JPH0627230A - 速度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電波ビームを用いて目標物体の速
度を計測する電波方式の速度計測装置に関し、近接して
来る目標物体に感知されることなく該目標物体の速度を
正確に計測することを目的とする。 【構成】 符号設定信号ＣＤＳに基づいて符号発生器１
４からの２位相ランダム信号ＭＳの符号を可変設定し、
該設定した符号を用いて送信搬送波信号ｆｏに対し変調
を行った信号をアンテナ１６から電波ビームとして投射
し、該ビームに対する目標物体３０からの反射波を受信
検波して変調符号ＭＳとの間で相関復調を行い、ドップ
ラー周波数ｆｄ成分を検出し投射ビーム角θの情報を用
いて目標物体の速度情報Ｖを出力するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波ビームを用いて目
標物体（例えば道路上を走行して来る車両）の速度を計
測する電波方式の速度計測装置に関する。本発明の装置
は、速度計測の対象となる目標物体に感知されることな
く、また他装置からの妨害あるいは干渉の影響を受ける
ことなく、当該目標物体の速度を正確に計測する際に有
効に利用され得る。

【０００２】

【従来の技術】従来知られている、例えば車両用の速度
計測装置では、一般的な方式として、ＣＷ，ＦＭ−Ｃ
Ｗ，パルス等を各種変調方式により変調して送信信号と
し、この信号（電波）を走行して来る車両に向けて投射
し、走行車両から反射して戻って来る受信信号（すなわ
ちドップラ周波数偏位した信号）を上記送信信号と混合
してドップラ周波数成分を検出し、その周波数の偏位量
により走行車両の速度を計測している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
速度計測装置では、対向して来る走行車両の方向に向け
て電波を投射し、その反射波を受信する方式（電波方
式）を用いているので、近年見られるように検出感度の
良好な検波素子が開発され製造されたことにより、車両
速度の計測範囲より以遠で計測用投射電波を受信するこ
とが可能となっている。そのため、速度計測を実施して
いることが、対向して来る走行車両に感知されるとい
う、いわゆる「逆探知」の問題が生じている。

【０００４】また、この電波方式の速度計測装置は、複
数箇所に配置して車両の走行速度を計測する際、互いの
装置間で発射電波による干渉の影響があるので、これに
対処するための工夫を必要とする。すなわち、各装置間
で送信周波数を十分に分離して設定しておく必要があ
り、そのため複数の送信周波数を準備する必要がある。
このため、同一場所で同時に複数の装置を作動させて走
行車両の速度を計測することが困難になるという課題が
ある。

【０００５】本発明は、かかる従来技術における課題に
鑑み創作されたもので、近接して来る目標物体に感知さ
れることなく該目標物体の速度を正確に計測することが
できる速度計測装置を提供することを目的としている。
本発明の他の目的は、本発明の速度計測装置を複数配置
した場合に、各装置間で干渉の影響を受けることなく目
標物体の速度を正確に計測することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、近接して来る目標物体の速度を計
測する装置であって、送信用の搬送波信号を発生する手
段と、速度計測範囲に相当する周波数に設定されたクロ
ックおよび外部からの符号設定信号に応答して変調用の
符号化された２位相ランダム信号を発生する符号発生器
と、該発生された符号化２位相ランダム信号を用いて前
記送信搬送波信号に対し直接拡散変調を行う手段と、該
変調された送信搬送波信号をサーキュレータを介して、
前記目標物体に向けてビームとして投射すると共に、該
目標物体からの反射波を受信するアンテナと、該受信さ
れた反射波に応じた信号を前記送信搬送波信号と混合し
て中間周波信号を生成するミキサと、該生成された中間
周波信号と前記変調用の２位相ランダム信号の符号と同
じ符号を持つ信号との間で相関復調を行う相関器と、該
相関復調された信号のうち前記目標物体と本装置の相対
速度差に相当するドップラー周波数成分のみを通過させ
る手段と、該ドップラ周波数成分をパルス成形してその
周期を計測し、前記目標物体の速度に対応したドップラ
ー周波数を検出する手段と、該検出されたドップラー周
波数と予め算定された投射ビーム角の情報を用いて前記
目標物体の速度を演算する手段とを具備することを特徴
とする速度計測装置が提供される。

