JP3041548B2 - 車載用超音波センサー - Google Patents

車載用超音波センサー

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車載用センサーに関し、
詳しくは、車両走行などの際に車両前方の突起物や段差
などの障害物を検出するために使用される車載用センサ
ーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の車載用センサーとしては、車両
の前部などに取付けられた送受波器によってバースト状
の超音波を斜め前方の路面に送信するとともに、この送
信した超音波の路面上の突起物からの反射波を送受波器
で受波するように構成されるものがある。
【0003】上記送受波器から送信ないし受信される超
音波の音速が車両の速度より十分に速いため、受信され
た反射波から得られる突起物による反射信号によって、
その突起物を車両のタイヤがそれに乗り上げる前に事前
に検知することが可能となる。そして、この反射信号に
基づいたタイミングで車両のサスペンション制御を行な
い、即ちサスペンションの状態を硬くしたり軟らかくし
たりすることで、路面上の突起物による車両の振動の程
度を軽減し、スムーズな走行による乗り心地の改善を図
っている。
【0004】ところで、路面上の突起物からの反射信号
は送信したバースト状の超音波とほぼ同じ幅の反射信号
として得られるが、車載用センサーが受信する反射波中
には、これより短い信号幅の外部ノイズによるインパル
ス状の雑音も同時に混在しており、このため外部ノイズ
による突起物などの誤検出を起こす虞がある。
【0005】そこで、これら突起物などからの反射信号
と外部ノイズによる雑音信号の間の信号幅の違いに着目
し、送波するバースト状の超音波の送信波の幅を比較的
長く設定し、これら2つの信号幅の違いをより顕著とし
て突起物からの反射信号を正確に検出可能とすること
で、外部ノイズによる誤検出を防止ないし最小限となる
ようにしている。図4(a) に送受波器から送信されるバ
ースト状の超音波Sの波形を、また図4(b) に突起物か
らの反射信号S1および外部ノイズによる雑音信号S2
の波形や発生タイミングなどを示した。
【0006】以上は図5(a),(b) のように突起物が路面
10上から突き出ている突起物11,12を検出する場
合の例であるが、路面10には図5(c) のような路面1
0が車両前方に立ち下がった状態の段差13も存在す
る。車載用センサー1からこのような段差13を検出す
る場合、段差13からの反射信号が上記送受波器では直
接得られないため、通常は、次のような手段が採られ
る。
【0007】即ち、車載用超音波センサー1から超音波
ビームBを送信すると、路面自体からも微弱ではあるが
超音波が乱反射して再び車載用センサー1に入力する。
そして図6(a) のように超音波センサー1から段差13
にバースト状の超音波を送信した場合には、図6(b) の
通り、路面10からの微弱な乱反射信号S3は時間T0
だけ途切れる。図6(b) においてS3Iは区間Iからの
乱反射信号、S3IIは区間IIからの乱反射信号である。
【0008】図6(a) において段差13の頂点Aと超音
波センサ1とを結ぶ超音波ビーム内の線分と路面とのな
す角度をθ、段差の高さをH、空気中の音速をCとすれ
ば、路面10からの乱反射信号S3の受信が途切れる時
間T0は数式1で表される。但し、送受波器2から送信
されるバースト状の超音波の幅はT0 に比べて十分短い
とする。
【0009】
【式1】
【0010】また、バースト状の超音波の送信幅がTTX
であれば、図6(c) の通り、路面10からの乱反射信号
S3I、S3IIがその分だけ図において右にずれる結
果、乱反射信号の受信が途切れる時間T1 は、数式(2)
となる。そして式(2) より、段差13の検出は、この送
信幅TTXが比較的短いほうが有利であることが判る。
【0011】
【式2】
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上の通り、超音波セ
ンサーによって突起物を検出する場合にはバースト状の
超音波の送信幅を比較的長くする方が有利である一方、
同じく段差を検出する際にはバースト状の超音波の送信
幅は逆に短い方が有利であるから、超音波センサーによ
