JPH07120554A - 対地速度センサ - Google Patents

対地速度センサ

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JPH07120554A
JPH07120554A JP26628493A JP26628493A JPH07120554A JP H07120554 A JPH07120554 A JP H07120554A JP 26628493 A JP26628493 A JP 26628493A JP 26628493 A JP26628493 A JP 26628493A JP H07120554 A JPH07120554 A JP H07120554A
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JP
Japan
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ground
moving body
ground speed
distance
transmitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP26628493A
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English (en)
Inventor
Hajime Ito
肇 伊藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は対地速度センサに関し、移動体の床
下の設置スペースが小さくて済むことを目的とする。 【構成】 送受信部15は、移動体に設置され、地面に
向けて電磁波ビームを送信すると共に地面で反射された
ビームを受信する。演算手段22は、上記送受信部の送
信ビームと受信ビームとの周波数の差もしくはパルス送
受信時間から移動体から地面までの距離及び移動体の対
地速度を算出する。角度検出部30は、上記移動体に送
受信部とは移動体の移動方向に離間して設けられ、地面
で反射されたビームの到来方向を検出する。補正手段2
2は、上記検出された到来方向と算出された地面までの
距離とに応じて上記算出された対地速度を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は対地速度センサに関し、
移動体に取り付けられて、移動体の対地速度を検出測定
する対地速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】車両の車速検知は従来より速度計の為に
タイヤの回転を測定する方法が一般的である。
【0003】しかし、近年、車両制御、例えばABS
(Anti-Lock Brake System) やTRC(Traction Contr
ol System)では車輪ごとの回転数変化を高速度、高精度
で測定する必要が出て来たし、ナビゲーションシステム
における推測航法で位置標定に高精度の距離信号が必
要、また一部左右車輪の回転差から車両の旋回量推定を
行なう場合がある。
【0004】これらの用途の性能向上を狙って超音波や
マイクロ波を使ったドップラレーダが提案されている。
【0005】例えば、特開昭59−83075号公報に
記載のものは、移動体から光ビームを地上に向けて送信
し、地上で反射された光ビームを受信して送受信号の周
波数差から移動体の対地速度を算出する。この際に車両
のピッチ変化の影響による測定誤差を低減するために、
送信器に対して2つの受信器を車両の前後方向にずらせ
て取り付けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、受信器は光学
系を含み小型化には限度があり、2つの受信器を車両の
床下に設置する必要のある従来装置は車両搭載性が困難
であるという問題があった。
【0007】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
送受信部の送信ビームと受信ビームとの周波数の差から
得た地面までの距離と、角度検出部で検出した反射ビー
ムの到来方向とから対地速度を補正することにより、移
動体の床下の設置スペースが小さくて済む対地速度セン
サを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の対地速度センサ
は、移動体に設置され、地面に向けて電磁波ビームを送
信すると共に地面で反射されたビームを受信する送受信
部と、上記送受信部の送信ビームと受信ビームとの周波
数の差を用いて移動体から地面までの距離及び移動体の
対地速度を算出する演算手段と、上記移動体に送受信部
とは移動体の移動方向に離間して設けられ、地面で反射
されたビームの到来方向を検出する角度検出部と、上記