【０００７】また、上記の速度計測装置において、前記
符号発生器と前記相関器の間に設けられ、前記変調用の
２位相ランダム信号の符号と同じ符号を持つ信号を２ビ
ット以上シフトさせて遅延させる遅延回路および該遅延
回路の切り換えをビット切り換え信号に応答して制御す
る手段を有する遅延器と、外部からのビット設定信号に
基づいて前記ビット切り換え信号を発生する遅延設定器
とを更に具備し、該遅延設定器からのビット切り換え信
号により前記２位相ランダム信号を２ビット以上シフト
させ、それによって本装置の有効計測範囲を可変設定す
るようにしてもよい。

【０００８】さらに、前記送信搬送波信号が変調されて
前記アンテナを介し前記ミキサに入力されるまでの経路
に設けられた可変減衰器を更に具備し、該可変減衰器の
減衰量を前記遅延設定器からの制御信号に基づき制御
し、それによって本装置の送信出力を前記ビット設定信
号に応じた有効計測範囲までの距離に必要な値となるよ
うに制御するようにしてもよい。

【０００９】また、上記の速度計測装置において、前記
速度計測範囲に相当する周波数に設定されたクロックを
前記符号発生器に供給するクロック発振器を更に具備
し、該クロック発振器の発振クロックの周波数を外部か
らのクロック周波数設定信号により変化させて速度計測
範囲を可変設定するようにしてもよい。さらに、上述し
た速度計測装置を複数箇所に配置して使用する際に、各
装置の符号発生器からそれぞれ発生される２位相ランダ
ム信号の符号を互いに異なった符号に設定するようにし
てもよい。

【００１０】

【作用】上述した構成によれば、符号設定信号に基づき
符号発生器の出力、すなわち２位相ランダム信号の符号
を可変設定し、該設定した符号を用いて変調を行った信
号を電波ビームとして投射し、目標物体からの反射波を
受信検波して変調符号との間で相関復調を行い、ドップ
ラー周波数成分を検出し投射ビーム角の情報を用いて目
標物体の速度情報を出力するようにしているので、単位
周波数帯域当りの送信電力密度が小さく抑制され、また
他の装置への妨害を与える可能性が低く、しかも秘匿性
を備えることができる。従って、対向して来る目標物体
に逆探知されることなく該目標物体の速度を正確に計測
することが可能となる。

【００１１】また、前記符号発生器と前記相関器の間に
設けられ、前記変調用の２位相ランダム信号の符号と同
じ符号を持つ信号を２ビット以上シフトさせて遅延させ
る遅延回路および該遅延回路の切り換えをビット切り換
え信号に応答して制御する手段を有する遅延器と、外部
からのビット設定信号に基づいて前記ビット切り換え信
号を発生する遅延設定器とを更に具備している場合に
は、上記ビット設定信号に基づいて変調符号のビット遅
延を可変設定することにより、本装置の有効計測範囲を
変更設定することができる。これによって、本装置を目
標物体から見えない位置に（例えば道路側面から後方に
ずらして）配置して、該目標物体の速度を計測すること
が可能となる。

【００１２】さらに、上記速度計測装置を複数箇所に配
置して使用する際に、各装置の符号発生器からそれぞれ
発生される２位相ランダム信号の符号を互いに異なった
符号に可変設定することにより、各装置間で発射電波に
よる干渉の影響を受け難くすることができる。なお、本
発明の他の構成上の特徴および作用の詳細については、
添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例を用いて
説明する。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の一実施例としての速度計測装
置の構成が示される。同図において、１１は送信用の搬
送波信号ｆｏを発生する発振器、１２は該発振器の出力
ｆｏを取り出す方向性結合器、１３は外部からのクロッ
ク周波数設定信号ＣＫＳに応答するクロック発振器を示
し、該クロック発振器は、例えば電圧制御発振器を用い
て電圧値を変えることにより、出力クロック周波数を速
度計測範囲（すなわち投射ビームの有効距離）に相当す
る周波数に可変設定する。１４は外部からの符号設定信
号ＣＤＳとクロック発振器１３の出力クロックに応答す
る符号発生器を示し、該符号発生器は、シフトレジスタ
等から構成され、例えば電圧制御発振器を用いて変調用
の可変の符号化２位相ランダム信号（すなわち変調符
号）ＭＳを発生する。