って突起と段差を同時に且つ精度良く検出することは難
しい。即ち、例えばバースト状の超音波の送信幅をこれ
らの中間的な幅に設定することも考えられるが、突起物
の検出の場合には外部ノイズとの見分けが難しく、また
段差の検出の場合には上記乱反射信号が途切れた状態の
検知が困難となるので、突起物と段差の双方を最良の状
態で検出することはできない。
【0013】また、突起物と段差を別々の超音波センサ
ーで検出する構成も考えられるが、2つの超音波センサ
ーを使用するので装置の大型化は避けられず、また部品
代が嵩んでコスト高を招くという欠点がある。
【0014】本発明は、突起物および段差の有無を同時
に且つ精度良く検出することが可能な車載用超音波セン
サーを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、長い幅
の第1のバースト状の超音波の送信と短い幅の第2のバ
ースト状の超音波の送信を交互に行うとともに前記第1
および第2のバースト状の超音波の反射波を受波する送
受波器と、高レベルで且つ前記第1のバースト状の超音
波の送信波幅と略同じ幅の前記反射波を検知してオンと
なる突起検出回路と、前記反射波における低レベル信号
の間に信号の途切れた状態を検知してオンとなる段差検
出回路とを備えてなり、前記突起検出回路が前記第1の
バースト状の超音波の送信後のタイミングで検出動作状
態となり、前記段差検出回路が前記第2のバースト状の
超音波の送信後のタイミングで検出動作状態となること
を特徴とする車載用超音波センサーが得られる。
【0016】上記の比較的長い幅の第1のバースト状の
超音波は突起検出に最適な超音波であり、また上記の比
較的短い幅の第2のバースト状の超音波は段差検出に最
適な超音波である。
【0017】
【作用】上記の構成とすれば、長い幅の超音波を送信し
た後のタイミングにおける送受波器の受信信号は突起検
出回路において突起検出のために、同じく短い幅の超音
波を送信した後のタイミングにおける受信信号は段差検
出回路において段差検出のためにそれぞれ用いられるよ
うになり、この結果、1つの超音波センサーによって突
起物および段差の有無を同時に且つ精度良く検出するこ
とが可能となる。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1は自
動車などの車両Mの前部の下面部分に実施例の車載用超
音波センサー1を搭載した状態を示したものである。こ
の車載用超音波センサー1は、図2の通り、送受波器
2、送受切換回路3、送信電力増幅回路4、送信タイミ
ング・送信幅切換器5、タイミング発生器6、受信回路
7、突起検出回路8、段差検出回路9から構成される。
【0019】送受波器2は、車両Mの前部下面に取付け
られて車両前方斜め下方向に、比較的長い幅の第1のバ
ースト状の超音波S01および比較的短い幅の第2のバ
ースト状の超音波S02からなる超音波Sを所定の周期
で送信する動作と、突起物11、12からの反射信号S
1、雑音信号S2、並びに路面10からの乱反射信号S
3を受信する動作を交互に行うものである。送受切換回
路3は送受波器2における上記2つの動作を電気的に切
換え適当なタイミングで順次行うものである。送信タイ
ミング・送信幅切換器5は、タイミング発生器6から発
生される車両Mとは無関係のタイミング信号をクロック
信号として送受波器2から送信されるバースト状の超音
波Sの信号幅および送信タイミングを設定するものであ
る。
【0020】受信回路7は送受波器2において受信され
た反射信号S1、雑音信号S2、乱反射信号S3を適宜
増幅ないし波形整形するものである。突起検出回路8
は、タイミング発生器6からのタイミング信号をクロッ
ク信号とし、受信回路7を介して入力された信号中から
反射信号S1を検知してオンとなる。また段差検出回路
9は、同じく乱反射信号S3の間における信号の途切れ
た状態を検知してオンとなる。これら突起検出回路8、
および段差検出回路9のオン時における出力である突起
検出信号と段差検出信号は、車両Mのサスペンション制
御回路(図示せず)にそれぞれ出力されてサスペンショ
ンの状態制御に供される。
【0021】次に実施例の車載用センサーの動作を説明
する。図3(a) に送受波器2から送信されるバースト状
の超音波Sを示した。この超音波Sは、1.4ミリ秒程
度の長い幅の第1のバースト状の超音波S01と、0.
