发送接收控制装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请基于在2017年11月7日申请的日本专利申请号2017-214856号，这里通过参照而编入该记载内容。

本发明涉及超声波传感器、以及控制超声波传感器的发送接收的发送接收控制装置。

背景技术：

公知在车辆搭载超声波传感器来进行车辆的周围的障碍物检测的超声波式的障碍物检测装置。这种障碍物检测装置从超声波传声器发送作为超声波的探测波，并且利用超声波传声器来接收接收波。接收波包含车辆的周围的物体所引起的探测波的反射波。

众所周知，在超声波传感器中，在探测波的发送后产生的残响为规定信号强度以上的期间，无法正确地接收反射波。具体而言，在障碍物存在于近距离的情况下，反射波与残响波形重叠。因此，以往，根据专利文献1等，提出了各种超声波传感器中的残响对策。

例如，作为残响对策，如日本特开2017-15493号公报所公开的那样，公知有在发送探测波之后到经过规定时间为止屏蔽接收信号的方法。或者，例如，专利文献1所公开的装置具备降低接收波的放大率来切换为近距离障碍物检测模式的检测距离切换单元。根据专利文献1所记载的构成，通过降低放大率，能够使残响波形尽早收敛。

专利文献1：日本特开平10-213658号公报

然而，在以往提出的各种残响对策中，仍然存在改善的余地。例如，在上述的屏蔽方法中，若残响波形没有尽早收敛，则屏蔽时间变长。因此，很难良好地检测近距离范围的物体。

另一方面，根据专利文献1所公开的残响对策，检测距离切换单元在近距离障碍物检测模式中降低接收波的放大率。在该情况下，不仅残响波形，来自近距离范围的物体的反射波的放大率也下降。因此，在该情况下，近距离范围的物体的检测能力有可能降低。

技术实现要素：

本发明鉴于上述所例示的情况等而完成的。即，本发明提供能够尽可能地抑制超声波传感器中的残响的负面影响的构成。

发送接收控制装置构成为控制超声波传感器中的发送接收。上述超声波传感器具备超声波传声器。上述超声波传声器构成为发送作为超声波的探测波并且接收接收波。上述接收波包含周围的物体对上述探测波反射的反射波。根据本发明的一个观点，该发送接收控制装置具备：发送频率设定部，将上述探测波的频率设定为与上述超声波传声器的谐振频率不同的发送频率；接收信号处理部，对基于以上述发送频率发送的上述探测波的上述接收波的接收结果进行处理；以及物体检测部，基于上述接收信号处理部的处理结果来检测上述物体。

在该构成中，通过将用于检测上述物体的上述探测波的上述频率设定为与上述超声波传声器的上述谐振频率不同的上述发送频率，来调整残响时间。即，在该构成中，与上述发送频率为上述谐振频率的情况相比，良好地缩短上述残响时间。因此，根据该构成，能够尽可能地抑制上述超声波传感器的基于残响的负面影响。

其中，对各要素赋予的带括弧的参照附图标记表示该要素与后述的实施方式中记载的具体单元的对应关系的一例。由此，本发明不限于上述的参照附图标记的记载。

附图说明

图1是示出搭载了障碍物检测装置的车辆的整体构成的概略图。

图2是示出图1所示的障碍物检测装置的功能构成的概况的框图。

图3是示出图2所示的超声波传感器的第一动作例的流程图。

图4是示出图2所示的超声波传感器的第二动作例的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对实施方式进行说明。其中，相对于一个实施方式能够应用的各种变形例，若插入到关于该实施方式的一系列的说明的中途，则有可能妨碍该实施方式的理解，因此在该实施方式的说明之后汇总地记载。

(整体构成)

参照图1，车辆1是所谓的四轮汽车，具备俯视时大致矩形状的车体2。车辆1和车体2中的“前”、“后”、“左”、“右”的概念如图1中箭头所示。以下，有时将左右方向称为“车宽方向”。另外，有时将前后方向称为“车辆全长方向”。车辆全长方向与通过车宽方向上的车体2的中心的车辆中心线lc平行。

