KR930009456B1 - 초음파장애물센서 및 이에의한 장애물 검지방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

초음파장애물센서 및 이에의한 장애물 검지방법

제 1 도는 이 발명의 제 1 실시예에 의한 장애물센서의 블록도.

제 2 도는 제 1 도의 타이밍제어기 및 기준신호발생기의 회로도.

제 3 도는 제 1 도의 초음파 신호발생기의 회로도.

제 4 도는 제 1 도의 증폭회로, 평균치 연산회로, 소정치설정회로, 및 증폭율 제어기의 회로도.

제 5 도는 제 1 도 실시예의 동작설명을 위한 파형도.

제 6 도는 이 발명에 의한 제 2 실시예의 블록도.

제 7 도는 제 6 도의 증폭회로, 클리핑회로, 평균치 연산회로, 소정치설정회로 및 증폭을 제어기의 회로도.

제 8 도는 제 6 도 실시예의 동작설명을 위한 파형도.

제 9 도는 이 발명에 의한 제 3 실시예의 블록도.

제 10 도는 제 9 도의 증폭회로 및 평균치연산회로의 회로도.

제 11 도는 제 9 도의 타임이제어기 및 기준신호발생기의 회로도.

제 12 도는 제 9 도 실시예의 동작설명을 위한 파형도.

제 13 도는 이 발명의 제 4 실시예에 의한 기준신호발생기 및 비교기의 회로도.

제 14 도는 상이한 크기의 장애물에 대응한 시간대 수신신호 레벨을 표시하는 그래프.

제 15 도는 제 13 도 실시예의 시간대 기준신호를 표시하는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 초음파송신기 4 : 노면

5 : 장애물 6 : 초음파수신기

7 : 증폭회로 8 : 평균치연산회로

10 : 증폭율제어기 11 : 기준신호발생기

12 : 비교기

이 발명은 자동차에 적용되는 초음파장애물센서로서 특히 도로상에 놓인 물체 또는 노면에 페인 구멍과 같은 장애율을 검지하여 장애물로 인한 승객의 충격을 완하시키기 위하여 자동차용현가제어장치에 입력정보를 제공하는 초음파장애물센서에 관한 것이다. 자동차용 초음파장애물센서는 과거에 여러가지가 제안되어 왔다. 예를들면 차체주위의 장애물을 검지하는 센서는 일복국 특공평1-30436호 공보에 공시되었다. 이것은 차체주위에 초음파를 송신하고 차량으로 되돌아오는 반사파 유무를 기준하여 장애물 유무를 판별하고 있다. 그러나 차량이 주행시 정상노면의 반사파를 장애물의 반사파로 착오검지하는 것을 방지하기 위하여 초음파 수신기의 지향성을 향상시키거나 초음파를 대략 수평방향으로 송신하여 노면으로부터 초음파가 반사되지 않도록 할 필요가 있다. 그런데 이 경우 반사파가 센서에 의하여 충분히 수신되지 않아 정확하게 장애물을 검지할 수가 없다. 또 일본특개소 62-131813호 공보에는 주행차량전면의 노면상태를 검지하는 초음파센서가 기재되어있다. 여기에는 초음파송신기가 차량에 탑재되어서 초음파를 전방노면쪽으로 비스듬히 연속 송신하는 것이다. 그러나 이 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 초음파송신기에서 연속적으로 송신하므로, 송신기의 발열량이 증대한다. 이 과열을 예방하기 위하여는 초음파에너지를 낮은레벨로 억제하지 않으면 안되며, 따라서 노면으로부터의 반사파가 약화되어 장애물 검지가 곤란하게 된다.

(2) 초음파송신기에 의한 연속송신으로 인하여 송신파와 반사파간에 간섭이 발생하여 반사파의 검기를 곤란하게 한다. 또 정재파(定在波)도 문제가 되며 정확한 장애물검지를 할수가 없다.

(3)노면으로부터의 반사파와 다른 반사파의 구별을 할 수 없다.

(4)불규칙적인 바람, 혹은 온도로 인한 반사파 강도의 변화와 노면요철로 인한 변화의 구별을 할 수 없다. 그러므로 현재 차량이 주행하는 노면에 페인 구멍, 암석과 같은 장애물을 정확히 검지할 수 있는 장치는 없다. 따라서, 이 발명의 목적은 차량이 주행하는 노면상의 장애물을 정확히 검지할 수 있는 자동차용 초음파장애물센서를 제공하는데 있다. 이 발명에 의한 초음파자애물센서는 노면을 향하여 초음파를 송신하는 초음파송신기와 노면 혹은 노면상 장애물로 부터 반사된 초음파를 수신하는 초음파수신기를 포함한다. 초음파수신기는 수신파에 대응한 전기신호를 발생하고 이 신호를 증폭기에서 증폭시킨다. 이 증폭은 신호를 비교기에서 기준신호와 비교하고 이 증폭신호가 기준신호를 초과시는 장애물 검출신호를 발생시켜서 노면상 장애물의 존재를 알리게 된다. 상기 증폭신호의 평균치변동에 따라서 기준신호의 크기 및 증폭기의 증폭율 중 적어도 하나가 변동된다. 이 실시예에서, 기준신호의 크기 혹은 증폭기의 증폭율을 제어하면서 기준신호의 평균치에 대한 증폭신호의 평균치 비율을 일정하게 유지시킴으로써 노면에반사된 초음파강도의 변동이 자동적으로 보상되며, 노면상 장애물로 인한 반사파의 성분을 정확하게 검지할 수가 있다. 이 실시예에서, 초음파가 초음파송신기에서 간헐적으로 발생된다. 간헐적송신은 초음파송신기에서의 발열이 연속송신보다 적다는 점에서 연속송신보다 우수하며 송신기의 과열 위험이 적다. 그러나 이 발명에서는 초음파의 연속 송신도 할 수 있다.

