JP6048731B2 - 障害物検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を送信し、送信した超音波の反射波に基づいて、障害物の有無を検知する障害物検知装置に関する。

従来から、１つ以上の超音波センサを有し、これらの超音波センサにより障害物の検知を行う障害物検知装置がある。この障害物検知装置では、上記の１つ以上の超音波センサ及び送受信回路が、超音波のパルスを送信パルスとして送信すると共に、この送信パルスの障害物からの反射波を受信パルスとして受信して演算部（図１における演算検知回路に相当）に送る。演算部は、送受信回路から受信した受信パルスに対して、まず、検波処理を行う。具体的には、送受信回路から受信した受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出す。そして、演算部は、瞬間的なノイズを除去するために、図１１中の検波波形に示すように、検波ありの信号が一定の期間（ｔ_ｔｈ）よりも長い期間連続して存在するときに、送信パルスの障害物からの反射波を受信した（障害物からの反射波を検知した）と判定する。図１１中の検波波形は、演算部における検波処理後の信号の波形を示す。この図に示される例では、検波波形における信号のうち、閾値期間（ｔ_ｔｈ）以下の期間（δｔ_ｒ１）しか存在しない信号Ｓ１０１が、ノイズとして除去される。一方、閾値期間（ｔ_ｔｈ）よりも長い期間（δｔ_ｒ２）連続して存在する信号Ｓ１０２が、障害物からの反射波に相当する信号として検知される。

次に、従来の超音波センサを用いた障害物検知装置における検知（結果）の確定方法について、図１２を参照して説明する。ここでは、４つの超音波センサ（図では、単にセンサＡ〜Ｄと記載）を用いて障害物を検知する場合の例について説明する。このように４つの超音波センサを有する場合、従来の障害物検知装置では、障害物の検知に使用する超音波センサを、超音波センサＡから超音波センサＤまで順番に切り替えながら、障害物の検知をしていく。

従来の障害物検知装置は、各超音波センサＡ〜Ｄを用いた検知において、外乱からのノイズを除去して信頼性を向上させるために、超音波のパルスの送受信を所定回数繰り返し、所定回数連続で障害物を検知した場合（所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、所定回数繰り返して受信した場合）に限り、障害物が有るという検知結果を確定（障害物の有無の検知を確定）していた。図１２に示される例の場合、従来の障害物検知装置は、超音波センサＢから送信した送信パルスｐＢ１に対する受信パルスＰ１を受信すると、さらに３回繰り返して超音波のパルスの送受信を行い、送信された送信パルスに対する受信パルスを、合計で４回繰り返して（４回連続して）受信した場合（４つの送信パルスｐＢ１〜ｐＢ４に対する受信パルスＰ１〜Ｐ４を全て受信した場合）に、障害物が有るという検知結果を確定していた。

特開平８−１０６５９５号公報

けれども、図１２に示されるように、所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、所定回数繰り返して受信した場合に限り、障害物が有るという検知結果を確定する方式では、以下の問題がある。すなわち、この方式において、図１２に示されるように、送信パルスに対する受信パルスの受信を待って、次の送信パルスを送信するようにした場合には、特に検知距離が長距離の場合（障害物が遠くにある場合）に、検知結果の確定に要する時間（以下、「検知確定時間」という）が長くなる。例えば、図１２に示される例の場合、１つの送信パルスの送信時間が０．２５ｍｓ、送信パルスの送信後における受信パルスの受信待ち時間が３５ｍｓとすると、この障害物検知装置における、超音波センサＡ〜Ｄを用いた検知確定時間の合計は、（０．２５ｍｓ＋３５ｍｓ）×７＝２４６．７５ｍｓになる。

この種の装置の分野において、一定の時間間隔で複数の超音波パルスを発射して、発射した複数のパルスのうちから、大気の影響を受けずに反射してきた、少なくとも一つの反射パルスを受信したときに、車両があると検知する駐車違反警告装置が知られている（特許文献１参照）。この駐車違反警告装置は、発射した複数のパルスのうち少なくとも一つの反射パルスを受信したときに、車両（検知対象物）があると検知するので、上記図１２に示される障害物検知装置と比べて、検知確定時間を短くすることが可能であるかもしれない。けれども、特許文献１に記載された装置では、発射した複数のパルスのうち一つの反射パルスしか受信できなかった場合でも、検知対象物があると検知するので、外乱からのノイズを除去することができず、検知の信頼性が低い。

本発明は、上記課題を解決するものであり、検知の信頼性が高く、しかも、検知確定時間を短くすることが可能な障害物検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の障害物検知装置は、超音波のパルスを送信パルスとして送信すると共に、この送信パルスの障害物からの反射波を受信パルスとして受信する送受信手段と、前記送受信手段による送信パルス及び受信パルスの送受信を制御する制御手段と、前記制御手段により所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、前記所定回数繰り返して受信した場合に、障害物が有るという検知結果を確定する検知手段とを備えた障害物検知装置において、前記検知手段は、障害物の有無に加えて、障害物までの距離を検知し、前記制御手段は、前記所定回数繰り返して送信する送信パルスのうち、２つ以上の送信パルスを、該２つ以上の送信パルスのうち最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに連続して送信し、前回送信した送信パルスの数に対する受信パルスの数、及び前記検知手段により検知された障害物までの距離に応じて、次の送信パルスの送信時に、前記２つ以上の送信パルスを連続して送信するか否かを決定することを特徴とする。

