JPH06230124A - 車載用超音波計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波を使用して車速以外にも車輌の状態を
検出できること。 【構成】 車輌１００の進行方向に平行し、路面に対し
て所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射波
を受波する左車輪側に配設した左側超音波送受波器ＴＲ
L と、左側超音波送受波器ＴＲL と車輌１００の幅方向
に所定距離だけ離し、かつ、車輌１００の進行方向に略
同位置とし、車輌１００の進行方向に平行し、路面に対
して所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射
波を受波する右車輪側に配設した右側超音波送受波器Ｔ
ＲR と、左側超音波送受波器ＴＲL及び右側超音波送受
波器ＴＲR で得られた速度ベクトルにより車輌１００の
車輪速度を演算する左側超音波送受波器ＴＲL により直
接車輌速度を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に積載されて、
ナビゲーションシステム、車速検出装置、横滑り防止装
置、ＡＢＳ装置、サスペンション装置、遠心力検出装
置、ヨー角、ヨーレート検出装置等の各種速度情報を使
用する計測装置に関するもので、特に、車輌に積載した
超音波を利用する車載用超音波計測装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の超音波を使用した速度計測装置
としては、実開昭５７−６８５７４号公報に掲載の技術
がある。この公報に掲載の技術は、別体となった送波器
から連続的に超音波を送波し、反射体から反射して得ら
れる受波を連続受信し、送波と受波の差分でドプラー周
波数を検出するものであり、現在では周知の技術となっ
ている。

【０００３】また、この種の超音波を使用した速度計測
装置としては、特開昭５９−２０３９７３号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、前記公報の技
術と同様、別体となった送波器と受波器とを有し、特
に、受波器を２台とし、車体の上下振動、ノーズアッ
プ、ノーズダウンによる誤差を軽減するものである。

【０００４】そして、この種の超音波を使用した速度計
測装置としては、特開昭５８−３９９７１号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、超音波をパル
ス状に送波し、反射して受波される時点でパルス幅に対
応した受信ゲートを開き、受信波の所定波長分の時間を
計測することで、ドプラーシフト量を求め、車速を計測
するものである。

【０００５】更に、この種の車載用超音波計測装置とし
ては、特開平３−２６９３８８号公報に掲載の技術があ
る。

【０００６】この技術は、送受波器から車輌の前方向或
いは前後方向の路面に所定の俯角度で超音波が放射さ
れ、放射された超音波と路面の突起の反射波の受信信号
から突起までの時間を計測し、また、路面の突起の反射
波の信号レベルと所定の閾値とを比較し、車輌前方の路
面の突起等の有無及びその大きさを検出している。そし
て、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検出し、得られたドプラ
ー周波数をもとに車速を検出している。

【０００７】即ち、図９の車載用超音波計測装置の１個
の超音波送受波器ＴＲで送波及び受波する場合の動作原
理図に示すように、超音波を放射して路面に到達するま
での距離をＬ［ｍ］、その高さをＨ［ｍ］、その放射角
度をφ度とすれば、 Ｌ＝Ｈ／ｓｉｎφ ・・・・・・（１） となる。

【０００８】このときの伝搬距離に起因する損失Ｌoos
は、 Ｌoos ＝（拡散損）＋（伝搬損） ＝２０・ｌｏｇ（２・Ｌ）＋２・Ｌ・α ［dB］・・・・（２） 但し、α：減衰定数 例えば、α100KHz＝２．１［dB/m］ α200KHz＝８．５［dB/m］ で求められる。

【０００９】一方、超音波ビーム幅θ度は狭くした場合
には、送波はエネルギーが集中するため信号成分Ｓが増
加する。また、受波では等方向性雑音に対するＳ／Ｎが
向上する。

【００１０】送受波総合の利得Ｇは、 Ｇ＝（送波利得）×（受波利得） ＝｛１０・ｌｏｇ（γ／θ² ）｝×２ ・・・・・・（３） 但し、γは、ビームが回転対称の場合、γ＝３．４×１
０⁴ である。

