超声波式物体检测装置的制作方法

本申请主张于2014年7月30日申请的日本申请号2014－155422号的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本公开涉及通过发送接收超声波来检测物体的超声波式物体检测装置。

背景技术：

在超声波式物体检测装置中，使超声波从超声波传感器发送，并且，由该超声波传感器接收超声波被障碍物反射而成的反射波。此外，以下将发送的超声波称为发送波。发送发送波之后的接收波形由于发送波的混响，信号强度变高。

专利文献1公开了在近距离处存在障碍物等而有反射波的情况下，对发送的混响波形加上反射后的波形，使混响波形的持续时间变长。

另外，在专利文献1中，在障碍物有无的判定之前设定基准时间。对基准时间设定发送超声波并与超声波发送同时接收的接收波信号的结束时间。这样设定的基准时间相当于没有障碍物时的混响时间。

而且，在障碍物有无的判定中，在与超声波发送同时接收的接收波信号的结束时间比基准时间长的情况下，判定为有近距离障碍物。

在专利文献1中，在障碍物有无的判定时测定出的混响时间比在障碍物有无的判定之前设定的基准时间长的情况下，判定为有近距离障碍物。但是，有即使在近距离处存在物体，混响时间也不变长的情况。因此，根据专利文献1的技术，不能够精度良好地检测在近距离处存在的物体。

专利文献1：日本专利第3296804号公报

技术实现要素：

本公开的目的在于提供能够精度良好地检测在近距离处存在的物体的超声波式物体检测装置。

在本公开的第一方式中，超声波式物体检测装置具备：第一混响延长判断部，其依次判断在超声波传感器发送发送波之后被上述超声波传感器检测到的混响音的持续时间亦即测量混响时间是否相对于基准混响时间延长；第二混响延长判断部，其在上述第一混响延长判断部判断为上述测量混响时间未相对于上述基准混响时间延长并且上述超声波传感器检测到上述发送波被物体反射产生的反射波的情况下，判断对上述测量混响时间加上从上述超声波传感器的接收信号中混响结束起到作为最初的上述反射波的第一反射波结束为止的时间后的时间亦即加算混响时间是否相对于上述基准混响时间延长；以及近距离物体检知部，其在判断为上述测量混响时间以及上述加算混响时间的任意一个相对于上述基准混响时间延长的情况下，判断为在有混响的时候接收反射波那样的近距离处存在物体。

若在超声波传感器的附近存在物体，则既有混响波与反射波重叠而能够作为一个波形观测的情况，也有在混响波与反射波重叠的波形存在缺口(notch)而在处理上能够作为两个波形观测的情况。而且，根据缺口的位置，也有尽管在有混响的时候在接收反射波那样的近距离处存在物体，但判断为测量混响时间未相对于基准混响时间延长的情况。

因此，在上述的超声波式物体检测装置中，即使在判断为测量混响时间未相对于基准混响时间延长的情况下，在超声波传感器检测到反射波的情况下，判断对测量混响时间加上从混响结束起到第一反射波结束为止的时间后的时间亦即加算混响时间是否相对于基准混响时间延长。这是因为在有混响的时候在接收反射波那样的近距离处存在物体的情况下，虽然是混响波与反射波重叠的波形，但存在由于缺口而被作为两个波观测的可能性。

在判断为加算混响时间相对于基准混响时间延长的情况下，也判断为在有混响的时候在接收反射波那样的近距离处存在物体。因此，能够精度良好地检测在近距离处存在的物体。

在本公开的第二方式中，超声波式物体检测装置具备：混响延长判断部，其依次判断在超声波传感器发送发送波之后被上述超声波传感器检测到的混响音的持续时间亦即测量混响时间是否相对于基准混响时间延长；以及近距离物体检知部，其在判断为上述测量混响时间相对于上述基准混响时间延长的情况下，判断为在有混响的时候在接收反射波那样的近距离处存在物体。上述近距离物体检知部基于上述混响延长判断部的判断结果，反复判断是否在上述近距离处存在物体。上述近距离物体检知部在判断为在上述近距离处存在物体的情况下为近距离检知状态，之后，即使在判断为上述测量混响时间未相对于上述基准混响时间延长的情况下，也将上述近距离检知状态保持规定反复次数。

