JPH02287182A - 超音波ドップラ方式対地速度計 - Google Patents
超音波ドップラ方式対地速度計Info
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- JPH02287182A JPH02287182A JP1107319A JP10731989A JPH02287182A JP H02287182 A JPH02287182 A JP H02287182A JP 1107319 A JP1107319 A JP 1107319A JP 10731989 A JP10731989 A JP 10731989A JP H02287182 A JPH02287182 A JP H02287182A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 6
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S15/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
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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】
〔発明の利用分野〕
この発明は５例えば車両の対地車速検出用に用いられる
超音波ドツプラ方式対地速度計に関し。
超音波ドツプラ方式対地速度計に関し。
特に、該速度計の最適送信波長に関するものである。
従来の超音波ドツプラ方式対地速度計としては。
例えば特開昭６０−７６６７８号公報に記載されている
ものがある。
ものがある。
上記の対地速度計は、超音波信号を路面に向けて放射し
、路面から乱反射して戻ってきた反射超音波を受信し、
ドツプラ効果によって上記超音波信号に生じた周波数変
化から対地速度を演算するものである。
、路面から乱反射して戻ってきた反射超音波を受信し、
ドツプラ効果によって上記超音波信号に生じた周波数変
化から対地速度を演算するものである。
しかしながら、このような従来の超音波ドツプラ方式対
地速度計においては、使用する超音波の波長に対する詳
細な解析がなされておらず、送波器や受波器の特性等に
合わせて適当な波長を選択して用いていたので、ドツプ
ラ信号のＳ／Ｎ比を向上させることが困難であり、その
ため精度の高い速度計測が困難である、という問題があ
った。
地速度計においては、使用する超音波の波長に対する詳
細な解析がなされておらず、送波器や受波器の特性等に
合わせて適当な波長を選択して用いていたので、ドツプ
ラ信号のＳ／Ｎ比を向上させることが困難であり、その
ため精度の高い速度計測が困難である、という問題があ
った。
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、ドツプラ信号諸特性のなかで対
地速度計として最も重要となる信号のＳ／Ｎ比を高め、
それによって精度の高い速度計測を可能にした超音波ド
ツプラ方式対地速度計を提供することを目的とする。
になされたものであり、ドツプラ信号諸特性のなかで対
地速度計として最も重要となる信号のＳ／Ｎ比を高め、
それによって精度の高い速度計測を可能にした超音波ド
ツプラ方式対地速度計を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため１本発明においては、特許請
求の範囲に記載するように構成している。
求の範囲に記載するように構成している。
すなわち、本発明においては、送信超音波信号の波長を
２．６ｍｍ〜３．４ｎｍの範囲に設定したことを特徴と
するものである。
２．６ｍｍ〜３．４ｎｍの範囲に設定したことを特徴と
するものである。
後記第２〜５図において詳述するごとく、本発明者等が
理論解析および実験を行なった結果によれば、ドツプラ
信号諧特性のなかで対地速度計として最も重要となる信
号のＳ／Ｎ比については、送信超音波の波長が大きな影
響を有することが判明した。そのため本発明においては
、第２図に示す超音波の空気中の伝播率特性と第３図に
示す路面からの超音波の反射能特性から、第４図に示す
ごとき受信効率の波長依存特性を求め、その特性から上
記のごとき最適な送信超音波波長を設定したものである
。なお、第５図に示すように、実測した結果も第４図の
理論値を裏付けており、送信超音波の波長を本発明の範
囲に設定すれば、高いＳ／Ｎ比と、それによる高精度の
速度計測を実現することが出来る。
理論解析および実験を行なった結果によれば、ドツプラ
信号諧特性のなかで対地速度計として最も重要となる信
号のＳ／Ｎ比については、送信超音波の波長が大きな影
響を有することが判明した。そのため本発明においては
、第２図に示す超音波の空気中の伝播率特性と第３図に
示す路面からの超音波の反射能特性から、第４図に示す
ごとき受信効率の波長依存特性を求め、その特性から上
記のごとき最適な送信超音波波長を設定したものである
。なお、第５図に示すように、実測した結果も第４図の
理論値を裏付けており、送信超音波の波長を本発明の範
囲に設定すれば、高いＳ／Ｎ比と、それによる高精度の
速度計測を実現することが出来る。
第１図は、本発明の一実施例のブロック図である。
第１図において、発振器１は波長２．６〜３．４ｍ（約
１００〜１３１に七）の範囲内の所定波長の信号を発生
する。ドライブ手段３は上記の信号を増幅し、その出力
で送波器２を駆動する。送波器２は、例えば圧電型の送
波器であり、上記の信号の波長を持った超音波信号４を
発生し、それを路面５に向けて放射する。
１００〜１３１に七）の範囲内の所定波長の信号を発生
