(57)【要約】【課題】反射波信号のサンプリング時間が長い場合であっても、物体との正確な距離を検出する。【解決手段】物体検出ＥＣＵ１は、ＡＤコンバータ２２１から出力されるサンプリング時間ΔＴ毎の反射波信号を取得する受信信号取得部１２と、周囲の物体の画像を撮像するステレオカメラ２３を介して、物体との相対速度ΔＶを検出する検出部１３と、検出部１３によって検出された相対速度ΔＶから反射波のパルス間隔を求める間隔算出部１５と、受信信号取得部１２によって取得された反射波信号及び間隔算出部１５によって求められたパルス間隔に基づいて、反射波の波形を求める波形算出部１６と、求められた反射波の送信波に対する遅延時間を求める遅延時間算出部１７と、求められた遅延時間に基づいて、物体との距離を求める距離算出部１８と、を備える、【選択図】図１
2009294103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
２つ以上の予め設定されたパルス個数分のパルスを含み、予め設定されたパルス間隔の電磁波信号である送信波を送出する送信手段と、
前記送信波が前記物体によって反射された反射波を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された反射波を、予め設定されたサンプリング時間毎に反射波信号として取得する受信信号取得手段と、
周囲の物体の画像を撮像する撮像手段を介して、前記物体との相対速度を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された相対速度から前記反射波のパルス間隔を求める間隔算出手段と、
前記受信信号取得手段によって取得された反射波信号及び前記間隔算出手段によって求められたパルス間隔に基づいて、前記反射波の波形を求める波形算出手段と、
前記波形算出手段によって求められた反射波の、前記送信波に対する遅延時間を求める遅延時間算出手段と、
前記遅延時間算出手段によって求められた遅延時間に基づいて、前記物体との距離を求める距離算出手段と、を備える、物体検出装置。
【請求項２】
前記反射波の強度を求める強度算出手段を備え、
前記検出手段は、前記撮像手段を介して前記物体との距離を求め、
前記強度算出手段は、前記検出手段によって求められた距離に基づいて、前記反射波の強度を求め、
前記波形算出手段は、前記強度算出手段によって求められた反射波の強度に基づいて、前記反射波の波形を求める、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記撮像手段を介して前記物体のレーダ断面積を求め、
前記強度算出手段は、前記検出手段によって求められたレーダ断面積に基づいて、前記反射波の強度を求め、
前記波形算出手段は、前記強度算出手段によって求められた反射波の強度に基づいて、前記反射波の波形を求める、請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記波形算出手段は、前記間隔算出手段によって求められたパルス間隔に設定された前記パルス個数分のパルスを含み、位相の異なる波形の中から、前記受信信号取得手段によって受信された反射波信号との相関値が最大となる位相の波形を反射波の波形として求める、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記遅延時間算出手段は、前記送信波の波形を相違する時間だけ遅延させた波形と、前記波形算出手段によって求められた反射波の波形との相関値が最大となる時間を遅延時間として求める、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記撮像手段は、２台のカメラを有するステレオカメラである、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記受信信号取得手段は、前記反射波信号を、ＡＤコンバータを介して取得し、
前記サンプリング時間は、該ＡＤコンバータのサンプリング時間によって規定される、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記サンプリング時間は、前記送信波に含まれるパルスのパルス幅の３０％以上に設定されている、請求項１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、例えば、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出装置に関する。特に、ステレオカメラ及びレーダを介して、車両の周囲に存在する物体との距離を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出装置として、物体の検出可能な範囲を広くするために、種々の装置、方法等が提案されている。例えば、送信パルス間隔ΔＴずつ遅延させたパルス群を符号数の数だけ形成し、このパルス群と受信パルス群との相関を比較し、相関が取れるパルス群の遅延時間から送受信の時間差を検出する測距装置が開示されている（特許文献１参照）。