JPS5935169A - 障害物検出装置 - Google Patents

障害物検出装置

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Publication number
JPS5935169A
JPS5935169A JP57147478A JP14747882A JPS5935169A JP S5935169 A JPS5935169 A JP S5935169A JP 57147478 A JP57147478 A JP 57147478A JP 14747882 A JP14747882 A JP 14747882A JP S5935169 A JPS5935169 A JP S5935169A
Authority
JP
Japan
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circuit
gain
time
signal
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP57147478A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Yamamoto
敏夫 山本
Yasuyuki Akama
赤間 康之
Hisatsugu Ito
久嗣 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS5935169A publication Critical patent/JPS5935169A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波を用いて障害物を検出する障害物検出
装置に関する。
この種の従来装置は、自動ドアシステムや自動車用後方
警戒装置として利用されており、その構成を第1図に示
す。図において、(1)はセラミック振動子などを応用
した超音波送信器(以下単に送信器と称す)、(2)は
一定周期T1毎にクロックパルス(2a)を発生するク
ロックパルス発生回路、(3)はこのクロックパルス(
2a)に同期して送信器(1)を一定時間T2の開駆動
して超音波を発射させる超音波送信器駆動回路(以下単
に駆動回路と称す)、(3a)はその駆動信号、(4)
は送信器(1)より発射された送信波(5)が障害物(
6)に衝突し発生した反射波(7)を受信し、電気信号
(4a)に変換する超音波受信器(以下単に受信器と称
す) 、+8+は電気信号(4a)が一般に微弱な交流
信号であるため、介在する電気的雑音から信号成分を抽
出し処理しやすい電気的レベルにするための狭帯域増幅
回路、(9)はこの狭帯域増幅回路(8)の出力信号(
8a)が予め定めた基準電圧73以上のときにハイレベ
ル信号(9a)を出力する検波回路、(1■はクロック
パルス(2a)が発生してから検波回路(9)がハイレ
ベル信号(9a)を出力するまでの時間に対応して、障
害物(6)を検出したことを表わす信号(10a)を出
力する出力回路である。
第2図および第3図は第1図の動作説明のためのタイム
チャートで、図において(2a)(3a)(8a)(9
a)はそれぞれ第1図の各信号の時間軸【に対する電圧
波形である。
以上のように構成された従来装置の動作を第1図、第2
図、第3図について以下に説明する。
まずこの装置は送受信器1) (41から障害物(6)
までの距離lが距離Lmより小さいときに、障害物(6
)までの距離lに対応した信号(10a)を出力回路(
10)が出力するものであり、ここでこの距離Lmを以
下最大検出距離と称す。
この装置が作動中のときは、クロックパルス発生回路(
2)は第2図に示すように一定周期T工毎にクロックパ
ルス(2a)を出力しており、駆動回路(3)はクロッ
クパルス(2a)が入力されてから一定時間T2の聞込
信器(1)を励振周波数fで励振する。クロックパルス
(2a)の周期T工は最大検出距離Lmを超音波が往復
する時間Tm Tm = 2Lm / v   (vは音速)を考慮し
て設定され、一般にTm<T1 となるように設定され
、送信器(1)が励振される一定時間”12は送受信器
(1) (41の応答特性などから適切に設定される。
送信器(1)は駆動回路(3)により励振されている間
、周波数fの超音波を発射し、発射された送信波(5)
は障害物(6)があると反射され、その反射波(7)は
受信器(4)によって受信され、周波数fの微弱な交流
信号(4a)に変換される。この信号(4a)は狭帯域
増幅回路(8)によって周波数fの信号成分が選択的に
増幅され、信号(8a)が出力される。この信号(8a
)のうち、第2図に示すように信号(8aa) (1?
