数の物体を検出するためのシステムであって、
請求項１９から３２のいずれか一項により提供される各超音波デバイスを含む前記予め定められた複数の方向に対する複数の超音波デバイスを備える、システム。
【請求項３４】
前記予め定められた複数の方向は、４方向を有する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記４つの方向は、順方向、後方、および２つの側方を有する、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記複数の反射超音波を格納するメモリをさらに備える、請求項３３から３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記複数の超音波デバイスのそれぞれの複数のプロセッサは、少なくとも部分的に統合されて、集中型プロセッサを形成する、請求項３３から３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
請求項３３から３７のいずれか一項により提供されるシステムを備える、モバイルプラットフォーム。
【請求項３９】
前記モバイルプラットフォームは、ＵＡＶまたは自動車である、請求項３８に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項４０】
それぞれユニークにエンコードされた複数の超音波を放射するための複数の放射センサと、
複数の反射超音波を受信するための、各放射センサにそれぞれ対応する複数の受信センサと、
受信した超音波をデコードして、前記受信した超音波のソースおよび反射の態様を識別するプロセッサと、
を備える物体検出システム。
【請求項４１】
前記ユニークにエンコードされた超音波は、ユニークなパターンの複数の超音波パルス内に放射される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記ユニークなパターンは、ユニークな間隔で複数の超音波パルスを含む、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記ユニークな間隔は、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記複数の反射超音波を記録するためのレコーダをさらに備える、請求項４０から４３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４５】
前記プロセッサは、前記複数の反射超音波から各受信センサに対する前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するよう構成される、請求項４０から４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
前記プロセッサは、それぞれ対応する放射センサから放射される前記複数の超音波パルスのユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索するよう構成される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記プロセッサは、前記複数の反射超音波からの前記ユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、前記パターン内の前記複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記パターンは、前記パターンの前記間隔と前記ユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致する、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記プロセッサは、前記第１閾値より低い前記強度差を有する前記複数の超音波パルスを選択するよう構成される、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記プロセッサは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、前記複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記プロセッサは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、前記記録された複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される、請求項４９または５０に記載のシステム。
【請求項５２】
複数の平均パルス強度の前記差は、複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより判断され、
各平均パターン強度は、前記パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される、請求項５０または５１に記載のシステム。
【請求項５３】
請求項４０から５２のいずれか一項により提供されるシステムを備える、モバイルプラットフォーム。
【請求項５４】
前記モバイルプラットフォームは、ＵＡＶまたは自動車である、請求項５３に記載のモバイルプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示された実施形態は、概して、物体検出に関し、より詳細には、しかし排他的でなく、衝突防止システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、それの高い正確さのため、一般的に物体検出システムに使用される。典型的な障害物検出アプリケーションは、自動車後進用レーダおよび無人航空機（ＵＡＶ）の衝突防止システムを含む。
【０００３】
ＵＡＶの衝突防止システムの場合、例えば、複数の超音波センサが、典型的に、それぞれの方向において障害物を検出するのに利用される。複数の超音波センサは、通常、独立に動作する。例えば、超音波センサは、超音波パルスを一方向に放射する。超音波パルスは、超音波の経路内の物体により反射して戻され、一定時間の経過後、超音波センサにより受信される。計算モジュールは、パルスの受信時間とパルスの放射時間との間の時間間隔に基づいて、物体の存在および距離を決定することができる。
【０００４】
しかし、それらのセンサの間で干渉が発生することがある。ＵＡＶが小さい動作環境内に配置されると、第１超音波センサから一方向に放射された超音波信号は、複数回反射され、第２超音波センサにより受信されて、誤判定をもたらすことがある。予め定められた信号の閾値限界の使用のような様々な技術が不要な反射に起因するエラーを克服するために試みられているが、いずれも十分であることは証明されていない。
【０００５】
以上の理由に鑑み、直接反射されて複数の方向に適用される超音波信号を効率的に区別することができる物体検出を実行するためのシステムおよび方法が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
ここに開示された第１の態様によると、以下を備える物体を検出するための方法が説明される。
【０００７】
それぞれユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される複数の反射超音波を受信する段階。
【０００８】
反射超音波をデコードして、物体の存在または場所を判断する段階。
【０００９】
開示された方法の典型的な実施形態は、さらに、ユニークにエンコードされた超音波をそれぞれの方向に放射する段階を備える。
【００１０】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、ユニークにエンコードされた超音波を放射する段階は、ユニークなパターンの複数の超音波パルスを放射する段階を含む。
【００１１】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、ユニークなパターンを放射する段階は、複数の超音波パルスをユニークな間隔で放射する段階を含む。
【００１２】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、複数の超音波パルスをユニークな間隔で放射する段階は、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される間隔値で複数の超音波パルスを放射する段階を含む。
【００１３】
開示された方法の典型的な実施形態は、さらに、複数の反射超音波を記録する段階を備える。
【００１４】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、反射超音波をデコードする段階は、さらに、複数の反射超音波からユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索する段階を含む。
