JPH0357985A - 超音波ドップラ方式対地車速計 - Google Patents
超音波ドップラ方式対地車速計Info
- Publication number
- JPH0357985A JPH0357985A JP19261189A JP19261189A JPH0357985A JP H0357985 A JPH0357985 A JP H0357985A JP 19261189 A JP19261189 A JP 19261189A JP 19261189 A JP19261189 A JP 19261189A JP H0357985 A JPH0357985 A JP H0357985A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- doppler
- vehicle speed
- signal
- frequency
- irradiation angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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、超音波ドップラ方式対地車速計の計測精度の
向上技術に関する． 〔従来の技術〕 従来の超音波ドップラ式速度計としては、例えば特開昭
６０−７６６７８号公報に記載されているものがある． 第２図は上記の速度計の構或を示すブロック図である． 第２図において、発振器１は所定波長の信号を発生し、
ドライブ手段３は上記の信号を増幅してその出力で送波
器２を邸動する。送波器２は、例えば圧電型の送波器で
あり、上記の信号の波長を持った超音波信号４を発生し
、それを路面５に向けて放射する。
向上技術に関する． 〔従来の技術〕 従来の超音波ドップラ式速度計としては、例えば特開昭
６０−７６６７８号公報に記載されているものがある． 第２図は上記の速度計の構或を示すブロック図である． 第２図において、発振器１は所定波長の信号を発生し、
ドライブ手段３は上記の信号を増幅してその出力で送波
器２を邸動する。送波器２は、例えば圧電型の送波器で
あり、上記の信号の波長を持った超音波信号４を発生し
、それを路面５に向けて放射する。
また、受波器６は、上記の超音波信号４が路面５に当た
って乱反射した反射゛波信号を受信する。
って乱反射した反射゛波信号を受信する。
プリアンプ７はその受信信号を増幅し、掛算器８へ送る
。掛算器８は発振器１の発振周波数と受信信号の周波数
とを掛算して両者の差分を求める。
。掛算器８は発振器１の発振周波数と受信信号の周波数
とを掛算して両者の差分を求める。
この掛算器８の出力信号をローパスフィルタ９に通して
不要なノイズを除去した後、ゼロクロスコンパレータ１
０によってドップラ信号成分を波形整形し、パルスカウ
ンタ１１でその周波数を読み取る。そして車速演算回路
１２でドップラ信号の周波数を車速に変換する． 上記のドップラ効果によって変化した周波数或分、すな
わちドップラシフト周波数ｆｄは，発振周波数をｆ０、
音速をＣ，車速をＶ、路面に対する超音波の照射角をθ
とした場合に， ｆｄ：２ｖｆ．・ｃｏｓθ／Ｃ ・ （１）で示され
る． 上記（１）式において、ｆ０、Ｃおよびθはそれぞれ一
定値であるから，ドップラシフト周波数ｆｄを求めるこ
とによって車速Ｖを求めることが出来る． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のごとき従来の超音波ドップラ式速度計においては
、前記（１）式における照射角θは、固定された一定値
としていた。
不要なノイズを除去した後、ゼロクロスコンパレータ１
０によってドップラ信号成分を波形整形し、パルスカウ
ンタ１１でその周波数を読み取る。そして車速演算回路
１２でドップラ信号の周波数を車速に変換する． 上記のドップラ効果によって変化した周波数或分、すな
わちドップラシフト周波数ｆｄは，発振周波数をｆ０、
音速をＣ，車速をＶ、路面に対する超音波の照射角をθ
とした場合に， ｆｄ：２ｖｆ．・ｃｏｓθ／Ｃ ・ （１）で示され
る． 上記（１）式において、ｆ０、Ｃおよびθはそれぞれ一
定値であるから，ドップラシフト周波数ｆｄを求めるこ
とによって車速Ｖを求めることが出来る． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のごとき従来の超音波ドップラ式速度計においては
、前記（１）式における照射角θは、固定された一定値
としていた。
しかし、実際の車両においては．車両のピッチングによ
って車体と路面との角度が変化するため、車体に固定さ
れている送波器２の路面に対する角度，すなわち照射角
θが車体のピッチング角度に応じて変化する．そのため
、照射角０の変動に基づく計８ｍ誤差が生じるという問
題があった。例えば，照射角４５６の場合には、ピッチ
ング角度の変動に基づく計８１！ｌ誤差は概ね±４．５
％であると見込まれる． 上記の問題を解決するためには，車体のピッチング角度
を検出するセンサを設け、ピッチングに応じて実際の照
射角θを算出し，その値を用いて車速を算出すれば良い
