JP2023091893A - Signal processing device, ultrasonic system and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書中に開示されている発明は、超音波の送波のための送波信号と超音波の受波に基づく受波信号とを処理する信号処理装置、当該信号処理装置を備える超音波システム、及び当該超音波システムを備える車両に関する。 The invention disclosed in this specification provides a signal processing apparatus for processing a transmission signal for transmitting ultrasonic waves and a reception signal based on reception of ultrasonic waves, and an ultrasonic wave including the signal processing apparatus. systems and vehicles equipped with such ultrasound systems.
従来、超音波を発生させて障害物からの反射波が返ってくるまでの時間TOF(Time Of Flight)を計測することにより障害物までの距離を測定する超音波システムが知られている。このような超音波システムは車両に搭載されることが多く、一例として車載用クリアランスソナーが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic system is known that measures the distance to an obstacle by measuring the time TOF (Time Of Flight) from the time an ultrasonic wave is generated until the reflected wave from the obstacle returns. Such ultrasonic systems are often installed in vehicles, and one example is known as an in-vehicle clearance sonar.
自波を識別する超音波システムでは、製品固有の変調方式を自波の特徴として捉えて自波を識別する。自波を識別する超音波システムは、他の超音波システムから送波される超音波と、自己の超音波システムから送波して対象物で反射した反射波とを区別することができるため、距離の誤検出を低減することができる。 In an ultrasonic system for identifying self-waves, self-waves are identified by capturing product-specific modulation schemes as characteristics of self-waves. An ultrasound system that distinguishes its own waves can distinguish between ultrasound waves transmitted from other ultrasound systems and reflected waves transmitted from its own ultrasound system and reflected by an object. False detection of distance can be reduced.
簡易な構成で自波を識別できる超音波システムがコスト面から望まれている。 From the viewpoint of cost, an ultrasonic system capable of identifying self-waves with a simple configuration is desired.
本明細書中に開示されている信号処理装置は、超音波の送波のための送波信号を生成するように構成される送波信号生成部と、超音波の受波に基づく受波信号を出力するように構成される受波信号出力部と、前記受波に含まれ得る前記送波の反射波である自波を識別するように構成される自波識別部と、を備え、前記送波信号生成部は、前記送波信号の周波数を変調することで前記送波信号を符号化し、前記自波識別部は、互いにずらした複数の通過帯域を持つフィルタを備え、前記複数の通過帯域をそれぞれ通過した前記受波信号の波形より複数のエンベロープを生成し、前記複数のエンベロープそれぞれのピーク位置から前記自波を識別する構成である。 The signal processing apparatus disclosed in this specification includes a transmission signal generation unit configured to generate a transmission signal for transmitting ultrasonic waves, and a reception signal based on reception of ultrasonic waves. and a self-wave identification unit configured to identify a self-wave that is a reflected wave of the transmitted wave that may be included in the received wave, wherein The transmitted wave signal generation unit encodes the transmitted wave signal by modulating the frequency of the transmitted wave signal, and the self wave identification unit includes a filter having a plurality of passbands that are shifted from each other. A plurality of envelopes are generated from the waveforms of the received wave signals that have respectively passed through the bands, and the self wave is identified from the peak positions of each of the plurality of envelopes.
本明細書中に開示されている超音波システムは、上記構成の信号処理装置と、前記信号処理装置に直接的又は間接的に接続されるように構成される超音波送受信装置と、を備える構成である。 An ultrasound system disclosed in the present specification includes a signal processing device configured as described above and an ultrasound transmitting/receiving device configured to be directly or indirectly connected to the signal processing device. is.
本明細書中に開示されている車両は、上記構成の超音波システムを備える構成である。 The vehicle disclosed in this specification is configured to include the ultrasonic system configured as described above.
本明細書中に開示されている信号処理装置、超音波システム、及び車両によれば、簡易に自波を識別することができる。 According to the signal processing device, ultrasonic system, and vehicle disclosed in this specification, self waves can be easily identified.
