JPH0743426B2 - 超音波障害物センサ - Google Patents
超音波障害物センサInfo
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- JPH0743426B2 JPH0743426B2 JP32836189A JP32836189A JPH0743426B2 JP H0743426 B2 JPH0743426 B2 JP H0743426B2 JP 32836189 A JP32836189 A JP 32836189A JP 32836189 A JP32836189 A JP 32836189A JP H0743426 B2 JPH0743426 B2 JP H0743426B2
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- ultrasonic
- wave
- ultrasonic wave
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、自動車等に利用される超音波障害物センサ
に関するものである。
に関するものである。
特に、前方の路面状態を事前に感知して車体のショック
を緩和する自動車用サスペンション制御装置の超音波障
害物センサに関するものである。
を緩和する自動車用サスペンション制御装置の超音波障
害物センサに関するものである。
[従来の技術] 従来の超音波を使用した障害物センサとしては、例えば
特公平1−30436号公報に示された車輌のまわりの障害
物を検知するための装置がある。
特公平1−30436号公報に示された車輌のまわりの障害
物を検知するための装置がある。
また、例えば特開昭62−131813号公報に示された前方の
路面状態を事前に感知して車体のショックを緩和するた
めのサスペンション装置がある。
路面状態を事前に感知して車体のショックを緩和するた
めのサスペンション装置がある。
従来、超音波で物体(障害物)を検知しようとする場合
は、超音波によってまわりの物体との路離を算出する方
式が多く、短距離(数cm)から長距離(数m)までの物
体を正確に測定するための工夫が種々提案されている。
は、超音波によってまわりの物体との路離を算出する方
式が多く、短距離(数cm)から長距離(数m)までの物
体を正確に測定するための工夫が種々提案されている。
しかしながら、この方式では、所定の前方の路面からの
反射波も障害物として検知してしまうため、例えばホー
ンの指向性を工夫するなどして、路面からの反射波を検
知しないように工夫しているのが一般的で、逆に路面の
反射波信号のみを積極的に検出し、その信号の中から路
上の障害物を有効に検出するための信号処理についての
提案は無いのが現状である。
反射波も障害物として検知してしまうため、例えばホー
ンの指向性を工夫するなどして、路面からの反射波を検
知しないように工夫しているのが一般的で、逆に路面の
反射波信号のみを積極的に検出し、その信号の中から路
上の障害物を有効に検出するための信号処理についての
提案は無いのが現状である。
一方、連続波を前方の路上に照射し、連続的に受信波を
観察し、路上の障害物を検知する方法も提案されている
が、連続波では次のような多くの欠点があった。
観察し、路上の障害物を検知する方法も提案されている
が、連続波では次のような多くの欠点があった。
送信子の発熱により、超音波のエネルギーを高くす
ることができない。
ることができない。
送受波の干渉、定在波の影響を受ける。
所定の前方の路面からの反射波かそれ以外の信号か
の区別がつかない。
の区別がつかない。
凹凸以外の反射波の強度変化要因、例えば、風、温
度むらの影響を区別するよりどころがない。
度むらの影響を区別するよりどころがない。
[発明が解決しようとする課題] 上述したような従来の超音波障害物センサでは、路面か
らの反射波も障害物として検知してしまうため、ホーン
の指向性を工夫しなければならないという問題点があっ
た。
らの反射波も障害物として検知してしまうため、ホーン
の指向性を工夫しなければならないという問題点があっ
た。
また、連続波を照射する場合には、送信子の発熱によ
り、超音波のエネルギーを高くすることができない等の
問題点があった。
り、超音波のエネルギーを高くすることができない等の
問題点があった。
さらに、障害物からの反射波の状況が、障害物の存在す
る付近の路面の表面状態の変化(コンクリートのような
滑らかな路面か、砂利のような粗い路面か)により変化
してしまうと同時に、バックランドともいうべき路面か
らの反射波の強度も同様に大きく変化してしまうという
問題点があった。
る付近の路面の表面状態の変化(コンクリートのような
滑らかな路面か、砂利のような粗い路面か)により変化
してしまうと同時に、バックランドともいうべき路面か
らの反射波の強度も同様に大きく変化してしまうという
問題点があった。
この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、反射波の受信信号の変化の中から障害物による
信号の変化のみを有効に区別して判別することができ、
かつバックグランドの路面の状態も検出することができ
る超音波障害物センサを得ることを目的とする。
もので、反射波の受信信号の変化の中から障害物による
信号の変化のみを有効に区別して判別することができ、
かつバックグランドの路面の状態も検出することができ
る超音波障害物センサを得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る超音波障害物センサは、自動車に取り付
けられた超音波障害物センサであって、間欠的に超音波
を発生させるための第1の指令信号及び所定の時間範囲
を示す第2の指令信号を発生するタイミング指令手段
と、上記第1の指令信号に基づいて超音波信号を発生す
る超音波信号発生手段と、上記超音波信号に応答して上
