JP7382107B2 - コード化された超音波送信に対する飛行時間及びコードシグネチャ検出 - Google Patents
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Description
Claims (14)
- 超音波検知システムであって、
可変持続時間のパルスのシーケンスを含む周波数変調コード化又は位相変調コード化されたバースト信号を生成するように構成されるバースト生成回路要素と、
前記バースト生成回路要素に結合される超音波トランスデューサであって、前記バースト信号を超音波音響信号として発信し、反射音響信号を変換する、ように構成される、前記超音波トランスデューサと、
レシーバ信号経路であって、
第1の信号処理経路であって、
前記超音波トランスデューサに結合される第1の相関器であって、前記変換された反射音響信号からサンプリングされた受信信号を前記バースト信号の周波数変調又は位相変調コードを特徴付ける送信テンプレートと相関するように構成される、前記第1の相関器と、
前記第1の相関器に結合される第1のピーク検索段であって、前記第1の相関器の出力から導出されるエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成され、1つより多くのピークが検出される場合に前記ピークが互いに閾値最小距離より大きく離れている、前記第1のピーク検索段と、
前記第1のピーク検索段に結合される第1のピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記第1のピークバッファと、
を含む、前記第1の信号処理経路と、
第2の信号処理経路であって、
前記超音波トランスデューサに結合される第2の相関器であって、前記受信信号を第2のバースト信号の第2の周波数変調又は位相変調コードを特徴付ける第2の送信テンプレートと相関するように構成される、前記第2の相関器と、
前記第2の相関器に結合される第2のピーク検索段であって、前記第2の相関器の出力から導出されるエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成される、前記第2のピーク検索段と、
前記第2のピーク検索段に結合される第2のピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記第2のピークバッファと、
を含む、前記第2の信号処理経路と、
前記第1及び第2のピークバッファに結合されるピークランク段であって、前記第1及び第2のピークバッファに格納された第1及び第2の経路ピークを比較し、前記第1及び第2の経路ピークを個々に有効又は無効として指定する、ように構成される、前記ピークランク段と、
を含み、
前記超音波トランスデューサと検出されたオブジェクトとの間の距離を示す前記超音波音響信号と前記反射音響信号との飛行時間を計算するように構成される、前記レシーバ信号経路と、
を含む、超音波検知システム。 - 請求項1に記載の超音波検知システムであって、
前記ピークランク段が、
現在のピークが事前定義された幅のスライディングウィンドウの中間にあると判定することに基づいて前記スライディングウィンドウ内の他のピークの最大を見出すことと、
前記現在のピークの振幅が前記スライディングウィンドウ内の他の相関器ピークの最大振幅より大きいと判定することであって、前記他の相関器ピークが前記現在のピークを識別した相関器ではない相関器によって識別される、前記判定することに基づいて前記現在のピークを有効なピークとして指定することと、前記現在のピークの振幅が前記スライディングウィンドウ内の他の相関器ピークの最大振幅より大きくないと判定することに基づいて前記現在のピークを無効なピークとして指定することと、の一方又は両方と、
によって前記ピークを個々に有効又は無効として指定するように更に構成される、超音波検知システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記ピークランク段が、
現在のピークが事前定義された幅のスライディングウィンドウの中間にあると判定することに基づいて、前記スライディングウィンドウ内の他のピークの最大を見出すことと、
前記現在のピークの振幅が前記スライディングウィンドウ内の他の相関器ピークの最大振幅より大きくないと判定することであって、前記他の相関器ピークが前記現在のピークを識別した相関器ではない相関器によって識別される、前記判定することに基づいて、前記現在のピークを無効なピークとして指定すること、又は、前記現在のピークの振幅が前記スライディングウィンドウ内の他の相関器ピークの最大振幅より大きいと判定することに基づいて前記現在のピークを有効なピークとして指定すること、の一方と、
前記現在のピークの位置の前の1ウィンドウ幅から開始し、前記現在のピークの前記位置で終了する、前記エンベロープの或る部分内の2番目に大きいピークを見出すことと、