【００１５】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索する段階は、放射された複数の超音波パルスのユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索する段階を含む。
【００１６】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、複数の超音波パルスを検索する段階は、複数の反射超音波からのユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、パターン内の複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択する段階を含む。
【００１７】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、ユニークな間隔に一致する段階は、パターンの間隔とユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、パターンがユニークな間隔に一致すると判断する段階を含む。
【００１８】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、複数の超音波パルスを検索する段階は、第１閾値より低い強度差を有する複数の超音波パルスを選択する段階を含む。
【００１９】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、反射超音波をデコードする段階は、ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、複数の反射超音波から、ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択する段階を含む。
【００２０】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、エンコードされた複数の超音波をデコードする段階は、ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、記録された複数の反射超音波から、ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択する段階を含む。
【００２１】
開示された方法の典型的な実施形態は、さらに、複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより、複数の平均パルス強度の差を判断する段階を備える。
【００２２】
ここで、各平均パターン強度は、パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される。
【００２３】
ここに開示された別の態様によると、予め定められた複数の方向に複数の物体を検出するための以下を備える方法が説明される。
【００２４】
開示された方法の前述の実施形態のうちのいずれか１つにより予め定められた複数の方向のそれぞれに物体を検出する段階。
【００２５】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、予め定められた複数の方向は、４方向を有する。
【００２６】
開示された方法の別の典型的な実施形態では、４つの方向は、順方向、後方、および２つの側方を有する。
【００２７】
ここに開示された別の態様によると、開示された方法の前述の実施形態のうちのいずれか１つにより検出プロセスを実行するよう構成される、予め定められた複数の方向に物体を検出するための複数の命令を備えるコンピュータプログラムプロダクトが説明される。
【００２８】
ここに開示された別の態様によると、以下を備える物体を検出するための超音波デバイスが説明される。
【００２９】
それぞれユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される複数の反射超音波を受信するための受信センサ。
【００３０】
反射超音波をデコードして、物体の存在または場所を判断するプロセッサ。
【００３１】
開示されたデバイスの典型的な実施形態は、ユニークにエンコードされた超音波をそれぞれの方向に放射するための放射センサをさらに備える。
【００３２】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、ユニークにエンコードされた複数の超音波は、ユニークなパターンの複数の超音波パルス内に放射される。
【００３３】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、ユニークなパターンは、ユニークな間隔で複数の超音波パルスを含む。
【００３４】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、ユニークな間隔は、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される。
【００３５】
開示されたデバイスの典型的な実施形態は、さらに、複数の反射超音波を記録するためのレコーダを備える。
【００３６】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、プロセッサは、複数の反射超音波からユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するよう構成される。
【００３７】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、プロセッサは、放射された複数の超音波パルスのユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索するよう構成される。
【００３８】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、プロセッサは、複数の反射超音波からのユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、パターン内の複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００３９】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、パターンは、パターンの間隔とユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、ユニークな間隔に一致する。
【００４０】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、プロセッサは、第１閾値より低い強度差を有する複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００４１】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、プロセッサは、ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、複数の反射超音波から、ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００４２】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、プロセッサは、ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、記録された複数の反射超音波から、ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００４３】
開示されたデバイスの典型的な実施形態では、複数の平均パルス強度の差は、複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより判断される。
【００４４】
ここで、各平均パターン強度は、パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される。
【００４５】
ここに開示された別の態様によると、以下を備える予め定められた複数の方向に複数の物体を検出するためのシステムが説明される。
【００４６】
開示されたデバイスの前述の実施形態のうちのいずれか１つにより提供される各超音波デバイスを含む予め定められた複数の方向に対する複数の超音波デバイス。
【００４７】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、予め定められた複数の方向は、４方向を有する。
