JP2000214258A

JP2000214258A - 車両用障害物警報装置

Info

Publication number: JP2000214258A
Application number: JP11017736A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakazono; 昌弘中園; Yuji Nakagawa; 裕司中川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-04
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP3531515B2

Abstract

(57)【要約】【課題】反射波形の振幅変動の影響を受けずに反射波の
受信時刻を正確に求めることにより障害物の位置測定精
度のよい車両用障害物警報装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ１５からの信号が送信駆動回路１８
を介して車両に搭載された送受兼用器１６に送られ、送
受兼用器１６より外部へ超音波が送信される。送信され
た超音波は障害物１２に反射し、その反射波が車両に搭
載された送受兼用器１６と受信専用器１７より受信さ
れ、受信信号増幅回路１９により増幅される。送受兼用
器１６と受信専用器１７より受信され、増幅されたそれ
ぞれの受信信号は比較回路２０で、複数の閾値レベルを
基に波形整形され、ＣＰＵ１５に入力される。ＣＰＵ１
５では入力された複数の整形信号に基づいて超音波の受
信時刻が決定され、障害物１２の距離と角度が演算され
て、位置表示器１０へ表示されるとともに、警報ブザー
が鳴動して運転者に警報を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に対する障害
物の位置を検出し、運転者に障害物の存在あるいは接近
を知らせる車両用障害物警報装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波の反射時間差を利用して障害物ま
での位置を計算するものとして特開昭５７−６６３７２
号公報などに開示の技術が提案されている。この従来技
術では、障害物からの反射波形の受信時刻を求める手段
の一部としてワンショットマルチバイブレータを用いて
いる。超音波パルス信号の受信波形は一般に図１５に示
すような立ち上がり波形を成しており、従来技術では受
信波形の振幅がワンショットマルチバイブレータの有す
る閾値レベルを超えた場合に、一定時間のハイレベル信
号を出力するようになっており、この出力信号の立ち上
がり時刻を反射波形の受信時刻として距離の計算を行っ
ている。尚、図１５において、横軸は時刻、縦軸は電圧
を示している。

【０００３】ところが、実際の超音波の受信波形は、
風、温度分布変動、障害物の移動、超音波送波／受波器
の振動等の様々な要因により振幅が変動するため、上記
のワンショットマルチバイブレータやその他コンパレー
タなどのように、一定の閾値レベルで受信波形の立ち上
がりを検出する方式では、図１６（ａ）（ｂ）に示すよ
うに閾値レベルＶ１１付近の受信波形の振幅変動によ
り、レベル比較後の出力（整形波形）が１周期程度ずれ
ることがある。すなわち、図１６（ａ）に示すように本
来の整形波形は時刻ｔ５１でハイレベルとなるのに対し
て、受信波形の振幅が変動した場合、図１６（ｂ）に示
すようにその整形波形は時刻ｔ５１’でハイレベルとな
る。尚、図１６（ａ）（ｂ）のそれぞれにおいて、上は
中心電圧Ｖｃ１１での受信波形、下は整形波形を表して
いる。

【０００４】その結果、受信器に対する距離の検知精
度、あるいは反射波の受信時刻の検知精度は、受信波形
の１周期分の誤差を含むことになり、複数の受信器によ
る求められる障害物からの距離の差から求められる障害
物に対する角度の値は、各々の受信器で生じる誤差の和
に相当する誤差を含むことになる。つまり、障害物の位
置、（距離、角度）の検知精度を向上させることは、反
射波の到達時間測定精度を高めることに帰着する。

【０００５】また、障害物の位置を検知するセンサ５０
において、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、１つの送
受兼用器５２と１つの受信専用器５１により構成される
場合、送受兼用器５２と受信専用器５１との距離Ｌｓを
大きくすると、同じ障害物位置（センサ５０の中心から
の距離と角度）であっても、障害物から遠い方の受信器
が受信するまでの時間、すなわち図１８（ａ）では受信
専用器５１、図１８（ｂ）では送受兼用器５２が受信す
るまでの時間は増加するので、送受兼用器５２と受信専
用器５１の反射波受信時刻の時間差Δｔは、距離Ｌｓが
小さい場合より大きくなる。

【０００６】後述するように上記時間差Δｔよりセンサ
５０と障害物との角度が求まるが、時間差Δｔの変動に
よる角度の変動の影響が少なくなり、角度検出精度は向
上する。しかし、送受兼用器５２と受信専用器５１の間
隔を広げることにより小型化が難しくなり、コスト増や
センサ５０の見栄えも悪くなるなど弊害を生じる。

【０００７】以上の理由により、送受兼用器５２と受信
専用器５１の間隔を広げずに、障害物位置の検知性能を
向上させること、すなわち、反射波の到達時刻の測定精
度を向上させることが重要となる。