この障害物検知装置において、前記制御手段は、前記送受信手段を用いて、前記２つ以上の送信パルスの各々を識別可能な状態にして送信することが好ましい。

この障害物検知装置において、前記制御手段は、前記２つ以上の送信パルスの各々を、異なるパルス幅で送信することが好ましい。

この障害物検知装置において、前記制御手段は、前記２つ以上の送信パルスの各々を、異なる送信周波数で送信することが好ましい。

この障害物検知装置において、前記受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出し、前記検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間よりも長く、かつ、前記第１の閾値期間よりも長い第２の閾値期間未満の期間であるときに、この検波データを障害物からの反射波に相当する信号に対応した検波データとみなすことが好ましい。

この障害物検知装置において、前記制御手段は、前記２つ以上の送信パルスを連続して送信したときに、これらの送信パルスに対する受信パルスの数が、前記送信した２つ以上の送信パルスの数よりも少ない場合は、次の送信パルスの送信時に、送信パルスを１つずつ送信することが好ましい。

この障害物検知装置において、前記送受信手段により受信した超音波の受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出す検波手段と、前記検波手段により取り出された信号を、時系列に沿った検波データとして記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された各時点の検波データのうち、前記所定回数送信される各送信パルスの送信間隔だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算を行う論理積演算手段とをさらに備え、前記検知手段は、前記記憶手段に記憶された全検波データについて、前記論理積演算手段による論理積演算を行って、この演算の結果、検波ありの信号に対応するデータが、第３の期間よりも長い期間連続して存在するときに、障害物が有るという検知結果を確定することが好ましい。

この障害物検知装置において、前記検知手段は、前記記憶手段に記憶された全検波データについて、前記論理積演算手段による論理積演算を行って、この演算の結果、検波ありの信号に対応するデータが連続して存在する期間が、前記第３の期間よりも長く、かつ、前記第３の期間よりも長い第４の期間未満であるときに、障害物が有るという検知結果を確定することが好ましい。

本発明の障害物検知装置によれば、所定回数繰り返して送信する送信パルスのうち、２つ以上の送信パルスを、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、連続して送信するようにした。これにより、本発明のように、所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、所定回数繰り返して受信した場合に、障害物が有るという検知結果を確定する方式の障害物検知装置において、従来のように、送信パルスに対する受信パルスの受信を待って、次の送信パルスを送信するようにした場合と比べて、検知確定時間を短くすることができる。

しかも、本発明の障害物検知装置によれば、所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、所定回数繰り返して受信した場合に、障害物が有るという検知結果を確定する方式を採用したことにより、外乱からのノイズを除去することができるので、特許文献１の装置と比べて、障害物検知の信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る障害物検知装置の電気的ブロック構成図。 同障害物検知装置による障害物の有無の検知結果の確定方法の説明図。 同障害物検知装置におけるノイズ除去処理の説明図。 本発明の第２の実施形態の障害物検知装置による障害物の有無の検知結果の確定方法の説明図。 本発明の第３の実施形態の障害物検知装置による障害物の有無の検知処理全体のフローチャート。 同障害物検知装置における各超音波センサを用いた障害物の検知処理のフローチャート。 図６中のＳ１３の長距離モード検知処理のフローチャート。 （ａ）は、長距離モード検知処理時における通常のパルスの送受信のタイミングを示す図、（ｂ）は、長距離モード検知処理時において近距離マスク時間内に最初の受信パルスを受信したときのパルスの送受信のタイミングを示す図。 図６中のＳ１４、及び図７のＳ２６の短距離モード検知処理のフローチャート。 本発明の第４の実施形態の障害物検知装置による障害物の有無の検知結果の確定方法の説明図。 従来の障害物検知装置におけるノイズ除去処理の説明図。 従来の障害物検知装置による障害物の有無の検知結果の確定方法の説明図。

以下、本発明を具体化した実施形態による障害物検知装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による障害物検知装置の電気的ブロック構成を示す。障害物検知装置１は、４つの超音波センサＡ〜Ｄと、これらの超音波センサＡ〜Ｄによる超音波のパルスの送受信を行うための送受信回路３とを備えている。送受信回路３は、超音波センサＡ〜Ｄにおける振動子を駆動する送波駆動回路と、超音波センサＡ〜Ｄから出力された受信パルスを増幅する受波増幅回路とを備えている。超音波センサＡ〜Ｄ及び送受信回路３は、請求項における送受信手段に相当する。超音波センサＡ〜Ｄ及び送受信回路３は、超音波のパルスを送信パルスとして送信すると共に、この送信パルスの障害物からの反射波を受信パルスとして受信し、受信した受信パルスを増幅する。

また、障害物検知装置１は、演算検知回路４（検知手段、ノイズ除去手段、検波手段、論理積演算手段）と、制御回路５（制御手段）と、制御プログラムや後述する検波データ等のデータを記憶するメモリ６（記憶手段）とを備えている。演算検知回路４は、送受信回路３から出力された受信パルスに基づいて、障害物の有無の検知、及び障害物までの距離の検出を行う。制御回路５は、送受信回路３（及び超音波センサＡ〜Ｄ）による送信パルス及び受信パルスの送受信を制御する。上記の演算検知回路４と制御回路５とメモリ６とは、マイコン２から構成されている。

