JPH0720241A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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- JPH0720241A JPH0720241A JP5144082A JP14408293A JPH0720241A JP H0720241 A JPH0720241 A JP H0720241A JP 5144082 A JP5144082 A JP 5144082A JP 14408293 A JP14408293 A JP 14408293A JP H0720241 A JPH0720241 A JP H0720241A
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- Japan
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- wave
- time
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- ultrasonic
- reflected wave
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 今回放射された超音波の反射波と、以前放射
された超音波の多重反射波とを区別することにより、正
しい測距値を得ることができるようにする。 【構成】 送波センサ5から超音波が放射され、対象物
に反射すると、反射波が受波センサ6によって受波さ
れ、受波回路7により電気信号に変換されて、ピーク検
出回路13においてそのピーク値が検出される。1測距
周期において、ピーク検出回路13によって検出される
ピーク値は、CPU1により、メモリ14に記憶されて
いるピーク値と逐次比較され大である方がメモリ14に
記憶される。同時に、CPU1は、タイマ15より供給
される当該測距周期のスタートからピーク値の検出まで
の時間Tをメモリ14に記憶させる。そして、CPU1
は、当該測距周期の特定時間内における最大のピーク値
が検出された時間Tより、超音波センサから対象物まで
の測距演算を行う。
された超音波の多重反射波とを区別することにより、正
しい測距値を得ることができるようにする。 【構成】 送波センサ5から超音波が放射され、対象物
に反射すると、反射波が受波センサ6によって受波さ
れ、受波回路7により電気信号に変換されて、ピーク検
出回路13においてそのピーク値が検出される。1測距
周期において、ピーク検出回路13によって検出される
ピーク値は、CPU1により、メモリ14に記憶されて
いるピーク値と逐次比較され大である方がメモリ14に
記憶される。同時に、CPU1は、タイマ15より供給
される当該測距周期のスタートからピーク値の検出まで
の時間Tをメモリ14に記憶させる。そして、CPU1
は、当該測距周期の特定時間内における最大のピーク値
が検出された時間Tより、超音波センサから対象物まで
の測距演算を行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超音波を放射し、そ
の超音波が対象物に反射することによって発生する反射
波を検出する超音波センサに関する。
の超音波が対象物に反射することによって発生する反射
波を検出する超音波センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、移動ロボットとして、内蔵された
地図に従って自立走行するものが知られている。このよ
うな移動ロボットの誘導方式としては、移動ロボットに
取り付けられた超音波センサ(送信部および受信部から
なる)により、走行経路の壁、もしくは作業対象物等ま
での距離を測定しながら、誘導が行われるものが採用さ
れている。
地図に従って自立走行するものが知られている。このよ
うな移動ロボットの誘導方式としては、移動ロボットに
取り付けられた超音波センサ(送信部および受信部から
なる)により、走行経路の壁、もしくは作業対象物等ま
での距離を測定しながら、誘導が行われるものが採用さ
れている。
【0003】図4は、このような移動ロボットに設置さ
れた超音波センサの構成例を示すブロック図である。こ
の図において、CPU1は、スタート信号を超音波発生
回路2およびカウンタ3に対して出力する。これによ
り、超音波発生回路2が45.45kHzの超音波を生
成すると同時に、カウンタ3がカウントを開始する。超
音波発生回路2によって生成された超音波は、送波回路
4に供給され、送波回路4によって共振増幅され、送波
センサ5より放射される。
れた超音波センサの構成例を示すブロック図である。こ
の図において、CPU1は、スタート信号を超音波発生
回路2およびカウンタ3に対して出力する。これによ
り、超音波発生回路2が45.45kHzの超音波を生
成すると同時に、カウンタ3がカウントを開始する。超
音波発生回路2によって生成された超音波は、送波回路
4に供給され、送波回路4によって共振増幅され、送波
