JP3290441B2 - 同報通信周波数のディジタル同期化 - Google Patents

同報通信周波数のディジタル同期化

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、rf信号を送信するための電圧制御発振器に
関し、かつ、より詳細には、変調された信号の帯域幅お
よび中心周波数のリアルタイム制御のための動的自己調
整同期化システムに関する。
発明の背景 物体の範囲および速度を判断するために（レーダーの
ような）放射エネルギーを送信する場合、物体の正確な
範囲および速度を正確に判断するために、一貫した中心
周波数および帯域幅を有することは重要である。
変調された信号の帯域幅が変化すると、範囲エラーが
発生し、その結果、範囲決定能力が信頼できなくなる。
範囲決定能力が（物体との衝突が発生するか否かを判断
する）先行衝突検出システムの一部である場合、物体の
範囲を堅実かつ正確に判断することは重大である。も
し、帯域幅が変化すると、物体までの範囲は、不正確で
あり、かつ、不十分な範囲分解能を生み出す。例えば、
もし、帯域幅が減少するならば、物体は、より近くに存
在するように見える。衝突検出システムの場合、そのこ
とは、乗客拘束システムを作動させる信号が非常に早く
発生することを意味する。そのことは、もし、衝突が発
生しないならば、おそらく無駄である。もし、帯域幅が
増加するならば、物体は、該物体が存在する場所よりも
より遠くに存在するように見え、かつ、システムは、非
常に遅く作動するか、または、少しも作動しない。衝突
が（もし発生するならば）いつ発生するのかを判断する
ために、「範囲のみならず速度もまた正確かつ迅速に判
断される」ということも肝要である。もし、変調された
信号の周波数が増加または減少するならば、速度計算は
不正確である。
自動車内の乗客拘束システムのための先行衝突検出シ
ステムの場合、周波数および帯域幅が正確に判断されな
くてはならないだけでなく、「中心周波数および帯域幅
が同時に調整される」ということもまた重要である。こ
のことは、（衝突が発生するか否かを判断する）衝突検
出システムに対して利用可能な時間窓（衝突がしばしば
発生するスピードで与えられる時間窓）が狭いことに起
因している。もし、周波数および帯域幅が同時に判断さ
れないならば、システムが乗客拘束システムを作動でき
る前に、衝突が発生する。
範囲および速度の正確な判断は、中心周波数および適
切な帯域幅を維持するための唯一の理由というわけでは
ない。5.8GHzでの無免許センサー動作に対して（FCCに
よって）指定されたガイドライン以内にとどまるため
に、適切な周波数および帯域幅が維持されなくてはなら
ない。
自動車のための乗客拘束システムに対する先行衝突検
出システムへ周波数および帯域幅制御を提供すること
は、一般的に、製造および実行に対してかなりの費用を
要求する。「（温度のような）外部影響にも拘わらず中
心周波数および帯域幅が維持される」ということが重要
である。しかしながら、温度の影響を避けるためには、
高価な部品が使用されなくてはならないし、かつ、（如
何なる環境においても能力を発揮するよう）部品を調整
しかつ較正することに多大な時間が費やされなくてはな
らない。他に、そのような高価な部品を使用しない場
合、特定の環境における適切な動作のために、自動車内
での実行後に較正が行われてもよい。いずれの選択も、
製造または実行の（費用に関する）有効な手段を提供し
ない。
故に、変調された信号の中心周波数および帯域を（温
度のような外部影響に拘わりなく）動的かつ迅速に調整
することは好ましい。また、製造中に部品を調整しかつ
較正する必要を避けながらそのような制御を提供するこ
と、または、自動車内での実行後に部品を較正すること
が、好ましい。
発明の概要 故に、変調された信号の帯域幅および周波数のリアル
タイム制御のための動的自己調整同期化システムを提供
することが、この発明の目的である。
帯域幅および中心周波数を非常に迅速に調整できる動
的自己調整同期化システムを提供することが、この発明
の更なる目的である。
（温度のような）外部影響によって影響されない動的
自己調整同期化システムを提供することが、この発明の
更なる目的である。
製造および実行に対してコスト的に有効であり、か
つ、出荷前に厳密な較正を必要としない動的自己調整同
期化システムを提供することが、この発明の更なる目的
である。
中心周波数および帯域幅を（FCCガイドライン以内に
留まるように）維持する動的自己調整同期化システムを
提供することが、この発明の更なる目的である。
本発明は、「（電圧制御発振器から得られる）搬送波
信号の（周波数および帯域幅の）真に有効な制御が、変
調された搬送波信号のサイクルを、サイクルが計数され
る（同期化された）時間期間を提供するために変調信号
と一緒に生成された測定信号を使用して、計数すること
によって、かつ、実際の計数を希望計数と比較すること
によって、かつ、比較の結果に基づいて電圧制御発振器
の入力における電圧を調整することによって、かつ、
（一定電圧レベル上に重ね合わされた）変調信号のピー
クトゥピーク電圧を調整することにより帯域幅を制御す
ることによって、達成されることができる」ということ
の実現に起因する。
本発明は、変調された信号の周波数のリアルタイム制
御のための動的自己調整同期化システムを特徴とする。
該動的自己調整同期化システムは、変調されるべき（予
め決定された周波数の）搬送波信号を生成する電圧制御
発振器を具備する。変調発生器は、変調された搬送波信
号と（変調信号に同期化された）同時生成測定信号とを
生成するために搬送波信号を変調する変調信号を生成す
る。測定デバイスは、変調された搬送波信号のパルス
を、予め決定された時間期間に計数するカウンタデバイ
スを具備し、かつ、変調された搬送波パルスが計数され
る時間期間を、同時生成信号に応答して定義する測定回
路を具備する。調整デバイスは、搬送波信号の予め決定
された周波数を維持するために、電圧制御発振器に適用
される電圧を、測定デバイスに応答して変化させる。
好ましい実施形態において、変調発生器は、クロック
信号の約数である同期化された同時生成測定信号を、予
め決定されたクロック信号に応答して生成する計数手段
を具備してもよい。変調発生器は、変調信号を生成する
ディジタル／アナログ変換を具備してもよい。調整デバ
イスは、搬送波信号の周波数を変化させるために、電圧
制御発振器の電圧を変化させる周波数制御回路を具備し
てもよい。
本発明は、また、変調された信号の帯域幅のリアルタ
イム制御のための動的自己調整同期化システムを特徴と
する。該システムは、予め決定された周波数と帯域幅と
を有する（変調されるべき）搬送波信号を生成する電圧
制御発振器を具備する。搬送波信号を変調する変調信号
を生成する変調発生器が存在する。変調信号を選択的に
阻止する手段が存在する。測定デバイスは、カウンタデ
バイスを具備する。該カウンタデバイスは、前記変調信
号が阻止されている間、前記搬送波信号のパルスを、予
め決定された時間期間に計数する。また、測定デバイス
は、測定回路を具備する。該測定回路は、搬送波パルス
が計数される予め決定された時間期間を、測定信号に応
答して定義する。変調された搬送波信号の予め決定され
た帯域幅を維持するために、電圧制御発振器に適用され
る電圧を、測定デバイスに応答して変化させる調整デバ
イスが存在する。
好ましい実施形態において、調整デバイスは、電圧制
御発振器への入力における電圧レベルを制御する電圧制
御デバイスを具備してもよい。調整デバイスは、電圧制
御デバイスを管理するディジタル／アナログ変換器手段
を具備してもよい。変調発生器は、カウンタを具備す
る。該カウンタは、予め決定されたクロック信号の約数
である多数の同期化された信号を、該クロック信号に応
答して生成する。変調発生器は、変調信号を生成するデ
ィジタル／アナログ変換器具備してもよい。カウンタデ
バイスは、計数手段を具備してもよく、かつ、阻止手段
は、カウンタをクリアする手段を具備してもよい。クリ
ア手段は、変調信号を、ゼロに減少させてもよい。変調
発生器が阻止されている間、カウンタデバイスは、変調
発生器とは無関係に、搬送波信号のサイクルが計数され
る時間の期間を提供するクロック信号によって駆動され
てもよい。
本発明は、また、変調された信号の帯域幅と周波数と
のリアルタイム制御のための動的自己調整同期化システ
ムを特徴とする。該システムは、予め決定された周波数