記超音波を斜め前方の路面へ照射する超音波送信手段
と、上記超音波の反射波を受信し受信信号を発生する超
音波受信手段と、上記第2の指令信号に基づいて所定の
時間範囲の受信信号を抽出して増幅し、AM検波してAM検
波信号を出力する受信波増幅手段と、上記超音波の送波
毎に、上記反射波のAM検波信号の所定時間中におけるピ
ーク値を検出して、それを次のピーク値を検出するまで
ホールドすることにより、ピーク値の時間的変化を表す
連続した信号である時系列信号を出力するピーク値検出
手段と、上記時系列信号を所定の比較レベルと大小比較
して上記斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す
障害物検知信号を出力する比較手段とを備えたものであ
る。
けられた超音波障害物センサであって、間欠的に超音波
を発生させるための第1の指令信号及び所定の時間範囲
を示す第2の指令信号を発生するタイミング指令手段
と、上記第1の指令信号に基づいて超音波信号を発生す
る超音波信号発生手段と、上記超音波信号に応答して上
記超音波を斜め前方の路面へ照射する超音波送信手段
と、上記超音波の反射波を受信し受信信号を発生する超
音波受信手段と、上記第2の指令信号に基づいて所定の
時間範囲の受信信号を抽出して増幅し、AM検波してAM検
波信号を出力する受信波増幅手段と、上記超音波の送波
毎に、上記反射波のAM検波信号の所定時間中におけるピ
ーク値を検出して、それを次のピーク値を検出するまで
ホールドすることにより、ピーク値の時間的変化を表す
連続した信号である時系列信号を出力するピーク値検出
手段と、上記時系列信号を所定の比較レベルと大小比較
して上記斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す
障害物検知信号を出力する比較手段とを備えたものであ
る。
[作用] この発明においては、タイミング指令手段によって、間
欠的に超音波を発生させるための第1の指令信号及び所
定の時間範囲を示す第2の指令信号が発生され、超音波
信号発生手段によって、上記第1の指令信号に基づいて
超音波信号が発生され、超音波送信手段によって、上記
超音波信号に応答して上記超音波が斜め前方の路面へ照
射される。また、超音波受信手段によって、上記超音波
の反射波が受信され受信信号が発生される。また、受信
波増幅手段によって、上記第2の指令信号に基づいて所
定の時間範囲の受信信号が抽出されて増幅され、AM検波
されてAM検波信号が出力される。さらに、ピーク値検出
手段によって、上記超音波の送波毎に、上記反射波のAM
検波信号の所定時間中におけるピーク値が検出されて、
それを次のピーク値を検出するまでホールドされること
により、ピーク値の時間的変化を表す連続した信号であ
る時系列信号が出力される。そして、比較手段によっ
て、上記時系列信号が所定の比較レベルと大小比較され
て上記斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す障
害物検知信号が出力される。
欠的に超音波を発生させるための第1の指令信号及び所
定の時間範囲を示す第2の指令信号が発生され、超音波
信号発生手段によって、上記第1の指令信号に基づいて
超音波信号が発生され、超音波送信手段によって、上記
超音波信号に応答して上記超音波が斜め前方の路面へ照
射される。また、超音波受信手段によって、上記超音波
の反射波が受信され受信信号が発生される。また、受信
波増幅手段によって、上記第2の指令信号に基づいて所
定の時間範囲の受信信号が抽出されて増幅され、AM検波
されてAM検波信号が出力される。さらに、ピーク値検出
手段によって、上記超音波の送波毎に、上記反射波のAM
検波信号の所定時間中におけるピーク値が検出されて、
それを次のピーク値を検出するまでホールドされること
により、ピーク値の時間的変化を表す連続した信号であ
る時系列信号が出力される。そして、比較手段によっ
て、上記時系列信号が所定の比較レベルと大小比較され
て上記斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す障
害物検知信号が出力される。
[実施例] この発明の実施例の構成を第1図、第2図、第3図、第
4図、第5図及び第6図を参照しながら説明する。
4図、第5図及び第6図を参照しながら説明する。
第1図は、この発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
る。
第1図において、この発明の一実施例は、タイミング指
令手段(1)と、このタイミング指令手段(1)に接続
された超音波信号発生手段(2)と、この超音波信号発
生手段(2)に接続されかつ車体のバンパ付近に設置さ
れた超音波マイクロホンなどの超音波送信手段(3)
と、同様に車体のバンパ付近に設置された超音波マイク
ロホンなどの超音波受信手段(4)と、この超音波受信
手段(4)に接続された受信波増幅手段(5)と、タイ
ミング指令手段(1)及び受信波増幅手段(5)に接続
された平均値演算手段(6)と、基準値設定手段(7)
と、入力側が平均値演算手段(6)及び基準値設定手段
(7)に接続されかつ出力側が受信波増幅手段(5)に
接続された増幅率変更手段(8)と、受信波増幅手段
(5)に接続されたピーク値検出手段(9)と、比較レ
ベル設定手段(100)と、ピーク値検出手段(9)及び
比較レベル設定手段(100)に接続された比較手段(11
0)と、ピーク値検出手段(9)に接続された平均値演
算手段(130)とから構成されている。
令手段(1)と、このタイミング指令手段(1)に接続
された超音波信号発生手段(2)と、この超音波信号発
生手段(2)に接続されかつ車体のバンパ付近に設置さ
れた超音波マイクロホンなどの超音波送信手段(3)
と、同様に車体のバンパ付近に設置された超音波マイク
ロホンなどの超音波受信手段(4)と、この超音波受信
