JP2818025B2 - 超音波測距装置 - Google Patents
超音波測距装置Info
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- JP2818025B2 JP2818025B2 JP2300978A JP30097890A JP2818025B2 JP 2818025 B2 JP2818025 B2 JP 2818025B2 JP 2300978 A JP2300978 A JP 2300978A JP 30097890 A JP30097890 A JP 30097890A JP 2818025 B2 JP2818025 B2 JP 2818025B2
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- Japan
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- ultrasonic
- pulse signal
- distance
- center frequency
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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、超音波パルスを用いて、障害物を含むター
ゲット（物標）までの距離を測定し表示する超音波測距
装置に関するものであり更には他の超音波測距装置との
間に於ける、混信による誤動作を防止する装置に関する
ものである。
ゲット（物標）までの距離を測定し表示する超音波測距
装置に関するものであり更には他の超音波測距装置との
間に於ける、混信による誤動作を防止する装置に関する
ものである。
従来、この種の装置の超音波トランスデューサには、
高感度を得る必要性から、音響−電気変換効率の良い、
狭帯域の圧電振動子が用いられている。従って、使用者
が増加することによって、同一の周波数を用いる装置間
で、混信による誤動作の発生が懸念される。この対策と
して、例えば、特公昭58−40148のごとく、送信時間々
隔を順次ランダムに変更して、数回のパルスの送受信の
結果から、自己の送信による反射波なのか、近くにある
他の同種の装置からの送信波つまり妨害波或はノイズな
のかを識別する方式が知られている。しかし、上記の例
は電波の場合効果的であるが、超音波の場合音速が約34
0m/秒と遅く、送受信に時間がかかるため、応答性の大
幅な劣化を招き、加えて使用者の増加に供い誤動作の確
率が増えるため実用的でない。
高感度を得る必要性から、音響−電気変換効率の良い、
狭帯域の圧電振動子が用いられている。従って、使用者
が増加することによって、同一の周波数を用いる装置間
で、混信による誤動作の発生が懸念される。この対策と
して、例えば、特公昭58−40148のごとく、送信時間々
隔を順次ランダムに変更して、数回のパルスの送受信の
結果から、自己の送信による反射波なのか、近くにある
他の同種の装置からの送信波つまり妨害波或はノイズな
のかを識別する方式が知られている。しかし、上記の例
は電波の場合効果的であるが、超音波の場合音速が約34
0m/秒と遅く、送受信に時間がかかるため、応答性の大
幅な劣化を招き、加えて使用者の増加に供い誤動作の確
率が増えるため実用的でない。
本発明の目的は、この様な従来技術における問題点を
解決し、応答性を向上させると同時に混信による誤動作
を防止して測距精度を高めることの出来る超音波を用い
た測距装置を提供するものである。
解決し、応答性を向上させると同時に混信による誤動作
を防止して測距精度を高めることの出来る超音波を用い
た測距装置を提供するものである。
本発明は上記目的を達成するため基本的には次に示す
ような技術構成を採用するものである。即ち、所定の中
心周波数をもつ超音波パルス信号を送信するとともに、
物標から反射されて帰還した当該超音波パルス信号を受
信する超音波パルス送受信手段、該超音波パルス送受信
手段における該パルスの送受信の情報に基いて物標まで
の距離を測定する測距手段、測定した距離を表示する手
段、複数の中心周波数を用いて帯域濾波された受信パル
ス信号波の夫々の振幅を比較する手段、当該受信パルス
信号波が、自らの送信による反射波なのか否かを判定す
る判定手段、及び該判定手段の結果に基き測距手段によ
る測定距離を該表示手段に表示するか否かを決定する制
御手段とを有する超音波測距装置である。
ような技術構成を採用するものである。即ち、所定の中
心周波数をもつ超音波パルス信号を送信するとともに、
物標から反射されて帰還した当該超音波パルス信号を受
信する超音波パルス送受信手段、該超音波パルス送受信
手段における該パルスの送受信の情報に基いて物標まで
の距離を測定する測距手段、測定した距離を表示する手
段、複数の中心周波数を用いて帯域濾波された受信パル
ス信号波の夫々の振幅を比較する手段、当該受信パルス
信号波が、自らの送信による反射波なのか否かを判定す
る判定手段、及び該判定手段の結果に基き測距手段によ
る測定距離を該表示手段に表示するか否かを決定する制
御手段とを有する超音波測距装置である。
本発明においては、混信による誤動作、或は測距結果
のエラー等を防止するため、自己が送信する超音波パル
ス信号の予め定めた中心周波数を基準に設定するととも