。しかし、上記のごとき特殊なセンサを設けるとコスト
が増加し、かつ取付け場所や取付け工数、検査工数等の
増加をもたらすという問題が生じる． 本発明は，上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、特別なセンサ等を追加すること
なしに、照射角θの変動による誤差を低減することの出
来る超音波ドップラ方式対地車速計を提供することを目
的とする．〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達或するため、本発明においては、特許請
求の範囲に記載するように構成している．すなわち，本
発明においては、ドップラシフト周波数とドップラ信号
の帯域幅とから実際の照射角を演算し、それを用いて正
確な対地車速を算出するように構成したものである． 上記のドップラシフト周波数とドップラ信号の帯域幅と
は、共に通常の受波器で受信した超音波信号から算出す
ることが出来るので、簡単な電子回路を追加するだけで
，特別なセンサ等を設けることなしに照射角の変動によ
る誤差を低減することが出来る． 〔実施例〕 第１図は、本発明の一実施例のブロック図である． 第１図において，発振器１は所定波長の信号を発生し，
ドライブ手段３は上記の信号を増幅してその出力で送波
器２を翻動する．送波器２は、例えば圧電型の送波器で
あり、上記の信号の波長を持った超音波信号４を発生し
、それを路面５に向けて放射する． また、受波器６は、上記の超音波信号４が路面５に当た
って乱反射した反射波信号を受信する。
って車体と路面との角度が変化するため、車体に固定さ
れている送波器２の路面に対する角度，すなわち照射角
θが車体のピッチング角度に応じて変化する．そのため
、照射角０の変動に基づく計８ｍ誤差が生じるという問
題があった。例えば，照射角４５６の場合には、ピッチ
ング角度の変動に基づく計８１！ｌ誤差は概ね±４．５
％であると見込まれる． 上記の問題を解決するためには，車体のピッチング角度
を検出するセンサを設け、ピッチングに応じて実際の照
射角θを算出し，その値を用いて車速を算出すれば良い
。しかし、上記のごとき特殊なセンサを設けるとコスト
が増加し、かつ取付け場所や取付け工数、検査工数等の
増加をもたらすという問題が生じる． 本発明は，上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、特別なセンサ等を追加すること
なしに、照射角θの変動による誤差を低減することの出
来る超音波ドップラ方式対地車速計を提供することを目
的とする．〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達或するため、本発明においては、特許請
求の範囲に記載するように構成している．すなわち，本
発明においては、ドップラシフト周波数とドップラ信号
の帯域幅とから実際の照射角を演算し、それを用いて正
確な対地車速を算出するように構成したものである． 上記のドップラシフト周波数とドップラ信号の帯域幅と
は、共に通常の受波器で受信した超音波信号から算出す
ることが出来るので、簡単な電子回路を追加するだけで
，特別なセンサ等を設けることなしに照射角の変動によ
る誤差を低減することが出来る． 〔実施例〕 第１図は、本発明の一実施例のブロック図である． 第１図において，発振器１は所定波長の信号を発生し，
ドライブ手段３は上記の信号を増幅してその出力で送波
器２を翻動する．送波器２は、例えば圧電型の送波器で
あり、上記の信号の波長を持った超音波信号４を発生し
、それを路面５に向けて放射する． また、受波器６は、上記の超音波信号４が路面５に当た
って乱反射した反射波信号を受信する。
次に，受信されたドップラ信号はプリアンプ７で増幅さ
れた後、高速フーリエ変換器１３においてフーリエ変換
される． また，ドップラシフト周波数検知器ｌ４はフーリエ変換
によって得られた情報からドップラシフト周波数を検出
し、ドップラ信号帯域幅検出器１５はフーリエ変換によ
って得られた情報からドップラ信号帯域幅を検出する。
れた後、高速フーリエ変換器１３においてフーリエ変換
される． また，ドップラシフト周波数検知器ｌ４はフーリエ変換
によって得られた情報からドップラシフト周波数を検出
し、ドップラ信号帯域幅検出器１５はフーリエ変換によ
って得られた情報からドップラ信号帯域幅を検出する。
また，実照射角演算器ｌ６は、ドップラシフト周波数と
ドップラ信号帯域幅から、音波の路面に対する照射角を
演算する（詳細後述）．また、車速演算器１７は、実照
射角演算器１６で求めた実照射角とドツプラシフト周波
数検出器１４で検出したドツプラシフト周波数とによっ
て，車速を演算する． 〔作 用〕 超音波ドップラ方式速度計における送信音波周波数をｆ
。，音波の路面に対する照射角をθ、音速をＣ，車速を
Ｖとすれば、上記ドツプラシフト周波数検出器ｌ４で検
出されるドツブラシフト周波数ｆｄは、近似的に前記（
１）式のように表される． また，ドップラ信号帯域幅検出器１５で検出される帯域
