JPH04105084A - 路面状態検出装置 - 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〕 本発明は路面状態検出装置、特に超音波を利用した路面
状態検出装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車の走行制御を行う上で、現在走行中の路面の状態
は、重要な制御パラメータとなる。路面状態を表現する
物理量としては、通常、路面の凹凸の程度を定量的に示
した値が用いられている。

このような路面状態を検出する装置として、般に、２と
おりの装置か用いられている。第１の装置は、超音波パ
ルスを利用した装置であり、超音波パルスを路面に垂直
な方向から発射し、路面からの反射パルスを受信する。

そしてこのパルスの往復時間を測定することにより、車
両と路面との距離を求めるものである。路面の凹凸は、
路面との間の距離の微小変化として検出される。第２の
装置は、超音波をパルスではなく連続波として路面に垂
直な方向から発射し、路面からの反射波を受信する。そ
して、この反射波の強度に基づいて路面の凹凸に関する
情報を得ようとするものである。この場合、路面の凹凸
か少なく滑らかになるほど、反射波の強度は強くなる。

この原理による検出装置は、たとえば特開昭６２−１２
６３７７号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の装置には、車両振動の影
響が検出値に現われ、路面状態の正確な検出ができない
という問題がある。すなわち、前述の第１の装置では、
自動車の振動により車体と路面との距離か変化するため
、この車両振動の影響がそのまま検出誤差として現れて
しまう。これに対し、前述の第２の装置は、車体と路面
との距離を検出しているのではないが、この距離が変動
すると反射波の強度に影響か出てくる。距離が長くなれ
ば、それたけ反射波が減衰してしまうのである。したが
って、やはり車両信号の影響を間接的に受けることにな
る。

そこで本発明は、車両振動の影響を受けずに、路面状態
の正確な検出を行うことのできる路面状態検出装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

（１）　　本願節１の発明に係る路面状態検出装置は、
路面に向けて超音波を送信する手段と、路面から正反射
されてくる超音波を受信して正反射信号を発生する手段
と、路面から乱反射されてくる超音波を受信して乱反射
信号を発生する手段と、正反射信号を用いて、乱反射信
号に含まれている車両振動成分を相殺する演算を行い、
車両振動成分を含まない路面状態検出信号を出力する手
段と、を設けたものである。

（２）　　本願節２の発明に係る路面状態検出装置は、
路面に向けて超音波を送信する手段と、路面から正反射
または乱反射されてくる超音波を信号として受信する手
段と、受信した信号に対してＡＭ検波を行う手段と、こ
のＡＭ検波された信号のうち所定周波数以下の成分を除
去するフィルタ手段と、を設け、このフィルタ手段を通
過した信号を路面状態検出信号として出力するようにし
たものである。

（３）　　本願節３の発明に係る路面状態検出装置は、
路面に向けて超音波パルスを送信する送信手段と、路面
から正反射または乱反射されてくる超音波パルスを信号
として受信する受信手段と、受信した信号に対してＡＭ
検波を行う検波手段と、送信手段による送信時から受信
手段による受信時までの時間が所定範囲内であった場合
のみ、検波手段が検波した信号を路面状態検出信号とし
て出力するゲート手段と、を設けたものである。

（４）　　本願節４の発明に係る路面状態検出装置は、
路面に向けて超音波パルスを送信する送信手段と、路面
から正反射または乱反射されてくる超音波パルスを信号
として受信する受信手段と、受信した信号に対してＡＭ
検波を行う検波手段と、送信手段による送信時から受信
手段による受信時までの時間に基づいて、検波手段が検
波した信号を補正し、補正後の信号を路面状態検出信号
として出力する補正手段と、を設けたものである。

（５）　　本願第５の発明に係る路面状態検出装置は、
路面に向けて周波数ｆｏの超音波を送信する手段と、路
面から正反射されてくる超音波を信号として受信する手
段と、受信した信号の各周波数成分に対して周波数ｆｏ
をピークとする重みづけをする手段と、この重みづけ後
の信号に対してＡＭ検波を行う手段と、を設け、検波後
の信号を路面状態検出信号として出力するようにしたも
のである。

〔作　用〕

（１）　　路面に超音波を発射した場合、路面には正反
射波と乱反射波（散乱波）とが生じ、両者の発生割合は
、路面の凹凸により定まる。すなわち、路面か鏡面のよ
うな滑らかな面であれば、はとんとか正反射波となる。