’ah) (8a c )は順に駆動信号(3aa)(
3αl、、)(3aC)によって発射された送信波に対
する信号で、そのときの障害物(6)までの距離lは順
にl工。
12.13(ただしi、<i2<)、)であるとする。
狭帯域増幅回路(8)の出力信号(8a)は、第2図に
示すように、障害物(6)までの距離Eが大きくなるに
従い振幅が小さくなっており、これは超音波が空気中を
伝搬する距離が長くなるに伴って音圧が小さくなること
による。
狭帯域増幅回路(8)の出力信号(8a)は検波回路(
9)によって予め定めた基準電圧Vsと比較され、基準
電圧Vs以上であると第2図のようにハイレベル信号(
9a)が出力される。出力回路00)はクロックパルス
(2a)の発生時刻tt 、 ta 、 tsと検波回
路(9)の出力信号(9a)の発生時刻t2. t4.
 t6との時間差t2L0. t4t3. t6 15
を測定し、これらの時間に対応して障害物(6)までの
距離lを表示する信号を出力する。例えば障害物(6)
までの距離12は/2 = v(t4−t3 ) /2 によって求められるが、直接この演算を行なわなくとも
、発振回路(図示せず)や計数回路(図示せず)などに
より時間t 4t 3に対する発振回路のパルス数を計
数し、この計数値をデコート′回路(図示せず)などを
用いて表示器(図示せず)に距1i1111に対応する
信号(10a)として出力すれば、容易に障害物(6)
までの距離jを表示することができる。ここで上記の発
振回路、計数回路、デコート“回路は出力回路(10)
を構成していることになる。
ところで、前述したように、受信器(4)に達する反射
波(7)は、障害物(6)までの距離jが大きくなるに
従い弱くなり、受信器(4)の出力信号(4a)及び狭
帯域増幅回路(8)りの出力信号(8a)も小さくなる
。従って検波回路(9)の基準電圧Vsはクロックパル
ス(2a)が発生してから最大検出距離Lmを超音波が
往復する時間Tm経過した後においても、狭帯域増幅回
路(8)の出力信号(8a)を検出できるように設定さ
れる必要がある。また、クロックパルス(2a)の周期
T工は、第2図の時刻【3以後に時刻(1において発生
した前回のクロックパルス(3aa)に対応する狭帯域
増幅回路(8)の出力信号(8a)が到達してもその信
号が検波回路(9)の基準電圧Vs穫下に減衰している
ように設定されなければならない。
ところが、障害物によっては、例えば表面が鏡面のよう
な物体の場合、通常の物体に比べ超音波の反射係数が大
きいため、第3図に示すように、狭帯域増幅回路(8)
の出力信号(8a)に時刻【7において信号(8ad)
が発生している。この信号(8ad)は時刻【1におい
て発生したクロックパルス(2a)に基づいて発射され
た超音波に対する信号であり、この障害物までの距離!
!4は /4−V (t7−11 ) /2 であるにもかかわらず、出力回路(10)は時刻【3に
おいて発射された超音波に対する信号とみなし、次式 %式%) によって距離を表示する信号(10a)を出力すること
になるため、表示器は誤まった距離を表示することにな
り非常に不都合であった。
この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、時刻t1において発射された超音波
に対する受信4号が次の超音波の発射時刻【3以後に検
波回路(9)によって検出されることによる誤検出が起
こらないような障害物検出装置を提供することにある。
以下この発明の実施例を図について説明する。
第4図はこの発明の実施例を示す楢成図であり、図にお
いて、(1)ないしく1oa)は第1図と同−又は相当
部分であるため説明は省略する。(11)はクロックパ
ルス(2a)に同期して時間と伴にゲインを増大させな
がら受信器(4)の信号(4a)を増幅する可変ゲイン
増幅回路、(lla)はその出力信号である。
第5図は、第4図の動作説明のためのタイムチャートで
あり、図において(2a) (3a) (8a) (9
a)は第4図の各信号に対する電圧波形、(G)は可変
ゲイン増幅回路(11)のゲインの大きさの変化を表わ
