JPH02300684A - 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、超音波のドツプラ効果を利用して速度を検出
する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。

かかる移動体の移動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サとを設け、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
射波におけるドツプラシフト周波数を検出し、それによ
って移動体の移動速度を検出する方法が知られている。

上記の如き超音波のドツプラ効果を利用した速度検出に
おいては、その速度算出式に音速Ｃが含まれる。この音
速Ｃは気温、湿度、気圧、空気の成分等の影響を受けて
変化する。従って、速度検出を正確に行なうためには、
音速Ｃの変化を把握し、それを考慮して速度算出を行な
う必要がある。

かかる音速の変化を考慮した従来の速度検出方法として
、温度センサや湿度センサ等を用いて気温や湿度等を測
定し、その測定した気温や湿度等に基づいて音速補正も
しくは速度補正を行なう方法が知られている。

なお、ドツプラ効果を利用した速度検出装置の従来例と
しては、例えば特開昭６０−１７３７５号公報に記載さ
れたものを挙げることができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の如く音速に影響を与える各種の要
因を個別にセンサて検出し、その検出値に永づいて音速
補正もしくは速度補正を行なう方−法においては、■そ
の様な音速に影響を与える要因を検出するセンサを付加
する必要があり、補正精度を向」ニさせようとするとそ
の付加すべきセンサの種類を多くしなければならず、速
度検出装置の構成が複雑化し、高価なものになってしま
うと共に、■上記各種の要因の音速への関わり方が複雑
であり、よって十分な補正は困難であるという問題があ
る。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、音速変動に関する補
正を十分に行なうことかでき、かつ安価かつ構成簡単な
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） 本発明に係る速度検出装置は、上記目的を達成するため
、 路面上を移動する移動体に設けられ該移動体の移動速度
を検出する速度検出装置であって、移動速度検出用信号
と音速検出用信号とを含んた超音波を送信する送信用セ
ンサと、上記送信用センサから送信された超音波の上記
路面による乱反射波の上記移動速度検出用信号を受信す
る第１受信用センサと、上記送信用センサから送信され
た超音波の上記音速検出用信号を直接受信する第２受信
用センサと、上記第１受信用センサによって受信された
移動速度検出用信号の周波数と上記第２受信用センサに
よって受信された音速検出用信号の伝播遅延時間とに基
づいて上記移動速度を演算する移動速度演算手段とを備
えて成ることを特徴とする。

上記移動速度検出用信号と音速検出用信号とを含んだ超
音波を送信する送信用センサとしては、例えば周波数２
００ｋＨｚの連続波信号と周波数４０ｋＨｚのパルス波
（パルス繰返しは１００１１ｚ　）信号（前者が移動速
度検出用信号であり、後者か音速検出用信号）とを同時
に含んだ信号に基づく超音波を送信する送信用センサや
、周波数２００ｋＨｚの連続波信号をパルス変調して成
る信号（２００ｋＨｚの連続波信号部分が移動速度検出
用信号であり、パルス変調によるパルス波信号部分が音
速検出用信号）に基づく超音波を送信する送信用センサ
等を使用することができる。

（作　　用） 上記構成の装置によれば、送信用センサから送信される
超音波のうち音速検出用信号部分を第２受信用センサで
直接受信し、該音速検出用信号の伝播遅延時間により音
速の変動そのものに関するデータを直接的に求めること
ができ、従って音速変動に関する補正を十分正確に行な
うことができる。

また、上記音速変動に関するデータを求めるための超音
波送信用センサは、移動速度検出用の送信用センサを兼
用して成る構成であるので、別途に設けるのは超音波の
音速検出用信号を直接受信する上記第２受信用センサ１
つだけで良く、従来方法の如き各種の補正用センサを必
要とせず、装置のコンパクト化およびコストパフォーマ
ンスの向上が図られる。

また、上記課題を解決するための手段の欄で述べた様な
移動速度検出用信号と音速検出用信号とであれば、音速
検出用信号が移動速度検出用信号の移動速度検出能を阻
害せず、また移動速度検出用信号が音速検出用信号の音
速検出能を阻害せず、またそれぞれに対して別個に受信
用センサが設けられているので、移動速度検出と音速検
出とはいずれも相手の影響を受けることなく良好に行な
うことができる。

（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図は本発明に係る速度検出装置の第１実施例を示す
ブロック図である。

図示の第１実施例は、路面２上を移動する移動体たる自
動車４に設けられて該自動車４の移動速度（走行速度）
を検出するものであり、図中の矢印は自動車４の走行方
向を示す。

