JPH0558146B2 - - Google Patents

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JPH0558146B2
JPH0558146B2 JP21486384A JP21486384A JPH0558146B2 JP H0558146 B2 JPH0558146 B2 JP H0558146B2 JP 21486384 A JP21486384 A JP 21486384A JP 21486384 A JP21486384 A JP 21486384A JP H0558146 B2 JPH0558146 B2 JP H0558146B2
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JP
Japan
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low
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circuit
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JP21486384A
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Toshihiro Fukushima
Shinichi Oonishi
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Omron Corp
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Omron Tateisi Electronics Co
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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
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target

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

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明は、超音波のドツプラー効果を利用して
車両などの移動物体の移動方向を検出する装置に
関し、詳しくは、移動物体に超音波を投射する発
信器と、移動物体から反射された超音波を受信す
る受信器とを設け、前記発信器による投射超音波
の発射周波数と前記受信器による反射超音波の反
射周波数との比較から移動物体の移動方向を判別
する移動物体の移動方向検出装置に関する。
(従来技術とその問題点) 超音波のパルスドツプラーにより物体の移動方
向の判別を行うには、装置から発射された超音波
の発射周波数と物体で反射された反射周波数との
大小関係を検出するとよいことが知られている。
即ち、発射周波数より高い周波数の反射波を検出
すれば装置に接近する物体の検出ができ、発射周
波数より低い周波数の反射波を検出すれば装置か
ら遠ざかる物体の検出ができる。前者はハイパス
フイルタにより、後者はローパスフイルタにより
それぞれ実現することができる。
しかしながら、物体の移動速度が遅くなつてく
ると、ドツプラー周波数が低くなり、このためフ
イルタには遮断特性が急峻なものを使用する必要
がある。遮断特性が急峻なフイルタは、比較的高
価であるので、装置のコストを低減する上では余
り望ましくない。
そこで、この点を解決するための従来のこの種
の装置としては、第4図に示すものがある。第4
図に示す装置では、発信器4aと受信器4bとか
ら成る超音波送受器4からの反射超音波を増幅器
5で増幅して乗算回路8に入力し、内部発振回路
07からの前記投射超音波の発射周波数よりも設
定値だけ大きいかまたは小さい比較発振周波数を
乗算して周波数変換を行ない、しかる後にフイル
タ09を通過させて出力し、その出力を物体の移
動方向の検出出力として出力ゲート回路10、出
力回路11を介して得られるようにし、これによ
りフイルタ09には遮断特性が急峻なものを使用
する必要をなくすようにしている。
その理由を説明する。即ち、発信器4aの超音
