JPH06331740A - 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輌の状態を二次元速度か
ら演算でき、しかも、車輌の上下振動、ノーズアップ、
ノーズダウンによる車高の変化の影響を少なくでき、し
かも、車輌のヨー中心位置、ヨーレート等の回転運動を
計測できる。 【構成】 特定の中心の回りの水平平面上で互いに１２
０度離間し、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車輌に取付けられた
３個の超音波送受波器ＴＲ11、超音波送受波器ＴＲ12、
超音波送受波器ＴＲ13からなる第１超音波送受波手段Ｔ
Ｒ１と、その３個の超音波送受波器ＴＲ11、超音波送受
波器ＴＲ12、超音波送受波器ＴＲ13の超音波を送波及び
その反射波の方向を互いに逆とした第２超音波送受波手
段ＴＲ２と、前記第１超音波送受波手段ＴＲ１の３方向
の速度と前記３方向に対応する第２超音波送受波手段Ｔ
Ｒ２の３方向の各速度ベクトルの差により二次元速度及
びヨーレート、ヨー中心を演算するものである。

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、ヨー中心、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１３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Ｎ［ｍ］、その高さをＨ［ｍ］、その放射
角度をφ度とすれば、 Ｎ＝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・Ｎ）＋２・Ｎ・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１３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・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、到達時間を計
測することで車高としている。

【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。しかも、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のみを
検出するものであり、その用途が車速を計測する技術に
限定されており、単に、代替手段でしかなかった。

【００１６】そこで、超音波を使用して車輌の状態を二
次元速度から演算でき、しかも、車輌の上下振動、ノー
ズアップ、ノーズダウンによる車高の変化の影響を少な
くでき、しかも、車輌のヨー中心位置、ヨーレート等の
回転運動を計測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】請求項１にかかる車載用
超音波計測装置は、特定の中心の回りの水平平面上で互
いに１２０度離間し、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車輌に取付
けられた３個の超音波送受波器からなる第１超音波送受
波手段と、前記第１超音波送受波手段の３個の超音波送
受波器の超音波を送波及びその反射波の方向を互いに逆
とし、前記第１超音波送受波手段から離れて車輌に取付
けられた３個の超音波送受波器からなる第２超音波送受
波手段とを具備し、前記第１超音波送受波手段の３方向
の速度と前記３方向に対応する第２超音波送受波手段の
３方向の各速度ベクトルの差により二次元速度を演算す
るものである。

【００１８】請求項２にかかる車載用超音波計測装置
は、前記第１超音波送受波手段と前記第２超音波送受波
手段の配設個所をヨー中心の前及び後とするものであ
る。

【００１９】請求項３にかかる車載用超音波計測装置
は、特定の中心の回りの水平平面上で互いに９０度離間
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車輌に取付けられた４個の超
音波送受波器を具備し、前記４個の超音波送受波器のう
ち、互いに１８０度離れた２個の超音波送受波器の２方
向の速度ベクトルの差により二次元速度を演算するもの
である。

【００２０】

【作用】請求項１においては、第１超音波送受波手段の
３個の超音波送受波器の各々の超音波送受波器によって
３方向の速度を検出し、また、第２超音波送受波手段の
３個の超音波送受波器の各々の超音波送受波器によって
３方向の速度を検出する。その速度検出方向を互いに逆
として対応する第１超音波送受波手段と第２超音波送受
波手段の各々の検出した速度ベクトルを対応させ、対応
する各速度ベクトルの差により平均二次元速度を演算す
る。この演算により、車輌の進行方向及び車輌の進行方
向に対して垂直方向の速度、またはそれらの加速度、ヨ
ー中心、ヨーレート等を得る。

【００２１】請求項２にかかる車載用超音波計測装置
は、前記第１超音波送受波手段と前記第２超音波送受波
手段の配設個所をヨー中心の移動する範囲より前及び後
とするものであるから、車輌が回転する場合の回転運動
がベクトルがヨー中心の両側で検出できる。

