JPS6086478A - 超音波測距装置 - Google Patents
超音波測距装置Info
- Publication number
- JPS6086478A JPS6086478A JP19432583A JP19432583A JPS6086478A JP S6086478 A JPS6086478 A JP S6086478A JP 19432583 A JP19432583 A JP 19432583A JP 19432583 A JP19432583 A JP 19432583A JP S6086478 A JPS6086478 A JP S6086478A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmitters
- carrier wave
- ultrasonic
- signal
- outputted
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、周期性のある既知の波形を持つ超音波を用い
て、送信波と受信波の相互相関々数をめることに係シ、
特に単一の受波器で複数の音源との距離を同時に計測可
能な測距装置に関する。
て、送信波と受信波の相互相関々数をめることに係シ、
特に単一の受波器で複数の音源との距離を同時に計測可
能な測距装置に関する。
相関法による物体の測距装置では、疑似ランダム信号、
例えば第１図ａのような０又は−１″と′１”の２値を
とり、周期がＮ＝（２”−１）のＭ系列信号を変調して
送波器よシ音波として投射し、投射された超音波の被距
離測定物体による反射波、又は被距離測定物体に届いた
音を受波器によりとらえる。送信々号笛１図ａに対する
受信々号笛１図すの時間遅れτは、第１図Ｃの２信号の
相互相関々数のピークの１＝０よシのずれよりまる。音
の伝播した距離ｔは音速Ｃより、ｔ＝ｃτ としてめることができる。
例えば第１図ａのような０又は−１″と′１”の２値を
とり、周期がＮ＝（２”−１）のＭ系列信号を変調して
送波器よシ音波として投射し、投射された超音波の被距
離測定物体による反射波、又は被距離測定物体に届いた
音を受波器によりとらえる。送信々号笛１図ａに対する
受信々号笛１図すの時間遅れτは、第１図Ｃの２信号の
相互相関々数のピークの１＝０よシのずれよりまる。音
の伝播した距離ｔは音速Ｃより、ｔ＝ｃτ としてめることができる。
従来の相関法による測距装置では、複数の送波器より発
信される周期的な疑似ランターム信号は、各送波器毎に
異なる搬送波を変調していた。発信信号を単一の受波器
でとらえる場合、受波器は複数の搬送波の周波数帯域で
良好な感度を持つ必要があるが、受波器が高価となり実
用的でなくなり、さらに受波器による受信波は、複数の
ｐ波器全通し搬送波の分離を行わねばならぬという欠点
があった。
信される周期的な疑似ランターム信号は、各送波器毎に
異なる搬送波を変調していた。発信信号を単一の受波器
でとらえる場合、受波器は複数の搬送波の周波数帯域で
良好な感度を持つ必要があるが、受波器が高価となり実
用的でなくなり、さらに受波器による受信波は、複数の
ｐ波器全通し搬送波の分離を行わねばならぬという欠点
があった。
本発明の目的は、複数の送波器から発信された超音波信
号が、単一の受波器に受信されるまでの時間遅れが、容
易に、送波器毎に分離して計測できる装置全提供するこ
とにある。
号が、単一の受波器に受信されるまでの時間遅れが、容
易に、送波器毎に分離して計測できる装置全提供するこ
とにある。
本発明の概要を第２図によシ説明する。第２図ａ及びｂ
は、次数ｎ（周期は２”−１クロツク）、クロック幅ｔ
１の２つのＭ系列擬似ランダム信号の例であシ、第２図
Ｃはａ及びｂとは異なるクロツタ幅ｔ２を持つ次！、、
ＯＭ系列信号である。第２図ｄはａ及びｂの相互相関々
数、第２図ｅはａ及びＣの相互相関々数でろるが％ ａ
とｂの相関係数が最大０．５であシ、ａとｂは無相関と
はいえないのに対し、ａとＣの相関係数は最大０，１５
であるのでａとＣはほぼ無相関とみなせる。この理由は
、第２図ａとＣの一周期の長さが異なるためである。
は、次数ｎ（周期は２”−１クロツク）、クロック幅ｔ
１の２つのＭ系列擬似ランダム信号の例であシ、第２図
Ｃはａ及びｂとは異なるクロツタ幅ｔ２を持つ次！、、
ＯＭ系列信号である。第２図ｄはａ及びｂの相互相関々
数、第２図ｅはａ及びＣの相互相関々数でろるが％ ａ
とｂの相関係数が最大０．５であシ、ａとｂは無相関と
はいえないのに対し、ａとＣの相関係数は最大０，１５
であるのでａとＣはほぼ無相関とみなせる。この理由は
、第２図ａとＣの一周期の長さが異なるためである。
第２図ａ及びＣの信号を加え合わせた合成信号（ａ−ｔ
−ｃ）とａとの相互相関々数を第２図ｆで示す。第２図
ｆは第１図Ｃと第２図ｅの相関々数を合成したものであ
