JPH083529B2 - 速度検出装置 - Google Patents
速度検出装置Info
- Publication number
- JPH083529B2 JPH083529B2 JP63176642A JP17664288A JPH083529B2 JP H083529 B2 JPH083529 B2 JP H083529B2 JP 63176642 A JP63176642 A JP 63176642A JP 17664288 A JP17664288 A JP 17664288A JP H083529 B2 JPH083529 B2 JP H083529B2
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- Japan
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- light
- signal
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- speed
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は速度検出装置に関し、特に速度が早くかつ速
度変化の大きい移動物体を対象とする速度検出装置に関
する。
度変化の大きい移動物体を対象とする速度検出装置に関
する。
従来、移動物体の速度を検出する速度検出装置は、通
常移動物体にマイクロ波を発射し、その反射波の周波数
のドップラシフト量から速度を算出していた。しかしな
がら、マイクロ波は発射後、波長と出射径に応じた回折
による拡がりを有するため、発射源から少し離れた所で
は大きく拡がってしまい、目標とする物体以外にも照射
される。従って、受信する反射波は異なる速度の物体か
らの反射の合成されたものとなり、小さな移動物体に対
しては、正確な測定が出来なくなる。近時、このような
欠点を除くため、周波数の極めて高い電磁波としての光
を用いて、回折による拡がりを少なくし、目標とする物
体のみを照射する方法が用いられている。
常移動物体にマイクロ波を発射し、その反射波の周波数
のドップラシフト量から速度を算出していた。しかしな
がら、マイクロ波は発射後、波長と出射径に応じた回折
による拡がりを有するため、発射源から少し離れた所で
は大きく拡がってしまい、目標とする物体以外にも照射
される。従って、受信する反射波は異なる速度の物体か
らの反射の合成されたものとなり、小さな移動物体に対
しては、正確な測定が出来なくなる。近時、このような
欠点を除くため、周波数の極めて高い電磁波としての光
を用いて、回折による拡がりを少なくし、目標とする物
体のみを照射する方法が用いられている。
上述した従来の光による速度検出装置は、マイクロ波
等を利用した装置に比べ拡がり角が少なくなり、目標の
みを照射出来るという利点を有するものの、半面以下の
欠点も有しており、速度変化の激しい物体の速度検出を
行なうことは困難であるという欠点がある。
等を利用した装置に比べ拡がり角が少なくなり、目標の
みを照射出来るという利点を有するものの、半面以下の
欠点も有しており、速度変化の激しい物体の速度検出を
行なうことは困難であるという欠点がある。
すなわち、ドップラシフトの周波数は、物体の移動速
度と波の速度（光速）との比に波の周波数を乗じたもの
であり、周波数の高い電磁波即ち光を用いるとドップラ
シフトによる周波数もそれに応じて高くなる。このよう
な高い周波数での信号処理は困難であり、低速の移動物
体用としては実用化されているものの高速移動物体の速
度検出には不適当である。
度と波の速度（光速）との比に波の周波数を乗じたもの
であり、周波数の高い電磁波即ち光を用いるとドップラ
シフトによる周波数もそれに応じて高くなる。このよう
な高い周波数での信号処理は困難であり、低速の移動物
体用としては実用化されているものの高速移動物体の速
度検出には不適当である。
一方、高速移動物体の速度を検出するために、光を変
調して（ドップラシフトを考える上では光検波器出力の
周波数即ち変調周波数にて扱える）測定する方法も考え
られているが、現状では光を外部変調する周波数に上限
があり、この周波数で変調した光によるドップラシフト
量は小さくなり過ぎるため、この場合は遅い速度の物体
の速度検出が困難となり、従って、遅い速度から急激に
加速されて行く物体の時々刻々の速度検出を行なう事は
出来ない。
調して（ドップラシフトを考える上では光検波器出力の
周波数即ち変調周波数にて扱える）測定する方法も考え
られているが、現状では光を外部変調する周波数に上限
があり、この周波数で変調した光によるドップラシフト
量は小さくなり過ぎるため、この場合は遅い速度の物体
の速度検出が困難となり、従って、遅い速度から急激に
加速されて行く物体の時々刻々の速度検出を行なう事は
出来ない。
本発明の速度検出装置は、光発生源と、この光発生源
の出力光を変調信号で変調して光変調光を発生する光変
調器と、前記光変調光を移動物体に送出しその反射光を
受光する送受信光学系と、前記送受信光学系によって受
光した反射光を検波する光検波器と、前記変調信号と僅
