JP3365814B2 - 距離速度測定装置 - Google Patents

距離速度測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は距離速度測定装置に関
し、例えば自動車衝突予知装置に適した障害物に対する
距離速度測定装置に関するものであり、特に自己の衝突
予知装置に搭載された距離速度測定装置と他の車両のそ
れとの混信を回避する手段あるいは信号かノイズかを弁
別する手段を提供するものである。 【0002】 【従来の技術】光ビームを投光して障害物から反射光を
検出するアクティブな衝突予知センサを搭載する車両で
は、他の車両が送出する光ビームを誤って検出する混信
の問題がある。混信による誤計測を避ける方式として、
従来特開平4─79552にみられる偏光を用いる方法
や、特開昭61─149879にみられる投光パルスの
間隔をランダムにする方法が知られている。 【0003】前者は水平方向に鋭角をなす偏光方向をも
つ投光・受光部を設けることにより対向車からセンシン
グ光を誤検出することを避けるもので、その原理を図6
に示す。対向する2台の車の一方の受光部の偏光方向を
ABで表せば、同じ原理の受光部を具備する他方の車の
偏光方向はCDのようになり、互いに交叉する関係にな
るため、両者が干渉しあうことは軽減される。 【0004】次に後者の場合を図7に示す。送光パルス
の間隔Ti (i=1,2,3……)はランダムになるよ
うに駆動され、間隔Ti に同期して受光部のビームを開
き、他の車両からの送光パルスを誤計測することを回避
している。具体的には送光パルスの幅をt0 として、こ
れに同期して送光パルス幅に比較してt1 だけ長いパル
ス幅を持つゲート信号を受光部ゲートに印加する。t1
は光が障害物までの距離を往復するのに十分な時間間隔
に選定する。送光パルスの間隔Ti (i=1,2,3…
…)がランダムであるため、対向する車からのセンシン
グ光を誤検出する可能性を小さくすることができる。 【0005】また、信号のS/Nが悪いときに信号かノ
イズかを判別することは混信の課題と同様に重要だが、
これを判別する従来の手法としては、複数の受光部から
の信号の総和が予め定められた閾値と比較して、これを
上回るときに信号と判断することが行われている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、混信を
軽減する方法として偏光を用いる方法は、偏光方向が水
平線と45度をなす場合以外は、一般に図6のABとC
Dは直交しない。また障害物による散乱では、偏光方向
が保存されない。これらの理由から相手の車あるいは障
害物からの散乱光は完全に消去される保証はなく、ま
た、受光量が小さくなるため信号のS/N比の問題で難
点がある。また、図7に示された送光パルスの間隔Ti
(i=1,2,3……)をランダムにする方式は、間隔
がランダムであることを保証するためには、送光パルス
幅t0 に比較して間隔Ti を大きくとる必要があるが、
一方、障害物を監視する点からみると、間隔Ti をあま
り大きくすることは許されない。従って、送光パルス幅
0 はかなり短く選ばれ、高速の信号処理回路を必要と
し、従って高価となる不都合が生じる。 【0007】また、信号かノイズかを判断する手法とし
て受光量の総和を閾値と比較する方法は、障害物の反射
率の影響を受け、一定のしきい値を基準として判別する
ことが困難であるという不都合がある。 【0008】本発明は前述したような従来技術がもつ不
都合を解消し、極めて短時間に距離・速度を予知するこ
とを可能とし、しかも混信や誤検出の恐れのない距離・
速度予知装置を提供することを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明の原理を図1によ
り説明する。センサ1、センサ2はそれぞれ投光部9と
受光部10、投光部11と受光部12からなり、投光部
9,11は複数の光ビーム5,6および7,8をそれぞ
れ投光し、受光部10,12は光ビームと障害物4との
交叉により生ずる散乱光をそれぞれ検出する。これら2
つのセンサが基線長の間隔だけ離れて車両3に設置さ
れ、他車両などの障害物4が矢印Vで示される相対速度
で車両3に向かっているものとする。光ビーム5,6,
7,8は番号順に時系列的に交代して投光される。具体
的には光ビーム5がパルス的に投光された後、光ビーム
6が投光され、以下順次光ビーム7,8が投光され、再
び光ビーム5が投光されるという具合に繰り返される。 【0010】障害物4が最初に光ビーム5を切る点をP
