JPH02116776A - 速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、対象物に送信し反射してきた信号の周波数変
化に基づいて速度検出を行うようにした速度検出装置に
関するものである。

（従来の技術） 例えば、自動車の車速を検出する場合に、従来は車輪の
回転数から検出するようにしていたが、これでは車輪に
スリップが発生した時には正確な値を検出することがで
きず、この車速検出に基づいて後輪転舵角の制御を行う
場合などに、精度のよい制御を行うことはできなくなる
。

上記のように、自動車等における各種コントロールは、
車速感応型による方式が多く、そのために高精度の絶対
車速を検出する対地速度センサが要求され、この要求に
対応するものとしては原理として超音波を用いたドツプ
ラー効果すなわち周波数シフトより求める方法があり、
例えば、特開昭６２−１２３３７８号公報に見られるよ
うに、超音波等の信号を送信部から送信し、受信部で反
射信号を受信し、この受信信号の信号処理によって速度
を検出するようにした技術が公知である。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のようなドツプラ一方式の速度センサに
おいては、高精度化、高信頼性を実現するため、送信部
から受信部への送信信号の回り込みを防止する必要があ
り、また、対地速度に対するドツプラー信号の周波数が
ピークを持つような信号とするために、送信部および受
信部にホーンを設置しており、コンパクトで小型の速度
センサを構成する際の障害となっていた。

すなわち、送信部から受信部に回り込む送信信号は、速
度情報を得るための反射信号以外の不必要な検出信号と
なり、この回り込み信号を低減することから、さらに、
送信信号または反射信号の強度分布にピークを与えるこ
とから、センサの指向性を向上することによって前記高
精度化、高信頼性を実現するために、送信部および受信
部に音響ホーンなどの複雑で大きな付属装置を取り付け
て、信号の強度分布を規制するようにしている。

しかし、上記のような速度センサでは、前述のように付
属装置のためにセンサまわりの構造が複雑となり、小型
化に支障を与え、しかも、ドツプラー信号の周波数を鋭
いピークにすることも困難で、十分な検出精度および信
頼性等を確保する面で問題となるものである。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、音響ホーンなどの複
雑な付属装置を不要として構造がシンフブルで高精度に
速度検出を可能とし、小型化、高精度化、高信頼性を得
るようにした速度検出装置を提供することを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の速度検出装置は、対象
物に対して信号を送信する送信用センサと、対象物から
の反射信号を受信する受信用センサと、送信前方におい
て対象物に対する送信信号または反射信号の一部を遮る
遮蔽部材と、受信した反射信号の強度が立ち下がる周波
数を検出する周波数検出手段と、該周波数に基づき速度
を決定する速度決定手段とを備えるように構成したちの
である。

（作用） 上記のような速度検出装置では、送信用センサから対象
物に対して信号を送信し、対象物からの反射信号を受信
用センサで受信し、その信号から速度を検出するについ
て、送信前方に対象物に対する送信信号または反射信号
の一部を遮る遮蔽部材を設け、この遮蔽部材の影響によ
って受信した反射信号の強度が急峻に立ち下がる周波数
を周波数検出手段によって検出し、この立ち下がりの周
波数が速度に正確に比例することから、該周波数に基づ
き速度を速度決定手段で決定するものであり、その送信
用センサおよび受信用センサにはホーンなどの指向性を
規制する付属装置が不要で、コンパクトな装置で正確に
信頼性の高い速度検出を行うようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は速度検出装置の全体の概略構成を示す。

速度検出装置１は、対象物２（例えば路面）に対して発
振器３によって駆動された超音波信号を送信する送信用
センサ４（送信用超音波センサ）と、対象物２からの反
射信号を受信する受信用センサ５（受信用超音波センサ
）とを備えている。

すなわち、上記発振器３により出力される例えば４０Ｋ
Ｈｚの信号が、送信用センサ４によって超音波信号に変
換され、連続波として路面２に向けて出力される。路面
２で散乱された超音波信号は、対地速度に対応したドツ
プラー信号骨だけ周波数がシフトしている。

そして、上記送信用センサ４と受信用センサ５の送信前
方には、対象物２に対する送信用センサ４からの送信信
号または受信用センサ５に対する反射信号の一部を遮る
遮蔽部材６が設けられている。上記両センサ４，５の具
体的設置例は、第２図に示すように、自動車の車体７の
底部に形成された四部７ａに、送信用センサ４として４
０ＫＨ２送信用超音波センサと、受信用センサ５として
４０ＫＨｚ広帯域受信用超音波センサとが斜め前方に、
路面２に向けて配設されている。そして、上記送信用セ
ンサ４と受信用センサ５の送信前方には、前記凹部７ａ
の前端部が位置し、この車体７の一部が前記対象物２に
対する送信用センサ４からの送信信号または受信用セン
サ５に対する反射信号の一部を遮る遮蔽部材６に構成さ
れている。