また、受信パルス群を、ＡＤコンバータを介してディジタル信号に置換して、コンピュータによって相関処理を行って遅延時間を求める実施形態が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１１４２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の測距装置では、ＡＤコンバータのサンプリング時間がパルス群を構成するパルスのパルス幅に対して充分に小さくない場合（例えば、サンプリング時間がパルス幅の３０％以上である場合）には、相関処理によって得られる相関値のピークの判別が困難となり、遅延時間を求めることができない虞がある。一方、ＡＤコンバータは、サンプリング時間が短いもの程、高価である。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、反射波信号のサンプリング時間が長い場合であっても、物体との正確な距離を検出することの可能な物体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有している。第１の発明は、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出装置であって、２つ以上の予め設定されたパルス個数分のパルスを含み、予め設定されたパルス間隔の電磁波信号である送信波を送出する送信手段と、前記送信波が前記物体によって反射された反射波を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された反射波を、予め設定されたサンプリング時間毎に反射波信号として取得する受信信号取得手段と、周囲の物体の画像を撮像する撮像手段を介して、前記物体との相対速度を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された相対速度から前記反射波のパルス間隔を求める間隔算出手段と、前記受信信号取得手段によって取得された反射波信号及び前記間隔算出手段によって求められたパルス間隔に基づいて、前記反射波の波形を求める波形算出手段と、前記波形算出手段によって求められた反射波の、前記送信波に対する遅延時間を求める遅延時間算出手段と、前記遅延時間算出手段によって求められた遅延時間に基づいて、前記物体との距離を求める距離算出手段と、を備える。
【０００６】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記反射波の強度を求める強度算出手段を備え、前記検出手段が、前記撮像手段を介して前記物体との距離を求め、前記強度算出手段が、前記検出手段によって求められた距離に基づいて、前記反射波の強度を求め、前記波形算出手段が、前記強度算出手段によって求められた反射波の強度に基づいて、前記反射波の波形を求める。
【０００７】
第３の発明は、上記第２の発明において、前記検出手段が、前記撮像手段を介して前記物体のレーダ断面積を求め、前記強度算出手段が、前記検出手段によって求められたレーダ断面積に基づいて、前記反射波の強度を求め、前記波形算出手段が、前記強度算出手段によって求められた反射波の強度に基づいて、前記反射波の波形を求める。
【０００８】
第４の発明は、上記第１の発明において、前記波形算出手段が、前記間隔算出手段によって求められたパルス間隔に設定された前記パルス個数分のパルスを含み、位相の異なる波形の中から、前記受信信号取得手段によって受信された反射波信号との相関値が最大となる位相の波形を反射波の波形として求める。
【０００９】
第５の発明は、上記第１の発明において、前記遅延時間算出手段が、前記送信波の波形を相違する時間だけ遅延させた波形と、前記波形算出手段によって求められた反射波の波形との相関値が最大となる時間を遅延時間として求める。
【００１０】
第６の発明は、上記第１の発明において、前記撮像手段が、２台のカメラを有するステレオカメラである。
【００１１】
第７の発明は、上記第１の発明において、前記受信信号取得手段が、前記反射波信号を、ＡＤコンバータを介して取得し、前記サンプリング時間が、該ＡＤコンバータのサンプリング時間によって規定される。
【００１２】
第８の発明は、上記第１の発明において、前記サンプリング時間が、前記送信波に含まれるパルスのパルス幅の３０％以上に設定されている。
【発明の効果】
【００１３】
上記第１の発明によれば、２つ以上の予め設定されたパルス個数分のパルスを含み、予め設定されたパルス間隔の電磁波信号である送信波が送出され、この送信波が物体によって反射された反射波が受信され、受信された反射波が、予め設定されたサンプリング時間毎に反射波信号として取得される。また、周囲の物体の画像を撮像する撮像手段を介して、物体との相対速度が検出され、検出された相対速度から反射波のパルス間隔が求められる。そして、取得された反射波信号及び求められたパルス間隔に基づいて、反射波の波形が求められ、求められた反射波の、送信波に対する遅延時間が求められる。更に、求められた遅延時間に基づいて、物体との距離が求められるため、反射波信号のサンプリング時間が長い場合であっても、物体との正確な距離を検出することができる。
【００１４】
