JP5243974B2 - 超音波送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波発振装置にて発振された超音波を受信する超音波受信装置を備えた超音波送受信装置に関する。

作業車の近辺で作業する作業者の有無を検知する超音波利用の警報装置が特許文献１に開示されている。超音波送信手段（超音波発振装置）は、作業員に装着されており、超音波受波器は、作業車に装着されている。特許文献１に開示の警報装置では、３つ以上の超音波受波器（超音波受信装置）が作業車に装着されており、各超音波受波器への超音波の到達時間の差に基づいて超音波送信手段の位置（作業者の位置）の算定が行われる。算定した位置が特定領域に存在する場合には、警報が発せられるようになっている。

特開昭６３−３１７７９４号公報

しかし、超音波を利用して作業者の有無を検知する方式では、以下のような不具合がある。超音波は、周辺環境においても自然に発生している場合があり、例えば拍手をしたときの破裂音には全帯域にわたる周波数成分が含まれており、人に聞こえる音以外に超音波も発生している。そのため、超音波受波器が受信する超音波には周辺環境で発生する超音波も含まれる場合がある。このような場合、周辺環境で発生した超音波の受信を超音波送信手段における発振として検知してしまい、誤警報が発せられてしまう。

本発明は、周辺環境で発生した超音波と超音波発振装置で発振された超音波とを区別できるようにすることを目的とする。

本発明は、超音波発振装置と、超音波を受信する超音波受信装置とを備え、前記超音波受信装置は、前記超音波発振装置によって発振された超音波の受信の有無を判定する判定制御手段を有し、前記超音波発振装置と前記超音波受信装置とは、相対移動可能な位置関係にある超音波送受信装置において、前記超音波発振装置は、一定周期で超音波を発振し、前記超音波受信装置は、超音波を受信し、前記判定制御手段は、前記超音波受信装置が超音波を受信した際に、該受信の時間基点を記憶するメモリを備え、前記判定制御手段は、前記メモリに前記時間基点を記憶した後に前記超音波受信装置が新たに超音波を受信した場合に、新たに受信した超音波の時間基点より前記一定周期の整数倍前、又は前記一定周期を補正した補正周期の整数倍前の超音波の受信の有無を前記メモリに記憶した時間基点に基づいて判断し、前記判断が受信有りの場合には、前記受信が前記超音波発振装置の超音波発振による受信であるとの判定を行ない、前記判断が受信無しの場合には、前記受信が前記超音波発振装置の超音波発振による受信ではないとの判定を行なう。

超音波発振装置は、一定周期で超音波を発振するため、超音波発振装置にて発振された超音波の発振時より１周期後には新たな超音波が超音波発振装置にて発振される。この新たな超音波の発振より１周期前には超音波発振装置にて超音波が発振されており、超音波受信装置がこの１周期前に発振された超音波を受信している。従って、超音波受信装置がこの１周期前に発振された超音波を受信していれば、前記の新たな超音波は、超音波発振装置にて発振された超音波とみなすことができ、超音波受信装置がこの１周期前に発振された超音波を受信していなければ、前記の新たな超音波は、超音波発振装置にて発振された超音波ではないとみなすことができる。

超音波の波形は、伝搬中に減衰して全体的に短くなる場合がある。一定周期を補正した補正周期は、このような場合を考慮したものである。
好適な例では、前記補正周期は、上限周期及び下限周期を有して前記一定周期を含むように補正されている。

好適な例では、前記上限周期は、前記一定周期よりも長く、前記下限周期は、前記一定周期よりも短い。
補正周期は、一定周期をＴとすると、例えば、（Ｔ±α）のように設定される。

好適な例では、前記判定制御手段は、前記受信が前記超音波発振装置の超音波発振による受信であるとの判定を行なった場合には、警報装置に警報させる指令を行なう。
誤警報のおそれがなくなる。

好適な例では、前記超音波受信装置、前記判定制御手段及び前記警報装置は、産業車両に取り付けられており、前記超音波発振装置は、前記産業車両の周囲にいる人に装着されている。

誤警報による産業車両の作業効率の低下が回避される。

本発明は、周辺環境で発生した超音波と超音波発振装置にて発振された超音波とを区別することができるという優れた効果を奏する。

第１の実施形態を示す側面図。 ブロック図。 判定制御プログラムを表すフローチャート。 判定制御を説明するためのタイミングチャート。 判定制御を説明するためのタイミングチャート。 第２の実施形態を示す判定制御プログラムを表すフローチャート。 判定制御を説明するためのタイミングチャート。 第３の実施形態を示す判定制御プログラムを表すフローチャート。 判定制御を説明するためのタイミングチャート。 判定制御を説明するためのタイミングチャート。 第４の実施形態の判定制御を説明するためのタイミングチャート。 判定制御プログラムを表すフローチャート。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、産業車両であるフォークリフト１０には超音波受信装置１１が装着されており、フォークリフト１０の周囲で作業する人（作業者Ｐ１）が着用する作業用帽子１２には超音波発振装置１３が装着されている。超音波受信装置１１と超音波発振装置１３とは、相対移動可能な位置関係にある。フォークリフト１０には警報装置２０が装着されている。

