JPS61102573A - 超音波物体認識装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波による物体認識装置に係シ、特に多重反
射による計測誤差を軽減するための装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

従来、この種の装置には、超音波の反射波を一部分岐し
て、その信号を遅延、減衰などの処理を行なった後に、
もう一方の信号と加算、減算などの処理全施し、物体認
識に必要な信号のみを取り出す方式（特開昭５８−２０
６９’９０号公報）がある。しかし、この方式は遅延時
間の調整が難しい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、超音波による物体認識において、物体
からの多重反射が比較的化じやすい環境においても、そ
の多重反射の悪影響を軽減し友距離計測が可能な超音波
物体認識装置全提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明は、主に２種類以
上の超音波発振子と、その発振子を励振する発振器と、
上記発振子と発振器および帯域増幅器との接続を切換え
る切換回路と、以上の回路を制御する中央処理装置とで
構成して、多重反射による超音波信号の反射波を選択す
るととによυ物体認識の精度向上をはかった。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の概略構成図である。

図中１は超音波発振子（図示せず）ｔｌ″含むアンテナ
、２はロータリジ覆インドおよびアンテナの駆動用モー
タ、３はアンテナの回転角度を計測するための回転検出
器上水す。４は送受信信号処理回路で、送信回路は２種
類以上の発振周波数をもった発振器と切換回路からな）
、受信回路は帯域増幅器、比較器および切換回路からな
る。

図中、破線で囲んだ部分（Ａはアンテナ１から障害物ま
での距離を計測１する回路で、主に基単信号発生器５、
パルスカウンタ６、Ｄタイプ７す、ソ”プフロ、ツブ（
Ｄ−ＦＦ）７およびラッチ８で構成している。また破線
で囲んだ部分（Ｂｌは、アンテナ１０回転角度を計測す
る回路で、主に回転検出器３％　Ｄ−ＦＦ７、パルスカ
ウンタ９およびラッチ１０で構成している。１１は送受
信信号処理回路４の制御回路である。１２は中央処理装
置、１５はその記憶部全示し、超音波発振子の励振制御
音はじめ、アンテナ１から障害物までの距離およびアン
テナ１０角度を計測し、障害物の位置を認識する。以下
、物体認識の概要について説明する。

まずはじめに、超音波発振子ｔｌｘｔ程度励振すると同
時にＤ−１”Ｆ７およびパルスカウンタ６をリセットす
る。この時Ｄ−ＦＦ７のＱ出力はＬ（Ｊｌ’になタラッ
チは解除される。。また制御回路１１は励振時のみ送受
信信号処理回路４の送信回路と超音波発振子を接続し、
その後は受信回路と超音波発振子を接続して反射波の戻
りを待機する。今、ここで反射波が戻って来たとすると
、送受信信号処理回路４で増幅・整形された信号がＤ−
ＦＦ７のＣＬＫに入シＱ出力をＨＩＧＩＩにする。

この時ラッチ８および１０はパルスカウンタ６および９
の値を保持する。即ち、ラッチ８は距離データを、ラッ
チ１０は角度データをラッチ端子りがＬ（Ｍｌ’になる
（次の超音波励振パルスが印カロされる）まで保持する
。中央処理装置１２はこの距離と角度のデータがら、物
体の位置全計算し、その結果を記憶部１３に格納する。

その後、再び超音波発振子を励振して、以下同様の動作
を繰シ返し行なう。

第２図はアンテナ１と障害物１５　、１６との位置関係
を示した図で、アンテナ１は反時計回りに回転しながら
障害物を認識するものとする。

１５αはアンテナ１が障害物１５の方向に向いた時の超
音波の伝播径路を模式的に示したものであり、反射波も
同じ径路を戻ることを示す。同様に１６６は障害物１６
に対して、１６ｂ〜１６ｄは障害物１６および壁１７に
対して、１７α〜１７Ｃは壁１７に対しての伝播径路全
示したものである。

第３図は超音波発振子の励振パルスと障害物からの反射
波を示すタイムチャートである。２０〜２２は超音波発
振子の励振パルスを示し、２３〜．２６は障害物からの
反射波を示す。アンテナ１から障害−１での距離計測は
、超音波発振子の励振が終了してから最初に反射波が戻
って来るまでの時間（Ｔ、〜Ｔ４）から算出する。また
、障害物の方向は、アンテナ１の方向、即ち反射波が戻
って来た時の回転検出器３かられかる。

以上は超音波レーダによる物体認識の概要であるが、°
次に超音波が多重反射を起こし念場合についての悪影響
について説明する。

第２図にシいて、アンテナ１が障害物１６の方を向いて
いるとする。この時超音波発掘子の励振は第３図の２０
で示す時刻とし、障害物１６への径路’１１５ｃＬで考
えると、その反射波は２３で示される。また、アンテナ
１が静止していれば、次の周期においても、超音波の経
路は１６αを通る。

したがって、励振パルス２１に対応する障害物１６から
の反射波は２４で示され、２５　、２４で示した反射波
が戻るまでの時間（ＴｒおよびＴｔ　）は同じ時間とな
シ、障害物は正確に認識される。