すなわち、予め設定されたサンプリング時間毎に取得された反射波信号、及び、撮像手段を介して検出された相対速度から求められたパルス間隔に基づいて、反射波の波形が求められ、求められた反射波の、送信波に対する遅延時間が求められるため、遅延時間を正確に求めることが可能となり、その結果、物体との正確な距離を検出することができるのである。
【００１５】
つまり、反射波の波形が求められるため、所望する時間間隔の反射波信号を生成することだでき、その結果、所望する時間間隔での相関処理が可能となるので、遅延時間を正確に求めることが可能となるのである。
【００１６】
上記第２の発明によれば、撮像手段を介して、物体との距離が求められ、求められた距離に基づいて、反射波の強度が求められる。そして、求められた反射波の強度に基づいて、反射波の波形が求められるため、反射波の波形を更に正確に求めることができる。
【００１７】
すなわち、距離に基づいて、反射波の強度が求められるため、空間内の伝搬による減衰が反映された反射波の強度が求められる。そして、求められた反射波の強度に基づいて、反射波の波形が求められるため、正確な強度（＝波高）を有する反射波の波形を求めることができるのである。
【００１８】
上記第３の発明によれば、撮像手段を介して物体のレーダ断面積が求められ、求められたレーダ断面積に基づいて、反射波の強度が求められる。そして、求められた反射波の強度に基づいて、反射波の波形が求めるので、反射波の波形を更に正確に求めることができる。
【００１９】
すなわち、レーダ断面積に基づいて、反射波の強度が求められるため、物体での反射による減衰が反映された反射波の強度が求められる。そして、求められた反射波の強度に基づいて、反射波の波形が求められるため、正確な強度（＝波高）を有する反射波の波形を求めることができるのである。
【００２０】
上記第４の発明によれば、相対速度から求められたパルス間隔に設定されたパルス個数分のパルスを含み、位相の異なる波形の中から、受信された反射波信号との相関値が最大となる位相の波形が反射波の波形として求められるため、簡素な構成で正確な反射波の波形を求めることができる。
【００２１】
すなわち、反射波の位相が、相対速度から求められたパルス間隔に設定されたパルス個数分のパルスを含む反射波の波形の位相を変化させて、受信された反射波信号との相関値を求めた場合に、最も相関値が大きくなる位相として求められるため、簡素な構成で正確な反射波の波形を求めることができるのである。
【００２２】
上記第５の発明によれば、送信波の波形を相違する時間だけ遅延させた波形と、求められた反射波の波形との相関値が最大となる時間が遅延時間として求められるため、簡素な構成で正確な遅延時間を求めることができる。
【００２３】
すなわち、送信波に対する反射波の遅延時間が、送信波の波形の遅延時間を変化させて、求められた反射波の波形との相関値を求めた場合に、最も相関値が大きくなる遅延時間として求められるため、簡素な構成で正確な遅延時間を求めることができるのである。
【００２４】
上記第６の発明によれば、撮像手段が２台のカメラを有するステレオカメラであるため、簡素な構成で物体との相対速度を求めることができる。
【００２５】
上記第７の発明によれば、反射波信号がＡＤコンバータを介して取得され、サンプリング時間が、ＡＤコンバータのサンプリング時間によって規定されるため、ＡＤコンバータのサンプリング時間が長い場合であっても、物体との正確な距離を検出することができる。
【００２６】
上記第８の発明によれば、サンプリング時間が、送信波に含まれるパルスのパルス幅の３０％以上に設定されているため、物体との正確な距離を検出すると共に、製造コストを低減することができる。
【００２７】
すなわち、例えば、反射波信号がＡＤコンバータを介して取得される場合には、ＡＤコンバータのサンプリング時間が送信波に含まれるパルスのパルス幅の３０％以上に設定されるため、安価なＡＤコンバータを使用することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明に係る物体検出装置の実施形態について説明する。本発明に係る物体検出装置は、車両に搭載され、車両の周囲に存在する物体との距離を検出する装置である。図１は、本発明に係る物体検出装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本発明に係る物体検出ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１（＝物体検出装置の一部に相当する）は、周辺機器２と通信可能に接続されている。ここで、周辺機器２は、レーダ信号送信部２１、レーダ信号受信部２２、及び、ステレオカメラ２３を備えている。
【００２９】
また、物体検出ＥＣＵ１は、機能的に、送信指示部１１、受信信号取得部１２、検出部１３、強度算出部１４、間隔算出部１５、波形算出部１６、遅延時間算出部１７、及び、距離算出部１８を備えている。なお、物体検出ＥＣＵ１は、物体検出ＥＣＵ１の適所に配設されたマイクロコンピュータに、物体検出ＥＣＵ１の適所に配設されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め格納された制御プログラムを実行させることにより、当該マイクロコンピュータを、送信指示部１１、受信信号取得部１２、検出部１３、強度算出部１４、間隔算出部１５、波形算出部１６、遅延時間算出部１７、距離算出部１８等の機能部として機能させる。
