(57)【要約】【課題】探知領域内に存在する物体について、ビームの形成及びその走査を行うことなく、所定の物体を検知できるようにする。【解決手段】反射波検出回路３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｈは、反射波の先頭位置を検出したときに“１”を遅延回路４４ａ，４４ｂ，・・・４４ｈへ出力する。受信側のシフトレジスタ４１ａ〜４１ｈは遅延回路４４ａ〜４４ｈから出力された値を転送クロック信号に応じて順次シフトする。自動車からの反射信号を受信した場合、自動車のボディの境界を代表する複数の位置の一つの位置からの反射に対して先頭を表す“１”が、送信側のシフトレジスタ４１ｉと受信器１ａ〜１ｈごとのシフトレジスタ４１ａ〜４１ｈの或る特定のレジスタ（段）に存在することになる。これらのレジスタのすべて又は殆どに“１”が存在することをａｎｄ回路４２３で検出することによって、自動車のボディを認識する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
探知用信号を送信する送信器と、前記探知用信号が探知領域に存在する物体により反射されて発生する反射信号を受信する、アレイ状に配置された受信器と、前記受信器による受信信号又はその変換データを時系列データとして順次入力するシフトレジスタと、前記シフトレジスタ上の所定位置に受信信号又はその変換データが到着しているか否かを検出して前記探知用信号の反射位置を特定する反射位置特定手段と、を備えた物体認識装置。
【請求項２】
前記シフトレジスタの転送クロックの周波数を制御して前記探知用信号の反射位置を特定する位置分解能を制御する位置分解能制御手段を備えた、請求項１に記載の物体認識装置。
【請求項３】
前記受信器と前記シフトレジスタの入力との間に、段数が可変であるＦＩＦＯ遅延回路を設けた、請求項１又は２に記載の物体認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、探知領域に存在する物体の形状を、超音波等を用いて認識する物体認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いた従来の物体探知装置は、超音波パルスを送信してからその反射波を受信するまでの時間を１対の送受信器で計測するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
超音波パルスを送信してから反射波を受信するまでの時間を１対の送受信器で計測する従来の物体探知装置では反射物体までの距離を測定することができても、その方向は分からず、位置を特定することができない。
【０００４】
また、超音波エコー診断装置などでは、アレイ状に配置された多数の受信センサからの信号を、時間差あるいは位相差を制御して加え合わせることにより特定方向に指向性（ビーム）を持たせ、このビームを走査することにより像を得ている。このような方法ではビームを走査しなければならないので、全体を走査するために時間がかかり、また全体の走査が完了するまで全容が分からず、ビームの走査から得られた情報を再構成しなければならないという問題がある。さらに、以上の処理は非常に複雑であるため低廉化しにくいという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、探知領域内に存在する物体について、ビームの形成及びその走査を行うことなく、所定の物体を認識できるようにした物体認識装置を提供することにある。
【０００６】
例えば超音波を反射する物体（壁、立ち木、縁石など）に自車が衝突するか否かの判断を自車のボディ形状まで考慮に含めて高速に行えること、あるいは蝙蝠のように暗闇の中で超音波により洞窟の壁面の位置を知り衝突することなく飛行できるようにすること、等を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、この発明の物体認識装置はまず次のように構成する。探知用超音波の送信器と、前記送信器からの送信信号が探知領域に存在する物体により反射されて発生する反射信号を受信するアレイ状に配置された受信器と、前記受信器による受信信号またはその変換データを時系列データとして順次入力する、受信器の１個に対して１本のシフトレジスタを用意する。
【０００８】
次にこの構成の複数本のシフトレジスタの特定複数個所のすべてあるいはそのほとんどに信号が到達していることを検出するａｎｄ回路を用意し、この特定複数個所をある位置に物体が存在する場合の反射波の到達時間に合わせておくと、その位置に物体が存在して超音波を反射すれば、このａｎｄ回路の出力が“１”となる。自動車のボディの境界を代表する複数の位置に対してａｎｄ回路を設け、そのいずれかが“１”を出力していることを検出することにより、今まさに物体が自動車のボディに衝突しようとしていることが分かる。