【００４８】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、４つの方向は、順方向、後方、および２つの側方を有する。
【００４９】
開示されたシステムの典型的な実施形態は、複数の反射超音波を格納するためのメモリをさらに備える。
【００５０】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、複数の超音波デバイスのそれぞれの複数のプロセッサは、少なくとも部分的に統合されて、集中型プロセッサを形成する。
【００５１】
ここに開示された別の態様によると、以下を備えるモバイルプラットフォームが説明される。
【００５２】
開示されたデバイスの前述の実施形態のうちのいずれか１つにより提供されるシステム。
【００５３】
開示されたモバイルプラットフォームの典型的な実施形態では、モバイルプラットフォームは、ＵＡＶまたは自動車である。
【００５４】
ここに開示された別の態様によると、以下を備える物体検出システムが説明される。
【００５５】
それぞれユニークにエンコードされた複数の超音波を放射するための複数の放射センサ。
【００５６】
複数の反射超音波を受信するための、各放射センサにそれぞれ対応する複数の受信センサ。
【００５７】
受信した超音波をデコードして、受信した超音波のソースおよび反射の態様を識別するプロセッサ。
【００５８】
開示されたシステムの典型的な実施形態では、ユニークにエンコードされた複数の超音波は、ユニークなパターンの複数の超音波パルス内に放射される。
【００５９】
開示されたシステムの典型的な実施形態では、ユニークなパターンは、ユニークな間隔で複数の超音波パルスを含む。
【００６０】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、ユニークな間隔は、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される。
【００６１】
開示されたシステムの典型的な実施形態は、複数の反射超音波を記録するためのレコーダをさらに備える。
【００６２】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、プロセッサは、複数の反射超音波から各受信センサに対するユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するよう構成される。
【００６３】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、プロセッサは、それぞれ対応する放射センサから放射される複数の超音波パルスのユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索するよう構成される。
【００６４】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、プロセッサは、複数の反射超音波からのユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、パターン内の複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００６５】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、パターンは、パターンの間隔とユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、ユニークな間隔に一致する。
【００６６】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、プロセッサは、第１閾値より低い強度差を有する複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００６７】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、プロセッサは、ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、複数の反射超音波から、ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００６８】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、プロセッサは、ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、記録された複数の反射超音波から、ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択するよう構成される。
【００６９】
開示されたシステムの別の典型的な実施形態では、複数の平均パルス強度の差は、複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより判断される。
【００７０】
ここで、各平均パターン強度は、パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される。
【００７１】
ここに開示された別の態様によると、開示されたシステムの前述の実施形態のうちのいずれか１つにより提供されるシステムを備えるモバイルプラットフォームが説明される。
【００７２】
モバイルプラットフォームの別の典型的な実施形態では、モバイルプラットフォームは、ＵＡＶまたは自動車である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】物体を検出するための超音波デバイスの実施形態を示す典型的な概略図である。
【００７４】
【図２】図１の超音波デバイスを使用する異なるセンサから放射される複数の超音波を区別するための方法の実施形態を示す、典型的なトップレベルのフローチャートである。
【００７５】
【図３】図２の方法の代替的な実施形態を示す典型的なトップレベルのフローチャートである。ここで、複数の超音波は、それぞれの方向に放射される。
【００７６】
【図４】図２の方法を実装するための超音波デバイスの実施形態を示す典型的な概略図である。ここで、超音波デバイスは、それぞれ４つの方向に対して４つの超音波モジュールを有する。
【００７７】
【図５】図３の方法の代替的な実施形態を示す典型的なフローチャートである。ここで、方法は、それぞれユニークな間隔を有する４つのパターンの超音波を放射する段階を含む。
【００７８】
【図６】図３の方法の別の代替的な実施形態を示す典型的なフローチャートである。ここで、方法は、複数の反射超音波パルスを記録する段階を含む。
【００７９】
【図７】図３の方法のデコード手順の実施形態を示す典型的なフローチャートである。
【００８０】
【図８】図４の超音波デバイスの超音波センサにより受信される超音波の典型的なダイアグラムである。ここで、第１の２つのパルスは、放射パルスのパターンの間隔に一致する。
【００８１】
【図９】図４の超音波デバイスの超音波センサにより受信される超音波の典型的なダイアグラムである。ここで、パルスの複数のパターンは、放射パルスのパターンの間隔に一致する。
【００８２】
【図１０】図４の超音波デバイスを使用する超音波検出装置８００の典型的な実施形態を示す典型的なトップレベル図である。ここで、超音波検出装置は、プロセッサおよび／またはレコーダを含む。
【００８３】
【図１１】図１０の超音波検出装置の代替的な実施形態を示す典型的なトップレベル図である。ここで、超音波検出装置は、メモリを含む。
【００８４】
【図１２】図４の超音波デバイスの代替的な実施形態を示す典型的な概略図である。ここで、超音波デバイスは、無人航空機（「ＵＡＶ」）内にインストールされる。
【００８５】
【図１３】図４の超音波デバイスの別の代替的な実施形態を示す典型的な概略図である。ここで、超音波デバイスは、自動車内にインストールされる。
【００８６】
図面は一定の縮尺で描かれているものではなく、同様の構造または機能の構成要素は、例示目的のために、複数の図面を通して、概して、同様の参照番号によって表されることを理解されたい。図面は、好ましい実施形態の説明を容易にすることのみを意図するものであることをさらに理解されたい。図面は、記載された実施形態のあらゆる態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
現在利用可能な物体検出システムは、不要な反射および複数の超音波センサ間の干渉による誤った結果を達成することができるので、不要な反射および複数の超音波センサに起因するエラーを回避することができる超音波検出システムおよび方法が、望ましく、ＵＡＶシステムおよび他のモバイルシステムのような、広範囲のシステムアプリケーションに対する基礎を提供することを証明することができる。図１に開示される一実施形態に従って、この結果は達成されることができる。
【００８８】