前記2番目に大きいピークの振幅が事前定義されるセカンダリピーク閾値より大きいと判定することに基づいて、前記2番目に大きいピークの位置の前の半分のウィンドウ幅から開始し、前記2番目に大きいピークの位置で終了する、前記エンベロープの或る部分内で、他の相関器セカンダリピークの最大振幅を見出すことであって、前記他の相関器セカンダリピークが前記2番目に大きいピークを識別した前記相関器ではない相関器によって識別される、前記見出すことと、
前記2番目に大きいピークの振幅が他の相関器セカンダリピークの最大振幅より大きいと判定することに基づいて前記2番目に大きいピークを有効なピークとして指定すること、又は、前記2番目に大きいピークの振幅が他の相関器セカンダリピークの最大振幅より大きくないと判定することに基づいて前記2番目に大きいピークを無効なピークとして指定すること、の一方と、
によって前記ピークを個々に有効又は無効として指定するように更に構成される、超音波検知システム。 - 請求項3に記載の超音波検知システムであって、
前記セカンダリピーク閾値が、
前記現在のピークのいずれかの側のウィンドウ幅の2分の1以内で前記検出されたドミナントピークの前記振幅の4分の1に、及び
前記現在のピークのいずれかの側のウィンドウ幅の2分の1より外でゼロに、
設定される、超音波検知システム。 - 請求項1に記載の超音波システムであって、
前記ピークランク段が、前記第1及び第2のピークバッファにおける個々のピークの振幅を閾値振幅と比較することによって、サイドロープピークをなくし、メインピークのみを保持するように更に構成される、システム。 - 請求項5に記載の超音波検知システムであって、
前記閾値振幅が、前記第1及び第2の相関器によって生成された自己相関出力形状に基づく、超音波検知システム。 - 請求項5に記載の超音波検知システムであって、
前記閾値振幅が、検索ウィンドウ内の最大ピークの前記振幅の4分の1に設定される、超音波検知システム。 - 請求項1に記載の超音波検知システムであって、
前記第1及び第2のピーク検索段が、
前記エンベロープの現在のサンプルを受け取ることと、
前記現在のサンプルが以前に格納された値より大きいと判定することと、
前記エンベロープの前回のサンプルが上昇する値を有していたことと前記現在のサンプルが前記前回のサンプルと同じか又はそれより小さいこととを判定することによって、現在のピークに達したと判定することに基づいて、前記格納された値を前記前回のサンプルで置き換えることと、
前記現在のピークの位置と以前に検出されたピークの位置との差が前記閾値最小距離を超えると判定することに基づいて前記現在のピークの振幅及び位置を新しいピークとして記録すること、又は、前記現在のピークの位置と以前に検出されたピークの位置との差が前記閾値最小距離を超えないと判定することと前記現在のピークの振幅が前記以前に検出されたピークの振幅より大きいと判定することとに基づいて前記以前に検出されたピークの振幅及び位置を前記現在のピークの振幅及び位置で上書きすること、の一方と、
によってピークを検出するように更に構成される、超音波検知システム。 - 請求項8に記載の超音波検知システムであって、
前記閾値最小距離が前記超音波トランスデューサの帯域幅の逆数に等しい、超音波検知システム。 - 超音波検知システムであって、
可変持続時間のパルスのシーケンスを含む周波数変調コード化又は位相変調コード化されたバースト信号を生成するように構成されるバースト生成回路要素と、
前記バースト生成回路要素に結合される超音波トランスデューサであって、前記バースト信号を超音波音響信号として発信し、反射音響信号を変換する、ように構成される、前記超音波トランスデューサと、
レシーバ信号経路であって、
第1の信号処理経路であって、
前記超音波トランスデューサに結合される第1の相関器であって、前記変換された反射音響信号からサンプリングされた受信信号を前記バースト信号の周波数変調又は位相変調コードを特徴付ける送信テンプレートと相関するように構成される、前記第1の相関器と、
前記第1の相関器に結合される第1のピーク検索段であって、前記第1の相関器の出力から導出されるエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成され、1つより多くのピークが検出される場合に前記ピークが互いに閾値最小距離より大きく離れている、前記第1のピーク検索段と、
前記第1のピーク検索段に結合される第1のピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記第1のピークバッファと、
前記第1のピークバッファに結合される第1のピークランク段であって、前記第1のピークバッファに格納された前記1つ又は複数のピークを比較し、前記ピークを個々に有効又は無効として指定する、ように構成される、前記第1のピークランク段と、
を含む、前記第1の信号処理経路と、
第2の信号処理経路であって、
前記超音波トランスデューサに結合される第2の相関器であって、前記受信信号を第2のバースト信号の第2の周波数変調又は位相変調コードを特徴付ける第2の送信テンプレートと相関するように構成される、前記第2の相関器と、
