JPS6118239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は超音波又は電波を使用して警戒する範
囲内で移動する目標体を探知し警報を発する警戒
器に関するものであり、外来ノイズその他の妨害
信号で誤動作せず、しかも回路構成および調整が
簡単でコストが安い警戒器を提供することを目的
とするものである。以下超音波警戒器について説
明する。 従来の超音波警戒器の一例として第９図に示す
ものがある。第９図はきわめて一般的な超音波警
戒器の例で、超音波を発生するための発振器１、
発振器出力を増巾する増巾器６、超音波を発生す
る送波器２、発生された超音波を受波する受波器
３、受波信号を増巾する増巾器７、移動目標物よ
りの反射波によつて発生するドツプラー信号を検
出するため発振器１よりの信号と受波信号を増巾
した増巾器７の出力をミキシングするミキサー
８、さらにミキサー８の出力よりドツプラー信号
成分をとり出すためのバンドパスフイルター９、
バンドパスフイルター９で検出されたドツプラー
信号をアンプ１０で増巾し、あるレベル以上のド
ツプラー信号が存在する時にはスイツチング回路
１１が動作し、さらにそれに続く警報回路１２を
動作させるものである。第１０図は外来雑音、風
の動きがあるとき、人間の動きによるビート周波
数である。（ミキサー８の出力をビート周波数と
称している。）さて、第１０図のようなミキサー
８の出力に対してバンドパスフイルター９を入れ
て人間の動きを検出しようとする時、ノイズ（風
の動き、外来雑音）が存在しない時には動作をす
るが、ノイズが存在している時にはバンドパスフ
イルター９の通過帯域にノイズの信号が入ること
になる。つまり人間の動きによるビート周波数
（ドツプラー周波数）が風の動き、外来雑音によ
るノイズのビート周波数（ドツプラー周波数では
ない）にオーバーラツプする部分が存在するた
め、フイルター９では分離できない。そのため、
ノイズによる誤動作が起る。 このようなノイズ（風の動き、外来雑音）に対
する誤動作対策として第１１図に示したものが提
案されている。 第１１図において、１は発振器、２は送波器、
３は受波器、１３はミキサー、１４は45゜遅れ回
路網、１５は45゜進み回路網、１６はミキサー、
１７は90゜位相差回路網、１８は加算器、１９は
減算器、２０，２１はバンドパスフイルター、２
２，２３は検波器、２４は加算回路、２５は積分
器、２６はレベル検知回路、２７は警報表示器で
ある。このものの動作原理は移動物体によつて発
生するドツプラー周波数を含む受波周波数が移動
物体が受波器３に近づく時には第１２図のように
送波周波数に比して高くなり、また移動物体が受
波器３より遠ざかる時には送波周波数に比して受
波周波数が低くなる。更に、ノイズが存在すると
きには受波信号は送波周波数の上下に出力が出る
としてノイズとドツプラ信号を識別している。こ
の点を実現するために、第１１図においては移動
物体が近づく時、および遠ざかる時には加算器１
８、減算器１９のいずれかに出力が出る。さらに
ノイズが存在する時には加算器１８および減算加
１９の両方に出力が出る。それ故検波器２２、検
波器２３で正負の方向に検波すると、移動物体が
近づく時あるいは遠ざかる時には加算回路２４の
出力が存在し、ノイズの時には存在しなくなる。
以上が第１１図の動作であるが、このものにあつ
ては構成が大変複雑になる上、ノイズは必ずしも
第１２図Ｃのようにバランスするとは限らず、ノ
イズが存在するとき検知感度が低下するという欠
点があり、必ずしも完全なものといえない。 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、以
下により詳細に説明する。 第１図において、１は発振器、２は送波器、３
は受波器であり、４は位相回転識別回路で、発振
器１の出力と受波器３の出力との位相の回転を識
別するものである。５は警報表示回路で、位相回
転識別回路４の出力が存在するときのみ警報を発
するものである。 本発明の原理を第２図の原理説明図で説明す
る。発振器１の出力を増巾器６で増巾し、送波器
２より超音波を発射する。受波器３で受波し増巾
器７で増巾後、位相差計２８の一方の入力に入
れ、位相差計２８の他方の入力は発振器１より加
えて発振器１よりの入力を位相の基準として使用
する。したがつて、位相差計２８は発振器１の出
力と受波入力との位相差を検出する。 今、送波器２より発射した超音波は移動する目
標体が存在しないときは第２図のＡで示したよう
に固定物体Ｆからのみ反射されるが、移動目標体
Ｍが存在する場合は移動目標体Ｍよりの反射Ｂが
固定物体Ｆよりの反射に加わつて受波器３に入
る。このとき、固定物体Ｆからの反射波は発振器
１の出力と位相および振巾は一定の差があるが周
波数は同じである。これに反して移動目標体Ｍよ
りの反射波はドツプラー効果により発振器１の出
力とは振巾、周波数が異なる。即ち、移動目標体
Ｍが近づくときは発振周波数よりも反射波の周波
数が高くなり、移動目標体Ｍが遠去かるときは周
波数は低くなる。したがつて、移動目標体Ｍが存
在するときには発振器１と同一周波数で振巾、位
相が一定の溌射波と、反振器１と振巾、周波数の
異なる反射波の合成となる。この様子をベクトル
図で描くと第３図のようになる。第３図におい
て、

