JP2004003981A - 自動車後退用レーダーによる距離の探測方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車後退用レーダーの誤動作を防止する。
【解決手段】記憶装置１個に距離判断に用いる臨界値１組を記憶させ、その後複数個のセンサーによる測定の結果、得られた反射信号に対して多数回のサンプリングを行い、更に各サンプルの数値と臨界値とを比較し、これによって自動車の後方に障害物があるか、またそれと車体との距離を判断する。中央処理器１０が通路選択ユニット３０を通じて、前述の複数個のセンサーに順次切り換えを行わせ、それによって各センサーの発信する探測信号、或いは受信する反対信号を制御する。センサーが信号を受信すると、Ａ／Ｄ変換回路５０で反射信号をデジタル信号に変換した後、中央処理器１０で距離の判読を行い、これによって車体と障害物の間の距離を知る。
【選択図】図１
【解決手段】記憶装置１個に距離判断に用いる臨界値１組を記憶させ、その後複数個のセンサーによる測定の結果、得られた反射信号に対して多数回のサンプリングを行い、更に各サンプルの数値と臨界値とを比較し、これによって自動車の後方に障害物があるか、またそれと車体との距離を判断する。中央処理器１０が通路選択ユニット３０を通じて、前述の複数個のセンサーに順次切り換えを行わせ、それによって各センサーの発信する探測信号、或いは受信する反対信号を制御する。センサーが信号を受信すると、Ａ／Ｄ変換回路５０で反射信号をデジタル信号に変換した後、中央処理器１０で距離の判読を行い、これによって車体と障害物の間の距離を知る。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
（技術分野）
本発明は、自動車後退用のレーダーによる距離の探測方法及びその装置の一種であるが、更には周囲の環境に基づいて動態パラメータ調整を行うことのできる探測方法であり、これを用いれば、障害物があるかどうか、また障害物と車体の間の距離を正確に判断することができる自動車後退用レーダー探測器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（背景技術、および発明の開示）
自動車後退用レーダー探測器が一般乗用車に設置される際、考慮すべき最大のポイントは、後退用レーダーの動作の正確さが十分に高く、確実に自動車の後退を警告する機能を発揮することができるかどうかである。自動車後退用レーダーに誤作動が発生するかどうかは、外在する環境状態の影響を受ける以外に、またその回路が設計上正確な判断力を持ち、ノイズと実際の障害物から反射してきた信号とを識別することができるかどうかに関係している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、道路の表面が比較的粗い路面、例えば路面に砕石が敷き詰められているような場合であれば、自動車後退用レーダーから発射される超音波信号は放射状に進行するため、粗い路面からの反射信号は、レーダーによって車体後方に障害物が出現したと誤って判断され、警報を鳴らして運転者に知らせるという事態をたやすく招いてしまう。このような誤った警報の作動は使用者を困惑させる。また、ある特定の車種、例えばジープやトラック等においては、車体後部にスペアタイヤ或いはフック等の物体が設置されている場合、超音波信号の反射が起こり、やはり後退用レーダーの誤作動を引き起こす可能性がある。
【０００４】
上記の慣用的な自動車後退用レーダーの誤作動を解決するため、本発明の主な目的は、自動車後退用レーダーによる距離の探測技術を提供することであり、動態更新パラメータによって周囲の環境の現状を理解し、自動車後退用レーダーによる探測の正確性を高めることにある。
【０００５】
本発明のもう一つの目的は、一種の自動車後退用レーダーによる距離の探測技術を提供し、反射信号と前述の臨界値とを比較することで、障害物ではない物によって発生した反射信号を排除し、探測の正確性を更に向上させることである。
【０００６】
本発明の更にもう一つの目的は、一種の自動車後退用レーダーによる距離の探測技術を提供し、自動車後退用レーダーの起動時に、まず各センサーを作動させてテスト信号を発信させ、同時にその反射信号がいつ終了するかを測定し、反射信号終了後の微弱信号を余波信号として、余波信号の持続時間に基づいて１つの遮蔽時間を設定し、それによって引き続き行う正式な測定の際に、余波信号は濾過できるようにし、探測の正確性を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明における距離の探測方法は、主に以下の手順を含む。
【０００８】
距離の長さに従ってｎ個の臨界値を予め設定する。
【０００９】
数個のセンサーが受け取った反射信号に対して、順次全てにｎ回のサンプリングを行い、且つ各反射信号のｎ個のサンプル値を保存する。
【００１０】
今回の各サンプル値と前回の各サンプル値とを比較して、両者に大差がない、或いは等しい場合は、今回の各サンプル値と予め設定した各臨界値とを再度比較して、障害物との間の距離値を求める。反対に、今回のサンプル値と前回のサンプル値との差が比較的大きい場合は、臨界値との比較は行わずに、直接障害物との間の距離値を求める。
【００１１】
また、前述の距離探測方法を実施するために用いる具体的な装置には、以下のものを含む。
