JPS5981573A - 速度センサ - Google Patents
速度センサInfo
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- JPS5981573A JPS5981573A JP57192920A JP19292082A JPS5981573A JP S5981573 A JPS5981573 A JP S5981573A JP 57192920 A JP57192920 A JP 57192920A JP 19292082 A JP19292082 A JP 19292082A JP S5981573 A JPS5981573 A JP S5981573A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- transmitter
- moving object
- speed
- signal
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (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、移動体に搭載してドツプラー効果を利用する
ことによって、その移動体の走行速度を求める場合に用
いることができる速度センサに関するものである。
ことによって、その移動体の走行速度を求める場合に用
いることができる速度センサに関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、ドツプラー効果を利用した速度センサどしでは移
動体に搭載された送波器から走行面に対しである角度を
なして送波信号を出射し、走行面で散乱されたその送波
信号を送波器と同じ位置に設けられた受波器で受信して
、受波信号の前記送波信号からの周波数偏移の大きさを
測定することニヨって移動体の速度を求めるシングル・
ビーム方式や、このシングル・ビーム方式の欠点である
送波信号ビームと走行面とのなす角度の変動により生ず
る速度誤差を軽減することのできるJanus方式(2
ビ一ム方式)がある(参考文献: 「マイクロ波応用高
精度スピードセンサ」 9日立評論。
動体に搭載された送波器から走行面に対しである角度を
なして送波信号を出射し、走行面で散乱されたその送波
信号を送波器と同じ位置に設けられた受波器で受信して
、受波信号の前記送波信号からの周波数偏移の大きさを
測定することニヨって移動体の速度を求めるシングル・
ビーム方式や、このシングル・ビーム方式の欠点である
送波信号ビームと走行面とのなす角度の変動により生ず
る速度誤差を軽減することのできるJanus方式(2
ビ一ム方式)がある(参考文献: 「マイクロ波応用高
精度スピードセンサ」 9日立評論。
VOL6B 、 A 9 、 P 69〜72 、5e
pt、、 1981 )。
pt、、 1981 )。
第1図は、シングル・ビーム方式の構成を示す図で、(
1)は送波器と受波器を同一場所に一体化して構成した
1組の送受波器を示し、(B)は移動体、(E)は走行
面、θは送波信号ビームが走行面(E)となす角度、■
は移動体(13)の速度をあられしている。
1)は送波器と受波器を同一場所に一体化して構成した
1組の送受波器を示し、(B)は移動体、(E)は走行
面、θは送波信号ビームが走行面(E)となす角度、■
は移動体(13)の速度をあられしている。
シングル・ビーム方式では受波信号のドツプラー周波数
偏移fdの大きさは、送波信号の周波数をfo、伝搬速
度をCとすると次式であられされる。
偏移fdの大きさは、送波信号の周波数をfo、伝搬速
度をCとすると次式であられされる。
foV
f6= CO5θ ・・・(1〕θの
設定値をθSとすると、周波数偏移の大きさfdから、
移動体の速度Vは次式に従って求めることができる。
設定値をθSとすると、周波数偏移の大きさfdから、
移動体の速度Vは次式に従って求めることができる。
ここで、θSがZ\θだけ変動したとすると測定される
周波数偏移の大きさfdは(1)式から次式の様になる
。
周波数偏移の大きさfdは(1)式から次式の様になる
。
2fo■
fd= −cos(θS+△θ) −= (
3)従って、この詩才められる移動体の速度VEは、(
3)式を(2)式に代入することにより次の様に求めら
れる。
3)従って、この詩才められる移動体の速度VEは、(
3)式を(2)式に代入することにより次の様に求めら
れる。
速度誤差を△VとするとV E = V+△Vであるか
ら、相対速度誤差△v/vは(4)式より次の様にあら
れされる。
ら、相対速度誤差△v/vは(4)式より次の様にあら
れされる。
■
(シングル・ビーム方式)
第2図は、 Janus方式の構成を示す図で、(2)
および(3)は送波器と受波器を同一場所に一体化して
構成した2組の送受波器をあられしている。また、θ1
.θ2は送受波器(2)からの送波信号ビームが走行面
の)となす角度および送受波器(3)からの送波信号ビ
ームが走行面(Dとなす角度をそれぞれあられしている
o Janus方式では前述の如く2組の送受波器[2
1(3)を用い、送波信号を移動体(B)の進行方向の
1rlJ後に出射し、走行Wi(E)で散乱された前記
送波信号を送波器と同じ位置に設けられたそれぞれの受
波器で受信する。そして2つの受波信号からそれぞれ得
られるドツプラー周波数偏移の大きさを適当なイぎ号処
理で加算することによって次式であられされる周波数f
Jを計測し、そのf、から移動体の速度Vを求める。
および(3)は送波器と受波器を同一場所に一体化して
構成した2組の送受波器をあられしている。また、θ1
.θ2は送受波器(2)からの送波信号ビームが走行面
