JPH02290583A - 対地速度検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波のドップラ効果を利用して対地速度を
検出する対地速度検出装置に関する。

（従来の技術） 例えば自動車の如き所定の路面上を移動する移動体にお
いては、該移動体の路面に対する移動速度、即ち対地速
度を高精度で検出したいという要請が存在する。

かかる移動体の対地速度を検出する方法の１つに、移動
体に超音波の送信用センサと受信用センナとを設け、送
信用センサから路面に向けて超音波を送信し該超音波の
路面からの乱反射波を受信用センサで受信し、その乱反
射波におけるドップラシフト周波数を検出し、それによ
って移動体の対地速度を検出する方法が知られている。

その様な超音波のドップラ効果を利用して対地速度を検
出する装置の１つとして、超音波を送・受信する超音波
センサを２個用意し、それらを反対方向外側に向けて移
動体に配設するものが知られている。その様な装置の一
例のブロック図を第４図に示す。図示の装置は、路面２
上を矢印方向に走行する移動体たる自動車４に設けたも
のであり、超音波を送・受信する超音波センサ６，８を
互いに反対方向外側に向けて配設し、従って各超音波セ
ンサ６，８から互いに反対方向外側に、つまり一方の超
音波センサ６からは走行方向（移動方向）前方に向けて
放射角度θで超音波を送信すると共に他方の超音波セン
サ８からは走行方向後方に向けて同じ放射角度θで超音
波を送信し、各超音波センサ６．８はそれぞれ送信した
超音波の乱反射波を受信して受信信号に変換し、それを
発振回路１０から出力される発振信号（送信信号）とミ
キシング回路１２．　１４でミキシングして両信号が干
渉したうなり信号を形成し、ＡＭ検波回路１６，Ｉ８に
おいて各うなり信号からドップラ信号（うなり成分）を
検出し、両ドップラ信号に基づいて対地速度を検出する
ように構成されている。

超音波のドップラ効果を利用した速度検出においては、
通常風の影響や移動体の振動（例えばピッチング等によ
る振動）に起因する超音波放射角度の変化の影響により
測定誤差が生じる。しかしながら、上記の様に２個の超
音波センサを反対方向外側に向けて配設して成る対地速
度検出装置によれば、風に起因する測定誤差や移動体の
振動による放射角度変化に起因する測定誤差を上記２つ
のドップラ信号に基づいて相殺してそれらの影響を含ま
ない対地速度を検出することが可能である。

なお、この様に反対方向外側に信号を送信するタイプの
ドップラ方式速度検出装置は、例えば特開昭６０−１７
３７５号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記２個の超音波センサを反対方向外側
に向けて配設して成る対地速度検出装置においては、第
４図に図示の如くそれぞれの超音波センサの路面照射部
分、即ち超音波の反射地点が異なり、その結果実線で示
す如く路面２の状態（路面２の傾き、高さ、平滑度等）
が常に一様であれば特に問題はないが、通常路面は２点
鎖線で示す様に一様な状態ではなく、従って反射波は両
反射地点間における路面状態の違いによる影響を受け、
それによる７ｉｇｊ定誤差が生じてしまうという問題が
ある。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、２個の超音波を送受
信する超音波センサを備えたタイプの装置であって上記
の如き路面状態が一様でないことによる不都合を解決し
た対地速度検出装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る対地速度検出装置は、上記目的を達成する
ため、 移動体に該移動体の移動方向に所定距離離して設けられ
、かつそれぞれが路面上の同一地点に向けて超音波を送
信すべく向い合せて配設された２個の超音波を送・受信
する超音波センサと、該超音波センサによってそれぞれ
受信された上記超音波の上記路面からの反射波からそれ
ぞれの反射波におけるドップラ信号を検出するドップラ
信号検出手段と、 上記ドップラ信号検出手段によって検出された両ドップ
ラ信号から上記移動体の対地速度を演算する対地速度演
算手段とを備えて成ることを特徴とする。

（作　　用） 上記構成の対地速度検出装置においては、超音波を送・
受信する超音波センサを２個備え、それぞれを向い合せ
て配設し、両超音波センサの受信波に基づいて対地速度
を求めるので、上記風による影響や移動体の振動に起因
する放射角度の変動による影響を排除した対地速度を求
めることができ、しかも両超音波センサから送信される
超音波は路面上の同一地点で反射させるように設定され
ているので、上記従来技術における反射地点が異なるこ
とによる不都合も排除することができる。