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態に係る超音波システムは、一例として車両に搭載することを想定しており、車両と対象物との間の距離を測定することによる警報機能、自動ブレーキ機能および自動駐車機能等に利用できる。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The ultrasonic system according to the embodiment described below is assumed to be mounted on a vehicle as an example, and measures the distance between the vehicle and an object to provide an alarm function, an automatic braking function, and an automatic It can be used for parking functions, etc.
図1には、実施形態に係る超音波システム100(以下、「超音波システム100」という)を搭載した車両200と、対象物(障害物)300とが示されている。超音波システム100から送波された超音波は、対象物300で反射して反射波として超音波システム100により受波される。このとき、超音波システム100は、環境ノイズNの受波も行う。環境ノイズNは、例えば超音波システム100以外の超音波システムから送波された超音波を含む。
FIG. 1 shows a
したがって、超音波システム100において上記反射波である自波と環境ノイズNとが正しく区別されなければ、超音波システム100が対象物300までの距離を誤検出することになる。
Therefore, if the
次に、超音波システム100について説明する。図2は、超音波システム100の構成を示す図である。
Next, the
超音波システム100は、信号処理装置1と、トランスTrと、超音波送受信装置2と、を備える。超音波送受信装置2は、信号処理装置1に対してトランスTrを介して外付けに接続される。なお、トランスTrは、必ずしも設けなくてもよい。
The
信号処理装置1は、半導体集積回路装置である。信号処理装置1は、DAC(Digital to Analog Converter)11と、ドライバ12と、LNA(Low Noise Amplifier)13と、LPF(Low Pass Filter)14と、ADC(Analog to Digital Converter)15と、デジタル処理部16と、外部端子T1~T5と、を備える。
The signal processing device 1 is a semiconductor integrated circuit device. The signal processing device 1 includes a DAC (Digital to Analog Converter) 11, a
DAC11は、デジタル処理部16に含まれる送波信号生成部164から出力される送波信号をデジタル信号からアナログ信号へD/A変換し、D/A変換後の信号をドライバ12に出力する。
The DAC 11 D/A converts the transmission signal output from the transmission
ドライバ12の差動対の出力端は、外部端子T1及びT2を介してトランスTrの1次側に接続される。トランスTrの2次側には超音波送受信装置2が接続される。ドライバ12は、DAC11の出力信号に基づき超音波送受信装置2を駆動する。
The output terminals of the differential pair of the
超音波送受信装置2は、不図示の圧電素子を有し、超音波の送波および受波を行う。すなわち、超音波送受信装置2は、音源としても受信部としても機能する。
The ultrasonic transmission/
LNA13の差動対の入力端は、外部端子T3及びT4を介してトランスTrの2次側に接続される。LNA13の出力信号は、LPF14を介してADC15に供給される。ADC15は、LNA13の出力信号をアナログ信号からデジタル信号へA/D変換し、A/D変換後の信号をデジタル処理部16に含まれる受信復調制御部165に出力する。
The input terminals of the differential pair of
LNA13、LPF14、及びADC15は、超音波の受波に基づく受波信号を出力するように構成される受波信号出力部の一例である。
The
デジタル処理部16は、インタフェース161と、疑似乱数発生器162と、送信変調制御部163と、送波信号生成部164と、受信復調制御部165と、自波識別判定部166と、TOF計測部167と、を備える。
The
インタフェース161は、一例としてLIN(Local Interconnect Network)に準拠し、外部端子T5を介して車両200(図1参照)に搭載される不図示のECU(Electronic Control Unit)との間で通信を行う。
The
