JPH0546086Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自動車の任意位置、例えば前面に取
付けた超音波送受波器によつて前方の自動車との
車間距離を検出するとともに、該車間距離を一定
に保つことによつて前方の自動車の後を自動的に
追従運転する自動車自動追従運転制御装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、自動車には車間距離確保、後方障害物の
検知等の目的に対応して、自動車の前後、左右等
の任意位置に超音波送受波器、例えば第５図に示
すように、２個の超音波振動子１０１，１０２に
対する発信回路１０３と受信回路１０４からの出
力を、マイクロコンピユータ１０５からの指令に
よるアナログスイツチ１０６〜１０９の切替えに
よつて制御するとともに、一方の超音波振動子１
０１からの超音波が壁等の障害物１１０に当つて
他方の超音波振動子１０２で受けたときのマイク
ロコンピユータ１０５からの演算結果に対応した
出力を出力回路１１１を介して警報装置としての
ブザー１１２或はランプ１１３に供給して、運転
手に警報を与える超音波送受波器１１４が取付け
られている。

（考案が解決しようとする課題） この場合の超音波送受波器１１４は、反射する
超音波の時間を測定して障害物１１０までの距離
を測定することはできても、反射波に違いがない
ため障害物１１０が自動車なのか壁なのかを区別
することができず、しかも、同一周波数の超音波
送受波器１１４を複数台の自動車が同一受信可能
領域内で使用していると、信号が混線して誤動作
するおそれがあることから、この超音波送受波器
１１４を自動車の自動追従運転に用いることはで
きない。

その上、超音波送受波器１１４の検知領域が自
動車周辺の全角度をカバーしていないため、死角
に入つた物の検出ができない以上、前記自動運
転、自動追従はできず、しかも、この超音波送受
波器１１４は反射波を測定していることから受信
時の音波が弱くなり、最大検出距離が短く、又、
混線を避けるためには超音波の周波数を変える
か、変調をする必要があるものの、その場合は、
超音波送受波器１１４の生産コストが高くなる等
の欠点があつた。

そこで本考案の目的は、簡単な構造で比較的生
産価格が安いにも拘らず、各自動車間で方向と距
離を容易に検知して安全に自動運転をする自動車
自動追従運転制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 即ち、本考案は、自動追従対象の各自動車にそ
の検知方向に対応して設定した任意位置に取付け
られる複数個の超音波送受波器と、該複数個の超
音波送受波器にその送波用に接続される少なくと
も各自動車別に１個の発信器と、前記複数個の各
超音波送受波器にその受波用に接続される受信器
と、各自動車に備えた前記発信器の発信タイミン
グを同期させるための無線機と、前記発信器の発
信タイミングをとるとともに前記受信器からのデ
ータを相手車両の位置確認等に対応して計算し該
計算結果に基いて前記自動車の運転制御用信号を
出力させるコンピユータと、該コンピユータから
の出力信号に基いて前記自動車の運転を制御する
駆動装置とのそれぞれを備えた自動車自動追従運
転制御装置にある。

（作用） このように構成された自動車自動追従運転制御
装置の場合、各自動車に備えられた各発信器間の
発信タイミングは無線機で同期がとられているた
め、各自動車とも超音波の発信時点は同一であ
り、従つて、自分の自動車から発信される超音波
発信後に受信される他の自動車からの超音波受信
時点までの時間測定によつて、自分の自動車から
相手の自動車までの距離を容易に検出することが
でき、又、自分の自動車から発信される超音波の
反射波の受信によつて超音波発信方向に障害物が
あることと、障害物までの距離を容易に検出する
ことができる。

（考案の効果） その結果、本考案は、超音波発信の発信タイミ
ングをとることにより受信の混線による誤動作を
防止し、かつ、反射波ではなく直接波を受信する
ことによつて受信能力と感度を大幅に向上させ
て、測定領域を大幅に拡大した状態で、しかも、
超音波の発信方向によつて、自分の自動車を中心
にした各車までの距離と方向を容易に検出し、か
つ、受信時の超音波が直接波か反射波かによつて
自動車と障害物とを容易に判別することができ、
その結果、自動車の自動運転、自動追従運転、特
定の自動車に集合しての運転を容易に行うことが
できる効果がある。

（実施例） 次に、本考案の一実施例の構成を第１図〜第４
図によつて説明する。

第１図に示すように、バツテリ１を電源とする
DCモータ２で駆動される自動車３の周囲には超
音波を送受信する超音波振動子（以後ソナーセン
サとも称する）４が死角をなくすため、ほぼ45度
毎の８個取付けられ、かつ、自動車３には各ソナ
ーセンサ４を用いた超音波送受波器５が取付けら
れている。

