JPH02145972A - 変調光源を用いた光相関式速度計 - Google Patents
変調光源を用いた光相関式速度計Info
- Publication number
- JPH02145972A JPH02145972A JP29936688A JP29936688A JPH02145972A JP H02145972 A JPH02145972 A JP H02145972A JP 29936688 A JP29936688 A JP 29936688A JP 29936688 A JP29936688 A JP 29936688A JP H02145972 A JPH02145972 A JP H02145972A
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- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 6
- 230000004397 blinking Effects 0.000 claims description 4
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 5
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は相関式速度計に係わり、特に変調光源を用いて
他の光源からの混入光があっても、それぞれ対応する光
源からの反射光成分のみを抽出するようにした変調光源
を用いた光相関式速度計に関するものである。
他の光源からの混入光があっても、それぞれ対応する光
源からの反射光成分のみを抽出するようにした変調光源
を用いた光相関式速度計に関するものである。
一般に流速、車速等の速度検出に光相関式速度計が使用
されている。
されている。
第４図により従来使用されている光相関式速度計の原理
について説明する。
について説明する。
例えば、第４図に示すように矢印で示す移動方向に対し
て間隔ｌで光式のセンサ１とセンサ３とが車体５に設け
られているとし、路面である測定面７からの反射光を検
出して得られる各出力波形を周期Δｔでサンプリングし
、そのときのサンプリング値系列をそれぞれｘｐ 、ｙ
ｐ （ｐ＝０．１゜２、・・・Ｎ−１）とすると、両
波形の相互相関関数ｒ、、１ｙ（ｋ）は、 と表される。この「□（ｋ）の最大値をｒ Ｘｙ（ｋｓ
）とすると、両波形のずれ時間は、Δｔ−に、となる
。これにより移動速度Ｖは、 ■二β／Δｔ−ｋ。
て間隔ｌで光式のセンサ１とセンサ３とが車体５に設け
られているとし、路面である測定面７からの反射光を検
出して得られる各出力波形を周期Δｔでサンプリングし
、そのときのサンプリング値系列をそれぞれｘｐ 、ｙ
ｐ （ｐ＝０．１゜２、・・・Ｎ−１）とすると、両
波形の相互相関関数ｒ、、１ｙ（ｋ）は、 と表される。この「□（ｋ）の最大値をｒ Ｘｙ（ｋｓ
）とすると、両波形のずれ時間は、Δｔ−に、となる
。これにより移動速度Ｖは、 ■二β／Δｔ−ｋ。
ところで、従来の相関式速度計では被測定面が散乱反射
面の場合は測定可能であるが、水滴や水膜のような鏡面
状の反射面が存在する場合には測定不能となってしまう
。
面の場合は測定可能であるが、水滴や水膜のような鏡面
状の反射面が存在する場合には測定不能となってしまう
。
この点について、第５図、第６図により説明する。
第５図に示すように、車体４０に対して移動方向に前後
して設けられたセンサ４２．４３により同一光源４１か
らの反射光を受光する場合、例えば、水面４４のＡ点に
対して入射光４５が角αで入射し、反射角αの光４６が
センサ４２で検出されたとする。
して設けられたセンサ４２．４３により同一光源４１か
らの反射光を受光する場合、例えば、水面４４のＡ点に
対して入射光４５が角αで入射し、反射角αの光４６が
センサ４２で検出されたとする。
次にセンサ間距離Ｅだけ移動して光源４１からのＡ点へ
の入射光４７の入射角がβとなったとすると反射角もβ
となるため、センサ４３ではＡ点からの反射光４８を検
出することができない。
の入射光４７の入射角がβとなったとすると反射角もβ
となるため、センサ４３ではＡ点からの反射光４８を検
出することができない。
散乱反射面の場合には入射角が多少違ってもあらゆる方
向に光が反射されるので、センサ４２．４３で同一点か
らの反射光を受光できるが、このように鏡面の場合には
入射角に等しい反射角方向にしか光が反射されないため
、同一光源からの光では、一方のセンサでは受光できて
も他方のセンサでは受光できないことになる。このため
２つのセンサ出力波形の相関性が低下して、最悪の場合
には測定不能となってしまう。
向に光が反射されるので、センサ４２．４３で同一点か
らの反射光を受光できるが、このように鏡面の場合には
入射角に等しい反射角方向にしか光が反射されないため
、同一光源からの光では、一方のセンサでは受光できて
も他方のセンサでは受光できないことになる。このため
２つのセンサ出力波形の相関性が低下して、最悪の場合
