JPH03269388A - 車載用多目的超音波計測装置 - Google Patents

車載用多目的超音波計測装置

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JPH03269388A
JPH03269388A JP2071295A JP7129590A JPH03269388A JP H03269388 A JPH03269388 A JP H03269388A JP 2071295 A JP2071295 A JP 2071295A JP 7129590 A JP7129590 A JP 7129590A JP H03269388 A JPH03269388 A JP H03269388A
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    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0165—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input to an external condition, e.g. rough road surface, side wind

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車等の横滑り防止器、サスペンション制御
器等に供される計測値（データ）を得る車載用多目的超
音波計測装置に関する。
−層詳細には、一つの素子あるいは一組の送受信素子か
らなる送受波器から車両の前方向、さらには前後方向の
路面に角度を有して放射した超音波と反射信号とから路
面までの直線距離を検出する。さらに反射波の信号のレ
ベルから車両前方の路面の突起等の状況を検出し、また
、反射波が路面から帰来する時間における直線距離と超
音波の放射角度とから車高を算出し、かつ得られるドツ
プラ周波数をもとに車速を算出することにより、比較的
簡素な構成のもとに、車両の走行時の前方路面の突起等
の状況が検出され、ここでの検出値をもとにサスペンシ
ョンの走行時の予測制御が可能となり、かつ車高ならび
に車速が高精度に得られるようにしたものである。
［従来の技術］ 近時、自動車の高性能化の要望に対応して、周知の横滑
り防止器、サスペンション制御器等が採用されつつある
。この場合、超音波計測装置等が多用されており、路面
の突起等の検出と、車高ならびに車速が検出され、ここ
での検出航が横滑り防止器、サスペンション制御器等に
供される。
前記の超音波計測装置において、路面状況の検出は車両
に装着さ１れた送受波器から超音波が放射される路面ま
での距離を測定して車高を検出し、ここで車高が一定の
場合に路面が平坦であり、また変動が大きい場合に路面
に凸凹や突起物を有していると判定して、これにもとづ
いて路面情報信号を送出する。
車高は放射された超音波が路面で反射されて帰来する時
間をもとに検出し、これにもとづいて車高情報信号を送
出している。
車速はタイヤあるいはトランスミッションギアの回転数
を検出して、これにもとづいて車速情報信号が送出され
る。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来の技術に係る計測装置におい
ては、主に車両直下の路面の突起等の状況の検出が行わ
れており、車両前方の突起等の状況を予め検出すること
ができない。このためサスペンション制御器における走
行時の前方の路面に対応した予測制御は困難である。さ
らに車速の検出を行うための送受波器と、車高を算出す
る検出／計測部等が個別に必要となり、このためコスト
増を招き、さらに車体における、殊に、送受波器の取り
付は位置の自由度が得られ難い。また、車速の検出を行
う際に、タイヤのスリップ等で正確な計測値が得られな
い場合を生起する等々の欠点を有している。
本発明は係る点に鑑みてなされ、その目的とするところ
