物体检测装置以及物体检测方法

技术领域

本发明涉及物体检测装置以及物体检测方法。

背景技术

以往，研究了判定存在于车辆的周围的物体的高度的技术。作为这样的技术，例如公知有在车辆的不同高度位置、车辆的不同前后位置设置多个超声波传感器，通过该多个超声波传感器收发超声波，由此判定物体的高度的技术。

专利文献1：日本特开2015-105915号公报

专利文献2：日本特开2014-215283号公报

专利文献3：日本特开2018-204964号公报

然而，上述那样的现有技术需要在车辆的不同高度位置、车辆的不同前后位置设置多个超声波传感器，所以车辆的设计的自由度受限。

发明内容

因此，本发明的课题之一是得到一种能够判定物体的高度而不损失车辆的设计的自由度的物体检测装置以及物体检测方法。

作为本发明的一个例子的物体检测装置具备：取得部，其以不同的规定时刻多次取得基于由搭载于车辆的收发部进行的发送波的发送和由上述收发部进行的来自物体的反射波的接收的结果检测出的从上述收发部到上述物体的距离亦即物体距离，并且取得在取得上述多次的上述物体距离的期间移动了的上述车辆的移动距离；以及判定部，其基于由上述取得部取得的多个上述物体距离、和上述移动距离，来判定上述物体的高度。

根据这样的结构，无论收发部的位置如何，都能够基于物体距离和移动距离，来判定物体的高度。因此，能够判定物体的高度而不损失车辆的设计的自由度。

在上述物体检测装置中，例如上述判定部在上述多次的规定次数的上述物体距离与上述多次的上述规定次数之后的次数的上述物体距离之差的绝对值、与从上述规定次数到上述之后的次数的上述移动距离之差的绝对值是阈值以下的情况下，判定为上述物体的高度是上述收发部的安装高度以上。

根据这样的结构，例如能够检测高度是收发部的安装高度以上的物体。

在上述物体检测装置中，例如上述判定部在将斜边的长度设为上述多次的规定次数的上述物体距离并将对边的长度设为上述收发部的安装高度的第一直角三角形的邻边的长度、与将斜边的长度设为上述多次的上述规定次数之后的次数的上述物体距离并将对边的长度设为上述收发部的安装高度的第二直角三角形的邻边的长度之差的绝对值、和从上述规定次数到上述之后的次数的上述移动距离之差的绝对值是阈值以下的情况下，判定为上述物体的高度小于上述收发部的安装高度。

根据这样的结构，例如能够检测高度小于收发部的安装高度物体。

在上述物体检测装置中，例如上述判定部在上述第一直角三角形的邻边的长度与上述第二直角三角形的邻边的长度之差的绝对值、与上述移动距离之差的绝对值是阈值以上的情况下，不判定上述物体的高度。

上述物体检测装置，例如具备多个上述收发部，其在上述车辆的宽度方向的位置不同。

根据这样的结构，例如能够按沿车辆的宽度方向排列的多个收发部的每一个，来进行物体的高度的判定。因此，能够判定位于车辆的周围的比较大范围内的物体的高度。

作为本发明的一个例子的物体检测方法是由物体检测装置执行的物体检测方法，其包含以下步骤：以不同的规定时刻多次取得基于由搭载于车辆的收发部进行的发送波的发送和由上述收发部进行的来自物体的反射波的接收的结果检测出的从上述收发部到上述物体的距离亦即物体距离，并且取得在取得上述多次的上述物体距离的期间移动了的上述车辆的移动距离的步骤；以及基于已取得的多个上述物体距离、和上述移动距离，来判定上述物体的高度的步骤。

