JPH03217315A - 超音波障害物センサ - 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、前方の路面状態を事前に感知して車体のシ
ョックを緩和するための自動車用サスペンション制御装
置の入力情報に用いられる超音波障害物センサに関し、
特に受信波のレベル変動によらず高精度に障害物を検知
できる超音波障害物センサに関するものである。

［従来の技術］ 従来より、超音波の反射波を用いた障害物センサは自動
車等に適用されており、例えば、車体の回りの障害物を
検知するセンサは、特公平１−３０４３６号公報等に記
載されている。この場合、パルス状の超音波を車体回り
に送信し、反射波の有無により、障害物があるか否かを
判別している。

又、走行中に前方の路面状態を事前に感知する超音波障
害物センサは、例えば、特開昭６２−１３１８１．３号
公報に記載されたように、自動車用サスペンション制御
装置に用いられている。この場合、超音波は斜め前方に
連続的に送信されている。

一般に、超音波を用いて障害物を検知する場合、反射波
の受信信号に基づいてセンサから物体までの距離を算出
する必要があるが、数ｃｍ程度の短距離から数ｍ程度の
長距離までを正確に測定するために、種々の工夫が提案
されている。

例えば、前者の公報の場合、前方又は車体回りの状態を
検知するときに、正常な路面からの反射波を障害物とし
て誤検知することを防止するため、送受信手段となるマ
イクロホンの指向性を向上させて、超音波をほぼ水平方
向に送信し、路面からの反射波を検知しないように工夫
している。しかし、この場合、反射波が十分に受信され
ないので、正確に障害物を検知することはできない．又
、後者の公報の場合は、路面からの反射波を積極的に用
いているが、超音波を連続的に前方路面上に照射して受
信波を連続的に観察しているので、 ■送信手段の発熱量が大きくなり、超音波エネルギを高
くできない６ ■送信波及び受信波の干渉や定在波の影響を受けるため
、正確な障害物検知ができない。

■受信波が所定の前方路面からの反射波か又は他の反射
波であるかを区別できない． ■路面の凹凸以外の反射波強度変化要因、例えば、風や
温度むら等による影響を区別することができない． 等の問題点があるうえ、路面粗さや車両速度の違いによ
る受信信号のレベル変化に対しても何ら対策を立ててい
ないため、障害物を正確に検知することができないとい
う問題点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の超音波障害物センサは以上のように、超音波を斜
め前方に送信して前方の路面状態を検知する場合に、連
続的な超音波を送信しており、又、種々の要因によって
受信信号のレベルが変化してもこれに対応できないため
、障害物を正確に検知することができないという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、路面上の前方障害物を有効に区別し、受信信
号のレベル変化によらず確実に障害物を検知できる超音
波障害物センサを得ることを目的とする． 又、この発明の別の発明は、更に、障害物の大きさを区
別することのできる超音波障害物センサを得ることを目
的とする． ［課題を解決するための手段］ この発明に係る超音波障害物センサは、斜め前方の路面
に所定のタイミングで間欠的に超音波を送信する超音波
送信手段と、超音波の反射波を受信する超音波受信手段
と、超音波受信手段がらの受信信号を増幅する受信波増
幅手段と、この受信波増幅手段からの増幅信号の平均値
を演算する平均値演算手段と、増幅信号が所定の判定レ
ベルを越えたときに障害物検知信号を出力する比較手段
と、平均値と判定レベルとの比率が所定の値となるよう
に両者のうちの少なくとも一方を変更できる相対比率調
整手段とを備えたものである．又、この発明の別の発明
に係る超音波障害物センサは、比較手段が、増幅信号を
障害物の大きさに応じた複数の判定レベルと比較するよ
うにしたものである。

［作用］ この発明においては、斜め前方の路面に向けて超音波を
パルス状に送信し、その反射波の受信信号レベルを反映
する平均値に基づいて受信信号の増幅率（又は、判定レ
ベル》を変更し、平均値と判定レベルとの相対比率をフ
ィードバック調整して一定に保つことにより、受信信号
のレベル変動によらず、路面上の障害物による受信信号
のレベル変化のみを有効に区別して判別する。