図１は、超音波２５１を使用して第１の物体２８１を検出するためのシステム２００の典型的な実施形態を示す。システム２００は、超音波２５１を放射する放射センサ２１１および反射超音波２５５を受信する受信センサ２１２を有する１つの超音波モジュール２１０を含む超音波デバイス２２０を備えることができる。放射超音波２５１は、超音波２５１の経路内の第１の物体２８１により反射されるまで、伝わることができる。第１の経過時間の後、第１の物体２８１により直接反射されることができる反射超音波２５５は、受信センサ２１２により受信されることができる。そして、超音波デバイス２２０は、第１の経過時間に基づいて第１の物体２８１までの距離を判断することができる。単に説明の目的のために、１つの超音波デバイス２２０は１つの超音波モジュール２１０を有するように示され、記載されるが、超音波デバイス２２０は、それぞれの方向において複数の物体を検出する複数の超音波モジュール２１０を含むことができる。超音波デバイス２２０の代替的な実施形態が、図４を参照して示され、記載される。
【００８９】
図１において、不要な超音波２５３も、実際の動作環境において受信センサ２１２により受信されることができる。不要な超音波２５３は、別の放射センサ２１１（不図示）から放射される超音波を含むことができる、または受信センサ２１２により受信される前に、第２の物体２８２のような少なくとも１より多い物体により反射される超音波２５１とすることができる。図１において、超音波２５１は、第１の物体２８１に送信され、超音波２５７のように第２の物体２８２に向かって反射される。超音波２５７は、再び反射され、受信センサ２１２により受信されることができる不要な超音波２５３になることができる。上記の場合のいずれにおいても、不要な超音波２５３は、第１の物体２８１または第２の物体２８２の存在またはそれらまでの距離の判断において誤った計算結果を引き起こす。
【００９０】
システム２００において、第１の物体２８１の存在を判断する目的ために、放射された超音波２５１は、直接反射された超音波２５５が不要な超音波２５３から区別されることができるようにエンコードされることができる。受信センサ２１２により受信されると、反射超音波２５５は、デコードされて、反射超音波２５５が、もともと放射センサ２１１から放射され、第１の物体２８１から直接反射された超音波２５１であるかどうか判断することができる。エンコードされた超音波２５１に関する追加の詳細および反射超音波２５５のデコードは、図２から図９を参照して以下に提供されるであろう。
【００９１】
図２は、図１の超音波デバイス２２０を使用して、第１の物体２８１（図１に示される）のような物体を検出するための方法１００の典型的な実施形態を示す。物体を検出するために、複数の超音波は、１１０において、ユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される各超音波を用いて受信されることができる。複数の超音波のエンコードは、図５を参照してさらに詳細に以下に示され、記載される。好ましい実施形態では、エンコードされた複数の超音波は、物体の存在および物体の場所（またはそれまでの距離）を検出するために、モバイルプラットフォーム（不図示）に対するそれぞれの方向に送信されることができる。
【００９２】
図１を参照して示され、記載されるように、受信センサ２１２（図１では不図示）のような超音波レシーバにより受信されることができる複数の反射超音波は、超音波２５１および不要な超音波２５３（図１にひとまとめに示される）を含むことができる。１１０において受信されると、反射超音波は、１３０においてデコードされて、物体の存在および／または場所を判断することができる。概して、使用されるデコードスキームは、信号源から放射されるときに、超音波２５１をエンコードするために使用されるスキームの逆とすることができる。典型的な実施形態では、デコードは、超音波２５１の複数の超音波パルスの間隔を含む放射超音波２５１の複数の特性に応じて処理されることができる。ここで、複数の超音波パルスは、複数のパターンで放射されることができる。エンコードの典型的な実施形態が、図７を参照して以下に示され、記載される。
【００９３】
単に説明の目的のために、エンコードのために使用されるスキームの逆であるように示され、記載されるが、複数の反射超音波の信号源を決定するのに適当な任意のデコードスキームが、エンコードされた複数の超音波が受信されるときにデコードのために使用されることができる。
【００９４】
図３は、物体を検出するための方法１００の別の典型的な実施形態を示す。図３において、３０８において、ユニークにエンコードされた超音波がそれぞれの方向に放射される。物体を検出するために、図１を参照して示され、記載されるように、少なくとも１つの超音波が、予め定められた方向に放射されることができる。好ましい実施形態では、１つの超音波が、複数のそれぞれの方向のうちのそれぞれに送信されることができる。図２を参照して示され、記載されるように、放射および反射超音波は、エンコードされ、それにより信号源を識別する。３０８において、放射超音波２５１（図１では不図示）のような超音波は、ユニークにエンコードされて、超音波に対する識別を与える。
【００９５】
超音波２５１は、様々な異なるエンコードスキームのいずれかにおいて、放射されることができる。典型的な実施形態では、エンコードは、識別のためのユニークな間隔で送信される複数の超音波パルスを含む、各パターンを有する異なるパターンの複数の超音波を送信することができる。超音波のエンコードは、さらに詳細に、図５を参照して以下に示され、記載されるであろう。放射超音波は、半径方向を外側に伝わり、物体、例えば部屋の壁に対面すると、反射されることができる。図２を参照して示され、記載されるように、３０８においてエンコードされた超音波は、物体により反射されると、１１０において受信されることができる。物体の存在および場所を決定するために、超音波を送り出す信号源は、１３０において、反射超音波をデコードすることにより識別されることができる。デコードに関する追加の詳細は、図７を参照して以下に提供される。
【００９６】
単に説明の目的のために、複数のユニークな間隔で複数の超音波パルスを放射することにより、それぞれの方向に複数の超音波をエンコードするように示され、記載されるが、複数の超音波をエンコードする他のアプローチが、放射超音波が複数の反射超音波をデコードすることにより識別されることができる限り、利用されることができる。
【００９７】
図４は、図２の方法１００を実装するために使用されることができる超音波デバイス２２０の別の実施形態を示す。超音波デバイス２２０は、例えば、衝突防止の目的のために使用されることができる。図４において、超音波デバイス２２０は、超音波センサ２１１、２１２を含む複数の超音波モジュール２１０を備えることができる。図４に示されるように、４つの超音波モジュール２１０が提供されることができる。４つの超音波モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ，２１０Ｄのそれぞれは、第１放射センサ２１１Ａのような放射センサ２１１および第１受信センサ２１２Ａのような受信センサ２１２を備えることができる。図４に示される典型的な実施形態では、超音波デバイス２２０は、第１超音波モジュール２１０Ａの第１放射センサ２１１Ａおよび第１受信センサ２１２Ａ、第２超音波モジュール２１０Ｂの第２放射センサ２１１Ｂおよび第２受信センサ２１２Ｂ、第３超音波モジュール２１０Ｃの第３放射センサ２１１Ｃおよび第３受信センサ２１２Ｃ、および第４超音波モジュール２１０Ｄの第４放射センサ２１１Ｄおよび第４受信センサ２１２Ｄを含むことができる。
【００９８】
図４において、複数の超音波モジュール２１０のいずれかは、図４に示されるように、超音波デバイス２２０に統合されることができる。超音波デバイス２２０は、環境の検出を必要とするモバイルプラットフォーム（不図示）の任意の適当な場所に配置されることもできる。しかし、複数の超音波モジュール２１０のいずれかは、モバイルプラットフォームの任意の適当な位置、例えば、モバイルプラットフォームの４つのサイドのそれぞれまたはモバイルプラットフォームの４つのコーナーのそれぞれに、別々に配置されることもできる。２つの異なるモバイルプラットフォームのそれぞれへの複数の超音波モジュール２１０の配置に関する典型的な実施形態は、図１０および図１１を参照して以下に示され、記載されるであろう。
【００９９】
単に説明の目的のために、４つの超音波モジュール２１０を備えるように示され、記載されるが、超音波デバイス２２０は、複数の方向に物体を検出する任意の適当な数の超音波モジュール２１０を含むことができる。
【０１００】
超音波デバイス２２０は、任意の市販の超音波センサを備えることができる。超音波デバイス２２０は、超音波デバイス２２０のために特別に製造された任意のカスタム設計のセンサを備えることもできる。超音波デバイス２２０は、必要に応じて、受信した超音波を電気信号に変換するための超音波トランスデューサ（不図示）のような任意の他のコンポーネントを備えることができる。