に、受信された超音波パルス信号の振幅とその中心周波
数とを分析することによって、受信された超音波パルス
信号の中心周波数が上記所定中心周波数と一致しかつ最
大の振幅を示すものであれば、自己の送信したパルスが
物標より反射して帰還したものと判断し、又一致しない
場合にはその受信超音波パルスは自己の送信した超音波
パルス信号でないものと判断し、測距結果を無効とする
ものである。
のエラー等を防止するため、自己が送信する超音波パル
ス信号の予め定めた中心周波数を基準に設定するととも
に、受信された超音波パルス信号の振幅とその中心周波
数とを分析することによって、受信された超音波パルス
信号の中心周波数が上記所定中心周波数と一致しかつ最
大の振幅を示すものであれば、自己の送信したパルスが
物標より反射して帰還したものと判断し、又一致しない
場合にはその受信超音波パルスは自己の送信した超音波
パルス信号でないものと判断し、測距結果を無効とする
ものである。
以下に本発明に係る超音波を用いた測距装置の具体例
を図面を参照しながら説明する。
を図面を参照しながら説明する。
即ち第１図は本発明に係る測距装置の基本原理を示す
図であって、 所定の中心周波数をもつ超音波パルス信号を送信する
とともに、物標から反射されて帰還した当該超音波パル
ス信号を受信する超音波パルス送受信手段20、該超音波
パルス送受信手段における該パルスの送受信の情報に基
いて物標までの距離を測定する測距手段30、測定した距
離を表示する手段６、複数の中心周波数を用いて帯域濾
波された受信パルス信号波の夫々の振幅を比較する手段
40、当該受信パルス信号波が自らの送信による反射波な
のか否かを判定する判定手段50、及び該判定手段の結果
に基く測距手段30による測定距離を該表示手段６に表示
するか否か決定する制御手段60とから構成されている。
図であって、 所定の中心周波数をもつ超音波パルス信号を送信する
とともに、物標から反射されて帰還した当該超音波パル
ス信号を受信する超音波パルス送受信手段20、該超音波
パルス送受信手段における該パルスの送受信の情報に基
いて物標までの距離を測定する測距手段30、測定した距
離を表示する手段６、複数の中心周波数を用いて帯域濾
波された受信パルス信号波の夫々の振幅を比較する手段
40、当該受信パルス信号波が自らの送信による反射波な
のか否かを判定する判定手段50、及び該判定手段の結果
に基く測距手段30による測定距離を該表示手段６に表示
するか否か決定する制御手段60とから構成されている。
更に本発明に係る第１図に示される超音波測距装置を
具体的に説明すると、 本発明の実施例を第１図に示す。第１図に於て、１は
アナログスイッチ２よりライン2Aを介して励振のための
送信信号を受けてパルス超音波を送信し、反射物標（図
示しない）からの反射波を受信し、受信信号をライン2A
へ出力する超音波振動子である。
具体的に説明すると、 本発明の実施例を第１図に示す。第１図に於て、１は
アナログスイッチ２よりライン2Aを介して励振のための
送信信号を受けてパルス超音波を送信し、反射物標（図
示しない）からの反射波を受信し、受信信号をライン2A
へ出力する超音波振動子である。
２はライン5Bに出力されるディジタル入力信号5bによ
り切換を制御されるスイッチであって、超音波送信時は
超音波励振周波数発生手段であってかつ後述する測距機
能を有する測距手段30とライン5Aを介して接続され、所
定時間、超音波振動子１の励振周波数信号を2Aに伝達
し、超音波受信時には、増幅手段３と、ライン2Bを介し
て接続され、超音波振動子１から出力される受信信号を
ライン2Aからライン2Bに伝達するアナログスイッチであ
り、ライン5Bのディジタル入力が“H"レベルの時に送信
側に切りかえられ“L"レベルの時に受信側に切り換られ
るように制御されるものである。
り切換を制御されるスイッチであって、超音波送信時は
超音波励振周波数発生手段であってかつ後述する測距機
能を有する測距手段30とライン5Aを介して接続され、所
定時間、超音波振動子１の励振周波数信号を2Aに伝達
し、超音波受信時には、増幅手段３と、ライン2Bを介し
て接続され、超音波振動子１から出力される受信信号を
ライン2Aからライン2Bに伝達するアナログスイッチであ
り、ライン5Bのディジタル入力が“H"レベルの時に送信
側に切りかえられ“L"レベルの時に受信側に切り換られ
るように制御されるものである。
３はライン2Bより入力される受信信号を増幅する増幅
器である。又 ４はライン3Aより増幅器３の出力を受けてその信号を
包絡線検波し、次いで、所定の電圧レベルと比較するこ
とで超音波パルスの受信タイミングでのディジタルパル
スをライン4Aに出力する受信パルス発生回路である。
器である。又 ４はライン3Aより増幅器３の出力を受けてその信号を
包絡線検波し、次いで、所定の電圧レベルと比較するこ
とで超音波パルスの受信タイミングでのディジタルパル
スをライン4Aに出力する受信パルス発生回路である。
５は超音波の送信と受信のタイミングを制御する信号
を例えば前記した励振周波数発生手段及び測距手段30か
ら発生させライン5Bを介して出力し、又超音波振動子１
の励振周波数を所定の値に設定しその信号をライン5Aを
介して出力するとともに、受信パルス発生回路４の出力
をライン4Aから入力して、前記5Bにおけるディジタル信
号発生時期と上記入力時期とのタイミングからより物標