若在超声波传感器的附近存在物体，则有混响波与反射波重叠的情况。但是，在反射波完全与混响波重叠的情况下等，根据混响波与反射波的重叠的情况，也有测量混响时间相对于基准混响时间不延长的情况。但是，物体不会突然消失，所以在判断为在近距离处存在物体的情况下，在短暂的期间，在近距离处存在物体的可能性较高。因此，在上述的超声波式物体检测装置中，在判断为在近距离处存在物体的情况下设为近距离检知状态，之后，即使在判断为测量混响时间未相对于基准混响时间延长的情况下，也将近距离检知状态保持规定次数。这样一来，能够精度良好地检测在近距离处存在的物体。

附图说明

参照附图，通过下述的详细描述，本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点会变得更加明确。在附图中，

图1是物体检知系统1的结构图，

图2是图1的ECU执行的处理的主程序，

图3是详细地示出图2的步骤S12的近距离检知处理的流程图，

图4是混响波R0与第一反射波R1重叠的状态的一个例子，

图5是详细地示出图3的步骤S134的近距离保持判定处理的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。图1所示的物体检知系统1安装于车辆2，具备报告装置3、超声波传感器10、以及成为本公开的超声波式物体检测装置的实施方式的ECU20。报告装置3是显示装置、扬声器。从该报告装置3输出向驾驶员通知检知到物体的消息、声音。

对于超声波传感器10，在图1中为了方便，仅示出了一个，但也可以具备多个超声波传感器10。如图1所示，超声波传感器10具备发送接收元件11、发送电路部12、接收电路部13、以及控制部14。

发送接收元件11发送超声波，并且接收所发送的超声波(以下，称为发送波)被外部的物体反射产生的反射波。发送接收元件11这一个元件兼顾发送和接收。

发送电路部12对超声波区域的规定频率的正弦波进行脉冲调制而生成脉冲信号。基于该脉冲信号，使超声波从发送接收元件11周期性地输出。输出超声波的周期例如为数百毫秒。接收电路部13对在将发送波发送后在发送接收元件11产生的信号(以下，称为接收信号)进行放大以及AD转换并输出给控制部14。

控制部14向发送电路部12输出指示使其生成脉冲信号的指示信号。另外，从接收电路部13获取接收信号。然后，基于获取到的接收信号，进行混响时间的测量和反射波的检测。混响时间是将发送波发送之后，接收信号的信号强度(以下，称为接收信号强度)第一次下降到强度阈值TH_A为止的时间。该时间是指混响音的持续时间。以下将控制部14测量出的混响时间称为测量混响时间。

反射波的检知从将发送波发送之后，经过了测量混响时间的时刻开始。反射波的检测是用于判定接收信号强度超过了强度阈值TH_A的时刻的。在本实施方式中，使测量混响时间的决定所使用的强度阈值TH_A和反射波的检测所使用的强度阈值TH_A为相同的值，但也可以使它们为相互不同的值。

混响学习值由ECU20决定，并输出给控制部14。此外，到学习混响学习值为止使用规定的初始值。控制部14在开始反射波的检测之后，对到接收信号强度超过强度阈值TH_A的时刻为止的时间乘以声速，计算到物体的距离。以下，将超声波传感器10的控制部14计算出的距离设为检知距离D。超声波传感器10通过LIN总线40与ECU20连接。控制部14向ECU20输出测量混响时间、检知距离D、反射波超过强度阈值TH_A的时间、反射波小于强度阈值TH_A的时间、以及波高值。波高值是从反射波超过强度阈值TH_A起到小于该强度阈值TH_A为止的期间的最大值。

ECU20是具备了CPU、ROM、RAM、输入输出接口、以及存储器25等的公知的电路构成。通过由CPU执行存储于ROM或者存储器25的程序，ECU20作为第一混响延长判断部21、第二混响延长判断部22、混响学习部23、以及近距离物体检知部24发挥作用。第一混响延长判断部21相当于第一混响延长判断部以及混响延长判断部。这些各部21～24的处理使用图2以后的附图进行说明。此外，也可以通过一个或者多个IC等以硬件的方式构成ECU20执行的功能的一部分或者全部。