は、一つの素子あるいは一組の送受信素子からなる送受
波器を用い、比較的簡素な構成のもとに車両の走行時の
前方路面の突起等全検出し、ここでの検出値をもとにサ
スペンションの走行時における予測制御が可能となり、
かつ車高ならびに車速か高精度に検出される車載用多目
的超音波計測装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明の車載用多目的超
音波計測装置は、 超音波を出力する送信手段と、 車体に配設され、車体前方向の路面に放射角度を有して
前記超音波を放射し、かつ反射波に係る受信信号を導出
する一つの素子あるいは一組の送受信素子からなる送受
波器と、 放射される超音波と路面の突起に係る反射波との時間差
をもとに突起と送受波器との間の距離を検出し、かつ受
信信号のレベルをもとに車体前方向の路面の突起の有無
ならびに突起の大きさを検出する突起検出手段と、 放射される超音波と路面の突起に係る反射波との時間を
もとに得られる直線距離と超音波の放射角度とから路面
までの直下の距離を検出する車高検出手段と、 放射される超音波と路面等にに係る反射波とに係るドツ
プラ周波数をもとに速度を検出する車速検出手段と、 を備えることを特徴とする。
［作用］ 上記の構成においては、送受波器から車両の前方向ある
いは前後方向の路面に角度を有して超音波が放射される
。そして放射される超音波と路面の突起の反射波に係る
受信信号から突起までの時間が計測される。さらに路面
の突起の反射波に係る信号のレベル、例えば、闇値との
比較において、車両前方の路面の突起等の有無、および
その大きさが検出される。さらに反射波が路面から帰来
する時間における直線距離と超音波の放射角度とから車
高を算出し、かつ得られるドツプラ周波数をもとに車速
が算出される。
さらに、車体の前後方向に等しい放射角度を有して超音
波が放射され、夫々の反射波に係る受信信号のドツプラ
周波数を検出し、差のドツプラ周波数を求めて、車体の
垂直速度成分が打ち消された車速か算出される。
これにより、車両の走行時の前方路面の突起等に係る状
況が検出され、かつ車高ならびに車速が高精度に得られ
る。
［実施例］ 次に、本発明に係る車載用多目的超音波計測装置の実施
例を、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第１図は構成を示すブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）
、（Ｃ）、（ｄ）は振動子と路面間距離の検出に係る動
作説明に供される図、第３図はドツプラ周波数に係る動
作説明に供される図、第４図はペアビームのドツプラ周
波数検出に係る動作説明に供される図である。
先ず、構成を説明する。
第１図において、角度θで超音波を路面Ｍに放射する送
受波器１０が車体（図示せず）の前部に設けられている
。この送受波器１０は一つの振動子（素子）あるいは−
組の送受信振動子で構成されている。
さらに信号処理部１２には発振器１４と、分周器１６と
、バースト波発生器１８と、電力増幅器２０と、送受信
切換器２２とを有している。
さらに路面Ｍ１突起物Ｍａからの反射波を送受波器１０
で受信し、ここから導出される受信信号が送受信切換器
２２を介して入力される受信増幅器２４と、エンベロー
プ検波器２６と、微分比較器２７と、路面Ｍの突起の状
態を示す突起情報信号Ｄｓを創出するマイクロプロセッ
サ（ＭＰＵ）等の時間／距離変換部２８とが設けられて
いる。
さらに、ＰＬＬ回路３０と、車速情報信号ＶＳを導出す
るＦ−Ｖ変換器３２とが備えられている。
また、車高情報信号Ｈｓを導出するマイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）等の直距離／高さ演算部３４とを有している
。
なお、符号３６はサーミスタ等の感温素子を示す。
次に、上記の構成における動作を説明する。
発振器１４で発振した主周波数発振信号Ｓａは分周器１