【００１１】なお、図９の車載用超音波計測装置の動作
原理図で、間歇的に周波数ｆ［Hz］の超音波を路面に放
射して、受波した周波数ｆo ＝ｆ− dｆ［Hz］からその
ドプラー周波数 dｆ［Hz］を算出すると、 dｆ＝２ｆ（Ｖ／３．６）ｃｏｓφ／Ｃ ［Hz］・・・・・・（４） 但し、Ｖ：車速 ［Km/h］ Ｃ：音速 ［m/s ］ となる。

【００１２】特に、前記公報に掲載の技術は、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、そ
れぞれの反射波の受信信号のドプラー周波数を検出し、
その差のドプラー周波数を求めて、車体の垂直速度成分
が打消された車速を検出している。また、垂直成分のみ
を検出して車高としている。

【００１３】このようにして、超音波を用いて車輌の走
行時の前方路面の突起等が検出され、かつ、車高、車速
を検出している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
掲載の技術は、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検出し、得ら
れたドプラー周波数をもとに車速を検出するか、また
は、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、それぞれの反射波の受信信号のドプラー周波
数を検出し、その差のドプラー周波数を求めて、車体の
垂直速度成分が打ち消された車速を検出するものであ
る。

【００１５】しかし、この種の超音波を使用して車輌の
動きを測定する車載用超音波計測装置は、車速、車高等
を測定することができるものの、その車速成分を測定し
ているにもかかわらず、その使途が車速、車高等に限ら
れていた。

【００１６】そこで、超音波を使用して二次元速度によ
り車輌の状態を検出できる車載用超音波計測装置の提供
を課題とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる車載用
超音波計測装置は、車輌の進行方向に平行し、路面に対
して所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射
波を受波する左車輪側に配設した左側超音波送受波器
と、前記左側超音波送受波器と前記車輌の幅方向に所定
距離だけ離し、かつ、前記車輌の進行方向に略同位置と
し、車輌の進行方向に平行し、路面に対して所定の俯角
傾度を持って超音波を送波し、その反射波を受波する右
車輪側に配設した右側超音波送受波器とで得られた速度
ベクトルにより車輌の二次元速度を演算する。

【００１８】

【作用】この発明においては、右側超音波送受波器及び
左側超音波送受波器から得られた二次元速度により、両
車速の平均で車輌の進行方向の速度、即ち、車速または
加速度を検出し、左側超音波送受波器と右側超音波送受
波器との速度差と、その間の距離によってヨー角、ヨー
レートを得る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例の車載用超音波計測装
置について説明する。

【００２０】〈基本的原理〉図１は本発明の実施例の車
載用超音波計測装置の基本原理説明図である。

【００２１】図１において、車輌１００の進行方向に平
行し、水平面に対して俯角を４５度に設定して車輌１０
０に取付けた左側超音波送受波器ＴＲL は、２００［KH
z ］の超音波振動を所定の超音波ビーム幅で路面に送波
し、その反射波を受波するものであり、車輌１００の進
行方向に対して平行する速度ベクトルＶL を得るもので
ある。具体的には、左側超音波送受波器ＴＲL は車輌１
００の左車輪側に配設している。右側超音波送受波器Ｔ
ＲR は、左側超音波送受波器ＴＲL と同一特性を持ち、
水平面に対して俯角を４５度に設定し、所定の超音波ビ
ーム幅で超音波を路面に送波し、その反射波を受波する
ものであり、図１（ａ）に示すように、車輌１００の進
行方向に対して平行して配設した左側超音波送受波器Ｔ
ＲL の前記車輌の進行方向に平行する位置で、前記左側
超音波送受波器ＴＲL と車輌１００の幅方向に所定距離
Ｌ［ｍ］だけ離し、かつ、車輌１００の進行方向に略同
位置とし、車輌１００の進行方向に平行し、路面に対し
て４５度の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射
波を受波する右車輪側に配設したものであり、速度ベク
トルＶR を得るものである。

【００２２】これら左側超音波送受波器ＴＲL 、右側超
音波送受波器ＴＲR はそれらを取付台としての合成樹脂
製の各ベース部材Ｂにモールドして、各々一体化してい
る。そして、図１（ｂ）に示すように、ベース部材Ｂは
車輌１００の下面に取付けられている。

【００２３】ここで、車輌１００の二次元速度として進
行方向の車速Ｖは、 車速Ｖ＝（ＶR ＋ＶL ）／２ ・・・・・・・・（５） 車輌１００のヨーレートωは、車輌１００の進行方向の
左右輪速度差から ω＝（ＶR −ＶL ）／Ｌ ・・・・・・・・（６） となる。

