JPH0280963A - 空間フィルタ応用速度検出方法および装置 - 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〕 本発明は空間フィルタを用いて移動体の速度を検出する
空間フィルタ応用速度検出方法および装置に係り、特に
空間フィルタ出力の狭帯域不規則信号の中心周波数を低
信号レベルにおいても高精度に検出して移動体の速度を
高精度に検出するに好適な空間フィルタ応用速度検出方
法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の空間フィルタを用いて移動体の速度を検出する空
間フィルタ応用速度検出方法および装置は、例えば特開
昭６０−１．５８３５４号公報に記載のように空間フィ
ルタ出力の計測信号の振幅が一定レベル以上の波形の周
期列を求め、これから中心周波数を推定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、空間フィルタのプリアンプからの出力
信号が低レベルになってＳ／Ｎ比が悪くなった状態での
速度計測について配慮がされておらず１例えば光学系の
よごれや投光器の劣化などにより空間フィルタのプリア
ンプからの出力が低下するが、このように空間フィルタ
出力の計測信号が低レベルになるとＳ／Ｎ比が悪くなっ
て周期列や振幅を求めるのが困難となるため、これから
中心周波数を推定して速度計測を行うことが不可能とな
る問題があった。

本発明の目的は空間フィルタのプリアンプの出力信号が
低レベルになってＳ／Ｎ比が悪くなっても高精度に中心
周波数を推定して高安定に速度を検出できる空間フィル
タ応用速度検出方法および装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、所定方向に移動する測定対象物からの光を
空間フィルタに導き、その空間フィルタを通過した光を
電気信号に変換してその信号の中心周波数を求め、その
周波数に基づいて測定対象物の速度を検出する方法およ
び装置において、上記変換された電気信号から２種の特
定周波数帯の信号を異なる通過域を制御できる２個のバ
ンドパスフィルタにより抽出し、その抽出信号を絶対値
信号に変換したのち差動増幅を行いその絶対値信号が等
しくなるように上記異なる通過域を制御し、そのときの
上記２種の特定周波数帯間の中央周波数から上記変換さ
れた電気信号の中心周波数を検出し、これにより測定対
象物の速度を検出する空間フィルタ応用速度検出方法お
よび装置により達成される。

〔作用〕

上記空間フィルタ応用速度検出方法および装置は、空間
フィルタのプリアンプ出力の狭帯域不規則信号から２種
の特定周波数帯の信号を異なる通過域を制御できる２個
のバンドパスフィルタにより抽出し、その絶対値信号が
等しくなるように制御することにより、そのときの上記
２種の特定周波数帯間の中央周波数が上記狭帯域不規則
信号の中心周波数と一致するので、そのときの制御量か
ら上記狭帯域不規則信号の中心周波数を検出することが
でき、これにより測定対象物の速度を正確かつ安定に検
出できる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第６図により説
明する。

第２図は本発明による空間フィルタ応用速度検出方法お
よび装置の一実施例を示す空間フィルタ応用対地速度セ
ンサのブロック図である。第２図において、１は路面、
２はレンズ系、３は空間フィルタ機能を有する受光部、
４はプリアンプ、５は信号処理部である。この構成で、
路面１からの反射光をレンズ系２を介して空間フィルタ
機能を有する受光部３に導入し、対地速度（車速）に比
例した中心周波数を有する電気信号を得る。この電気信
号をプリアンプ４により増幅し、信号処理部５によりこ
の信号の中心周波数を検出することにより対地速度を検
出する。

第１図は第２図の信号処理部５の詳細ブロック図である
。第１図において、６，７は異なる通過域を制御できる
バンドパスフィルタＢＰＦ、８゜９は検波器（絶対値回
路）、１０は差動増幅器、　１１は電圧制御発振器Ｖ／
Ｆ、１２は零判定器、　１３．１４はスイッチ、１５は
スイープ発振器である。

第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）は第１図（第２
図）のプリアンプ出力の中心周波数検出動作原理図であ
る。第３図（ａ）、（ｂ）はプリアンプ出力および制御
前後のＢＰＦ６．７の周波数ｆ特性を示し、第３図（ｃ
）は制御信号（クロック周波数）Ｆと中心周波数の関係
を示す。まず第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に
より第１図（第２図）のプリアンプ出力の中心周波数検
出動作原理を説明する。第３図（ａ）に示すようにプリ
アンプ４の出力信号は対地速度（車速）に比例した中心
周波数ｆＯの周りにスペクトルの広がりをもった狭帯域
不規則信号である。本発明によるＢＰＦ６，７は通過域
が異なっており、その通過域の中心周波数ｆｌ、ｆｚ（
ｆ＋＜ｆｚ）は制御信号（クロック周波数）Ｆの大きさ
に比例して変化する。

