JP2016031354A - 超音波式物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近距離に存在する物体を精度よく検知することができる超音波式物体検出装置を提供する。
【解決手段】超音波センサ１０が送信波を送信した後に検出される計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する第１残響伸び判断部２１と、第１残響伸び判断部２１は、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、超音波センサ１０が反射波を検出している場合、計測残響時間に、残響終了から第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する第２残響伸び判断部２２と、計測残響時間および加算残響時間のいずれかが、基準残響時間に対して伸びていると判断したことに基づいて、近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を送受信することで物体を検知する超音波式物体検出装置に関する。

超音波式物体検出装置では、超音波センサから超音波を送信させ、かつ、超音波が障害物にて反射した反射波をその超音波センサで受信する。なお、送信する超音波を、以下、送信波という。送信波を送信した直後の受信波形は、送信波の残響により信号強度が高くなる。

特許文献１には、近距離に障害物等が存在して反射波がある場合には、送信による残響波形に反射された波形が加算され、残響波形の継続時間が長くなることが開示されている。

また、特許文献１では、障害物有無の判定に先立って基準時間を設定している。基準時間には、超音波を送信して超音波送信と同時に受信する受信波信号の終了時間を設定している。このようにして設定している基準時間は、障害物がないときの残響時間に相当する。

そして、障害物有無の判定では、超音波送信と同時に受信する受信波信号の終了時間が、基準時間よりも長くなっている場合に、近距離障害物有りと判定している。

特許第３２９６８０４号公報

特許文献１では、障害物有無の判定に先立って設定した基準時間よりも、障害物有無の判定時に測定した残響時間が長くなっている場合に、近距離障害物有りと判定している。しかし、近距離に物体が存在していても、残響時間が長くならない場合がある。したがって、特許文献１の技術では、近距離に存在する物体を精度よく検知することができない。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる超音波式物体検出装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための第１発明は、超音波センサが送信波を送信した後に超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する第１残響伸び判断部（２１）と、第１残響伸び判断部が、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、超音波センサが、送信波が物体に反射して生じた反射波を検出している場合、計測残響時間に、超音波センサの受信信号において残響終了から最初の反射波である第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する第２残響伸び判断部（２２）と、計測残響時間および加算残響時間のいずれかが、基準残響時間に対して伸びていると判断したことに基づいて、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）と、を備えることを特徴とする超音波式物体検出装置である。

超音波センサの近くに物体が存在していると、残響波と反射波が重なって一つの波形として観測できることもあるが、残響波と反射波が重なった波形にノッチが存在し、処理上では２つの波形として観測できることもある。そして、ノッチの位置によっては、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在するにもかかわらず、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断してしまうこともある。

そこで、本発明では、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、超音波センサが反射波を検出している場合、計測残響時間に、残響終了から第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する。残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在している場合、残響波と反射波が重なった波形であるが、ノッチにより、２つの波として観測してしまっている可能性があるからである。

加算残響時間が基準残響時間に対して伸びていると判断した場合にも、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する。したがって、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。

また、上記目的を達成するための第２発明は、超音波センサが送信波を送信した後に超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する残響伸び判断部（２１）と、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていると判断したことに基づいて、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）と、を備え、近距離物体検知部は、残響伸び判断部の判断結果に基づいて、近距離に物体が存在するか否かを繰り返し判断し、近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定回数、近距離検知状態を保持することを特徴とする超音波式物体検出装置である。

前述したように、超音波センサの近くに物体が存在していると、残響波と反射波が重なることがある。しかし、残響波に完全に反射波が重なる場合など、残響波と反射波の重なり具合によっては、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びないこともある。しかし、物体が突然消滅することはないから、近距離に物体が存在すると判断している場合、しばらくの間は、近距離に物体が存在している可能性が高い。そこで、本発明では、近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、計測残響時間が基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定回数、近距離検知状態を保持するのである。このようにすることで、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。

物体検知システム１の構成図である。 図１のＥＣＵ２０が実行する処理のメインルーチンである。 図２のステップＳ１２の近距離検知処理を詳しく示すフローチャートである。 残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なっている状態の一例である。 図３のステップＳ１３４の近距離保持判定処理を詳しく示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す物体検知システム１は、車両２に搭載されており、報知装置３、超音波センサ１０、本発明の超音波式物体検出装置の実施形態となるＥＣＵ２０を備える。報知装置３は、表示装置やスピーカである。この報知装置３からは、物体を検知したことを運転者に知らせるメッセージや音が出力される。

