CN103403572B - 车辆倾斜检验装置 - Google Patents

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Abstract

在车辆倾斜检验装置(1)中,接收部(200)具备切换器(601),切换器(601)将来自第一接收天线(201)和第二接收天线(202)的接收信号交替地切换而向正交检波器(701)进行输出。正交检波器(701)使用同一线路对来自切换器(601)的两个接收信号和来自振荡器(101)的振荡信号进行正交检波。

Description

车辆倾斜检验装置
技术领域
本发明涉及一种用于自动地检验汽车等车辆的倾斜角度的车辆倾斜检验装置。特别是,该车辆倾斜检验装置适于自动地进行车辆用前灯的光轴控制的系统。
背景技术
作为以往技术的车辆倾斜检验装置,例如有专利文献1所示的装置。超声波发送部朝向地面(路面)发送超声波。由在不同位置设置的超声波接收部来接收在地面反射的超声波。测量从发送到接收为止的时间,计算各信号接收部中的接收时间差或者相位差来检验车辆的倾斜角度。
另外,作为以往技术的车辆倾斜检验装置,例如有专利文献2所示的装置。电波发送部将电波朝向地面发射,电波接收部通过两处的接收天线接收在路面反射的电波。运算部通过合成处理计算接收到的两个信号的相位差来检验车辆的倾斜角度。
另外,作为以往技术的车辆倾斜检验装置,例如有专利文献3所示的装置。在车辆的前后方向设置有两个超声波发送接收传感器。超声波发送部朝向地面发送超声波。由超声波接收部接收在地面反射的超声波,测量从发送到接收为止的时间。根据超声波发送接收传感器的前后方向的设置间隔和超声波发送接收传感器之间的接收时间差或者相位差,根据两个超声波发送接收传感器的高度位移,检验车辆的倾斜角度。根据由车速传感器测量出的车速判定车辆的行驶状态以及停止状态,输出优先使用在行驶过程中计算出的倾斜角度来进行了平均处理的倾斜角度平均值。
另外,作为以往技术的车辆倾斜检验装置,例如有专利文献4所示的装置。电波发送部将电波朝向地面发射,电波接收部由两处的接收天线接收在路面反射的电波。各自的接收信号与发送信号进行正交检波而成为各自的基带信号。根据该各自的基带信号的振幅和相位通过运算处理来导出相位差,并检验车辆的倾斜角度。
专利文献
专利文献1:日本特开2003-307420号公报
专利文献2:日本特开2005-189101号公报
专利文献3:日本特开2003-127757号公报
专利文献4:日本特开2009-282022号公报
发明内容
专利文献1中记载的以往的车辆倾斜检验装置如以上那样构成,因此受到温度变化、风以及噪音的影响而相位差发生变化,存在不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。
另外,专利文献2中记载的以往的车辆倾斜检验装置如以上那样构成,因此受到由不同的两个接收天线接收到的两个接收信号的电平的偏差的影响而计算出的相位差发生变化,存在不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。
另外,专利文献3中记载的以往的车辆倾斜检验装置如以上那样构成,因此由于因车轮的空转、滑行导致的车速传感器的测量误差而有可能误判定,存在不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。进而,需要车速传感器和车辆倾斜检验装置的布线,存在不能节省空间以及节省布线这样的课题。
而且,只能判定行驶以及停止,不能检测高速公路行驶过程中的道路的接缝、塌断等局部产生的路面的急剧的凹凸变化,因此存在即使进行平均值处理也不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。
另外,专利文献4中记载的以往的车辆倾斜检验装置如以上那样构成,因此会产生由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性偏差而引起的误差,不能正确地输出基于两个基带信号的相位差,所以存在不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。
而且,作为与两处的接收天线连接的各自的正交检波器的相位特性而线性(linearity)特性不好的情况下,不能正确地输出两个基带信号的相位值,所以相位差也不会是正确的,存在不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。
进而,当由两处的接收天线接收了从地面反射的电波从包含电波发送部的车体再次发射(反射)、并再次从路面反射的电波时,在基于两个基带信号的相位差中包含1次反射以及2次反射或者多个反射电波的相位差,因此存在不能精度良好地检验倾斜角度这样的课题。
本发明是为了解决如上所述的课题而作出的,其目的在于得到一种即使有温度变化、风以及噪音也能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
另外,本发明的目的在于,得到一种即使有接收信号电平的偏差也能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
另外,本发明的目的在于,得到一种不使用车速传感器而能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
另外,本发明的目的在于,得到一种即使有局部产生的路面的凹凸也能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
另外,本发明的目的在于,得到一种排除由于每个正交检波器的特性偏差而产生的误差并能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
另外,本发明的目的在于,得到一种在作为与两处的接收天线相连接的各自的正交检波器的相位特性而线性(linearity)特性不好的情况下也能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
进而,本发明的目的在于,得到一种即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度的车辆倾斜检验装置。
本发明的车辆倾斜检验装置,具备:发送部,设置于车辆,将旋转了规定频率的振荡信号的相位而得到的发送信号从发送天线以电波进行发射;第一切换部,将由第一接收天线接收在地面反射的电波而得到的第一接收信号、和由第二接收天线接收在地面反射的电波而得到的第二接收信号交替地切换而输出;第二切换部,将来自第一切换部的第一接收信号或者第二接收信号和从发送部得到的发送信号进行切换而输出;正交检波部,交替地取出对来自第二切换部的第一接收信号和振荡信号进行正交检波而得到的第一振幅以及相位、和对来自第二切换部的第二接收信号和振荡信号进行正交检波而得到的第二振幅以及相位,并且对来自第二切换部的发送信号和振荡信号进行正交检波而取出第三振幅以及相位;以及倾斜角度运算部,参照根据第三振幅以及相位计算出的正交检波部的相位的旋转线性特性,根据第一振幅以及相位、和第二振幅以及相位,计算车辆相对地面的倾斜角度。
本发明的车辆倾斜检验装置,具备:发送部,设置于车辆,将旋转了规定频率的振荡信号的相位而得到的发送信号从发送天线以电波进行发射;第一切换部,将由第一接收天线接收在地面反射的电波而得到的第一接收信号和从发送部得到的发送信号进行切换而输出;第二切换部,将由第二接收天线接收在地面反射的电波而得到的第二接收信号和从发送部得到的发送信号进行切换而输出;第一正交检波部,对来自第一切换部的第一接收信号和振荡信号进行正交检波而得到第一振幅以及相位,以及对来自第一切换部的发送信号和振荡信号进行正交检波而得到第三振幅以及相位;第二正交检波部,对来自第二切换部的第二接收信号和振荡信号进行正交检波而得到第二振幅以及相位,以及对来自第二切换部的发送信号和振荡信号进行正交检波而得到第四振幅以及相位;以及倾斜角度运算部,参照根据第三振幅以及相位计算出的第一正交检波部的相位的旋转线性特性、以及根据第四振幅以及相位计算出的第二正交检波部的相位的旋转线性特性,根据第一振幅以及相位和第二振幅以及相位,计算车辆相对地面的倾斜角度。
本发明的车辆倾斜检验装置,具备:发送部,设置于车辆,对规定频率的振荡信号进行脉冲调制而从发送天线以电波进行发射;切换部,将由第一接收天线接收在地面反射的电波而得到的第一脉冲接收信号、和由第二接收天线接收在地面反射的电波而得到的第二接收信号交替地切换而输出;正交检波部,对来自切换部的第一脉冲接收信号或者第二脉冲接收信号和振荡信号进行正交检波而交替地取出第一振幅以及相位和第二振幅以及相位;以及倾斜角度运算部,根据从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对第一振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值、和从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对第二振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值,计算车辆相对地面的倾斜角度。
本发明的车辆倾斜检验装置,具备:发送部,设置于车辆,对规定频率的振荡信号进行脉冲调制而从发送天线以电波进行发射;第一正交检波部,对由第一接收天线接收在地面反射的电波而得到的第一脉冲接收信号和振荡信号进行正交检波而得到第一振幅以及相位;第二正交检波部,对由第二接收天线接收在地面反射的电波而得到的第二脉冲接收信号和振荡信号进行正交检波而得到第二振幅以及相位;以及倾斜角度运算部,根据从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对第一振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值、和从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对第二振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值,计算车辆相对地面的倾斜角度。