又、この発明の別の発明においては、更に、増幅信号を
複数の判定レベルと比較して、障害物を大きさを区別し
て検出する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の機能及び構成を示すブロック
図である。

図において、タイミング指令手段（１）は、所定のパル
ス間隔で、タイミング制御用の指令信号Ｐ〜Ｐ，を発生
する。超音波信号発生手段（２）は、タイミング指令手
段〈１）がらの指令信号Ｐ，に基づいて、所定の時間、
電圧及び周波数の送信用の超音波信号ｖ１を生成する。

超音波送信手段（３）は、超音波信号ｖ１に従って駆動
され、斜め前方の路面（４）に所定のタイミングで間欠
的に超音波Ｗａ〜Ｗｃを送信する。超音波受信手段（６
）は、路面（４）及び路面上の障害物（５）で反射され
た反射波Ｗ　ａ　′〜Ｗ　ｃ　’を受信する。

超音波送信手段（３）及び超音波受信手段（６）は、そ
れぞれ超音波マイクロホンがらなり、車体のバンパ付近
に隣接して設置される。

受信波増幅手段（７）は、超音波受信手段（６）がらの
受信信号Ｖ２を増幅且つＡＭ検波し、受信信号のレベル
を処理し易くする。平均値演算手段（８）は、タイミン
グ指令手段（１）がらの指令信号Ｐ２に従って、受信波
増幅手段（７）からの増幅信号■，を平均化処理し、平
均値（平均レベル信号）■３，を生成する．所定値設定
手段（９）は、増幅信号Ｖ３に対して予め設定された比
較基準となる所定値ＶＢを出力する。所定値ｖ３８は、
判別信号Ｖ，の基準レベルに対応した値に設定されてい
る。

演算増幅回路を含む増幅率変更手段（１ｏ》は、平均値
ＶＨと所定値Ｖ，，ｌとを比較し、平均値Ｖ　３　１が
所定値Ｖ３Ｐと一致するように受信波増幅手段（７）の
増幅率を調整する。平均値演算手段（８）及び増幅率変
更手段（１０）は、受信波増幅手段（７）のフィードバ
ックルーブを構成しており、これにより、受信波増幅手
段（７）は、レベルの安定した増幅信号Ｖ２６を出力す
る。

判別信号発生手段（１１）は、タイミングパルスからな
る指令信号Ｐ，に従って、増幅信号Ｖ，。の基準比較レ
ベルとなる判別信号■４を生成する。演算増幅回路等か
らなる比較手段（１２）は、増幅信号■３ｏを判別信号
Ｖ，と比較し、増幅信号Ｖ，ｏが所定の判定レベル、即
ち判別信号■，を越えたときに障害物検知信号Ｖ，を出
力する。

尚、増幅率変更手段（１０）は、平均値Ｖ３１と判別信
号Ｖ，との相対比率を所定の値に維持するための相対比
率調整手段を構成している。

第２図はタイミング指令手段（１）の具体例を示す構成
図である。

タイミング指令手段（１）は、例えば、日立社のＨＤ６
３ＢＯＩＹ等からなるマイクロコンピュータ（２０）に
内蔵されたプログラマブルタイマ（又は、市販のタイマ
用ＩＣ）により構成され、マイクロコンピュータ（２０
）には、水晶発振器（２１）及び起動回路（２２）が接
続されている。

起動回路（２２）は、乗用車の運転席等に配置された自
己復帰式常開型の起動スイッチ（２３）と、起動スイッ
チ（２３）に接続された波形整形回路（２４）とから楕
成されている。起動スイッチ（２３）は、一時的な閉成
によりｒｌ−，レベルの信号を生成し、波形整形回路（
２４〉は、起動スイッチ＜２３）からの［ＬＪレベル信
号を反転整形し、これを起動信号として出力する。

マイクロコンピュータ（２０）は、直流電源からの給電
に応答し、定電圧回路（図示せず）からの定電圧を受け
て作動状態となる。そして、水晶発振器（２１）の発振
作用に基づいて一連のクロック信号を発生すると共に、
各クロツク信号に応答して予め格納されたプログラムを
実行し、パルス状の指令信号ＰＩ（Ｐ２及びＰ，のトリ
ガとなる）を出力する。