かに周波数の異る副信号を出力する副信号発生器と、前
記光検波器の出力と前記副信号発生器の出力とを混合し
てその差周波数の信号を出力する混合器と、前記混合器
の出力のゼロクロス点間の時間を計測用クロックパルス
で計測してその計測値であるカウント値を前記ゼロクロ
ス点間ごとに出力するパルス計数器と、前記変調信号と
前記計測用クロックパルスとを出力する基準信号発生器
と、前記パルス計数器の出力する前記カウント値を前記
ゼロクロス点間ごとに記憶しつつ前記カウント値にもと
づいて前記ゼロクロス点間の時間を算出し前記移動物体
の速度ならびに速度変化を得る記憶回路とを備えて構成
される。
の出力光を変調信号で変調して光変調光を発生する光変
調器と、前記光変調光を移動物体に送出しその反射光を
受光する送受信光学系と、前記送受信光学系によって受
光した反射光を検波する光検波器と、前記変調信号と僅
かに周波数の異る副信号を出力する副信号発生器と、前
記光検波器の出力と前記副信号発生器の出力とを混合し
てその差周波数の信号を出力する混合器と、前記混合器
の出力のゼロクロス点間の時間を計測用クロックパルス
で計測してその計測値であるカウント値を前記ゼロクロ
ス点間ごとに出力するパルス計数器と、前記変調信号と
前記計測用クロックパルスとを出力する基準信号発生器
と、前記パルス計数器の出力する前記カウント値を前記
ゼロクロス点間ごとに記憶しつつ前記カウント値にもと
づいて前記ゼロクロス点間の時間を算出し前記移動物体
の速度ならびに速度変化を得る記憶回路とを備えて構成
される。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図であり、光源とし
ての光発生源１、光発生源１の出力光を変調信号で変調
して光変調光を発生する光変調器２、前述した変調信号
を発生する基準信号発生器３、光調変光器２の出力する
光変調光を移動物体５に送出しその反射光を受光する送
受信光学系４、送受信光学系４によって受光した反射光
を検波する光検波器６、上述した変調信号と僅かに周波
数の異る副信号を出力する副信号発生器８、光検波器６
の出力と副信号発生器８の出力とを混合してその差周波
数の信号を出力する混合器７、混合器７の出力のゼロク
ロス点間の時間を上述した変調信号とともに基準信号発
生器３の出力する計測用クロックパルスで計測してその
計測値であるカウント値を上記ゼロクロス点間ごとに出
力するパルス計数器９、パルス計数器９の計数した混合
器７の出力のゼロクロス点間ごとの計測用クロックパル
スのカウント値を記憶しつつこのカウント値にもとづい
て上述したゼロクロス点間の時間を算出し移動物体５の
速度ならびに速度変化を得る記憶回路10を備えて構成さ
れる。
ての光発生源１、光発生源１の出力光を変調信号で変調
して光変調光を発生する光変調器２、前述した変調信号
を発生する基準信号発生器３、光調変光器２の出力する
光変調光を移動物体５に送出しその反射光を受光する送
受信光学系４、送受信光学系４によって受光した反射光
を検波する光検波器６、上述した変調信号と僅かに周波
数の異る副信号を出力する副信号発生器８、光検波器６
の出力と副信号発生器８の出力とを混合してその差周波
数の信号を出力する混合器７、混合器７の出力のゼロク
ロス点間の時間を上述した変調信号とともに基準信号発
生器３の出力する計測用クロックパルスで計測してその
計測値であるカウント値を上記ゼロクロス点間ごとに出
力するパルス計数器９、パルス計数器９の計数した混合
器７の出力のゼロクロス点間ごとの計測用クロックパル
スのカウント値を記憶しつつこのカウント値にもとづい
て上述したゼロクロス点間の時間を算出し移動物体５の
速度ならびに速度変化を得る記憶回路10を備えて構成さ
れる。
次に、第１図の実施例の動作について説明する。
光発生源１から出た光101は、基準信号発生器３から
出力する正弦波の変調出力信号102により変調され、光
変調器２から振幅変調された光変調光103として出光さ
れる。
出力する正弦波の変調出力信号102により変調され、光
変調器２から振幅変調された光変調光103として出光さ
れる。
振幅変調された光変調光103は送受信光学系４により
外部に出力光109として出射され、移動物体５に当たり
反射する。反射の際に移動物体５の速度に比例したドッ
プラシフトを受けて変調周波数が変化した反射光104は
送受信光学系４により受光され光検波器６に入射し、反
射光104の変調周波数に応じた検波信号105が出力され混
合器７に入力する。
外部に出力光109として出射され、移動物体５に当たり
反射する。反射の際に移動物体５の速度に比例したドッ
プラシフトを受けて変調周波数が変化した反射光104は
送受信光学系４により受光され光検波器６に入射し、反
射光104の変調周波数に応じた検波信号105が出力され混
合器７に入力する。
混合器７は、基準信号発生器３と僅に異る数KHzの周
波数差の信号106を発生する副信号発生器８からの副信
号106と検波信号105を混合し、二つの信号の差の周波数
の差周波数信号107を出力する。
波数差の信号106を発生する副信号発生器８からの副信