次に、本障害物検知装置１による障害物の有無の検知（結果）の確定方法について、図２を参照して説明する。本障害物検知装置１においても、図１２で説明した従来の障害物検知装置と同様、障害物の検知に使用する超音波センサＡ〜Ｄ（図では、単にセンサＡ〜Ｄと記載）を、超音波センサＡから超音波センサＤまで順番に切り替えながら、障害物の検知をしていく。また、本障害物検知装置１においても、図１２で説明した従来の障害物検知装置と同様、各超音波センサを用いた検知において、超音波のパルスの送受信を所定回数繰り返し、所定回数連続で障害物を検知した場合に限り、障害物が有るという検知結果を確定する。具体的に言うと、障害物検知装置１は、４回繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、４回繰り返して受信した場合（４回繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを全て受信した場合）に、障害物が有るという検知結果を確定する。

ただし、本障害物検知装置１は、図１２で説明した従来の障害物検知装置と異なり、所定回数繰り返して送信する送信パルスのうち、２つ以上の送信パルスを、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、連続して送信する。具体的に言うと、本障害物検知装置１は、超音波センサＢから４回繰り返して送信する送信パルスｐＢ１〜ｐＢ４のうち、２つの送信パルスｐＢ１、ｐＢ２を、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスｐＢ１に対する受信パルスＰ１の受信を待たずに、連続して送信する。また、本障害物検知装置１は、超音波センサＢから４回繰り返して送信する送信パルスｐＢ１〜ｐＢ４のうち、２つの送信パルスｐＢ３、ｐＢ４を、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスｐＢ３に対する受信パルスＰ３の受信を待たずに、連続して送信する。

本障害物検知装置１では、上記のように、４回繰り返して送信する送信パルスｐＢ１〜ｐＢ４のうち、２つの送信パルスｐＢ１、ｐＢ２（又はｐＢ３、ｐＢ４）を、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスｐＢ１（又はｐＢ３）に対する受信パルスＰ１（又はＰ３）の受信を待たずに、連続して送信するようにした。これにより、従来のように、送信パルスに対する受信パルスの受信を待って、次の送信パルスを送信するようにした場合と比べて、検知結果の確定に要する時間（以下、「検知確定時間」という）を短くすることができる。

例えば、図２に示される例の場合、１つの送信パルスの送信（送波）時間が０．２５ｍｓ、連続して送信する２つの送信パルスの間隔が０．５ｍｓ、連続した２つの送信パルスの送信後における受信パルスの受信待ち時間が３５ｍｓとすると、本障害物検知装置１における、超音波センサＡ〜Ｄを用いた検知確定時間の合計は、（０．２５ｍｓ＋０．５ｍｓ＋０．２５ｍｓ＋３５ｍｓ）×５＝１８０ｍｓになる。従って、本障害物検知装置１における検知確定時間の合計は、図１２に示される従来の障害物検知装置における検知確定時間の合計（２４６．７５ｍｓ）と比べて、短くなっている。

しかも、本実施形態の障害物検知装置１によれば、所定回数（４回）繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、所定回数（４回）繰り返して受信した場合に、障害物が有るという検知結果を確定する方式を採用した。これにより、外乱からのノイズを除去することができるので、特許文献１の装置と比べて、障害物検知の信頼性を高めることができる。

次に、本障害物検知装置１の演算検知回路４において行われるノイズ除去処理について説明する。演算検知回路４は、送受信回路３から受信パルスを受信すると、受信パルスに対して、まず、検波処理を行う。具体的には、送受信回路３から受信した受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出す。より詳細に言うと、演算検知回路４は、送受信回路３から所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを受信しているときに、検波ありの信号を出力し、送受信回路３から所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを受信していないときに、検波なしの信号を出力する。そして、演算検知回路４は、上記の検波ありの信号と検波なしの信号とを、時系列に沿った検波データとしてメモリ６に保存する。これにより、メモリ６が検波データを記憶する。演算検知回路４は、障害物検知装置１による（近距離側の）測定限界距離に相当する時点から、（遠距離側の）測定限界距離に相当する時点までの（一定のサンプリング周期毎の）各検波データのメモリ６への保存を行う。そして、これらの全ての検波データのメモリ６への保存が完了すると、これらの検波データを用いて、ノイズの除去処理を行う。

次に、図３を参照して、本障害物検知装置１におけるノイズの除去処理の詳細について詳述する。図３中の検波波形は、上記のメモリ６に保存された検波データの波形を示す。演算検知回路４は、メモリ６に保存された検波データを先頭から順次読み取る。そして、検波ありの信号に対応する（値が”１”の）検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）以下の期間（δｔ_ｒ１）である検波データＳＤ１を除去する（検波なしの信号に対応する（値が”０”の）検波データに置き換える）。これにより、瞬間的なノイズを除去することができる。また、検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）よりも長い第２の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}）以上の期間（δｔ_ｒ３）である検波データＳＤ３も除去する（検波なしの信号に対応する検波データに置き換える）。これにより、ブレーキ音のような、（障害物からの反射波に比べて）長時間にわたるノイズも除去することができる。なお、上記の第１の閾値期間と第２の閾値期間とが、請求項における第１の期間と第２の期間とに相当する。