【０１０１】
単に説明の目的のために、超音波デバイス２２０および超音波センサ２１１、２１２として示され、記載されるが、これに限定されるものではないが音波センサを含む、任意の適当な形式の波動を送信および受信する任意の他の近接センサが、本開示の幾つかの実施形態において使用されることができる。
【０１０２】
図５において、方法１００のエンコード手順３０８の典型的な実施形態は、それぞれがユニークな間隔で２つの超音波パルスを有する、４つの方向の、４つのパターンの複数の超音波パルスを備えることができる。図５における典型的な実施形態では、方法１００は、３１３において、第１の間隔で、第１パターンの２つのパルスを放射することができる。物体の連続的な検出を保証するために、第１パターンが次々に放射されることができる。２つの隣接するパターンの間の時間間隔は、第１パターンにおける２つの超音波パルスの間の間隔の少なくとも５倍とすることができる。
【０１０３】
第１パターンと同様に、３１５において、第２パターンの２つのパルスは第２の間隔を有し、３１７において、第３パターンの２つのパルスは第３の間隔を有し、及び３１９において、第４パターンの２つのパルスは第４の間隔を有する。４つのパターンのそれぞれは、図３を参照して示され、記載されるようにエンコードされることができる。典型的な例のように、第１の間隔は１ミリ秒（１ｍｓ）とすることができ、第２の間隔は２ミリ秒（２ｍｓ）とすることができ、第３の間隔は３ミリ秒（３ｍｓ）とすることができ、および第４の間隔は４ミリ秒（４ｍｓ）とすることができる。隣接するパターンの間の時間間隔は、全４つのパターンに対して少なくとも５ミリ秒（５ｍｓ）、好ましくは少なくとも１０ミリ秒（１０ｍｓ）とすることができる。複数の反射超音波の各信号源がデコード手順１３０（図２に示される）において識別されることができる限り、他の間隔が、複数の超音波のエンコードにおいて使用されることもできる。
【０１０４】
図５における典型的な実施形態において、４つのパターンの複数の超音波パルスは、超音波デバイス２２０が取り付けられる無人航空機（「ＵＡＶ」）１０００（図１２に示される）または自動車１１００（図１３に示される）のようなモバイルプラットフォームの４つのそれぞれの方向へ放射されることができる。４つのパターンの複数の超音波パルスの中で、第１パターンの２つの超音波パルスは、モバイルプラットフォームの順方向に放射されることができる。同様に、第２パターンの２つの超音波パルスはモバイルプラットフォームの後方に放射されることができ、第３パターンの２つの超音波パルスはモバイルプラットフォームの一側方に放射されることができ、および第４パターンの２つの超音波パルスはモバイルプラットフォームの別の側方に放射されることができる。４つのパターンの複数の超音波パルスは、図１３を参照して以下に示され、記載される自動車１１００のようなモバイルプラットフォームの各コーナーから放射されることもできる。
【０１０５】
単に説明の目的のために、複数のユニークな間隔でそれぞれの方向に複数のパターンの複数の超音波パルスによりエンコードするように示され、記載されるが、複数の超音波をエンコードする他のアプローチが、それぞれの方向に放射された複数の超音波の中から区別するために利用されることができる。さらに、単に説明の目的のために、４つのパターンのパルスを４つのそれぞれの方向に放射するように示され、記載されるが、任意の適当な数のパターンの複数の超音波パルスが複数の方向に放射されることができる。
【０１０６】
ここで図６を参照すると、代替的な実施形態において、方法１００は、１４０において、複数の反射超音波を記録する手順を備えることもできる。図１から図４を参照して先に示され、記載されるように、複数の超音波は、３０８において、各放射センサ２１１からそれぞれ放射される前にエンコードされることができる。各方向に放射されたエンコードされた複数の超音波は、それらが１または複数の物体に遭遇するまで、半径方向を外向きに経路内を伝わる。複数の超音波は、物体に遭遇すると反射されることができ、および／または次の物体等に伝わることができる。複数の反射超音波は受信センサ２１２に遭遇すると、受信センサ２１２は、１または複数の物体により反射されることができる複数の反射超音波を受信することができる。図１および図４を参照して示され、記載されるように、２回またはそれより多く反射されている複数の超音波は、物体の存在の計算に使用されると、誤った計算結果をもたらすことができる。複雑なシナリオにおいて、反射された複数の超音波は、超音波２５１（図１に示される）および複数の反射超音波のような直接反射された超音波の混合物とすることができる。受信センサ２１２により受信される典型的な複数の超音波は、図６および図７を参照して示され、記載される。
【０１０７】
さらに、図１から図４を参照して示され、記載されるように、他の不要な超音波は、他の信号源から放射された超音波を含むこともできる。直接反射された超音波を識別するために、超音波の中のすべての受信した超音波パルスが、１３０において、デコードするために分析されることができる。好ましい実施形態では、そのような複合超音波は、リアルタイムで、すなわち情報の記録を必要としないで、デコードされることができる。しかし、他の実施形態では、すべての受信した複数の超音波パルスを分析する目的のために、複数の反射超音波は、１４０において、一時的にまたは恒久的に、記録されることができる。記録された超音波信号は、アナログまたはデジタルとすることができる。記録目的のため、複数の超音波信号は、１または複数の超音波トランスデューサ（不図示）を用いて電気信号に変換されることができる。
【０１０８】
図２を参照して示され、記載されるように、記録された複数の超音波は、１３０において、デコードするために使用されて、信号源から放射された直接反射された超音波を判断することができる。デコード手順に関する代替的な実施形態は、図７を参照して以下に示され、記載されるであろう。
【０１０９】
単に説明の目的のために、記録するために電気信号に変換されるように示され、記載されるが、複数の超音波は、磁気信号等のような任意の適当な形式の信号に変換されて、格納されることができる。
【０１１０】
図７は、複数の反射超音波のデコードの典型的な実施形態を示す。ここで図７を参照すると、複数の超音波の混合物内の一連の超音波パルスが受信されると、１３０において、判断がなされることができる。判断は、受信された複数の超音波のうちのいずれかが、物体の存在および場所を算出するのに使用されることができるかの選択を含むことができる。図２および図３を参照して示され、記載されるように、受信した複数の超音波をデコードし、正確な検出結果を達成する目的のために、直接反射された超音波が選択されることができる。図６を参照して示され、記載されるように、複数の超音波をデコードすることは、２つの条件、第１に、選択される複数の超音波パルスは、対応する放射センサから放射されること、第２に、選択される複数の超音波パルスは、放射された複数の超音波パルスが唯一の物体により反射される反射の態様で反射されること、を満たす受信した複数の超音波パルスを選択することを備えることができる。
【０１１１】
超音波を選択する目的のため、超音波が５３１において受信される、および／または１４０において記録されると、超音波は５３２において分析されるまたは比較されることができる。分析は、超音波内の受信した複数の超音波パルスの間隔が、信号源から放射された複数の超音波パルスの予め定められた間隔との一致を含む。シナリオでは、そのような一致がないと、反射された超音波パルスは５３３において選択されることができず、物体が超音波デバイス２２０（図４に示される）により検出されないことを意味する。別のシナリオでは、５４２において、予め定められた間隔に一致する１つのパターンの複数の超音波パルスがあると、複数の超音波パルスの強度差が５３４において判断される。差が第１閾値より低いと、このパターンは、５３５において、直接反射される放射されたパターンの複数の超音波パルスとして選択されることができる。この場合、選択されたパターンのパルスは、複数の超音波パルスを反射する物体までの距離を算出するのに使用されることができる。同一のシナリオでは、パターンのパルスの強度差は、５３４において、第１閾値に等ししいまたはより高いと決定されると、反射された超音波パルスは、５３３において、選択されることができず、物体は検出されないことを示す。
【０１１２】
幾つかの典型的な実施形態では、第１閾値は、０パーセント（０％）と２０パーセント（２０％）との間のパーセンテージ値とすることができ、好ましくは、第１閾値は、５パーセント（５％）と１０パーセント（１０％）との間のパーセンテージ値とすることができる。典型的な実施形態では、複数のパルスの間隔の予め定められた間隔との一致は、２つの間隔のパーセンテージ差が第２閾値（不図示）より低いと、決定されることができる。第２閾値は、０パーセント（０％）と１０パーセント（１０％）との間のパーセンテージ値とすることができ、好ましくは、第２閾値は、０パーセント（０％）と２パーセント（２％）との間のパーセンテージ値とすることができる。
