JPH04301585A - 路面凹凸センサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドップラレーダを用いて
車の走行時にその走行路面における凹凸の有無を検出す
るようにした路面凹凸センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の路面凹凸センサは、例
えば自動車のサスペンション制御（路面の凹凸が検出さ
れたときにはそのばね定数を変えることによってショッ
クを緩和する）などに利用されている。

【０００３】図６はかかる路面凹凸センサに用いられる
ドップラレーダの基本構成を示すもので、高周波発振器
２１からは周波数ｆｏ　の送信波がサーキュレータ２２
（電波の方向を制御する）を介してアンテナ１から前方
路面に対して送信される。該送信された電波は該路面上
で乱反射され、その一部が該アンテナ１により受信され
る。この際の受信電波の周波数は、車が前方に走行して
いることによりドップラシフトされ、（ｆｏ　＋ｆｄ　
）となる。 そして該ドップラシフトされた周波数（ｆｏ　＋ｆｄ　
）の受信電波は上記サーキュレータ２２を経てミキサ２
３側に送り込まれる。一方、上記発振器２１から送信さ
れる周波数ｆｏ　の送信波の１部も上記サーキュレータ
２２を経て該ミキサ２３側に回り込むため、これを基準
信号として該ミキサ２３において上記受信電波とミキシ
ング（周波数混合）がなされ、それらの周波数差（すな
わち周波数がｆｄ　の）ドップラ信号がその出力端子２
４からとり出される。

【０００４】そして従来技術においては、かかるドップ
ラレーダの送信波が走行路面上における凹凸に当った時
は、平坦路面に当った時に比し、該レーダで受信される
反射波（換言すればドップラ信号）のレベルが増加する
ことを利用し、該レベルの判定のみによって該凹凸の有
無が検出されていた。

【０００５】しかしながら後述するように該ドップラ信
号は、平坦路面を走行している時にもある範囲での振幅
変動（レベルのうねり）を生ずる。一方、路面の凹凸に
は高速道路の継ぎ目や段差、踏み切り等多くの種類があ
るため、すべての凹凸（特に小さな凹凸）を確実に検出
するのは困難であるという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決するためになされたもので、上述したようなドップ
ラ信号のレベル判定と併せて、平坦路面走行時と凹凸路
面走行時とにおける該ドップラ信号レベル変化のパター
ンのちがいを分析し、該パターンの判定を行うことによ
って、該凹凸検出の感度を向上させるようにしたもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明によれば、車の走行中にドップラレーダから
送信される送信波と走行路面からの反射波とをミキシン
グしてえられるドップラ信号のレベルを判定する手段と
、該ドップラ信号を周波数解析してそのレベルパターン
を判定する手段とをそなえ、該レベルの判定と該レベル
パターンの判定とによって、該走行路面における凹凸の
有無を検出することを特徴とする路面凹凸センサが提供
される。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、該路面上に凹凸があるとき
は、該ドップラ信号のレベルが増加するために該レベル
判定によって比較的大きな凹凸の検出がなされるととも
に、該ドップラ信号のレベルパターンが、路面上の凹凸
の有無に関係なく現れる一定のパターンと、該路面上に
凹凸がある場合にのみ現れる別個のパターン（後述する
ように車速に応じて変化する）とにより構成されるため
、該パターンの判定を併用することにより、該凹凸の有
無を高感度に検出することができる。

【０００９】

【実施例】図４は、車が平坦路面上を走行する場合に受
信されるドップラ信号のレベル変化を示すもので、図４
（Ｂ）に示されるように、車速（厳密には車の対地速度
であるが車にスリップがなければ車速に等しくなる）Ｖ
で移動するレーダアンテナ１（該アンテナ１の路面Ｇに
対する取付角をθ０　とする）から、アンテナビーム幅
Δθの角度範囲に亘って送信周波数ｆｏ　の電波が路面
Ｇに向って送信され、該送信電波が該路面Ｇで乱反射さ
れその１部が該アンテナ１で受信され、該レーダ内で上
述したようなミキシングがなされて該ドップラ信号がえ
られる。

【００１０】この場合、上述したように該アンテナ１の
取付角がθ０　であることから、該ドップラ信号の周波
数は上記車速Ｖと　ｃｏｓθ０の積に比例することにな
るが、実際には該アンテナビーム幅がΔθだけひろがっ
ているため、結局該ドップラ信号の周波数は、（２Ｖ／
Ｃ）ｆｏ　ｃｏｓ　（θ０　−Δθ／２）から（２Ｖ／
Ｃ）ｆｏ　ｃｏｓ（θ０　＋Δθ／２）の範囲でひろが
ることになる。なおここでＣは電磁波の速度である。