の)となす角度および送受波器(3)からの送波信号ビ
ームが走行面(Dとなす角度をそれぞれあられしている
o Janus方式では前述の如く2組の送受波器[2
1(3)を用い、送波信号を移動体(B)の進行方向の
1rlJ後に出射し、走行Wi(E)で散乱された前記
送波信号を送波器と同じ位置に設けられたそれぞれの受
波器で受信する。そして2つの受波信号からそれぞれ得
られるドツプラー周波数偏移の大きさを適当なイぎ号処
理で加算することによって次式であられされる周波数f
Jを計測し、そのf、から移動体の速度Vを求める。
し
今、θ、とθ2の設定値をθ1=02=θS とすると
f、から移動体C13の速度Vは次式の様に求められる
。
f、から移動体C13の速度Vは次式の様に求められる
。
ここで、θ、が△θだけ変動したとすると+ Janu
S方式ではθ2はほぼ七〇だけ変動する。従って、この
時61(1定される周波数f、は次式の様になる。
S方式ではθ2はほぼ七〇だけ変動する。従って、この
時61(1定される周波数f、は次式の様になる。
し
、従って、この時求められる移動体03の速度VBは。
(8)式を(7)式に代入することにより次の様に求め
られる。
られる。
速度誤差を△VとするとVE=V+△Vであるから、相
る。
る。
CJanus方式)
(5)式かられかるようにシングル・ビーム方式では送
波信号ビームの走行面(E)に対する出射角が変動する
とtanθSに関係するやや大きな速度誤差が発生する
。Janus方式では00式かられかるようにシングル
・ビーム方式(こ比べて速度誤差は軽減されるが、構成
上2つの送波部と2つの受波部を必要とし、送受波器の
構成が複雑になる。
波信号ビームの走行面(E)に対する出射角が変動する
とtanθSに関係するやや大きな速度誤差が発生する
。Janus方式では00式かられかるようにシングル
・ビーム方式(こ比べて速度誤差は軽減されるが、構成
上2つの送波部と2つの受波部を必要とし、送受波器の
構成が複雑になる。
発明の目的
本発明は前バ己従来例の欠点を除去し、送波信号ビーム
の定行面に対する出射角の変動によって生じる速度誤差
はJanus方式と同程度であるか、または前記出射角
の変動の影響を殆んど受けないようにし、しかもJan
us方式と比較して、送受取器の構成が簡単な速度セン
サを提供することを目的とする。
の定行面に対する出射角の変動によって生じる速度誤差
はJanus方式と同程度であるか、または前記出射角
の変動の影響を殆んど受けないようにし、しかもJan
us方式と比較して、送受取器の構成が簡単な速度セン
サを提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の速度センサは、移動体の走行方向に平行な信号
反射面に対向する移動体の主面に設けられた1個の送波
器と、その主向上において前記送波器を中心としてその
両側で等距離はなれた位置に設けられ、かつその配列の
方向が移動体の走行方向と1目角方向になる場合を除き
、前記送波器に関して互いlこ対称な位I叔に配置され
ているか、または前記走行方向と平行であ′62個の受
波器と、art記送被送波器肢伯月の搬送波を発生させ
る搬送波源と、その搬送波に一定のmり返し周波数でパ
ルス劇調を与えるためのパルス発振器おまび変調器と、
前記送波器から前記主面に臭1はな方向に出則された送
波侶号力楠lJ記信号反射面によって散乱され、目’I
IH己2個の受波器に到達して受信された2つの受波信
号から011記パルス発振器の発振周波数近傍の信号を
とり出すための2個の帯域通過沖波器と、その帯域通過
沖波器の出力信号の前記パルス発振器の発振周u数から
の周改数偏移の大きさをわJ出する2個の周u数偏移検
田器と、それによって検出され1コ2つの周波数偏移の
大きさの和からドツプラー効果により移動体の走行速度
を求める演算回路とを有し、前記2個の受波器によって
受信されたそれぞれの受波信号の周77つ数偏移の大き
さの和から移動体の走行速度を求めるように構成したも
のであり、これにより簡単な送受波器の構成でありなが
ら、移動体の走行面に対する送波ビームの出射角の変動
の速度検出に与える影響を除去でき、移動体の速度の高
精度検出をなし得たものである。
反射面に対向する移動体の主面に設けられた1個の送波
器と、その主向上において前記送波器を中心としてその
両側で等距離はなれた位置に設けられ、かつその配列の
方向が移動体の走行方向と1目角方向になる場合を除き
、前記送波器に関して互いlこ対称な位I叔に配置され
ているか、または前記走行方向と平行であ′62個の受
波器と、art記送被送波器肢伯月の搬送波を発生させ
る搬送波源と、その搬送波に一定のmり返し周波数でパ
ルス劇調を与えるためのパルス発振器おまび変調器と、
前記送波器から前記主面に臭1はな方向に出則された送
波侶号力楠lJ記信号反射面によって散乱され、目’I
IH己2個の受波器に到達して受信された2つの受波信
号から011記パルス発振器の発振周波数近傍の信号を
とり出すための2個の帯域通過沖波器と、その帯域通過
沖波器の出力信号の前記パルス発振器の発振周u数から
の周改数偏移の大きさをわJ出する2個の周u数偏移検
田器と、それによって検出され1コ2つの周波数偏移の
大きさの和からドツプラー効果により移動体の走行速度
を求める演算回路とを有し、前記2個の受波器によって
受信されたそれぞれの受波信号の周77つ数偏移の大き
さの和から移動体の走行速度を求めるように構成したも
のであり、これにより簡単な送受波器の構成でありなが
ら、移動体の走行面に対する送波ビームの出射角の変動
の速度検出に与える影響を除去でき、移動体の速度の高
精度検出をなし得たものである。