다음은 이 발명에 의한 초음파장애물센서의 실시예를 도면에 의하여 설명한다. 제 1 도는 이 발명에 의한 제 1 실시예의 블록도이다. 이도면에 표시한 바와같이 타이밍제어기(1)은 소정의 간격으로 제어신호 P₁∼P₃를 발생한다. 제어신호 P₁은 초음파신호발생기(2)에 입력되고 이에 간헐적으로 대응하여 소정의 타이밍, 전압 및 주파수의 초음파 신호 V₁을 발생시킨다. 초음파신호 V₁은 초음파송신기(3)를 구동하여 초음파를 간헐적으로 송신하게 한다. 초음파송신기(3)에서 송출된 초음파는 일반적으로 원추형이 된다. W_b는 송신기(3)와 노면(4)간 원추형파에 의한 최단경로, W_c는 원추형파에 의한 최장경로, 그리고, W_a는 원추형파의 평균경로를 각각 표시한다. 송신기(3)는 도시생략한 자동차 정면의 범퍼와 같은 적절한 부재에 설치되고, 차량이 주행하는 노면 전방으로 비스듬히 초음파를 지향시킨다. 송신된 초음파가 노면(4) 혹은 노면(4)상 장애물(5)에 부닫치면은 반사파로 차량에 되돌아와 송신기(3)에 인접 설치된 초음파수신기(6)에 수신된다. Wb'는 노면(4) 및 수신기(6)간 반사파의 최단경로, Wc'는 반사파의 최장경로 및 Wa'는 반사파의 평균경로를 각각 표시한다. 송신기(3) 및 수신기(6)는 공히 초음파 마이크로폰형태로 구성된다. 초음파수신기(6)는 반사파에 대응하여 수신신호 V₂를 발생하며 증폭회로(7)는 이 신호 V₂를 입력하여 증폭처리한다. 증폭회로(7)의 증폭율은 이 증폭회로(7)에 접속된 증폭율제어기(10)에 의하여 조정된다. 증폭회로(7)로부터, 증폭신호 V₃가 평균치 연산회로(8)에 입력된다. 티이밍제어기(1)로부터의 제어신호 P₂에 대응하여 평균치 연산회로(8)는 증폭신호 V₃의 평균치 V₃₁를 발생한다.

평균치(평균레벨신호)V₃₁은 증폭율제어기(10)로 입력되고 또한 소정기준치설정회로(9)로부터의 소정기준치 V_3R도 증폭율제어기(10)에 입력된다. 증폭율제어기(10)는 평균치(평균레벨신호)V₃₁와 소정기준치 V_3R를 비교하고 증폭회로(7)의 증폭율을 조정하여서 평균치 V₃₁을 소정기준치 V_3R에 일치시킨다. 평균치연산회로(8)와 증폭율제어기(10)는 증폭회로(7)의 피드백루프를 형성하므로 증폭신호 V₃는 안정된 레벨을 유지하게 된다. 증폭신호 V₃는 또한 연산증폭기도 구성된 비교기(12)에 입력되고 기준신호 V₄도 타이밍제어기(1)로 부터의 제어신호 P₃에 응답하여 기준신호발생기(11)에서 비교기(12)로 입력된다. 비교기(12)에서는 신호 V₃및 V₄를 비교하고, 비교결과에 기준하여 장애물검지신호 V₅를 발생한다. 이 실시예에서 장애물검지신호 V₅는 증폭신호 V₃가 기준신호 V₄를 초과하면은 장애물 존재를 표시하는 "H"레벨이 된다. 장애물검지신호 V₅는 도시생략된 현가장치제어기에 입력되어 신호 V₅가 장애물(5)의 존재를 표시할때 차량현가장치의 강성을 조정하게 된다. 이 현가장치의 강성조정으로 차량이 장애물이 존재하는 노면을 주행시 승객에게 주는 충격을 감소시킬 수 있다. 제 2 도는 타이밍제어기(1) 및 기준신호발생기(11)의 구체적 예를 표시하는 회로도이다. 타이밍제어기(1)는 일본 히다치사모델인 HD63BO1Y와 같은 마이크로컴퓨터(20)에 내장된 프로그램가능 타이머로 구성되고, 마이크로컴퓨터(20)에는 수정발진기(21) 및 기동회로(22)가 접속되어 있다,

기동회로(22)는 자동차의 운전석 근처에 설치된 자동복귀식 상개형의 기동스위치(23)와 이 기통스위치(23)에 접속된 파형정형회로(24)로 구성되어 있다. 기동스위치(23)가 일시적으로 폐쇄시 "L" 레벨의 신호를 발생하고, 파형정형회로(24)는 "L"레벨의 신호를 반전 정형하여 기동신호로서 마이크로컴퓨터(20)로 출력한다. 마이크로컴퓨터(20)는 도시생략된 직류전원으로 구동되며, 수정발진기(21)와 발진작용에 기준하여 일련의 클록신호를 발생하고, 이 클록신호에 응답하여 미리 기억된 프로그램을 실행하여서 펄스형제어신호 P₁을 출력한다. 제어신호 P1은 클록신호로서 제 1 단안정 멀티바이브레이터(1a)로 입력된다. 이 단안정 멀티 바이브레이터(1a)는 출력신호 P를 발생하고 이 신호 P는 클록신호로서 제 1 단안정 멀티바이트레이터(1b)및 제 3 단안정 바이브레이터(1c)에 입력된다. 제 2 단안정 멀티바이브레이터(1b) 및 제 3 단안정 멀티바이브레이터(1c)는 각각 제 2 제어신호 P₂및 제 3 제어신호 P₃를 출력한다. 각 제어신호 P1, P2 및 P3의 펄스길이는 각 단안정 멀티바이브레이터(1a)∼(1c)에 조합된 콘덴서와 정항기의 값을 적절히 선택하여서 설정한다. 기준신호발생기(11)는 충전회로(11a)와 이 충전회로(11a)에 병렬접속된 방전회로(11b)와 그리고 이들 충전 회로(11a) 및 방전회로(11b)에 일단이 접속되고 타단이 접지되어 충반전하는 콘덴서(11c)로 구성된다. 각 회로(11a) 및 (11b)는 각각 저항기와 다이오드가 직렬 접속되고 충전회로(11a)의 다이오드와 방전회로(11b)의 각 다이오드의 극성은 정반대로 한다. 충전회로(11a)와 콘덴서(11c)는 제어신호 P₃가 "L"레벨로 변화할때 시작하는 단조중가기준파형 발생용 제 1 기준신호 발생회로를 구성하고, 방전회로(11b)와 콘덴서(11c)는 제어신호 P₃가 "H"레벨에서 "L"레벨로 변화시 시작하는 단조감소 기준파형 발생용 제 2 기준신호 발생회로를 구성한다. 콘덴서(11c)의 인가전압이 기준전압 V₄로서 비교기에서 출력된다.