波の発射周波数f(o)を25kHzとして移動速度vが
5Kmの移動物体の移動方向を検出する場合を例に
すれば、そのドツプラー効果により受信器4bに
受信される反射周波数f(d)出力を乗算回路8を介
さないで直接フイルタ09に与えた場合即ち、周
波数変換を行わない場合は、下記関係式に基づい
て、 f(d)=2f(o)・v/(c−v)=205Hz ただし、c:超音波の伝播速度 となり、フイルタ09の遮断特性の急峻さを示す
パラメータKは、下記関係式、 K=f(p)/f(a) f(p):通過域上限周波数 f(a):減衰域下限周波数 に基づき、それにf(p)=24.8kHz、f(a)=25.0kHz
を代入してK=0.992となる。
これに対し、反射周波数f(d)出力を乗算回路8
の一方の入力部に与え、比較発振周波数を20kHz
としてこれを乗算回路8の他方の入力部に与えて
周波数変換を行なつた場合は、f(p)=4.8kHz、f
(a)=5.0kHzとなつて、K=0.96となり、その急峻
さが緩和されている。
このような急峻さKの緩和は、比較発振周波数
の値を発射周波数に近付けばそれだけ小さくなる
ので、前記フイルタ09の比較発振周波数を予め
前記発射周波数に近付けておくことが考えられる
が、このような場合では移動物体の移動速度が高
速の場合にもその移動方向を検出しなければなら
ず、比較発振周波数の設定に制約があつた。
即ち、移動物体の移動速度が5〜100Km/H、
発射周波数が25kHzの場合について考えて見れ
ば、ドツプラー効果による反射周波数f(d)および
移動物体からの反射周波数f(r)は、夫々、 f(d)=±(205〜4400)Hz、 f(r)=20.6〜24.8および25.2〜29.4kHz となり、この反射周波数のものを通過させる上
で、前記比較発振周波数が特定され、その比較発
振周波数を前記発射周波数に単純に近付けること
ができないのである。
(発明の目的) 本発明の移動物体の移動方向検出装置は、この
ような事情に鑑みてなされたものであつて、移動
速度が高速の場合はもちろんのこと、低速であつ
てもそのフイルタの遮断特性の急峻さに影響され
ることなく、移動方向を精度良く検出できるよう
に、かつ、それを安価にして提供することを目的
とする。
(発明の構成と効果) 本発明の移動物体の移動方向検出装置は、この
ような目的を達成するために、反射周波数の受信
信号と、発射周波数よりも夫々第1および第2設
定値(ただし、第1設定値>第2設定値)だけ大
きいかまたは小さい第1および第2比較発振周波
数の第1および第2発振信号とを、送波周期毎に
交互に乗算器に入力して夫々差の周波数の第1お
よび第2ビート信号を出力するビート回路手段
と、前記ビート回路手段の出力が与えられる第1
ローパスフイルタと、前記ビート回路手段の出力
が与えられ、かつ、前記第1ローパスフイルタよ
りも通過域上限周波数が小さい第2ローパスフイ
ルタと、前記第1ローパスフイルタの出力を、前
記送波周期で導通・遮断するゲート回路と、前記
第2ローパスフイルタの出力と前記ゲート回路の
出力との論理和をとる論理和回路とを含み、前記
論理和回路の出力に基づいて、移動物体の移動方
向を判別するように構成している。
即ち、第2ローパスフイルタを第1ローパスフ
イルタよりも通過域上限限界周波数を小さくし
て、高速や普通の速度の移動物体に対しては第1
ローパスフイルタを通過させることにより、そし
て、低速の移動物体に対しては第2ローパスフイ
ルタを通過させることにより、夫々急峻させ緩和
してその物体の移動方向が装置から遠ざかる又は
近付く方向であることを検出するのである。
したがつて、第1ローパスフイルタとしては、
低速の移動物体にまで対応させずに済み、構成簡
単なフイルタを使用でき、他方、第2ローパスフ
イルタとしては、高速側を配慮せずに済み、狭帯
域で構成簡単なフイルタを使用でき、フイルタを
2個必要とするものの、従来に比べ、いずれも安
価かつ簡単に入手可能なフイルタを用いることが
でき、移動物体の移動速度の高低いかんにかかわ
らず、その移動方向を精度良く検出できるものを
安価にして提供できるようになつた。
(実施例の説明) 以下、本発明の移動物体の移動方向検出装置を
図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図は、本発明の実施例を示す回路図であ