なお、一般的に上記の如く超音波センサを向い合せて配
設すると、一方の超音波の反射波が他方に影響を与えて
速度検出不能になる恐れがあるが、その点については種
々の方法により、例えば以下に説明する第１実施例のよ
うに上記一方の超音波の反射波を積極的に利用する、つ
まり一方の正反射波を他方に入射させるようにして空中
ミキシングを行なわせたり、第２実施例の様に互いに他
方では検出不能にすべく周波数を異ならせたりすること
等により解決することができる。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図である。

この実施例は、２つの超音波センサを向い合せて互いに
一方のセンサから放射された超音波の正反射波が他方の
センサに入射するように構成したタイプのものである。

図において、路面２０上を移動体たる自動車２２が矢印
方向に移動（走行）している。上記自動車２２にはその
底面に２個の超音波を送・受信する超音波センサ２４，
　２Ｂが設けられている。

上記２個の超音波センサ２４，　２Ｇは所定距離を置い
て自動車の走行方向、つまり自動車の前後方向に延びる
線上に配設されると共に、互いに向い合せて路面上の同
一地点に向けて超音波を放射すべく、つまり両超音波は
路面上の同一地点で反射するように、かつ一方のセンサ
２４，　２Ｂから放射した超音波の路面からの正反射波
が他方のセンサ２Ｂ，２４に入射するように配設されて
いる。

上記超音波センサ２４，　２Ｂは、それぞれ送信用セン
サと受信用センサとを隣接させて組合せて成るものであ
り、指向性の良い周波数２００　ＫＨｚの超音波センサ
が用いられている。

上記両超音波センサ２４，　２Ｂは発振回路２８に接続
され、発振回路２８は周波数２００ＫＨｚのサイン波を
パルス波で出力する。上記両超音波センサ２４，　２Ｂ
はこの出力信号を超音波に変換し、パルス波として路面
に向けて放射する。上記両超音波センサ２４，２６は上
述の如く配設されているので、一方のセンサ２４から放
射された超音波は路面２上で反射し、対地速度に対応し
たドップラ信号分だけ周波数がシフトした乱反射波が同
センサ２４に入射すると共に周波数が変化していない正
反射波が他方のセンサ２６に入射し、一方他方のセンサ
２６から放射された超音波も路面２上の同一地点で反射
し、対地速度に対応したドップラ信号分だけ周波数がシ
フトした乱反射波が同センサ２６に入射すると共に周波
数が変化していない正反射波が上記一方のセンサ２４に
入射する。

従って、各超音波センサ２４，　２６には対地速度に応
じて周波数がシフトした乱反射波と周波数が変化してい
ない正反射波とが同時に入射することとなり、結果とし
て各超音波センサ２４，　２Ｂはそれらの両波を空中ミ
キシングした状態で受信することになる。

各超音波センサ２４，　２Ｂはその様に空中ミキシング
された波を受信し、電気的な受信信号に変換し、該受信
信号はそれぞれ増幅回路３０．　３２で増幅され、続い
てドップラ信号検出手段たるＡＭ検波回路３４．３６で
ＡＭ検波されてそこで対地速度情報を有するドップラ信
号のみが取り出される。より具体的には、上記乱反射波
と正反射波とが空中ミキシングされて超音波センサ２４
，　２Ｂに受信される波はうなり波であり、このうなり
波の包路線に相当する信号がドップラ信号とじて取り出
される。

上記取り出された両ドップラ信号は対地速度演算手段３
８に入力され、そこで対地速度が演算される。具体的に
は、上記対地速度演算手段３８は周波数検出部４０、差
周波数演算部４２および対地速度演算部４４から成り、
まず周波数検出部４ロおいてそれぞれのドップラ信号の
周波数が検出され、差周波数演算部４２において両ドッ
プラ信号の周波数の差が求められ、上記対地速度演算部
４４において上記周波数の差から風や振動の影響が相殺
された対地速度が算出される。即ち、上記両ドップラ信
号の周波数は対地速度に比例するがその対地速度は風や
振動の影響が含まれており、しかるにその両周波数の差
をとると該差は対地速度に比例すると共に計算式上風や
振動の影響を受ける項が無くなり、よって上記差に基づ
いて対地速度を算出すれば風や振動の影響を受けない高
精度の対地速度を求めることができ、さらに上述の如く
両超音波は同一地点で反射せしめられるので上記従来技
術の様な反射地点の路面状態が異なることによる影響を
も排除することができる。