【０００８】この様な問題点を解決するために、反射波
形の立ち上がり時刻を正確に求める方法として、実開昭
６０−７４０７１号に記載の技術が提案されている。こ
の方法は、受信波形を全波整流して立ち上がり検出のず
れを半周期に抑える方法であるが、図１７の（ａ）
（ｂ）に示すように閾値レベルＶ１２が１つに固定され
ているため、反射波の振幅の揺らぎによって、整形波形
の立ち上がり時刻が図１７（ａ）に示される時刻ｔ５２
から図１７（ｂ）に示される時刻ｔ５２’に変動して、
結果としてレベル比較後の出力に半周期分のずれが生じ
る。尚、図１７（ａ）（ｂ）のそれぞれにおいて、上は
中心電圧Ｖｃ１２の受信波形を全波整流した波形を、下
は閾値レベルＶ１２により整形した整形波形を示してい
る。

【０００９】また、複数個の閾値レベルを持つ検知回路
を用いて反射波形の有無を検出する方法として、特開昭
６３−３１１１９０号、特開昭６３−３１１１９１号、
特開昭６３−３１１１９２号などに記載の技術が提案さ
れているが、この方式は送波信号の残響部に埋もれた信
号の中から反射波形の有無を検出することを目的として
おり、超音波の波長レベルの精度で反射波形の受信時刻
を求めるためのものではない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の技
術では、障害物により反射した超音波の反射波形の振幅
変動の影響を受けやすく、障害物位置の測定精度に問題
があった。

【００１１】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は反射波形の振幅変動の影響を受けずに
反射波の受信時刻を正確に求めることにより障害物の位
置測定精度のよい車両用障害物警報装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は車両に搭載され超音波信号を
送信する１個以上の送信器と、車両に搭載され送信した
超音波信号の障害物からの反射波を受信する２個以上の
受信器と、前記受信器で受信された超音波信号を増幅す
る増幅手段と、前記増幅手段で増幅された受信信号に基
づいて、前記送信器からの超音波の送信開始時刻から、
各受信器で障害物からの反射波が受信されるまでの経過
時間を測定する時間測定手段と、前記時間測定手段によ
り測定された時間に基づいて障害物までの距離を計算す
る距離計算手段と、前記時間測定手段により測定された
各受信器毎の測定時間の差分を計算し、障害物との角度
を計算する角度計算手段とからなり、前記距離計算手段
と角度計算手段で求めた値から障害物の位置を測定し、
障害物の存在および接近に対し運転者に警報を行う車両
用障害物警報装置において、前記時間測定手段は、各受
信器による受信信号の増幅手段による増幅後のそれぞれ
の信号に対して、所定の閾値レベルと比較して整形信号
を出力する波形整形手段を複数個備え、前記複数の波形
整形手段の閾値レベルをそれぞれ異なるようにし、前記
波形整形手段から得られる複数の整形信号に基づいて反
射波の受信時刻を求めることを特徴とする。

【００１３】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において前記波形整形手段は、１つの波形整形手段の閾
値レベルを各受信器による受信信号波形の中心値とし、
前記中心値をもとに整形された整形信号の立ち上がりあ
るいは立ち下がりの時刻を反射波の受信時刻とすること
を特徴とする。

【００１４】また、請求項３の発明は請求項１，２の発
明において、前記波形整形手段は、閾値レベルとして各
受信器による受信信号波形の中心値より大きな値およ
び、前記中心値より小さな値を用いることを特徴とす
る。

【００１５】また、請求項４の発明は、請求項１，２，
３の発明において、前記時間測定手段は、前記複数の整
形信号をそれぞれ一定時間間隔で２値化サンプリングを
行い、サンプリングにより得られた各整形信号に対応す
るデータ列の中から特定のパターンを検出した場合にの
み反射波の立ち上がり振幅と見なし、その立ち上がり振
幅の属する整形信号の波形パルスの立ち上がりデータの
測定時刻を反射波の受信時刻と決定することを特徴とす
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図２に示すシステム構成図に基づ
いて本発明の車両用障害物警報装置の基本動作を説明す
る。送波信号発生手段１は超音波信号の送信を行うため
の送波信号を発生し、この送波信号に基づいて車両に搭
載された送信器２は超音波信号を外部へ送信する。外部
へ送信された超音波信号が障害物１２に反射された反射
波を車両に搭載された受信器３，４にて受信し、受信器
３，４にて受信された受信信号は増幅手段５により増幅
され、時間測定手段６へ送られる。

【００１７】時間測定手段６は、送波信号発生手段１か
らの送波信号の発生時刻、すなわち送波開始時刻から各
受信器３，４による反射波の受信時刻までの経過時間
（反射時間ｔｎ，ｎ：受信器の数）を測定し、その測定
結果を距離計算手段７、角度計算手段８へと送る。距離
計算手段７では時間測定手段６で測定された反射時間ｔ
ｎより、超音波の音速Ｃ０を用いて障害物１２と各受信
器３，４との距離値Ｌを後述する方法で計算する。ま
た、角度計算手段８は送信器２、受信器３，４の配置に
基づいて各受信器３，４で得られた反射時間ｔｎの差か
ら障害物１２と各受信器３，４とのなす角度値φを計算
する。このように得られた各受信器３，４から障害物１
２までの距離値Ｌと角度値φから、障害物位置計算手段
９は車両と障害物１２との位置を計算し、その結果を位
置表示器１０へ送り表示するとともに、障害物１２の存
在あるいは接近を検出したとして警報ブザー１１を鳴動
して、運転者に警報を行う。