り、図中符号1は超音波発振回路、2は送波ゲー
ト回路、3は送波増幅回路、4は、発信器4aと
受信器4bとから成る超音波送受波器、5は受波
増幅回路、6はビート回路手段である。
前記ビート回路手段6は、前記発信器4aから
の発射周波数よりも第1設定値だけ小さい第1比
較発振周波数の第1発振信号を出す第1内部発振
回路7aと、前記第1比較発振波数よりも大き
く、かつ、前記発射周波数よりも第2設定値だけ
小さい第2比較発振端数の第2発振信号を出す第
2内部発振回路7bと、両発振回路夫々に対応す
るゲート回路7c,7d、第10R回路7eおよび
乗算回路8から構成され、前記受信器4bからの
反射周波数の受信信号と前記第1および第2比較
発振周波数の第1、第2の発振信号夫々との間で
夫々の差の周波数である第1および第2ビート出
力を出すように構成されている。
9aは第1ローパスフイルタ、9bは第2ロー
パスフイルタであり、前記第1および第2ビート
出力を通過させ、第20R回路9cおよび出力ゲー
ト回路10を介して出力回路11に取り出すよう
に構成されている。前記第2ローパスフイルタ9
bは第1ローパスフイルタ9aよりもその通過域
上限周波数を小さく設定され、そして、前記第1
ローパスフイルタ9aからの出力をゲート回路9
dを介して前記第20R回路9cに入力するように
構成されている。
前記送波ゲート回路2および出力ゲート回路1
0夫々は送受切替パルス発振回路12からの指令
信号によつて作動され、そして、他の3個のゲー
ト回路7c,7d,9dは前記送受切替パルス回
路12から2進計数回路13を介しての指令信号
によつて作動されるようになつている。
これにより、前記第1および第2内部発振回路
7a,7b、ならびに、第1および第2ローパス
フイルタ9a,9bを、送波周期ごとに交互に切
り替えて周波数変換を行なうのである。
次に、この実施例の作用について説明する。
以下の説明では、第1内部発振回路7aの第1
比較発振周波数f(l1)、第2内部発振回路7bの
第2比較発振周波数f(l2)、第1ローパスフイル
タ9aの通過域上限周波数f(p1)および減衰域
下限周波数f(a1)、第2ローパスフイルタ9bの通
過域上限周波数f(p2)および減衰域下限周波数
f(a2)夫々を下記のように設定する。
f(l1)=20kHz、f(l2)=24kHz f(p1)=4kHz、f(a1)=5kHz f(p2)=0.8kHz、f(a2)=1kHz 上記設定により、ドツプラー効果による反射周
波数0.2〜4.4kHzを分割して2個の第1および第
2ローパスフイルタ9a,9bで分担させる。
即ち、第1内部発振回路7aと反射超音波との
乗算により(20.6〜24.8)−20=0.6〜4.8kHzを得、
第2図に示すように(ただし、出力の取り出し位
置A〜Fは第1図に示す)、第1周期T1では、前
記第1ローパスフイルタ9aにより0.6〜4.0kHz
を取り出す。この時、第2ローパスフイルタ9b
からの出力は、反射周波数20.6〜24.8kHzの場合
のみ得られる。そして、第2周期T2では、第2
内部発振回路7bと反射超音波との乗算により、
24kHzと20.6〜24.8kHzとの差0〜3.4kHzを得、前
記第2ローパスフイルタ9bにより0〜0.8kHzを
取り出す。この時、第1ローパスフイルタ9aか
らの出力はゲート回路9dにより出力を禁止され
る。この周期T2では反射周波数24〜24.8kHzおよ
び23.2〜24kHzに対応する出力のみが得られる。
したがつて、第20R回路9cからは20.6〜24.8kHz
の反射超音波に対応して出力が得られる。23.2〜
24kHzの反射超音波に対しては、第1および第2
周期T1,T2いずれにおいても出力が得られる。
静止物体または反対方向(この場合は接近方
向)に移動する移動物体からの25.0〜29.4kHzの
反射超音波は第1内部発振回路7aとの乗算によ
り5.0〜9.4kHzに変換されるが、第1ローパスフ
イルタ9a〔f(a1)=5kHz〕および第2ローパス
フイルタ9b〔f(a2)=1kHz〕のいずれもこの出
力を遮断する。第2内部発振回路7bとの乗算か
らは1.0〜5.4kHzが得られるが第1ローパスフイ
ルタ9aからの出力はゲート回路9dによつて禁
止され、かつ、第2ローパスフイルタ9bからの
出力も遮断される。