超音波センサ１０は、図１には便宜上、１つしか示していないが複数の超音波センサ１０を備えていてもよい。図１に示すように、超音波センサ１０は、送受信素子１１、送信回路部１２、受信回路部１３、制御部１４を備える。

送受信素子１１は、超音波を送信するとともに、送信した超音波（以下、送信波）が外部の物体で反射して生じた反射波を受信する。送受信素子１１は、１つの素子が送信と受信を兼ねる。

送信回路部１２は、超音波領域の所定周波数の正弦波をパルス変調してパルス信号を生成する。このパルス信号に基づいて、送受信素子１１から超音波を周期的に出力させる。超音波を出力する周期は、たとえば、数百ミリ秒である。受信回路部１３は、送信波を送信後に送受信素子１１に生じる信号（以下、受信信号）を増幅およびＡＤ変換して制御部１４に出力する。

制御部１４は、送信回路部１２にパルス信号を生成させることを指示する指示信号を出力する。また、受信回路部１３から受信信号を取得する。そして、取得した受信信号に基づいて、残響時間の計測と、反射波の検知を行う。残響時間は、送信波を送信後、受信信号の信号強度（以下、受信信号強度）が最初に強度閾値ＴＨ_Ａを下回るまでの時間である。この時間は残響音の継続時間を意味する。制御部１４が計測した残響時間を、以下、計測残響時間という。

反射波の検知は、送信波を送信後、計測残響時間を経過した時点から開始する。反射波の検知は、受信信号強度が強度閾値ＴＨ_Ａを超えた時点を判定するものである。本実施形態では、計測残響時間の決定に用いる強度閾値ＴＨ_Ａと、反射波の検知に用いる強度閾値ＴＨ_Ａを同じ値にしているが、これらを互いに異なる値にしてもよい。

残響学習値は、ＥＣＵ２０が決定して、制御部１４に出力する。なお、残響学習値を学習するまでは所定の初期値を用いる。制御部１４は、反射波の検知を開始後、受信信号強度が強度閾値ＴＨ_Ａを超えた時点までの時間に音速を乗じて、物体までの距離を算出する。以下、超音波センサ１０の制御部１４が算出した距離を検知距離Ｄとする。超音波センサ１０はＬＩＮバス４０によりＥＣＵ２０と接続されている。制御部１４は、計測残響時間、検知距離Ｄ、反射波が強度閾値ＴＨ_Ａを超えた時間、反射波が強度閾値ＴＨ_Ａを下回った時間、波高値をＥＣＵ２０に出力する。波高値は、反射波が強度閾値ＴＨ_Ａを超えてからその強度閾値ＴＨ_Ａを下回るまでの間の最大値である。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース、およびメモリ２５などを備えた公知の回路構成である。ＲＯＭあるいはメモリ２５に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、ＥＣＵ２０は、第１残響伸び判断部２１、第２残響伸び判断部２２、残響学習部２３、近距離物体検知部２４として機能する。第１残響伸び判断部２１は請求項の第１残響伸び判断部および残響伸び判断部に相当する。これら各部２１〜２４の処理は、図２以降を用いて説明する。なお、ＥＣＵ２０が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

このＥＣＵ２０は、車内ＬＡＮ３０と接続されている。車内ＬＡＮ３０には、報知装置３も接続されており、ＥＣＵ２０は、報知範囲内に物体が存在していることを検知した場合には、報知装置３から、報知範囲内に物体が存在していることを報知する。

ＥＣＵ２０は、図２に示す処理を実行する。図２に示す処理は、ここではイグニッションスイッチがオンである間、超音波出力周期で周期的に実行する。図２において、ステップＳ１０は第２残響伸び判断部２２が行い、ステップＳ６、Ｓ１４は第１残響伸び判断部２１が行い、ステップＳ８は残響学習部２３が行う。