【０１１３】
別のシナリオでは、５４２において、その複数のパルスが予め定められた間隔に一致する、超音波受信センサにより受信される２またはそれより多いパターンのパルスがあると、５３６において、複数のパターンのそれぞれにおける複数のパルスの強度差が比較されることができる。５４６において、第１閾値より低い強度差を有する唯一のパターンのパルスがある場合、５３７において、この１つのパターンの複数の超音波パルスが選択されることができる。
【０１１４】
５４６において、第１閾値より低い強度差を有すると判断される２またはそれより多い一致パターンのパルスがある場合、さらに５３９において、判断がなされることができる。パターンの平均強度と他のパターンの任意の他の平均強度との間の差が第３閾値に等しいまたはより高い場合、５４７において、最大の平均強度を有するパターンの複数の超音波パルスが選択されることができる。しかし、パターンの平均強度と他のパターンの任意の他の平均強度との間の差が第３閾値より低いと、第１パターンのパルスは、５４８において、最大の平均強度を有する複数のパターンのパルスおよび第３閾値より低い強度差を有する１または複数のパターンのパルスの中から、選択されることができる。
【０１１５】
幾つかの典型的な実施形態では、第３閾値は、０パーセント（０％）と２０パーセント（２０％）との間で選択されるパーセンテージ値とすることができ、好ましくは、第３閾値は、５パーセント（５％）と１０パーセント（１０％）との間のパーセンテージ値とすることができる。
【０１１６】
別の場合において、５３６において、第１閾値より低い強度差を有する一致パターンのパルスがないと、５３８において、パターンのパルスは選択されることはできず、放射センサが複数の超音波を放射する方向に検出される物体はないことを示す。
【０１１７】
図８は、図４の超音波デバイス２２０の超音波センサにより受信される超音波のシナリオを示す。図８において、超音波は、３つの超音波パルスを有する。第１パルス６１２、第２パルス６１４、および第３パルス６１６が、それぞれ時刻ｔ１、ｔ２、およびｔ３において受信される。２ミリ秒（２ｍｓ）のような予め定められた間隔Ｔ（不図示）を有するパターンの複数の超音波パルスが、放射されていて、そのように期待されているとする。図８において、第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間のパルス間隔は、２ミリ秒でもある第１パルス間隔Ｔ１として表されることができる。第２時刻ｔ２と第３時刻ｔ３との間の間隔は、６ミリ秒である第２パルス間隔Ｔ２として表されることができる。図８において、第１の間隔Ｔ１は、５３２において、図７を参照して示され、記載されるように、予め定められた間隔Ｔに一致する。この場合、５３４（図７に示される）において、第１パルス６１２および第２パルス６１４の強度差が第１閾値より低いと判断されると、５３５において、パターンのパルス６１２、６１４が選択されることができる。
【０１１８】
第２パルス６１４と第３パルス６１６との間の第２の間隔Ｔ２が予め定められた間隔Ｔより第１閾値だけ高く、他のパルスは予め定められた間隔Ｔに一致する第３パルス６１６と組になることができないので、第３パルス６１６は、期待パターンのパルスの一部でないとして決定されることができる。
【０１１９】
単に説明の目的のために、パターン内に２つのパルスがあるものとして示され、記載されるが、パターン内の任意の適当な数のパルスが開示の方法１００において使用されることができる。
【０１２０】
図９は、図４の超音波デバイス２２０の超音波センサにより受信される超音波のダイアグラムを示す。図９において、それぞれ時刻ｔ１からｔ６において受信される６つの超音波パルス７１１、７１２、７１３、７１４、７１５、７１６がある。放射された複数の超音波パルスの予め定められた間隔はまだ２ミリ秒（２ｍｓ）であるとする。図９において、６つの受信パルスの中で、ｔ１およびｔ３での第１および第３パルス７１１、７１３の間およびｔ４およびｔ５での第４および第５パルス７１４、７１５の間の間隔のそれぞれは、予め定められた間隔Ｔに一致することができる。他の超音波パルスの間の他の間隔は、予め定められた間隔Ｔと一致することができない。
【０１２１】
図７を参照して示され、記載されるように、１つのシナリオでは、第４および第５パルス７１４、７１５の強度差が第１閾値より低く、第１および第３パルス７１１、７１３の強度差が第１閾値に等しいまたはより高いと、第４および第５パルス７１４、７１５が選択されることができる。別のシナリオでは、第１および第３パルス７１１、７１３の強度差も第１閾値より低いとき、第１および第３パルス７１１、７１３の平均強度と第４および第５パルス７１４、７１５の平均強度との間の差が第３閾値より低いと、パルス７１１、７１３が選択されることができる。そうでなければ、第１および第３パルス７１１、７１３の平均強度と第４および第５パルス７１４、７１５の平均強度との間の差が第３閾値に等しいまたはより高いとき、第４および第５パルス７１４、７１５が第１および第３パルス７１１、７１３のそれより高い平均強度を有するので、第４および第５パルス７１４、７１５が選択されることができる。
【０１２２】
単に説明の目的のために、レコード長は固定されているとして示され、記載されるが、可変長の複数の超音波ダイアグラムが、開示の方法１００において一致パターンのパルスを選択するために使用されることができる。
【０１２３】
図１０は、図４の超音波デバイス２２０の代替的な実施形態である。図１０において、超音波検出装置８００は、超音波デバイス２２０、プロセッサ８１０、およびレコーダ８２０を有するように提供される。超音波デバイス２２０は、図４を参照して上で示され、記載されるのと同様に提供されることができる。図１０において、図４と同様に、超音波デバイス２２０は、エンコードされた複数の超音波２５１を、各方向内に物体を検出するためにそれぞれの方向に放射することができる。物体２５０と遭遇すると、エンコードされた複数の超音波２５１は、反射されることができる。複数の反射超音波２５５は、超音波デバイス２２０に到達し、第１受信センサ２１２Ａ（図４に示される）のような超音波デバイス２２０に関連付けられる受信センサ２１２により受信される。
【０１２４】
超音波検出装置８００の好ましい実施形態では、プロセッサ８１０は、複数の反射超音波２５５を処理するために提供されることができる。プロセッサ８１０は、図７を参照して示され、記載されるように、複数の超音波２５１の間隔と一致するパターンのパルスを選択することにより、受信した複数の超音波パルスをデコードすることができる。そして、プロセッサ８１０は、対応する放射パルスと受信パルスとの間の時間経過を算出し、その時間経過に基づいて、超音波デバイス２２０と物体２５０との間の距離を算出することができる。プロセッサ８１０は、任意の市販の処理チップを備えることができる。プロセッサ８１０は、超音波検出装置８００のために特別に製造されたカスタム設計の処理チップとすることもできる。
【０１２５】
さらにおよび／または代替的に、プロセッサ８１０は、１または複数の汎用のマイクロプロセッサ（例えば、シングルまたはマルチコアプロセッサ）、特定用途向け集積回路、特定用途向け命令セットプロセッサ、データ処理ユニット、物理処理ユニット、デジタル信号処理ユニット、コプロセッサ、ネットワーク処理ユニット、音声処理ユニット、暗号処理ユニット等を含むことができる。プロセッサ８１０は、これに限定されるものではないが障害物検出に関する様々なオペレーションを含む、ここに記載される方法のいずれかを実行するように構成されることができる。幾つかの実施形態では、プロセッサ８１０は、障害物検出に関する固有のオペレーションを処理するための専用ハードウェアを含むことができる。
【０１２６】
プロセッサ８１０は、通常、ハードウェアまたは無線接続を介して超音波デバイス２２０に関連付けられることができる。プロセッサ８１０は、超音波デバイス２２０の統合部とされることができる、および／または超音波デバイス２２０が、ハードウェアまたは無線接続を介して接続されると提供されるプラットフォーム（不図示）にローカルに配置されることができる。プロセッサ８１０は、超音波デバイス２２０の分離部とされることもでき、および／または無線接続を介して遠隔的に配置されることもできる。そのような場合、プロセッサ８１０は、コントロールセンタ、ドッキングステーション、および／または他のモバイルプラットフォーム内に配置されることができる。プロセッサ８１０が、超音波デバイス２２０と同一のモバイルプラットフォームに配置されない場合、モバイルプラットフォームのペイロードが、配置により改良されることができる。
