JPH0419513B2 - - Google Patents
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- JPH0419513B2 JPH0419513B2 JP57221512A JP22151282A JPH0419513B2 JP H0419513 B2 JPH0419513 B2 JP H0419513B2 JP 57221512 A JP57221512 A JP 57221512A JP 22151282 A JP22151282 A JP 22151282A JP H0419513 B2 JPH0419513 B2 JP H0419513B2
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- Japan
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- ultrasonic
- frequency
- signal
- ultrasonic waves
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- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S15/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/86—Combinations of sonar systems with lidar systems; Combinations of sonar systems with systems not using wave reflection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、超音波を用いて移動物体たとえば
車両を感知する装置に関する。
車両を感知する装置に関する。
従来の超音波を用いた車両感知装置は、路面上
方の所定高さ位置に設置された超音波送受波器を
含み、この超音波送受波器から一定周期で間欠的
にパルス状の超音波を路面に向けて送波し、路面
または車両で反射して戻つてくる超音波を受波
し、超音波が往復するのに要する時間を計測する
ことにより車両の有無を判定していた。超音波を
間欠的に送波しているのは、送波超音波と反射し
て戻つてくる超音波との混同を避けるためであ
り、したがつて超音波送波後、反射して戻つてく
る超音波の受波を待つて次の超音波が送波されな
ければならなかつた。このため超音波送波周期は
比較的長い時間となり、車両の速度が速い場合に
は正確な車両感知が期待できないという問題があ
つた。たとえば、超音波送受波器が路面から5m
の高さ位置に設置されているとすると、音速を
340m／ｓとすれば、超音波が路面との間を往復
するのに要する時間はおよそ30msである。車両
速度を100Km／ｈ、車長を４〜5mとすると、この
車両はおよそ150msで車両検知地点を通過する。
したがつて、超音波送波周期を30msとしたとし
ても100Km／ｈで走行する車両に対しては最大５
点のサンプリングしか行なえないこととなる。サ
ンプリング・データがすべて有効であるとは限ら
ないから、実際には有効データは３点程度になる
だろう。この程度のサンプリング点数では、車両
検知にもとづいて、車両速度、車高などを測定す
る場合には大きな測定誤差が現われる。
方の所定高さ位置に設置された超音波送受波器を
含み、この超音波送受波器から一定周期で間欠的
にパルス状の超音波を路面に向けて送波し、路面
または車両で反射して戻つてくる超音波を受波
し、超音波が往復するのに要する時間を計測する
ことにより車両の有無を判定していた。超音波を
間欠的に送波しているのは、送波超音波と反射し
て戻つてくる超音波との混同を避けるためであ
り、したがつて超音波送波後、反射して戻つてく
る超音波の受波を待つて次の超音波が送波されな
ければならなかつた。このため超音波送波周期は
比較的長い時間となり、車両の速度が速い場合に
は正確な車両感知が期待できないという問題があ
つた。たとえば、超音波送受波器が路面から5m
の高さ位置に設置されているとすると、音速を
340m／ｓとすれば、超音波が路面との間を往復
するのに要する時間はおよそ30msである。車両
速度を100Km／ｈ、車長を４〜5mとすると、この
車両はおよそ150msで車両検知地点を通過する。
したがつて、超音波送波周期を30msとしたとし
ても100Km／ｈで走行する車両に対しては最大５