ステップＳ６では、検知距離モードが長距離モードであるか近距離モードであるかを判断する。この検知距離モードは、後述するステップＳ１４において決定される。近距離モードは、残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在する可能性があると判断したときのモードである。この検知距離モードの初期モードは長距離モードである。検知距離モードが長距離モードである場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、残響学習処理を行う。残響学習処理は残響学習値を更新する処理である。残響学習値は、超音波センサ１０の制御部１４が計測した計測残響時間をもとにして設定する。計測残響時間は超音波センサ１０の状態により変化するので、残響学習値も更新するのである。残響学習値は、請求項の基準残響時間に相当する。

本実施形態では、残響学習値は次のようにして決定する。まず、次の条件１、条件２の両方に適合する計測残響時間をメモリ２５に記憶する。条件１は計測残響時間が正常であること、条件２は検知距離モードが長距離モード、かつ、物体を検知していないことである。計測残響時間の正常範囲は予め設定されており、計測残響時間が正常範囲内であれば、計測残響時間は正常である。条件１は、超音波センサ１０を含むシステムが正常であることを判断する条件である。この条件１、２に適合する計測残響時間をメモリ２５に記憶する。

そして、メモリ２５に所定回数分以上の計測残響時間が記憶されていれば、メモリ２５から、計測残響時間を新しいものから順に所定回数分、抽出する。この所定回数分の計測残響時間の最大値を残響学習値として更新する。所定回数分の計測残響時間は、イグニッションオンからオフまでの期間に記憶した計測残響時間とする。

更新した残響学習値を、更新前の残響学習値と比較した結果、変化がなければ残響学習ステータスを０とし、変化があれば残響学習ステータスを１とする。また、イグニッションオン後、あるいは、残響学習値を破棄した後、初回の残響学習値を決定する前は、残響学習ステータスは２とする。すなわち、残響学習ステータスは、０が残響学習値に変化なし、１が残響学習値に変化あり、２が学習未完了を意味する。以上がステップＳ８の残響学習処理の説明である。

ステップＳ６で、検知距離モードが近距離モードであると判断した場合には、ステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０では、残響学習ステータスが２であるか否かを判断する。残響学習ステータスが２である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）にはステップＳ１４に進み、残響学習ステータスが２でない、すなわち０または１である場合（Ｓ１０：ＮＯ）にはステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では近距離検知処理を行う。近距離検知処理は図３に詳しく示す処理である。図３において、ステップＳ１２０、Ｓ１２２は第１残響伸び判断部２１が行い、ステップＳ１２６、Ｓ１３０は第２残響伸び判断部２２が行い、残りのステップは近距離物体検知部２４が行う。

ステップＳ１２０では、近距離フラグ＝０、検知距離Ｄ＝０とする初期化を行う。ステップＳ１２２では、計測残響時間が残響学習値に対して伸びているか否かを判断する。この判断は具体的には、今回の計測残響時間と、残響学習値＋所定時間Δｔとを比較する。比較の結果、計測残響時間のほうが大きい場合に、計測残響時間は残響学習値に対して伸びている（Ｓ１２２：ＹＥＳ）とする。

残響学習値をそのまま計測残響時間と比較せず、Δｔを加えている理由は、超音波センサ１０の状態によっては計測残響時間が長くなることを考慮したからである。また、残響学習値にΔｔを加えることは必須ではなく、残響学習値をそのまま計測残響時間と比較してもよい。

残響伸びありと判断した場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）にはステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、近距離に物体が存在していることを確定する。具体的には、近距離フラグを１にする。近距離フラグは、近距離に物体を検知したと判断した場合に１とするフラグである。また、ステップＳ１２４では検知距離Ｄも決定する。検知距離Ｄは残響学習値に音速を乗じた値とする。残響波Ｒ０に第１反射波Ｒ１が埋もれているため、第１反射波Ｒ１を検出して検知距離Ｄを算出することができない。そこで、残響学習値を第１反射波Ｒ１の検出時間の代わりに用いるのである。

ステップＳ１２２で残響伸びがないと判断した場合（Ｓ１２２：ＮＯ）にはステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２６では、超音波センサ１０の制御部１４がＥＣＵ２０に出力した信号に基づいて、反射波があるか否かを判断する。

反射波なしと判断した場合（Ｓ１２６：ＮＯ）にはステップＳ１２８に進む。ステップＳ１２８では、近距離フラグを０にし、かつ、検知距離Ｄを最大値とする。検知距離Ｄ＝最大値は、物体を検知していないことを意味する。