さらに1本発明の速度センサは、移動体の走行方向に平
行な信号反射面に対向する移動体の主面に設けられた1
個の送波器と、その主面上において前記送波器を中心と
してその両側で等距離はなれた位置ζこ設けられ、かつ
その配列の方向が移動体の走行方向と直角方向になる場
合を除き、前記送波器に関して互いに対称な位置に配置
されているか、または前記走行方向と平行である2個の
受波器と、前記送波器の送波信号の搬送波を発生させる
搬送波源と、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパル
ス変調を与えるためのパルス発isおよび変調器と、[
官記送波器から前記主面に垂直な方向fこ出射された送
ρグ信号力fJ記信号反射面によって散乱され、前記2
個の受波器に到達して受信された2つの受波信号から前
記パルス発振器の発振周波数近傍の信号をとり出すため
の2個の帯域通過沖波器と、その帯域通過ろ波器の出力
信号のnir記パルス発振器の発振周波数からの周波数
偏移の大きさを検出する2個の周波数偏移検出器と、そ
れによって検出された2つの周波数偏移の大きさの和と
差から、ドツプラー効果により移動体の走行速度を求め
る演算回路とを有し、前記2個の受波器によって受信さ
れたそれぞれの受波信号の周θ)数偏移の大きさの和と
差から移動体の走行速度を求めるように構成したもので
あり、同様の効果を得るものである。
行な信号反射面に対向する移動体の主面に設けられた1
個の送波器と、その主面上において前記送波器を中心と
してその両側で等距離はなれた位置ζこ設けられ、かつ
その配列の方向が移動体の走行方向と直角方向になる場
合を除き、前記送波器に関して互いに対称な位置に配置
されているか、または前記走行方向と平行である2個の
受波器と、前記送波器の送波信号の搬送波を発生させる
搬送波源と、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパル
ス変調を与えるためのパルス発isおよび変調器と、[
官記送波器から前記主面に垂直な方向fこ出射された送
ρグ信号力fJ記信号反射面によって散乱され、前記2
個の受波器に到達して受信された2つの受波信号から前
記パルス発振器の発振周波数近傍の信号をとり出すため
の2個の帯域通過沖波器と、その帯域通過ろ波器の出力
信号のnir記パルス発振器の発振周波数からの周波数
偏移の大きさを検出する2個の周波数偏移検出器と、そ
れによって検出された2つの周波数偏移の大きさの和と
差から、ドツプラー効果により移動体の走行速度を求め
る演算回路とを有し、前記2個の受波器によって受信さ
れたそれぞれの受波信号の周θ)数偏移の大きさの和と
差から移動体の走行速度を求めるように構成したもので
あり、同様の効果を得るものである。
実施例の説明
以下不発明の一実施例を図面を参照して説明する。第8
図は本発明の送受波器の構成を説明する1こめの図であ
る。第8図は移動休出)の走行方向に平行で、かつ走行
面(E)に垂直な面方向から眺めた図である。第8図に
おいて、(4)は送波器であり、移動体(B)の主面(
S)と垂直な方向に送波信号を送りだす。(5) (6
)は走行面圧)で散乱されたnjf記送液送波信号信す
る第1および第2の受波器で、移動体(B)の主面(S
)において送波器(4)から等距離の位置に配置されて
いる。0は移動体(B)の主面(S)と垂直な方向に送
波された送波信号が走行面CE)に到達する点(R)と
送波器(4)との距離をあられしている。θは受波器(
5) (6)と前記点(R)を結ぶ直線が移動体(B)
の主面(S)となす角をあられし、△θは移動体の)の
走行面(E)に対する傾き角を示している。また送波器
(4)は移動体(B)がゆれてこの△θが変動してもM
tl記の)がほとんど変動せず、θがほぼ一定に保1こ
れるように移!1LIJ体(B)の中央にとりつけるも
のとする。
図は本発明の送受波器の構成を説明する1こめの図であ
る。第8図は移動休出)の走行方向に平行で、かつ走行
面(E)に垂直な面方向から眺めた図である。第8図に
おいて、(4)は送波器であり、移動体(B)の主面(
S)と垂直な方向に送波信号を送りだす。(5) (6
)は走行面圧)で散乱されたnjf記送液送波信号信す
る第1および第2の受波器で、移動体(B)の主面(S
)において送波器(4)から等距離の位置に配置されて
いる。0は移動体(B)の主面(S)と垂直な方向に送
波された送波信号が走行面CE)に到達する点(R)と
送波器(4)との距離をあられしている。θは受波器(
5) (6)と前記点(R)を結ぶ直線が移動体(B)
の主面(S)となす角をあられし、△θは移動体の)の
走行面(E)に対する傾き角を示している。また送波器
(4)は移動体(B)がゆれてこの△θが変動してもM
tl記の)がほとんど変動せず、θがほぼ一定に保1こ
れるように移!1LIJ体(B)の中央にとりつけるも
のとする。
第4図は本発明の第1の実施例における速度センサの信
号処理回路の構成をブロック図で示したものである。(
7) (8)は第1および第2の受波器で、第8図にお
ける(5) (6)に対応する。(9)は送波器で。
号処理回路の構成をブロック図で示したものである。(
7) (8)は第1および第2の受波器で、第8図にお
ける(5) (6)に対応する。(9)は送波器で。
第8図における(4)に対応する。a◆は送波器(9)
から送信される送波信号の搬送波を作りだす搬送波源で
ある。0υはこの搬送波より低い周波数でパルス発振を
行なうパルス発振器である。OQは前記搬送波を111
記パルス発振器0.0からのパルス波でパルス変調を施
すための変調器である。第6図の(a)に搬送波の波形