제 3 도는 초음파신호발생기(2)의 예를 표시한 회로도이다. 이는 소정의 초음파주파수로 된 펄스 Po를 발생하는 초음파발진기(31)를 포함한다. 이 펄스는 난드게이트(32)는 한 입력단자에 입력되고 타이밍제어기(1)로부터의 제어신호 P₁은 다른입력단자에 입력된다. 난드게이트(32)의 출력은 인버터(33)에서 반전되고 증폭기(34)에서 증폭되어서 초음파신호 V₁을 얻는다. 이 신호 V₁의 전압은 승압트랜스(35)에서 승압되고 이 승압된 신호를 초음파송신기(3)로 보낸다. 이와같이하여 송신기(3)는 제어신호 P₁이 "H"일때만 연속적이 아닌 간헐적으로 초음파를 송신하게 되므로, 초음파송신기(3)에서 발생되는 열량을 억제할 수 있으며 따라서 송신되는 초음파에너지를 저레벨로 제한하지 않아도 된다. 제 4 도는 증폭회로(7), 평균치연산회로(8), 소정치설정회로(9) 및 증폭율제어기(10)를 예시한 회로도이다. 증폭회로(7)는 직렬접속된 복수단계의 증폭기(7a)(7e)로 구성된다. 이 실시예에서, 5단계의 증폭기를 표시하였으며 단계수는 중요한 것은 아니다. 제 5 단계 증폭기(7e)의 증폭율은 변경할 수 있게 되어있다. AM파의 복조용 피크검파기(7f)는 제 4 단계 증폭기(7d)와 제 5 단계 증폭기(7e)사이에 설치된다. 제 5 단계 증폭기(7e)의 출력신호(V₃)는 평균치연산회로(8)로 입력된다. 이 평균치연산회로(8)는 제어신호 P₂에 응답하여 증폭회로 V₃을 표본추출하는 아날로그 스위치(8a)와 이 아날로그스위치(8a)의 출력을 평균화하고 평균치 V₃₁를 발생하는 저항기(8b) 및 콘덴서(8c)로 된 평균화 및 홀드회로로 구성된다. 소정기준치 설정회로(9)는 전압공급원 V₈와 접지 사이에 직렬접속된 2개의 저항기(9a)(9b)의 형성된 분압기와 같은 소정전압의 신호를 발생하는 장치이다. 2개의 저항기(9a) 및 (9b)간의 접합점의 전압을 소정기준치 V_3R로서 사용한다.

증폭율제어기(10)는 평균치연산회로(8)로부터의 평균치 V₃₁과 소정기준치설정회로(9)로부터의 소정기준치 V_3R를 비교하는 연산증폭기(10a)와, 이 연산증폭기(10a)의 반전입력단자와 출력단자간에 접속된 콘덴서(10b)와 상기 연산증폭기(10a)의 반전입력단자와 출력단자간에 접속된 콘덴서(10b)와 상기 연산증폭기(10a)에서의 비교결과에 기준하여 제어되는 FET(10c)로 구성된다. 상기 FET(10c)의 게이트는 연산증폭기(10a)의 출력단자에, 나머지 2단자는 증폭회로(7)의 제 5 단계 증폭기(7e)반전입력단자 및 접지에 각각 접속된다. 연산증폭기(10a)의 출력은 FET(10c)를 흐르는 전류를 제어함으로써 제 5 단계 증폭기(7e)의 증폭율을 제어하게 된다. 제 5 도는 제 1 도 실시예의 각 부분 출력신호의 파형도이다. 이 도면에서 (a)는 타이밍제어기의 주기적인 제어신호 P₁의 "H"레벨출력기간중 초음파신호발생기(2)가 주기적으로 초음파를 전방노면(4)쪽으로 비스듬이 송신하는 초음파신호 V₁의 발생을 표시한다. 송신파는 노면(4)에서 반사되어 반사파로서 초음파수신기(6)에 입력되고 이때 초음파수신기(6)는 수신된 반사파의 나타내는 수신신호 V₂를 발생한다. 제 5 도(c)는 노면(4)상에 장애물(5)이 없을때 수신신호 V₂를 나타낸다. 시간 to는 초음파송신기의 시작인 제어신호 P₁의 상승에지와 일치하며 이 시간 t_o에서 t₁까지 수신신호 V₂는 주위로부터의 불필요한 반사파 및 수신기(6)에 도달된 송신파로 인한 노이즈로 구성된다. 시간 t_b가 경과하면 노면(4)으로부터의 반사파가 수신기(6)에 도달하기 시작한다. 초음파송신기(3) 및 초음파송신기(6)가 서로 인접에 설치되고 대략 동일한 지향성이라면 시간 t_b는 노면(4)을 경우하는 송신기(3) 및 수신기(6)간 최단경로(Wb, Wb')에 따른 초음파의 왕복시간과 일치한다.