【００２４】同様に、二次元速度の積分、微分を行なう
ことにより距離、加速度が演算でき、また、車輌１００
の回転角速度であるヨーレート等を演算することもでき
る。

【００２５】〈実施例の回路構成〉図２は本発明の実施
例の車載用超音波計測装置の回路構成図である。

【００２６】図２において、内部に８ｃｈのＡ／Ｄコン
バータを有するマイクロコンピュータ１は、内部に演算
制御に必要なＲＡＭ及びＲＯＭ及び演算部等を有してい
る公知のものであり、その内部機能説明は後述する。左
側超音波送受波器ＴＲL は２００［KHz ］の超音波振動
を所定の超音波ビーム幅で送波及び受波するものであ
る。また、送受切替回路３は左側超音波送受波器ＴＲL
から超音波振動で出力したり、受波したりする際の切替
を行なうものである。また、送受切替回路３はツェナー
ダイオードＺＤ1 がオンしたとき、コンデンサＣ1 を介
してツェナーダイオードＺＤ2 がオンし、左側超音波送
受波器ＴＲLから信号が出力され、ツェナーダイオード
ＺＤ1 がオフのとき、信号が小さくなるからツェナーダ
イオードＺＤ2 がオフし、コンデンサＣ1 とコイルＬ1
の直列共振回路を介して信号がプリアンプ４に出力され
る。

【００２７】送受切替回路３のツェナーダイオードＺＤ
1 はトランス５の二次側に直列接続されており、そのト
ランス５の一次側はスイッチングトランジスタ６によっ
て、電源を供給するように接続されている。スイッチン
グトランジスタ６は１０［MHz ］の外部発振周波数出力
を入力する分周回路７の出力による矩形波の１００［KH
z ］を入力し、間歇的に１００［KHz ］の信号でスイッ
チングトランジスタ６を開閉している。

【００２８】したがって、マイクロコンピュータ１が間
歇的な出力Ｐ1 を“１”とすると、分周回路７の出力は
スイッチングトランジスタ６をオン・オフし、トランス
５の二次側には高電圧の２００［KHz ］が発生し、それ
によって、左側超音波送受波器ＴＲL は超音波を発生す
る。

【００２９】送受切替回路３を介して検出された左側超
音波送受波器ＴＲL からの信号は、プリアンプ４で増幅
され、車速等の速度変化に対応するバンドパスフィルタ
８を介して放射した超音波の反射のみを検出し、それを
更にアンプ９で増幅してコンパレータ１０に入力して２
値化する。このコンパレータ１０の入力の一部は、受信
レベル検出回路１１に入力され、それをマイクロコンピ
ュータ１のＡ／Ｄコンバータに入力している。

【００３０】コンパレータ１０の出力信号は周波数検出
用ＰＬＬ回路１２に入力し、その出力信号としてコンパ
レータ１０の出力に比例した繰返しパルス数を出力す
る。

【００３１】詳しくは、コンパレータ１０の出力は非常
に低く、数１０［KHz ］程度の周波数であるから、これ
を速度として使用でき、短時間で得られる分解能とする
ために、周波数を逓倍する回路として使用している。ま
た、コンパレータ１０の出力は受信ゲートが開いている
時間だけ意味を持つものであるから、その間の時間信号
でもって周波数をサンプリングホールドするものであ
る。受信ゲートが閉じており、有効でないときにはＰＬ
Ｌ回路としての機能を停止させ、サンプリングホールド
した電圧を保持する。

【００３２】具体的には、出力を８分の１に分周したパ
ルスとコンパレータ１０の出力を位相差検出回路ＰＤで
比較し、その位相差をローパスフィルターＬＰＦを介し
てアナログスイッチング回路ＡＳに導き、その出力をサ
ンプリングホールド用の抵抗Ｒ及びコンデンサＣに入力
し、また、電圧制御発振回路ＶＣＯを介してマイクロコ
ンピュータ１に入力している。電圧制御発振回路ＶＣＯ
の出力は８分の１に分周する分周回路ＤＥＭを介して位
相差検出回路ＰＤに入力している。結果的に、電圧制御
発振回路ＶＣＯからは８倍したパルス繰返し周波数がマ
イクロコンピュータ１に入力される。

