JPH03237381A - 超音波ドップラ式対地速度計 - 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） この発明は、超音波のドツプラ効果を利用した超音波ド
ツプラ式対地速度計に関する。

（従来の技術） 従来の超音波ドツプラ式対地速度計としては、例えば第
７図に示すようなものがある。

この図は、特開昭６０−７６６７８号公報に示された従
来の超音波ドツプラ式対地速度計における計測回路を示
したもので、図中２１は発振器で、２３は発振器２１か
らの超音波信号を増幅するドライブ回路、２２はドライ
ブ回路２３によって駆動される送波器、２６は路面２５
から乱反射して帰還した反射超音波２４を受波する受波
器である。

この受波器２６で受波された受信超音波信号をプリアン
プリファイア２７．アナログ掛算器２８゜ローパスフィ
ルタ２９．ゼロクロスコンパレータ３０、パルスカウン
タ３１を通した後、３２の車速演算回路にて車速か演算
されるように構成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の車両搭載用の超音波ド
ツプラ式対地速度計にあっては、超音波信号２４を受波
する受波器２６の受信感度の周波数帯域幅が第８図に示
すように、２０ＫＨｚ程度にしか拡げられない構成とな
っているとともに、その帯域幅を拡げる程受信感度が低
下する。

すなわち、例えば対象となる車両の検出速度範囲を０か
ら２５０Ｋｍ／ｈとすると、これに対応する検出受信用
周波数幅は、送信周波数１２０ＫＨｚ、超音波照肘ｒＱ
４５°の場合、下記■式より、約３４．７ＫＨｚとなる
。

Ｖ；対地速度　　ｆ。；送信周波数 θ；照射ｆｆ１Ｃ；音速 したがって、従来の超音波ドツプラ式対地速度計にあっ
ては、検出受信周波数幅が受波器６の受信感度帯域幅を
超えてしまうため、対象とする広い検出速度範囲に巨っ
て、高いレベルの信号を得ることかできず、それに伴っ
て対地速度の検出精度が悪化するという問題があった。

また、特開平１−１０７３２０号による超音波ドツプラ
式対地速度計、すなわち、受信されるドツプラ信号の周
波数を一定に保つ方法を採る上記対地速度計においても
、送波器の高い送信音圧を発生する帯域幅が２０ＫＨｚ
程度であるため、上記従来例と同様の問題が発生する。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、車両速
度の検出範囲を拡げ、かつ、検出信号のレベルを向上さ
せることのできる超音波ドツプラ式対地速度計を提供す
ることを１−」的とする。

（課題を解決するための手段〉 この発明は、」二記課題を解決するために、第１図のよ
うに構成されており、送信手段ａは、車両前方の路面に
対して所定の角度で斜め方向に向け対地速度を検出する
ための超音波信号が送信されれる。

受信手段すでは、」二記路面から反射された超音波信号
が受信されるとともに、入力される超音波信号に対して
少なくとも第１の共振点及び第２の共振点を備えている
。

車速演算手段Ｃては、−に記受信手段すにおいて検出さ
れる対地速度の検出信号に応じて車速が演算される。

車速判断子役ｄでは、上記演算手段Ｃにて演算された車
速値から車速を判断するとともに、上記受信手段の第１
．第２のｊ（振点がＨ在する共振周波数のいずれかの周
波数を指定する。

送信周波数変更手段ｅでは、上記車速’ｔ’ｌＪ断手段
ｄにて指定された周波数を−に記送信子役ａに対して送
信周波数として入力・制御する。

（作用） この発明に係る超音波ドツプラ式対地速度計は、第１の
ｊ（振点と第２のＪ（振点とを有する超音波受信手段を
用いるとともに、検出される速度領域を２つに分け、そ
のうち一方における受信周波数を第１の共振点、他方に
おける受信周波数を第２の共振点とすることにより、車
両速度の検出範囲を拡げ、かつ、検出信号のレベルを向
トさせ、このことにより車両速度のより正確な；を計Ｊ
を可能にすることができる。

（実施例の説明） 以下、この発明に係る超音波ドツプラ式対地速度計の一
実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はこの発明が適用される超音波ドツプラ式対地速
度計の基本回路構成を示すブロック図である。