これに対して、演算検知回路４は、検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）よりも長く、かつ、第２の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}）未満の期間（δｔ_ｒ２）であるときに、この検波データＳＤ２を、障害物からの反射波に相当する信号に対応した検波データとみなす。演算検知回路４は、このような検波データを検知したときに、障害物（からの反射波に相当する信号を検知した）と判定する。

上記のように、本障害物検知装置１によれば、検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間以下である検波データ、及び第２の閾値期間以上である検波データを、ノイズに起因する検波データとして除去するようにした。すなわち、送受信回路３による受信パルスのうち、第１の閾値期間以下しか存在しない受信パルス、及び第１の閾値期間よりも長い第２の閾値期間以上連続して存在する受信パルスを、ノイズとして除去するようにした。これにより、瞬間的なノイズだけではなく、ブレーキ音のような長時間にわたるノイズも除去することができる。

次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態の障害物検知装置１における障害物の有無の検知（結果）の確定方法について説明する。本実施形態の障害物検知装置１は、連続して送信する２つ以上の送信パルスの各々を識別可能な状態にして送信するために、２つ以上の送信パルスの各々を、異なるパルス幅で送信する点が、第１の実施形態の障害物検知装置１と異なっている。その他の点については、第１の実施形態の障害物検知装置１と同様である。

具体的に言うと、本実施形態では、超音波センサＢから連続して送信する２つの送信パルスのうち、１つ目の送信パルス（例えばｐＢ１）の送信（送波）時間が、０．２５ｍｓに設定されているのに対して、２つ目の送信パルス（例えばｐＢ２）の送信（送波）時間が、０．２０ｍｓに設定されている。また、連続して送信する２つの送信パルスの間隔が０．５ｍｓ、連続した２つの送信パルスの送信後における受信パルスの受信待ち時間が３５ｍｓに設定されている。従って、本障害物検知装置１における、超音波センサＡ〜Ｄを用いた検知確定時間の合計は、（０．２５ｍｓ＋０．５ｍｓ＋０．２０ｍｓ＋３５ｍｓ）×５＝１７９．７５ｍｓになる。

本実施形態の障害物検知装置１によれば、連続して送信する２つ以上の送信パルス（例えば、ｐＢ１、ｐＢ２）の各々を識別可能な状態にして送信することができる。これにより、連続して送信された２つの送信パルスに対する２つ以上の受信パルスの各々が、どちらの送信パルスに対応する受信パルスであるかを判別することができる。ここで、２つの送信パルス（例えば、ｐＢ１、ｐＢ２）が連続して送信された後に、２つ以上の受信パルスを受信したときでも、連続して送信された２つの送信パルスに対する受信パルスを全て受信したとは限らない。何故なら、障害物がある場合には、通常、１つの送信パルスに対する受信パルスは、１つとは限らない（複数の場合も多い）からである。従って、上記のように、連続して送信された２つの送信パルスに対する受信パルスの各々が、どちらの送信パルスに対応する受信パルスであるかを判別できるようにしたことにより、２つの送信パルスに対する受信パルスを全て受信したか否かを正確に判定できる。これにより、上記第１の実施形態の障害物検知装置１と比べて、障害物検知の信頼性をより高めることができる。

本実施形態では、連続して送信する２つ以上の送信パルス（例えば、ｐＢ１、ｐＢ２）の各々を、異なるパルス幅で送信したが、連続して送信する２つ以上の送信パルスの各々を、異なる送信周波数で送信してもよい。この方法でも、連続して送信する２つ以上の送信パルス（例えば、ｐＢ１、ｐＢ２）の各々を識別可能な状態にして送信することができる。

次に、図５乃至図９を参照して、本発明の第３の実施形態の障害物検知装置１における障害物の有無の検知方法について説明する。本実施形態の障害物検知装置１は、制御回路５が、前回送信した送信パルスの数に対する受信パルスの数、及び演算検知回路４により検知された障害物までの距離に応じて、次の送信パルスの送信時に、２つの送信パルスを連続して送信するか否かを決定する点が、上記第１及び第２の実施形態の障害物検知装置１と異なっている。その他の点については、第１の実施形態の障害物検知装置１と同様である。

図５のフローチャートに示されるように、本障害物検知装置１は、所定の終了条件（例えば、本障害物検知装置１が設けられた車両が停止するといった障害物検知の終了条件）が成立するまで（Ｓ５でＮＯ）、超音波センサＡ〜Ｄによる障害物の検知処理（Ｓ１〜Ｓ４）を繰り返す。

次に、図６のフローチャートを参照して、上記図５における超音波センサＡ〜Ｄによる障害物の検知処理（Ｓ１〜Ｓ４）の詳細について説明する。各超音波センサＡ〜Ｄによる障害物の検知処理は、使用する超音波センサが異なるだけで、処理の内容は同じであるので、図６では、これらの処理を、「センサＡ〜Ｄ検知処理」という総称で表している。この検知処理が開始すると、制御回路５は、繰返検知回数ｉを初期化する（ｉ＝０にする）。そして、制御回路５は、演算検知回路４が前回検知した障害物までの距離が、５０ｃｍ以上の場合は（Ｓ１２でＹＥＳ）、長距離モード検知処理を実行し（Ｓ１３）、５０ｃｍ未満の場合は（Ｓ１２でＮＯ）、短距離モード検知処理を実行する（Ｓ１４）。ただし、装置の起動直後の場合は、「前回検知した障害物までの距離」が存在しないので、取り敢えず、長距離モード検知処理又は短距離モード検知処理のいずれかの検知処理を実行する。