第３図は超音波信号発生千段（２）の具体例を示す構成
図である。

超音波信号発生手段（２）は、所定の高周波数の超音波
発振パルスＰＯを生成する超音波発振回路（３１）と、
超音波発振パルスＰｏ及び指令信号Ｐ，の論理積をとる
ＮＡＮＤゲート（３２）と、ＮＡＮＤゲ−　｝　（３２
）の出力を反転するインバータ（３３）と、インバータ
（３３》からの超音波パルスを一連のパルスとして増幅
する増幅回路（３４）と、増幅された超音波信号ｖ１を
更に昇圧して超音波送信手段（３）に付与する昇圧トラ
ンス（３５）とから構成されている。

第４図は、受信波増幅手段（７）、平均値演算手段（８
）、所定値設定手段（９）及び増幅率変更手段（１０）
の具体例を示す構成図である。

超音波受信手段（６）からの受信信号■２を増幅する受
信波増幅手段（７）は、直列接続された複数段の増幅器
（７ａ）〜（７ｅ）及びＡＭ検波器（７ｆ）から構成さ
れ、最終段の増幅器（７ｅ）は、増幅率が変更できるよ
うになーっている。増幅信号Ｖ，を平均化する平均値演
算手段（８）は、受信波抽出用の指令信号Ｐ２により制
御されるサンプリング用のアナログスイッチ（８ａ）と
、平均化及びホールド回路となる抵抗器（８ｂ）及びコ
ンデンサ（８ｃ）とから構成されている。所定値設定手
段（９）は一対の直列分圧抵抗器から構成され、各抵抗
器の接続点から所定値■３Ｒを出力するようになってい
る。

平均値Ｖ３．及び所定値Ｖ　３　Ｒの比較結果に基づい
て受信波増幅手段（７）の増幅率を調整する増幅率変更
手段（１０）は、平均値■１及び所定値Ｖ　３　Ｉ＋を
比較する演算増幅器（１０ａ）と、演算増幅器（１０ａ
）の入出力端子間に接続されたコンデンサ（１０ｂ）と
、演算増幅器（］Ｏａ＞での比較結果に基づいて制御さ
れるＦ　Ｅ　Ｔ　（１０ｃ）とから構成されている。Ｆ
　Ｅ　Ｔ　（１０ｃ）の出力端子は受信波増幅手段（７
）内の増幅器（７ｅ）の制御端子（一）に接続されてい
る。

第５図はタイミング指令手段（１）及び判別信号発生手
段（１１）の具体例を示す構成図である。

タイミング指令手段（１）は、指令信号Ｐ１を生成する
マイクロコンピュータ（２０）と、指令信号Ｐｌをトリ
ガパルスとして動作し、出力パルス時間幅を制御可能な
単安定マルチバイブレータ（１ａ）〜（ＩＣ）とを含ん
でいる６１段目の単安定マルチバイブレータ（１ａ）は
、指令信号Ｐ１に基づいてパルス信号Ｐを出力し、２段
目の単安定マルチバイブレータ（１ｂ）及び（１ｃ）は
、パルス信号Ｐに基づいて、指令信号Ｐ２及びＰ，をそ
れぞれ出力する。

判別信号発生手段（１１）は、それぞれ抵抗器及び逆並
列接続されたダイオードを含む充電回路（ｌｌａ）及び
放電回路（１ｌｂ）と、これら充電回路（ｌｌａ）及び
放電回路（ｌｌｂ）に接続されて充放電されるコンデン
サ（ｌｌｃ）とから構成されている。

充電回路（ｌｌａ）及びコンデンサ（ｌｉｅ）は、指令
信号Ｐ３が「ＬＪレベルからｒＨ，レヘルに変化したと
きに、第１の所定時間まで草謂増加する充電波形を発生
するための第１の判別信号発生回路を横成し、放電回路
（ｌｌｂ＞及びコンデンサ（１．ｌｃ）は、指令信号Ｐ
３がｒＨＪレベルから「Ｌ」レベルに変化したときに、
第２の所定時間まで単調減少する放電波形を発生するた
めの第２の判別信号発生回路を構成している。

