JP2002006036A - Sensing method for reflected waves of ultrasonic waves and ultrasonic sensor device - Google Patents
Sensing method for reflected waves of ultrasonic waves and ultrasonic sensor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両に搭載
され車両周囲の障害物の検知などに用いられる超音波の
反射波検出方法および超音波センサ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave reflected wave detecting method and an ultrasonic sensor device which are mounted on a vehicle and used for detecting an obstacle around the vehicle.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波センサ装置は送波器から超音波を
送出し、検出範囲内にある物体からの反射波を受波器で
受信して、反射波の検出状態、すなわち送出から反射波
受信までの時間差に基づいて、障害物等の物体までの距
離を検出する。図7はその原理を簡単に示す。図の
(a)は送波器から送出された超音波(出力波Wx)と
当該超音波が障害物に当たったあと戻ってきて受波器に
受信された反射波Wyを示している。(b)はこれらの
出力波と反射波を積分変換、すなわち検波した波形を示
し、(c)は(b)の検波波形に対して所定のしきい値
レベルで成形処理を行なった整形波形である。この成形
波形における出力波と反射波の各立ち上がり点間の時間
差Tzに基づいて、送・受波器から障害物までの距離が
算出される。2. Description of the Related Art An ultrasonic sensor device transmits an ultrasonic wave from a transmitter, receives a reflected wave from an object within a detection range by a receiver, and detects a reflected wave, that is, a reflected wave from the transmission. The distance to an object such as an obstacle is detected based on the time difference until reception. FIG. 7 briefly illustrates the principle. (A) of the figure shows the ultrasonic wave (output wave Wx) transmitted from the transmitter and the reflected wave Wy returned after the ultrasonic wave hits an obstacle and received by the receiver. (B) shows a waveform obtained by integrating and converting the output wave and the reflected wave, that is, a detected waveform, and (c) is a shaped waveform obtained by shaping the detected waveform of (b) at a predetermined threshold level. is there. The distance from the transmitter / receiver to the obstacle is calculated based on the time difference Tz between the rising points of the output wave and the reflected wave in the shaped waveform.
【0003】このような超音波センサ装置を車両用に用
いれば、検出された障害物が所定距離内にあるときに警
報を発することができ、設定した検出距離範囲によって
前方走行車両を監視して車間距離確保を容易にし、ある
いは狭いガレージ内で周辺の車両や壁に接触することな
く所定の位置に容易に駐車することができる。この種の
超音波センサ装置は、例えば特開昭56−92483号
公報などにも開示されている。When such an ultrasonic sensor device is used for a vehicle, an alarm can be issued when a detected obstacle is within a predetermined distance, and a vehicle traveling ahead is monitored according to a set detection distance range. It is possible to easily secure the inter-vehicle distance or to easily park at a predetermined position in a narrow garage without contacting surrounding vehicles or walls. This type of ultrasonic sensor device is also disclosed in, for example, JP-A-56-92483.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような超音波センサ装置において、とくに障害物などま
での距離が小さくなると、図8の(a)に示す検波波形
のように、出力波Wxと反射波Wyが重なってきて、
(b)のように、低いしきい値L1によっては整形波形
が連続してしまい反射波を識別することができなくな
る。However, in the ultrasonic sensor device as described above, when the distance to an obstacle or the like is reduced, the output wave Wx is reduced as shown in the detection waveform of FIG. The reflected waves Wy overlap,
As shown in (b), depending on the low threshold value L1, the shaped waveform is continuous, and the reflected wave cannot be identified.
【0005】この対策としてしきい値を高いL2に設定
すれば、(c)のように、反射波Wyを識別可能となる
が、これは反射波Wyの強度が大きい場合にのみ有効で
あって、比較的遠距離からの強度の小さい反射波はしき
い値L2に届かないために検出されないこととなる。こ
のため、実用化されている超音波センサ装置における識
別検出可能な最短距離は30cm程度が限度であった。[0005] As a countermeasure, if the threshold value is set to a high value L2, the reflected wave Wy can be identified as shown in (c). However, this is effective only when the intensity of the reflected wave Wy is large. On the other hand, a reflected wave having a small intensity from a relatively long distance does not reach the threshold value L2, and is not detected. For this reason, the shortest distance that can be identified and detected in a practical ultrasonic sensor device is limited to about 30 cm.
【0006】したがって本発明は、上記従来の問題点に
鑑み、遠距離の障害物等を確実に検出するとともに、よ
り近接した距離をも検出範囲とし得る超音波の反射波検
出方法および超音波センサ装置を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an ultrasonic reflected wave detection method and an ultrasonic sensor capable of reliably detecting a long-distance obstacle or the like, and detecting a closer distance. It is intended to provide a device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このため、請求項1の本
発明方法は、超音波を送出し受信信号に含まれる反射波
から反射物体を検出するための超音波の反射波検出方法
であって、受信信号を所定間隔でサンプリングし、各サ
ンプリングごとに複数段階のしきい値で受信信号のレベ
ルを求め、各しきい値に対するレベルの組合せからなる
レベル状態が所定方向に変化したことを検出して、当該
検出時点の受信信号を反射波と判断するものとした。According to the present invention, there is provided a method for detecting a reflected wave of an ultrasonic wave for transmitting an ultrasonic wave and detecting a reflected object from a reflected wave included in a received signal. The received signal is sampled at predetermined intervals, and the level of the received signal is obtained at a plurality of threshold values for each sampling, and it is detected that the level state, which is a combination of levels for each threshold value, has changed in a predetermined direction. Then, the received signal at the time of the detection is determined to be a reflected wave.
