JP6006726B2 - 速度決定装置 - Google Patents
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Description
‐少なくとも3つの異なる周波数方向に対するドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定ユニットと、
‐前記少なくとも3つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも3つの異なる周波数方向の少なくとも2つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するドップラ周波数計算ユニットと、
‐前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数、及び前記少なくとも2つの他の周波数方向に対するドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定する速度決定ユニットと、
を有する。
‐少なくとも3つの異なる周波数方向に対するドップラ周波数を測定するステップと、
‐前記少なくとも3つの異なる周波数方向の計算周波数方向に対するドップラ周波数を、前記少なくとも3つの異なる周波数方向の少なくとも2つの他の周波数方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、計算するステップと、
‐前記計算周波数方向に対して計算された前記計算されたドップラ周波数及び前記少なくとも3つの異なる周波数方向の少なくとも2つの他の周波数方向に対して計算されたドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定するステップと、
を有する。
における速度vx、vy、vzを決定する。物体2は、好ましくは、水平面内、すなわち地面8に平行な面内の順方向
に移動し、3つの速度方向vx、vy、vzは、好ましくは、順方向
と、前記水平面内にあり、順方向
と直交する横方向
と、垂直方向
とを含む。3つの速度方向
は、図1において座標系42により示される。
は、速度方向
の1つにおける速度が3つの周波数方向10、11、12に対して測定されたドップラ周波数の結合により決定可能であるように少なくとも3つの周波数方向10、11、12とは異なる。この実施例において、速度決定ユニット5は、以下の式によって、物体2の速度、すなわち前記乗り物の対地速度ベクトルvx、vy、vzを決定する。
は、前記乗り物の負の速度
である。したがって、ドップラ周波数は、以下の式によって計算されることができる。
ここでeは、それぞれの周波数方向の単位ベクトルである。前記周波数方向を前記乗り物基準系に投影することにより、以下の式が得られる。
ここでλは、レーザ13、14、15により放射されたレーザビームの波長を示し、f1、f2、f3は、それぞれ、周波数方向10、11、12に対して測定又は計算されたドップラ周波数を示す。
を持つ周波数方向に対する角度θi及びφiは、好ましくは、以下のように規定される。角度θiは、好ましくは、対応する周波数方向と単位zベクトルとの間の角度であり、角度φiは、好ましくは、x−y平面及び単位xベクトルに対する
の投影である。
vz≒0≒(λ/2)(cosθ1f1+cosθ2f2+cosθ3f3) (4)
f1≒−(f2+f3) (5)
に対応する速度vzを記憶し、垂直方向
における速度vzが実質的にゼロであると推定されることができる。計算周波数方向10におけるドップラ周波数f1を計算する精度は、この場合、垂直速度方向
において測定されたすでに記憶された速度vzとゼロとの間の類似性の度合に依存する。この例において、精度条件満足決定ユニット6は、垂直速度方向
に対して測定された記憶された速度vzの平均を、ゼロに近い閾値と比較することにより、前記精度条件が満たされるかどうかを決定する。前記閾値は、好ましくは、例えば、較正測定により決定されることができる所定の閾値であり、前記平均は、前記速度を決定する精度が十分であるか否かが既知である間に計算される。
f2≒−(f1+f3) (6)
f3≒−(f1+f2) (7)
に規定される方位角を持つ構成は、ロール角度の変化に対して敏感であるが、ピッチ角度の変化に反応しないのに対し、式(9)
により規定される方位角を持つ構成は、ピッチ角度の変化に対して敏感であるが、ロール角度の変化に対して反応しない。このように、前記仮想センサの適切な角度構成を選択することにより、及び別々に測定された線形速度ベクトルを数学的に操作することにより、前記乗り物本体の角度座標及び速度、すなわち回転位置及び回転速度は、計算されることができる。角度座標及び速度を測定する他の方法は、角度座標を直接的に測定することができる、より単純な仮想センサを構成することである。例えば、式(10)による構成を持つ2レーザセンサは、前記乗り物本体のピッチ角度を直接的に測定することができる。