手段(4)に接続された受信波増幅手段(5)と、タイ
ミング指令手段(1)及び受信波増幅手段(5)に接続
された平均値演算手段(6)と、基準値設定手段(7)
と、入力側が平均値演算手段(6)及び基準値設定手段
(7)に接続されかつ出力側が受信波増幅手段(5)に
接続された増幅率変更手段(8)と、受信波増幅手段
(5)に接続されたピーク値検出手段(9)と、比較レ
ベル設定手段(100)と、ピーク値検出手段(9)及び
比較レベル設定手段(100)に接続された比較手段(11
0)と、ピーク値検出手段(9)に接続された平均値演
算手段(130)とから構成されている。
第2図は、この発明の一実施例のタイミング指令手段
(1)を示す回路図である。
(1)を示す回路図である。
第2図において、タイミング指令手段(1)は、例えば
日立製HD63BO1Yのマイクロコンピュータ(10)と、この
マイクロコンピュータ(10)に接続された水晶発振器
(11)と、マイクロコンピュータ(10)に接続された起
動回路(12)と、マイクロコンピュータ(10)に接続さ
れた単安定マルチパルス発生回路(15)と、この単安定
マルチパルス発生回路(15)に接続された単安定マルチ
パルス発生回路(16)と、単安定マルチパルス発生回路
(15)に接続された単安定マルチパルス発生回路(17)
とから構成されている。
日立製HD63BO1Yのマイクロコンピュータ(10)と、この
マイクロコンピュータ(10)に接続された水晶発振器
(11)と、マイクロコンピュータ(10)に接続された起
動回路(12)と、マイクロコンピュータ(10)に接続さ
れた単安定マルチパルス発生回路(15)と、この単安定
マルチパルス発生回路(15)に接続された単安定マルチ
パルス発生回路(16)と、単安定マルチパルス発生回路
(15)に接続された単安定マルチパルス発生回路(17)
とから構成されている。
なお、起動回路(12)は、自動車の運転席に設置された
自己復帰式常開型起動スイッチ(13)と、この起動スイ
ッチ(13)に接続された整形回路(14)とから構成され
ている。
自己復帰式常開型起動スイッチ(13)と、この起動スイ
ッチ(13)に接続された整形回路(14)とから構成され
ている。
第3図は、この発明の一実施例の超音波信号発生手段
(2)を示す回路図である。
(2)を示す回路図である。
第3図において、超音波信号発生手段(2)は、超音波
発振回路(20)と、この超音波発振回路(20)及びタイ
ミング指令手段(1)のマイクロコンピュータ(10)に
接続されたNANDゲート(21)と、このNANDゲート(21)
に接続されたインバータ(22)と、このインバータ(2
2)に接続された増幅回路(23)と、この増幅回路(2
3)に接続された昇圧トランス(24)とから構成されて
いる。
発振回路(20)と、この超音波発振回路(20)及びタイ
ミング指令手段(1)のマイクロコンピュータ(10)に
接続されたNANDゲート(21)と、このNANDゲート(21)
に接続されたインバータ(22)と、このインバータ(2
2)に接続された増幅回路(23)と、この増幅回路(2
3)に接続された昇圧トランス(24)とから構成されて
いる。
第4図は、この発明の一実施例の受信系の詳細を示す回
路図である。
路図である。
第4図において、受信波増幅手段(5)は、超音波受信
手段(4)に接続された増幅回路(50)と、この増幅回
路(50)に接続されたAM検波可変増幅回路(51)とから
構成されている。
手段(4)に接続された増幅回路(50)と、この増幅回
路(50)に接続されたAM検波可変増幅回路(51)とから
構成されている。
なお、AM検波可変増幅回路(51)は、増幅回路(50)に
接続されたAM検波回路と、増幅率変更手段(8)に接続
されたFET(52)と、AM検波回路及びFET(52)に接続さ
れた可変増幅回路(53)とから構成されている。
接続されたAM検波回路と、増幅率変更手段(8)に接続
されたFET(52)と、AM検波回路及びFET(52)に接続さ
れた可変増幅回路(53)とから構成されている。
平均値演算手段(6)は、アナログスイッチ(60)と、
平均回路及び平均値のホールド回路を構成する抵抗(6
1)及びコンデンサ(62)とから構成されている。
平均回路及び平均値のホールド回路を構成する抵抗(6
1)及びコンデンサ(62)とから構成されている。
ピーク値検出手段(9)は、ダイオード、コンデンサ及
び抵抗からなるピークホールド回路である。
び抵抗からなるピークホールド回路である。
第5図は、この発明の一実施例の取り付け位置を示す側
面図である。
面図である。
第5図において、超音波送信手段(3)及び超音波受信
手段(4)は、車体(200)のバンパ(201)の下に取り
付けられ、斜め前方約20°(20°±10°)の方向に向け
られている。
手段(4)は、車体(200)のバンパ(201)の下に取り
付けられ、斜め前方約20°(20°±10°)の方向に向け
られている。
第6図(a)及び(b)は、この発明の1実施例の一部
である超音波送信手段(3)、(4)を示す側面図及び
正面図である。
である超音波送信手段(3)、(4)を示す側面図及び
正面図である。
つぎに、上述した実施例の動作を第7図及び第8図を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
第7図はこの発明の一実施例の信号波形を示すタイミン
グチャート図、第8図はこの発明の一実施例における時
間軸を変更した信号波形を示すタイミングチャート図で
ある。
グチャート図、第8図はこの発明の一実施例における時
間軸を変更した信号波形を示すタイミングチャート図で
ある。
第7図(a)〜(m)において、v0は指令信号、v1は駆
動信号、v2は大きな障害物の無い表面が粗いアスファル
ト面からの反射波である受信信号、v2 *は障害物の存在
するアスファルト面からの反射波である受信信号、v3は
受信信号v2 *のAM検波信号、v4は大きな障害物の無い表