根据本发明,具有如下效果:能够以相位的变化高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算车辆倾斜角度。另外,具有如下效果:即使有温度变化或者风也能够不受影响而精度良好地计算倾斜角度。另外,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,即使接收信号电平差变动,由于根据通过正交检波求出的IQ信号的相位计算倾斜角度,因此也得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。
另外,将来自两个接收天线的接收信号交替地切换,使用单一的正交检波器对振荡信号和接收信号进行正交检波,因此能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差导致的误差,能够精度良好地求出倾斜角度。
另外,作为自校正功能,将旋转了来自振荡器的振荡信号的相位而得到的发送信号相当为接收信号而直接输入到正交检波部,获取此时的通过正交检波求出的IQ信号的相位特性,因此即使正交检波部的相位的旋转线性特性不好也能够进行校正,能够精度良好地求出倾斜角度。
进而,针对对发送信号进行脉冲调制、从两个接收天线对脉冲调制的各自的接收信号进行正交检波而求出的被脉冲调制的各自的IQ信号,按照时间序列进行采样,因此能够在时间轴上分离来自地面的1次反射的IQ信号的相位值和多反射的IQ信号的相位值,通过根据1次反射分量的相位值运算处理相位差从而能够精度良好地求出倾斜角度。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的车辆倾斜检验装置的框图。
图2是说明本发明的实施方式1的电波的传播路径的说明图。
图3是说明本发明的实施方式1的倾斜角度与相位差的关系的图。
图4是说明本发明的实施方式1的频率与相位差的关系的图。
图5是本发明的实施方式2的车辆倾斜检验装置的框图。
图6是表示本发明的实施方式2的正交检波器的相位特性和校正的图。
图7是本发明的实施方式3的车辆倾斜检验装置的框图。
图8是本发明的实施方式4的车辆倾斜检验装置的框图。
图9是本发明的实施方式5的车辆倾斜检验装置的框图。
图10是本发明的实施方式6的车辆倾斜检验装置的框图。
图11是本发明的实施方式7的车辆倾斜检验装置的框图。
图12是表示本发明的实施方式7的车体与路面之间的多反射的图。
图13是表示本发明的实施方式2的脉冲发送信号的采样的图。
图14是本发明的实施方式8的车辆倾斜检验装置的框图。
图15是本发明的实施方式9的车辆倾斜检验装置的框图。
图16是本发明的实施方式10的车辆倾斜检验装置的框图。
图17是表示本发明的实施方式10的接收天线和相位的数据的排列的图。
图18是本发明的实施方式11的车辆倾斜检验装置的框图。
图19是本发明的实施方式12的车辆倾斜检验装置的框图。
图20是本发明的实施方式13的车辆倾斜检验装置的框图。
图21是本发明的实施方式14的车辆倾斜检验装置的框图。
图22是本发明的实施方式15的车辆倾斜检验装置的框图。
图23是表示本发明的实施方式16中的车辆倾斜检验装置的天线配置的结构的图。
图24是说明本发明的实施方式16的将天线配置为三角形时的倾斜角度、相位差以及天线高度的关系的说明图。
图25是表示本发明的实施方式16的将发送天线和接收天线配置在直线上时的倾斜角与相位差的关系的图。
图26是表示本发明的实施方式17中的车辆倾斜检验装置的天线配置的结构的图。
图27是表示本发明的实施方式17中的车辆倾斜检验装置的结构的框图。
图28是说明本发明的实施方式17的前后方向的倾斜角度与相位差的关系的图。
图29是说明本发明的实施方式17的前后方向的倾斜角度与相位差的关系的图。
附图标记说明
1:车辆倾斜检验装置;100、1600:发送部;101:振荡器;102:放大器;103、1201、1505:发送天线;200、1700、1800:接收部;201、202、1202、1203、1501~1504:接收天线;203、204:放大器;300、1900:倾斜角度运算部;301:振幅相位运算器;302:倾斜角度运算器;401~404:传播路径;501:移相器;502:增益控制器;601~604:切换器;701、702:正交检波器;801:码信号发生器;802:调制器;803、804:相关运算器;901:脉冲信号发生器;902:采样单元;1301、1401、2001、2101:直线;1302、1402、2002、2102:虚线;2103:点线;L1~L4:路径长度。
具体实施方式
下面,为了更详细地说明本发明,根据附图说明用于实施本发明的方式。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。检测车辆的倾斜角度的车辆倾斜检验装置1具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备振荡器101、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、切换器601以及正交检波器701。倾斜角度运算部300具备振幅相位运算器301和倾斜角运算器302。
此外,发送天线103、第一接收天线201以及第二接收天线202也可以进行在直线上设置、在三角形的各顶点设置等任何配置。另外,发送天线103、第一接收天线201以及第二接收天线202也可以进行设置成为相同高度、设置成为不同高度等任何设置。而且,关于发送天线103与第一接收天线201的间隔A、发送天线103与第二接收天线202的间隔B的关系,间隔A和间隔B既可以是等间隔也可以不是等间隔,哪个都可以。
接着说明动作。发送部100经由放大器102从振荡器101将具有规定频率、振幅以及相位的发送信号输入到发送天线103。输入到发送天线103的发送信号作为电波而被发射。作为频带,有24GHz带宽以及24GHz~29GHz的带宽的发送信号。例如,为了适应到在电波法规中允许的频带,只要使用特定小功率无线站的24GHz带(24.05~24.25GHz)、或超宽带雷达的26GHz带(24.25GHz~29.0GHz)即可。
接收部200通过第一接收天线201和第二接收天线202分别接收电波,得到第一接收信号和第二接收信号。接收信号经由第一以及第二放大器203、204输入到切换器601,交替地被切换而输出到正交检波器701。正交检波器701计算第一接收信号或者第二接收信号的各自的振幅值和相位值并向倾斜角度运算部300进行输出。通过将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,从而在从切换器601到正交检波器701为止之间,使第一接收信号和第二接收信号通过的相位长度相同。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,从而排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性偏差导致的误差。
倾斜角度运算部300根据振幅值和相位值来计算倾斜角度。
更具体地说,发送部100内的振荡器101将具有预先设定的频率、振幅以及相位的信号作为发送信号向放大器102进行输出。放大器102对发送信号进行功率放大至规定电平为止,并向发送天线103进行输出。发送天线103将发送信号作为电波而向空间发射。发送天线103也可以使用定向天线、阵列天线、喇叭天线、贴片天线等任何天线。另外,关于发射的电波,可以发射垂直偏振波、水平偏振波、圆偏振波等任何电波。
发射的电波在地面反射,由设置在接收部件200内的不同位置的第一接收天线201和第二接收天线202来分别接收,并作为第一接收信号和第二接收信号而输出。接收天线也可以使用定向天线、阵列天线、喇叭天线、贴片天线等任何天线。
第一接收天线201内的第一放大器203对第一接收信号进行功率放大至规定电平为止,并经由切换器601向正交检波器701进行输出。第二放大器204将第二接收信号经由切换器601向正交检波器701进行输出。正交检波器701以来自振荡器101的振荡信号为基准信号,对第一接收信号或者第二接收信号进行正交检波(IQ检波),将IQ信号向振幅相位运算器301进行输出。
IQ信号由通过基准信号的0度分量得到的I信号和通过90度分量得到的Q信号这两个信号构成。I信号与Q信号的反正切相当于第一接收信号与第二接收信号的相位差。I信号与Q信号的平方和的平方根相当于第一接收信号与第二接收信号的振幅的乘积。
倾斜角度运算部300内的振幅相位运算器301根据交替地得到的第一接收信号的IQ信号(第一IQ信号)和第二接收信号的IQ信号(第二IQ信号)导出两个接收信号的相位差,并向倾斜角度运算器302进行输出。倾斜角度运算器302根据第一IQ信号与第二IQ信号的相位差计算车辆的倾斜角度并输出。
图2是说明实施方式1的电波的传播路径的说明图。更具体地说,是表示了从发送天线103发射的电波在路面反射并向第一接收天线201和第二接收天线202进行传播的路径的说明图。发送天线103、第一接收天线201以及第二接收天线202在同一平面上且以发送天线103为中心等间隔地直线配置在车辆中。当将从发送天线103到第一接收天线201为止的传播路径401的路径长度设为L1、将从发送天线103到第二接收天线202为止的传播路径的路径长度设为L2时,在车辆与路面平行时的路径长度L1、L2变得相等。与此相对,当车辆相对于路面倾斜时,路径长度L1、L2分别变化而产生路径差。
根据路径差(L1-L2)、波长λ以及IQ信号计算出的相位差φ成立下面的关系式。
φ=2π×(L1-L2)/λ              (1)
图3是说明实施方式1的倾斜角度与相位差的关系的图。当将横轴设为车辆相对于路面的倾斜角度、将纵轴设为相位差时,倾斜角度与相位差具有一对一的关系,能够根据相位差计算出倾斜角度。
另外,图4是说明对多个频率由振幅相位运算器301根据IQ信号计算出的相位差的关系的图。将横轴设为频率,将纵轴设为相位差。当频率变高时波长变短,上式(1)中的波长λ变小。因此,即使路径长度一定,但当频率变高时相位差也变大,在频率与相位差中成立图4中的直线所示的关系。
因此,在选择任意频率而发送的情况下或者将频率以时间分割而发送的情况下,对于由振幅相位运算器301根据IQ信号针对每个频率所得到的各相位差,通过倾斜角度运算器302从这些各相位差的描绘点起进行直线近似,通过线性近似而导出图4所示的直线。倾斜角度运算器302根据该近似直线计算规定频率下的相位差,并根据计算出的相位差计算倾斜角度。计算出的相位差与倾斜角度的关系具有与图3中说明的关系相同的关系。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一接收信号和第二接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。
实施方式2.