该ECU20与车内LAN30连接。在车内LAN30也连接有报告装置3，ECU20在检测到在报告范围内存在物体的情况下，从报告装置3报告在报告范围内存在物体。

ECU20执行图2所示的处理。在此，图2所示的处理在点火开关接通的期间，以超声波输出周期周期性地执行。在图2中，步骤S10由第二混响延长判断部22进行，步骤S6、S14由第一混响延长判断部21进行，步骤S8由混响学习部23进行。

在步骤S6中，判断检知距离模式是长距离模式还是近距离模式。该检知距离模式在后述的步骤S14中决定。近距离模式是在判断为在有混响的时候在接收第一反射波R1那样的近距离处存在物体的可能性时的模式。该检知距离模式的初始模式为长距离模式。在检知距离模式为长距离模式的情况下，进入步骤S8。

在步骤S8中，进行混响学习处理。混响学习处理是更新混响学习值的处理。混响学习值基于超声波传感器10的控制部14测量出的测量混响时间来设定。测量混响时间根据超声波传感器10的状态变化，因此混响学习值也更新。混响学习值相当于基准混响时间。

在本实施方式中，混响学习值以如下方式决定。首先，将符合以下的条件1、条件2双方的测量混响时间存储于存储器25。条件1是测量混响时间正常，条件2是检知距离模式为长距离模式且未检测到物体。预先设定测量混响时间的正常范围，若测量混响时间在正常范围内，则测量混响时间正常。条件1是判断包括超声波传感器10的系统正常的条件。将符合该条件1、2的测量混响时间存储于存储器25。

而且，若在存储器25存储有规定次数以上的测量混响时间，则从存储器25以从新到旧的顺序将测量混响时间提取规定次数。将该规定次数的测量混响时间的最大值更新为混响学习值。规定次数的测量混响时间是在从点火接通到断开为止的期间存储的测量混响时间。

若将已更新的混响学习值与更新前的混响学习值比较的结果为没有变化，则将混响学习状态设为0，若结果为有变化则将混响学习状态设为1。另外，在点火接通后或者放弃混响学习值之后，在决定初次的混响学习值之前，将混响学习状态设为2。即，就混响学习状态而言，0是指混响学习值没有变化，1是指混响学习值存在变化，2是指学习未结束。以上是对步骤S8的混响学习处理的说明。

在步骤S6中判断为检知距离模式是近距离模式的情况下，执行步骤S10。在步骤S10中，判断混响学习状态是否为2。在混响学习状态为2的情况下(S10：是)进入步骤S14，在混响学习状态不是2，即为0或者1的情况下(S10：否)进入步骤S12。

在步骤S12中进行近距离检知处理。近距离检知处理是在图3中详细示出的处理。在图3中，步骤S120、S122由第一混响延长判断部21进行，步骤S126、S130由第二混响延长判断部22进行，剩余的步骤由近距离物体检知部24进行。

在步骤S120中，进行设为近距离标志＝0、检知距离D＝0的初始化。在步骤S122中，判断测量混响时间是否相对于混响学习值延长。具体而言，该判断是将这次的测量混响时间与混响学习值+规定时间Δt进行比较。在比较的结果是测量混响时间更大的情况下，视为测量混响时间相对于混响学习值延长(S122：是)。

不将混响学习值直接与测量混响时间进行比较，而是加上Δt的理由是因为考虑到根据超声波传感器10的状态使测量混响时间变长。另外，并非必须对混响学习值加上Δt，也可以将混响学习值直接与测量混响时间进行比较。

在判断为存在混响延长的情况下(S122：是)进入步骤S124。在步骤S124中，确定在近距离处存在物体。具体而言，使近距离标志为1。近距离标志是在判断为在近距离检测到物体的情况下设为1的标志。另外，在步骤S124中也决定检知距离D。检知距离D是对混响学习值乘以声速而得的值。由于第一反射波R1埋没于混响波R0，所以不能够检测第一反射波R1来计算检知距离D。因此，代替第一反射波R1的检测时间使用混响学习值。

在步骤S122中判断为没有混响延长的情况下(S122：否)进入步骤S126。在步骤S126中，超声波传感器10的控制部14基于输出给ECU20的信号，判断是否存在反射波。