この第１実施例は、超音波の送信用センサＳ１と、第１
受信用センサＲ１と、第２受信用センサＲ２と、移動速
度演算手段たる信号処理車速演算部６とを備えて成る。

上記送信用センサＳ１は、移動速度検出用信号と音速検
出用信号とを含んだ超音波を送信するものであり、周波
数２００ｋｔ（ｚのサイン波を連続発振する第１発振器
８から出力される第１送信信号と周波数４０ｋＨｚのパ
ルス波（パルス幅２ｍＳ、繰返しＬＯＯＨｚ　）を発振
する第２発振器】０から出力される第２送信信号とを加
算器１１により加算し、その加算された信号が上記送信
用センサＳ１に入力され、該送信用センサＳ１は上記加
算された信号を超音波に変換して路面２に向けて送信す
る。この超音波において、上記周波数２００ｋｌｌｚの
連続波信号部分が移動速度検出用信号であり、周波数４
０ｋｌｌｚのパルス波信号部分が音速検出用信号である
。

上記送信用センサＳ１から送信された超音波のうち路面
２により乱反射された乱反射波が上記第１受信用センサ
Ｒ１によって受信される。この第１受信用センサＲ１は
２０Ｏｋｌｌｚ用のセンサを用いており、従って上記乱
反射波のうち周波数が４０ｋｌ（ｚ近傍である音速検出
用信号部分は十分には受信検知されず、主として上記周
波数が２００ｋＨｚ近傍である移動速度検出用信号部分
が受信検出される。そして、この第１受信用センサＲ１
て受信された乱反射波は該センサＲ１によって電気信号
に変換され、アンプ１２によって増幅され、バンドパス
フィルタ１４を通ってドツプラシフト周波数カウンタ１
６に入力され、該カウンタ１６によりその受信乱反射波
の周波数と送信時の周波数２００ｋ）ｌｚとの差、つま
りドツプラシフト周波数が求められる。

一方、上記第２受信用センサＲ２は、上記送信用センサ
Ｓ］から送信された超音波を直接受信すべく該送信用セ
ンサＳ１に対向して設けられている。かかる第２受信用
センサＲ２は４０ｋＨｚ用であって、上記超音波のうち
主として４０ｋＨ２のパルス波から成る音速検出用信号
部分を受信検出し、該受信検出されたパルス波信号はア
ンプ１８．バンドパスフィルタ２０および整形回路２２
を介して伝播遅延時間計測カウンタ２４に入力され、該
カウンタ２４において上記周波数４０ｋｌｌｚパルス波
発振器１０から入力されたパルス波信号（送信信号）と
上記整形回路２２から入力されたパルス波信号（受信信
号）とからパルス（超音波）の空中伝播遅延時間ｔが求
められる。

そして、上記ドツプラシフト周波数カウンタ１６によっ
て求められたドツプラシフト周波数と上記伝播遅延時間
計測カウンタ２４によって求められた伝播遅延時間とが
信号処理車速演算部６に入力され、該演算部６はそれら
のドツプラシフト周波数と伝播遅延時間とに基づいて移
動速度たる車速の−　　と　　− 算出を行なう。算出の方法はとの様に行なっても良いが
、例えば予め入力されている送信用センサＳコと第１受
信用センサＲ１との間の距離でと上記伝播遅延時間とか
ら音速を求め、該音速と上記ドツプラシフト周波数とか
ら車速を求めても良いし、あるいは予め音速を所定値と
仮定してその音速と上記ドツプラシフト周波数とから車
速を求め、該車速を上記伝播遅延時間によって補正する
ようにしても良い。

なお、上記送信用センサＳ１は２００ｋＨｚ用のセンサ
を使用して２００ｋＨｚの超音波に４０ｋｌｌｚの超音
波を乗せて両超音波を同時に送信するようにしており、
そうした場合それら両超音波を同時送信することは可能
であるが４０ｋ）ｌｚの超音波の方はかなり出力レベル
か低下してしまい、例えば１／１０〜１７１００程度の
レベルになってしまう。従って、上記第２受信用センサ
Ｒ２はその様な小さなレベルの超音波をも十分受信検出
し得る様に上記送信用センサＳ１との距離を１を小さく
設定する必要がある。また、上記第２受信用センサＲ２
は移動速度検出用超音波信号に影響を与えないように、
上記送信用センサＳ１に対して斜めに対向して設けられ
ている。

第２図は上記送信用センサＳｌ、第１受信用センサＲ１
（送信用センサＳ１の背後に位置しており図示されてい
ない）および第２受信用センサＲ２を有するセンサ部の
詳細断面図であり、図において２６はシリコンゴム、２
８は回路部、２８ａはトランス、２８ｂはコンデンサ、
３０はＢＮＣコネクタ。

３２は回路部２８を保護する充填剤である。

なお、上記第１実施例における移動速度検出用信号の周
波数と音速検出用信号の周波数とは、それぞれの受信用
センサＲ１，Ｒ２が互いに他方の信号を実質的に検知し
得ない程度に異なっていれば良く、従って必ずしも２０
０ｋＨｚと４０　ｋ　Ｈｚでなくても良い。