在车体2的前端部安装有前保险杠3。在车体2的后端部安装有后保险杠4。

在车辆1搭载有障碍物检测装置10。障碍物检测装置10具备：车速传感器11、档位传感器12、温度传感器13、多个超声波传感器14、障碍物检测ecu15、通知部16。ecu为electroniccontrolunit(电子控制单元)的缩写。车速传感器11、档位传感器12、温度传感器13、多个超声波传感器14以及通知部16经由车载网络等通信线路与障碍物检测ecu15连接。

车速传感器11被设置为产生与车辆1的行驶速度即车速对应的电输出(例如电压)。档位传感器12被设置为输出与车辆1的档位对应的电信号。温度传感器13被设置为产生与外部空气温度即车辆1的周围的温度对应的电输出(例如电压)。

超声波传感器14构成为通过超声波的发送接收来检测车辆1的周围的物体。即，超声波传感器14被设置为输出与该超声波传感器14与车辆1的周围的物体的距离对应的电信号。

在前保险杠3安装有多个超声波传感器14，以向车辆1的前方发送超声波。安装于前保险杠3的多个超声波传感器14沿着车宽方向排列。其中，在后保险杠4也安装有多个超声波传感器14，以向车辆1的后方发送超声波。为了图示的简单化，对安装于后保险杠4的多个超声波传感器14在图1中省略图示。超声波传感器14的构成的详细内容后述。

障碍物检测ecu15是控制障碍物检测装置10的整体动作的车载微型计算机，具备未图示的cpu、rom、ram、非易失性ram等。即，障碍物检测ecu15构成为通过cpu从rom或者非易失性ram读出程序并启动，能够实现各种控制动作。非易失性ram例如为闪存rom等。

具体而言，障碍物检测ecu15在规定的检测动作执行条件成立的情况下，使多个超声波传感器14分别执行发送接收动作。另外，障碍物检测ecu15被设置成通过从多个超声波传感器14分别接收物体的检测结果，来检测车辆1的周围的障碍物。通知部16被设置为在障碍物检测ecu15检测到障碍物的情况下，执行和车辆1与障碍物的相对位置对应的通知动作。

(超声波传感器的构成)

超声波传感器14具备超声波传声器40。超声波传声器40构成为发送超声波即探测波并且接收接收波。接收波包含车辆1的周围的物体对探测波反射的反射波。其中，超声波传感器14和超声波传声器40的机械结构例如美国专利申请公开第2008/0184802号说明书、德国专利申请公开第102008007042号说明书、中国专利申请公开第101241183号说明书等中记载那样，在本申请的申请时刻已经公知。由此，在本说明书中，关于超声波传感器14和超声波传声器40的机械结构的详细情况，省略说明。在国内法令允许时，这些专利申请公开说明书的记载内容通过参照而编入本说明书。

以下，一边参照图2，一边对超声波传感器14的功能构成的详细内容进行说明。如图2所示，超声波传感器14具备超声波传声器40、发送接收控制装置41、输入输出接口42。

发送接收控制装置41和输入输出接口42作为内置于超声波传感器14的传感器ecu的功能构成而设置。传感器ecu是控制超声波传感器14的整体动作的车载微型计算机，具备未图示的cpu、rom、ram、非易失性ram等。即，传感器ecu构成为通过cpu从rom或者非易失性ram读出程序并启动，能够实现各种控制动作。非易失性ram例如为闪存rom等。

发送接收控制装置41构成为控制超声波传感器14即超声波传声器40中的发送接收动作并且基于发送接收结果而产生与物体的检测结果对应的电信号。发送接收控制装置41的功能构成的详细情况后述。输入输出接口42被设置为经由车载网络等通信线路与障碍物检测ecu15等进行信号收发。

发送接收控制装置41具有传感器控制部411、发送频率设定部412、脉冲生成部413、送波部414、受波部415、接收信号处理部416、残响时间取得部417、物体检测部418。