图5是表示本发明的实施方式2的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。车辆倾斜检验装置1具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器603、第二切换器604、第一正交检波器701以及第二正交检波器702。倾斜角度运算部300具备振幅相位运算器301和倾斜角度运算器302。
此外,在图5中,附加了与其它图相同符号的部分是相同或者与其相当的部分,这在其它实施方式中也通用。另外,说明书全文所表示的结构要素的形容不过是例示,并非限定于这些记载。
接着说明动作。在发送部100中,从振荡器101输出的具有规定频率、振幅以及相位的振荡信号被设为通过移相器501旋转了相位的发送信号。相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。增益控制器502将相位被旋转的发送信号设定为规定的电平,经由发送用切换器602以及放大器102向发送天线103进行输出。输入到发送天线103的发送信号作为电波而被发射。
第一接收天线201接收从发送部100发射的电波,并作为第一接收信号而输出。第一放大器203对第一接收信号进行功率放大至规定的电平为止,经由第一切换器603向第一正交检波器701进行输出。第一正交检波器701对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第一接收信号进行正交检波(IQ检波),将第一IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
同样地,第二接收天线202接收从发送部100发射的电波,并作为第二接收信号而输出。第二放大器204对第二接收信号进行功率放大至规定的电平为止,并经由第二切换器604向第二正交检波器702进行输出。第二正交检波器702对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第二接收信号进行正交检波(IQ检波),将第二IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第一切换器603以及第二切换器604分别向第一正交检波器701以及第二正交检波器702进行输入,将第三IQ信号以及第四IQ信号分别向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的振幅相位运算器301根据第三IQ信号以及第四IQ信号获取第一正交检波器701以及第二正交检波器702的各自的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一IQ信号以及第二IQ信号的各自的振幅以及相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。
图6是表示第一以及第二正交检波器701、702各自的相位的旋转线性特性(校正前)和标准的相位旋转特性(校正后)的一个例子的I/Q星座图。即使在图6中的实线1101所示的正交检波器的相位的旋转线性特性不好的情况下,通过向虚线1102所示的标准的相位旋转特性进行校正,从而也能够精度良好地计算倾斜角度。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,即使正交检波器的相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。
实施方式3.
图7是表示本发明的实施方式3的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式1(图1所示)和上述实施方式2(图5所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器601、第二切换器603以及正交检波器701。倾斜角度运算部300具备振幅相位运算器301和倾斜角度运算器302。
接着说明动作。在发送部100中,从振荡器101输出的具有规定频率、振幅以及相位的振荡信号被设为通过移相器501旋转了相位的发送信号。相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。增益控制器502将相位被旋转的发送信号设定为规定电平,经由发送用切换器602以及放大器102向发送天线103进行输出。输入到发送天线103的发送信号作为电波而被发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收电波,得到第一接收信号和第二接收信号。接收信号经由第一以及第二放大器203、204输入到第一切换器601,被交替地切换而经由第二切换器603输入到正交检波器701。正交检波器701计算第一接收信号或者第二接收信号的各自的振幅值和相位值(第一IQ信号或者第二IQ信号),并向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在第一切换器601中将相位被旋转的发送信号经由第二切换器603向正交检波器701进行输入,将第三IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的振幅相位运算器301根据第三IQ信号获取正交检波器701的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一IQ信号以及第二IQ信号的各自的振幅值以及相位值导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一接收信号和第二接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,从而能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,即使正交检波器的相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。
实施方式4.
图8是表示本发明的实施方式4的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。车辆倾斜检验装置1具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备码信号发生器801、调制器802、振荡器101、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、切换器601、正交检波器701以及相关运算器803。倾斜角度运算部300具备振幅相位运算器301和倾斜角度运算器302。
接着说明动作。发送部100内的调制器802对于振荡器101所输出的规定频率的振荡信号,用基于码信号发生器801所输出的规定的码或者ID的码信号进行调制,经由放大器102向发送天线103进行输出。用码信号被调制的振荡信号从发送天线103作为电波而被发射。发送天线103也可以使用定向天线、阵列天线、喇叭天线、贴片天线等任何天线。另外,发射的电波也可以发射垂直偏振波、水平偏振波、圆偏振波等任何电波。
码信号发生器801将预先设定的码或者ID的信息作为码信号而输出。该码是由M序列、GOLD序列、正交序列等的码的组合来构成。码信号发生器801所生成的码信号输入到发送部100内的调制器802和接收部200内的相关运算器803中。
振荡器101生成预先设定的频率并作为振荡信号向调制器802和接收部200内的正交检波器701进行输出。调制器802将振荡信号作为载波并用码信号进行BPSK(Binary Phase Shift Keying:二进制相移键控)调制而作为调制信号向放大器102输出。放大器102对调制信号进行功率放大至规定的电平为止,并向发送天线103进行输出。发送天线103作为电波向空间进行发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收所发射的电波,得到第一接收信号和第二接收信号。接收信号由第一以及第二放大器203、204被功率放大至规定的电平为止,并输入到切换器601,被交替地切换输出到正交检波器701。正交检波器701计算通过第一接收信号或者第二接收信号和来自振荡器101的振荡信号正交检波(IQ检波)出的第一基带信号的IQ信号或者第二基带信号的IQ信号(第一IQ信号或者第二IQ信号),向相关运算器803进行输出。相关运算器803用第一IQ信号或者第二IQ信号和来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,得到第一相关值的振幅和相位、或者第二相关值的振幅和相位,并向倾斜角度运算部300进行输出。
更具体地说,相关运算器803进行通过码信号发生器801生成的码信号与正交检波器701所计算出的第一IQ信号或者第二IQ信号的相关运算。在相关运算中,运算码信号一周期量的相关,计算与I分量相对应的相关值I和与Q分量相对应的相关值Q。相关值I与相关值Q的平方和的平方根相当于接收信号的振幅,相关值I与相关值Q的反正切相当于第一接收信号的相位。相关运算器803将运算出的该第一相关值的振幅和相位、或者第二相关值的振幅和相位输出到振幅相位运算器301。
倾斜角度运算部300内的振幅相位运算器301交替地得到第一相关值的振幅和相位、或者第二相关值的振幅和相位而计算相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。第一相关值的相位以及第二相关值的相位的相位差与倾斜角度具有与上述实施方式1中的图3同样的一对一的关系,能够计算出倾斜角度。
另外,也可以如下:接收部200内的相关运算器803使用第一IQ信号和第二IQ信号进行相关运算来计算相关值的振幅和相位,倾斜角度运算部300内的倾斜角度运算器302根据相关值计算倾斜角度。此时,计算出的振幅和相位相当于第一相关值的振幅与第二相关值的振幅的乘积、第一相关值的相位与第二相关值的相位的相位差。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据相关值的相位差计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一接收信号和第二接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。
实施方式5.