一方、超音波の波長のオダーの凹凸か多数形成されたい
わゆるさらさらの面であれば、はとんどが乱反射となる
。したがって、正反射波も乱反射波も、ともに路面状態
を示す情報をもっていることになり、この情報はともに
車両振動の影響を受けたものとなる。しかしながら、路
面状態を示す情報が含まれている周波数帯は、正反射波
と乱反射波とでは異なる。本願第１の発明に係る路面状
態検出装置は、この性質に着目し、正反射波のもつ情報
を用いて乱反射波のもつ情報に含まれている車両振動成
分を相殺する演算を行い、振動成分を含まない正確な路
面状態検出信号を得るようにしたものである。

（２）　　通常、車両の振動成分はたとえば１００Ｈｚ
といった所定の値より低い周波数帯に分布している。そ
こで、本願第２の発明に係る路面状態検出装置では、受
信した反射波から得られる信号をフィルタに通し、車両
の振動成分に関連した低い周波数成分を除去するように
し、振動成分を含まない正確な路面状態検出信号を得る
ようにしたものである。

（３）　　車両の振動は、車体と路面との間の距離の変
動である。そこで、この距離が所定の許容範囲内にある
場合のみ、反射波から路面状態に関する情報を得るよう
にすれば、誤差の少ない検出結果が得られる。別言すれ
ば、車体と路面との距離が大きく開いたり、あるいは極
端に接近したりした場合は、反射波から得られる情報は
誤差を大きく含むものになるので、このような情報は用
いないで捨てるようにすればよい。本願第３の発明に係
る路面状態検出装置は、超音波をパルスの形で路面に送
信し、車体と路面との間の距離を、超音波パルスの往復
時間に基づいて認識している。そして、この往復時間が
所定の範囲内にあるときは、反射波が正確な路面状態の
情報を含んでいるものと判断してこれを検出に利用し、
所定範囲外にあるときは、反射波が誤差を多分に含んで
いるものと判断してこれを捨てるという処理を行ってい
る。

（４）　　車両の振動により、正確な路面状態の検出が
できなくなるのは、車体と路面との間の距離が変動する
ため、超音波の伝播距離が変動し、伝播時の減衰量が変
動するためである。反射波の強度に基づいて路面状態を
検出するという検出原理を採る限り、車両振動が検出結
果へ影響を与えることは避けられない。しかしながら、
車体と路面との間の距離が検出できれば、この距離に応
じた伝播による減衰量を演算することができる。本願第
４の発明に係る路面状態検出装置は、超音波をパルスの
形で路面に送信し、車体と路面との間の距離を、超音波
パルスの往復時間に基づいて検出している。そして、こ
の検出した距離から超音波の減衰量を演算し、この減衰
量に基づいて反射波の強度に補正を行っている。この補
正により、車両振動の影響は相殺され、振動成分を含ま
ない正確な路面状態検出信号を得ることができる。

（５）　　路面に周波数ｆ。の超音波を送信すると、こ
の路面からは路面の平滑度に応じた強さをもった、同じ
周波数ｆ。の正反射波が発生する。ところが、振動が生
している車両から、この正反射波を観測すると、ドツプ
ラ効果により周波数がシフトして観測されることになる
。実際の車両振動は様々な周波数の振動を含んでおり、
車両から観測される正反射波はかなりの範囲に周波数が
分布した波になる。本願第５の発明に係る路面状態検出
装置は、この観測される正反射波の各周波数成分に対し
て周波数ｆｏをピークとする重みづけをすることにより
、車両振動の成分を減少させるようにしている。これに
より、振動成分の影響の少ない正確な路面状態検出信号
を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本願の５つの発明を、それぞれ図示する実施例に
基づいて順に説明する。

（１）　　本願第１の発明の実施例 第１図は本願第１の発明の一実施例に係る路面状態検出
装置の構成を示すブロック図である。ここに図示する構
成要素は、すべて車両に搭載されることになる。超音波
発生源１０は、周波数ｆ。

の電気信号を発生する装置であり、この電気信号に基づ
いて、送信器２１および３１は路面に周波数ｆｏの超音
波を送信する。路面上では、この超音波に基づいて、正
反射波と乱反射波が生じる。