第２図は上記両超音波センサ２４，　２６部分の具体例
を示す図であり、超音波センサ２４部分のみ断面図で示
す。図示の様に両超音波センサ２４，　２Ｂはケース４
６内に、互いに向い合って同一地点に向けて超音波を放
射すると共に互いに相手方の正反射波が入射するように
配設されている。両超音波センサ２４，　２６は基板４
８上に配設され、該基板４８上には上記発振回路、増幅
回路およびＡＭ検波回路を構成する回路部５０が形成さ
れ、該回路部５０は充填剤５２によって保護されている
。また、上記基板４８の背後にはシリコンゴム板５４が
設けられ、また超音波センサ２４，　２Ｂはシリコンゴ
ム接着剤５６によりケース４６に接着されている。

なお、本実施例では超音波をパルス波として放射してい
るので、例えば第２図に示すように車高検出手段５８を
設け、超音波の送信から受信までの伝播遅延時間から車
高を検出することも可能である。従って、車高を検出し
ないのであれば、上記超音波は連続波として送信しても
良い。

上記実施例は、上述の如く風や振動の影響を受けず、ま
た路面状態による影響も排除して対地速度を検出し得る
が、さらにシステム構成の簡単化が図られ、信頼性等の
向上が図られるという利点を有する。

即ち、上記第４図に示す従来の装置においては、ドップ
ラ信号を取り出すために全く同じ構成の複雑なミキシン
グ回路等のアナログ処理系統が２つ必要となり、システ
ム構成が複雑になるという不都合があったが、上記実施
例においては、上述の如く互いに正反射波を他方の超音
波センサに入射するようにして周波数に変化のない正反
射波と対地速度に対応したドップラシフトを起した乱反
射波との間で空中ミキシングを起させる構成であるため
、従来必要としていたミキシング回路が不要となり、ア
ナログ処理系が簡易となり、信頼性の向上が図られる。

なお、上記実施例では両超音波センサ２４，　２Ｂを自
動車の前後方向（走行方向）に延びる線上に所定問題を
置いて設けてあるが、該線に対し所定角度傾けた線上に
所定間隔を置いて設けても良い。

ただし、その場合その所定角度は９０°以外とし少なく
とも両センサ２４．　２Ｂを上記自動車の走行方向に所
定距離離しておくことが必要であり、また対地速度を演
算する際にはその所定角度に応じた補正演算を行なう必
要がある。また、両超音波センサから放射する超音波の
周波数も必ずしも同一である必要はないが、その場合に
は後の演算が面倒になり、システムが複雑化する。さら
に、両超音波センサ２４．　２Ｂの反射地点からの高さ
ｈも、上記実施例では同一であるが必ずしも同一でなく
ても良い。

第３図は本発明の第２実施例を示すブロック図である。

この第２実施例は、２個の超音波を送・受信する超音波
センサ２４，　２Ｂを向い合せて互いに路面上の同一地
点に超音波を放射するように構成すると共に、その両超
音波センサ２４，　２Ｂから放射する超音波を互いに他
方の超音波センサでは検出し得ないように周波数を異に
したものである。

つまり、自動車の底面に第１実施例と同様の超音波を送
・受信する超音波センサ２４．　２Ｂを、所定間隔を置
いて自動車の前後方向（走行方向）に延びる線上に配設
すると共に、両センサ２４．　２Ｂから放射される超音
波は路面２０上の同一地点で反射するように、かつ超音
波の放射角度θおよび路面反射地点からの高さｈが同一
となるように配設されている。

そして、上記一方の超音波センサ２４には２００Ｋｌｌ
ｚ発振回路６０が接続され、他方の超音波センサ２６に
は４０ＫＩｌｚ発振回路６２が接続され、両発振回路６
０．６２はそれぞれ２００ＫＨｚと４０ＫＨｚのサイン
波をパルス波で出力し、両超音波センサ２４，　２６は
それぞれ発振回路８０．　６２からの出力信号を超音波
に変換し、パルス波として路面２０上の同一地点に向け
て放射する。

上記周波数２００ＫＨｚの送拳受信超音波センサ２４は
周波数４０ＫＨｚ程度の超音波を検出できず、また周波
数４０ＫＨｚの送・受信超音波センサ２６は周波数２０
０ＫＨｚ程度の超音波を検出できない。よって、上記超
音波センサ２４は、超音波センサ２６から放射された超
音波の反射波は受信し得ず、自己が放射した超音波の乱
反射波のみを受信し、超音波センサ２Ｂも同様に自己が
放射した超音波の乱反射波のみを受信する。