【００３０】
ここで、図１を参照して物体検出ＥＣＵ１の周辺機器２について説明する。レーダ信号送信部２１（送信手段の一部に相当する）は、送信指示部１１からの指示に従って、送信信号を送出するものであって、ＤＡコンバータ２１１、送信回路２１２及びアンテナ２１３を備えている。
【００３１】
ＤＡコンバータ２１は、物体検出ＥＣＵ１（ここでは、送信指示部１１）からのディジタル情報をアナログ信号に変換するコンバータである。
【００３２】
送信回路２１２は、物体検出ＥＣＵ１（ここでは、送信指示部１１）からの指示に従って、アンテナ２１３を介して、２つ以上の予め設定されたパルス個数（例えば、４個）分のパルスを含み、予め設定されたパルス間隔ＴＰ０（図２（ａ）参照）の電磁波信号である送信波を送出する回路である。
【００３３】
アンテナ２１３は、送信回路２１２によって生成された送信波信号に対応する送信波を予め設定された方向（例えば、車両の前方側の方向）に送出するものである。
【００３４】
レーダ信号受信部２２（受信手段に相当する）は、アンテナ２１３から送出された送信波が物体によって反射された反射波を受信するものであって、ＡＤコンバータ２２１、送信回路２２２及びアンテナ２２３を備えている。
【００３５】
アンテナ２２３は、アンテナ２１３から送出された送信波が物体によって反射された反射波を受信するものである。
【００３６】
受信回路２２２は、アンテナ２２３を介して反射波を受信し、反射波に対応する反射波信号を生成して、ＡＤコンバータ２２１を介して、物体検出ＥＣＵ１（ここでは、受信信号取得部１２）へ出力する回路である。
【００３７】
ＡＤコンバータ２２１は、受信回路２２２によって生成された反射波信号を、予め設定されたサンプリング時間ΔＴ（図２（ｂ）参照）毎にディジタル情報に変換して出力するコンバータである。
【００３８】
ステレオカメラ２３（撮像手段に相当する）は、例えば、２台のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等を備え、周囲の物体の画像を撮像し、生成された画像情報を物体検出ＥＣＵ１（ここでは、検出部１３）へ出力するカメラである。なお、ここでは、便宜上、レーダ信号受信部２２によって受信される反射波を介して検出可能な全ての物体に関して、ステレオカメラ２３によって対応する画像情報が生成されるものとする。
【００３９】
また、以下の説明においては、レーダ信号受信部２２によって受信される反射波を介して検出される物体、及び、ステレオカメラ２３によって検出される物体は、それぞれ、１個であり、対応する物体である場合について説明する。レーダ信号受信部２２によって受信される反射波を介して検出される物体、及び、ステレオカメラ２３によって検出される物体が、それぞれ、複数個だけある場合には、自車からの相対位置等に基づき、レーダ信号受信部２２によって受信される反射波を介して検出される物体と、ステレオカメラ２３によって検出される物体との対応付けを行う必要がある。
【００４０】
次に、物体検出ＥＣＵ１の機能構成について説明する。送信指示部１１（送信手段の一部に相当する）は、レーダ信号送信部２１に対して、送信波に含まれるパルスの個数を示すパルス個数情報、送信波に含まれるパルスの間隔を示すパルス間隔情報、送信波を出力するタイミングを示す出力タイミング情報等を指示する機能部である。また、送信指示部１１は、遅延時間算出部１７に対して、レーダ信号送信部２１から出力される送信波を規定する種々の情報（パルス個数情報、パルス間隔情報、出力タイミング情報等）を出力する。
【００４１】
受信信号取得部１２（受信信号取得手段に相当する）は、レーダ信号受信部２２のＤＡコンバータ２２１から、サンプリング時間ΔＴ（図２（ｂ）参照）毎に反射波信号を取得する機能部である。
【００４２】
検出部１３（検出手段に相当する）は、ステレオカメラ２３からの画像情報に基づいて、物体の相対速度、物体との距離、及び、物体のレーダ断面積を検出する機能部である。検出部１３は、例えば、ステレオ視の技術によって、ステレオカメラ２２を構成する２台のＣＣＤカメラによって撮像されたフレームから物体（＝立体物）を検出する画像処理（以下、「立体物検出処理」という）を行う。ここで、立体物検出処理は、車両の左右方向（又は前後方向）に配置されたＣＣＤカメラによって撮像された一対のフレームの相関を求め、同一物体に対する視差に基づいて三角測量の要領でその物体までの距離を算出する処理である（必要に応じて、特開２００７−３０６２７２号公報等を参照）。
【００４３】
このように、撮像手段が、２台のＣＣＤカメラを有するステレオカメラであるため（＝ステレオ画像が撮像されるため）、簡素な構成で物体の相対速度、物体との距離、及び、物体のレーダ断面積を求めることができる。ここでは、撮像手段が、２台のカメラを有するステレオカメラである場合について説明するが、撮像手段が、周囲の物体の画像を撮像するものであれば良い。例えば、撮像手段が、１台のカメラを有する形態でも良い。この場合には、例えば、カメラによって撮影された物体の画像の大きさが時間経過に従ってどのように変化するかに基づいて、物体の相対速度を求めることができる。
