JP3041751B2 - 物体検知装置 - Google Patents

物体検知装置

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JP3041751B2
JP3041751B2 JP22961193A JP22961193A JP3041751B2 JP 3041751 B2 JP3041751 B2 JP 3041751B2 JP 22961193 A JP22961193 A JP 22961193A JP 22961193 A JP22961193 A JP 22961193A JP 3041751 B2 JP3041751 B2 JP 3041751B2
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重仁 尾崎
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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、超音波を利用した物体
検知装置に関し、特に屋外において風雨等の外乱の影響
を受けることなく確実に物体の有無を検出できる物体検
知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、駐車場システムでは遮断機が設
けられていることが多い。この場合、図6に示すよう
に、遮断機101が、遮断機本体102と、この本体1
02に回転可能に固定されたバー103とからなるもの
であるとき、バー102の直下に自動車104等の物体
が存在すると、事故を引き起こすおそれがあった。そこ
で、従来、種々の型式の物体検知装置を使用し、バー1
02の長さ内に自動車104等の物体が存在するかを検
出し、上述したような事故を未然に防止している。
【0003】上記物体検知装置としては、光を利用した
もの、光の内で赤外線を利用したもの、あるいは超音波
を使用したもの等が提供されているが、一ケ所に装置を
取り付けるだけで使用できる超音波センサーが現在のと
ころよく使用されている。このような超音波を利用した
物体検知装置は、所定の領域に向けて超音波を発射し、
その反射波で所定の領域内に物体が存在するか否かを検
出するようにした装置である。
【0004】このように超音波を利用した物体検知装置
の場合には、検出領域内から特定の反射波があると、物
体ありと判断するようになっている。
【0005】上記目的を達成するために、本発明の物体
検知装置は、超音波を特定領域に送出し、その反射波に
よって特定領域内に物体があるか否かを判定する物体検
知装置において、一定の時間間隔の超音波パルス信号を
送波信号の期間だけ超音波発振子に与えて特定領域に送
出し、かつ前記特定領域からの反射波を超音波発振子で
受信しその受信した信号を検波してパルス状の反射波信
を得るとともに、検波基準がコントロールされる超音
波回路と、前記超音波回路からの送出超音波パルス信号
のパルスパターンと反射波信号のパルスパターンとを合
せ、その合わせた結果が一定割合以下のときには物体が
存在しないものと判定し、その合わせた結果が一定割合
を超えるときには、反射波パターンを常に学習し、前回
以前の反射波信号パターンをもとに、前記超音波回路の
検波基準をコントロールするとともに、不要に入射され
る反射波信号を除去し、かつ、その除去した後の反射波
信号のパルスパターンを一定の基準値と比較し物体ある
いは環境変化であると判定する判定回路とを備えたこと
を特徴とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の物体検知装置は、超音波を特定領域に送出
し、その反射波によって特定領域内に物体があるか否か
を判定する物体検知装置において、一定の時間間隔の超
音波パルス信号を送波信号の期間だけ超音波発振子に与
えて特定領域内に送出し、かつ反射波を超音波発振子で
受信してパルス状の反射波信号を形成する超音波回路
と、前記超音波回路からの送出超音波パルス信号と反射
波信号のパルスパターンを比較し、これらが合致しない
ときに、合致しない反射波信号を特定して、当該特定し
た反射波のパルスパターンを一定の基準値と比較して物
体あるいは環境変化であることを判定する判定回路とを
備えたことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明は、上述したように構成したので、パル
ス状の超音波が特定領域に発射され、パルス状の反射波
を受信し、両者のパルスパターンを比較して、これらが
合わないときに、物体あるいは風雨等の環境変化がある
ものと判定し、反射波のパルスパターンで物体か、環境
変化かを特定している。
【0008】
【実施例】以下、本発明について図示の実施例を参照し
て説明する。図1は、本発明に係る物体検知装置の実施
例を示すブロック図である。図1に示す物体検知装置
は、大別して、超音波回路1と、判定回路2とからな
る。
【0009】前記超音波回路1は、一定の時間間隔でオ
ンオフする超音波パルス信号を発生して所定の空間領域
にパルス状の超音波として発射し、かつ、発生した超音
波パルス信号及び所定の空間領域から反射されてきた反
射波を電気信号に変換して出力できる回路である。
【0010】また、前記判定回路2は、超音波回路1か
らの電気信号を取り込み、発射したパルス信号と反射さ
れてきた反射波信号のパルスパターンを合わせ、合わな
いときに反射波信号のパターンのチェックをし、物体か