图9是表示本发明的实施方式5的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。车辆倾斜检验装置1具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备码信号发生器801、调制器802、振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器603、第二切换器604、第一正交检波器701、第二正交检波器702、第一相关运算器803、以及第二相关运算器804。倾斜角度运算部300具备振幅相位运算器301和倾斜角度运算器302。
接着说明动作。在发送部100中,将振荡器101所输出的规定的频率的振荡信号设为由移相器501旋转了相位的发送信号,由增益控制器502设定为规定的电平,并经由发送用切换器602输出到调制器802。对于该发送信号由调制器802用基于码信号发生器801所输出的规定的码或者ID的码信号进行调制,经由放大器102向发送天线103进行输出。利用移相器501进行的相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。经过码调制的发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
第一接收天线201接收从发送部100发射的电波,并作为第一接收信号而输出。第一放大器203对第一接收信号进行功率放大至规定的电平为止,经由第一切换器603向第一正交检波器701进行输出。第一正交检波器701对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第一接收信号进行正交检波(IQ检波),将第一基带信号的IQ信号(第一IQ信号)向第一相关运算器803进行输出。第一相关运算器803对第一IQ信号与来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,将第一相关值的振幅以及相位向倾斜角度运算部300进行输出。
同样地,第二接收天线202接收从发送部100发射的电波,并作为第二接收信号而输出。第二放大器204对第二接收信号进行功率放大至规定的电平为止,并经由第二切换器604向第二正交检波器702进行输出。第二正交检波器702对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第二接收信号进行正交检波(IQ检波),将第二基带信号的IQ信号(第二IQ信号)向第二相关运算器804进行输出。第二相关运算器804对第二IQ信号与来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,将第二相关值的振幅以及相位向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第一切换器603以及第二切换器604分别向第一正交检波器701以及第二正交检波器702进行输入,用来自发送部100内的振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),将第三基带信号的IQ信号(第三IQ信号)以及第四基带信号的IQ信号(第四IQ信号)分别向第一相关运算器803以及第二相关运算器804进行输入。
此外,第一以及第二相关运算器803、804对于第三IQ信号以及第四IQ信号不进行与来自码信号发生器801的码信号的相关运算,将第三IQ信号以及第四IQ信号分别作为第三相关值的振幅和相位以及第四相关值的振幅和相位而向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的振幅相位运算器301根据第三相关值的振幅和相位以及第四相关值的振幅和相位,获取第一正交检波器701以及第二正交检波器702各自的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一相关值的振幅和相位以及第二相关值的振幅和相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。此外,关于第一以及第二正交检波器701、702的相位的旋转线性特性和振幅相位运算器301的向标准的相位旋转特性的校正,与上述实施方式2中的图6相同。
另外,也可以如下:接收部200内的第一相关运算器803(或者也可以是第二相关运算器804)使用第一IQ信号和第二IQ信号进行相关运算来计算相关值的振幅和相位,倾斜角度运算部300内的倾斜角度运算器302根据相关值计算倾斜角度。此时,计算出的振幅和相位相当于第一相关值的振幅与第二相关值的振幅的乘积、第一相关值的相位与第二相关值的相位的相位差。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据相关值的相位差计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,即使正交检波器的相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。
实施方式6.
图10是表示本发明的实施方式6的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式4(图8所示)与上述实施方式5(图9所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备码信号发生器801、调制器802、振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器601、第二切换器603、正交检波器701以及相关运算器803。
倾斜角度运算部300具备振幅相位运算器301和倾斜角度运算器302。
接着说明动作。在发送部100中,将振荡器101所输出的规定的频率的振荡信号设为由移相器501旋转了相位的发送信号,由增益控制器502设定为规定的电平,并经由发送用切换器602输出到调制器802。对于该发送信号由调制器802用基于码信号发生器801所输出的规定的码或者ID的码信号进行调制,经由放大器102向发送天线103进行输出。利用移相器501进行的相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。经过码调制的发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收所发射的电波,得到第一接收信号和第二接收信号。接收信号由第一以及第二放大器203、204被功率放大至规定的电平为止,输入到第一切换器601,被交替地切换而经由第二切换器603输入到正交检波器701。正交检波器701计算用第一接收信号或者第二接收信号和来自振荡器101的振荡信号正交检波(IQ检波)出的第一基带信号的IQ信号或者第二基带信号的IQ信号(第一IQ信号或者第二IQ信号),向相关运算器803进行输出。相关运算器803用第一IQ信号或者第二IQ信号和来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,得到第一相关值的振幅和相位、或者第二相关值的振幅和相位,并向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第二切换器603向正交检波器701进行输入,与来自发送部100内的振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),将第三基带信号的IQ信号(第三IQ信号)向相关运算器803进行输入。
此外,相关运算器803关于第三IQ信号不进行与来自码信号发生器801的码信号的相关运算,将第三IQ信号作为第三相关值的振幅和相位向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的振幅相位运算器301根据第三相关值的振幅和相位获取正交检波器701的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一相关值的振幅和相位、或者第二相关值的振幅和相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。此外,关于正交检波器701的相位的旋转线性特性和振幅相位运算器301的向标准的相位旋转特性的校正,与上述实施方式2中的图6相同。
另外,也可以如下:接收部200内的相关运算器803使用第一IQ信号和第二IQ信号进行相关运算来计算相关值的振幅和相位,倾斜角度运算部300内的倾斜角度运算器302根据相关值计算倾斜角度。此时,计算出的振幅和相位相当于第一相关值的振幅与第二相关值的振幅的乘积、第一相关值的相位与第二相关值的相位的相位差。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据相关值的相位差计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一接收信号和第二接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,即使正交检波器的相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。
实施方式7.
图11是表示本发明的实施方式7的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。车辆倾斜检验装置1具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、调制器802、振荡器101、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一正交检波器701以及第二正交检波器702。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。发送部100内的调制器802对于振荡器101所输出的规定的频率的振荡信号用脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行脉冲调制并作为脉冲发送信号经由放大器102向发送天线103进行输出。脉冲发送信号从发送天线103作为电波而被发射。发送天线103也可以使用定向天线、阵列天线、喇叭天线、贴片天线等任何天线。另外,发射的电波也可以发射垂直偏振波、水平偏振波、圆偏振波等任何电波。
第一接收天线201接收从发送部100发射的电波,作为第一脉冲接收信号而输出。第一放大器203对第一脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,并向第一正交检波器701进行输出。第一正交检波器701对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第一脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波),将第一脉冲IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
同样地,第二接收天线202接收从发送部100发射的电波,作为第二脉冲接收信号而输出。第二放大器204对第二脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,并向第二正交检波器702进行输出。第二正交检波器702对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第二脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波),将第二脉冲IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
图12是表示实施方式7的电波在车体与路面之间的多反射的图。
如图12(a)所示,在从路面反射的电波从包含发送天线103、第一接收天线201以及第二接收天线202的车体再次发射(反射)、再次在路面反射并由第一接收天线201以及第二接收天线202接收的情况下,从发送天线103到第一接收天线201为止的传播路径的路径长度从传播路径401的路径长度L1变为传播路径403的路径长度L3。同样地,从发送天线103到第二接收天线202为止的传播路径的路径长度从传播路径402的路径长度L2变为传播路径404的路径长度L4。因而,如图12(b)所示,在第一脉冲IQ信号以及第二脉冲IQ信号中,如反射了1次的反射电波的振幅和相位、反射了2次的电波的振幅和相位、反射了3次的电波的振幅和相位这样,与反射次数相应的反射电波的振幅和相位按照时间序列依次重复。
因此,倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,按照时间序列对第一脉冲IQ信号的振幅和相位以及第二脉冲IQ信号的振幅和相位进行采样,从按照时间序列重复的多反射电波中分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。这里,为了确保倾斜角度的精度,设为只分离获取反射了1次的反射电波的振幅和相位。振幅相位运算器301关于第一脉冲IQ信号以及第二脉冲IQ信号的各自1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差。
倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,也可以使用较高速的AD(模拟/数字)转换器按照时间序列全部获取一个脉冲IQ信号的振幅和相位。或者,也可以使用较低速的AD转换器针对每个脉冲IQ信号一边滑动振幅和相位的采样位置一边获取并收集,由此等效地按照时间序列全部获取脉冲IQ信号的振幅和相位。
图13是表示利用采样单元902进行的脉冲发送信号的采样的图,说明使用较低速的AD转换器的情况。作为例子,将从脉冲信号发生器901向调制器802的发送用的调制频率设为10MHz,将从脉冲信号发生器901向采样单元902的接收用的采样频率设为9.99MHz。根据两者的频率差,在采样单元902中针对脉冲IQ信号的采样位置每次以0.1nsec(=1/9.99MHz-1/10MHz)在时间序列方向滑动。通过收集该滑动的采样数据,成为与由10GHz(=1/0.1nsec)相当的高速的AD转换器进行采样的情况等效。
另外,当将作为发送用的调制频率的10MHz的占空比设为50%时,脉冲IQ信号的脉宽是50nsec,因此为了对脉宽内等效地全部采样,需要对500个脉冲IQ信号滑动采样位置。进而,当考虑从车体到路面为止的往复的路径长度时,需要滑动更多的采样位置。具体地说,当将从车体到路面为止的距离设为15cm时,传播时间往复为1nsec,因此滑动采样位置的次数需要10(=1nsec/0.1nsec)次。除此之外,还需要考虑从以9.99MHz进行采样的AD转换器(与采样单元902相当)到第一以及第二接收天线201、202为止的相位长度、从输出以10MHz被调制的发送信号的调制器802到发送天线103为止的相位长度、以及10MHz与9.99MHz的同步时间等。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据脉冲IQ信号的相位差计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式8.