と帯域幅とを有する（変調されるべき）搬送波信号を生
成する電圧制御発振器を具備する。電圧制御発振器への
電圧レベルを提供する中心周波数調整回路を具備する調
整デバイスが存在する。変調された搬送波信号と（変調
信号に同期化された）同時生成測定信号とを生成するた
めに、搬送波信号を変調する変調信号を生成する変調発
生器が存在する。変調信号を選択的に阻止する手段が存
在する。カウンタデバイスと測定回路とを具備する測定
デバイスが存在する。カウンタデバイスは、変調信号が
阻止されている間、第１の予め決定された時間期間に、
変調された搬送波信号のパルスを選択的に計数し、か
つ、第２の予め決定された時間期間に、搬送波信号のパ
ルスを計数する。測定回路は、同時生成測定信号に応答
して、第１の予め決定された時間期間を同期的に定義
し、かつ、タイミング信号に応答して、第２の予め決定
された時間期間を定義する。変調された搬送波パルス
は、第１の時間期間の間に計数される。変調信号は、搬
送波パルスを計数するために、第２の時間期間の間に阻
止される。調整デバイスは、測定デバイスに応答する。
これは、搬送波信号の予め決定された周波数を維持する
ために、電圧制御発振器に適用される電圧を変化させる
ためである。また、これは、変調された搬送波信号の予
め決定された帯域幅を維持するために、電圧制御発振器
に適用される電圧を変化させるためである。
好ましい実施形態において、変調発生器は、カウンタ
を具備してもよい。該カウンタは、予め決定されたクロ
ック信号に応答して、該クロック信号の約数である同期
化された前記同時生成測定信号を生成する。変調発生器
は、変調信号を生成するディジタル／アナログ変換器を
具備してもよい。調整デバイスは、搬送波信号の周波数
を変化させるために、電圧制御発振器の電圧を変化させ
る周波数制御回路を具備してもよい。調整デバイスは、
電圧制御発振器への入力における電圧レベルを制御する
電圧制御デバイスを具備してもよい。調整デバイスは、
電圧制御デバイスを管理するディジタル／アナログ変換
器手段を具備してもよい。カウンタは、クロック信号の
約数である多数の同期化された信号を生成するために、
予め決定されたクロック信号に応答してもよい。カウン
タデバイスは、計数手段を具備してもよく、かつ、阻止
手段は、カウンタをクリアする手段を具備してもよい。
クリア手段は、変調信号をゼロに減少させてもよい。変
調発生器が阻止されている間、計数手段は、変調発生器
とは無関係に、搬送波信号のサイクルが計数される時間
の期間を提供するクロック信号によって駆動されてもよ
い。
好ましい実施形態の開示 他の目的と特徴と利点は、好ましい実施形態の以下の
説明と添付図面とに基づいて、この分野の当業者に思い
出される。添付図面は以下の通りである。
図１は、先行衝突センサーシステムで使用される（こ
の発明による）周波数および帯域幅制御の簡単化された
ブロック図である。
図２は、図１の周波数および帯域幅制御回路のより詳
細な概略図である。
図３は、この発明による基本周波数および帯域幅ルー
チンのフローチャートである。
図４は、（中心周波数を判断する）周波数ロッキング
（locking）割込サブルーチンのフローチャートであ
る。
図5Aは、（変調発生器の）鋸歯出力と（鋸歯振幅に関
する）搬送波信号周波数との表示である。該鋸歯出力
は、一緒に生成される信号の１サイクルにわたって計数
される。
図5Bは、図5Aに類似した図であり、一緒に生成される
信号の８サイクルにわたって計数される鋸歯サイクルを
示す。
図5Cは、カウンタがマイクロプロセッサによって時間
期間t2〜t3の間一時的にクリアされた後の図5Bの鋸歯の
図である。
図6Aは、本発明の周波数および帯域幅制御を組み込ん
だ先行衝突センサーシステムの視界の水平範囲を示す
（自動車の）上面図である。
図6Bは、図6Aの側面図であり、かつ、衝突センサーの
視界の垂直範囲を示す。
図７は、この発明による周波数および帯域幅制御を組
み込んだ先行衝突センサーシステムの視界の簡単化され
たブロック図である。
図８は、ドップラー信号の変調信号の第１および第２
高調波成分の実際の振幅の表示である。
図９は、図２の帯域幅および周波数制御回路を組み込
んだ先行衝突センサーシステムのより詳細な概要図であ
る。
図10Aは、潜在的衝突物体から受信されたドップラー
信号の変調信号の第１高調波の表示である。該第１高調
波のエンベロープは、ドップラーシフトを示す。
図10Bは、潜在的衝突物体から受信されたドップラー
信号の変調信号の第２高調波の表示である。該第２高調
波のエンベロープは、ドップラーシフトを示す。
図10Cは、ドップラー周波数の変調された第Ｋ高調波
の表示である。
図10Dは、濾波された高調波の表示である。該濾波さ
れた高調波は、該高調波のDC電圧信号を提供する。
図10Eは、比較器回路からのドップラー高調波出力の
表示である。該出力は、ドップラー高調波と同じ周波数
のパルス信号を提供する。
図11は、受信されたドップラー信号の第１および第２
高調波成分を監視するために、範囲判断デバイスによっ
て使用されるルーチンのフローチャートである。該監視
の目的は「衝突が差し迫っている」ということを判断す
ることである。
図12は、受信された信号のドップラー高調波の典型的
な相関振幅の図解表示である。
図13Aは、物体との潜在的衝突コース上にある自動車
を図解する。ここで、自動車は、物体と衝突しない。
図13Bは、（図13Aに類似した図面であり、）物体との
潜在的衝突コース上にある自動車の図解である。ここ
で、自動車は、物体と衝突する。
図14は、先行衝突システム内の範囲判断デバイスによ
って行われる速度測定ステップのフローチャートであ
る。
図15は、低速度衝突と中速度衝突と高速度衝突とに対
するｇ力センサー信号の図解表示である。該図解表示
は、物体の（検出された）相対速度に基づいた（乗客拘
束システムの）様々な点火ポイントを、物体との実際の
衝突に基づいた点火ポイントと比較して図解する。
図16は、２つのセンサーを有する先行衝突センサーシ
ステムを使用する自動車の上面図である。
潜在的衝突物体の範囲を正確に判断するために、搬送
波信号は、予め決定された帯域幅以内になくてはならな
い。しかしながら、帯域幅が判断されうる以前に、「搬
送波信号の適切な中心周波数が生成される」ということ
が重大である。先行衝突検出システムで使用される（本
発明の）周波数および帯域幅制御回路の簡単化されたブ
ロック図が図１に示される。変調発生器34は、156.25KH
zの変調信号を生成する。該変調信号は、（電圧制御発
振器40によって生成される）5.8GHz搬送波信号を変調す
る。そして、変調された搬送波信号は、測定デバイス26
へ送られる。測定デバイス26は、予め決定された時間期
間の間、変調された搬送波信号の周波数を測定する。こ
の予め決定された時間期間は、（変調発生器34によっ
て）一緒に生成される信号によって定義される。一旦、
周波数が測定デバイス26によって測定されると、制御ワ
ードが調整デバイス38へ送られる。調整デバイス38は、
中心周波数を希望周波数へ調整するために、電圧制御発
振器40の入力における電圧を変化させる。一旦、中心周
波数が調整されると、変調発生器34によって生成される
変調信号は（図5Cに示されるように）ゼロに減少され
る。そして、測定デバイス26は、電圧制御発振器40によ
って生成される周波数を再び測定し、かつ、測定した周
波数を（帯域幅のローエンドを示す）予め決定された周
波数と比較する。そして、制御ワードは、調整デバイス
38へ送られる。調整デバイス38は、希望帯域幅を得るた
めに、（変調発生器34によって生成される）変調信号の
ピークトゥピーク電圧を減衰させる。測定デバイス26
は、中心周波数を判断するために、（電圧制御発振器40
からの）変調された搬送波信号周波数を再び測定する。
そして、中心周波数を（上述されたように）調整する。
希望の中心周波数および帯域幅が得られるまで、周波
数および帯域幅調整は繰り返される。一旦、適切な中心
周波数および帯域幅が得られると、先行衝突検出システ
ムは、動作に対する準備が完了し、かつ、中心周波数お
よび帯域幅を周期的にチェックしかつ訂正する。先行衝
突検出システム216は、変調された搬送波信号を送信す
る。該変調された搬送波信号は、予め決定された（シス
テムの）範囲以内の潜在的衝突物体にぶつかる。該物体
は、変調された搬送波信号を反射する。ドップラー効果