【００２２】請求項３においては、特定の中心の回りの
水平平面上で互いに９０度離間し、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
る車輌に取付けられた４個の超音波送受波器により各速
度ベクトルを検出し、各超音波送受波器で検出した速度
ベクトルを、互いに１８０度離れた２個の超音波送受波
器の対応する速度ベクトルの差により平均二次元速度を
演算する。この演算により、車輌の進行方向及び車輌の
進行方向に対して垂直方向の速度、またはそれらの加速
度、ヨー中心、ヨーレート等を得る。

【００２３】

【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。

【００２４】〈基本的原理〉図１は本発明の第一実施例
の車載用超音波計測装置の３個の超音波送受波器からな
る第１超音波送受波手段、第２超音波送受波手段の基本
原理説明図である。また、図２は同じくヨー中心と第１
超音波送受波手段、第２超音波送受波手段との関係を示
す基本原理説明図である。

【００２５】図１において、車輌１００の進行方向に平
行し、進行方向に対して俯角を４５度に設定した超音波
送受波器ＴＲ11は、２００［KHz ］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Ｖ11を得るものである。また、超音波送受
波器ＴＲ11は車輌１００の前方中央に配設している。超
音波送受波器ＴＲ12は、超音波送受波器ＴＲ11と同一特
性を持ち、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
した超音波送受波器ＴＲ11に対して１２０度角変位した
位置に配設し、路面に対して俯角を４５度に設定されて
おり、速度ベクトルＶ12を得るものである。同様に、超
音波送受波器ＴＲ13は、超音波送受波器ＴＲ11と同一特
性を持ち、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、車輌１００の進
行方向に対して平行して配設した超音波送受波器ＴＲ11
に対して−１２０度角変位した位置に配設され、路面に
対して俯角を４５度に設定されており、速度ベクトルＶ
13を得るものである。これら超音波送受波器ＴＲ11、超
音波送受波器ＴＲ12、超音波送受波器ＴＲ13はそれらを
合成樹脂製のベース部材Ｂ1 でモールドして一体化して
いる。

【００２６】一方、車輌１００の進行方向に平行し、進
行方向の逆方向に対して俯角を４５度に設定した超音波
送受波器ＴＲ21は、２００［KHz ］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Ｖ11の逆向きの速度ベクトルＶ21を得るも
のである。超音波送受波器ＴＲ22は超音波送受波器ＴＲ
12と同一特性を持ち、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、超音波送受波器ＴＲ21に対して−
１２０度角変位した位置に配設し、路面に対して俯角を
４５度に設定されており、速度ベクトルＶ12の逆向きの
速度ベクトルＶ22を得るものである。同様に、超音波送
受波器ＴＲ23は超音波送受波器ＴＲ13と同一特性を持
ち、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、超音波送受波器ＴＲ21
に対して１２０度角変位した位置に配設され、路面に対
して俯角を４５度に設定されており、速度ベクトルＶ13
の逆向きの速度ベクトルＶ23を得るものである。これら
超音波送受波器ＴＲ21、超音波送受波器ＴＲ22、超音波
送受波器ＴＲ23はそれらを合成樹脂製のベース部材Ｂ2
でモールドして一体化している。そして、図１（ｂ）に
示すように、ベース部材Ｂ2 は車輌１００の下面に取付
けられており、車輌１００のヨー中心Ｚo を通る車輌の
進行方向に中心軸線上で間隔Ｌを隔てて配設されてい
る。

【００２７】結果的に、図１（ｃ）に示すように、第１
超音波送受波手段ＴＲ１の超音波送受波器ＴＲ11、超音
波送受波器ＴＲ12、超音波送受波器ＴＲ13で、速度ベク
トルＶ11、速度ベクトルＶ12、速度ベクトルＶ13が得ら
れ、第２超音波送受波手段ＴＲ２の超音波送受波器ＴＲ
21、超音波送受波器ＴＲ22、超音波送受波器ＴＲ23で、
速度ベクトルＶ21、速度ベクトルＶ22、速度ベクトルＶ
23が得られる。