根据这样的结构，无论收发部的位置如何，都能够基于物体距离和移动距离，来判定物体的高度。因此，能够判定物体的高度而不损失车辆的设计的自由度。

附图说明

图1是表示实施方式的车辆的结构的一个例子的俯视图。

图2是表示实施方式的车辆控制装置的结构的一个例子的框图。

图3是表示实施方式的物体检测装置的功能结构的一个例子的框图。

图4是表示在实施方式中检测物体时的回波信息的一个例子的图。

图5是说明实施方式的物体检测装置执行的物体的高度的判定方法的图，且是物体的高度是收发部的安装高度以上的情况下的图。

图6是说明实施方式的物体检测装置执行的物体的高度的判定方法的图，且是物体的高度小于收发部的安装高度的情况下的图。

图7是表示实施方式的物体检测装置执行的处理(物体检测方法)的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。以下记载的实施方式的结构以及由该结构带来的作用以及效果是一个例子，本发明并不限于以下的记载内容。

图1是表示实施方式的车辆1的结构的一个例子的俯视图。车辆1是搭载本实施方式的物体检测装置的车辆的一个例子。本实施方式的物体检测装置是基于通过从车辆1发送超声波并接收来自物体的反射波而取得的TOF(Time Of Flight：飞行时间)、多普勒频移信息等，来检测存在于车辆1的周边的物体的装置。

本实施方式的物体检测装置具有多个收发部21A～21H(以下，在不需要区别多个收发部21A～21H的情况下，简称为收发部21。)。各收发部21设置在作为车辆1的外部的车体2，朝向车体2的外侧发送超声波(发送波)，接收来自存在于车体2的外侧的物体的反射波。在图1所示的例子中，在车体2的前端部配置有多个(作为一个例子，是四个)收发部21A～21D，在后端部配置有多个(作为一个例子，是四个)收发部21E～21H。多个收发部21A～21D在车辆1的宽度方向的位置不同。另外，多个收发部21E～21H在车辆的宽度方向的位置不同。此外，收发部21的数量以及设置位置并不限于上述例。

图2是表示实施方式的车辆控制装置10的结构的一个例子的框图。车辆控制装置10包含物体检测装置11以及ECU12。车辆控制装置10基于从物体检测装置11输出的信息，进行用于控制车辆1的处理。

物体检测装置11包含多个收发部21以及控制部22。各收发部21包含利用压电元件等而构成的振子31、放大器等，是通过振子31的振动实现超声波的收发的部件。具体而言，各收发部21作为发送波发送根据振子31的振动而产生的超声波，检测由该发送波被物体О反射的反射波导致的振子31的振动。该物体О包含车辆1应避免接触的物体О、以及车辆1行驶的路面G。振子31的振动被转换为电信号，能够基于该电信号，取得表示来自物体О的反射波的强度(振幅)的随时间变化的回波信息。能够基于该回波信息，取得与从收发部21(车体2)到物体О的距离对应的TOF等。

回波信息可以基于由一个收发部21取得的数据而生成，也可以基于由多个收发部21的各个取得的多个数据而生成。例如，关于存在于车体2的前方的物体О的回波信息也可以基于由配置在车体2的前方的四个收发部21A～21D(参照图1)中的两个以上取得的两个以上数据(例如，平均值等)而生成。同样，关于存在于车体2的后方的物体О的回波信息也可以基于由配置在车体2的后方的四个收发部21E～21H(参照图1)中的两个以上取得的两个以上数据而生成。

此外，在图2所示的例子中，虽例示出了利用单个振子31进行发送波的发送和接收波的接收双方的结构，但收发部21的结构并不限于此。例如，也可以如分别独立地设置发送波的发送用的振子和反射波的接收用的振子的结构那样，将发送侧和接收侧分离的结构。

控制部22包含输入输出装置41、存储装置42以及处理器43。输入输出装置41是用于在控制部22与外部(收发部21、ECU12等)之间实现信息的收发的接口设备。存储装置42包含ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等主存储装置、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等辅助存储装置。处理器43是执行用于实现控制部22的功能的各种处理的集成电路，例如包含根据程序进行动作的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、为面向特定用途而设计的ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等。处理器43通过读出并在执行存储于存储装置42的程序，来执行各种运算处理以及控制处理。