には測定不能となってしまう。
そこで、第６図に示すように２つのセンサ５３．５４に
対してそれぞれ光源５１．５２を設け、光源５１とセン
サ５３、光源５２とセンサ５４との相対位置関係を全く
等しくなるように配置すれば、測定面が鏡面の場合にも
同一点からの反射光を検出することができる。
対してそれぞれ光源５１．５２を設け、光源５１とセン
サ５３、光源５２とセンサ５４との相対位置関係を全く
等しくなるように配置すれば、測定面が鏡面の場合にも
同一点からの反射光を検出することができる。
しかしながら、第６図に示すような構成では、各センサ
は他方の光源からの反射光の混入を避けることが必要で
あり、そのため２つセンサの間隔を短くすることができ
ず、その結果サンプリング時間が長くなり、また、セン
サ間隔を大きくすると移動方向に対して横ぶれ等がある
場合には前後センサの視野が違った場所を通り、波形の
相関性が低下してしまうという問題がある。
は他方の光源からの反射光の混入を避けることが必要で
あり、そのため２つセンサの間隔を短くすることができ
ず、その結果サンプリング時間が長くなり、また、セン
サ間隔を大きくすると移動方向に対して横ぶれ等がある
場合には前後センサの視野が違った場所を通り、波形の
相関性が低下してしまうという問題がある。
本発明は上記課題を解決するだめのもので、測定面が鏡
面であってもセンサ間隔を短くでき、前後センサ出力波
形の相関性を低下させずに速度測定を行うことができる
変調光源を用いた光相関式速度計を提供することを目的
とする。
面であってもセンサ間隔を短くでき、前後センサ出力波
形の相関性を低下させずに速度測定を行うことができる
変調光源を用いた光相関式速度計を提供することを目的
とする。
そのために本発明は、移動方向に光源とセンサとを２組
配置して各センサ出力信号の相関函数を求め、相関函数
値が最大になるずれ時間を求めることにより速度を算出
する相関式速度計において、測定面に対して２組の光源
とセンサとの相対位置関係が等しくなるように配置する
と共に、各光源を異なる周期で点滅させ、センサ出力か
ら対応する光源の点滅周期と同一周期の信号成分を抽出
するようにしたことを特徴とする。
配置して各センサ出力信号の相関函数を求め、相関函数
値が最大になるずれ時間を求めることにより速度を算出
する相関式速度計において、測定面に対して２組の光源
とセンサとの相対位置関係が等しくなるように配置する
と共に、各光源を異なる周期で点滅させ、センサ出力か
ら対応する光源の点滅周期と同一周期の信号成分を抽出
するようにしたことを特徴とする。
本発明は２組の光源とセンサとをそれぞれ相対位置関係
が同じになるように配置し、各光源の点滅周期を異なら
せ、各センサの出力からそれぞれ対応する光源の点滅周
期と同一周期成分の出力を抽出することにより、他方の
光源からの混入光があったとしても、対応する光源から
の反射光成分のみを抽出することができ、その結、被測
定面が鏡面であっても２つのセンサ間隔を短くして低速
度まで短いサンプリング時間で測定することができ、セ
ンサ自身の小型化ができる共に、変調光を使用している
ので外来光等の外乱による影響をなくすこともできる。
が同じになるように配置し、各光源の点滅周期を異なら
せ、各センサの出力からそれぞれ対応する光源の点滅周
期と同一周期成分の出力を抽出することにより、他方の
光源からの混入光があったとしても、対応する光源から
の反射光成分のみを抽出することができ、その結、被測
定面が鏡面であっても２つのセンサ間隔を短くして低速
度まで短いサンプリング時間で測定することができ、セ
ンサ自身の小型化ができる共に、変調光を使用している
ので外来光等の外乱による影響をなくすこともできる。
また横ぶれ等の影響も小さくでき、高精度の測定が可能
となる。
となる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の変調光を用いた光相関式速度計の一実
施例を示す図、第２図はフィルタ特性を示す図である。
施例を示す図、第２図はフィルタ特性を示す図である。
図中、１１．１２は光源変調回路、１３．１４は発光素
子、１５．１６は受光素子、１７は測定面、１８．１９
は増幅器、２０．２１はバンドパスフィルタ、２２．２
３は検波回路、２４．２５はローパスフィルタ、２６．
２７はＡ／Ｄ変換器、２８はＣＰＵである。
子、１５．１６は受光素子、１７は測定面、１８．１９
は増幅器、２０．２１はバンドパスフィルタ、２２．２
３は検波回路、２４．２５はローパスフィルタ、２６．
２７はＡ／Ｄ変換器、２８はＣＰＵである。
図において、発光素子１３と受光素子１５、発光素子１
４と受光素子１６は相対位置関係が互いに等しくなるよ
うに配置され、発光素子１３．１４はそれぞれ光源変調
回路１１．１２により異なる周波数Ｆ１、Ｆ２でそれぞ
れ点滅駆動されている。２組の発・受光素子はそれぞれ
相対位置関係が等しいので、測定面１７が水滴あるいは
水膜のような鏡面状態であっても、同一反射位置におけ
る反射光を両受光素子１５．１６で検出することができ