図２に示すように、超音波発振装置１３は、バッテリ１４と、バッテリ１４から電力を得る駆動回路１５と、駆動回路１５によって駆動される複数の超音波振動子１６，１７，１８，１９〔本実施形態では４つ〕とを備えている。駆動回路１５は、一定周期で発振信号を生成し、超音波振動子１６，１７，１８，１９は、この発振信号により駆動されて超音波を一定周期Ｔ（例えば２５０ｍｓ）で所定期間β（例えば１０ｍｓ）にわたって発振する。超音波振動子１６，１７，１８，１９の発振周波数は、例えば４０ｋＨｚである。４つの超音波振動子１６，１７，１８，１９は、作業用帽子１２を中心にして超音波が全方位に発振されるように配置されている。

フォークリフト１０に装着された超音波受信装置１１は、超音波を受信する複数の受信素子２１，２２〔本実施形態では２つ〕と、受信素子２１，２２によって受信した超音波を増幅させる増幅器２３，２４と、信号判定回路２５と、制御回路２６と、メモリ２７とを備えている。信号判定回路２５は、受信素子２１，２２から増幅器２３，２４を介して入力する受信信号のレベルが予め定めた閾値を超えるか否かを判定する。この判定は、超音波を受信したか否かの判定である。

超音波を発振する超音波発振装置１３が受信素子２１，２２から所定距離に接近すると、受信信号のレベルが予め定めた閾値を超える。受信信号のレベルが前記閾値を超える場合には、信号判定回路２５は、受信情報を制御回路２６へ出力する。ここにおける受信情報は、受信素子２１，２２によって超音波を受信した受信時点の情報である。

制御回路２６は、受信情報の入力に応じて、受信時点という時間情報をメモリ２７に一時的に記憶させる。
警報装置２０は、制御回路２６の警報指令に応じて、警報音を発生する。

図３は、信号判定回路２５、制御回路２６及びメモリ２７から構成される判定制御手段２８によって遂行される判定制御プログラムを表すフローチャートである。以下、図３のフローチャートに従って判定制御プログラムを説明する。

判定制御手段２８は、受信信号のレベルが前記閾値を超えるか否か（受信有り？）の判定を行なう（ステップＳ１）。この判定は、制御周期Δｔ（例えば１ｍｓ）毎に行われる。受信無しの場合（ステップＳ１においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１を繰り返す。

受信有りの場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、ｎ回連続して受信されたか否かの判断を行なう（ステップＳ２）。つまり、判定制御手段２８は、受信有りの回数が期間ｎ×Δｔ〔ｎは、予め設定された整数、Δｔは制御周期〕の間にわたってｎ回連続したか否かを判断する。

期間ｎ×Δｔは、一定周期Ｔ（例えば２５０ｍｓ）で所定期間β（例えば１５ｍｓ）にわたって発振する超音波発振装置１３の連続発振期間βよりも短い期間（例えば１０ｍｓ）である。期間ｎ×Δｔは、超音波発振装置１３にて発振された超音波の減衰をも考慮して設定されており、超音波発振装置１３にて発振された超音波の波形が減衰によって時間的に最短となるとみなされる長さよりも短い期間に設定されている。つまり、ステップＳ２は、所定期間βにわたって発振する超音波発振装置１３にて発振される超音波の発振期間βよりも短い超音波を予め排除する判断である。これは、周辺環境で発生する超音波と、超音波発振装置１３にて発振される超音波との混同の回避に寄与する。

受信有りの状態が期間ｎ×Δｔの間にわたって連続しない場合（ステップＳ２においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１へ移行する。受信有りの状態が期間ｎ×Δｔの間にわたって連続した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、ステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３は、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）をメモリ２７に記憶するステップである。記憶情報であるｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）は、例えば一定周期Ｔの２倍の時間の経過後には消去される。

ステップＳ３の処理後、判定制御手段２８は、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）より補正周期前にｎ回連続受信が有ったか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４における（受信２）は、ステップＳ１における（受信１）とは異なって、連続した受信である。補正周期は、（Ｔ±α）として設定されている。つまり、判定制御手段２８は、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）より補正周期（Ｔ±α）前の期間内に、ｎ回連続受信があったか否かをメモリ２７における記憶情報に基づいて、判定する。