までの距離を測定し、一方上記受信パルス信号がそれぞ
れ入力される互に異る中心周波数をもった複数の帯域フ
ィルター即ち第１の帯域フィルター７、第２の帯域フィ
ルター９、及び第３の帯域フィルター11及び各帯域フィ
ルターに接続された第１のピーク検出器８、第２のピー
ク検出器10、第３のピーク検出器12、及び各ピーク検出
器の出力8A、10A、12Aを入力してそれぞれの振幅を比較
する比較回路41を有しておりそれらのピーク値の中で振
幅が最大となるものを選択するように構成された比較手
段40が設けられ、又その結果に基いて受信した信号が自
分の送信した超音波によるものか否かを中心周波数を基
準として判定する判定手段50を有し、その結果に基いて
表示器６に対して測定した距離情報を伝達する、制御手
段60とから構成された中央制御回路である。
を例えば前記した励振周波数発生手段及び測距手段30か
ら発生させライン5Bを介して出力し、又超音波振動子１
の励振周波数を所定の値に設定しその信号をライン5Aを
介して出力するとともに、受信パルス発生回路４の出力
をライン4Aから入力して、前記5Bにおけるディジタル信
号発生時期と上記入力時期とのタイミングからより物標
までの距離を測定し、一方上記受信パルス信号がそれぞ
れ入力される互に異る中心周波数をもった複数の帯域フ
ィルター即ち第１の帯域フィルター７、第２の帯域フィ
ルター９、及び第３の帯域フィルター11及び各帯域フィ
ルターに接続された第１のピーク検出器８、第２のピー
ク検出器10、第３のピーク検出器12、及び各ピーク検出
器の出力8A、10A、12Aを入力してそれぞれの振幅を比較
する比較回路41を有しておりそれらのピーク値の中で振
幅が最大となるものを選択するように構成された比較手
段40が設けられ、又その結果に基いて受信した信号が自
分の送信した超音波によるものか否かを中心周波数を基
準として判定する判定手段50を有し、その結果に基いて
表示器６に対して測定した距離情報を伝達する、制御手
段60とから構成された中央制御回路である。
６は中央制御回路５における制御手段60からの距離情
報を入力し、距離を表示する表示器である。上記した様
に本発明においては、前記した技術構成に加えて少くと
も前記所定の中心周波数をもつ帯域フィルターを含む互
に異った中心周波数を有する複数の帯域フィルター群を
有しかつ各帯域フィルターを通過した信号のピーク値を
記憶するピークホールド回路とから構成される振幅比較
手段、該振幅比較手段における最大振幅値を示す帯域フ
ィルターの中心周波数が前記所定の中心周波数と一致す
るか否かを判別する判定手段、該判定手段により前記の
一致が確認された場合には当該受信パルス信号は自己が
送信したものであると判断しその測距手段が測定した結
果を該表示手段に表示させ、又一致が確認されない場合
には当該受信パルス信号は自己が送信したものではない
と判断して当該測定結果を該表示手段に表示しないよう
に制御する制御手段とから構成されている超音波測距装
置である。
報を入力し、距離を表示する表示器である。上記した様
に本発明においては、前記した技術構成に加えて少くと
も前記所定の中心周波数をもつ帯域フィルターを含む互
に異った中心周波数を有する複数の帯域フィルター群を
有しかつ各帯域フィルターを通過した信号のピーク値を
記憶するピークホールド回路とから構成される振幅比較
手段、該振幅比較手段における最大振幅値を示す帯域フ
ィルターの中心周波数が前記所定の中心周波数と一致す
るか否かを判別する判定手段、該判定手段により前記の
一致が確認された場合には当該受信パルス信号は自己が
送信したものであると判断しその測距手段が測定した結
果を該表示手段に表示させ、又一致が確認されない場合
には当該受信パルス信号は自己が送信したものではない
と判断して当該測定結果を該表示手段に表示しないよう
に制御する制御手段とから構成されている超音波測距装
置である。
第１図においては上記本発明に係る比較手段40として
３個の異なる帯域フィルターとピーク検出の組を用意
し、それぞれの組におけるピーク検出値を比較してその
中で最も高い振幅を示す帯域フィルターの中心周波数を
選択する。
３個の異なる帯域フィルターとピーク検出の組を用意
し、それぞれの組におけるピーク検出値を比較してその
中で最も高い振幅を示す帯域フィルターの中心周波数を
選択する。
即ち ７は振幅器３の出力をライン3Aから入力し、予め定め
られた中心周波数FC1で受信波をフィルタリングする第
１の帯域通過フィルタであり、 ８は第１の帯域通過フィルタ７の出力をライン7Aから
入力し、その振幅の最大値を検出しその値を比較制御回
路41に伝達する第１のピーク検出器である。
られた中心周波数FC1で受信波をフィルタリングする第
１の帯域通過フィルタであり、 ８は第１の帯域通過フィルタ７の出力をライン7Aから
入力し、その振幅の最大値を検出しその値を比較制御回
路41に伝達する第１のピーク検出器である。
又９は増幅器３の出力をライン3Aから入力し、予め定
められた中心周波数FC2で受信波をフィルタリングする
第２の帯域通過フィルタであり、 10は第２の帯域通過フィルタ９の出力をライン9Aから
入力し、その振幅の最大値を検出して、その値を比較回
路41に伝達する第２のピーク検出器である。
められた中心周波数FC2で受信波をフィルタリングする
第２の帯域通過フィルタであり、 10は第２の帯域通過フィルタ９の出力をライン9Aから