在判断为没有反射波的情况下(S126：否)进入步骤S128。在步骤S128中，使近距离标志为0，并且，使检知距离D为最大值。检知距离D＝最大值是指未检测到物体。

在判断为存在反射波的情况下(S126：是)进入步骤S130。在步骤S130中，进行混响碎片检查。混响碎片检查以如下方式进行。首先，将混响波R0和第一反射波R1耦合。将耦合后的波(以下，称为耦合波)视为混响波R0，决定加算混响时间。加算混响时间是对测量混响时间加上从测量混响时间的结束时刻起到第一反射波R1结束为止的时间后的时间。

代替测量混响时间使用该加算混响时间，并与步骤S122相同地，与混响学习值+Δt进行比较。在比较的结果是加算混响时间更大的情况下并且在第一反射波R1的波高值即第一反射波R1的最大信号强度饱和的情况下，视为存在混响延长。在判断为存在混响延长的情况下，使近距离标志为1。另外，若使近距离标志为1，则将检知距离D设为对混响学习值乘以声速而得的值。另一方面，若加算混响时间在混响学习值+Δt以下，则判断为没有混响延长，并使近距离标志为0。

如图4所示，计算加算混响时间，并与测量混响时间相同地，与混响学习值+Δt进行比较的理由是因为有时在混响波R0和第一反射波R1重叠的波形存在接收信号强度暂时在强度阈值TH_A以下的缺口N。由于该缺口N，存在导致在步骤S122中判断为没有混响延长的情况。但是，图4所例示的波形中，混响波R0与第一反射波R1也有重叠。因此，将加算混响时间与混响学习值+Δt进行比较。

执行该步骤S130后进入步骤S132。另外，在执行了步骤S124、S128的情况下，也进入步骤S132。在步骤S132中，判断近距离保持标志是否为0。近距离保持标志是用于在使近距离标志为1之后，暂时保持处于物体在近距离的状态这样的判断结果的标志。近距离保持标志＝1意味着近距离检知中，0意味着不是近距离检知中。近距离保持标志＝1相当于近距离检知状态。该近距离保持标志在执行后述的步骤S138的情况下为1，在步骤S134中，在满足规定的条件的情况下为0。

若近距离保持标志不为0，即近距离保持标志为1，则步骤S132的判断为“否”，进入步骤S134。在步骤S134中，进行近距离保持判定。近距离保持判定是判定是否将近距离保持标志保持为1的处理。

近距离保持判定是图5中详细示出的处理。在图5中，步骤S1344由第一混响延长判断部21进行，剩余的步骤由近距离物体检知部24进行。在步骤S1340中，判断近距离保持计数器是否为5。近距离保持计数器取0～5的值。即，近距离保持计数器的最大值为5。

在近距离保持计数器不到5的情况下(S1340：否)进入步骤S1344，在近距离保持计数器为5的情况下(S1340：是)，进入步骤S1342。

在步骤S1342中，使近距离保持标志＝0、近距离保持计数器＝0。由于使近距离保持标志＝0，所以不保持设为近距离检知中的状态。而且，由于不保持设为近距离检知中的状态，所以近距离保持计数器也为0，即进行复位。执行步骤S1342之后进入步骤S1344。

在步骤S1344中，判断测量混响时间是否相对于混响学习值延长。判断方法与图3的步骤S122相同。在判断为存在测量混响时间的延长的情况下进入步骤S1346。在步骤S1346中，使近距离保持计数器为0。因此，之后五次保持近距离检知中的状态。在判断为测量混响时间相对于混响学习值延长的情况下，由于在步骤S124中确定在近距离处存在物体，所以使近距离保持计数器为0，之后五次保持近距离检知中的状态。

在步骤S1344中，判断为没有测量混响的延长的情况下(S1344：否)进入步骤S1348。在步骤S1348中，使近距离保持计数器增加1。之后，进入步骤S1350。

在步骤S1350中，判断是否到第一反射波R1超过强度阈值TH_A为止的时间、即作为第一反射波R1的检测时间的TOF1在混响学习值的两倍以下并且第一反射波R1的波高值未饱和。

该判断是判断是否在近距离处存在物体而产生多重反射，原本的第一反射波R1埋没于混响波R0，而在能够观测到的外观上的第一反射波R1是实际上由于两次反射产生的第二波的反射波。