마찬가지로, 시간 ta는 평균길이의 경로(Wa, Wa')에 따른 초음파의 왕복시간과 같고, 시간 t_c는 최장경로(Wc, Wc')에 따른 초음파의 왕복시간과 같다. 경로 Wa, Wb 및 Wc를 각각 τa, τb 및 τc 그리고 음속을 c라 하면 시간 ta∼tc는 아래와 같다.

ta=2τa/c

tb=2 τb/c

tc=2τc/c

이때 초음파송신기(3) 및 수신기(6)의 지향성으로 인하여 경로(Wa, Wa')에 다른 초음파가 가장 강도있게 수신기(6)에 수신된다. 그러므로 수신신호 V₂는 시간 t_b에서 상승하기 시작하여 시간 t_a에서 최대치가 되고 시간 t_c에서 다시 제로가 되는 대략 삼각파형이다. 수신신호 V₂의 강도는 송신기(3) 및 수신기(6)의 특성과 기하학적인 배열로 결정되는 지향성, 노면(4)의 표면상태 그리고 반사파의 지향성에 의하여 결정된다. 송신기(3) 및 수신기(6)의 노면(4)상 높이와 차속도가 일정하게 유지되면은 t₁및 t_a∼t_c의 크기는 수신신호 V₂가 발생시마다 일정하게 된다. 제 5 도(d)는 고정장애물(5)이 노면(4)상에 존재할때 수신신호 V₂'를 표시한다. 이 경우 수신신호 V₂'는 노면(4)만으로부터의 수신신호 V₂상에 중첩된 장애물로 인한 성분으로 구성된다. 이 제 5 도(d)에서, t₂는 송신기(3)에서 장애물(5)로 송신된 초음파가 반사되어 수신기(6)에 수신되는 왕복시간을 나타낸다. 자동차가 이동하고 있으므로 t₂치는 일정치 않다. 장애물(5)는 Wc경로를 다른 초음파에 의하여 처음 조사되므로 시간 t₂는 처음에 tc와 같다. 자동차가 장애물(5)에 접근함에 따라서 초음파는 점점 짧은 경로에 따라 장애물(5)에 조사된다. 즉 장애물(5)은 처음에 Wc 경로에 따라 초음파가 조사되나, Wa가경로에 따라 점차 조사되고 결국에 가서는 Wb경로에 따라 초음파가 조사된다. 그러므로 자동차가 접근함에 따라서 시간 t₂의 크기는 처음의 값 t_c에서 t_a로 변화하고 최종적으로 t_b로 변화하며 그후 장애물(5)을 통과하면 장애물은 검지되지 않게된다. 언제나 장애물(5)로부터의 반사파의 강도는 대략 소정의 비율로 곱한 노면의 반사파강도와 같기 때문에 피크의 궤적은 노면(4)만으로부터의 반사파에 의한 수신신호 V₂의 형상과 같은 삼각파형이 된다(제 5 도 (d)의 파산참조).

상기 수신신호 V₂'는 증폭회로(7)에 의하여 증폭 및 복조되어서 제 5 도(e)와 같은 증폭신호 V₃가 된다. 진폭복조가 이루어졌을때 시간 t₀및 t₁간에 발생한 노이즈가 마스크되면은 시간 tb∼tc기간만 신호를 얻게 된다. 장애물(5)이 노면(4)상에 존재할때 증폭신호 V₃는 노면(4)만에 의한 파형성분 V_3a에 장애물에 의한 파형성분 V_3b가 중첩되므로 V₃는 아래와 같이 표시된다.

V₃=V_3a+V_3b

수신신호 V₂는 크기의 노면(4)의 평활도에 따라 다르며 이 평활도는 표층을 구성한 포장재료에 따라 다르다. 노면(4)이 아스팔트나 다른 조잡한 재료인 경우 수신신호 V₂는 매우 고레벨이나 되나 노면(4)이 콘크리트와 같은 평활한 재료의 경우는 제 5 도(f)의 수신신호 V₂''와 같이 저레벨의 파형이 된다. 그러나 노면(4)이 아스팔트로 되어 있어서도 자동차가 고속운전시에는 저레벨이 된다. 이것은 수신기(6)에 수신되는 반사파의 유효주파수가 증가하는 도플러효과와 초음파수신기(6)의 주파수응답이 수신되는 반사파의 주파수증가에 따라 그 감도가 감소되기 때문이다. 따라서, 수신신호가 신호 V₂''와 같이 저레벨일때는 장애물(5)에 의한 수신신호의 성분이 작아지므로 증폭신호 V₃을 일전기분치와 비교하여도 장애물(5)에 의한 증폭신호, V₃의 성분 V_3b는 검출되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위하여 이 실시예에서는 증폭회로의 증폭율을 피드백 제어함으로써 증폭신호 V₃의 크기가 항상 충분히 커서 장애물(5)로 인하여 성분을 검출할 수 있게 한다. 연속적인 제어신호 P₁사이의 간격중 타이밍제어기(1)는 t_a, t_b및 t_c의 길이를 연산하고 펄스신호 P의 펄스폭은 t_b로, 제어신호 P₂의 펄스폭은 t_c∼t_a로, 그리고 제어신호 P₃의 펄스폭을 t_a∼t_b로 각각 세트한다. 제어신호 P₂가 H레벨인 기간중에는 평균치연산회로(8)의 아날로그스위치(8a)는 폐쇄되므로 평균치연산회로(8)는 증폭신호 V₃의 평균치를 연산하여 제 5 도(J)에 표시한 바와같은 평균치 V₃₁을 발생한다.

증폭율제어기(10)내 연산증폭기(10a)는 평균치 V₃₁와 소정기준치설정회로(9)로부터의 소정기준치 V_3R를 비교하여 FET(10c)의 게이트전압을 수신신호 V₂의 레벨에 관계없이 평균치 V₃₁가 소정기준치 V_3R에 일치되도록 제어한다. 그러므로 수신신호가 신호 V₃''와 같이 상당히 저레벨인 경우에도 증폭회로(7)의 증폭율이 자동적으로 조정됨으로써 평균치 V₃₁은 일정하게 유지되고 안정된 증폭신호 V₃가 비교기(12)로 입력된다.