点のサンプリングしか行なえないこととなる。サ
ンプリング・データがすべて有効であるとは限ら
ないから、実際には有効データは３点程度になる
だろう。この程度のサンプリング点数では、車両
検知にもとづいて、車両速度、車高などを測定す
る場合には大きな測定誤差が現われる。
発明の要点
この発明の目的は、正確な移動物体感知、ひい
ては正確な車両速度、車高などの測定、車両判別
の可能な装置を提供することにある。
ては正確な車両速度、車高などの測定、車両判別
の可能な装置を提供することにある。
この発明による移動物体感知装置は、基準平面
に沿つて移動する物体を検知する装置であり、基
準平面から移動物体の移動経路よりも遠く離れた
位置にそれぞれ設けられ、周波数が連続的に変化
する超音波を基準平面に向けて送波する超音波送
波器、および基準平面または移動物体からの反射
超音波を受波する超音波受波器、ならびに超音波
送波器から送波される超音波の周波数を表わす信
号と超音波受波器によつて受波された反射超音波
の周波数を表わす信号とを比較し、それらの差が
変化したことに応答して移動物体の検知信号を発
生する手段を備えているものである。
に沿つて移動する物体を検知する装置であり、基
準平面から移動物体の移動経路よりも遠く離れた
位置にそれぞれ設けられ、周波数が連続的に変化
する超音波を基準平面に向けて送波する超音波送
波器、および基準平面または移動物体からの反射
超音波を受波する超音波受波器、ならびに超音波
送波器から送波される超音波の周波数を表わす信
号と超音波受波器によつて受波された反射超音波
の周波数を表わす信号とを比較し、それらの差が
変化したことに応答して移動物体の検知信号を発
生する手段を備えているものである。
この発明が路面上を走行する車両を感知する装
置に適用された場合には上記基準平面は路面とな
り、超音波送、受波器は路面上方に設置されるこ
とになる。
置に適用された場合には上記基準平面は路面とな
り、超音波送、受波器は路面上方に設置されるこ
とになる。
この発明においては、移動物体を感知するため
に周波数が連続的に変化する超音波が基準平面に
向けて送波され、基準平面または移動物体からの
反射超音波が連続的に受波されている。移動物体
が存在しなければ、送波超音波は基準平面で反射
して戻つてくるので、送波超音波の送波後、超音
波が超音波送、受波器と基準平面との間を往復す
るのに要する時間が経過した時点で送波超音波と
同じ周波数の反射超音波が受波されることにな
る。したがつて、移動物体が存在しなければ、送
波超音波の周波数を表わす信号と受波超音波の周
波数を表わす信号との差は常に一定となる。これ
に対して、基準平面に沿つて移動する物体がある
と、超音波は移動物体から反射して戻つてくるの
で、超音波送波後、それと同じ周波数の反射超音
波を受波するまでの遅延時間が変化する。この遅
延時間の変化は、送波超音波の周波数を表わす信
号と受波超音波の周波数を表わす信号との差の変
化として現われるので、両信号の差の変化によつ
て移動物体を感知することができる。
に周波数が連続的に変化する超音波が基準平面に
向けて送波され、基準平面または移動物体からの
反射超音波が連続的に受波されている。移動物体
が存在しなければ、送波超音波は基準平面で反射
して戻つてくるので、送波超音波の送波後、超音
波が超音波送、受波器と基準平面との間を往復す
るのに要する時間が経過した時点で送波超音波と
同じ周波数の反射超音波が受波されることにな
る。したがつて、移動物体が存在しなければ、送
波超音波の周波数を表わす信号と受波超音波の周
波数を表わす信号との差は常に一定となる。これ
に対して、基準平面に沿つて移動する物体がある
と、超音波は移動物体から反射して戻つてくるの
で、超音波送波後、それと同じ周波数の反射超音
波を受波するまでの遅延時間が変化する。この遅
延時間の変化は、送波超音波の周波数を表わす信
号と受波超音波の周波数を表わす信号との差の変
化として現われるので、両信号の差の変化によつ
て移動物体を感知することができる。
送波超音波の周波数を表わす信号と受波超音波
の周波数を表わす信号との差は超音波送、受波器
と移動物体の表面までの距離を表わしているの
で、両信号の差によつて移動物体の表面形状に関
する情報を連続的に得ることができる。
の周波数を表わす信号との差は超音波送、受波器
と移動物体の表面までの距離を表わしているの
で、両信号の差によつて移動物体の表面形状に関
する情報を連続的に得ることができる。
この発明は移動物体のみならず、静止している
物体の検知も可能である。
物体の検知も可能である。