次に、第６図の波形図を参照しながら、第１図〜第５図
に示したこの発明の一実施例の動作について詳細に説明
する。

まず、タイミング指令手段（１）は、超音波信号発生手
段く２）に対するタイミング制御パルス即ち指令信号Ｐ
１を出力する。これにより、超音波信号発生手段（２）
は、超音波送信駆動用の超音波信号■１を出力Ｌ、超音
波送信手段（３）を駆動する。

超音波信号■，に従って超音波送信手段（３）から送信
された超音波Ｗａ〜Ｗｅは、斜め前方の路面く４）に照
射され、反射波Ｗａ′〜Ｗｃ′となって超音波受信手段
（６）により受信される。

このとき、路面（４）上に障害物（５）が無い場合を例
にとると、受信信号■，は、時刻１＝０から時間１１の
区間でノイズレベルとなる。このノイズレベルは、超音
波Ｗａ〜Ｗｅの直接波や回り込みによる不要な反射波成
分によって生じる。

そして、時刻１＝０から時間ｔｂだけ経過した後に、路
面〈４）からの反射波成分が受信され始める。

ここで、超音波送受信手段（３）及び（６）が互いに隣
接し且つ指向性もほぼ同一であれば、時間ｔｂは最短経
路の超音波ｗｂ（第１図参照）の往復時間に相当する。

同様に、時間ｔａは中央経路の超音波Ｗａの往復時間、
時間ｔｃは最長経路の超音波ＷＣの往復時間に相当し、
各経路長さをそれぞれＬａ、ｚｂ及び１ｃとし、音速を
Ｃとすれば、ｔ　ａ＝　２　１ａ／　ｃ ｔ　ｂ＝　２　１ｂ／　ｃ ｔｃ＝２ｌｃ／ｃ で表わされる。

このとき、超音波送受信手段（３）及び（６）の指向特
性から、路面（４）からの反射波Ｗ　ａ　′〜Ｗｃ′の
強度は、時間ｔｂ経過時点から立ち上がり始め、時間ｔ
ａ経過時点で最大値となり、時間ｔｃ経過時点で消失す
るほぼ山形の波形に従う。この強度変化は、超音波送受
信手段（３）及び（６）の特性や幾何学的な配列によっ
て定められる指向特性と、路面（４）の表面状態や音波
の反射指向特性とにより決定する。

このような反射波Ｗ　ａ　’〜Ｗｃ′に基づく受信信号
Ｖ２の波形は、超音波信号ＶＩにより超音波Ｗａ〜Ｗｅ
が送信される毎に、図示したように繰り返し得られる。

一方、路面（４）上に障害物（５）が存在する場合は、
受信信号ｖ２′のように、障害物（５）による反射波成
分が山形の受信信号Ｖ２に重畳された波形となる。ここ
で、障害物（５）による波形が観測される時間ｔ２は、
超音波送受信手段（３）及び（６）と障害物（５）との
間の最短経路の往復時間に相当する。

又、障害物（５）が路面（４）上で静止しているものと
し、超音波障害物センサを搭載した車両が走行して障害
物（５）に近づき、更に通過して遠ざかる場合を想定す
ると、まず、最長経路の超音波Ｗｅが障害物（５）に照
射されて、時間ｔｃ経過時点で障害物（５）を検知する
ので、障害物検知時間ｔ２は、 ｔ　２＝ｔｅ となる。続いて、車両の走行に伴い、検知時間ｔ２は、
時間ｔａ経過時点から時間ｔｂ経過時点を経て、ｔｃ−
＋ｔａ−＋ｔｂと変化した後、検知不能となり、車両が
障害物（５）を乗り越えて行き過ぎることになる。この
とき、障害物（５）による反射波成分のピークは、時間
ｔ２で示した各検知時刻での反射波強度に所定の倍率を
乗じた値にほぼ相当するので、そのピークの軌跡は、路
面（４）のみからの反射波による受信信号■２と同様に
山形（第６図の破線参照）となる。

