(57)【要約】【課題】送信した信号が物体に反射して戻る時、受信した信号から外部雑音を除去して雑音に対する堅牢性を増大するための超音波システムのノイズ除去装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明による超音波システムのノイズ除去方法は、媒質側に送信信号を送信した後、媒質から反射して戻る受信信号を受信する第１過程と、受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲外の雑音を除去する第２過程と、受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号と、送信信号との相互相関性を算出する第３過程と、相互相関性を算出した結果に応じて、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号または雑音であると判断する第４過程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２
2015068826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒質側に送信信号を送信した後、前記媒質から反射して戻る受信信号を受信する第１過程と、
前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲外の雑音を除去する第２過程と、
前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号と、前記送信信号との相互相関性を算出する第３過程と、
前記相互相関性を算出した結果に応じて、前記正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号または雑音であると判断する第４過程と、
を含むことを特徴とする超音波システムのノイズ除去方法。
【請求項２】
前記第３過程では、前記送信信号と、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号との間の相互相関性を
【数１】
2015068826.tif 000007
を用いて算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波システムのノイズ除去方法。
（式中、ｆ（ｘ）は送信信号を時間の経過に伴って表す関数であり、ｇ（ｘ＋τ）は受信信号を時間の経過に伴って表す関数である。）
【請求項３】
前記第４過程では、算出した相互相関性数値が閾値以上であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号であると判断することを特徴とする請求項１に記載の超音波システムのノイズ除去方法。
【請求項４】
前記第４過程では、算出した相互相関性数値が閾値未満であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を雑音であると判断することを特徴とする請求項１に記載の超音波システムのノイズ除去方法。
【請求項５】
前記送信信号には、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号を使用することを特徴とする請求項１に記載の超音波システムのノイズ除去方法。
【請求項６】
媒質側に送信信号を送信した後、前記媒質から反射して戻る受信信号を受信する超音波センサと、
前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号と、前記送信信号との相互相関性を算出する相互相関検出器と、
前記相互相関検出器の出力値と閾値を比較し、その比較結果に応じて前記正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号または雑音であると判断する制御器と、
を含むことを特徴とする超音波システムのノイズ除去装置。
【請求項７】
前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲外の雑音を除去する帯域通過フィルタを含むことを特徴とする請求項６に記載の超音波システムのノイズ除去装置。
【請求項８】
前記相互相関検出器は、前記送信信号と、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号との間の相互相関性を
【数２】
2015068826.tif 000008
を用いて算出することを特徴とする請求項６に記載の超音波システムのノイズ除去装置。
（式中、ｆ（ｘ）は送信信号を時間の経過に伴って表す関数であり、ｇ（ｘ＋τ）は受信信号を時間の経過に伴って表す関数である。）
【請求項９】
前記制御器は、相互相関検出器の出力値が閾値以上であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号であると判断することを特徴とする請求項６に記載の超音波システムのノイズ除去装置。
【請求項１０】
