JPH0731244B2

JPH0731244B2 - 超音波式追尾装置

Info

Publication number: JPH0731244B2
Application number: JP60060011A
Authority: JP
Inventors: 直哉東; 博允井上; 進片山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPS61218974A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は超音波式追尾装置、さらに詳しくは、移動体の
後方から所定間隔を保った状態で追尾する自走車に設け
られ移動体の位置を検出する超音波式追尾装置に関する
ものである。

［背景技術］一般にこの種の超音波式追尾装置は、第６図に示すよう
に、自走車１に設けた超音波センサ本体10により人のよ
うな移動体２に向かって超音波を送出するとともに、移
動体２により反射された超音波を検出することにより、
移動体２までの距離や方位など移動体２との相対位置を
検出するようになっている。

このため、超音波を反射する移動体２以外の障害物３が
移動体２に近接して存在し超音波センサ本体10の検知範
囲内に障害物３が捕促されると、超音波センサ本体10は
移動体からの反射であるか障害物からの反射であるかを
識別できず、障害物３が移動体２であると誤認し、障害
物３から所定の距離を保った位置で自走車１が停止して
しまうことがある。

［発明の目的］本発明は上記問題点の解決を目的とするものであって、
移動体に近接して障害物が存在している場合や複数の移
動体が接近して存在している場合でも誤認が生じないよ
うにした超音波式追尾装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の開示］（基本構成）本発明は基本的には、第１図および第２図に示すよう
に、移動体２に中継器20を設け、超音波センサ本体10と
中継器20との間で超音波を送受信するようにしているの
であって、自走車１には従来と同様の超音波センサ本体
10が搭載され、人のような移動体２に超音波センサ本体
10から送出された超音波を受信しては所定の信号処理を
行なった後に超音波センサ本体10に向かって超音波を返
送する中継器20が取り付けられる。

超音波センサ本体10は第１図に示すように、一定周期で
発振する周期発振回路11と、周期発振回路11の出力に基
づいて間欠的に高周波パルスを出力する送波信号作成回
路12と、その高周波パルスを増巾する増巾回路13と、増
巾回路13の出力が入力されることにより超音波を送出す
る送波振動子14と、移動体２に設けた中継器20から送出
された超音波を受信する一対の受波振動子15a,15bと、
各受波振動子15a,15bで受信された超音波に対応した電
気信号をそれぞれ増巾する一対の増巾回路16a,16bと、
各増巾回路16a,16bの出力信号をそれぞれ検波するとと
もに波形整形する波形整形回路17a,17bと、両波形整形
回路17a,17bの出力信号により移動体２までの距離およ
び方位を算出する相対位置検出回路18と、相対位置検出
回路18の出力信号により自走車１の走行駆動部を制御す
る出力回路19とから構成される。

一方、中継器20は超音波センサ本体10から送出された超
音波を受信する受波振動子21と、受波振動子21で受信さ
れた超音波に対応する電気信号を増巾する増巾回路22
と、増巾回路22の出力信号を検波するとともに波形整形
する波形整形回路23と、波形整形回路23の出力信号を所
定時間遅延させるディレイ回路24と、ディレイ回路24の
出力信号に基づいて高周波パルスを作成する送波信号作
成回路25と、送波信号作成回路25の出力を増巾する増巾
回路26と、増巾回路26の出力が入力されることにより超
音波を送出する送波振動子27とから構成される。

（基本構成の動作）以下、上述した基本構成の動作を第３図に基づいて説明
する。周期発振回路11は送波振動子14から送出される超
音波パルスの周期に等しい一定周期の矩形波を出力し、
この矩形波に基づいて送波信号作成回路12から、第３図
（ａ）に示すような、一定周期T₀で高周波パルスが間欠
的に出力される。この高周波パルスは増巾回路13により
増巾された後、送波振動子14に入力されて超音波パルス
が間欠的に空中に送出される。

超音波パルスは自走車１から移動体２までの距離に対応
した時間t₁の後に移動体２に取り付けられた中継器20の
受波振動子21により受信され、増巾回路22により増巾さ
れた後、波形整形回路23により検波、波形整形されて第
３図（ｃ）に示すような矩形状パルスとなり、ディレイ
回路24に入力されて入力信号が所定時間T₁だけ遅延され
る。ディレイ回路24の出力は波形整形回路23の出力と同
様の矩形波パルスであり、その信号が送波信号作成回路
25に入力されることにより、第３図（ｄ）に示すよう
に、矩形波パルスに等しい時間巾を有した高周波パルス
が送波信号作成回路25から出力される。この高周波パル
スは増巾回路26を通して増巾された後、送波振動子27に
入力されて送波振動子27からは超音波パルスが送出され
る。