【００１１】この周波数の僅か異なる（上記Δθは比較
的小さな値である）信号同志が上記ミキサ２３において
合成される結果、うなり現象を生じて、該ミキサから出
力されるドップラ信号ｆｄ　は図４（Ａ）に示されるよ
うな振幅変調波となり、その変調周波数（該うねりの周
波数）は、該Δθが小さいほど小さくなる。換言すれば
図４（Ａ）に示すように、該変調周波数の周期（該ドッ
プラ信号ｆｄ　のレベル変化の周期）Ｔは、上記アンテ
ナビーム幅Δθに逆比例する。このようにして車が平坦
路面上を走行している時は、該ドップラ信号は、そのア
ンテナビーム幅Δθによって決る所定の周期Ｔでその振
幅が増減（変動）する。

【００１２】一方、図５は車が凹凸路面上を走行する場
合に受信されるドップラ信号のレベル変化を示すもので
、図５（Ｂ）に示されるように凹凸Ｐを有する路面Ｇ上
を車速Ｖで移動するレーダアンテナ１から上述したのと
同様の条件で送信電波が該路面Ｇに向って送信された場
合に、上述したようなミキシングによって該ドップラ信
号がえられる。

【００１３】そしてこの場合には図５（Ａ）に示される
ように、該アンテナから送出されるアンテナビームが該
凹凸Ｐに当ってからはずれるまでの間、該凹凸から強い
レベルの反射波が戻ってくるため、該ドップラ信号の信
号レベルは該車速Ｖに比例してその立上りが急峻になる
。すなわち図５（Ａ）で、Ｒとして示される範囲が該凹
凸を検出している範囲であり、それ以外の領域では上述
したようにその信号レベルが上記周期Ｔで規則的に変動
しているのに対し、該Ｒで示される範囲（凹凸を検出し
ている範囲）では、該車速Ｖが大きい場合、該レベルの
立上り（および立下り）が急峻になる（したがってその
立上りから立下りまでの時間が短かくなる）とともにそ
のピーク値が増大する。一方、該車速Ｖが小さい場合に
は、該Ｒで示される範囲（凹凸を検出している範囲）の
レベル変化がなだらかになる（そのピーク値の両側の立
上り時間および立下り時間が長くなる）。

【００１４】このように車が平坦路面上を走行する時と
凹凸路面上を走行する時とで、該ドップラ信号のレベル
変化のパターンが相違することに着目し、本発明では該
レベルパターンの相違を、例えばＦＦＴ（高速フーリエ
変換）処理等による周波数解析を行うことによって判定
し、これをもとにして該走行路面上の凹凸の有無を感度
よく検出しうるようにされている。

【００１５】図１は本発明の１実施例としての路面凹凸
センサの回路構成を示すもので、１は上記レーダアンテ
ナ、２はドップラレーダである。該ドップラレーダ２か
ら出力された上記ドップラ信号は、次いで包絡線検波器
３により包絡線検波される。４はロウパスフィルタであ
り、これにより該包絡線検波された信号が平均化され、
更に増巾器５で適宜増巾されることにより所定のしきい
値レベルＴＨが設定され、該しきい値レベルＴＨがコン
パレータＣＯＭＰの例えば−側入力端子に入力される。 一方、該コンパレータＣＯＭＰの例えば＋側入力端子に
は該包絡線検波された信号がそのまま入力され、該コン
パレータＣＯＭＰによって上記しきい値レベルＴＨと比
較することにより、該ドップラ信号のレベル判定がなさ
れる。

【００１６】一方、該包絡線検波された信号はＡ／Ｄ変
換器６によりデジタル値に変換され、バスクを介して専
用のプロセッサとしてのＤＳＰ（デジタル信号処理プロ
セッサ）９において、例えば上記ＦＦＴ処理（高速フー
リエ変換処理）等による周波数解析がなされ、マイクロ
コンピュータ８を介して該周波数解析をもとにした該レ
ベルパターンの判定がなされる。そして該レベルパター
ンの判定結果を上記レベル判定の結果とともにオア回路
１０に通して、該凹凸の有無に関する総合判定がなされ
る。