こうして得られた受信信号Ｖ２′は、受信波増幅手段（
７）により増幅且つＡＭ検波されて増幅信号Ｖ，となる
が、ＡＭ検波時に、時間ｔ１に相当する不要なノイズ区
間をマスクすれば、時間ｔｂ〜ｔｃの必要区間のみの信
号が得られる。

障害物（５）が存在する場合、増幅信号■，は、路面（
４）のみの波形成分Ｖ３ａに障害物（５）による波形成
分Ｖ３ｂが重畳されるので、 Ｖ　．＝　Ｖ　＝ａ＋　Ｖ　ｉｂ で表わされる。

尚、ここで示した受信信号Ｖ２及びＶ，′のレベルは、
路面（４）の表面がアスファルト等で粗い場合を想定し
ており、コンクリートのように滑らかな場合は、受信信
号Ｖ２″のように小さいレベルとなる。受信信号ｖ２″
のように低レベルの波形は、同じアスファルト路面上を
走行している場合でも、例えば高速運転中に観測され得
る。なぜなら、ドップラ効果により反射波Ｗ　ａ　′〜
Ｗｃ′の周波数が実質的に変動し、超音波受信手段（６
）の受信特性により受信レベルが低下してしまうからで
ある。

このように、低レベルの受信信号■２″になると、障害
物（５）による反射波成分も小さくなるので、増幅信号
Ｖ３そのものを一定の判定レベルと比較しても、障害物
く５）による波形成分Ｖ３ｂを弁別することはできない
。そこで、以下のように、受信レベルに応じて受信波増
幅手段（７）の増幅率をフィードバック制御し、安定し
た増幅信号Ｖ，。を生成するように構成する。

まず、タイミング指令手段（１）は、送信用の指令信号
Ｐ．をトリガとして、次のサイクルまでの間に、各時間
ｔａ．ｔｂ及びｔｃに相当する時刻を演算し、制御用の
パルス信号即ち指令信号Ｐ２及びＰ３を生成する。実際
には、第６図のように、時間ｔｂに相当するパルス信号
Ｐを生成し、このパルス信号Ｐに基づいて、時間（ｔａ
−ｔｂ）に相当する指令信号Ｐ，と、時間（ｔｃ−ｔｂ
）に相当する指令信号Ｐ，とを生成する。そして、指令
信号Ｐ２により平均値演算手段（８）を駆動し、指令信
号Ｐ，により判別信号発生手段（１１）を駆動する。

このように、マイクロコンピュータ（２０）内のプログ
ラマブルタイマにより生成された指令信号Ｐをトリガと
して、所定時間幅のパルス信号、即ち指令信号Ｐ２及び
Ｐ，を生成する場合は、第５図のように、タイミング指
令手段（１）をタイマＩＣによる単安定マルチバイブレ
ー夕回路で構成すればよい。

尚、タイミング指令手段（１）として、マイクロコンピ
ュータ（２０）によるプログラマブルタイマのみを用い
た場合は、各指令信号Ｐ２及びＰ，は、指令信号Ｐ１と
同様にソフトウェアにより生成することができる。

平均値演算手段（８）は、指令信号Ｐ２により抽出され
た区間において、増幅信号■，の平均値■，，を求めこ
れを保持する。即ち、第４図において、アナログスイッ
チ（８ａ）は、指令信号Ｐ２のオン区間（ｔｃ−ｔｂ）
だけ増幅信号Ｖ，をサンプリングし、抵抗器（８ｂ）及
びコンデンサ（８ｃ）がらなる平均化及びホールド回路
は、増幅信号Ｖ３のレベルの時間的な平均値Ｖ　３　１
を生成し、これを増幅率変更手段（１０）に入力する。

増幅率変更手段（１０〉内の演算増幅器（１０ａ＞は、
平均値Ｖ　３　１と所定値Ｖ　３　Ｒとの比較結果に基
づき、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（１．Ｏｂ　）のゲート電圧を制御
して増幅器（７ｅ）の増幅率を調整し、最終的に平均値
Ｖ　３　１が所定値Ｖ　５ｐと一致するように、受信波
増幅手段（７）の増幅率をフィードバック制御する。