【００１４】１５は符号発生器１４の出力（変調符号Ｍ
Ｓ）と方向性結合器１２を介して供給される送信搬送波
信号ｆｏとに応答する変調器を示し、該変調器は、例え
ばダイオード平衡型変調器により構成され、上記変調符
号により送信搬送波信号ｆｏに対して直接拡散変調を行
う。また、１６は対向して来る走行車両３０に向けてビ
ームを投射すると共に、該ビームに対する走行車両３０
からの反射波を受信するアンテナ、１７は変調器１５の
出力をアンテナ１６に導くと共に、該アンテナで受信さ
れた反射波信号を受信するサーキュレータ、１８は該サ
ーキュレータの出力と方向性結合器１２の出力の一部
（信号ｆｏ）を混合して中間周波信号を生成するミキ
サ、そして１９は該ミキサの出力を増幅するビデオ増幅
器を示す。

【００１５】２０はビデオ増幅器１９の出力（中間周波
信号）と符号発生器１４の出力（すなわち送信搬送波信
号ｆｏに変調を行った信号ＭＳと同じ符号を持つ２位相
ランダム信号）との間で相関復調を行う相関器、２１は
相関器２０の出力信号成分のうち走行車両３０からのド
ップラー偏位した反射波成分、すなわち走行車両３０と
本装置１０の相対速度差に相当するドップラー周波数成
分（ｆｄ）のみを通過させ、その信号成分を増幅するド
ップラ・フィルタおよび増幅器を示す。また、２２は該
ドップラ周波数成分を有する信号をパルス成形してその
パルス周期を計測し、それに基づき走行車両３０の速度
に対応したドップラー周波数ｆｄを検出する周波数検出
器を示す。

【００１６】２３は周波数検出器２２の出力（ドップラ
ー周波数ｆｄ）と装置内の他の回路または外部から供給
される投射ビーム角の情報（θ）を用いて走行車両３０
の速度を演算し、速度情報Ｖとして出力する速度演算器
を示す。速度演算器２３は、以下の式、すなわちｆｄ＝
２Ｖ／λ・ｃｏｓθに基づいて走行車両３０の走行速度
Ｖを算出する。ここで、λは送信搬送波信号ｆｏの波長
を示す。

【００１７】投射ビーム角θは、図２に示されるよう
に、本装置１０からのビームの投射方向と走行車両３０
とのなす角度で規定される。この場合、走行車両３０は
道路に沿って平行に走行して来るものとし、道路の片側
に本装置１０を設置し、その道路の側面を基準として走
行車両３０の速度Ｖを計測する。なお、投射ビームには
幅があるが、図示の例では簡単化のために１本の直線で
示されている。

【００１８】この投射ビーム角θは、予め決められた角
度にアンテナ１６の投射ビーム方向が向くように本装置
１０の配置を調整して設定するか、もしくは投射ビーム
角を計測して外部からその角度情報（θ）を入力するよ
うにしてもよい。あるいは、角度計測装置等を用いて角
度情報を自動的に入力させるようにしてもよい。以上の
如く構成された本実施例の速度計測装置１０は、実際の
計測に際しては道路の両側の少なくとも一方（図６，図
７参照）に配置され、対向して来る走行車両の速度Ｖを
算出して出力する機能を有している。