上記長距離モード検知処理又は短距離モード検知処理の実行後に、繰返検知回数ｉが、１以上４未満のときは（Ｓ１５及びＳ１６でＮＯ）、制御回路５は、繰返検知回数ｉが４以上になるまで、上記Ｓ１２乃至Ｓ１４の処理を繰り返す。そして、制御回路５は、上記第１及び第２の実施形態の障害物検知装置１と同様に、４回繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、４回繰り返して受信した場合（繰返検知回数ｉが４以上になった場合（Ｓ１５でＹＥＳ））に、障害物が有るという検知結果を確定する（Ｓ１７）。これに対して、上記長距離モード検知処理又は短距離モード検知処理の実行後に、繰返検知回数ｉが、０のときは（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御回路５は、障害物が無いという検知結果を確定する（Ｓ１７）。

次に、図７のフローチャートを参照して、上記図６のＳ１３における長距離モード検知処理の詳細について説明する。長距離モード検知処理では、まず、制御回路５は、上記第１及び第２の実施形態と同様に、２つの送信パルスを、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、連続して送信する（Ｓ２１）。そして、これらの送信パルスに対する受信パルスの数が、送信パルスの数と同じ場合（２つの場合）は（Ｓ２２でＹＥＳ）、繰返検知回数ｉに２を加算して（Ｓ２３）、当処理を終える。

これに対して、連続して送信した２つの送信パルスに対する受信パルスの数が、送信した送信パルスの数（２つ）よりも少ない場合（１つの場合）は（Ｓ２２でＮＯ、Ｓ２４でＹＥＳ）、繰返検知回数ｉを初期化した上で（Ｓ２５）、送信パルスを１つずつ送信する短距離モード検知処理を４回繰り返す（Ｓ２６乃至Ｓ２８）。ただし、連続して送信した２つの送信パルスに対する受信パルスの数が、０の場合は（Ｓ２２でＮＯ、Ｓ２４でＮＯ）、障害物が検知できなかったということなので、繰返検知回数ｉを加算せずに（何も行わずに）、当処理を終える。

次に、図８（ａ）（ｂ）を参照して、上記Ｓ２２及びＳ２４の判定処理において、連続して送信した２つの送信パルスに対する受信パルスの数が、送信パルスの数よりも少ない場合（１つの場合）に、短距離モード検知処理を行う理由について説明する。以下の説明では、超音波センサＢの送信パルスｐＢ１、ｐＢ２と受信パルスＰ１、Ｐ２を例にして説明する。図８（ａ）（ｂ）において、（１）は、超音波センサＢによる送信パルスｐＢ１、ｐＢ２の送波（送信）時間、（２）は、超音波センサＢ停止までの待機時間である。また、（３）、（３）’は、長距離モード検知処理と短距離モード検知処理における近距離マスク時間（超音波センサの振動子の残響振動に起因する残響信号を除去するために設けられた、振動子への駆動信号の停止後における障害物の有無を検知しない（受信パルスを無視する）期間）である。

長距離モード検知処理を行う条件である、前回の検知距離（障害物までの距離）が５０ｃｍ以上であるときには、障害物検知装置１は、通常は、図８（ａ）に示されるように、長距離モード用の近距離マスク時間（３）が終了してから、受信パルスＰ１、Ｐ２を受信する。このため、障害物検知装置１は、連続して送信した２つの送信パルスに対する受信パルスＰ１、Ｐ２の両方を検知することができる。

これに対して、前回の検知時と比べて、超音波センサＢから障害物までの距離が短くなった場合や、装置起動後の最初の検知の場合には、図８（ｂ）に示されるように、長距離モード用の近距離マスク時間（３）が終了する前に、最初の受信パルスＰ１を受信することが起こり得る。このような場合には、受信パルスＰ１を検知することができず、受信パルスの数が、送信パルスの数よりも少なくなってしまう。そこで、このような場合には、上記の最初の受信パルスＰ１を検知することができるようにするために、図７中のＳ２６に示されるように、長距離モード検知処理から短距離モード検知処理に移行する。短距離モード検知処理では、送信パルスの数が１つなので、長距離モード検知処理のときと比べて、近距離マスク時間（３）’（図８（ｂ）参照）が早く開始し、早く終了するので、上記の最初の受信パルスＰ１を検知することができる。

次に、図９のフローチャートを参照して、上記図６のＳ１４、及び図７のＳ２６における短距離モード検知処理の詳細について説明する。短距離モード検知処理では、まず、制御回路５は、図１２で説明した従来の障害物検知装置と同様に、１つの送信パルスを送信する（Ｓ３１）。そして、この送信パルスに対する受信パルスの数が１つの場合は（Ｓ３２でＹＥＳ）、繰返検知回数ｉに１を加算して（Ｓ３３）、当処理を終える。