本発明によれば、移動物体にたいする検出間隔
が発射周期の2倍になるため、発射周期および検
知領域を同一とすれば検出可能速度が1/2になる
が、例えば、発射周期を50msec、検知領域を2
m、移動物体の進行方向長さを2mとすれば、
144Km/Hの速度まで検出可能であり、上記5〜
100Km/Hの範囲の速度は十分にカバーでき、実
用上なんら支障は無い。
上記実施例における第1および第2ローパスフ
イルタ9a,9bの遮断特性の急峻さK1、K2
夫々下記のようになる。(第3図参照) K1=f(p1)/f(a1)=4/5=0.8 K2=f(p2)/f(a2)=0.8/1.0=0.8 即ち、いずれにおいても、急峻さが小さく、第
1および第2ローパスフイルタ9a,9bのいず
れをも構成簡単なもので済むことが明らかであ
る。
上記実施例では、移動物体が検出装置から遠ざ
かる場合について説明したが、本発明としては、
移動物体が検出装置に近付く場合についても適用
でき、その場合であれば、例えば、前記第1比較
発振周波数を30kHz、第2比較発振周波数を26k
Hzと、夫々前記発射周波数よりも第1および第2
設定値だけ大きく設定すれば良い。
本発明は、例えば、交差点での信号制御のため
に、交差点に進入してくる車両を検出するとか、
製造工場などで搬送されてくる製品を検出するな
ど各種の用途に適用できる。
前記ビート回路手段6としては、上述実施例の
ように1個の乗算回路8に対し、第10R回路7e
を介して択一的にビート出力を取り出すのに限ら
ず、例えば、前記受波増幅回路5からの超音波を
2個の乗算回路に選択的に入力し、その両乗算回
路夫々に前記第1および第2内部発振回路7a,
7b夫々を接続し、更に、両乗算回路夫々に前記
第1および第2ローパスフイルタ9a,9bを接
続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の移動物体の移動方向検出装
置の実施例を示す回路図、第2図はタイムチヤー
ト、第3図はローパスフイルタの特性図、第4図
は従来構成を示す回路図である。 4a……発信器、4b……受信器、6……ビー
ト回路手段、9a……第1ローパスフイルタ、9
b……第2ローパスフイルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 移動物体に超音波を投射する発信器と、移動
    物体から反射された超音波を受信する受信器とを
    設け、前記発信器による投射超音波の発射周波数
    と前記受信器による反射超音波の反射周波数との
    比較から移動物体の移動方向を判別する移動物体
    の移動方向検出装置であつて、 前記反射周波数の受信信号と、前記発射周波数
    よりも夫々第1および第2設定値(ただし、第1
    設定値>第2設定値)だけ大きいかまたは小さい
    第1および第2比較発振周波数の第1および第2
    発振信号とを、送波周期毎に交互に乗算器に入力
    して夫々差の周波数の第1および第2ビート信号
    を出力するビート回路手段と、 前記ビート回路手段の出力が与えられる第1ロ
    ーパスフイルタと、 前記ビート回路手段の出力が与えられ、かつ前
    記第1ローパスフイルタよりも通過域上限周波数
    が小さい第2ローパスフイルタと、 前記第1ローパスフイルタの出力を、前記送波
    周期で導通・遮断するゲート回路と、 前記第2ローパスフイルタの出力と前記ゲート
    回路の出力との論理和をとる論理和回路とを含
    み、 前記論理和回路の出力に基づいて、移動物体の
    移動方向を判別することを特徴とする移動物体の
    移動方向検出装置。
JP21486384A 1984-10-13 1984-10-13 移動物体の移動方向検出装置 Granted JPS6193970A (ja)

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JP4936162B2 (ja) * 2006-12-08 2012-05-23 パナソニック株式会社 移動物体検出装置
JP2013160634A (ja) * 2012-02-06 2013-08-19 Denso Corp 超音波センサ

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