기준신호발생기(11)로부터의 기준신호 V₄는 제 1 기준신호 V_4a와 제 2 기준신호 V_4b로 구성된다. 이 제 1 기준신호 V_4a는 예를들면 제어신호 P₃가 "H"레벨일때 시간 t_b에서 t_a로 단조증가한다. 제 2 기준신호V_4b는 제어신호 P가 "L"레벨일때 시간 t_a에서 단조감소하기 시작하여 시간 t₀에서 최소치에 도달한다. 따라서 제 5 도(k)에 표시한 바와같이 제 1 및 제 2 이 기준신호 V_4a및 V_4b로 형성된 기준신호 V₄는 증폭신호 V₃와 유사한 삼각파형이다. 기준신호발생기의 전기성분치는 소정기준신호 V₄를 획득하는 최적치에 미리 설정된다. 비교기(12)는 기준신호 V₄와 증폭신호 V₃를 비교하여 증폭신호 V₃가 기준신호 V₄를 초과하면은 "H"레벨인 장애물 검지신호 V₅를 발생한다. 이 장애물검지신호 V₅에 응답하여 도시생략된 현가장제어기는 차량 현가장치의 강성을 조정한다. 이 발명의 실시예에서는 증폭회로(7)의 증폭율을 피드백제어하므로, 평균치 V₃₁은 노면(4)으로부터의 반사파 강도가 차량속도가 변화나 노면(4)의 평활도에 의하여 변화하드라도 일정하게 유지된다. 따라서 증폭신호 V₃와 기준신호 V₄의 각 평균치간에는 안정된 비율이 유지된다. 그러므로, 장애물(5)의 존재로 인한 수신신호 V₂'의 변동은 기타원인에 의한 변동관 구별할 수 있으며 장애물 검출은 정확하게 수행할 수 있다. 기준신호 V₄는 그 크기가 변동되고 특히 삼각파형이기 때문에 비교기(12)는 기준신호 V₄가 일정치 일때 보다고 장애물(5)로 인한 증폭신호 V₃의 성분을 더욱 정확히 검출할 수 가 있다.

상술한 바와같이 수신기(6)로부터의 수신신호 V₂의 레벨이 감소될때 증폭율이 증가된다. 반대로, 수신신호 V₂가 증가할때 증폭율이 감소된다. 그러므로 수신신호 V₂에 변화가 생기면은 평균치 V₃₁를 일정하게 유지하도록 증폭율을 변화시킨다. 제 2 도에서 타이밍제어기(1)는 마이크로컴퓨터(20)와 별도의 단안정 멀티바이브레이터(1a)∼(1c)로 구성된것을 나타내고 있다. 그러나, 제어신호 P₁∼P₃모두는 단일 마이크로컴퓨터에서 발생할 수 있으며 혹은 각 신호에 대하여 별도의 타이머 Ic'를 각각 사용할 수 있다. 또한 기준신호발생기(11)는 RC정수에 의하여 경사도가 결정되는 삼각파를 발생하는 아날로그장치로 된것을 표시하고 있다. 그러나 디지탈회로 혹은 마이크로컴퓨터를 기준신호발생기에 사용할 수 있으며, 기준신호 V₄는 단계식방법으로 변화하는 신호로 할 수 있다.

제 1 도의 실시예에서, 증폭신호 V₃는 비교기(12)에 직접 입력된다. 그러나, 증폭회로(7)와 비교기(12)간에 증폭신호 V₃를 미분하는 미분회로를 배치할 수도 있다. 이 경우 장애물(5)은 증폭신호 V₃를 기준신호 V₄와 비교함으로서 검출된다.

제 5 도(e)에 표시한 바와같이 평균치 연산회로(8)에 의하여 평균화된 증폭신호 V₃노면자체에 의한 성분 V_3a상에 중첩된 장애물에 인한 성분V_3b를 포함한다. 관념적으로 평균치 V₃₁은 오직 V_3a은 성분의 평균치이며 장애물이 없는 노면(4)의 평활도를 나타낸다. 장애물(5)이 이따금씩 거출될대는 평균치 V₃₁은 장애물(5)로 인한 성분 V_3b의 영향을 크게 받지 않으며 이상조건에 가깝게 된다. 그러나 장애물(5)이 빈번하게 발견되는 경우에는 평균치 V₃₁는 장애물로 인한 성분 V_3b의 영향을 크게 받게 된다. 즉, 평균치 V₃₁은 노면(41)의 평활도에 변동이 없는데도 불구하고 장애물(5)이 이따금씩 발견되는 경우에 비하여 크게되는 경향이 있다.

이와같이 평균치 V₃₁의 증대를 방지하기 위하여 증폭율 제어기(10)는 증폭율을 억제한다.

이 증폭율의 감소는 증폭신호 V₃의 피크레벨을 감소시키며 이 결과 비교기(12)는 증폭신호 V₃중 장애물로 인한 성분 V_3b를 모두 검출할 수 없으므로 장애물 검지의 정도를 저하시키게 된다.

이와같은 문제는 이 발명의 제 2 실시예로 해결하였으며 이는 제 6 도에 블록도로 개략표시하였다.

이 실시예의 구성은 제 1 실시예와 비슷하나 증폭회로(7)와 평균치 연산회로(8)간에 배치된 클리핑회로(13) 추가 구성되어 있다. 이 클리핑회로(13)는 증폭회로(7)로부터 증폭신호 V₃를 수신하여 이 증폭신호 V₃를 클립하여 클립신호 V₃₂를 발생하며 이 클립신호 V₃₂는 평균치 연산회로(8)에 입력된다. 이때 평균치 연산회로(8)는 클립신호 V₃₂의 평균치 V₃₁을 발생한다.

제 7 도는 증폭회로(7)평균치 연산회로(8)간에 접속된 클립핑신호(13)의 구성예를 도시한 회로도이다. 이 클리핑회로(13)는 증폭회로(7)의 연산증폭기(78e)의 출력단자와 평균치 연산회로(8)의 아날로그스위치(8a)간에 저항기(13a)이 직렬접속되며, 제너다이오드(13b)의 음극은 저항기(13a)에 접속되고 그 양극은 접지되어 있다. 저항기(13a)와 제너다이오드(13b)의 접합점 전압은 클리전압(V₃₂이며 이는 평균치 연산회로(8)의 아날로그스위치(8a)로 공급된다.

제 7 도에서 증폭회로(7), 평균치 연산회로(8), 소정기준치설정회로(9) 및 증폭을 제어기(10)의 구성은 제 2 도의 예와 같다. 제너다이오드(13b)는 클립전압 V₃₂이 소정의 클리핑전압 V_c를 초과하지 않게 선정된다. 이 클리닝전압 V_c는 예를들면 노면(4)으로부터의 반사파로 인한 성분 피크레벨인 성분 V_3a의 피크레벨에 대략 일치한다.

제 8 도는 제 7 도 실시예의 각 부분 출력신호의 파형도이다.