これに対して、送信パルスに対する受信パルスの数が０の場合は（Ｓ３２でＮＯ）、制御回路５は、短距離モードでは送信パルスの送信後における受信パルスの受信待ち時間が短いので、受信パルスを検知できなかったと判断して、短距離モードよりも受信待ち時間が長い長距離モードの検知処理に移行する。具体的には、繰返検知回数ｉを初期化した上で（Ｓ３４）、２つの送信パルスを連続して送信する長距離モード検知処理を２回繰り返す（Ｓ３５乃至Ｓ３７）。

上記のように、長距離モード検知処理では、２つの送信パルスを、最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、連続して送信し、短距離モード検知処理では、送信パルスを１つずつ送信するようにした理由は、以下の通りである。すなわち、本障害物検知装置１のように、所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、所定回数繰り返して受信した場合に限り、障害物が有るという検知結果を確定する方式では、特に検知距離が長距離の場合に、検知確定時間が長くなる。

そこで、本障害物検知装置１は、長距離モード検知処理では、２つの送信パルスを連続して送信することで、検知確定時間の短縮を優先し、短距離モード検知処理では、送信パルスを１つずつ送信する、実績の大きな従来の検知方法を採用した。そして、検知距離に応じて、長距離モード検知処理と短距離モード検知処理とを切り替えるようにした。これにより、短距離モード検知処理に比べて検知確定時間が長くなる長距離モード検知処理のときに、検知確定時間の短縮を図ることができ、また、短距離モード検知処理のときに、実績の大きな従来の検知方法を採用することにより、検知の信頼性を高めることができる。

次に、図１０を参照して、本発明の第４の実施形態の障害物検知装置１による障害物の有無の検知結果の確定方法について説明する。図中におけるＴ１〜Ｔ４は、それぞれ４つの送信パルスに対応する検波データ（いわゆる直接波の検波データ）の集合を示し、Ｒ１〜Ｒ４は、これらの送信パルスに対する受信パルスの検波データの集合を示す。本実施形態の障害物検知装置１は、メモリ６に記憶された各時点の検波データのうち、（４回送信される）各送信パルスの送信間隔だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算を行う。そして、この演算の結果、検波ありの信号に対応するデータが連続して存在する期間が、第３の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）よりも長く、かつ、第４の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}）未満であるときに、障害物が有るという検知結果を確定する。本実施形態の障害物検知装置１は、上記の点が、第１の実施形態の障害物検知装置１と異なっており、その他の点については、第１の実施形態の障害物検知装置１と同様である。なお、上記の第３の閾値期間と第４の閾値期間とが、請求項における第３の期間と第４の期間とに相当する。

具体的に説明すると、本障害物検知装置１は、各超音波センサＡ〜Ｄを用いた障害物検知において、（検波データＴ１〜Ｔ４に対応する）４つの送信パルスを、これらの送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、所定の時間間隔を空けて連続して送信する。ただし、各送信パルスの送信間隔（図中のａ〜ｃに相当する送信間隔）は、互いに異なっている。

上記の送信パルスの送信後、送受信回路３から受信パルスが送られてくると、演算検知回路４は、第１の実施形態の場合と同様に、受信した受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出す。より詳細に言うと、演算検知回路４は、送受信回路３から所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを受信しているときに、検波ありの信号を出力し、送受信回路３から所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを受信していないときに、検波なしの信号を出力する。そして、演算検知回路４は、上記の検波ありの信号と検波なしの信号とを、時系列に沿った検波データとしてメモリ６に保存する。これにより、メモリ６が検波データを記憶する。なお、図中には、説明を分かり易くするために、各送信パルスに対応する検波データ（いわゆる直接波に対応する検波データ）の集合Ｔ１〜Ｔ４を示したが、これらは、メモリ６に保存されない。

演算検知回路４は、障害物検知装置１による（近距離側の）測定限界距離に相当する時点から、（遠距離側の）測定限界距離に相当する時点までの（一定のサンプリング周期毎の）各検波データのメモリ６への保存を行う。これらの検波データは、配列Ｒｘとしてメモリに記憶される。すなわち、各検波データは、Ｒｘ［０］〜Ｒｘ［ｎ−１］（ただし、ｎ＝格納される検波データの総数）に格納される。そして、全ての検波データのメモリ６（の配列Ｒｘ）への保存が完了すると、演算検知回路４は、メモリ６に記憶された各時点の検波データのうち、各送信パルスの送信間隔（図中のａ〜ｃに相当する送信間隔）だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算を行う。なお、図中のａ〜ｃは、実際には、各送信パルスの時間的な送信間隔ではなくて、各送信パルスの送信間隔に対応する検波データの数を示す。すなわち、ａは、１つ目の送信パルス（Ｔ１に対応する送信パルス）と２つ目の送信パルス（Ｔ２に対応する送信パルス）との送信間隔に相当する時間に、演算検知回路４がメモリ６に保存する検波データの数を表す。また、ｂは、２つ目の送信パルス（Ｔ２に対応する送信パルス）と３つ目の送信パルス（Ｔ３に対応する送信パルス）との送信間隔に相当する時間に、演算検知回路４がメモリ６に保存する検波データの数を表す。そして、ｃは、３つ目の送信パルス（Ｔ３に対応する送信パルス）と４つ目の送信パルス（Ｔ４に対応する送信パルス）との送信間隔に相当する時間に、演算検知回路４がメモリ６に保存する検波データの数を表す。