この発明の他の特徴および詳しい構成は、以下
の図面を参照した実施例の説明において明らかに
なるだろう。
の図面を参照した実施例の説明において明らかに
なるだろう。
実施例の説明
この実施例は、この発明を車両感知に適用した
場合を示している。
場合を示している。
第１図に、超音波送波器および受波器の配置が
示されている。路面Ｌ上方の所定高さＨに、超音
波送波器１および超音波受波器２が設けられ、か
つ適当な支持部材に固定されている。送波器１か
らは超音波が路面Ｌに向けて送波され、受波器２
は路面Ｌまたは車両CAで反射して戻つてくる超
音波を受波する。送波される超音波の周波数は、
第２図に実線で示すように、一定周期Ｔで連続的
に変化している。この実施例では、周波数の変化
は時間に関して鋸歯状波であるが、他の任意の波
形を採用することができる。周波数の変化周期Ｔ
は、超音波が送、受波器１および２と路面Ｌとの
間を往復するのに要する時間、たとえば30ms以
上であることが好ましい。超音波周波数の上限と
下限との間の巾は広い方が望ましいが、現在で
は、22〜30KHz程度の帯域巾にわたつてほぼ一定
の振幅（感度）で超音波を発生する（検知する）
超音波振動子がある。
示されている。路面Ｌ上方の所定高さＨに、超音
波送波器１および超音波受波器２が設けられ、か
つ適当な支持部材に固定されている。送波器１か
らは超音波が路面Ｌに向けて送波され、受波器２
は路面Ｌまたは車両CAで反射して戻つてくる超
音波を受波する。送波される超音波の周波数は、
第２図に実線で示すように、一定周期Ｔで連続的
に変化している。この実施例では、周波数の変化
は時間に関して鋸歯状波であるが、他の任意の波
形を採用することができる。周波数の変化周期Ｔ
は、超音波が送、受波器１および２と路面Ｌとの
間を往復するのに要する時間、たとえば30ms以
上であることが好ましい。超音波周波数の上限と
下限との間の巾は広い方が望ましいが、現在で
は、22〜30KHz程度の帯域巾にわたつてほぼ一定
の振幅（感度）で超音波を発生する（検知する）
超音波振動子がある。
第２図において、破線で示されている波形は受
波器２で受波された超音波信号の周波数の変化を
示している。路面Ｌからの反射波は、超音波送波
後、時間tdが経過したときに受波される。これに
対して、車両CA（車両の屋根）からの反射波は時
間tv（＜td）後に受波される。音速をVs、送、受
波器１，２と車両CAの屋根との間の距離をｈと
すると、次式が成立する。
波器２で受波された超音波信号の周波数の変化を
示している。路面Ｌからの反射波は、超音波送波
後、時間tdが経過したときに受波される。これに
対して、車両CA（車両の屋根）からの反射波は時
間tv（＜td）後に受波される。音速をVs、送、受
波器１，２と車両CAの屋根との間の距離をｈと
すると、次式が成立する。
td＝2h／Vs ……(1)
tv＝2h／Vs ……(2)
第２図に示す送波および受波の波形を比較する
ことにより、車両CAの有無および車両CAの縦断
面形状が判定できることが理解できよう。
ことにより、車両CAの有無および車両CAの縦断
面形状が判定できることが理解できよう。
第３図は車両感知装置の電気的な構成を、第４
図はこの電気回路の各ブロツクの出力信号波形を
それぞれ示している。
図はこの電気回路の各ブロツクの出力信号波形を
それぞれ示している。
クロツク信号発生回路１１は一定周期Ｔの方形
波信号ａを出力し、この信号ａは積分回路１２で
鋸歯状波信号ｂに変換される。この信号ｂは電圧
制御発振回路１３に入力する。電圧制御発振回路
１３は、入力電圧に比例した周波数の信号を出力
する電圧／周波数変換機能をもつ。発振回路１３
の出力信号ｃは電力増幅回路１４に送られ、この
増幅回路１４によつて超音波送波器１が駆動され
る。このようにして、一定周期Ｔで周波数が連続
的に変化するすなわち周波数変調された超音波が
送波器１から路面Ｌに向けて送波される。
波信号ａを出力し、この信号ａは積分回路１２で
鋸歯状波信号ｂに変換される。この信号ｂは電圧
制御発振回路１３に入力する。電圧制御発振回路
１３は、入力電圧に比例した周波数の信号を出力
する電圧／周波数変換機能をもつ。発振回路１３
の出力信号ｃは電力増幅回路１４に送られ、この
増幅回路１４によつて超音波送波器１が駆動され
る。このようにして、一定周期Ｔで周波数が連続
的に変化するすなわち周波数変調された超音波が
送波器１から路面Ｌに向けて送波される。
路面Ｌまたは車両CAで反射し、受波器２によ
つて受波された超音波信号は電圧増幅回路２１で