前記制御器は、相互相関検出器の出力値が閾値未満であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を雑音であると判断することを特徴とする請求項６に記載の超音波システムのノイズ除去装置。
【請求項１１】
前記超音波センサは、送信信号として時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号を使用することを特徴とする請求項６に記載の超音波システムのノイズ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信した信号が物体に反射して戻る時、受信した信号から外部雑音を除去して雑音に対する堅牢性を増大するための超音波システムのノイズ除去装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、物体に反射して戻る超音波信号は、送信した超音波信号と同じ特性を持つ。すなわち、超音波信号は、物体に反射して戻る時、媒質及び媒体による信号の大きさの減衰を除いて、周波数、波形の長さなどの特性はほぼ変化がない。
【０００３】
ＰＡＳ（Ｐａｒｋｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＳＰＡＳ（Ｓｍａｒｔ Ｐａｒｋｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などのように超音波センサを用いたシステムは、送信した信号が媒質に反射して入ってくる時間を用いて前記媒質との距離を算出し、媒質に反射した信号が入ってくる時、外部雑音を除去するために帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を使用する。
【０００４】
図８に示すように、従来の超音波システムは、媒質に反射して戻る信号（受信信号）を感知する超音波センサ１０、受信信号から外部雑音を除去する帯域通過フィルタ３０、外部雑音を除去した受信信号の振幅を変調する振幅変調器（ＡＭＰ）２０、振幅変調器の出力値から高周波成分を除去するエッジ検出器４０、及び前記受信信号の入力時間（受信時間）と送信信号の出力時間（送信時間）との間の時間差を用いて媒質との距離を計算する制御器５０で構成される。
【０００５】
このような従来の超音波システムは、超音波センサを用いて送信した信号が反射体に反射して入ってくる時、受信された信号の包絡線を検出し、検出した包絡線が所定の大きさ以上であれば物体として認識し、これに対する警報を発生するか、あるいは距離情報を収集してＰＡＳまたはＳＰＡＳの機能を行う。
【０００６】
しかし、図９に示すように、前記帯域通過フィルタの周波数範囲内に所定の大きさ以上の外部雑音が存在する場合、上述した従来の超音波システムはこれ（帯域通過フィルタの範囲内に存在する所定の大きさ以上の外部雑音）を正常信号として認識し、誤警報を発生させるという問題がある。
【０００７】
このような問題を改善するために、従来の超音波システムは外部雑音と受信信号を区分するために信号の送信及び受信の過程を２回にわたって行う。すなわち、最初に物体に反射して戻った受信信号が雑音であるか否かを確認するために、もう一度信号の送受信過程を行うことで受信信号と外部雑音を区分した。
【０００８】
しかし、この場合、超音波信号の送受信時間と２回の信号処理過程により、システムの遅延が発生するようになり、これによって、超音波システムの性能を減少させた。
【０００９】
例えば、超音波システムを適用した車両が速く動く場合、システムの遅延により物体の認識が遅れて運転者に正確な情報を提供できなくなった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、相互相関関数を用いて、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する雑音を判別して除去すると共に、時間の経過に伴って周波数が変化する送信信号を使用することにより、一部の受信信号に周波数遷移現象が発生しても送信信号と受信信号との間の相互相関性を維持してドップラー現象に対する堅牢性を確保できる超音波システムのノイズ除去装置及び方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、媒質側に送信信号を送信した後、前記媒質から反射して戻る受信信号を受信する第１過程と、前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲外の雑音を除去する第２過程と、前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号と、前記送信信号との相互相関性を算出する第３過程と、前記相互相関性を算出した結果に応じて、前記正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号または雑音であると判断する第４過程と、を含むことを特徴とする超音波システムのノイズ除去方法を提供する。