このプリアンプ４の出力信号を各ＢＰＦ６．７に入力し
、各出力信号レベルを比較する。このときＢＰＦ６の出
力レベルがＢＰＦ７よりも大きければ、制御信号Ｆを小
さくしてＢＰＦ６，７の通過域を低周波数方向に移動さ
せる。逆にＢＰＦ７の出力レベルがＢＰＦ６よりも大き
ければ、制御信号Ｆを大きくしてＢＰＦ６．７の通過域
を高周波数方向に移動させる。

第３図（ａ）に示すような場合には、ＢＰＦ７の出力レ
ベルがＢＰＦ６より大きくなるから、制御信号Ｆを大き
くしてＢＰＦ６．７の通過域を高周波数方向（矢印方向
）に移動させる。このような制御により第３図（ｂ）に
示すようにＢＰＦ６．７の出力レベルを等しくさせ、Ｂ
ＰＦ６．７の中心周波数ｆ、◎ｔｆ２０の間の中央にプ
リアンプ４出力の中心周波数ｆＯがある状態に常に保つ
ようにする。なお第３図（ａ）から第３図（ｂ）への動
作は（ｆｚｆ＋）　＝Ｃ（一定）にしたまま周波数を右
にシフトした場合を例示している。また第３図（Ｃ）に
示すように（ｆ２／ｆ＋）　＝Ｃ（一定）のまま周波数
をシフトすることもできる。このようにして例えば第３
図（ｃ）に示すようにＢＰＦ６，７の通過域の中心周波
数ｆｉ、ｆｚが制御信号（クロック周波数）Ｆに対して
直線的な関係にあれば、第３図（ｂ）に示すような状態
のときのプリアンプ４出力の中心周波数ｆ、をＢＰＦ６
．７の制御信号Ｆ（＝Ｆ＋）を基に、そのときのＢＰＦ
６．７の中心周波数ｆｌｏｐ　ｆ２０から検出できる。

このように制御信号によって通過域を制御できるＢＰＦ
６．７にはレチコン社製Ｒ５６０５などがあり、このＲ
５６０５は内部に２個のＢＰＦをもったモノリシックＩ
Ｃであって、制御信号としてクロック周波数Ｆを変化さ
せることにより、２個のＢＰＦの通過域を連動させて任
意に変化させることができる。

つぎに第１図（第２図）の信号処理部５の各部動作を説
明する。プリアンプ４の出力信号は上記の動作原理で示
したＢＰＦ６．７（Ｒ５６０５使用）により、各通過域
の周波数成分が抽出され、各ＢＰＦ６．７の出力は検波
器（絶対値回路）８，９により絶対値信号に変化される
。これらの絶対値信号の差電圧を差動増幅器１０により
求め、この差電圧Ｖを電圧制御発振器Ｖ／Ｆｉｌに入力
して、上記ＢＰＦ６，７を制御するためのクロック信号
（制御信号）Ｆを発生させる。このような制御系により
スイッチ１３（接点ａ側）を介したクロック信号Ｆによ
り、ＢＰＦ６．７の出力レベルが常に等しくなるように
制御され、このときスイッチ１４　（接点ａ側）を介し
て出力されるクロック周波数Ｆを検出することにより、
上記第３図（ｃ）の関係を基にプリアンプ４の中心周波
数ｆＯを求めることができ。

この中心周波数ｆ、に係数を掛けて対地速度（車速）を
検出できる。しかし対地速度が零になるとプリアンプ４
からの出力がなくなるので、制御系が不安定になる。そ
こでこれを改善するため、零判定器１２とスイッチ１３
．１４とスイープ発振器１５を付加している。これによ
り零判定器１２は検波器８゜９の出力があらかじめ設定
された値より小さくなると対地速度を零と判定し、スイ
ッチ１３．１４を接点す側に切り換えることにより信号
処理部５の出力（クロック周波数）Ｆは零となると同時
に、ＢＰＦ６，７の制御信号はスイープ発振器１５の出
力となってＢＰＦ６．７の通過域は高周波から低周波あ
るいは低周波から高周波の周波数に走査される。