反射波ありと判断した場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）にはステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、残響割れチェックを行う。残響割れチェックは次のようにして行う。まず、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１とを結合する。結合した波（以下、結合波）が残響波Ｒ０であるとみなして、加算残響時間を決定する。加算残響時間は、計測残響時間に、計測残響時間の終了時点か第１反射波Ｒ１が終了するまでの時間を加えた時間である。

この加算残響時間を計測残響時間の代わりに用い、ステップＳ１２２と同様、残響学習値＋Δｔと比較する。比較の結果、加算残響時間のほうが大きい場合であって、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値すなわち第１反射波Ｒ１の最大信号強度が飽和している場合は、残響伸びありとする。残響伸びありと判断した場合には、近距離フラグを１にする。また、近距離フラグを１にしたら、検知距離Ｄを、残響学習値に音速を乗じた値とする。一方、加算残響時間が残響学習値＋Δｔ以下であれば、残響伸びなしと判断し、近距離フラグを０にする。

加算残響時間を算出して、計測残響時間と同様、残響学習値＋Δｔと比較する理由は、図４に示すように、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なった波形には、受信信号強度が一旦、強度閾値ＴＨ_Ａを下回るノッチＮが存在することがあるからである。このノッチＮにより、ステップＳ１２２では、残響伸びなしと判断してしまうことがある。しかし、図４に例示した波形も、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１は重なっている。そこで、加算残響時間を残響学習値＋Δｔと比較するのである。

このステップＳ１３０を実行したらステップＳ１３２に進む。また、ステップＳ１２４、Ｓ１２８を実行した場合も、ステップＳ１３２に進む。ステップＳ１３２では、近距離保持フラグが０であるか否かを判断する。近距離保持フラグは、近距離フラグを１にした後、しばらくは物体が近距離にいる状態であるという判断結果を保持するためのフラグである。近距離保持フラグ＝１は近距離検知中を意味し、０は近距離検知中ではないことを意味する。近距離保持フラグ＝１が請求項の近距離検知状態に相当する。この近距離保持フラグは、後述するステップＳ１３８を実行する場合に１になり、ステップＳ１３４において、所定の条件を満たした場合に０になる。

近距離保持フラグが０でない、すなわち、近距離保持フラグが１であれば、ステップＳ１３２の判断がＮＯになり、ステップＳ１３４に進む。ステップＳ１３４では、近距離保持判定を行う。近距離保持判定は、近距離保持フラグを１のまま保持するか否かを判定する処理である。

近距離保持判定は図５に詳しく示す処理である。図５において、ステップＳ１３４４は第１残響伸び判断部２１が行い、残りのステップは近距離物体検知部２４が行う。ステップＳ１３４０では、近距離保持カウンタが５であるか否かを判断する。近距離保持カウンタは、０〜５の値をとる。すなわち、近距離保持カウンタの最大値は５である。

近距離保持カウンタが５になっていない場合（Ｓ１３４０：ＮＯ）にはステップＳ１３４４に進み、近距離保持カウンタが５になっている場合（Ｓ１３４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３４２に進む。

ステップＳ１３４２では、近距離保持フラグ＝０、近距離保持カウンタ＝０とする。近距離保持フラグ＝０とすることから、近距離検知中としている状態を保持しないことになる。そして、近距離検知中としている状態を保持しないことにしたので、近距離保持カウンタも０とする、すなわちリセットするのである。ステップＳ１３４２を実行後はステップＳ１３４４へ進む。

ステップＳ１３４４では、計測残響時間が残響学習値に対して伸びているか否かを判断する。判断手法は図３のステップＳ１２２と同じである。計測残響時間の伸びありと判断した場合にはステップＳ１３４６に進む。ステップＳ１３４６では、近距離保持カウンタを０にする。したがって、今後、５回は近距離検知中の状態が保持されることになる。計測残響時間が残響学習値に対して伸びていると判断した場合には、ステップＳ１２４にて近距離に物体が存在していることを確定しているので、近距離保持カウンタを０にして、今後、５回は近距離検知中の状態を保持するのである。