第３図は本発明に係る速度検出装置の第２実施例を示す
ブロック図である。

この第２実施例は、上記第１実施例に比して送信用セン
サＳ１から送信される超音波が異なるものであり、他は
第１実施例と同様である。

つまり、第２実施例においては、周波数２００ｋｌｌｚ
のサイン波を連続発振する発振器３４と、該発振器３４
から出力される周波数２００ｋＨｚの連続サイン波信号
をパルス変調するパルス変調器３６とを備え、このパル
ス変調された周波数２００ｋＨｚの信号（送信信号）が
送信用センサＳ］に入力され、該送信用センサＳ１は該
入力された信号を超音波に変換して路面２に向けて送信
する。かかる超音波においては、パルス変調された後の
送信信号において、図示の時間ＴＩ　　、（８０ｍｓｅ
ｃ　）における周波数２００ｋｌｌｚの連続波信号部分
が移動速度検出用信号であり、所定の振幅を有する時間
Ｔ１部分と振幅が零である時間Ｔ２　　（５ｍｓｅｃ）
部分とから成るパルス波信号部分が音速検出用信号であ
る。

上記時間Ｔ１の間は２００ｋｌｌｚの超音波が路面２に
向けて送信され、該超音波の路面２による乱反射波が第
１受信用センサＲ１で受信され、その受信信号は第１実
施例と同様にアンプ１２．バンドパスフィルタ１４を介
してドツプラシフト周波数カラン夕１６に入力され、該
カウンタ１６によりドツプラシフト周波数が求められる
。

また、上記超音波は時間ＴＩの間は送信され時間Ｔ２の
間は送信されないパルス波信号となっているので、その
パルス波信号を第２受信用センサＲ２で受信し、その受
信信号は第１実施例と同様アンプ１８．バンドパスフィ
ルタ２０．整形回路２２を介して伝播遅延時間計測カウ
ンタ２４に入力されると共に該カウンタ２４にはパルス
変調器３６から出力される上記送信信号が入力され、該
カウンタ２４において上記入力された送信信号と受信信
号とからパルス伝播遅延時間（送信用センサＳ１が時間
Ｔ１部分の超音波を発振しなくなってから受信用センサ
Ｒ２が時間Ｔ１部分の超音波を受信しなくなるまでの時
間）が求められる。

そして、上記の如くして求められたドツプラシフト周波
数と伝播遅延時間とが移動速度検出手段である信号処理
車速演算部６に入力され、そこで第１実施例と同様にし
て車速が算出される。

第４図は計算シミュレーションによって得られた温度変
化と音速との関係を示す図であり、第５図は同じく計算
シミュレーションによって得られた温度変化と速度検出
誤差との関係を示す図である。なお、第５図における計
算結果は、自動車を速度１００ＫＩｎ／ｈで走行させ、
超音波の放射角度（路面に対する角度）を４５°として
計算したものであり、図中黒丸実線で示すものが上記第
１実施例の方法により計算した結果を、白丸破線で示す
ものが温度による音速補正を行なわず常に温度２０℃で
の音速に基づいて計算した結果を示す。

（発明の効果） 本発明に係る速度検出装置は、送信用センサから移動速
度検出用信号と音速検出用信号とを含む超音波を送信さ
せ、該超音波のうち音速検出用信号を第２受信用センサ
で直接受信し、音速の変動に関するデータを上記音速検
出用信号（超音波）の伝播遅延時間から直接的に求める
ものであるので、音速の変動に関するデータを高精度で
求めることができ、よって音速変動に関する補正を十分
正確に行なうことができる。

また、上記音速検出用信号を含む超音波は移動速度検出
用信号を含む超音波を送信する送信用センサから送信さ
れる。つまり該移動速度検出用の超音波送信用センサを
音速検出用超音波送信用センサとして兼用する構成であ
るので、別途に必要な部品は上記音速検出用信号を受信
する第２受信用センサのみで良く、従来の如き各種の補
正用センサを必要とせず、装置のコンパクト化およびコ
ストパフォーマンスの向上が図ラレル。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２図
は上記第１実施例における送信用および受信用センサ部
の具体的構造を示す断面図、第３図は本発明の第２実施
例を示すブロック図、第４図は温度と音速との関係を示
す図、第５図は上記第１実施例と音速補正を行なわない
場合とにおける温度と速度検出誤差との関係を示す図で
ある。 Ｓｌ・・・送信用センサ Ｒ１・・・第１受信用センサ Ｒ２・・・第２受信用センサ ２・・・路面 ４・・・移動体 ６・・・移動速度演算手段 →・−旬羽≦練ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 路面上を移動する移動体に設けられ該移動体の移動速度
   を検出する速度検出装置であって、移動速度検出用信号
   と音速検出用信号とを含んだ超音波を送信する送信用セ
   ンサと、 上記送信用センサから送信された超音波の上記路面によ
   る乱反射波の上記移動速度検出用信号を受信する第１受
   信用センサと、 上記送信用センサから送信された超音波の上記音速検出
   用信号を直接受信する第２受信用センサと、 上記第１受信用センサによって受信された移動速度検出
   用信号の周波数と上記第２受信用センサによって受信さ
   れた音速検出用信号の伝播遅延時間とに基づいて上記移
   動速度を演算する移動速度演算手段とを備えて成ること
   を特徴とする速度検出装置。