この場合、超音波送受波器５は、各ソナーセン
サ４に対する発信・受信回路６からの出力を、マ
イクロコンピユータ７からの指令による図示省略
アナログスイツチの切替えによつて制御するとと
もに、超音波を発信後に自車及び他車から超音波
を受けたときのマイクロコンピユータ７からの演
算結果に対応した出力をDCモータ２制御用パル
ス幅変調回路のPWM回路８を介してDCモータ
２に供給して、タイヤ９の回転を自動車３の前
進・後退、左折・右折等に合せてデユーテイー比
制御する。

又、各自動車３に備えられた超音波送受波器５
の超音波発信タイミングの同期は無線機１０によ
つて同期され、自動車３の手動・追従・集合の各
モードに対応した各回路の切替えはモードスイツ
チ１１で行い、手動運転時に左右DCモータ２に
対するパルス電源のデユーテイー比はＸ−Ｙポテ
ンシヨメータのジヨイステツク１２で適宜変化さ
せる。

この場合において、発信・受信回路６の発信は
各ソナーセンサ４共通でも受信は各ソナーセンサ
４別に独立し、無線機１０は超音波発信タイミン
グの他、自動追従運転、集合、リモートコントロ
ールデータ等の通信に利用され、又、マイクロコ
ンピユータ７は超音波の発信タイミング、受信デ
ータ、例えばどの車両かの判別、対象車両の方
向、距離等の受信データの計算と無線機１０の制
御等を行つている。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、第２図のタイムチヤートにより超音波送
受波器５を用いて３台の自動車３を例えば第３図
に示すように、Ａ車、Ｂ車、Ｃ車等の各車間距
離、方向、障害物１３を検出する場合について説
明すると、各車からの超音波発信のタイミングは
無線機１０により、Ａ車からの発信がＢ，Ｃ車に
送られ、Ｂ車はＡ車発信から50msec遅れて、Ｃ
車はＡ車発信から100msec遅れてそれぞれ
200μsec間40kHzで発信し、次にＡ車の発信と言
うように順次繰り返される。

Ａ車から超音波が発信された後、50msec間は
Ａゾーンとし、この間の受信はＡ車から発信され
た超音波の受信であり、Ｂ車がこのＡゾーンでＡ
車の発信を受け、この間の時間T1によりＡ車と
Ｂ車との間の車間距離を検出することができ、同
じくＣ車はＡゾーンでＡ車の発信を受け、この間
の時間T2によりＡ車とＣ車との間の車間距離を
検出することができ、Ａ車は自分の車から出た超
音波の反射波を受けることによつて障害物Ｐとの
距離が分る。

同様にＢゾーンではＢ−Ａ車、Ｂ−Ｃ車、Ｂ−
障害物Ｐ間の距離が分り、ＣゾーンではＣ−Ａ
車、Ｃ−Ｂ車、Ｃ−障害物Ｐ間の距離が分り、方
向探知は各車45度位置に８個のソナーセンサ４を
取付けた超音波送受波器５に対する超音波入力の
有無により可能で、例えば、Ｃ車の場合、第２図
に示すａ〜h8個のソナーセンサ４があり、Ａゾ
ーンではｄ，ｅ，ｆが受信しており、この中で最
も早いｅの方向にＡ車が存在することを検出する
ことができ、同様にしてＡ車、Ｂ車についても最
も早く超音波の直接波を受信した方向に車両が存
在し、超音波の間接波を受信した方向に障害物Ｐ
が存在することを検出することができる。

以上のようにして各車相互の距離と方向を探知
することができ、その結果、自動追従運転では左
右のDCモータ２の速度等をマイクロコンピユー
タ７からの演算結果に対応したPWM回路８から
の出力によつて制御し、常に目標の車間距離を保
持して自動運転することができ、自動運転中に障
害物Ｐを検知すると、自動車３は障害物Ｐのない
方向に回避運転することができ、８個のソナーセ
ンサ４全部から障害物Ｐが検知されたときには、
自動車３を止めて障害物Ｐとの衝突を避けること
ができる。

第４図はマイクロコンピユータ７によりソナー
センサ４出力に基づいた距離・方向の計算、車両
位置の検知、自動追従運転、集合のための自動運
転、手動運転時の制御等の制御プログラムのフロ
ーチヤートを示し、メインルーチン、100μsec割
込み、4msec割込み、無線入力割込みよりなるこ
の制御プログラムは、電源のオンでメインルーチ
ンより走り始める。

即ち、電源オンによりステツプ110のイニシヤ
ルでマイクロコンピユータ７のRAMをクリア
し、Ｉ／Ｏを初期セツトした後、ステツプ111〜
119，121〜124メインルーチンを実行し、メイン
ルーチン終了でステツプ111に戻つて同様の制御
が繰り返される。

この場合において、4msec割込みはマイクロコ
ンピユータ７のCPU内タイマの4msec毎に実行さ
れ、100μsec割込みは同じくCPU内タイマの
100μsec毎に実行され、無線入力割込みは無線入
力があつたとき、実際には50msec毎に実行され
る。