若未能够观测到第一反射波R1，但第一反射波R1埋没于混响波R0，则原本的第一反射波R1的观测时间在测量混响时间以下。而且，在原理上，观测两次反射的时间是第一反射波R1的观测时间的两倍。因此，若原本的第一反射波R1埋没于混响波R0，在能够观测到的外观上的第一反射波R1实际上是由于两次反射产生的反射波，则TOF1≤混响学习值×2成立。

另外，由于两次反射而产生的反射波由于传播了原本的第一反射波R1的两倍的距离所以衰减较大，所以波高值远远小于原本的第一反射波R1。

因此，在TOF1在混响学习值的两倍以下并且第一反射波R1的波高值未饱和的情况下(S1350：是)，能够推断为所观测的第一反射波R1实际上是由于两次反射产生的反射波。因此，若步骤S1350的判断为“是”，则进入步骤S1352，使近距离保持计数器为0。

若使近距离保持计数器为0，则如上述那样，之后五次保持近距离保持标志＝1的状态、即近距离检知中的状态。在执行了步骤S1352的情况下、在步骤S1350的判断为“否”的情况下、以及在执行了步骤S1346的情况下，结束图5的近距离保持判定处理。

将说明返回到图3。在进行了步骤S134的近距离保持判定的情况下，进入后述的步骤S140。若近距离保持标志为0，步骤S132的判断为“是”，则进入步骤S136。

在步骤S136中，判断近距离标志是否为1。若近距离标志为1则步骤S136的判断为“是”，进入步骤S138。在步骤S138中，使近距离保持标志为1，并使近距离保持计数器为0。

由于近距离标志为1，即在近距离检测到物体，所以使近距离保持标志为表示近距离检知中的1。另外，由于从设为近距离检知中之后，保持近距离检知中的状态五次，所以使近距离保持计数器为0。

执行步骤S138之后，进入步骤S140。另外，在执行了步骤S134的情况下、步骤S136的判断为“否”的情况下也进入步骤S140。在步骤S140中，判断近距离保持标志是否为1。若该判断为“否”，则结束图3的处理。另一方面，若判断为“是”，则进入步骤S142。

在步骤S142中，确定在近距离处存在物体。该步骤S142的处理与步骤S124相同。因此，使近距离标志为1，将检知距离D设为对混响学习值乘以声速而得的值。

即使未观测到混响延长(S122：否)，近距离保持标志＝1的状态也保持到近距离保持计数器成为5为止。因此，即使未观测到混响延长(S122：否)，到近距离保持计数器成为3为止，也确定在近距离处存在物体。

在结束图3的处理的情况下，进入图2的步骤S14。另外，在步骤S10的判断为“是”的情况下、以及执行了步骤S8的情况下，也进入步骤S14。此外，在长距离模式下，不执行近距离检知处理(S12)，但与近距离检知处理(S12)的执行有无无关，在超声波传感器10的控制部14中基于接收信号强度A与强度阈值TH_A的比较来进行物体检测。

在步骤S14中，决定检知距离模式。对于检知距离模式，在近距离标志＝1的情况下或者TOF1比例如设定为40cm的学习许可距离小的情况下，设为近距离模式。另一方面，在近距离标志＝0且TOF1在学习许可距离以上的情况下，设为长距离模式。如上述那样，此处设定的检知距离模式在下次的步骤S6的执行时作为参考。

(实施方式的效果)

若在超声波传感器10的附近存在物体，则有时混响波R0与第一反射波R1重叠而能够作为一个波形观测。但是，如图4所例示那样，也有在混响波R0与第一反射波R1重叠的波形存在缺口N，在处理上能够作为两个波形观测的情况。而且，也有根据缺口N的位置，尽管在有混响的时候在接收第一反射波R1那样的近距离处存在物体，但判断为测量混响时间相对于混响学习值未延长的情况。

因此，在本实施方式中，即使判断为测量混响时间相对于混响学习值未延长(S122：否)，在超声波传感器10检测到反射波(S126：是)，判断为有在有混响的时候在接收第一反射波R1那样的近距离处存在物体的可能性的情况下(S6：近距离模式)，也进行混响碎片检查(S130)。