传感器控制部411被设置为控制超声波传感器14的整体动作。另外，在传感器控制部411预先储存有初始值和表等数据。

发送频率设定部412被设置为基于从传感器控制部411接收的指令信号来设定探测波的频率。具体而言，发送频率设定部412将探测波的频率设定为与超声波传声器40的谐振频率不同的发送频率。

脉冲生成部413被设置为基于发送频率设定部412所设定的发送频率，生成用于发送探测波的超声波脉冲信号。送波部414是所谓的发送电路部，且被设置为基于脉冲生成部413生成的超声波脉冲信号来对超声波传声器40进行驱动。

受波部415是所谓的接收电路部，且被设置为生成与超声波传声器40的接收波对应的接收信号。接收信号处理部416被设置为对受波部415生成的接收信号进行处理。即，接收信号处理部416对接收波的接收结果进行处理，该接收波基于以与超声波传声器40的谐振频率不同的发送频率发送的探测波。

具体而言，接收信号处理部416具有带通滤波器461和接收频率设定部462。接收频率设定部462被设置为基于从传感器控制部411接收的指令信号来设定带通滤波器461的通过频带的中心频率。具体而言，接收频率设定部462将带通滤波器461的通过频带的中心频率设定为与超声波传声器40的谐振频率不同的非谐振频率。

残响时间取得部417被设置为基于受波部415生成的接收信号，来取得亦即测量超声波传声器40的残响时间。物体检测部418被设置为基于接收信号处理部416的处理结果来检测物体。即，物体检测部418基于由带通滤波器461处理后的接收信号来计算与物体的距离，并且检测接收波的振幅。

(动作概要)

以下，对具有上述构成的障碍物检测装置10的动作概要进行说明。

障碍物检测ecu15基于车速传感器11和档位传感器12的输出信号，来判定检测动作执行条件是否成立。若检测动作执行条件成立，则障碍物检测ecu15使多个超声波传感器14各自以规定的时间间隔反复执行物体检测动作，由此执行障碍物检测动作。

具体而言，障碍物检测ecu15基于温度传感器13的输出，来取得外部空气温度亦即车辆1的周围的温度。所取得的温度能够被用作超声波传感器14的温度的推定值。以下将超声波传感器14的温度称为“传感器温度”。

另外，障碍物检测ecu15将检测条件发送给多个超声波传感器14各自的传感器控制部411。“检测条件”是多个超声波传感器14各自的物体检测动作条件。具体而言，“检测条件”包含传感器温度、车速以及检测距离范围。“检测距离范围”是来自多个超声波传感器14各自的物体的检测距离的范围。例如，进行驻车空间等空间检测时的检测距离范围与在驻车的过程中进行障碍物检测时的检测距离范围相比为长距离。将前者称为长距离模式，将后者称为短距离模式。

传感器控制部411基于所取得的检测条件，来生成用于使发送频率设定部412和接收频率设定部462设定频率的指令信号。发送频率设定部412基于从传感器控制部411接收到的指令信号，来设定探测波的频率。

发送频率设定部412将探测波的频率设定为与超声波传声器40的谐振频率不同的发送频率。具体而言，发送频率设定部412根据检测条件来设定发送频率。即，发送频率设定部412根据检测距离范围和/或传感器温度来设定发送频率。

接收频率设定部462将带通滤波器461的通过频带的中心频率设定为与超声波传声器40的谐振频率不同的非谐振频率。具体而言，接收频率设定部462根据检测条件来设定中心频率。即，接收频率设定部462根据检测距离范围和/或车速来设定中心频率。

超声波传声器40基于如上述那样生成的与谐振频率不同的发送频率的超声波脉冲信号来发送探测波。若由超声波传声器40接收包含反射波的接收波，则受波部415生成接收信号。所生成的接收信号由接收信号处理部416即带通滤波器461进行处理。

残响时间取得部417基于由受波部415生成的接收信号来取得残响时间，将取得结果发送给传感器控制部411。物体检测部418基于由带通滤波器461处理后的接收信号来计算与物体的距离。另外，物体检测部418检测接收波的振幅。另外，物体检测部418将距离的计算结果和振幅的检测结果发送给传感器控制部411。传感器控制部411将距离的计算结果和振幅的检测结果发送给障碍物检测ecu15。