【００３３】外気温度はサーミスタ１５により検出さ
れ、マイクロコンピュータ１の内蔵するＡ／Ｄコンバー
タの端子に入力されている。

【００３４】この種の左側超音波送受波器ＴＲL 、送受
切替回路３、トランス５、スイッチングトランジスタ
６、分周回路７からなり超音波を送波する送信回路系
と、左側超音波送受波器ＴＲL 、送受切替回路３、プリ
アンプ４、バンドパスフィルタ８、アンプ９、コンパレ
ータ１０、受信レベル検出回路１１、周波数検出用ＰＬ
Ｌ回路１２からなり超音波を受波する受信回路系とから
なり、超音波送受信回路２０ＴＲを構成している。

【００３５】また、他の右側超音波送受波器ＴＲR を用
いた超音波送受信回路３０ＴＲについても同様の回路構
成からなっている。なお、具体的回路構成の説明は重複
するので、その説明を省略する。

【００３６】図３は本発明の実施例の車載用超音波計測
装置の回路構成で使用したマイクロコンピュータ１の機
能構成図である。

【００３７】図３において、クロック発振器１０５によ
って駆動されている主演算制御回路（ＭＣＵ）１０１
は、このマイクロコンピュータ１を駆動制御するプログ
ラムを格納したＰＲＯＭ１０２、及び主演算制御回路１
０１の演算制御に必要なデータを格納するＳＲＡＭ１０
３、タイマ及びカウンタとして計数機能を有するタイマ
・カウンタ１０４、外部アナログ入力となる８ｃｈのＡ
／Ｄコンバータ１０６、外部ディジタル入力となるパラ
レルポート１０７、割込み制御を行なう割込みコントロ
ーラ１０８、車速演算結果をシリアルに出力するシリア
ルコミュニケーションインターフェース１０９等を有し
ており、これらはデータ・アドレス・コントロールバス
１１０でバス結合されている。

【００３８】〈回路構成の全体基本的動作〉超音波送受
信回路２０ＴＲは次のように動作する。

【００３９】左側超音波送受波器ＴＲL からは周波数２
００［KHz ］、継続時間１［msec］のバースト波を１０
［msec］毎に送信するマイクロコンピュータ１のパラレ
ルポート１０７の端子Ｐ1 よりバースト波出力のための
ゲート信号を出力する。分周回路７の出力によりスイッ
チングトランジスタ６をオン・オフ制御し、昇圧させた
２００［KHz ］の出力によって左側超音波送受波器ＴＲ
L から超音波を発生させる。このとき、送受切替回路３
は送信動作中に受信側のプリアンプ４の入力に過大信号
が加わらないようにしている。

【００４０】また、左側超音波送受波器ＴＲL が路面か
らの反射波を受波すると、プリアンプ４で８０［dB］程
度に増幅した後、バンドパスフィルタ８により略２００
±５０［KHz ］の信号のみを取出し、更に、増幅した
後、コンパレータ１０によって２値化し、周波数検出用
ＰＬＬ回路１２に入力して、その路面からの反射波の周
波数を検出する。コンパレータ１０の出力は周波数検出
用ＰＬＬ回路１２によって、路面からの特定の反射波を
検出する時間だけサンプリングホールドし、その電圧を
保持することによって、路面からの反射波の特定の検出
周波数を保持する。電圧制御発振回路ＶＣＯの出力は８
分の１に分周してフィードバックさせて位相差検出回路
ＰＤに入力しており、これによって左側超音波送受波器
ＴＲL に入力される反射周波数の８倍の周波数にロック
されるようになっている。したがって、マイクロコンピ
ュータ１で電圧制御発振回路ＶＣＯの出力をカウントす
れば、放射した超音波周波数及び反射してきた超音波周
波数を基にドプラー周波数を検出する。なお、本実施例
においては、車速換算で約０．５［Km/h］以上の分解能
が得られた。

【００４１】また、超音波送受信回路３０ＴＲについて
も同様に動作するが、その動作説明は省略する。

【００４２】〈マイクロコンピュータによるメイン制御
動作〉図４及び図５は本発明の実施例の車載用超音波計
測装置のマイクロコンピュータ１が実行するメインプロ
グラムのフローチャートである。また、図６は本発明の
実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコンピュータ
１が実行する割込みルーチンのフローチャート、図７は
本発明の実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコン
ピュータ１が実行するゲート位置演算制御のフローチャ
ートである。