图14是表示本发明的实施方式8的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式1(图1所示)与上述实施方式7(图11所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、调制器802、振荡器101、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、切换器601以及正交检波器701。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。发送部100内的调制器802对振荡器101所输出的规定的频率的振荡信号用脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行脉冲调制,并作为脉冲发送信号经由放大器102向发送天线103进行输出。脉冲发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收电波,得到第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号。脉冲接收信号经由第一以及第二放大器203、204输入到切换器601,被交替地切换而输出到正交检波器701。正交检波器701用第一脉冲接收信号或者第二脉冲接收信号和来自振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),计算第一脉冲IQ信号或者第二脉冲IQ信号的各自的振幅值和相位值,并向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,交替地按照时间序列采样第一脉冲IQ信号的振幅和相位或者第二脉冲IQ信号的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。振幅相位运算器301关于第一脉冲IQ信号或者第二脉冲IQ信号的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地,既可以使用较高速的AD转换器,也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据脉冲IQ信号的相位差计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式9.
图15是表示本发明的实施方式9的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式2(图5所示)与上述实施方式7(图11所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、调制器802、振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器603、第二切换器604、第一正交检波器701以及第二正交检波器702。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。在发送部100中,将振荡器101所输出的具有规定频率、振幅和相位的振荡信号设为由移相器501旋转了相位的发送信号,由增益控制器502设定为规定的电平,并经由发送用切换器602输出到调制器802。对于该发送信号,由调制器802用脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行脉冲调制而设为脉冲发送信号,经由放大器102向发送天线103进行输出。利用移相器501进行的相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。脉冲发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
第一接收天线201接收从发送部100发射的电波,作为第一脉冲接收信号而输出。第一放大器203对第一脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,经由第一切换器603向第一正交检波器701进行输出。第一正交检波器701对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第一脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波),将第一脉冲IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
同样地,第二接收天线202接收从发送部100发射的电波,作为第二脉冲接收信号而输出。第二放大器204对第二脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,经由第二切换器604向第二正交检波器702进行输出。第二正交检波器702对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第二脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波),将第二脉冲IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第一切换器603以及第二切换器604分别向第一正交检波器701以及第二正交检波器702进行输入,用来自发送部100内的振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),分别将第三脉冲IQ信号以及第四脉冲IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,采样获取第三脉冲IQ信号以及第四脉冲IQ信号。
振幅相位运算器301根据采样单元902进行采样获取的第三脉冲IQ信号以及第四脉冲IQ信号,获取第一正交检波器701以及第二正交检波器702的各自的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一脉冲IQ信号以及第二脉冲IQ信号的各自的振幅和相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。此外,关于第一以及第二正交检波器701、702的相位的旋转线性特性和振幅相位运算器301的向标准的相位旋转特性的校正,与上述实施方式2中的图6相同。
通常在倾斜角度运算部300中,由采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,按照时间序列采样第一脉冲IQ信号的振幅和相位以及第二脉冲IQ信号的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。然后,在振幅相位运算器301中,关于第一脉冲IQ信号以及第二脉冲IQ信号的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地既可以使用较高速的AD转换器,也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,即使正交检波器的相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式10.
图16是表示本发明的实施方式10的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式3(图7所示)与上述实施方式7(图11所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、调制器802、振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器601、第二切换器603以及正交检波器701。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。在发送部100中,将振荡器101所输出的具有规定频率、振幅和相位的振荡信号设为由移相器501旋转了相位的发送信号,由增益控制器502设定为规定的电平,经由第一切换器602输出到调制器802。对于该发送信号,由调制器802用脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行脉冲调制而设为脉冲发送信号,经由放大器102向发送天线103进行输出。利用移相器501进行的相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。脉冲发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收电波,得到第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号。脉冲接收信号经由第一以及第二放大器203、204输入到第一切换器601,被交替地切换而经由第二切换器603输入到正交检波器701。正交检波器701计算第一脉冲接收信号或者第二脉冲接收信号的各自的振幅值和相位值,并向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第二切换器603向正交检波器701进行输入,用来自发送部100内的振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),将第三脉冲IQ信号向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地采样获取第三脉冲IQ信号。
振幅相位运算器301根据采样单元902进行采样获取的第三脉冲IQ信号获取正交检波器701的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一脉冲IQ信号以及第二脉冲IQ信号的各自的振幅和相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。此外,关于正交检波器701的相位的旋转线性特性和振幅相位运算器301的向标准的相位旋转特性的校正,与上述实施方式2中的图6相同。
通常在倾斜角度运算部300中,由采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,交替地按照时间序列采样第一脉冲IQ信号的振幅和相位或者第二脉冲IQ信号的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。
然后,在振幅相位运算器301中,关于第一脉冲IQ信号或者第二脉冲IQ信号的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地既可以使用较高速的AD转换器,也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
这里,使用图17说明实施方式10的车辆倾斜检验装置1的数据获取定时的一个例子。图17是表示接收天线和相位的数据的排列的图。在该例子中,表示在将移相器501设为4Bit(如16)、将两个接收天线201、202用作车辆前方天线和车辆后方天线的情况下的、全部的组合状态下的数据获取定时。另外,设为采样单元902(AD转换器)针对一个相位状态且前方以及后方的天线状态各获取2000采样的数据,在前方和后方的天线切换以及相位状态的切换中设定了与1000采样相当的时间的情况下,全部组合状态下的与1次相当的数据获取时间成为9.6msec。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,即使正交检波器的相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式11.
图18是表示本发明的实施方式11的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1对上述实施方式7(图11所示)组合了使用了如上述实施方式4(图8所示)那样的码信号的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、码信号发生器801、调制器802、振荡器101、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一正交检波器701、第二正交检波器702、第一相关运算器803以及第二相关运算器804。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。发送部100内的调制器802对于振荡器101所输出的规定的频率的振荡信号,用基于码信号发生器801所输出的规定的码或者ID的码信号、和脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行调制而设为脉冲发送信号。该脉冲发送信号经由放大器102输出到发送天线103,从发送天线103作为电波而被发射。
第一接收天线201接收从发送部100发射的电波,作为第一脉冲接收信号而输出。第一放大器203对第一脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,并向第一正交检波器701进行输出。第一正交检波器701将对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第一脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波)而得到的第一基带信号的IQ信号(第一脉冲IQ信号)向第一相关运算器803进行输出。第一相关运算器803对第一IQ信号与来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,将第一脉冲相关值的振幅和相位向倾斜角度运算部300进行输出。
同样地,第二接收天线202接收从发送部100发射的电波,作为第二脉冲接收信号而输出。第二放大器204对第二脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,并向第二正交检波器702进行输出。第二正交检波器702将对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第二脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波)而得到的第二基带信号的IQ信号(第二脉冲IQ信号)向第二相关运算器804进行输出。第二相关运算器804对第二IQ信号与来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,将第二脉冲相关值的振幅和相位向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,按照时间序列采样第一脉冲相关值的振幅和相位以及第二脉冲相关值的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。然后,在振幅相位运算器301中,关于第一脉冲相关值以及第二脉冲相关值的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地既可以使用较高速的AD转换器,也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此能够精度良好地测量倾斜角度。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式12.