しかしながら、アンテナ１は反時計まわシに回転してい
るために、超音波発振子の励振が２１で示される時刻に
は、超音波の径路は１６ｂ、１６Ｃを通り、壁１７の隅
で反射して、１６ｄの径路を通り戻って来ることもある
。このように１６ｂ〜１６ｄの径路を通って反射波が戻
って来ると、１６αの径路よりも長くなるために、その
反射波は第３図の２６に示すように励振パルス２１から
Ｔ、の時間を経過して戻って来る。また距離計測はある
一定の周期で繰り返し行なうために、図示したように反
射波２６は、次の繰り返し周期の中に入ってくる。この
結果、計測される距離データはＴ４で示す時間とがって
、Ｔｌ〜Ｔ、で計測された値と異なり、障害物を誤った
位置に認識することになる。したがって、多重反射の悪
影響金なくすには、２６で示されるような反射波はデー
タとして取り込まないようにするとよいことがわかる。

第４図において、破線で囲んだ部分が第１図に示した送
受信信号処理回路４のブロヴク図である。５０　、５１
は超音波発振子で、例えば共振周波数は前者が４　ＤＫ
Ｅ　ｚで後者が７　ＱＫＥ　ｚである。７卦よび１１は
第１図と同様のＤ　−ＦＦと制御回路である。

５２は超音波発振子３０の励振用の発掘器で、発振周波
数は４ＱＫ１１ｚである。３５は超音波の反射波を増幅
する帯域増幅器で、６４は比較器からなる整形回路であ
る。３５は発振器３２および増幅器３３と超音波発振子
３０との切換を行なう切換回路である。また、３６〜３
９は上記の説明と同様に３６が発振器、３７が帯域増懺
器、５８が整形回路および３９が切換回路である。

第５図は超音波励振パルスと受信波形および整形回路の
出力波形金子したタイムチャートである。ＡＱ　、　ｄ
ｉが超音波励振パルスを示し、４０が発振周波数が４　
ＱＫＨｚで４１が７０ＫＨｚに対応する。

４２　、　Ａｓは増幅器３５に入力される超音波の受信
波形で、４３が多重反射を起こした場合を示す。４４は
整形回路６４の出力波形である。ｉ１５　、４６は増幅
器３７から出力される超音波の受信波形で、４７（ｄ整
形回路３８の出力波形である。

以下、本発明の詳細な説明を行なう。

第２図においてアンテナ１が障害物１６の方向を向いて
いるとする。第４図において、制御回路１１が切換回路
３５のα−Ｃを１１程度ＣＩＡ’にすると、超音波発振
子３０が発掘器３２によって励振される。第５図の４０
で示す励振パルスがこの時の時刻を示す。この時、切換
回路３５はｂ−ｃ間が接続されて反射波の戻りを待機す
る。また、超音波の伝播径路は第２図に示した１６αあ
るいは１６ｂ〜１６ｄ、で表わされる。この時の受信波
形はそれぞれ第５図の４２　、４５で示すようになる。

しかしながら、切換回路３５のｂ−ｃ間は次の超音波励
振時（第５図４１）以後はＯＦＦになるために、整形回
路３４の出力には受信波形４２に対応した信号４４だけ
が現われる。次にｉ制御回路１１は切換回路３９の６１
−　ｅ間ｔ？１ｍｚ程度ｏｈにすると、超音波発振子３
１が発振器３６によって励振される。第５図の４１で示
す励振パルスがこの時の時刻金示す。

同様に切換回路５５はｂ−Ｃｒ’ｔＡｋ接続されて反射
波の戻りを待機する。超音波伝播径路は第２図の１６α
あるいは１６ｂ〜１６ｄで示され、この時の受信波形は
それぞれ第５図の４５　、　Ａ６で示きれる。

前回同様に切換回路３９０ｂ　−ｃ間は次の超音波励振
時（第５図４０）以後はＯＦＦになるために、整形回路
３８の出力には受信波形４５に対応した信号４７だけが
現われる。

以上説明し念ように整形回路３４　、５８の出力には第
２図の１６ｅＬで示したように、障害物から直接反射し
て来た信号だけが出力されるために、多重反射の悪影Ｉ
＃全軽減することがわかる。

〔発明の効果〕

以上から、本発明によれば、２種類以上の発振周波数を
もつ発振器で、周期的に超音波発振子を励振し、障害物
からの超音波信号の反射波を、周波数と時間的に選択す
ることで、超音波の多重反射の悪影響を軽減小米、障害
物の認識精度の向上がはがれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図はアンテナと障害
物との位置関係図、第６図および第５図は超音波発振子
の励振パルスと障害物からの反射波を示すタイムチャー
ト、第４図は送受信信号処理回路のブロック図を示す。 １・・・アンテナ ４・・・送受信信号処理回路 ６．９・・・カウンタ　　　　　８，１０　　・・・う
・ソチ１１・・・制御回路　　　　　１２・・・中央処
理装置１５．１６・・・障害物　　　　５０．３１・・
・超音波発振子４Ｑ、１１・・・励振パルス 第　１　図 上 第　３　図 ←ｒｔ　−＠　　　　　−７２−，１ 第　５　図 −叶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超音波を発振し、物体からの反射波が戻るまでの時
   間を計測することによって、物体までの距離を計測する
   物体認識装置において、少なくとも、２種類以上の発振
   周波数をもつ発振器で、周期的に超音波発振子を励振し
   、励振後は一定の励振休止期間をもち、障害物からの超
   音波の反射波を、周波数と時間的に選択することを特徴
   とする超音波による物体認識装置。