上記乱反射波は、それぞれ前述の如く対地速度に対応し
て周波数がドップラシフトしており、それらの乱反射波
はそれぞれ超音波センサ２４．　２Ｂで受信して電気的
受信信号に変換され、増幅回路８４．６６で増幅され、
一方の２００ＫＨｚ超音波センサ２４の受信信号は発振
回路６０から出力される２００ＫＨｚの発振信号（送信
信号）とミキシング回路６８においてミキシングされて
ドップラ信号検出手段であるＡＭ検波回路７０に入力さ
れ、他方の４０ＫＨＺ超音波センサ２Ｂの受信信号はそ
のままドップラ信号検出手段であるＡＭ検波回路７２に
入力される。

なお、４０ＫＨｚ超音波センサ２Ｂの受信信号について
も同様のミキシング回路を設けて発振回路６２から出力
される４０ＫＨｚ発振信号とミキシングし、それをＡＭ
検波回路７２に入力するようにしても良いが、本実施例
では、２００ＫＨｚ超音波は指向性が約７゜と非常に狭
いが４０Ｋｌｌｚ超音波は指向性が約５０°と広いので
、超音波センサ２Ｂを送信用センサと受信用センサとを
隣り合せにして送信用センサからの超音波が直接受信用
センサに回り込むように構成し、そうすることによって
空中ミキシングした状態で受信させ、もってミキシング
回路を省略する構成を採用している。

上記両ＡＭ検波回路７０．　７２では第１実施例と同様
にしてドップラ信号が取り出され、対地速度検出手段７
４においても第１実施例と同様にして対地速度が算出さ
れる。

上記第２実施例においては、第１実施例と同様に２個の
超音波センサの路面照射部が同一であるため、路面状態
の影響なしに、常に風や振動による影響を相殺すること
ができ、また、両超音波センサの周波数が互いに他の超
音波センサでは検出し得ない程度に異にされているので
、両超音波センサを配置するにあたって互いに他のセン
サからの反射波の影響を考慮する必要がなく、配置の自
由度が大きい、つまり両超音波センサの放射角度θを互
いに異にしても良く、また必ずしも両超音波センサ２４
，　２６は走行方向（車両前後方向）に対し平面的に見
て同じ角度で放射する必要もなく、また勿論両超音波セ
ンサ２４，　２Ｂの反射地点からの高さｈも同一でなく
ても良い等の利点を有する。

（発明の効果） 以上詳述した様に、本発明に係る対地速度検出装置は、
上述の如く２個の超音波を送・受信する超音波センサを
備え、それらを向い合せて同一地点に向けて超音波を放
射するように構成されているので、路面状態の影響なし
に、常に風や振動の影響を無くした精度の高い対地速度
を検出することができる。

また、第１実施例の如く互いに相手方の超音波センサに
正反射信号が入力するように構成すれば、ミキシング回
路を省略でき、システムの簡略化が図られる。

さらに、第２実施例の如く互いに相手方の超音波センサ
に検知されないよう両超音波センサの周波数を異にすれ
ば、超音波センサの配置自由度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例プロ・ノク図、第２図は上
記第１実施例における超音波センサ部を具体的に示す一
部断面側面図、 第３図は本発明の第２実施例のプロ・ソク図、第４図は
従来例のプロ・ソク図である。 ２０・・・路　面 ２ｚ・・・移動体 ２４．　２６・・・超音波センサ ２４．　３Ｂ，　７０．　７２・・・ド・ソブラ信号検
出手段３８．　７４・・・対地速度検出手段 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動体に該移動体の移動方向に所定距離離して設けられ
   、かつそれぞれが路面上の同一地点に向けて超音波を送
   信すべく向い合せて配設された２個の超音波を送・受信
   する超音波センサと、該超音波センサによってそれぞれ
   受信された上記超音波の上記路面からの反射波からそれ
   ぞれの反射波におけるドップラ信号を検出するドップラ
   信号検出手段と、 上記ドップラ信号検出手段によって検出された両ドップ
   ラ信号から上記移動体の対地速度を演算する対地速度演
   算手段とを備えて成ることを特徴とする対地速度検出装
   置。