第１図において、発振器１は後述する送信周波数制御回
路によって決定された送信周波数の信号を発生し、ドラ
イブ回路３は上記の信号を増幅し、その出力で送波器２
を駆動させ、送波器２は上記の信号の波長を形成する超
音波信号４を発生し、その超音波信号４を路面５に向け
て放射する。

図中、受波器６は、第１のＪ（振点（以下、主共振点略
記する）Ｆと第２の共振点（以下、副共振点と略記する
）Ｆ′をＨしている車載搭載用の密閉構造型超音波受波
器で、その共振周波数特性として第５図に示すような受
信感度特性を有しており、上記の超音波信号４が路面５
にあたって乱反射した反射波信号を受信する。

この受波器６が受信した受信信号は、プリアンプ７で増
幅されて掛算機８へ送られ、掛算機８では、発振器１の
発振周波数と−に記受信信号の周波数とを掛算して両者
の差分を求める。

こうして、掛算機８て求められた信号を、ローパスフィ
ルタ９に通して不良なノイズを除去した後、ゼロクロス
コンパレータ１０によってドツプラ信号成分を波形成形
し、パルスカウンタ１１て、その周波数を読み取る。

上記バルスカウタ１１で読み取られたドツプラ信号の周
波数を車速演算手段である車速演算回路１２で車速値に
変換する。

図中１３は、車速演算回路１２て演算された車速値から
予め設定しておいた上記２挿の信号の受信周波数のうち
一方を選択するとともに、車速演算回路１２の車速演算
回路中の受信周波数パラメータを指定する車速判断手段
である受信周波数選択回路である。

また、１４は、車速演算回路１２において演算された車
速値と」１記受信周波数選択回路１３て選択された周波
数の値から発振器１が発生する送信周波数の制御信号を
、発振器１に対して入力・制御する送信周波数変更手段
である送信周波数制御回路である。

なお、上記密閉構造型の超音波受波器６は、共振周波数
特性として第３図に示したように、主共振点Ｆと副ＪＩ
ミ振点Ｆ′とをｈ゛することが多く、従来の（例えば、
特廟’Ｐ　１−１０７３２０５号）の受信周波数固定式
の対地速度：１などは、」二記の２つのＪ１ミ振点のう
ち一方しか超音波受波器が利用しない構成となっている
が、この発明にいおいては上記２つの共振点を積極的に
利用した構成となっている。

次に、この発明の詳細な説明する。

この実施例では、超音波受波器６に固定される受信周波
数を１３０ＫＨｚ、照射角を４５’、音速１２４８ｋｍ
／ｈ（気温２５℃）とした場合を前提として説明する。

まず、超音波受波器６において、検出する車両の速度範
囲を２つの領域に分割する。

ここでは、−例として１４０ｋｍ／ｈをその境界速度と
し、下記■式に基づき、」二記２つの速度領域（イ）、
（ロ）において送信周波数が各々制御されるようになっ
ている。

Ｖ；対地速度　　ｆ、、　　（Ｖ）　　；送信周波数θ
；照射角　　　Ｃ；音速 ２５０Ｋｍ／ｈ時） すなわち、（イ）０から１４０ｋｍ／ｈの速度領域の間
では、受信周波数が第３図で示す１３０ＫＨｚ（主共振
点Ｆ）に固定されるように、車速に応じて送信周波数を
１３０　ＫＨｚ　（Ｏｋｍ／　ｈ時）から１１０．９Ｋ
Ｈｚ　（１４０１ｏａ／ｈ時）の間で制御する。

次に、（ロ）１４０から２５０ｋｍ／ｈの速度領域の間
では、受信周波数選択回路１３で、受信数波数が選択さ
れた後、受信周波数が第３図に示すように１４０ＫＨｚ
に固定（副」（転意Ｆ−）されるように送信周波数制御
回路１４にて制御される。

つまり、この実施例では、車両の車速を低速域と高速域
とで分割し、各速度領域の間で固定される受信周波数を
変更することにより、第２図で示す２０ＫＨｚという狭
い送信周波数帯域を有効に活用できることになる。

さらに、この実施例では、検出される車両の速度範囲を
拡大することかできるが、これとは別に送信音圧特性が
第２図に示したものよりも周波数帯域が狭いかわりに送
信音圧がより高い送波器２を用いれば、検出速度範囲が
この実施例のものに比べ若干狭くはなるものの、ドツプ
ラ信号レベルを従来の検出方法に比べて向上させること
ができる。