【００１９】すなわち上記構成において、変調器１５
は、発振器１１から方向性結合器１２を介して供給され
る送信搬送波信号ｆｏに対して符号発生器１４からの符
号化２位相ランダム信号（変調符号）ＭＳにより直接拡
散変調を行い、この変調された信号はサーキュレータ１
７を介してアンテナ１６より電波ビームとして走行車両
３０に投射され、その反射波信号はアンテナ１６で受信
され、サーキュレータ１７を介してミキサ１８に入力さ
れる。ミキサ１８は、方向性結合器１２の出力の一部
（送信搬送波信号ｆｏ）を局部信号としてサーキュレー
タ１７からの受信信号と混合し、中間周波信号として出
力する。この中間周波信号は、ビデオ増幅器１９で増幅
された後、相関器２０に入力される。相関器２０では、
ビデオ増幅器１９の出力と符号発生器１４からの変調用
の符号化２位相ランダム信号ＭＳとの間で相関復調を行
い、その復調信号はドップラ・フィルタおよび増幅器２
１を通して所定周波数成分（ｆｄ）のみが通過し、さら
に増幅された後、周波数検出器２２でその周波数が検出
される。検出器２２の出力（ドップラー周波数ｆｄ）は
速度演算器２３に入力され、上述したように投射ビーム
角の情報（θ）を用いて走行車両３０の速度が演算さ
れ、速度情報Ｖとして出力される。この速度情報Ｖは、
表示器あるいはプリンタ等（図示せず）に供給されて表
示または記録表示される。

【００２０】なお、２位相ランダム信号の相関および復
調に関する作動原理については、例えば文献「SPREAD S
PECTRUM SYSTEMS, R.C.DIXON著」に記述されており、本
実施例はこの原理を利用している。具体的には、２位相
ランダム信号としてＭ系列符号、ＧＯＬＤ符号等が用い
られる。この２位相ランダム信号は、自符号と位相の合
った信号に対しては高い相関出力を発生し、他の符号ま
たは１ビット以上位相のずれた符号に対しては極端に低
い相関出力を発生する性質を有しており、高い信号利得
を得る特徴がある（例えば、上記の文献「SPREAD SPECT
RUM SYSTEMS 」参照）。

【００２１】従って、この原理を利用し、符号設定信号
ＣＤＳに基づき符号発生器１４の出力、すなわち符号化
された２位相ランダム信号（変調符号ＭＳ）を可変設定
することにより、対向して来る走行車両３０側に感知
（逆探知）されることなく該走行車両３０の速度を正確
に計測することができる。また、クロック周波数設定信
号ＣＫＳに基づきクロック発振器１３の発振クロックの
周波数を可変設定することにより、速度計測範囲の設定
が可能となる。

【００２２】また、本装置１０を例えば図６，図７に示
されるように複数箇所に配置する場合には、各装置の符
号発生器１４の符号化２位相ランダム信号ＭＳをそれぞ
れ異なった符号に可変設定することにより、各装置間で
発射電波による干渉の影響を受け難くすることができ
る。これによって、図６，図７に示すように計測場所の
状況に応じて本装置１０を複数箇所に適宜配置すれば、
並行して走行して来る車両３０ａ，３０ｂの速度を正確
に計測することが可能となる。

【００２３】図３には本発明の他の実施例の構成が示さ
れる。本実施例の速度計測装置１０ａは、図１の構成に
加えて、遅延設定器２４、可変減衰器２５および遅延器
２６を備えている。遅延設定器２４は、外部からのビッ
ト設定信号ＢＳに基づいてビット切り換え信号ＢＣ（後
述）と制御信号ＡＣ（後述）を発生する。可変減衰器２
５は、方向性結合器１２と変調器１５の間に接続され、
方向性結合器１２を介して供給される送信搬送波信号ｆ
ｏを上記制御信号ＡＣに応じた信号レベルまで減衰さ
せ、変調器１５に送出する。この減衰量の可変設定によ
り、本装置の送信出力は上記ビット設定信号ＢＳに応じ
た有効計測範囲までの距離に必要な値となるように制御
が行われる。