増幅されたのち、位相比較回路２２に入力する。
この位相比較回路２２は、電圧制御発振回路２４
の出力信号の位相と受波信号の位相とを比較し、
これらの位相差に応じた電圧信号を出力する。こ
の位相差成分は低域通過フイルタ２３に送られそ
の高周波成分が除去される。フイルタ２３の出力
ｄは電圧制御発振回路２４の発振周波数を制御す
る。電圧制御発振回路２４、位相比較回路２２お
よび低域通過フイルタ２３は、フエイズ・ロツク
ド・ループ（PLL）を構成し、このPLLはここ
ではFM復調回路として用いられている。このよ
うにして、受波信号の周波数に比例した電圧信号
ｄが得られる。
つて受波された超音波信号は電圧増幅回路２１で
増幅されたのち、位相比較回路２２に入力する。
この位相比較回路２２は、電圧制御発振回路２４
の出力信号の位相と受波信号の位相とを比較し、
これらの位相差に応じた電圧信号を出力する。こ
の位相差成分は低域通過フイルタ２３に送られそ
の高周波成分が除去される。フイルタ２３の出力
ｄは電圧制御発振回路２４の発振周波数を制御す
る。電圧制御発振回路２４、位相比較回路２２お
よび低域通過フイルタ２３は、フエイズ・ロツク
ド・ループ（PLL）を構成し、このPLLはここ
ではFM復調回路として用いられている。このよ
うにして、受波信号の周波数に比例した電圧信号
ｄが得られる。
積分回路１２の出力信号ｂは遅延回路１５にお
いて、上述の時間tdだけ遅延される。この遅延さ
れた信号ｅと復調された信号ｄとが差動増幅回路
２５に入力し、それらの差信号ｇが得られる。こ
の信号ｇは、超音波送波から受波までの時間を表
わしている。遅延時間tdは、送、受波器１，２と
路面Ｌとの間の距離Ｈを超音波が往復するのに要
する時間であるから、車両が存在しない場合には
両信号ｄとｅとは同形となり、差信号ｇは零を表
わすことになる。ところが車両CAが存在する場
合には、信号ｇの波形は車両CAの縦断面形状と
相似形を示す。信号ｇが比較回路２６において適
当なスレシホールド・レベルShで弁別されるこ
とにより、車両の存在を表わす検知信号ｉが得ら
れる。
いて、上述の時間tdだけ遅延される。この遅延さ
れた信号ｅと復調された信号ｄとが差動増幅回路
２５に入力し、それらの差信号ｇが得られる。こ
の信号ｇは、超音波送波から受波までの時間を表
わしている。遅延時間tdは、送、受波器１，２と
路面Ｌとの間の距離Ｈを超音波が往復するのに要
する時間であるから、車両が存在しない場合には
両信号ｄとｅとは同形となり、差信号ｇは零を表
わすことになる。ところが車両CAが存在する場
合には、信号ｇの波形は車両CAの縦断面形状と
相似形を示す。信号ｇが比較回路２６において適
当なスレシホールド・レベルShで弁別されるこ
とにより、車両の存在を表わす検知信号ｉが得ら
れる。
音速Vsは温度によつて変化し、時間tdもそれ
に応じて変化する。周囲温度の変化による誤動作
を防止するために、遅延回路１５の遅延時間tdの
温度補償を行なうようにすることが好ましい。し
かしながら、スレシホールド・レベルShを温度
変化による信号ｇのレベル変動を考慮して選定す
れば、必ずしも温度補償回路は必要ではない。
に応じて変化する。周囲温度の変化による誤動作
を防止するために、遅延回路１５の遅延時間tdの
温度補償を行なうようにすることが好ましい。し
かしながら、スレシホールド・レベルShを温度
変化による信号ｇのレベル変動を考慮して選定す
れば、必ずしも温度補償回路は必要ではない。
第１図は、超音波送、受波器の配置を示す図、
第２図は送波および受波の周波数の変化を示すタ
イム・チヤート、第３図は、車両感知装置の電気
的構成を示すブロツク図、第４図はこのブロツク
図の出力信号を示すタイム・チヤートである。 １…超音波送波器、２…超音波受波器、１１…
クロツク信号発生回路、１２…積分回路、１３，
２４…電圧制御発振回路、１５…遅延回路、２２
…位相比較回路、２３…低域通過フイルタ、２５
…差動増幅回路、２６…比較回路。
第２図は送波および受波の周波数の変化を示すタ
イム・チヤート、第３図は、車両感知装置の電気
的構成を示すブロツク図、第４図はこのブロツク
図の出力信号を示すタイム・チヤートである。 １…超音波送波器、２…超音波受波器、１１…
クロツク信号発生回路、１２…積分回路、１３，
２４…電圧制御発振回路、１５…遅延回路、２２
…位相比較回路、２３…低域通過フイルタ、２５
…差動増幅回路、２６…比較回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基準平面に沿つて移動する物体を検知する装