また、上記両センサ４，５は前面側の送受信部４ａ、５
ａを除いて緩衝材８を介してホルダー９の隣接位置に収
容され、該ホルダー９がさらに緩衝材１０を介して車体
７に固着されている。上記緩衝材８，１０は、送信用セ
ンサ４から受信用センサ５に直接振動が伝わらないよう
に吸収すると共に、車体７の振動等が検出信号として検
出されないようにしている。

前記送信用センサ４から出力された超音波は、対象物２
である路面で反射して相対速度に応じて周波数が変化し
たドツプラー信号となり、受信用センサ５で受信される
と共に、上記送信用センサ４から出力された超音波信号
の一部が路面２に反射することなくそのまま回り込み信
号として受信用センサ５に受信される。上記のように受
信用センサ５で受信した超音波信号は、該受信用センサ
５で電気信号に変換され、増幅回路１１、ミキシング回
路１２、ＡＭ検波回路１３などによるアナログ信号処理
が行われる。

すなわち、受信用センサ５の受信信号は、まず、増幅回
路１１で増幅され、増幅後の信号に対して発振器３の送
信信号がミキシング回路１２でミキシングされて、ドツ
プラー信号と送信信号とが干渉したうなりを生じる。こ
のミキシング回路１２で送信信号とミキシングされた受
信信号はＡＭ検波回路１３に入力されて、ドツプラー信
号を取り出すように検波される。このＡＭ検波回路１３
で検波された信号は、Ａ／Ｄコンバータ１４によりデジ
タル信号に変換され、マイクロコンピュータ１５に入力
される。

そして、このマイクロコンピュータ１５では、取り込ん
だ信号を高速フーリエ変換手段１６（ＦＦＴ）によって
周波数領域の信号とし、受信した反射ドツプラー信号の
強度が立ち下がる周波数を周波数検出手段１７で検出す
ると共に、速度決定手段１８によって立ち下がり周波数
に基づき対地速度を算出決定する処理が行われる。

すなわち、前記高速フーリエ変換手段１６で処理された
受信信号の周波数と信号強度との関係は、第３図に例示
するように、低い周波数の領域では大きな強度で回り込
み信号Ａが生じ、それより周波数の高い領域でドツプラ
ー信号Ｂが発生し、このドツプラー信号Ｂは前記遮蔽部
材６によって遮られた領域に相当する周波数ω。で急激
に強度が低下する立ち下がり現象が生じている。

そして、第４図に示すように、上記立ち下がり現象が発
生する周波数ω０と対地速度とは比例関係を有し、前記
周波数検出手段１７によって立ち下がり周波数ω０を検
出すると、この周波数ω０からその時の速度を速度決定
手段１８によって決定し、速度の検出を行うように構成
されている。

なお、前記送信用センサ４および受信用センサ５にはホ
ーンが付設されていないことから、前記第３図のように
、送信用センサ４から出力された超音波信号は、路面２
に反射することなくそのまま回り込み信号Ａとして受信
用センサ５に作用し、実際には、前記路面２で反射した
ドツプラー信号と回り込み信号Ａとしての送信信号とが
干渉した状態となった超音波信号を上記受信用センサ５
は受信していることになる。

したがって、受信用センサ５で受信した超音波信号は、
送信信号と干渉しているために、結果的にミキシング回
路１２によって送信信号とミキシング処理を行ったのと
同等となっており、この受信用センサ５でドツプラー信
号と送信信号とが干渉したうなり信号を検出してる場合
には、前記ミキシング回路１２ば不要なこともある。

第５図ないし第８図は、他の実施例の速度検出装置２０
を示すものである。

この実施例は、共振周波数の異なる複数の振動子を備え
た感知レバー型素子による超音波センサを受信用センサ
２１として用い、前記立ち下がり周波数ω０を直接検出
するようにした例である。