【００４３】また、図８は本発明の実施例の車載用超音
波計測装置の制御のタイミングチャートである。なお、
基本的動作は超音波送受信回路２０ＴＲと超音波送受信
回路３０ＴＲの動作は同一であるので、ここでは超音波
送受信回路２０ＴＲを中心に動作説明するが、当然、超
音波送受信回路３０ＴＲも同様に制御される。

【００４４】図示しない電源の投入によって、パワーオ
ンリセット回路の働きによって主演算制御回路１０１に
リセットパルスが入力され、このリセットによってＰＲ
ＯＭ１０２に格納されている図４及び図５のメインプロ
グラムの処理を開始する。

【００４５】ステップＳ１で超音波送受信回路２０ＴＲ
及び超音波送受信回路３０ＴＲの各種メモリ及びカウン
タ、タイマをクリア或いは所定の値に設定し、各出力ポ
ート等を初期設定するイニシャライズ処理を行なう。特
に、受信ゲートスタート時間ＴG 及びサンプリングスタ
ート時間Ｔs を設定する。この受信ゲートスタート時間
ＴG は、既定値として標準状態での車輌１００の取付け
高さに対応する超音波信号の受信時間を設定する。例え
ば、取付高さを２８０［mm］とし、超音波の放射角度を
４５度、音速Ｃ＝３４５［m/s ］とした場合、 ＴG ＝２×０．２８／ｓｉｎ４５×１／３４５＋０．３×１０^-3 ＝２．６［msec］ として設定される。ここで、０．３［msec］が加算され
ているのは、送波パルス幅１［msec］に対して受信ゲー
ト幅０．５［msec］の位置を受波のほぼ中央に設定する
ためである。

【００４６】ステップＳ２で１０［msec］のシーケンス
の終了を判断する１０msecシーケンス終了フラグＦ10及
びサンプリング許可フラグＦs 、メインタイマＴをクリ
アする。ステップＳ３で１００［μsec ］毎に割込みを
行なう１００μsec タイマ割込みを許可し、ステップＳ
４で１０msecシーケンス終了フラグＦ10が降りているか
判断し、１０msecシーケンス終了フラグＦ10が降りるま
で待機し、以降の処理を１０［msec］毎に行なう。１０
msecシーケンス終了フラグＦ10が降りると、ステップＳ
５でスイッチングトランジスタ６をオンとして超音波送
受信回路２０ＴＲ、超音波送受信回路３０ＴＲの送信ゲ
ートを開き、ステップＳ６でメインタイマＴで１msecの
経過を判断し、ステップＳ７で超音波送受信回路２０Ｔ
Ｒ、超音波送受信回路３０ＴＲの送信ゲートを閉じる。
これにより、１［msec］の超音波のバースト信号を出力
することになる。即ち、図８に示すように、ステップＳ
４からステップＳ７は、送信ゲートの開をマイクロコン
ピュータ１の出力端子Ｐ1の１０［msec］毎に１［mse
c］間の“１”によって行ない、その間、分周回路２の
出力ｅ1 に示すバースト信号となり、左側超音波送受波
器ＴＲL 及び右側超音波送受波器ＴＲR の送波入力は出
力ｅ2 のようになる。また、その反射波は左側超音波送
受波器ＴＲL または右側超音波送受波器ＴＲR を介して
出力ｅ3 のようになる。

【００４７】なお、ここまでは、超音波を送波する場
合、超音波送受信回路２０ＴＲ、超音波送受信回路３０
ＴＲが同時に制御される。しかし、以降は、超音波送受
信回路２０ＴＲ、超音波送受信回路３０ＴＲ毎に反射波
を入力する予測されたサンプリングスタート時間Ｔs が
異なることから、超音波送受信回路２０ＴＲ、超音波送
受信回路３０ＴＲが個々に制御されるものであるが、本
実施例では説明が煩雑になるのを防止するため、共通事
項の説明を省略する。