が、前記乗り物の質量中心の速度ベクトル
及び前記質量中心のまわりの回転の和として、以下の式、
によって規定されることができ、ここで
は前記回転速度の量に比例する強度及び回転面に垂直な方向を持つ回転ベクトルであり、
は場所x、y、zと前記質量中心との間の接続ベクトルである。前記ドップラ周波数測定ユニットは、少なくとも2つの異なる場所においてドップラ周波数を測定することができ、前記速度決定ユニットは、これら少なくとも2つの異なる場所において前記乗り物の速度を決定し、前記少なくとも2つの異なる場所において決定された速度に基づいて及び式(12)に基づいて回転ベクトル
を決定することができる。
Claims (10)
- 物体の速度を決定する速度決定装置において、
少なくとも3つの異なる方向においてドップラ周波数を測定するドップラ周波数測定ユニットと、
前記少なくとも3つの異なる方向のうちの第1の方向におけるドップラ周波数を計算するドップラ周波数計算ユニットであって、前記ドップラ周波数計算ユニットは、前記第1の方向におけるドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定し、前記第1の方向において信頼できるドップラ周波数が決定され得るように、前記少なくとも3つの異なる方向のうちの少なくとも2つの他の方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、前記第1の方向におけるドップラ周波数を計算するように適合され、前記ドップラ周波数計算ユニットは、前記第1の方向における計算されたドップラ周波数と前記少なくとも2つの他の方向における測定されたドップラ周波数とを供給するように適合される、ドップラ周波数計算ユニットと、
供給されたドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定する速度決定ユニットと、
を有する、速度決定装置。 - 前記速度決定ユニットが、三次元速度を決定するように、前記少なくとも3つの異なる方向とは異なる3つの速度方向において前記速度を決定し、前記3つの速度方向は、前記速度方向の1つにおける速度が前記少なくとも3つの異なる方向に対して測定されたドップラ周波数の組み合わせにより決定可能である、請求項1に記載の速度決定装置。
- 前記ドップラ周波数計算ユニットが、前記少なくとも2つの他の方向に対して測定されたドップラ周波数の線形結合に依存して前記第1の方向に対するドップラ周波数を計算する、請求項1に記載の速度決定装置。
- 前記ドップラ周波数測定ユニットが、前記少なくとも3つの異なる方向においてドップラ周波数を測定するために前記少なくとも3つの異なる方向に向けられた少なくとも3つのレーザを有する、請求項1に記載の速度決定装置。
- 前記ドップラ周波数測定ユニットが、前記少なくとも3つの異なる方向においてドップラ周波数を測定するために自己混合干渉技術を使用する、請求項4に記載の速度決定装置。
- 前記ドップラ周波数決定ユニットが、異なる方向に向けられた3より多いレーザを有し、前記速度決定ユニットが、第1の線形速度を決定するのに前記レーザの第1のサブセットを使用し、第2の線形速度を決定するのに前記レーザの第2のサブセットを使用する、請求項4に記載の速度決定装置。
- 前記速度決定ユニットが、前記決定された第1の及び第2の線形速度に基づいて前記物体の回転パラメータを決定する、請求項6に記載の速度決定装置。
- 物体であって、前記物体の速度を決定する請求項1に記載の速度決定装置を有する、物体。
- 物体の速度を決定する速度決定方法において、
少なくとも3つの異なる方向においてドップラ周波数を測定するステップと、
前記少なくとも3つの異なる方向のうちの第1の方向におけるドップラ周波数の測定に欠陥があるかどうかを決定するステップと、
前記第1の方向において信頼できるドップラ周波数が決定され得るように、前記少なくとも3つの異なる方向のうちの少なくとも2つの他の方向に対して測定されたドップラ周波数に依存して、前記第1の方向におけるドップラ周波数を計算するステップと、
前記第1の方向における計算されたドップラ周波数と前記少なくとも2つの他の方向における測定されたドップラ周波数とを供給するステップと、
供給されたドップラ周波数に依存して前記物体の速度を決定するステップと、
を有する、速度決定方法。 - 請求項9に記載の速度決定方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムコードを有する、コンピュータプログラム。
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