センサ5より放射される。
【0004】 送波センサ5
によって放射された超音波は、移動ロボットの被作業箇
所等に反射し、受波センサ6によって検出される。検出
された反射波は、受波回路7により電気信号に変換さ
れ、バンドパスフィルタ8によって超音波以外の信号が
カットされる。図5(a)に、検出された受波波形を示
す。そして、増幅回路9により増幅され、絶対値回路1
0により負の部分が折り返される。この折り返し後の波
形を図5(b)に示す。次に、上記信号をローパスフィ
ルタ11に通すことによって、図5(c)に示すような
エンベロープが抽出される。そして、このエンベロープ
のレベルがコンパレータ12によって検出される。すな
わち、図5(d)に示すように、コンパレータ12には
予め検出電圧レベルVLEVが設定されており、図5
(c)に示す信号レベルがこの検出電圧レベルVLEVを
超えると(時刻tA参照)、1次反射波W1が検出された
と判断される。そして、1次反射波が検出されると、コ
ンパレータ12の出力信号によりカウンタ3のカウント
が停止する。
によって放射された超音波は、移動ロボットの被作業箇
所等に反射し、受波センサ6によって検出される。検出
された反射波は、受波回路7により電気信号に変換さ
れ、バンドパスフィルタ8によって超音波以外の信号が
カットされる。図5(a)に、検出された受波波形を示
す。そして、増幅回路9により増幅され、絶対値回路1
0により負の部分が折り返される。この折り返し後の波
形を図5(b)に示す。次に、上記信号をローパスフィ
ルタ11に通すことによって、図5(c)に示すような
エンベロープが抽出される。そして、このエンベロープ
のレベルがコンパレータ12によって検出される。すな
わち、図5(d)に示すように、コンパレータ12には
予め検出電圧レベルVLEVが設定されており、図5
(c)に示す信号レベルがこの検出電圧レベルVLEVを
超えると(時刻tA参照)、1次反射波W1が検出された
と判断される。そして、1次反射波が検出されると、コ
ンパレータ12の出力信号によりカウンタ3のカウント
が停止する。
【0005】従って、カウンタ3では、超音波が放射さ
れてから反射波が検出されるまでの時間が計測される。
この結果、以下の式によりセンサから対象物までの距離
L(m)が得られる。 L=√[{(T−TD)×v}2−lH 2]/2−lD …(1) 但し、Tはカウンタ3によって計測される時間[s]、
TDは回路等の遅れ時間[s]、vはT℃における音速
[m/s]、lHは送波センサと受波センサ間の垂直距
離[m]、およびlDは送波センサ5における実際のセ
ンサとホーン先端までの距離[m]を示す。
れてから反射波が検出されるまでの時間が計測される。
この結果、以下の式によりセンサから対象物までの距離
L(m)が得られる。 L=√[{(T−TD)×v}2−lH 2]/2−lD …(1) 但し、Tはカウンタ3によって計測される時間[s]、
TDは回路等の遅れ時間[s]、vはT℃における音速
[m/s]、lHは送波センサと受波センサ間の垂直距
離[m]、およびlDは送波センサ5における実際のセ
ンサとホーン先端までの距離[m]を示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の超音波センサにおいては、放射した超音波の1次反
射波W1の他に多重反射波が検出される。そして、この
多重反射波が、コンパレータによって検出電圧レベルV
LEVを超えるものとして検出される場合がある。例え
ば、図5(d)に示すように、1次反射波W1の後に2
次反射波W2が検出電圧レベルVLEVを超えるものとして
検出されるとする。測距を1回のみ行う場合は、1次反
射波W1が2次反射波W2以降の多重反射波より早く検出
されるため、問題はない。しかしながら、一般に、測距
は移動ロボットの走行速度等に応じて所定の間隔で連続
して行われる。例えば、測距を25msecの周期で連続し
て行う場合は、図6に示すように、検出電圧レベルV
LEVを超える前回の多重反射波W2’が、本来検出される
べき今回の1次反射波W1より先に、測距波形として検
出されてしまう場合がある(時刻tB参照)。従って、
一定周期で連続測距を行う場合に、本来の反射波と以前
の多重反射波とを区別することができず、正しい測距値
を得ることができないという問題があった。
来の超音波センサにおいては、放射した超音波の1次反
射波W1の他に多重反射波が検出される。そして、この
多重反射波が、コンパレータによって検出電圧レベルV
LEVを超えるものとして検出される場合がある。例え
ば、図5(d)に示すように、1次反射波W1の後に2
次反射波W2が検出電圧レベルVLEVを超えるものとして
検出されるとする。測距を1回のみ行う場合は、1次反
射波W1が2次反射波W2以降の多重反射波より早く検出
されるため、問題はない。しかしながら、一般に、測距
は移動ロボットの走行速度等に応じて所定の間隔で連続
して行われる。例えば、測距を25msecの周期で連続し
て行う場合は、図6に示すように、検出電圧レベルV
LEVを超える前回の多重反射波W2’が、本来検出される
