JP2004198117A

JP2004198117A - 物体センサー

Info

Publication number: JP2004198117A
Application number: JP2002363364A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Takai; 勝己高井; Masahiro Watanabe; 渡辺　　雅弘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】超音波を応用したパルスレーダー方式物体センサーで、目標物体の存在の有無だけでなく、目標物体の移動の有無も合わせて検出する。
【解決手段】超音波を応用したパルスレーダー方式の物体センサーにおいて、反射波の有無から目標物体の存在を、また前記反射波のレベル変動からあるいは送信波の原信号である連続信号と前記反射波の混合信号からドップラー信号を抽出しその有無から目標物体の移動の有無を、それぞれ検出する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超音波を用い、主として閉じられた空間内での物体あるいは人の静止状態での存在および移動状態での存在を区別して検知する、物体センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波を用いての静止状態の物体検知にはパルスレーダー方式のセンサーが、また移動状態の物体検知にはドップラーレーダー方式のセンサーが各々用いられていた。したがって物体の存在をその静止／移動の状態も含めて検知しようとした場合は、前記２種類のレーダー方式を並行して使用するか、あるいは時間的に交互に切り替えて使用する方法が一般的であった。
【０００３】
しかしこれらの方法はいずれも、２種類のレーダー方式を構成する必要があることから、大きさ、コスト、設置性、消費電力等に問題があり、また２種類のレーダーを時間的に交互に切り替える方式では検知の時間遅れに問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題を解決するため、パルスレーダー方式によって静止物体を検知するとともに、前記パルスレーダーの信号処理部に移動物体検知用機能を付加することにより、ドップラーレーダー方式と同等な移動物体検知機能をも与えようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための第一の手段は、パルスレーダーにおいて目標物体の移動による送信波の実行反射面積の時間変動即ち目標物体からの反射波レベルの時間変動から前記目標物体が移動しているか否かを知る簡易的な方法によるもの、
【０００６】
課題を解決するための第二の手段は、パルスレーダーにおける目標物体からの反射波に前記パルスレーダー送信波の原信号である連続信号を混合し、それを包絡線検波して得られるドップラー信号あるいはその一部分である信号の有無から移動体の存在を知る方法によるもの、
である。
【０００７】
【実施例】
以下、従来例および本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は超音波を用いたパルスレーダーの一般的構成例、図２、図３は各々前記第一の手段、第二の手段を用いての、パルスレーダーに移動物体検知機能を付加させた本発明による物体センサーの構成例、図４は図１、図２、図３に示す構成例の動作説明図である。
【０００８】
図１において、
０は、検知すべき目標物体、
１は、後述の送波器３から目標物体０に向けて送波される信号の原信号（図４(ａ）参照）を連続発振する発振器、
２は、前記発振器１出力を後述のゲート信号発生器６出力(図４（ｂ）参照)でゲートして後述の送波器３入力（図４（ｃ）参照）を生成するゲートＡ、
３は、前記ゲートＡ２出力（図４（ｃ）参照）を目標物体に向けて送波する送波器、
４は、前記送波器３出力の目標物体０からの反射波を受波する受波器、
５は、前期受波器４出力信号（図４（ｄ）参照）を、後述のゲート信号発生器６出力（図４（ｅ）参照）でゲートして前記目標物体０からの反射波成分のみ（図４（ｆ）参照）を抽出するゲートＢ、
６は、前記ゲートＡ２とゲートＢ５のゲートを制御するゲート信号（図４（ｂ）および（ｅ）参照）を生成するゲート信号発生器、
である。
【０００９】
ここで、図４（ｂ）および（ｅ）における送波パルス幅Ｔ１、送波パルス前縁から反射波ゲート前縁までの時間Ｔ２、反射波ゲート時間幅Ｔ３、送波繰返し周期Ｔ４、は各々、
Ｔ１、Ｔ２は、各々センサーから目標物体までの最短距離を超音波が往復するに要する時間よりは短く、かつＴ１＜Ｔ２であること、