【００２８】第１超音波送受波手段ＴＲ１で計測される
車輌１００の進行方向に対する速度ベクトルＶx1とその
垂直方向（横方向）の速度ベクトルＶy1は、 Ｖx1＝（−１／２）｛Ｖ11＋（Ｖ12＋Ｖ13）／４｝ ・・（５） Ｖy1＝（√３／４）（Ｖ12−Ｖ13） ・・・・・・（６） 第２超音波送受波手段ＴＲ２で計測される車輌１００の
進行方向に対する速度ベクトルＶx2とその垂直方向（横
方向）の速度ベクトルＶy2は、 Ｖx2＝（１／２）｛Ｖ21＋（Ｖ22＋Ｖ23）／４｝ ・・・（７） Ｖy2＝（√３／４）（Ｖ23−Ｖ22） ・・・・・・（８） これにより、車輌の並進運動成分は Ｖx ＝（Ｖx1＋Ｖx2）／２ ・・・・・・・・・（９） Ｖy ＝（Ｖy1＋Ｖy2）／２ ・・・・・・・・・（１０） となる。

【００２９】一方、ヨー中心Ｚo に関しては、図２よ
り、ヨーレートωとヨー中心Ｚo から第１超音波送受波
手段ＴＲ１までの距離Ｌ1 、ヨー中心Ｚo から第２超音
波送受波手段ＴＲ２までの距離Ｌ2 との関係は、 ωＬ1 ＝−（Ｖy1−Ｖy ） ・・・・・・・・・（１１） ωＬ2 ＝−（Ｖy2＋Ｖy ） ・・・・・・・・・（１２） Ｌ1 ＋Ｌ2 ＝Ｌ ・・・・・・・・・（１３） の関係がある。

【００３０】式（１１）より Ｌ1 ＝（Ｖy −Ｖy1）／ω ・・・・・・・・・（１４） 式（１２）より Ｌ2 ＝（Ｖy2−Ｖy ）／ω ・・・・・・・・・（１５） これら式（１４）及び（１５）を式（１３）に代入し、
それを変形して Ｌ・ω＝Ｖy2−Ｖy1 ・・・・・・・・・（１６） となる。したがって、ヨーレートωは ω＝（Ｖy2−Ｖy1）／Ｌ ・・・・・・・・・（１７） そして、ヨー中心Ｚo は式（１７）を式（１４）に代入
し、 Ｌ1 ＝Ｌ・（Ｖy −Ｖy1）／（Ｖy2−Ｖy1） ・・・・・（１８） で計算される位置にある。

【００３１】以上の様にして、式（９），（１０）より
車輛の進行方向及び横方向速度成分が計算でき、これら
を積分、微分することで、距離加速度が求まり、また式
（１７）よりヨーレート、式（１８）よりヨー中心も演
算できる。

【００３２】第１超音波送受波手段ＴＲ１と第２超音波
送受波手段ＴＲ２は、車輌１００のヨー中心Ｚo を通る
垂線の位置から等間隔Ｌの前後に配設されているが、本
発明を実施する場合には、車輌１００の前方、後方、中
央の何れか２カ所を選択すればよく、基本的には、両者
が車輌１００の進行方向に離れておればよい。

【００３３】図４は本発明の第一実施例における車載用
超音波計測装置の超音波送受波手段の配置状態を示す説
明図である。

【００３４】図４に示すように、車輌１００の前方に第
１超音波送受波手段ＴＲ１、中央に第２超音波送受波手
段ＴＲ２、後方に第３超音波送受波手段ＴＲ３を配設し
た事例を示したものであるが、これらの何れか２カ所を
選択すればよく、また、検出する速度ベクトルは、互い
に逆方向になればよい。勿論、第１超音波送受波手段Ｔ
Ｒ１、中央に第２超音波送受波手段ＴＲ２、後方に第３
超音波送受波手段ＴＲ３を配設した場合には、中央の第
２超音波送受波手段ＴＲ２によりヨー中心の補正を行な
ったり、車輌の横方向のスリップを検出したりすること
ができる。