、(b)にパルス発振波形、(C)にパルス変調を施さ
れた送波信号波形を示す。前記変調器qQは前記パルス
発振信号が搬送波のスイッチング信号となるように構成
されている。
から送信される送波信号の搬送波を作りだす搬送波源で
ある。0υはこの搬送波より低い周波数でパルス発振を
行なうパルス発振器である。OQは前記搬送波を111
記パルス発振器0.0からのパルス波でパルス変調を施
すための変調器である。第6図の(a)に搬送波の波形
、(b)にパルス発振波形、(C)にパルス変調を施さ
れた送波信号波形を示す。前記変調器qQは前記パルス
発振信号が搬送波のスイッチング信号となるように構成
されている。
今、移動体の)が第3図に示す矢印の方向に速度Vで走
行し、パルス発振器0!19の発振周波数をfP、前記
送波信号の伝搬速度をCとすると、第1の受′e器(7
)において受信される受波信号の周波数fPlはドツプ
ラー効果により次式の様になる。
行し、パルス発振器0!19の発振周波数をfP、前記
送波信号の伝搬速度をCとすると、第1の受′e器(7
)において受信される受波信号の周波数fPlはドツプ
ラー効果により次式の様になる。
IコIごし、ψは第1の受波器(7)と送波器(9)を
結ぶ直線が移11i11体の走行方向となす角度である
。本発明の速度センサにおいては、第2の受波器(8)
と送波:畳f’l)を結ぶ直線が移動体の走行方向とな
す角度もψであるように構成されるので、第2の受波器
(8)において受信される受波信号の周波数fP2はド
ツプラー効果により次式の様になる。
結ぶ直線が移11i11体の走行方向となす角度である
。本発明の速度センサにおいては、第2の受波器(8)
と送波:畳f’l)を結ぶ直線が移動体の走行方向とな
す角度もψであるように構成されるので、第2の受波器
(8)において受信される受波信号の周波数fP2はド
ツプラー効果により次式の様になる。
OG Ql)は周波数fPに帯域中心を持つ帯域通過P
波器で、第1および第2の受波器(7) +8+で受信
される受波信号からlff1f記搬送波成分を除去し、
ドツプラー・シフトされた前記周波数fP1およびfP
2の信号をとりだす役割を果たすものである。Oa Q
lは前記第1の受波器(7)で受信される受波信号の前
記周波数f、の送波信号からの周波数偏移の大きさfP
dlおよび前記第2の受波器(8)で受信される受波信
号の前記周波数fPの送波信号からの周波数偏移の大き
さfPd2をそれぞれ検出する第1および第2の周波数
偏移検出器である。fPdl 、 fPd2は次式の様
にあわされる。
波器で、第1および第2の受波器(7) +8+で受信
される受波信号からlff1f記搬送波成分を除去し、
ドツプラー・シフトされた前記周波数fP1およびfP
2の信号をとりだす役割を果たすものである。Oa Q
lは前記第1の受波器(7)で受信される受波信号の前
記周波数f、の送波信号からの周波数偏移の大きさfP
dlおよび前記第2の受波器(8)で受信される受波信
号の前記周波数fPの送波信号からの周波数偏移の大き
さfPd2をそれぞれ検出する第1および第2の周波数
偏移検出器である。fPdl 、 fPd2は次式の様
にあわされる。
07)は加算器で、na記rPdlとfPd2を加算す
る役割を果たす。口式および(141式よりfPdt+
fPd□は次式の様になる。
る役割を果たす。口式および(141式よりfPdt+
fPd□は次式の様になる。
通常C>>vであるから05式は次式の様に簡単化でき
る。
る。
f v
fPdl+ fPd2= CO8θcos△θco
sψ …0υθの設定値をθ5とすると、移動1本03
の速度VはaQ式のfPdl+fPd2 より次式の様
に求めることができる。
sψ …0υθの設定値をθ5とすると、移動1本03
の速度VはaQ式のfPdl+fPd2 より次式の様
に求めることができる。
0印は移動体Q3の速度Vを07)式に従って訓算する
演算器である。この演算器O的には既知量C、fP。
演算器である。この演算器O的には既知量C、fP。
θ5.ψはあらかじめ設定しておくものとする。
次に、θSが△θだけ変動したとすると、fPdl+f
Pd□の値はat9式より次式の様)こなる。
Pd□の値はat9式より次式の様)こなる。
従って、この詩才められる移動体の速度VEはθ緩式を
Qη式に代入することにより次の様になる。
Qη式に代入することにより次の様になる。
VE= V CO8△θ −(1m速
度誤差を△VとするとVE=’V+△V であるから、
相対速度誤差△v/v は(171式より次の様にあら
れされる。
度誤差を△VとするとVE=’V+△V であるから、
相対速度誤差△v/v は(171式より次の様にあら
れされる。
測成をJ a n u s方式の01式と比較すると、
送波信号の走行1f1こ対する出射角の変動の速度誤差
への影響は1本発明の第1の実施例の速度センサにおい
て1則anus方式と同程度に軽減し得ることがわかる
。しかも1本発明の速度センサは第8図に示す送受波器
の構成かられかるように、送波器1個と受波器2個とか
ら構成することができる。−万。
送波信号の走行1f1こ対する出射角の変動の速度誤差
への影響は1本発明の第1の実施例の速度センサにおい
て1則anus方式と同程度に軽減し得ることがわかる
。しかも1本発明の速度センサは第8図に示す送受波器
の構成かられかるように、送波器1個と受波器2個とか
ら構成することができる。−万。
Janus方式では、基本的に2組の送受lI′a(2
個の送波器と2個の受波器)を必要とし1本発明の如く
1個の送波器と2aの受波器で構成しようとオれば、1
個の送波器からの送波信号を2個の送波部へ導くための
分波器が必要となり1本発明の速jrvセンサに比べて