入力し、その振幅の最大値を検出して、その値を比較回
路41に伝達する第２のピーク検出器である。
更に11は増幅器３の出力をライン3Aから入力し、予め
定められた中心周波数FC3で受信波をフィルタリングす
る第３の帯域通過フィルタであり、 12は第３の帯域通過フィルタ11の出力をライン11Aか
ら入力し、その振幅の最大値を検出して、その値を比較
回路41に伝達する第３のピーク検出器である。
定められた中心周波数FC3で受信波をフィルタリングす
る第３の帯域通過フィルタであり、 12は第３の帯域通過フィルタ11の出力をライン11Aか
ら入力し、その振幅の最大値を検出して、その値を比較
回路41に伝達する第３のピーク検出器である。
尚上記した帯域フィルターの数は３個に特定されるも
のではなく、複数であれば如何なる数を用いても良い。
又上記した各帯域フィルターの中心周波数は互に異らし
めておき、少くともその１つは、超音波パルス信号を送
信する時に予め定められた中心周波数と一致せしめてお
き、他のフィルターの中心周波数はその値から多少ずら
せた値に設定しておくことが好ましい。より具体的に
は、３個のうちの真中の値を所定に設定しておくもので
ある。一方本発明における中央制御回路５においては上
記比較手段40からの出力を受け、該比較手段40が受信パ
ルス信号の振幅が最大であると判断した帯域フィルター
の中心周波数を、送信された超音波パルス信号の発振周
波数の中心周波数と一致するか否かを判断する判定手段
50が設けられ、又該判定手段はその出力を表示手段制御
手段60に接続されている。従って判定手段が受信された
超音波パルス信号の振幅が最大である該パルス信号の中
心周波数が予め定められた所定の中心周波数と一致した
場合、当該受信されたパルスは、自らが送信したパルス
が物標により反射されて帰還したものと判断し、該制御
手段60を駆動させて、その時に測定された物標迄の距離
情報を表示手段６に表示させるものである。又、上記条
件が満たされない場合には、表示用の制御手段60を駆動
させないように構成してある。
のではなく、複数であれば如何なる数を用いても良い。
又上記した各帯域フィルターの中心周波数は互に異らし
めておき、少くともその１つは、超音波パルス信号を送
信する時に予め定められた中心周波数と一致せしめてお
き、他のフィルターの中心周波数はその値から多少ずら
せた値に設定しておくことが好ましい。より具体的に
は、３個のうちの真中の値を所定に設定しておくもので
ある。一方本発明における中央制御回路５においては上
記比較手段40からの出力を受け、該比較手段40が受信パ
ルス信号の振幅が最大であると判断した帯域フィルター
の中心周波数を、送信された超音波パルス信号の発振周
波数の中心周波数と一致するか否かを判断する判定手段
50が設けられ、又該判定手段はその出力を表示手段制御
手段60に接続されている。従って判定手段が受信された
超音波パルス信号の振幅が最大である該パルス信号の中
心周波数が予め定められた所定の中心周波数と一致した
場合、当該受信されたパルスは、自らが送信したパルス
が物標により反射されて帰還したものと判断し、該制御
手段60を駆動させて、その時に測定された物標迄の距離
情報を表示手段６に表示させるものである。又、上記条
件が満たされない場合には、表示用の制御手段60を駆動
させないように構成してある。
以下に本発明の動作を第１図から第３図を用いて説明
する。第２図は、第１図に於る各ラインでの信号タイミ
ングを示すタイミングチャートである。第３図は、本実
施例の動作を示すフローチャートである。第１図に於け
る第１から第３の帯域通過フィルタ7,9,11の中心周波数
FC1,FC2,FC3は、例えば、FC1＜FC2＜FC3の関係で所定の
周波数差を有し、かつ、超音波振動子１に於て感度的に
送受信可能な周波数範囲内に設定される固定の値であ
る。第２図に於て、8A,10A,12AのV1〜V3は、夫々、第１
〜第３のピーク検出器の出力電圧値VXでありそのサフィ
ックスＸは、第１〜第３の帯域通過フィルタ7,9,11の中
心周波数FCXのＸに対応する。第３図には、本実施例の
メインルーチンが示されており、「判定１」「判定２」
で始まるルーチンは、メインルーチンからアクセスされ
るサブルーチンである。第３図中のF0は、第１図中ライ
ン5Aに出力される超音波振動子１の励振周波数値であ
り、前述のFC1〜FC3のうちのいずれかの値をとり、他の
装置からの干渉超音波の有無によって変更自在なように
制御される。またｎはソフトウェアカウンタであり事前
にリセットされ、超音波の送信１回につき１ずつインク
リメントされる整数変数である。又ｋは、ｎを判定する
ための整数定数である。以下第２図及び第３図を用いて
本実施例の基本動作とその流れを説明する。
する。第２図は、第１図に於る各ラインでの信号タイミ
ングを示すタイミングチャートである。第３図は、本実
施例の動作を示すフローチャートである。第１図に於け
る第１から第３の帯域通過フィルタ7,9,11の中心周波数
FC1,FC2,FC3は、例えば、FC1＜FC2＜FC3の関係で所定の
周波数差を有し、かつ、超音波振動子１に於て感度的に
送受信可能な周波数範囲内に設定される固定の値であ
る。第２図に於て、8A,10A,12AのV1〜V3は、夫々、第１
〜第３のピーク検出器の出力電圧値VXでありそのサフィ