このようにして中継器20から送出された超音波パルスは
超音波センサ本体10に設けられた一対の受波振動子15a,
15bにより受信され、それぞれ増巾回路16a,16bで増巾さ
れ、波形整形回路17a,17bで検波、波形整形された後、
両波形整形回路17a,17bの出力は相対位置検出回路18に
入力される。相対位置検出回路18では、周期発振回路11
から出力される矩形波によって超音波パルスの送波時点
を知り、超音波の送波時点から一定時間内に受波振動子
15a,15bにより受信した超音波を無視し、その後の検出
時間枠内に受波振動子15a,15bで超音波パルスが受信さ
れて波形整形回路17a,17bから信号が入力されると、こ
の信号に基づいて移動体２の方位および距離を求める。
検出時間枠は、自走車１が移動体２との間に保つべき距
離間隔と中継器20のディレイ回路24による遅延時間T₁と
に応じて定められる。ところで、受波振動子15a,15bは
受波面を同一平面として離間して配設されており、中継
器20の送波振動子27の位置が両受波振動子15a,15bを結
ぶ方向において両受波振動子15a,15bの中央からずれて
いるときには両受波振動子15a,15bで受信される超音波
に時間差が生じるものであるから、この時間差を検出す
ることにより、中継器20の送波振動子27の方位が検出で
きるものである。方位の検出には移相差を利用してもよ
い。また、ディレイ回路24による遅延時間T₁は既知であ
るから、超音波センサ本体10から超音波パルスを送出し
てからその超音波パルスに対応する超音波パルスが受信
されるまでの時間t₂、t₃を求めれば次式のようにして超
音波センサ本体10から中継器20までの距離Ｌが求められ
るのである。

Ｌ≒音速×（t₂−T₁）/2 ≒音速×（t₃−T₁）/2 こうした関係によって、相対位置検出回路18では受波振
動子15a,15bで受信された超音波パルスに基づいて中継
器20までの方位と距離とを求めるのである。中継器20ま
での距離と方位とが求まると、相対位置検出回路18は出
力回路19に第３図（ｉ）のように検知信号を送出し、中
継器20が設けられた移動体２を追尾するように自走車１
の駆動装置を制御するのである。

以上のような構成とすることにより、ディレイ回路24の
遅延時間T₁を十分に長くとるようにすれば、超音波セン
サ本体10から超音波パルスを送出して、中継器20から送
出された超音波パルスを受信するまでの時間t₂、t₃が長
くなり、移動体２までの距離をみかけの上で引きのばし
た形となって、近距離に配設された障害物３で生じる反
射波は無視されることになる。また、超音波センサ本体
10から超音波パルスが送出されて後、再び受信されるま
での時間t₂、t₃に相当する距離に位置する障害物３から
の反射波は非常に微弱であるから、超音波センサ本体10
の検知範囲外となり、これも無視される。したがって、
第２図に示すように、人のような移動体２に近接して障
害物３が存在してしても、障害物３を移動体２と誤認す
ることが防止できるのである。

（実施例）上記基本構成では、複数の移動体2a、2bにそれぞれ中継
器20a、20bが設けられ、各移動体2a、2bをそれぞれ異な
る自走車1a、1bが追尾する場合において、第４図に示す
ように、移動体2a、2b同士が接近すると、自走車1a、1b
が必ずしも対応する移動体2a、2bを追尾しなくなり、他
の移動体2a、2bを誤って追尾することができる。本実施
例はこのような誤動作を防止するものである。

各自走車1a、1bはそれぞれ基本構成と略同等の構成を有
した超音波センサ本体10a、10bを備えている。超音波セ
ンサ本体10a、10bの周期発振回路11は基本構成では一定
周期で矩形波を出力するようになっていたが、本実施例
においては周期が不規則に変化し、第５図（ａ）に示す
ように、高周波パルスの発生周期Ta、Tb、Tc……が不規
則に変化するようになっている。また、超音波センサ本
体10a、10bでは、第５図（ｉ）に示すように、複数個
（たとえば３個）の超音波パルスが連続して受信された
とき初めて相対位置検出回路18から検知信号を出力し、
自走車1a、1bの駆動装置を制御するようになっている。

中継器20a、20bには第５図（ｃ′）に示すように、ディ
レイ回路24の遅延時間T₁よりも長く超音波センサ本体10
a、10bから送出される超音波パルスの送波間隔のうちの
最小間隔よりも短い受信禁止時間T₂を設定する受信停止
手段が設けられており、超音波センサ本体10a、10bから
の超音波パルスが中継器20a、20bで受信されて後受信禁
止時間T₂の間は中継器20a、20bにおいて超音波パルスの
受信が禁止されるようになっている。