이 실시예의 동작은 제 1 도 실시예의 동작과 대략 동일하며, 제 8 도의 (a)∼(j)의 제 5 도의 해당도면과 같다.

제 8 도 (j)(k)에 표시한 바와 같이 증폭회로(7)로부터의 증폭신호 V₃는 클리핑회로(13)에 입력되고 크리핑전압 V_c에 클립되어 클립핑전압 V₃₂를 얻게된다. 그러면 평균치 연산회로(8)는 클립신호 V₃₂의 평균치 V₃₁를 발생하며, 증폭을 제어기(10)는 이 평균치 V₃₁이 소정기준치 V_3R에 같게 되도록 증폭회로(7)의 증폭율을 제어한다.

이 결과, 평균치 V₃₁상의 장애물(5)로 연한 성분 V_3b의 효과가 억제되고 평균치 V₃₁의 레벨이 노면(4)으로부터의 반사파로 인한 증폭신호 V₃의 성분 V₃₉의 평균치에 근접하게 된다. 그러므로 차량이 많은 장애물(5)이 존재하는 노면상을 주행시라도 장애물(5)을 정확하게 검출할 수가 있다.

상기 실시예에서, 평균치 V₃₁와 기준신호 V₄칸의 안정된 비율은 증폭회로(7)의 증폭을 조정에 의하여 달성된다. 그러나, 이 대신에 평균치 V₃₁을 변동시킬 수 있으며 이 평균치 V₃₁의 변동에 의하여 기준신호 V₄를 조정할 수 있다.

제 9 도는 이와같은 방법으로 동작하는 이 발명에 의한 제 3 실시예의 블록도이다.

이 실시예의 구성은 제 1 도 실시예와 대략 동일하나 제 1 도의 소정기준치설정회로(9) 및 증폭을 제어기(10)가 사용되지 않는다.

또한 일정한 피크치를 가진 기준신호를 발생하는 제 1 도의 기준신호발생기(11)가 평균치 연산회로(8)에서 발생된 평균치 V₃₁의 레벨에 따라서 크기가 변동되는 평균치를 가진 기준신호 V₄를 발생하는 기준신호발생기(14)로 대치되어 있다. 기준신호 V₄는 비교기(12)에서 증폭신호 V₃와 비교하고 장애물검지신호 V₅를 발생한다.

제 10 도는 이 실시예에 의한 증폭회로(7)와 평균치 연산회로(8)를 예시한 회로도이다. 평균치 연산회로(8)는 제 4 도와 같으나, 제 10 도의 증폭회로(7)는 제 5 단계증폭기(7e)가 변동율이 아닌 일정한 증폭율을 가진 제 4 도의 것과 다르다.

제 11 도는 제 9 도 실시예에 의한 타이밍제어기(1)와 기준신호발생기(14)를 예시한 회로도이다. 타이밍제어기(1)는 제 2 도의 타이밍제어기(1)와 같다. 기준신화발생기(14)는 제 2 도의 충전회로(9a), 방전회로(9b) 및 콘덴서(9c)에 해당하는 충전회로(14a), 방전회로(14b) 및 콘덴서(14c)를 포함한다.

콘덴서(14c)의 양극은 연산증폭기(14a)의 한 입력단자에 접속된다. 연산증폭기(14a)의 다른 입력단자는 타단이 접지된 RET(14e)의 일단에 접속되며 또한 연산증폭기(14d)의 다른 입력단자와 출력단자간에는 저항기가 접속되어 있다. RET(14e)의 게이트에는 평균치연산회로(8)에 접속되고 제어신호로서 평균치 V₃₁를 수신한다.연산증폭기(14d)는 RET(14e)의 게이트전압으로 결정되는 계수에 의하여 콘덴서(14c)에 인가되는 전압을 증폭하여 기준신호 V₄로서 증폭전압을 비교기(12)로 공급한다. 평균치 V₃₁가 높을수록 RET(14e)의 임피던스는 더욱 낮아지며 따라서 연산증폭기(14d)의 증폭율은 더욱 높게 된다.

제 12 도는 제 9 도 실시예에 의한 각 부분의 출력신호 파형도를 표시한다.

초음파신호발생기(2)에서 발생한 제 12 도(b)에 표시한 초음파신호 V₁에 응답하여 타이밍제어기(1)는 제 12 도(a)에 표시한 제어신호 P₁을 발생하여 이 제어신호 P₁은 초음파송신기(3)에 입력된다. 초음파송신기(3)는 초음파를 발생하여 이 초음파는 노면(4)에서 반사된다. 이 반사파는 초음파수신기(6)에서 수신하고 장애물이, 존재하지 않을때는 제 12 도(c)에 표시한 수신신호 V₂를 발생하고 장애물(5)이 존재시는 제 12 도(d)에 표시한 수신신호 V₂'를 발생한다.

수신신호 V₂혹은 V₂'는 증폭회로(7)에서 증폭처리되어 증폭신호 V₃로서 평균치 연산회로(8)와 비교기(12)로 입력된다. 평균치 연산회로(8)은 증폭신호 V₃의 평균치를 연산하고 제 12 도(j)에 표시한 평균치 V₃₁를 발생한다. 평균치 V₃₁는 기준신호발생기(14)에 입력되고 이 기준신호발생기(14)는 제 12 도(k)에 표시한 해당기준신호 V₄를 발생하고 이를 증폭신호 V₃와 비교하는 비교기(12)에 입력시킨다.

수신신호가 제 12 도(c), 및 제 12 도(d)의 신호와 같이 비교적 높은 레벨일때 평균치 V₃₁은 제 12 도(j)에서 실선커브로 표시한 바와같이 비교적 높은 값이 되며 따라서 연산증폭기(14d)는 높은 증폭율을 갖게되고 기준신호발생기(14)에서 발생된 기준신호 V₄는 제 12 도(K)에서 실선 커브로 표시한 바와같이 상당히 높은 크기가 된다.

그러나, 제 12 도(f)의 수신신호 V₂''와 같은 저레벨의 수신신호일때는 제 12 도( j)에서 2접쇄선 커브로 표시한 바와같이 평균치 V₃₁은 감소된다. 기준신호 V₄의 레벨이 불변일때는 수신신호 V₂''중 장애물로 인한 성분을 검지할 수 없다.