【００１８】ここで、図１８（ａ）（ｂ）を用いて超音
波信号を送受信するセンサと障害物までの距離と角度を
計算する方法を説明する。図１８は、センサ５０と障害
物からの反射波Ｗとの位置関係を示した平面図であり、
センサ５０は超音波信号の送受信兼用の送受兼用器５２
と受信専用の受信専用器５１を備えている。ここで、送
受兼用器５２は図２における送信器２と受信器３の機能
を備えたものに相当し、受信専用器５１は受信器４に相
当する。

【００１９】センサ５０と図示せぬ障害物との距離を
Ｌ、センサ５０の法線をＶ、センサ５０の法線Ｖと図示
せぬ障害物との角度をφ、センサ５０の中心をＯ、送受
兼用器５２と受信専用器５１の距離をＬｓ、障害物から
の反射波Ｗとセンサ５０の角度をθとする。図１８
（ａ）（ｂ）はそれぞれ障害物がセンサ５０の法線Ｖよ
り右方向、左方向にある場合を示しており、送受兼用器
５２から超音波信号を送信した時刻から障害物からの反
射波を送受兼用器５２で受信した時刻までの時間差を反
射時間ｔａ、送受兼用器５２からの超音波信号の送信時
刻と受信専用器５１の受信時刻との時間差を反射時間ｔ
ｂとする。

【００２０】図１８（ａ）に示すように、障害物がセン
サ５０の法線Ｖより右側にある場合、Δｔ＝（ｔｂ−ｔ
ａ）／２とすると、受信専用器５１は受信信号を送受兼
用器５２に比べて遅れて受信するため、Δｔ＞０とな
る。受信専用器５１への反射信号Ｗへ送受兼用器５２よ
り垂線を下ろし、その交点と受信専用器５１との距離を
Ｌｘとすると、 θ＝ｃｏｓ^-1（Ｌｘ／Ｌｓ）＝ｃｏｓ^-1（｜Δｔ｜／
Ａ） φ＝９０°−θ Ｌ＝ｔｂ×Ｃ０／２このときＡ＝Ｌｓ／（２×Ｃ０）、Ｃ０は音速３４０ｍ
／ｓであり、角度φ＞０である。

【００２１】一方、図１８（ｂ）に示すように障害物が
センサ５０の法線Ｖより左側にある場合、Δｔ＝（ｔｂ
−ｔａ）／２とすると、送受兼用器５２は受信信号を受
信専用器５１に比べて遅れて受信するため、Δｔ＜０と
なる。送受兼用器５２への反射信号Ｗへ受信専用器５１
より垂線を下ろし、その交点と送受兼用器５２との距離
をＬｘとすると、 θ＝ｃｏｓ^-1（Ｌｘ／Ｌｓ）＝ｃｏｓ^-1（｜Δｔ｜／
Ａ） φ＝−（９０°−θ）Ｌ＝ｔｂ×Ｃ０／２このときＡ＝Ｌｓ／（２×Ｃ０）、Ｃ０は音速３４０ｍ
／ｓであり、角度φ＜０である。このようにして、セン
サ５０と障害物の距離Ｌと角度φが演算される。このと
き、センサ中心Ｏと障害物の距離に対して、送受兼用器
５２と受信専用器５１との距離Ｌｓ（約３ｃｍ）が十分
短いため、受信専用器５１の反射時間ｔｂより距離を計
算してセンサ５０と障害物の距離Ｌとして近似する。

【００２２】次に、図１の回路ブロック図と図３の回路
図を用いて本発明の車両用障害物警報装置の詳細を説明
する。図２で説明した送波信号発生手段１および時間測
定手段６の一部と距離計算手段７、角度計算手段８、障
害物位置計算手段９は、図１においてマイクロコンピュ
ータ１５（以下ＣＰＵ１５と称する）により構成され、
送波信号の発生制御、時間・距離・角度・障害物位置の
計算、障害物位置の表示信号の生成送信、警報ブザーの
鳴動などの制御処理は、ＣＰＵ１５で実行されるプログ
ラムに基づいて行われる。このＣＰＵ１５は例えば汎用
の８ｂｉｔ型ワンチップマイクロコンピュータで構成さ
れ、内部ＲＯＭに超音波信号制御および障害物位置計算
処理のためのプログラムを記録してある。

【００２３】図２で示した超音波信号の送信器２および
受信器３，４として、図１では送信／受信機能を有する
送受兼用の送受兼用器１６と受信専用の受信専用器１７
の２台で構成され、所定の位置に配置される。本実施例
では図１６で示したように同一平面内にそれぞれの中心
間隔を３ｃｍにして配置している。