面が滑らかなコンクリート面からの反射波である受信信
号、v4 *は障害物の存在するコンクリート面からの反射
波である受信信号、v5は受信信号v4 *のAM検波信号、
v6a、v6b及びv6cはタイミングパルス信号、v7は所定期間
が増幅された受信信号、v8は平均レベル信号である。
動信号、v2は大きな障害物の無い表面が粗いアスファル
ト面からの反射波である受信信号、v2 *は障害物の存在
するアスファルト面からの反射波である受信信号、v3は
受信信号v2 *のAM検波信号、v4は大きな障害物の無い表
面が滑らかなコンクリート面からの反射波である受信信
号、v4 *は障害物の存在するコンクリート面からの反射
波である受信信号、v5は受信信号v4 *のAM検波信号、
v6a、v6b及びv6cはタイミングパルス信号、v7は所定期間
が増幅された受信信号、v8は平均レベル信号である。
第8図(a)〜(d)において、v9は時系列信号、v10
は障害物検知信号、v11は平均値信号、v12は制御電圧信
号である。
は障害物検知信号、v11は平均値信号、v12は制御電圧信
号である。
まず、タイミング指令手段(1)は、所定の間隔毎に、
所定の時間、超音波をパルス発振するための、第7図
(a)に示す指令信号v0を超音波信号発生手段(2)に
供給する。
所定の時間、超音波をパルス発振するための、第7図
(a)に示す指令信号v0を超音波信号発生手段(2)に
供給する。
このタイミング指令手段(1)は、マイクロコンピュー
タ(10)に内蔵されたプログラマブルタイマーにより構
成してもよいし、市販のタイマー用ICを使用しても用意
に実現できる。タイミング指令手段(1)の起動スイッ
チ(13)は、その一時的な閉成によりローレベル信号を
生じ、また整形回路(14)はローレベル信号を反転整形
し起動信号として発生する。マイクロコンピュータ(1
0)は、値流電源からの給電に応答して定電圧回路から
定電圧を受けて作動状態となるもので、水晶発振器(1
1)の発振作用に基づき一連のクロック信号を発生し、
これら各クロック信号に応答してその内部にあらかじめ
記憶したコンピュータプログラムを実行し、指令信号v0
を出力する。
タ(10)に内蔵されたプログラマブルタイマーにより構
成してもよいし、市販のタイマー用ICを使用しても用意
に実現できる。タイミング指令手段(1)の起動スイッ
チ(13)は、その一時的な閉成によりローレベル信号を
生じ、また整形回路(14)はローレベル信号を反転整形
し起動信号として発生する。マイクロコンピュータ(1
0)は、値流電源からの給電に応答して定電圧回路から
定電圧を受けて作動状態となるもので、水晶発振器(1
1)の発振作用に基づき一連のクロック信号を発生し、
これら各クロック信号に応答してその内部にあらかじめ
記憶したコンピュータプログラムを実行し、指令信号v0
を出力する。
超音波信号発生手段(2)は、指令信号v0に基づいて、
所定の時間、所定の電圧及び周波数である、第7図に示
す駆動信号v1により超音波送信手段(3)を駆動する。
所定の時間、所定の電圧及び周波数である、第7図に示
す駆動信号v1により超音波送信手段(3)を駆動する。
この超音波信号発生手段(2)は、超音波発振回路(2
0)から所定の高周波数にて生ずる一連の超音波発振パ
ルスを、マイクロコンピュータ(10)からの指令信号v0
の発生中においてNANDゲート(21)を通じてインバータ
(22)に付与すると共に、このインバータ(22)から順
次生ずる超音波パルスを増幅回路(23)により一連の発
振パルスといて増幅され、昇圧トランス(24)により昇
圧されて超音波送信手段(3)に付与される。
0)から所定の高周波数にて生ずる一連の超音波発振パ
ルスを、マイクロコンピュータ(10)からの指令信号v0
の発生中においてNANDゲート(21)を通じてインバータ
(22)に付与すると共に、このインバータ(22)から順
次生ずる超音波パルスを増幅回路(23)により一連の発
振パルスといて増幅され、昇圧トランス(24)により昇
圧されて超音波送信手段(3)に付与される。
超音波送信手段(3)は、超音波パルスを斜め前方の下
方の路面Gに照射し、超音波受信手段(4)は、路面か
らの反射波である受信信号v2、v2 *、v4又はv4 *を受信す
る。
方の路面Gに照射し、超音波受信手段(4)は、路面か
らの反射波である受信信号v2、v2 *、v4又はv4 *を受信す
る。
第7図(c)に示した受信信号v2の時間t1の区間は直接
波や回り込みによる不要な反射波の成分であり、超音波
マイクロホンのレイアウト、指向成、保持の工夫で改善
される。時間tbは超音波の送受信手段が隣接し指向性も
略同一の場合には、第1図に示した検出最短経路Sbの往
復時間に相当する。同時に、taは中央の経路Sa、tcは最
遠の経路Scに相当し、音速をCとすると、 ta=2Sa/C、 tb=2Sb/C、 tc=2Sc/C となる。
波や回り込みによる不要な反射波の成分であり、超音波
マイクロホンのレイアウト、指向成、保持の工夫で改善
される。時間tbは超音波の送受信手段が隣接し指向性も
略同一の場合には、第1図に示した検出最短経路Sbの往
復時間に相当する。同時に、taは中央の経路Sa、tcは最
遠の経路Scに相当し、音速をCとすると、 ta=2Sa/C、 tb=2Sb/C、 tc=2Sc/C となる。
また、超音波送信手段(3)及び受信手段(4)の指向
特性より、路面Gからの反射波の強度は時間taに相当す
る時点で最大値をとり、時間tb、tcに相当する時点で消
失することになる。その間の強度の変化は、超音波送信
手段(3)及び受信手段(4)の特性と幾何学的レイア
ウトにより定められる指向特性と、路面Gの表面状態と
表面の超音波の反射の指向特性とにより決定されるが、
時間taでピークを示す略山形の波形になる。
特性より、路面Gからの反射波の強度は時間taに相当す
る時点で最大値をとり、時間tb、tcに相当する時点で消
