JPH02298885A - 超音波式物体検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、近接して存在する物体、例えば、屋内駐車
場の駐車車両等を検知するための超音波式物体検知方法
、とくに、各物体を個々に対応する超音波センサで検知
する方法に関する。

［従来技術］ 超音波式物体検知方法の一般的原理について、第４図と
第５図を用いて説明する。第４図中、Ａ、Ｂ、Ｃは超音
波センサ、０１゜０２は車両である。各超音波センサは
、路面に向けて超音波Ｐｓを放射した後、一定のゲート
時間ｇ内に反射波が受信されたか否かにより車両反射波
ＰＯと路面反射波Ｐｒとを判別し、車両反射波Ｐｏを受
信したときに車両０１又は０２の存在を検知している。

一般的に、屋内駐車場は駐車間隔が狭い。

このよう、な場合に、各超音波センサを近接配置すると
きは、第６図及び第７図に示すように、一つの超音波セ
ンサＡから放射された超音波Ｐｓが、超音波センサＡの
検知領域の車両Ｏや周囲の建造物、配管等の障害物に反
射したり、路面から反射したりして、回り込み波ＰＬと
して超音波センサＢに受信され、誤検知されることがあ
り、相互干渉の問題を起こすことが多い。

従来、このような回り込み波による相互干渉を防止する
には、次の各種の方法が用いられている。

■第８図に示すように、隣接する超音波センサＡからの
回り込み波Ｐ１の受信時刻が自己のゲート時間ｇよりも
常に遅くなるように、各センサＡ、Ｂの設置高さを大き
くし、かつ、全センサＡ、Ｂの送信時刻を同時にする方
法。

■第９図に示すように、超音波センサＡ。

Ｂの送信時刻を完全にずらす方法。

■超音波センサＡ、Ｂの送信する超音波周波数を異にす
る方法。

■超音波センサごとに路面反射波と回り込み波の受信パ
ターンを記憶しておき、車両が検知領域に進入したとき
の受信パターンが前記受信パターンと異なることを判定
して、車両を検知する方法。

■隣接する超音波センサからの受信波が充分減衰したこ
とを確認して、自己の超音波センサの次の送信を行う方
法。

［解決しようとする技術課題］ しかしながら、上記各方法には、次のような欠点がある
。

すなわち、■と■は、隣接する超音波センサ間に、送信
時刻を同期化するため又はずらすための信号線を配設す
る必要があるほか、■は被検知物体の高さに対して超音
波センサの取付は高さを充分に大きくとれること、超音
波送受器の近傍での回り込み波がないこと、及び隣接す
る超音波センサの設置間隔を充分に広く取れることが必
要条件であるが、屋内駐車場では、このような条件を満
たすことは困難である。また、■では、多数の超音波セ
ンサを隣接配！する場合は、いずれのセンサも送信時刻
が接近しないように設置することが容易でない。

■は超音波振動子や送信回路及び受信波フィルタなどの
仕様の異なる回路が必要となり、コストアップとなり、
■は、例えば、電源投入時や停電復帰時に車両があった
場合は、その受信パターンを記憶してしまい、検出不可
能となり、また、■は、環境条件によっては、送信周期
が充分長くないと使用できない。

この発明は、上記の各点に孟みてなされたものであり、
超音波センサの超音波送信タイミングを変更すること、
及び送信時刻からゲート時間内の受信時刻までの時間の
計測値に対する特定の処理を行うことにより、各超音波
センサが基本的には同一の構成で独立して稼動でき、し
かも、低コストで、回り込み波による相互干渉を防止で
きるようにした超音波式物体検知方法を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る超音波式検知方法は、 超音波センサから検知領域に向けて送信した超音波が一
定のゲート時間内に受信されたときに、当該検知領域に
被検知物体が存在するものとして検知する超音波式物体
検知方法において、 （イ）前記超音波センサの超音波送信周期を交互に変え
、 （ロ）毎送信周期における送信時刻から前記ゲート時間
内における受信時刻までの時間を計測し、 （ハ）各送信周期における前記計測値を順次比較して、 （ニ）前記計測値が少なくとも連続３回以上同一である
場合に、当該検知領域に被検知物体が存在するものと判
定すること、 を特徴とする。

［作用］ この発明に係る超音波式物体検知方法を実施するには、
超音波センサを単独で使用する場合と、複数個を隣接し
て設置使用する場合とがあり得る。

複数個を近接して用いる場合は、それぞれの超音波セン
サの送信周期は、重複しないように設定される。また、
近接する超音波センサのうち、少なくとも一つの超音波
センサの送信周期が交互に変えられる。

そして、毎送信周期における送信時刻と前記ゲート時間
内における被検知物体からの反射波の受信時刻との時間
差が計測され、記憶される。

次いで、各送信周期における前記計測値が順次比較され
、その結果が記憶される。

前記計測値の一致が連続検定において少なくとも連続３
回以上判定された場合は、当該検知領域に被検知物体が
存在するものと判定され、物体の存在が検知される。

［実施例］ 次に、この発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は、この発明方法を実施するなめに使用される超
音波センサの一例の構成を示す。