【００２４】ＣＰＵ１５からは２５ｍｓ毎に送波指示信
号として例えば４１．７ｋＨｚの矩形パルス信号が約２
００μｓの間、送波信号発生手段１の一部を構成する送
信駆動回路１８に印加され、それに応じて中心周波数４
１．７ｋＨｚの超音波信号が送受兼用器１６から送信さ
れる。送信された超音波信号は障害物が存在すればそれ
によって反射され、送受兼用器１６と受信専用器１７に
よって受信される。送受兼用器１６および受信専用器１
７により受信された受信信号ＶＡ，ＶＢは、それぞれ増
幅手段である受信信号増幅回路１９によって増幅され、
時間測定手段６の一部を構成する比較回路２０に送られ
る。

【００２５】比較回路２０は、図３に示すように構成さ
れ、上記受信信号ＶＡ，ＶＢのそれぞれは、受信信号Ｖ
Ａが波形整形手段である３つのコンパレータ２１Ａ，２
２Ａ，２３Ａにより３つの閾値レベルＶａｃ，Ｖａ２，
Ｖａ１と比較され、各閾値レベルとの大小によりローレ
ベル或いはハイレベルに２値化された整形信号ＶＡＣ，
ＶＡ２，ＶＡ１が生成され、受信信号ＶＢが３つのコン
パレータ２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂにより３つの閾値レベ
ルＶｂｃ，Ｖｂ２，Ｖｂ１と比較され、同じく２値化さ
れた整形信号ＶＢＣ，ＶＢ２，ＶＢ１が生成されＣＰＵ
１５に入力される。

【００２６】このとき、コンパレータ２１Ａ，２１Ｂで
は、その正側より電源Ｖｃｃの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２によ
る抵抗分割により生成した閾値レベルＶａｃ，Ｖｂｃを
入力し、負側より受信信号ＶＡ，ＶＢを入力する。ま
た、コンパレータ２２Ａ，２２Ｂでは、その負側より電
源Ｖｃｃの抵抗Ｒ３１，Ｒ３２による抵抗分割により生
成した閾値レベルＶａ２，Ｖｂ２を入力し、正側より受
信信号ＶＡ，ＶＢを入力する。また、コンパレータ２３
Ａ，２３Ｂでは、正側より電源Ｖｃｃの抵抗Ｒ４１，Ｒ
４２による抵抗分割より生成した閾値レベルＶａ１，Ｖ
ｂ１を入力し、負側より受信信号ＶＡ，ＶＢを入力す
る。

【００２７】この例では、各閾値レベルＶａｃとＶｂ
ｃ、Ｖａ２とＶｂ２、Ｖａ１とＶｂ１をそれぞれ同じに
しているが、それぞれ異なるものとしてもよい。また、
図３においては閾値レベルを３つにしているが、３つ以
上のレベルとしてもよい。

【００２８】尚、図１において、位置表示器１０、警報
ブザー１１、障害物１２は図２と同じである。

【００２９】ＣＰＵ１５は、以下に説明する方法により
一連の超音波送波、受波、障害物位置の計算、表示器へ
の信号送信、ブザー警報処理が行われる。これらの処理
内容を図４のタイミングチャート、図５，図６，図７の
フローチャートに示す。

【００３０】まず、図４、図５をもちいてＣＰＵ１５の
処理のメインルーチンを説明する。図４、図５において
同じ処理には同じ符号を付している。まず、電源投入時
あるいはユーザーリセットにより内部レジスタや入出力
端子などの初期化処理ステップＳ０を行い、ステップＳ
１にて送波開始タイミング待つタイミング制御を行う。

【００３１】一定時間経過後、ステップＳ２で超音波信
号の送波処理を行ったのち、ステップＳ３で、後に詳述
する障害物からの反射波の受信信号の受波サンプリング
処理を行う。サンプリング処理が終了した後、ステップ
Ｓ４では上記した障害物の距離値Ｌ、角度値φの計算処
理が行い、ステップＳ５、Ｓ６で位置表示器１０へ送信
するためのデータの作成、および作成したデータの送信
処理を行う。その後、ステップＳ７で障害物の検知結果
に応じて、障害物の存在および接近に対する運転者に警
報を行うための警報ブザー１１の鳴動制御を行い、一連
の処理が終了し、再度ステップＳ１のタイミング制御に
もどる。このステップＳ１からステップＳＳ７までの一
連の送波、検知処理が、電源投入後ステップＳ０，Ｓ１
による初期化処理のあと、一定間隔で繰り返される。

【００３２】時間はタイマカウンタによって計測されて
おり、タイマカウンタを所定の値に設定し、設定時間経
過時に図６にその一連の処理を示すようなタイマ割込処
理が行われるようにしてある。このタイマ割込処理は
「割込禁止」→「タイマ停止」→「割込前のレジスタ値
を退避」→「タイマカウンタを再設定」→「タイマ割込
要求をクリア」→「タイマ再開」→「サンプリング終了
フラグの設定」→「割込前のレジスタを復元」→「割込
発生許可」→「割込終了」の順で行われる。

【００３３】このようにして送波処理の間隔やサンプリ
ング処理継続時間、ブザー鳴動の周期などを管理し、一
定の間隔で送波から表示出力までの一連の処理を行う。
本実施例ではステップＳ２の送波開始からステップＳ３
の受波サンプリング終了までの時間を４．２ｍｓ、その
後４回５ｍｓ毎にタイマ割込処理を行い、０．８ｍｓの
待ち時間後に再度送波開始とすることで、２５ｍｓ周期
で繰り返し、送波・検知処理を行っている。