在混响碎片检查中，判断对测量混响时间加上从混响结束起到第一反射波R1的结束时刻为止的时间后的时间亦即加算混响时间是否相对于混响学习值延长。这是因为若在有混响的时候在接收第一反射波R1那样的近距离处存在物体，则虽然是混响波R0与第一反射波R1重叠的波形，但存在由于缺口N，被作为两个波观测的可能性。

在混响碎片检查中，基于加算混响时间比混响学习值+Δt大，视为存在混响延长而使近距离标志为1。由于进行该混响碎片检查，所以能够精度良好地检测在近距离处存在的物体。

另外，在该混响碎片检查中，不仅考虑加算混响时间与混响学习值的比较，也考虑第一反射波R1的波高值进行判断。这是因为在第一反射波R1与混响波R0耦合的情况下，与混响波R0相同，第一反射波R1的波高值也较大，饱和的可能性较高。而且，在加算混响时间比混响学习值+Δt大并且第一反射波R1的波高值饱和的情况下，视为存在混响延长而使近距离标志为1。因此，与仅基于加算混响时间来决定是否使近距离标志为1相比，检测在近距离处存在的物体的精度得到提高。

另外，在本实施方式中，利用以下的点，也能够精度良好地检测在近距离处存在的物体。即使在有混响的时候在接收第一反射波R1那样的近距离处存在物体，根据混响波R0与第一反射波R1的重叠的情况，也有测量混响时间相对于混响学习值不延长的情况。但是，物体不会突然消失。因此，像本实施方式那样，在判断为在近距离处存在物体而使近距离标志＝1之后，即使在判断为测量混响时间相对于混响学习值未延长的情况下(S1344)，也保持近距离标志＝1的状态最低五次。由此，能够精度良好地检测在近距离处存在的物体。

并且，在本实施方式中，在TOF1在混响学习值的两倍以下并且第一反射波R1的波高值未饱和的情况下(S1350：是)，将近距离保持计数器复位为0(S1350、S1352)。由此，将近距离保持标志保持为1的次数增加。这是因为在尽管TOF1在混响学习值的两倍以下，但在第一反射波R1的波高值未饱和的情况下，考虑到原本的第一反射波R1埋没于混响波R0，所观测的第一反射波R1是原本的第一反射波R1再反射而产生的反射波。通过执行该步骤S1350、S1352，保持近距离保持标志为1的状态，在实际上在近距离处存在物体的情况下，检测在近距离处存在的物体的精度也得到提高。

另外，在本实施方式中，在TOF1在学习距离以上的情况下设定的长距离模式的情况下，执行混响学习处理(S8)更新混响学习值。由于测量混响时间根据超声波传感器10的状态而变化，所以也依次更新与测量混响时间相比较的混响学习值，由此基于测量混响时间与混响学习值的比较的物体检测精度得到提高。

另外，在本实施方式中，在检知距离模式为近距离模式的情况下进行近距离检知处理(S12)，若检知距离模式为长距离模式，则不进行近距离检知处理。即，在未判断为有在近距离处存在物体的可能性的情况下，不进行近距离检知处理。由此，能够抑制在近距离不存在物体却判断为在近距离处存在物体。

例如，在上述的实施方式中，使用混响学习值作为基准混响时间。即，在上述的实施方式中，学习基准混响时间。但是，基准混响时间也可以是预先设定的恒定时间(变形例1)。另外，在混响碎片检查(S130)中，也可以仅基于加算混响时间来决定是否使近距离标志为1(变形例2)。这是因为根据硬件的式样，也有即使混响较大但最大信号强度不饱和的情况。另外，在步骤S1350中，也可以不判断波高值是否饱和，而仅判断TOF1是否在混响学习值的两倍以下(变形例3)。另外，近距离保持计数器的最大值也可以是5以外的数目(变形例4)。

在此，该申请所记载的流程图、或者流程图的处理由多个部分(或者也称为步骤)构成，各部分例如被表述为S10。并且，各部分能够分割为多个子部分，另一方面，也能够将多个部分合为一个部分。并且，这样构成的各部分也能够作为设备、模块、以及方法提及。

本公开依照实施例进行了描述，但应该理解本公开并不限定于该实施例、结构。本公开也包含各种变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种组合、方式、以及在其包含一个要素，一个以上，或者一个以下的其它的组合、方式也在本公开的范畴、思想范围内。