上記感知レバー型素子による受信用センサ２１は、第７
図および第８図に示すような単体構造の素子２２が並設
されて、例えば第６図に示すような受信用センサ２１に
構成されるものである。上記素子２２は、プレート状の
ベース部材２３に開口２３ａが形成され、この開口２３
ａの内部に一端が片持ち状に連結支持された振動子２３
ｂが形成されている。この振動子２３ｂには圧電性薄膜
２４が形成され、そして、該振動子２３ｂの共振周波数
成分を有する超音波信号により振動子２３ｂが振動し、
その振動が圧電性薄膜２４によって電気信号に変換され
、接続された電極２５から信号が取り出されるように構
成されている。

また、上記のような素子２２が第６図（圧電性薄膜２４
については図示省略）のように、アレイ状に並べられて
受信用センサ２１が構成されている。すなわち、ベース
部材２３に多数並設された開口２３ａに振動子２３ｂが
複数並設され、各振動子２３ｂはその長さ、厚さもしく
は重さなどが順次具なるように形成されて、その振動に
おける共振周波数が変化している。そして、上記のよう
に共振周波数の異なる振動子２３ｂをアレイ状に並べて
受信用センサ２１とすると、受信する超音波の周波数に
対応する共振周波数を持つ振動子２３ｂのみから信号が
出力される。したがって、どの振動子２３ｂから信号が
出力されているかを検知するだけで、受信した超音波の
周波数が明らかになる。換言すれば、前記ドツプラーの
立ち下がり周波数ω０を検出するには、低周波数側の振
動子２３ｂが共振して信号が出力されている場合に、振
動していない振動子２３ｂで最も低周波数側の振動子２
３ｂの共振周波数が立ち下がりの周波数に相当するもの
である。

上記受信用センサ２１を使用した速度検出装置２０の全
体構成を第５図により説明すれば、前例同様に発振器３
からの信号に基づいて送信用センサ４から超音波信号が
出力され、路面２で散乱した超音波ドツプラー信号が感
知レバー型アレイ状の受信用センサ２１によって受信さ
れ検出される。

この受信用センサ２１で検知したドツプラー信号は、対
地速度に対応した分だけ周波数シフトしているため、そ
れに対応して共振した振動子２３ｂから信号が出力され
る。上記受信用センサ２１の各振動子２３ｂの信号はイ
ンターフェース回路２６を介して、振動子２３ｂの信号
とその共振周波数との関係が予め登録されているマイク
ロコンピュータ２７に出力される。

そして、速度検出は、ドツプラー信号の立ち下がりの周
波数を、どの振動子２３ｂから信号が出力され、どの振
動子２３ｂからは出力されていないかを上記マイクロコ
ンピュータ２７で検出することで、容易に算出すること
ができるものである。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、送信前方に対象物に対す
る送信用センサからの送信信号または受信用センサに対
する反射信号の一部を遮る遮蔽部材を設はス受信した反
射信号の強度が急峻に立ち下がる周波数を検出し、該周
波数に基づき速度を決定するようにしたことにより、受
信した反射信号の周波数特性は上記遮蔽部材の影響によ
って強度が急峻に立ち下がる部分が生じ、この立ち下が
りの周波数が速度に正確に比例することから、送信用セ
ンサおよび受信用センサにホーンなどの指向性を規制す
る付属装置が不要で、シンプルでコンパクトに構成でき
、正確に速度検出を行うことができるとともに、信頼性
の高い速度センサを得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における速度検出装置の概略
構成図、 第２図は送信用センサと受信用センサの具体的設置例を
示す要部断面図、 第３図は受信信号の周波数と信号強度との関係を示す特
性図、 第４図は立ち下がり周波数と対地速度との関係を示す特
性図、 第５図は他の実施例における速度検出装置の概略構成図
、 第６図は第５図の例で使用する受信用センサを示す斜視
図、 第７図は受信用センサの素子を示す正面図、第８図は同
断面図である。 １．２０・・・速度検出装置、２・・・・・・対象物（
路面）、３発振器、４・・・・・・送信用センサ、５，
２１・・・・・・受信用センサ、６・・・・・・遮蔽物
、１５．２７・・・・・・マイクロコンピュータ、１７
・・・・・・周波数検出手段、１８・・・・・・速度決
定手段、２３ｂ・・・・・・振動子、ω０・・・・・・
立ち下がり周波数、Ｂ・・・・・・ドツプラー信号。 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物に対して信号を送信する送信用センサと、
   対象物からの反射信号を受信する受信用センサと、送信
   前方において対象物に対する送信信号または反射信号の
   一部を遮る遮蔽部材と、受信した反射信号の強度が立ち
   下がる周波数を検出する周波数検出手段と、該周波数に
   基づき速度を決定する速度決定手段とを備えたことを特
   徴とする速度検出装置。