【００４４】
また、検出部１３は、例えば、ステレオカメラ２３からの画像情報に基づいて、物体の存在する方向を検出して、立体物検出処理によって求められた距離を用いて、物体の車両に対する相対位置を求める。そして、検出部１３は、例えば、物体の相対位置の変化に基づき、物体の車両に対する相対速度を求める。更に、検出部１３は、例えば、ステレオカメラ２３からの画像情報に基づいて、物体の大きさ及び種類（例えば、車両、人、ガードレール等）を判定し、判定された物体の大きさ、種類、及び物体との相対位置等に基づき、物体のレーダ断面積を求める。
【００４５】
強度算出部１４（強度算出手段に相当する）は、検出部１３によって求められた物体との距離及び物体のレーダ断面積に基づいて、反射波の強度ＰＭ１（図３（ｃ）参照）を求める機能部である。強度算出部１４によって、物体との距離に基づいて反射波の強度ＰＭ１が求められるため、車両（厳密には、アンテナ２１３）から物体までの送信波の伝搬及び物体から車両（厳密には、アンテナ２２３）までの反射波の伝搬に伴う減衰が反映された反射波の強度が求められる。
【００４６】
また、強度算出部１４によって、物体のレーダ断面積に基づいて反射波の強度が求められるため、物体での反射による減衰が反映された反射波の強度が求められる。そこで、伝搬に伴う減衰及び物体での反射による減衰が反映された反射波の強度が求められるので、正確な強度（＝波高）を有する反射波の波形を求めることができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、強度算出部１４が、物体との距離及び物体のレーダ断面積に基づいて、反射波の強度を求める場合について説明したが、強度算出部１４が、物体との距離及び物体のレーダ断面積の少なくとも一方に基づいて、反射波の強度を求める形態であれば良い。
【００４８】
また、本実施形態においては、強度算出部１４が、物体の大きさ及び種類に基づき、物体のレーダ断面積を求める場合について説明したが、強度算出部１４が、物体の大きさ及び種類の少なくとも一方に基づいて、レーダ断面積を求める形態でも良いし、強度算出部１４が、物体の大きさ及び種類に換えて（又は、加えて）、その他の情報に基づいて、レーダ断面積を求める形態でも良い。例えば、物体が車両である場合に、強度算出部１４が、自車（厳密には、レーダ信号送信部２１及びレーダ信号受信部２２）から見た場合の検出対象物である車両の向きに基づいて、レーダ断面積を求める形態でも良い。
【００４９】
間隔算出部１５（間隔算出手段に相当する）は、検出部１３によって検出された相対速度から反射波のパルス間隔ＴＰ１（図２（ｃ）参照）を求める機能部である。具体的には、間隔算出部１５は、相対速度ΔＶから次の（１）を用いてドップラー周波数ΔＦを求め、ドップラー周波数ΔＦ、送信波のパルス間隔ＴＰ０（図２（ａ）参照）及び周波数Ｆ０から次の（２）式、（３）式をそれぞれ用いて反射波のパルス間隔ＴＰ１、パルス幅ＴＳ１を求める。
ΔＦ＝２×Ｆ０×ΔＶ／Ｃ      （１）
ＴＰ１＝ＴＰ０×Ｆ／（Ｆ＋ΔＦ）      （２）
ＴＳ１＝ＴＳ０×Ｆ／（Ｆ＋ΔＦ）      （３）
ここで、（１）式中の定数Ｃは、光速である。
【００５０】
波形算出部１６（波形算出手段に相当する）は、受信信号取得部１２によって取得された反射波信号、間隔算出部１５によって求められたパルス間隔ＴＰ１、パルス幅ＴＳ１及び、強度算出部１４によって求められた反射波の強度ＰＭ１に基づいて、反射波の波形を求める機能部である。具体的には、波形算出部１６は、間隔算出部１５によって求められたパルス間隔ＴＰ１に設定され、送信指示部１１によって設定されたパルス個数（ここでは、４個）分のパルスを含み、位相の異なる波形の中から、受信信号取得部１２によって受信された反射波信号との相関値が最大となる位相の波形を反射波の波形として求める。なお、相関値は、周知の積和演算等によって求められる。
【００５１】
図２は、波形算出部１６による反射波の波形を求める方法の一例を説明するグラフである。（ａ）〜（ｃ）の各図の横軸は時間Ｔであり、縦軸は信号強度（Ｗ）である。（ａ）は、送信波の波形を示すグラフＧ０であり、（ｂ）は、受信信号取得部１２によって取得された反射波信号を示す点ＭＰであり、（ｃ）は、波形算出部１６によって求められる反射波の波形を示すグラフＧ１２である。
【００５２】
（ａ）に示すように、送信波の波形は、パルス間隔ＴＰ０に設定された最大強度Ｐ０、パルス幅ＴＳ０の４個のパルス群から構成されている。ここで、先頭パルス（＝１番目のパルス）の立ち上がりのタイミングから、後端パルス（＝４番目のパルス）の立ち上がりのタイミングまでの期間が、全体周期ＴＴ０である。
【００５３】