（Ｔ−α）は、一定周期Ｔより短い下限周期であり、（Ｔ＋α）は、一定周期Ｔより長い上限周期である。
ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）より補正周期（Ｔ±α）前の期間内にｎ回連続受信時点の時間情報がメモリ２７に記憶されていない場合（ステップＳ４においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１へ移行する。つまり、ステップＳ４におけるＮＯの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３にて発振される超音波を受信したものではないと判定したことになる。

ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）より補正周期（Ｔ±α）前の期間内にｎ回連続受信時点の時間情報がメモリ２７に記憶されている場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、警報装置２０に警報を指令（ステップＳ５）し、警報装置２０が警報音を発する。つまり、ステップＳ４におけるＹＥＳの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３にて発振された超音波を受信したものと判定したことになる。フォークリフト１０の運転者Ｐ２は、警報装置２０の警報音に基づいて、作業者Ｐ１のフォークリフト１０への接近を認識し、作業者Ｐ１のフォークリフト１０への接近を考慮したフォークリフト１０の操作に注意を払うことになる。

図４のタイミングチャートにおける波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、超音波発振装置１３にて一定周期Ｔで発振された超音波の波形の一例を表し、波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は、超音波発振装置１３で発振した超音波を超音波受信装置１１にて受信した場合の前記閾値以上のレベルの受信波の波形の一例を表す。波形Ｍは、周辺環境で自然に発生した超音波（環境ノイズ）の波形の一例を表す。波形Ｊｍは、周辺環境で自然に発生した超音波を超音波受信装置１１にて受信した場合の前記閾値以上のレベルの受信波の波形ｍと、波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３との合成波形を表す。

図４に例示した時間ｔ１は、超音波発振装置１３にて発振された超音波の受信波形Ｊ２の受信開始時点であり、時間ｔ２は、受信波形Ｊ２の受信終了時点である。時間ｔｊ（ｎ）は、受信開始時点ｔ１からｎ回連続して受信したｎ回連続受信時点を表す。図示の例では、判定制御手段２８は、期間〔ｔｊ（ｎ），ｔ２〕における受信全てをｎ回連続受信した時点ｔ（ｎ）と判断する。

図４に例示した時間ｔ３は、環境ノイズである超音波の受信波形ｍの受信開始時点であり、時間ｔ４は、受信波形ｍの受信終了時点である。時間ｔｍ（ｎ）は、受信開始時点ｔ３からｎ回連続して受信したｎ回連続受信時点を表す。図示の例では、判定制御手段２８は、期間〔ｔｍ（ｎ），ｔ４〕における受信全てをｎ回連続受信した時点ｔ（ｎ）と判断する。

図４に例示のように、超音波発振装置１３にて発振された超音波の波形Ｊ２のｎ回連続受信時点ｔｊ（ｎ）（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前には、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１の一部が存在する（つまり、ｎ回連続受信時点が存在する）。しかし、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とは重ならない自然発生した超音波の波形ｍのｎ回連続受信時点ｔｍ（ｎ）（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前には、超音波の波形は存在しない（つまり、ｎ回連続受信時点が存在しない）。図３のフローチャートにおけるステップＳ４は、超音波の波形のｎ回連続受信時点ｔｍ（ｎ）（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前における超音波の受信の有無を判定して、超音波の受信が超音波発振装置１３にて超音波によるものか否かを区別するステップである。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）超音波発振装置１３は、一定周期Ｔで超音波を発振するため、超音波発信装置１３から発振された超音波の発振時より一定周期Ｔ後には新たな超音波が超音波発振装置１３にて発振される。この新たな超音波の発振より一定周期Ｔ前には超音波発振装置１３にて超音波が発振されており、超音波受信装置１１が一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信している。超音波受信装置１１が時間基点〔ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）〕より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信していれば、判定制御手段２８は、前記の新たな超音波を超音波発振装置１３にて発振された超音波と判定する。超音波受信装置１１が時間基点〔ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）〕より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信していなければ、判定制御手段２８は、前記の新たな超音波を超音波発振装置１３にて発振された超音波ではないと判定する。このような判定は、周辺環境で自然に発振された超音波と、超音波発振装置１３にて発振された超音波とを的確に区別する。フォークリフト１０の運転者Ｐ２が作業者Ｐ１のフォークリフト１０への接近を考慮したフォークリフト１０の操作に注意を払うことは、フォークリフト１０の作業効率の低下をもたらすが、警報装置２０の誤警報によるフォークリフト１０の作業効率の低下は回避される。