【０００９】
位置検出の分解能を上げるには、より小さい時間差を扱える必要があり、シフトレジスタの転送スピード、すなわちシフトクロックの周波数を上げなければならない。シフトクロックの周波数を上げると同じ段数では扱える全体の時間が小さくなってしまうので、検出範囲を変えないのであればシフトクロックの周波数に比例してシフトレジスタの段数も増やさなければならない。一方、検出範囲を広くするにはより大きな時間間隔を扱える必要があり、シフトレジスタの段数を増やさなければならない。従って分解能の拡大と検出範囲の拡大はともにシフトレジスタの段数の増加につながる。
【００１０】
そこでシフトレジスタの転送クロックの周波数を可変にするとともに受信センサとシフトレジスタの間に段数可変のＦＩＦＯを挿入してシフトレジスタの前半部分をＦＩＦＯに肩代わりさせてシフトレジスタによるハードウェア増加を抑える仕組みを設ける。ＦＩＦＯは２ポートＲＡＭなどにより実現できるので、シフトレジスタに比べ大幅にハードウェア量を削減できる。この構成では、まず分解能が小さい状態でシフトレジスタに全体の検出範囲を担わせ、まずおおよそどの位置に反射物体が存在するかを検出する。つぎにクリティカルな（興味のある）領域に存在する物体に対して分解能を上げ、詳細情報を獲得するというように使える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によればビームを走査することなく、直接複数の方向からの反射波を、距離を含めて検出することができ、高速な認識が可能となる。また、簡単なアーキテクチャで規則的な構成になるためハードウェア化に適しており、低消費電力での動作が期待できる。また注意を向けた対象に対して分解能を高めて位置を検出することが可能であるなど適応的な動作が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明の実施形態に係る物体認識装置１００の全体のブロック図である。図２は送信器と受信器の配置例、及び超音波が物体で反射して受信される様子を示す図である。
【００１３】
この例では、図２に示すように送信器１１の周囲に受信器１ａ〜１ｈをアレイ状に配置している。図１において、バースト信号発生器１２は送信タイミングでバースト信号を発生し、このバースト信号発生器１２から出力されるバースト信号（電気信号）は、送信器１１により超音波に変換されて探知領域内の物体に向けて放射される。受信器１ａ，１ｂ，・・・１ｈは、物体で反射された超音波を電気信号に変換する。反射波検出回路３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｈは、送信信号との相関を計算し、反射波の先頭位置を検出したときに“１”を、そうでないときは“０”という時系列データにし、これを遅延回路４４ａ，４４ｂ，・・・４４ｈへ出力する。物体の形状又は個数により、反射波の先頭が複数到着する場合には、その都度“１”を出力する。
【００１４】
上記遅延回路４４ａ，４４ｂ，・・・４４ｈは、２ポートＲＡＭなどから成るＦＩＦＯ遅延回路であり、その段数とクロック信号の周波数に応じた時間だけ遅延させた後にシフトレジスタ４１ａ，４１ｂ，・・・４１ｈへ入力する。
【００１５】
クロック信号発生器４３は、シフトレジスタ４１ａ〜４１ｉに対して転送クロック信号を与える。
【００１６】
受信側のシフトレジスタ４１ａ〜４１ｈには遅延回路４４ａ〜４４ｈから出力された値が入力される。送信側のシフトレジスタ４１ｉには遅延回路４４ｉを経由してバースト信号発生器１２からの信号が入力される。すなわち、送信側のシフトレジスタ４１ｉにはバースト信号の先頭位置で“１”が、それ以外で“０”が順次入力される。これらのシフトレジスタ４１ａ〜４１ｉは、転送クロック信号に同期して内容を順次シフトする。
【００１７】
制御部５は、バースト信号発生器１２へバースト信号の発生タイミング信号又はその周期制御信号を与え、クロック信号発生器４３へクロック信号の周波数制御信号を与え、遅延回路４４ａ〜４４ｉへ遅延回路の段数制御信号すなわち遅延時間制御信号を与える。また制御部５は、後述するａｎｄ回路４２３に対して、どのａｎｄ回路を有効にするかを選択する制御信号を与える。
【００１８】
なお、バースト信号の期間が距離分解能以下であり、また十分なＳＮ比が得られるときには、反射波検出回路３２ａ，３２ｂ，・・・３２ｈは省略できる。すなわち受信器１ａ，１ｂ，・・・１ｈの出力信号を論理レベルの信号に二値化してそのまま遅延回路４４ａ，４４ｂ，・・・４４ｈへ与えればよい。
【００１９】