【０１２７】
典型的な実施形態では、各超音波モジュール２１０は、個々のプロセッサ８１０を提供されることができる。好ましい実施形態では、プロセッサ８１０は、超音波デバイス２２０に関連付けられるすべての超音波モジュール２１０をコントロールするための集中型プロセッサ８１０として提供されることができる、または各超音波モジュール２１０のプロセッサ８１０は、少なくとも部分的に統合されて、集中型プロセッサ８１０を形成することができる。
【０１２８】
幾つかの代替的な実施形態では、オプションのレコーダ８２０が、各放射センサ２１１により放射されるおよび／または各受信センサ２１２により受信される複数の超音波に関する関連情報のすべてまたは一部をロギングするために提供されることができる。レコーダ８２０は、任意の物理タイプのレコーダまたはレコードアプリケーションとすることができる。任意のタイプの市販のレコーダまたはレコードアプリケーションが、超音波デバイス２２０に提供されることができる。レコーダ８２０は、操作可能に超音波デバイス２２０に接続されることができ、それにより、レコーダ８２０は、複数の反射超音波２５５のパルスを表す情報を含む、データを超音波デバイス２２０と交換することができる。データは、図７を参照して示され、記載されるように、複数の反射超音波２５５を選択するためにプロセッサ８１０により使用されることができる。
【０１２９】
さらに、レコーダ８２０は、プロセッサ８１０に接続されることができ、それにより、プロセッサ８１０は、プロセッサ８１０とレコーダ８２０との間で情報を交換することができる。レコーダ８２０とプロセッサ８１０との間で交換される情報は、検出される物体２５０の距離を判断するために使用されることができる複数の反射超音波２５５を表す記録情報を備えることができる。
【０１３０】
レコーダ８２０と超音波デバイス２２０との間の接続およびレコーダ８２０とプロセッサ８１０との間の接続は、物理接続または無線接続のいずれかとすることができる。レコーダ８２０は、超音波デバイス２２０および／またはプロセッサ８１０と同一のプラットフォームに統合されるまたはローカルに配置されることができる。遠隔的に配置されると、レコーダ８２０は、無線接続を介してプロセッサ８１０および／または超音波デバイス２２０に接続されることができる。
【０１３１】
ここで図１１に戻ると、代替的な実施形態では、図１０の超音波検出装置８００は、レコーダ８２０により記録される情報を格納するためのオプションのメモリ８２２を備えることもできる。メモリ８２２は、操作可能にレコーダ８２０に接続されることができる。メモリ８２２は、直接または任意の他のコンポーネントを介して超音波検出装置８００の任意のコンポーネントに接続され、それと通信することができる。メモリ８２２は、超音波デバイス２２０、プロセッサ８１０、および／またはレコーダ８２０と同一のプラットフォームに統合されるまたはローカルに配置されることができる。遠隔的に配置されると、レコーダ８２０は、無線接続を介してレコーダ８２０および／またはプロセッサ８１０に接続されることができる。
【０１３２】
メモリ８２２は、これらに限定されるものではないが、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、スタティックＲＡＭ，ダイナミックＲＡＭ、リードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）、プログラマブルＲＯＭ、消去可能プログラマブルＲＯＭ、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ、フラッシュメモリ、セキュアデジタル（「ＳＤ」）カード等を含む、任意の形式の市販のメモリを備えることができる。
【０１３３】
図１２は、超音波デバイス２２０（図４に示される）にインストールされるモバイルシステム９００の実施形態を示す。モバイルプラットフォーム９００は、複数のモータおよび複数のプロペラを備える無人航空機（「ＵＡＶ」）９００として示される。ＵＡＶ９００は、その飛行が自律的にまたは遠隔パイロット（または、場合によっては両方）によりコントロールされる輸送体に搭載される人間パイロットのない航空機である。ＵＡＶ９００は、現在、データ収集および／またはデータ配信のような様々な空中オペレーションを含む非軍事的アプリケーションにおいて増大する用途を探している。ここに開示される本システムおよび方法は、これらに限定されることなく、クアッドコプタ（クアッドロータヘリコプタまたはクアッドロータとも呼ばれる）、シングルロータ、デュアルロータ、トリロータ、ヘキサロータ、およびオクタロータのロータクラフトのＵＡＶ，固定翼ＵＡＶ、およびハイブリッドロータクラフト−固定翼ＵＡＶを含む多くのタイプのＵＡＶ９００に対して適当であることができる。
【０１３４】
図１２において、超音波デバイス１００は、第１放射センサ２１１Ａおよび第１受信センサ２１２Ａを有する超音波デバイス２２０の一側に配置された第１超音波モジュール２１０Ａを有するように示される。第２超音波モジュール２１０Ｂは、第２放射センサ２１１Ｂおよび第２受信センサ２１２Ｂを有する超音波デバイス２２０の他側に配置される。２より多くの超音波モジュール２１０（不図示）が、超音波デバイス２２０のサイドのそれぞれに設けられることができる。図１２において、複数の超音波デバイス２１０のそれぞれは、モバイルプラットフォーム９００の一側において物体を検出することができる。
【０１３５】
幾つかの実施形態では、超音波デバイス２２０は、図１２に示されるように、ＵＡＶ９００の本体９１０の下につるされることができる。超音波デバイス２２０は、ＵＡＶ９００の上部、ＵＡＶ９００の一側に配置、またはＵＡＶ９００に物理的に統合されることもできる。プロセッサ８１０、レコーダ８２０、および／またはメモリ８２２を含む複数のコンポーネントのそれぞれは、超音波デバイス２２０に物理的に統合されるまたはＵＡＶ９００の本体９１０内に配置されることができる。位置に関係なく、プロセッサ８１０、レコーダ８２０、および／またはメモリ８２２は、操作可能にＵＡＶ９００に接続されることができる。
【０１３６】
図１３は、超音波デバイス２２０（図４に示される）の別の代替的な実施形態を示す。ここで、超音波デバイス２２０は、モバイルプラットフォーム１０００内にインストールされる。モバイルプラットフォーム１０００は、本体１０１０および複数のホイール（不図示）を備える自動車１１００として示される。この実施形態では、超音波デバイス２２０は、自動車１１００の本体１０１０上の任意の位置に配置されることができる。プロセッサ８１０、レコーダ８２０、およびメモリ８２２は、超音波デバイス２２０および／またはモバイルプラットフォーム１０００に統合されることができる。
【０１３７】
図４を参照して記載されるように、図１３に示される超音波デバイス２２０は、自動車１１００の各コーナーに配置される超音波モジュール２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄのそれぞれと分離した構成で配置されることができる。図１３において、第１超音波放射センサ２１１Ａおよび第１超音波受信センサ２１２Ａはドライバ側コーナーに配置されることができる。第２超音波放射センサ２１１Ｂおよび第２超音波受信センサ２１２Ｂは、乗客側コーナーに配置されることができる。さらに、第３超音波放射センサ２１１Ｃおよび第３超音波受信センサ２１２Ｃは、一方のリアコーナーに配置されることができる。第４超音波放射センサ２１１Ｄおよび第４超音波受信センサ２１２Ｄは、別のリアコーナーに配置されることができる。
【０１３８】
単に説明の目的のために、ＵＡＶ９００または自動車１１００であるとして示され、記載されるが、モバイルプラットフォーム１０００は、これらに限定されるものではないが、航空機、ヘリコプタ、ボート、船、それらの様々な混成機等を含む任意の適当なモバイルプラットフォームとすることができる。
【０１３９】
記載された実施形態は、様々な変更及び代替的な形式の対象たり得るものであり、これらの具体例は、複数の図面において、例示を目的として示されたものであり、ここに詳細に記載される。しかし、記載された実施形態は、開示された特定の形式または方法に限定されるものではなく、反対に、本開示は、すべての変更、均等物及び代替物を包含するものであることを理解されたい。
【図１】
2017519967.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月22日(2016.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される複数の反射超音波を受信するステップと、
前記複数の反射超音波をデコードして、前記物体の存在または場所を判断するステップと、
を含む物体を検出する方法。
【請求項２】
