JP5591266B2 - 傾斜検知装置 - Google Patents
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Description
また、例えば特許文献2では、電波送信部は電波を地面に向けて放射し、電波受信部は地面で反射した電波を2箇所の受信アンテナで受信し、演算部が混合処理を行って得られた受信した2信号の位相情報から、受信した2信号の位相差を算出し、位相差から車両の傾斜角度を検知することについて開示されている。
図1は、この発明の実施の形態1に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、傾斜検知装置は、周波数設定信号を出力して放射する電波の周波数を制御する制御手段100、制御手段100により出力された周波数設定信号に基づいて電波を送信する送信手段200、送信手段200により送信された電波を第1の受信信号および第2の受信信号として受信し、受信した第1の受信信号および第2の受信信号について直交検波を行って第1のIQ信号および第2のIQ信号を取得する受信手段300、受信手段300により取得された第1のIQ信号および第2のIQ信号の累積和を算出する多重反射除去手段400、多重反射除去手段400により算出された第1のIQ信号の累積和と第2のIQ信号の累積和の位相角差から傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段500により構成されている。
まず、制御手段100内の制御器101は、傾斜検知装置の地面からの高さに応じて予め設定された帯域幅BWの範囲において、周波数fnをf1からfNまで帯域幅ΔBWずつ変化させる周波数設定信号を送信手段200へ出力する(ステップST11)。また、制御器101は、周波数f1から周波数fNまで変化させるタイミングを知らせるためのトリガ信号を多重反射除去手段400へ出力する。
L1=L2=√(d^2+(2×h)^2) (1)
L11=L22=√(d^2+(4×h)^2) (2)
帯域幅BWは2回反射波の伝搬経路長L11,L22と電波の速度Cから式(3)により算出される。
BW=C/L11 (3)
ΔBW=BW/(N−1) (4)
ΔBW=f2−f1=f3−f2=f4−f3=・・・=fN―fN−1 (5)
なお、Nの最小値はN=2で、このときf2=f1+BWとなる。
N=2のとき、f1=24GHz、f2=24.1GHz。
N=3のとき、f1=24GHz、f2=24.05GHz、f3=24.1GHz。
N=4のとき、f1=24GHz、f2=24.333GHz、f3=24.666GHz、f4=24.999GHz。
N=2のとき、f1=24GHz、f2=24.12GHz。
N=3のとき、f1=24GHz、f2=24.06GHz、f3=24.12GHz。
N=4のとき、f1=24GHz、f2=24.04GHz、f3=24.08GHz、f4=24.12GHz。
IQ1n=I1n+j×Q1n (6)
IQ2n=I2n+j×Q2n (7)
IQ1sumN=I1sumN+j×Q1sumN (8)
但し、式(9)、(10)を満たす。
I1sumN=I11+・・・I1n・・・+I1N (9)
Q1sumN=Q11+・・・Q1n・・・+Q1N (10)
I1sumNとQ1sumNの逆正接は第1の累積IQ信号IQ1sumNの位相角に、I1sumNとQ1sumNの二乗和の平方根は第1の累積IQ信号IQ1sumNの振幅に、それぞれ相当する。
IQ2sumN = I2sumN+j×Q2sumN (11)
但し、式(12)、(13)を満たす。
I2sumN = I21+・・・I2n・・・+I2N (12)
Q2sumN = Q21+・・・Q2n・・・+Q2N (13)
I1sumNとQ1sumNの逆正接は第1の累積IQ信号IQ1sumNの位相角に、I1sumNとQ1sumNの二乗和の平方根は第1の累積IQ信号IQ1sumNの振幅に、それぞれ相当する。
位相角差φ=tan−1(imag(IQ1sumN/IQ2sumN)/real(IQ1sumN/IQ2sumN)) (14)
但し、real(IQ1sumN/IQ2sumN)はIQ1sumN/IQ2sumNの実部を、imag(IQ1sumN/IQ2sumN)はIQ1sumN/IQ2sumNの虚部を、それぞれ表す。
位相角差φ=360×(L1−L2)/λave (15)
ここで、λaveは周波数f1の波長と周波数fNの波長の平均値とする。
傾斜角度θ=a×(λave/λref)×φ=b×(L1−L2) (16)
但し、aとbは定数であり、λrefは波長λaveの変化によって生じる位相角差の変化を補正する基準波長である。
図10は、この発明の実施の形態2に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図であり、実施の形態1の図1に示す傾斜検知装置の構成に対して、制御手段100と多重反射除去手段400の別形態であり、最大帯域幅BWmaxにおいて周波数をf1からfNまで帯域幅ΔBWずつ変化させる周波数設定信号を出力する制御手段600と、制御手段600により出力された周波数設定信号に基づき帯域幅毎に第1の累積IQ信号および第2の累積IQ信号を算出し、第1の累積IQ信号と第2の累積IQ信号の振幅和が最大となる帯域幅BWを検出する多重反射除去手段700とを備える。図1と同一符号は同一または相対部分を示すので説明を省略する。
位相角差φ=tan−1(imag(IQ1sumM/IQ2sumM)/real(IQ1sumM/IQ2sumM)) (17)