(效果)

以下，对由具有上述构成的超声波传感器14和发送接收控制装置41实现的效果进行说明。

在该构成中，通过将用于检测物体的探测波的频率设定为与超声波传声器40的谐振频率不同的发送频率，来调整残响时间。即，在该构成中，与发送频率为谐振频率的情况相比，能够良好地缩短残响时间。因此，根据该构成，能够尽可能地抑制超声波传感器14的基于残响的负面影响。特别是能够良好地检测近距离范围的物体。

其中，超声波传声器40的谐振频率根据温度而变动。因此，在该构成中，根据温度来设定探测波的频率。因此，根据该构成，即使在超声波传声器40的谐振频率根据温度而变动的情况下，也能够良好地抑制基于残响的负面影响。

另外，在远距离模式中，与近距离模式不同，基于残响的负面影响较小。因此，在远距离模式中，与近距离模式不同，优选探测波与超声波传声器40的谐振频率一致。因此，在该构成中，根据检测距离范围来设定探测波的频率。因此，根据该构成，不论检测距离范围如何都能够进行良好的物体检测。

并且，在该构成中，将带通滤波器461的通过频带的中心频率设定为与超声波传声器40的谐振频率不同的非谐振频率。根据该构成，能够良好地除去取决于超声波传声器40的谐振频率的残响波形。特别是在本实施方式中，根据物体的检测条件来设定该中心频率。因此，得到良好的sn比。

若发送频率高于谐振频率，则容易产生“拍频”。因此，优选发送频率比谐振频率低。

其中，若泥等异物附着于超声波传声器40，则谐振频率变动。例如，由于异物的附着，有时谐振频率向低频率侧移位。在该情况下，若发送频率比异物附着前的谐振频率低，则发送频率能够接近异物附着后的谐振频率。另一方面，由于异物的附着，有时谐振频率向高频率侧移位。

因此，在残响时间由于将发送频率设定得比谐振频率低的频率降低处理和将发送频率设定得比谐振频率高的频率增加处理中的一个处理的执行而超过阈值的情况下，优选发送频率设定部412执行另一个处理。由此，即使异物附着于超声波传声器40，也能够尽可能地抑制基于残响的负面影响。

(具体例)

以下，使用流程图对本实施方式的结构的具体的动作例进行说明。在附图和说明书中的以下的说明中，将“步骤”简记为“s”。另外，将内置于超声波传感器14的传感器ecu的cpu、rom、ram以及非易失性ram简称为cpu、rom、ram以及非易失性ram。

(第一具体例)

在检测动作执行条件成立的期间，基于来自障碍物检测ecu15的启动指令，以规定的时间间隔反复启动图3所示的物体检测处理程序。即，障碍物检测ecu15以规定的时间间隔对多个超声波传感器14中的各个超声波传感器反复发送启动指令。在图4所示的物体检测处理程序中也相同。

接收到启动指令的超声波传感器14的传感器ecu的cpu从rom或者非易失性ram读出并启动图3所示的物体检测处理程序。若将图3所示的物体检测处理程序启动，则首先在s301中，cpu判定当前的动作模式是否为近距离模式。其中，当前的动作模式是否为近距离模式的信息包含于接收到的启动指令，并暂时地储存于ram。

在为近距离模式的情况下(即s301＝是)，cpu在执行s302～s306的处理之后，使处理进入s311。与此相对，在为远距离模式的情况下(即s301＝否)，cpu跳过s302～s306的处理，而使处理进入到s311之后。

在s302中，cpu取得包含车速v和传感器温度ts的检测条件。接下来，在s303中，cpu基于在s302中取得的检测条件来设定发送移位δft。具体而言，cpu基于将传感器温度ts作为参数的表δft(ts)和基于温度传感器13的输出而取得的传感器温度ts，来设定发送移位δft。