受信器２２は、送信器２１から送信された超音波のうち
の正反射波を受けるのに適当な位置に配置され、受信器
３２は、送信器３１から送信された超音波のうちの乱反
射波を受けるのに適当な位置に配置される。別言すれば
、発信器２１と受信器２２の組み合わせは、路面におけ
る入射角と反射角とが等しくなるような相互位置に配置
され、発信器３１と受信器３２の組み合わせは、路面に
おける入射角と反射角とが等しくならないような相互位
置に配置される。一般に、乱反射波は半球状に路面から
広がってゆくので、受信器３２の配置には、受信器２２
の配置のような厳密な方向性は必要ない。

受信器２２は、受は取った超音波を電気信号に変換し、
これを正反射信号として信号処理ユニット２３に与え、
受信器３２は、受は取った超音波を電気信号に変換し、
これを乱反射信号として信号処理ユニット３３に与える
。信号処理ユニット２３３３内には、与えられた各信号
を増幅する増幅回路と、与えられた各信号から周波数ｆ
。の成分を除去するフィルタ回路と、このフィルタ回路
を通った各信号に対してＡＭ検波を行う検波回路と、が
内蔵されている。このような信号処理が施された正反射
信号および乱反射信号は、演算ユニット４０に与えられ
る。

演算ユニット４０には、入力段にＡ／Ｄ変換器が用意さ
れており、正反射信号は正反射デジタル信号として、乱
反射信号は乱反射デジタル信号として、それぞれ演算ユ
ニット４０の内部に取り込まれる。演算ユニット４０の
内部では、正反射デジタル信号および乱反射デジタル信
号のそれぞれについての高速フーリエ変換処理が行われ
る。正反射デジタル信号をフーリエ変換して得られる正
反射フーリエスペクトルおよび乱反射デジタル信号をフ
ーリエ変換して得られる乱反射フーリエスペクトルの一
例を第２図に示す。

ここで、両スペクトルの間に差が生じる理由について考
えてみる。受信器２２で検出された正反射信号および受
信器３２で検出された乱反射信号は、いずれもこの時点
ては、路面状態を示す成分と車両振動を示す成分との百
方を含んだ信号である。ここで、各成分が占める周波数
帯がどこにあるかを考える。まず、正反射信号について
は、路面状態を示す成分は送信周波数と同じ周波数ｆ。

をもった成分である。そして、この周波数ｆｏ以外の周
波数帯にある成分は、周波数ｆｏの成分が車両振動に基
づいてドツプラシフトした結果生した成分であると考え
られる。すなわち、正反射信号に関しては、周波数ｆｏ
の帯域に路面状態を示す成分が含まれ、それ以外の帯域
に車両振動を示す成分が含まれていると言える。一方、
乱反射信号については、路面状態を示す成分は周波数ｆ
。

以外の周波数帯に含まれる。なぜなら、乱反射信号は、
車両の走行速度に基づいたドツプラシフトを受けるため
、車両振動が全く無かった場合でも、走行速度に応じた
周波数だけｆｏからシフトした周波数帯に信号が得られ
るからである。したがって、乱反射信号に関しては、周
波数ｆｏ以外の周波数帯域には路面状、聾を示す成分と
車両振動を示す成分との両方か含まれていると言える。

ここで、信号処理ユニット２３．３３における処理を考
える。ここでは前述のように、周波数ｆｏの成分を除去
するフィルタ回路を通す処理が行われている。

したかって、この処理後、正反射信号は車両振動を示す
成分のみを含んだ信号となり、乱反射信号は路面状態を
示す成分と車両振動を示す成分との両方を含んた信号と
なる。すなわち、第２図に示す両スペクトルにおいて、
車両振動を示す成分は共通して含まれており、両者の差
（図の）１ツチングを施した部分）か路面状態を示す成
分に相当することになる。

そこで、演算ユニット４０は、乱反射フーリエスペクト
ルから正反射フーリエスペクトルを差し引く演算を行い
（図のハツチングを施した部分だけが残る）、この結果
得られるスペクトルに対して逆高速フーリエ変換を行い
、これを路面状態検出信号として出力している。演算ユ
ニット４０の出力段には、Ｄ／Ａ変換器か用意されてお
り、実際には、この路面状態検出信号はアナログ信号と
して出力される。この信号強度が大きければ、路面は乱
反射の割合が大きくなるような凹凸面であり、この信号
強度か小さければ、路面は正反射の割合が大きくなるよ
うな平滑面であると判断できる。