ECU12是基于从物体检测装置11等取得的各种信息，执行用于控制车辆1的各种处理的单元。ECU12具有输入输出装置51、存储装置52以及处理器53。输入输出装置51是用于在ECU12与外部机构(物体检测装置11、车速传感器54、驱动机构、制动机构、转向操纵机构、变速机构、车内显示器、扬声器等)之间实现信息的收发的接口设备。存储装置52包含ROM、RAM等主存储装置、HDD、SSD等辅助存储装置。处理器53是执行用于实现ECU12的功能的各种处理的集成电路，例如包含CPU、ASIC等。处理器53读出存储于存储装置52的程序并执行各种运算处理以及控制处理。

车速传感器54例如具有设置在车辆1的车轮的附近的霍尔元件，是检测车轮的旋转量或者每单位时间的转速的传感器。车速传感器54将表示检测出的旋转量或者转速的轮速脉冲数作为用于计算车速的传感器值而输出。ECU12能够基于从车速传感器54取得的传感器值，来计算车辆1的移动速度(车速)、移动量等。

图3是表示实施方式的物体检测装置11的功能结构的一个例子的框图。本实施方式的物体检测装置11包含取得部101以及判定部102。上述功能的结构构件101、102通过图2例示那样的物体检测装置11的硬件结构构件、以及固件、程序等软件结构构件的配合来实现。

取得部101取得各种信息。例如，取得部101处理由收发部21取得的数据，并生成各种信息。取得部101例如进行对与振子31的振动对应的电信号的放大处理、滤波处理、包络线处理等，生成表示由收发部21发送并被物体O反射的反射波的强度(振幅)的随时间变化的回波信息。基于该回波信息，来检测与存在于车辆1的周边的物体O对应的TOF，计算即取得从收发部21(车体2)到物体O的距离(以后，也称为物体距离)。取得部101以收发部21的发送波的发送以及反射波的接收亦即收发为单位，取得物体距离。即、取得部101以不同的规定时刻多次取得物体距离。

图4是表示在实施方式中检测出物体O时的回波信息的一个例子的图。在图4中例示出了收发部21收发的超声波的强度的随时间变化的回波信息的包络线L11。在图4所示的图表中，横轴与时间(TOF)对应，纵轴与由收发部21收发的超声波的强度对应。

包络线L11示出了表示振子31的振动的大小的强度的随时间变化。从该包络线L11可读出以下内容，即、振子31从时刻t0被驱动时间Ta而振动，从而发送波的发送在时刻t1结束，然后在到达时刻t2之前的时间Tb的期间，由惯性引起的振子31的振动一边衰减一边继续。因此，在图4所示的图表中，时间Tb与所谓的混响时间对应。

包络线L11在从发送波的发送开始的时刻t0经过了时间Tp的时刻t4，到达振子31的振动的大小成为检测阈值Th1以上的峰值。该检测阈值Th1是为了识别振子31的振动是由来自作为检测对象的物体O(其它车辆、构造物、行人等)的反射波的接收导致的、还是由来自检测对象的物体O以外的物体(例如，路面G等)的反射波的接收导致的而设定的值。具有检测阈值Th1以上的峰值的振动能够视为是由来自检测对象的物体O的反射波的接收导致的。

在本例的包络线L11中，示出了在时刻t4以后，振子31的振动衰减的情况。因此，时刻t4与来自物体O的反射波的接收结束的时刻、换言之在时刻t1最后发送的发送波作为反射波返回的时刻对应。

另外，在包络线L11中，作为时刻t4的峰值的开起点的时刻t3与来自物体O的反射波的接收开始的时刻、换言之在时刻t0最初发送的发送波作为反射波返回的时刻对应。因此，时刻t3与时刻t4之间的时间ΔT与作为发送波的发送时间的时间Ta相等。