【００１２】
中央処理器１個。これは、臨界値を予め設定した記憶装置１個、及び警告機能を発揮できる警報回路１個に接続している。
【００１３】
通路選択ユニット１個。前述の中央処理器によって制御される。
【００１４】
昇圧ユニット１個。この入力端は前述の通路選択ユニットに接続し、出力端はセンサーユニットに接続している。その内、このセンサーユニットは多数個の超音波センサーによって構成されている。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換回路１個。この入力端は通路選択ユニットの出力端に接続しており、反射して来た超音波信号をデジタル方式に変換した後、中央処理器に送り出して演算を行う。
【００１６】
その中で、中央処理器が通路選択ユニットを通じて、各センサーの発信する探測信号或いは受信する反射信号を順次制御し、またＡ／Ｄ変換回路によって反射信号をデジタル信号に変換させた後、中央処理器に送り込んで距離の判読を行い、その結果車体と障害物の間の距離を知ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の構造の特徴、及びその他の目的を詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００１８】
図１によると、本発明の距離探測装置は、その主な構成部分として以下の物を含んでいる。
【００１９】
中央処理器（１０）１個。データを保存するための記憶装置（２０）１個を接続している。
【００２０】
通路選択ユニット（３０）１個。その入力端は、前述の中央処理器（１０）に接続されており、出力端は、それぞれ複数の昇圧回路（４０）に接続されている。
【００２１】
センサーユニット（７０）１個。これは多くの超音波センサーエレメントによって構成され、各センサーエレメントは前述した複数の昇圧回路（４０）にそれぞれ対応して接続されており、昇圧回路（４０）の制御を受けて超音波探測信号を発信する。
【００２２】
信号増幅回路（６０）１個。前述のＡ／Ｄ変換回路（５０）の入力端と通路選択ユニット（３０）の出力端との間に接続され、多数個の演算増幅器によって構成されている。その内第一の演算増幅器の出力端とアース端の間には、余波遮蔽回路（６１）１個が配列されており（図３に示す通り）、その余波遮蔽回路（６１）は主にトランジスタから構成されている。
【００２３】
警報回路（８０）１個。これは中央処理器（１０）によって制御され、警報を発することができるものである。本実施例ではブザーを採用して製作されている。
【００２４】
図２を参照して下さい。この中央処理器（１０）は、ＡＴＭＥＬ社が製造した型式ＡＴ８９Ｃ５１のチップによって構成されており、その接続端子Ｐ００〜Ｐ０７は、前述した記憶装置（２０）のデータ接続端子Ｄ０〜Ｄ７に接続されているほか、同時にまたラッチ（１１）１個を通じて記憶装置（２０）の下位ビット位置の接続端子Ａ７〜Ａ０に接続されている。その記憶装置（２０）の上位ビット位置の接続端子Ａ８〜Ａ１０は、直接中央処理器（１０）のＰ２０〜Ｐ２２に接続されている。その中央処理器（１０）のＰ２３〜Ｐ２７の接続端子は、これとは別に前述したＡ／Ｄ変換回路（５０）に接続されている。
【００２５】
この中央処理器（１０）が記憶装置（２０）内部でのデータの書き込み、読み取りを行おうとすると、まずそのＰ００〜Ｐ０７、Ｐ２０〜Ｐ２２によってビット位置信号を送り出し、同時にそのラッチ（１１）の助けを借りて、記憶装置（２０）内部の特定のビット位置を設定する。読み書きのビット位置設定が終了すると、中央処理器（１０）は記憶装置（２０）のデータ接続端子Ｄ０〜Ｄ７を利用してデータの読み取り／書き込み作業を行うことができる。
【００２６】
前述のＡ／Ｄ変換回路（５０）は、主に抵抗Ｒ１、Ｒ６〜Ｒ１５によって構成された５段階の分圧回路（５１）１個と比較器（５２）１個を含んでいる。この比較器（５２）のプラス側入力端は、信号増幅回路（６０）から送り込まれた信号（図中のＰ３、５接点から）、つまり増幅処理を行った後の超音波反射信号を受け取る。そしてその参考電圧端子は、５段階分圧回路（５１）の出力端に接続している。
【００２７】
前述のセンサーユニット（７０）が受け取った超音波反射信号は、まず通路選択ユニット（３０）を通過した後、信号増幅回路（６０）を経由し、増幅処理を経て、その後比較器（５２）のプラス側の入力端に送り込まれ、５段階分圧回路（５１）が比較器（５２）のマイナス側の入力端に送り出した電圧値との比較を行って、その反射信号のデジタル値を知ることができる。その詳細な比較方法については、下表に記す。
【００２８】
この中央処理器（１０）の出力端子Ｐ２７〜Ｐ２３が異なるデジタル値（０００００〜１１１１１）を出力すると、５段階分圧回路（５１）の各抵抗を通じて分圧した後、表に示したように異なる電圧値を比較器（５２）の反対方向の入力端（マイナス側の入力端）に送り出すことができる。このため、この中央処理器（１０）は二分割法を利用し、異なる電圧を比較器（５２）に順次送出して比較を行った後、比較器（５２）のプラス方向の入力端における反射信号のデジタル値を受け、これによって反射信号のＡ／Ｄ変換を完了することができる。
【００２９】