【0008】また、請求項2の発明装置は、超音波を送
出し受信信号に含まれる反射波から反射物体を検出する
超音波センサ装置であって、受信信号を所定間隔でサン
プリングし、そのサンプリングごとに複数段階のしきい
値で受信信号のレベルを求めるレベル検出手段と、レベ
ル検出手段で求めた各しきい値に対するレベルの組合せ
からなるレベル状態が所定方向に変化したことを検出し
て、反射波を検出する反射波検出手段とを有するものと
した。According to a second aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic sensor device for transmitting an ultrasonic wave and detecting a reflected object from a reflected wave included in the received signal. Level detecting means for obtaining the level of the received signal at a plurality of threshold levels for each, detecting that the level state consisting of a combination of levels for each threshold determined by the level detecting means has changed in a predetermined direction, And a reflected wave detecting means for detecting a reflected wave.
【0009】請求項1および請求項2のものでは、各サ
ンプリングごとに複数段階のしきい値に対する複数のレ
ベルの組が得られるため、出力波と反射波が接近して部
分的に重なっても、いずれかのしきい値に対するレベル
の変化によって両者が識別され反射波を検出することが
できるから、近距離での障害物等の検出範囲が拡大す
る。According to the first and second aspects, a plurality of sets of levels for a plurality of threshold values are obtained for each sampling, so that even if the output wave and the reflected wave are close to each other and partially overlap with each other. Since the two can be identified and the reflected wave can be detected by a change in the level with respect to any one of the threshold values, the detection range of an obstacle or the like at a short distance is expanded.
【0010】請求項3の発明は、請求項2の構成に加え
て、さらにレベル状態に変化の生じたサンプリング時刻
に基づいて超音波送出からの反射波の受信時間を定める
反射波受信時間設定手段と、反射波受信時間に基づいて
反射物体までの距離を求める距離演算手段とを有するも
のとした。これにより、検出された反射物体までの距離
が求められる。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a reflected wave reception time setting means for determining a reception time of a reflected wave from the transmission of the ultrasonic wave based on the sampling time at which the level state has changed. And a distance calculating means for calculating a distance to the reflecting object based on the reflected wave reception time. Thereby, the distance to the detected reflection object is obtained.
【0011】請求項4の発明は、とくに反射波検出手段
が受信信号の波形の立ち下がり後の立ち上がりに対応す
るレベル状態の最初の変化点を反射波の立ち上がりとし
て検出するものとしたので、これにより、誤認識するこ
となく反射波が検出される。According to a fourth aspect of the present invention, the reflected wave detecting means detects the first change point of the level state corresponding to the rising after the falling of the waveform of the received signal as the rising of the reflected wave. Thereby, the reflected wave is detected without erroneous recognition.
【0012】請求項5の発明は、反射波受信時間設定手
段が、超音波送出から反射波の立ち上がりが検出された
サンプリング時刻までの反射波検知時間を反射波の受信
時間とするものであり、受信時間を簡単に求めることが
できる。また、請求項6の発明は、反射波受信時間設定
手段がさらに、レベル状態を変化させたしきい値に応じ
て上記反射波検知時間を短縮方向へ補正するものとし
た。これにより、反射波の立ち上がりの傾斜に起因して
生じ得る受信時間のわずかなずれも補正される。According to a fifth aspect of the present invention, the reflected wave reception time setting means sets the reflected wave detection time from the transmission of the ultrasonic wave to the sampling time at which the rise of the reflected wave is detected, as the reception time of the reflected wave. The reception time can be easily obtained. According to a sixth aspect of the present invention, the reflected wave reception time setting means further corrects the reflected wave detection time in a shortening direction according to the threshold value whose level has been changed. As a result, even a slight shift in the reception time that may occur due to the rising slope of the reflected wave is corrected.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図1は本発明を車両用の警報装置に
適用した実施例の全体構成を示すブロック図である。発
振器1にマイク駆動部2を介して、超音波の送出・受信
兼用の超音波マイク3が接続されている。超音波マイク
3は例えば車両のフロントバンパに前方ヘ向けて設置さ
れ、あるいはリヤバンパに後方および斜め後方に向けて
設置される。なお、ここでは1個の超音波マイクについ
てのみ説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle alarm device. An ultrasonic microphone 3 for transmitting and receiving ultrasonic waves is connected to the oscillator 1 via a microphone driving unit 2. The ultrasonic microphone 3 is installed, for example, on the front bumper of the vehicle toward the front, or is installed on the rear bumper rearward and obliquely rearward. Here, only one ultrasonic microphone will be described.
【0014】発振器1は、例えば100μsの一定周期
で時間幅τのパルス信号を出力する。パルス幅τは0.