すタイムチャートである。
以上のように構成されたこの発明の実施例は可変ゲイン
増幅回路aIl以外は従来装置とほとんど同様の動作を
行なうので、以下、この可変ゲイン増幅回路(11)の
動作を中心に説明してゆく。
第1図に示した従来装置における狭帯域増幅回路(8)
の出力信号(8a)の大きさVを関数fで定義する。即
ち、 V=Va−f(Iり   (”は定数)とする。出力信
号(8a)はこの関数fに従い、障害物までの距離Eが
大きくなるにつれて振幅が小さくなる。従ってクロック
パルス(2a)が発生してからこの出力信号(8a)が
発生するまでの時間が大きくなるにつれて振幅が小さく
なる。
第4図の可変ゲイン増幅回路(11Jは上記の関数fを
打ち消すように構成される。即ちこの回路αDのゲイン
Gは G = t/f (1) とすればよく、これにより、第4図の狭帯域増幅回路(
8)夛の出力信号■は V = Va −f(1)・G = Va となり、障害物の距離!にかかわらず、一定値Vaにな
るから、定数■が検波回路(9)の基準電圧Vs以上と
なるように、狭帯域増幅回路(8)及び可変ゲイン増幅
回路+Illを設計すればよい。
以上を第4図に示した実際の回路で実現するには、障害
物までの距離lと、この距離lを超音波が往復する時間
とが比例関係にあることから、可変ゲイン増幅回路O1
3のゲインGは G= 1/f (t)  (ただし t=2//v、 
n< t < Tm )とすればよい。
例えば、従来装置の狭帯域増幅回路(8)の出力信号(
8a)の特性が V=Va (a−1)    (aは定数、0くl≦a
)であれば、可変ゲイン増幅回路01)のゲインGはG
=1/(a−1) 一1/(a−vt/2)  (0≦t≦T□)とすれば
よく、第5図に示すように、ゲインGは、各クロックパ
ルス(2a)の発生後、予め定めたゲイン、即ぢt=Q
のときのゲイン、G=l/aから時間と伴に関数1/f
に従って増大させながら、受信器(4)の出力信号(4
a)を増幅し、これをクロックパルス(2a)の発生毎
に繰り返している。
このように可変ゲイン増幅回路(11)のゲインが時間
と伴に変化するため、狭帯域増幅回路(8)の出力信号
(8a)の大きさは第5図に示すように時間にかかわら
ず一定になる。従って、検波回路(9)の基準電圧Vs
aは、第1図の従来装置における基準電圧Vsよりも大
きくし、Vs(Vsa (Va  となるよう設定でき
る。第5図の信号(8ad)は、第3図の信号(3ad
 )と同様に障害物の反射係数が大きかったために時刻
t3におけるクロックパルス(2ab)の発生後に到達
したクロックパルス(2aa)に対する狭帯域増幅回路
(8)の出力信号(8a)であり、従来装置の基準電圧
Vsには達しているが、この実施例による基準電圧Vs
aには達していないため、基準電圧Vsaと検出される
べきでない信号(8ad)の大きさとの間に余裕が生じ
、誤検出を防ぐことができる。
一般に、狭帯域増幅回路(8)の出力信号(8a)の大
きさ■の距離lに対する特性、即ち関数fは、複雑であ
り、従って可変ゲイン増幅回路(11)のゲインGを構
成するための関数1/fは複雑となるが、発生直後に到
達する信号(8ad )が検出されないよLIE I−
mに相当する時間Tm後に到達する信号(8a)がこの
基準電圧Vsa以上になるように設計する程反で実用上
充分使用できる。
第6図はこの発明の他の実施例を示す構成図であり、図
において、(1)ないしく1la)は第4図と同−又は
相当部分であり、第4図における可変ゲイン増幅回路(
1工)と狭帯域増幅回路(8)とが、受信器(4)の信
号(4a)を増幅する順序において、第6図では逆にな
っているだけで、その他の構成及び動作は第4図の実施
例と同様である。ただし第6図の可変ゲイン増幅回路(
11)の出力信号(11a)は第4図の狭帯域増幅回路
(8)の出力信号(8a)と全く同一となる。この実施
例においても第4図に示した実施例と同様の効果が期待
できる。
以上説明したように、この発明によれば、障害物検出装
置において、可変ゲイン増幅回路によって、各クロック
パルスの発生後、予め定めたゲインから時間と伴にゲイ