送受波器の構成が複雑になる。
個の送波器と2個の受波器)を必要とし1本発明の如く
1個の送波器と2aの受波器で構成しようとオれば、1
個の送波器からの送波信号を2個の送波部へ導くための
分波器が必要となり1本発明の速jrvセンサに比べて
送受波器の構成が複雑になる。
従って1本発明の第1の実施例の速度センサは速度精度
fこついては、Janus方式と同程度であるが、送受
波器の構成がより簡単であり、従来のJ anus方式
よりも優れている。また搬送波のドツプラー効果を利用
するのではなく、搬送波に変調を施しているパルス波の
ドツプラー効果を利用しているため、搬送波に光波を用
いても受波器側では、光波の周波数に比較して周波数の
十分低い前記パルス波のドツプラー・ソフトを受けた周
波数fPI+f、2の信号の周波数偏移fPdl +
fpd2を測定すればよいので測定が容易である。しか
しながら搬送波に本発明のような変調を施さない場合は
、光波の周波数偏移を測定するための光波干渉計が必要
となり、受波器側の構成が複雑になる。また速度センサ
を移動体に梧:載した場合、光波干渉計を受波器側に備
えている場合には、移動体の走行に伴う振動の影響を受
けやすくなる。従って1本発明の速度センサは搬送波と
して光波をも容易に用い得るものである。
fこついては、Janus方式と同程度であるが、送受
波器の構成がより簡単であり、従来のJ anus方式
よりも優れている。また搬送波のドツプラー効果を利用
するのではなく、搬送波に変調を施しているパルス波の
ドツプラー効果を利用しているため、搬送波に光波を用
いても受波器側では、光波の周波数に比較して周波数の
十分低い前記パルス波のドツプラー・ソフトを受けた周
波数fPI+f、2の信号の周波数偏移fPdl +
fpd2を測定すればよいので測定が容易である。しか
しながら搬送波に本発明のような変調を施さない場合は
、光波の周波数偏移を測定するための光波干渉計が必要
となり、受波器側の構成が複雑になる。また速度センサ
を移動体に梧:載した場合、光波干渉計を受波器側に備
えている場合には、移動体の走行に伴う振動の影響を受
けやすくなる。従って1本発明の速度センサは搬送波と
して光波をも容易に用い得るものである。
第5図は本発明に基く第2の実施例の速度センサの信号
処理回路の構成をブロック図で示したものである。第5
図において第4図と共通の番号は同一のものを示してい
る。αりは減算器であり、前記周波数偏移の値fPd1
. fPc12を減算する役割を果たす。rI:j式お
よびa(式よりfpd+ fpa2ハ(x、 式(7
) 様になる。
処理回路の構成をブロック図で示したものである。第5
図において第4図と共通の番号は同一のものを示してい
る。αりは減算器であり、前記周波数偏移の値fPd1
. fPc12を減算する役割を果たす。rI:j式お
よびa(式よりfpd+ fpa2ハ(x、 式(7
) 様になる。
通常C> vであるからC〃式は次式のように簡単化で
きる。
きる。
fpv
fpd、−fpd2=−−−(sin0scos9++
1)sin△θ (イ)に こで(至)式、(イ)式より5in2△θ十cO82△
θ=1という関係式を用いて△θを消去すると次式が得
られる。
1)sin△θ (イ)に こで(至)式、(イ)式より5in2△θ十cO82△
θ=1という関係式を用いて△θを消去すると次式が得
られる。
Q式から移動体の速度■は次式の様に求めることができ
る。
る。
ただしθ8はθの設T値である。
3)は加算器0?)および減算器四の出力fpdt+f
p(BおよびfPdl”” ’Pd2 から一式に従っ
て移動体の速度VをJ−1wする演算器である。ただし
、その演算器ω目こは既知Jl C、fP、θ5.ψは
あらかじめ設定しておくものとする。(ハ)式のVをあ
られす式には、送σ、ン信号ビームの走行面に対する出
射角の変動量△θが含まれていないことが大きな特徴で
ある。即ち、本発明に基く第2の実施例の速度センサは
。
p(BおよびfPdl”” ’Pd2 から一式に従っ
て移動体の速度VをJ−1wする演算器である。ただし
、その演算器ω目こは既知Jl C、fP、θ5.ψは
あらかじめ設定しておくものとする。(ハ)式のVをあ
られす式には、送σ、ン信号ビームの走行面に対する出
射角の変動量△θが含まれていないことが大きな特徴で
ある。即ち、本発明に基く第2の実施例の速度センサは
。
前記△θが変動してもそれに対応した03式、04式に
よりあられされる周e数偏移の大きさを測定し、演算器
(イ)により(ハ)式に従って移動体の速度Vを計算す
れば△θとは蕪関係に誤差を含まない正確な移動体の速
度を求めることができる。これは1本発tu(ζこ基く
速度センサの第2の実施例が従来のJ anus刀式よ
りも格段にすぐれている点である。また、送受波器の構
成においても、従来のJanus方式と比較して、より
簡単である点は本発明に基く速度センサの第1の実施例
と同様である。
よりあられされる周e数偏移の大きさを測定し、演算器
(イ)により(ハ)式に従って移動体の速度Vを計算す
れば△θとは蕪関係に誤差を含まない正確な移動体の速
度を求めることができる。これは1本発tu(ζこ基く
速度センサの第2の実施例が従来のJ anus刀式よ
りも格段にすぐれている点である。また、送受波器の構
成においても、従来のJanus方式と比較して、より
簡単である点は本発明に基く速度センサの第1の実施例
と同様である。
第7図は1本発明に基く速度センサの第8の実施例のブ
ロック図である。3漫はクォーツ発振器で。
ロック図である。3漫はクォーツ発振器で。
非常に安定した周波数の発振を行なう。四は分周回路で
前記クォーツ発振器01Jの出力周波数を分周するとと