インタフェース161は、ECUから送られてくる送信コマンドに基づき、更新トリガー信号TGを疑似乱数発生器162に出力する。インタフェース161は、送信コマンドを受け取ると毎回更新トリガー信号TGを出力する構成であってもよく、送信コマンドをN回(Nは2以上の自然数)受け取ると更新トリガー信号TGを1回出力する構成であってもよい。
The
疑似乱数発生器162は、疑似乱数PRNを発生し、疑似乱数PRNを送信変調制御部163に出力する。また、疑似乱数発生器162は、更新トリガー信号TGを受け取る度に疑似乱数PRNを更新する。
疑似乱数発生器162としては、例えばLFSR(Linear Feedback Shift Register)を用いることができる。LFSRは簡単な構成であるため、疑似乱数発生器162としてLFSRを用いることで疑似乱数発生器162の低コスト化を図ることができる。
As the
LFSRは初期値が同じであれば同じ動作を行うことになるため、個々の超音波システム100間でLFSRの初期値はそれぞれ異なっていることが望ましい。そこで、LFSRの初期値として、信号処理装置1に付与される固有識別番号(シリアルナンバー)の一部を用いるとよい。信号処理装置1に付与される固有識別番号の数字部分のパターン数はLFSRの値のパターン数より多いことが想定されるため、LFSRの初期値として、信号処理装置1に付与される固有識別番号の一部を用いることとしている。固有識別番号の一部を用いるため、個々の超音波システム100間でLFSRの初期値が完全には異ならない場合がある。しかしながら、信号処理装置1に付与される固有識別番号の一部を用いることで、容易に個々の超音波システム100(個々の信号処理装置1)間でLFSRの初期値の分散を大きくすることができる。
Since the LFSR performs the same operation if the initial value is the same, it is desirable that the initial value of the LFSR be different between the
疑似乱数発生器162の代わりにアナログ方式の真性乱数発生器を用いることもできる。しかしながら、超音波システム100では乱数をセキュリティのために用いるのではなく変調方式のランダム性を確保するために用いるため、真性乱数発生器を用いた場合には乱数のランダム性がオーバースペックとなり、乱数発生器が信号処理装置1のコストアップ要因となる。つまり、真性乱数発生器ではなく疑似乱数発生器を用いることで、低コスト化を図ることができる。
An analog true random number generator may be used instead of the
送信変調制御部163は、疑似乱数に基づく変調パターンを決定する。変調パターンの変調対象としては、例えば、送波信号の周波数、送波信号の位相、送波信号の振幅、送波信号に含まれるバースト信号の波数、送波信号に含まれる複数のバースト信号間のインターバル時間等を挙げることができる。
Transmission
送信変調制御部163によって決定される変調パターンは、複数の変調対象を組み合わせることによって構成されることが望ましい。これにより、信号処理装置1の性能等によって個々の変調対象の変調範囲が狭い場合であっても、変調方式のランダム性を確保することが容易になる。
The modulation pattern determined by transmission
送波信号生成部164は、送信変調制御部163によって決定された変調パターン、すなわち疑似乱数PRNに基づく変調パターンの送波信号を生成する。これにより、変調方式のランダム性が確保され、自己の超音波システムの変調方式と他の超音波システムの変調方式とが一致する可能性を低減することができるので、自波識別判定部166での識別精度が向上する。
The transmission
受信復調制御部165は、ADC15から出力される受波信号と、送信変調制御部163によって決定された変調パターンの情報とを取得する。受信復調制御部165は、変調パターンに基づき受波信号を復調する内容を決定する。
The reception
受信復調制御部165は、例えば変調パターンに周波数変調が含まれている場合には、送波信号と受波信号との相関畳み込み積分処理、受波信号に対するFFT(Fast Fourier Transform)処理等を用いて、受波信号に含まれている周波数変調の情報を復調する。受信復調制御部165は、例えば変調パターンにインターバル時間が含まれている場合には、受波信号の隣接ピーク間時間測定処理等を用いて、受波信号に含まれているインターバル時間の情報を復調する。
For example, when the modulation pattern includes frequency modulation, the reception
自波識別判定部166は、送信変調制御部163によって決定された変調パターンの情報と受信復調制御部165によって復調された情報とに基づいて、自波を識別する。より具体的には、自波識別判定部166は、送信変調制御部163によって決定された変調パターンの情報と受信復調制御部165によって復調された情報との類似度が所定レベル以上であれば、送波の反射波(自波)を検知する。
Own wave