これにより、種々の要因で受信信号■２のレベルが変動
して■２″のように小さいレベルとなっても、増幅率変
更手段（１０）が受信波増幅手段〈７）の増幅率を増大
させるので、高いレベルの受信信号■２と同レベルの増
幅出力が得られ、常に安定な増幅信号Ｖ　３　Ｇが比較
手段（１２）に入力される。

一方、判別信号発生手段（１１）は、指令信号Ｐ３の立
ち上がり（ｔｂ経過時点）に対応して、第１の所定時間
（ｔａ）まで単調増加する第１の判別信号Ｖ４ｇを、充
電回路（ｌｌａ）を含む第１の判別信号発生回路から出
力する。そして、Ｖ．ａが指令信号Ｐ３の立ち下がり（
ｔａ経過時点）で最大値を示した後、第２の所定時間（
ｔｅ）で最小値となる第２の判別信号ｖ，ｂを、放電回
路（ｌｌｂ）を含む第２の判別信号発生回路から出力す
る．これら第１及び第２の判別信号Ｖｍａ及びＶ　４　
ｂにより、判別信号■，は、増幅信号■，。に対応した
山形の波形となり、比較判定用の基準波形信号として比
較手段（１２）に入力される。尚、充電回路（１１ａＬ
放電回路（ｌｌｂ）及びコンデンサ（ｌｌｃ）等の回路
定数は、基準波形を得るための最適値に予め設定されて
いることは言うまでもない。

比較手段（１２）は、フィードバック制御された増幅信
号Ｖ３。を判別信号■，と比較して、障害物く５）によ
る波形成分のみを検出し、障害物検知信号■５を出力す
る。このとき、比較手段（１２）は、受信レベルの安定
した増幅信号Ｖ３。と判別信号Ｖ４とを比較するので、
安定した障害物検知信号■５を生成することができる。

このように、この発明によれば、超音波パルスを間欠的
に斜め前方に照射し、反射波Ｗ　ａ　′〜Ｗｅを積極的
に受信するようにしたので、障害物（５）の有無を正確
で有効且つ高速に判別して検知することができる。

又、このとき、車両速度の違いや路面の表面状態（滑ら
か又は粗いか）の違い等により、反射波のバックグラン
ドレベルが変化しても、平均値■３に基づいて増幅率（
平均値と判定レベルとの相対比率）を調整することがで
きるので、路面（４）からの反射波Ｗ　ａ　′〜Ｗｃ′
の周期的なレベル変動、並びに路面（４）の表面状態や
車両速度の変化に伴う非同期的な変動等に全く影響を受
けることなく、障害物（５）による受信信号Ｖ２の変化
のみを確実に判別することができる。更に、比較レベル
となる判別信号■４は、受信信号■２の時間変化に応じ
た山形波形をなしているので、受信信号Ｖ２の山形のレ
ベル変動にも最適に追従できる。

もし、前述のように、路面からの反射波レベルは、障害
物（５）の無い場合は、第１の所定時間ｔａに対応した
距離に相当する路面中央部で最大且つその前後（手前、
又は遠方）で低下する山形波形となり、障害物（５）が
ある場合は、山形の反射波バックグランドレベルに障害
物（５》による反射波成分が重畳されることになる。従
って、受信波増幅手段（７）にフィードバックルーブを
設けない場合は、反射波レベルが路面（４）の表面状態
や車体の速度によって大きく変化すると、増幅信号■，
。と判別信号（比較基準レベル）Ｖ４とのマッチングが
困難となる。

しかし、受信レベルを反映する増幅信号Ｖ３６の平均値
Ｖ　３　、が常に所定値Ｖ３Ｒとなるように増幅率を調
整し、受信信号レベルを安定化させることにより、判別
信号Ｖ．が一定であっても障害物レベルの弁別が安定に
実行され、特に使用条件の制限もなく、障害物（５）の
検知信頼性を高くすることができる。