图19是表示本发明的实施方式12的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式4(图8所示)与上述实施方式7(图11所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、码信号发生器801、调制器802、振荡器101、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、切换器601、正交检波器701以及相关运算器803。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。发送部100内的调制器802对于振荡器101所输出的规定的频率的振荡信号,用基于码信号发生器801所输出的规定的码或者ID的码信号、和脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行调制而设为脉冲发送信号。脉冲发送信号经由放大器102输出到发送天线103,从发送天线103作为电波而被发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收所发射的电波,得到第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号。脉冲接收信号经由第一以及第二放大器203、204输入到切换器601,被交替地切换而输入到正交检波器701。正交检波器701计算用第一脉冲接收信号或者第二脉冲接收信号和来自振荡器101的振荡信号正交检波出的第一脉冲基带信号或者第二脉冲基带信号,并向相关运算器803进行输出。相关运算器803用第一脉冲基带信号或者第二脉冲基带信号和来自码信号发生器801的码信号对第一脉冲相关值的振幅和相位、或者第二脉冲相关值的振幅和相位进行相关运算,并向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,交替地按照时间序列采样第一脉冲相关值的振幅和相位或者第二脉冲相关值的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。然后,在振幅相位运算器301中,关于第一脉冲相关值或者第二脉冲相关值的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地既可以使用较高速的AD转换器,也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此也能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线来接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式13.
图20是表示本发明的实施方式13的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式5(图9所示)与上述实施方式7(图11所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、码信号发生器801、调制器802、振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器603、第二切换器604、第一正交检波器701、第二正交检波器702、第一相关运算器803、以及第二相关运算器804。倾斜角度运算部300具备采样单元902、振幅相位运算器301以及倾斜角度运算器302。
接着说明动作。在发送部100中,将振荡器101所输出的具有规定频率的振荡信号设为由移相器501旋转了相位的发送信号,由增益控制器502设定为规定的电平,经由第一切换器602输出到调制器802。对于该发送信号,由调制器802用基于来自脉冲信号发生器901的规定的码或者ID的码信号和脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行调制而设为脉冲发送信号,经由放大器102向发送天线103进行输出。利用移相器501进行的相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。脉冲发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
第一接收天线201接收从发送部100发射的电波,作为第一脉冲接收信号而输出。第一放大器203对第一脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,经由第一切换器603向第一正交检波器701进行输出。第一正交检波器701将对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第一脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波)而得到的第一脉冲基带信号的IQ信号(第一脉冲IQ信号)向第一相关运算器803进行输出。第一相关运算器803对第一脉冲IQ信号与来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,将第一脉冲相关值的振幅和相位向倾斜角度运算部300进行输出。
同样地,第二接收天线202接收从发送部100发射的电波,作为第二脉冲接收信号而输出。第二放大器204对第二脉冲接收信号进行功率放大至规定的电平为止,经由第二切换器604向第二正交检波器702进行输出。第二正交检波器702将对来自发送部100内的振荡器101的振荡信号和第二脉冲接收信号进行正交检波(IQ检波)而得到的第二脉冲基带信号的IQ信号(第二脉冲IQ信号)向第二相关运算器804进行输出。第二相关运算器804对第二脉冲IQ信号与来自码信号发生器801的码信号进行相关运算,将第二脉冲相关值的振幅和相位向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第一切换器603以及第二切换器604分别向第一正交检波器701以及第二正交检波器702进行输入,与来自发送部100内的振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),将第三脉冲基带信号的IQ信号(第三脉冲IQ信号)以及第四脉冲基带信号的IQ信号(第四脉冲IQ信号)分别向第一相关运算器803以及第二相关运算器804进行输入。
此外,第一以及第二相关运算器803、804对第三脉冲IQ信号以及第四脉冲IQ信号不进行与来自码信号发生器801的码信号的相关运算,将第三脉冲IQ信号以及第四脉冲IQ信号分别作为第三脉冲相关值的振幅和相位以及第四脉冲相关值的振幅和相位而向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,获取第三脉冲相关值的振幅和相位以及第四脉冲相关值的振幅和相位。
振幅相位运算器301根据采样单元902进行采样获取的第三脉冲相关值的振幅和相位以及第四脉冲相关值的振幅和相位,获取第一正交检波器701以及第二正交检波器702的各自的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一脉冲相关值的振幅和相位以及第二脉冲相关值的振幅和相位导出相位差。
倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。此外,关于第一以及第二正交检波器701、702的相位的旋转线性特性和振幅相位运算器301的向标准的相位旋转特性的校正,与上述实施方式2中的图6相同。
通常在倾斜角度运算部300中,由采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,按照时间序列采样第一脉冲相关值的振幅和相位以及第二脉冲相关值的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。然后,在振幅相位运算器301中,关于第一脉冲相关值以及第二脉冲相关值的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地既可以使用较高速的AD转换器,也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此能够精度良好地测量倾斜角度。另外,即使相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据来由正交检波器进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式14.
图21是表示本发明的实施方式14的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。该车辆倾斜检验装置1是将上述实施方式6(图10所示)与上述实施方式7(图11所示)进行组合而成的结构,具备发送部100、接收部200以及倾斜角度运算部300。发送部100具备脉冲信号发生器901、码信号发生器801、调制器802、振荡器101、移相器501、增益控制器502、发送用切换器602、放大器102以及发送天线103。接收部200具备第一接收天线201、第二接收天线202、第一放大器203、第二放大器204、第一切换器601、第二切换器603、正交检波器701以及相关运算器803。
接着说明动作。在发送部100中,将振荡器101所输出的具有规定频率的振荡信号设为由移相器501旋转了相位的发送信号,由增益控制器502设定为规定的电平,经由第一切换器602输出到调制器802。对于该发送信号,由调制器802用基于来自脉冲信号发生器901的规定的码或者ID的码信号和脉冲信号发生器901所输出的连续的脉冲信号进行调制而设为脉冲发送信号,经由放大器102向发送天线103进行输出。利用移相器501进行的相位的旋转方法既可以是模拟性的也可以是数字性的,旋转一周期量(360°)。脉冲发送信号从发送天线103作为电波而被发射。
接收部200由第一接收天线201和第二接收天线202分别接收所发射的电波,得到第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号。脉冲接收信号由第一以及第二放大器203、204被功率放大至规定的电平为止,并输入到第一切换器601,被交替地切换而经由第二切换器603输入到正交检波器701。正交检波器701计算用第一脉冲接收信号或者第二脉冲接收信号和来自振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波)而得到的第一脉冲基带信号的IQ信号或者第二脉冲基带信号的IQ信号(第一脉冲IQ信号或者第二脉冲IQ信号),并向相关运算器803进行输出。相关运算器803用第一脉冲基带信号或者第二脉冲基带信号和来自码信号发生器801的码信号,对第一脉冲相关值的振幅和相位、或者第二脉冲相关值的振幅和相位进行相关运算,并向倾斜角度运算部300进行输出。
另外,作为与前述不同的动作,在发送用切换器602中,将相位被旋转的发送信号经由第二切换器603向正交检波器701进行输入,与来自发送部100内的振荡器101的振荡信号进行正交检波(IQ检波),将第三脉冲基带信号的IQ信号(第三脉冲IQ信号)向相关运算器803进行输入。
此外,相关运算器803对第三脉冲IQ信号不进行与来自码信号发生器801的码信号的相关运算,将第三脉冲IQ信号作为第三脉冲相关值的振幅和相位向倾斜角度运算部300进行输出。
倾斜角度运算部300内的采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,获取第三脉冲相关值的振幅和相位。
振幅相位运算器301根据采样单元902进行采样获取的第三脉冲相关值的振幅和相位,获取正交检波器701的相位的旋转线性特性,准备向标准的相位旋转特性进行校正的自校正数据。参照该自校正数据,根据第一脉冲相关值的振幅和相位以及第二脉冲相关值的振幅和相位导出相位差。倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。在倾斜角度的计算中,可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差的1周期量的平均值。另外,也可以使用针对相位被旋转的发送信号的每个相位状态所得到的相位差中的规定相位状态下的相位差。此外,关于正交检波器701的相位的旋转线性特性和振幅相位运算器301的向标准的相位旋转特性的校正,与上述实施方式2中的图6相同。
通常在倾斜角度运算部300中,由采样单元902与来自发送部100内的脉冲信号发生器901的脉冲信号同步地,按照时间序列采样第一脉冲相关值的振幅和相位以及第二脉冲相关值的振幅和相位,从按照时间序列重复的多反射电波分离获取反射了规定次数的反射电波的振幅和相位。然后,在振幅相位运算器301中,关于第一脉冲相关值以及第二脉冲相关值的1次反射分量,根据各自的振幅和相位导出相位差,由倾斜角度运算器302根据该相位差计算倾斜角度。
作为采样单元902,与上述实施方式7同样地既可以使用较高速的AD转换器、也可以使用较低速的AD转换器。在使用较低速的AD转换器的情况下,是与上述实施方式7中的图13的说明相同的动作。
如以上那样,车辆倾斜检验装置1具有如下效果:能够以相位差的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输路径的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,具有如下效果:即使接收信号电平变动,由于根据IQ信号的相位计算倾斜角度,因此能够精度良好地测量倾斜角度。另外,将从切换器601到正交检波器701为止设为同一线路,因此在从切换器601到正交检波器701为止之间,第一脉冲接收信号和第二脉冲接收信号通过的相位长度变得相同,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,通过使用单一的正交检波器来进行正交检波,能够排除由于每个正交检波器的振幅以及相位等的特性的偏差引起的误差,得到能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果。另外,即使相位的旋转线性特性不好也能够参照自校正数据由正交检波器进行校正,具有能够精度良好地求出倾斜角度这样的效果。另外,具有如下效果:即使有来自路面的多个反射电波也能够精度良好地检验倾斜角度。进而,对发送信号进行码调制,因此即使由接收天线来接收从车辆用雷达装置发射的电波、从其它装置发射的电波等具有同一频率的电波也能够抑制相位干涉导致的误差,因此得到能够精度良好地测量倾斜角度这样的效果。此外,如果能够根据1次反射分量检测相位差,则也可以不是脉冲信号。
实施方式15.