６に人力されて分周信号ｆ。が導出される。分周信号ｆ
。はバースト波発生器１８に入力されてバースト波信号
ｓｂが生成され、０ 続いて、電力増幅器２０で電力増幅される。この後、送
受信切換器２２を介して送受波器ＩＯに入力される。こ
の送受波器１０から角度θの傾斜で超音波パルスＰｔが
路面Ｍに対して放射される。
ここで路面Ｍからの反射波Ｐｒは送受波器ＩＯで受波さ
れ、ここから導出される受信信号が送受信切換器２２を
経て受信増幅器２４に人力される。この受信増幅器２４
では車体の上下変動による送受波器１０と路面Ｍ間で生
起する反射波Ｐｒの音波伝播距離にもとづく振幅の減衰
（特性）を補正するためＳＴＣが行われて適当なレベル
に増幅された増幅受信信号Ｓｉが導出される。続いて、
エンベロープ検波器２６から包絡線成分の検波信号Ｓｄ
が導出される。
この検波信号Ｓｄは微分比較器２７に人力され、続いて
、時間／距離変換部２８から路面Ｍの突起物Ｍａ等の状
態を示す突起情報信号Ｄｓが導出される。
ここで突起情報信号Ｄｓの検出について、第２図を用い
て詳細に説明する。
第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）において、縦軸
は振幅、横軸は時間軸である。
第２図（ａ）はバースト波信号ｓｂが送受波器１０から
放射される超音波パルスＰｔであり、ここではパルスＰ
ｓのみを示す。第２図（ｂ）は反射波Ｐｒである。ここ
で符号Ｐｓａは前記パルスＰｓに対応した、例えば、送
受信切換器２２を漏洩した受信パルスである。符号Ｐｒ
ａは路面Ｍの突起物Ｍａからの反射波の信号であり、さ
らに符号Ｐｒｂは路面Ｍからの反射波に係る信号を示す
。第２図（Ｃ）は検波信号Ｓｄであり、この検波信号Ｓ
ｄは微分比較器２７で微分されて第２図（ｄ）に示すよ
うに閾値信号Ｖ□を越えた信号部分であるスパイク信号
Ｓｃが時間／距離変換部２８に入力される。この閾値信
号■１を越えた信号の有無を、例えば、量子化の後のデ
ジタル演算信号処理で路面Ｍの突起物Ｍａ等の大きさを
検出し、同時にその有無が検知される。
さらに、第２図（ｄ）に示されるように、受信パル１ ２ スＰｓａと反射波Ｐｒａの夫々の前縁部間の時間ｔｄを
、高速クロックで計数することにより、距離ｄが算出さ
れる。このようにして得られる突起情報信号ＤＳは車両
のサスペンション制御器（図示せず）に供されて、走行
時の予測制御が行われる。
次に、車高Ｈを示す車高情報信号Ｈｓの導出について説
明する。
先ず、直距離／高さ演算部３４では前記時間／距離変換
部２８での信号処理と同様にして路面Ｍの突起物Ｍａま
での距離ｄが演算される。
そして、予め判明している送受波器１０の角度θから車
高Ｈを次式で求める。
）（＝ｄ　　ｓｉｎθ ・・・（１） この演算結果が直距離／高さ演算部３４から車高情報信
号Ｈｓとして出力される。
このようにして得られるこの車高情報信号Ｈ５は、例え
ば、前記の突起情報信号Ｄｓとともに車両のサスペンシ
ョン制御器（図示せず）に供されて、走行時のサスペン
ションに係る予測制御が行われる。
さらに、車速Ｖ示ず車速情報信号ＶＳの導出について第
３図を用いて説明する。
送受波器１０から路面Ｍに向かって角度θで超音波パル
スＰｔ（分周信号ｆｏは周波数ｆ。
ａとする）が反射されると、路面Ｍからの反射波Ｐｒの
周波数成分は、 ｆＯ±ｆｄ　　　　　　　　　　・・・（２）（ｒ、ｔ
　　：ドップラ周波数） で表される。
但し、送受波器１０が第３図の矢印方向Ｋに速度Ｖで進
行すると、ドツプラ周波数ｆｄは周知のように、 ■３ ４ で表される。すなわち、ドツプラ周波数ｆ、をを検出す
ることによって車の速度Ｖを検出できる。
ここでは反射波Ｐｒの式（２）で示される周波数成分（
ｆｏｔｈｆｄ）および分周信号ｆ。をもとにしてＰＬＬ
回路３０のフェイズ・ロック・ループの出力信号として
式（３）で周波数成分±ｆｄ（極性は矢印方向にの進行
方向で定まる）を得る。
そして、Ｆ−Ｖ変換器３２で周波数成分±ｆ、を電圧値