このようにして本実施例による対地速度センサは安定か
つ精度よく空間フィルタのプリアンプ出力の中心周波数
を検出するとにより、対地速度（車速）を安定かつ高精
度に検出できる。

第４図は第２図の信号処理部５の他の実施例の詳細ブロ
ック図である。第４図において、第１図と同一符号は相
当部分を示し、６，７はＢＰＦ。

８．９は検波器（絶対値回路）、１６はＣＰＵ　（中央
処理装置）、１７はプログラマブル発振器である。

この構成で、第２図のプリアンプ４の出力信号はＢＰＦ
６．７により各通過域の周波数成分が抽出され、そのＢ
ＰＦ６．７の出力は検波器８，９により各絶対値信号ｏ
ｕｔ　１　、２に変換される。この絶対値信号ｏｕｔ　
１　、２はＣＰＵ１６に入力し、ＣＰＵ１６によりその
差に応じてプログラマブル発振器１７の発振周波数Ｆを
制御することにより、プログラマブル発振器１７の出力
をＢＰＦ６．７の制御信号Ｆとして与え、ＢＰＦ６．７
の通過域を制御するとともに、対地速度（車速）■を算
出する。

第５図は第４図のＣＰＵ１６の制御フロー図である。第
４図のＣＰＵ１６の制御処理を第５図により説明する。

まずステップ５００で検波器８，９の絶対値信号ｏｕｔ
ｌ、２をＣＰＵ１６に取り込み、ステップ５０１．５０
２で各絶対値信号ｏｕｔＬ＊２を基準値Ｒｅｆと比較し
て大小判定を行なう。この結果で絶対値信号ｏｕｔ　１
または２が基準値Ｒｅｆより小さければ、ステップ５０
３．５０４で第１図と同様に対地速度（車速）■を零と
判定するとともに、プログラマブル発振器１７の発振周
波数を走査する。また絶対値信号ｏｕｔｌ、２が基準値
Ｒｅｆより大きい場合には、ステップ５０５で絶対値信
号ｏｕｔｌ、２を比較して大小判定を行なう。この結果
で絶対値信号ｏｕｔ１がｏｕｔ　２より大きい場合には
、ステップ５０６でプログラマブル発振器１７の発振周
波数Ｆを低くしてＢＰＦ６．７の通過域を低周波数方向
に移動する。

逆に絶対値信号ｏｕｔ　２がｏｕｔ　ｌより大きい場合
には、ステップ５０７でプログラマブル発振器１７の発
振周波数Ｆを高くしてＢＰＦ６．７の通過域を高周波数
方向に移動する。こうして絶対値信号ｏｕｔ　１　、２
が等しくなった場合には、ステップ５０８．５０９でそ
のときのプログラマブル発振器１７の発振周波数Ｆから
第１図と同様にしてプリアンプ４の出力の中心周波数ｆ
Ｏを検出し、この中心周波数ｆＯに定数ｋを掛けて対地
速度（車速）Ｖを算出し、速度値Ｖを出力する。以上の
動作を繰り返すことにより。

ＢＰＦ６．７の出力レベルを常に等しくして連続的に対
地速度■の検出を行ない出力する。

第６図は第２図の信号処理部５のさらに他の実施例の詳
細ブロック図である。第６図において。

第１図と同一符号は相当部分を示し、１８はＢＰＦ６．
７の通過域の中央に通過域をもつバンドパスフィルタ、
１９はＦ／Ｖ変換器である。この構成で、ＢＰＦ６，７
．検波器８，９、差動増幅器１０．電圧制御発振器１１
、零判定器１２、スイッチ１３．およびスイープ発振器
１５は第１図と同様に動作する。

