JPH08188102A

JPH08188102A - 超音波式距離測定装置

Info

Publication number: JPH08188102A
Application number: JP7018449A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Hiyamizu; 由信冷水; Minoru Chitoku; 稔千徳; Yoshihiro Goto; 嘉宏後藤; Katsutoshi Nishizaki; 勝利西崎; Tomoyasu Kada; 友保嘉田; Yoshifumi Obata; 佳史小幡
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【構成】送信センサ７ａ、７ｂ、７ｃから時間間隔を
おいて順次送信される周波数の相異なる複数種類の超音
波の反射波を、受信センサ８ａ、８ｂ、８ｃにより周波
数の相異なるもの毎に個別に受信する。距離演算回路９
ａ、９ｂ、９ｃにより、各超音波の送信時から相対応す
る周波数の反射波の受信時までの時間差それぞれに基づ
き個別に距離情報を出力する。【効果】障害物からの反射波のサンプリング周期を短
くし、障害物までの距離を迅速かつ正確に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等に搭載して障害
物を検知するのに適した超音波式距離測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】超音波式
距離測定装置として、一定周波数の超音波を時間間隔を
おいて送信し、その送信時と障害物からの反射波の受信
時との時間差に基づき、障害物までの距離情報を出力す
るものが従来より用いられている。

【０００３】その反射波が減衰する前に新たな超音波を
送信すると、新たに送信された超音波の反射波と障害物
との間を複数回に亘り往復する既に送信された超音波の
反射波との識別ができず、障害物までの距離情報を誤っ
て出力する場合がある。そのため、超音波の送信時間間
隔は、測定領域内で最も遠方にある障害物までの往復距
離を超音波が伝播するのに要する時間と、その後に反射
波が減衰するまでの時間との和になるように設定されて
いる。

【０００４】しかし、超音波の送信時間間隔が長いと、
障害物からの反射波のサンプリング周期が長くなるた
め、相対移動する障害物を適正に検知できないという問
題がある。例えば、超音波式距離測定装置を車両に搭載
して５ｍ程度の範囲に障害物が接近しているか否かを判
断して衝突防止を図る場合、超音波の送信時間間隔は１
５０ｍｓｅｃ程度に設定する必要があるが、障害物は自
車両との相対速度が例えば１００ｋｍ／時であると１５
０ｍｓｅｃの間に約４．２ｍ接近するため、障害物との
衝突回避を図れなくなるおそれがある。

【０００５】また、超音波式距離測定装置として、周波
数の相異なる複数種類の超音波を時間間隔をおいて順次
送信し、各超音波の障害物からの反射波を単一のマイク
ロホンにより受信して電気信号に変換し、その変換した
電気信号を送信タイミングと同期して順次検波し、その
検波された電気信号に対応する反射波の受信時と対応す
る周波数の超音波の送信時との時間差に基づき、障害物
までの距離情報を出力するものが提案されている（実開
昭５７‐１７１５８２号公報参照）。

【０００６】この場合、各超音波の送信タイミングに同
期して検波された電気信号に対応する反射波のみが距離
情報の基準になるので、反射波のサンプリング周期を短
くすることができる。

【０００７】しかし、検波タイミングを送信タイミング
に正確に同期させることができないと、距離情報の基準
にすべき反射波に対応する電気信号を検波できなかった
り、距離情報の基準にすべきでない反射波に対応する電
気信号を検波するおそれがある。そのため、障害物を検
知できなかったり、新たに送信された超音波の反射波と
既に送信された超音波の反射波とを誤認して障害物まで
の距離を正確に求めることができないという問題があ
る。

【０００８】本発明は、上記課題を解決することのでき
る超音波式距離測定装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波式距離測
定装置は、周波数の相異なる複数種類の超音波を時間間
隔をおいて順次送信する手段と、各超音波の反射波を周
波数の相異なるもの毎に個別に受信する手段と、各超音
波の送信時から相対応する周波数の反射波の受信時まで
の時間差それぞれに基づき個別に距離情報を出力する手
段とを備えることを特徴とする。

【００１０】周波数の相異なるもの毎に個別に出力され
る距離情報それぞれに基づき、設定された距離内におけ
る障害物の有無を個別に判断する手段と、少なくとも一
つの距離情報に基づいて障害物が存在すると判断された
場合に障害物の検知信号を出力する手段とを備えるのが
好ましい。