【００３４】図１に示すように、ＣＰＵ１５には上記し
た比較回路２０から、受信信号ＶＡ，Ｖｂ毎に以下に示
す３つの整形信号が入力される。受信信号ＶＡ，ＶＢを
受信信号ＶＡ，ＶＢの波形の中心値である中心電圧にあ
たる閾値レベルＶａｃ，Ｖｂｃと比較して、大きい場合
にハイレベル（１表記）、小さい場合にローレベル（０
表記）となるように波形を整形した整形信号ＶＡＣ，Ｖ
ＢＣと、受信信号ＶＡ，ＶＢを閾値レベルＶａｃ，Ｖｂ
ｃより大きな値である上側の閾値レベルＶａ１，Ｖｂ１
と比較して、大きい場合にハイレベル（１表記）、小さ
い場合にローレベル（０表記）となるように波形を整形
した整形信号ＶＡ１，ＶＢ１と、受信信号ＶＡ，ＶＢを
閾値レベルＶａｃ，Ｖｂｃより小さい値である下側の閾
値レベルＶａ２，Ｖｂ２と比較して、大きい場合にロー
レベル（０表記）、小さい場合にハイレベル（１表記）
となるように波形を整形した整形信号ＶＡ２，ＶＢ２で
ある。

【００３５】上記した受波サンプリング方法を説明す
る。上記整形信号をＣＰＵ１５の入力端子から一定時間
毎にハイレベル、ローレベルの２値化サンプリングを行
い、内部メモリに記憶する。サンプリングされたデータ
は時系列に所定のメモリ位置に記録されるようにして、
サンプリングされたデータに対応する時刻をメモリのア
ドレス値から換算する事が出来るようにする。例えば、
サンプリング開始時のデータアドレスをＡ０とし、次の
サンプリングデータのアドレスをＡ１…のようにデータ
を記録するとアドレスＡｎ番地（ｎ：０，１，２…）に
格納されているデータの時刻は、サンプリング開始時刻
＋（ｎ×サンプリング間隔）によって計算することがで
きる。

【００３６】超音波信号の振動中心周波数は上述のよう
に４１．７ｋＨｚとし、サンプリング間隔を４．８μｓ
としてある。上記超音波信号の周波数とサンプリング間
隔の場合では、半周期（１２μｓ）当たり３点のサンプ
リングデータが得られる。図８は送受兼用器１６（以
下、センサＰと称する）による受信信号と、各整形信号
ＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡＣの波形と従来方式による整形信
号、およびサンプリング時刻を示しており、図９は受信
専用器１７（以下、センサＱと称する）において同様に
示している。図１１には、センサＰ、センサＱにおける
サンプリング結果の本発明と従来の比較例を示してあ
り、上３列がセンサＰに関する値、中３列がセンサＱに
関する値、下２列が従来の各センサそれぞれによる値を
示している。

【００３７】このようにして、得られたサンプリングデ
ータを時系列に調べて障害物からの反射波の受信時刻を
決定する。その手順を図７のフローチャートを用いて説
明する。まず、ステップＳ１１で反射波の受信時刻、す
なわち立ち上がり時刻を圏外値に初期化し、ステップＳ
１２でデータを検索するためのデータアドレス値をサン
プリング開始アドレスに初期化し、サンプリングしたデ
ータを一方のセンサＰについて古いものから順に調べて
いき、上記した整形信号ＶＡ２が最初に１になる時刻を
検出する。検出出来ずにサンプリングしたデータが終了
した場合は、立ち上がり時刻は圏外値のままである。す
なわち、ステップＳ１３で検索するデータが終了したか
否かを調べ、データが終了した場合は、後述するステッ
プＸの処理へ移り、立ち上がり時刻は圏外値のままであ
る。データが終了していない場合は、ステップＳ１４へ
行き、上記した整形信号ＶＡ２のデータが１であるか否
かを調べ、整形信号ＶＡ２のデータが１でない場合は、
ステップＳ１６へ行き、次のデータを調べるべくデータ
アドレスを更新し、ステップＳ１３へ移る。

【００３８】また、ステップＳ１４で整形信号ＶＡ２が
１の場合は、ステップＳ１５へ移る。ステップＳ１５で
は、整形信号ＶＡ２が１の場合のサンプリング時刻をＴ
１として時刻Ｔ１の前１時刻分と後５時刻分のサンプリ
ングデータで整形信号ＶＡ１，ＶＡ２に対して次のよう
なパターンとなるか照合する。

【００３９】サンプリング時刻：Ｔ０Ｔ１Ｔ２Ｔ３Ｔ４Ｔ５Ｔ６整形信号ＶＡ１：・０００１１０整形信号ＶＡ２：０１１・００・（・は０か１）このパターンは整形信号ＶＡ２で得られた、閾値レベル
を下回る下側の振幅の後に上側の振幅が現れた場合に得
られ、上記パターンと一致した場合、時刻Ｔ４を受信信
号の波形の立ち上がり振幅とみなす。図１１に示す例で
は、上記パターンに該当して立ち上がり振幅となるのは
時刻ｔ５である。（図１３（ａ）参照）上記パターンに
該当しない場合は、ステップＳ１６へ移り、データアド
レスを更新して、次に整形信号ＶＡ２が１となる時刻を
Ｔ１として上記パターン照合を行う。