【００３５】図５は本発明の第二実施例の車載用超音波
計測装置の４個の超音波送受波器からなる超音波送受波
手段ＴＲ０の基本原理説明図である。

【００３６】ところで、本発明を実施する場合には、二
次元速度が得られればよいことから、特定の中心の回り
の水平平面上で互いに９０度離間し、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
波する車輌１００に取付けられた４個の超音波送受波器
ＴＲ01、超音波送受波器ＴＲ02、超音波送受波器ＴＲ0
3、超音波送受波器ＴＲ04からなる超音波送受波手段Ｔ
Ｒ０と、超音波送受波手段ＴＲ０の４個の超音波送受波
器ＴＲ01、超音波送受波器ＴＲ02、超音波送受波器ＴＲ
03、超音波送受波器ＴＲ04のうち、互いに１８０度離れ
た２個の超音波送受波器ＴＲ01と超音波送受波器ＴＲ0
3、超音波送受波器ＴＲ02と超音波送受波器ＴＲ04の２
方向の速度ベクトルの差をとっても同様となる。

【００３７】〈実施例の回路構成〉図６は本発明の各実
施例の車載用超音波計測装置で使用される回路構成図で
ある。

【００３８】図６において、内部に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。超音波送受
波器ＴＲ11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は超音波送受波器ＴＲ11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は送信時においてはツェナー
ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 が共にオンし、また、受信時
にはツェナーダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 が共にオフする
ことで送受信の切替えを行なっている。

【００３９】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２００［KH
z ］を入力し、間歇的に２００［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。

【００４０】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、超音波送受波器ＴＲ11は超音波を発生する。

【００４１】送受切替回路３を介して検出された超音波
送受波器ＴＲ11からの信号は、プリアンプ４で増幅さ
れ、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１
０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。

【００４２】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。

【００４３】詳しくは、コンパレータ１０の出力を受信
ゲート時刻にのみサンプリングしてＰＬＬ回路により周
波数を検出すると共に、車速検出の分解能を得るため
に、周波数を逓倍する回路として使用している。

【００４４】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。

【００４５】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Ａ3in に入力されている。

【００４６】この種の超音波送受波器ＴＲ11、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、超音
波送受波器ＴＲ11、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ＰＬＬ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。

【００４７】また、他の超音波送受波器ＴＲ12を用いた
超音波送受信回路３０ＴＲ、超音波送受波器ＴＲ13を用
いた超音波送受信回路４０ＴＲについても同様の回路構
成からなっており、超音波送受波器ＴＲ11及び超音波送
受波器ＴＲ12及び超音波送受波器ＴＲ13は、第１超音波
送受波手段ＴＲ１を構成している。そして、第２超音波
送受波手段ＴＲ２を構成する超音波送受波器ＴＲ21及び
超音波送受波器ＴＲ22及び超音波送受波器ＴＲ23につい
ても、同一の回路で信号処理される。なお、これらの具
体的回路構成の説明は重複するので、ここではその説明
を省略する。

【００４８】図７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。

【００４９】図７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。

【００５０】〈回路構成の全体基本的動作〉超音波送受
信回路２０ＴＲ及び超音波送受信回路３０ＴＲ及び超音
波送受信回路４０ＴＲは次のように動作する。なお、基
本的動作は第１超音波送受波手段ＴＲ１の超音波送受信
回路２０ＴＲと超音波送受信回路３０ＴＲ及び超音波送
受信回路４０ＴＲ、そして、詳細を省略している第２超
音波送受波手段ＴＲ２は同一であるので、ここでは超音
波送受信回路２０ＴＲを中心に説明するが、当然、第１
超音波送受波手段ＴＲ１及び第２超音波送受波手段ＴＲ
２も同様に共通に制御されたり、独立に制御されたりす
る。