根据以上情况，为了利用TOF求出从超声波的收发源到物体O的距离，需要求出发送波开始被发送的时刻t0与反射波开始被接收的时刻t3之间的时间Tf。该时间Tf能够通过从作为时刻t0与反射波的强度超过检测阈值Th1并到达峰值的时刻t4的差的时间Tp、减去与作为发送波的发送时间的时间Ta相等的时间ΔT而求出。

发送波开始被发送的时刻t0能够容易地确定为物体检测装置11开始动作的时刻，作为发送波的发送时间的时间Ta通过设定等而被预先决定。因此，通过确定反射波的强度到达成为检测阈值Th1以上的峰值的时刻t4，能够求出从收发源到物体O的距离(物体距离)。取得部101例如通过上述那样的方法来计算物体距离。

另外，取得部101从ECU12接收即取得车辆1的移动速度。此外，取得部101也可以接收车速传感器54的传感器值，基于该传感器值来计算车辆1的移动速度。

判定部102基于由取得部101取得的多个物体距离、和车辆1的移动速度，来判定物体О的高度(以后，也称为物体高度H2)。例如，判定部102根据由取得部101取得的多个物体距离和基于车辆1的移动速度的车辆1的移动距离，来判定物体О的高度。判定部102例如能够判定物体О的高度是否是收发部21的安装高度(以后，也称为收发部高度H1)以上。这里，物体О的高度以及收发部21的安装高度例如是距路面G的高度。即、路面G是物体О的高度以及收发部21的高度的基准。收发部高度H1是从路面G到收发部21的规定位置(例如，振子31的中心等)的高度，是已知的值。

图5是说明实施方式的物体检测装置11执行的物体О的高度的判定方法的图，是物体О的高度是收发部21的安装高度以上的情况下的图。判定部102能够使用下述的方法，来判定物体О的高度是收发部21的安装高度以上的情况。这里，图5是车辆1以收发部21从位置P1移动到位置P2的方式移动，在位置P1和位置P2的各个进行收发部21的收发的情况下的例子。即、位置P1是收发部21进行规定次数的收发的位置，位置P2是收发部21进行规定次数之后的一次(作为一个例子，是下一次)的收发的位置。此时的车辆1的移动距离Y是位置P2与位置P1之间的距离，通过车辆1的移动速度和从上述规定次数到上述之后的次数的时间的乘积来计算。这里，将规定次数即位置P1的收发部21与物体О的距离设为距离F1，将规定次数之后的次数即位置P2的收发部21与物体О的距离设为距离F2。判定部102在距离F1与距离F2之差的绝对值、与车辆1的移动距离Y之差的绝对值是阈值K以下的情况下，判定为物体高度H2是收发部高度H1以上。即、判定部102在下述的式(1)成立的情况下，判定为物体高度H2是收发部高度H1以上。

||(F1－F2)|－Y|≤K···(1)

这里，阈值K作为一个例子是“0”。即、判定部102在距离F1与距离F2之差的绝对值、和车辆1的移动距离Y一致的情况下，判定为物体高度H2是收发部高度H1以上。此外，阈值K也可以是大于“0”的值。例如，阈值K也可以是与TOF的偏差对应的距离F1的偏差和距离F2的偏差之差的最大值，例如可以是2～3[cm]。换言之，判定部102也可以在距离F1与距离F2之差的绝对值、和车辆1的移动距离Y之差的绝对值是预先决定的范围内的情况下，判定为物体高度H2是收发部高度H1以上。此外，阈值并不限于上述情况，可以考虑收发部21的安装位置的偏差等来设定。另外，从上述规定次数到下一次的时间也称为检测周期。另外，规定次数也被称为任意次数、基准次数、某次数等。

图6是说明实施方式的物体检测装置11执行的物体О的高度的判定方法的图，是物体О的高度小于收发部21的安装高度的情况下的图。判定部102能够使用下述的方法，来判定物体О的高度小于收发部21的安装高度的情况。这里，图6与图5相同，是车辆1以收发部21从位置P1移动到位置P2的方式移动，在位置P1与位置P2的各个进行收发部21的收发的情况下的例子。