図３によると、前述の中央処理器（１０）の信号選択端子、つまりＳＥＬ０、ＳＥＬ１の２端子は、通路選択ユニット（３０）内の第一スイッチＩＣ（３１）と第二スイッチＩＣ（３２）とに接続しており、２つのスイッチＩＣ（３１）、（３２）は、前述の昇圧回路（４０）を通じてセンサーユニット（７０）中の各センサー（７１）〜（７４）を制御している。
【００３０】
そして各センサー（７１）〜（７４）が受け取った超音波反射信号は、また２つのスイッチＩＣ（３１）、（３２）を通過した後、信号増幅回路（６０）に送られ、信号増幅回路（６０）内部の３段階の演算増幅器を経由して増幅された後、接続端子Ｐ３、５を通じて前述のＡ／Ｄ変換回路（図２に明示）に送られる。その内、信号増幅回路（６０）における余波遮蔽回路（６１）について、トランジスタが導電するかどうかは、中央処理器（１０）によって決定される。トランジスタが遮断されると、第一演算増幅器の利得が小さくなり、それによって余波の増幅率を抑えることができる。
【００３１】
この中で、中央処理器（１０）が選択端子を通して送出した信号が２つのスイッチＩＣ（３１）、（３２）を制御し、４個のセンサー（７１）〜（７４）の内１つを選択して、超音波探測信号を発信させる。或いは４個の内の１つが、探測して得た反射信号を受け取り、信号増幅回路（６０）に送信し、処理を行う。
【００３２】
本発明の距離探測方法は、各センサー（７１）〜（７４）が起動する際に、まず初期化作業を行い、その後で中央処理器（１０）が各センサーを順次制御して探測信号を発信させ、同時に順次反射して来た信号に対してサンプリングを行うものである。
【００３３】
現在反射してきている信号に対して、中央処理器（１０）は１１８μｓ（信号が２ｃｍ伝達されるのに要する時間）毎に１回のサンプリングを行い、且つデジタル方式に変換して記憶装置（２０）内に保存する。センサー（７１）〜（７４）の有効探測距離は５ｍであるため、中央処理器（１０）は、反射して来た信号１個に対して必ず２５０のサンプリングと変換を実施しなければならない。
【００３４】
図４に示すように、各センサー（７１）〜（７４）による第一巡目の探測動作が終了すると、記憶装置（２０）内には、既に各センサー（７１）〜（７４）が第一巡目に探測した数値が保存されている。ここでは第一センサー（７１）から第四センサー（７４）までの探測数値をそれぞれｍＸｎ、ｍＹｎ、ｍＺｎ、ｍＷｎで表示している。下付の記号ｎは第ｎ番目のサンプルであることを表し、記号ｍは第ｍ巡目の探測動作によることを表している。また、この記憶装置（２０）内部には既に比較のための臨界値Ｖｎが予め設定されている。反射信号は反射の距離の違いによってその信号強度が変化するはずであるため、比較用の臨界値Ｖ１〜Ｖ２５０もまた距離に基づいて異なる数値が設定されており、Ｖ１＞Ｖ２５０である。
【００３５】
図５は本発明の距離探測方法の動作プロセス図である。各センサー（７１）〜（７４）の起動時には、まず初期化設定が行われる。初期化設定は以下の内容を含む。記憶装置（２０）内部の各センサー（７１）〜（７４）が、以前に保存した数値は完全に消去される。また、始めに各センサー（７１）〜（７４）を作動させて超音波テスト信号を発信し、それと同時にその反射信号がいつ終了するかを測定し、反射信号が終了した後の微弱信号を余波信号とみなして、余波信号の継続時間に基づいて遮蔽時間を設定し、それによって前述した余波遮蔽回路（６１）内にあるトランジスタの導電／遮断時間を決定し、続いて行う正式な測定の際に、余波信号を濾過することができるようにする。
【００３６】
初期化設定が完了した後、正式なセンシングを行う。各センサー（７１）〜（７４）の第一巡目の反射信号に対して前述したようなサンプリングと変換を行い、更に記憶装置（２０）に順次保存した後、臨界値Ｖｎと１つ１つ比較を行う。まず第一のセンサー（７１）に関して、その反射信号にサンプリングと変換を行った後の数値が臨界値より大きいかどうか、つまり１Ｘｎ＞Ｖｎであるかどうかを判断する。超音波を利用して伝達を行う際に、エネルギーは主にセンサー（７１）〜（７４）の向いている方向に集中する。そのため、その方向にある障害物が比較的強い反射を起こすはずである。それに反して、その他の方向から反射して来る信号は比較的弱い。このため、反射して来る信号の強度を測定するだけで、障害物があるかどうかを判定することができる。反射して来る信号Ｘｎが臨界値Ｖｎより大きければ、障害物があると判定する。サンプル値は順次保存をしていく方式を採用しているため、サンプル番号ｎに２ｃｍを掛ければ、障害物との間の距離を得ることができる。２５０個のサンプル値を１つ１つ比較した結果、何れも臨界値より小さければ、センサー（７１）〜（７４）はどのような障害物も探測しなかったとみなす。このように繰り返し４つのセンサー（７１）〜（７４）における全てのサンプル値と臨界値とを比較した後、４つのセンサー（７１）〜（７４）の測定によって得られた相対応する４つの距離値を比較して、その内の最小値を障害物との間の実際の距離とみなす。そして中央処理器（１０）は、実際の距離値を得た後、数値の大小（つまり距離の長さ）に基づいて、前述した警報回路（８０）を制御して異なる周波数の警報音を鳴らす。
【００３７】
また、図４によると、前述の４つのセンサー（７１）〜（７４）が第二巡目の探測動作を行う際（ｍ＝２である時）、中央処理器（１０）は再度反射信号に対してサンプリングと変換を行い、その記憶装置（２０）の中に保存する（２Ｘｎ、２Ｙｎ、２Ｚｎ、２Ｗｎ）。同時に、前回のサンプル値は依然として残されているため、環境状態のパラメータが記録されていることになる。
