JP2008299625A

JP2008299625A - Ultrasonic signal communication method and ultrasonic sensor device

Info

Publication number: JP2008299625A
Application number: JP2007145434A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hasegawa; 浩志長谷川
Original assignee: Nippon Ceramic Co Ltd
Current assignee: Nippon Ceramic Co Ltd
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of a conventional ultrasonic sensor device in which signal lines several times the number of sensors are needed, and the system thereof is complicated with this, causing high cost, whereas a vehicle ultrasonic signal processor for detecting an obstacle such as human or a wall near an own vehicle and for reporting information therefor to a driver, is extensively known as such device. <P>SOLUTION: Received waveforms from a plurality of sensors are processed by a single signal line. Hence, the number of signal lines is largely reduced. Since the system is simplified, the cost is suppressed low. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波信号通信処理装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic signal communication processing apparatus.

超音波信号通信処理装置はシステム制御装置からセンサ制御装置へ発信信号を送信し、センサ制御装置は発信信号に従い送波器から超音波を送出し検知範囲内にある物体からの反射波を受信機で受信して、反射波の検出波形処理後システム制御装置に反射波の状態を返信する。
このようなシステムでの信号送信方式はセンサと信号線が１対１の通信で行われる。図２は通信線と電源線を共用する方式の原理を簡単に示す。図の（ｂ）は送波器から送出された出力超音波Ｗｘと当該超音波が障害物にあたったあと戻ってきた受波器に受信後増幅され電源線に反射波Ｗｙを複合された波形を示している。図３は送信線と受信線が個々にある方式の原理を簡単に示す。図の（ｃ）は送波器から送出された出力超音波Ｗｘを示す。図の（ｄ）は超音波が障害物にあたったあと戻ってきた受波器に受信後増幅された反射波を示す。いずれの方式でも出力超音波Ｗｘと反射波Ｗｙからシステム制御装置に波形が取り込まれ時間差より距離を算出することができる。このような超音波センサ装置を車両用に用いれば、検出された障害物が所定距離内にあるときに警報を発することができ、設定した検出距離範囲によって前方障害物との接触を防止し、あるいは駐車時車庫の壁に接触することなく所定の位置に容易に駐車することができる。
特開昭５６−９２４８３号公開「センサのしくみ」電波新聞社Ｐ２０８超音波発信回路Ｐ２１０超音波受信回路 The ultrasonic signal communication processing device transmits a transmission signal from the system control device to the sensor control device, and the sensor control device transmits an ultrasonic wave from the transmitter according to the transmission signal and receives a reflected wave from an object within the detection range. And returns the state of the reflected wave to the system control device after processing the detected waveform of the reflected wave.
The signal transmission method in such a system is performed by one-to-one communication between the sensor and the signal line. FIG. 2 simply shows the principle of a method for sharing a communication line and a power supply line. (B) of the figure shows the output ultrasonic wave Wx transmitted from the transmitter and the waveform obtained by receiving and amplifying the received ultrasonic wave after the ultrasonic wave hits an obstacle and combining the reflected wave Wy with the power line. Is shown. FIG. 3 briefly shows the principle of the system in which the transmission line and the reception line are individually provided. (C) of the figure shows the output ultrasonic wave Wx transmitted from the transmitter. (D) of a figure shows the reflected wave amplified after receiving by the receiver which returned after the ultrasonic wave hit the obstacle. In any method, the waveform is taken into the system control device from the output ultrasonic wave Wx and the reflected wave Wy, and the distance can be calculated from the time difference. If such an ultrasonic sensor device is used for a vehicle, an alarm can be issued when a detected obstacle is within a predetermined distance, and contact with a front obstacle is prevented by a set detection distance range, Or it can park easily in a predetermined position, without contacting the wall of a garage at the time of parking.
Published Japanese Patent Laid-Open No. 56-92483 "Mechanism of sensors" Denpa Shimbun P208 ultrasonic transmission circuit P210 ultrasonic reception circuit