幅ｆｗは下記（２）式のように表される．なお、ここで
いう帯域幅とは、信号のピークレベル−１２ｄＢとなる
周波数幅として定義されているが、−６ｄＢ或いは−３
ｄＢであっても構わない． ｆｗ：４ｖｆ，・ｓｉｎθ・ｓｉｎ （ｖ’Ｔ ａ ）
／ Ｃ − （ ２ ）なお、上記（２）式において
、αは、超音波送波＃ｌ２の正面のメインビームに対し
て音圧が半分になる角度、すなわち半減半角を示す。こ
の値αは各送波器固有の値である． ところで、車体にピッチングが生じて車体と路面とのな
す角度が変化すると，実照射角は基準となる静止時の照
射角にピッチング角θ′が加わったものとなる．このピ
ッチングによる計測速度誤差は、静止時の照射角が４５
″の場合でおよそ±４．５％と見込まれる． 上記のピッチングの影響による計測精度の悪化を防ぐた
めに、第１図の実施例においては，前記（１）式と（２
）式から，実照射角θを求め、それを用いて車速を演算
するように構成している．すなわち、前記（１） 、（
２）式において，変数はｆｗ．ｆｄ．ｖおよびθである
から、両式からＶを消去すれば、θをｆｗとｆｄとで表
すことが出来る．そしてドップラシフト周波数検出器１
４で求めたドップラシフト周波数ｆｄと、ドツプラ信号
帯域幅検出器１５で求めたドップラ信号帯域＠ ｆ ｗ
を用いれば，実照射角θを求めることが出来る． 前記（１〉式と（２）式からＶを消去してθを求めるに
は、（１）式／（２）式を計算することによって下記（
３）式のように求めることが出来る。
ドップラ信号帯域幅から、音波の路面に対する照射角を
演算する（詳細後述）．また、車速演算器１７は、実照
射角演算器１６で求めた実照射角とドツプラシフト周波
数検出器１４で検出したドツプラシフト周波数とによっ
て，車速を演算する． 〔作 用〕 超音波ドップラ方式速度計における送信音波周波数をｆ
。，音波の路面に対する照射角をθ、音速をＣ，車速を
Ｖとすれば、上記ドツプラシフト周波数検出器ｌ４で検
出されるドツブラシフト周波数ｆｄは、近似的に前記（
１）式のように表される． また，ドップラ信号帯域幅検出器１５で検出される帯域
幅ｆｗは下記（２）式のように表される．なお、ここで
いう帯域幅とは、信号のピークレベル−１２ｄＢとなる
周波数幅として定義されているが、−６ｄＢ或いは−３
ｄＢであっても構わない． ｆｗ：４ｖｆ，・ｓｉｎθ・ｓｉｎ （ｖ’Ｔ ａ ）
／ Ｃ − （ ２ ）なお、上記（２）式において
、αは、超音波送波＃ｌ２の正面のメインビームに対し
て音圧が半分になる角度、すなわち半減半角を示す。こ
の値αは各送波器固有の値である． ところで、車体にピッチングが生じて車体と路面とのな
す角度が変化すると，実照射角は基準となる静止時の照
射角にピッチング角θ′が加わったものとなる．このピ
ッチングによる計測速度誤差は、静止時の照射角が４５
″の場合でおよそ±４．５％と見込まれる． 上記のピッチングの影響による計測精度の悪化を防ぐた
めに、第１図の実施例においては，前記（１）式と（２
）式から，実照射角θを求め、それを用いて車速を演算
するように構成している．すなわち、前記（１） 、（
２）式において，変数はｆｗ．ｆｄ．ｖおよびθである
から、両式からＶを消去すれば、θをｆｗとｆｄとで表
すことが出来る．そしてドップラシフト周波数検出器１
４で求めたドップラシフト周波数ｆｄと、ドツプラ信号
帯域幅検出器１５で求めたドップラ信号帯域＠ ｆ ｗ
を用いれば，実照射角θを求めることが出来る． 前記（１〉式と（２）式からＶを消去してθを求めるに
は、（１）式／（２）式を計算することによって下記（
３）式のように求めることが出来る。
ｔａｎθ＝ ｆ ｗ／ （ ２ ｆ ｄ−ｓｉｎ（ｖ’
Ｔ （Ｅ））θ＝ｔａｎ−”（ｆ ｗ／ （ ２ ｆ
ｄ−ｓｉｎ（ｖ’丁ａ）））＝（３）第１図の実照射角
演算器ｌ６は、上記（３）式の演算を行なうものである
。
Ｔ （Ｅ））θ＝ｔａｎ−”（ｆ ｗ／ （ ２ ｆ
ｄ−ｓｉｎ（ｖ’丁ａ）））＝（３）第１図の実照射角
演算器ｌ６は、上記（３）式の演算を行なうものである
。
上記（３）式の演算で求めた実照射角θは、ピッチング
の影響による変動分をも含んだ値である．次に、上記の
ようにして求めた実照射角θと、ドップラシフト周波数
検出器１４で求めたドツプラシフト周波数ｆｄの値とに
よって、車速演算器１７において下記（４）式に基づい
て車速Ｖの演算を行う， ｖ＝ｆｃｌｃ／２ｆ，・ｃｏｓθ・ （４）上記の演算
で用いた実照射角θの値は，ピッチングの影響による変
動分をも含んだ値、すなわち実際の照射角であるから、
（４）式で求めた車速の値は、ピッチングによる誤差を
補正した値となる． 〔発明の効果〕 以上説明したごとく、本発明においては、ドップラシフ
ト周波数とドップラ信号の帯域幅から実際の照射角を演
算し、それを用いて対地車速を算出するように構成して
いるので、車両のピッチングによって生じる照射角の変
動分を補正することができ，より精度の高い速度計測を
行うことができる、という効果が得られる．
の影響による変動分をも含んだ値である．次に、上記の
ようにして求めた実照射角θと、ドップラシフト周波数
検出器１４で求めたドツプラシフト周波数ｆｄの値とに