【００３８】
図５では、第二回目の距離計算を行う時（記憶装置（２０）の内部に既に前回のサンプル値が保存されている）、今回のサンプル値は、始めに前回のサンプル値との比較（ｍＸｎ＝（ｍ−１）Ｘｎであるかどうかを判断する）を行い、もしも両者の数値が等しいか近い場合は、現在の周囲の環境にはそれほど大きな変化はないことを意味する。そのため両者の数値が近い場合は、再度臨界値Ｖｎとの比較を行う。前回のサンプル値と今回のサンプル値とを比較して、両者の差が比較的大きいことがわかった場合は、現在の環境中に障害物があることを意味し、そのサンプル値の番号ｎに２ｃｍを掛けることにより、障害物との間の距離を得ることができる。このように、繰り返し４組のサンプル値を比較して４個の距離値を得た後、同じようにその最小値を取って、それが障害物との間の実際の距離であるとみなす。中央処理器（１０）は、同様にその実際の距離値に基づいて異なる周波数による警報を決定し、警報回路（８０）を制御して警報を鳴らす。
【００３９】
以後、各回の距離探測計算では、その回のサンプル値を用いて前回のサンプル値との比較を最初に行った後、再度臨海値との比較を行う。これによって本発明は動態修正パラメータの効果を持つことになり、距離探測の正確性を大いに向上させる。
【００４０】
以上に述べた事柄は、本発明の比較的優れた実施例の具体的な説明となるが、それによって本発明の申請する特許の範囲を制限するものではない。更に言えば、本発明は明らかに前述の長所を持っているばかりか、その上既存のものと比較しても明らかに効果の増進が見られる。このため、本発明の設計は発明特許の要件に合致しているため、ここに法に基づいて書類を整え、申請を行うものである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法とその装置によれば、中央処理器１個が通路選択ユニット１個を通じて、前述の複数個のセンサーに順次切り換えを行わせ、それによって各センサーの発信する探測信号、或いは受信する反射信号を制御する。センサーが信号を受信すると、Ａ／Ｄ変換回路１個を経由することで反射信号をデジタル信号に変換した後、中央処理器に送り込んで距離の判読を行い、これによって車体と障害物の間の距離を知ることができる。つまり、動態更新パラメータによって周囲の環境の現状を理解し、自動車後退用レーダーによる探測の正確性を高めることができる。また、障害物ではない物によって発生した反射信号を排除し、探測の正確性を更に向上させることができる。さらに、自動車後退用レーダーの起動時に、まず各センサーを作動させてテスト信号を発信させ、同時にその反射信号がいつ終了するかを測定し、反射信号終了後の微弱信号を余波信号として、余波信号の持続時間に基づいて１つの遮蔽時間を設定し、それによって引き続き行う正式な測定の際に、余波信号は濾過できるようにし、探測の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の距離探測装置のブロック図。
【図２】本発明の中央処理器、記憶装置、Ａ／Ｄ変換回路、及び警報回路の詳細な回路図。
【図３】本発明の発信／受信回路、昇圧回路、通路選択ユニット、信号増幅回路の詳細な回路図。
【図４】本発明の記憶装置内部におけるデータ保存見取り図。
【図５】本発明の距離探測方法のプロセス図。
（一） 図番号
（１０）中央処理器 （１１）ラッチ
（２０）記憶装置 （３０）通路選択ユニット
（４０）昇圧回路 （５０）Ａ／Ｄ変換回路
（５１）分圧回路 （５２）比較器
（６０）信号増幅回路 （６１）余波遮蔽回路
（７０）センサーユニット
（７１）〜（７４）センサー
（８０）警報回路
【発明の属する技術分野】
（技術分野）
本発明は、自動車後退用のレーダーによる距離の探測方法及びその装置の一種であるが、更には周囲の環境に基づいて動態パラメータ調整を行うことのできる探測方法であり、これを用いれば、障害物があるかどうか、また障害物と車体の間の距離を正確に判断することができる自動車後退用レーダー探測器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（背景技術、および発明の開示）
自動車後退用レーダー探測器が一般乗用車に設置される際、考慮すべき最大のポイントは、後退用レーダーの動作の正確さが十分に高く、確実に自動車の後退を警告する機能を発揮することができるかどうかである。自動車後退用レーダーに誤作動が発生するかどうかは、外在する環境状態の影響を受ける以外に、またその回路が設計上正確な判断力を持ち、ノイズと実際の障害物から反射してきた信号とを識別することができるかどうかに関係している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、道路の表面が比較的粗い路面、例えば路面に砕石が敷き詰められているような場合であれば、自動車後退用レーダーから発射される超音波信号は放射状に進行するため、粗い路面からの反射信号は、レーダーによって車体後方に障害物が出現したと誤って判断され、警報を鳴らして運転者に知らせるという事態をたやすく招いてしまう。このような誤った警報の作動は使用者を困惑させる。また、ある特定の車種、例えばジープやトラック等においては、車体後部にスペアタイヤ或いはフック等の物体が設置されている場合、超音波信号の反射が起こり、やはり後退用レーダーの誤作動を引き起こす可能性がある。