シ、この場合、Ｃは信号ａに対してはノイズ成分である
。ここで第２図ａとＣが互いに無相関であるので（ａ十
Ｃ）とａの相関はノイズＣに大きく影響されることがな
く、第２図ｆのように明確なピークが表われる。しかし
、周期の等しい擬似ランダム信号を合成するときは、ａ
＜！：ｂとが互いに無相関でないので、（ａ十ｂ）とａ
との相関にはｂの影響が現われ明確なピークが得られな
いことは明らかである。第２図ｆのピークの位置を知る
ことによシ、第１図Ｃのピークと同様に第２図ａの信号
の時間遅れを計測することができる。ゆえに周期の長さ
の異なる擬似ランダム信号の合成信号は容易にその成分
の擬（Ｕランダム信号の時間遅れ（伝播時間）が計測で
きる。
−ｃ）とａとの相互相関々数を第２図ｆで示す。第２図
ｆは第１図Ｃと第２図ｅの相関々数を合成したものであ
シ、この場合、Ｃは信号ａに対してはノイズ成分である
。ここで第２図ａとＣが互いに無相関であるので（ａ十
Ｃ）とａの相関はノイズＣに大きく影響されることがな
く、第２図ｆのように明確なピークが表われる。しかし
、周期の等しい擬似ランダム信号を合成するときは、ａ
＜！：ｂとが互いに無相関でないので、（ａ十ｂ）とａ
との相関にはｂの影響が現われ明確なピークが得られな
いことは明らかである。第２図ｆのピークの位置を知る
ことによシ、第１図Ｃのピークと同様に第２図ａの信号
の時間遅れを計測することができる。ゆえに周期の長さ
の異なる擬似ランダム信号の合成信号は容易にその成分
の擬（Ｕランダム信号の時間遅れ（伝播時間）が計測で
きる。
本発明によれば、複数の擬似ランダム波を同時に同一の
搬送波を用いて発信して各々の信号の伝播時間の計測を
可能にしたものである。
搬送波を用いて発信して各々の信号の伝播時間の計測を
可能にしたものである。
以下１本発明の一実施例を第３図によシ説明する。図に
おいて％ １は超音波発振器、２１．２２はゲート回路
、３１．３２は増幅器、４１．４２は送波器％５１，５
２．５３は受波器、６１゜６２はＭ系列信号発信器で、
６１．６２の発信４号の周期は、互いに異なっている。
おいて％ １は超音波発振器、２１．２２はゲート回路
、３１．３２は増幅器、４１．４２は送波器％５１，５
２．５３は受波器、６１゜６２はＭ系列信号発信器で、
６１．６２の発信４号の周期は、互いに異なっている。
７１．７２は相関計、８は切換器、９はＦ波器、１０は
整流回路である。第３図に示した装置の動作を以下に説
明する。超音波発信器１の出力はゲート回路２１゜２２
によ、９．６１．６２のＭ系列信号で振幅変調されて送
波器４１，４２よシ発信される。送波器４１から例えば
、第２図ａ、送波器４２から第２図Ｃの信号が発信され
ると、受波器５１，５２゜５３は、２つの発信４号を同
時に受信する。切換器８で受信４号のうち１つを選択し
、ｐ波器９によシ搬送波以外の周波数を除き、整流回路
１ｏにより復調する。復調された信号は、第２図ａ及び
Ｃの合成信号（ａ＋ｃ）となる。ゆえに、相関計７１に
より相互相関々数をめると第２図ｆとなり、第２図ａの
信号の送波器から受波器への伝播時間ｒｌを知ることが
できる。同様にして相関計７２により第２図すの信号の
伝播時間ｒ２が計測できる。伝播時間に音速を乗算する
ことにより送受波器間の距離が計算できる。本実施例に
よれば、複数の周期の異なるＭ系列信号を用いて、これ
と同数の送波器との距離が同時に単一の受波器で計測で
きる。
整流回路である。第３図に示した装置の動作を以下に説
明する。超音波発信器１の出力はゲート回路２１゜２２
によ、９．６１．６２のＭ系列信号で振幅変調されて送
波器４１，４２よシ発信される。送波器４１から例えば
、第２図ａ、送波器４２から第２図Ｃの信号が発信され
ると、受波器５１，５２゜５３は、２つの発信４号を同
時に受信する。切換器８で受信４号のうち１つを選択し
、ｐ波器９によシ搬送波以外の周波数を除き、整流回路
１ｏにより復調する。復調された信号は、第２図ａ及び
Ｃの合成信号（ａ＋ｃ）となる。ゆえに、相関計７１に
より相互相関々数をめると第２図ｆとなり、第２図ａの
信号の送波器から受波器への伝播時間ｒｌを知ることが
できる。同様にして相関計７２により第２図すの信号の
伝播時間ｒ２が計測できる。伝播時間に音速を乗算する
ことにより送受波器間の距離が計算できる。本実施例に
よれば、複数の周期の異なるＭ系列信号を用いて、これ
と同数の送波器との距離が同時に単一の受波器で計測で
きる。
さらに、切換器８を用いて受波器を切シ換えれば空間中
の異なる点から、送波器までの距離がわかるので、送波
器の３次元的な位置決めが可能である。
の異なる点から、送波器までの距離がわかるので、送波
器の３次元的な位置決めが可能である。
なお、超音波発振器１の出力は、正弦波の他に、帯域雑
音を用いることが可能である。帯域雑音を用いれば、搬
送波の干渉によるビートの発生を少くすることができる