号106と検波信号105を混合し、二つの信号の差の周波数
の差周波数信号107を出力する。
差周波数信号107は、従って、副信号106−（変調信号
102＋ドップラシフト）の周波数となる。ただし、本実
施例にあっては、副信号106の周波数を変調信号102の周
波数よりも高いものとしているが、その逆の設定でも勿
論差し支えない。
102＋ドップラシフト）の周波数となる。ただし、本実
施例にあっては、副信号106の周波数を変調信号102の周
波数よりも高いものとしているが、その逆の設定でも勿
論差し支えない。
この差周波数信号107はパルス計数器９に供給され
る。この差周波数信号はほぼ数KHzの正弦波信号であ
り、パルス計数器９は、この差周波数信号のゼロクロス
点間ごとの時間を基準信号発生器３から得られる計測用
クロックパルス108で計測し、このゼロクロス点間ごと
に得られる計測用クロックパルス108のカウント値を記
憶回路10に供給する。
る。この差周波数信号はほぼ数KHzの正弦波信号であ
り、パルス計数器９は、この差周波数信号のゼロクロス
点間ごとの時間を基準信号発生器３から得られる計測用
クロックパルス108で計測し、このゼロクロス点間ごと
に得られる計測用クロックパルス108のカウント値を記
憶回路10に供給する。
第２図（ａ）は第１図の実施例におけるゼロクロス点
間のパルス点間のパルス計数の説明図、第２図（ｂ）は
第１図の実施例におけるゼロクロス点間のパルス計数の
記憶内容の説明図である。
間のパルス点間のパルス計数の説明図、第２図（ｂ）は
第１図の実施例におけるゼロクロス点間のパルス計数の
記憶内容の説明図である。
第２図（ａ）に示す如く、本実施例では、ゼロクロス
点として差周波数信号107がプラスの勾配でゼロライン
を切る点tm,tnを利用しているが、これはマイナスの勾
配も含む全ゼロクロス点を利用しても勿論差し支えな
い。
点として差周波数信号107がプラスの勾配でゼロライン
を切る点tm,tnを利用しているが、これはマイナスの勾
配も含む全ゼロクロス点を利用しても勿論差し支えな
い。
ゼロクロス点tmとtn間の時間は計測用クロックパルス
108のカウントから容易に知ることができる。
108のカウントから容易に知ることができる。
記憶回路10は、パルス計数器９から提供されるゼロク
ロス点間ごとのパルス計数値（カウント値）を記憶しつ
つ、これにもとづいてゼロクロス点間ごとの時間を求め
る。このゼロクロス点間の時間は、明らかに移動物体５
の速度に従って変化し、また速度の変化に対応して変化
する。記憶回路10は、この関係を利用して、ゼロクロス
点間ごとの移動物体５の速度および速度の変化も演算す
る。
ロス点間ごとのパルス計数値（カウント値）を記憶しつ
つ、これにもとづいてゼロクロス点間ごとの時間を求め
る。このゼロクロス点間の時間は、明らかに移動物体５
の速度に従って変化し、また速度の変化に対応して変化
する。記憶回路10は、この関係を利用して、ゼロクロス
点間ごとの移動物体５の速度および速度の変化も演算す
る。
第２図（ｂ）のn1,n2およびn3はそれぞれゼロクロス
点間t0〜t1,t1〜t2およびt2〜t3のパルス計測数を示
す。ゼロクロス点間の時間は差周波数信号107の瞬時周
波数の逆数である。光を反射した移動物体５が静止して
いればこの時間は一定であるが、移動している場合は、
例えば「移動速度の増大に応じて差周波数信号の周波数
が低く（ゼロクロス点間の時間が長く）なり、パルス計
測数ｎが増加する。」というように、移動速度に応じて
パルス計測数ｎが変化する。
点間t0〜t1,t1〜t2およびt2〜t3のパルス計測数を示
す。ゼロクロス点間の時間は差周波数信号107の瞬時周
波数の逆数である。光を反射した移動物体５が静止して
いればこの時間は一定であるが、移動している場合は、
例えば「移動速度の増大に応じて差周波数信号の周波数
が低く（ゼロクロス点間の時間が長く）なり、パルス計
測数ｎが増加する。」というように、移動速度に応じて
パルス計測数ｎが変化する。
なお第２図（ｂ）は分かり易くするために誇張して書
いたが実際はこのように大きな変化ではない。本実施例
では、ゼロクロス点間の時間は0.1ミリ秒のオーダーで
あり、このゼロクロス点間の時間ごとの瞬間速度に対応
したデータが記憶回路10に記憶され、また速度変化の激
しい移動物体５についても時々刻々の速度計測を行うの
で、また更にデータ処理を行なって時々刻々の位置情報
を得ることも可能となる。
いたが実際はこのように大きな変化ではない。本実施例
では、ゼロクロス点間の時間は0.1ミリ秒のオーダーで
あり、このゼロクロス点間の時間ごとの瞬間速度に対応
したデータが記憶回路10に記憶され、また速度変化の激
しい移動物体５についても時々刻々の速度計測を行うの
で、また更にデータ処理を行なって時々刻々の位置情報
を得ることも可能となる。
第３図（ａ）は第１図の実施例の記憶回路10における
計数パルス数の一例を示す特性図で、ゼロクロス点ごと
の移動物体の計測パルス数の一例を示している。
計数パルス数の一例を示す特性図で、ゼロクロス点ごと
の移動物体の計測パルス数の一例を示している。