【式】は基準位相、

【式】は固定物体よりの反 射、

【式】は移動目標体よりの反射、

【式】は受波信 号（合成ベクトル）で、△はドツプラ周波数で
ある。第２図の位相差計２８の出力はベクトル

【式】とベクトル

【式】との位相差を表わす。移動目 標体Ｍが速度ｖで受波器３に近づくと、ベクトル

【式】は変化しないが、ベクトル

【式】が反時計方向 に回転する。この回転速度は移動目標体Ｍの移動
速度ｖに比例する。又、移動目標体Ｍが受波器３
より遠去かるときはベクトル

【式】は時計方向に回 転する。いずれの場合も移動目標体が動きつづけ
る限りベクトル

【式】は回転をつづける。このベク トル

【式】の回転によつて合成ベクトル

【式】は速度 ｖに比例して反時計方向又は時計方向に回転し、
したがつて、位相差計２８はそれにつれて出力が
出る。今、位相差計２８の特性が第４図のように
位相差と出力電圧とが比例し、且つ０゜と360゜
で同一の値をとるとすると、第３図の位相回転の
様子を第５図ａ又はｂのように図示できる。第５
図の鋸歯状波の一周期がベクトル

【式】の一回転に 相当する。第５図ａ，ｂより明らかなように移動
目標体が受波器に遠去かるときと近づくときとで
はベクトル

【式】の回転方向が異なるため、位相回 転の方向が異なる。又、移動目標体が往復運動す
るときには第５図ｃのように位相回転の方向が交
互に反転する。 つぎに、風の動き、外来の超音波等の外来ノズ
ルに対しては第５図ｄ，ｅのように位相は若干変
化するが、移動目標体が存在しているときのよう
に一定方向への位相の回転は存在しない。この理
由は、風の動きの場合には第２図のＢに相当する
反射波が存在せず、Ａの反射波のみで、第３図の
ベクトル

【式】が存在せず、固定物体よりの反射波 Ａが風によつてゆれるため、ランダムな位相変化
を生じてきてめて微少な位相変化のみが生じ、一
定方向への位相変化が召じないのである。又、外
来の超音波ノイズの場合は、ベクトル