2〜0.5msの範囲で設定される。マイク駆動部2
は、発振器1からのパルス信号を受けて、その時間幅τ
の間だけ例えば40kHzの駆動信号を出力して、これ
により超音波マイク3が超音波を送出する。超音波マイ
ク3にはさらに増幅・検波部4が接続され、この増幅・
検波部4に順次レベル状態検出部5、反射波検出部6お
よび距離演算部7が接続され、さらに距離演算部7に警
報部8が接続されている。The oscillator 1 outputs a pulse signal having a time width τ at a constant period of, for example, 100 μs. The pulse width τ is 0.
It is set in the range of 2 to 0.5 ms. Microphone drive 2
Receives the pulse signal from the oscillator 1 and outputs the time width τ
During this period, a drive signal of, for example, 40 kHz is output, whereby the ultrasonic microphone 3 transmits ultrasonic waves. An amplification / detection unit 4 is further connected to the ultrasonic microphone 3, and the amplification / detection unit 4
The level detector 5, the reflected wave detector 6, and the distance calculator 7 are sequentially connected to the detector 4, and the alarm calculator 8 is connected to the distance calculator 7.
【0015】増幅・検波部4は、超音波マイク3の受信
信号(障害物からの反射波)を増幅するとともに、積分
変換して先の図6の(b)に示したと同様の検波波形
(検波出力)に変換する。なお、超音波が送出される
と、増幅・検波部4には超音波マイク3の出力波も受信
信号として入力する。以上の発振器1からマイク駆動部
2、および増幅・検波部4の機能は従来一般の超音波セ
ンサ装置におけるものと同様であるから詳細は省略す
る。The amplifying / detecting section 4 amplifies the signal received from the ultrasonic microphone 3 (reflected wave from an obstacle), performs integral conversion, and performs the same detection waveform (FIG. 6B) as shown in FIG. (Detection output). When the ultrasonic wave is transmitted, the output wave of the ultrasonic microphone 3 is also input to the amplification / detection unit 4 as a reception signal. The functions of the oscillator 1, the microphone drive unit 2, and the amplification / detection unit 4 are the same as those of the conventional general ultrasonic sensor device, and therefore, the details are omitted.
【0016】レベル状態検出部5は、所定のしきい値レ
ベルと増幅・検波部4の検波出力を比較して波形整形
し、ハイ(H)−ロウ(L)のパルス波形を生成する。
ここで、本実施例においては、発振器1からのパルス信
号を受けて所定間隔で検波出力のサンプリングを開始
し、サンプリングごとにしきい値を複数段階に変化させ
て比較を行なう。The level state detector 5 compares a predetermined threshold level with the detection output of the amplifier / detector 4 and shapes the waveform to generate a high (H) -low (L) pulse waveform.
Here, in the present embodiment, sampling of the detection output is started at a predetermined interval in response to the pulse signal from the oscillator 1, and the comparison is performed by changing the threshold value in a plurality of steps for each sampling.
【0017】すなわち、その原理を模式的に説明する
と、コンパレータ10の入力端子に受信信号の検波出力
を増幅・検波部4から入力する一方、その基準端子には
電源VEとの間に抵抗12を接続し、グラウンドとの間
には互いに抵抗値の異なる抵抗13a、13b、・・・
をスイッチ14で切替可能に接続することにより、しき
い値の電位を変化可能とする。このように、1回のサン
プリング時にしきい値を変化させることにより、しきい
値に対応して複数個のコンパレータ出力の組、すなわち
受信信号のレベル状態が得られる。That is, the principle is schematically explained. While the detection output of the received signal is input to the input terminal of the comparator 10 from the amplifying / detecting section 4, a resistor 12 is connected between the reference terminal and the power supply VE. , And resistors 13a, 13b,.
Are switchably connected by the switch 14 so that the potential of the threshold can be changed. As described above, by changing the threshold value at the time of one sampling, a set of a plurality of comparator outputs, that is, a level state of the received signal, is obtained corresponding to the threshold value.
【0018】反射波検出部6では、サンプリングごとの
レベル状態の推移から、反射波を識別し、距離演算部7
は超音波送出から当該反射波受信までの時間を求めて、
この経過時間に基づいて障害物等の反射物体までの距離
を算出する。警報部8は、距離演算部7で算出された距
離に応じて所定の態様で警報を発する。例えばガレージ
等での障害物接近を警報する場合には、あらかじめ設定
された距離に近づいたら間欠のブザー音で警報を開始
し、さらに距離が狭まるにつれて間欠時間を短くするこ
とができる。上記のうち、少なくも発振器1、レベル状
態検出部5、反射波検出部6および距離演算部7はマイ
クロコンピュータで構成することができる。The reflected wave detector 6 identifies the reflected wave from the transition of the level state for each sampling, and calculates the distance calculation unit 7
Finds the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the reflected wave,
Based on this elapsed time, the distance to a reflective object such as an obstacle is calculated. The warning unit 8 issues a warning in a predetermined manner according to the distance calculated by the distance calculation unit 7. For example, in the case of warning of approaching an obstacle in a garage or the like, an alarm is started with an intermittent buzzer sound when approaching a preset distance, and the intermittent time can be shortened as the distance becomes narrower. Among the above, at least the oscillator 1, the level state detector 5, the reflected wave detector 6, and the distance calculator 7 can be constituted by a microcomputer.