同図において、１は送信回路、２は超音波送受器、３は
受信回路、４は発振回路、５はタイミング作成回路、６
は周期切替回路、７は処理部である。

タイミング作成回路５から処理部７までの構成要素以外
は、従来の超音波センサにおいて周知である。

タイミング作成回路５は、発振回路４から入力するクロ
ックを用いて動作し、周期切替回路５から与えられる設
定値に基いて、送信回路１による送信タイミングと、受
信回路３の受信タイミング、すなわち、超音波送受器２
による超音波送信時刻から一定の時間ゲートを開放させ
るためのタイミングとを設定して、各送信タイミングに
合わせて、送信回路１に駆動信号ａを、周期切替回路６
に切替信号すを、さらに処理部７に処理指令信号Ｃをそ
れぞれ出力し、また、受信タイミングに合わせて受信回
路のゲート３ａに駆動信号ｄを出力する。

周期切替回路６は、タイミング作成回路５より切替信号
すを入力するたびに、少なくとも２種類−組の周期Ｔ、
、Ｔ２を設定するための信号ｅを交互にタイミング作成
回路５に出力するものである０周期７１　ｒ　’ｒ２は
、送信回路１による超音波送信周期であり、既知の技術
により、任意の具体値に設定可能である。

この発明に係る超音波センサの送信周期は、この超音波
センサを送信周期が１種類で一定な既知の超音波センサ
と混用する場合は２種類で充分であるが、複数個の超音
波センサの設置間隔が比教的狭い場合は、相互干渉防止
のため、隣接する超音波センサの送信周期をそれぞれ異
にすることが望ましいので、この場合は、各センサが２
種類二組の周期Ｔ１゜Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４を設定可能なも
のを用い、任意に一方の組の送信周期を選択できる選択
スイッチなどを備えて、隣接するセンサごとにそれぞれ
異なる組の周期を選択して使用することが良い。

処理部７は、マイクロコンピュータで構成されており、
第２図に示すように、制御手段７１と、計測手段７２と
、記憶手段７３と、演算手段７４と、連続検定手段７５
と、感知出力手段７６とを有している。

制御手段７１は、タイミング作成図Ｆ＃Ｉ５から処理指
令信号Ｃを入力すると、これに基いて、受信回路３のゲ
ート３ａからの入力の有無を監視し、計測手段７２に送
信時刻から前記ゲート３ａが開放されている間における
ゲートからの入力時刻までの時間Ｔｐを計測させ、その
計測値を記憶手段７３に記憶させる。

また、制御手段７１は、このようにして順次記憶される
計測値のうち、順次前後の計測値を用いて、演算手段７
４に一周期の時間Ｔｐｋが前周期の時間Ｔ　ｐ　（ｋ−
１）とある偏差ΔＴ以内に入っているか否かを判別する
。

すなわち、次の関係式が成立するか否かを調べる。

Ｔｐｋ＋ΔＴ＞Ｔｐ（ｋ−１）＞Ｔｐｋ−ΔＴここで、
Ｔｐｋは今周期の時間、 Ｔｐ　（ｋ−１）は前周期の時間、 ΔＴは一定時間で、例えば１ｍｓ。

そして、この演算結果である関係式の成否を記憶手段７
３に順次記憶される。

連続検定手段７５は、記憶された演算結果（関係式成否
）を順次検定して、成立が連続して３回以上あるか否か
を判定し、３回以上あるときは出力する。

これにより、感知出力手段７６は、当該検知領域に車両
が存在することを意味する検知信号を出力する。

上記超音波センサを用いて、今、第３図におけるセンサ
Ａは送信周期Ｔｔ（６０ｍｓ＞、Ｔ２　　（７０ｍｓ）
で交互に送信し、センサＢは送信周期Ｔｓ　　（８０ｍ
ｓ　＞　、Ｔａ　　（１００ｍ５）で交互に送信するも
のとし、センサＢの検知領域に車両が存しない状態でセ
ンサＡからＢへ、配管等の障害物Ｏ又は車両を介して、
あるいは路面を介して超音波の周り込み波ｐｉｔ　、Ｐ
Ｉ３が至る場合を考える。

センサＡの受信回路３には、第３図（イ）に示すように
、各送信周期Ｔ１　、Ｔ２において超音波Ｐｓ放射後、
ゲート時間ｇを経過した一定時間を後に、センサＡの路
面反射波Ｐｒを受信する。

これに対して、センサＢでは、第３図（ロ）に示すよう
に、第一周期Ｔ、においては、そのゲート時間内にセン
サＡの送信時点からｔｌ後にセンサＡからの障害物を介
しての回り込み波Ｐｌ！を、その後に、センサＢの路面
反射波Ｐｒを、さらに、センサＡの送信時点からｔ２後
にセンサＡからの路面を介しての回り込み波Ｐ１２を受
信する。