また、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の計測パルス数に
対応して得られる移動物体の算出速度の特性図、第３図
（ｃ）は第３図（ｂ）の算出速度にもとづいて得られる
移動物体の位置の特性図である。
対応して得られる移動物体の算出速度の特性図、第３図
（ｃ）は第３図（ｂ）の算出速度にもとづいて得られる
移動物体の位置の特性図である。
次に、本実施例に関して具体的な数値例を挙げて説明
する。
する。
いま、 基準信号発生器３の変調信号の周波数 100 MHz 副信号発生器８の副信号の周波数 100.005MHz 移動物体５の速度 1000m/S 光速度 300000Km/Sとすると 速度零の時の差周波数＝100005000−100000000＝5000
Hzであり、１周期の時間＝200μＳとなる。
Hzであり、１周期の時間＝200μＳとなる。
100MHz即ち10nSごとのクロックで20000カウントに対
し、 移動物体５の速度1000m/Sの場合、 ドップラシフト＝1000m/S÷300000000m/S ×100000000Hz＝333.33333Hz 速度1000m/Sの時の反射波の変調周波数は、 100000333.33333Hz 差の周波数＝100005000Hz−100000333.33333Hz ＝4666.66666Hz １周期の時間＝214.286μＳ 100MHz即ち10nS毎のクロックで21428または21429カウ
ント 速度０の時のカウントとの差は1428又は1429カウント 分解能を考えると、2m/Sでは ドップラシフト＝2m/S÷300000000m/S×100000000Hz ＝.66666Hz 速度2m/Sの時の反射波の変調周波数は、 100000000.66666Hz 差の周波数＝100005000Hz−100000000.66666Hz ＝4999.33333Hz １周期の時間＝200.0267μＳ 100MHz即ち10nS毎のクロックで20002又は20003カウン
トとなり、速度０の場合と識別可能となる。即ち2m/Sの
分解能が得られる。
し、 移動物体５の速度1000m/Sの場合、 ドップラシフト＝1000m/S÷300000000m/S ×100000000Hz＝333.33333Hz 速度1000m/Sの時の反射波の変調周波数は、 100000333.33333Hz 差の周波数＝100005000Hz−100000333.33333Hz ＝4666.66666Hz １周期の時間＝214.286μＳ 100MHz即ち10nS毎のクロックで21428または21429カウ
ント 速度０の時のカウントとの差は1428又は1429カウント 分解能を考えると、2m/Sでは ドップラシフト＝2m/S÷300000000m/S×100000000Hz ＝.66666Hz 速度2m/Sの時の反射波の変調周波数は、 100000000.66666Hz 差の周波数＝100005000Hz−100000000.66666Hz ＝4999.33333Hz １周期の時間＝200.0267μＳ 100MHz即ち10nS毎のクロックで20002又は20003カウン
トとなり、速度０の場合と識別可能となる。即ち2m/Sの
分解能が得られる。
以上説明したように本発明は、移動物体からの反射に
よるドップラシフト周波数を直接計測せず、適当な周波
数差を有する副信号とドップラシフトを含む反射信号と
を利用することにより測定し易い差周波数信号を得、そ
の際、上記差周波数信号のゼロクロス点間の時間を移動
物体の速度変化に応じて最適な時間に設定し、全てのゼ
ロクロス点間の時間を基準周波数のパルスの計数値とし
て記憶することにより、高速度の移動物体の時々刻々速
度変化を正確にかつ速度変化に忠実に対応して測定を行
なうことが出来るという効果がある。
よるドップラシフト周波数を直接計測せず、適当な周波
数差を有する副信号とドップラシフトを含む反射信号と
を利用することにより測定し易い差周波数信号を得、そ
の際、上記差周波数信号のゼロクロス点間の時間を移動
物体の速度変化に応じて最適な時間に設定し、全てのゼ
ロクロス点間の時間を基準周波数のパルスの計数値とし
て記憶することにより、高速度の移動物体の時々刻々速
度変化を正確にかつ速度変化に忠実に対応して測定を行
なうことが出来るという効果がある。
第１図は本発明の速度検出装置の一実施例の構成図、第
２図（ａ）は第１図の実施例のおけるゼロクロス点間の
パルス計数の説明図、第２図（ｂ）は第１図の実施例に
おけるゼロクロス点間のパルス計数の記憶内容の説明
図、第３図（ａ）は第１図の実施例の記憶回路10におけ
る計数パルス数の一例を示す特性図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）の計測パルス数に対応して得られる移動物体
の算出速度の特性図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）の算
出速度にもとづいて得られる移動物体の位置の特性図で
ある。 １……光発生源、２……光変調器、３……基準信号発生
器、４……送受信光学系、５……移動物体、６……光検