あるいは外乱かの判定をする回路である。
【0011】さらに、詳細に述べれば、超音波回路1
は、ゲート信号発生回路11と、送波パルス発生回路1
2と、超音波信号発生回路13と、送信増幅回路14
と、超音波発振子15と、受信増幅回路16と、検波回
路17からなる。すなわち、ゲート信号発生回路11
は、ゲート信号を発生する回路であり、送波パルス発生
回路12及び検波回路17の入力端子に接続されてい
る。送波パルス発生回路12は、ゲート信号が入力され
ると、一定の時間Tの送波信号を発生する回路であり、
その送波信号を超音波信号発生回路13に供給できるよ
うにしてある。超音波信号発生回路13は、一定時間間
隔でオンオフする超音波パルス信号を発生でき、前記送
波信号が入力されたときにだけ所定のパルス数の超音波
パルス信号を出力できる回路であり、その出力した超音
波パルス信号を送信増幅回路14に供給できるようにな
っている。送信増幅回路14は、超音波パルス信号を増
幅して超音波発振子15に供給できるようになってい
る。超音波発振子15は、供給された超音波パルス信号
をパルス状の超音波に変換して特定の空間領域に発射で
きる素子である。また、超音波発振子15は、特定の空
間領域から反射されてきた反射波を電気信号に変換して
受信増幅回路16に供給できるようになっている。受信
増幅回路16では、供給された反射波信号を増幅する回
路であり、その増幅した反射波信号を検波回路17に供
給できるようになっている。検波回路17は、反射波信
号を検波する回路である。ゲート信号発生回路11から
のゲート信号は、超音波信号を発振している間は検波を
しないようにするために入力される。
【0012】また、判定回路2は、コンピュータ装置か
ら構成されている。すなわち、コンピュータ装置は、中
央処理装置(CPU)、メモリ(RAM)、読出し専用
メモリ(ROM)、入力出力装置(I/O)、アナログ
・デジタル変換器(A/D変換器)等からなり、ROM
に記憶された所定のプログラムに従って動作をし、超音
波回路1の動作を制御するとともに、超音波回路1から
の電気信号を取り込み、その電気信号を基に物体の有
無、環境変化による反射波か否かの判定を行い、その結
果を外部へ出力できるようになっている。また、ゲート
信号発生回路11、送波パルス発生回路12及び超音波
信号発生回路13よりの信号を取り込んで判定要素に加
えると同時に、検波回路17の検波基準のコントロール
もできるようになっている。
【0013】このように構成された実施例の作用を図1
に基づき、図2及び図3を参照しながら説明する。図2
は、同実施例の動作を説明するためのフローチャートで
ある。図3は、同実施例の動作を説明するためのタイム
チャートであり、横軸に時間(t〔秒〕)を、縦軸に各
部の信号をそれぞれ示している。図4、図5は、物体の
検出状態を説明するための説明図である。
【0014】まず、ゲート信号発生回路11は、一定時
間間隔でゲート信号を出力している。このゲート信号
(図3(a))は、送波パルス発生回路12及び検波回
路17の入力端子に供給される。ゲート信号が送波パル
ス発生回路12に入力されると、送波パルス発生回路1
2は、図3(b)に示すような一定時間Tの送波信号を
出力する。この送波信号は、超音波信号発生回路13に
供給される。超音波信号発生回路13は、一定間隔でオ
ンオフする超音波パルス信号を発生しており、図3
(c)に示すような送波信号が供給されると、その送波
信号の時間Tだけ超音波パルス信号を出力する。この超
音波パルス信号は、送信増幅回路14で増幅されて超音
波発振子15に供給される。超音波発振子15は、超音
波パルス信号により励振されて、パルス状の超音波を特
定の空間領域(例えば遮断機のバーが水平に位置した領
域)に送出する。
【0015】一方、送信増幅回路14からの超音波パル
ス信号は、受信増幅回路16を介して検波回路17で波
形整形及び検波を行う。
【0016】<特定の空間内に物体がないと判定される
場合>ここで、特定の空間領域内に物体がない場合に
は、図4(b)に示すような送信パルス信号を超音波発
振子15を介して所定の空間へ送出すると、その空間を
含めた周囲の建物等によって超音波が反射されるが、こ
の反射波が超音波発振子15で受信されると、超音波発
振子15は、図4(c)で示すように、殆ど電気信号を
発生しない。このため、検波回路17には信号は発生せ
ず、物体がないと判定される。
【0017】今までの説明は一般的な超音波による計測
方法であるが、物体がないにも拘らず、雨、風等によっ
て超音波発振子15によって発振した超音波の反射波を
超音波発振子15で受信することがある。判定回路2
は、超音波信号発生回路13の超音波パルス信号を取り
込む。次に、ゲート信号発生回路11がパルス信号を出
している期間中に、反射波のパルスを検波回路17より
取り込む。そして、判定回路2では、図4(b)に示す
送出した超音波パルス信号のパルスパターンと、図4
(e)に示す反射波信号とのパルスパターンを合わせ
る。判定回路2では、この信号のパターンを合わせるこ
とで、何%の確立で合致するかを判定して、特定の空間
内に物体が存在するか否かを判定する。
【0018】<特定の領域内に物体があると判定される
場合>特定の領域内に物体がある場合には、図5(b)
に示すような送信パルス信号を超音波発振子15を介し
て所定の空間へ送出すると、その空間領域内の物体によ
って超音波が反射される。この反射波が超音波発振子1
5で受信されると、超音波発振子15は、図5(c)で
示すような信号を発生する。ゲート信号発生回路11か