失することになる。その間の強度の変化は、超音波送信
手段(3)及び受信手段(4)の特性と幾何学的レイア
ウトにより定められる指向特性と、路面Gの表面状態と
表面の超音波の反射の指向特性とにより決定されるが、
時間taでピークを示す略山形の波形になる。
第7図(d)に示した受信信号v2 *は、受信信号v2の波
形に、障害物Sによる反射波が重畳したもので、t2は超
音波送信手段(3)及び受信手段(4)と障害物Sとの
最短経路の往復時間に相当し、障害物Sが路面Gに静止
しており、超音波障害物センサを搭載した車両が路面G
を走行して障害物Sに近付き行き過ぎる場合を考える
と、tcの時点で障害物Sを捕足し、taを経てtbの時点で
捕足した後検知不能となって、その後車両は障害物Sを
乗り越えて行き過ぎることになり、t2はtc→ta→tbと変
化していゆく。障害物Sの反射波のピークは、各々t2の
時刻に応じた路面Gからの反射強度に所定の倍率を乗じ
た値にほぼ相当するので、障害物Sのピークをt2に応じ
てなぞってゆくと路面Gだけの反射波の強度の場合と同
様に山形となることが解る。
形に、障害物Sによる反射波が重畳したもので、t2は超
音波送信手段(3)及び受信手段(4)と障害物Sとの
最短経路の往復時間に相当し、障害物Sが路面Gに静止
しており、超音波障害物センサを搭載した車両が路面G
を走行して障害物Sに近付き行き過ぎる場合を考える
と、tcの時点で障害物Sを捕足し、taを経てtbの時点で
捕足した後検知不能となって、その後車両は障害物Sを
乗り越えて行き過ぎることになり、t2はtc→ta→tbと変
化していゆく。障害物Sの反射波のピークは、各々t2の
時刻に応じた路面Gからの反射強度に所定の倍率を乗じ
た値にほぼ相当するので、障害物Sのピークをt2に応じ
てなぞってゆくと路面Gだけの反射波の強度の場合と同
様に山形となることが解る。
受信波増幅手段(5)は、受信レベルを処理しやすくす
るために、例えば受信信号v2 *を増幅し、AM検波してAM
検波信号v3を出力する。路面Gが平坦であれば、AM検波
信号v3は路面だけの受信波v3(A)から成り、障害物Sが
路面Gにあれば、障害物Sに対応した受信波v3(B)の成
分も重畳されてAM検波信号として、 v3≒v3(A)+v3(B) が得られる。
るために、例えば受信信号v2 *を増幅し、AM検波してAM
検波信号v3を出力する。路面Gが平坦であれば、AM検波
信号v3は路面だけの受信波v3(A)から成り、障害物Sが
路面Gにあれば、障害物Sに対応した受信波v3(B)の成
分も重畳されてAM検波信号として、 v3≒v3(A)+v3(B) が得られる。
この受信波増幅手段(5)は、AM検波と同時に不要信号
区間t2の信号はマスクしているので、tb〜tcの必要な区
間のみの信号のみがAM検波されてAM検波信号v3が得られ
る。
区間t2の信号はマスクしているので、tb〜tcの必要な区
間のみの信号のみがAM検波されてAM検波信号v3が得られ
る。
ところで、第7図(c)及び(d)に示した受信信号
v2、v2 *は、路面Gの表面が粗いアスファルト等の場合
であり、路面Gの表面が滑らかなコンクリート等の場合
は、第7図(f)及び(g)に示した受信信号v4、v4 *
のようになる。これは、同じアスファルト面で走行して
いても受信信号v2、v2 *が低速で走行している場合に、
受信信号v4、v4 *が高速で走行している場合に相当する
のと同じである。
v2、v2 *は、路面Gの表面が粗いアスファルト等の場合
であり、路面Gの表面が滑らかなコンクリート等の場合
は、第7図(f)及び(g)に示した受信信号v4、v4 *
のようになる。これは、同じアスファルト面で走行して
いても受信信号v2、v2 *が低速で走行している場合に、
受信信号v4、v4 *が高速で走行している場合に相当する
のと同じである。
第7図(e)及び(h)に示すAM検波信号v3及びv5をこ
のままで同一の判定レベルで、例えばv3(A)とv3(B)とを
区別して弁別することは困難である。しかしながら、時
間(tc-tb)の受信波のピークを検出してその時系列的
な変化を観測すると、第7図(d)に点線と一点鎖線と
で示すように、路面Gの反射波のピークは路面Gに応じ
て変化はするものの、その平均値は路面Gの表面状態に
対応した所定の値で、障害物Sのピークは該路面のピー
クから変化して突出した信号として検出することが可能
である。
のままで同一の判定レベルで、例えばv3(A)とv3(B)とを
区別して弁別することは困難である。しかしながら、時
間(tc-tb)の受信波のピークを検出してその時系列的
な変化を観測すると、第7図(d)に点線と一点鎖線と
で示すように、路面Gの反射波のピークは路面Gに応じ
て変化はするものの、その平均値は路面Gの表面状態に
対応した所定の値で、障害物Sのピークは該路面のピー
クから変化して突出した信号として検出することが可能
である。
一方、タイミング指令手段(1)は、指令信号V0をトリ
ガーとして、次のサイクルまでの間にtb〜tcに相当する
時刻を演算するか、あるいは第7図(i)〜(k)に示
すタイミングパルス信号v6a、v6b及びv6cを作成して平均
値演算手段(6)を作動させる。
ガーとして、次のサイクルまでの間にtb〜tcに相当する
時刻を演算するか、あるいは第7図(i)〜(k)に示
すタイミングパルス信号v6a、v6b及びv6cを作成して平均
値演算手段(6)を作動させる。
このタイミング指令手段(1)は、マイクロコンピュー
タ(10)のプログラマブルタイマーで指令信号v0と同等
に作成してもよいし、この指令信号v0によりトリガーさ
れて、所定の時間幅のパルス信号を出力するタイマーIC
により単安定マルチバイブレータ回路を構成してもよ
い。
タ(10)のプログラマブルタイマーで指令信号v0と同等
に作成してもよいし、この指令信号v0によりトリガーさ
れて、所定の時間幅のパルス信号を出力するタイマーIC
により単安定マルチバイブレータ回路を構成してもよ