よって、車速演算器１７において下記（４）式に基づい
て車速Ｖの演算を行う， ｖ＝ｆｃｌｃ／２ｆ，・ｃｏｓθ・ （４）上記の演算
で用いた実照射角θの値は，ピッチングの影響による変
動分をも含んだ値、すなわち実際の照射角であるから、
（４）式で求めた車速の値は、ピッチングによる誤差を
補正した値となる． 〔発明の効果〕 以上説明したごとく、本発明においては、ドップラシフ
ト周波数とドップラ信号の帯域幅から実際の照射角を演
算し、それを用いて対地車速を算出するように構成して
いるので、車両のピッチングによって生じる照射角の変
動分を補正することができ，より精度の高い速度計測を
行うことができる、という効果が得られる．
第１図は本発明の一実施例のブロック図，第２図は従来
の超音波ドップラ式対地速度計のブロック図である． 〈符号の説明〉 １・・・発振器 ２・・・送波器 ３・・・ドライブ回路 ４・・・超音波 ５・・・路面 ６・・・受波器 ７・・・プリアンプリ ８・・・掛算器 ９・・・ローバスフィルタ １０・・・ゼロクロスコンパレータ １ｌ・・・パルスカウンタ ｌ２・・・車速演算回路 １３・・・高速フーリエ変換器 １４・・・ドップラシフト周波数検出器１５・・・ドッ
プラ信号帯域幅検出器 ｌ６・・・照射角演算器 １７・・・車速演算器
の超音波ドップラ式対地速度計のブロック図である． 〈符号の説明〉 １・・・発振器 ２・・・送波器 ３・・・ドライブ回路 ４・・・超音波 ５・・・路面 ６・・・受波器 ７・・・プリアンプリ ８・・・掛算器 ９・・・ローバスフィルタ １０・・・ゼロクロスコンパレータ １ｌ・・・パルスカウンタ ｌ２・・・車速演算回路 １３・・・高速フーリエ変換器 １４・・・ドップラシフト周波数検出器１５・・・ドッ
プラ信号帯域幅検出器 ｌ６・・・照射角演算器 １７・・・車速演算器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 路面に対して所定の照射角で斜めに超音波信号を送出す
る超音波送信手段と、路面から反射された超音波信号を
受信する超音波受信手段と、ドップラ効果によって上記
超音波信号に生じた周波数変化から対地速度を演算する
演算手段とを備え、車両に搭載される超音波ドップラ方
式対地車速計において、 受信信号からドップラシフト周波数を演算する第１の手
段と、 受信信号からドップラ信号の帯域幅を演算する第２の手
段と、 上記両手段で求めたドップラシフト周波数とドップラ信
号の帯域幅から実際の照射角を演算する第３の手段と、 上記第１の手段で求めたドップラシフト周波数と上記第
３の手段で求めた実際の照射角から対地車速を演算する
第４の手段と、 を備え、車両の傾斜によって生じる照射角の変動分を補
正することを特徴とする超音波ドップラ方式対地車速計
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19261189A JPH0357985A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 超音波ドップラ方式対地車速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19261189A JPH0357985A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 超音波ドップラ方式対地車速計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0357985A true JPH0357985A (ja) | 1991-03-13 |
Family
ID=16294141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19261189A Pending JPH0357985A (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 超音波ドップラ方式対地車速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0357985A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0545459A (ja) * | 1991-08-12 | 1993-02-23 | Toyota Motor Corp | ドツプラ式対地車速検出装置 |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP19261189A patent/JPH0357985A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0545459A (ja) * | 1991-08-12 | 1993-02-23 | Toyota Motor Corp | ドツプラ式対地車速検出装置 |
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