【００４８】ステップＳ８で超音波送受信回路２０ＴＲ
（超音波送受信回路３０ＴＲ）に反射波の受波信号を入
力する予測されたサンプリングスタート時間Ｔs を判断
し、サンプリングスタート時間Ｔs が到来したときステ
ップＳ９でサンプリング許可フラグＦs を立て、初期設
定した値またはゲート位置演算処理ルーチンで得た各受
信ゲートスタート時間ＴG の到来をステップＳ１０で待
つ。各受信ゲートスタート時間ＴG が到来したとき、ス
テップＳ１１で超音波送受信回路２０ＴＲ（超音波送受
信回路３０ＴＲ）毎の各受信ゲートを開とし、ステップ
Ｓ１２で０．５［msec］だけ受信ゲートをオンとした
後、ステップＳ１３で受信ゲートをオフとし、ステップ
Ｓ１４の処理に入る。即ち、ステップＳ８からステップ
Ｓ１３では、各超音波送受信回路２０ＴＲ（超音波送受
信回路３０ＴＲ）毎の各受信ゲートスタート時間ＴG の
到来を判断し、各超音波送受信回路２０ＴＲ（超音波送
受信回路３０ＴＲ）に対応して、反射してくる超音波を
通過させる受信ゲートを開閉するものである。

【００４９】そして、ステップＳ１４で主演算制御回路
１０１が内蔵するカウンタCOUNT1（カウンタCOUNT2）の
ゲートを開とし、ステップＳ１５でサンプリングスター
ト時間Ｔs から３［msec］の経過を判断する。即ち、サ
ンプリングスタート時間Ｔsは受信ゲートのオン時間の
中心から±１．５［msec］だけ、マイクロコンピュータ
１の内蔵するＡ／Ｄコンバータの端子Ａoin （Ａ／Ｄコ
ンバータの端子Ａ1in）に各超音波送受信回路２０ＴＲ
（超音波送受信回路３０ＴＲ）毎の信号を入力し、到来
する信号のサンプリングを行なう。各サンプリングスタ
ート時間Ｔs から３［msec］経過したとき、ステップＳ
１６でサンプリング許可フラグＦs を降ろす。ステップ
Ｓ１７においてメインタイマＴでカウンタのゲートの開
の時間が、各超音波送受信回路２０ＴＲ（超音波送受信
回路３０ＴＲ）毎の受信ゲートスタート時間ＴG から
２．５msecの経過を判断して、カウンタの計数値をステ
ップＳ１８で読込み及びカウンタのゲートを閉じ、ステ
ップＳ１９で二次元速度の演算を行なう。

【００５０】各速度ＶR ，ＶL の演算は、 ＶR ＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ1 ＶL ＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ2 但し、ｃｏｕｎｔＸ1 ，Ｘ2 ：カウンタの係数値 Ｋ：大気温度によって決定される係数 として行なう。また、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより、距離、加速度が演算でき、車輌１００の
ヨーレートω、車輌１００に加わる遠心力等を算出でき
る。当然、車輌１００の重心を通る中心軸を中心とする
回転角速度、即ち、ヨーレートを演算することもでき
る。

【００５１】ステップＳ２０でゲート位置演算処理ルー
チンをコールする。そして、ステップＳ２１でサンプリ
ングスタート時間Ｔs に受信ゲートスタート時間ＴG か
ら１．２［msec］だけ先にサンプリング時刻を設定す
る。即ち、ゲート位置演算処理ルーチンは次回の受信ゲ
ートスタート時間ＴG を決定する。そして、ステップＳ
２２で１０msecシーケンス終了フラグＦ10を立て、ステ
ップＳ２３で大気温度を読込み、次の車速演算に使用す
る比例定数のＫの値を決定し、ステップＳ４以降のルー
チンを繰返し、実行する。

【００５２】〈マイクロコンピュータのタイマ割込み動
作〉ステップＳ３１でメインタイマＴに「＋１」インク
リメントし、ステップＳ３２でメインタイマＴによって
１００［μsec ］毎の割込みのタイミングであるか判断
し、ステップＳ３２で割込みのタイミングであると判断
されたとき、ステップＳ３３及びステップＳ３４で１０
［msec］のシーケンスの終了を判断する１０msecシーケ
ンス終了フラグＦ10を降ろし、メインタイマＴをクリア
する。割込みのタイミングでないと判断されたとき、ス
テップＳ３３及びステップＳ３４の処理を回避する。