接着，在s304中，cpu基于在s302中取得的检测条件来设定接收移位δfr。具体而言，cpu基于将车速v作为参数的表δfr(v)和基于车速传感器11的输出而取得的车速v，来设定接收移位δfr。

接着，在s305中，cpu基于发送移位δft来使探测波的频率亦即发送频率ft从初始值f0开始变更。具体而言，cpu使发送频率ft为从初始值f0减去δft而得到的值。f0为超声波传声器40的谐振频率。

接着，在s306中，cpu基于接收移位δfr来使接收滤波器频率fr从初始值f0开始变更。具体而言，cpu使接收滤波器频率fr为从初始值f0减去δfr而得到的值。接收滤波器频率fr为带通滤波器461的通过频带的中心频率。

在s311中，cpu执行基于发送频率ft的探测波的发送处理。在为远距离模式的情况下(即s301＝否)，发送频率ft为初始值f0即谐振频率。与此相对，在为近距离模式的情况下(即s301＝是)，发送频率ft为比初始值f0即谐振频率降低了δft的低频。

接下来，在s312中，cpu执行受波部415对接收信号的生成处理。接着，在s313中，cpu将通过频带的中心频率作为接收滤波器频率fr，通过带通滤波器461对接收信号进行处理。在为远距离模式的情况下(即s301＝否)，接收滤波器频率fr为初始值f0即谐振频率。与此相对，在为近距离模式的情况下(即s301＝是)，接收滤波器频率fr为比初始值f0即谐振频率降低了δfr的低频。

在s313的处理之后，cpu使处理进入s391和s392。在s391中，cpu基于由带通滤波器461处理后的接收信号来计算与物体的距离。另外，cpu检测接收波的振幅。

在s392中，cpu将距离的计算结果和振幅的检测结果发送给障碍物检测ecu15。若s392的处理结束，则cpu暂时结束本程序。

(第二具体例)

本具体例中，对应于在残响时间由于根据异物附着状态执行频率降低处理和频率增加处理中的一个处理而超过阈值的情况下执行另一个处理的动作例。

若将图4所示的物体检测处理程序启动，则首先，cpu执行s401～s413的处理。s401～s413的处理与图3所示的物体检测处理程序的s301～s313的处理相同。由此，s401～s413的处理内容的说明与上述的s301～s313的处理内容的说明相同。

在s413的处理之后，cpu使处理进入s421和s422。在s421中，cpu取得残响时间tz。

接下来，在s421中，cpu判定在s421中取得的残响时间tz是否超过阈值tz1。阈值tz1是以没有异物的附着为前提，在通过基于接收移位δfr的探测波的低频化而良好地抑制残响的情况下应该产生的残响时间tz所对应的值。即，阈值tz1是与探测波为谐振频率f0的情况下的残响时间tz0相比充分小的值。在本具体例中，阈值tz1是使用试验或者计算机模拟而决定的，被预先储存于非易失性ram。

在所取得的残响时间tz超过阈值tz1的情况下(即s422＝是)，cpu执行s431～s435的处理，然后使处理进入s491。另一方面，在所取得的残响时间tz不超过阈值tz1的情况下(即s422＝否)，cpu跳过s431～s435的处理而使处理进入s491。

在s431中，与s405相反地，cpu使发送频率ft为从初始值f0加上δft而得到的值。同样地，在s432中，与s406相反地，cpu使接收滤波器频率fr为从初始值f0加上δfr而得到的值。

接下来，在s433中，cpu执行基于在s431中设定的发送频率ft的探测波的发送处理。接着，在s434中，cpu执行基于受波部415的接收信号的生成处理。并且，在s435中，cpu使用在s432中设定的接收滤波器频率fr，通过带通滤波器461对接收信号进行处理。

在s491中，cpu基于由带通滤波器461处理后的接收信号，来计算与物体的距离。另外，cpu检测接收波的振幅。在s492中，cpu将距离的计算结果和振幅的检测结果发送给障碍物检测ecu15。若s492的处理结束，则cpu暂时结束本程序。

