JPH06100654B2 - 超音波距離計 - Google Patents
超音波距離計Info
- Publication number
- JPH06100654B2 JPH06100654B2 JP2077104A JP7710490A JPH06100654B2 JP H06100654 B2 JPH06100654 B2 JP H06100654B2 JP 2077104 A JP2077104 A JP 2077104A JP 7710490 A JP7710490 A JP 7710490A JP H06100654 B2 JPH06100654 B2 JP H06100654B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- wave
- storage means
- point
- received
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディジタル相関器を使用して、送信時刻と受
信時刻との差を正確に計測し、送信点から反射点または
受信点までの距離を計測する超音波距離計に関するもの
である。
信時刻との差を正確に計測し、送信点から反射点または
受信点までの距離を計測する超音波距離計に関するもの
である。
（従来の技術） 超音波距離計は超音波の送信時刻と、受信時刻との差
と、音速を用いて、送信点から受信点までの距離を計測
するものである。このとき、受信時刻を正確に計測しな
ければ、距離に大きな誤差を生じることとなる。たとえ
ば水中での音速は約1.5km/秒であるから、受信時刻に10
00分の１秒の誤差があると距離に1.5mの誤差を生じる。
と、音速を用いて、送信点から受信点までの距離を計測
するものである。このとき、受信時刻を正確に計測しな
ければ、距離に大きな誤差を生じることとなる。たとえ
ば水中での音速は約1.5km/秒であるから、受信時刻に10
00分の１秒の誤差があると距離に1.5mの誤差を生じる。
いま、受信信号について調べると、受信時刻として判定
することは、ノイズの影響を避けるため、受信信号があ
るしきい値を越えた時刻としている。
することは、ノイズの影響を避けるため、受信信号があ
るしきい値を越えた時刻としている。
第４図は受信信号にノイズが混入していない場合を、第
５図は受信信号にノイズが混入している場合を示す。第
４図では、ノイズが混入していないが、受信レベルが高
い場合と、低い場合とで、しきい値を越える時間に差が
あるため、受信レベルの差により距離の差が生じる。第
５図では、受信信号にノイズを含んでいるため、細い実
線に示すようにしきい値レベルを越えた時刻がt1、t2と
２回あり、そのいずれを正しい時刻とするかにより、t1
〜t2の時刻差すなわち距離の差を生じる。
５図は受信信号にノイズが混入している場合を示す。第
４図では、ノイズが混入していないが、受信レベルが高
い場合と、低い場合とで、しきい値を越える時間に差が
あるため、受信レベルの差により距離の差が生じる。第
５図では、受信信号にノイズを含んでいるため、細い実
線に示すようにしきい値レベルを越えた時刻がt1、t2と
２回あり、そのいずれを正しい時刻とするかにより、t1
〜t2の時刻差すなわち距離の差を生じる。
（発明が解決しようとする課題） 第４図において誤差が生じるのは、超音波を水中に送信
したとき水中の潮流、気泡、水温変化、送受信機の動揺
による影響のためである。
したとき水中の潮流、気泡、水温変化、送受信機の動揺
による影響のためである。
第５図においては反射点までの距離の大小により、ノイ
ズのレベルが変動するため、誤差が大きくなったり、小
さくなったりする。
ズのレベルが変動するため、誤差が大きくなったり、小
さくなったりする。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、ノイズや受信レベ
ルの変動による影響の少ない超音波距離計を提供するこ
とにある。
ルの変動による影響の少ない超音波距離計を提供するこ
とにある。
（課題を解決するための手段） 第１図は第１発明の原理構成を示す図である。第１図に
おいて、１は送信機、２は受信機、３は参照波を得る手
段、４は受信波をA/D変換し格納する手段、５はディジ
タル相関器、６は演算回路、７は反射点を示す。第１図
において、１点鎖線は、その右側の各構成ブロックが受
信点に設置されることを示している。
おいて、１は送信機、２は受信機、３は参照波を得る手
段、４は受信波をA/D変換し格納する手段、５はディジ
タル相関器、６は演算回路、７は反射点を示す。第１図
において、１点鎖線は、その右側の各構成ブロックが受
信点に設置されることを示している。