【００５３】また、ステップＳ３５でサンプリング許可
フラグＦs が立っているか判断し、サンプリング許可フ
ラグＦs が立っているとき、ステップＳ３６で受信レベ
ル検出回路１１の出力によりＡ／Ｄ変換をスタートし、
ステップＳ３７でそれをバッファに書込み、このルーチ
ンを脱する。また、ステップＳ３５でサンプリング許可
フラグＦs が立っていないと判断されたとき、このルー
チンを脱する。

【００５４】即ち、このルーチンでは、メインタイマＴ
によって０．１［msec］毎に信号レベル検出回路１１を
介して信号レベルをサンプリングし、その信号レベルを
主演算制御回路１０１が内蔵するバッファに格納するも
のである。

【００５５】〈マイクロコンピュータによるゲート位置
制御動作〉０．１［msec］毎の割込みによるサンプリン
グによってサンプルされた受信レベルデータは、中央の
サンプルデータの前後に１５サンプル、即ち、計３１個
のサンプルデータが存在する。まず、ステップＳ５１に
おいて全レベルデータの単純平均により平均値Ｘを算出
し、ステップＳ５２で受信レベルデータは中央のサンプ
ルデータのレベル値をサンプル中心データ格納メモリＸ
c に格納する。ステップＳ５３でこれが前後に１５サン
プルのレベル値よりも平均値Ｘに所定量ｎだけ加算した
値より大きいか判断し、中央のサンプルデータのレベル
値と前後に１５サンプルのレベル値が所定の平均値Ｘに
所定量ｎだけ加算した値より大きいとき、目的とする反
射波が整然と反射されているデータを意味することか
ら、これを採用すべくステップＳ５４の処理に入る。し
かし、中央のサンプルデータのレベル値と前後に１５サ
ンプルのレベル値が所定の平均値Ｘに所定量ｎだけ加算
した値より大きくないとき、受信波形がランダムな干渉
によって歪んでしまったデータを意味することから、こ
のデータの採用を防止する。ステップＳ５４で前記全レ
ベルデータの平均値Ｘに所定量ｎだけ加算した値を上回
るデータ期間を前後に探してその前時間Ｔ1 と後時間Ｔ
2 を求める。ステップＳ５５でＴ2 −Ｔ1 の幅が１［ms
ec］で、受信レベルデータを得るタイミングを十分にカ
バーできているか否か判断する。この判断も受信波形が
ランダムな干渉によって歪んでしまったデータを採用す
るのを防止するものである。そして、ステップＳ５６で
（Ｔ2＋Ｔ1 ）／２を受信ゲートスタート時間ＴG とし
て設定する。ステップＳ５３で中央のサンプルレベル値
よりも平均値に所定量ｎだけ加算した値より大きくない
とき、また、ステップＳ５５でＴ2 −Ｔ1 の幅が１［ms
ec］以上でなくて、受信レベルデータを得るタイミング
を十分にカバーできていないとき、このルーチンを脱す
る。

【００５６】このように、本実施例の車載用超音波計測
装置は、車輌１００の進行方向に平行し、路面に対して
所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射波を
受波する左車輪側に配設した左側超音波送受波器ＴＲL
と、左側超音波送受波器ＴＲL と車輌１００の幅方向に
所定距離Ｌだけ離し、かつ、車輌１００の進行方向に略
同位置とし、車輌１００の進行方向に平行し、路面に対
して所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射
波を受波する右車輪側に配設した右側超音波送受波器Ｔ
ＲR と、左側超音波送受波器ＴＲL 及び右側超音波送受
波器ＴＲR で得られた速度ベクトルにより車輌１００の
車輪速度を演算するステップＳ１９で行なう演算手段と
を具備するものである。特に、この演算手段では、
（５）式及び（６）式によって車速及びヨーレートが得
られ、また、速度の積分、微分を行なうことにより距
離、加速度が演算でき、車輌１００の回転角速度である
ヨーレート等を演算することもできる。

【００５７】したがって、前記実施例の演算手段として
のステップＳ１９で車速及びヨー角が得られ、また、速
度の積分、微分を行なうことにより距離、加速度が演算
でき、車輌１００の回転角速度であるヨーレート等を演
算することができる。