【００２４】遅延器２６は、符号発生器１４と相関器２
０の間に接続され、図４に一構成例として示されるよう
に、符号発生器１４からの２位相ランダム信号の変調符
号ＭＳを２ビットシフトさせて遅延させる遅延回路Ｄ
と、該遅延回路の相関器２０への接続切り換えを上記ビ
ット切り換え信号ＢＣにより制御するスイッチＳＷとを
有している。遅延回路Ｄは、例えばＩＣとディレイライ
ンのハイブリッド・モジュールを用いて構成することが
できる。遅延設定器２４からのビット切り換え信号ＢＣ
によりスイッチＳＷを介して２位相ランダム信号の変調
符号ＭＳを２ビットシフト遅延させることにより、本装
置の有効計測範囲を変更することが可能となる。

【００２５】すなわち、速度計測範囲は、図５の動作波
形図に示すように、遅延回路Ｄにより変調符号ＭＳを２
ビットシフトさせると、電波の往復時間に相当する距離
を中心にその前後１ビットずつの電波の往復時間に相当
する距離範囲（すなわち有効計測範囲）に設定すること
ができる。なお、図３の実施例では可変減衰器２５を方
向性結合器１２と変調器１５の間に設けたが、可変減衰
器２５の設置位置は、方向性結合器１２からの送信搬送
波信号ｆｏが変調されてサーキュレータ１７およびアン
テナ１６を介しミキサ１８に入力されるまでの経路であ
れば、いずれの箇所でもよい。例えば、変調器１５とア
ンテナ１６の間、あるいはアンテナ１６とミキサ１８の
入力端の間に設けてもよい。

【００２６】図３の実施例によれば、図１の実施例で得
られる効果に加えて以下の効果が得られる。すなわち、
ビット設定信号ＢＳに基づいて変調符号ＭＳのビット遅
延を可変設定することにより、例えば図８に示されるよ
うに道路側面より後方Ｌの距離の位置に本装置１０ａを
ずらして配置し、対向して来る走行車両３０から本装置
１０ａを発見されることなく、該走行車両の速度を計測
することができる。

【００２７】なお、上述した各実施例では送信および受
信用に同じアンテナ１６を共用するものについて説明し
たが、送信用のアンテナと受信用のアンテナを個別に設
けて使用してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、符
号化された２位相ランダム信号を用いた変調による送信
電波をビーム投射し、対向して来る目標物体からの反射
波を受信検波して変調符号との間で相関復調を行い、ド
ップラー周波数成分を検出し投射ビーム角の情報を用い
て目標物体の速度情報を出力することにより、送信電力
密度を小さく抑制することができ、また他の装置への妨
害を与える可能性を低くし、しかも秘匿性を備えること
ができる。これによって、目標物体に逆探知されること
なく該目標物体の速度を正確に計測することが可能とな
る。

【００２９】また、本発明の速度計測装置を複数箇所に
配置して使用する際に、各装置の符号発生器からそれぞ
れ発生される２位相ランダム信号の符号を互いに異なっ
た符号に可変設定することにより、各装置間で発射電波
による干渉の影響を受け難くすることができる。さら
に、変調用の２位相ランダム信号の符号と同じ符号を持
つ信号を２ビット以上遅延させて相関器に送出する手段
を設けた場合には、変調符号のビット遅延を可変設定す
ることにより、本装置の有効計測範囲を変更することが
できる。これによって、本装置を例えば道路側面から後
方にずらして配置することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての速度計測装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】速度計測装置からの投射ビームと対向して来る
走行車両との関係を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例としての速度計測装置の構
成を示すブロック図である。

【図４】図３における遅延器の一構成例を示す図であ
る。

【図５】図４の遅延器の動作を説明するための信号波形
図である。

【図６】速度計測装置の配置形態の一例を示す図であ
る。

【図７】速度計測装置の配置形態の他の例を示す図であ
る。

【図８】速度計測装置の配置形態の更に他の例を示す図
である。

【符号の説明】

１０，１０ａ…速度計測装置 １１…発振器 １３…クロック発振器 １４…符号発生器 １５…変調器 １６…アンテナ １７…サーキュレータ １８…ミキサ ２０…相関器 ２１…ドップラ・フィルタおよび増幅器 ２２…周波数検出器 ２３…速度演算器 ２４…遅延設定器 ２５…可変減衰器 ２６…遅延器 ３０，３０ａ，３０ｂ…対向して来る走行車両 ＡＣ…（減衰量の）制御信号 ＢＣ…ビット切り換え信号 ＢＳ…ビット設定信号 ＣＤＳ…符号設定信号 ＣＫＳ…クロック周波数設定信号 Ｄ…２ビット遅延回路 ｆｏ…送信搬送波信号 ｆｄ…ドップラー周波数 ＭＳ…符号化された２位相ランダム信号（変調符号） ＳＷ…スイッチ Ｖ…走行車両の速度（速度情報） θ…投射ビーム角