により、反射された放射信号は、周波数においてシフト
する。反射された放射信号は、先行衝突検出システム21
6によって受信される。該システム216は、衝突が差し迫
っているか否かを判断する。もし、「衝突は発生しな
い」ということが判断されるならば、他の物体が検出さ
れるまで、中心周波数および帯域幅は、周期的に監視さ
れかつ調整される。「衝突が差し迫っている」というこ
とが判断されると、点火信号が検出デバイス220へ送ら
れる。実際に衝突が発生すると、ｇ力センサー230は、
点火信号を、決定デバイス220へ送る。そして、決定デ
バイス220は、先行衝突検出システム216およびｇ力セン
サー230から受信される信号に基づいて、点火信号を、
乗客拘束システム232へ送る。他に、点火信号は、乗客
拘束システムを展開するために、主要信号として、使用
されることができる。
中心周波数および帯域制御が、図２において、より詳
細に示される。（温度のような）外部影響に拘わりなく
中心周波数を正確に補償するために、変調信号と一緒に
生成された信号を用いて、変調された搬送波中心周波数
を測定することが重要である。変調発生器34は、12ビッ
トの２分割カウンタ36を具備する。カウンタ36は、複数
のデジタル信号を生成する。該デジタル信号は、変調信
号を生成するために使用される。該変調信号は、（電圧
制御発振器40によって生成される）搬送波信号を変調す
る。レーダー周波数を（ディジタル処理に対してより調
和する）より低い周波数に分割するために、256分割プ
レスケーラー（prescalar）33が、電圧制御発振器40の
出力において提供される。好ましい実施形態において、
256分割プレスケーラー33は、（その後ろに64分割プレ
スケーラーが接続された）４分割プレスケーラーを具備
する。256分割プレスケーラー33は、測定デバイス26を
駆動するために、変調された搬送波信号を、線31を介し
て送る。測定デバイス26は、カウンタデバイス102を具
備する。カウンタデバイス102は、信号バス42によっ
て、測定回路45と相互連結されている。測定回路45は、
アキュムレーターデバイス200を具備する。カウンタデ
バイス102は、変調された搬送波信号のサイクルを、継
続的に計数する。また、19.5KHz信号のサイクル毎に、
アキュムレーターデバイス200は、カウンタデバイス102
から計数を読み出し、かつ、（信号経路44を介して）マ
イクロプロセッサ94に割込を送る。19.5KHz信号は、12
ビットカウンタ36によって生成され、かつ、信号経路41
を介して供給される。マイクロプロセッサ94の一部は、
測定デバイス26内に具備される。該処理は、19.5KHzの
サイクル毎に繰り返される。マイクロプロセッサ94がア
キュムレーターデバイス200から８つの割込を受け取る
と、マイクロプロセッサ94は、（アキュムレーターデバ
イス200内に記憶された）変調された搬送波信号サイク
ル計数を読み出し、かつ、カウンタデバイス102をリセ
ットし、かつ、アキュムレーターデバイス200をクリア
する。そして、マイクロプロセッサ94は、「如何なる周
波数が総計数に関連するのか」ということを判断するた
めに、探索テーブルを参照する。例えば、5.8GHzの中心
周波数に対しては、サイクル計数は9294に等しい。も
し、計数が9296であるならば、周波数は5.801GHzであ
る。故に、該カウンタ値を（19.5KHz信号の８サイクル
にわたって）累積することによって、少なくとも1MHzの
分解能を得る。即ち、搬送波信号の1MHzの変化毎に、
（該変化に）対応する変化がサイクル計数内に存在す
る。故に、変調された搬送波信号の64サイクルの平均が
提供される。同期化された測定信号を使用することが重
要である。即ち、平均にエラーが導入されないために
も、測定された周波数と測定している周波数とは、同じ
場所において開始および停止しなくてはならない。も
し、カウンタ値が19.5KHz信号の２サイクルにわたって
累積されたならば、変調された搬送波信号の16サイクル
のみを平均することとなる。このことは、1MHz分解能を
提供しない。同様に、もし、カウンタ値が19.5KHz信号
の４サイクルにわたって累積されたならば、変調された
搬送波信号の32サイクルのみを平均することとなる。こ
のことは、1MHz分解能を未だ提供しない。19.5KHz信号
の16サイクルにわたってカウンタ値を累積することは、
時間が非常にかかりすぎる。故に、19.5Kz信号の８サイ
クルにわたってカウンタ値を累積することが、希望分解
能と最小時間量との両方を提供する。
このことは、以下のテーブルを参照することによっ
て、よりよく理解されることができる。該テーブルにお
いて、計数は、Ｔ19.5KHz/t22.6MHzによって判断され
る。ここで、Ｔは、測定信号の期間であり、かつ、ｔ
は、搬送波信号の期間である。
縦欄１は、中心周波数を示す。縦欄２は、19.5KHz信
号の２サイクルにわたる搬送波信号サイクル計数を示
す。縦欄３は、19.5KHz信号の４サイクルにわたる搬送
波信号サイクル計数を示す。縦欄４は、19.5KHz信号の
８サイクルにわたる搬送波信号サイクル計数を示す。縦
欄２を参照すると、（5.8GHzから5.801GHzへの）1MHzの
周波数シフトに対して、計数の最下位の数字が１だけ変
化する。しかしながら、続く計数は、「中心周波数が
（5.806GHzまで）6MHzシフトするまで、計数の最下位の
数字は再度変化することはない」ということを示す。故
に、19.5KHz信号の２サイクルだけにわたって搬送波信
号のサイクルを計数することは、5MHzの最小分解能をも
たらす。
同様に、縦欄３を参照すると、（5.8GHzから5.801GHz
への）1MHzの周波数シフトに対して、計数の最下位の数
字が１だけ変化する。同じことが、2MHzの周波数シフト
に対しても言える。しかしながら、（5.8GHzから5.803G
Hzへの）3MHzの周波数シフトに対しては、最下位の数字
が２だけ変化する。故に、19.5KHz信号の４サイクルに
わたって搬送波信号サイクルを計数することは、適切な
周波数分解能を未だ提供しない。
ここで、縦欄４を参照すると、5.8GHzから5.801GHzへ
の周波数シフトに対して、計数の最下位の数字が２だけ
変化する。同様に、5.8GHzから5.802GHzへの周波数シフ
トに対して、最下位の数字が４だけ変化する。縦欄４の
残りの部分によって理解されることができるように、1M
Hzの各周波数シフトは、最下位の数字における変化と相
互に関係する。故に、少なくとも1MHzの周波数分解能を
提供する。19.5KHz信号の16サイクルに対しては、（上
述されたような）同様の結果が理解されるが、このこと
は、多くの時間がかかる。故に、19.5KHz信号の８サイ
クルが、使用されるサイクルの最適数である。
もし、カウンタ値が（5.8GHz以外の）中心周波数に関
係するならば、マイクロプロセッサ94は、訂正ワードを
（調整デバイス38内の）周波数制御回路46へ送る。（デ
ィジタル／アナログ変換器のような）周波数制御回路46
は、中心周波数を希望の値（5.8GHz）に調整するため
に、電圧制御発振器40の入力における電圧を変化させ
る。
一旦、中心周波数が（適切な値に）調整されると、変
調された搬送波信号の帯域幅が、判断されることができ
る。変調発生器34は、階段波発生器45を具備する。階段
波発生器45は、156.25KHzの周波数で、鋸歯アナログ信
号を生成する。この鋸歯信号は、一定電圧レベル上に重
ね合わされる。該一定電圧レベルは、また、12ビットカ
ウンタ36によって生成される。この一定電圧レベルは、
正であっても、または、ゼロであっても、または、負で
あってもよい。中心周波数を訂正した後、マイクロプロ
セッサ94は、信号経路48を介して、CLEAR信号を12ビッ
トカウンタ36へ送る。12ビットカウンタ36は、カウンタ
を直ちにクリアし、かつ、変調信号をゼロに減少させ
る。この時点では、12ビットカウンタ36からの出力のみ
が、一定電圧レベルである。変調信号がゼロになると、
（電圧制御発振器40によって生成される）搬送波信号の
周波数が、上述された中心周波数と同じ方法で決定され
る。
しかしながら、一旦、周波数が決定されると、該周波
数は、（希望帯域幅のより低い端を示す）予め決定され
た値と比較される。好ましい実施形態において、この周
波数は、5.75GHzである。即ち、FCCガイドラインは、5.