正反射信号の検出系と乱反射信号の検出系とは、同じ車
両振動の影響を受けており、このように雨検出信号の差
成分をとることにより車両振動の成分を相殺する方法を
用いれば、車両振動の成分を効果的に除去することがで
き、車両振動の影響を受けない正確な路面状態検出が可
能になる。

（２）　　本願箱２の発明の実施例 第３図は本願箱２の発明の一実施例に係る路面状態検出
装置の構成を示すブロック図である。ここに図示する構
成要素は、すべて車両に搭載されることになる。超音波
発生源１０は、周波数ｆ。

の電気信号を発生する装置であり、この電気信号に基づ
いて、送信器２１は路面に周波数ｆｏの超音波を送信す
る。この実施例では、ｆ　ｏ−２００ｋＨｚのものを用
いているが、４ＱｋＨｚ。

１００　ｋ　Ｈｚなど他の周波数帯のものを用いてもか
まわない。路面上では、この超音波に基づいて、正反射
波と乱反射波が生じる。受信器２２は、送信器２１から
送信された超音波のうちの乱反射波を受けるのに適当な
位置に配置される。

受信器２２は、受は取った超音波を電気信号に変換し、
これを増幅回路５０に与える。増幅回路５０で増幅゛さ
れた信号は、ＡＭ検波回路６０によってＡＭ検波される
。すなわち、信号の振幅成分だけが抽出されることにな
る。原理的には、このＡＭ検波信号が、路面状態を示す
信号となる。すなわち、このＡＭ検波信号の強度が大き
ければ、路面は乱反射の割合が大きくなるような凹凸面
であり、この信号強度が小さければ、路面は正反射の割
合が大きくなるような平滑面であると判断できる。とこ
ろが、前述したように、このＡＭ検波信号には、車両振
動の成分が含まれてしまうという問題がある。この実施
例の装置では、ＡＭ検波信号を更にバイパスフィルタ回
路７０に通し、所定の周波数ｆｃ以下の成分を除去する
ようにしている。一般に、車両の振動成分は所定の周波
数ｆｃより低い周波数帯に分布している（通常は、数十
Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯に分布する）。したがって、
バイパスフィルタ回路７０を通過した信号は、車両振動
の成分が除去された信号となり、路面状態を正確に示す
信号となる。

第４図は、この実施例に係る装置を搭載した車両で、ア
スファルト路上を走行したときに得られたＡＭ検波信号
の周波数分布を示すグラフである。

同図（ａ）は車両が激しく振動している状況で得られた
信号についてのグラフ、同図（ｂ）は車両の振動が少な
い状況で得られた信号についてのグラフである。両グラ
フを比較すると、所定の周波数ｆｃより高い周波数成分
についてはほとんど差がないが、これより低い周波数成
分については、同図（ａ）のグラフの方が圧倒的に多く
含んでいることがわかる。すなわち、この例では、車両
振動の成分は、周波数ｆｃ以下の帯域に含まれているこ
とになる。したかって、バイパスフィルタ回路７０によ
り、この周波数ｆｃ以下の成分を除去すれば、車両振動
成分を含まない正確な路面状態検出信号が得られる。

本実施例ではこの所定の周波数ｆｃを １００Ｈｚに設定しているが、この周波数ｆｃの最適値
は各車両の振動モードや、この検出装置本体の設置位置
によって異なる値である。したかって、実際には各車両
ごとに振動モートや装置本体の設置位置を検討して決定
するのが好ましい。

膜内には、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ、より詳細には２０Ｈｚ
〜１００Ｈｚの帯域の周波数成分を除去できるフィルタ
を用いれば、十分に効果が現れる。

なお、上述の実施例は、乱反射信号の強度に基づいて路
面状態を検出する装置であるが、代わりに正反射信号を
用いた場合でも本発明は適用可能である。

（３）　　本願第３の発明の実施例 第５図は本願第３の発明の一実施例に係る路面状態検出
装置の構成を示すブロック図である。ここに図示する構
成要素は、すべて車両に搭載されることになる。超音波
パルス発生源１１は、周波数ｆｏの電気信号をパルスの
形で所定の時間ごとに断続的に発生する装置であり、こ
の電気信号に基づいて、送信器２１は路面に周波数ｆｏ
の超音波をパルス状に断続的に送信する。路面上では、
この超音波に基づいて、正反射波と乱反射波が生しる。