する。ドライブ手段３は上記の信号を増幅し、その出力
で送波器２を駆動する。送波器２は、例えば圧電型の送
波器であり、上記の信号の波長を持った超音波信号４を
発生し、それを路面５に向けて放射する。
また、受波器６は、上記の超音波信号４が路面５に当た
って乱反射した反射波信号を受信する。
って乱反射した反射波信号を受信する。
プリアンプ７はその受信信号を増幅し、掛算器８へ送る
。掛算器８は発振器１の発振周波数と受信信号の周波数
とを掛算して両者の差分を求める。
。掛算器８は発振器１の発振周波数と受信信号の周波数
とを掛算して両者の差分を求める。
また、掛算器８の信号をローパスフィルタ９に通して不
要なノイズを除去した後、ゼロクロスコンパレータ１０
によってドツプラ信号成分を波形整形し、パルスカウン
タ１１でその周波数を読み取る。そして車速演算回路１
２でドツプラ信号の周波数を車速に変換する。
要なノイズを除去した後、ゼロクロスコンパレータ１０
によってドツプラ信号成分を波形整形し、パルスカウン
タ１１でその周波数を読み取る。そして車速演算回路１
２でドツプラ信号の周波数を車速に変換する。
なお、ドツプラ効果によって変化した周波数成分、すな
わちドツプラシフト周波数ｆｄは１発振周波数をｆｏ、
音速をＣ１車速をＶ、路面に対する超音波の放射角をθ
とした場合に。
わちドツプラシフト周波数ｆｄは１発振周波数をｆｏ、
音速をＣ１車速をＶ、路面に対する超音波の放射角をθ
とした場合に。
ｆｄ″：２ｆｏ−ｖｃＯ８θ／Ｃ
で示される。したがって、ドツプラシフト周波数ｆｄを
求めることによって車速Ｖを求めることが出来る。
求めることによって車速Ｖを求めることが出来る。
上記のように、送信した超音波の周波数と受信した反射
波の周波数とを比較して、ドツプラ効果に基づく周波数
変化から対地車速を演算する。
波の周波数とを比較して、ドツプラ効果に基づく周波数
変化から対地車速を演算する。
次に作用を説明する。
第２図は、超音波の空中伝搬の際の伝搬率α（１−減衰
率）の波長依存性の実測値を示した回である。
率）の波長依存性の実測値を示した回である。
第２図から判るように、波長が短くなるほど伝搬率が小
さくなる。これは波長が短いほど空気による吸収が大き
くなるためである。
さくなる。これは波長が短いほど空気による吸収が大き
くなるためである。
また、第３図は、路面の反射能βの波長依存性の実測値
を示した図である。第３図において、−点鎖線は凹凸路
面における特性を示す線であり、−例として直径６１１
１１の塩化ビニールパイプをやや間隔をあけて並べた路
面における特性を示す。また、実線は平坦路面における
特性を示す線であり、−例として砂を平坦に敷き詰めた
路面における特性を示す。なお、上記の砂の路面は、超
音波に関しては通常のアスファルト舗装道路と同等の特
性を示す。
を示した図である。第３図において、−点鎖線は凹凸路
面における特性を示す線であり、−例として直径６１１
１１の塩化ビニールパイプをやや間隔をあけて並べた路
面における特性を示す。また、実線は平坦路面における
特性を示す線であり、−例として砂を平坦に敷き詰めた
路面における特性を示す。なお、上記の砂の路面は、超
音波に関しては通常のアスファルト舗装道路と同等の特
性を示す。
第３図から判るように、反射能βは、伝搬率αとは逆に
、波長が短くなるにつれて、指数関数的に増大してゆく
。なお、凹凸路面と平坦路面とでは、その値は異なって
いるが波長依存特性の傾向は同じである。
、波長が短くなるにつれて、指数関数的に増大してゆく
。なお、凹凸路面と平坦路面とでは、その値は異なって
いるが波長依存特性の傾向は同じである。
次に、第４図は、受信効率の波長依存性を示す図であり
、受信効率として上記の伝搬率αと反射能βとの結合積
α・βの計算値を示したものである。
、受信効率として上記の伝搬率αと反射能βとの結合積
α・βの計算値を示したものである。
第４図から判るように、受信効率は、送信する超音波の
波長によって変化し、波長約２．８ａｍ付近において最
大となっている。
波長によって変化し、波長約２．８ａｍ付近において最
大となっている。
また、凹凸路面と平坦路面では、受信効率の値自体は異
なっているが、その波長依存性の傾向は殆ど同様であり
、波長が約２．６ｍｍより短くなると受信効率は急激に
低下する。また、波長が約３閣より長くなると、受信効
率は比較的縁やかに低下するが、約３．４閣までは高い
値を保っている。
なっているが、その波長依存性の傾向は殆ど同様であり
、波長が約２．６ｍｍより短くなると受信効率は急激に
低下する。また、波長が約３閣より長くなると、受信効
率は比較的縁やかに低下するが、約３．４閣までは高い
値を保っている。
なお、受信効率が最大となる波長は、平坦路面の方が多
少低い値にずれる傾向がある。
少低い値にずれる傾向がある。
上記のごときドツプラ信号の受信効率（したがってＳ／
Ｎ比）の波長依存性は、超音波特有の性質であるところ
の空中伝搬率と路面の反射能特性という２種の特性の重
畳効果として説明される。
Ｎ比）の波長依存性は、超音波特有の性質であるところ
の空中伝搬率と路面の反射能特性という２種の特性の重
畳効果として説明される。
上記第４図で説明したように、送信超音波の波長を２．
６〜３．４−の範囲に設定すれば、高い受信効率が得ら
れることが判る。
６〜３．４−の範囲に設定すれば、高い受信効率が得ら
れることが判る。
なお、前記のごとく、受信効率が最大となる波長は、平
坦路面の方が多少低い値にずれる傾向があるが、通常、
車両用の超音波ドツプラ方式対地速度計が使用される（
例えばスリップ防止用のアンチスキッド装置等）のは、
平坦路面の場合が多いので、平坦路面の特性に合わせた
方が実用的であり、上記の値は平坦路面を基準として定