8GHzの中心周波数における無免許センサー動作に対し
て、150MHzより小さい帯域幅を許可する。もし、周波数
が5.75GHzの希望周波数とは異なると判断されるなら
ば、マイクロプロセッサ94は、信号経路51を介して、制
御ワードを、電圧制御デバイス52へ送る。ディジタル／
アナログ変換器54は、ジャンクション電界効果トランジ
スタ（JFET）56に対するバイアスを調整する。ジャンク
ション電界効果トランジスタ56は、（変調発生器34によ
って生成される）変調信号を減衰させる。
変調信号を減衰させることは、電圧制御発振器40への
入力電圧に影響を及ぼすので、中心周波数は、必然的に
影響を及ぼされる。故に、上述された方法で中心周波数
を再度判断しかつ調整することが必要である。中心周波
数と帯域幅との適切な値が得られるまで、帯域幅と中心
周波数とは、交互に調整される。システムの初期始動時
には、このことは、数多く繰り返される。
図３は、中心周波数と帯域幅とを初期設定するために
（マイクロプロセッサ94によって）使用されるルーチン
のフローチャートである。始動時には、（周波数制御回
路46によって提供される）制御電圧が設定され、かつ、
12ビットカウンタ36とカウンタデバイス102（図２）は
イネーブルにされ、かつ、帯域幅が最小に設定される
（ステップ58）。ステップ60では、周波数ロッキング割
込ルーチンがイネーブルされ、かつ、中心周波数が決定
される。ステップ62では、中心周波数が公差内にあるか
否かを判断するために、中心周波数が希望周波数と比較
される。もし、周波数が公差以内にないならば、エラー
メッセージが表示される（ステップ82）。そして、（ス
テップ60の）周波数ロッキング割込ルーチンが、再びイ
ネーブルされる。もし、周波数が適切な中心周波数であ
ると判断されるならば、帯域幅測定フラグがセットされ
る（ステップ66）。一旦、帯域幅測定フラグがセットさ
れると、CLEAR信号がカウンタに送られる（ステップ6
8）。そして、周波数が決定され、帯域幅が決定される
ことを可能にする（ステップ70）。そして、ステップ72
において、帯域幅は、希望帯域幅と比較される。もし、
帯域幅が正確でないならば、変調信号のピークトゥピー
ク電圧を調整するために、帯域幅制御ワードが送られる
（ステップ80）。そして、エラー信号が表示され、か
つ、周波数ロッキングループが再びイネーブルされる
（ステップ78）。一旦、帯域幅が正確であると判断され
ると（ステップ72）、帯域幅測定フラグがリセットさ
れ、かつ、周波数ロッキング割込ルーチンと帯域幅訂正
とが周期的にイネーブルされる（ステップ74）。
周波数ロッキング割込ルーチンが、図４のフローチャ
ートによって示される。ステップ84では、一旦、マイク
ロプロセッサが８つの割込を受信すると、マイクロプロ
セッサは、アキュムレーターデバイス200（図２）を読
み出す。ステップ86では、もし、実行されている測定が
帯域幅測定であるならば、ルーチンは終了する。しかし
ながら、測定が中心周波数測定であるならば、アキュル
レーターデバイスからの計数が、ステップ88において、
適切な中心周波数に対応する計数と比較される。ステッ
プ90では、周波数制御ワードが、ステップ88において実
行された比較に基づいて、増加または減少される。一
旦、周波数制御ワードが調整されると、周波数ロッキン
グ割込ルーチンは、終了される。
サイクルの計数のより良い理解は、図5A〜5Cから得る
ことができる。図5Aは、変調発生器34（図２）の鋸歯出
力の表示である。鋸歯波形92は、一定電圧レベル96上に
重ね合わされる。（12ビットの２分割カウンタ36から同
期して引き出される）19.5KHz信号98は、時刻t0で始ま
り、かつ、時刻t1で終わる。時間期間t0〜t1において、
鋸歯波形92は８回循環する。
ここで図5Bを参照すると、19.5KHz信号98の８サイク
ルにわたって測定されている波形92が示される。19.5KH
z信号98の８サイクルの後、鋸歯92の総サイクルが、ア
キュムレーターデバイスから、読み出される（ステップ
84,図４）。そして、該総数は、適切な中心周波数に対
応する数と比較される（ステップ88,図４）。一旦、比
較が行われると、適切な中心周波数が得られるまで、周
波数は調整される（ステップ90,図４）。
図5Cを参照すると、一旦、適切な中心周波数が（時刻
t2において）得られると、カウンタはクリアされ、か
つ、変調信号92はゼロに減少される。ここでは、変調発
生器34（図２）の出力のみが、一定電圧レベル100であ
る。そして、周波数が測定され（ステップ70,図３）、
時刻t3には、帯域幅制御ワードを電圧制御デバイス54
（図２）へ適用することによって（ステップ80,図
３）、変調信号92が調整される。電圧制御デバイス54
は、鋸歯波形92'を生成するために、鋸歯波形92の振幅
を減衰させる。
本発明の周波数および帯域幅制御は、（ここで以下に
説明されるような）先行物体検出システムにおいて、特
に有用である。先行物体検出システム216が図6Aに示さ
れる。該システム216は、自動車210のバンパー214の中
央内部に配置されている。物体検出システム216は、レ
ーダー信号を送信する。該レーダー信号は、（自動車21
0の前方に向けられた）レーダー円錐体212を生成する。
レーダー円錐体212は、3dBで120゜の水平放射横断面を
有する。しかしながら、20dBでは、有効な横断面（即
ち、視界の範囲）は、180゜であり、かつ、破線212'に
よって示される。物体検出システム216が（自動車210の
両側への物体は勿論のこと）自動車210のまさに前方に
おける潜在的衝突物体を検出することを可能にするの
は、視界の有効範囲212'である。
図6Bは、図6Aの自動車210の側面図である。（バンパ
ー214の中央内部に配置された）物体検出システム216
は、（図6Aに示されるような）同様のレーダー円錐体21
2を生成する。しかしながら、レーダー円錐体の垂直放
射横断面は45゜である。物体検出システム216は、自動
車210の前方において、予め決定された高さおよび距離
にレーダー円錐体212を投射するように調整されてもよ
い。「物体検出システム216は、フロントバンパー内に
配置されることに限定されない」ということが注意され
るべきである。先行物体検出システム216は、物体との
衝突に遭遇する可能性のある如何なる位置に配置されて
もよい。例えば、物体検出システム216'は、側面衝撃を
検出するために、自動車210のドア238内に配置されても
よく、または、後方からの衝突を検出するために、リア
バンパー214'内に配置されてもよい。物体検出システム
は、一般的に、自動車の端から等距離に配置される。こ
のことは、自動車の回りにおける対称的な防護を可能に
するだけでなく、（マイクロプロセッサによる処理時間
を減少する）より簡単なソフトウェアの使用をも可能に
する。
先行物体検出システム216が、図７において、より詳
細に示される。トランスデューサーデバイス218は、変
調された搬送波信号（例えば、レーダー信号）を送信す
る。そして、変調された搬送波信号は、トランスデュー
サーデバイス218の予め決定された範囲以内において、
潜在的衝突物体にぶつかる。該物体は、信号を反射す
る。ドップラー効果のために、反射された信号は、周波
数においてシフトする。該シフトは、物体と車両とが互
いに向き合って移動しているのか、または、互いに離れ
て移動しているのかということに依存する。例えば、物
体検出システム216の方へ移動している物体に対して
は、反射された信号の周波数は、送信された信号の周波
数よりも高い。物体検出システム216から離れて移動し
ている物体に対しては、反射された信号の周波数は、送
信された信号の周波数よりも低い。
変調され反射された搬送波信号は、トランスデューサ
ーデバイス218によって受信され、かつ、検出デバイス2
22は、変調され反射され受信された搬送波信号を、変調
された搬送波信号でビート（beat）する。このことは、
コンポジットドップラー信号を生成する。該コンポジッ
トドップラー信号は、２つの信号間の周波数差異であ
る。該周波数差異は、反射された信号のドップラーシフ
トを示す。また、該コンポジットドップラー信号は、複
数の（ドップラーシフトされた）高調波コンポネットか
らなる。このドップラーシフトは、信号の全体にわたっ
て存在し、故に、信号の全ての成分中に存在する。ドッ
プラー周波数は、検出デバイス222によって生成される
信号のエンベロープによって示される。検出デバイス22
2は、ドップラー信号の変調信号の高調波成分を含むド
ップラーを抽出する。一旦、ドップラーが抽出される
と、範囲判断デバイス224は、各高調波成分内のドップ
ラーの振幅を互いに比較することによって、物体の範囲
を判断する。物体が（２つの予め決定された高調波成分
によって定義される）予め決定された範囲以内に存在す
る場合、速度測定デバイス226は、（図９においてより
詳細に説明されるように）反射信号のドップラー周波数
を使用して、物体の相対速度を判断する。範囲判断デバ
イス224は、高調波成分のドップラーの振幅を監視し続
ける。高調波成分は、該高調波成分の互いに関係を、予
め決定された値と比較することによって、監視される。
該予め決定された値は、実際の衝突に存在するこれら全
ての振幅を示す。先行衝突検出システム228は、範囲判
断デバイス224からの範囲情報と速度測定デバイス226か
らの速度情報とに基づいて、「衝突が差し迫っている」
ということを判断し、かつ、点火信号を（相対速度情報
と共に）決定デバイス220へ送る。該決定デバイス220
は、破線で示され、既存の乗客拘束システムの典型的な
部分である。決定デバイス220は、この情報を（従来の
ｇ力センサー230から得られる情報と共に）受信する。
ｇ力センサー230もまた破線で示されている。ｇ力セン
サーは、一般的には、乗客区画内に配置されている。好
ましい実施形態は、エアバッグ乗客拘束システムを指向
しているが、先行物体検出システム216は、（衝撃前の