ンを予め定めた割合で増大させながら、受信器の受信4
号又は狭帯域増幅回路の出力信号を増幅するようにした
ため、検波回路の基準電圧と検出されるべきでない信号
の大きさとの間に余裕が生じ、誤検出を防止できるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の障害物検出装置の構成図、第2図および
第3図は第1図の動作説明のためのタイムチャート図、
第4図はこの発明の一実施例を示す構成図、第5図は第
4図の動作説明のためのタイムチャート図、第6図はこ
の発明の他の実施例を示す構成図である。 図において、(1)・・・超音波送信器、(2)・・・
クロックパルス発生回路、(3)・・・超音波送信器駆
動回路、(4)・・・超音波受信器、(8)・・・狭帯
域増幅回路、(9)・・・検波回路、0■・・・出力回
路、01)・・・可変ゲイン増幅回路である。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示すものとす
る。 代理人  葛 野 信 −

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気信号に基づいて超音波を発射する超音波送信
    器と、一定周期毎にクロックパルスを発生するクロック
    パルス発生回路と、このクロックパルスに同期して上記
    超音波送信器を一定時間駆動し超音波を発射させる超音
    波送信器駆動回路と、上記超音波送信器より発射された
    送信波のうち障害物により反射された反射波を受信し電
    気信号に変換する超音波受信器と、上記の各クロックパ
    ルスの発生後予め定めたゲインから時間と伴にゲインを
    予め定めた割合で変化させながら上記超音波受信器の受
    信4号を増幅する可変ゲイン増幅回路と、この可変ゲイ
    ン増幅回路の出力信号のうち特定の周波数成分を選択的
    に増幅する狭帯域増幅回路と、この狭帯域増幅回路の出
    力信号が予め定めた大きさ以上であることを検出する検
    波回路と、上記クロックパルスが発生してから上記検波
    回路が出力するまでの時間に対応して障害物を検出した
    ことを表わす信号を出力する出力回路とを備えたことを
    特徴とする障害物検出装置。
  2. (2)電気信号に基づいて超音波を発射する超音波送信
    器と、一定周期毎にクロックパルスを発生するクロック
    パルス発生回路と、このクロックパルスに同期して上記
    超音波送信器を一定時間駆動し超音波を発射させる超音
    波送信器駆動回路と、上記超音波送信器より発射された
    送信波のうち障害物により反射された反射波を受信し電
    気信号に変換する超音波受信器と、この超音波受信器の
    出力信号のうち特定の周波数成分を選択的に増幅する狭
    帯域増幅回路と、上記の各クロックパルスの発生後予め
    定めたゲインから時間と伴にゲインを予め定めた割合で
    変化させながら上記狭帯域増幅回路の出力信号を増幅す
    る可変ゲイン増幅回路と、この可変ゲイン増幅回路の出
    力信号が予め定めた大きさ以上であることを検出する検
    咄回路と、上記クロックパルスが発生してから上記検波
    回路が出力するまでの時間に対応して障害物を検出した
    ことを表わす信号を出力する出力回路とを備えたことを
    特徴とする障害物検出装置。
JP57147478A 1982-08-23 1982-08-23 障害物検出装置 Pending JPS5935169A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60203879A (ja) * 1984-03-28 1985-10-15 Aisin Seiki Co Ltd 反射型物体検出装置
JPS60222784A (ja) * 1984-04-19 1985-11-07 Nec Corp 水中航走体追尾装置

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