ックスＸは、第１〜第３の帯域通過フィルタ7,9,11の中
心周波数FCXのＸに対応する。第３図には、本実施例の
メインルーチンが示されており、「判定１」「判定２」
で始まるルーチンは、メインルーチンからアクセスされ
るサブルーチンである。第３図中のF0は、第１図中ライ
ン5Aに出力される超音波振動子１の励振周波数値であ
り、前述のFC1〜FC3のうちのいずれかの値をとり、他の
装置からの干渉超音波の有無によって変更自在なように
制御される。またｎはソフトウェアカウンタであり事前
にリセットされ、超音波の送信１回につき１ずつインク
リメントされる整数変数である。又ｋは、ｎを判定する
ための整数定数である。以下第２図及び第３図を用いて
本実施例の基本動作とその流れを説明する。
中央制御回路５は、アナログスイッチ２に対して予め
定められた励振周波数F0（FC1〜FC3のいずれかに等し
い）を出力し（5a）、励振信号（5b）が“H"レベルの間
パルス変調された励振周波数信号が超音波振動子１に印
加（2a）される。超音波振動子１は、これによって超音
波を空中に送信する。送信された超音波は、反射物標が
存在すると反射し、再び超音波振動子１で受信され（第
２図2a−参照）、アナログスイッチ２を介して増幅器
３に入力される。増幅器３にて、増幅された信号（3a）
は、受信パルス発生回路４にてディジタル信号（4a）と
なり、中央制御回路５の測距手段30に入力される。又、
増幅器３にて増幅された信号（3a）は、中央制御回路５
の比較手段40に設けられた第１〜第３の帯域通過フィル
タ7,9,11に入力される。そして夫々、FC1〜FC3の中心周
波数で帯域制限された出力、7A,9A,11Aは、第１から第
３のピーク検出器8,10,12に入力される。第２図に於て7
a,9a,11aは異なる振幅であり、9aは最大ということはこ
の時の励振周波数F0はF0＝FC2ということになる。次
に、第１〜第３の帯域通過フィルタの出力7a,9a,11a
は、第１〜第３のピーク検出器8,10,12でピーク検出さ
れ、（8a、10a,12a）その出力V1,V2,V3が比較手段40の
比較回路41に入力される。第１〜第３のピーク検出器8,
10,12の出力V1,V2,V3を比較し、そのうち最大の値VXを
選択し、判定手段50へその情報を入力する。次で判定手
段50では最大の値VXのＸが示す中心周波数FCXにF0が等
しい時、この例ではV2が最大で、予め定めた所定の中心
周波数と選択された帯域フィルターの中心周波数とが等
しい時即ちF0＝FC2の時、反射波が自分の励振によるも
のであると判定する。反射波が自分の励振によるもので
あると判定されると中央制御回路５の判定手段は表示制
御手段60を駆動しては、受信パルス4aより得られる反射
物標までの距離を表示手段６に表示する。また最大のVX
となるFCXが予め定められた中心周波数と一致していな
い時即ちFCX≠F0の時は、反射波は自分の励振によるも
のではないと判定され、距離表示を行なわない。以上の
基本動作により自分の励振による反射波であるか否かを
判定する。さて、実際の動作の流れを第３図に示す。電
源投入とともにフローチャート中の「スタート」から動
作する。始めにステップ301でライン5Aから出力する励
振周波数値をFC1〜FC2のいずれかに設定する。次にステ
ップ302でソフトウェアカウンタｎをリセットする。次
に、ステップ303で現在他の超音波パルス装置が周辺で
動作しているか否かを監視するために所定の時間受信を
行って受信の判定を行い、受信波が無い時はステップ30
5へ進み、受信波が有る時はステップ304へ進む。ステッ
プ304ではサブルーチン「判定１」を行う。「判定１」
では、ステップ311にて現在のF0に等しいFCXの出力のピ
ークホールド値、VXが最大か否かを判定する。VXが最大
の場合は、受信した超音波が、現在の送信しようとする
既に設定された所定のパルス信号の中心周波数F0と同じ
周波数で励振されたものであるので、次にステップ312
で先に設定したパルス送信信号の中心周波数F0を他の値
に変更し、メインルーチンにもどる。VXが最大でない場
合は、F0を変更せずにメインルーチンへもどる。次に、
メインルーチンではステップ305に於てすでに定められ
た、励振周波数F0で超音波パルスの送信を行う。次に、
ステップ306にて所定時間受信し、受信波が無ければス
テップ308へ進む。受信信号が有る時は、ステップ307に
てサブルーチン「判定２」を実行する。「判定２」で
は、ステップ321にて現在送信中のパルス信号における
中心周波数F0に等しいFCXの出力のピークホールド値が
あるか否か、あればその電圧値VXが最大か否かを判定す
る。電圧値VXが最大の場合は、受信波が自分の励振した
超音波であると判定され、ステップ322にて正規の反射
受信として、受信パルス4aより物標までの距離を求め、
表示器６に対して距離情報を伝達し、距離表示を行いメ
インルーチンへもどる。該電圧VXが最大でない時は、受
信波が他の超音波パルス装置からの干渉波であると判定
し、上記表示を行わずメインルーチンへもどる。次にメ
インルーチンでは、ステップ308にてカウンタｎをイン
クリメントする。カウンタｎはこのように送信する毎に
インクリメントされ、次に、ステップ309でカウンタｎ
の値と定数ｋが等しいか否かを判定する。ここでｎ＝ｋ
となるとステップ302から実行し、ｎ≠ｋとなるとステ