衝突初期にシートベルトを締め付ける）シートベルトプ
レテンショナー（pre−tensioner）と組み合わせて使用
されてもよい。更に、先行衝突センサーシステムは、ｇ
力センサー230増加させるためのセンサーとしてのみな
らず、主要センサーとして、または、可聴または可視セ
ンサーとして、使用されてもよい。
変調信号の第１および第２高調波成分の実際の振幅
が、（図８に示されるような）波形223および225によっ
て、それぞれ示される。変調された搬送波信号におい
て、変調信号の高調波成分は、周波数とは無関係に、搬
送波信号の与えられた帯域に対して、固定された距離で
ピークとなる。例えば、（搬送波信号が100MHzの帯域幅
を有する）変調された搬送波信号において、変調信号の
第１高調波成分223は、５フィートにおいて、ピーク227
を有する。同様に、変調信号の第２高調波成分225は、1
0フィートにおいて、ピーク229を有する。２つの高調波
成分が交差する点434は、該ピーク間の1/2の距離（即
ち、7.5フィート）である。故に、物体から反射された
信号に対しては、変調信号の第１および第２高調波成分
の振幅が等しい場所において、物体の瞬時範囲が知られ
る。振幅がピークとなる距離は、搬送波信号の帯域幅に
よって、直接制御されることができる。例えば、200MHz
の帯域幅を有する搬送波信号は、2.5フィートでピーク
となる（変調信号の）第１高調波成分と、５フィートで
ピークとなる第２高調波成分とを有する。故に、物体の
範囲は、搬送波信号または変調信号の周波数に拘わら
ず、搬送波信号の帯域幅のみに基づいて、検出されるこ
とができる。一旦、物体の瞬時範囲が判断されると、
（図９においてより詳細に説明されるように）ドップラ
ーパルスを計数することによって、物体の瞬時範囲は、
そのポイントから追跡されることができる。各ドップラ
ーパルスは、物体の相対移動を、1/2インチの増加単位
で示す。検出された範囲は、アンテナからの放射距離で
ある。
先行衝突検出システムのより詳細な概略図が図９に示
される。トランスデューサーデバイス218は、電圧制御
発振器40を具備する。電圧制御発振器40は、（5.8GHzの
中心周波数を有する）搬送波信号を生成する。無免許セ
ンサー動作に対するFCCガイドライン内にとどまるため
に、信号の帯域幅は、搬送波信号が5.725GHz〜5.875GHz
の範囲内にとどまるような帯域幅でなくてはならない。
この実施形態において、搬送波信号は、156.25KHzの周
波数で変調される。電圧制御発振器40の周波数範囲（即
ち、帯域幅）は、変調信号の振幅における変化によって
示される。変調周波数は、一般的に、ドップラー周波数
より少なくとも10倍長いように選択される。変調周波数
は、システム全体にわたる漏洩がドップラー周波数に影
響を及ぼさないような十分な周波数でなくてはならな
い。サーキュレータ236は、変調された搬送波信号を、
アンテナ242へ送る。
アンテナ242は、変調された5.8GHz搬送波信号を送信
する。該搬送波信号は、予め決定された範囲以内におい
て、物体に反射される。該範囲は、一般的には、バンパ
ーを丁度越えて２〜10フィート離れた場所である。そし
て、反射された信号は、アンテナ242によって受信され
る。好ましい実施形態のトランスデューサーデバイス
は、（マサチューセッツのHittite社によって製造され
た）単一のMMICレーダーチップ内に提供され、かつ、単
一の送信／受信アンテナを具備する。しかしながら、独
立した送信アンテナおよび受信アンテナが使用されても
よい。しかしながら、「システムの十分な視界範囲を提
供するために、ブロードビームアンテナが使用される」
ということが重要である。
検出デバイス222は、ミキサ244を使用して、受信され
た信号を、変調された搬送波信号でビートする。ミキサ
244に対する局所発振器は、（サーキュレータ236から
の）変調された搬送波信号の漏洩によって提供される。
ミキサ244は、ビート周波数（即ち、コンポジットドッ
プラー信号）を生成する。該ビート周波数は、変調され
た搬送波信号と受信された反射信号との間における周波
数差異である。コンポジットドップラー信号は、反射さ
れた変調周波数の高調波成分を具備するために、複数の
信号から構成される。変調周波数の高調波の周波数は、
コンポジットドップラー信号内に存在する。該コンポジ
ットドップラー信号は、ドップラー周波数の分だけ、変
調周波数と異なる。
この実施形態の目的に対して、重要な高調波成分は、
（変調信号の）第１高調波成分と第２高調波成分とDC高
調波成分とである。検出デバイス222は、複数の信号経
路252,254,256を具備する。高調波成分からドップラー
を抽出するために、信号経路252は、ドップラーシフト
された高調波成分を、チャネル270へ送り、かつ、信号
経路254は、ドップラーシフトされた高調波成分を、チ
ャネル272へ送り、かつ、信号経路256は、ドップラーシ
フトされた高調波成分を、チャネル274へ送る。好まし
い実施形態において、チャネル270は、ミキサ248を具備
する。ミキサ248は、ドップラーシフトされた第１高調
波成分を、変調信号（156.25KHz）と混合する。ドップ
ラーシフトされた第１高調波成分は、図10Aにおいて示
されるような波形276によって示される。エンベロープ2
77は、ドップラー周波数を示し、一方、第１高調波は、
波形279によって示される。この復調は、変調信号の第
１高調波成分のドップラー（即ち、第１ドップラー）、
即ち、ドップラーシフトされた高調波成分のエンベロー
プを抽出する。チャネル270は、また、ドップラー増幅
器258を具備する。ドップラー増幅器258は、（第１ドッ
プラーを増幅しかつ整流する）パルス成形回路を具備す
る。この信号は、図10Cに示されるような波形281によっ
て示される。故に、この信号は、ドップラー周波数の周
波数を有し、かつ、振幅は、反射された信号の変調信号
の第１高調波成分のバリエーションを示す。ドップラー
増幅器258は、増幅されかつ整流された第１ドップラー
を、範囲判断デバイス224へ供給する。範囲判断デバイ
ス224は、ピーク検出器268を検出する。ピーク検出器26
8は、RCネットワークを具備する。RCネットワークは、
図10Dにおいて波形280によって図解されるようなDC電圧
を生成する。
チャネル270と同様の方法で、チャネル272は、ミキサ
250を具備する。ミキサ250は、（図10Bに示されるよう
な波形278によって示される）ドップラーシフトされた
第２高調波成分を、変調信号の２倍の周波数（312.5KH
z）である信号と混合する。この復調は、変調信号の第
２高調波成分のドップラー（即ち、第２ドップラー）を
生成する。チャネル272は、また、ドップラー増幅器260
を具備する。ドップラー増幅器260は、パルス成形回路
を具備する。パルス成形回路は、第２ドップラーを増幅
しかつ整流する。この信号は、図10Cにおいて波形281に
よって図解される信号に類似している。そして、増幅さ
れ整流された第２ドップラーは、範囲判断デバイス224
へ送られる。範囲判断デバイス224は、（ピーク検出器2
68に類似した）ピーク検出器266を具備する。ピーク検
出器266は、図10Dの波形280によって図解されるDC電圧
出力に類似したDC電圧出力を生成する。
チャネル274は、ドップラー増幅器262を具備する。ド
ップラー増幅器262は、反射された変調信号の直流（D
C）または基本調波成分のドップラー（即ち、DCドップ
ラー）を生成するために、ドップラー信号を増幅しかつ
整流する。DCドップラーは、（図10Dの波形280に類似し
た）DC電圧を生成するために、（ピーク検出器266,268
に類似した）ピーク検出器264へ送られる。
第１ドップラーのDC電圧信号は信号経路284を介し
て、第２ドップラーのDC電圧信号は信号経路286を介し
て、DCドップラーのDC電圧信号は信号経路288を介し
て、それぞれ、アナログ／ディジタル変換器290へ送ら
れる。アナログ／ディジタル変換器290は、DC電圧をデ
ィジタル信号に変換する。そして、アナログ／ディジタ
ル変換器290は、該デジタル信号を、信号バス292を介し
て、マイクロプロセッサ94へ供給する。マイクロプロセ
ッサ94は、物体の瞬時範囲を判断するために、以下に説
明されるソフトウェアの実行を通して、各高調波成分の
ドップラー振幅と該ドップラー振幅の（他の高調波成分
のドップラー振幅との）関係とを監視する。該瞬時範囲
は、第１ドップラー振幅と第２ドップラー振幅との交差
を使用して、判断される。各々の高調波成分の振幅と位
相と相対ドップラー側波帯特徴とは、物体範囲と相対速
度の大きさおよび向きとピークトゥピーク周波数偏差と
の関数である。一旦、（高調波間の）予め決定された関
係が検出されると、マイクロプロセッサ94は、速度測定
デバイス226が物体の瞬時速度を判断することを可能に
する。
速度測定デバイス226は、比較器デバイス296を具備す
る。ある実施形態では、第１高調波成分が最も大きい振
幅を有するので、比較器296は、検出デバイス222のチャ
ネル270の出力に接続されている。しかしながら、比較
器296は、チャネル272またはチャネル274のいずれかの
出力に配置されてもよい。比較器296は、増幅され整流
された第１ドップラーを受信し、かつ、その出力のレベ
ルを、予め決定された値と比較する。もし、入力のレベ
ルが予め決定された値を超えるならば、比較器296は、
ハイ信号を出力する。もし、入力が予め決定された値を
超えないならば、比較器296は、ロー値を出力する。残
りの出力（図10Eに示されるような波形282によって図解
される一連のドップラーパルス）は、信号経路298上
を、速度測定デバイス226へ送られる。速度測定デバイ
ス226は、速度測定回路を具備する。該速度測定回路
は、（キャプチャレジスタのような）アキュムレーター
デバイス300を有する。アキュムレーターデバイス300