【０００４】
上記の慣用的な自動車後退用レーダーの誤作動を解決するため、本発明の主な目的は、自動車後退用レーダーによる距離の探測技術を提供することであり、動態更新パラメータによって周囲の環境の現状を理解し、自動車後退用レーダーによる探測の正確性を高めることにある。
【０００５】
本発明のもう一つの目的は、一種の自動車後退用レーダーによる距離の探測技術を提供し、反射信号と前述の臨界値とを比較することで、障害物ではない物によって発生した反射信号を排除し、探測の正確性を更に向上させることである。
【０００６】
本発明の更にもう一つの目的は、一種の自動車後退用レーダーによる距離の探測技術を提供し、自動車後退用レーダーの起動時に、まず各センサーを作動させてテスト信号を発信させ、同時にその反射信号がいつ終了するかを測定し、反射信号終了後の微弱信号を余波信号として、余波信号の持続時間に基づいて１つの遮蔽時間を設定し、それによって引き続き行う正式な測定の際に、余波信号は濾過できるようにし、探測の正確性を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明における距離の探測方法は、主に以下の手順を含む。
【０００８】
距離の長さに従ってｎ個の臨界値を予め設定する。
【０００９】
数個のセンサーが受け取った反射信号に対して、順次全てにｎ回のサンプリングを行い、且つ各反射信号のｎ個のサンプル値を保存する。
【００１０】
今回の各サンプル値と前回の各サンプル値とを比較して、両者に大差がない、或いは等しい場合は、今回の各サンプル値と予め設定した各臨界値とを再度比較して、障害物との間の距離値を求める。反対に、今回のサンプル値と前回のサンプル値との差が比較的大きい場合は、臨界値との比較は行わずに、直接障害物との間の距離値を求める。
【００１１】
また、前述の距離探測方法を実施するために用いる具体的な装置には、以下のものを含む。
【００１２】
中央処理器１個。これは、臨界値を予め設定した記憶装置１個、及び警告機能を発揮できる警報回路１個に接続している。
【００１３】
通路選択ユニット１個。前述の中央処理器によって制御される。
【００１４】
昇圧ユニット１個。この入力端は前述の通路選択ユニットに接続し、出力端はセンサーユニットに接続している。その内、このセンサーユニットは多数個の超音波センサーによって構成されている。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換回路１個。この入力端は通路選択ユニットの出力端に接続しており、反射して来た超音波信号をデジタル方式に変換した後、中央処理器に送り出して演算を行う。
【００１６】
その中で、中央処理器が通路選択ユニットを通じて、各センサーの発信する探測信号或いは受信する反射信号を順次制御し、またＡ／Ｄ変換回路によって反射信号をデジタル信号に変換させた後、中央処理器に送り込んで距離の判読を行い、その結果車体と障害物の間の距離を知ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の構造の特徴、及びその他の目的を詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００１８】
図１によると、本発明の距離探測装置は、その主な構成部分として以下の物を含んでいる。
【００１９】
中央処理器（１０）１個。データを保存するための記憶装置（２０）１個を接続している。
【００２０】
通路選択ユニット（３０）１個。その入力端は、前述の中央処理器（１０）に接続されており、出力端は、それぞれ複数の昇圧回路（４０）に接続されている。
【００２１】
センサーユニット（７０）１個。これは多くの超音波センサーエレメントによって構成され、各センサーエレメントは前述した複数の昇圧回路（４０）にそれぞれ対応して接続されており、昇圧回路（４０）の制御を受けて超音波探測信号を発信する。
【００２２】
信号増幅回路（６０）１個。前述のＡ／Ｄ変換回路（５０）の入力端と通路選択ユニット（３０）の出力端との間に接続され、多数個の演算増幅器によって構成されている。その内第一の演算増幅器の出力端とアース端の間には、余波遮蔽回路（６１）１個が配列されており（図３に示す通り）、その余波遮蔽回路（６１）は主にトランジスタから構成されている。
【００２３】
警報回路（８０）１個。これは中央処理器（１０）によって制御され、警報を発することができるものである。本実施例ではブザーを採用して製作されている。
【００２４】
図２を参照して下さい。この中央処理器（１０）は、ＡＴＭＥＬ社が製造した型式ＡＴ８９Ｃ５１のチップによって構成されており、その接続端子Ｐ００〜Ｐ０７は、前述した記憶装置（２０）のデータ接続端子Ｄ０〜Ｄ７に接続されているほか、同時にまたラッチ（１１）１個を通じて記憶装置（２０）の下位ビット位置の接続端子Ａ７〜Ａ０に接続されている。その記憶装置（２０）の上位ビット位置の接続端子Ａ８〜Ａ１０は、直接中央処理器（１０）のＰ２０〜Ｐ２２に接続されている。その中央処理器（１０）のＰ２３〜Ｐ２７の接続端子は、これとは別に前述したＡ／Ｄ変換回路（５０）に接続されている。
【００２５】