さらに、ドツプラ信号の検出方式として、受信周波数固
定方式を採っているため、以下のような効果がある。

すなわち、上記受信周波数固定方式によれば、第５図に
示すドツプラシフト周波数Ｆｄを、第３図に示すゼロク
ロスコンパレータ９から出力される信号のゼロクロス数
から求めるわけであるが、第５図の信号には、第４図中
の斜線部分に示した様々な周波数成分が含まれている。

従って、第４図で示すように検出されるドツプラ信号の
帯域幅Ｆｗか狭い程、第６図に示した信号に含まれるド
ツプラシフト周波数Ｆｄ以外の余分な周波数成分が減る
ことになり、第３図で示すカウンタパルス１１にて検出
するパルスカウト数（ドツプラシフト周波数に相当する
）と真のドツプラシフト周波数Ｆｄとのずれが小さくな
る。

つまり、信号帯域幅Ｆｗに値が小さい程、検出される車
速精度が向トする。

さらに、受信周波数を固定するというドツプラ信号検出
方式では、第３図のような共振Ｑ値の大きい超音波受波
器６を用いることができるため、その受波器６そのもの
がドツプラ信号に対するバンド・バス・フィルタ機能を
もつことになる。

これに対して、従来の送信周波数を固定する方式では、
第８図に示したような広帯域の受波器２２を使用するた
め、上述したようなフィルタ機能は期待できない。

このため、第６図で示すように、上記両方式では、信も
帯域幅ｆｗに大幅な差異が生じる。

このように、受信周波数固定方式を採った方が、受信帯
域幅ｆｗを狭めることができるため、車両の速度計測精
度を向−Ｌさせることができる。

（発明の効果） この発明に係る超音波ドツプラ式対地速度計は、上記の
如く、少なくとも第１の共振点と第２の共振点とを有す
る＃ｉ！音波受信手段と、検出される車速に応じて上記
共振点のうちいずれかの周波数を指定する車速１′１１
断手段と、この車速判断手段にて指定された送信周波数
を送信手段に対して入力・制御する送信周波数変更手段
とを備えている構成であるため、車両の速度の検出範囲
を拡げることができ、かつ、検出される信号レベルの向
上を図ることかでき、これにより車両速度の正確な計測
ができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
に係る超音波ドツプラ式対地速度計の一実施例の基本回
路構成を示すブロック図、第３図はこの発明で使用する
超音波送波器の周波数特性図、第４図はこの発明で使用
する受波器の周波数特性図、第５図はこの発明にて検出
される周波数空間におけるドツプラ信号の帯域幅を示す
特性図、第６図は検出ドツプラ信号の特性図、第７図は
この発明と従来例との信号帯域幅ｆｗの比較を示す説明
図、第８図は従来の超音波ドツプラ式対地速度計におけ
る基本回路構成を示すブロック図、第９図は従来例で使
用する超音波受波器の受信感度特性図である。 １・・・・・・発振器 ２・・・・・・送波器 ４・・・・・・超音波 ５・・・・・・路面 ６・・・・・・超音波受波器（受信手段）１２・・・車
速演算回路（車速演算手段）１３・・・受信周波数選択
回路（車速判断手段）１４・・・送信周波数制御回路（
送信周波数変更手段）Ｆ・・・・・・主共振点（第１の
共振点）Ｆ−・・・副共振点（第２の共振点）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両前方の路面に対して所定の角度で斜め方向に向
   け対地速度を検出するための超音波信号を送信する送信
   手段と、 上記路面から反射された超音波信号を受信するとともに
   、入力される超音波信号に対して少なくとも第１の共振
   点及び第２の共振点を有する受信手段と、 この受信手段にて検出される対地速度の検出信号に応じ
   て車速を演算する車速演算手段と、この演算手段にて演
   算された車速値から車速を判断するとともに、上記受信
   手段の第１，第２の共振点が存在する共振周波数のいず
   れかの周波数を指定するための車速判断手段と、 この車速判断手段にて指定された周波数を上記送信手段
   に対して送信周波数として入力・制御する送信周波数変
   更手段と、 を備えていることを特徴とする超音波ドップラ式対地速
   度計。