めたものである。ただし、前記のように平坦路面と凹凸
路面では、その波長依存性が殆ど同じであるから。
坦路面の方が多少低い値にずれる傾向があるが、通常、
車両用の超音波ドツプラ方式対地速度計が使用される（
例えばスリップ防止用のアンチスキッド装置等）のは、
平坦路面の場合が多いので、平坦路面の特性に合わせた
方が実用的であり、上記の値は平坦路面を基準として定
めたものである。ただし、前記のように平坦路面と凹凸
路面では、その波長依存性が殆ど同じであるから。
上記の値で凹凸路面にも問題無く適用することが出来る
。
。
次に、第５図は、ドツプラ信号のＳ／Ｎ比の波長依存特
性の実測値を示す図であり、車両速度が４０ｋｍ／ｈの
場合の特性を示す。第５図の特性は、前記第４図に示し
た受信効率の計算値と非常に似た特性を示しており、前
記の解析が正しいことを証明している。
性の実測値を示す図であり、車両速度が４０ｋｍ／ｈの
場合の特性を示す。第５図の特性は、前記第４図に示し
た受信効率の計算値と非常に似た特性を示しており、前
記の解析が正しいことを証明している。
上記第５図の特性は、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合を
一例として示したものであるが、他の速度の場合でもド
ツプラ信号のＳ／Ｎ比の波長依存特性の傾向は殆ど同じ
であり、波長が約２．８ｏｎでＳ／Ｎ比が最大となる。
一例として示したものであるが、他の速度の場合でもド
ツプラ信号のＳ／Ｎ比の波長依存特性の傾向は殆ど同じ
であり、波長が約２．８ｏｎでＳ／Ｎ比が最大となる。
ただし、Ｓ／Ｎ比の値自体は車両速度が大きくなるほど
低下する傾向がある。
低下する傾向がある。
次に、第６〜８図は、前記第５図で示したドツプラ信号
の波長依存特性について、代表的な３つの波長、すなわ
ち３．４ｍｍ（第６図） 、 ２．８ｍｍ（第７図）、
２．５ｍｍ（第８図）におけるドツプラ信号の原波形を
示す図である。
の波長依存特性について、代表的な３つの波長、すなわ
ち３．４ｍｍ（第６図） 、 ２．８ｍｍ（第７図）、
２．５ｍｍ（第８図）におけるドツプラ信号の原波形を
示す図である。
上記の原波形図にからも、第７図に示す波長２．８閣の
場合が、Ｓ／Ｎ比３６．４ ｄ Ｂと最大の値を有して
いることが判る。
場合が、Ｓ／Ｎ比３６．４ ｄ Ｂと最大の値を有して
いることが判る。
以上説明してきたように、この発明によれば、送信超音
波の波長を２．６ｍ〜３．４ｍｎの範囲に設定するよう
に構成したことにより、ドツプラ信号のＳ／Ｎ比を向上
させることが出来、それによって速度計測精度を向上さ
せることが出来る、という効果が得られる。
波の波長を２．６ｍ〜３．４ｍｎの範囲に設定するよう
に構成したことにより、ドツプラ信号のＳ／Ｎ比を向上
させることが出来、それによって速度計測精度を向上さ
せることが出来る、という効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は超音
波の空中伝搬率の波長依存特性図、第３図は超音波の反
射能の波長依存特性図、第４図は受信効率の波長依存特
性図、第５図はドツプラ信６Ａ〜８図はそれぞれドツプ
ラ信号の原波形を示す図である。 〈符号の説明〉 ｌ・・・発信器 ３・・・ドライブ回路 ５・・・路面 ７・・・プリアンプ ９・・・ローパスフィルタ １０・・・ゼロクロスコンパレータ １１・・・パルスカウンタ １２・・・車速演算回路 ２・・・送波器 ４・・・超音波 ６・・・受波器 ８・・・掛算器
波の空中伝搬率の波長依存特性図、第３図は超音波の反
射能の波長依存特性図、第４図は受信効率の波長依存特
性図、第５図はドツプラ信６Ａ〜８図はそれぞれドツプ
ラ信号の原波形を示す図である。 〈符号の説明〉 ｌ・・・発信器 ３・・・ドライブ回路 ５・・・路面 ７・・・プリアンプ ９・・・ローパスフィルタ １０・・・ゼロクロスコンパレータ １１・・・パルスカウンタ １２・・・車速演算回路 ２・・・送波器 ４・・・超音波 ６・・・受波器 ８・・・掛算器
Claims (1)
- 路面に対して所定の角度で斜めに超音波信号を送出する
超音波送信手段と、路面から反射された超音波信号を受
信する超音波受信手段と、ドップラ効果によって上記超
音波信号に生じた周波数変化から対地速度を演算する演
算手段とを備えた超音波ドップラ方式対地速度計におい
て、上記送信超音波信号の波長を２．６ｍｍ以上で３．
４ｍｍ以下の範囲の値に設定したことを特徴とする超音
波ドップラ方式対地速度計。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107319A JPH02287182A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 超音波ドップラ方式対地速度計 |
| EP90107838A EP0395000B1 (en) | 1989-04-28 | 1990-04-25 | Ultrasonic ground speedometer utilizing doppler effect |
| DE69016250T DE69016250T2 (de) | 1989-04-28 | 1990-04-25 | Ultraschallgerät zur Geschwindigkeitsmessung gegenüber dem Boden mittels Doppler-Effektes. |