尚、上記実施例では、増幅信号■，のレベルが減少した
ときに増幅率を増大させる場合を示したが、逆に、増幅
信号■，のレベルが増大したときには、増幅率変更手段
（１０）により受信波増幅手段（７）の増幅率を減少さ
せれば、同様に安定した増幅信号Ｖ３ｏが得られる。

次に、複数の判定レベルに基づいて障害物の大きさを区
別できるこの発明の別の発明の一実施例について説明す
る。

第７図はこの発明の別の発明の一実施例を示す構成図で
あり、図示しない構成は第１図〜第５図に示したものと
同様である。

この場合、判別信号■，は直列接続された複数の抵抗器
（ｌｉｄ）及び（ｌｉｅ）により分圧され、例えば、高
レベルの判別信号■４及び低レベルの判別信号■，′と
なる．抵抗器（ｌｉｄ）及び＜ｌｉｅ）は判別信号発生
手段（１１）に含まれていてもよい。各抵抗器（ｌｉｄ
）及び（ｌｉｅ）の抵抗値は、区別したい障害物（５〉
（第１図参照）の大きさに応じて任意に設定される。

判別信号Ｖ，及び■４′は、複数の比較手段（１２）及
び（１２’）に個別に入力され、それぞれ増幅信号Ｖ，
Ｉｏと比較される。各比較手段（１２）及び（１２′）
から出力される障害物検知信号■５及び■，′は、障害
物（５）の大きさを複数の領域毎に区別するために用い
られる。

通常、障害物（５）からの反射波成分が重畳された受信
信号Ｖ２′（第６図参照）のピークは、障害物（５）の
大きさによって異なり、時間の経過と共に第８図のよう
に変化する．即ち、障害物（５）が大きい場合は受信信
号■２′のピークも大きくなり、障害物（５）が小さい
場合は受信信号■２′のピークも小さくなる。

従って、第７図の抵抗器（ｌｉｄ）及び（ｌｉｅ）を用
いて、第９図のように、判別信号■４と相似形の判別信
号■，′を生成すれば、障害物（５）の大きさを複数の
領域（この場合、２つの領域）に区別して検出すること
ができる。

例えば、障害物検知信号ｖ５及びｖ５′が共に出力され
た場合は障害物〈５）が大きいと判別され、障害物検知
信号Ｖ，が出力されず、障害物検知信号Ｖ，′のみが出
力された場合は障害物（５）が小さいと判別される６ 障害物（５）の大きさを更に細分化して区別したい場合
は、抵抗器（ｌｉｄ）及び（ｌｉｅ）とは別の抵抗器（
図示せず）を更に接続し、任意数且つ任意レベルの判別
信号を発生させればよい。

以上の実施例は、障害物（５）が道路の段差等の場合に
特に有効であり、例えば障害物（段差）が大きさに応じ
て自動車のサスペンション装置のバネを弱くすることに
より、振動を確実に吸収することができる。又、バネ特
性で対応しきれないほど大きい段差の場合は、逆にバネ
を強くして損傷等を防ぐことができる。

尚、上記各実施例では、平均値と判定レベルとの比率を
一定にする相対比率調整手段として増幅率変更手段（１
０）を用い、増幅信号Ｖ，。のレベルを所定値Ｖ３Ｈに
調整するようにしたが、判別信号発生手段（１１）に対
して平均値Ｖ　１　１のフィードバックルーブ（図示せ
ず）を形成し、平均値Ｖ　３　Ｈの変化に応じて判別信
号■４のレベルを変更するようにしてもよい。即ち、平
均値（受信信号）の変化に応じて平均値（増幅信号）又
は判定レベルの少なくとも一方を変更すれば、相対比率
を調整することができ、上記実施例と同等の効果を奏す
る。

又、タイミング指令手段（１）を、マイクロコンピュー
タ（２０）、又は、マイクロコンピュータ（２０）と個
別のタイマＩ　Ｃ　（ｌａ）〜（１ｃ）とで構成し、判
別信号発生手段（１１）を個別の回路で構成したが、こ
れら全ての回路を１つのマイクロコンピュータで構成し
てもよく、逆に、全ての回路を個別の回路（タイマＩＣ
）で構成してもよい。