ップ305から実行する。すなわち、所定回数ｋ回送信ご
とに送信をしない受信だけを行い、現在、周辺にて干渉
波を発生する他の超音波パルス装置が動作しているか否
かを判定できる。従って、周辺に超音波パルスを発する
同種の装置が動作する状態に於ても誤動作の無い、確実
な距離測定が可能となる。
定められた励振周波数F0（FC1〜FC3のいずれかに等し
い）を出力し（5a）、励振信号（5b）が“H"レベルの間
パルス変調された励振周波数信号が超音波振動子１に印
加（2a）される。超音波振動子１は、これによって超音
波を空中に送信する。送信された超音波は、反射物標が
存在すると反射し、再び超音波振動子１で受信され（第
２図2a−参照）、アナログスイッチ２を介して増幅器
３に入力される。増幅器３にて、増幅された信号（3a）
は、受信パルス発生回路４にてディジタル信号（4a）と
なり、中央制御回路５の測距手段30に入力される。又、
増幅器３にて増幅された信号（3a）は、中央制御回路５
の比較手段40に設けられた第１〜第３の帯域通過フィル
タ7,9,11に入力される。そして夫々、FC1〜FC3の中心周
波数で帯域制限された出力、7A,9A,11Aは、第１から第
３のピーク検出器8,10,12に入力される。第２図に於て7
a,9a,11aは異なる振幅であり、9aは最大ということはこ
の時の励振周波数F0はF0＝FC2ということになる。次
に、第１〜第３の帯域通過フィルタの出力7a,9a,11a
は、第１〜第３のピーク検出器8,10,12でピーク検出さ
れ、（8a、10a,12a）その出力V1,V2,V3が比較手段40の
比較回路41に入力される。第１〜第３のピーク検出器8,
10,12の出力V1,V2,V3を比較し、そのうち最大の値VXを
選択し、判定手段50へその情報を入力する。次で判定手
段50では最大の値VXのＸが示す中心周波数FCXにF0が等
しい時、この例ではV2が最大で、予め定めた所定の中心
周波数と選択された帯域フィルターの中心周波数とが等
しい時即ちF0＝FC2の時、反射波が自分の励振によるも
のであると判定する。反射波が自分の励振によるもので
あると判定されると中央制御回路５の判定手段は表示制
御手段60を駆動しては、受信パルス4aより得られる反射
物標までの距離を表示手段６に表示する。また最大のVX
となるFCXが予め定められた中心周波数と一致していな
い時即ちFCX≠F0の時は、反射波は自分の励振によるも
のではないと判定され、距離表示を行なわない。以上の
基本動作により自分の励振による反射波であるか否かを
判定する。さて、実際の動作の流れを第３図に示す。電
源投入とともにフローチャート中の「スタート」から動
作する。始めにステップ301でライン5Aから出力する励
振周波数値をFC1〜FC2のいずれかに設定する。次にステ
ップ302でソフトウェアカウンタｎをリセットする。次
に、ステップ303で現在他の超音波パルス装置が周辺で
動作しているか否かを監視するために所定の時間受信を
行って受信の判定を行い、受信波が無い時はステップ30
5へ進み、受信波が有る時はステップ304へ進む。ステッ
プ304ではサブルーチン「判定１」を行う。「判定１」
では、ステップ311にて現在のF0に等しいFCXの出力のピ
ークホールド値、VXが最大か否かを判定する。VXが最大
の場合は、受信した超音波が、現在の送信しようとする
既に設定された所定のパルス信号の中心周波数F0と同じ
周波数で励振されたものであるので、次にステップ312
で先に設定したパルス送信信号の中心周波数F0を他の値
に変更し、メインルーチンにもどる。VXが最大でない場
合は、F0を変更せずにメインルーチンへもどる。次に、
メインルーチンではステップ305に於てすでに定められ
た、励振周波数F0で超音波パルスの送信を行う。次に、
ステップ306にて所定時間受信し、受信波が無ければス
テップ308へ進む。受信信号が有る時は、ステップ307に
てサブルーチン「判定２」を実行する。「判定２」で
は、ステップ321にて現在送信中のパルス信号における
中心周波数F0に等しいFCXの出力のピークホールド値が
あるか否か、あればその電圧値VXが最大か否かを判定す
る。電圧値VXが最大の場合は、受信波が自分の励振した
超音波であると判定され、ステップ322にて正規の反射
受信として、受信パルス4aより物標までの距離を求め、
表示器６に対して距離情報を伝達し、距離表示を行いメ
インルーチンへもどる。該電圧VXが最大でない時は、受
信波が他の超音波パルス装置からの干渉波であると判定
し、上記表示を行わずメインルーチンへもどる。次にメ
インルーチンでは、ステップ308にてカウンタｎをイン
クリメントする。カウンタｎはこのように送信する毎に
インクリメントされ、次に、ステップ309でカウンタｎ
の値と定数ｋが等しいか否かを判定する。ここでｎ＝ｋ
となるとステップ302から実行し、ｎ≠ｋとなるとステ
ップ305から実行する。すなわち、所定回数ｋ回送信ご
とに送信をしない受信だけを行い、現在、周辺にて干渉
波を発生する他の超音波パルス装置が動作しているか否
かを判定できる。従って、周辺に超音波パルスを発する
同種の装置が動作する状態に於ても誤動作の無い、確実
な距離測定が可能となる。
尚、本実施例の動作は、上記の手続を満足すれば、ハ
ードウェアロジックで実現しても、ソフトウェアで実現
しても良い。又、FCは本実施例では３チャネルのみとし