（２）超音波の波形は、伝搬中に減衰して全体的に短くなる場合がある。図４に示す波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，ｍは、波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｍで示す超音波の伝搬中の減衰による波形長の短縮を示している。一定周期Ｔを補正した補正周期（Ｔ±α）は、このような場合を考慮したものであり、このような補正周期（Ｔ±α）の採用は、超音波の伝搬中の波形の変化に起因する誤検知を回避するのに有効である。

（３）超音波発振装置からの超音波の波形として、周辺環境で自然に発生した超音波には無いＯＮ−ＯＦＦの繰り返し波形〔以下、ＯＮ−ＯＦＦ波形と言う〕を用いて、超音波発振装置からの超音波と、周辺環境で発生した超音波とを区別することも考えられる。この場合のＯＮ−ＯＦＦ波形は、例えば、超音波発振装置１３にて発振された超音波の波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の時間幅程度の時間幅内で少なくとも２回のＯＮがあるような波形のことである。

しかし、このようなＯＮ−ＯＦＦ波形の採用では、ＯＮ−ＯＦＦ波形が周辺環境で発生した超音波と重なってしまい、ＯＮ−ＯＦＦ波形を認識することができなくなる場合がある。又、複数の超音波発振装置にて発振されたＯＮ−ＯＦＦ波形同士が重なり合い、ＯＮ−ＯＦＦ波形を認識することができなくなる場合がある。

図５のタイミングチャートにおける波形Ｈ４，Ｈ５は、作業者Ｐ１とは別の作業者が着用する作業用帽子に取り付けられた超音波発振装置にて発振された超音波の波形を表す。
波形Ｊ１，Ｊ４は、別々の超音波発振装置から部分的に重複して発振された超音波波形Ｈ１，Ｈ４をそれぞれ独立して受信したと仮定した場合の波形を表している。波形Ｊ２，Ｊ５は、別々の超音波発振装置から部分的に重複して発振された超音波波形Ｈ２，Ｈ５をそれぞれ独立して受信したと仮定した場合の波形を表している。波形Ｍ１は、周辺環境で自然に発生した超音波（環境ノイズ）の波形を表す。波形ｍ１は、周辺環境で自然に発生した超音波Ｍ１を超音波波形Ｈ２，Ｈ５とは独立して受信したと仮定した場合の前記閾値以上のレベルの受信波の波形を表す。

図５に例示した時間ｔ５は、環境ノイズである超音波の受信波形ｍ１の受信開始時点ｔｘであり、時間ｔ６は、超音波発振装置１３にて発振された超音波の受信波形Ｊ５の受信終了時点である。時間ｔ（ｎ）は、受信開始時点ｔ５からｎ回連続して受信したｎ回連続受信時点を表し、時間ｔ（Ｎ）は、受信開始時点ｔ５からＮ回（ｎ以上の整数）連続して受信したＮ回連続受信時点ｔ（Ｎ）〔判定制御手段２８は、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）と判断する〕を表す。

〈１〉の矢印で示す関係は、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）よりも補正周期（Ｔ±α）前の期間と、受信波形Ｊ１，Ｊ４との時間的位置関係を表している。図５に例示したｔｊ１（ｎ）は、受信波形Ｊ１の受信開始時点からｎ回連続して受信したｎ回連続受信時点を表すが、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）よりも補正周期（Ｔ±α）前の期間と、ｎ回連続受信時点ｔｊ１（ｎ）以後の受信波形とが部分的にでも重なっていれば、判定制御手段２８は、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波を検出したと判定する。しかし、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）よりも補正周期（Ｔ±α）前の期間と、ｎ回連続受信時点ｔｊ１（ｎ）以後の受信波形とが部分的にでも重なっていない場合には、判定制御手段２８は、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波を検出してはいないと判定する。

図５の例では、受信開始時点ｔ５からｎ回連続受信開始時点ｔ（ｎ）に至る期間（波形Ｊ２，Ｊ５とは重ならない波形ｍ１の部分を含む）の補正周期（Ｔ±α）前の期間には、ｎ回連続受信の開始時点から終了時点に至る期間が部分的にでも存在しない。つまり、判定制御手段２８は、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波を検出してはいないと判定する。従って、周辺環境で発生した超音波が超音波発振装置１３の発振による超音波として誤判定されることはない。