最初、制御部５は、送信側の遅延回路４４ｉも受信側の遅延回路４４ａ〜４４ｈも段数０、すなわち「遅延時間＝０」に設定し、クロック信号発生器４３は、探索範囲からの受信信号（その変換信号）がシフトレジスタ４１ａ〜４１ｉにちょうど収まるような十分に低い周波数のクロック信号を供給する。このような状態で、先頭位置を表わす“１”の信号とそうでない“０”の信号を後段へ順次シフトしていく。
【００２０】
自動車のボディの境界を代表する複数の位置の一つの位置からの反射信号を受信した場合、先頭を表す“１”が、送信側のシフトレジスタ４１ｉと受信器１ａ〜１ｈごとのシフトレジスタ４１ａ〜４１ｈの或る特定のレジスタ（段）に存在することになる。従ってこれらのレジスタのすべて又は殆どに“１”が存在することをａｎｄ回路４２３で検出すると、自動車のボディの境界を代表するこの一つの位置に物体が存在することが分かる。このａｎｄ回路４２３が、この発明に係る「反射位置特定手段」に相当する。このような回路を自動車のボディの境界を代表する他の位置に対しても用意しておき、これらのいずれかから出力があることをｏｒ回路４２４で検出すれば、自動車のボディに物体が接触しようとしていることが分かる。
【００２１】
上記ａｎｄ回路４２３は、シフトレジスタの転送クロック周波数に応じて複数組備えている。すなわち、シフトレジスタの転送クロック周波数は距離分解能（検知しようとする反射位置の分解能）によって切り替えられるが、その切替に合わせて、用いるａｎｄ回路が選択される。
【００２２】
その後、距離分解能を上げるために、制御部５はクロック信号発生器４３が発生するクロック信号の周波数を上げるとともに、そのことによって不足するシフトレジスタの段数を、遅延回路を４４ａ〜４４ｉで肩代わりさせるために、遅延回路４４ａ〜４４ｉのＦＩＦＯの段数を所定の段数に設定する。この遅延回路の段数は、バースト信号の発生から所定時間後の所定時間範囲の受信信号の変換データがシフトレジスタに展開されるように定める。このように遅延回路を用いることにより、シフトレジスタによるハードウェアの増加が抑えられ、全体のハードウェア量を大幅に削減できる。
【００２３】
また、制御部５はａｎｄ回路４２３のうち、距離分解能に応じたａｎｄ回路を選択する。
【００２４】
このようにして、まず分解能が小さい状態でシフトレジスタに全体の検出範囲を担わせ、おおよそどの位置に反射物体が存在するかを検出し、次に、そのおおよその位置を含む比較的狭い領域に対して、分解能を上げた状態で検知を行う。このように分解能を段階的に高めていくことによって、短時間のうちに反射物体の詳細情報を獲得する。この分解能制御を行う制御部５、クロック信号発生器４３、及び遅延回路４４がこの発明に係る「位置分解能制御手段」に相当する。
【００２５】
上記ａｎｄ回路４２３として、自動車のボディの境界を代表する位置に対応するシフトレジスタの段の出力のみを入力するａｎｄ回路を設けるのではなく、シフトレジスタのすべての段の出力信号を入力するとともに、どの段の出力信号を有効にするかを「検出有効化入力ビット」で決定するように構成してもよい。すなわち、自動車のボディの境界を代表する位置に対応する段からの出力信号に対して上記「検出有効化入力ビット」を“１”にする。このことにより、すべてのａｎｄ回路はハードウェアとしては同じ構成になり、回路が単純化され高速動作が可能となる。
【００２６】
なお、以上に示した各実施形態では、超音波信号を探知用信号としたが、同様にして光波や電波を探知用信号としてもよい。
【００２７】
また、探知用送信信号が探知領域に存在する物体で反射することによる反射信号を受信する場合に限らず、探知領域に存在する物体が音波・光波・電波等をパッシブに放射するような場合にこの発明を適用してもよい。すなわち、物体の測距が不要である場合には、探知領域に存在する物体が放射する信号を直接受信して、その受信信号を検出データとすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施形態に係る物体認識装置の構成を示す図である。
【図２】同装置における送信器と受信器の配置例、及び超音波が物体で反射して受信される様子を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ，１ｂ・・・１ｈ…受信器
１１…送信器
１２…バースト信号発生器
３２ａ，３２ｂ・・・３２ｈ…反射波検出回路
４１ａ，４１ｂ・・・４１ｈ，４１ｉ…シフトレジスタ
４３…クロック信号発生器
４４ａ，４４ｂ・・・４４ｈ，４４ｉ…遅延回路
１００…物体認識装置
４２１…比較回路
４２２…参照データ記憶部
４２３…ａｎｄ回路
４２４…ｏｒ回路
【図１】
2009265010.tif 000003
【図２】
2009265010.tif 000004