前記第2の相関器に結合される第2のピーク検索段であって、前記第2の相関器の出力から導出されるエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成される、前記第2のピーク検索段と、
前記第2のピーク検索段に結合される第2のピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記第2のピークバッファと、
前記第2のピークバッファに結合される第2のピークランク段であって、前記第2のピークバッファに格納された前記1つ又は複数のピークを比較し、前記ピークを個々に有効又は無効として指定する、ように構成される、前記第2のピークランク段と、
を含む、前記第2の信号処理経路と、
前記第1のピークランク段と前記第2のピークランク段との出力の比較からドップラー情報を抽出するように構成されるドップラー段と、
を含む、超音波検知システム。 - 超音波検知の方法であって、
可変持続時間のパルスのシーケンスを含む周波数変調コード化された又は位相変調コード化されたバースト信号を生成することと、
前記バースト信号に基づいて超音波音響信号を発信することと、
反射音響信号を変換することと、
前記変換された反射音響信号からサンプリングされた受信信号を前記バースト信号の周波数変調又は位相変調コードを特徴付ける送信テンプレートと相関させることと、
前記相関された受信信号から導出されるエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出することであって、複数のピークが検出された場合に前記ピークが互いに閾値最小距離よりも大きく離れている、前記1つ又は複数のピークを検出することと、
それらのそれぞれの振幅及び位置によって前記1つ又は複数のピークを格納することと、
第2の相関された信号を生成するために、前記受信信号を第2のバースト信号の第2の周波数変調又は位相変調コードを特徴付ける第2の送信テンプレートと相関させることと、
前記第2の相関された信号から導出される第2のエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数の付加的なピークを検出することであって、複数の付加的なピークが検出される場合に前記付加的なピークが互いに閾値最小距離より大きく離れている、前記1つ又は複数の付加的なピークを検出することと、
前記1つ又は複数の付加的なピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納することと、
前記格納された1つ又は複数のピークと前記格納された1つ又は複数の付加的なピークとを比較し、前記格納された1つ又は複数のピークと前記格納された1つ又は複数の付加的なピークとを個々に有効又は無効として指定することと、
検出されたオブジェクトまでの距離を示す前記超音波音響信号と前記反射音響信号との飛行時間を計算することと、
を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
個々に格納されたピークの前記それぞれの振幅を閾値振幅と比較することによってサイドロープをなくしてメインピークのみを保持することを更に含む、方法。 - 超音波検知システムであって、
可変持続時間のパルスのシーケンスを含む周波数変調コード化された又は位相変調コード化されたバースト信号を生成するように構成されるバースト生成回路要素であって、前記バースト信号を超音波音響信号として発信して反射音響信号を変換するように構成される超音波トランスデューサに結合されるように適合される、前記バースト生成回路要素と、
前記超音波トランスデューサに結合されるように適合されるレシーバ信号経路であって、
前記超音波トランスデューサに結合されるように適合される時変利得(TVG)増幅器であって、前記変換された反射音響信号を増幅するように構成される、前記TVG増幅器と、
前記TVG増幅器に結合されるアナログデジタル変換器(ADC)であって、前記TGV増幅器からの増幅された信号をサンプリングするように構成される、前記ADCと、
第1の信号処理経路であって、
前記ADCに結合される第1の相関器であって、前記ADCからの前記サンプリングされた信号を前記バースト信号の周波数変調又は位相変調コードを特徴づける送信テンプレートと相関させるように構成される、前記第1の相関器と、
前記第1の相関器に結合される第1のエンベロープ段であって、前記第1の相関器の出力のエンベロープを生成するように構成される、前記第1のエンベロープ段と、
前記第1のエンベロープ段に結合される第1の閾値段であって、前記エンベロープを振幅閾値化するように構成される、前記第1の閾値段と、
前記第1の閾値段に結合される第1のピーク検索段であって、前記振幅閾値化されたエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成され、複数のピークが検出された場合に前記ピークが互いに閾値最小距離より大きく離れている、前記第1のピーク検索段と、
前記第1のピーク検索段に結合される第1のピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記第1のピークバッファと、