受信器２２は、送信器２１から送信された超音波のうち
の乱反射波を受けるのに適当な位置に配置される。

受信器２２は、受は取った超音波を電気信号に変換し、
これを増幅回路５０に与える。増幅回路５０で増幅され
た信号は、ＡＭ検波回路６０によってＡＭ検波される。

すなわち、信号の振幅成分たけが抽出されることになる
。原理的には、このＡＭ検波信号が、路面状態を示す信
号となる。すなわち、このＡＭ検波信号の強度が大きけ
れば、路面は乱反射の割合が大きくなるような凹凸面で
あり、この信号強度か小さければ、路面は正反射の割合
が大きくなるような平滑面であると判断てきる。ところ
が、前述したように、このＡＭ検波信号には、車両振動
の成分が含まれてしまうという問題があり、本願第２の
発明では、このＡＭ検波信号をバイパスフィルタに通し
て振動成分の除去を行ったわけである。本願第３の発明
では、ゲート回路８０により、車両振動の影響による検
出誤差を除去している。

車両の振動は、車体と路面との間の距離の変動であり、
要するに車高の変化ということになる。

ゲート回路８０の基本的機能は、車高が所定の上限以上
になったとき、あるいは所定の下限以下になったとき、
ＡＭ検波信号の出力を阻止する作用を行うことである。

別言すれば、ゲート回路８０は、車高が所定の許容範囲
内にある場合にのみ、そのとき得られたＡＭ検波信号を
有効な路面状態検出信号として出力するのである。ゲー
ト回路８０がこの機能を行うためには、車高に関する情
報を得る必要がある。超音波をパルス状に送信するよう
にしたのは、この車高に関する情報を得るために他なら
ない。すなわち、送信器２１が送信パルスを発生した時
点から、受信器２２か受信パルスを受信した時点までの
時間（これは超音波パルスの伝播時間となる）を計測す
れば、この時間は車体と路面との間の距離、すなわち車
高に比例した量になる。ゲート回路８０は、超音波パル
ス発生源１１から送信パルスの送信タイミングに関する
情報を得ることができ、ＡＭ検波回路６０から受信パル
スの受信タイミングに関する情報を得ることができる。

ゲート回路８０には、路面状態を示す情報を含んだＡＭ
検波信号パルスが、所定時間ごとに断続的に与えられる
が、各パルスごとに車高に関する情報が対応づけられる
ことになる。

ゲート回路８０は、車高が所定の許容範囲内にあるとき
のみ、これに対応するＡＭ検波信号パルスを路面状態検
出信号として出力する。

第６図は、このゲート回路８０の動作を説明するタイム
チャートである。いま、送信パルスが時刻ｔｏにおいて
送信されたときの受信パルスの受信タイミングを考える
。このとき車高が低ければ、超音波パルスの往復伝播距
離は短くなり、受信バルス１が時刻ｔ１て受信される。

車高が高ければ、超音波パルスの往復伝播距離は長くな
り、受信パルス３が時刻ｔ３て受信される。車高が標準
であれば、受信パルス２が時刻ｔ２で受信される。路面
状態が同一であれば、各受信パルスの強度は本来同一に
なるはずであるか、車高が異なり伝播距離に差が生じる
と、超音波の減衰量に差が生じ、受信パルスの強度は同
一にならない。これが、車両振動によって検出誤差が生
じる理由である。第６図の例では、路面状態が同一であ
っても、受信パルス１の強度は受信パルス２よりも強く
、受信パルス３の強度は受信パルス２よりも弱くなる。

そこで、この受信パルスの到達時間に所定の範囲を設定
しておき、この範囲外の受信パルスについては誤差が大
きいため有効な路面状態検出信号としては出力しないよ
うにしている。具体的には、第６図に示すように、下限
ｔ　〜上限ｔ。２というゲート時間を設定し、この間に
受信できたパルスについてのＡＭ検波信号だけを、路面
状態検出信号として出力している。この例では、受信パ
ルス２についてのＡＭ検波信号は路面状態検出信号とし
て出力されるが、受信パルス１および３については、ゲ
ート回路８０て阻止されることになる。