い。
このようにして得られたタイミングパルス信号v6a、v6b
及びv6cの時間幅はtb、ta-tb及びtc-tbに相当する。
及びv6cの時間幅はtb、ta-tb及びtc-tbに相当する。
受信波増幅手段(5)は、例えば受信信号v4 *を増幅
し、AM検波してAM検波信号v5を得た後、FET(52)のゲ
ート電圧の制御により増幅度が制御できる可変増幅回路
(53)で増幅度を制御された後の受信信号v7を得て平均
値演算手段(6)へ供給される。
し、AM検波してAM検波信号v5を得た後、FET(52)のゲ
ート電圧の制御により増幅度が制御できる可変増幅回路
(53)で増幅度を制御された後の受信信号v7を得て平均
値演算手段(6)へ供給される。
平均値演算手段(6)は、タイミングパルス信号v6cに
より制御されたアナログスイッチ(60)によって、所定
期間の信号のみをサンプリングし、レベルの平均化とホ
ールドを行い、平均レベル信号v8を増幅率変更手段
(8)へ供給する。
より制御されたアナログスイッチ(60)によって、所定
期間の信号のみをサンプリングし、レベルの平均化とホ
ールドを行い、平均レベル信号v8を増幅率変更手段
(8)へ供給する。
増幅率変更手段(8)は、平均レベル信号v8と所望の基
準値とを比較し、平均レベル信号が基準値となるように
FET(52)のゲート電圧をフィードバック制御する。
準値とを比較し、平均レベル信号が基準値となるように
FET(52)のゲート電圧をフィードバック制御する。
ピーク値検出手段(9)は、上述した所定期間の信号の
ピーク電圧を所定の時定数でサンプリング保持して、か
つホールドしてアナログ的な時系列信号v9に変換して比
較手段(110)へ送る、つまり、超音波の送波毎に、反
射波のAM検波信号の所定時間中におけるピーク値を検出
して、それを次のピーク値を検出するまでホールドする
ことにより、ピーク値の時間的変化を表す連続した信号
である時系列信号を出力する。この時系列信号v9は、第
8図(a)に示すように、所定の速度で、例えばアスフ
ァルトを走行中に障害物である路面の突起を通過した時
の波形である。
ピーク電圧を所定の時定数でサンプリング保持して、か
つホールドしてアナログ的な時系列信号v9に変換して比
較手段(110)へ送る、つまり、超音波の送波毎に、反
射波のAM検波信号の所定時間中におけるピーク値を検出
して、それを次のピーク値を検出するまでホールドする
ことにより、ピーク値の時間的変化を表す連続した信号
である時系列信号を出力する。この時系列信号v9は、第
8図(a)に示すように、所定の速度で、例えばアスフ
ァルトを走行中に障害物である路面の突起を通過した時
の波形である。
比較手段(11)は、時系列信号v9を所定の比較レベルと
比較して障害物検知信号v10を出力する。すなわち、路
面に突起があると、時系列信号v9の平均値に対して所定
の比率でレベルが変化するので、比較レベルとの大小を
比較することで第8図(b)に示す障害物検知信号v10
を得ることができる。
比較して障害物検知信号v10を出力する。すなわち、路
面に突起があると、時系列信号v9の平均値に対して所定
の比率でレベルが変化するので、比較レベルとの大小を
比較することで第8図(b)に示す障害物検知信号v10
を得ることができる。
本実施例の場合、ピーク値ないしは受信信号の出力の平
均レベルを略一定に制御するための増幅率自動調整回路
(AGC)を備えているので、平均出力である信号v11及び
信号v8は略一定となり、その代わりAGCの制御電圧であ
る信号v12が路面の粗さ、凹凸等の表面状態を表す出力
電圧レベルとなるので、路面の表面状態を検出すること
ができる。
均レベルを略一定に制御するための増幅率自動調整回路
(AGC)を備えているので、平均出力である信号v11及び
信号v8は略一定となり、その代わりAGCの制御電圧であ
る信号v12が路面の粗さ、凹凸等の表面状態を表す出力
電圧レベルとなるので、路面の表面状態を検出すること
ができる。
また、FET(52)を固定抵抗に変更した他の実施例にお
いて、AGCの機能を停止(OFF)した場合、信号v11や信
号v8の平均値が路面の表面状態に対応した出力レベルと
なるので、同様に路面の表面状態を検出することができ
る。
いて、AGCの機能を停止(OFF)した場合、信号v11や信
号v8の平均値が路面の表面状態に対応した出力レベルと
なるので、同様に路面の表面状態を検出することができ
る。
なお、同一路面であっても、車速によって上述したレベ
ルは変化するので、車速信号により路面のμ(路面の粗
さを定量化した摩擦係数、例えば氷はμ=0、アスファ
ルトはμ≒1)の判定値を変更するようにすれば、より
精度を向上することができることはいうまでもない。粗
さの絶対値は不要だが、μの急変の信号が必要な場合は
信号v8、v11及びv12の変化の信号によりその目的が達成
されることは言うまでもない。
ルは変化するので、車速信号により路面のμ(路面の粗
さを定量化した摩擦係数、例えば氷はμ=0、アスファ
ルトはμ≒1)の判定値を変更するようにすれば、より
精度を向上することができることはいうまでもない。粗
さの絶対値は不要だが、μの急変の信号が必要な場合は
信号v8、v11及びv12の変化の信号によりその目的が達成
されることは言うまでもない。
さらに、上記実施例ではAGCを用いた場合で説明した為
に、路面のピーク値のレベルに対する障害物による変化
のレベルは、略一定の比率であっても固定のしきい値で
判定できたが、AGCのOFFの場合は所定の割合の変化を検
出するようにしきい値を設定して判定するようにすれば
同一の効果が得られることは言うまでもない。また、平
均値演算手段、ピーク値検出手段、比較手段をアナログ
回路で構成したが、マイクロコンピュータとA/D変換器
によりデジタル回路とプログラムにより構成しても同様
の効果が得られることは言うまでもない。この場合のピ