は、信号経路298上を供給されるドップラーパルスによ
って駆動される。速度測定の間、アキュムレーターデバ
イス200はディスイネーブルされ、かつ、アキュムレー
ターデバイス300はイネーブルされる。カウンタデバイ
ス102は、信号バス297を介して、アキュムレーターデバ
イス300と相互接続されている。（内部5MHzクロックに
よって駆動される）カウンタデバイス102は、5MHzクロ
ックのサイクルを継続的に計数する。比較器296からの
ドップラーパルスの立ち上がりエッジ毎に、アキュムレ
ーターデバイス300は、割込をマイクロプロセッサ94へ
送り、同時に、カウンタデバイス102を読み出し、か
つ、計数されたサイクルの数を記憶する。マイクロプロ
セッサ94の一部は、範囲判断デバイス224と共有されて
いる。アキュムレーターデバイス300からマイクロプロ
セッサ94によって受信される割込毎に、マイクロプロセ
ッサ94は、（アキュムレーターデバイス300内に記憶さ
れた）サイクル計数を読み出し、かつ、カウンタデバイ
ス102をリセットし、かつ、ドップラー計数を１だけ増
加させる。ドップラー計数は、受信されたドップラーパ
ルスの数を示す。故に、速度測定デバイス226は、（各
ドップラーパルスに対して発生する）5MHzクロックパル
スの数を計数する。ドップラーパルスは整流されたドッ
プラー成分から得られるので、各パルスは、1/2のドッ
プラーサイクルを示す。該プロセスは、ドップラーパル
スの立ち上がりエッジ毎に、各5MHZサイクル計数が（マ
イクロプロセッサ94内に記憶された）それ以前のサイク
ル計数に加えられながら、ドップラー計数が４に等しく
なるまで、繰り返される。一旦、ドップラー計数が４に
等しくなると、マイクロプロセッサ94は、アキュムレー
ターデバイス300を読み出すことを中止する。そして、
平均5MHzサイクル計数を提供するために、記憶された総
計数を４で除算する。そして、マイクロプロセッサ94
は、以下なる速度が上記平均計数に関連するのかを判断
するために、探索テーブルを参照する。速度が計算され
る多くの方法が存在するが、探索テーブルは、マイクロ
プロセッサを拘束しない迅速かつ正確な方法を提供す
る。アキュムレーターデバイス300は、ドップラーパル
スの立ち上がりエッジ毎に、割込をマイクロプロセッサ
94へ送り続ける。たとえマイクロプロセッサがアキュム
レーターデバイス300をもはや読み出さなくとも、マイ
クロプロセッサ94がアキュムレーターデバイス300から
受信する割込毎に、マイクロプロセッサ94は、ドップラ
ー計数を増加させ続ける。ドップラー計数は、受信され
たドップラーパルスの数を示す。各パルスは、物体によ
る0.5インチの相対移動に等しいので、各ドップラーサ
イクルは、5.8GHz搬送波信号の1/2波長である。故に、
一旦、第１ドップラーおよび第２ドップラーの交差が検
出されると、該交差は物体の瞬時範囲を与えるので、そ
の後、物体の範囲は、物体から反射されるドップラーパ
ルスを計数することによって、追跡されることができ
る。
速度が検出されている間、マイクロプロセッサ94は、
ドップラーの振幅を監視し続ける。マイクロプロセッサ
94の一部は、衝突決定デバイス228内に具備される。衝
突決定デバイス228が「衝突が差し迫っている」という
ことを判断すると、点火信号が、速度情報と共に、信号
経路204を介して、決定デバイス220へ送られる。好まし
い実施形態において、マイクロプロセッサ94とアナログ
／デジタル変換器290とカウンタデバイス102とアキュム
レーターデバイス300とは、アリゾナのMicrochip of Ch
andlerから利用可能な１つのチップ（モデルPIC16C74）
内に含まれる。
（高調波成分のドップラー振幅を監視するためにマイ
クロプロセッサ94によって実行される）ソフトウェア
が、図11のフローチャートによって図解される。ブロッ
ク410において、マイクロプロセッサ94（図９）は、第
２ドップラーの振幅K2が予め決定されたスレショルド値
を越えるときを判断するために、第２ドップラーの振幅
K2を監視する。一旦、このスレッショルド値が越えられ
ると、マイクロプロセッサは、K2と第１ドップラーの振
幅K1との間における差異が第２スレショルド値を越える
か否かを判断するために、K2とK1との差異監視する（ブ
ロック412）。もし第２スレショルド値が越えられない
ならば、ソフトウェアは、ブロック410へ戻り、K2を監
視し続ける。しかしながら、もし、２つの高調波成分間
の差異が第２スレショルド値を越えるならば、マイクロ
プロセッサ94（図９）は、K1がK2と等しくなるときを検
出するために、K2とK1とを監視する（ブロック414）。K
1がK2と等しくなる地点では、物体の瞬時範囲が知られ
る。もし、K1がK2と等しいならば（ブロック414）、マ
イクロプロセッサ94は、ドップラー周波数を測定しかつ
物体の瞬時相対速度を判断するために、速度測定デバイ
ス226（図９）を初期化する（ブロック416）。一旦、速
度計算が開始されると（ブロック416）、マイクロプロ
セッサは、確定距離を待つ（ブロック418）。この確定
距離は、ドップラーパルスを計数することによって、範
囲が知られている（K1とK2との）交差に基づいて、判断
される。各パルスは、0.5インチの相対移動に変換され
る。一旦、確定距離が達成されると、K1成分とK2成分と
は、K1成分がK2を（予め決定された差異だけ）越えるか
否かを判断するために、比較される（ブロック420）。
該予め決定された差異は、（同じ速度が与えられた）実
際の衝突において発生する差異を示す。もし、該差異が
検出されるならば、点火信号と速度情報とが決定デバイ
スへ送られる（ブロック425）。もし、K1がK2を（予め
決定された差異だけ）越えないならば（ブロック42
0）、点火信号は送られない（ブロック422）。このこと
は、「衝突が発生しない」ということを示し、かつ、マ
イクロプロセッサは、K2を監視することに戻る（ブロッ
ク410）。
マイクロプロセッサ94（図９）が探しているドップラ
ー振幅の一例が、図12に図解されている。第２ドップラ
ーの振幅424が予め決定されたスレショルド値430を越え
ると、（予め決定された差異を示す）第２スレショルド
値432が検出されるまで、マイクロプロセッサは、第２
ドップラーの振幅424と第１ドップラーの振幅428との間
の差異を監視する。一旦、この第２スレショルド値432
が検出されると、マイクロプロセッサは、第２ドップラ
ーの振幅424と第１ドップラーの振幅426とが等しいとき
を検出するために、これらの振幅を監視する。これは、
交差434によって示される。一旦、交差434が検出される
と、マイクロプロセッサは、第２ドップラーの振幅424
と第１ドップラーの振幅426とを、確定距離438に対して
監視する。この確定距離は、一般的に、センサーシステ
ムから自動車の端を丁度越えるまでの距離に等しい。一
旦、マイクロプロセッサが確定距離438を待ったなら
ば、マイクロプロセッサは、予め決定された差異436を
探しながら、第２ドップラーの振幅424を第１ドップラ
ーの振幅426と比較する。差異436は、実際の衝突におい
て発生する差異を示す。予め決定された差異436が確定
距離438において検出されると、マイクロプロセッサ94
（図９）は、「衝突が差し迫っている」ということを判
断し、かつ、決定デバイス220（図９）へ点火信号を送
る。
「ドップラー成分同士の関係を変化させ、その結果、
交差434を（確定距離438のみならず）希望距離へシフト
させるために、ドップラー成分の増幅が使用されること
ができる」ということが注意されるべきである。（増幅
器258〜262を使用する）この簡単な利得調整は、（自動
車のバンパーの中央に１つのセンサーが搭載された）様
々な衝突前感知アプリケーションに対して、ある程度の
自由度を提供する。自動車の一般的な幅は４〜５フィー
トであるので、決定は、間違ったアラームを含まないよ
うに、自動車の端を丁度越えて行われなくてはならな
い。故に、システムは、如何なるサイズの自動車に対し
ても、簡単に適用されることができる。
衝突または非衝突状態を検出する方法は、図13A,13B
を参照して、より明確に理解されることができる。図13
Aでは、（レーダー円錐体212を生成する）先行衝突セン
サーシステム216が、自動車210内に搭載されている。物
体440が、センサーシステム216から4.5フィートの距離
において検出され、かつ、矢印442によって示される方
向へ移動している。物体440によって反射された信号の
高調波のドップラー振幅は、第２ドップラーの振幅424
（図12）がスレショルド値430（図12）を越えるときを
判断するために、マイクロプロセッサによって監視され
る。一旦、そのスレショルド値が越えられると、マイク
ロプロセッサは、（上述されるように、）高調波のドッ
プラー振幅を監視し続ける。交差点434（図12）が検出
されると、物体の瞬時範囲は（図８において説明された
ように）4.5フィートであり、かつ、マイクロプロセッ
サは、確定距離を待つ。図13Aの確定距離は、2.25フィ
ートである。この距離は、先行衝突センサーシステム21
6からバンパー444の端までの距離である。明らかなよう
に、移動442の方向は、物体440が自動車210と交差しな
いような方向である。故に、2.25フィートの確定距離に
おける高調波成分のドップラー振幅は、実際の衝突にお
いて発生する振幅と等しくない。故に、衝突は検出され
ず、かつ、マイクロプロセッサは、第２ドップラーの振
幅が予め決定されたスレショルド値を越えるまで、該第
２ドップラーの振幅を監視することに戻る（ブロック41
0,図11）。
（図13Aと同じ）自動車210と（矢印442'によって示さ
れる方向へ移動する）物体440'とが、図13Bに示され
る。反射された信号の高調波成分のドップラー振幅は、
第２ドップラーの振幅が予め決定されたスレショルド値
430（図12）を越えるときを判断するために、マイクロ