【0019】つぎに、レベル状態検出部5、反射波検出
部6および距離演算部7における処理要領について説明
する。図2は処理要領を示すフローチャートである。ま
ずステップ101において、レベル状態検出部5では受
信信号の検波出力を前述のように約100μs間隔でサ
ンプリングし、ステップ102で、受信信号のレベルを
求める。Next, the processing procedure in the level state detecting section 5, the reflected wave detecting section 6, and the distance calculating section 7 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure. First, at step 101, the level state detector 5 samples the detection output of the received signal at intervals of about 100 μs as described above, and at step 102, obtains the level of the received signal.
【0020】ここでは、しきい値を低い方からA、B、
C、Dの4段階として、各サンプリングごとにしきい値
をD、C、B、Aの順で変化させて検波出力のレベルを
求める。この場合、受信信号のレベル状態は図3に示す
5つのいずれかになる。ここで、レベル状態の番号が小
さいほど下位のレベル状態、番号が大きい程上位のレベ
ル状態とする。Here, A, B,
As four stages of C and D, the level of the detection output is obtained by changing the threshold value in the order of D, C, B and A for each sampling. In this case, the level state of the received signal is one of the five levels shown in FIG. Here, the lower the level state number, the lower the level state, and the higher the number, the higher the level state.
【0021】ステップ103では、反射波検出部6にお
いて、サンプリングごとに、レベル状態が前回のサンプ
リングにおけるレベル状態より下位側へ変化したかどう
かをチェックする。レベル状態が下位側へ変化したとき
はステップ104へ進み、下位側へ変化していないとき
はステップ101へ戻る。In step 103, the reflected wave detector 6 checks for each sampling whether the level state has changed to a lower level than the level state in the previous sampling. If the level state has changed to the lower side, the process proceeds to step 104, and if not, the process returns to step 101.
【0022】ステップ104、105では、ステップ1
01、102と同様にサンプリングを継続し、受信信号
のレベルを求める。そしてステップ106において、今
度はレベル状態が前回のサンプリングにおけるレベル状
態より上位側へ変化したかどうかをチェックする。レベ
ル状態が上位側へ変化したときは、反射波の立ち上がり
が検出されたものとしてステップ107へ進み、上位側
へ変化していないときはステップ112へ進む。In steps 104 and 105, step 1
Sampling is continued similarly to steps 01 and 102, and the level of the received signal is obtained. Then, in step 106, it is checked whether or not the level state has changed to a higher level than the level state in the previous sampling. If the level state has changed to the upper side, the process proceeds to step 107 on the assumption that the rise of the reflected wave has been detected, and if not, the process proceeds to step 112.
【0023】図4は受信信号のレベル状態の変化の推移
例を示す。図4の(a)は出力波Woと反射波Whが十
分に分離している受信信号のレベル変化を示す。超音波
送出のための発振器1からのパルスを受けてサンプリン
グが開始され、例えばサンプリング時刻t2では、しき
い値D、C、B、Aのいずれに対しても受信信号の値は
高いので、各しきい値に対するレベルは上記しきい値の
順に「H、H、H、H」となる。FIG. 4 shows an example of a change in the level state of the received signal. FIG. 4A shows a level change of a received signal in which the output wave Wo and the reflected wave Wh are sufficiently separated. Sampling is started in response to a pulse from the oscillator 1 for transmitting ultrasonic waves. For example, at the sampling time t2, the value of the received signal is high with respect to any of the threshold values D, C, B, and A. The level corresponding to the threshold value is “H, H, H, H” in the order of the threshold value.
【0024】同様に時刻t3、t4、t5、t6では、
しきい値D、C、B、Aに対して受信信号のレベルは
「L、H、H、H」、「L、L、L、L」、「L、L、
L、L」、「H、H、H、H」となる。以下、サンプリ
ングを続ければ各時刻における受信信号のレベルは図示
のように推移することとなる。なお、この図でサンプリ
ング時刻t1〜t4は出力波Woのレベルを検出し、サ
ンプリング時刻t5〜t8は反射波Whのレベルを検出
している。ただし、後述するように反射波Whの立ち上
がりでレベル状態が初めて上位側へ変化したあとはサン
プリングは必要でない。Similarly, at times t3, t4, t5, and t6,
For the threshold values D, C, B, and A, the levels of the received signals are “L, H, H, H”, “L, L, L, L”, “L, L,
L, L "and" H, H, H, H ". Hereinafter, if sampling is continued, the level of the received signal at each time changes as shown in the figure. In this figure, the sampling times t1 to t4 detect the level of the output wave Wo, and the sampling times t5 to t8 detect the level of the reflected wave Wh. However, as will be described later, sampling is not necessary after the level state first changes to the upper side at the rise of the reflected wave Wh.