〈２〉の矢印で示す関係は、Ｎ回連続受信時点ｔ（Ｎ）〔判定制御手段２８は、ｎ回連続受信時点ｔ（ｎ）と判断する〕よりも補正周期（Ｔ±α）前と、受信波形Ｊ１，Ｊ４との時間的位置関係を表している。図示の例では、受信波形ｍ１と受信波形Ｊ２，Ｊ５とがＮ回連続受信時点ｔ（Ｎ）では重なっているが、Ｎ回連続受信時点ｔ（Ｎ）よりも補正周期（Ｔ±α）前の期間と、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波のｎ回連続受信の開始時点から終了時点に至る期間とが部分的に重なり合っている。そのため、判定制御手段２８は、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波を検出したと判定する。

〈３〉の矢印で示す関係は、受信終了時点ｔ６よりも補正周期（Ｔ±α）前と、受信波形Ｊ１，Ｊ４との時間的位置関係を表している。図示の例では、受信終了時点６よりも補正周期（Ｔ±α）前の期間と、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波のｎ回連続受信の開始時点から終了時点に至る期間とは、部分的に重なり合っている。そのため、判定制御手段２８は、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波を検出したと判定する。

つまり、作業者Ｐ１の超音波発振装置１３にて発振された超音波の受信波形Ｊ１，Ｊ２と、別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波の受信波形Ｊ４，Ｊ５とが時間的に一部重なり合っている場合にも、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波の検知は、判定制御手段２８の判定制御によって的確に行われる。

このように、周辺環境で発生した超音波や、複数の超音波発振装置１３にて発振された超音波が時間的に重なっても、超音波発振装置１３の発振による超音波の検出が可能である。又、検知精度を損なうことなく、周辺環境で発生した超音波を超音波発振装置１３の発振による超音波として誤判定しないようにすることが可能である。

次に、図６及び図７の第２の実施形態を説明する。装置構成は、第１の実施形態の図２と同じであるので、同じ構成部には同じ符合を用いる。又、図７のフローチャートにおけるステップＳ１，Ｓ２は、第１の実施形態のフローチャートにおけるステップＳ１，Ｓ２と同じであるので、その詳細説明は省略する。

受信有りの状態が期間ｎ×Δｔの間にわたって連続しない場合（ステップＳ２においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１へ移行する。受信有りの状態が期間ｎ×Δｔの間にわたって連続した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、ステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ３１は、連続受信期間〔ｔｘ，ｔ（Ｎ）〕をメモリ２７に記憶するステップである。ｔｘは、受信開始時点を表し、ｔ（Ｎ）は、受信開始時点ｔｘからＮ（ｎ以上の整数）回連続して受信したＮ回連続受信時点（ｎ回連続受信時点でもある）を表す。記憶情報である連続受信期間〔ｔｘ，ｔ（Ｎ）〕は、例えば一定周期Ｔの２倍の時間の経過後には消去される。

ステップＳ３１の処理後、判定制御手段２８は、Ｎ回連続受信時点ｔ（Ｎ）より補正周期（Ｔ±α）前にｎ回連続受信が有ったか否かを判定する（ステップＳ４１）。つまり、判定制御手段２８は、Ｎ回連続受信時点ｔ（Ｎ）より補正周期前の期間内に、ｎ回連続受信の開始時点から終了時点に至る期間の少なくとも一部が存在するか否かをメモリ２７における記憶情報に基づいて、判定する。

Ｎ回連続受信時点ｔ（Ｎ）より補正周期前の期間内にｎ回連続受信信号の少なくとも一部が存在するような時間情報がメモリ２７に記憶されていない場合（ステップＳ４１においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１へ移行する。つまり、ステップＳ４１におけるＮＯの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３にて発振される超音波を受信したものではないと判定したことになる。

Ｎ回連続受信時点ｔ（Ｎ）より補正周期前の期間内にｎ回連続受信信号の少なくとも一部が存在するような時間情報がメモリ２７に記憶されている場合（ステップＳ４１においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、警報装置２０に警報を指令（ステップＳ５）し、警報装置２０が警報音を発する。つまり、ステップＳ４１におけるＹＥＳの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３にて発振された超音波を受信したものと判定したことになる。

図７に例示した時間ｔ１は、超音波発振装置１３にて発振された超音波の受信波形Ｊ２の受信開始時点ｔｘであり、時間ｔ２は、受信波形Ｊ２の受信終了時点である。時間ｔｊ（ｎ）は、受信開始時点ｔ１からｎ回連続して受信したｎ回連続受信時点を表し、時間ｔｊ（Ｎ）は、受信開始時点ｔ１からＮ回連続して受信したＮ回連続受信時点ｔ（Ｎ）を表す。

図７に例示した時間ｔ３は、環境ノイズである超音波の受信波形ｍの受信開始時点ｔｘであり、時間ｔ４は、受信波形ｍの受信終了時点である。時間ｔｍ（ｎ）は、受信開始時点ｔ３からｎ回連続して受信したｎ回連続受信時点を表し、時間ｔｍ（Ｎ）は、受信開始時点ｔ３からＮ回連続して受信したＮ回連続受信時点ｔ（Ｎ）を表す。

図７に例示のように、超音波発振装置１３にて発振された超音波の波形Ｊ２のＮ回連続受信時点ｔｊ（Ｎ）（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前には、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１の一部が存在する（つまり、ｎ回連続受信した受信波形が存在する）。しかし、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とは重ならない自然発生した超音波の波形ｍのＮ回連続受信時点ｔｍ（Ｎ）（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前には、超音波の波形は存在しない（つまり、ｎ回連続受信した受信波形が存在しない）。図６のフローチャートにおけるステップＳ４１は、超音波の波形のＮ回連続受信時点ｔｍ（Ｎ）（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前における超音波の受信の有無を判定して、超音波の受信が超音波発振装置１３にて超音波によるものか否かを区別するステップである。

第２の実施形態では以下の効果が得られる。
（４）超音波発振装置１３は、一定周期Ｔで超音波を発振するため、超音波発信装置１３から発振された超音波の発振時より一定周期Ｔ後には新たな超音波が超音波発振装置１３にて発振される。この新たな超音波の発振より一定周期Ｔ前には超音波発振装置１３にて超音波が発振されており、超音波受信装置１１が一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信している。超音波受信装置１１が時間基点〔Ｎ回連続受信時点ｔｊ（Ｎ），ｔｍ（Ｎ）〕より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信していれば、判定制御手段２８は、前記の新たな超音波を超音波発振装置１３にて発振された超音波と判定する。超音波受信装置１１が時間基点〔Ｎ回連続受信時点ｔｊ（Ｎ），ｔｍ（Ｎ）〕より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信していなければ、判定制御手段２８は、前記の新たな超音波を超音波発振装置１３にて発振された超音波ではないと判定する。このような判定は、周辺環境で自然に発振された超音波と、超音波発振装置１３にて発振された超音波とを的確に区別する。

又、第２の実施形態では、第１の実施形態における（２），（３）項と同様の効果が得られる。
次に、図８〜図１０の第３の実施形態を説明する。装置構成は、第１の実施形態の図２と同じであるので、同じ構成部には同じ符合を用いる。

受信信号のレベルが前記閾値を超える場合には、信号判定回路２５は、受信情報を制御回路２６へ出力する。ここにおける受信情報は、受信素子２１，２２によって超音波を受信した受信開始時点ｔ１と受信終了時点ｔ２とを含む情報である。制御回路２６は、受信情報の入力に応じて、受信開始時点ｔ１から受信終了時点ｔ２に至る期間〔ｔ１，ｔ２〕という時間情報をメモリ２７に一時的に記憶させる。

図８のフローチャートではステップＳ６，Ｓ７のみが第１の実施形態における図６のフローチャートのステップＳ２，Ｓ３１，Ｓ４１とは異なる。そこで、図８のフローチャートではステップＳ６，Ｓ７のみについて説明し、その他のステップの詳細説明は省略する。

ステップＳ１のＹＥＳの判定後、判定制御手段２８は、受信開始時点ｔ１から受信終了時点ｔ２に至る期間〔ｔ１，ｔ２〕という時間情報をメモリ２７に記憶する（ステップＳ６）。この記憶情報は、例えば一定周期Ｔの２倍の時間の経過後には消去される。

期間〔ｔ１，ｔ２〕より補正周期前の期間内に受信信号の少なくとも一部が存在するような時間情報がメモリ２７に記憶されていない場合（ステップＳ７においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１へ移行する。つまり、ステップＳ７におけるＮＯの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３にて発振される超音波を受信したものではないと判定したことになる。

期間〔ｔ１，ｔ２〕より補正周期前の期間内に受信信号の少なくとも一部が存在するような時間情報がメモリ２７に記憶されている場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、警報装置２０に警報を指令（ステップＳ５）し、警報装置２０が警報音を発する。つまり、ステップＳ７におけるＹＥＳの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３にて発振された超音波を受信したものと判定したことになる。

図９に図示のように、超音波発振装置１３にて発振された超音波Ｈ２の受信波形Ｊ２の受信期間〔ｔ１，ｔ２〕（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前には、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１の一部が存在する。しかし、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とは重ならない自然発生した超音波の波形ｍの受信期間（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前には、超音波の波形は存在しない。図８のフローチャートにおけるステップＳ７は、超音波の波形の受信期間（時間基点）より補正周期（Ｔ±α）前における超音波の受信の有無を判定して、超音波の受信が超音波発振装置１３にて超音波によるものか否かを区別するステップである。