なお、自波識別判定部166は、複数の受波信号を統合して自波を識別してもよい。これにより、変調方式にランダム性を持たせているにもかかわらず、1回の送波において超音波システム100での変調方式と超音波システム100以外の超音波システムでの変調方式とが不運にも一致した場合であっても、連続して変調方式が一致しない限り、自波識別判定部166は自波を正しく識別することができる。すなわち、自波識別判定部166が複数の受波信号を統合して自波を識別することで、自波の識別精度をより一層向上させることができる。
Note that the self-wave
TOF計測部167は、カウンタ167Aを用いて、超音波を送波してから対象物300での反射による反射波を受波するまでの時間(TOF)を計測する。
The
TOF計測部167は、ECUから信号処理装置1に送信コマンドが送られてきたタイミングでカウンタ167Aによるカウントを開始する。
The
TOF計測部167は、自波識別判定部166によって自波が検知された場合にそのタイミングでのカウンタ167Aのカウント値を保持する。TOF計測部167によって保持されたカウント値は、TOFに対応し、TOFと超音波送受信装置から送信される超音波の速度とによって対象物までの距離が特定可能となる。TOF計測部167によって保持されたカウント値は、インタフェース161によってECUへ送られる。
The
図3は、受信回路の構成を示す図である。受信回路RCは、ADC15と、自波識別部168と、を有する。自波識別部168は、エンベロープ生成部168Aと、ピーク位置比較部168Bと、チャープ検出部168Cと、を有する。なお、自波識別部168は、先出の受信復調制御部165及び自波識別判定部166を包括する機能部の一例として理解することができる。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a receiving circuit. The receiving circuit RC has an
ADC15は入力された受信波をアナログ信号からデジタル信号に変換する。ADC15で変換されたデジタル信号はエンベロープ生成部168Aに出力される。
The
エンベロープ生成部168Aは、互いにずらした複数の通過帯域を持つフィルタを備える。なお、本図に即して具体的に述べると、エンベロープ生成部168Aは、低帯域BPF(band pass filter)168A1と高帯域BPF168A2を含む。低帯域BPF168A1に設定される第1通過帯域、及び、高帯域BPF168A2に設定される第2通過帯域は、それぞれ、下側カットオフ周波数と上側カット周波数を持ち、それぞれの中心周波数が異なる。
図4は、周波数の分布(特に、送波信号の周波数チャープ範囲と第1通過帯域及び第2通過帯域との相関関係)を示す図である。低帯域BPF168A1に設定される第1通過帯域は、送波信号の周波数のチャープ中央値FCCVよりも低周波数帯域に中心周波数LBPCFを持つ。また、高帯域BPF168A2に設定される第2通過帯域は、前記送波信号の周波数のチャープ中央値FCCVよりも高周波数帯域に中心周波数HBPCFを持つ。より詳細には、第1通過帯域の中心周波数LBPCFは、送波信号の周波数のチャープ下限値FCLLVに寄るように設定され、第2通過帯域の中心周波数HBPCFは、送波信号の周波数のチャープ上限値FCHLVに寄るように設定される。 FIG. 4 is a diagram showing the frequency distribution (in particular, the correlation between the frequency chirp range of the transmitted signal and the first passband and the second passband). The first passband set in the low-band BPF 168A1 has a center frequency LBPCF in a frequency band lower than the chirp median value FCCV of the frequency of the transmitted wave signal. Also, the second passband set in the high-band BPF 168A2 has a center frequency HBPCF in a frequency band higher than the chirp median value FCCV of the frequency of the transmission signal. More specifically, the center frequency LBPCF of the first passband is set closer to the chirp lower limit FCLLV of the frequency of the transmission signal, and the center frequency HBPCF of the second passband is set closer to the chirp upper limit of the frequency of the transmission signal. It is set closer to the value FCHLV.