【００１７】図３は平坦路面走行時と凹凸路面走行時と
において、それぞれ受信される上記ドップラ信号を包絡
線検波してえられる信号の周波数分布状態を示すもので
、Ｐは上記路面上の凹凸の有無に関係なく現れる一定の
パターンであって、上述したようにその中心周波数ｆは
上記アンテナビーム幅Δθによって決り、該Δθに比例
する。ＰＨ　は、車速大の状態で上記凹凸路面上を走行
する時に現れる別のパターンであって、上述したように
該ドップラ信号のレベル変化が該凹凸検出時に急峻にな
ることにより、該パターンＰより高い周波数分布を有す
る。すなわち車速大の状態で凹凸路面上を走行する時に
は、上記パターンＰとともに上記別のパターンＰＨ　が
現れる。

【００１８】一方、ＰＬ　は車速小の状態で上記凹凸路
面上を走行する時に現れる更に別のパターンであって、
上述したように該ドップラ信号のレベル変化が該凹凸検
出時になだらかとなることにより、該パターンＰより低
い周波数分布を有する。すなわち車速小の状態で凹凸路
面上を走行する時には、上記パターンＰとともに上記別
のパターンＰＬ　が現れる。したがってかかるレベルパ
ターンの相違を上記周波数解析によって判定し、これに
より上記凹凸の有無を高感度で検出することができる。

【００１９】図２は上記図１に示される路面凹凸センサ
を用いてサスペンション制御を行う場合の動作手順をフ
ローチャートで示すもので、ステップ１では上述したよ
うに上記ドップラ信号を包絡線検波してえられる信号の
レベルが読込まれ、ステップ２で上記レベル判定による
凹凸検出がなされる。すなわち該読込まれたレベルが上
記所定のしきい値レベルＴＨと比較され、該読込まれた
レベルが該ＴＨより大であればステップ６で凹凸ありと
される。このようにして比較的大きい凹凸の存在が検出
される。なおこの際、該しきい値レベルＴＨを比較的高
めに設定しておくことも可能である。

【００２０】次に該ステップ２で該読込まれたレベルが
該ＴＨより小であればステップ３に進み、上記ＦＦＴ処
理などによる周波数解析がなされる。そしてその周波数
解析の結果にもとづいてステップ４において、その周波
数分析が（Ｋ・Δθ＋ε）と（Ｋ・Δθ−ε）の範囲に
あるか否か（ただし、Ｋは比例定数、Δθは上記アンテ
ナビーム幅、εは許容誤差を示す）が判断される。そし
てイエスであればステップ５で凹凸なしと判断され、一
方ノウであれば（すなわち上記周波数範囲以外に別の周
波数分布があれば）、ステップ６に進んで凹凸ありと判
定され、このようにして上記周波数解析にもとづくレベ
ルパターンの判定による凹凸検出がなされる。そして該
ステップ５および６における凹凸有無の検出結果にもと
づいて、ステップ７で所定のサスペンション制御がなさ
れる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、平坦路面走行時と凹凸
路面走行時とにおける、ドップラ信号レベル変化のパタ
ーンのちがいを判定することによって、走行路面におけ
る凹凸の有無を高感度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例としての路面凹凸センサの回
路構成図である。

【図２】図１に示されるセンサを用いてサスペンション
制御を行う場合の動作手順をフローチャートで示す図で
ある。

【図３】平坦路面走行時と凹凸路面走行時とで受信され
るドップラ信号の周波数分布が相違する状態を示す図で
ある。

【図４】平坦路面上を走行する場合に受信されるドップ
ラ信号のレベル変化を示す図である。

【図５】凹凸路面上を走行する場合に受信されるドップ
ラ信号のレベル変化を示す図である。

【図６】ドップラレーダの基本構成を示す図である。

【符号の説明】

１…レーダアンテナ ２…ドップラレーダ ３…包絡線検波器 ４…ロウパスフィルタ ＣＯＭＰ…コンパレータ ６…Ａ／Ｄ変換器 ８…マイクロコンピュータ ９…ＤＳＰ（デジタル信号処理プロセッサ）１０…オア
回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　車の走行中にドップラレーダから送信
   される送信波と走行路面からの反射波とをミキシングし
   てえられるドップラ信号のレベルを判定する手段と、該
   ドップラ信号を周波数解析してそのレベルパターンを判
   定する手段とをそなえ、該レベルの判定と該レベルパタ
   ーンの判定とによって、該走行路面における凹凸の有無
   を検出することを特徴とする路面凹凸センサ。