ステップＳ１３４４において、計測残響の伸びがないと判断した場合（Ｓ１３４４：ＮＯ）にはステップＳ１３４８に進む。ステップＳ１３４８では、近距離保持カウンタを１増やす。その後、ステップＳ１３５０に進む。

ステップＳ１３５０では、第１反射波Ｒ１が強度閾値ＴＨ_Ａを超えるまでの時間、すなわち、第１反射波Ｒ１の検出時間であるＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であり、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していないか否かを判断する。

この判断は、近距離に物体が存在して多重反射が生じており、本来の第１反射波Ｒ１は残響波Ｒ０に埋没し、観測できている見かけ上の第１反射波Ｒ１が、実際には２回反射により生じた２波目の反射波であるかどうかを判断している。

第１反射波Ｒ１は観測できていないが、第１反射波Ｒ１が残響波Ｒ０に埋没しているのであれば、本来の第１反射波Ｒ１の観測時間は計測残響時間以下である。そして、原理的に、２回反射が観測される時間は、第１反射波Ｒ１の観測時間の２倍である。したがって、本来の第１反射波Ｒ１は残響波Ｒ０に埋没し、観測できている見かけ上の第１反射波Ｒ１が、実際には２回反射により生じた反射波であれば、ＴＯＦ１≦残響学習値×２が成立する。

また、２回反射により生じた反射波は、本来の第１反射波Ｒ１の２倍の距離を伝播しているから減衰が大きいので、波高値は本来の第１反射波Ｒ１より遥かに小さい。

したがって、ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であり、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していない場合（Ｓ１３５０：ＹＥＳ）には、観測している第１反射波Ｒ１は、実際には２回反射により生じた反射波であると推定できる。そこで、ステップＳ１３５０の判断がＹＥＳであれば、ステップＳ１３５２に進み、近距離保持カウンタを０にする。

近距離保持カウンタを０にすると、前述したように、今後、５回は近距離保持フラグ＝１の状態、すなわち、近距離検知中の状態が保持される。ステップＳ１３５２を実行した場合、ステップＳ１３５０の判断がＮＯである場合、ステップＳ１３４６を実行した場合には、図５の近距離保持判定処理を終了する。

説明を図３に戻す。ステップＳ１３４の近距離保持判定を行なった場合には、後述するステップＳ１４０に進む。近距離保持フラグが０であり、ステップＳ１３２の判断がＹＥＳであれば、ステップＳ１３６に進む。

ステップＳ１３６では、近距離フラグが１であるか否かを判断する。近距離フラグが１であればステップＳ１３６の判断がＹＥＳになり、ステップＳ１３８に進む。ステップＳ１３８では、近距離保持フラグを１とし、近距離保持カウンタを０とする。

近距離フラグが１である、すなわち、近距離に物体を検出しているので、近距離保持フラグを、近距離検知中を意味する１とするのである。また、近距離検知中としてから、５回は近距離検知中の状態を保持するために、近距離保持カウンタを０とするのである。

ステップＳ１３８を実行後は、ステップＳ１４０に進む。また、ステップＳ１３４を実行した場合や、ステップＳ１３６の判断がＮＯであった場合もステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、近距離保持フラグが１であるか否かを判断する。この判断がＮＯであれば、図３の処理を終了する。一方、ＹＥＳであれば、ステップＳ１４２に進む。

ステップＳ１４２では、近距離に物体が存在していることを確定する。このステップＳ１４２の処理はステップＳ１２４と同じである。したがって、近距離フラグを１にし、検知距離Ｄを、残響学習値に音速を乗じた値とする。

近距離保持フラグ＝１である状態は、残響伸びが観測されなくても（Ｓ１２２：ＮＯ）、近距離保持カウンタが５になるまで保持される。したがって、残響伸びが観測されなくても（Ｓ１２２：ＮＯ）、近距離保持カウンタが３になるまでは、近距離に物体が存在していることを確定することになる。

図３の処理を終了した場合には、図２のステップＳ１４に進む。また、ステップＳ１０の判断がＹＥＳである場合、および、ステップＳ８を実行した場合にも、ステップＳ１４に進む。なお、長距離モードでは、近距離検知処理（Ｓ１２）を実行しないが、近距離検知処理（Ｓ１２）の実行有無に関わらず、超音波センサ１０の制御部１４において、受信信号強度Ａと強度閾値ＴＨ_Ａとの比較に基づいて物体検知が行われる。