こうして、最終的に得られる路面状態検出信号は、必ず
しも連続的な信号にはならないが、車両信号に基づく誤
差が常に許容限度以下に制限された正確な検出信号とな
る。ゲート時間の設定は、各車両ごとの標準的な車高や
、送信器２１および受信器２２の取り付は角度、許容誤
差の値、などのパラメータを考慮して定めることになる
。具体的な数値を例示しておくと、たとえば車両が標準
的な車高を保っているときに、送信器２１および受信器
２２を路面から２００１の高さ位置に取り付け、角度４
５°で路面に超音波を送信し、同じく角度４５°で乱反
射波を受信した場合、送信時から受信時までの伝播時間
は約１．６５ｍ５ｅｃとなる。通常のアスファルト路面
を走行する際の一般的な車両における車高変化は±７關
程度であるので、この場合は、標準的なゲート時間とし
て、１．６５ｍ５ｅｃを中心として±３．５％の許容範
囲をとった時間を設定すると実用的な動作が可能になる
。なお、上述の実施例は、乱反射信号の強度に基づいて
路面状態を検出する装置であるが、代わりに正反射信号
を用いた場合でも本発明は適用可能である。

（４）　　本願節４の発明の実施例 本願節４の発明の実施例の構成は、第５図に示した前述
の本願節３の発明の実施例の構成とほぼ同じである。た
だし、ゲート回路８０の代わりに、補正回路（図示され
ていない）を用いる。本願節３の発明では、第６図に示
すように、所定のゲート時間の範囲内に受信したパルス
の情報だけを検出信号として利用し、この範囲外のパル
スの情報はそのまま捨てていた。本願節４の発明では、
補正回路により各受信パルスの強度を補正することによ
り、すべての受信パルスの情報を検出信号として利用で
きるようにしたものである。

補正回路による補正の原理は次のとおりである。

同一の路面状態について検出を行っている場合、受信パ
ルスの受信時間ｔとこの受信パルスの信号強度との関係
は第７図のようになる。ここで、時間ｔｌ、ｔ２．ｔ３
は、第６図のグラフに対応するものであり、それぞれ車
高が低いとき、標準のとき、高いとき、の受信時間に相
当する。車高が低いときの受信時間ｔ１は短くなり、し
かも超音波の伝播距離が短くなるため減衰が少なく、受
信パルスの信号強度は強くなる。逆に車高が高いときの
受信時間ｔ３は長くなり、超音波の伝播距離が長くなる
ため減衰か大きくなり、受信パルスの信号強度は弱くな
る。これらの検出結果は、同一の路面状態についてのも
のであるから、本来は各信号強度は等しくなければなら
ない。補正回路はそのための補正を行う機能を有する。

たとえば、受信時間がｔ２のときを標準車高に定め、こ
のときの信号強度を標準強度として用いることにすると
、受信時間がｔｌてあったときには、そのとき得られた
信号強度から補正量Ｃ１を差し引けば補正が完了し、受
信時間がｔ３てあったときには、そのとき得られた信号
強度に補正量Ｃ３を加えれば補正が完了する（実際には
、差分を加減するのてはなく、補正量を乗算する方が実
用的である）。

このような補正を行えば、同一の路面状態について検出
された受信パルス強度が、車高によらず常に一定となる
ような補正値が得られる。

具体的には、第７図に示すグラフを実際の装置を使って
実測して求めておき、各受信時間ｔに対応する補正量Ｃ
をテーブルとして補正回路の中に用意しておけばよい。

また、第７図に示すグラフは、理論的な計算によっても
求めることができる。

基本的には、車高が１／２になると、送信波および受信
波（乱反射波）の伝播距離がそれぞれ１／２になるため
、送信時の強度は４倍、受信時の強度も４倍となり、結
局、受信パルスの強度は１６倍になる。したがって、強
度を１／１６にする補正を行えばよい。このように、理
論的な計算によって補正を行うのであれば、補正量Ｃに
ついてのテーブルを用意することなしに、所定の演算式
を定義しておくたけて補正処理が可能になる。

なお、この本願第４の発明も、乱反射波の代わりに正反
射波を検出する装置にも適用可能である。

（５）　　本願第５の発明の実施例 第８図は本願第５の発明の一実施例に係る路面状態検出
装置の構成を示すブロツク図である。ここに図示する構
成要素は、すべて車両に搭載されることになる。超音波
発生源１０は、周波数ｆ。