（ｂ）に示すように、反射波信号を示す点ＭＰは、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴ毎の点である。図中の破線は、反射波信号の波形を示すグラフＧ１２（＝波形算出部１６によって求めるべき波形）である。ここでは、自車から遠ざかっている物体によって反射された反射波信号の一例を示している。すなわち、ドップラー効果によって、反射波のパルス間隔ＴＰ１（又は、全体周期ＴＴ１）が、送信波のパルス間隔ＴＰ０（又は、全体周期ＴＴ０）より長くなっている。
【００５４】
また、サンプリング時間ΔＴは、送信波に含まれるパルスのパルス幅ＴＳ０の５０％に設定されている。そこで、受信信号取得部１２によって取得された反射波信号を示す点ＭＰは、１パルス当たり、２個〜３個の粗な信号となっている。
【００５５】
（ｃ）に示すように、まず、波形算出部１６によって、間隔算出部１５によって求められたパルス間隔ＴＰ１、及び、強度算出部１４によって求められた反射波の強度ＰＭ１に基づいて、反射波の波形の形状が求められる。そして、波形算出部１６によって、決定された形状を有する波形（ここでは、便宜上、「反射波波形テンプレート」という）が、位相を変更することによって、左右に動かされる。ここでは、波形算出部１６によって、例えば、反射波波形テンプレートが、破線で示すグラフＧ１１、実線で示すグラフＧ１２、一点鎖線で示すグラフＧ１３のように右側に動かされる。そして、波形算出部１６によって、グラフＧ１１、グラフＧ１２、グラフＧ１３等の中から、反射波信号を示す点ＭＰとの相関値が最も高いグラフＧ１２が、反射波の波形として求められる。
【００５６】
再び、図１に戻って、物体検出ＥＣＵ１の機能構成について説明する。遅延時間算出部１７（遅延時間算出手段に相当する）は、波形算出部１６によって求められた反射波の、送信波に対する遅延時間を求める機能部である。具体的には、遅延時間算出部１７は、送信波の波形（図２（ａ）参照）を相違する時間だけ遅延させた波形と、波形算出部１６によって求められた反射波の波形（図２（ｃ）参照）との相関値が最大となる時間を遅延時間として求める。
【００５７】
図３は、送信波の波形と受信波の波形との相関値γの一例を説明する説明図である。（ａ）は、相関値γを求める際に使用される反射波波形上の点の一例を示す図であり、（ｂ）は、遅延時間算出部１７によって反射波信号を補間する前後の相関値γの一例を示す図である。まず（ａ）について説明する。点ＭＰは、ＡＤコンバータ２２１から出力される反射波の検出信号であって、図２（ｂ）に示すサンプリング時間ΔＴ毎の反射波信号に対応する点である。また、点ＡＰは、相関値γを求める際に遅延時間算出部１７によって追加される（＝補間される）、波形算出部１６によって求められた反射波の波形上の点である。
【００５８】
（ａ）に示すように、ここでは、相関値γを求める際に、遅延時間算出部１７によって、隣接する２つの点ＭＰの間に、それぞれ、２つの点ＡＰが追加されている。つまり、ここでは、遅延時間算出部１７によって、サンプリング時間が、ＡＤコンバータ２２１から出力される反射波信号のサンプリング時間ΔＴの１／３となる反射波の波形データが生成されている。
【００５９】
（ｂ）に示すグラフの横軸は遅延時間ＴＤであって、縦軸は相関値γである。破線で示すグラフＧ２１は、サンプリング時間ΔＴの反射波信号（図２（ｂ）参照）を用いて算出された相関値γであり、実線で示すグラフＧ２１は、遅延時間算出部１７によって補間して生成されたサンプリング時間（ΔＴ／３）の反射波信号（図３（ａ）参照）を用いて算出された相関値γである。図に示すように、グラフＧ２１は、遅延時間ＴＤに対する相関値の変化が少ないため、ピークの判定が困難であるが、グラフＧ２２は、遅延時間ＴＤに対する相関値の変化が大きいため、グラフＧ２１と比較してピークの判定が容易である。      
【００６０】
このように、遅延時間算出部１７によって、波形算出部１６によって求められた反射波の波形を用いて、受信信号取得部１２によって取得されたサンプリング時間ΔＴの反射波信号が補間され、遅延時間ＴＤが求められるため、遅延時間ＴＤを正確に求めることができる。
【００６１】
なお、ここでは、遅延時間算出部１７が、サンプリング時間（ΔＴ／３）の反射波信号を生成する場合について説明したが、波形算出部１６によって反射波の波形が求められているため、遅延時間算出部１７は、任意のサンプリング時間の反射波信号を生成することができる。また、相関値γを求める際のサンプリング時間が短い程、正確な遅延時間ＴＤを求めることができる。逆に、サンプリング時間が長い程、遅延時間算出部１７の処理負荷が軽減される。
【００６２】
再び、図１に戻って、物体検出ＥＣＵ１の機能構成について説明する。距離算出部１８（距離算出手段に相当する）は、遅延時間算出部１７によって求められた遅延時間ＴＤに基づいて、物体との距離を求める機能部である。
【００６３】
図４は、物体検出ＥＣＵ１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、便宜上、送信指示部１１によって、予め設定されたタイミングで送信波が送出される場合について説明する。まず、受信信号取得部１２によって、サンプリング時間ΔＴ毎に反射波信号が取得される（Ｓ１０１）。次に、間隔算出部１５等によって、ステレオカメラ２３によって取得された画像に基づいて、反射波のパルス間隔ＴＰ１を求める処理である周期算出処理が実行される（Ｓ１０３）。