【００１２】
好ましくは、前記第３過程では、前記送信信号と、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号との間の相互相関性を
【００１３】
【数１】
2015068826.tif 000003
【００１４】
を用いて算出するが、この場合、ｆ（ｘ）は送信信号を時間の経過に伴って表す関数であり、ｇ（ｘ＋τ）は受信信号を時間の経過に伴って表す関数である。
【００１５】
また、好ましくは、前記第４過程では、算出した相互相関性数値が閾値以上であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号（正常受信信号）であると判断し、算出した相互相関性数値が閾値未満であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を雑音であると判断する。
【００１６】
また、好ましくは、前記送信信号には、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号を使用する。
【００１７】
また、本発明は、媒質側に送信信号を送信した後、前記媒質から反射して戻る受信信号を受信する超音波センサと、前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号と、前記送信信号との相互相関性を算出する相互相関検出器と、前記相互相関検出器の出力値と閾値を比較し、その比較結果に応じて前記正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号または雑音であると判断する制御器と、を含むことを特徴とする超音波システムのノイズ除去装置を提供する。
【００１８】
前記本発明によるノイズ除去装置は、前記受信信号のうち、正常信号として認識する周波数範囲外の雑音を除去する帯域通過フィルタを含んで構成される。
【００１９】
好ましくは、前記相互相関検出器は、前記送信信号と、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号との間の相互相関性を
【００２０】
【数２】
2015068826.tif 000004
【００２１】
を用いて算出するが、この場合、ｆ（ｘ）は送信信号を時間の経過に伴って表す関数であり、ｇ（ｘ＋τ）は受信信号を時間の経過に伴って表す関数である。
【００２２】
また、好ましくは、前記制御器は、相互相関検出器の出力値が閾値以上であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を正常信号（正常受信信号）であると判断し、相互相関検出器の出力値が閾値未満であれば、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する信号を雑音であると判断する。
【００２３】
また、好ましくは、前記超音波センサは、送信信号として時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号を使用する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、相互相関関数を用いたノイズフィルタを用いて外部雑音に対する堅牢性を強化して外部雑音の影響を最小化し、ドップラー現象に対する堅牢性を確保することにより、システムの性能を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明による超音波システムは、１回の送信及び受信過程により外部雑音を判別して除去するため、外部雑音と受信信号を区分するために信号の送信及び受信の過程を２回行った従来の超音波システムに比してシステムの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による超音波システムを示す構成図である。
【図２】本発明による超音波システムのノイズを除去する時、ドップラー現象に対する堅牢性を確保する方法を説明するための図面である。
【図３】４８ＫＨｚの送信信号に対する受信信号と、４０ＫＨｚの雑音を示す波形と、この波形の周波数分析結果を示すグラフである。
【図４】本発明による超音波システムの雑音除去効果と従来の超音波システムを比較して示す図面である。
【図５】正常な受信信号と４０ＫＨｚの雑音、ドップラー現象が発生して周波数が上昇した受信信号の波形を示す図面である。
【図６】ドップラー現象が発生して送信信号に比して受信信号の周波数が２０％程度上昇した場合、本発明による超音波システムで使用する送信信号と一般の超音波信号のシミュレーション結果を比較して示す図面である。
【図７】白色雑音環境における正常受信信号と４０ＫＨｚの雑音、ドップラー現象により２０％程度周波数が上昇した受信信号の波形（ａ）と、相互相関検出器を用いた処理結果を示す波形（ｂ）である。
【図８】従来の超音波システムを示す構成図である。