プロセッサによって監視される。高調波成分のドップラ
ー振幅は、（上述されたように）監視され続ける。交差
434（図12）が検出されると、物体は、4.5フィートにお
いて検出される。マイクロプロセッサは、確定距離438'
を待つ。そして、第１ドップラーの振幅が第２ドップラ
ーの振幅を予め決定された差異436（図12）だけ越える
か否かを判断するために、第１ドップラーの振幅426
（図12）を第２ドップラーの振幅424（図12）と比較す
る。マイクロプロセッサが予め決定された差異を検出す
ると、マイクロプロセッサは、「衝突が差し迫ってい
る」ということを判断し、かつ、点火信号および速度情
報を決定デバイスへ送る（ブロック424,図11）。
速度測定デバイス226（図９）によって行われる速度
測定ステップのフローチャートが、図14に示される。一
旦、交差434（図12）が検出されると、カウンタデバイ
スおよびアキュムレーターデバイスが、マイクロプロセ
ッサによってイネーブルされる（ブロック446）。マイ
クロプロセッサは、アキュムレーターデバイス（図９）
からの割込を待つ。割込が受信されると、マイクロプロ
セッサは、カウンタデバイスをリセットし、かつ、アキ
ュムレーターデバイスに記憶されたクロックサイクル計
数を、読み出しかつセーブし（ブロック450）、該クロ
ックサイクル計数を（それ以前の）計数に加える。マイ
クロプロセッサは、ドップラー計数を１だけ増加させる
（ブロック452）。そして、ドップラー計数が４より大
きいか否かを判断するために、ドップラー計数を比較す
る（ブロック454）。もし、ドップラー計数が４を越え
ないならば、ルーチンは、次の割込を待つために、ブロ
ック448へ戻る。しかしながら、もし、ドップラー計数
が４より大きいならば、マイクロプロセッサは、5MHzク
ロックの４つの読み出しにわたる平均クロックサイクル
計数を得るために、5MHzサイクルの総数を４で除算する
（ブロック456）。マイクロプロセッサは、物体の相対
速度を判断するために、平均クロックサイクル計数を探
索テーブルと比較する（ブロック458）。マイクロプロ
セッサは、アキュムレーターデバイスを読み出すことを
中止する。しかし、確定距離が到達されるまで、アキュ
ムレーターから受信される割込毎に、ドップラー計数を
増加させ、ドップラーパルスを計数する（ブロック46
0）。この時点で、マイクロプロセッサは、衝突が差し
迫っているか否かを判断し、かつ、点火信号が（速度情
報と共に）決定デバイスに送信されるか（ブロック425,
図11）、または、点火信号が送信されないか（ブロック
422,図11）のいずれかを判断する。
低速度衝突462と中速度衝突466と高速度衝突48とに対
するｇ力センサー信号の（実際の衝突の経験的なデータ
に基づいた）図解表示が、図15に見られることができ
る。点火ポイント470は、低速度衝突462に対する衝突イ
ベントの間の（自動車が実際にこうむるｇ力に基づく）
典型的なポイントに対応する。点火ポイント472は、中
速度衝突466に対する衝突イベントの間の（自動車が実
際にこうむるｇ力に基づく）典型的なポイントに対応す
る。点火ポイント474は、高速度衝突48に対する衝突イ
ベントの間の（自動車が実際にこうむるｇ力に基づく）
典型的なポイントに対応する。該衝突イベント時に、ｇ
センサーは、点火信号を、乗客拘束システムへ送る。一
方、点火ポイント476は、（この発明による先行衝突セ
ンサーシステムによって判断された）低速度衝突462に
対する点火ポイントを示し、点火ポイント478は、（こ
の発明による先行衝突センサーシステムによって判断さ
れた）中速度衝突466に対する点火ポイントを示し、点
火ポイント480は、（この発明による先行衝突センサー
システムによって判断された）高速度衝突468に対する
点火ポイントを示す。例えば、衝突は、差し迫っている
ことが予期されかつ判断されることができるので、乗客
拘束システムは、ポインタ476において点火することが
できる。ポイント476は、衝突イベントにおいて、（ｇ
力センサーによって判断される）一般的な点火ポイント
470よりも非常に早い。言い換えると、ｇ力センサー
は、衝突が発生する時点470まで、衝突の重大度を判断
することができないのに対して、先行衝突センサーシス
テムは、物体の相対速度に基づいて、衝突が発生する以
前の時点476において、衝突の重大度を判断することが
できる。このことは、エアバッグを完全に展開する時間
を減少し、それによって、エアバッグの完全な展開を
（乗員が衝突によって位置をシフトする前に）可能とす
る。このことは、エアバッグが膨張するときに、乗客が
エアバッグからのより安全な距離にとどまることを可能
とする。このことは、また、乗員を抑えるのに十分な時
間でエアバッグが膨張することを可能としながら、エア
バッグの可変膨張速度を可能とする。「点火ポイント47
6,478,480は、物体の相対速度と物体の距離とに基づ
き、かつ、任意の点火ポイントではない」ということが
注意されるべきである。
図16を参照すると、センサー216A,216Bを有する先行
衝突センサーシステム16が装備された自動車210が示さ
れる。センサー216Aはレーダー円錐体212Aを発し、か
つ、センサー216Bはレーダー円錐体212Bを発する。この
システムは、上述された単一のセンサーシステムに類似
した方法で動作する。
この発明の特定の特徴が幾つかの図面において示さ
れ、他の特徴が示されていないが、これは便宜上のため
だけであり、各特徴は、本発明に従って、他のいずれか
の特徴（または、他の全ての特徴）と組み合わされても
よい。
他の実施形態はこの分野の当業者に思い出され、か
つ、以下の請求の範囲内に存在する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タスキン，イズマイル アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02174 アーリントン ガードナー ス トリート 180 アパートメント ２― ６ (56)参考文献 特開 昭62−159558（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−120735（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−81146（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−59644（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03L 7/00 B60R 21/00 624 B60R 21/32 G01S 7/28 G01S 13/93

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】変調された信号の周波数のリアルタイム制
    御のための動的自己調整同期化システムであって、 変調されるべき予め決定された周波数の搬送波信号を生
    成する電圧制御発振器と、 前記搬送波信号を変調するための変調信号と前記変調信
    号に同期化された同時生成測定信号とを生成する変調発
    生器と、 前記変調された搬送波信号のパルスを、予め決定された
    時間期間に計数するカウンタデバイスを具備し、かつ、
    前記変調された搬送波パルスが計数される時間期間を前
    記同時生成信号に応答して定義する測定回路を具備する
    測定デバイスと、 前記搬送波信号の前記予め決定された周波数を維持する
    ために、前記電圧制御発振器に適用される電圧を、前記
    測定デバイスに応答して変化させる調整デバイスと を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  2. 【請求項２】請求項１記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記変調発生器は、 予め決定されたクロック信号の約数である前記同期化さ
    れた同時生成測定信号を、前記クロック信号に応答して
    生成する計数手段 を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  3. 【請求項３】請求項２記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記変調発生器は、 前記変調信号を生成するディジタル／アナログ変換器 を更に具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  4. 【請求項４】請求項３記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記調整デバイスは、 前記搬送波信号の周波数を変化させるために、前記電圧
    制御発振器の電圧を変化させる周波数制御回路 を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  5. 【請求項５】請求項４記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記搬送波信号に応答して、前記搬送波信号を前記測定
    デバイスのためのより低い周波数へ変換するプレスケー
    リング手段 を更に具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  6. 【請求項６】変調された信号の帯域幅のリアルタイム制
    御のための動的自己調整同期化システムであって、 予め決定された周波数と帯域幅とを有する変調されるべ
    き搬送波信号を生成する電圧制御発振器と、 前記搬送波信号を変調する変調信号を生成する変調発生
    器と、 前記変調信号を選択的に阻止する手段と、 前記変調信号が阻止されている間、前記搬送波信号のパ