2ミリ秒程度の短い幅の第2のバースト状の超音波S0
2とを交互に且つ8ミリ秒程度の間隔で周期的に発生さ
せたものである。
【0022】図3(b) は突起物がある場合において送受
波器2において受信される反射波形を示したものであ
り、第1のバースト状の超音波S01による突起物から
の反射信号S11は長い幅で得られることが判る。そし
て、第1のバースト状の超音波S01の送信後から第2
のバースト状の超音波S02の送信前のタイミングの間
である突起検出エリアにおいて突起検出回路8を検出動
作状態とすることで、突起検出回路8によってこの振幅
が大きく且つ信号幅が長いという特長的波形を備えた反
射信号S11を容易に検知することができる。また、こ
のタイミングの間は段差検出回路9を検出動作不能状態
とすることで、段差検出回路9における誤動作が確実に
なくなる。
【0023】同様に、段差がある場合に送受波器2にお
いて得られる反射波形を図3(c) に示した。即ちこの場
合には第2のバースト状の超音波S02による路面から
の乱反射信号S32の間には段差の存在によって発生す
る信号の途切れた状態S0が明確に発生することが判
る。そして、第2のバースト状の超音波S02の送信後
から次の第1のバースト状の超音波S01の送信前のタ
イミングの間である段差検出エリアにおいて段差検出回
路9を検出動作状態とする一方、このタイミングの間は
突起検出回路8を検出動作不能状態とすることで、段差
検出回路9によるこの信号の途切れた状態S0を確実且
つ容易に検出し、且つ突起検出回路8における誤動作を
確実に阻止できる。
【0024】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、1つの車
載用超音波センサーによって突起物および段差の有無を
同時に且つ精度良く検出することが可能となり、即ち車
両をスムーズに走行させることができる際に必要なサス
ペンション制御に必要不可欠な突起および段差の有無の
情報を1つの超音波センサーによって得ることが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による車載用超音波センサー
を車両前部に搭載した例を示した説明図である。
【図2】本発明の一実施例による車載用超音波センサー
の回路図である。
【図3】(a) は車載用超音波センサーから送信されるバ
ースト状の超音波の説明図、(b) は突起物がある場合に
車載用超音波センサーにおいて得られる反射波形の一例
の説明図、(c) は同じく段差がある場合に得られる反射
波形の一例の説明図である。
【図4】(a) は従来の車載用超音波センサーから送信さ
れるバースト状の超音波の説明図、(b) はこのセンサー
において突起物がある場合に得られる反射波形の一例の
説明図である。
【図5】(a),(b) は突起物の例を示した説明図、(c) は
段差の例を示した説明図である。
【図6】(a) は超音波センサーから段差にバースト状の
超音波を送信した場合の説明図、(b),(c) はその場合に
得られる乱反射信号を示した説明図である。
【符号の説明】
1 車載用超音波センサー 2 送受波器 3 送受切換回路 4 送信電力増幅回路 5 送信タイミング・送信幅切換器 6 タイミング発生器 7 受信回路 8 突起検出回路 9 段差検出回路 10 路面 11 突起物 12 突起物 13 段差 S、S01、S02 超音波 S1、S11、S21 反射信号 S2、S12、S22 雑音信号 S3、S13、S23、S3I、S3II 乱反射信号
【数1】
【数2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 1/00 G01S 15/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長い幅の第1のバースト状の超音波の送
    信と短い幅の第2のバースト状の超音波の送信を交互に
    行うとともに前記第1および第2のバースト状の超音波
    の反射波を受波する送受波器と、高レベルで且つ前記第
    1のバースト状の超音波の送信波幅と略同じ幅の前記反
    射波を検知してオンとなる突起検出回路と、前記反射波
    における低レベル信号の間に信号の途切れた状態を検知
    してオンとなる段差検出回路とを備えてなり、前記突起
    検出回路が前記第1のバースト状の超音波の送信後のタ
    イミングで検出動作状態となり、前記段差検出回路が前
    記第2のバースト状の超音波の送信後のタイミングで検
    出動作状態となることを特徴とする車載用超音波センサ
    ー。
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JP4750641B2 (ja) * 2006-07-27 2011-08-17 株式会社日本自動車部品総合研究所 障害物検出装置
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