【００６４】
次いで、強度算出部１４等によって、ステレオカメラ２３によって取得された画像に基づいて、反射波の強度ＰＭ１を求める処理である強度算出処理が実行される（Ｓ１０５）。そして、ステップＳ１０３において求められたパルス間隔ＴＰ１及びステップＳ１０５において求められた強度ＰＭ１に基づいて、波形算出部１６によって、反射波の波形の形状が求められる（Ｓ１０７）。
【００６５】
次いで、波形算出部１６によって、ステップＳ１０１において検出された反射波信号との相関が最も高い反射波の位相が求められて、反射波の波形が求められる（Ｓ１０９）。次に、遅延時間算出部１７によって、ステップＳ１０９において求められた反射波波形の、送信波波形に対する遅延時間ＴＤが求められる（Ｓ１１１）。そして、距離算出部１８によって、ステップＳ１１１において求められた遅延時間ＴＤに基づいて、物体との距離が求められ（Ｓ１１３）、処理が終了される。
【００６６】
図５は、図４に示すフローチャートのステップＳ１０１における周期算出処理の一例を示す詳細フローチャートである。まず、検出部１３によって、物体のステレオ画像が取得される（Ｓ２０１）。そして、検出部１３によって、ステップＳ２０１において取得されたステレオ画像から、物体の自車両に対する相対速度ΔＶが求められる（Ｓ２０３）。次に、ステップＳ２０３において求められた相対速度ΔＶから、上述の（１）式を用いてドップラー周波数ΔＦが求められる（Ｓ２０５）。次いで、間隔算出部１５によって、ステップＳ２０５において求められたドップラー周波数ΔＦから、上述の（２）式及び（３）式を用いて反射波のパルス間隔ＴＰ１、パルス幅ＴＳ１が求められ（Ｓ２０７）、処理が、図４に示すステップＳ１０５へリターンされる。
【００６７】
図６は、図４に示すフローチャートのステップＳ１０３における強度算出処理の一例を示す詳細フローチャートである。まず、検出部１３によって、物体のステレオ画像が取得される（Ｓ３０１）。そして、検出部１３によって、ステップＳ３０１において取得されたステレオ画像に基づいて、物体との距離が求められる（Ｓ３０３）。次いで、検出部１３によって、ステップＳ３０１において取得されたステレオ画像に基づいて、物体の大きさが判別される（Ｓ３０５）。次に、検出部１３によって、ステップＳ３０１において取得されたステレオ画像に基づいて、物体の種類が判別される（Ｓ３０７）。
【００６８】
そして、検出部１３によって、ステップＳ３０５において判別された物体の大きさ、及び、ステップＳ３０７において判別された物体の種類に基づいて、物体のレーザ断面積が求められる（Ｓ３０９）。次いで、強度算出部１４によって、ステップＳ３０３において求められた物体との距離、及び、ステップＳ３０９において求められ物体のレーザ断面積に基づいて、反射波の強度ＰＭ１が求められ（Ｓ３１１）、処理が、図４に示すステップＳ１０７へリターンされる。
【００６９】
このようにして、２つ以上の予め設定されたパルス個数（ここでは、４個）分のパルスを含み、予め設定されたパルス間隔ＴＰ０の電磁波信号である送信波が送出され、この送信波が物体によって反射された反射波が受信され、受信された反射波が、予め設定されたサンプリング時間ΔＴ毎に反射波信号として取得される（図２参照）。また、周囲の物体の画像を撮像するステレオカメラ２３を介して、物体との相対速度ΔＶが検出され、検出された相対速度かΔＶら反射波のパルス間隔ＴＰ１が求められる。そして、取得された反射波信号及び求められたパルス間隔ＴＰ１に基づいて、反射波の波形が求められ、求められた反射波の、送信波に対する遅延時間ＴＤが求められる。更に、求められた遅延時間ＴＤに基づいて、物体との距離が求められるため、反射波信号のサンプリング時間ΔＶが長い場合であっても、物体との正確な距離を検出することができる。
【００７０】
すなわち、予め設定されたサンプリング時間ΔＴ毎に取得された反射波信号、及び、ステレオカメラ２３を介して検出された相対速度ΔＶから求められたパルス間隔ＴＰ１に基づいて、反射波の波形が求められ、求められた反射波の、送信波に対する遅延時間ＴＤが求められるため、遅延時間ＴＤを正確に求めることが可能となり、その結果、物体との正確な距離を検出することができるのである。
【００７１】
つまり、反射波の波形が求められるため、所望する時間間隔（ここでは、サンプリング時間ΔＴの１／３の間隔：図３（ａ）参照）の反射波信号を生成することだでき、その結果、所望する時間間隔での相関処理が可能となるので、遅延時間ＴＤを正確に求めることが可能となるのである。
【００７２】
また、送信波の波形を相違する時間だけ遅延させた波形と、求められた反射波の波形との相関値が最大となる時間が遅延時間ＴＤとして求められるため、簡素な構成で正確な遅延時間ＴＤを求めることができる。
【００７３】
すなわち、送信波に対する反射波の遅延時間ＴＤが、送信波の波形の遅延時間ＴＤを変化させて、求められた反射波の波形との相関値γを求めた場合に、最も相関値γが大きくなる遅延時間ＴＤとして求められるため、簡素な構成で正確な遅延時間ＴＤを求めることができるのである。
【００７４】