る。こうして受光素子１５．１６には両光源からの反射
光が検出され、増幅器１８．１９で増幅し、第３図に示
すような中心周波数がＦＦ２でその通過帯域が互いに異
なるバンドパスフィルタ２０．２１を通すことにより、
他方の光源からの混入光成分をカットし、それぞれ対応
する光源からの反射光成分のみを抽出する。そして検波
回路２２．２３で測定面１７による変調成分を抽出し、
第２図に示すような最高速度の信号帯域よりも通過帯域
幅の広いローパスフィルタを通すことにより高域成分を
除去し、Ａ／Ｄ変換器２６゜２７でＡ／Ｄ変接し、ＣＰ
Ｕ２８により演算して相関を求める。なお、光源１１．
１２の変調周波数はそれぞれ測定面１７のむらによる信
号帯域よりも充分高い周波数に設定する必要がある。
４と受光素子１６は相対位置関係が互いに等しくなるよ
うに配置され、発光素子１３．１４はそれぞれ光源変調
回路１１．１２により異なる周波数Ｆ１、Ｆ２でそれぞ
れ点滅駆動されている。２組の発・受光素子はそれぞれ
相対位置関係が等しいので、測定面１７が水滴あるいは
水膜のような鏡面状態であっても、同一反射位置におけ
る反射光を両受光素子１５．１６で検出することができ
る。こうして受光素子１５．１６には両光源からの反射
光が検出され、増幅器１８．１９で増幅し、第３図に示
すような中心周波数がＦＦ２でその通過帯域が互いに異
なるバンドパスフィルタ２０．２１を通すことにより、
他方の光源からの混入光成分をカットし、それぞれ対応
する光源からの反射光成分のみを抽出する。そして検波
回路２２．２３で測定面１７による変調成分を抽出し、
第２図に示すような最高速度の信号帯域よりも通過帯域
幅の広いローパスフィルタを通すことにより高域成分を
除去し、Ａ／Ｄ変換器２６゜２７でＡ／Ｄ変接し、ＣＰ
Ｕ２８により演算して相関を求める。なお、光源１１．
１２の変調周波数はそれぞれ測定面１７のむらによる信
号帯域よりも充分高い周波数に設定する必要がある。
上記実施例ではバンドパスフィルタを用いてそれぞれ対
応する光源からの反射光成分を抽出するようにしたが、
光源変調回路からの信号でセンサ検出出力を同期検波し
て、対応する反射光成分のみを検出するようにしてもよ
い。
応する光源からの反射光成分を抽出するようにしたが、
光源変調回路からの信号でセンサ検出出力を同期検波し
て、対応する反射光成分のみを検出するようにしてもよ
い。
第３図は前述した本発明の速度計を車体３０のシャーシ
部分に取りつけ、センサ３１．３２の検出出力を演算制
御装置３３で読み取って相関関数を計算して速度を算出
し、四輪駆動装置、アンチスキッド装置、四輪操舵制御
装置等の制御を行う例を模式的に示したものである。
部分に取りつけ、センサ３１．３２の検出出力を演算制
御装置３３で読み取って相関関数を計算して速度を算出
し、四輪駆動装置、アンチスキッド装置、四輪操舵制御
装置等の制御を行う例を模式的に示したものである。
以上のように本発明によれば、水滴等の存在する測定面
においても前後２つのセンサで同一反射位置における信
号を検出することができるので、速度測定が可能である
と共に、２つのセンサ間距離を短くすることができるた
め、低速域まで短いサンプリング時間で測定でき、また
横ぶれ等の影響も小さくでき、高精度の測定やセンサ自
身の小型化も可能となり、さらに変調光を使用している
ため、外来光等の外乱による影響をなくすことも可能と
なる。
においても前後２つのセンサで同一反射位置における信
号を検出することができるので、速度測定が可能である
と共に、２つのセンサ間距離を短くすることができるた
め、低速域まで短いサンプリング時間で測定でき、また
横ぶれ等の影響も小さくでき、高精度の測定やセンサ自
身の小型化も可能となり、さらに変調光を使用している
ため、外来光等の外乱による影響をなくすことも可能と
なる。
第１図は本発明の変調光を用いた光相関式速度計の一実
施例を示す図、第２図はフィルタ特性を示す図、第３図
は本発明の速度計を車体に搭載した状態を示す図、第４
図は光相関式速度計の原理を説明するための図、第５図
、第６図は従来の光相関式速度計を説明するための図で
ある。 １１．１２・・・光源変調回路、１３．１４・・・発光
素子、１５．１６・・・受光素子、１７・・・被測定面
、１８．１９・・・増幅器、２０．２１・・・バンドパ
スフィルタ、２２．２３・・・検波回路、２４．２５・
・・ローパスフィルタ、２６．２７・・・Ａ／Ｄ変換器
、２８・・・ｃｐｕｏ 第３図 出 願 人 アイシン・エイ・ダブり二株式会社代理人
弁理士 蛭 川 昌 信（外５名）第５ 図 第 図 漕１虹面
施例を示す図、第２図はフィルタ特性を示す図、第３図
は本発明の速度計を車体に搭載した状態を示す図、第４
図は光相関式速度計の原理を説明するための図、第５図
、第６図は従来の光相関式速度計を説明するための図で
ある。 １１．１２・・・光源変調回路、１３．１４・・・発光
素子、１５．１６・・・受光素子、１７・・・被測定面
、１８．１９・・・増幅器、２０．２１・・・バンドパ
スフィルタ、２２．２３・・・検波回路、２４．２５・
