JPH06186327A - 物体検知装置における干渉防止法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波パルスを発信し、障害物等に反射した
そのパルスを受信する物体検知装置において、他の物体
検知装置からの超音波パルスによって誤動作するのを防
止する。 【構成】 物体検知装置１を発信周期設定手段７により
予め設定された定常周期をもって超音波パルスを発信手
段３から発信させるとともに、自己の超音波パルスが障
害物等に反射して受信した超音波パルスや他の物体検知
装置からの超音波パルスを受信手段４で受信した時に
は、物体検知装置１が変更周期で超音波パルスを発信
し、その変更周期の超音波パルスの発信から超音波パル
スの受信までの時間および上述の最初の超音波パルスを
受信手段で受信した時の時間とを検知信号制御手段６で
計測し、これら２つの時間を比較手段９で比較し、一致
している場合は障害物等の存在を表わす検知信号を出力
し、異なる場合は他の物体検知装置からの超音波パルス
と判断して、検知信号は出力しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、所定の間隔で信号を
出力し、物体に当たって反射してきた信号を受信するこ
とにより物体の存在を検知する物体検知装置に関し、特
に詳しく言うと、他の物体検知装置からの信号を受信し
ても誤動作することがないようにした物体検知装置にお
ける干渉防止法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自走式車両を無人で走行させる場
合、外部からその進路を指示する信号を受信して指示さ
れた方向に走行させるとともに、車両前方に超音波パル
スを発信する発信部と、前方の障害物等の物体により反
射したこの超音波パルスを受信する受信部とを有する物
体検知装置を設けて、受信部が超音波パルスを受信した
時には前方に障害物があると判断して、走行を停止した
り、走行方向を変えるように車両を制御している。

【０００３】このような車両の無人走行は車両が１台の
場合は問題がないが、複数台をしかも同時に走行させる
可能性がある場合には、物体検知装置が他の車両の物体
検知装置からの超音波パルスを受信する可能性があり、
このような超音波パルスの受信は走行方向に物体がある
と判断して、停止したり、方向転換する等誤走行の原因
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち超音波パルス
反射方式における物体の検知は、予め設定した監視エリ
アの最大検知距離に被検知物があると仮定した場合に、
超音波パルスを発信し、その被検知物から反射して返っ
てくる時間ｔは、 Ｌ＝３４４（ｍ／ｓ）×２／ｔ（ｓ） の式から求めることができる。ここで、Ｌは最大検知距
離、３４４（ｍ／ｓ）は周囲温度が２０℃における空気
中の音速である。この時間ｔは、最大検知距離内におい
て被検知物の有無を判定するために監視しなければなら
ない時間に相当する。そして、この時間ｔ以内で超音波
パルスを受信した時、走行方向の監視エリアの最大検知
距離内に被検知物があると判定して、停止したり、方向
転換する等車両の走行を制御する。しかしながら、近隣
に同様な車両が走行している時には、その車両の物体検
知装置からも超音波パルスが発信されており、時間ｔ以
内にその超音波パルスを受信する可能性があり、受信し
た場合にはそのパルスが被検知物から反射した自己のパ
ルスであるのか、他の車両の物体検知装置からの超音波
パルスを受信したのかを判別することはできない。

【０００５】このような誤動作を防止するためには、各
車両の物体検知装置から発信する超音波パルスの発信間
隔を異ならせ、１台の車両の物体検知装置が超音波パル
スを発信した時は、残り全ての車両の物体検知装置は超
音波パルスを発信しないように設定すればよいが、全て
の車両の物体検知装置の始動を同時に行なわせるのは手
動では不可能であり、それぞれの物体検知装置の始動が
異なる時間に行なわれると、他の物体検知装置の超音波
パルスを受信する可能性がある。