。
音を用いることが可能である。帯域雑音を用いれば、搬
送波の干渉によるビートの発生を少くすることができる
。
本実施例では擬似ランダム信号としてＭ系列信号を用い
たが、Ｌ系列など他の擬似ランダム１１号系列を用いる
ことも可能である。また２本実施例では送波器２個を使
用しているが３個以上の送波器を用いても同様に相関を
とることができる。
たが、Ｌ系列など他の擬似ランダム１１号系列を用いる
ことも可能である。また２本実施例では送波器２個を使
用しているが３個以上の送波器を用いても同様に相関を
とることができる。
本発明によれば、以下に示した効果がある。
（１）同一の搬送波を用いて、複数の擬似ランダム信号
を発信しても、各々の周期が異なっていれば相関法によ
る距離計測が可能となる。
を発信しても、各々の周期が異なっていれば相関法によ
る距離計測が可能となる。
（２）搬送波を１種類に統一できるので、受波器は単一
周波数に対してのみ感度のよい共鳴器形のものを使用す
ることができる。
周波数に対してのみ感度のよい共鳴器形のものを使用す
ることができる。
第１図は擬似ランダム信号波形の例および擬似ランダム
信号波形相互の相関々数出力波形図、第２図は本発明の
詳細な説明するだめの図、第３図は本発明の一実施例の
ブロック図である。
信号波形相互の相関々数出力波形図、第２図は本発明の
詳細な説明するだめの図、第３図は本発明の一実施例の
ブロック図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数の周期的系列信号発信器と、それらの変調持続
波各々全音波に変換する複数の送信回路と、それらの音
波を電気信号に変換して復調する受信回路と、受信した
周期的系列信号と送信した複数の周期的系列信号釜々と
の相関をとる相関回路よ構成る超音波測距装置において
、複数の周期的系列信号発信器の周期を互いに異ならせ
、それらを同一の搬送波を用いて変調することを特徴と
する超音波測距装置。 ２、搬送波に帯域雑音を用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超音波測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19432583A JPS6086478A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 超音波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19432583A JPS6086478A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 超音波測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086478A true JPS6086478A (ja) | 1985-05-16 |
Family
ID=16322707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19432583A Pending JPS6086478A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 超音波測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969292A2 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-05 | Subacoustech Limited | Distance measuring systems, altimeters and aircraft |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP19432583A patent/JPS6086478A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969292A2 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-05 | Subacoustech Limited | Distance measuring systems, altimeters and aircraft |
| EP0969292A3 (en) * | 1998-06-30 | 2002-01-16 | Subacoustech Limited | Distance measuring systems, altimeters and aircraft |
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