センサＡからの回り込み波Ｐｉｌ　、ＰＩ３がセンサＢ
で受信される時間は、常にセンサＡの送信時点よりｔｌ
　、ｔ２の一定であるのに対して、センサＡ、Ｂの送信
周期Ｔ１〜Ｔ４は互いに異なるから、センサＢの送信時
点からＰｉｔ　、ＰＩ３までの時間は、センサＡの送信
周期に応じて当然変動し、センサＢの第一送信時では送
信時点からゲート内で受信したＰ１工の受信時点までの
時間がｔｌであるのに対して、第二送信時では送信時点
からゲート内で受信したＰＩ３の受信時点までの時間が
Ｔ　Ｐ　２となり、ＴＰＩより明らかに小さくなり、さ
らに、第三送信時には、送信時点からゲート内で受信し
たＰＩ３の受信時点までの時間がＴｐ３となり、ＴＰｌ
ｌＴ　Ｐ　ｚよりも明らかに大きい、センサＢのゲート
内に受信しない場合もあり得る。

このように、センサＢの送信時点から回り込み波の受信
時までの時間が一定でないため、回り込み波は、 Ｔｐｋ＋ΔＴ＞Ｔ　ｐ　（ｋ−１）＞Ｔ　ｐ　ｋ−ΔＴ
の条件を満足することがない。

これに対して、センサＢの検知領域に車両が存在し、セ
ンサＢの回り込み波がない場合を考えると、センサＢは
そのゲート内に車両反射波を受信し、しかも、いずれの
周期においても、送信時点から受信時点までの時間Ｔｏ
は上記関係式の条件を満足する。

上記センサＡ、Ｂの送信周期７１　、Ｔ２、Ｔ、、Ｔ２
において、各センサからの回り込み波がセンサＢに同時
刻に（センサＢの送信時点から同一時間Ｔｐ内に）３周
期連続して受信する場合があるか否かを第３図上部に例
示する３つの反射点からの回り込み波Ｐ１１゜ＰＩ３　
、ＰＩ３のあらゆる組合わせについて、シミュレーショ
ンにより調べた。

第１回り込み波Ｐｉ１は、１〜１０ｍ５を第２回り込み
波Ｐｉ、は、１１〜２０ｍ５を、第３回り込み波Ｐ１２
は、２１〜３０ｍ５をそれぞれ１ｍｓ単位で変化させて
、これら三つの波の全ての組合わせについて調べたが、
センサＡの１００周期の間にセンサＡからの回り込み波
が３周期連続してセンサＢの同時間Ｔｐに受信される回
り込み波の組合わせはなかった。

以上の事実から、３周期連続検定を行えば、他のセンサ
からの干渉による誤検知を排除できると、言うことがで
きる。

［この発明の効果］ 以上に説明したように、この発明に係る物体検知方法は
、超音波センサの送信周期を交互に変え、毎送信周期に
おける送信時刻からゲート時間内における受信時刻まで
の時間を計測し、各送信周期における計測値を順次比較
して、前記計測値が少なくとも連続３回以上同一である
か否かを判別して、同一である場合に、当該検知領域に
被検知物体が存在するものと判定するようにしたもので
あるから、回り込み波による相互干渉を防止できる。そ
して、複数個の超音波センサを隣接設置する場合にも、
各超音波センサは基本的には同一の構成で独立して稼動
でき、センサ間に同期のための配線を必要としないので
、設備コストも低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方法の実施に使用する超音波物体検
知装置の構成を示すブロック図、第２図は処理部の機能
ブロック図、第３図は本発明方法の動作を説明するため
タイムチャート、第４図は超音波センサの一般的使用状
況を示す略図、第５図は超音波式物体検知の原理を説明
するタイムチャート、第６図は隣接設置されている超音
波センサにおける回り込み波の伝播状況を示す図、第７
図は回り込み波による誤検知を防止する従来方法の一例
を説明するタイムチャート、第８図は従来方法の他の例
を説明するタイムチャート、第９図は従来方法のさらに
他の例を説明するタイムチャートである。 特許出願人　　　日本信号株式会社 第ｉｓ 第４図 第５ｒ！Ａ ｌｌ６　ｒｊｊ！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波センサから検知領域に向けて送信した超音波の反
   射波が一定のゲート時間内に受信されたときに、当該検
   知領域に被検知物体が存在するものとして検知する超音
   波式物体検知方法において、 （イ）前記超音波センサの超音波送信周期を交互に変え
   、 （ロ）毎送信周期における送信時点から前記ゲート時間
   内における受信時点までの時間を計測し、 （ハ）各送信周期における前記計測値を順次比較して、 （ニ）前記計測値が少なくとも連続３回以上同一である
   場合に、当該検知領域に被検知物体が存在するものと判
   定すること、 を特徴とする超音波式物体検知方法。