这样，根据本具体例，能够通过简单的处理而良好地进行由于异物附着而导致谐振频率移位的情况下的残响抑制。另外，用于残响抑制的处理在短时间内结束，由此能够更迅速地进行存在于近距离范围内的物体的检测。

(变形例)

本发明不限于上述实施方式。因此，能够对上述实施方式进行适当地变更。以下，对代表的变形例进行说明。在以下的变形例的说明中，主要说明与上述实施方式的不同点。另外，在上述实施方式和变形例中，对相互相同或者均等的部分标注相同的附图标记。因此，在以下的变形例的说明中，关于具有与上述实施方式相同的附图标记的结构要素，只要没有技术矛盾或者特别的追加说明，就能够适当地引用上述实施方式的说明。

本发明不限于在上述实施方式中示出的具体的装置构成。即，例如车辆1不限于四轮汽车。具体而言，车辆1也可以是三轮汽车，也可以是货车等六轮或者八轮汽车。

作为温度传感器13，典型地使用外部空气温度传感器、发动机吸气温度传感器等、用于其他系统而准备的温度传感器。然而，本发明不限于该方式。即，温度传感器13也可以内置于超声波传感器14。

超声波传感器14的配置也没有特别地限定。例如，多个超声波传感器14各自的搭载高度和/或搭载仰角可以相同，也可以不同。多个超声波传感器14中的一部分可以设置在前格栅。

在上述实施方式中，构成发送接收控制装置41的、内置于超声波传感器14的传感器ecu采用cpu从rom等读出程序并启动程序的构成。然而，本发明不限于该结构。即，例如，传感器ecu也可以是构成为能够进行上述的动作的数字电路、例如门阵列等asic。asic是applicationspecificintegratedcircuit(专用集成电路)的缩写。

本发明不限于在上述实施方式中示出的具体的动作例和处理方式。例如，在图3所示的物体检测处理程序中，在为远距离模式的情况下(即s301＝否)，也能够执行与s302～s306相同的处理。在该变形例中，近距离模式与远距离模式相比，将发送移位δft和接收移位δfr设定得大。由此，能够良好地进行近距离范围中的物体检测。

如上所述，超声波传声器40的谐振频率f0根据温度等而变动。另外，由于制造上不可避免的尺寸误差等的关系，超声波传声器40的谐振频率f0会产生个体差。

因此，发送接收控制装置41也可以在检测动作执行条件不成立的期间使超声波传感器14进行动作，由此测定超声波传声器40的谐振频率f0。同样地，发送接收控制装置41也可以在检测动作执行条件不成立的期间使超声波传感器14进行动作，由此测定探测波为谐振频率f0的情况下的超声波传声器40的残响时间tz0。并且，发送接收控制装置41也可以根据上述的测定结果来设定阈值tz1。

或者，发送接收控制装置41也可以执行发送移位δft的学习处理。即，发送接收控制装置41也可以通过利用不同发送移位δft的值而反复取得残响时间tz，从而取得使残响时间tz最小化的发送移位δft。接收移位δfr也相同。

障碍物检测ecu15也可以根据检测距离范围来变更多个超声波传感器14各自的物体检测处理程序的启动间隔。具体而言，也可以是检测距离范围越是短距离，则障碍物检测ecu15使启动间隔越短。

构成上述实施方式的要素除了特别指明是必须的情况以及原理上明确认为是必须的情况等之外，当然并非是必须的。另外，在提到构成要素的个数、数值、量、范围等数值的情况下，除了特别地指明是必须的情况以及原理上明确地限定于特定的数的情况等之外，本发明不限于该特定的数。同样地，在提到构成要素等的形状、方向、位置关系等的情况下，除了特别地指明是必须的情况以及原理上限定于特定的形状、方向、位置关系等的情况等之外，本发明不限于该形状、方向、位置关系等。

变形例也不限于上述的例示。另外，多个变形例能够相互组合。此外，上述实施方式的全部或者一部分、任意的变形例的全部或者一部分能够相互组合。