たが、超音波振動子の特性上そのチャネル数が変更可能
であれば、何チャネルでも良い。又、中心周波数F0はF
CXのいずれかひとつに等しいものとしたが、前記の判定
が可能であれば等しくなくても良い。
ードウェアロジックで実現しても、ソフトウェアで実現
しても良い。又、FCは本実施例では３チャネルのみとし
たが、超音波振動子の特性上そのチャネル数が変更可能
であれば、何チャネルでも良い。又、中心周波数F0はF
CXのいずれかひとつに等しいものとしたが、前記の判定
が可能であれば等しくなくても良い。
第４図に本発明に係る他の具体例を示す。第４図にお
いて超音波振動子１、アナログスイッチ２、受信パルス
発生回路４、表示器６、第１〜第３の帯域通過フィルタ
7,9,11、第１〜第３のピーク検出器8,10,12は第１実施
例と同一のものであるが、増幅器が第１（３′）と第２
（３″）のカスケード２段構成となっており、夫々の出
力の一方例えば第１の増幅器３′の出力には、帯域通過
フィルタとピーク検出器７〜12が接続されており、新た
に設けられた第２の増幅器３″の出力には同一の帯域通
過フィルタとピーク検出器７′〜12′が接続されてい
る。この様な構成にすることで、受信増幅器のサチュレ
ーション（飽和）を防止することができる。すなわち、
第２の増幅器３″が飽和すると、その出力を用いたピー
ク値電圧VXの判定ができなくなるが、その時は中央制御
回路５で飽和を検出し、第１の増幅器３′の出力につな
がれる他方の帯域通過フィルタとピーク検出器の出力か
らピーク電圧VXの判定を行えば、適確な判定が可能とな
る。この様な構成により、干渉波を発する他の装置がご
く近傍に存在し、干渉波のレベルが大きくなってもダイ
ナミックレンジを大きくとることが可能となり、誤動作
を防止できる。
いて超音波振動子１、アナログスイッチ２、受信パルス
発生回路４、表示器６、第１〜第３の帯域通過フィルタ
7,9,11、第１〜第３のピーク検出器8,10,12は第１実施
例と同一のものであるが、増幅器が第１（３′）と第２
（３″）のカスケード２段構成となっており、夫々の出
力の一方例えば第１の増幅器３′の出力には、帯域通過
フィルタとピーク検出器７〜12が接続されており、新た
に設けられた第２の増幅器３″の出力には同一の帯域通
過フィルタとピーク検出器７′〜12′が接続されてい
る。この様な構成にすることで、受信増幅器のサチュレ
ーション（飽和）を防止することができる。すなわち、
第２の増幅器３″が飽和すると、その出力を用いたピー
ク値電圧VXの判定ができなくなるが、その時は中央制御
回路５で飽和を検出し、第１の増幅器３′の出力につな
がれる他方の帯域通過フィルタとピーク検出器の出力か
らピーク電圧VXの判定を行えば、適確な判定が可能とな
る。この様な構成により、干渉波を発する他の装置がご
く近傍に存在し、干渉波のレベルが大きくなってもダイ
ナミックレンジを大きくとることが可能となり、誤動作
を防止できる。
以上述べたように本発明においては、自己の発振する
中心周波数と同一又は近似した中心周波数をもつ超音波
発振装置が存在している場合でもそれを検出し、異なる
中心周波数に変更して発信を行うことが出来るので、混
信による誤動作は全くなく、高速にかつ正確に物標迄の
距離を測定し、表示することが出来る。
中心周波数と同一又は近似した中心周波数をもつ超音波
発振装置が存在している場合でもそれを検出し、異なる
中心周波数に変更して発信を行うことが出来るので、混
信による誤動作は全くなく、高速にかつ正確に物標迄の
距離を測定し、表示することが出来る。
第１図は本発明に係る超音波測距装置の概略を示すブロ
ック図である。 第２図は本発明において使用されるパルス波形を示す図
である。 第３図は本発明において使用されるプログラムのルーチ
ンを示す図である。 第４図は本発明の他の具体例を示す図である。 １……超音波振動子、２……アナログスイッチ、 ３……増幅器、４……受信パルス発生手段、 ５……中央制御回路、６……表示手段、 7,9,11……帯域フィルタ、 8,10,12……ピーク検出器、 20……送受信手段、 30……測距手段、及び励振パルス発生手段、 40……比較手段、41……比較回路、 50……判定手段、60……表示手段制御手段。
ック図である。 第２図は本発明において使用されるパルス波形を示す図
である。 第３図は本発明において使用されるプログラムのルーチ
ンを示す図である。 第４図は本発明の他の具体例を示す図である。 １……超音波振動子、２……アナログスイッチ、 ３……増幅器、４……受信パルス発生手段、 ５……中央制御回路、６……表示手段、 7,9,11……帯域フィルタ、 8,10,12……ピーク検出器、 20……送受信手段、 30……測距手段、及び励振パルス発生手段、 40……比較手段、41……比較回路、 50……判定手段、60……表示手段制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 都築 威夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 坂井田 尚宏 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 平４−177192（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−296174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−112692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−128279（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−152382（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (2)