べき今回の1次反射波W1より先に、測距波形として検
出されてしまう場合がある(時刻tB参照)。従って、
一定周期で連続測距を行う場合に、本来の反射波と以前
の多重反射波とを区別することができず、正しい測距値
を得ることができないという問題があった。
【0007】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、今回放射された超音波の反射波と、以前放射
された超音波の多重反射波とを区別することにより、正
しい測距値を得ることができる超音波センサを提供する
ことを目的とする。
たもので、今回放射された超音波の反射波と、以前放射
された超音波の多重反射波とを区別することにより、正
しい測距値を得ることができる超音波センサを提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明による超音波セ
ンサは、一定周期毎に超音波を放射し、前記超音波が対
象物に反射することによって発生する反射波を検出して
対象までの距離を測定する超音波センサにおいて、前記
反射波のピーク値を検出するピーク検出手段と、前記ピ
ーク値のうち最大のものを前記超音波の1次反射波とす
る制御手段とを具備することを特徴としている。
ンサは、一定周期毎に超音波を放射し、前記超音波が対
象物に反射することによって発生する反射波を検出して
対象までの距離を測定する超音波センサにおいて、前記
反射波のピーク値を検出するピーク検出手段と、前記ピ
ーク値のうち最大のものを前記超音波の1次反射波とす
る制御手段とを具備することを特徴としている。
【0009】
【作用】上記構成によれば、一定周期毎に超音波が放射
され、対象物に反射すると、この反射波のピーク値がピ
ーク検出手段によって検出される。制御手段は、ピーク
検出手段によって検出されるピーク値のうち、最大のも
のを1次反射波として検出する。
され、対象物に反射すると、この反射波のピーク値がピ
ーク検出手段によって検出される。制御手段は、ピーク
検出手段によって検出されるピーク値のうち、最大のも
のを1次反射波として検出する。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図1はこの発明の一実施例による超
音波センサの構成を示すブロック図である。この図にお
いて、図4の各部に対応する部分には同一の符号を付
け、その説明を省略する。図1において、13はピーク
検出回路であり、絶対値回路10から供給される波形信
号のピーク値を検出し、CPU1に、ピーク値を検出し
た旨を知らせる信号(以下、検出信号)を供給する。1
4はメモリであり、CPU1により、ピーク検出回路1
3によって検出されるピーク値を記憶する。また、15
はタイマであり、所定時間間隔毎にCPU1に対してク
ロック信号を供給する。CPU1は、ピーク検出回路1
3から検出信号が供給されると、その時検出されたピー
ク値をメモリ14に記憶させる。また、CPU1は、タ
イマ15から供給されるクロック信号をカウントするこ
とにより、測距周期のスタート時から各ピーク値の検出
時までの時間T(以下、検出時間)を計測しており、ピ
ーク値と共にそのピーク値の検出時間Tをメモリ14に
記憶させる。
について説明する。図1はこの発明の一実施例による超
音波センサの構成を示すブロック図である。この図にお
いて、図4の各部に対応する部分には同一の符号を付
け、その説明を省略する。図1において、13はピーク
検出回路であり、絶対値回路10から供給される波形信
号のピーク値を検出し、CPU1に、ピーク値を検出し
た旨を知らせる信号(以下、検出信号)を供給する。1
4はメモリであり、CPU1により、ピーク検出回路1
3によって検出されるピーク値を記憶する。また、15
はタイマであり、所定時間間隔毎にCPU1に対してク
ロック信号を供給する。CPU1は、ピーク検出回路1
3から検出信号が供給されると、その時検出されたピー
ク値をメモリ14に記憶させる。また、CPU1は、タ
イマ15から供給されるクロック信号をカウントするこ
とにより、測距周期のスタート時から各ピーク値の検出
時までの時間T(以下、検出時間)を計測しており、ピ
ーク値と共にそのピーク値の検出時間Tをメモリ14に
記憶させる。
【0011】次に、本実施例の動作について図2に示す
タイムチャートを参照して説明する。以下、一定の測距
周期の測距が連続して行われる場合を説明する。まず、
時刻t1において、CPU1よりn回目の測距周期のス
タート信号が超音波発生回路2に出力され、超音波発生
回路2により超音波が生成される。同時に、CPU1
は、タイマ15から供給されるクロック信号のカウント
を開始する。上記超音波は送波回路4に供給されて共振
増幅され、送波センサ5より放射される。ここで、受波
センサ6によって反射波が検出されると、従来と同様に
この反射波は受波回路7によって電気信号に変換され、
バンドパスフィルタ8、増幅回路9、および絶対値回路
10を経て、ピーク検出回路13に入力される。
タイムチャートを参照して説明する。以下、一定の測距