を含む、前記第1の信号処理経路と、
第2の信号処理経路であって、
前記ADCに結合される第2の相関器であって、前記ADCからの前記サンプリングされた信号を第2のバースト信号の第2の周波数変調又は位相変調コードを特徴づける第2の送信テンプレートと相関させるように構成される、前記第2の相関器と、
前記第2の相関器に結合される第2のエンベロープ段であって、前記第2の相関器の出力のエンベロープを生成するように構成される、前記第2のエンベロープ段と、
前記第2のエンベロープ段に結合される第2の閾値段であって、前記エンベロープを振幅閾値化するように構成される、前記第2の閾値段と、
前記第2の閾値段に結合される第2のピーク検索段であって、前記振幅閾値化されたエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成される、前記第2のピーク検索段と、
前記第2のピーク検索段に結合される第2のピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記第2のピークバッファと、
を含む、前記第2の信号処理経路と、
前記第1及び第2のピークバッファに結合されるピークランク段であって、前記第1及び第2のピークバッファに格納された前記1つ又は複数のピークを比較し、前記1つ又は複数のピークを個々に有効又は無効として指定する、ように構成される、前記ピークランク段と、
前記ピークランク段に結合される飛行時間(ToF)生成段であって、前記ピークランク段によって提供されるピークに基づいて前記発信された超音波音響信号と前記反射音響信号とのToFを計算するように構成され、前記ToFが前記超音波トランスデューサと検出されたオブジェクトとの距離を示す、前記ToF生成段と、
を含む、前記レシーバ信号経路と、
を含む、超音波検知システム。 - 超音波検知システムであって、
可変持続時間のパルスのシーケンスを含む周波数変調コード化された又は位相変調コード化されたバースト信号を生成するように構成されるバースト生成回路要素であって、前記バースト信号を超音波音響信号として発信して反射音響信号を変換するように構成される超音波トランスデューサに結合されるように適合される、前記バースト生成回路要素と、
前記超音波トランスデューサに結合されるように適合されるレシーバ信号経路であって、
前記超音波トランスデューサに結合されるように適合される時変利得(TVG)増幅器であって、前記変換された反射音響信号を増幅するように構成される、前記TVG増幅器と、
前記TVG増幅器に結合されるアナログデジタル変換器(ADC)であって、前記TGV増幅器からの増幅された信号をサンプリングするように構成される、前記ADCと、
前記ADCに結合される相関器であって、前記ADCからの前記サンプリングされた信号を前記バースト信号の周波数変調又は位相変調コードを特徴づける送信テンプレートと相関させるように構成される、前記相関器と、
前記相関器に結合されるエンベロープ段であって、前記相関器の出力のエンベロープを生成するように構成される、前記エンベロープ段と、
前記エンベロープ段に結合される閾値段であって、前記エンベロープを振幅閾値化するように構成される、前記閾値段と、
前記閾値段に結合されるピーク検索段であって、前記振幅閾値化されたエンベロープにおけるピークのそれぞれの位置及び振幅を判定することによって1つ又は複数のピークを検出するように構成され、複数のピークが検出された場合に前記ピークが互いに閾値最小距離より大きく離れている、前記ピーク検索段と、
前記ピーク検索段に結合されるピークバッファであって、前記1つ又は複数のピークをそれらのそれぞれの振幅及び位置によって格納するように構成される、前記ピークバッファと、
前記ピークバッファに結合されるピークランク段であって、前記ピークバッファに格納された前記1つ又は複数のピークを比較し、前記1つ又は複数のピークを個々に有効又は無効として指定する、ように構成される、前記ピークランク段と、
前記ピークランク段に結合される飛行時間(ToF)生成段であって、前記ピークランク段によって提供されるピークに基づいて前記発信された超音波音響信号と前記反射音響信号とのToFを計算するように構成され、前記ToFが前記超音波トランスデューサと検出されたオブジェクトとの距離を示す、前記ToF生成段と、
を含む、前記レシーバ信号経路と、
を含み、
前記超音波検知システムにおいて異なる超音波トランスデューサによってバーストパターンが発信されておらず、それに対して予期されたエコータイムアウトが期限切れしていないことを示す中央コントローラからの信号に基づいて、単一の信号処理経路を有する、単一相関器構成と、
バーストパターンが前記超音波検知システムにおいて異なる超音波トランスデューサによって発信されており、それに対して予期されたエコータイムアウトが期限切れしていないことを示す中央コントローラからの信号に基づいて、複数の信号処理経路を有する、複数相関器構成と、
の間で自動的に切り替わるように構成される、超音波検知システム。
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