次に、図１０を参照して、上記の各送信パルスの送信間隔だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算の具体例について説明する。論理積演算に用いられる１つ目の検知データが、図中のＲ_Ｘ［ｉ］である場合には、この演算に用いられる２つ目の検知データは、図中のＲ_Ｘ［ｉ］からaだけ離れた時点の検波データＲ_Ｘ［ｉ＋ａ］になる。また、この演算に用いられる３つ目と４つ目の検知データは、それぞれ図中のＲ_Ｘ［ｉ＋ａ］からｂだけ離れた時点の検波データＲ_Ｘ［ｉ＋ａ＋ｂ］と、図中のＲ_Ｘ［ｉ＋ａ＋ｂ］からｃだけ離れた時点の検波データＲ_Ｘ［ｉ＋ａ＋ｂ＋ｃ］になる。これらの検波データは、全て、検波ありの信号に対応する（値が”１”の）検波データである。従って、これらの検知データを用いた論理積演算（Ｒ_Ｘ［ｉ］ ＆ Ｒ_Ｘ［ｉ＋ａ］ ＆ Ｒ_Ｘ［ｉ＋ａ＋ｂ］ ＆ Ｒ_Ｘ［ｉ＋ａ＋ｂ＋ｃ］）の結果は、検波ありの信号に対応する（値が”１”の）データになる。このように、論理積演算に用いられる１つ目の検知データが、１つ目の送信パルスに対する受信パルスの検知データであるときには、その論理積演算の結果は、検波ありの信号に対応するデータになる。

これに対して、論理積演算に用いられる１つ目の検知データが、ノイズの受信パルスの検知データであるときには、その論理積演算の結果は、検波なしの信号に対応する（値が”０”の）データになる可能性が高い。図に示す例では、論理積演算に用いられる１つ目の検知データが、ノイズの受信パルスの検知データの集合Ｎ１に含まれる検知データＲ_Ｘ［ｊ］である場合には、この検知データＲ_Ｘ［ｊ］自体は、検波ありの信号に対応する（値が”１”の）検波データである。けれども、２つ目〜４つ目の検知データＲ_Ｘ［ｊ＋ａ］、Ｒ_Ｘ［ｊ＋ａ＋ｂ］、及びＲ_Ｘ［ｊ＋ａ＋ｂ＋ｃ］は、検波なしの信号に対応する（値が”０”の）検波データである。このように、論理積演算に用いられる、いずれかの検知データが、ノイズの受信パルスの検知データであるときには、それ以外の検知データは、いずれも、検波なしの信号に対応する検波データである可能性が高い。従って、論理積演算に用いられる検知データに、ノイズの受信パルスの検知データが含まれる場合には、その論理積演算の結果は、検波なしの信号に対応する（値が”０”の）データになる可能性が高い。

また、論理積演算に用いられる１つ目の検知データが、検波なしの信号に対応する（値が”０”の）検波データであるときには、その論理積演算の結果は、検波なしの信号に対応する（値が”０”の）データになる。

演算検知回路４は、メモリ６に記憶された全検波データについて、順次、上記の各送信パルスの送信間隔（ａ〜ｃに相当する送信間隔）だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算を行い、この演算結果のデータを、メモリ６上の検波データに上書き保存していく。図１０の下の部分は、メモリ６に上書き保存された検波データを示す。演算検知回路４は、この上書き保存された検波データにおける、検波ありの信号に対応する（値が”１”の）検波データが連続して存在する期間（δｔ_ｒ）が、第３の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）よりも長く、かつ、第４の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}）未満であるときに、障害物が有るという検知結果を確定する。なお、第３の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）は、送信パルスに対する受信パルスに対応した検波データＲが連続して存在する期間（δｔ_ｒ）よりも十分短い値に設定されており、第４の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}）は、上記の期間（δｔ_ｒ）よりも十分長い値に設定されている。

本実施形態の障害物検知装置１によれば、メモリ６に記憶された各時点の検波データのうち、ランダムな間隔である、各送信パルスの送信間隔（ａ〜ｃに相当する送信間隔）だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算結果のデータを、検波データに上書き保存する。これにより、この上書き保存された検波データにおける、検波ありの信号に対応する検波データを、実質的に、４回繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスに対応した検波データ（の集合）Ｒのみにすることができる。従って、障害物検知の信頼性を高めることができる。また、上記の上書き保存された検波データにおける、検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第３の閾値期間ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}よりも長く、かつ、第４の閾値期間ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}未満であるときに、障害物が有るという検知結果を確定するようにした。これにより、ブレーキ音のような長時間にわたるノイズを含む、外乱からのノイズを除去することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記第１乃至第３の実施形態では、４回連続で障害物を検知した場合に限り、障害物が有るという検知結果を確定したが、障害物が有るという検知結果の確定の基準（閾値）となる連続（繰返）検知回数は、２回以上であればよい。また、上記第１及び第２の実施形態では、２つの送信パルスを、これらの送信パルスのうち最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、連続して送信する場合の例を示した。けれども、最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに、連続して送信する送信パルスの数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。