エンベロープ生成部168Aは、第1通過帯域を通過した受波信号の波形と、第2通過帯域を通過した受波信号の波形から、それぞれのエンベロープを生成した上でそれぞれのピーク位置を検出するピーク検出部168A3及び168A4をさらに含む。ピーク検出部168A3及び168A4でそれぞれ生成されたエンベロープのピーク位置はピーク位置比較部168Bに出力される。
The
ピーク位置比較部168Bは、エンベロープ生成部168Aで生成された複数のエンベロープのピーク位置を比較する。複数のエンベロープのピーク位置を比較した結果はチャープ検出部168Cに出力される。
The peak
チャープ検出部168Cは、第1通過帯域を通過した受波信号の波形より生成されるエンベロープのピーク位置と、第2通過帯域を通過した受波信号の波形より生成されるエンベロープのピーク位置の出現する順番から、周波数の変調を検出する。
The
図5は、アップチャープ時に生成されるエンベロープ波形を示す図である。アップチャープ時は送波信号生成部164にて、送波信号の周波数を時間の経過とともに上げることにより周波数の変調が行われる(例えば49kHz→53kHz)。なお、一般的に周波数やステップ幅は、センサー特性に合わせて調整するパラメーターである。従って、一例として挙げるならば、ステップ幅は100Hzであってもよい。 FIG. 5 is a diagram showing an envelope waveform generated during up-chirp. During the up-chirp, the frequency of the transmission signal is modulated by increasing the frequency of the transmission signal with the lapse of time in the transmission signal generator 164 (for example, 49 kHz→53 kHz). Generally, the frequency and step width are parameters that are adjusted according to the sensor characteristics. Thus, by way of example, the step width may be 100 Hz.
チャープ検出部168Cは、複数のエンベロープのうち、第1通過帯域を通過した受波信号の波形より生成されるエンベロープから順にピークが出現していることを検出する。本図に即して述べると、実線L11は、低帯域BPF168A1の第1通過帯域(例えば中心周波数50kHz)を通過した受波信号から生成されるエンベロープ波形であり、そのピーク位置は時刻t11となっている。一方、破線L12は、高帯域BPF168A2の第2通過帯域(例えば中心周波数52kHz)を通過した受波信号から生成されるエンベロープ波形であり、そのピーク位置は時刻t11よりも後の時刻t12となっている。
The
図6は、ダウンチャープ時に生成されるエンベロープ波形を示す図である。ダウンチャープ時は送波信号生成部164にて、送波信号の周波数を時間の経過とともに下げることにより周波数の変調が行われる(たとえば53kHz→49kHz)。なお、先にも述べた通り、一般的に周波数やステップ幅は、センサー特性に合わせて調整するパラメーターである。従って、一例として挙げるならば、ステップ幅は100Hzであってもよい。
FIG. 6 is a diagram showing an envelope waveform generated during down-chirp. During the down-chirp, the
チャープ検出部168Cは、複数のエンベロープのうち、第2通過帯域を通過した受波信号の波形より生成されるエンベロープから順にピークが出現していることを検出する。本図に即して述べると、実線L21は、低帯域BPF168A1の第1通過帯域(例えば中心周波数50kHz)を通過した受波信号から生成されるエンベロープ波形であり、そのピーク位置は時刻t22となっている。一方、破線L22は、高帯域BPF168A2の第2通過帯域(例えば中心周波数52kHz)を通過した受波信号から生成されるエンベロープ波形であり、そのピーク位置は時刻t22よりも前の時刻t21となっている。
The
このように生成された複数のエンベロープのピーク位置が出現する順番を確認することだけで、簡単に周波数の変調(アップチャープであるのかダウンチャープであるのか)が検出することができる。 The frequency modulation (whether it is an up-chirp or a down-chirp) can be easily detected simply by checking the order in which the peak positions of the multiple envelopes generated in this way appear.