【0025】図から明らかなように、反射波Whの立ち
上がりの前には、時刻t3〜t4のように、しきい値
D、C、B、Aに対する受信信号のレベルが「L、H、
H、H」(レベル状態4)から「L、L、L、L」(レ
ベル状態1)へ変化し、その後時刻t5〜t6で「L、
L、L、L」(レベル状態1)から「H、H、H、H」
(レベル状態5)へ変化している。このレベル状態の変
化は、模式的に図5の(a)のように示すことができ
る。すなわち、レベル状態が下位側へ変化したあと、矢
示のように初めて上位側へ変化する点(時刻t6)を反
射波Whの立ち上がりとして検出することができる。な
お、図では理解を容易とするため階段状部分の幅を大き
く描いているが、その時間幅は無視できる程度に小さ
い。As is apparent from the figure, before the rise of the reflected wave Wh, the levels of the received signals with respect to the threshold values D, C, B, and A are "L, H,
H, H "(level state 4) to" L, L, L, L "(level state 1), and thereafter, at times t5 to t6," L,
L, L, L "(level state 1) to" H, H, H, H "
(Level state 5). This change in the level state can be schematically shown as in FIG. That is, a point (time t6) where the level state changes to the upper side for the first time after the level state changes to the lower side can be detected as the rise of the reflected wave Wh. In the figure, the width of the step portion is drawn large for easy understanding, but the time width is small enough to be ignored.
【0026】図4の(b)は、障害物までの距離が接近
して、出力波Woと反射波Whが一部重なっている受信
信号のレベル変化を示す。サンプリング時刻t2では、
(a)におけると同様に、しきい値D、C、B、Aに対
するレベルは上記しきい値の順に「H、H、H、H」と
なるが、時刻t3、t4、t5では、しきい値D、C、
B、Aに対して受信信号のレベルは「L、H、H、
H」、「L、L、H、H」、「H、H、H、H」とな
る。FIG. 4B shows a change in the level of the received signal in which the output wave Wo and the reflected wave Wh partially overlap each other when the distance to the obstacle is short. At sampling time t2,
As in (a), the levels for the thresholds D, C, B, and A are "H, H, H, H" in the order of the thresholds, but at times t3, t4, and t5, the thresholds are set. Values D, C,
The level of the received signal is "L, H, H,
H "," L, L, H, H "," H, H, H, H ".
【0027】すなわち、ここでも、時刻t3〜t4でレ
ベル状態が「L、H、H、H」(レベル状態4)から
「L、L、H、H」(レベル状態3)へ下位側へ変化し
たあと、時刻t4〜t5で「L、L、H、H」(レベル
状態3)から「H、H、H、H」(レベル状態5)へ上
位側へ変化している。この結果、図5の(b)に矢示で
示すように、レベル状態が上位側へ変化した点(時刻t
5)を反射波Whの立ち上がりとして検出することがで
きる。That is, also in this case, the level state changes from "L, H, H, H" (level state 4) to "L, L, H, H" (level state 3) from time t3 to t4. Then, from time t4 to t5, the state changes from “L, L, H, H” (level state 3) to “H, H, H, H” (level state 5) to the upper side. As a result, as shown by the arrow in FIG. 5B, the point at which the level state changes to the higher side (time t)
5) can be detected as the rise of the reflected wave Wh.
【0028】フローチャートに戻って、ステップ107
では、距離演算部7が、発振器1のパルスの立ち上がり
から反射波Whの立ち上がりを検出したサンプリング時
刻までの経過時間を、反射波検知時間T0(T0’)と
して求める。つぎのステップ108において、反射波検
知時間T0(T0’)に対して、上記のステップ106
で検出された反射波Whの立ち上がりにおいてレベル状
態を上位側へ変化させた最大しきい値を確認し、このし
きい値に応じて図6から補正時間ΔTを設定する。これ
は、しきい値が高くなるほど反射波が当該しきい値を横
切る時刻が遅れるのを補正しようとするものである。Returning to the flowchart, step 107
Then, the elapsed time from the rising of the pulse of the oscillator 1 to the sampling time when the rising of the reflected wave Wh is detected by the distance calculation unit 7 is determined as the reflected wave detection time T0 (T0 '). In the next step 108, the above-mentioned step 106 is performed with respect to the reflected wave detection time T0 (T0 ').
At the rising edge of the reflected wave Wh detected in step (1), the maximum threshold value whose level state has been changed to the upper side is confirmed, and the correction time ΔT is set from FIG. 6 according to this threshold value. This is to correct the delay of the time at which the reflected wave crosses the threshold as the threshold increases.
【0029】ステップ109では、反射波検知時間T0
(T0’)に補正時間ΔTを付加して、反射波受信時間
Tとする。例えば図4の(a)の例では、受信信号の上
位側への変化は時刻t6においてしきい値Dをまたがっ
ており、受信信号に最も近いレベルのこのしきい値Dが
最大レベルである。このしきい値Dに基づいて、図6よ
り補正時間ΔT=−0.3msが反射波検知時間に付加
される。これにより、例えば同じ反射波の立ち上がりが
時刻t5で検出されたときに対して、立ち上がりの傾斜
に起因する時間的なずれが補正される。In step 109, the reflected wave detection time T0
The correction time ΔT is added to (T0 ′) to obtain a reflected wave reception time T. For example, in the example of FIG. 4A, the change of the received signal to the upper side crosses the threshold D at time t6, and the threshold D closest to the received signal is the maximum level. Based on this threshold value D, the correction time ΔT = −0.3 ms is added to the reflected wave detection time from FIG. Thereby, for example, the time lag due to the rising slope is corrected with respect to the time when the rising of the same reflected wave is detected at time t5.