ステップＳ１４では、検知距離モードを決定する。検知距離モードは近距離フラグ＝１である場合、または、ＴＯＦ１がたとえば４０ｃｍに設定された学習許可距離よりも小さい場合に、近距離モードとする。一方、近距離フラグ＝０であって、ＴＯＦ１が学習許可距離以上である場合には、長距離モードとする。前述したように、ここで設定した検知距離モードは、次回のステップＳ６の実行時に参酌する。

（実施形態の効果）
超音波センサ１０の近くに物体が存在していると、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なって一つの波形として観測できることもある。しかし、図４に例示したように、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なった波形にノッチＮが存在し、処理上では２つの波形として観測できることもある。そして、ノッチＮの位置によっては、残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在するにもかかわらず、計測残響時間が残響学習値に対して伸びていないと判断してしまうこともある。

そこで、本実施形態では、計測残響時間が残響学習値に対して伸びていないと判断しても（Ｓ１２２：ＮＯ）、超音波センサ１０が反射波を検出しており（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在している可能性があると判断した場合（Ｓ６：近距離モード）は、残響割れチェックを行う（Ｓ１３０）。

残響割れチェックでは、計測残響時間に、残響終了から第１反射波Ｒ１の終了時点までの時間を加えた時間である加算残響時間が、残響学習値に対して伸びているか否かを判断する。残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在していれば、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１が重なった波形であるが、ノッチＮにより、２つの波として観測してしまっている可能性があるからである。

残響割れチェックでは、加算残響時間が残響学習値＋Δｔよりも大きいことに基づいて、残響伸びありとして近距離フラグを１とする。この残響割れチェックを行うので、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。

また、この残響割れチェックでは、加算残響時間と残響学習値の比較だけでなく、第１反射波Ｒ１の波高値も考慮して判断する。第１反射波Ｒ１が残響波Ｒ０と結合している場合には、残響波Ｒ０と同様、第１反射波Ｒ１の波高値も大きく、飽和する可能性が高いからである。そして、加算残響時間が残響学習値＋Δｔよりも大きく、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和している場合に、残響伸びありとして近距離フラグを１とする。したがって、加算残響時間のみに基づいて近距離フラグを１とするか否かを決定するよりも、近距離に存在する物体を検出する精度が向上する。

また、本実施形態では、次の点でも、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。残響があるうちに第１反射波Ｒ１を受信するほどの近距離に物体が存在していても、残響波Ｒ０と第１反射波Ｒ１の重なり具合によっては、計測残響時間が残響学習値に対して伸びないこともある。しかし、物体が突然消滅することはない。したがって、本実施形態のように、近距離に物体が存在すると判断して近距離フラグ＝１とした後は、計測残響時間が残響学習値に対して伸びていないと判断した場合でも（Ｓ１３４４）、最低５回、近距離フラグ＝１の状態を保持する。これにより、近距離に存在する物体を精度よく検知することができる。

さらに、本実施形態では、ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下、かつ、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していない場合（Ｓ１３５０：ＹＥＳ）、近距離保持カウンタを０にリセットする（Ｓ１３５０、Ｓ１３５２）。これにより、近距離保持フラグを１に保持する回数が増加する。ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であるにも関わらず、第１反射波Ｒ１の波高値が飽和していない場合、本来の第１反射波Ｒ１は残響波Ｒ０に埋もれており、観測している第１反射波Ｒ１は、本来の第１反射波Ｒ１が再反射して生じた反射波であると考えられるからである。このステップＳ１３５０、Ｓ１３５２を実行して、近距離保持フラグが１である状態を保持することでも、実際に近距離に物体が存在している場合に、近距離に存在する物体を検知する精度が向上する。

また、本実施形態では、ＴＯＦ１が学習距離以上である場合に設定される長距離モードである場合に、残響学習処理（Ｓ８）を実行して残響学習値を更新する。計測残響時間は、超音波センサ１０の状態により変化することから、計測残響時間と比較する残響学習値も逐次更新することで、計測残響時間と残響学習値との比較に基づいた物体検出精度が向上する。