ーク値の時系列的変化はピーク値を時系列的にメモリー
することにより容易に実現できる。さらに、超音波送信
手段及び受信手段を独立に設置したがパルス方式である
ため、マイクロホンを1個で送信、受信用に兼用しても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
に、路面のピーク値のレベルに対する障害物による変化
のレベルは、略一定の比率であっても固定のしきい値で
判定できたが、AGCのOFFの場合は所定の割合の変化を検
出するようにしきい値を設定して判定するようにすれば
同一の効果が得られることは言うまでもない。また、平
均値演算手段、ピーク値検出手段、比較手段をアナログ
回路で構成したが、マイクロコンピュータとA/D変換器
によりデジタル回路とプログラムにより構成しても同様
の効果が得られることは言うまでもない。この場合のピ
ーク値の時系列的変化はピーク値を時系列的にメモリー
することにより容易に実現できる。さらに、超音波送信
手段及び受信手段を独立に設置したがパルス方式である
ため、マイクロホンを1個で送信、受信用に兼用しても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
この発明の一実施例は、上述したように、パルス発振で
あってもその受信波の所定の区間のピーク値をあたかも
連続波であるがごとく時系列的に処理して、そのレベル
の変化の割合から、障害物を検出するという簡単な構成
で連続波が持つ欠点を解消した優れた装置を提供でき
る。
あってもその受信波の所定の区間のピーク値をあたかも
連続波であるがごとく時系列的に処理して、そのレベル
の変化の割合から、障害物を検出するという簡単な構成
で連続波が持つ欠点を解消した優れた装置を提供でき
る。
また、AGCを追加することで、比較のレベルを略一定の
簡単な回路構成にできる効果があり、本センサーの適用
範囲を路面の状態や車速の増減にかかわらず安定化して
広範囲に拡大できる効果がある。
簡単な回路構成にできる効果があり、本センサーの適用
範囲を路面の状態や車速の増減にかかわらず安定化して
広範囲に拡大できる効果がある。
さらに、受信信号のレベルの平均ないしはピーク値の平
均に対応した出力、例えばAGCの出力を路面の粗さの信
号として出力することで、単に障害物のセンサーのみな
らず、路面のすべり易さの情報や路面状態の変化の情報
を出力することで、サスペンション、ブレーキ、4WDや4
WSの制御に有効なセンサーを提供することができる。
均に対応した出力、例えばAGCの出力を路面の粗さの信
号として出力することで、単に障害物のセンサーのみな
らず、路面のすべり易さの情報や路面状態の変化の情報
を出力することで、サスペンション、ブレーキ、4WDや4
WSの制御に有効なセンサーを提供することができる。
なお、取り付け部分及び角度θ(20°±10°)は上述し
た実施例の効果を最大限に発揮できる最適な条件を提供
している。
た実施例の効果を最大限に発揮できる最適な条件を提供
している。
[発明の効果] この発明は、以上説明したとおり、自動車に取り付けら
れた超音波障害物センサであって、間欠的に超音波を発
生させるための第1の指令信号及び所定の時間範囲を示
す第2の指令信号を発生するタイミング指令手段と、上
記第1の指令信号に基づいて超音波信号を発生する超音
波信号発生手段と、上記超音波信号に応答して上記超音
波を斜め前方の路面へ照射する超音波送信手段と、上記
超音波の反射波を受信し受信信号を発生する超音波受信
手段と、上記第2の指令信号に基づいて所定の時間範囲
の受信信号を抽出して増幅し、AM検波してAM検波信号を
出力する受信波増幅手段と、上記超音波の送波毎に、上
記反射波のAM検波信号の所定時間中におけるピーク値を
検出して、それを次のピーク値を検出するまでホールド
することにより、ピーク値の時間的変化を表す連続した
信号である時系列信号を出力するピーク値検出手段と、
上記時系列信号を所定の比較レベルと大小比較して上記
斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す障害物検
知信号を出力する比較手段とを備えたので、反射波の受
信信号の変化の中から障害物による信号の変化のみを有
効に区別して判別することができるという効果を奏す
る。
れた超音波障害物センサであって、間欠的に超音波を発
生させるための第1の指令信号及び所定の時間範囲を示
す第2の指令信号を発生するタイミング指令手段と、上
記第1の指令信号に基づいて超音波信号を発生する超音
波信号発生手段と、上記超音波信号に応答して上記超音
波を斜め前方の路面へ照射する超音波送信手段と、上記
超音波の反射波を受信し受信信号を発生する超音波受信
手段と、上記第2の指令信号に基づいて所定の時間範囲
の受信信号を抽出して増幅し、AM検波してAM検波信号を
出力する受信波増幅手段と、上記超音波の送波毎に、上
記反射波のAM検波信号の所定時間中におけるピーク値を
検出して、それを次のピーク値を検出するまでホールド
することにより、ピーク値の時間的変化を表す連続した
信号である時系列信号を出力するピーク値検出手段と、
上記時系列信号を所定の比較レベルと大小比較して上記
斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す障害物検
知信号を出力する比較手段とを備えたので、反射波の受
信信号の変化の中から障害物による信号の変化のみを有
効に区別して判別することができるという効果を奏す
る。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はこの発明の一実施例のタイミング指令手段を示す回路
図、第3図はこの発明の一実施例の超音波信号発生手段
を示す回路図、第4図はこの発明の一実施例の受信系を
示す回路図、第5図はこの発明の一実施例の一部を示す
側面図、第6図(a)及び(b)はこの発明の一実施例