検出された到来方向と算出された地面までの距離とに応
じて上記算出された対地速度を補正する補正手段とを有
する。
【0009】
【作用】本発明においては、送受信部の送信ビームと受
信ビームとの周波数の差を用いて得た地面までの距離
と、角度検出部で検出した反射ビームの到来方向とから
対地速度を補正するため、移動体の床下に送受信部と角
度検出部とを設置すれば良い。
【0010】
【実施例】図2は本発明センサの一実施例のブロック図
を示す。同図中、搬送波発生器10で発生された搬送波
信号は周波数変調器12に供給され、ここで変調電圧発
生器14の出力する三角波によってFM変調されて、時
間経過に伴って周波数が三角形状に変化する送信信号が
得られる。この送信信号は送受信部15のレーザダイオ
ード16に供給され、レーザダイオード16の発射する
レーザビームはレンズ18を通して収束され車両の床下
から地面に照射される。
【0011】地面でドップラーシフトを受けて反射され
たレーザビームはレンズ18に入射し、レーザダイオー
ド16の発射レーザビームと干渉をおこし、両ビームの
ビートがフォトダイオード20に入射される。フォトダ
イオード20で得られるビート信号は帯域フィルタ21
で帯域制限されて不要周波数成分を除去された後、信号
処理回路22に供給され、ここで車両と地面との距離及
び車両速度が演算される。ここでは、ビート信号を高速
フーリエ変換して周波数上昇部分及び周波数下降部分夫
々のパワースペクトラムを得て、各パワースペクトラム
のピークを検出する。この周波数上昇部分のピーク周波
数fup と、周波数下降部分のピーク周波数fdown とから
得られる対地速度周波数fd,距離周波数fr fd=(fdown −fup )/2 fr=(fdown +fup )/2 及び fd=2・V/C・f0 fr=4fmΔf/C・R 但し、V:対地速度、C:光速、f0:中心周波数、f
m:変調周波数、Δf:周波数変移幅、R:距離により
距離R及び対地速度Vを同時に求める。
【0012】また、レーザダイオード16から発射さ
れ、地面で反射されたレーザビームは角度検出部30の
レンズ32を通してフォトダイオードアレイ34に入射
される。角度検出部32は図3に示す構造である。レン
ズ32は角度範囲θLから入射する反射レーザ光を平行
光としてフォトダイオードアレイ34はフォトダイオー
ドの1次元アレイであり、反射レーザ光はレンズ32に
対するその入射角度に応じてフォトダイオードアレイ3
4中のフォトダイオード341 〜34n のうちのいずれ
か1つのフォトダイオード34i(1≦i≦n)に入射
する。
【0013】フォトダイオードアレイ34の各フォトダ
イオード341 〜34n 夫々の出力信号はアンプ351
〜35n 夫々で増幅されて比較回路36に供給される。
比較回路36はアンプ351 〜35n 夫々の出力信号の
うち最大レベルの信号を出力したアンプの番号iを表わ
す角度コードを生成して端子37より出力する。
【0014】この角度コードは反射レーザ光のレンズ3
2に対する入射角度を表わしており、図2の信号処理回
路22に供給される。
【0015】図1は本発明を説明するための図である。
同図中、送受信部15は車両の床下の点Aに取り付けら
れ、角度θ0 で地面50に対してレーザビームを反射す
る。角度検出部30は車両床下の点Aから車両進行方向
(ベクトルV0 で示す)に距離L0 だけ離間した点Bに
取り付けられる。車体の傾斜及び上下変位が無い状態で
点A,Bを結ぶ直線が地面50に対して平行とする。こ
こで点A,B夫々から地面50に垂線を降ろし、交点を
A’,B’とし、点AA’間の距離をH0 とすると、点
Aから発射されたレーザビームは点Cで地面50に当た
り、<CAA’はθ0 となる。このとき、点Bで測定さ
れる角度φ0 は<CBB’となる。
【0016】次に車体が角度δだけピッチング傾斜した
状態を地面51で表わし、更に距離hだけ上下変位した
状態を地面52で表わすと、点A,B夫々から地面50
に降ろした垂線が地面51,52夫々と交わる点を夫々
A’,A”,B”,B"'とすると、点Aよりのレーザビ
ームは点C’,C”夫々で地面51,52夫々に当た
る。このときの<AC”A”をγ,<B"'BC”をφ,
角BC”B"'をκとする。
【0017】ここで、点A”C”間、点C”B"'間夫々
の距離をS0,S1とすると次式の関係が成立する。
【0018】
【数1】
【0019】また、点BB"'間距離は次式で表わされ
る。
【0020】 BB"'=H0 +h+L0 ×tan δ …(8) 次に、(6)式に(5)式及び(7)式及び(8)式を
代入して次式が得られる。
【0021】 {L0 /cos δ−(H0 +h)sin θ0 /cos (θ0 +δ)}/sin φ =(H0 +h+L0 ×tan δ)/cos (δ−φ) …(9) 更に、点AC”間距離をlとすると、次式の関係があ