【００５１】超音波送受波器ＴＲ11、超音波送受波器Ｔ
Ｒ12、超音波送受波器ＴＲ13からは周波数２００［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 ］の出力によって超音波送受波器ＴＲ11、超音波
送受波器ＴＲ12、超音波送受波器ＴＲ13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。

【００５２】この際、第１超音波送受波手段ＴＲ１の超
音波送受波器ＴＲ11、超音波送受波器ＴＲ12、超音波送
受波器ＴＲ13の超音波出力と第２超音波送受波手段ＴＲ
２の超音波送受波器ＴＲ21、超音波送受波器ＴＲ22、超
音波送受波器ＴＲ23の超音波出力は、同時に行なう場合
と時分割で行なう場合がある。本実施例の場合は、その
開きが１２０度であり、相互干渉の可能性が低いこと、
車輌１００が上下振動、ノーズアップ、ノーズダウンに
よって変化してもその影響を少なくすることから、同時
に、第１超音波送受波手段ＴＲ１の超音波送受波器ＴＲ
11、超音波送受波器ＴＲ12、超音波送受波器ＴＲ13の超
音波と、第２超音波送受波手段ＴＲ２の超音波送受波器
ＴＲ21、超音波送受波器ＴＲ22、超音波送受波器ＴＲ23
の超音波を出力している。

【００５３】また、超音波送受波器ＴＲ11（第１超音波
送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段ＴＲ２）が路
面からの反射波を受波すると、プリアンプ４で８０［d
B］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、これによって超音波送受波器
ＴＲ11（第１超音波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受
波手段ＴＲ２）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。

【００５４】また、超音波送受信回路３０ＴＲ、超音波
送受信回路４０ＴＲについても同様に動作するが、その
動作説明は重複するので省略する。

【００５５】〈マイクロコンピュータによるメイン制御
動作〉図８及び図９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１０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１
１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。

【００５６】また、図１２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、基本的動作は第１超音波送受波手段ＴＲ１と第２超
音波送受波手段ＴＲ２の超音波送受信回路の動作は同一
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、第１超音波送受波手段ＴＲ１
と第２超音波送受波手段ＴＲ２の超音波送受信回路も同
様に制御される。

【００５７】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８及び図９のメインプロ
グラムの処理を開始する。

【００５８】ステップＳ１で第１超音波送受波手段ＴＲ
１、第２超音波送受波手段ＴＲ２の超音波送受信回路２
０ＴＲ等で使用する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２５０［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＝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。

【００５９】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、超音波
送受信回路４０ＴＲ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Ｓ
７で第１超音波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手
段ＴＲ２の超音波送受信回路２０ＴＲ等の送信ゲートを
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Ｓ４からステップＳ７は、送信ゲートの開閉をマ
イクロコンピュータ１の出力端子Ｐ1 の１０［msec］毎
に１［msec］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、第１超音
波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段ＴＲ２の送
波入力は出力ｅ2 のようになる。また、その反射波は第
１超音波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段ＴＲ
２の超音波送受波器ＴＲ11等を介して出力ｅ3 のように
なる。

【００６０】なお、ここまでは、超音波を送波する場
合、第１超音波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手
段ＴＲ２の超音波送受信回路２０ＴＲ等が同時に制御さ
れる。以降は、第１超音波送受波手段ＴＲ１と第２超音
波送受波手段ＴＲ２の各超音波送受信回路が個々のプロ
グラムで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に説明する。