ユニークにエンコードされた超音波をそれぞれの方向に放射するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記放射するステップは、ユニークなパターンの複数の超音波パルスを放射するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ユニークなパターンを放射するステップは、前記複数の超音波パルスをユニークな間隔で放射するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の超音波パルスを前記ユニークな間隔で放射するステップは、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される間隔値で複数の超音波パルスを放射するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の反射超音波を記録するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の反射超音波をデコードするステップは、さらに、前記複数の反射超音波から前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するステップを含む、請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するステップは、前記放射された複数の超音波パルスの前記ユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の超音波パルスを検索するステップは、前記複数の反射超音波内の前記ユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、前記パターン内の前記複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ユニークな間隔に一致するステップは、前記パターンの前記間隔と前記ユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、前記パターンが前記ユニークな間隔に一致すると判断するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の超音波パルスを検索するステップは、前記第１閾値より低い前記強度差を有する前記複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記反射超音波をデコードするステップは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、前記複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
エンコードされた複数の超音波をデコードするステップは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、前記記録された複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択するステップを含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより、複数の平均パルス強度の前記差を判断するステップをさらに備え、
各平均パターン強度は、前記パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
予め定められた複数の方向に複数の物体を検出するための方法であって、
請求項１から１４のいずれか一項により前記予め定められた複数の方向のそれぞれに物体を検出するステップを含む、方法。
【請求項１６】
前記予め定められた複数の方向は、４方向を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記４つの方向は、順方向、後方、および２つの側方を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるブログラム。
【請求項１９】
物体を検出するための超音波デバイスであって、
それぞれユニークにエンコードされ、信号源からそれぞれの方向に放射される複数の反射超音波を受信する受信センサと、
前記複数の反射超音波をデコードして、前記物体の存在または場所を判断するプロセッサと、
を備える超音波デバイス。
【請求項２０】
ユニークにエンコードされた超音波をそれぞれの方向に放射する放射センサをさらに備える、請求項１９に記載の超音波デバイス。
【請求項２１】
前記ユニークにエンコードされた超音波は、ユニークなパターンの複数の超音波パルス内に放射される、請求項２０に記載の超音波デバイス。
【請求項２２】
前記ユニークなパターンは、ユニークな間隔で複数の超音波パルスを含む、請求項２１に記載の超音波デバイス。
【請求項２３】
前記ユニークな間隔は、１ミリ秒から１００ミリ秒の範囲から選択される、請求項２２に記載の超音波デバイス。
【請求項２４】
前記複数の反射超音波を記録するためのレコーダをさらに備える、請求項１９から２３のいずれか一項に記載の超音波デバイス。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記複数の反射超音波から前記ユニークなパターンの複数の超音波パルスを検索するよう構成される、請求項１９から２４のいずれか一項に記載の超音波デバイス。
【請求項２６】
前記プロセッサは、前記放射された複数の超音波パルスの前記ユニークな間隔に一致する複数の超音波パルスを検索する、請求項２５に記載の超音波デバイス。
【請求項２７】
前記プロセッサは、前記複数の反射超音波からの前記ユニークな間隔に一致する唯一のパターンの複数の超音波パルスがあり、前記パターン内の前記複数の超音波パルスの強度差が第１閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致するパターンの複数の超音波パルスを選択する、請求項２６に記載の超音波デバイス。
【請求項２８】
前記パターンは、前記パターンの前記間隔と前記ユニークな間隔との間の差が第２閾値より低い場合に、前記ユニークな間隔に一致する、請求項２７に記載の超音波デバイス。
【請求項２９】
前記プロセッサは、前記第１閾値より低い前記強度差を有する前記複数の超音波パルスを選択する、請求項２８に記載の超音波デバイス。
【請求項３０】
前記プロセッサは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より低い場合に、前記複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する第１パターンの複数の超音波パルスを選択する、請求項２９に記載の超音波デバイス。
【請求項３１】
前記プロセッサは、前記ユニークな間隔に一致する２またはそれより多いパターンの複数の超音波パルスがあり、前記複数のパターンの複数の平均パルス強度の差が第３閾値より高い場合に、前記記録された複数の反射超音波から、前記ユニークな間隔に一致する最強のパターンの複数の超音波パルスを選択する、請求項２９または３０に記載の超音波デバイス。
【請求項３２】
複数の平均パルス強度の前記差は、複数の平均パターン強度について差分値を算出することにより判断され、
各平均パターン強度は、前記パターン内のすべてのパルスの強度を平均することにより提供される、請求項３０または３１に記載の超音波デバイス。
【請求項３３】
予め定められた複数の方向に複数の物体を検出するためのシステムであって、
請求項１９から３２のいずれか一項により提供される各超音波デバイスを含む前記予め定められた複数の方向に対する複数の超音波デバイスを備える、システム。
【請求項３４】
前記予め定められた複数の方向は、４方向を有する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記４つの方向は、順方向、後方、および２つの側方を有する、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記複数の反射超音波を格納するメモリをさらに備える、請求項３３から３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記複数の超音波デバイスのそれぞれの複数のプロセッサは、少なくとも部分的に統合されて、集中型プロセッサを形成する、請求項３３から３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
請求項３３から３７のいずれか一項により提供されるシステムを備える、モバイルプラットフォーム。
【請求項３９】
前記モバイルプラットフォームは、ＵＡＶまたは自動車である、請求項３８に記載のモバイルプラットフォーム。
【国際調査報告】
2017519967.tif 000016
2017519967.tif 000017