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 近接して来る目標物体（３０）の速度を
   計測する装置であって、 送信用の搬送波信号（ｆｏ）を発生する手段（１１）
   と、 速度計測範囲に相当する周波数に設定されたクロックお
   よび外部からの符号設定信号（ＣＤＳ）に応答して変調
   用の符号化された２位相ランダム信号（ＭＳ）を発生す
   る符号発生器（１４）と、 該発生された符号化２位相ランダム信号を用いて前記送
   信搬送波信号に対し直接拡散変調を行う手段（１５）
   と、 該変調された送信搬送波信号をサーキュレータ（１７）
   を介して、前記目標物体に向けてビームとして投射する
   と共に、該目標物体からの反射波を受信するアンテナ
   （１６）と、 該受信された反射波に応じた信号を前記送信搬送波信号
   と混合して中間周波信号を生成するミキサ（１８）と、 該生成された中間周波信号と前記変調用の２位相ランダ
   ム信号の符号と同じ符号を持つ信号（ＭＳ）との間で相
   関復調を行う相関器（２０）と、 該相関復調された信号のうち前記目標物体と本装置の相
   対速度差に相当するドップラー周波数成分のみを通過さ
   せる手段（２１）と、 該ドップラ周波数成分をパルス成形してその周期を計測
   し、前記目標物体の速度に対応したドップラー周波数
   （ｆｄ）を検出する手段（２２）と、 該検出されたドップラー周波数と予め算定された投射ビ
   ーム角（θ）の情報を用いて前記目標物体の速度（Ｖ）
   を演算する手段（２３）とを具備することを特徴とする
   速度計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の速度計測装置（１０）
   において、 前記符号発生器と前記相関器の間に設けられ、前記変調
   用の２位相ランダム信号の符号と同じ符号を持つ信号を
   ２ビット以上シフトさせて遅延させる遅延回路（Ｄ）お
   よび該遅延回路の切り換えをビット切り換え信号（Ｂ
   Ｃ）に応答して制御する手段（ＳＷ）を有する遅延器
   （２６）と、 外部からのビット設定信号（ＢＳ）に基づいて前記ビッ
   ト切り換え信号を発生する遅延設定器（２４）とを更に
   具備し、 該遅延設定器からのビット切り換え信号により前記２位
   相ランダム信号を２ビット以上シフトさせ、それによっ
   て本装置の有効計測範囲を可変設定することを特徴とす
   る速度計測装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の速度計測装置（１０
   ａ）において、 前記送信搬送波信号が変調されて前記アンテナを介し前
   記ミキサに入力されるまでの経路に設けられた可変減衰
   器（２５）を更に具備し、 該可変減衰器の減衰量を前記遅延設定器からの制御信号
   （ＡＣ）に基づき制御し、それによって本装置の送信出
   力を前記ビット設定信号に応じた有効計測範囲までの距
   離に必要な値となるように制御することを特徴とする速
   度計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれかに
   記載の速度計測装置（１０，１０ａ）において、 前記速度計測範囲に相当する周波数に設定されたクロッ
   クを前記符号発生器に供給するクロック発振器（１３）
   を更に具備し、 該クロック発振器の発振クロックの周波数を外部からの
   クロック周波数設定信号（ＣＫＳ）により変化させて速
   度計測範囲を可変設定するようにしたことを特徴とする
   速度計測装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれかに
   記載の速度計測装置（１０，１０ａ）を複数箇所に配置
   して使用する際に、各装置の符号発生器からそれぞれ発
   生される２位相ランダム信号の符号を互いに異なった符
   号に設定することを特徴とする速度計測装置。