【0030】ステップ110において、距離演算部7
は、このようにして補正された反射波受信時間T=T0
(T0’)+ΔTを超音波が障害物までの距離を往復し
た時間として、障害物までの距離を算出し、その距離デ
ータを警報部8へ送出する。その後、ステップ111へ
進んで、サンプリングを終了し、次回のパルスの発振、
すなわち超音波の送出を待つ。In step 110, the distance calculation unit 7
Is the reflected wave reception time T = T0 corrected in this way.
The distance to the obstacle is calculated using (T0 ′) + ΔT as the time when the ultrasonic wave reciprocates the distance to the obstacle, and the distance data is sent to the alarm unit 8. Thereafter, the process proceeds to step 111, where the sampling is terminated, and the next pulse oscillation,
That is, the transmission of the ultrasonic wave is waited.
【0031】一方、レベル状態が上位側へ変化していな
い場合のステップ112では、レベル状態検出部5が、
発振器1のパルスの立ち上がりから所定時間経過したか
どうかをチェックする。所定時間経過していない間はス
テップ104へ戻り、経過したときにはステップ111
へ進む。すなわち、サンプリングはその開始後、あらか
じめ設定される検出距離に応じた時間が経過した点で終
了し、つぎの超音波の送出までは受信信号の取り込みは
行なわない。On the other hand, in step 112 when the level state has not changed to the upper side, the level state detecting section 5
It is checked whether a predetermined time has elapsed from the rise of the pulse of the oscillator 1. If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step 104;
Proceed to. That is, the sampling ends after a time corresponding to a preset detection distance has elapsed after the start, and the reception signal is not taken in until the next transmission of the ultrasonic wave.
【0032】本実施例では、上記のステップ101、1
02、104、105および112が発明のレベル検出
手段を構成し、ステップ103および106が反射波検
出手段を構成している。また、ステップ107〜109
が反射波受信時間設定手段を、ステップ110が距離演
算手段を構成している。In this embodiment, steps 101, 1
02, 104, 105 and 112 constitute the level detecting means of the invention, and steps 103 and 106 constitute the reflected wave detecting means. Steps 107 to 109
Represents a reflected wave reception time setting means, and step 110 constitutes a distance calculation means.
【0033】実施例は以上のように構成され、超音波を
送出しその反射波を受信して障害物等の存在と、さらに
はその距離を検出する超音波センサ装置において、受信
信号を所定間隔でサンプリングし、そのサンプリングご
とに複数段階のしきい値で受信信号のレベルを求めて、
各しきい値に対するレベルの組合せからなるレベル状態
の変化に基づいて反射波の立ち上がりを検出するので、
送出した出力波と反射波が接近して両者が部分的に重な
っても、複数段階のうち高いしきい値に対するレベルの
変化で反射波を検出できるとともに、比較的遠距離から
の反射波はその信号強度が低くても複数段階のうち低い
しきい値によって確実に検出される。The embodiment is constructed as described above. In an ultrasonic sensor device for transmitting an ultrasonic wave, receiving its reflected wave, and detecting the presence of an obstacle or the like, and further detecting its distance, a received signal is transmitted at a predetermined interval. Sampling is performed, and the level of the received signal is obtained with a plurality of threshold values for each sampling,
Since the rise of the reflected wave is detected based on the change in the level state consisting of the combination of the levels for each threshold value,
Even if the transmitted output wave and the reflected wave approach each other and they partially overlap, the reflected wave can be detected by the change in the level with respect to the higher threshold value among the plurality of stages, and the reflected wave from a relatively long distance can be detected. Even if the signal strength is low, it is reliably detected by a low threshold value among a plurality of steps.
【0034】また、とくに近距離の障害物等の検出にあ
たっては、反射波の立ち上がりを検出したレベル状態の
変化がどのしきい値をまたがって発生したかに応じて、
その反射波の検知時間を短縮する方向に所定の補正時間
を付加するので、しきい値の相違による検知時間のずれ
が補正され、精度高く障害物等との距離が測定できる。In particular, when detecting an obstacle or the like at a short distance, depending on which threshold the change in the level state at which the rising of the reflected wave is detected occurs,
Since a predetermined correction time is added in a direction to shorten the detection time of the reflected wave, a deviation of the detection time due to the difference in the threshold value is corrected, and the distance to an obstacle or the like can be measured with high accuracy.
【0035】なお、実施例では1個の超音波マイク3に
ついてその超音波の送出、受信にかかわる構成および作
用を説明したが、超音波マイクを複数設けた場合も検出
範囲を目的に応じて設定するほかは各超音波マイクに共
通である。そして実施例は車両の警報装置に適用した例
について説明したが、適用対象はこれに限定されない。In the above embodiment, the structure and operation of one ultrasonic microphone 3 relating to transmission and reception of ultrasonic waves have been described. However, even when a plurality of ultrasonic microphones are provided, the detection range is set according to the purpose. Other than that, it is common to each ultrasonic microphone. Although the embodiment has been described with respect to an example in which the invention is applied to an alarm device for a vehicle, the application target is not limited to this.
【0036】また、発振器1が出力するパルスの幅、受
信信号のサンプリング間隔、しきい値の段階数などの数
値は例示であって、必要に応じてそれぞれ適宜の値を用
いることができる。さらにまた、実施例では超音波マイ
ク3を送波器と受波器に兼用したが、互いに独立の送波
器および受波器を用いてもよい。The numerical values such as the width of the pulse output from the oscillator 1, the sampling interval of the received signal, and the number of steps of the threshold value are merely examples, and appropriate values can be used as needed. Furthermore, in the embodiment, the ultrasonic microphone 3 is used also as a transmitter and a receiver, but independent transmitters and receivers may be used.