【０００６】そこでこの発明は、超音波パルスを発信
し、障害物等に反射したそのパルスを受信する物体検知
装置において、他の物体検知装置からの超音波パルスを
受信しても、そのような超音波パルスは認識しないよう
にした物体検知装置における干渉防止法を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、それぞれが
超音波パルスを発信し、障害物等により反射した超音波
パルスを受信することにより超音波パルスの発信方向に
障害物等の存在を確認するようにした複数の物体検知装
置における干渉防止法であって、各物体検知装置は発信
周期設定手段により予め設定された定常周期をもって超
音波パルスを非同期で発信手段により発信させるととも
に、障害物等に反射して受信した超音波パルスや他の物
体検知装置からの超音波パルスを受信手段で受信した時
には、各物体検知装置毎に発信周期設定手段によりその
発信周期が異なる変更周期で超音波パルスを発信手段か
ら発信し、その変更周期の超音波パルスの発信から超音
波パルスの受信までの時間および上述の最初の超音波パ
ルスを受信手段で受信した時の時間とを検知信号制御手
段で計測し、これら２つの時間を比較手段で比較し、一
致している場合は障害物等の存在を表わす検知信号を出
力し、異なる場合は他の物体検知装置からの超音波パル
スと判断して、検知信号は出力しないようにしたことを
特徴とするものである。

【０００８】

【作用】ある物体検知装置が超音波パルスを受信した
時、発信周期設定手段により次の超音波パルスの発信周
期を変更周期に変えて発信手段から発信し、再度超音波
パルスを受信して、その変更周期の超音波パルスの発信
から超音波パルスの受信までの時間を検知信号制御手段
で計測する。障害物等が静止している場合には、超音波
パルスが障害物等に反射した超音波パルスを受信するま
での時間は、発信周期を変えても変わらない。一方、他
の物体検知装置からの超音波パルスの場合は、他の物体
検知装置からの超音波パルスの発信周期は定常周期であ
り、変更周期に基づいて発信し、他の物体検知装置から
の超音波パルスを受信する時間は、前回の受信時間とは
異なってくる。したがって、この受信時間の変化を比較
手段で検知し、時間変化を持って受信した超音波パルス
は他の物体検知装置からの超音波パルスとみなすことが
でき、これにより各物体検知装置からの超音波パルスに
よる干渉による誤動作を防止することができる。また、
障害物が人のように移動するものである場合は、その平
均的な移動速度は予め予測できるので、その秒速等を予
め算出し、その移動量をマージンとして取り込むように
すれば、このマージンを見込んだ上で、判定するように
すればよい。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の物体検知装置における干渉
防止法の一実施例を図面について説明する。図１は、こ
の干渉防止法を実施するための装置の一例を示すブロッ
ク線図で、物体検知装置１は、超音波駆動回路２により
駆動される超音波パルスを発信するため超音波振動子で
構成された発信素子３と、超音波パルスを受信する同じ
く超音波振動子で構成された受信素子４とを有してい
る。受信素子４には、受信素子４の出力信号を増幅し、
かつＡ／Ｄ変換して出力する信号処理回路５が接続され
ている。信号処理回路５の出力側は、超音波パルスの存
在を判別する検知信号制御回路６に接続されている。こ
の検知信号制御回路６の出力側はまた、発信素子３の発
信周期を設定する発信周期設定回路７に発信周期情報を
出力するように接続されるとともに、検知信号制御回路
６からの出力中に超音波パルスを確認した時に発信から
超音波パルス受信までの時間を測定演算する受信タイミ
ング認知回路８、および超音波パルスの受信により発信
素子３の発信周期を変えた後の超音波パルスの受信時間
と、この受信時間に予め設定された時間を加えた時の受
信時間を比較するタイミング時間比較回路９にも接続さ
れている。この検知信号制御回路６はこれら受信タイミ
ング認知回路８とタイミング時間比較回路９の出力側に
も接続されるとともに、受信タイミング認知回路８の出
力側はタイミング時間比較回路９にも接続されている。

【００１０】この装置の構成および作用を図２に示すタ
イミングチャートにより、更に説明する。この図におい
ては、２台の物体検知装置ａ、ｂの場合を例に取り、図
２の（ａ）は物体検知装置ａのそして（ｂ）は物体検知
装置ｂの各発信および受信状態を示している。各物体検
知装置における定常周期Ｔｘを５０ｍｓとし、超音波パ
ルスを受信した後の変更周期Ｔｘｎを（５０＋５×ｎ）
ｍｓとしている。なお、５は任意の常数である。ここ
で、ｎは所定の領域内に位置する物体検知装置の最大存
在台数であり、それぞれ１，２，３と番号付けし、１台
目、２台目、３台目であることを意味する。したがっ
て、この例では物体検知装置ａはｎ＝１、物体検知装置
ｂはｎ＝２となり、物体検知装置ａの変更周期Ｔｘａは
５５ｍｓ、物体検知装置ｂの変更周期Ｔｘｂは６０ｍｓ
となる。これらの定常周期Ｔｘおよび変更周期Ｔｘｎは
発信周期設定回路７により予め設定され、かつ記憶され
ている。