周期の測距が連続して行われる場合を説明する。まず、
時刻t1において、CPU1よりn回目の測距周期のス
タート信号が超音波発生回路2に出力され、超音波発生
回路2により超音波が生成される。同時に、CPU1
は、タイマ15から供給されるクロック信号のカウント
を開始する。上記超音波は送波回路4に供給されて共振
増幅され、送波センサ5より放射される。ここで、受波
センサ6によって反射波が検出されると、従来と同様に
この反射波は受波回路7によって電気信号に変換され、
バンドパスフィルタ8、増幅回路9、および絶対値回路
10を経て、ピーク検出回路13に入力される。
【0012】図3に、ピーク検出回路13に入力される
波形信号の例を示す。この図に示すように、ピーク検出
回路13において、波形信号の各ピーク値P,P,…,
Pw2 ',…,Pw1,…,Pが検出される。このピーク値
P,P,…,Pw2',…,Pw1,…,Pが検出される度
に、ピーク検出回路13からCPU1に対し検出信号が
供給される。CPU1は、この検出信号を受信すると、
ピーク検出回路13によって検出されたピーク値Pと共
に、タイマ15からのクロック信号のカウント値である
当該ピーク値Pの検出時間Tをメモリ14に記憶させ
る。CPU1は、この処理を、図2に示す時刻t4まで
の時間Tsにおいて逐次行う。
波形信号の例を示す。この図に示すように、ピーク検出
回路13において、波形信号の各ピーク値P,P,…,
Pw2 ',…,Pw1,…,Pが検出される。このピーク値
P,P,…,Pw2',…,Pw1,…,Pが検出される度
に、ピーク検出回路13からCPU1に対し検出信号が
供給される。CPU1は、この検出信号を受信すると、
ピーク検出回路13によって検出されたピーク値Pと共
に、タイマ15からのクロック信号のカウント値である
当該ピーク値Pの検出時間Tをメモリ14に記憶させ
る。CPU1は、この処理を、図2に示す時刻t4まで
の時間Tsにおいて逐次行う。
【0013】時間Tsが経過すると、CPU1は、時刻
t1から時刻t4までにメモリ14に格納した全ピーク値
P,P,…,Pw2',…,Pw1,…,Pを読み出し、比
較演算を行うことにより当該測距周期のピーク値P,
P,…,Pw2',…,Pw1,…,Pの最大のものを求め
る。この値が、今回の測距における1次反射波のピーク
値となる。例えば、図3に示すように、時刻t2におい
て、n−1回目の測距による多重反射波のピーク値P
w2'が検出され、時刻t3において、n回目の測距周期の
1次反射波のピーク値Pw1が検出されたとする。この場
合、ピーク値Pw1が、時間Tsにおける最大値として求
められる。従って、CPU1は、時刻t1から時刻t3ま
での時間Tw1を読み出し、この時間Tw1を用いて上述し
た(1)式による測距の演算を行う。そして、時刻t5にお
いて、n+1回目の測距を開始する。なお、上記時刻t
4から時刻t5までの時間Tcは測距の演算のための時間
であり、そのために時間Tsは測距周期より短時間に設
定されている。
t1から時刻t4までにメモリ14に格納した全ピーク値
P,P,…,Pw2',…,Pw1,…,Pを読み出し、比
較演算を行うことにより当該測距周期のピーク値P,
P,…,Pw2',…,Pw1,…,Pの最大のものを求め
る。この値が、今回の測距における1次反射波のピーク
値となる。例えば、図3に示すように、時刻t2におい
て、n−1回目の測距による多重反射波のピーク値P
w2'が検出され、時刻t3において、n回目の測距周期の
1次反射波のピーク値Pw1が検出されたとする。この場
合、ピーク値Pw1が、時間Tsにおける最大値として求
められる。従って、CPU1は、時刻t1から時刻t3ま
での時間Tw1を読み出し、この時間Tw1を用いて上述し
た(1)式による測距の演算を行う。そして、時刻t5にお
いて、n+1回目の測距を開始する。なお、上記時刻t
4から時刻t5までの時間Tcは測距の演算のための時間
であり、そのために時間Tsは測距周期より短時間に設
定されている。
【0014】以上のように、本実施例によれば、n回目
の測距の1次反射波W1の前にn−1回目の多重反射波
W2'が入力されても、n−1回目に放射された超音波に
よる多重反射波は減衰しているため、多重反射波W2'の
ピーク値Pw2'は1次反射波W1のピーク値Pw1よりも小
となる。従って、ピーク値の比較演算により、当該測距
の1次反射波を前回の測距による多重反射波と区別する
ことができ、正しい測距値を得ることが可能となる。
の測距の1次反射波W1の前にn−1回目の多重反射波
W2'が入力されても、n−1回目に放射された超音波に
よる多重反射波は減衰しているため、多重反射波W2'の
ピーク値Pw2'は1次反射波W1のピーク値Pw1よりも小
となる。従って、ピーク値の比較演算により、当該測距
の1次反射波を前回の測距による多重反射波と区別する
ことができ、正しい測距値を得ることが可能となる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、反射波のピーク値を検出するピーク検出手段と、ピ
ーク値のうち最大のものを1次反射波とする制御手段と