この中央処理器（１０）が記憶装置（２０）内部でのデータの書き込み、読み取りを行おうとすると、まずそのＰ００〜Ｐ０７、Ｐ２０〜Ｐ２２によってビット位置信号を送り出し、同時にそのラッチ（１１）の助けを借りて、記憶装置（２０）内部の特定のビット位置を設定する。読み書きのビット位置設定が終了すると、中央処理器（１０）は記憶装置（２０）のデータ接続端子Ｄ０〜Ｄ７を利用してデータの読み取り／書き込み作業を行うことができる。
【００２６】
前述のＡ／Ｄ変換回路（５０）は、主に抵抗Ｒ１、Ｒ６〜Ｒ１５によって構成された５段階の分圧回路（５１）１個と比較器（５２）１個を含んでいる。この比較器（５２）のプラス側入力端は、信号増幅回路（６０）から送り込まれた信号（図中のＰ３、５接点から）、つまり増幅処理を行った後の超音波反射信号を受け取る。そしてその参考電圧端子は、５段階分圧回路（５１）の出力端に接続している。
【００２７】
前述のセンサーユニット（７０）が受け取った超音波反射信号は、まず通路選択ユニット（３０）を通過した後、信号増幅回路（６０）を経由し、増幅処理を経て、その後比較器（５２）のプラス側の入力端に送り込まれ、５段階分圧回路（５１）が比較器（５２）のマイナス側の入力端に送り出した電圧値との比較を行って、その反射信号のデジタル値を知ることができる。その詳細な比較方法については、下表に記す。
この中央処理器（１０）の出力端子Ｐ２７〜Ｐ２３が異なるデジタル値（０００００〜１１１１１）を出力すると、５段階分圧回路（５１）の各抵抗を通じて分圧した後、表に示したように異なる電圧値を比較器（５２）の反対方向の入力端（マイナス側の入力端）に送り出すことができる。このため、この中央処理器（１０）は二分割法を利用し、異なる電圧を比較器（５２）に順次送出して比較を行った後、比較器（５２）のプラス方向の入力端における反射信号のデジタル値を受け、これによって反射信号のＡ／Ｄ変換を完了することができる。
【００２９】
図３によると、前述の中央処理器（１０）の信号選択端子、つまりＳＥＬ０、ＳＥＬ１の２端子は、通路選択ユニット（３０）内の第一スイッチＩＣ（３１）と第二スイッチＩＣ（３２）とに接続しており、２つのスイッチＩＣ（３１）、（３２）は、前述の昇圧回路（４０）を通じてセンサーユニット（７０）中の各センサー（７１）〜（７４）を制御している。
【００３０】
そして各センサー（７１）〜（７４）が受け取った超音波反射信号は、また２つのスイッチＩＣ（３１）、（３２）を通過した後、信号増幅回路（６０）に送られ、信号増幅回路（６０）内部の３段階の演算増幅器を経由して増幅された後、接続端子Ｐ３、５を通じて前述のＡ／Ｄ変換回路（図２に明示）に送られる。その内、信号増幅回路（６０）における余波遮蔽回路（６１）について、トランジスタが導電するかどうかは、中央処理器（１０）によって決定される。トランジスタが遮断されると、第一演算増幅器の利得が小さくなり、それによって余波の増幅率を抑えることができる。
【００３１】
この中で、中央処理器（１０）が選択端子を通して送出した信号が２つのスイッチＩＣ（３１）、（３２）を制御し、４個のセンサー（７１）〜（７４）の内１つを選択して、超音波探測信号を発信させる。或いは４個の内の１つが、探測して得た反射信号を受け取り、信号増幅回路（６０）に送信し、処理を行う。
【００３２】
本発明の距離探測方法は、各センサー（７１）〜（７４）が起動する際に、まず初期化作業を行い、その後で中央処理器（１０）が各センサーを順次制御して探測信号を発信させ、同時に順次反射して来た信号に対してサンプリングを行うものである。
【００３３】
現在反射してきている信号に対して、中央処理器（１０）は１１８μｓ（信号が２ｃｍ伝達されるのに要する時間）毎に１回のサンプリングを行い、且つデジタル方式に変換して記憶装置（２０）内に保存する。センサー（７１）〜（７４）の有効探測距離は５ｍであるため、中央処理器（１０）は、反射して来た信号１個に対して必ず２５０のサンプリングと変換を実施しなければならない。
【００３４】
図４に示すように、各センサー（７１）〜（７４）による第一巡目の探測動作が終了すると、記憶装置（２０）内には、既に各センサー（７１）〜（７４）が第一巡目に探測した数値が保存されている。ここでは第一センサー（７１）から第四センサー（７４）までの探測数値をそれぞれｍＸｎ、ｍＹｎ、ｍＺｎ、ｍＷｎで表示している。下付の記号ｎは第ｎ番目のサンプルであることを表し、記号ｍは第ｍ巡目の探測動作によることを表している。また、この記憶装置（２０）内部には既に比較のための臨界値Ｖｎが予め設定されている。反射信号は反射の距離の違いによってその信号強度が変化するはずであるため、比較用の臨界値Ｖ１〜Ｖ２５０もまた距離に基づいて異なる数値が設定されており、Ｖ１＞Ｖ２５０である。
【００３５】
図５は本発明の距離探測方法の動作プロセス図である。各センサー（７１）〜（７４）の起動時には、まず初期化設定が行われる。初期化設定は以下の内容を含む。記憶装置（２０）内部の各センサー（７１）〜（７４）が、以前に保存した数値は完全に消去される。また、始めに各センサー（７１）〜（７４）を作動させて超音波テスト信号を発信し、それと同時にその反射信号がいつ終了するかを測定し、反射信号が終了した後の微弱信号を余波信号とみなして、余波信号の継続時間に基づいて遮蔽時間を設定し、それによって前述した余波遮蔽回路（６１）内にあるトランジスタの導電／遮断時間を決定し、続いて行う正式な測定の際に、余波信号を濾過することができるようにする。