更に、判別信号発生手段（１１）として、アナログの充
放電回路（ｌｌａ）及び（ｌｌｂ）を用い、判別信号■
，をＣＲ時定数に従う山形波形としたが、デジタル回路
又はマイクロコンピュータを用いて、判別信号Ｖ４を段
階的に上昇及び下降する波形としても、同等の効果を奏
することは言うまでもない。

［発明の効果１ 以上のようにこの発明によれば、斜め前方の路面に所定
のタイミングで間欠的に超音波を送信する超音波送信手
段と、超音波の反射波を受信する超音波受信手段と、超
音波受信手段からの受信信号を増幅する受信波増幅手段
と、この受信波増幅手段からの増幅信号の平均値を演算
する平均値演算手段と、増幅信号が所定の判定レベルを
越えたときに障害物検知信号を出力する比較手段と、平
均値と判定レベルとの比率が所定の値に維持する相対比
率調整手段とを備え、反射波の受信信号レベルを反映す
る平均値に基づいて相対比率をフィードバック調整する
ようにしたので、路面上の障害物による受信信号のレベ
ル変化のみを有効に区別して判別することができ、受信
信号のレベル変化によらず確実に障害物を検知できる超
音波障害物センサが得られる効果がある。

又、この発明の別の発明によれば、更に、比較手段が、
増幅信号を複数の判定レベルと比較するようにしたので
、障害物の大きさを区別できる超音波障害物センサが得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の機能及び構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図内のタイミング指令手段の具体
例を示す構成図、第３図は第１図内の超音波信号発生手
段の具体例を示す構成図、第４図は第１図内の受信波増
幅手段、平均値演算手段、所定値設定手段及び増幅率変
更手段の具体例を示す構成図、第５図はタイミング指令
手段及び判別信号発生手段の具体例を示す構成図、第６
図はこの発明の一実施例による超音波障害物センサの動
作を説明するための波形図、第７図はこの発明の別の発
明の一実施例の要部を示す構成図、第８図は障害物の大
きさに応じた受信信号レベルを示す波形図、第９図はこ
の発明の別の発明による複数の判別信号を示す波形図で
ある。 （３）・・・超音波送信手段　（４）・・・路面（５）
・・・障害物　　　　　（６）・・・超音波受信手段（
７）・・・受信波増幅手段　（８）・・・平均値演算手
段（１０）・・・増幅率変更手段（相対比率調整手段）
（１１）・・・判別信号発生手段 （ｌｌｄ）　．（ｌｉｅ）−・抵抗器　（１２）　、（
１２′）　・・・比較手段Ｗａ〜Ｗｃ・・・超音波　　
　Ｗ　ａ　’〜Ｗ　ｃ　”・・・反射波■２・・・受信
信号　　　　Ｖ　ｓ　、Ｖ　３　０・・・増幅信号Ｖ　
３　１−平均値　　　　　Ｖ３Ｒ・・・所定値ｖ．、ｖ
．’・・・判別信号（判定レベル）Ｖ５、■５′・・・
障害物検知信号 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）斜め前方の路面に所定のタイミングで間欠的に超
   音波を送信する超音波送信手段と、 前記超音波の反射波を受信する超音波受信手段と、 この超音波受信手段からの受信信号を増幅する受信波増
   幅手段と、 この受信波増幅手段からの増幅信号の平均値を演算する
   平均値演算手段と、 前記増幅信号が所定の判定レベルを越えたときに障害物
   検知信号を出力する比較手段と、前記平均値と前記判定
   レベルとの比率が所定の値となるように両者のうちの少
   なくとも一方を変更できる相対比率調整手段と、 を備えた超音波障害物センサ。
2. （２）相対比率調整手段は、平均値が所定値となるよう
   に受信波増幅手段の増幅率を変更する増幅率変更手段で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音
   波障害物センサ。
3. （３）比較手段は、増幅信号を障害物の大きさに応じた
   複数の判定レベルと比較することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の超音波障害物センサ。