送信された超音波が反射点７から反射されて受信された
とき、時間差により送信点から反射点までの距離を計測
する超音波距離計において、第１発明は下記の構成とし
ている。即ち、 送信超音波の波形に対応する信号波形を参照波とするた
めに記憶する記憶手段と、受信波をA/D変換したデータ
を格納する格納手段と、前記格納手段に格納したデータ
を読出し、前記記憶手段から読出した参照波と比較する
ディジタル相関器５と、前記ディジタル相関器の出力に
ついて最大相関値が得られた参照波の発生時刻を受信時
刻と判定し、送信時刻との時間差を演算する演算回路６
とで構成し、送信点から受信点までの距離を計測するこ
とである。
とき、時間差により送信点から反射点までの距離を計測
する超音波距離計において、第１発明は下記の構成とし
ている。即ち、 送信超音波の波形に対応する信号波形を参照波とするた
めに記憶する記憶手段と、受信波をA/D変換したデータ
を格納する格納手段と、前記格納手段に格納したデータ
を読出し、前記記憶手段から読出した参照波と比較する
ディジタル相関器５と、前記ディジタル相関器の出力に
ついて最大相関値が得られた参照波の発生時刻を受信時
刻と判定し、送信時刻との時間差を演算する演算回路６
とで構成し、送信点から受信点までの距離を計測するこ
とである。
また第６図は第２発明の原理構成を示す図である。第６
図に示すとおり、第２発明では、受信点を送信点と離れ
て設置し、送信された超音波を反射点での反射波ではな
く直接に受信したときの時間差により送信点と受信件と
の間の距離を計測する超音波距離計において、第１発明
と同様に構成することである。
図に示すとおり、第２発明では、受信点を送信点と離れ
て設置し、送信された超音波を反射点での反射波ではな
く直接に受信したときの時間差により送信点と受信件と
の間の距離を計測する超音波距離計において、第１発明
と同様に構成することである。
そのため、第６図に示す各符号の内第１図と同一の符号
は第１図と同様のものを示している。
は第１図と同様のものを示している。
（作用） 第１図において、送信機１から超音波を送信し、反射点
７において反射された信号は受信機２により受信され
る。受信機２は受信信号をA/D変換して記憶装置など４
に格納する。一方、参照波を得る手段３を例えば受信点
に設置して、送信する超音波の波形に対応する信号波形
を参照波とするために記憶する記憶手段に格納して置
く。次にディジタル相関器５は参照波とするために記憶
する記憶手段３のデータと、受信波をA/D変換して格納
する手段４の当初のものを読出して、両者の相関値を求
める。第２図Ａは参照波で時間軸方向に32個の時系列値
で形成したもの、第２図Ｂは受信波形を示す。参照波が
たとえば32個の時系列値で形成した波形であるとき、受
信波データも格納を開始した時刻TOから同じ個数のデー
タを読出して相関値を求め、ディジタル相関器内の相関
値の記憶装置のアドレスTOに格納する。第２図はこの状
況をアナログ波形で説明する図である。
７において反射された信号は受信機２により受信され
る。受信機２は受信信号をA/D変換して記憶装置など４
に格納する。一方、参照波を得る手段３を例えば受信点
に設置して、送信する超音波の波形に対応する信号波形
を参照波とするために記憶する記憶手段に格納して置
く。次にディジタル相関器５は参照波とするために記憶
する記憶手段３のデータと、受信波をA/D変換して格納
する手段４の当初のものを読出して、両者の相関値を求
める。第２図Ａは参照波で時間軸方向に32個の時系列値
で形成したもの、第２図Ｂは受信波形を示す。参照波が
たとえば32個の時系列値で形成した波形であるとき、受
信波データも格納を開始した時刻TOから同じ個数のデー
タを読出して相関値を求め、ディジタル相関器内の相関
値の記憶装置のアドレスTOに格納する。第２図はこの状
況をアナログ波形で説明する図である。
次に、受信波データを１個遅くした時刻T1から前記と同
個数読み出して相関値を求め、前記の記憶装置の次のア
ドレスT1に格納する。
個数読み出して相関値を求め、前記の記憶装置の次のア
ドレスT1に格納する。
このようにして相関値を求めることを受信波の終わりま
で繰り返せば、相関値の時系列が得られる。ついでこの
時系列の内で最大の値を有する受信波データの発生時刻
Txを求めて演算装置６に送る。この場合、当初の相関値
は低く、Txで相関値が最大になっている。演算回路６で
は時系列データのサンプリング時間間隔と受信波データ
の相関値最大値発生までの繰り返し回数を積算して、メ
モリ開始から相関値最大になる時間を求め、さらに発信
から受信データのメモリ開始までの時間を加算した値を
求める。この値が発信から受信までに要した正確な時間