    ルスを、予め決定された時間期間に計数するカウンタデ
    バイスを具備し、かつ、前記搬送波パルスが計数される
    前記予め決定された時間期間を、測定信号に応答して定
    義する測定回路を具備する測定デバイスと、 前記変調された搬送波信号の前記予め決定された帯域幅
    を維持するために、前記電圧制御発振器に適用される電
    圧を、前記測定デバイスに応答して変化させる調整デバ
    イスと を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  7. 【請求項７】請求項６記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記調整デバイスは、 前記電圧制御発振器への入力における前記電圧レベルを
    制御する電圧制御デバイス を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  8. 【請求項８】請求項７記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記調整デバイスは、 前記電圧制御デバイスを管理するディジタル／アナログ
    変換器手段 を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  9. 【請求項９】請求項８記載の動的自己調整同期化システ
    ムにおいて、 前記変調発生器は、 予め決定されたクロック信号の約数である多数の同期化
    された信号を、前記クロック信号に応答して生成するカ
    ウンタ を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  10. 【請求項１０】請求項９記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記変調発生器は、 前記変調信号を生成するディジタル／アナログ変換器 を更に具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  11. 【請求項１１】請求項10記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記カウンタデバイスは、計数手段を具備し、かつ、 前記阻止手段は、前記カウンタをクリアする手段を具備
    する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  12. 【請求項１２】請求項11記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記クリア手段は、前記変調信号を、予め決定された値
    に減少させる ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  13. 【請求項１３】請求項12記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記変調発生器が阻止されている間、前記カウンタデバ
    イスは、前記変調発生器とは無関係に、前記搬送波信号
    のサイクルが計数される時間期間を提供するクロック信
    号によって駆動されることを特徴とする動的自己調整同
    期化システム。
  14. 【請求項１４】請求項13記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記搬送波信号に応答して、前記搬送波信号を前記測定
    デバイスのためのより低い周波数へ変換するプレスケー
    リング手段 を更に具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  15. 【請求項１５】変調された信号の周波数と帯域幅とのリ
    アルタイム制御のための動的自己調整同期化システムで
    あって、 予め決定された周波数と帯域幅とを有する変調されるべ
    き搬送波信号を生成する電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器への電圧レベルを提供する中心周波
    数調整回路を具備する調整デバイスと、 変調された搬送波信号と前記変調信号に同期化された同
    時生成測定信号とを生成するために、前記搬送波信号を
    変調する変調信号を生成する変調発生器と、 前記変調信号を選択的に阻止する手段と、 カウンタデバイスと測定回路とを具備する測定デバイス
    と を具備し、 前記カウンタデバイスは、第１の予め決定された時間期
    間に、前記変調された搬送波信号のパルスを選択的に計
    数し、かつ、前記変調信号が阻止されている間、第２の
    予め決定された時間期間に、前記搬送信号のパルスを計
    数し、 前記測定回路は、前記同時生成測定信号に応答して、前
    記第１の予め決定された時間期間を同期的に定義し、か
    つ、タイミング信号に応答して、前記第２の予め決定さ
    れた時間期間を定義し、 前記変調された搬送波パルスは、第１の時間期間の間に
    計数され、 前記変調信号は、前記搬送波パルスを計数するために、
    第２の時間期間の間に阻止され、 前記調整デバイスは、前記搬送波信号の前記予め決定さ
    れた周波数を維持するために、前記電圧制御発振基に適
    用される電圧を、前記測定デバイスに応答して変化さ
    せ、かつ、前記変調された搬送波信号の前記予め決定さ
    れた帯域幅を維持するために、前記電圧制御発振器に適
    用される電圧を、前記測定デバイスに応答して変化させ
    る ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  16. 【請求項１６】請求項15記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記変調発生器は、カウンタを具備し、 該カウンタは、予め決定されたクロック信号に応答し
    て、前記クロック信号の約数である同期化された前記同
    時生成測定信号を生成し、 ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  17. 【請求項１７】請求項16記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記変調発生器は、 前記変調信号を生成するディジタル／アナログ変換器 を更に具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  18. 【請求項１８】請求項17記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記調整デバイスは、 前記搬送波信号の周波数を変化させるために、前記電圧
    制御発振器の電圧を変化させる周波数制御回路 を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  19. 【請求項１９】請求項15記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記調整デバイスは、 前記電圧制御発振器への入力における前記電圧レベルを
    制御する電圧制御デバイス を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  20. 【請求項２０】請求項19記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記調整デバイスは、 前記電圧制御デバイスを管理するディジタル／アナログ
    変換器手段 を具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  21. 【請求項２１】請求項20記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記カウンタは、前記クロック信号の約数である多数の
    同期化された信号を生成するために、予め決定されたク
    ロック信号に応答する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  22. 【請求項２２】請求項21記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記カウンタデバイスは、計数手段を具備し、かつ、 前記阻止手段は、前記カウンタをクリアする手段を具備
    する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  23. 【請求項２３】請求項22記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記クリア手段は、前記変調信号をゼロに減少させる ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  24. 【請求項２４】請求項23記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記変調発生器が阻止されている間、前記計数手段は、
    前記変調発生器とは無関係に、前記搬送波信号のサイク
    ルが計数される時間期間を提供するクロック信号によっ
    て駆動される ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
  25. 【請求項２５】請求項22記載の動的自己調整同期化シス
    テムにおいて、 前記搬送波信号に応答して、前記搬送波信号を前記測定
    デバイスのためのより低い周波数へ変換するプレスケー
    リング手段 を更に具備する ことを特徴とする動的自己調整同期化システム。
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