【００４０】一方、上記パターンに該当する場合は、上
記立ち上がり振幅が受信信号の中心電圧から立ち上がる
時刻（ゼロクロス位置）を求めるために整形信号ＶＡＣ
を調べる。すなわち、ステップＳ１７へ移り、整形信号
ＶＡＣが１であるか否かを調べる。整形信号ＶＡＣが１
である場合は、ステップＳ１８へ移り立ち上がり時刻に
データアドレス時刻をいれ、１つ前のデータを調べるた
めに、ステップＳ１９でデータを検索するためのデータ
アドレスを１つ前の値とし、スタップＳ１７でその整形
信号ＶＡＣを調べ、その値が１でない値となってステッ
プＸへ移るまで、ステップＳ１７→ステップＳ１８→ス
テップＳ１９→ステップＳ１７を繰り返す。これによ
り、立ち上がり振幅ｔ５の以前の時刻の立ち上がり振幅
が属する整形信号ＶＡＣの波形パルスのデータが０から
１に変化する立ち上がり時刻を反射波の受信時刻とす
る。図１１に示す例では、時刻ｔ４において整形信号Ｖ
ＡＣが０から１に変化しているので、センサＰにより受
信された反射波の受信時刻をｔ４として決定する。（図
１３（ｂ）参照）同様にセンサＱに対しても図７に記載の手順で立ち上が
り振幅と反射波の受信時刻を決定する。図１１の例で
は、センサＱに対する立ち上がり振幅の時刻はｔ１１
で、反射波の受信時刻もｔ１１となる。尚、図７におい
てステップＳ１３〜Ｓ１６により受信信号の立ち上がり
波形が検出され、ステップＳ１７〜Ｓ１９により受信信
号の受信時刻が検出される。

【００４１】上記例ではデータのサンプリング間隔を
４．８μｓとしたが、超音波信号の振動周期以下で複数
の閾値により振動の過程を得ることが出来る値であれば
これに限定するものではない。また、検出のパターンも
サンプリング間隔、設定値に応じてかえることも可能で
ある。

【００４２】図７のステップＸにおいては立ち上がり時
間に圏外値または検出された立ち上がり時刻、すなわち
受信時刻に相当するデータアドレス値が格納されてお
り、センサＰ、センサＱにより受信した反射波の受信時
刻が求められる。

【００４３】このようにしてセンサＰ、センサＱにより
受信した反射波の受信時刻、すなわち立ち上がり時刻が
求められると、上記した方法により送波開始から反射波
受信までの反射時間（ｔａ，ｔｂ）を求め、距離値Ｌを
計算し、センサＰとセンサＱからなるセンサの法線と障
害物となす角度φを計算する。

【００４４】本実施形態では、センサＰとセンサＱを同
一平面内に距離３ｃｍ隔てて配置しており、その間隔が
センサと障害物との距離（数１０ｃｍからｍオーダー）
に対して充分短く、また、センサＰ、センサＱの受信時
刻の差（μｓオーダー）による距離差（ｍｍオーダー）
がセンサ中心と障害物との距離に対して充分短いため、
センサＱと障害物との距離をもって距離Ｌと近似する。
そのため、センサＱの反射時間ｔｂより距離値を計算す
る。

【００４５】ここで、サンプリング開始時刻をｔ０と
し、超音波の送信開始から時刻ｔ０までの経過時間をＴ
ｏｆｆとすると、超音波信号の送信開始からセンサＱの
受信時刻ｔ１１までの反射時間ｔｂはｔｂ＝Ｔｏｆｆ＋（Ｔｓ×１１）（Ｔｓ：サンプリン
グ間隔，４．８μｓ）により求められ、上記したように距離値を計算すること
が出来る。また、センサＰ、センサＱによる立ち上がり
時刻の差分（ΔＴ）はこの例では ΔＴ＝ｔ１１−ｔ４＝７Ｔｓ＝３３．６μｓとなる。この時間差より図１８に記載の方法で計算する
と、障害物の角度はセンサＰ側に約２２度となる。

【００４６】このとき、計算処理時間の短縮のために、
距離値および角度値を上記した計算式より予め計算して
ＲＯＭ内部にテーブルとして記録しておき、得られた受
信時刻の値と時間差からそれぞれに対応する距離値およ
び角度値を検索することで値を計算する方法を用いても
よい。また、上記方法により検出した反射波受信時刻か
ら一定時間以上波形が継続しない場合、反射波と見なさ
ないようにして、外来ノイズを除去する処理を行っても
よい。