しかしながら、上記なような超音波信号処理装置においてセンサ１に対し複数本の信号線が必要となる。このため、実用化されている超音波信号通信装置はセンサ数量の数倍の通信線が必要であった。（図２、図３）したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み複数センサの送受信号の単線による通信方法および超音波信号通信処理装置を提供することを目的とする。（図１） However, in the ultrasonic signal processing apparatus as described above, a plurality of signal lines are required for the sensor 1. For this reason, the ultrasonic signal communication apparatus put into practical use requires a communication line several times the number of sensors. (FIGS. 2 and 3) Accordingly, an object of the present invention is to provide a single-wire communication method and an ultrasonic signal communication processing apparatus for transmission / reception signals of a plurality of sensors in view of the above-described conventional problems. (Figure 1)

このため、請求項１の本発明方法はシステム制御装置からの出力信号を複数のセンサ制御装置で受信判別し、センサ制御装置から送信した超音波の反射信号を波形処理しシステム制御装置への送信を同一単線にて処理を行う。また請求項２の発明の装置はシステム制御装置からの出力信号をコード化することによりセンサ制御装置で反射信号と出力信号のタインミング及び出力時間を判断し送波器から送信できる。請求項３、４の発明の装置は反射波信号を受信処理後センサ制御装置からの出力信号を同一信号線上にシステム制御装置に送信して反射受信時間に基づいて反射物体までの距離を求める距離演算ができる。請求項５の発明は単線にて複数のセンサの送受信通信処理ができる。 For this reason, the method of the present invention according to claim 1 receives and discriminates the output signal from the system control device by a plurality of sensor control devices, performs waveform processing on the reflected signal of the ultrasonic wave transmitted from the sensor control device, and transmits it to the system control device. Are processed with the same single wire. The device according to the second aspect of the invention can encode the output signal from the system control device, determine the timing and output time of the reflected signal and the output signal by the sensor control device, and transmit from the transmitter. According to the third and fourth aspects of the present invention, after receiving the reflected wave signal, the apparatus outputs the output signal from the sensor control device to the system control device on the same signal line, and obtains the distance to the reflecting object based on the reflected reception time. Can perform calculations. The invention of claim 5 can perform transmission / reception communication processing of a plurality of sensors on a single line.

以上のとおり、本発明は、超音波センサ装置においてシステム制御装置からの出力信号をコード化することによりセンサ制御装置の出力信号と反射波信号を判別し送波器から超音波を送信できる。そして、反射波信号を受信処理後センサ制御装置からの出力信号を通信線上に反射波信号を送信して、反射受信時間に基づいて反射物体までの距離を求める距離演算をすることができる。とくに単線での複数センサの送受信通信処理ができると共にデジタル波形化により電磁波ノイズの影響を受けにくくなる。さらにシステムでの使用線本数の削減と制御装置の小型化ができる。 As described above, according to the present invention, the output signal from the system control device is encoded in the ultrasonic sensor device, whereby the output signal and the reflected wave signal of the sensor control device can be discriminated and the ultrasonic wave can be transmitted from the transmitter. Then, after receiving the reflected wave signal, the output signal from the sensor control device can be transmitted on the communication line, and the distance calculation for obtaining the distance to the reflecting object can be performed based on the reflected reception time. In particular, transmission / reception communication processing of a plurality of sensors on a single line can be performed, and the digital waveform makes it less susceptible to electromagnetic noise. Furthermore, the number of lines used in the system can be reduced, and the control device can be reduced in size.

出力信号をコード化することにより単線での複数センサの送受信通信処理を射受信時間に基づいて反射物体までの距離を求める超音波センサ装置を提供することができる。 By encoding the output signal, it is possible to provide an ultrasonic sensor device that obtains the distance to the reflecting object based on the reception and reception time for transmission / reception communication processing of a plurality of sensors on a single line.