Ｔ２＋Ｔ３は、センサーから目標物までの最長距離を超音波が往復するに要する時間よりは長く、かつ前記最長距離より遠方にある目標物体までを超音波が往復するに要する時間よりは短いこと、
また、Ｔ４は、前記目標物体までの最長距離より遠方にある目標物体以外の物体までの超音波往復時間より長いこと、
が要求される。
【００１０】
７は、ゲートＢ５の出力である目標物体０からの反射波を増幅する増幅器、
８は、増幅器７出力を整流・濾波してレベル情報を抽出するレベル検出器、
９は、レベル検出器８出力（図４（ｇ）参照）が一定レベル以上ある場合出力「１」、それ以外の場合出力「０」となる（図４（ｈ）参照）レベル判定機、
である。
以上のごとく構成され動作するパルスレーダーにおいては、レベル検出器８出力「１」の有無により目標物体０の存在の検知が可能であるが、その目標物体０が静止しているか移動しているかの弁別は不可能である。
【００１１】
次に本発明の第一案を図２および図４を用いて説明する。
図２において、
０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、は図１に同じであるので説明は省略する。
１０は、レベル検出器８出力をゲートＢ５のゲート制御信号ごとにピーク検出・保持するピーク検出器（図４（ｉ）参照）、
１１は、ピーク検出器１０出力が一定レベル以上変動しているとき、目標物体は移動中であると判定する移動判定器、
である。
以上のように構成・動作させることにより、本センサーは、目標物体の存在のみでなく、移動の有無を検出することができる。
【００１２】
次に本発明の第２案を図３を用いて説明する。
図３において、
０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、は図１に同じであるので説明は省略する。
１２は、発振器１出力と増幅器７出力を混合する混合器、
１３は、前記混合器１２出力中からドップラー信号あるいはその一部分である包絡線信号を抽出するドップラー信号抽出器、
１４は、前記ドップラー信号抽出器１３出力を整流・濾波するドップラーレベル検出器、
１５は、前記ドップラーレベル検出器１４出力が一定レベル以上ある場合は出力「１」、それ以外の場合は出力「０」を出すドップラーレベル判定機、
である。
以上のように構成・動作させることにより、本センサーは実質的にパルスレーダーにパルスドップラーレーダー機能を付加したものと同等となり、目標物体の存在のみでなく、移動の有無をも正確に検出できる。
【００１３】
【発明の効果】
以上に述べた如く、本発明による超音波を利用したパルスレーダー方式による物体センサーは、物体の存在の有無の検知だけでなく、物体の移動の有無の検出も同時に可能となる。本センサーは、例えば独居老人の安否確認システム用センサーに特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波を応用したパルスレーダーの一般的構成例、
【図２】本発明による超音波パルスレーダーを応用した静止物体および移動物体センサーの第一の構成例、
【図３】本発明による超音波パルスレーダーを応用した静止物体および移動物体センサーの第二の構成例、
【図４】図１、図２、図３、に示す構成例の動作説明図、である。
【符号の説明】
図１、図２、図３、図４において、
０・・・目標物体
１・・・発振器
２・・・ゲートＡ
３・・・送波器
４・・・受波器
５・・・ゲートＢ
６・・・ゲート信号発生器
７・・・増幅器
８・・・レベル検出器
９・・・レベル判定器
１０・・ピーク検出器
１１・・移動判定器
１２・・混合器
１３・・ドップラー信号抽出器
１４・・ドップラーレベル検出器
１５・・ドップラーレベル判定器
(a)・・・発振器１出力信号
(b)・・・ゲートＡ２制御信号、
(c)・・・ゲートＡ２出力信号、
(d)・・・受波器４出力信号、
(e)・・・ゲートＢ５制御信号、
(f)・・・ゲートＢ５出力信号、
(g)・・・レベル検出器８出力信号、
(h)・・・レベル判定器９出力信号、
(i)・・・ピーク検出器１０出力信号、
Ｔ１・・送波パルス幅、
Ｔ２・・送波パルス前縁から反射波ゲート前縁までの時間
Ｔ３・・反射波ゲート時間幅
Ｔ４・・送波繰返し周期、
である。

Claims

超音波を利用したパルスレーダー方式センサーにおいて、送波後所定の時間範囲内の反射波受波の有無から物体の存在を、前記受波した反射波のレベル変動の有無から前記物体の移動の有無を、それぞれ検知することを特徴とする物体センサー。
超音波を利用したパルスレーダー方式センサーにおいて、送波後所定の時間範囲内の反射波受波の有無から物体の存在を、前記受波した反射波とパルスレーダー送信信号の原信号である連続信号を混合して得られるドップラー信号の有無から前記物体の移動の有無を、それぞれ検知することを特徴とする物体センサー。