【００３６】
初期化設定が完了した後、正式なセンシングを行う。各センサー（７１）〜（７４）の第一巡目の反射信号に対して前述したようなサンプリングと変換を行い、更に記憶装置（２０）に順次保存した後、臨界値Ｖｎと１つ１つ比較を行う。まず第一のセンサー（７１）に関して、その反射信号にサンプリングと変換を行った後の数値が臨界値より大きいかどうか、つまり１Ｘｎ＞Ｖｎであるかどうかを判断する。超音波を利用して伝達を行う際に、エネルギーは主にセンサー（７１）〜（７４）の向いている方向に集中する。そのため、その方向にある障害物が比較的強い反射を起こすはずである。それに反して、その他の方向から反射して来る信号は比較的弱い。このため、反射して来る信号の強度を測定するだけで、障害物があるかどうかを判定することができる。反射して来る信号Ｘｎが臨界値Ｖｎより大きければ、障害物があると判定する。サンプル値は順次保存をしていく方式を採用しているため、サンプル番号ｎに２ｃｍを掛ければ、障害物との間の距離を得ることができる。２５０個のサンプル値を１つ１つ比較した結果、何れも臨界値より小さければ、センサー（７１）〜（７４）はどのような障害物も探測しなかったとみなす。このように繰り返し４つのセンサー（７１）〜（７４）における全てのサンプル値と臨界値とを比較した後、４つのセンサー（７１）〜（７４）の測定によって得られた相対応する４つの距離値を比較して、その内の最小値を障害物との間の実際の距離とみなす。そして中央処理器（１０）は、実際の距離値を得た後、数値の大小（つまり距離の長さ）に基づいて、前述した警報回路（８０）を制御して異なる周波数の警報音を鳴らす。
【００３７】
また、図４によると、前述の４つのセンサー（７１）〜（７４）が第二巡目の探測動作を行う際（ｍ＝２である時）、中央処理器（１０）は再度反射信号に対してサンプリングと変換を行い、その記憶装置（２０）の中に保存する（２Ｘｎ、２Ｙｎ、２Ｚｎ、２Ｗｎ）。同時に、前回のサンプル値は依然として残されているため、環境状態のパラメータが記録されていることになる。
【００３８】
図５では、第二回目の距離計算を行う時（記憶装置（２０）の内部に既に前回のサンプル値が保存されている）、今回のサンプル値は、始めに前回のサンプル値との比較（ｍＸｎ＝（ｍ−１）Ｘｎであるかどうかを判断する）を行い、もしも両者の数値が等しいか近い場合は、現在の周囲の環境にはそれほど大きな変化はないことを意味する。そのため両者の数値が近い場合は、再度臨界値Ｖｎとの比較を行う。前回のサンプル値と今回のサンプル値とを比較して、両者の差が比較的大きいことがわかった場合は、現在の環境中に障害物があることを意味し、そのサンプル値の番号ｎに２ｃｍを掛けることにより、障害物との間の距離を得ることができる。このように、繰り返し４組のサンプル値を比較して４個の距離値を得た後、同じようにその最小値を取って、それが障害物との間の実際の距離であるとみなす。中央処理器（１０）は、同様にその実際の距離値に基づいて異なる周波数による警報を決定し、警報回路（８０）を制御して警報を鳴らす。
【００３９】
以後、各回の距離探測計算では、その回のサンプル値を用いて前回のサンプル値との比較を最初に行った後、再度臨海値との比較を行う。これによって本発明は動態修正パラメータの効果を持つことになり、距離探測の正確性を大いに向上させる。
【００４０】
以上に述べた事柄は、本発明の比較的優れた実施例の具体的な説明となるが、それによって本発明の申請する特許の範囲を制限するものではない。更に言えば、本発明は明らかに前述の長所を持っているばかりか、その上既存のものと比較しても明らかに効果の増進が見られる。このため、本発明の設計は発明特許の要件に合致しているため、ここに法に基づいて書類を整え、申請を行うものである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法とその装置によれば、中央処理器１個が通路選択ユニット１個を通じて、前述の複数個のセンサーに順次切り換えを行わせ、それによって各センサーの発信する探測信号、或いは受信する反射信号を制御する。センサーが信号を受信すると、Ａ／Ｄ変換回路１個を経由することで反射信号をデジタル信号に変換した後、中央処理器に送り込んで距離の判読を行い、これによって車体と障害物の間の距離を知ることができる。つまり、動態更新パラメータによって周囲の環境の現状を理解し、自動車後退用レーダーによる探測の正確性を高めることができる。また、障害物ではない物によって発生した反射信号を排除し、探測の正確性を更に向上させることができる。さらに、自動車後退用レーダーの起動時に、まず各センサーを作動させてテスト信号を発信させ、同時にその反射信号がいつ終了するかを測定し、反射信号終了後の微弱信号を余波信号として、余波信号の持続時間に基づいて１つの遮蔽時間を設定し、それによって引き続き行う正式な測定の際に、余波信号は濾過できるようにし、探測の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の距離探測装置のブロック図。
【図２】本発明の中央処理器、記憶装置、Ａ／Ｄ変換回路、及び警報回路の詳細な回路図。
【図３】本発明の発信／受信回路、昇圧回路、通路選択ユニット、信号増幅回路の詳細な回路図。
【図４】本発明の記憶装置内部におけるデータ保存見取り図。
【図５】本発明の距離探測方法のプロセス図。