【図９】従来の超音波システムの問題点を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を該当技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように説明する。
【００２８】
本発明は、超音波信号の送受信により物体を認識する超音波システムのノイズ除去技術に関するものであって、正常信号として認識する周波数範囲で正常信号と外部雑音を区分するために相互相関関数を用いた相互相関検出器により超音波システムの外部雑音に対する堅牢性を増大させ、また、相互相関関数を用いた２つの信号の類似性を検出する過程で、ドップラー現象による周波数の遷移現象によりデータの歪みが発生する虞があるため、周波数の変化を有する送信信号を用いることで、一部の信号に周波数の遷移現象が発生しても送信信号と受信信号の相互相関性を維持してドップラー現象に対する堅牢性を確保することができる。
【００２９】
図１に示すように、本発明による超音波システムは、超音波センサ１、振幅変調器（ＡＭＰ）２、帯域通過フィルタ３、相互相関関数を用いた相互相関検出器４、エッジ検出器５、及び制御器６を含んで構成することができる。
【００３０】
前記超音波センサ１は、制御器６の信号発生器７で発生した信号を媒質側に送信し、媒質から反射して戻る信号を受信する。
【００３１】
前記振幅変調器２は、受信した信号の振幅を目標に合わせて変調する。
【００３２】
前記帯域通過フィルタ３は、正常信号として認識する周波数範囲（超音波感知領域）外の信号を雑音であると判断して除去する。
【００３３】
前記相互相関検出器４は、正常信号として認識する周波数範囲内で雑音を判別するために類似性または相互相関性を算出する。
【００３４】
前記エッジ検出器５は、相互相関検出器４の出力値を、高周波成分を除去し、大きさ値だけで出力する。
【００３５】
前記制御器６は、相互相関検出器４の検出結果、エッジ検出器５の出力値と、実験によって予め設定しておいた閾値を比較して正常信号であるか否かを判断して雑音を除去し、送信信号の情報と外部雑音を除去した受信信号の情報を用いて所定の範囲内の物体との距離を計算して物体を認識する。
【００３６】
周知の通り、物体に反射して戻って受信した超音波信号は、送信した超音波信号と同じ特性を持つ。すなわち、超音波信号は、物体に反射して戻る時、媒質と媒体による信号の大きさの減衰を除いて、周波数及び波形の長さなどの特性はほぼ変化がない。したがって、受信された信号と、送信された信号が類似性を有する場合だけを、送信信号が物体に反射して受信されることであると判断される。
【００３７】
よって、本発明では、２つの信号の類似性を数値で表すことのできる相互相関関数の特性を用いて、超音波感知領域（帯域通過フィルタの範囲）内に存在する受信信号であっても送信信号の特性とは異なる特性を持つものであれば外部雑音であると判断する。
【００３８】
本発明による超音波システムは、前記制御器６内に送信する信号に関する情報を持っているため、送信信号と受信信号の類似性を比較することができる。
【００３９】
この際、受信信号と送信信号の類似性を比較するために相互相関関数を用いる。
【００４０】
言い換えれば、受信信号が送信信号と類似または同じ特性を持つものであるか否かを判断するために、相互相関関数の特性を用いる。
【００４１】
相互相関関数は、時間が経つにつれて２つの信号間の類似性の程度を大きさで表すものであるため、相互相関関数を用いて時間の経過による２つの信号間の相互相関性を算出する相互相関検出器を実現することができる。
【００４２】
前記相互相関関数は、時間の経過による任意の２つの信号間の相関性を表す関数であって、
【００４３】
【数３】
2015068826.tif 000005
【００４４】
の数式で表すことができる。
【００４５】
（式中、ｆ（ｘ）は、送信信号を時間の経過に伴って表す関数で、ｇ（ｘ＋τ）は受信信号を時間の経過に伴って表す関数である。）
前記相互相関検出器は、送信信号と受信信号の相互相関過程によって２つの信号の相互相関性を算出することで、正常信号として認識する周波数範囲内に存在する雑音を除去するためのものである。
【００４６】
具体的には、前記相互相関検出器が相互相関関数によって送信信号と受信信号との間の類似性を数値で検出すると、制御器はエッジ検出器を通過した相互相関検出器の検出値（出力値）を用いて受信信号が正常信号であるか、雑音であるかを判断する。
【００４７】
前記制御器は、エッジ検出器を通過した相互相関検出器の出力値が閾値以上であれば、２つの信号が類似性を持つものであると判断して受信信号を正常信号として認識し、閾値未満であれば、２つの信号が類似性を持たないものであると判断して受信信号を雑音として認識することで、正常信号として認識する周波数範囲に存在する雑音を除去することができる。
【００４８】
このように相互相関関数を用いて送信信号と受信信号との間の類似性を比較する過程では、ドップラー現象による周波数の遷移現象からデータの歪みが発生することがある。
【００４９】
前記ドップラー現象とは、波動源と観察者の相対速度によって周波数と波長が異なって観測される現象であって、下記数式で表すことができる。