これによりＢＰＦ６．７は常に第３図（ｂ）に示したよ
うにＢＰＦ６，７の通過域の中央にプリアンプ４出力の
中心周波数ｆＯがあるような状態を保つ。ここで新たに
ＢＰＦ６．７の通過域間の中央に通過域をもつようなり
ＰＦ１８を設け、これにもプリアンプ４の出力を入力す
るとともに、電圧制御発振器１１のクロック信号Ｆを制
御信号として与える。これによりＢＰＦ１８は常にプリ
アンプ４出力の中心周波数ｆ、に一致した通過域をもつ
ことになるため、ＢＰＦ１８の出力は非常にＳ／Ｎ比の
高い信号となる。つまりＢＰＦ１８の出力は正弦波に近
い信号となって簡単な方法で周波数計測が行なえ、中心
周波数ｆＯを求めることができる。さらに本実施例では
ＢＰＦＩ８の出力をＦ／Ｖ変換鼎１９により中心周波数
ｆ、を電圧信号に変換して出力している。この出力によ
り対地速度（車速）を検出することができる。なお本発
明は対地速度（車速）の検出に限定されるものではない
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、空間フィルタのプリアンプ出力の周期
列や振幅を求める必要がなく低信号レベルにおいても高
精度に中心周波数を推定できるので安定した速度検出が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空間フィルタ応用速度検出方法お
よび装置の一実施例を示す信号処理部の詳細ブロック図
、第２図は同じく空間フィルタ応用対地速度センサのブ
ロック図、第３図（ａ）、　（ｂ）　。 （ｃ）は第１図（第２図）の動作原理図、第４図は第２
図の信号処理部の他の実施例の詳細ブロック図、第５図
は第４図の制御フロー図、第６図は第２図の信号処理部
のさらに他の実施例の詳細ブロック図である。 １・・・路面、２・・・レンズ系、３・・・空間フィル
タ機能を有する受光部、４・・・プリアンプ、５・・・
信号処理部、６，７・・・ＢＰＦ、８，９・・・検波器
（絶対値回路）、１０・・・差動増幅器、１１・・・電
圧制御発振器。 １２・・・零判定器、　１３．１４・・・スイッチ、　
１５・・・スイープ発振器、１６・・・ＣＰＵ、１７・
・・プログラマブル発振器。 １８・・・ＢＰＦ、１９・・・Ｆ／Ｖ変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定方向に移動する測定対象物からの光を空間フィ
   ルタに導き、その空間フィルタを通過した光を電気信号
   に変換してその信号の中心周波数を求め、その周波数に
   基づいて測定対象物の速度を検出する方法において、上
   記変換された電気信号から２種の特定周波数帯の信号を
   抽出し、それらの抽出した信号レベルを比較してその比
   較結果から上記２種の特定周波数帯を移動しつつそれら
   の抽出した信号レベルを等しくし、そのときの２種の特
   定周波数帯間の中央周波数から上記変換された電気信号
   の中心周波数を検出し、その検出結果に基づいて測定対
   象物の速度を検出することを特徴とする空間フィルタ応
   用速度検出方法。 ２、所定方向に移動する測定対象物からの光を空間フィ
   ルタに導き、その空間フィルタを通過した光を電気信号
   に変換してその信号の中心周波数を求め、その周波数に
   基づいて測定対象物の速度を検出する装置において、上
   記変換された電気信号を入力するとともに異なる通過域
   を持ち制御信号によりその通過域を制御できる２個のバ
   ンドパスフィルタと、それらのバンドパスフィルタの出
   力信号を絶対値信号に変換する２個の絶対値回路と、そ
   れらの絶対値回路の出力信号の差動増幅を行い上記バン
   ドパスフィルタの通過域を制御する上記制御信号を発生
   して上記絶対値回路の出力信号レベルを等しくする手段
   と、その出力信号レベルを等しくしたときの上記バンド
   パスフィルタの異なる通過域間の中央周波数から上記変
   換された電気信号の中心周波数を検出して測定対象物の
   速度を検出する手段とを備えたことを特徴とする空間フ
   ィルタ応用速度検出装置。 ３、上記２個のバンドパスフィルタの異なる通過域間の
   中央周波数付近に通過域を持ち上記制御信号により通過
   域を制御できるバンドパスフィルタと、そのバンドパス
   フィルタの出力信号から上記変換された電気信号の中心
   周波数を検出する手段とを備えたことを特徴とする請求
   項２記載の空間フィルタ応用速度検出装置。 ４、上記絶対値回路の出力信号レベルをあらかじめ決め
   られた設定値と比較する手段と、比較結果でその出力信
   号レベルが設定値より小さいときには上記変換された電
   気信号の中心周波数の検出信号出力を零にする手段と、
   そのときの上記バンドパスフィルタの通過域の周波数を
   走査する制御信号を発生する手段とを備えたことを特徴
   とする請求項２または請求項３記載の空間フィルタ応用
   速度検出装置。