に変換し、ここで車速Ｖ示す車速情報信号ＶＳが導出さ
れる。フェイズ・ロック・ループの動作は周知のため省
略する。
このようにして得られる車速情報信号Ｖｓは極めて応答
性が向上した正確な値である。
なお、時間／距離変換部２８．１’−Ｖ変換器３２、直
距離／高さ演算部３４では感温素子３６から得られた温
度情報（信号）により、周知の超音波の温度による音速
変化の補正、すなわら、超音波パルスＰｔ、反射波Ｐｒ
の距離ｄに係る音速の補正が行われる。
次に、上記の実施例では角度θに傾斜した送受波器１０
が設けられ、一方向に超音波パルスＰｔが路面Ｍに対し
て放射されている。そして、路面Ｍからの反射波Ｐｒを
受信する。この場合、車体への送受波器ＩＯの取り付け
の際、また、車体が傾いている場合にヒールやトリムが
生起すると、これによる速度誤差が増大する。
このような速度誤差が改善されるペアビーム方式を第４
図に示す。
本ペアビーム方式は、同図に示すように、車両の前後方
向（二方向）に超音波パルスＰ　ｍ　ａ　。
Ｐｍｂを送受信する。ここで送受波器１１の水平速度を
Ｖ１垂垂直度をＵとすると、ビームＮ１に対するドツプ
ラ周波数ｆｄｌは、 となり、同じくじ一ムＮ２に対して、 ５ ６ し ・・・（５） となる（Ｃ：音速、ｆｏ　二発射周波数、θ１、θ２　
：音波発射角度）。
θ θ２とすると、ペアビーム方式では、 し ・・・（６） となり、垂直速度Ｕは打ち消され、誤差は生じない。
一方、トリムまたはヒールによって、いま、Ｎ１がδだ
け傾いた場合は、 し であるドツプラ周波数が得られる。その誤差は、（％） １００　　Ｘ　（ｃｏｓδ−ｔａｎ　Ｏｓｉｎδ−１）
・・・〔８） となる。
ペアビームの場合はビームＮ２もδだけ傾いたとしてド
ツプラ周波数を求めればよく、し で表され、誤差ＥＩ２は Ｅ、２（％）　　−１００Ｘ（ｃｏｓδ−１）　　　　
　・Ｑ。
で表される。両者に角度θおよびδを導入して求めれば
明らかなように、ロール、ピッチによる誤差は改善され
ないが、本ペアビーム方式では著しく誤差が少なくなる
。
このように車体が路面Ｍの状態で上下に揺れ、すなわち
、第４図に示される垂直速度（Ｕ）に係る垂直成分が発
生しても、これに起因する速度Ｖに誤差は生起しない。
また、送受波器１０の取り付けの角度θや車両の走行状
態によりヒルやトリム角を有していても前記の一つの送
受波器１０を用いた場合に比較して、その誤差７ ８ は極めて少なくなる。本ペアビーム方式では、容易に理
解されるように２系統の送受波器１１ならびに受信処理
系が配設される。
なお、上記の実施例では、例えば、一つの振動子あるい
は一組の送受信振動子が同一筐体に配設される送受波器
１０．１１を用いることなく、送信と受信の振動子を離
間した位置に別個に配設した送受波器を採用して、前記
と同様に信号処理を行い、前記と同様の作用効果を得る
こと、さらに、バースト波信号ｓｂを生皮して超音波パ
ルスＰｔを放射しているが、これに限定されず、例えば
、電磁波を送信して対応した周波数の受信信号処理を行
うこと、また微分比較器２７を用いず、例えば、デジタ
ル信号処理回路を用いて、前記同様の作用効果を得るこ
とも本発明に含まれる。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明の車載用多目的超
音波計測装置によれば、送受波器から車両の前方向ある
いは前後方向の路面に角度を有して超音波が放射され、
そして反射波に係る受信信号から路面までの直線距離が
得られる。
さらに路面の突起物の反射波に係る信号のレベル、例え
ば、閾値との比較において、車両前方の路面の突起等の
有無、およびその大きさが検出される。さらに反射波が
路面から帰来する時間における直線距離と超音波の放射
角度とから車高を算出し、かつ得られるドツプラ周波数
をもとに車速が算出される。
さらに、車体の前後方向に等しい放射角度を有して超音
波が放射され、夫々の反射波に係る受信信号のドツプラ