もに矩形波パルスに変換する。(ハ)は高出力赤外発光
ダイオードで搬送波源である。峙はこの赤外発光ダイオ
ード■の駆動電流を前記分周回路(支)の出力パルスで
スイッチングして搬送波にパルス変調を施すスイッチン
グ回路である。(ハ)は集束レンズで前記赤外発光ダイ
オード(ハ)の出力光を走行面(E)上〔こ集束させる
役割を果たす。(ハ)01)は走行面に)で散乱された
前記赤外発光ダイオード■の出力光をフォトトランジス
タ(ハ)および(4)の受光面へそれぞれ集束させる集
束レンズである。@(ホ)は赤外フィルタで、前記フォ
トトランジスタ(ホ)(イ)へ赤外光のみを入射させ、
他の外乱光をできるtごけ除去して信号検出時における
信号対雑音比を良くするためのものである。(2)峙は
帯域中心局e′ff、カm1記分周回路(ホ)の出力パ
ルスの繰り返し周波数fPに設定された帯域通過沢波器
である。■(7)はドツプラーシフトされた周波数fP
、およびf、2の信号と1JiJ記分周回路(ハ)の周
波数fPの信号とから、周波数(1,4位の大きさfP
dlおよびfPd 2を検出して電圧に変換するヘテロ
ダイン検波器である。(至)は演算項中1.)器を用い
た加算器で1周波数fPdl” fPd2に対応する電
圧を出力する。(ロ)はアナログ乗算モジュールで、周
波数fPd1+fPd2に対応する電圧とあらかじめこ
のモジュールに設定されたC/2fpcosθ、COS
ψに対応する電圧との乗算を行ない、(L7)式化従っ
て移動体の走行速度Vに比例する電圧を出力する。
前記クォーツ発振器01Jの出力周波数を分周するとと
もに矩形波パルスに変換する。(ハ)は高出力赤外発光
ダイオードで搬送波源である。峙はこの赤外発光ダイオ
ード■の駆動電流を前記分周回路(支)の出力パルスで
スイッチングして搬送波にパルス変調を施すスイッチン
グ回路である。(ハ)は集束レンズで前記赤外発光ダイ
オード(ハ)の出力光を走行面(E)上〔こ集束させる
役割を果たす。(ハ)01)は走行面に)で散乱された
前記赤外発光ダイオード■の出力光をフォトトランジス
タ(ハ)および(4)の受光面へそれぞれ集束させる集
束レンズである。@(ホ)は赤外フィルタで、前記フォ
トトランジスタ(ホ)(イ)へ赤外光のみを入射させ、
他の外乱光をできるtごけ除去して信号検出時における
信号対雑音比を良くするためのものである。(2)峙は
帯域中心局e′ff、カm1記分周回路(ホ)の出力パ
ルスの繰り返し周波数fPに設定された帯域通過沢波器
である。■(7)はドツプラーシフトされた周波数fP
、およびf、2の信号と1JiJ記分周回路(ハ)の周
波数fPの信号とから、周波数(1,4位の大きさfP
dlおよびfPd 2を検出して電圧に変換するヘテロ
ダイン検波器である。(至)は演算項中1.)器を用い
た加算器で1周波数fPdl” fPd2に対応する電
圧を出力する。(ロ)はアナログ乗算モジュールで、周
波数fPd1+fPd2に対応する電圧とあらかじめこ
のモジュールに設定されたC/2fpcosθ、COS
ψに対応する電圧との乗算を行ない、(L7)式化従っ
て移動体の走行速度Vに比例する電圧を出力する。
笛8図は、本発明に基く速度センサの第4の実施例のブ
ロック図である。第8図fこおいて、第6図と共通の開
号で示した部分は同一のものを示す。
ロック図である。第8図fこおいて、第6図と共通の開
号で示した部分は同一のものを示す。
(至)はM算増幅器を用いた減算器で、周波数fPd+
−fPd2に対応する電圧を出力する。0!l(至)は
アナログ−ディジタル変換器(これを肌変換器と記す)
で周ρノ数fPdl+fPd2に対応する電圧および周
波数fT’dl fPd2 に対応する電圧をマイクロ
コンピュータ0υで扱うディジタル信号に変換する。マ
イクロコンピュータ化■にはC、fP、θ8.ψの値を
あらかじめ設定しておき、前記周波数fPdl+fPd
z、およびfPdl fPd2 に対応するデータを遂
時入力させ(ハ)式に従って移動体の走行速度Vを演算
させる。
−fPd2に対応する電圧を出力する。0!l(至)は
アナログ−ディジタル変換器(これを肌変換器と記す)
で周ρノ数fPdl+fPd2に対応する電圧および周
波数fT’dl fPd2 に対応する電圧をマイクロ
コンピュータ0υで扱うディジタル信号に変換する。マ
イクロコンピュータ化■にはC、fP、θ8.ψの値を
あらかじめ設定しておき、前記周波数fPdl+fPd
z、およびfPdl fPd2 に対応するデータを遂
時入力させ(ハ)式に従って移動体の走行速度Vを演算
させる。
また、送受波器の配置については第9図(a) 、 (
b)、(C)に示すように8種類の異なった配置が考え
られる。これは1本発明の速度センサを移動体の走行方
向に平行で、かつ走行面に垂直な面方向から眺めた時、
送受波器の構成が第8図に示すようになっていればよい
からである。第9図において、(1)は送波器、 (R
,1)(R2)は受波器、(S)は速度センサがとりつ
けられている移動体の主面である。また、移動体が比較
的高速で運動する場合には、ドツプラー周波数偏移も大
きく、受波器の周波数帯域が狭い場合、1つの受波器で
は移動体の全速度範囲にわたって速度を検出できないこ
とがある。このような場合には、第10図に例を示すよ
うに、帯域の中心周波数が異なる複数の受波器をほぼ同
一位置に配置し、受波器の周波数帯域の拡大をはかれば
よい。第10図において、受波器(R1)(R2)の帯
域中心局θヅ数をfP1周波数帯域を(B1とし、受波
器(R1′)(1<2′)のWf域域中局周波数fP−
B 、周波数帯域を78+とし、受波器(R1’)(R
2)の帯域、中心周波数をf、+B 、周波数帯域を(