이 실시예에서, 이 문제를 해소하기 위하여 기준신호 V₄의 피크치(및 평균치 공히) 평균치 V₃₁에 의하여 변동하도록 함으로써 평균치 V₃₁에 대한 기준신호 V의 평균치 비율이 일정하게 유지된다. 예를들면 평균치 V₃₁가 감소될때, 연산증폭기(14d)의 증폭율도 감소시켜서 평균치 V₃₁의 감소에 따라 제 12 도(k)에서 점선표시한 바와같이 기준신호 V₄의 피크치를 감소시킨다.

증폭신호 V₃의 레벨이 기준신호 V₄의 레벨을 초과할때마다 장애물 검지신호 V₅는 H레벨이된다. 이 실시예와 같이 장애물검지신호 V₅는 현가장치 제어기에 공급되고 차량 현가장치의 강성을 조정하여 차량이 장애물(5) 통과시의 충격을 감소시키게 된다.

그런데 상술한 실시예의 장애물센서는 장애물(5)의 존부만을 나타내고 장애물의 크기는 나타내지 않는다. 그러나 상기 실시예는 어느것이나 장애물크기를 나타내는 장애물검지신호를 발생하도록 용이하게 적용할 수 가 있다.

제 13 도는 이 발명의 제 4 실시예에 의한 기준신호발생기(11') 및 비교기(12')의 구성을 표시하며 이는 장애물 크기를 나타내는 장애물 검지신호를 발생한다. 이 제 13 도에 기준신호발생기(11') 및 비교기(12')는 제 1 도의 기준신호발생기(11) 및 비교기(12)대신에 사용된 것이다. 이 실시예의 기타구성은 제 1 도와 같다.

제 1 도의 기준신호발생기(11)와 같이 제 13 도의 기준신호발생기(11')는 충저회로(11a), 방전회로(11b), 및 콘덴서(11c)를 포함한다. 그리고 2개의 저항기(11d) 및 (11e)로 구성된 분압기가 충전회로(11a)와 접지간의 콘덴서(11c)와 병렬접속되어 있다. 콘덴서(11c)에 인가된 전압은 제 1 기준신호 V_4a를 구성하고 저항기(11d) 및 (11e)의 접합점 전압은 제 2 기준신호 V_4b를 구성한다. 비교기(12')는 제 1 및 제 2 의 연산증폭기(12a) 및 (12b)로 구성되고, 각 연산증폭기의 비반전 입력단자는 증폭회로(7)의 출력측에 접속된다. 연산증폭기(12a)의 반전입력단자는 저항기(11d) 및 (11c)의 접합점에 접속되고 연산증폭기(12b)의 반전입력단자는 저항기(11d) 및 (11c)의 접합점에 접속된다. 따라서 연산증폭기(12a)는 제 1 기준신호 V_4a를 증폭회로 (7)로부터의 증폭신호 V₃와 비교하고 연산증폭기(12b)는 제 2 기준신호 V_4b를 증폭신호 V₃와 비교한다.

제 1연산증폭기(12a)의 출력은 증폭신호 V₃가 제 1 기준신호 V_4a를 초과시 "H"레벨인 제 1 장애물검지신호 v_5a가 되고, 연산증폭기(12b)의 출력은 증폭신호 V₃가 제 2 기준신호 V_4b를 초과시 "H"레벨인 제 2 장애물 검지신호 V_5b가 된다.

제 14 도는 대형장애물, 중형장애물 및 소형장애물에 대한 수신호 V₂' 의 파형도이다. 명백히, 장애물이 클수록 수신신호 V₂'(증폭회로 V₃' 공히)의 크기는 더욱 크게된다. 증폭신호 V₃를 2개의 기준신호 V_4a및 V_4b와 비교함으로써 장애물의 크기를 대략 판단할 수 있다.

제 15 도는 기준신호발생기(11')에서 발생된 제 1 및 제 2 의 기준신호 V_4a및 V_4b의 파형을 표시한다. 이 2 기준신호의 파형은 형상은 비슷하나 상이한 크기로 되어 있다. 장애물(5)이 노면(4)상에 존재하지 않거나 작을때에는 증폭신호 V₃는 저레벨이고 기준신호 V_4a혹은 V_4b의 어느쪽도 초과하지 않으므로 양 장애물검지신호 V_5a및 V_5b는 저레벨이 된다. 중형 장애물(5)이 노면(4)상에 존재하면은 증폭신호 V₃는 제 2 기준신호 V_4b는 초과하나 제 1 기준신호 V_4a는 초과하지 않으며 따라서 제 2 장애물 검지신호 V_5b만이 "H"레벨이 된다. 대형장애물(5)이 노면(4)상에 존재하는 경우는 증폭신호 V₃는 제 1 기준신호 V_4b및 제 2 기준신호 V_4b공히 초과하게 되므로 연산증폭기(12a) 및 (12b)는 "H"레벨인 장애물검지신호 V_5a및 V_5b를 발생한다. 장애물검지신호 V_5a및 V_5b는 도시생략된 현가장치 제어기로 공급되고 "H"레벨인 장애물검지신호에 의하여 현가장치의 조정하게 된다. 이 실시예는 특히 페인구멍과 같은 노면(4)의 심한 단차에 현가장치가 대처할 수 있는 것이다. 진동은 장애물 크기에 따라 현가장치의 강성을 감소시킴으로서 더욱 효과적으로 흡수할 수가 있다.