置であり、 基準平面から移動物体の移動経路よりも遠く離
れた位置にそれぞれ設けられ、周波数が連続的に
変化する超音波を基準平面に向けて送波する超音
波送波器、および基準平面または移動物体からの
反射超音波を受波する超音波受波器、ならびに 超音波送波器から送波される超音波の周波数を
表わす信号と超音波受波器によつて受波された反
射超音波の周波数を表わす信号とを比較し、それ
らの差が変化したことに応答して移動物体の検知
信号を発生する手段、 を備えた移動物体感知装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221512A JPS59111074A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 移動物体感知装置 |
| US06/562,181 US4674069A (en) | 1982-12-16 | 1983-12-16 | System for collecting and processing data relating to moving bodies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221512A JPS59111074A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 移動物体感知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59111074A JPS59111074A (ja) | 1984-06-27 |
| JPH0419513B2 true JPH0419513B2 (ja) | 1992-03-30 |
Family
ID=16767870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57221512A Granted JPS59111074A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 移動物体感知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59111074A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6122278A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車種判別装置 |
| JPS6183979A (ja) * | 1984-10-01 | 1986-04-28 | Tsubakimoto Chain Co | 移送物の境界識別方法 |
| JPS6190073A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-08 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 超音波によるエツジ検出装置 |
| JP2841402B2 (ja) * | 1988-12-23 | 1998-12-24 | オムロン株式会社 | 超音波センサ |
| JP2849417B2 (ja) * | 1989-11-21 | 1999-01-20 | 松下電工株式会社 | 超音波検知器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53144700A (en) * | 1977-05-20 | 1978-12-16 | Siemens Ag | Circuit for supersonic antitheft equipment |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP57221512A patent/JPS59111074A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53144700A (en) * | 1977-05-20 | 1978-12-16 | Siemens Ag | Circuit for supersonic antitheft equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59111074A (ja) | 1984-06-27 |
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