らの信号が出ている期間のみの波形を検波回路17で検
波する。
【0019】特定の領域内に物体がある場合でも、雨、
風等によって超音波発振子15によって発振した超音波
の反射波に多くの影響を及ぼす。判定回路2は超音波信
号発生回路13の超音波パルス信号を取り込む。次に、
ゲート信号発生回路11がパルス信号を出している期間
中に反射波のパルスを検波回路17より取り込む。そし
て、判定回路2では、図5(b)に示す送出した超音波
パルス信号のパルスパターンと、図5(e)に示す反射
波信号とのパルスパターンを合わせる。判定回路2で
は、この信号パターンを合わせることで何%の確立で合
致するかを判定して、特定の領域内に物体が存在するか
否かを判定する。
【0020】被検出物体がない場合、雨、塵等によって
反射される超音波信号は、検波回路17の信号で図7
(b)のようになって、パルス数が合わなくなる。一定
の割合以下のパルス数の時に物体がないものと判定す
る。また、雨が多く降っている時などは、多くの反射波
があると想定されるので、数回前に発射した超音波の反
射波のパターンを基に検波回路17でのサンプルレベル
の自動調整を行なう。これは、反射波のパターンの環境
の影響による急激な変化は発生しないことを前提に行な
うものである。被検出物体が存在する場合、図8(b)
の受信信号のように、被検出物体信号より先に多くの雨
や塵等の信号が入っているが、これら反射波の信号は数
回前に発射した超音波の反射波のパターンを基に除去で
きる。したがって、正確な物体の位置を測定できる。以
上、本実施例では、判定回路2は物体からの反射波のパ
ターンの情報を常に学習し、検基準のコントロール、
及び不用に入射される反射波の除去を行なうので、確実
に物体の検知ができるようになっている。
【0021】上記実施例は、駐車場システムの遮断機に
適用した例で説明したが、これに限定されることなく、
屋外や粉塵等が発生する場所における物体の有無を検出
する装置に適用することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
定間隔の超音波パルスを特定領域に発射し、その反射波
と超音波パルス列との比較によって反射波の変化を検出
し、かつ反射波の波高値、周波数から物体の有無あるい
は環境変化を検出するようにしたので、環境の悪い領域
でも確実に物体の有無を検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の物体検知装置の実施例を示すブロック
図である。
【図2】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。
【図3】同実施例の動作を説明するためのタイムチャー
トである。
【図4】同物体のない場合の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
【図5】同物体があるか、環境変化による動作の具体例
を説明するためのタイムチャートである。
【図6】駐車場システムの遮断機を示す説明図である。
【図7】被検出物体がない場合の動作を説明するための
タイムチャートである。
【図8】被検出物体が存在する場合の動作を説明するた
めのタイムチャートである。
【符号の説明】
1 超音波回路 2 判定回路 11 ゲート信号発生回路 12 送波パルス発生回路 13 超音波信号発生回路 14 送信増幅回路 15 超音波発振子 16 受信増幅回路 17 検波回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−22092(JP,A) 特開 昭57−35778(JP,A) 特開 昭58−113777(JP,A) 特開 昭63−32389(JP,A) 特開 昭62−187274(JP,A) 特開 昭63−5290(JP,A) 特開 昭63−33683(JP,A) 特開 昭63−71673(JP,A) 特開 昭62−184380(JP,A) 特開 昭64−44875(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 G01V 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を特定領域に送出し、その反射波
    によって特定領域内に物体があるか否かを判定する物体
    検知装置において、 一定の時間間隔の超音波パルス信号を送波信号の期間だ
    け超音波発振子に与えて特定領域に送出し、かつ前記特
    定領域からの反射波を超音波発振子で受信しその受信し
    た信号を検波してパルス状の反射波信号を得るととも
    に、検波基準がコントロールされる超音波回路と、 前記超音波回路からの送出超音波パルス信号のパルスパ
    ターンと反射波信号のパルスパターンとを合せ、その合
    わせた結果が一定割合以下のときには物体が存在しない
    ものと判定し、その合わせた結果が一定割合を超えると
    きには、反射波パターンを常に学習し、前回以前の反射
    波信号パターンをもとに、前記超音波回路の検波基準を
    コントロールするとともに、不要に入射される反射波信
    号を除去し、かつ、その除去した後の反射波信号のパル
    スパターンを一定の基準値と比較し物体あるいは環境変
    化であると判定する判定回路とを備えたことを特徴とす
    る物体検知装置。
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