の電気信号を発生する装置であり、この電気信号に基づ
いて、送信器２１は路面に周波数ｆｏの超音波を送信す
る。路面上では、この超音波に基づいて、正反射波と乱
反射波が生しる。受信器２２は、送信器２１から送信さ
れた超音波のうちの正反射波を受けるのに適当な位置に
配置される。

受信器２２は、受は取った超音波を電気的な正反射信号
に変換し、これを増幅回路５０に与える。

増幅回路５０で増幅された信号は、フィルタ回路９０を
通った後、ＡＭ検波回路６０によってＡＭ検波される。

すなわち、信号の振幅成分だけが抽出されることになる
。このＡＭ検波信号をそのまま路面状態検出信号として
出力する。

この発明の特徴は、ＡＭ検波を行う前に、フィルタ回路
９０を通過させる点にあり、このフィルタ回路９０によ
って、正反射信号に含まれる車両振動成分を除去しよう
とするのがその狙いである。

受信器２２が出力する正反射信号に含まれる各周波数成
分の中のピーク周波数が、走行時間とともにどのように
変化するかを示したグラフが第９図（ａ）のグラフであ
る。このグラフから、ピーク周波数は、送信周波数ｆｏ
の前後を変動していることがわかる。この実施例では、
ｆｏ−２００ｋＨ２である。路面に周波数ｆｏの超音波
を送信すると１．二の路面からは路面の平滑度に応じた
強さをもった、同じ周波数ｆｏの正反射波が発生する。

ところが、振動が生じている車両から、この正反射波を
観測すると、ドツプラ効果により周波数がシフトして観
測されることになる。実際の車両振動は様々な周波数の
振動を含んでおり、車両から観測される正反射波はかな
りの範囲に周波数が分布した波になる。第９図（ａ）の
グラフが示すピーク周波数の変動は、この車両振動によ
るドツプラシフトを示していることになる。別言すれば
、車両振動が無ければ、ピーク周波数は常にｆｏになる
はずであり、路面状態を示す情報はこの周波数ｆｏの成
分に含まれていることになる。そこで本発明では、フィ
ルタ回路９０において、周波数ｆｏの成分に重みをつけ
て取り出し、路面状態の情報に対する車両振動の情報の
割合を低減させている。すなわち、この実施例では、フ
ィルタ回路９０に、第９図（ｂ）に示すような周波数通
過特性をもたせ、ｆｏ近傍の周波数に重みづけをする処
理を施している。これにより、振動成分の影響の少ない
正確な路面状態検出信号を得ることができる。第９図（
Ｃ）に示すグラフは、フィルタ回路９０を用いない場合
に得られるＡＭ検波信号を示し、同図（ｄ）に示すグラ
フは、同じ正反射信号に基づいて、同図（ｂ）に示す周
波数通過特性をもったフィルタ回路９０を用いた場合に
得られるＡＭ検波信号を示す。このように、フィルタ回
路９０を用いると、車両振動の影響が抑制されることが
わかる。なお、フィルタ回路９０の周波数通過特性は、
第９図（ｂ）に示すものに限定されるものではなく、要
するに、送信した超音波の周波数ｆ。

についての重みづけかてきるようなものであればどのよ
うなフィルタ回路を用いてもかまわない。

〔発明の効果〕

（１）　　本願箱１の発明によれば路面状態検出装置に
おいて、正反射波のもつ情報を用いて乱反射波のもつ情
報に含まれている車両振動成分を相殺する演算を行うよ
うにしたため、車両振動の影響を受けない正確な路面状
態の検出が可能になる。

（２）　　本願箱２の発明によれば路面状態検出装置に
おいて、受信した反射波から得られる路面状態検出信号
をフィルタに通し、車両の振動成分に関連した低い周波
数成分を除去するようにしたため、車両振動の影響を受
けない正確な路面状態の検出が可能になる。

（３）　　本願箱３の発明によれば路面状態検出装置に
おいて、超音波をパルスの形で路面に送信し、車体と路
面との間の距離を、超音波パルスの往復時間に基づいて
認識し、この往復時間が所定の範囲内にあるときのみ、
この超音波パルスを路面状態検出信号に利用するように
したため、車両振動の影響による検出誤差を低減できる
。

（４）　　本願箱４の発明によれば路面状態検出装置に
おいて、超音波をパルスの形で路面に送信し、車体と路
面との間の距離を、超音波パルスの往復時間に基づいて
認識し、この往復時間に基づいて、超音波パルスの強度
を補正するようにしたため、車両振動の影響を受けない
正確な路面状態の検出か可能になる。