【0037】さらには、実施例では、反射波の立ち上が
りを検出して超音波送出(パルス出力)からの検知時間
を求めるものとしたが、この代わりに、出力波および反
射波のそれぞれ最初の立ち下がりを検出して両立ち下が
り間の時間を検知時間として求めることもでき、あるい
は出力波および反射波のそれぞれの頂点をレベル状態の
変化の推移から検出して、両頂点間の時間を検知時間と
して求めることもできる。Further, in the embodiment, the rise of the reflected wave is detected to determine the detection time from the transmission of the ultrasonic wave (pulse output). Instead, the first rise of the output wave and the first rise of the reflected wave are used instead. It is also possible to detect the fall and determine the time between both fall as the detection time, or detect the peak of each of the output wave and the reflected wave from the transition of the level state change and determine the time between both peaks as the detection time Can also be sought.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、超音波センサ
装置において、受信信号を所定間隔でサンプリングし、
そのサンプリングごとに複数段階のしきい値で受信信号
のレベルを求めて、その各しきい値に対するレベルの組
合せからなるレベル状態が所定方向に変化したことを検
出して反射波を検出するものとしたので、超音波の出力
波と反射波が接近して部分的に重なっても、いずれかの
しきい値に対するレベルの変化によって両者を識別し反
射波を検出することができるから、近距離での障害物等
の検出範囲が拡大されるという効果を有する。As described above, according to the present invention, in an ultrasonic sensor device, a reception signal is sampled at a predetermined interval,
Detecting the level of the received signal at a plurality of threshold values for each sampling, detecting that the level state comprising a combination of levels for each of the threshold values has changed in a predetermined direction, and detecting the reflected wave. Therefore, even if the output wave of the ultrasonic wave and the reflected wave are close to each other and partially overlap with each other, the reflected wave can be detected by identifying the two by the change in the level with respect to any one of the threshold values. This has the effect of expanding the detection range of obstacles and the like.
【0039】そして、レベル状態に変化の生じたサンプ
リング時刻に基づいて超音波送出からの反射波の受信時
間を定め、これに基づいて反射物体までの距離を求める
ことができる。Then, the receiving time of the reflected wave from the transmission of the ultrasonic wave is determined based on the sampling time at which the level state has changed, and the distance to the reflecting object can be determined based on this.
【0040】とくに、反射波の検出にあたって、受信信
号の波形の立ち下がり後の立ち上がりに対応するレベル
状態の最初の変化点を反射波の立ち上がりとして検出す
ることにより、反射波を誤まりなく検出することができ
る。In particular, in detecting the reflected wave, the first change point of the level state corresponding to the rising after the falling of the waveform of the received signal is detected as the rising of the reflected wave, so that the reflected wave is detected without error. be able to.
【0041】そして、超音波送出から反射波の立ち上が
りが検出されたサンプリング時刻までの反射波検知時間
を反射波の受信時間として簡単に求めることができる。
さらに、受信時間として、レベル状態を変化させたしき
い値に応じて反射波検知時間を短縮する方向へ補正する
ことにより、反射波の立ち上がりの傾斜に起因するわず
かなずれも補正されるので、反射物体までの距離が精度
高く求められる。Then, the reflected wave detection time from the transmission of the ultrasonic wave to the sampling time when the rise of the reflected wave is detected can be easily obtained as the reception time of the reflected wave.
Furthermore, as the reception time, by correcting in a direction to shorten the reflected wave detection time according to the threshold value that has changed the level state, a slight shift due to the slope of the rise of the reflected wave is also corrected, The distance to the reflecting object is required with high accuracy.
【図1】本発明を警報装置に適用した実施例の全体構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an alarm device.
【図2】レベル状態検出部と距離演算部における処理要
領を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing procedure in a level state detection unit and a distance calculation unit.
【図3】受信信号のレベル状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a level state of a reception signal.
【図4】レベル状態の変化の推移例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a transition example of a change in a level state.
【図5】波形整形されたレベル状態の変化を模式的に示
す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a change in level state after waveform shaping.
【図6】反射波検知時間に対する補正量を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating a correction amount with respect to a reflected wave detection time.
【図7】超音波センサ装置による物体までの距離検出の
原理を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a principle of detecting a distance to an object by the ultrasonic sensor device.
【図8】従来例における問題を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a problem in a conventional example.