【００１１】

【発明の作用および効果】本発明の超音波式距離測定装
置によれば、周波数の相異なる複数種類の超音波の送信
時間間隔を、測定領域内で最も遠方にある障害物までの
往復距離を超音波が伝播するのに要する時間と、その後
に反射波が減衰するまでの時間との和よりも短く設定し
ても、各超音波は周波数が相異なることから、新たに送
信された超音波の障害物からの反射波と既に送信された
超音波の障害物からの反射波とを識別することができ
る。これにより、障害物からの反射波のサンプリング周
期を短くし、障害物が接近しているか否かを迅速に判断
できる。

【００１２】また、各超音波の反射波を周波数の相異な
るもの毎に個別に受信し、各超音波の送信時から相対応
する反射波の受信時までの時間差それぞれに基づき、周
波数の相異なるもの毎に個別に距離情報を出力するの
で、各超音波の送信タイミングと反射波に対応する電気
信号の検波タイミングとを同期させる必要はない。これ
により、障害物を検知できなかったり、既に送信された
超音波の反射波を新たに送信された超音波の反射波と誤
認することはなく、障害物までの距離を正確に測定でき
る。

【００１３】周波数の相異なる各超音波それぞれに対応
して個別に出力される距離情報の中の少なくとも一つに
基づき、設定された距離内に障害物が存在すると判断さ
れた場合に、障害物の検知信号を出力することで、相対
移動する障害物を、衝突回避を図れなくなる程に接近す
る前に迅速かつ確実に検知できる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１５】図１に示す車両１は、後端の左右角部それ
ぞれに超音波式距離測定装置２を備えている。各超音波
式距離測定装置２は、車両１の斜め後方に周波数の相異
なる３種類の超音波を時間間隔をおいて順次送信するこ
とで障害物を検知する。

【００１６】各超音波式距離測定装置２は、図２に示す
ように、トリガ信号発生器４と、第１、第２、第３バー
ストパルス発生器５ａ、５ｂ、５ｃと、第１、第２ディ
レイ回路６ａ、６ｂと、第１、第２、第３送信センサ７
ａ、７ｂ、７ｃと、第１、第２、第３受信センサ８ａ、
８ｂ、８ｃと、第１、第２、第３距離演算回路９ａ、９
ｂ、９ｃと、第１、第２、第３判定回路１０ａ、１０
ｂ、１０ｃと、総合判定回路１１とを備え、その総合判
定回路１１は警報装置１２に接続される。

【００１７】トリガ信号発生器４は、一定の時間間隔で
トリガ信号を発振する。そのトリガ信号は、第１バース
トパルス発生器５ａと第１距離演算回路９ａとに直接入
力され、第２バーストパルス発生器５ｂと第２距離演算
回路９ｂとに第１ディレイ回路６ａを介し入力され、第
３バーストパルス発生器５ｃと第３距離演算回路９ｃと
に第１ディレイ回路６ａおよび第２ディレイ回路６ｂを
介し入力される。そのトリガ信号の発振間隔は、測定領
域内で最も遠方にある障害物までの往復距離を超音波が
伝播するのに要する時間と、その後に反射波が減衰する
までの時間との和になるように設定するのが好ましい。

【００１８】各バーストパルス発生器５ａ、５ｂ、５ｃ
は、トリガ信号が入力されると一定周波数のバーストパ
ルスを発振する。各バーストパルス発生器５ａ、５ｂ、
５ｃの発生するバーストパルスの周波数は互いに異なる
ものとされている。

【００１９】第１ディレイ回路６ａは、トリガ信号の第
２バーストパルス発生器５ｂと第２距離演算回路９ｂと
への入力時点を、第１バーストパルス発生器５ａと第１
距離演算回路９ａとへの入力時点よりも一定時間だけ遅
延させる。その第２ディレイ回路６ｂは、トリガ信号の
第３バーストパルス発生器５ｃと第３距離演算回路９ｃ
とへの入力時点を、第２バーストパルス発生器５ｂと第
２距離演算回路９ｂとへの入力時点よりも一定時間だけ
遅延させる。本実施例では、各ディレイ回路６ａ、６ｂ
によるトリガ信号の入力時点の遅延時間は、トリガ信号
の発振間隔の１／３とされている。これにより、周波数
の相異なる各バーストパルスの発振時間間隔は互いに等
しくされる。すなわち、図３に示すように、第１送信セ
ンサ７ａによる超音波Ａの送信時間間隔と、第２送信セ
ンサ７ｂによる超音波Ｂの送信時間間隔と、第３送信セ
ンサ７ｃによる超音波Ｃの送信時間間隔とは、それぞれ
トリガ信号の発振周期ｔと等しく、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃ
はトリガ信号の発振周期ｔの１／３の時間間隔ｔ／３で
順次送信される。