また、本実施形態では、検知距離モードが近距離モードである場合に近距離検知処理（Ｓ１２）を行い、検知距離モードが長距離モードであれば、近距離検知処理を行わない。すなわち、近距離に物体が存在する可能性があると判断していない場合には、近距離検知処理を行わない。これにより、近距離に物体が存在しないのに、近距離に物体が存在すると判断してしまうことを抑制できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

たとえば、前述の実施形態では、残響学習値を基準残響時間として用いていた。すなわち、前述の実施形態では、基準残響時間を学習していた。しかし、基準残響時間は予め設定された一定時間でもよい（変形例１）。また、残響割れチェック（Ｓ１３０）において、加算残響時間のみに基づいて近距離フラグを１とするか否かを決定してもよい（変形例２）。ハードウェアの仕様によっては、残響が大きくても最大信号強度が飽和しないこともあるからである。また、ステップＳ１３５０においても、波高値が飽和しているか否かを判断せず、ＴＯＦ１が残響学習値の２倍以下であるか否かのみを判断してもよい（変形例３）。また、近距離保持カウンタの最大値は５以外の数でもよい（変形例４）。

１：物体検知システム、 ２：車両、 ３：報知装置、 １０：超音波センサ、 １１：送受信素子、 １２：送信回路部、 １３：受信回路部、 １４：制御部、 ２０：ＥＣＵ、 ２１：第１残響伸び判断部、 ２２：第２残響伸び判断部、 ２３：残響学習部、 ２４：近距離物体検知部、 ２５：メモリ、 ３０：車内ＬＡＮ、 ４０：ＬＩＮバス

Claims (6)

1. 超音波センサが送信波を送信した後に前記超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する第１残響伸び判断部（２１）と、
   前記第１残響伸び判断部が、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、前記超音波センサが、前記送信波が物体に反射して生じた反射波を検出している場合、前記計測残響時間に、前記超音波センサの受信信号において残響終了から最初の前記反射波である第１反射波が終了するまでの時間を加えた時間である加算残響時間が、前記基準残響時間に対して伸びているか否かを判断する第２残響伸び判断部（２２）と、
   前記計測残響時間および前記加算残響時間のいずれかが、前記基準残響時間に対して伸びていると判断したことに基づいて、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）と、を備えることを特徴とする超音波式物体検出装置。
2. 請求項１において、
   前記近距離物体検知部は、前記加算残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていると判断した場合、さらに、前記第１反射波の最大信号強度が飽和していることに基づいて、前記近距離に物体が存在すると判断することを特徴とする超音波式物体検出装置。
3. 請求項１または２において、
   前記近距離物体検知部は、前記第１残響伸び判断部および前記第２残響伸び判断部の判断結果に基づいて、前記近距離に物体が存在するか否かを繰り返し判断し、前記近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、前記計測残響時間および前記加算残響時間が、いずれも、前記基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定回数、前記近距離検知状態を保持することを特徴とする超音波式物体検出装置。
4. 超音波センサが送信波を送信した後に前記超音波センサに検出される残響音の継続時間である計測残響時間が、基準残響時間に対して伸びているか否かを逐次判断する残響伸び判断部（２１）と、
   前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていると判断したことに基づいて、残響があるうちに反射波を受信するほどの近距離に物体が存在すると判断する近距離物体検知部（２４）と、を備え、
   前記近距離物体検知部は、前記残響伸び判断部の判断結果に基づいて、前記近距離に物体が存在するか否かを繰り返し判断し、前記近距離に物体が存在すると判断した場合には近距離検知状態とし、その後、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断した場合でも、所定回数、前記近距離検知状態を保持することを特徴とする超音波式物体検出装置。
5. 請求項３または４において、
   前記近距離物体検知部は、最初の前記反射波である第１反射波の検出時間が前記基準残響時間の２倍よりも小さく、かつ、前記第１反射波の最大信号強度が飽和していないことに基づいて、前記近距離検知状態を保持する回数を追加することを特徴とする超音波式物体検出装置。
6. 請求項３において、
   前記第２残響伸び判断部は、前記近距離検知状態であり、前記第１残響伸び判断部が、前記計測残響時間が前記基準残響時間に対して伸びていないと判断し、かつ、前記超音波センサが、前記送信波が物体に反射して生じた反射波を検出している場合に、前記加算残響時間が前記基準残響時間に対して伸びているか否かを判断することを特徴とする超音波式物体検出装置。

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