図7は、実施形態に係るエンベロープ生成部168Aの構成例を示す図である。エンベロープ生成部168Aは、バンドパスフィルタ22とピーク検出回路23を有する。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the
バンドパスフィルタ22は、信号切替部22Aとフィルタ演算回路22Bとを有する。
The bandpass filter 22 has a
バンドパスフィルタ22は、タイミング生成部21から出力される信号に基づき、複数の通過帯域を時分割で切り替えるように構成される。
The bandpass filter 22 is configured to switch between multiple passbands in a time division manner based on the signal output from the
より詳細には、信号切替部22Aは、タイミング生成部21から出力される信号に基づき、フィルタ演算回路22Bのフィルタ係数と、乗算器入力と、加算器入力を複数の通過帯域毎に時分割で切り替える。
More specifically, based on the signal output from the
フィルタ演算回路22Bは、乗算器22B1と加算器22B2を組み合わせて構成されており、例えば、先述した低帯域BPF168A1及び高帯域BPF168A2として機能するように時分割でのフィルタ演算処理を行う。
The
本図に即して述べると、フィルタ演算回路22Bは、信号切替部22Aにより時分割で切り替えられたフィルタ係数と、乗算器入力と、加算器入力に基づいて、第1フェイズでは第1通過帯域の信号成分のみを通過させる一方、第2フェイズでは第2通過帯域のみを通過させる。
In accordance with this figure, the
すなわち、第1フェイズは、例えば、フィルタ演算回路22B(延いてはバンドパスフィルタ22)が低帯域BPF168A1として機能する期間に相当する。また、第2フェイズは、例えば、フィルタ演算回路22Bが高帯域BPF168A2として機能する期間に相当する。
That is, the first phase corresponds to, for example, the period during which the
なお、上記の第1フェイズ及び第2フェイズは、タイミング生成部21から出力される信号に基づいて交互に切り替えられる。
Note that the first phase and the second phase are alternately switched based on the signal output from the
また、フィルタ演算回路22Bは、本図で示すように、第1フェイズで得られる演算結果を格納する低帯域側記憶素子22B3と、第2フェイズで得られる演算結果を格納する高帯域側記憶素子22B4を含んでいてもよい。
In addition, as shown in the figure, the
このように、フィルタ係数と、乗算器入力と、加算器入力を時分割で切り替えることにより、単一のフィルタ演算回路22Bを複数の通過帯域で共用することができる。
Thus, by switching the filter coefficient, multiplier input, and adder input in a time division manner, a single
複数の通過帯域でフィルタ演算回路22Bを共用することにより、フィルタ演算回路22Bを通過帯域毎に配置する必要がなくなる。このような構成を用いることで、回路規模を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
By sharing the
<総括>
以下では、これまでに説明してきた種々の実施形態について総括的に述べる。
<Summary>
In the following, the various embodiments described so far will be described in general terms.
例えば、本明細書中に開示されている信号処理装置は、超音波の送波のための送波信号を生成するように構成される送波信号生成部と、超音波の受波に基づく受波信号を出力するように構成される受波信号出力部と、前記受波に含まれ得る前記送波の反射波である自波を識別するように構成される自波識別部と、を備え、前記送波信号生成部は、前記送波信号の周波数を変調することで前記送波信号を符号化し、前記自波識別部は、互いにずらした複数の通過帯域を持つフィルタを備え、前記複数の通過帯域をそれぞれ通過した前記受波信号の波形より複数のエンベロープを生成し、前記複数のエンベロープそれぞれのピーク位置から前記自波を識別する構成(第1の構成)とされている。 For example, the signal processing apparatus disclosed in this specification includes a transmission signal generation unit configured to generate a transmission signal for transmission of ultrasonic waves; a received wave signal output unit configured to output a wave signal; and a self wave identification unit configured to identify a self wave that is a reflected wave of the transmitted wave that may be included in the received wave. the transmission signal generator encoding the transmission signal by modulating the frequency of the transmission signal; A plurality of envelopes are generated from the waveforms of the received signals that have respectively passed through the passbands of , and the self wave is identified from the peak positions of each of the plurality of envelopes (first configuration).
なお、上記第1の構成による信号処理装置において、前記複数の通過帯域は、それぞれ下側カットオフ周波数と上側カット周波数を持ち、かつ、それぞれの中心周波数が異なるように構成される構成(第2の構成)にしてもよい。 In the signal processing device according to the first configuration, the plurality of passbands each have a lower cutoff frequency and an upper cutoff frequency, and have different center frequencies (second configuration). configuration).