判定部102按位置P1、P2制作直角三角形R1、R2，并基于该直角三角形R1、R2来判定物体О的高度。直角三角形R1、R2分别具有斜边R1a、R2a、对边R1b、R2b以及邻边R1c、R2c。直角三角形R1是第一直角三角形的一个例子，直角三角形R2是第二直角三角形的一个例子。

斜边R1a、R2a是遍及各位置P1、P2的收发部21与物体О的边，斜边R1a、R2a的长度是各位置P1、P2的距离F1、F2。

对边R1b、R2b是遍及路面G与收发部21的边，对边R1b、R2b的长度是收发部高度H1。

邻边R1c、R2c是沿着车辆1的移动方向的边，沿着路面G。邻边R1c、R2c的长度D1、D2由以下的式(2)、(3)表示。

判定部102在邻边R1c的长度D1与邻边R2c的长度D2之差的绝对值、与从基于车辆1的移动速度计算出的规定次数到之后的次数的车辆1的移动距离之差的绝对值是阈值以下的情况下，判定为物体高度H2小于收发部高度H1。即、判定部102在下述的式(4)成立的情况下，判定为物体高度H2小于收发部高度H1。

||(D1－D2)|－Y|≤K···(4)

此外，物体高度H2小于收发部高度H1的物体О也称为低物体、低台阶。另外，物体0也称为障碍物。另外，在检测对象(判定对象、静止对象)的物体О是墙壁的情况下，可能会出现反射波成为多路径且也从物体О与路面G的边界向收发部21反射的情况，可以设为该情况下的反射波也是来自墙壁的反射波，来进行上述处理。

图7是表示实施方式的物体检测装置11执行的处理(物体检测方法)的一个例子的流程图。图7的处理对多个收发部21的各个进行。

取得部101取得物体距离以及车辆1的移动距离(S101)。物体距离是由收发部21进行的N次(作为一个例子，是两次)超声波的收发的各个的物体距离。这里，在上述N次是两次的情况下，规定次数是第一次的次数，之后的次数是第二次的次数。

接下来，判定部102判定是否是||(F1-F2)|-Y|≤K(S102)。判定部102在判定为是||(F1-F2)|-Y|≤K的情况下(S102：是)，判定为物体高度是收发部高度以上(S103)。判定部102在判定为不是||(F1-F2)|-Y|≤K的情况下(S102：否)，进入S104。

在S104中，判定部102判定是否是||(D1-D2)|-Y|≤K。判定部102在判定为是||(D1-D2)|-Y|≤K的情况下(S104：是)，判定为物体高度小于收发部高度(S105)。判定部102在判定为不是||(D1-D2)|-Y|≤K的情况下(S104：否)，不判定物体高度(S106)，返回S101。

如上所述，本实施方式的物体检测装置11具备取得部101和判定部102。取得部101以不同的规定时刻多次取得基于由搭载于车辆1的收发部21进行的发送波的发送和由收发部21进行的来自物体О的反射波的接收的结果检测出的从收发部21到物体О的距离亦即物体距离，并且取得在取得多次的物体距离的期间移动了的车辆1的移动距离。判定部102基于由取得部101取得的多个物体距离、和移动距离，来判定物体О的高度。

根据这样的结构，无论收发部21的位置如何，都能够基于物体距离和移动距离，来判定物体О的高度。因此，能够判定物体О的高度而不损失车辆1的设计的自由度。

另外，判定部102在多次的规定次数的物体距离与多次的规定次数之后的次数的物体距离之差的绝对值、与从基于移动速度计算出的规定次数到之后的次数的车辆1的移动距离之差的绝对值是阈值以下的情况下，判定为物体О的高度是收发部21的安装高度以上。