である。ついでこの値と音速とから、送信点から受信点
までの距離を計算できる。
で繰り返せば、相関値の時系列が得られる。ついでこの
時系列の内で最大の値を有する受信波データの発生時刻
Txを求めて演算装置６に送る。この場合、当初の相関値
は低く、Txで相関値が最大になっている。演算回路６で
は時系列データのサンプリング時間間隔と受信波データ
の相関値最大値発生までの繰り返し回数を積算して、メ
モリ開始から相関値最大になる時間を求め、さらに発信
から受信データのメモリ開始までの時間を加算した値を
求める。この値が発信から受信までに要した正確な時間
である。ついでこの値と音速とから、送信点から受信点
までの距離を計算できる。
第２発明では、受信点が送信点と離れて設置され、超音
波について反射点を介することなく受信できる場合であ
る。参照波を含み、距離計算に至る過程は第１発明の場
合と同様である。
波について反射点を介することなく受信できる場合であ
る。参照波を含み、距離計算に至る過程は第１発明の場
合と同様である。
（実施例） 本発明の実施例においては、参照波とするために記憶す
る記憶手段は受信点に設置して置く。または送信点に設
置して置いて、ディジタル相関器において比較すると
き、送信点から通信回線によりデータを送信して参照波
とする。受信波はA/D変換の後、つねにメモリに格納し
ておく。ディジタル相関器相関において比較するデータ
は、前記メモリの格納データを読出して直接相関値を求
めると演算時間が多大となるから、メモリの後にバッフ
ァを１段設けて、当初のメモリにおける信号振幅がしき
い値を越える時刻より少し前の波形からバッファに移し
て行く。そしてバッファのデータを読出して参照波形と
の相関値を求めれば、相関値を求めるに要する時間が短
縮できる。
る記憶手段は受信点に設置して置く。または送信点に設
置して置いて、ディジタル相関器において比較すると
き、送信点から通信回線によりデータを送信して参照波
とする。受信波はA/D変換の後、つねにメモリに格納し
ておく。ディジタル相関器相関において比較するデータ
は、前記メモリの格納データを読出して直接相関値を求
めると演算時間が多大となるから、メモリの後にバッフ
ァを１段設けて、当初のメモリにおける信号振幅がしき
い値を越える時刻より少し前の波形からバッファに移し
て行く。そしてバッファのデータを読出して参照波形と
の相関値を求めれば、相関値を求めるに要する時間が短
縮できる。
次に第３図は距離を演算するブロック図である。第３図
において、ブロック11は距離計算部、12は最大相関時刻
データ、13は記録開始時刻データ、14は発信時刻データ
を示す。15は距離出力部である。距離計算部11ではま
ず、時刻データ14と13との時間差と、13と12との時間差
をそれぞれ求める。
において、ブロック11は距離計算部、12は最大相関時刻
データ、13は記録開始時刻データ、14は発信時刻データ
を示す。15は距離出力部である。距離計算部11ではま
ず、時刻データ14と13との時間差と、13と12との時間差
をそれぞれ求める。
それらの値を加算してから、音速とを積算すれば、距離
が求められる。距離出力部15ではその値を出力する。
が求められる。距離出力部15ではその値を出力する。
（発明の効果） このようにして本願発明によると、超音波を受信した信
号について、メモリを利用し、参照波との相関値を求め
ることにより、雑音に影響されない受信時刻を的確に知
って、送信点と受信点または反射点までの正確な距離を
求めることができる。
号について、メモリを利用し、参照波との相関値を求め
ることにより、雑音に影響されない受信時刻を的確に知
って、送信点と受信点または反射点までの正確な距離を
求めることができる。
第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は第１図の動作説明のための図、 第３図は本発明の実施例としての距離を演算することを
説明するブロック図、 第４図・第５図は従来の超音波距離計の動作を説明する
ための図、 第６図は第２発明の原理構成を示す図である。 １……送信機 ２……受信機 ３……参照波を得る手段 ４……A/D変換・格納手段 ５……ディジタル相関器 ６……演算回路
説明するブロック図、 第４図・第５図は従来の超音波距離計の動作を説明する
ための図、 第６図は第２発明の原理構成を示す図である。 １……送信機 ２……受信機 ３……参照波を得る手段 ４……A/D変換・格納手段 ５……ディジタル相関器 ６……演算回路
Claims (2)
- 【請求項１】送信された超音波が反射点より反射されて
受信されたとき、時間差により送信点から反射点までの
距離を計測する超音波距離計において、 送信超音波の波形に対応する信号波形を参照波とするた