また、上記第2の構成による信号処理装置において、前記フィルタの第1通過帯域は、前記送波信号の周波数のチャープ中央値よりも低周波数帯域に中心周波数を持ち、前記フィルタの第2通過帯域は、前記送波信号の周波数のチャープ中央値よりも高周波数帯域に中心周波数を持つように構成される構成(第3の構成)にしてもよい。 Further, in the signal processing device according to the second configuration, the first passband of the filter has a center frequency in a lower frequency band than the chirp median value of the frequency of the transmission signal, and the second passband of the filter may be configured to have a center frequency in a higher frequency band than the chirp median value of the frequency of the transmission signal (third configuration).
また、第3の構成による信号処理装置において、前記第1通過帯域の中心周波数は、前記送波信号の周波数のチャープ下限値に寄るように設定され、前記第2通過帯域の中心周波数は、前記送波信号の周波数のチャープ上限値に寄るように設定される構成(第4の構成)にしてもよい。 Further, in the signal processing device according to the third configuration, the center frequency of the first passband is set close to the chirp lower limit of the frequency of the transmission signal, and the center frequency of the second passband is set to the A configuration (fourth configuration) may be employed in which the chirp upper limit value of the frequency of the transmission signal is set.
また、上記した第1~第4いずれかの構成による信号処理装置において、前記送波信号生成部は、前記送波信号の周波数を時間の経過とともに上げることにより周波数の変調を行い、前記自波識別部は、前記複数のエンベロープのうち、より低い通過帯域を通過した前記受波信号の波形より生成されるエンベロープから順にピークが出現していることを検出して前記自波を識別するように構成される構成(第5の構成)にしてもよい。 Further, in the signal processing device according to any one of the first to fourth configurations, the transmission signal generation unit modulates the frequency of the transmission signal by increasing the frequency of the transmission signal with the lapse of time. The identification unit identifies the self-wave by detecting the appearance of peaks in order from the envelope generated from the waveform of the received wave signal that has passed through the lower passband among the plurality of envelopes. A configuration (fifth configuration) may be used.
また、上記した第1~第4いずれかの構成による信号処理装置において、前記送波信号生成部は、前記送波信号の周波数を時間の経過とともに下げることにより周波数の変調を行い、前記自波識別部は、前記複数のエンベロープのうち、より高い通過帯域を通過した前記受波信号の波形より生成されるエンベロープから順にピークが出現していることを検出して前記自波を識別するように構成される構成(第6の構成)にしてもよい。 Further, in the signal processing device according to any one of the first to fourth configurations, the transmission signal generation unit modulates the frequency of the transmission signal by decreasing the frequency of the transmission signal with the lapse of time. The identification unit identifies the self-wave by detecting peaks appearing in order from the envelope generated from the waveform of the received wave signal that has passed a higher passband among the plurality of envelopes. A configuration (sixth configuration) may be used.
また、上記した第1~第6いずれかの構成による信号処理装置において、前記フィルタは、前記複数の通過帯域を時分割で切り替えるように構成される構成(第7の構成)にしてもよい。 Further, in the signal processing device having any one of the first to sixth configurations, the filter may be configured to switch the plurality of passbands in a time division manner (seventh configuration).
また、例えば、本明細書中に開示されている超音波システムは、上記第1~第7いずれかの構成による信号処理装置と、前記信号処理装置に直接的又は間接的に接続されるように構成される超音波送受信装置と、を備える構成(第9の構成)とされている。 Further, for example, the ultrasound system disclosed in this specification includes a signal processing device having any one of the first to seventh configurations, and a signal processing device that is directly or indirectly connected to the signal processing device. and an ultrasonic wave transmitting/receiving device configured (ninth configuration).
また、例えば、本明細書中に開示されている車両は、上記第8の構成による超音波システムを備える構成(第10の構成)とされている。 Further, for example, the vehicle disclosed in this specification is configured to include the ultrasonic system according to the eighth configuration (tenth configuration).
<その他の変形例>
本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other Modifications>
The configuration of the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the invention, in addition to the above embodiments. The above embodiments should be considered illustrative in all respects and not restrictive, and the technical scope of the present invention is indicated by the scope of claims rather than the description of the above embodiments. It should be understood that all changes that fall within the meaning and range of equivalents of the claims are included.