以下、本発明の実体の形態を実施例により説明する。図１は本発明を車両用の超音波センサ装置に適用した実施例の全体構成を示すブロック図である。システム制御装置１５は電源線（Ｂ）、通信線（Ｓ）、ＧＮＤ線（Ｇ）に接続される。この３本の線は複数のセンサ制御装置に並列に接続される。図１のセンサ制御装置のブロック図を図４に示す。図１のシステム制御装置のブロック図を図５に示す。図４の送信判別回路４は発信器３にマイク駆動部２を介して、超音波の送信・受信兼用の超音波マイク１が接続されている。超音波マイク１は例えば車両のリヤバンパ後方向けて設置され、あるいはフロントバンバー前方へ向け設置される。なお、ここでは１個の超音波マイクについてのみ説明する。図５のＣＰＵ１３から出力発信信号のタイミング及び発信時間がコード化され出力される。送信回路１１はＣＰＵ１３からの信号を受けて通信線（Ｓ）に送信される。図４の送信判別回路４はシステム制御装置からの信号（図１-Ｗａ）の信号を受け波形判別後、発振器３へ出力信号を出す。発振器３は一定周期でパルス信号を出力する。マイク駆動部２は発振器３からのパルス信号を受けて、その時間幅の間だけ例えば４０ＫＨｚの駆動信号を出力して、これにより超音波マイク１が超音波を送出する。送出された超音波は障害物に反射し、距離に比例した時間をおいて超音波マイク１に受信される。超音波マイク１はさらに検波５、増幅６が接続され順次バンドパスフィルター７、波形整形回路８、信号出力回路９が接続され、信号出力回路９は通信線Ｓに反射波信号（図１-Ｗｂ）を出力する。図５のシステム制御装置は通信線（Ｓ）を通し受信回路１２を介しＣＰＵ１３に入力される。このような課程によりＣＰＵ１３は１本の通信線（Ｓ）により複数のセンサ制御装置をコントロールし距離演算をおこなう。
図５、図６は本発明の別の実施の形態の関わる超音波送受波器の概略縦断面図、上面図を示す。図５において、成形樹脂から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を一体成形による接合９で接合し、ユニモルフ振動子を構成する。成形樹脂の有底筒状ケース２の底面内部に折り返し電極を有する圧電素子７を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成する。圧電素子７の有底筒状ケース２との接合面側の反対面と圧電素子７から入出力リード５a、圧電素子１の有底筒状ケース２との接合面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に、圧電素子７と入出力リード５a及び、有底筒状ケースと電気的に接続されている側の圧電素子の折り返し電極と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子７と入出力リード５a及び５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子７の上面に発泡シリコン等から成る吸音材３を載置して、その上からシリコン材、ウレタン材等から成る封止剤４を有底筒状ケース２内部に充填し構成する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an ultrasonic sensor device for a vehicle. The system control device 15 is connected to a power supply line (B), a communication line (S), and a GND line (G). These three lines are connected in parallel to a plurality of sensor control devices. A block diagram of the sensor control device of FIG. 1 is shown in FIG. A block diagram of the system control apparatus of FIG. 1 is shown in FIG. The transmission discrimination circuit 4 of FIG. 4 is connected to the transmitter 3 via the microphone driving unit 2 and the ultrasonic microphone 1 for both ultrasonic transmission and reception. The ultrasonic microphone 1 is installed, for example, toward the rear of the rear bumper of the vehicle, or installed toward the front of the front bumper. Only one ultrasonic microphone will be described here. The timing and transmission time of the output transmission signal are encoded and output from the CPU 13 in FIG. The transmission circuit 11 receives a signal from the CPU 13 and transmits it to the communication line (S). 4 receives the signal (FIG. 1-Wa) from the system controller and determines the waveform, and then outputs an output signal to the oscillator 3. The oscillator 3 outputs a pulse signal at a constant period. The microphone drive unit 2 receives the pulse signal from the oscillator 3 and outputs a drive signal of, for example, 40 KHz only during the time width, whereby the ultrasonic microphone 1 sends out an ultrasonic wave. The transmitted ultrasonic wave is reflected by the obstacle, and is received by the ultrasonic microphone 1 after a time proportional to the distance. The ultrasonic microphone 1 is further connected to a detection 5 and an amplification 6, and a band pass filter 7, a waveform shaping circuit 8, and a signal output circuit 9 are sequentially connected. The signal output circuit 9 is connected to the communication line S with a reflected wave signal (FIG. 1-Wb). ) Is output. The system control device in FIG. 5 is input to the CPU 13 through the receiving circuit 12 through the communication line (S). Through such a process, the CPU 13 controls a plurality of sensor control devices by one communication line (S) and performs distance calculation.
5 and 6 are a schematic longitudinal sectional view and a top view of an ultrasonic transducer according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5, the piezoelectric element 1 is joined to the inside of the bottom surface of the bottomed cylindrical case 2 made of molding resin by joining 9 by integral molding to constitute a unimorph vibrator. A piezoelectric element 7 having a folded electrode is bonded to the inside of the bottom surface of the bottomed cylindrical case 2 made of molded resin to constitute a unimorph vibrator. The opposite surface of the piezoelectric element 7 to the bottomed cylindrical case 2, the input / output lead 5 a from the piezoelectric element 7, the joint surface side of the piezoelectric element 1 to the bottomed cylindrical case 2, and the bottomed cylindrical case 2. The piezoelectric element 7 and the input / output lead 5a, and the folded electrode of the piezoelectric element on the side electrically connected to the bottomed cylindrical case and the input / output lead 5b are electrically connected. Connected. The piezoelectric element 7 and the input / output leads 5a and 5b are electrically connected. A sound absorbing material 3 made of foamed silicon or the like is placed on the upper surface of the piezoelectric element 7, and a sealing agent 4 made of silicon material, urethane material or the like is filled into the bottomed cylindrical case 2 from above.