图22是表示本发明的实施方式15的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。在上述的实施方式2中,示出了向发送天线103输入相位被旋转的发送信号,但是输入到发送天线103的发送信号也可以是相位未被旋转的信号。如图22所示,在实施方式15的车辆倾斜检验装置1中,将振荡器101的输出输入到发送用切换器602。而且,将发送用切换器602的两个输出中的一个输出经由放大器102向发送天线103进行输入而用于倾斜角度的测量。另外,将另一个输出输入到移相器501,将移相器501的输出经由增益控制器502输入到第一切换器603以及第二切换器604,用于相位的旋转线性特性的获取。这样也能够得到与实施方式2同样的效果。
此外,关于上述的实施方式3、5、6、9、10、13以及14,也能够与上述同样地使用相位未被旋转的发送信号来测量倾斜角度,并且使用相位被旋转的发送信号来获取相位的旋转线性特性。
实施方式16.
图23是表示本发明的车辆倾斜检验装置的天线配置的结构的图。在等腰三角形的底边的各顶点设置有第一接收天线1202和第二接收天线1203,在剩余的顶点设置有发送天线1201。
图24是说明当将本发明的天线配置为三角形时的倾斜角度、相位差以及天线高度的关系的说明图。具体地说,是表示图23所示的天线配置时的倾斜角度与相位差的关系的图。图24中的直线1301表示车高度或者天线的高度高时的关系,虚线1302表示车高度或者天线的高度低时的关系。即使天线的高度发生偏移,倾斜角度与相位差的关系也不会偏移。
图25是表示将发送天线和接收天线配置在直线上时的倾斜角度与相位差的关系的图。虽然省略图示,但是这里以发送天线为中心在直线上设置有发送天线、第一接收天线以及第二接收天线。图25中的直线1401表示车高度或者天线的高度高时的关系,虚线1402表示车高度或者天线的高度低时的关系。当天线的高度偏移时,即使是相同的倾斜角度,相位差也会不同。
另外,在图23中叙述了在等腰三角形的各顶点配置了天线的情况,但是在正三角形的各顶点设置发送天线、第一接收天线以及第二接收天线也成为相同的结果。
关于发送部、接收部等,只要是上述实施方式1~上述实施方式15中的任一实施方式中记载的结构即可。
如以上那样,车辆倾斜检验装置具有如下效果:能够以相位的偏移高精度地检测出由于车辆的倾斜而变化的电波传输距离的偏移,精度良好地计算出车辆倾斜角度。
而且,具有如下效果:即使有温度或者风也能够不受影响而精度良好地计算出倾斜角度。进而,具有如下效果:能够不受引擎等的噪音的影响而精度良好地计算出倾斜角度。另外,当在等腰三角形的各顶点设置天线时,与将天线设置在直线上时相比,更能够抑制由于车高度的偏移产生的相位差的偏移,因此具有能够精度良好地计算出倾斜角度这样的效果。
实施方式17.
图26是表示本发明的实施方式17中的车辆倾斜检验装置的天线配置的结构的图。是使用三个以上接收天线的情况下的实施方式的一个例子。在四角形的各顶点设置第一接收天线1501、第二接收天线1502、第三接收天线1503以及第四接收天线1504,在该四角形的对角线的交点配置发送天线1505。设置成如下:连接第一接收天线1501和第二接收天线1502的直线与车辆的前后方向大致平行,连接第一接收天线1501和第三接收天线1503的直线与车辆的左右(宽度)方向大致平行。在接收部具备四个接收天线的情况下,在以发送天线为中心的四角形的各顶点配置接收天线。
图27是表示本发明的实施方式17中的车辆倾斜检验装置1的结构的框图。发送部1600从发送天线1505接收电波,接收部1700将根据由第一接收天线1501和第二接收天线1502接收到的接收信号计算出的振幅和相位向倾斜角度运算部1900进行输出。接收部1800将根据由第三接收天线1503和第四接收天线1504接收到的接收信号计算出的振幅和相位向倾斜角度运算部1900进行输出。
在具备三个以上的接收天线的情况下,倾斜角度运算部还使用第一接收天线以及第二接收天线以外的接收信号来计算倾斜角度。例如,对于由第三接收天线接收到的第三接收信号的之后的处理,设为进行与第一接收信号同样的处理。这里,既可以进行接收天线全部的组合,另一方面也可以使用组合的一部分。
发送部1600是上述实施方式1~上述实施方式15中的任一实施方式中记载的结构。另外,接收部1700和接收部1800是上述实施方式1~上述实施方式15中的任一实施方式中记载的结构。倾斜角度运算部1900内的振幅相位运算器(未图示)根据从接收部1700计算出的相位差和从接收部1800计算出的相位差的平均值,计算倾斜角度。
图28和图29是说明本发明的实施方式17的前后方向的倾斜角度与相位差的关系的图。具体地说,图28表示车辆没有在左右方向倾斜时的前后方向的倾斜角度与相位差的关系。图28中的实线2001是从接收部1700计算出的值,虚线2002是从接收部1800计算出的值,实线2001与虚线2002一致。另外,图29表示车辆在左右方向倾斜时的前后方向的倾斜角度与相位差的关系。图29中的实线2101是从接收部1700计算出的值,虚线2102表示从接收部1800计算出的值,实线2101与虚线2102不一致。点线2103是根据实线2101和虚线2102的平均值计算而得到的直线,与没有在左右方向倾斜时所得到的实线2001以及虚线2002一致。
另外,倾斜角度运算部1900同样地根据基于由第一接收天线1501和第三接收天线1503分别接收到的接收信号得到的振幅以及相位、以及基于由第二接收天线1502和第四接收天线1504分别接收到的接收信号得到的振幅以及相位,计算左右方向的倾斜角度。而且,如果同时实施上述的信号处理,则能够同时计算出前后方向和左右方向的倾斜角度。
如以上那样,车辆倾斜检验装置具有如下效果:能够不受车辆的左右方向的倾斜的影响而精度良好地计算出前后方向的倾斜。而且,具有如下效果:能够不受车辆的前后方向的倾斜的影响而精度良好地计算出左右方向的倾斜。进而,具有如下效果:能够同时精度良好地检测车辆的前后方向的倾斜和左右方向的倾斜。
此外,上述实施方式1~实施方式17的车辆倾斜检验装置1具有即使有风以及噪音等也能够精度良好地检验倾斜角度这样的效果,因此不需要辅助性地使用车速传感器等。
在先前说明的以往方法中,行驶过程中求出的倾斜角度由于超声波传感器受到风以及噪音等的影响而精度不好。因此,根据车速传感器的测量值来判断是行驶中还是停止中,并在停止中测量了倾斜角度。另外,车速传感器的测量值也由于车轮的空转以及滑行等而产生误差,因此精度不好。与此相对,在本发明中,使用与超声波等相比抗噪性优良的电波、且使用了在求出车辆的倾斜角度时能够以恰当的电波的相位差表现的频率,因此不使用车速传感器就能够精度良好地检验倾斜角度。
另外,也可以构成以上述实施方式1~实施方式17的车辆倾斜检验装置1求出的倾斜角度的信息为基础自动地进行车辆的前灯的光轴控制的系统。
例如,如果对车辆倾斜检验装置追加根据相位的时间变化量来判定车辆的行驶以及停止状态的车辆状态判定部、根据由倾斜角度运算部计算出的倾斜角度的时间变化量来检验路面的局部凹凸的路面状态判定部、以及输出使用车辆状态判定部的判定结果以及路面状态判定部的检验结果校正了倾斜角度的结果的输出信号运算部,则能够用校正后的倾斜角度来调整车辆的前灯的光轴。
除了上述以外,本申请发明能够在本发明的范围内进行各实施方式的自由组合、或者各实施方式的任意的结构要素的变形、或者在各实施方式中任意的结构要素的省略。
产业上的可利用性
如以上那样,本发明的车辆倾斜检验装置不受周围环境的影响而精度良好地计算倾斜角度,因此适合用于自动地进行汽车用的前灯的光轴控制的系统等中。

Claims (20)

1.一种车辆倾斜检验装置,其特征在于,具备:
发送部,设置于车辆,将旋转了规定频率的振荡信号的相位而得到的发送信号从发送天线以电波进行发射;
第一切换部,将由第一接收天线接收在地面反射的所述电波而得到的第一接收信号、和由第二接收天线接收在所述地面反射的所述电波而得到的第二接收信号交替地切换而输出;
第二切换部,将来自所述第一切换部的所述第一接收信号或者所述第二接收信号和从所述发送部得到的所述发送信号进行切换而输出;