めに記憶する記憶手段と、 受信波をA/D変換したデータを格納する格納手段と、 前記格納手段に格納したデータを読出し、前記記憶手段
から読出した参照波と比較するディジタル相関器と、 前記ディジタル相関器の出力について最大相関値が得ら
れた参照波の発生時刻を受信時刻と判定し、送信時刻と
の時間差を演算する演算回路とで構成すること、 を特徴とする超音波距離計。 - 【請求項２】送信点と受信点とを離れて設置し送信され
た超音波を受信したときの時間差により送信点と受信点
との間の距離を計測する超音波距離計において、 送信超音波の波形に対応する信号波形を参照波とするた
めに記憶する記憶手段と、 受信波をA/D変換したデータを格納する格納手段と、 前記格納手段に格納したデータを読出し、前記記憶手段
から読出した参照波と比較するディジタル相関器と、 前記ディジタル相関器の出力について最大相関値が得ら
れた参照波の発生時刻を受信時刻と判定し、送信時刻と
の時間差を演算する演算回路とで構成すること、 を特徴とする超音波距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077104A JPH06100654B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 超音波距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077104A JPH06100654B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 超音波距離計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03277987A JPH03277987A (ja) | 1991-12-09 |
| JPH06100654B2 true JPH06100654B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=13624478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2077104A Expired - Lifetime JPH06100654B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 超音波距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100654B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07333331A (ja) * | 1994-06-14 | 1995-12-22 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 相関による音響位置測定装置 |
| EP1043603A1 (de) * | 1999-04-06 | 2000-10-11 | Leica Geosystems AG | Verfahren zur Messung der Entfernung mindestens eines Ziels |
| US8842495B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-09-23 | Rethink Robotics, Inc. | Ultrasonic motion detection |
| US9283677B2 (en) | 2012-04-05 | 2016-03-15 | Rethink Robotics, Inc. | Visual indication of target tracking |
| JP2014174069A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ測距装置 |
| US11143751B2 (en) * | 2018-08-01 | 2021-10-12 | Texas Instruments Incorporated | Sound sensing with time-varying thresholds |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2077104A patent/JPH06100654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03277987A (ja) | 1991-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |