JP2006502411A5

JP2006502411A5 -

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Publication number: JP2006502411A5
Application number: JP2004543390A
Authority: JP
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2006-09-21

Claims

標的物体の速度を計測するための速度検知システムであって、
前記標的物体の表面の近傍に操作的に配置され、且つ、前記標的物体の少なくとも１つの無作為特性の通過に応答して第一差動信号を発生するよう構成された第一差動速度センサユニットと、
前記標的物体の表面の近傍に操作的に配置され、実質的に前記標的物体の動作方向に、前記第一差動速度センサユニットから所定距離だけ変位され、且つ、前記標的物体の前記少なくとも１つの無作為特性の通過に応答して第二差動信号を発生するよう構成された第二差動速度センサユニットと、
前記第一差動信号及び前記第二差動信号を受信するよう構成され、且つ、前記第一差動信号と前記第二差動信号との間の位相ずれを決定するために、相互相関解析を適用するよう構成された信号プロセッサとを含み、
前記位相ずれは、前記標的物体の速度に反比例することを特徴とする、
速度検知システム。
前記信号プロセッサは、前記生成された差動信号がゼロ信号平均を有するよう、前記生成された第一差動信号及び前記生成された第二差動信号からの直流成分をフィルタリングするよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の速度検知システム。
前記信号プロセッサは、前記生成された差動信号間の相互相関関数を決定するために、フーリエ変換に基づくアルゴリズムを利用する構成され、前記相互連関関数は、

によって定められ、ここで、
ｘ _１は、前記生成された第一差動信号であり、
ｘ _２は、前記生成された第二差動信号であり、
ｔは、信号時間であり、
τは、前記生成された差動信号間の時間遅延である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の速度検知システム。
前記位相ずれは、前記相互相関関数のための最大値に関連付けられ、前記信号プロセッサは、前記相互相関関数のための最大値を決定するようさらに構成され、前記標的物体の速度ｖは、

から決定され、ここで、
Ｌは、前記所定距離であり、
τ _０は、前記相互相関関数のための前記所定最大値に対応する時間遅延である、
ことを特徴とする、請求項３に記載の速度検知システム。
前記少なくとも１つの無作為標的特性は、前記標的物体の表面特性であることを特徴とする、請求項１に記載の速度検知システム。
前記少なくとも１つの無作為標的特性は、前記標的物体のサブ表面特性であることを特徴とする請求項１に記載の速度検知システム。
前記第一差動速度センサユニット及び前記第二差動速度センサユニットの各々は、同一サンプリング速度を有し、該同一サンプリング速度は、前記第一差動速度センサユニット及び前記第二差動速度センサユニットのための信号変化速度よりも実質的に大きいことを特徴とする、請求項１に記載の速度検知システム。
標的物体の速度を計測するための方法であって、
前記標的物体の少なくとも１つの無作為特性の通過を、第一地点で観測するステップと、
前記第一地点での前記少なくとも１つの無作為特性の通過に応答して第一信号を発生するステップと、
前記標的物体の前記少なくとも１つの無作為特性の通過を、前記標的物体の動作方向に前記第一地点から所定距離で変位された第二地点で観測するステップと、
前記第二地点での前記少なくとも１つの無作為特性の通過に応答して第二信号を発生するステップと、
前記標的物体の少なくとも１つの追加的な無作為特性の通過を、前記標的物体の前記動作に対して少なくとも垂直に前記第一地点から変位された第三地点で観測するステップと、
前記標的物体の前記少なくとも１つの追加的無作為な特性の通過に応答して第三信号を発生するステップと、
前記標的物体の前記少なくとも１つの追加的無作為特性の前記通過を、前記標的物体の動作方向に、前記第三地点から前記所定距離で変位された第四地点で観測するステップと、
前記第二地点での前記少なくとも１つの追加的無作為特性の前記通過に応答した第四信号を発生するステップと、
前記生成された第一信号及び前記生成された第三信号から第一差動信号を決定するステップと、
前記生成された第二信号及び前記生成された第四信号から第二差動信号を決定するステップと、
前記第一差動信号及び前記第二差動信号からの直流成分をフィルタリングするステップと、
前記フィルタリングされた第一差動信号及び前記フィルタリングされた第二差動信号との間の位相ずれを計算するために、フーリエ変換に基づくアルゴリズムを用いた相互相関解析を適用するステップとを含み、
前記位相ずれは、前記標的物体の速度に反比例することを特徴とする、
方法。
前記位相ずれは、前記フィルタリングされた第一差動信号と前記フィルタリングされた第二差動信号との間の相互相関関数の最大値と関連付けられ、前記適用するステップは、前記フィルタリングされた第一差動信号と前記フィルタリングされた第二差動信号との間の前記相互相関関数の前記最大値を計算するステップをさらに含み、前記相互相関関数は、

によって定められ、ここで、
ｘ _１は、前記生成された第一差動信号であり、
ｘ _２は、前記生成された第二差動信号であり、
ｔは、信号時間であり、
τは、前記第一差動信号と前記第二差動信号との間の時間遅延である、
ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
前記標的物体の速度を、

から決定するステップをさらに含み、ここで、
Ｌは、前記所定距離であり、
τ _０は、前記相互相関関数のための前記所定最大値に対応する時間遅延である、
ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記計算された位相ずれから前記標的物体の相対的位置を決定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
前記決定するステップは、前記標的物体の前記計算された速度を時間に対して積分することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記第一差動速度センサユニットは、前記標的物体の動作方向に対して少なくとも垂直に離間した第一速度センサ及び第二速度センサを含み、該第一速度センサ及び該第二速度センサの各々は、前記標的物体の少なくとも１つの特性の通過に応答して信号を発生するよう構成され、
前記第二差動速度センサユニットは、前記標的物体の動作方向に対して少なくとも垂直に離間した第三速度センサ及び第四速度センサを含み、該第三速度センサ及び該第四速度センサの各々は、前記標的物体の少なくとも１つの特性の通過に応答して信号を発生するよう構成され、
前記第一速度センサ及び前記第三速度センサは、前記標的物体の前記動作方向と平行な共通線に沿って配置され、
前記第二速度センサ及び前記第四速度センサは、前記標的物体の前記動作方向と平行な共通線に沿って配置され、
前記第一差動信号は、前記第一速度センサ及び前記第二速度センサによって生成される前記信号間の差を示し、
前記第二差動信号は、前記第三速度センサ及び前記第四速度センサによって生成される前記信号間の差に示す、
請求項１に記載の速度検知システム。
前記第一速度センサ及び前記第三速度センサは、前記標的物体の表面特性を観測するよう構成され、
前記第二速度センサ及び前記第四速度センサは、前記標的物体のサブ表面特性を観測するよう構成される、
請求項１３に記載の速度検知システム。
前記第一速度センサ、前記第二速度センサ、前記第三速度センサ、前記第四速度センサは、前記標的物体の前記動作方向と平行な２つの側辺を有する平行四辺形を定める、請求項１３に記載の速度検知システム。
前記第一速度センサ、前記第二速度センサ、前記第三速度センサ、前記第四速度センサは、前記標的物体の前記動作方向に対して垂直な２つの側辺を有する矩形を定める、請求項１３に記載の速度検知システム。