【００１１】初期状態では、２台の物体検知装置ａ、ｂ
はともに定常周期Ｔｘ＝５０ｍｓで超音波を発信してい
るが、その発信周期は非同期である。そして、図２の
（ａ）に示すように、物体検知装置ａが定常周期Ｔｘで
超音波パルス１１を発信素子３から発信した時に、物体
検知装置ｂからの超音波パルス１２を受信したとする
と、この超音波パルス１２は受信素子４で受信され、信
号処理回路５によって信号処理され、検知信号制御回路
６に送られる。検知信号制御回路６は超音波パルス１２
の受信を確認した後、発信周期設定回路７に変更周期Ｔ
ｘａで発信素子３の発信させるように指示するととも
に、受信タイミング認知回路８で発信から超音波パルス
１２の受信までの時間ｔ０を測定演算し、その測定デー
タをタイミング時間比較回路９に送る。変更周期Ｔｘａ
での発信の指示を受けて、発信周期設定回路７では超音
波駆動回路２の駆動周期を設定する。したがって、発信
素子３はそれまでの５０ｍｓの発信周期が５５ｍｓにな
る。変更周期により発信しても物体検知装置ｂからの超
音波パルス１２を受信することになり、２回目の超音波
パルス１２の受信は、前回と同様に信号処理回路５で信
号処理され、検知信号制御回路６に送られる。検知信号
制御回路６は変更周期後の受信であることを判別し、受
信タイミング認知回路８およびタイミング時間比較回路
９に変更周期後に超音波パルス１２を受信したことを伝
え、受信タイミング認知回路８では発信から超音波パル
ス１２の受信までの時間ｔ１を測定演算し、その測定デ
ータをタイミング時間比較回路９に送る。

【００１２】この時間ｔ１は先の時間ｔ０に定常周期Ｔ
ｘから変更周期Ｔｘａの差を引いたものになり、先の時
間ｔ０とは異なる。この時間差はタイミング時間比較回
路９で判別され、正常な超音波パルスではないとして、
不検知処理する。

【００１３】また、上述の状態において、物体検知装置
ｂも物体検知装置ａからの発信信号を受信することにな
るが、図２（ｂ）において物体検知装置ａからの発信信
号を受信する時期は、最大検知距離Ｌの時間よりも長
く、監視エリヤ外に相当するため、物体検知装置ａから
の発信信号は認識対象外の超音波パルスとして処理は行
なわない。

【００１４】一方、物体検知装置ｂからの超音波パルス
１１の前後に静止している人や障害物からの反射波によ
る超音波パルスを受信した場合、発信周期を変えても発
信時から超音波パルスを受信するまでの時間は変わらな
いので時間差はなく、したがって、タイミング時間比較
回路９は正規の超音波パルスを受信したと判断して、障
害物に反射した超音波パルスを受信したこと表わす検知
信号を出力端子１０から出力する。

【００１５】上述したように、図２に示すタイミングチ
ャート内では、物体検知装置ｂが物体検知装置ａからの
発信信号を受信する時期は検知範囲外であるが、上述の
動作を続けている間に、検知範囲内で、物体検知装置ａ
からの超音波パルスを受信する場合が生じるが、その時
点で変更周期Ｔｘｂに物体検知装置ｂの発信素子３の発
信周期を切換えることにより物体検知装置ａにおいて、
物体検知装置ｂの発信素子３を超音波パルスとして判別
しない場合と同様な動作を行なう。

【００１６】一方、定常周期Ｔｘや変更周期Ｔｘｎの各
数値設定によっては、２つの物体検知装置ａ，ｂがとも
に変更周期Ｔｘｎで発信している時に、他方の物体検知
装置からの超音波パルスを受信する場合がある。そのよ
うな例を図３に示すタイミングチャートで説明する。

【００１７】この図３においては、定常周期Ｔｘを５０
ｍｓとし、変更周期Ｔｘｎはそれよりも２ｍｓづつを加
えたものとする。したがって、物体検知装置ａの変更周
期Ｔｘａは５２ｍｓ、物体検知装置ｂの変更周期Ｔｘｂ
は５４ｍｓとなり、２つの物体検知装置ａ，ｂがともに
変更周期で発信しているとする。今、物体検知装置ａが
ｔ０のタイミングで物体検知装置ｂからの信号を受信し
たとしても、それに続く変更周期Ｔｘａで発信された後
の物体検知装置ｂからの信号はｔ１＝ｔ０＋２ｍｓのタ
イミングで受信することになり、ｔｏ≠ｔ１であり、他
の物体検知装置からの超音波パルスを受信したと判定す
ることができる。したがって、複数の物体検知装置がと
もに変更周期で発信している場合でも、その間の干渉を
防止することができる。

【００１８】このように、２つの物体検知装置ａ，ｂか
ら発信された超音波パルスを相手方が受信しても、それ
を障害物から反射した自己の信号として認識することは
なく、障害物に反射した超音波パルスのみを確実に識別
するすることができる。

【００１９】障害物は上述のように静止状態の障害物に
限らず、比較的低速で移動する障害物も同様にして検知
することができる。例えば自走式のゴルフカートを使用
してプレーを行うゴルフ場等においても使用可能であ
る。すなわち、ゴルフカートにこの物体検知装置を搭載
すれば、他のゴルフカートからの超音波パルスに妨害さ
れることなく、進行方向前方のゴルフカートや人等移動
する障害物のみを確実に検知し、障害物を検知した時に
は、その走行方向を変えることができ、無人走行が可能
になる。

【００２０】このような移動物体に物体検知装置を取付
けた場合には、それら移動体の移動量を予め考慮する必
要がある。今、ゴルフカートや人が時速５Ｋｍで移動し
ているとし、変更周期Ｔｘａは５２ｍｓとすると、ゴル
フカートや人のミリ秒当たりの移動距離は１．４ｍｍで
あり、Ｔｘａである５２ｍｓの間にゴルフカートや人は
７３ｍｍ移動することになる。一方、超音波は７３ｍｍ
移動するに要する時間は０．４２ｍｓであるので、発信
からパルス受信までの時間ｔ０に±０．４２ｍｓのマー
ジンを見込んでおけばよい。

【００２１】上述実施例では２台の物体検知装置を例に
とって説明したが、３台以上の物体検知装置の場合も同
様である。この場合、変更周期は各物体検知装置で異な
らせることは勿論であり、その台数に対応した回数だ
け、すなわち３台の物体検知装置の場合は３回繰返し受
信し、４台の物体検知装置の場合は４回繰返し受信し、
３回ないし４回の受信タイミングによって判定処理を行
うこととする。

【００２２】また、定常周期や変更周期の発信周期を以
下の条件式で設定する必要がある。このことは２台の物
体検知装置の場合も同様である。

【００２３】 （ｎ−１）×Ｔｘｎ（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ・・・・） ここで、ｎは物体検知装置の数である。今、２台の物体
検知装置ａ，ｂを例にとり説明する。

【００２４】上述の条件式より求まる値は、Ｔｘｎに変
更周期ＴｘａとＴｘｂを代入したときの２通りである。
また、ここでｎ＝２である。物体検知装置ａを対象に考
えると、上述の条件式に変更周期Ｔｘａを代入し、これ
によって求められた値の約数が物体検知装置の定常周期
や他の全ての物体検知装置の変更周期（ここでは物体検
知装置ｂのＴｘｂ）に異存しないよう発信周期を設定す
る必要がある。

【００２５】また、これは物体検知装置ｂを対象に考え
たときも同様に変更周期Ｔｘｂを代入して求められた値
の約数が、物体検知装置の定常周期や他の全ての物体検
知装置の変更周期（この場合、物体検知装置ａのＴｘ
ａ）に異存しないよう発信周期を設定する必要があると
言える。つまり、物体検知装置ａを対象に考えたとき
と、物体検知装置ｂを対象に考えたときの２通りがあ
り、この２通りのどちらも条件が満たされるよう物体検
知装置の定常周期や変更周期の発信周期を設定する。