の一部を示す側面図及び正面図、第7図はこの発明の一
実施例の各部の信号波形を示すタイミングチャート図、
第8図はこの発明の一実施例の各部の信号波形を示すタ
イミングチャート図である。 図において、 (1)……タイミング指令手段、(2)……超音波信号
発生手段、(3)……超音波送信手段、(4)……超音
波受信手段、(5)……受信波増幅手段、(6)……平
均値演算手段、(7)……基準値設定手段、(8)……
増幅率変更手段、(9)……ピーク値検出手段、(10
0)……比較レベル設定手段、(110)……比較手段、
(130)……平均値演算手段である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
はこの発明の一実施例のタイミング指令手段を示す回路
図、第3図はこの発明の一実施例の超音波信号発生手段
を示す回路図、第4図はこの発明の一実施例の受信系を
示す回路図、第5図はこの発明の一実施例の一部を示す
側面図、第6図(a)及び(b)はこの発明の一実施例
の一部を示す側面図及び正面図、第7図はこの発明の一
実施例の各部の信号波形を示すタイミングチャート図、
第8図はこの発明の一実施例の各部の信号波形を示すタ
イミングチャート図である。 図において、 (1)……タイミング指令手段、(2)……超音波信号
発生手段、(3)……超音波送信手段、(4)……超音
波受信手段、(5)……受信波増幅手段、(6)……平
均値演算手段、(7)……基準値設定手段、(8)……
増幅率変更手段、(9)……ピーク値検出手段、(10
0)……比較レベル設定手段、(110)……比較手段、
(130)……平均値演算手段である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】自動車に取り付けられた超音波障害物セン
サであって、 間欠的に超音波を発生させるための第1の指令信号及び
所定の時間範囲を示す第2の指令信号を発生するタイミ
ング指令手段、 上記第1の指令信号に基づいて超音波信号を発生する超
音波信号発生手段、 上記超音波信号に応答して上記超音波を斜め前方の路面
へ照射する超音波送信手段、 上記超音波の反射波を受信し受信信号を発生する超音波
受信手段、 上記第2の指令信号に基づいて所定の時間範囲の受信信
号を抽出して増幅し、AM検波してAM検波信号を出力する
受信波増幅手段、 上記超音波の送波毎に、上記反射波のAM検波信号の所定
時間中におけるピーク値を検出して、それを次のピーク
値を検出するまでホールドすることにより、ピーク値の
時間的変化を表す連続した信号である時系列信号を出力
するピーク値検出手段、 並びに 上記時系列信号を所定の比較レベルと大小比較して上記
斜め前方の所定範囲内の路面の凹凸状態を表す障害物検
知信号を出力する比較手段 を備えたことを特徴とする超音波障害物センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32836189A JPH0743426B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 超音波障害物センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32836189A JPH0743426B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 超音波障害物センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03189583A JPH03189583A (ja) | 1991-08-19 |
| JPH0743426B2 true JPH0743426B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=18209389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32836189A Expired - Lifetime JPH0743426B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 超音波障害物センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743426B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006133156A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス保安装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6080042B2 (ja) * | 2012-12-12 | 2017-02-15 | 国立大学法人山口大学 | 路面状態判別報知装置 |
| JP2016035957A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 東京エレクトロン株式会社 | デバイスの検査方法、プローブカード、インターポーザ及び検査装置 |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP32836189A patent/JPH0743426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006133156A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガス保安装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03189583A (ja) | 1991-08-19 |
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