단차 즉 페인구멍의 높이가 현가장치에 의해 효과적으로 충격을 흡수할 수 없을 정도로 크면은 현가장치는 강성을 높혀 현가장치의 손상을 방지한다. 이 실시예의 기타동작은 제 1 도의 실시예와 같다. 이 실시예는 제 1 도 실시예의 구성과 동일한 실시예에 대하여 설명하였으나 제 13 도의 기준신호발생기(11')및 비교기(12')와 같은 구성품을 제 6 도 및 제 9 도의 실시예에도 사용하여 장애물 크기를 나타내게 할 수 있다. 기준신호 및 장애물 검지신호의 수는 제 13 도에 표시한 수에 한정되는 것은 아니며, 기준신호발생기(11')의 분압기 내 저항기 수를 증가시킴으로써 소망하는 수의 기준신호를 발생하고 있고, 각 기준신호에 대응하는 장애물 검지신호를 발생하기위하여 비교기(12')내에 행당수의 연산증폭기를 설치할 수 있다. 기준신호 및 장애물검지신호의 수가 증가하면은 장애물 크기는 정도높게 판정할 수 있으며 차량연가장치의 정밀제어를 수행될 수 있다.

상술한 이 발명의 실시예에 의하면 초음파는 간헐적으로 송신되나 연속적인 초음파를 발생하는 추음파발생기를 사용할 수도 있다.

이 경우 증폭신호 V₃의 평균치는 소정표본추출기간에서 결정된다. 또한 상기 실시예의 설명에서 기준신호 V₄는 삼각파형이나, 다른 파형을 대신 사용할 수도 있다.

Claims (12)

1. 초음파를 발생하여 송신하는 초음파송신기와, 상기 초음파의 반사파를 수신하여 수신신호를 발생하는 초음파수신기와, 상기 초음파수신기로부터의 수신신호를 소정의 증폭율로 증폭하여 증폭신호를 발생하는 등폭회로와, 상기 증폭신호의 평균치를 나타내는 신호를 발생하는 평균치 연산회로와, 기준신호를 발생하는 기준신호발생기와, 상기 증폭신호를 기준신호와 비교하여 증폭신호가 기준신호를 초과시에 장애물검지신호를 발생하는 비교기와, 그리고 상기 증폭신호의 평균치 변동에 따라 기준신호의 크기 및 증폭회로의 증폭중 적어도 하나는 변동시키는 제어수단으로 구성된 자동차용 초음파장애물센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 기준신호의 크기 및 증폭회로의 증폭율중 적어도 하나를 변동시켜 기준신호의 평균치에 대한 증폭신호의 평균치 비율을 일정하게 하는 수단으로 구성된 초음파장애물센서.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 평균치에 응답하여 증폭신호의 평균치를 소정기준치와 같게 유지하도록 증폭회로의 증폭율을 제어하는 증폭을 제어기로 구성된 초음파장애물센서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 평균치에 응답하여 기준신호의 평균치가 증폭신호의 평균치의 일정배율이 되도록 기준신호발생기를 제어하는 수단으로 된 초음파장애물센서.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파송신기는 초음파를 자동차가 주행하는 전방노면쪽으로 비스듬히 송신하도록 자동차에 설치된 초음파 장애물센서.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파송신기는 초음파를 간헐적으로 발생하는 수단으로 구성된 초음파장애물센서.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 증폭회로와 평균치연산회로 간에 접속되고 증폭신호를 소정전압에 클리핑하여 평균치연산회로에 클립신호를 공급하는 클리핑회로를 추가 구성된 초음파장애물센서.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 기준신호는 삼각파형인 초음파장애물센서.
9. 제 1 항에 있어서, 기준신호발생기는 상이한 크기를 가진 복수의 기준신호를 발생하는 수단으로 구성되고, 상기 비교기는 상기 각 기준신호와 증폭신호를 비교하여 이 각 비교결과를 표시하는 장애물검지신호를 발생하는 수단으로 구성된 초음파장애물센서.
10. 초음파를 간헐적으로 발생하고 자동차가 주행하는 전방노면쪽으로 비스듬히 초음파를 송신하도록 자동차에 설치된 초음파송신기와, 상기 노면으로부터 반사된 초음파를 수신하여 이에 대응하는 수신신호를 발생하는 초음파수신기와, 상기 초음파수신기로부터의 수신신호를 증폭하여 증폭신호를 발생하여 조정가능 증폭회로와, 상기 증폭신호의 평균치를 나타내는 신호를 발생하는 기준신호와, 기준신호를 발생하는 기준신호 발생기와, 상기 증폭신호를 상기 기준신호와 비교하여 증폭신호가 기준신호를 초과시 장애물검지신호를 발생하는 비교기와, 그리고 상기 평균치에 응답하여 상기 증폭신호의 평균치가 일정한 소정기준치가 되도록 증폭회로의 증폭율을 제어하는 증폭을 제어기로 구성된 자동차용 초음파장애물센서.
11. 초음파를 간헐적으로 발생하고 자동차가 주행하는 전방노면쪽으로 비스듬히 초음파를 송신하도록 자동차에 설치된 초음파송신기와, 상기 노면으로부터 반사된 초음파를 수신하여 이에 대응하는 수신신호를 발생하는 초음파수신기와, 상기 초음파수신기로부터의 수신신호를 증폭하여 증폭신호를 발생하는 증폭회로와, 상기 증폭신호의 평균치를 나타내는 신호를 발생하는 평균연산회로와 기준신호를 발생하는 기준신호 발생기와, 상기 증폭신호를 기준신호와 비교하여 증폭신호가 기준신호를 초과시 장애물검지신호를 발생하는 비교기와, 그리고 상기 기준신호 발생기를 제어하여 상기 증폭신호의 평균치에대한 기준신호의 평균치비율을 일정하게 하는 수단으로 구성된 자동차용 초음파장애물센서.
12. 자동차의 전방노면쪽으로 비스듬히 간헐적으로 초음파를 발생하고, 상기 노면으로부터 반사된 초음파를 수신하여 대응하는 수신신호를 발생하며, 이 수신신호를 소정증폭율로 증폭시켜 증폭신호를 생성하고, 이 증폭신호를 평균화하여 평균치를 생성하며, 상기 증폭신호와 비교하는 기준신호를 발생하고, 상기 증폭신호를 기준신호와 비교하여 상기 증폭신호가 기준신호를 초과시 장애물검지신호를 발행하며, 그리고 기준신호발생기 및 증폭율 중 적어도 하나를 제어하여 기준신호의 평균치에 대한 증폭신호의 평균치 비율을 일정하게 하는 구성으로 된 자동차전방 노면상의 장애물을 검지하는 초음파장애물센서에 의한 장애물 검지방법.