更に、反射波信号がＡＤコンバータ２２１を介して取得され、サンプリング時間ΔＴが、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴによって規定されるため、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴが長い場合であっても、物体との正確な距離を検出することができる。
【００７５】
加えて、サンプリング時間ΔＴが、送信波に含まれるパルスのパルス幅の３０％以上（ここでは、５０％：図２参照）に設定されているため、物体との正確な距離を検出すると共に、製造コストを低減することができる。
【００７６】
すなわち、反射波信号がＡＤコンバータ２２１を介して取得され、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴが送信波に含まれるパルスのパルス幅ＴＳ０の３０％以上（ここでは、５０％：図２参照）に設定されるため、安価なＡＤコンバータ２２１を使用することができるのである。
【００７７】
なお、本発明に係る物体検出装置は、上記実施形態に限定されず、下記の形態でも良い。
（Ａ）本実施形態においては、物体検出ＥＣＵ１が、機能的に、送信指示部１１、受信信号取得部１２、検出部１３、強度算出部１４、間隔算出部１５、波形算出部１６、遅延時間算出部１７、距離算出部１８等を備える場合について説明したが、送信指示部１１、受信信号取得部１２、検出部１３、強度算出部１４、間隔算出部１５、波形算出部１６、遅延時間算出部１７、及び、距離算出部１８の内、少なくとも１つの機能部が、電気回路等のハードウェアによって構成されている形態でも良い。
【００７８】
（Ｂ）本実施形態においては、遅延時間算出部１７が、ＡＤコンバータ２２１から出力される反射波信号のサンプリング時間ΔＴの１／３となる反射波の波形データを生成する場合について説明したが、遅延時間算出部１７が、サンプリング時間ΔＴより短い間隔の反射波の波形データを生成する形態であれば良い。上述のように、サンプリング時間が短い程、正確な遅延時間ＴＤを求めることができ、逆に、サンプリング時間が長い程、遅延時間算出部１７の処理負荷が軽減されるため、遅延時間ＴＤの要求精度と、遅延時間算出部１７を含む物体検出ＥＣＵ１の処理負荷とを勘案して、遅延時間算出部１７が生成する反射波の波形データのサンプリング時間を決定すれば良い。
【００７９】
（Ｃ）本実施形態においては、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴが、送信波に含まれるパルスのパルス幅ＴＳ０の５０％である場合について説明したが、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴが、送信波に含まれるパルスのパルス幅ＴＳ０の３０％以上であれば良い。なお、ＡＤコンバータ２２１のサンプリング時間ΔＴが、送信波に含まれるパルスのパルス幅ＴＳ０の３０％未満であっても、送信電力が低い、又は、ノイズが大きい等の場合には、本発明の効果は少なからず発揮される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、例えば、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出装置に適用することができる。特に、ステレオカメラ及びレーダを介して、車両の周囲に存在する物体との距離を検出する物体検出装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る物体検出装置の構成の一例を示すブロック図
【図２】波形算出部による反射波の波形を求める方法の一例を説明するグラフ
【図３】送信波の波形と受信波の波形との相関値γの一例を説明する説明図
【図４】物体検出ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート
【図５】図４に示すフローチャートのステップＳ１０１における周期算出処理の一例を示す詳細フローチャート
【図６】図４に示すフローチャートのステップＳ１０３における強度算出処理の一例を示す詳細フローチャート
【符号の説明】
【００８２】
１    物体検出ＥＣＵ（物体検出装置の一部）
１１    送信指示部（送信手段の一部）
１２    受信信号取得部（受信信号取得手段）
１３    検出部（検出手段）
１４    強度算出部（強度算出手段）
１５    間隔算出部（間隔算出手段）
１６    波形算出部（波形算出手段）
１７    遅延時間算出部（遅延時間算出手段）
１８    距離算出部（距離算出手段）
２    周辺機器
２１    レーダ信号送信部（送信手段の一部）
２１１    ＤＡコンバータ
２１２    送信回路
２１３    アンテナ
２２    レーダ信号受信部（受信手段）
２２１    ＡＤコンバータ
２２２    受信回路
２２３    アンテナ
２３    ステレオカメラ（撮像手段）
【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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