1 、次に光ビーム6を最初に切る点をP2 とする。点P
1 で散乱された光はセンサ1,2に設けられた受光部
(位置検出装置)10、12に同時に検出され、その時
刻と基線からの距離が三角測距の原理で求められる。同
様に点P2 においても検出時刻と基線からの距離が測定
され、これら2点での距離と時間の情報から、例えば障
害物4の速度Vの基線に垂直な成分が求められる。 【0011】障害物4も前述のセンサ1,2で表される
センシング装置を具備しているとし、複数の光ビームを
時系列的に放出しているものとする。このとき車両3の
受光部10,12が光ビームを誤検出する可能性がある
が、光ビームは時系列的に交代して放出されていること
から、光ビームが同時に受光部10,12に検出される
ことはない。一方、障害物4で散乱された光は同時に受
光部10,12に検出される。従って、この同時性を利
用して自己の光ビームの散乱光か他の車両の光ビームか
の識別が可能であり、いわゆる混信を防ぐことが可能で
ある。 【0012】また、信号かノイズかの判別は上述の同時
性を判別する回路素子の出力と、受光した光量の総和に
対応した出力電圧を予め定められた閾値と比較するコン
パレータの出力との論理積をとることにより、光量の総
和のみから信号か否かを判別するよりも確度の高い判別
が可能となる。 【0013】 【作用】本発明は、基線長だけ隔たって複数の投光部と
受光部とを配置し、投光部から時系列的に交代して障害
物探査用光ビームを投光し、障害物で散乱された光を同
時に複数の受光部で検出したとき、三角測距の原理で光
の散乱位置(基線長からの距離)を検出するとともに、
そのときの時刻を求める。2箇所以上の検出した位置と
時刻とから移動時間と移動距離が求められて、基線に垂
直な相対速度が検出される。位置検出に際しては、複数
の受光部で同時に散乱光を検出したときのデータを有効
とするので、他の車両の光ビームを信号として誤検出す
ることは防止される。 【0014】 【実施例】図2に本発明の実施例を示す。図2は受光部
の信号処理回路例を示したもので、図1のセンサ1,2
には、レンズ20、PSD21に接続されている回路
と、レンズ40、PSD41に接続されている回路とが
それぞれ対応している。両者共同じ回路なので一方のみ
を説明する。信号処理回路は、プリアンプ22、23、
2チャンネルAGC24、割算器25、出力端子26、
加算器27、コンパレータ28から構成されている。コ
ンパレータ28からの出力はセンサ2からの出力信号で
あるコンパレータ31の出力信号と共に、論理素子29
に入力され、論理積を取られて出力信号30となる。プ
リアンプ22,23としては線型アンプの他に対数アン
プを使うことができる。また、輝度変調された投光部の
変調周波数に対応した狭帯域フィルタを次段に配置する
ことができる。 【0015】次に動作を説明する。不図示の投光部から
は図3に示した周期t、持続時間Tの光パルスがこれを
1つの単位として時系列的に交代して投光され、不図示
の障害物と交差し、散乱されてレンズ20,40により
PSD21,41上に光スポット像50,51を同時に
形成する。光スポット像50のPSD21上の位置に対
応して光電流I1 ,I2 が発生し、それぞれプリアンプ
22,23で電流─電圧変換され、2チャンネルAGC
24で増幅された後、割算器25に供給され、光スポッ
ト像50のPSD21上の位置に対応した出力信号26
が得られる。 【0016】また、2チャンネルAGC24は、光スポ
ット像50の光強度に対応した同じ増幅度でプリアンプ
22,23からの出力電圧を増幅する。言い換えると、
光強度が弱い場合には高いゲインを持ち、強い場合には
低いゲインを持ち、一定電圧を出力するようにしてい
る。2チャンネルAGC24の出力信号は割算器25に
供給されると共に、加算器27に供給される。2チャン
ネルAGC24の出力端には上下のリミッタを設け、2
チャンネルAGC24の適当な動作範囲の越えた入力信
号はカットすることが望ましい。また、入射光量の総和
に対応する加算器27の出力信号は、コンパレータ28
に供給され、予め定められた閾値と比較されて2値信号
に変換され、論理回路29に供給される。論理回路29
はコンパレータ28からの2値信号と、光スポット像5
1に対応した2値信号との論理積をとり、両者が同時に
変化する2値信号の場合のみ出力信号30が出力され
る。 【0017】具体的には、光スポット像50,51の光
強度が低く、S/Nが低下した場合でもコンパレータ2
8,31の出力は図4(a),(b)に示すように、一