いま、第４図において移動体2aを自走車1aが追尾し、移
動体2bを自走車1bが追尾するものとする。すなわち、超
音波センサ本体10aと中継器20aとが対をなし、超音波セ
ンサ本体10bと中継器20bとが対をなすものとする。移動
体2a、2b同士が接近するときには、各中継器20a、20bと
は対をなさない超音波センサ本体10a、10bは、対をなす
超音波センサ本体10a、10bよりも遠方から中継器20a、2
0bに近付くから、各超音波センサ本体10a、10bで設定さ
れている検出時間枠内になっていない中継器20a、20bか
らの超音波パルスを受信する確率は低く、また、中継器
20a、20bでは受信禁止期間T₂を設定していることで、対
にならない超音波センサ10a、10bからの超音波パルスを
受信する機会は２分の１になる。

ここで、超音波センサ本体10a、10bでは超音波パルスを
送波する周期を不規則に変化させているので、中継器20
bに対して超音波センサ本体10aからの超音波パルスが超
音波センサ10bからの超音波パルスよりも先に到達する
ことがあるが、超音波センサ本体10aでは適切な距離範
囲内に存在する中継器20aからの超音波パルスを検出時
間枠内に受信し、適切な距離範囲内に存在しない中継器
20bからの超音波パルスを検出時間枠内に受信する確率
は低いものである。しかも、各超音波センサ本体10a、1
0bは複数個の超音波パルスを受信したときに自走車1a、
1bを駆動するので、対にならない中継器20a、20bを超音
波センサ本体10a、10bが誤認する可能性は非常に少なく
なる。上述の状態では、中継器20aについても超音波セ
ンサ本体10aからの超音波パルスが超音波センサ本体10b
からの超音波パルスに先行して到達し、したがって超音
波センサ本体10bからの超音波パルスは受信禁止期間T₂
に中継器20aに到達するので、超音波センサ本体10bへの
干渉は防止される。

以上のように、超音波センサ本体10a、10bにおいて超音
波パルスを不規則な送波間隔で送出し、かつ複数個の超
音波パルスが受信されたときに相対位置検出回路18から
検知信号が出力されるようにしたこと、および中継器20
a、20bに所定の受信禁止時間T₂を設けたことにより、複
数の超音波センサ本体10a、10bと中継器20a、20bとの間
での相互干渉の可能性が大幅に低減するのであり、自走
車1a、1bが異なる移動体2a、2bを追尾するという誤動作
が防止できるものである。

［発明の効果］本発明は上述のように、移動体に超音波センサからの超
音波パルスを受信しては所定の時間遅延して超音波パル
スを送出する中継器が設けられているので、移動体まで
の距離をみかけの上で中継器に設定された遅延時間に対
応する距離分だけ引き延ばしたことになり、移動体に近
接して障害物が存在してもその障害物からの反射波によ
る誤認が生じないという利点を有するものである。ま
た、超音波センサ本体が、不規則な送波間隔で超音波パ
ルスを送出する送波手段と、超音波パルスが規定の検出
時間枠内で連続して複数個受信されたときにその超音波
パルスが中継器から送出された超音波パルスであると判
定する受信手段とを備え、中継器が、超音波パルスを受
信すると遅延時間よりも長い所定時間の間、超音波パル
スの受信を禁止する受信停止手段を備えているので、超
音波センサ本体が、送波間隔を不規則にするとともに超
音波パルスを複数個受信することによってノイズによる
誤検知を防止でき、しかも、中継器が、超音波パルスを
受信してから遅延時間より長い所定時間受信を停止する
ことによってノイズを中継する機会を減少させることが
できるのであって、対応関係のない超音波センサ本体と
中継器との間で超音波パルス（対応関係がないからノイ
ズとなる）が授受されることによる誤動作を防止するこ
とができるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は基本構成を示すブロック図、第２図は同上の概
略構成図、第３図は第１図中各部の信号を示す動作説明
図、第４図は本発明の実施例を示す概略構成図、第５図
は同上の動作説明図、第６図は従来例を示す概略構成図
である。１は自走車、２は移動体、３は障害物、10は超音波セン
サ本体、20は中継器、24はディレイ回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片山進大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開昭57−16371（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−138669（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−63772（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−168179（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体を所定間隔を保った状態で追尾する
自走車に、所定の送波間隔で超音波パルスを送出しては
移動体からの超音波パルスを受信して移動体までの相対
位置を検出する超音波センサ本体が設けられた超音波式
追尾装置において、移動体には超音波センサからの超音
波パルスを受信しては所定の時間遅延して超音波パルス
を送出する中継器が設けられ、上記超音波センサ本体
は、不規則な送波間隔で超音波パルスを送出する送波手
段と、上記所定間隔と上記所定の時間とに応じた検出時
間枠内で超音波パルスが連続して複数個受信されたとき
にその超音波パルスが中継器から送出された超音波パル
スであると判定する受信手段とを備え、上記中継器は、
超音波パルスを受信すると上記所定の時間よりも長い所
定時間の間、超音波パルスの受信を禁止する受信停止手
段を備えて成ることを特徴とする超音波式追尾装置。