【００２０】第１送信センサ７ａは、第１バーストパル
ス発生器５ａから送られるバーストパルスの周波数のバ
ースト状超音波を送信し、第２送信センサ７ｂは、第２
バーストパルス発生器５ｂから送られるバーストパルス
の周波数のバースト状超音波を送信し、第３送信センサ
７ｃは、第３バーストパルス発生器５ｃから送られるバ
ーストパルスの周波数のバースト状超音波を送信する。
各送信センサ７ａ、７ｂ、７ｃは、例えばバーストパル
ス発生器５ａ、５ｂ、５ｃから送られるバーストパルス
の増幅器と、その増幅されたバーストパルスを超音波に
変換するスピーカとから構成される。

【００２１】第１受信センサ８ａは、第１送信センサ７
ａが送信するバースト状超音波Ａの障害物からの反射波
を受信して電気信号に変換して第１距離演算回路９ａに
送り、第２受信センサ８ｂは、第２送信センサ７ｂが送
信するバースト状超音波Ｂの障害物からの反射波を受信
して電気信号に変換して第２距離演算回路９ｂに送り、
第３受信センサ８ｃは、第３送信センサ７ｃが送信する
バースト状超音波Ｃの障害物からの反射波を受信して電
気信号に変換して第３距離演算回路９ｃに送るものであ
る。各受信センサ８ａ、８ｂ、８ｃは、例えば反射波を
電気信号に変換するマイクロホンと、その反射波の周波
数に対応する電気信号を通過させるバンドパスフィルタ
ーと、その電気信号を増幅する増幅器とから構成され
る。なお、相対応する送信センサと受信センサとは、ス
ピーカとマイクロホンとを共通の振動子により構成する
ことで一体化してもよい。

【００２２】第１距離演算回路９ａは、第１送信センサ
７ａによる超音波Ａの送信時と障害物からの反射波の第
１受信センサ８ａによる受信時までの時間差に基づき障
害物までの距離を演算し、その演算した距離情報を第１
判定回路１０ａに出力し、第２距離演算回路９ｂは、第
２送信センサ７ｂによる超音波Ｂの送信時と障害物から
の反射波の第２受信センサ８ｂによる受信時までの時間
差に基づき障害物までの距離を演算し、その演算した距
離情報を第２判定回路１０ｂに出力し、第３距離演算回
路９ｃは、第３送信センサ７ｃによる超音波Ｃの送信時
と障害物からの反射波の第３受信センサ８ｃによる受信
時までの時間差に基づき障害物までの距離を演算し、そ
の演算した距離情報を第３判定回路１０ｃに出力する。

【００２３】その第１判定回路１０ａは、第１距離演算
回路９ａからの障害物までの距離情報と、予め設定され
た距離とを比較し、その設定された距離内における障害
物の有無を判断し、第２判定回路１０ｂは、第２距離演
算回路９ｂからの障害物までの距離情報と、予め設定さ
れた距離とを比較し、その設定された距離内における障
害物の有無を判断し、第３判定回路１０ｃは、第３距離
演算回路９ｃからの障害物までの距離情報と、予め設定
された距離とを比較し、その設定された距離内における
障害物の有無を判断する。各判定回路１０ａ、１０ｂ、
１０ｃは、その判定結果を総合判定回路１１に出力す
る。なお、各判定回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおい
て、障害物までの距離情報の変化に基づき自車両１に障
害物が接近しているか否かを判断し、接近している場合
にのみ障害物が存在すると判断してもよい。

【００２４】その総合判定回路１１は、各判定回路１０
ａ、１０ｂ、１０ｃの中の少なくとも一つにより障害物
が存在していると判断された場合に、警報装置１２に障
害物検知信号を出力する。その警報装置１２は、例えば
車両１の運転室に配置される左右の障害物表示ランプを
有し、障害物が検知された側のランプを障害物検知信号
が入力されることで点灯させるものにより構成できる。