（５）　　本願箱５の発明によれば路面状態検出装置に
おいて、正反射波の各周波数成分に対して送信周波数ｆ
。をピークとする重みづけをするようにしたため、車両
振動の影響の少ない正確な路面状態検出信号を得ること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願箱１の発明の一実施例に係る路面状態検出
装置の構成を示すブロック図、第２図は正反射デジタル
信号をフーリエ変換して得られる正反射フーリエスペク
トルおよび乱反射デジタル信号をフーリエ変換して得ら
れる乱反射フーリエスペクトルの一例を示すグラフ、第
３図は本願箱２の発明の一実施例に係る路面状態検出装
置の構成を示すブロック図、第４図は第３図の装置を搭
載した車両でアスファルト路上を走行したときに得られ
たＡＭ検波信号の周波数分布を示すグラフ、第５図は本
願箱３の発明の一実施例に係る路面状態検出装置の構成
を示すブロック図、第６図は第５図に示す装置のゲート
回路の動作を説明するタイムチャート、第７図は同一の
路面状態について検出を行っている場合の受信パルスの
受信時間とこの受信パルスの信号強度との関係を示すグ
ラフ、第８図は本願箱５の発明の一実施例に係る路面状
態検出装置の構成を示すブロック図、第９図（ａ）は第
８図に示す装置における正反射信号が含む各周波数成分
の中のピーク周波数の変動を示すグラフ、第９図（ｂ）
は第８図に示す装置にお（するフィルタ回路の周波数通
過特性を示すグラフ、第９図（Ｃ）は第８図に示す装置
においてフィルタ回路を用いなかった場合に得られる路
面状態検出信号の一例を示すグラフ、第９図（ｄ）は第
８図に示す装置において第９図（ｂ）に示す周波数通過
特性をもったフィルタ回路を用いた場合に得られる路面
状態検出信号の一例を示すグラフである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）路面に向けて超音波を送信する手段と、前記路面
   から正反射されてくる超音波を受信して正反射信号を発
   生する手段と、前記路面から乱反射されてくる超音波を
   受信して乱反射信号を発生する手段と、前記正反射信号
   を用いて、前記乱反射信号に含まれている車両振動成分
   を相殺する演算を行い、この演算結果を路面状態検出信
   号として出力する手段と、 を備えることを特徴とする路面状態検出装置。
2. （２）路面に向けて超音波を送信する手段と、前記路面
   から正反射または乱反射されてくる超音波を信号として
   受信する手段と、受信した信号に対してＡＭ検波を行う
   手段と、このＡＭ検波された信号のうち所定周波数以下
   の成分を除去するフィルタ手段と、を備え、前記フィル
   タ手段を通過した信号を路面状態検出信号として出力す
   ることを特徴とする路面状態検出装置。
3. （３）路面に向けて超音波パルスを送信する送信手段と
   、前記路面から正反射または乱反射されてくる超音波パ
   ルスを信号として受信する受信手段と、受信した信号に
   対してＡＭ検波を行う検波手段と、前記送信手段による
   送信時から前記受信手段による受信時までの時間が所定
   範囲内であった場合のみ、前記検波手段が検波した信号
   を路面状態検出信号として出力するゲート手段と、を備
   えることを特徴とする路面状態検出装置。
4. （４）路面に向けて超音波パルスを送信する送信手段と
   、前記路面から正反射または乱反射されてくる超音波パ
   ルスを信号として受信する受信手段と、受信した信号に
   対してＡＭ検波を行う検波手段と、前記送信手段による
   送信時から前記受信手段による受信時までの時間に基づ
   いて、前記検波手段が検波した信号を補正し、補正後の
   信号を路面状態検出信号として出力する補正手段と、を
   備えることを特徴とする路面状態検出装置。
5. （５）路面に向けて周波数ｆ＿０の超音波を送信する手
   段と、前記路面から正反射されてくる超音波を信号とし
   て受信する手段と、受信した信号の各周波数成分に対し
   て前記周波数ｆ＿０をピークとする重みづけをする手段
   と、重みづけ後の信号に対してＡＭ検波を行う手段と、
   を備え、検波後の信号を路面状態検出信号として出力す
   ることを特徴とする路面状態検出装置。