【００４７】次に、センサＰの受信信号の波形の振幅が
変動して、図１０に示すようになった場合の処理につい
て説明する。図１０はセンサＰ側の振幅が図８に示す場
合より小さくなり、時刻ｔ０〜ｔ１までの間の振幅波形
が閾値レベルＶａ１を上回らなかった場合の例である。
センサＱ側に関しては変化しないものとする。

【００４８】この波形に対してサンプリングを行った結
果を図１２に示してある。図１２には図１１と同じよう
に、センサＰ、センサＱにおけるサンプリング結果の本
発明と従来の比較例を示してあり、上３列がセンサＰに
関する値、中３列がセンサＱに関する値、下２列が従来
の各センサそれぞれによる値を示している。前述と同様
の方法でセンサＰに対して立ち上がり振幅を求めると同
様の時刻ｔ５となり、整形信号ＶＡＣから反射波の受信
信号の立ち上がり時刻を求めると時刻ｔ４となり、受信
波形の振幅変動が生じても立ち上がり時刻の検出結果は
変わらない。

【００４９】従来例のように、ワンショットマルチバイ
ブレータや１つの閾値によるコンパレータ出力信号を用
いる方式を比較のため図８，図９，図１０，図１１，図
１２のそれぞれにおいてその下部に示してある。これら
の方式では一定の閾値レベルＶａ１，Ｖｂ１を上回った
場合にハイレベルとなる整形信号を生成し、この整形信
号の立ち上がり時刻を各センサＰ、Ｑの反射波の受信時
刻としている。

【００５０】図８、図９、図１０に記載の反射信号に関
して、従来の方式と本発明の方式とで反射波の受信時刻
を測定した結果の比較を図１４に示してある。図８、図
９に記載の受信波形が通常の場合の受信結果（波形例
１）では、従来例ではセンサＰの立ち上がり時刻はｔ１
となり、受信信号の波形の振幅が変動した場合の例であ
る図１０、図９に記載の受信結果（波形例２）では従来
例ではセンサＰの立ち上がり時刻はｔ５となる。その結
果、立ち上がり時刻の時間差から計算される角度値は受
信信号の波形の振幅変動により３３度から１５度まで変
動する。

【００５１】このように、従来の技術では受信波形の振
幅変動によって反射波の受信時刻が変動し、その結果セ
ンサＰ，Ｑ間の受信時刻の差から計算される角度値が変
動したが、本発明によれば上記したようにその変動を無
くすことができる。

【００５２】本実施形態では、距離、角度の計算および
位置表示器、警報処理制御のために汎用の８ｂｉｔワン
チップＣＰＵを用いたが、１６ｂｉｔワンチップＣＰＵ
や専用のＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）を用いて処
理を高速化することも可能である。また、超音波信号を
受信する受信器を２個用いた構成としたが、更に、受波
専用器を１つ加えて３センサ構成として３つの受信時刻
値から３次元的な位置を計算することも可能である。受
信器の配置は同一平面上に限らず、車体の曲面形状に沿
って配置してもよい。

【００５３】

【発明の効果】上記したように、請求項１の発明では、
車両に搭載され超音波信号を送信する１個以上の送信器
と、車両に搭載され送信した超音波信号の障害物からの
反射波を受信する２個以上の受信器と、前記受信器で受
信された超音波信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手
段で増幅された受信信号に基づいて、前記送信器からの
超音波の送信開始時刻から、各受信器で障害物からの反
射波が受信されるまでの経過時間を測定する時間測定手
段と、前記時間測定手段により測定された時間に基づい
て障害物までの距離を計算する距離計算手段と、前記時
間測定手段により測定された各受信器毎の測定時間の差
分を計算し、障害物との角度を計算する角度計算手段と
からなり、前記距離計算手段と角度計算手段で求めた値
から障害物の位置を測定し、障害物の存在および接近に
対し運転者に警報を行う車両用障害物警報装置におい
て、前記時間測定手段は、各受信器による受信信号の増
幅手段による増幅後のそれぞれの信号に対して、所定の
閾値レベルと比較して整形信号を出力する波形整形手段
を複数個備え、前記複数の波形整形手段の閾値レベルを
それぞれ異なるようにし、前記波形整形手段から得られ
る複数の整形信号に基づいて反射波の受信時刻を求める
ため、反射波形の振幅変動の影響を受けずに反射波の受
信時刻を正確に求めることが出来るようになり、位置測
定精度の向上した車両用障害物警報装置を得ることがで
きる。

【００５４】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において前記波形整形手段は、１つの波形整形手段の閾
値レベルを各受信器による受信信号波形の中心値とし、
前記中心値をもとに整形された整形信号の立ち上がりあ
るいは立ち下がりの時刻を反射波の受信時刻とするた
め、請求項１と同様の効果が得られる。

【００５５】また、請求項３の発明は請求項１，２の発
明において、前記波形整形手段は、閾値レベルとして各
受信器による受信信号波形の中心値より大きな値およ
び、前記中心値より小さな値を用いるため、請求項１と
同様の効果が得られる。