【００５０】
【数４】
2015068826.tif 000006
【００５１】
（式中、ｆはドップラー現象による現在受信信号の周波数、ｆ0は送信信号の周波数、Δｖは波動源と観察者の相対速度、ｃは超音波の速度である。通常、超音波は空気中で３４０ｍ／ｓの速度を持つ。）
このようなドップラー現象は、車両あるいは感知しようとする対象が動く時、超音波を送受信する場合に受信信号の周波数特性の変化を発生させる。
【００５２】
すなわち、ドップラー現象は、受信信号の周波数遷移を発生させて受信信号のデータの歪みを引き起こすようになる。
【００５３】
したがって、ドップラー現象により、送信信号と受信信号の類似性が減少する場合、相互相関過程で正常な受信信号を雑音であると判断する誤認識が発生することがあり、ターゲットを感知するシステムの性能を低下させることがある。
【００５４】
さらに、超音波システムが装着された車両が動く場合、車速を計算して相互相関過程に反映して補正することもできるが、相対物体が動く場合にはこの過程が容易ではない。
【００５５】
本発明では、ドップラー現象による影響を最小化してシステムの性能を維持し、外部雑音との区分を容易にするために、送信信号として時間の経過に伴って周波数が変化する信号を用いる。
【００５６】
前記相互相関検出器を用いた相互相関過程は、上述した相互相関関数の数式から分かるように、時間の経過による２つの波形（信号）の乗算値を時間の移動によって合算する過程を含む。
【００５７】
したがって、所定の時間で相互相関過程を有する２つの信号の特性がほぼ同様であれば、相互相関性は高くなる。
【００５８】
上述したように、ドップラー現象が発生すると、受信される信号の周波数成分が変移され、送信する信号の周波数成分に比べて高いか、低くなるため、送信信号と受信信号との間の相互相関性が低減する。
【００５９】
しかし、送信信号の周波数を変化させる場合には図２の下側グラフのような結果が得られる。
【００６０】
図２の上側グラフは、サイン（ｓｉｎｅ）波形を有する一般的な超音波信号を送信信号として用いた場合、を正確に認識しにくくなる。
【００６１】
図２の下側グラフは、時間の経過に伴って周波数が変化する信号を送信信号として用いた場合、送信信号 送信信号と受信信号との間の類似性を示すグラフである。
【００６２】
図２の上側グラフに示すように、一般的な超音波信号を送信信号として用いた場合、ドップラー現象が発生すると、送信信号と受信信号との間に周波数の特性が類似な区間が発生しなくなるため、２つの信号間に相互相関性が減少し、これによってシステムを用いて物体との距離と受信信号との間の類似性を示すグラフである。
【００６３】
図２の下側グラフに示すように、時間の経過に伴って周波数が変化する信号を送信信号として用いる場合、ドップラー現象が発生すると、送信信号よりも受信信号が全体的に大きな周波数を持つようになるが、上述したように相互相関過程は時間の経過による２つの波形（信号）の乗算値を時間の移動により合算する過程であるため、送信信号の時間遅れた波形から分かるように、時間遅れた送信信号と受信信号との間に所定の時間の類似性が維持され、相対的に高い相互相関性が得られることが分かる。
【００６４】
したがって、送信信号として時間の経過に伴って周波数が変化する信号を用いることで、ドップラー現象に対する堅牢性を確保してドップラー現象が発生してもデータの歪みを最小化することができる。
【００６５】
この際、前記周波数の変化は、時間の経過による周波数の増加、減少、２次増加、２次減少、増加後減少、減少後増加などの全形態の変化を含む。
【００６６】
一方、本発明による超音波システムをシミュレーションした結果を図４から図７に示す。
【００６７】
図３は、４８ＫＨｚの送信信号に対する受信信号と、４０ＫＨｚの雑音を示す波形と、この波形の周波数分析結果を示すグラフである。
【００６８】
図３の周波数分析結果に示すように、受信信号と雑音は両方とも帯域通過フィルタの範囲内に周波数を持つ。
【００６９】
図４は、超音波システムで雑音除去過程を行った結果を示すグラフであって、（ａ）は図３に示す受信信号（正常信号）と雑音が従来の超音波システムで雑音除去過程を経た結果を示し、（ｂ）は図３に示す受信信号（正常信号）と雑音が本発明による超音波システムで雑音除去過程を経た結果を示している。
【００７０】
図４の（ａ）に示すように、従来の超音波システムでは、帯域通過フィルタの範囲内に周波数を有する雑音も信号として認識するため、正常信号として認識する閾値以上の値を有する雑音を正常信号であると誤認識するようになる。
【００７１】
反面、図４の（ｂ）に示すように、本発明による超音波システムでは、相互相関検出器を用いることにより、正常信号は閾値（正常信号として認識する閾値）よりも大きな値を持つが、雑音は送信信号との類似性が低くて閾値よりも小さな値を持つようになることが分かる。
【００７２】
したがって、シミュレーションなどを用いて前記閾値を設定することで、正常信号（受信信号）と正常信号として認識する周波数範囲の雑音を効果的に区分することができる。