【００２６】物体検知装置ａの変更周期Ｔｘａ＝５２ｍ
ｓとしたとき、上述の条件式で求まる値は５２ｍｓであ
り、この値の約数，５２ｍｓ，２６ｍｓ・・・・，が物
体検知装置の定常周期Ｔｘや他の全ての物体検知装置の
変更周期、この場合はＴｘｂに存在しないように設定し
てやる。また、物体検知装置ｂを対象に考えた場合も同
様に求まる値の約数が物体検知装置の定常周期や他の全
ての物体検知装置の変更周期（ここでは、物体検知装置
ａの変更周期Ｔｘａ）に存在しないよう発信周期を設定
する必要がある。

【００２７】３台の物体検知装置ａ，ｂ，ｃについては
３通りあることになり、３通りのいずれも条件が満たさ
れるよう物体検知装置の定常周期や変更周期を設定す
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、この発明の物体検知装置
における干渉防止法は、各物体検知装置を発信周期設定
手段により予め設定された定常周期をもって超音波パル
スを非同期で発信手段により発信させるとともに、自己
の超音波パルスが障害物等に反射して受信した超音波パ
ルスや他の物体検知装置からの超音波パルスを受信手段
で受信した時には、各物体検知装置毎に発信周期設定手
段によりその発信周期が異なる変更周期で超音波パルス
を発信手段から発信し、その変更周期の超音波パルスの
発信から超音波パルスの受信までの時間および上述の最
初の超音波パルスを受信手段で受信した時の時間とを検
知信号制御手段で計測し、これら２つの時間を比較手段
で比較し、一致している場合は障害物等の存在を表わす
検知信号を出力し、異なる場合は他の物体検知装置から
の超音波パルスと判断して、検知信号は出力しないよう
にしたものであり、一度超音波パルスの到来以降は、そ
れまでの発信周期と異なる変更周期で発信を行なうこと
により、超音波パルスが障害物等に反射した超音波パル
スの場合は、発信周期を変えても発信から超音波パルス
を受信するまでの時間は変わらないので、このような信
号を受信した時には検知信号を出力し、他の物体検知装
置からの超音波パルスを受信した場合には変更周期によ
って１回目と２回目とではその受信時間が異なるので、
この時間差を検知して他の物体検知装置からの超音波パ
ルスであることを確実に判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の干渉防止法を実施する物体検知装置
の一実施例を示すブロック線図である。

【図２】この実施例におけるタイミングチャートであ
る。

【図３】図２とは定常周期と変更周期を変えた場合のタ
イミングチャートである。

【符号の説明】

１ 物体検知装置 ２ 超音波駆動回路 ３ 発信素子 ３ 受信素子 ５ 信号処理回路 ６ 検知信号制御回路 ７ 発信周期設定回路 ８ 受信タイミング認知回路 ９ タイミング時間比較回路 １０ 出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが超音波パルスを発信し、障害
   物等により反射した前記超音波パルスを受信することに
   より前記超音波パルスの発信方向に前記障害物等の存在
   を確認するようにした複数の物体検知装置における干渉
   防止法であって、前記各物体検知装置は発信周期設定手
   段により予め設定された定常周期をもって前記超音波パ
   ルスを非同期で発信手段により発信させるとともに、障
   害物等に反射して受信した前記超音波パルスや他の前記
   物体検知装置からの前記超音波パルスを受信手段で受信
   した時には、前記各物体検知装置毎に前記発信周期設定
   手段によりその発信周期が異なる変更周期で前記超音波
   パルスを前記発信手段から発信し、その変更周期の前記
   超音波パルスの発信から前記超音波パルスの受信までの
   時間および上述の最初の超音波パルスを受信手段で受信
   した時の時間とを検知信号制御手段で計測し、これら２
   つの時間を比較手段で比較し、一致している場合は障害
   物等の存在を表わす検知信号を出力し、異なる場合は前
   記他の物体検知装置からの前記超音波パルスと判断し
   て、前記検知信号は出力しないようにしたことを特徴と
   する物体検知装置における干渉防止法。