・・ローパスフィルタ、２６．２７・・・Ａ／Ｄ変換器
、２８・・・ｃｐｕｏ 第３図 出 願 人 アイシン・エイ・ダブり二株式会社代理人
弁理士 蛭 川 昌 信（外５名）第５ 図 第 図 漕１虹面
Claims (1)
- （１）移動方向に光源とセンサとを２組配置して各セン
サ出力信号の相関函数を求め、相関函数値が最大になる
ずれ時間を求めることにより速度を算出する相関式速度
計において、測定面に対して２組の光源とセンサとの相
対位置関係が等しくなるように配置すると共に、各光源
を異なる周期で点滅させ、センサ出力から対応する光源
の点滅周期と同一周期の信号成分を抽出するようにした
ことを特徴とする変調光源を用いた光相関式速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29936688A JPH02145972A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 変調光源を用いた光相関式速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29936688A JPH02145972A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 変調光源を用いた光相関式速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02145972A true JPH02145972A (ja) | 1990-06-05 |
Family
ID=17871629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29936688A Pending JPH02145972A (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 変調光源を用いた光相関式速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02145972A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6859266B2 (en) * | 2002-01-17 | 2005-02-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical movement detecting device and transport system using the same |
| FR2891912A1 (fr) * | 2005-10-07 | 2007-04-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif optique pour la mesure de vitesse de deplacement d'un objet par rapport a une surface |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP29936688A patent/JPH02145972A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6859266B2 (en) * | 2002-01-17 | 2005-02-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical movement detecting device and transport system using the same |
| FR2891912A1 (fr) * | 2005-10-07 | 2007-04-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif optique pour la mesure de vitesse de deplacement d'un objet par rapport a une surface |
| WO2007042435A1 (fr) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif optique pour la mesure de vitesse de deplacement d'un objet par rapport a une surface |
| US7948613B2 (en) | 2005-10-07 | 2011-05-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Optical device for measuring moving speed of an object relative to a surface |
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