1 発振器 2 マイク駆動部 3 超音波マイク 4 増幅・検波部 5 レベル状態検出部 6 反射波検出部 7 距離演算部 8 警報部 10 コンパレータ 12 抵抗 13a、13b、・・・ 抵抗 14 スイッチ VE 電源 Wo 出力波 Wh 反射波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillator 2 Microphone drive part 3 Ultrasonic microphone 4 Amplification / detection part 5 Level state detection part 6 Reflection wave detection part 7 Distance calculation part 8 Alarm part 10 Comparator 12 Resistance 13a, 13b, ... Resistance 14 Switch VE power supply Wo output Wave Wh reflected wave
Claims (6)
波から反射物体を検出するための超音波の反射波検出方
法であって、受信信号を所定間隔でサンプリングし、各
サンプリングごとに複数段階のしきい値で受信信号のレ
ベルを求め、各しきい値に対するレベルの組合せからな
るレベル状態が所定方向に変化したことを検出して、当
該検出時点の受信信号を反射波と判断することを特徴と
する超音波の反射波検出方法。An ultrasonic reflected wave detection method for transmitting an ultrasonic wave and detecting a reflected object from a reflected wave included in a received signal, wherein the received signal is sampled at predetermined intervals, and a plurality of samples are provided for each sampling. Obtaining the level of the received signal with the threshold value of the step, detecting that the level state composed of a combination of the levels for each threshold value has changed in a predetermined direction, and judging the received signal at the time of the detection as a reflected wave. A method for detecting a reflected wave of an ultrasonic wave, comprising:
波から反射物体を検出する超音波センサ装置であって、
受信信号を所定間隔でサンプリングし、そのサンプリン
グごとに複数段階のしきい値で受信信号のレベルを求め
るレベル検出手段と、レベル検出手段で求めた各しきい
値に対するレベルの組合せからなるレベル状態が所定方
向に変化したことを検出して、反射波を検出する反射波
検出手段とを有することを特徴とする超音波センサ装
置。2. An ultrasonic sensor device for transmitting an ultrasonic wave and detecting a reflected object from a reflected wave included in a received signal,
The received signal is sampled at a predetermined interval, and a level state comprising a level detecting means for obtaining the level of the received signal at a plurality of threshold values for each sampling, and a combination of levels for each threshold value obtained by the level detecting means is provided. An ultrasonic sensor device comprising: a reflected wave detecting unit that detects a change in a predetermined direction and detects a reflected wave.
波から反射物体を検出する超音波センサ装置であって、
受信信号を所定間隔でサンプリングし、そのサンプリン
グごとに複数段階のしきい値で受信信号のレベルを求め
るレベル検出手段と、レベル検出手段で求めた各しきい
値に対するレベルの組合せからなるレベル状態が所定方
向に変化したことを検出して、反射波を検出する反射波
検出手段と、前記変化の生じたサンプリング時刻に基づ
いて超音波送出からの反射波の受信時間を定める反射波
受信時間設定手段と、前記反射波受信時間に基づいて反
射物体までの距離を求める距離演算手段とを有すること
を特徴とする超音波センサ装置。3. An ultrasonic sensor device for transmitting an ultrasonic wave and detecting a reflected object from a reflected wave included in a received signal,
The received signal is sampled at a predetermined interval, and a level state comprising a level detecting means for obtaining the level of the received signal at a plurality of threshold values for each sampling, and a combination of levels for each threshold value obtained by the level detecting means is provided. Reflected wave detecting means for detecting a change in a predetermined direction and detecting a reflected wave; and reflected wave reception time setting means for determining a reception time of a reflected wave from ultrasonic transmission based on the sampling time at which the change has occurred. And a distance calculating means for calculating a distance to a reflecting object based on the reflected wave receiving time.
の立ち下がり後の立ち上がりに対応するレベル状態の最
初の変化点を反射波の立ち上がりとして検出することを
特徴とする請求項2または3記載の超音波センサ装置。4. The reflected wave detecting means detects a first change point of a level state corresponding to a rise after a fall of a waveform of a received signal as a rise of a reflected wave. The ultrasonic sensor device according to claim 1.
送出から前記反射波の立ち上がりが検出されたサンプリ
ング時刻までの反射波検知時間を反射波の受信時間とす
るものであることを特徴とする請求項4記載の超音波セ
ンサ装置。5. The reflected wave reception time setting means sets a reflected wave detection time from transmission of an ultrasonic wave to a sampling time at which the rise of the reflected wave is detected as a reception time of the reflected wave. The ultrasonic sensor device according to claim 4, wherein
射波検知時間をさらに前記レベル状態を変化させたしき
い値に応じて短縮方向へ補正するものであることを特徴
とする請求項5記載の超音波センサ装置。6. The reflected wave reception time setting means for correcting the reflected wave detection time in a shortening direction in accordance with a threshold value that has changed the level state. The ultrasonic sensor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000191755A JP2002006036A (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Sensing method for reflected waves of ultrasonic waves and ultrasonic sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000191755A JP2002006036A (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Sensing method for reflected waves of ultrasonic waves and ultrasonic sensor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002006036A true JP2002006036A (en) | 2002-01-09 |
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ID=18691003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000191755A Abandoned JP2002006036A (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Sensing method for reflected waves of ultrasonic waves and ultrasonic sensor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002006036A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523998A (en) * | 2003-04-14 | 2006-10-19 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Pulse detection in wireless communication systems |
| KR20160069076A (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-16 | 현대오트론 주식회사 | Method and apparatus for measuring a distance using ultrasonic waves |
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| JP2020525756A (en) * | 2017-06-30 | 2020-08-27 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd | Light detection and ranging method, and light detection and ranging system |
-
2000
- 2000-06-26 JP JP2000191755A patent/JP2002006036A/en not_active Abandoned
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| KR101665786B1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-10-13 | 현대오트론 주식회사 | Method and apparatus for measuring a distance using ultrasonic waves |
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