B)とすると、受波器全体の周波数帯域は(8B)まで
拡大される。
b)、(C)に示すように8種類の異なった配置が考え
られる。これは1本発明の速度センサを移動体の走行方
向に平行で、かつ走行面に垂直な面方向から眺めた時、
送受波器の構成が第8図に示すようになっていればよい
からである。第9図において、(1)は送波器、 (R
,1)(R2)は受波器、(S)は速度センサがとりつ
けられている移動体の主面である。また、移動体が比較
的高速で運動する場合には、ドツプラー周波数偏移も大
きく、受波器の周波数帯域が狭い場合、1つの受波器で
は移動体の全速度範囲にわたって速度を検出できないこ
とがある。このような場合には、第10図に例を示すよ
うに、帯域の中心周波数が異なる複数の受波器をほぼ同
一位置に配置し、受波器の周波数帯域の拡大をはかれば
よい。第10図において、受波器(R1)(R2)の帯
域中心局θヅ数をfP1周波数帯域を(B1とし、受波
器(R1′)(1<2′)のWf域域中局周波数fP−
B 、周波数帯域を78+とし、受波器(R1’)(R
2)の帯域、中心周波数をf、+B 、周波数帯域を(
B)とすると、受波器全体の周波数帯域は(8B)まで
拡大される。
発明の効果
以上のように本発明の速度センサによれば、従来例と比
較して送受波器の構成を簡単(こすることができ、かつ
、移動体の走行面に対する送波ビームの出射角の変動の
速度検出に与える影暢を除去することができ、移動体の
速度を高精度に検出し得るものである。また、本発明の
速度センサは送ρシ侶号パルスのくり返し周波数のドツ
プラー効果による周波数偏移を利用しているため、搬送
波1こ光波をも用いることができるものである。
較して送受波器の構成を簡単(こすることができ、かつ
、移動体の走行面に対する送波ビームの出射角の変動の
速度検出に与える影暢を除去することができ、移動体の
速度を高精度に検出し得るものである。また、本発明の
速度センサは送ρシ侶号パルスのくり返し周波数のドツ
プラー効果による周波数偏移を利用しているため、搬送
波1こ光波をも用いることができるものである。
=f、 1図は従来のシングル・ビーム方式を説明する
Iコめの要部構成断面図、第2図は従来のJanusブ
ラ式を説明するtコめの要部構成断面図、第8図は本発
明の速度センサの送受波器の構成を説明するための要部
構成断面図、第4図は本発明に基く速度センサの信号処
理回路の第1の実施例の構成を説明するための要部ブロ
ック図、第5図は本発明に基く速度センサの信号処理回
路の第2の実施例の構成を説明するための要部ブロック
図、第6図はパルス変調を施された送波信号の鼓Jl’
?を説明するための図で、同図(a)は搬送波信号、(
b)は搬送波信号にパルス変調を施すためのスイッチン
グ信月。 (c)ハパルス変調を施された送波信号を示し、第7図
は本発明に基く速度センサの第3の実JiI例を説明す
るための要部ブロック図、第8図は本発明にM<m度セ
ンサの第4の実施例を説明するための要部ブロック図、
第9図は本発明の速度センサの送受波器の配置例を示す
図、第10図は複数の受波器を用いる時の送受波器の配
置例を示す図である。 (4) 19)・・・送波器15J(7)・・・第1の
受波器、(61+81・・第2の受波器、θQ・・・第
1の帯域通過P波器、Qυ・・・第2の帯域通過P波器
、(6)・・・第1の周波数偏移検出器、賂・・・第2
の周波数偏移検出器、a<°・・搬送波源、0Q・・パ
ルス発41+−v KJ 、 a6・・・変調器、αb
・・加算牲3、(ト)叫・・演算器、O情・・・減算器
、C21)・・・フォー・ノ発振θ蹄、(2)・・・分
周回路、C13・・・ス仁ノチング回路、呟D・・・赤
夕(発光ダイオード、c7Ij(ロ)・・・フォトトラ
ンジスタ、(イ)鏝・・・帯域通過ろ波器、(ロ)B’
D−・・周波数偏移検出器、側)弼・・・演算増巾器、
(2)・・・アナログ乗算モジュール、に)叩・−A/
Y)鋤換’It 、 (an・・・マイクロコンピュー
タ代理人 森本義弘 第1図 一μ 第2図 j 第5図 出υ 第6図 →t 第9図 第1O図 fo−B fo fo+B
Iコめの要部構成断面図、第2図は従来のJanusブ
ラ式を説明するtコめの要部構成断面図、第8図は本発
明の速度センサの送受波器の構成を説明するための要部
構成断面図、第4図は本発明に基く速度センサの信号処
理回路の第1の実施例の構成を説明するための要部ブロ
ック図、第5図は本発明に基く速度センサの信号処理回
路の第2の実施例の構成を説明するための要部ブロック
図、第6図はパルス変調を施された送波信号の鼓Jl’
?を説明するための図で、同図(a)は搬送波信号、(
b)は搬送波信号にパルス変調を施すためのスイッチン
グ信月。 (c)ハパルス変調を施された送波信号を示し、第7図
は本発明に基く速度センサの第3の実JiI例を説明す
るための要部ブロック図、第8図は本発明にM<m度セ
ンサの第4の実施例を説明するための要部ブロック図、
第9図は本発明の速度センサの送受波器の配置例を示す
図、第10図は複数の受波器を用いる時の送受波器の配
置例を示す図である。 (4) 19)・・・送波器15J(7)・・・第1の
受波器、(61+81・・第2の受波器、θQ・・・第
1の帯域通過P波器、Qυ・・・第2の帯域通過P波器
、(6)・・・第1の周波数偏移検出器、賂・・・第2
の周波数偏移検出器、a<°・・搬送波源、0Q・・パ
ルス発41+−v KJ 、 a6・・・変調器、αb
・・加算牲3、(ト)叫・・演算器、O情・・・減算器
、C21)・・・フォー・ノ発振θ蹄、(2)・・・分
周回路、C13・・・ス仁ノチング回路、呟D・・・赤
夕(発光ダイオード、c7Ij(ロ)・・・フォトトラ