第２の実施形態では以下の効果が得られる。
（５）超音波受信装置１１は、超音波発信装置１３から発振された超音波の発振時より一定周期Ｔ後の新たな超音波の発振より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信している。超音波受信装置１１が時間基点〔受信期間〕より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信していれば、判定制御手段２８は、前記の新たな超音波を超音波発振装置１３にて発振された超音波と判定する。超音波受信装置１１が時間基点〔受信期間〕より一定周期Ｔ前に発振された超音波を受信していなければ、判定制御手段２８は、前記の新たな超音波を超音波発振装置１３にて発振された超音波ではないと判定する。このような判定は、周辺環境で自然に発振された超音波と、超音波発振装置１３にて発振された超音波とを的確に区別する。

（６）図１０に示す波形Ｊ１，Ｊ４は、別々の超音波発振装置から部分的に重複して発振された超音波波形Ｈ１，Ｈ４をそれぞれ独立して受信したと仮定した場合の波形を表している。波形Ｊ２，Ｊ５は、別々の超音波発振装置から部分的に重複して発振された超音波波形Ｈ２，Ｈ５をそれぞれ独立して受信したと仮定した場合の波形を表している。波形ｍ１は、周辺環境で自然に発生した超音波Ｍ１を超音波波形Ｈ２，Ｈ５とは独立して受信したと仮定した場合の受信波形を表す。

図１０の例における波形ｍ１，Ｊ２，Ｊ５の合成波形全体の受信期間は、〔ｔ５，ｔ６〕であり、受信期間〔ｔ５，ｔ６〕より補正周期（Ｔ±α）前の期間は、〔ｔ５−（Ｔ＋α），ｔ６−（Ｔ−α）〕である。この期間〔ｔ５−（Ｔ＋α），ｔ６−（Ｔ−α）〕内には波形Ｊ１，Ｊ４の合成波形全体の受信期間が存在する。従って、判定制御手段２８は、作業者Ｐ１又は別の作業者の超音波発振装置にて発振された超音波を検出したと判定する。

このように、時間基点として受信期間を採用した場合にも、周辺環境で発生した超音波や、複数の超音波発振装置１３にて発振された超音波が時間的に重なっても、超音波発振装置１３の発振による超音波の検出が可能である。

次に、図１１及び図１２の第４の実施形態を説明する。装置構成は、第３の実施形態と同じであるが、図１２のフローチャートではステップＳ７１のみが第３の実施形態における図８のフローチャートのステップＳ７とは異なる。そこで、図１２のフローチャートではステップＳ７１のみについて説明し、その他のステップの詳細説明は省略する。

ステップＳ６の処理後、判定制御手段２８は、受信期間〔ｔ１，ｔ２〕より一定周期Ｔ前に受信が有ったか否かを判定する（ステップＳ７１）。つまり、判定制御手段２８は、受信期間〔ｔ１，ｔ２〕より一定周期Ｔ前に受信信号が存在するか否かをメモリ２７における記憶情報に基づいて、判定する。受信期間〔ｔ１，ｔ２〕より一定周期Ｔ前に受信信号が存在するような時間情報がメモリ２７に記憶されていない場合（ステップＳ７１においてＮＯ）、判定制御手段２８は、ステップＳ１へ移行する。つまり、ステップＳ７１におけるＮＯの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３によって発振された超音波を受信したものではないと判定したことになる。

受信期間〔ｔ１，ｔ２〕より一定周期Ｔ前に受信信号が存在するような時間情報がメモリ２７に記憶されている場合（ステップＳ７１においてＹＥＳ）、判定制御手段２８は、警報装置２０に警報を指令（ステップＳ５）し、警報装置２０が警報音を発する。つまり、ステップＳ７１におけるＹＥＳの判定は、ステップＳ１における受信有りの判定における超音波受信を超音波発信装置１３によって発振された超音波を受信したものと判定したことになる。

図１１に示すように、超音波発振装置１３〔図２参照〕からの超音波の波形Ｊ２より一定周期Ｔ前には、超音波発振装置１３にて超音波の波形Ｊ１の一部が存在する。しかし、超音波発振装置１３にて発振した超音波の受信波形Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３とは重ならない自然発生した超音波の受信波形ｍの受信期間より一定周期Ｔ前には、超音波の波形は存在しない。図１２のフローチャートにおけるステップＳ７１は、超音波の波形の受信期間より一定周期Ｔ前における超音波の受信の有無を判定して、超音波の受信が超音波発振装置１３にて超音波によるものか否かを区別する。

第４の実施形態では、第３の実施形態における（５），（６）項と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。