【式】が外来 の超音波に相当する。しかるに外来の超音波は多
数の周波数成分を含むため、多くの位相回転の成
分が存在する。そのため、反時計方向と時計方向
の回転の成分が同時に存在し、実質的に位相差が
あまり出ず、風の動きの場合と同様に一定方向へ
の位相の回転が出なくなる。 以上が本発明の原理であるが、この原理を使用
して第１図の構成ができる。第１図の受波器３の
出力と発振器１の出力を位相回転方向識別回路４
に入れ、一方方向にのみ回転しつづけるときのみ
警報表示回路５を動作して警報を発し、一方方向
への位相回転がないときには警報を発しないよう
にする。 第６図は本発明の具体的実施例で、発振器１よ
りの信号をリミツター２９で矩形波とし、受波器
３の出力をリミツター３０で矩形波とする。この
両方の矩形波を微分器３１，３２で微分し、この
微分出力の立上り部分でフリツプフロツプ３３を
動作させる。このフリツプフロツプ３３は発振器
１の出力と受波器３の出力との位相差に比例した
パルス幅を有するパルスを発生する位相検出回路
を形成しており、このフリツプフロツプ３３の出
力を積分器３４に入れると、位相の回転がある場
合には鋸歯状波が発生する。この鋸歯状波より回
転方向を判別するため、微分器３５，３６で微分
し、一方の微分出力は立上りを他方は立下りの出
力をとり出す。この微分出力である正、負パルス
を第２の積分回路３７に入力する。ここに、一定
方向に回転する位相が存在するときには正又は負
の微分出力のどちらかが出るため積分が行なわれ
る。これに反して往復運動をする場合には正およ
び負の微分出力が交互に出るため積分出力がキヤ
ンセルされる。又、ノイズの場合には正又は負の
出力がランダムに出るためにキヤンセルされて積
分されない。この積分回路３７の出力がレベル検
知回路３８に加えられ、積分回路３７の出力があ
る一定レベルを超えるときのみ出力を出して警報
表示回路５で警報を発する。移動目標体が存在
し、受波器３に近づくときのタイムチヤートは第
７図のようになり、又、移動目標体が遠去かると
きのタイムチヤートは第８図のようになる。第７
図又は第８図より明らかなように、フリツプフロ
ツプ３３の出力を積分し、近づくときと遠去かる
ときの出力を出している。一方、ノイズが存在す
るときは第５図のように出力は出なくなる。 以上超音波について説明したが、電波式警戒器
としても構成でき、その場合、ノイズの中で風に
相当するのはクラツク信号、フエーシング等であ
り、外来超音波は外来電波に相当する。 本発明は上述のように、発振器の出力により超
音波又は電波を送波する送波器、超音波又は電波
を受波する受波器、発振器の出力と受波器の出力
との位相差に比例したパルス幅を有するパルスを
発生する位相検出回路と、該パルスのパルス幅に
応じた出力を発生させる積分回路と、積分回路出
力を微分して位相回転方向に対応した正、負パル
スを発生させる微分回路とよりなる位相回転識別
回路および上記正、負パルスを連続的に積分する
第２の積分回路と、上記第２の積分回路出力が予
め設定したレベルを越えたかどうかを判別する判
別回路とよりなり判別回路出力が存在するときに
のみ警報を発する響報表示回路を備え、前記位相
回転識別回路は移動する目標体により位相が一定
方向に回転するときのみ同極性の出力が生じ、妨
害信号で位相が一定方向に回転しないときは同極
性の出力が生じないようにしたものであり、この
位相回転識別回路から同極性の出力が連続して得
られたときに警報を発するようにしているので、
外乱ノイズによる誤動作を確実に防止できるとと
もに、この誤動作を防止するための信号処理回路
に低域フイルタ、帯域フイルタ、スレツシヨルド
フイルタなどのフイルタ回路を用いる必要がな
く、回路構成が簡単になるとともに調整も簡単に
なり、コストを安くすることができるという効果
がある。つまり、本発明は、位相差検出回路、積
分回路および微分回路にて外乱ノイズと移動物体
検出信号を識別するための位相回転識別回路を形
成しており、回路構成が複雑になり調整が面倒な
フイルタ回路を用いずに誤動作防止用の信号処理
回路を構成しているので、回路構成が簡単になる
とともに調整も簡単になり、コストを安くするこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明警戒器の一実施例のブロツク回
路図、第２図は同上の原理説明図、第３図は同上
のベクトル図、第４図は同上の位相差計の特性
図、第５図は本発明の検出信号波形図、第６図は
第１図の具体回路のブロツク回路図、第７図は同
上の移動目標体が近づくときのタイムチヤート、
第８図は同上の移動目標体が遠去かるときのタイ
ムチヤート、第９図は従来の警戒器のブロツク回
路図、第１０図は同上のビート周波数特性図、第
１１図は従来の警戒器の他の例のブロツク回路
図、第１２図は同上の特性図である。 １……発振器、２……送波器、３……受波器、
４……位相回転方向識別回路、５……警報表示回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発振器の出力により超音波又は電波を送波す
   る送波器、超音波又は電波を受波する受波器、発
   振器の出力と受波器の出力との位相差に比例した
   パルス幅を有するパルスを発生する位相検出回路
   と、該パルスのパルス幅に応じた出力を発生させ
   る積分回路と、積分回路出力を微分して位相回転
   方向に対応した正、負パルスを発生させる微分回
   路とよりなる位相回転識別回路および上記正、負
   パルスを連続的に積分する第２の積分回路と、上
   記第２の積分回路出力が予め設定したレベルを越
   えたかどうかを判別する判別回路とよりなり判別
   回路出力が存在するときにのみ警報を発する警報
   表示回路を備え、前記位相回転識別回路は移動す
   る目標体により位相が一定方向に回転するときの
   み同極性の出力が生じ、妨害信号で位相が一定方
   向に回転しないときは同極性の出力が生じないよ
   うにしたことを特徴とする警戒器。