また、上記第３の実施形態において、第２の実施形態と同様に、連続して送信する２つ以上の送信パルスの各々を、異なるパルス幅で送信してもよいし、連続して送信する２つ以上の送信パルスの各々を、異なる送信周波数で送信してもよい。

さらにまた、上記第１の実施形態において、検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間以下である検波データのみを、ノイズに起因する検波データとして除去するようにしてもよい。これにより、従来の障害物検知装置と同様に、検波波形における信号のうち、第１の閾値期間以下しか存在しない信号を、ノイズとして除去することができる。すなわち、送受信回路から受信した受信パルスのうち、第１の閾値期間以下しか存在しない受信パルスを、ノイズとして除去することができる。

また、上記第４の実施形態において、上記の論理積演算の結果、検波ありの信号に対応するデータが、第３の閾値期間（ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}）よりも長い期間連続して存在するときに、障害物が有るという検知結果を確定してもよい。このようにしても、周期的なノイズを含む瞬間的なノイズを除去することができる。

また、上記第４の実施形態では、第３の閾値期間が、図３に示す第１の閾値期間ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ}と同じであり、第４の閾値期間が、図３に示す第２の閾値期間ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ}と同じである場合の例を示した。けれども、第３の閾値期間及び第４の閾値期間は、第１の閾値期間及び第２の閾値期間と同じでなくてもよい。

１ 障害物検知装置
３ 送受信回路（送受信手段）
４ 演算検知回路（検知手段、ノイズ除去手段、検波手段、論理積演算手段）
５ 制御回路（制御手段）
６ メモリ（記憶手段）
Ａ 超音波センサ（送受信手段）
Ｂ 超音波センサ（送受信手段）
Ｃ 超音波センサ（送受信手段）
Ｄ 超音波センサ（送受信手段）
ｔ_{ｔｈ−ｍｉｎ} 第１の閾値期間（第１の期間）、第３の閾値期間（第３の期間）
ｔ_{ｔｈ−ｍａｘ} 第２の閾値期間（第２の期間）、第４の閾値期間（第４の期間）

Claims (8)

1. 超音波のパルスを送信パルスとして送信すると共に、この送信パルスの障害物からの反射波を受信パルスとして受信する送受信手段と、
   前記送受信手段による送信パルス及び受信パルスの送受信を制御する制御手段と、
   前記制御手段により所定回数繰り返して送信された送信パルスに対する受信パルスを、前記所定回数繰り返して受信した場合に、障害物が有るという検知結果を確定する検知手段とを備えた障害物検知装置において、
   前記検知手段は、障害物の有無に加えて、障害物までの距離を検知し、
   前記制御手段は、前記所定回数繰り返して送信する送信パルスのうち、２つ以上の送信パルスを、該２つ以上の送信パルスのうち最初に送信された送信パルスに対する受信パルスの受信を待たずに連続して送信し、前回送信した送信パルスの数に対する受信パルスの数、及び前記検知手段により検知された障害物までの距離に応じて、次の送信パルスの送信時に、前記２つ以上の送信パルスを連続して送信するか否かを決定することを特徴とする障害物検知装置。
2. 前記制御手段は、前記送受信手段を用いて、前記２つ以上の送信パルスの各々を識別可能な状態にして送信することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。
3. 前記制御手段は、前記２つ以上の送信パルスの各々を、異なるパルス幅で送信することを特徴とする請求項２に記載の障害物検知装置。
4. 前記制御手段は、前記２つ以上の送信パルスの各々を、異なる送信周波数で送信することを特徴とする請求項２に記載の障害物検知装置。
5. 前記受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出し、前記検波ありの信号に対応する検波データが連続して存在する期間が、第１の閾値期間よりも長く、かつ、前記第１の閾値期間よりも長い第２の閾値期間未満の期間であるときに、この検波データを障害物からの反射波に相当する信号に対応した検波データとみなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の障害物検知装置。
6. 前記制御手段は、前記２つ以上の送信パルスを連続して送信したときに、これらの送信パルスに対する受信パルスの数が、前記送信した２つ以上の送信パルスの数よりも少ない場合は、次の送信パルスの送信時に、送信パルスを１つずつ送信することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の障害物検知装置。
7. 前記送受信手段により受信した超音波の受信パルスのうち、所定の閾値以上の振幅を有する受信パルスを、検波ありの信号として取り出す検波手段と、
   前記検波手段により取り出された信号を、時系列に沿った検波データとして記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された各時点の検波データのうち、前記所定回数送信される各送信パルスの送信間隔だけ離れた時点の検波データ同士の論理積演算を行う論理積演算手段とをさらに備え、
   前記検知手段は、前記記憶手段に記憶された全検波データについて、前記論理積演算手段による論理積演算を行って、この演算の結果、検波ありの信号に対応するデータが、第３の期間よりも長い期間連続して存在するときに、障害物が有るという検知結果を確定することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の障害物検知装置。
8. 前記検知手段は、前記記憶手段に記憶された全検波データについて、前記論理積演算手段による論理積演算を行って、この演算の結果、検波ありの信号に対応するデータが連続して存在する期間が、前記第３の期間よりも長く、かつ、前記第３の期間よりも長い第４の期間未満であるときに、障害物が有るという検知結果を確定することを特徴とする請求項７に記載の障害物検知装置。

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