○超音波の受信に基づいて、この受信の一定周期の２以上の整数倍前、又は補正周期の２以上の整数倍前の超音波の受信の有無を判断し、前記判断が受信有りの場合には、前記受信が超音波発振装置１３の超音波発振による受信であるとの判定を行ない、前記判断が受信無しの場合には、前記受信が超音波発振装置１３の超音波発振による受信ではないとの判定を行なうようにしてもよい。

○第１〜第４の実施形態において、超音波受信装置１１によって受信された超音波の受信期間の長さが超音波発振装置１３によって発信された超音波の発信期間以下であった場合には、受信の時間基点として、受信開始時点ｔ１と受信終了時点ｔ２との中間時点〔ｔ１＋（ｔ２−ｔ１）／２〕を採用してもよい。

超音波受信装置１１によって受信された超音波の受信期間の長さが超音波発振装置１３によって発信された超音波の発信期間以下であった場合には、一定周期Ｔで発振される超音波が時間基点〔ｔ１＋（ｔ２−ｔ１）／２〕より一定周期Ｔ前に存在する割合は、超音波の波形が伝搬中に減衰して変化しても、極めて高い。従って、超音波受信装置１１によって受信された超音波の受信期間の長さが超音波発振装置１３によって発信された超音波の発信期間以下であった場合には、超音波発振装置１３にて発振された超音波か否かを判定するために受信開始時点ｔ１と受信終了時点ｔ２との中間時点を時間基点として採用する制御は、超音波発振装置１３にて発振された超音波の検知精度を高める上で、好ましい。

○第１〜第４の実施形態において、超音波受信装置１１によって受信された超音波の受信期間の長さが超音波発振装置１３によって発信された超音波の発信期間以下であった場合には、受信の時間基点として、受信開始時点ｔ１、受信終了時点ｔ２、あるいは受信開始時点ｔ１と受信終了時点ｔ２との両方を採用する制御を行なうようにしてもよい。

○フォークリフト１０等の産業車両の周囲を走行する車両に超音波発振装置１３を装着してもよい。
○フォークリフト１０等の産業車両の周囲の障害物に超音波発振装置１３を装着してもよい。

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕前記時間基点は、ｎ回連続受信時点である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の超音波送受信装置。

〔２〕前記時間基点は、受信開始時点から受信終了時点に至る期間である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の超音波送受信装置。

１０…産業車両であるフォークリフト。１１…超音波受信装置。１３…超音波発振装置。２０…警報装置。Ｐ１…産業車両の周囲にいる人である作業者。２８…判定制御手段。Ｔ…一定周期。（Ｔ±α）…補正周期。ｔ（ｎ）…ｎ回連続受信時点。ｔ（Ｎ）…Ｎ回連続受信時点。〔ｔ１，ｔ２〕…時間基点である期間。

Claims (5)

1. 超音波発振装置と、超音波を受信する超音波受信装置とを備え、前記超音波受信装置は、前記超音波発振装置によって発振された超音波の受信の有無を判定する判定制御手段を有し、前記超音波発振装置と前記超音波受信装置とは、相対移動可能な位置関係にある超音波送受信装置において、
   前記超音波発振装置は、一定周期で超音波を発振し、
   前記超音波受信装置は、超音波を受信し、
   前記判定制御手段は、前記超音波受信装置が超音波を受信した際に、該受信の時間基点を記憶するメモリを備え、
   前記判定制御手段は、前記メモリに前記時間基点を記憶した後に前記超音波受信装置が新たに超音波を受信した場合に、新たに受信した超音波の時間基点より前記一定周期の整数倍前、又は前記一定周期を補正した補正周期の整数倍前の超音波の受信の有無を前記メモリに記憶した時間基点に基づいて判断し、前記判断が受信有りの場合には、前記受信が前記超音波発振装置の超音波発振による受信であるとの判定を行ない、前記判断が受信無しの場合には、前記受信が前記超音波発振装置の超音波発振による受信ではないとの判定を行なう超音波送受信装置。
2. 前記補正周期は、上限周期及び下限周期を有して前記一定周期を含むように補正されている請求項１に記載の超音波送受信装置。
3. 前記上限周期は、前記一定周期よりも長く、前記下限周期は、前記一定周期よりも短い請求項２に記載の超音波送受信装置。
4. 前記判定制御手段は、前記受信が前記超音波発振装置の超音波発振による受信であるとの判定を行なった場合には、警報装置に警報させる指令を行なう請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超音波送受信装置。
5. 前記超音波受信装置、前記判定制御手段及び前記警報装置は、産業車両に取り付けられており、前記超音波発振装置は、前記産業車両の周囲にいる人に装着されている請求項４に記載の超音波送受信装置。

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