周波数を検出し、差のドツプラ周波数を求めて、車体の
垂直速度成分が打ち消された車速が得られることを特徴
としている。
これにより、一つの素子あるいは一組の送受信素子から
なる送受波器を用い、比較的簡素な構成のもとに車両の
走行時の前方路面の突起等が検出され、ここでの検出値
をもとにサスペン９ ０ ジョンの走行時における予測制御が可能となり、かつ車
高ならびに車速か高精度に得られる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る車載用多目的超音波計測装置の一
実施例の構成を示すブロック図、第２図は第１図に示さ
れる実施例の振動子と路面間距離の検出に係る動作説明
に供される図、第３図は第１図に示される実施例のドツ
プラ周波数に係る動作の時間軸上の波形を示す図、第４
図は第１図に示される実施例のペアビームのドツプラ周
波数検出に係る動作説明に供される図である。 ２８・・・時間／距離変換部　　３０・・・Ｐ　Ｌ　Ｌ
回路３２・・・Ｆ−Ｖ変換器 ３４・・・直距離／高さ演算部 ３６・・・感温素子 Ｄｓ・・・突起情報信号 ｆ、・・・分周信号 Ｈｓ・・・車高情報信号 Ｍ・・・路面　　　　　　　　　Ｍａ・・・突起物Ｓａ
・・・主周波数発振信号 ｓｂ・・・バースト波信号 Ｓｄ・・・検波信号 Ｓｃ・・・スパイク信号 Ｓｉ・・・増幅受信信号 Ｖｓ・・・車速情報信号 ・・・送受波器 ・・・発振器 ・・・バースト波発生器 ・・・送受信切換器 ・・・エンベロープ検波器 １２・・・信号処理部 １６・・・分周器 ２０・・・電力増幅器 ２４・・・受信増幅器 ２７・・・微分比較器 １ ２

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）超音波を出力する送信手段と、 車体に配設され、車体前方向の路面に放射角度を有して
    前記超音波を放射し、かつ反射波に係る受信信号を導出
    する一つの素子あるいは一組の送受信素子からなる送受
    波器と、 放射される超音波と路面の突起に係る反射波との時間差
    をもとに突起と送受波器との間の距離を検出し、かつ受
    信信号のレベルをもとに車体前方向の路面の突起の有無
    ならびに突起の大きさを検出する突起検出手段と、 放射される超音波と路面の突起に係る反射波との時間を
    もとに得られる直線距離と超音波の放射角度とから路面
    までの直下の距離を検出する車高検出手段と、 放射される超音波と路面等に係る反射波とに係るドップ
    ラ周波数をもとに速度を検出する車速検出手段と、 を備えることを特徴とする車載用多目的超音波計測装置
    。
  2. （２）請求項１記載の車載用多目的超音波計測装置にお
    いて、 前記突起検出手段と、車高検出手段と、車速検出手段と
    の中から二つが選択的に組み合わされたことを特徴とす
    る車載用多目的超音波計測装置。
  3. （３）請求項１記載の車載用多目的超音波計測装置にお
    いて、 送受波器は車体の前後方向に等しい放射角度を有した超
    音波を放射すべく車体に配設されるとともに、車速検出
    手段は前記送受波器で受信した超音波信号からドップラ
    周波数を検出し、さらに差のドップラ周波数を求めて車
    両の垂直速度成分を打ち消して車速を演算することを特
    徴とする車載用多目的超音波計測装置。
  4. （４）請求項１、２、３のいずれかあるいは全部に記載
    の車載用多目的超音波計測装置において、反射波に係る
    受信信号の振幅を距離に対応して補正するＳＴＣ回路と
    、 前記突起検出手段と、車高検出手段と、車速検出手段と
    の全部あるいは選択的に併設されて、周囲温度に対応し
    て超音波速度の補正を行うための補正手段と、 を備えることを特徴とする車載用多目的超音波計測装置
    。
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