| US07/514,014 US5054003A (en) | 1989-04-28 | 1990-04-26 | Ultrasonic ground speedometer utilizing doppler effect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107319A JPH02287182A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 超音波ドップラ方式対地速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02287182A true JPH02287182A (ja) | 1990-11-27 |
Family
ID=14456053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107319A Pending JPH02287182A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 超音波ドップラ方式対地速度計 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5054003A (ja) |
| EP (1) | EP0395000B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02287182A (ja) |
| DE (1) | DE69016250T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015162812A1 (ja) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | シャープ株式会社 | 路面検出センサおよび該路面検出センサを備えた自律走行装置 |
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| US5239516A (en) * | 1991-09-09 | 1993-08-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Ultrasonic ground speedometer utilizing doppler effect of ultrasonic waves |
| US5373446A (en) * | 1991-09-20 | 1994-12-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle ground-speed detecting apparatus |
| US6885968B2 (en) * | 2000-05-08 | 2005-04-26 | Automotive Technologies International, Inc. | Vehicular exterior identification and monitoring system-agricultural product distribution |
| DE102019203419A1 (de) | 2019-03-13 | 2020-09-17 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Ermitteln eines nässebedingten Unfallrisikos für ein Fortbewegungsmittel |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| NL297297A (ja) * | 1963-08-26 | |||
| US3898878A (en) * | 1974-08-15 | 1975-08-12 | Us Navy | Ship speed indicator |
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| US4728954A (en) * | 1984-12-20 | 1988-03-01 | Deere & Company | Ground velocity sensor with drop-out detection |
| JPH01107319A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 磁気記録媒体の製造方法 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1107319A patent/JPH02287182A/ja active Pending
-
1990
- 1990-04-25 DE DE69016250T patent/DE69016250T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-04-25 EP EP90107838A patent/EP0395000B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-04-26 US US07/514,014 patent/US5054003A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69016250D1 (de) | 1995-03-09 |
| EP0395000A3 (en) | 1991-01-16 |
| EP0395000A2 (en) | 1990-10-31 |
| DE69016250T2 (de) | 1995-09-21 |
| EP0395000B1 (en) | 1995-01-25 |
| US5054003A (en) | 1991-10-01 |
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