波器、７……混合器、８……副信号発生器、９……パル
ス計数器、10……記憶回路、101……光、102……変調信
号、103……光変調光、104……反射光、105……検波信
号、106……副信号、107……差周波数信号、108……計
測用クロックパルス、109……出力光。
２図（ａ）は第１図の実施例のおけるゼロクロス点間の
パルス計数の説明図、第２図（ｂ）は第１図の実施例に
おけるゼロクロス点間のパルス計数の記憶内容の説明
図、第３図（ａ）は第１図の実施例の記憶回路10におけ
る計数パルス数の一例を示す特性図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）の計測パルス数に対応して得られる移動物体
の算出速度の特性図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）の算
出速度にもとづいて得られる移動物体の位置の特性図で
ある。 １……光発生源、２……光変調器、３……基準信号発生
器、４……送受信光学系、５……移動物体、６……光検
波器、７……混合器、８……副信号発生器、９……パル
ス計数器、10……記憶回路、101……光、102……変調信
号、103……光変調光、104……反射光、105……検波信
号、106……副信号、107……差周波数信号、108……計
測用クロックパルス、109……出力光。
Claims (1)
- 【請求項１】光発生源と、この光発生源の出力光を変調
信号で変調して光変調光を発生する光変調器と、前記光
変調光を移動物体に送出しその反射光を受光する送受信
光学系と、前記送受信光学系によって受光した反射光を
検波する光検波器と、前記変調信号と僅かに周波数の異
る副信号を出力する副信号発生器と、前記光検波器の出
力と前記副信号発生器の出力とを混合してその差周波数
の信号を出力する混合器と、前記混合器の出力のゼロク
ロス点間の時間を計測用クロックパルスで計測してその
計測値であるカウント値を前記ゼロクロス点間ごとに出
力するパルス計数器と、前記変調信号と前記計測用クロ
ックパルスとを出力する基準信号発生器と、前記パルス
計数器の出力する前記カウント値を前記ゼロクロス点間
ごとに記憶しつつ前記カウント値にもとづいて前記ゼロ
クロス点間の時間を算出し前記移動物体の速度ならびに
速度変化を得る記憶回路とを備えて成ることを特徴とす
る速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176642A JPH083529B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176642A JPH083529B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225786A JPH0225786A (ja) | 1990-01-29 |
| JPH083529B2 true JPH083529B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=16017150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63176642A Expired - Lifetime JPH083529B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083529B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2877119B2 (ja) * | 1996-12-26 | 1999-03-31 | 日本電気株式会社 | 移動体の速度測定装置 |
| US7209222B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser radar apparatus |
| DE60333037D1 (en) | 2003-02-19 | 2010-07-29 | Mitsubishi Electric Corp | Laser-radar |
| CN100495070C (zh) | 2006-09-30 | 2009-06-03 | 中国海洋大学 | 微波测风激光雷达装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS578273A (en) * | 1980-06-19 | 1982-01-16 | Dainippon Printing Co Ltd | Adhesive composition for laminate |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP63176642A patent/JPH083529B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225786A (ja) | 1990-01-29 |
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