部抜けがあるパルス列となり、図4(c)の示す2値信
号の出力信号30が得られる。光スポット像が同時にP
SD21,41に供給されない場合の出力信号30は0
となることを考慮すれば、明瞭な差異が認められる。従
って、出力信号30を監視することにより誤検出を防止
することができる。言い換えると、出力信号30により
前記信号処理回路の途中に設けられた不図示のゲート回
路を駆使するか、やはり不図示のCPUに出力信号30
を送ってソフト的に処理を行う。具体的には図4(c)
に示された2値信号パルスをカウントして予め定められ
た回数を越えた時に信号としての確度が高いとしてハー
ド回路を駆動するか、ソフト的に信号か否かの判別を行
う。 【0018】次に本実施例の特徴を述べる。2チャンネ
ルAGC24が挿入されていることから30dB程度の
入力信号の強度変化があってもその出力信号はほぼ一定
となり、言い換えると、かなり弱い光信号から強い光信
号までPSD21,41上に形成された光スポット像5
0,51に対応してコンパレータ28,31にほぼ同じ
値の入力信号が供給されているため、コンパレータ2
8,31の閾値は同じ値でもほぼ正しい出力値が得ら
れ、論回路29の出力信号は同時性の正しい判定を可能
とする。従って混信の軽減、あるいはノイズと信号との
判別に有効な手段を提供することができる。 【0019】本実施例は種々の変更が可能である。2チ
ャンネルAGC24は独立したAGCを2個並列に用い
ることができることは勿論である。また、フリアンプ2
2,23として対数アンプを使用した場合には割算器2
5の代わりに減算器を用いることができる。論理回路2
9は図5に示すように、図1の投光器9,11を駆動す
る駆動パルス60との論理積を同時に考慮することによ
り、さらに確度の高い判断を可能とする出力信号30を
得ることができる。なお、図5の場合には、信号検出遅
れを考慮して投光部駆動信号のパルス幅をやや広くする
か、若干遅延させるようにすることが望ましい。 【0020】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、自己の車
両の衝突予知装置と同形の距離速度測定装置を搭載した
他の車両の距離速度測定装置との混信を回避することが
可能となり、また、信号かノイズかの判別を的確に行う
ことができるので、確度の高い距離及びその速度信号を
得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の原理を説明する図である。 【図2】本発明の実施例を示す図である。 【図3】周期t、持続時間Tの光パルス列を示す図であ
る。 【図4】2値信号取り出し回路を示す図である。 【図5】駆動パルスも考慮した2値信号取り出し回路を
示す図である。 【図6】偏光方式を説明する図である。 【図7】投光パルスの間隔をランダムにする方式を説明
する図である。 【符号の説明】 4…障害物 5,6,7,8…光ビーム 9,11…投光部 10,12…受光部 20,40…レンズ 21,41…PSD 22,23…プリアンプ 24…2チャンネルAGC 25…割算器 26…出力端子 27…加算器 28,31…コンパレータ 29…論理素子 30…出力信号
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−74985(JP,A) 特開 平2−291913(JP,A) 特開 平3−24410(JP,A) 特開 平4−164280(JP,A) 特開 平5−52957(JP,A) 特開 平5−107055(JP,A) 特開 平5−240639(JP,A) 特開 平6−3143(JP,A) 特開 平6−242240(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/00 G01P 3/00 G01D 21/00 G01S 17/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 障害物に対して、時系列的に交代する複
    数本の障害物探査用光ビームを投光する投光部と、互いに基線長隔たって配置されると共に、前記障害物探
    査用光ビームが前記障害物で散乱された散乱点位置方向
    を検出する複数の受光部と、 前記複数の受光部 から得られる出力信号の同時性を確認
    する回路素子とを具備することを特徴とする距離速度測
    定装置。
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