【００５８】また、得られた速度成分を使用することに
より、ナビゲーションシステムの移動距離及び移動方向
の補正、車輌速度及び横方向の速度等の速度検出装置、
横滑り防止装置、ヨーレート補正したり左右の車輪の回
転差を補正したＡＢＳ装置、ヨーレート補正したり左右
の車輪側の路面と車輌との車高を調整するサスペンショ
ン装置等の各種速度情報を使用する計測装置及び制御装
置に使用できる。

【００５９】ところで、上記実施例では、左側超音波送
受波器ＴＲL 、右側超音波送受波器ＴＲR によって車輌
速度を検出しているが、本発明を実施する場合には、音
速は車速に対して無視できる程度に速くないため、送受
波総合の利得を上げようとして、超音波ビーム幅を狭く
した場合には、送波時のビームと受波時のビームにずれ
が生じるから、このときには、低速走行時の速度の測定
用に超音波送受波器、また、高速走行時の速度の測定用
に超音波受波器で反射波を受波するようにしてもよく、
また、超音波送受信回路２０ＴＲ、超音波送受信回路３
０ＴＲの各々が２個の超音波送受波器を使用して、その
うちの１個のみを超音波受波専用としてもよい。また、
特に、車輌の走行方向に平行する速度を検出する超音波
送受信回路を、２個の超音波送受波器と超音波送受波器
または超音波送受波器と超音波受波器とし、車速に応じ
て反射波を受波する位置を変えると、信頼性の高い速度
が得られる。

【００６０】なお、上記発明の実施例では、車速の測定
について説明したが、本発明の車載用超音波計測装置
は、速度成分を使用することにより、ナビゲーションシ
ステム、速度検出装置、横滑り防止装置、ＡＢＳ装置、
サスペンション装置等の各種速度情報を使用する計測装
置及び制御装置に使用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、この発明の車載用超音波
計測装置は、輌の進行方向に平行し、路面に対して所定
の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射波を受波
する左車輪側に配設した左側超音波送受波器と、前記左
側超音波送受波器と前記車輌の幅方向に所定距離だけ離
し、かつ、前記車輌の進行方向に略同位置とし、車輌の
進行方向に平行し、路面に対して所定の俯角傾度を持っ
て超音波を送波し、その反射波を受波する右車輪側に配
設した右側超音波送受波器とで得られた速度ベクトルに
より車輌の二次元速度を演算するものである。

【００６２】したがって、右側超音波送受波器及び左側
超音波送受波器から得られた車速の平均により車輌の進
行方向の速度、即ち、車速または加速度を検出し、左側
超音波送受波器と右側超音波送受波器との速度差と、そ
の間の距離によってヨー角、ヨーレートを得ることもで
き、また、その軌跡をトレースすることができ、計測装
置及び制御装置に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の基本原理説明図である。

【図２】図２は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の回路構成図である。

【図３】図３は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の回路構成で使用したマイクロコンピュータの機能構成
図である。

【図４】図４は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
一部のフローチャートである。

【図５】図５は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
他の一部のフローチャートである。

【図６】図６は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行する割込みルーチンのフ
ローチャートである。

【図７】図７は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行するゲート位置演算制御
のフローチャートである。

【図８】図８は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の制御のタイミングチャートである。

【図９】図９は車載用超音波計測装置の１個の超音波送
受波器で送波及び受波する場合の動作原理図である。

【符号の説明】

ＴＲL ，ＴＲR 超音波送受波器 １１ 受信レベル検出回路 １２ 周波数検出用ＰＬＬ回路 ２０ＴＲ 超音波送受信回路 ３０ＴＲ 超音波送受信回路 １００ 車輌

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輌の進行方向に平行し、路面に対して
   所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射波を
   受波する左車輪側に配設した左側超音波送受波器と、 前記左側超音波送受波器と前記車輌の幅方向に所定距離
   だけ離し、かつ、前記車輌の進行方向に略同位置とし、
   車輌の進行方向に平行し、路面に対して所定の俯角傾度
   を持って超音波を送波し、その反射波を受波する右車輪
   側に配設した右側超音波送受波器と、 前記左側超音波送受波器及び右側超音波送受波器で得ら
   れた速度ベクトルにより二次元速度を演算する演算手段
   とを具備することを特徴とする車載用超音波計測装置。