次に、このマイクロコンピユータ７制御による
自動車３の(1)位置検出、(2)手動運転、(3)追従運
転、(4)集合運転のそれぞれについて説明する。

(1) 位置検出 超音波発信は100μsec割込みで行われ、ステツ
プ141の判断により150msecに１回、ステツプ142
で200μsec間発信されるとともに、無線出力を出
し、又、ステツプ143，144では100μsec毎のソナ
ーセンサ４入力をマイクロコンピユータ７の
RAMに８個のデータを１バイトで記憶してお
く。

記憶したデータはメインルーチンのステツプ
111による判断で50msecに１回読み出し、ステツ
プ112で最も早く検出したソナーセンサ４とその
時間を見つけ出すとともに、ステツプ113では最
短時間×音速340m／secで検出対象物までの距離
を算出し、ステツプ114では最短時間を検出して
ソナーセンサ４を検出対象物の方向として記憶す
る。

次に、ステツプ150のタイマによる無線入力割
込みでは、データの記憶ステツプ151とともにス
テツプ152では無線入力時間により、自分の車の
時計と比較して、ずれているときは自分の車の時
計を修正し、対象とする全自動車の時計を合せ
る。

(2) 手動運転 ステツプ115でモードが手動のとき、ステツプ
116でジヨイステツク１２のＸとＹのデータを
Ａ／Ｄ変換し、左右DCモータ２のデユーテイー
比を計算して記憶し、ステツプ117では進行方向
の超音波による検出距離により、速度の最大デユ
ーテイー比を計算し、ステツプ118ではこのデユ
ーテイー比が最大デユーテイー比にならないよう
にガードをかける。即ち、障害物Ｐが進行方向に
あるとき、自動車３の速度をおとしたり止めたり
し、ステツプ119ではDCモータ２のデユーテイー
比Ｘ，DCモータ２の回路周期（4msec）でDCモ
ータ２をオンにする時間と回転方向を設定する。

又、4msec割込みでは上記で設定した時間だけ
DCモータ２をオンにして左右のDCモータ２を動
かして、自動車３の前進・後退、速度調整、その
場回転を行う。

(3) 追従運転 ステツプ121でモードが追従のとき、目標車両
の方向に進むようにDCモータ２のデユーテイー
比設定をステツプ122で行い、以下手動の場合と
同じくステツプ117，118，119の制御を行つて、
DCモータ２のオン時間を定めて、自動車３を目
標車両方向に進ませ、自動車３が目標車両に近ず
くと、ステツプ117，118の最大デユーテイー比で
速度を変え、一定車間距離で走行する。

(4) 集合運転 集合モードにするとステツプ124でどの車両か
ら集合指令がかかつているかを判断し、その車両
に近い自動車３から集合車に追従するモードに切
替え、追従運転の場合と同様にして自動運転し、
任意の車両に集合する。

このように本実施例の場合、各車両に超音波送
受波器５を取付けるとともに、無線機１０により
タイミングをとつて超音波の発信、測定を行うこ
とにより、自動車３と障害物Ｐの距離と方向が判
別でき、これによつて自動追従運転を誤動作のな
い状態で容易に行うことができるとともに、自動
車３相互の位置関係が分り、任意の車両の追従や
集合が容易にでき、しかも、超音波発振にタイミ
ングをとつているため受信に混線がなく誤動作を
ほぼ確実に防止することができ、自動車３間は超
音波の直接波を受信測定しているので、反射波の
ような減衰はなく、最大測定距離を従来と同じソ
ナーセンサ４、同じ回路でありながら２倍以上に
することができ、自動運転時においても各車や障
害物Ｐ間を測定して、運転ミスによつて事故が起
る前に自動車３を自動的に止めることができ、更
に、手動運転に際してはジヨイステツク１２で前
進、後退、左右折、回転、速度調整等の運転制御
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の説明図、第２図は
そのタイムチヤート図、第３図はその動作説明
図、第４図はそのマイクロコンピユータ７による
制御のフローチヤート図、第５図は従来実施例の
説明図である。 １……バツテリ、２……DCモータ、３……自
動車、４……超音波振動子、５……超音波送受波
器、６……発信・受信回路、７……マイクロコン
ピユータ、８……PWM回路、９……タイヤ、１
０……無線機、１１……モードスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 自動追従対象の各自動車にその検知方向に対応
   して設定した任意位置に取付けられる複数個の超
   音波送受波器と、該複数個の超音波送受波器にそ
   の送波用に接続される少なくとも各自動車別に１
   個の発信器と、前記複数個の各超音波送受波器に
   その受波用に接続される受信器と、各自動車に備
   えた前記発信器の発信タイミングを同期させるた
   めの無線機と、前記発信器の発信タイミングをと
   るとともに前記受信器からのデータを相手車両の
   位置確認等に対応して計算し該計算結果に基いて
   前記自動車の運転制御用信号を出力させるコンピ
   ユータと、該コンピユータからの出力信号に基い
   て前記自動車の運転を制御する駆動装置とのそれ
   ぞれを備えた自動車自動追従運転制御装置。