本発明は、車の障害物検知システムのみならず、距離計測装置や自動走行車の超音波制御装置の分野に適用できる。 The present invention can be applied not only to a vehicle obstacle detection system but also to a field of a distance measuring device or an ultrasonic control device for an autonomous vehicle.

本発明を適用した実施例の全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the Example to which this invention is applied. ２ハーネスの通信を使用した従来技術の全体構成を示すブロック図2 is a block diagram showing the overall configuration of the prior art using two-harness communication ４ハーネスの通信を使用した従来技術の全体構成を示すブロック図4 is a block diagram showing the overall configuration of the prior art using communication of four harnesses センサ制御装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the sensor control device システム制御装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the system controller

符号の説明Explanation of symbols

１超音波マイク
２マイク駆動部
３発振器
４送信判別回路
５検波
６増幅
７パンドパスフィルター回路
８波形整形回路
９信号出力回路
１０低電圧回路
１１送信回路
１２受信回路
１３ＣＰＵ（演算素子）
１４センサ制御装置
１５システム制御装置
Ｗａ出力コ−ド信号Ｗｂ反射波信号
Ｗｘ出力超音波Ｗｙ反射波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic microphone 2 Microphone drive part 3 Oscillator 4 Transmission discrimination circuit 5 Detection 6 Amplification 7 Pand pass filter circuit 8 Waveform shaping circuit 9 Signal output circuit 10 Low voltage circuit 11 Transmission circuit 12 Reception circuit 13 CPU (arithmetic element)
14 sensor control device 15 system control device Wa output code signal Wb reflected wave signal
Wx output ultrasonic wave Wy reflected wave

Claims

システム制御装置からの出力信号を複数のセンサ制御装置で受信判別し、センサ制御装置から送信した超音波の反射信号を波形処理しシステム制御装置への送信を同一単線にて処理を行うことを特徴とする信号通信方法 The output signal from the system control device is received and discriminated by a plurality of sensor control devices, the reflected signal of the ultrasonic wave transmitted from the sensor control device is subjected to waveform processing, and the transmission to the system control device is processed on the same single line. Signal communication method

システム制御装置からの出力信号を送信回路でコード化することによりセンサ制御装置で反射信号と出力信号のタインミング及び出力時間を判断し送波器から送信できることを特徴とする超音波センサ装置 An ultrasonic sensor device characterized in that an output signal from a system control device is encoded by a transmission circuit, so that the sensor control device can determine the timing and output time of the reflected signal and the output signal and can transmit from the transmitter.

反射波信号を受信処理後センサ制御装置からの出力信号を請求項１記載の同一信号線上にシステム制御装置に送信することを特徴とする超音波センサ装置 The ultrasonic sensor device, wherein the output signal from the sensor control device is transmitted to the system control device on the same signal line according to claim 1 after receiving the reflected wave signal.

請求項１の通信処理方法での反射受信時間に基づいて反射物体までの距離を求める距離演算をＣＰＵでおこなうことを有することを特徴とする超音波センサ装置 An ultrasonic sensor device comprising: a CPU performing distance calculation for obtaining a distance to a reflecting object based on a reflection reception time in the communication processing method according to claim 1.

単線にて複数のセンサの送受信通信処理をＣＰＵで行うことを特徴とする超音波センサ装置 Ultrasonic sensor device characterized in that transmission / reception communication processing of a plurality of sensors is performed by a CPU on a single wire