【００５６】また、請求項４の発明は、請求項１，２，
３の発明において、前記時間測定手段は、前記複数の整
形信号をそれぞれ一定時間間隔で２値化サンプリングを
行い、サンプリングにより得られた各整形信号に対応す
るデータ列の中から特定のパターンを検出した場合にの
み反射波の立ち上がり振幅と見なし、その立ち上がり振
幅の属する整形信号の波形パルスの立ち上がりデータの
測定時刻を反射波の受信時刻と決定するため、請求項１
と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用障害物警報装置の回路構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の車両用障害物警報装置のシステム構成
を示す構成図である。

【図３】本発明の車両用障害物警報装置の比較回路の構
成を示す回路図である。

【図４】本発明の車両用障害物警報装置のＣＰＵの処理
を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の車両用障害物警報装置のＣＰＵのメイ
ンの処理を示すフローチャートである。

【図６】本発明の車両用障害物警報装置のＣＰＵのタイ
マ割込処理を示すフローチャートである。

【図７】本発明の車両用障害物警報装置のＣＰＵの受信
時刻検出処理を示すフローチャートである。

【図８】センサＰにおける各信号の波形を示す波形図で
ある。

【図９】センサＱにおける各信号の波形を示す波形図で
ある。

【図１０】受信信号の振幅が変動した場合の各信号の波
形を示す波形図である。

【図１１】受信信号の２値サンプリングした状態を示す
状態図である。

【図１２】受信信号の振幅が変動した場合の受信信号の
２値サンプリングした状態を示す状態図である。

【図１３】（ａ）は整形信号ＶＡ１とサンプリング値と
サンプリング時刻の関係を示す関係図、（ｂ）が整形信
号ＶＡＣとサンプリング値とサンプリング時刻の関係を
示す関係図である

【図１４】受信信号の振幅変動の起こる場合とそうでな
い場合における本発明と従来例の角度計算結果の違いを
示す関係図である。

【図１５】障害物からの反射波の受信波形を示す波形図
である。

【図１６】超音波の受信波形とその整形波形を示す波形
図であり、（ａ）は通常時の波形図であり、（ｂ）は振
幅変動時の波形図である。

【図１７】全波整流した受信波形とその整形波形を示す
波形図であり、（ａ）は通常時の波形図であり、（ｂ）
は振幅変動時の波形図である。

【図１８】センサと障害物からの反射波との位置関係を
示す平面図であり、（ａ）は障害物がセンサ法線の右方
向にある場合、（ｂ）は障害物がセンサ法線の左方向に
ある場合の平面図である。

【符号の説明】

１０位置表示器１１警報ブザー１２障害物１５ＣＰＵ１６送受兼用器１７受信専用器１８送信駆動回路１９受信信号増幅回路２０比較回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H180 AA01 BB15 CC11 CC14 LL01 LL07 5J083 AA02 AB12 AB13 AD01 AD07 AD15 AE01 AE06 AE10 AF05 BE25 CA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載され超音波信号を送信する１
個以上の送信器と、車両に搭載され送信した超音波信号の障害物からの反射
波を受信する２個以上の受信器と、前記受信器で受信された超音波信号を増幅する増幅手段
と、前記増幅手段で増幅された受信信号に基づいて、前記送
信器からの超音波の送信開始時刻から、各受信器で障害
物からの反射波が受信されるまでの経過時間を測定する
時間測定手段と、前記時間測定手段により測定された時間に基づいて障害
物までの距離を計算する距離計算手段と、前記時間測定手段により測定された各受信器毎の測定時
間の差分を計算し、障害物との角度を計算する角度計算
手段とからなり、前記距離計算手段と角度計算手段で求めた値から障害物
の位置を測定し、障害物の存在および接近に対し運転者
に警報を行う車両用障害物警報装置において、前記時間測定手段は、各受信器による受信信号の増幅手
段による増幅後のそれぞれの信号に対して、所定の閾値
レベルと比較して整形信号を出力する波形整形手段を複
数個備え、前記複数の波形整形手段の閾値レベルをそれ
ぞれ異なるようにし、前記波形整形手段から得られる複
数の整形信号に基づいて反射波の受信時刻を求めること
を特徴とする車両用障害物警報装置。
【請求項２】前記波形整形手段は、１つの波形整形手
段の閾値レベルを各受信器による受信信号波形の中心値
とし、前記中心値をもとに整形された整形信号の立ち上
がりあるいは立ち下がりの時刻を反射波の受信時刻とす
ることを特徴とする請求項１記載の車両用障害物警報装
置。
【請求項３】前記波形整形手段は、閾値レベルとして
各受信器による受信信号波形の中心値より大きな値およ
び、前記中心値より小さな値を用いることを特徴とする
請求項１，２のいずれかに記載の車両用障害物警報装
置。
【請求項４】前記時間測定手段は、前記複数の整形信
号をそれぞれ一定時間間隔で２値化サンプリングを行
い、サンプリングにより得られた各整形信号に対応する
データ列の中から特定のパターンを検出した場合にのみ
反射波の立ち上がり振幅と見なし、その立ち上がり振幅
の属する整形信号の波形パルスの立ち上がりデータの測
定時刻を反射波の受信時刻と決定することを特徴とする
請求項１から３のいずれかに記載の車両用障害物警報装
置。