（一） 図番号
（１０）中央処理器 （１１）ラッチ
（２０）記憶装置 （３０）通路選択ユニット
（４０）昇圧回路 （５０）Ａ／Ｄ変換回路
（５１）分圧回路 （５２）比較器
（６０）信号増幅回路 （６１）余波遮蔽回路
（７０）センサーユニット
（７１）〜（７４）センサー
（８０）警報回路
Claims (13)
- 各臨界値が１つの特定の距離値に対応しているｎ個の判断用臨界値を予め設定する工程と、
センサーが受け取った反射信号に対してｎ回のサンプリングを行い、同時にそれぞれを保存し、それによって今回の反射信号からｎ個のサンプル値を得る工程と、
今回の反射信号のｎ個のサンプル値を保存する工程と、
今回サンプリングされた各数値と前回サンプリングされた各数値とを比較して、両者が近い或いは等しい場合は、今回サンプリングされた各数値と予め設定された各臨界値とを再度比較し、障害物との間の距離値を求め、反対に、今回のサンプル値と前回のサンプル値との差が比較的大きい場合は、臨界値との比較をする必要はなく、直接障害物との間の距離値を求める工程と、
を含む自動車後退用レーダーによる距離の探測方法。 - ｎ個のサンプル値の内、１つがそれに対応する臨界値よりも大きい場合、障害物があることを意味するとともに、前記臨界値が１つの特定の距離値を表し、このためセンサーと障害物の間の距離値を速やかに求めることができる請求項１記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法。
- 今回のサンプル値と前回のサンプル値との差が比較的大きい場合、障害物があることを意味し、そのサンプル値の順番は臨界値におけるのと同じ順番で対応しているため、障害物との間の距離値を知ることができる請求項１記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法。
- 少なくとも１つのセンサーは多数のセンサー受発信器から構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法。
- 多数個のセンサー受発信器によって測定の結果得られた各距離値について、その最小値を取って実際の距離値であるとみなすことを特徴とする請求項４記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法。
- 実際の距離値の大きさに基づいて、異なる周波数の警報を決定することを特徴とする請求項５記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測方法。
- 予め臨界値を設定した記憶装置、及び警告機能を持つ警報回路が接続されている中央処理器と、
該中央処理器に接続されている通路選択ユニットと、
各センサーを作動するために、前記通路選択ユニットと多数個のセンサー受発信器から構成されるセンサーユニットとの間に接続されている複数の昇圧回路と、
前記通路選択ユニットと前記中央処理器の間に接続されており、反射信号をデジタル方式に変換した後、前記中央処理器に送り出すＡ／Ｄ変換回路とを備えており、
距離を探測する際に、前記中央処理器によって前記通路選択ユニットが制御され、前記各センサーを順次起動させて探測信号を発信させ、それによって障害物があるかどうかを探測すると同時に前記Ａ／Ｄ変換回路を経由して反射信号をデジタル方式に変換した後、その中央処理器に送り込んで、障害物との間の距離を算出することを特徴とする自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。 - Ａ／Ｄ変換回路は、信号増幅回路を通じて通路選択ユニットと接続された後、再びセンサーユニットに接続されており、
信号増幅回路は、センサーユニットから受け取った反射信号に対して増幅処理を行った後、再びＡ／Ｄ変換回路に送り出すことを特徴とする請求項７記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。 - 中央処理器の出入力端子は、ラッチを通して記憶装置のビット位置端子に接続していることを特徴とする請求項７記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。
- Ａ／Ｄ変換回路は、入力端が中央処理器に接続されている分圧回路と、
一の入力端が信号増幅回路の出力端に接続され、他の入力端が前記分圧回路の出力端に接続されており、出力端が中央処理器に接続してある比較器と
を備えていることを特徴とする請求項７記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。 - 信号増幅回路は、多くの演算増幅器を連結することによって構成されていることを特徴とする請求項１０記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。
- 信号増幅器回路は、第一の演算増幅器の出力端とアース端間に余波遮蔽回路が接続されていることを特徴とする請求項１１記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。
- 警報回路は、ブザーになっていることを特徴とする請求項７記載の自動車後退用レーダーによる距離の探測装置。
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