但し、real(IQ1sumM/IQ2sumM)はIQ1sumM/IQ2sumMの実部、imag(IQ1sumM/IQ2sumM)はIQ1sumM/IQ2sumMの虚部を表す。
位相角差φ=360×(L1−L2)/λave (18)
λaveは、周波数f1と周波数fMの波長の平均値とする。
傾斜角度θ=c×(λave/λref)×φ=b×(L1―L2) (19)
但し、b,cは定数であり、λrefは周波数f1と周波数fNの波長の平均値とし、最大帯域幅BWmaxを基準として帯域幅BWのときの波長平均値の変化を補正する補正項である。
図14は、この発明の実施の形態3に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図であり、実施の形態1の図1に示す傾斜検知装置の構成に対して、制御手段100の代わりに最大帯域幅BWmaxにおいて周波数をf1からfNまで変化させる周波数設定信号を出力する周波数制御手段800を、多重反射除去手段400の代わりに第1のIQ信号および第2のIQ信号について周波数対振幅を算出し、第1のIQ信号の極値が得られる周波数fpおよび第2のIQ信号の極値が得られる周波数fqを検出する振幅監視手段900とを備える点で異なる。図1と同一符号は同一または相対部分を示すので説明を省略する。
IQ1r=IQ1p×exp(jfr/fp) (20)
IQ2r=IQ2q×exp(jfr/fq) (21)
φ=tan-1(imag(IQ1r/IQ2r)/real(IQ1r/IQ2r)) (22)
但し、real(IQ1r/IQ2r)はIQ1r/IQ2rの実部、imag(IQ1r/IQ2r)はIQ1r/IQ2rの虚部を表す。
θ=d×φ=b×(L1−L2) (23)
但し、b,dは定数である。
Claims (6)
- 車両に設置され、所定の帯域幅を等間隔に分割する複数の周波数の送信信号を放射する送信手段と、
前記送信手段の両側に設置され前記送信手段から放射され地面で反射した複数の周波数の送信信号をそれぞれ受信して受信信号として取得する2つの受信アンテナを有し、当該一方の受信アンテナが取得した受信信号を直交検波して第1のIQ信号を取得し、当該他方の受信アンテナが取得した受信信号を直交検波して第2のIQ信号を取得する受信手段と、
前記第1のIQ信号の累積和および前記第2のIQ信号の累積和を算出する多重反射除去手段と、
前記多重反射除去手段により算出された前記第1のIQ信号の累積和および前記第2のIQ信号の累積和の位相角差から前記車両の傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段とを備え、
前記所定の帯域幅において、前記複数の周波数の送信信号の2回反射波のIQ信号が複素平面上の原点を中心に全方向にわたって等間隔に分布する
ことを特徴とする傾斜検知装置。 - 前記送信手段は前記複数の周波数の送信信号を時分割して放射することを特徴とする請求項1記載の傾斜検知装置。
- 前記送信手段は前記複数の周波数の送信信号を多重して放射することを特徴とする請求項1記載の傾斜検知装置。
- 前記送信手段が放射する送信信号の所定の帯域幅を、前記送信手段および前記2つの受信アンテナの地面からの高さにより設定することを特徴とする請求項1記載の傾斜検知装置。
- 車両に配置され予め想定される最大帯域幅を等間隔に分割する複数の周波数の送信信号を放射する送信手段と、
前記送信手段の両側に設置され前記送信手段から放射され地面で反射した複数の周波数の送信信号をそれぞれ受信して受信信号として取得する2つの受信アンテナを有し、当該一方の受信アンテナが取得した受信信号を直交検波して第1のIQ信号を取得し、当該他方の受信アンテナが取得した受信信号を直交検波して第2のIQ信号を取得する受信手段と、
前記第1および第2のIQ信号のそれぞれについて、前記最大帯域幅における任意の帯域幅毎に累積和を算出して第1および第2の累積IQ信号を算出し、前記第1および第2の累積IQ信号の振幅和が最大となる帯域幅を検出する多重反射除去手段と、
前記多重反射除去手段により検出された帯域幅における第1および第2の累積IQ信号の位相角差から車両の傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段とを備え、
前記最大帯域幅は、設置が想定される高さの範囲に対して、前記複数の周波数の送信信号の2回反射波のIQ信号が複素平面上の原点を中心に全方向にわたって等間隔に分布する帯域幅のうち最大の帯域幅である
ことを特徴とする傾斜検知装置。 - 車両に配置され予め想定される最大帯域幅を等間隔に分割する複数の周波数の送信信号を放射する送信手段と、
前記送信手段の両側に設置され前記送信手段から放射され地面で反射した複数の周波数の送信信号をそれぞれ受信して受信信号として取得する2つの受信アンテナを有し、当該一方の受信アンテナが取得した受信信号を直交検波して第1のIQ信号を取得し、当該他方の受信アンテナが取得した受信信号を直交検波して第2のIQ信号を取得する受信手段と、
前記第1のIQ信号および第2のIQ信号のそれぞれについて振幅が極値を得る周波数を検出する振幅監視手段と、
前記振幅監視手段により検出された周波数における第1および第2のIQ信号の位相角差から前記車両の傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段とを備え、
前記最大帯域幅は、設置が想定される高さの範囲に対して、前記複数の周波数の送信信号の2回反射波のIQ信号が複素平面上の原点を中心に全方向にわたって等間隔に分布する帯域幅のうち最大の帯域幅である
ことを特徴とする傾斜検知装置。
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