【００２５】上記構成によれば、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃの
送信時間間隔ｔ／３を、測定領域内で最も遠方にある障
害物までの往復距離を超音波が伝播するのに要する時間
と、その後に反射波が減衰するまでの時間との和よりも
短く設定しても、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃは周波数が相異な
ることから、既に送信された超音波の障害物からの反射
波と新たに送信された超音波の障害物からの反射波とを
識別することができる。これにより、障害物からの反射
波のサンプリング周期を短くし、車両１に障害物が接近
しているか否かを迅速に判断できる。

【００２６】また、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃの反射波を第
１、第２、第３受信センサ８ａ、８ｂ、８ｃにより周波
数の相異なるもの毎に個別に受信し、各超音波Ａ、Ｂ、
Ｃの送信時から相対応する反射波の受信時までの時間差
それぞれに基づき、第１、第２、第３距離演算回路９
ａ、９ｂ、９ｃにより周波数の相異なるもの毎に個別に
距離情報を出力するので、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃの送信タ
イミングと反射波に対応する電気信号の検波タイミング
とを同期させる必要はなく、障害物を検知できなかった
り、既に送信された超音波の反射波を新たに送信された
超音波の反射波と誤認することはなく、障害物までの距
離を正確に測定できる。

【００２７】さらに、周波数の相異なる超音波Ａ、Ｂ、
Ｃそれぞれに対応して第１、第２、第３判定回路１０
ａ、１０ｂ、１０ｃから個別に出力される距離情報の中
の少なくとも一つに基づき、設定された距離内に障害物
が存在すると判断された場合に、総合判定回路１１から
障害物の検知信号を出力することで、相対移動する障害
物を、衝突回避を図れなくなる程に接近する前に迅速か
つ確実に検知できる。

【００２８】例えば上記トリガ信号の発振周期ｔを１５
０ｍｓｅｃに設定し、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃの送信時間間
隔を５０ｍｓｅｃとした場合、相対速度が１００ｋｍ／
時の障害物を１．４ｍ接近する毎に確実に検知できる。
なお、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃの周波数は障害物を検知しよ
うとする範囲に応じ定めればよく、例えば５ｍの距離の
障害物を検知する場合は４０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ程度の
ものを用いることができる。また、各超音波Ａ、Ｂ、Ｃ
の周波数の差は、移動する障害物を測定する場合は、ド
ップラー効果による送信周波数と受信周波数との差より
も大きくなるように設定する。

【００２９】本発明は上記実施例に限定されない。例え
ば、超音波の種類は３種類に限定されず、２種類でも４
種類以上でもよく、例えば５種類とした場合の各超音波
の送信時間間隔は単一種類の超音波を送信する場合の１
／５にできる。また、本発明の超音波式距離測定装置を
車両以外の移動体に搭載したり、定位置に設置して移動
体までの距離検出に用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の超音波式距離測定装置を搭載
した車両の構成説明図

【図２】本発明の実施例の超音波式距離測定装置の構成
説明図

【図３】本発明の実施例の超音波式距離測定装置の作用
説明図

【符号の説明】

２超音波式距離測定装置４トリガ信号発生器５ａ、５ｂ、５ｃバーストパルス発生器６ａ、６ｂディレイ回路７ａ、７ｂ、７ｃ送信センサ８ａ、８ｂ、８ｃ受信センサ９ａ、９ｂ、９ｃ距離演算回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ判定回路１１総合判定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西崎勝利大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者嘉田友保大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者小幡佳史大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数の相異なる複数種類の超音波を時
間間隔をおいて順次送信する手段と、各超音波の反射波
を周波数の相異なるもの毎に個別に受信する手段と、各
超音波の送信時から相対応する周波数の反射波の受信時
までの時間差それぞれに基づき個別に距離情報を出力す
る手段とを備えることを特徴とする超音波式距離測定装
置。
【請求項２】周波数の相異なるもの毎に個別に出力さ
れる距離情報それぞれに基づき、設定された距離内にお
ける障害物の有無を個別に判断する手段と、少なくとも
一つの距離情報に基づいて障害物が存在すると判断され
た場合に障害物の検知信号を出力する手段とを備える請
求項１に記載の超音波式距離測定装置。