根据这样的结构，例如能够检测高度是收发部21的安装高度以上的物体О。

另外，判定部102在将斜边R1a的长度设为多次的规定次数的物体距离并将对边R1b的长度设为收发部21的安装高度的直角三角形R1(第一三角形)的邻边R1c的长度、与将斜边R2a的长度设为多次的规定次数之后的次数的物体距离并将对边R1b的长度设为收发部21的安装高度的直角三角形R2(第二三角形)的邻边R1c的长度之差的绝对值、和从基于移动速度计算出的规定次数到之后的次数的车辆1的移动距离之差的绝对值是阈值以下的情况下，判定为物体О的高度小于收发部21的安装高度。

根据这样的结构，例如能够检测高度小于收发部21的安装高度的物体О。

另外，判定部102在直角三角形R1(第一三角形)的邻边R1c的长度、与直角三角形R2(第二三角形)的邻边R1c的长度之差的绝对值、和车辆的移动距离之差的绝对值是阈值以上的情况下，不判定物体О的高度。

另外，物体检测装置11具备沿车辆1的宽度方向排列的多个收发部21。

根据这样的结构，例如能够按沿车辆1的宽度方向排列的多个收发部21的每一个，进行物体О的高度的判定。因此，能够判定位于车辆1的周围的比较大范围内的物体О的高度。另外，能够按多个收发部21的每一个，执行物体О的高度判定的处理，所以例如即使在近距离作为物体О存在多个台阶的情况下，也能够对各个台阶进行高度的判定处理，因此容易抑制将多个台阶误判定为一个墙壁的情况。

使计算机(例如，控制部22的处理器43、ECU12的处理器53等)执行用于实现上述实施方式的各种功能的处理的程序是能够以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录在CD(Compact Disc：光盘)-ROM、软盘(FD)、CD-R(Recordable：可记录的)、DVD(DigitalVersatile Disk：数字多功能盘)等能够由计算机读取的记录介质而提供的程序。另外，也可以经由因特网等网络提供或者分发该程序。

此外，在上述例子中，虽示出了在S101中，取得部101取得由收发部21进行的两次超声波的收发各自的物体距离与车辆1的移动距离的例子，但并不限于此。例如，也可以在S101中，取得部101取得由收发部21进行的三次以上的超声波的收发各自的物体距离与车辆1的移动距离。在这种情况下，例如按由收发部21进行的连续两次的超声波的收发的每一次，分别取得距离F1、距离F2以及车辆1的移动距离。即、取得部101取得多个距离F1、多个距离F2以及车辆1的多个移动距离。而且，判定部102也可以使用多个距离F1的平均值、多个距离F21的平均值以及多个移动距离的平均值，进行S102以后的处理。

这里，在多个收发部21没有沿车辆1的上下方向错开配置的情况下，相对于位于比收发部高度高的位置的物体О(例如，在停车场的出入口设置在路面G的上方并沿水平方向延伸的阻挡杆等)，存在判定为来自物体О与路面G的边界的反射波的可能性。在这种情况下，通过将多个收发部21沿车辆1的上下方向错开配置，对各收发部21的收发执行上述处理，能够基于收发部21的高度位置和收发部21的收发结果，来判定物体О是否位于比收发部高度高的位置，进而能够抑制在物体О是阻挡杆等情况下误判定为台阶的情况。

以上，虽说明了本发明的实施方式，但上述实施方式以及其变形例只不过是一个例子，无意限定发明的范围。上述新的实施方式以及变形例能够以各种形态实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换以及改变。上述实施方式以及变形例包含于发明的范围、宗旨内，并且包含于技术方案所记载的发明及其等同的范围内。

附图标记的说明

1…车辆，11…物体检测装置，21、21A～21H…收发部，101…取得部，102…判定部，O…物体，R1…直角三角形(第一直角三角形)，R2…直角三角形(第二直角三角形)，R1a、R2a…斜边，R1b、R2b…对边，R1c、R2c…邻边。