- 【請求項１】所定の中心周波数をもつ超音波パルス信号
を送信するとともに、物標から、反射されて帰還した当
該超音波パルス信号を受信する、超音波パルス送受信手
段、該超音波パルス送受信手段における該パルスの送受
信の情報に基いて物標までの距離を測定する測距手段、
測定した距離を表示する手段、複数の中心周波数を用い
て、帯域濾波された受信パルス信号波の夫々の振幅を比
較する手段、当該受信パルス信号波が、自らの送信によ
る反射波なのか否かを判定する判定手段、及び該判定手
段の結果に基き測距手段による測定距離を該表示手段に
表示するか否かを決定する制御手段とを有することを特
徴とする、超音波測距装置。 - 【請求項２】所定の中心周波数をもつ超音波パルス信号
を送信するとともに、物標から反射されて帰還した当該
超音波パルス信号を受信する超音波パルス送受信手段、
該超音波パルス送受信手段における該パルスの送受信の
情報に基いて物標までの距離を測定する測距手段、測定
した距離を表示する手段、少くとも前記所定の中心周波
数をもつ帯域フィルターを含む互に異った中心周波数を
有する複数の帯域フィルター群を有しかつ各帯域フィル
ターを通過した信号のピーク値を記憶するピークホール
ド回路とから構成される振幅比較手段、該振幅比較手段
における最大振幅値を示す帯域フィルターの中心周波数
が前記所定の中心周波数と一致するか否かを判別する判
定手段、該判定手段により前記の一致が確認された場合
には当該受信パルス信号は自己が送信したものであると
判断しその測距手段が測定した結果を該表示手段に表示
させ、又一致が確認されない場合には当該受信パルス信
号は自己が送信したものではないと判断して当該測定結
果を該表示手段に表示しないように制御する制御手段と
から構成されていることを特徴とする超音波測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2300978A JP2818025B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 超音波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2300978A JP2818025B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 超音波測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175682A JPH04175682A (ja) | 1992-06-23 |
| JP2818025B2 true JP2818025B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=17891367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2300978A Expired - Fee Related JP2818025B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 超音波測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818025B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004179846A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | 位置情報推定方法及び位置情報推定機能を持つ端末 |
| JP2008032426A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Works Ltd | 物体検知装置 |
| CN109901173A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-18 | 如皋忠广电子技术有限公司 | 基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备 |
| CN109901172A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-18 | 如皋忠广电子技术有限公司 | 基于频率调节的超声波测距方法、装置及电子设备 |
-
1990
- 1990-11-08 JP JP2300978A patent/JP2818025B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04175682A (ja) | 1992-06-23 |
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