1 信号処理装置
2 超音波送受信装置
11 DAC
12 ドライバ
13 LNA
14 LPF
15 ADC
16 デジタル処理部
21 タイミング生成部
22 バンドパスフィルタ
22A 信号切替部
22B フィルタ演算回路
22B1 乗算器
22B2 加算器
22B3 低帯域側記憶素子
22B4 高帯域側記憶素子
23 ピーク検出回路
161 インタフェース
162 疑似乱数発生器
163 送信変調制御部
164 送波信号生成部
165 受信復調制御部
166 自波識別判定部
167 TOF計測部
167A カウンタ
168 自波識別部
168A エンベロープ生成部
168A1 低帯域BPF
168A2 高帯域BPF
168A3、168A4 ピーク検出部
168B ピーク位置比較部
168C チャープ検出部
100 実施形態に係る超音波システム
200 車両
300 対象物(障害物)
RC 受信回路
T1~T5 外部端子
Tr トランス
1
12
14LPF
15 ADCs
16
168A2 high band BPF
168A3,
RC Receiving circuit T1 to T5 External terminal Tr Transformer
Claims (9)
超音波の受波に基づく受波信号を出力するように構成される受波信号出力部と、
前記受波に含まれ得る前記送波の反射波である自波を識別するように構成される自波識別部と、
を備え、
前記送波信号生成部は、前記送波信号の周波数を変調することで前記送波信号を符号化し、
前記自波識別部は、互いにずらした複数の通過帯域を持つフィルタを備え、前記複数の通過帯域をそれぞれ通過した前記受波信号の波形より複数のエンベロープを生成し、前記複数のエンベロープそれぞれのピーク位置から前記自波を識別する、信号処理装置。 a transmission signal generator configured to generate a transmission signal for transmitting ultrasound waves;
a received wave signal output unit configured to output a received wave signal based on received ultrasonic waves;
a self-wave identifying unit configured to identify a self-wave that is a reflected wave of the transmitted wave that can be included in the received wave;
with
The transmission signal generator encodes the transmission signal by modulating the frequency of the transmission signal,
The self-wave identification unit includes a filter having a plurality of passbands that are shifted from each other, generates a plurality of envelopes from waveforms of the received wave signals that have passed through the plurality of passbands, and generates a plurality of envelopes from the respective peaks of the plurality of envelopes. A signal processing device that identifies the self-wave from position.
前記自波識別部は、前記複数のエンベロープのうち、より低い通過帯域を通過した前記受波信号の波形より生成されるエンベロープから順にピークが出現していることを検出して前記自波を識別するように構成される、請求項1~4のいずれか一項に記載の信号処理装置。 The transmission signal generation unit modulates the frequency by increasing the frequency of the transmission signal over time,
The self-wave identification unit identifies the self-wave by detecting peaks appearing in order from the envelope generated from the waveform of the received wave signal that has passed through a lower passband among the plurality of envelopes. A signal processing device according to any one of claims 1 to 4, configured to:
前記自波識別部は、前記複数のエンベロープのうち、より高い通過帯域を通過した前記受波信号の波形より生成されるエンベロープから順にピークが出現していることを検出して前記自波を識別するように構成される、請求項1~4のいずれか一項に記載の信号処理装置。 The transmission signal generator modulates the frequency by lowering the frequency of the transmission signal over time,
The self-wave identification unit identifies the self-wave by detecting peaks appearing in order from the envelope generated from the waveform of the received wave signal that has passed through a higher passband among the plurality of envelopes. A signal processing device according to any one of claims 1 to 4, configured to:
前記信号処理装置に直接的又は間接的に接続されるように構成される超音波送受信装置と、を備える、超音波システム。 A signal processing device according to any one of claims 1 to 7;
an ultrasound transceiver configured to be directly or indirectly connected to the signal processor.
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JP2021206743A JP2023091893A (en) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | Signal processing device, ultrasonic system and vehicle |
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- 2021-12-21 JP JP2021206743A patent/JP2023091893A/en active Pending
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