を設けたので、今回放射された超音波の反射波と、前回
放射された超音波の多重反射波とを区別し、正しい測距
値を得ることができるという効果がある。
ば、反射波のピーク値を検出するピーク検出手段と、ピ
ーク値のうち最大のものを1次反射波とする制御手段と
を設けたので、今回放射された超音波の反射波と、前回
放射された超音波の多重反射波とを区別し、正しい測距
値を得ることができるという効果がある。
【図1】この発明の一実施例による超音波センサの構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図2】同実施例による超音波センサの動作を説明する
タイムチャートである。
タイムチャートである。
【図3】同実施例におけるピーク検出回路13の入力波
形の例を示す図である。
形の例を示す図である。
【図4】従来の超音波センサの構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図5】(a)は受波回路7の出力波形、(b)は絶対
値回路10通過後の波形、(c)はローパスフィルタ1
1通過後の波形、および(d)は波形信号のレベル検出
を説明する波形を示す図である。
値回路10通過後の波形、(c)はローパスフィルタ1
1通過後の波形、および(d)は波形信号のレベル検出
を説明する波形を示す図である。
【図6】従来の超音波センサにおけるレベル検出の問題
を説明する図である。
を説明する図である。
1 CPU 5 送波センサ 6 受波センサ 13 ピーク検出回路 14 メモリ 15 タイマ
Claims (1)
- 【請求項1】 一定周期毎に超音波を放射し、前記超音
波が対象物に反射することによって発生する反射波を検
出して対象までの距離を測定する超音波センサにおい
て、 前記反射波のピーク値を検出するピーク検出手段と、 前記ピーク値のうち最大のものを前記超音波の1次反射
波とする制御手段とを具備することを特徴とする超音波
センサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5144082A JPH0720241A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 超音波センサ |
MYPI94001451A MY111447A (en) | 1993-06-15 | 1994-06-08 | Ultrasonic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5144082A JPH0720241A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 超音波センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0720241A true JPH0720241A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15353836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5144082A Withdrawn JPH0720241A (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 超音波センサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0720241A (ja) |
MY (1) | MY111447A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101341174B1 (ko) * | 2006-12-20 | 2013-12-13 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 초음파 신호 처리 장치 및 그 방법 |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5144082A patent/JPH0720241A/ja not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-06-08 MY MYPI94001451A patent/MY111447A/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101341174B1 (ko) * | 2006-12-20 | 2013-12-13 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 초음파 신호 처리 장치 및 그 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MY111447A (en) | 2000-05-31 |
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