ンジスタ、(イ)鏝・・・帯域通過ろ波器、(ロ)B’
D−・・周波数偏移検出器、側)弼・・・演算増巾器、
(2)・・・アナログ乗算モジュール、に)叩・−A/
Y)鋤換’It 、 (an・・・マイクロコンピュー
タ代理人 森本義弘 第1図 一μ 第2図 j 第5図 出υ 第6図 →t 第9図 第1O図 fo−B fo fo+B
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、移動体の走行方向に平行な信号反射面に対向する移
動体の主面に設けられた1個の送波器と、その主面上に
おいて前記送波器を中心としてその両側で等距離はなれ
た位置に設けられ、かつその配列の方向が移動体の走行
方向と1M角力向になる場合を除き、ffrJ記送波器
に関して互いに対称な位置壷こ配置されているか、また
は前記走行方向と平行である2個の受波器と、前記送波
器の送波信号の搬送波を発生させる搬送V源と、その搬
送波に一定の繰り返し周波数でパルス変調を与えるため
のパルス発振器および変調器と、曲送送波器からm記事
面に垂1酊な方向に出射された送波信号が前記信号反射
面によって散乱され、前記2個の受波器に到達して受信
された2つの受波信号から前記パルス発振器の発振周波
数近傍の信号をとり出すための2個の帯域通過法波器と
、その帯域通過P波器の出方信号の前記パルス発振器の
発振周波数からの周波数偏移の大きさを検出する2個の
周波数偏移検出器と、それによって検出された2つの周
波数偏移の大きさの和からドツプラー効果により移動体
の走行速度を求める演算回路とを有し、前記2個の受波
器によって受信されたそれぞれの受波信号の周波数偏移
の大きさの和から移動体の走行速度を求めるように構成
した速度センサ。 2、移動体の走行方向に平行な信号反射面に対向する移
動体の主面に設けられた1個の送波器と、その主面上I
こおいて前記送波器を中心としてその両側で等距離はな
れた位置に設けられ、かつその配列の方向が移動体の走
行方向と直角方向になる場合を除き、前記送波器に関し
て互いに対称な位置に配置されているか、または前記走
行方向と平行である2個の受波器と、前記送波器の送波
信号の搬送波を発生させる搬送波蝕と、その搬送波に一
定の繰り返し周波数でパルス変調を与えるためのパルス
発振器および変調器と、前記送波器から前記主面に雉直
な方向に出射された送波信号が前記信号反射面によって
散乱され、前記2個の受波器に到達して受信された2つ
の受ρノ信月から前記パルス発振器の発振周波数近傍の
信号をとり出すための2個の帯域通過PU器と、その帯
域通過P波器の出力信号の前記パルス発振器の発振周波
数からの周波数偏移の大きさを検出する2個の周波数偏
移検出器と、それによって検出された2つの周波数’A
714’l=の大きさの和と差から、ドツプラー効果に
より移動体の走行速度を求める演算回路とを有し、目1
1記2個の受波器によって受信されたそれぞれの受波信
号の周波数偏移の大きさの和と差から移動体の走行速度
を求めるように構成しtこ速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192920A JPS5981573A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192920A JPS5981573A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5981573A true JPS5981573A (ja) | 1984-05-11 |
Family
ID=16299173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57192920A Pending JPS5981573A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | 速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5981573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4922255A (en) * | 1987-04-02 | 1990-05-01 | Stiftelsen Institutet for Mikrovågsteknik vid Tekniska Hogskolan i Stockholm | Arrangement for measuring speeds |
| US5579012A (en) * | 1994-12-05 | 1996-11-26 | Uniden Corporation | Speed detecting apparatus |
-
1982
- 1982-11-01 JP JP57192920A patent/JPS5981573A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4922255A (en) * | 1987-04-02 | 1990-05-01 | Stiftelsen Institutet for Mikrovågsteknik vid Tekniska Hogskolan i Stockholm | Arrangement for measuring speeds |
| US5579012A (en) * | 1994-12-05 | 1996-11-26 | Uniden Corporation | Speed detecting apparatus |
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