る。
【0022】
【数2】
【0023】上記の(9)式及び(11)式のうち
0 ,L0 ,θ0 は定数であり、lは信号処理回路22
で算出された距離Rであり、また角度φは比較回路36
から供給される角度コードと対応しており既知である。
従って、(9)式と(11)式との連立方程式を解くこ
とによって未知の変数δ及びhを算出できる。
【0024】このようにして算出した角度δと、信号処
理回路22で算出された対地速度Vから車体の傾斜及び
上下変位の影響を除去した補正対地速度V0 を次式によ
り算出できる。
【0025】 V0 =V/sin (θ0 +δ) …(12) 図4は信号処理回路が実行する対地速度検出処理のフロ
ーチャートを示す。この処理は所定時間毎に実行され
る。同図中、ステップS2では高速フーリエ変換を行な
ってビート信号の周波数上昇部分及び周波数下降部分の
パワースペクトラム夫々のピークを検出し、ステップS
4で上記各パワースペクトラムのピーク周波数を用いて
対地速度V及び距離Rを算出する。
【0026】次にステップS6で上記対地速度V及び距
離R(=l)と、比較回路36から供給される角度コー
ドとを用いて(12)式により補正対地速度V0 を算出
し、処理を終了する。
【0027】ここで、送受信部15はレンズ18をレー
ザダイオード16及びフォトダイオード20で共用し、
従来装置の送信器と略同一サイズである。本実施例では
車両の床下に上記送受信部15の他に従来装置の受信器
と略同一サイズの角度検出部30を取り付ければ良く、
従って、車両の床下に送受器と2つの受信器の取り付け
を必要とする従来装置に比して、車両の床下の設置スペ
ースが小さくて済む。
【0028】また、本実施例ではFM−CW方式のレー
ダを用いており、帯域フィルタ21でビート信号の周波
数帯域以外の不要周波数成分を除去しているため、例え
ば太陽光が送受信部15のフォトダイオード20に入来
することに起因するノイズを除去して、地面までの距離
及び対地速度を正確に測定できる。
【0029】なお、上記実施例ではFM−CM方式のレ
ーダを例にとって説明したが、例えばパルス・ドップラ
ー方式のレーダの如く、地面までの距離及び対地速度を
測定可能な他のレーダを用いても良く、上記実施例に限
定されない。
【0030】また、本実施例では本体から地面までの距
離(H0 +h),及び車体の傾斜δを測定しており、こ
れから、ばね上振動(車体の振動)が求まるので車高制
御装置(Electronic Height Control )や、減衰力制御
装置(TEMS,Active Suspension System)等に上記
距離(H0 +h),傾斜δを流用することができる。
【0031】
【発明の効果】上述の如く、本発明の対地速度センサに
よれば、送受信部の送信ビームと受信ビームとの周波数
の差を用いて得た地面までの距離と、角度検出部で検出
した反射ビームの到来方向とから対地速度を補正するこ
とにより、移動体の床下に送受信部と角度検出部とを設
置すれば良く、移動体の床下に従来の如く送信部と2つ
の受信部を設置する必要がなく、設置スペースが小さく
て済み、実用上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための図である。
【図2】本発明センサのブロック図である。
【図3】角度検出部の構造図である。
【図4】対地速度検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
10 搬送波発生器 12 周波数変調器 14 変調電圧発生器 15 送受信部 16 レーザダイオード 18,32 レンズ 20 フォトダイオード 22 信号処理回路 30 角度検出部 34 フォトダイオードアレイ 36 比較回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体に設置され、地面に向けて電磁波
    ビームを送信すると共に地面で反射されたビームを受信
    する送受信部と、 上記送受信部の送信ビームと受信ビームとの周波数の差
    を用いて移動体から地面までの距離及び移動体の対地速
    度を算出する演算手段と、 上記移動体に送受信部とは移動体の移動方向に離間して
    設けられ、地面で反射されたビームの到来方向を検出す
    る角度検出部と、 上記検出された到来方向と算出された地面までの距離と
    に応じて上記算出された対地速度を補正する補正手段と
    を有することを特徴とする対地速度センサ。
JP26628493A 1993-10-25 1993-10-25 対地速度センサ Pending JPH07120554A (ja)

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