【００７３】
ここで、前記従来の超音波システムは３０ＫＨｚ〜７５ＫＨｚの帯域通過フィルタだけを用いて外部雑音を除去するシステムである。
【００７４】
図５の（ａ）と（ｂ）の図面は、それぞれ左側から正常な受信信号、４０ＫＨｚの雑音、及びドップラー現象が発生して周波数が上昇した受信信号の波形を示す。
【００７５】
図６は、ドップラー現象が発生して送信信号に比して受信信号の周波数が２０％程度上昇した場合、本発明による超音波システムで使用する送信信号（周波数変調信号）と一般の超音波信号のシミュレーション結果を比較して示す。
【００７６】
図６の（ａ）は４８ＫＨｚの一般信号を送信した場合のシミュレーション結果を示し、図６の（ｂ）は３３ＫＨｚ〜６３ＫＨｚの周波数変調信号（時間の経過に伴って周波数が変化する信号）を送信した場合のシミュレーション結果を示す。
【００７７】
すなわち、図６は、正常な受信信号（正常信号）と４０ＫＨｚの雑音、ドップラー現象が発生して周波数が上昇した受信信号の相互相関検出器の処理結果を示す波形であり、図６の（ａ）は一般信号を用いた場合の相互相関検出器の処理結果を示し、図６の（ｂ）は３３ＫＨｚ〜６３ＫＨｚの周波数変調信号（時間の経過に伴って周波数が変化する信号）を用いた場合の相互相関検出器の処理結果を示す。
【００７８】
図６の（ａ）に示すように、一般信号を用いた場合、帯域通過フィルタの周波数範囲内（３０〜７５ＫＨｚ）の雑音（４０ＫＨｚ）は相互相関関数を用いたフィルタリングにより抑制されると共に、ドップラー現象が適用された受信信号も送信信号との相関性が減少して正常信号として認識されず、相互相関関数を用いたフィルタリングにより抑制された。
【００７９】
反面、図６の（ｂ）に示すように、時間の経過に伴って周波数が変化する信号を送受信する場合、ドップラー現象が適用された受信信号が送信信号との高い相関性を持つため、振幅値が大きく発生して正常信号として認識する閾値を超えることを確認することができた。
【００８０】
したがって、上述したシミュレーションから分かるように、正常信号として認識する閾値を設定し、正常信号（受信信号）と正常信号として認識する周波数範囲内の雑音を効果的に区分することにより、システムの性能を向上させることができる。
【００８１】
また、前記シミュレーションは、ドップラー現象で既存の送信周波数よりも２０％上昇した周波数を送信したことを仮定するが、この際、ドップラー現象に適用する相対速度を約３８０Ｋｍ／ｈであると仮定したもので、実際の超音波を使用する環境（相対速度２０ｋｍ／ｈ以下）ではその影響（ドップラー現象の影響）がとても弱いことが分かる。したがって、周波数変調信号を用いた本発明の超音波システムは実際環境での信頼性を確保することができる。
【００８２】
一方、信号処理過程で発生する問題は、センサあるいは電子装備からの雑音流入である。この際、雑音は普通の白色雑音（ｗｈｉｔｅ ｎｏｉｓｅ）であり、これは平均が０、分散が有限であるという特性を持つ。
【００８３】
本発明による超音波システムで使用する相互相関検出器は、相互相関関数を用いて雑音をフィルタリングするもので、時間の経過による２つの信号の乗算値を合算する過程を時間の移動により繰り返すことにより、白色雑音に関する情報を相殺してシステムの信号処理にあまり影響を及ぼすことがない。
【００８４】
図７は、白色雑音環境（信号に対する雑音比（ＳＮＲ）＝２）での正常受信信号、４０ＫＨｚの雑音、及びドップラー現象により２０％程度周波数が上昇した受信信号の波形（ａ）と相互相関検出器を用いた処理結果を示す波形（ｂ）を示している。
【００８５】
図７に示すように、白色雑音環境でも雑音を閾値以下に抑制して正常信号と区分すると共に、ドップラー現象が適用された正常信号が閾値を超えて正常な受信信号として認識されることが分かり、ここで、本発明による超音波システムはセンサの雑音に対する堅牢性も確保することができる。
【００８６】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は上述した説明に限定されることはなく、次の特許請求の範囲で定義する本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００８７】
１  超音波センサ
２  振幅変調器
３  帯域通過フィルタ
４  相互相関検出器
５  エッジ検出器
６  制御器
７  信号発生器
【図１】
2015068826.tif 000009
【図２】
2015068826.tif 000010
【図３】
2015068826.tif 000011
【図４】
2015068826.tif 000012
【図５】
2015068826.tif 000013
【図６】
2015068826.tif 000014
【図７】
2015068826.tif 000015
【図８】
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【図９】
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