正交检波部,交替地取出对来自所述第二切换部的所述第一接收信号和所述振荡信号进行正交检波而得到的第一振幅以及相位、和对来自所述第二切换部的所述第二接收信号和所述振荡信号进行正交检波而得到的第二振幅以及相位,并且对来自所述第二切换部的所述发送信号和所述振荡信号进行正交检波而取出第三振幅以及相位;以及
倾斜角度运算部,参照根据所述第三振幅以及相位计算出的所述正交检波部的相位的旋转线性特性,根据所述第一振幅以及相位、和所述第二振幅以及相位,计算所述车辆相对所述地面的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
发送部对振荡信号进行脉冲调制,
倾斜角度运算部使用从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对第一振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值、和从所述多反射电波分离所述反射了一次的所述反射电波而对第二振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值,计算倾斜角度。
3.根据权利要求1或2所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
振荡信号以时间分割方式具有不同频率,
倾斜角度运算部利用根据所述不同频率下的相位差进行的线性近似,计算倾斜角度。
4.根据权利要求1或2所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
5.根据权利要求3所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
6.一种车辆倾斜检验装置,其特征在于,具备:
发送部,设置于车辆,将旋转了规定频率的振荡信号的相位而得到的发送信号从发送天线以电波进行发射;
第一切换部,将由第一接收天线接收在地面反射的所述电波而得到的第一接收信号和从所述发送部得到的所述发送信号进行切换而输出;
第二切换部,将由第二接收天线接收在所述地面反射的所述电波而得到的第二接收信号和从所述发送部得到的所述发送信号进行切换而输出;
第一正交检波部,对来自所述第一切换部的所述第一接收信号和所述振荡信号进行正交检波而得到第一振幅以及相位,以及对来自所述第一切换部的所述发送信号和所述振荡信号进行正交检波而得到第三振幅以及相位;
第二正交检波部,对来自所述第二切换部的所述第二接收信号和所述振荡信号进行正交检波而得到第二振幅以及相位,以及对来自所述第二切换部的所述发送信号和所述振荡信号进行正交检波而得到第四振幅以及相位;以及
倾斜角度运算部,参照根据所述第三振幅以及相位计算出的所述第一正交检波部的相位的旋转线性特性、以及根据所述第四振幅以及相位计算出的所述第二正交检波部的相位的旋转线性特性,根据所述第一振幅以及相位和所述第二振幅以及相位,计算所述车辆相对所述地面的倾斜角度。
7.根据权利要求6所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
发送部对振荡信号进行脉冲调制,
倾斜角度运算部使用从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对第一振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值、和从所述多反射电波分离所述反射了一次的所述反射电波而对第二振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值,计算倾斜角度。
8.根据权利要求6或7所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
振荡信号以时间分割方式具有不同频率,
倾斜角度运算部利用根据所述不同频率下的相位差进行的线性近似,计算倾斜角度。
9.根据权利要求6或7所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
10.根据权利要求8所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
11.一种车辆倾斜检验装置,其特征在于,具备:
发送部,设置于车辆,对规定频率的振荡信号进行脉冲调制而从发送天线以电波进行发射;
切换部,将由第一接收天线接收在地面反射的所述电波而得到的第一脉冲接收信号、和由第二接收天线接收在所述地面反射的所述电波而得到的第二脉冲接收信号交替地切换而输出;
正交检波部,对来自所述切换部的所述第一脉冲接收信号或者所述第二脉冲接收信号和所述振荡信号进行正交检波而交替地取出第一振幅以及相位和第二振幅以及相位;以及
倾斜角度运算部,根据从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对所述第一振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值、和从所述多反射电波分离所述反射了一次的所述反射电波而对所述第二振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值,计算所述车辆相对所述地面的倾斜角度。
12.根据权利要求11所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
在采样中,通过一边对振幅以及相位的采样位置进行滑动一边获取,从而等效地按照时间序列全部获取所述振幅以及相位。
13.根据权利要求11或12所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
振荡信号以时间分割方式具有不同频率,
倾斜角度运算部利用根据所述不同频率下的相位差进行的线性近似,计算倾斜角度。
14.根据权利要求11或12所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
15.根据权利要求13所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
16.一种车辆倾斜检验装置,其特征在于,具备:
发送部,设置于车辆,对规定频率的振荡信号进行脉冲调制而从发送天线以电波进行发射;
第一正交检波部,对由第一接收天线接收在地面反射的所述电波而得到的第一脉冲接收信号和所述振荡信号进行正交检波而得到第一振幅以及相位;
第二正交检波部,对由第二接收天线接收在所述地面反射的所述电波而得到的第二脉冲接收信号和所述振荡信号进行正交检波而得到第二振幅以及相位;以及
倾斜角度运算部,根据从多反射电波分离反射了一次的反射电波而对所述第一振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值、和从所述多反射电波分离所述反射了一次的所述反射电波而对所述第二振幅以及相位按照时间序列进行采样而得到的值,计算所述车辆相对所述地面的倾斜角度。
17.根据权利要求16所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
在采样中,通过一边对振幅以及相位的采样位置进行滑动一边获取,从而等效地按照时间序列全部获取所述振幅以及相位。
18.根据权利要求16或17所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
振荡信号以时间分割方式具有不同频率,
倾斜角度运算部利用根据所述不同频率下的相位差进行的线性近似,计算倾斜角度。
19.根据权利要求16或17所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
20.根据权利要求18所述的车辆倾斜检验装置,其特征在于,
具备三个以上的接收天线,
所述倾斜角度运算部计算车辆的前后方向的倾斜角度和左右方向的倾斜角度。
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