【００６１】ステップＳ８で超音波送受信回路２０ＴＲ
（第１超音波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段
ＴＲ２）毎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（第１超音波送受波手段ＴＲ１、
第２超音波送受波手段ＴＲ２）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
（第１超音波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段
ＴＲ２）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（第１超音波送受波
手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段ＴＲ２）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。

【００６２】そして、ステップＳ１４で主演算部１０１
が内蔵するカウンタCOUNT1（カウンタCOUNT2，COUNT3・
・・）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 ，Ａ2in ・・・）に各
超音波送受信回路２０ＴＲ（第１超音波送受波手段ＴＲ
１、第２超音波送受波手段ＴＲ２）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Ｓ１６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（第１超音
波送受波手段ＴＲ１、第２超音波送受波手段ＴＲ２）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
速度の演算等を行なう。

【００６３】二次元速度の演算は、第１超音波送受波手
段ＴＲ１の３方向の速度ベクトル、即ち、速度ベクトル
Ｖ11，Ｖ12，Ｖ13と第２超音波送受波手段ＴＲ２の３方
向の各速度ベクトルＶ21，Ｖ22，Ｖ23とから式（５），
（６）及び式（７），（８）により各方向の速度ベクト
ルを求める。

【００６４】このとき、各第１超音波送受波手段ＴＲ１
の速度ベクトルＶ11，Ｖ12，Ｖ13、及び第２超音波送受
波手段ＴＲ２の速度ベクトルＶ21，Ｖ22，Ｖ23の大きさ
は、 Ｖ11＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ1 Ｖ12＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ2 Ｖ13＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ3 Ｖ21＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ4 Ｖ22＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ5 Ｖ23＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸ6 但し、ｃｏｕｎｔＸ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 ，Ｘ4 ，Ｘ5 ，Ｘ
6：カウンタの計数値 Ｋ：大気温度によって決定される係数 として、各速度ベクトルを求め、前記式（５）乃至
（８）等を用いて二次元速度の演算を行なう。また、そ
れらの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の横方向速度Ｖy
、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ω、乗
員に対する遠心力を演算することもできる。

【００６５】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、ステップＳ２４で次の
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。

【００６６】〈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。

【００６７】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。

【００６８】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
主演算部１０１が内蔵するバッファに格納するものであ
る。

【００６９】〈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。

【００７０】このように、本実施例の車載用超音波計測
装置は、特定の中心の回りの水平平面上で互いに１２０
度離間し、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車輌に取付けられた３
個の超音波送受波器ＴＲ11、超音波送受波器ＴＲ12、超
音波送受波器ＴＲ13からなる第１超音波送受波手段ＴＲ
１と、前記第１超音波送受波手段ＴＲ１の３個の超音波
送受波器ＴＲ11、超音波送受波器ＴＲ12、超音波送受波
器ＴＲ13の超音波を送波及びその反射波の方向を互いに
逆とし、前記第１超音波送受波手段ＴＲ１から離れて車
輌に取付けられた３個の超音波送受波器ＴＲ21、超音波
送受波器ＴＲ22、超音波送受波器ＴＲ23からなる第２超
音波送受波手段ＴＲ２と、前記第１超音波送受波手段Ｔ
Ｒ１の３方向の速度と前記３方向に対応する第２超音波
送受波手段ＴＲ２の３方向の各速度ベクトルより二次元
速度を演算するステップＳ１９からなる演算手段からな
るものである。これを請求項１の発明の実施例とするこ
とができる。

【００７１】したがって、第１超音波送受波手段ＴＲ１
の３方向の速度ベクトルとその３方向の速度ベクトルに
対応する第２超音波送受波手段ＴＲ２の３方向の各速度
ベクトルを使用して演算することにより、車輌の上下振
動、ノーズアップ、ノーズダウンによる車高の変化の影
響を少なくでき、車輌１００の進行方向の速度ベクト
ル、及びその±１２０度の各平均速度ベクトルを得るこ
とができる。それらの各平均速度ベクトルをベクトル合
成して、車輌１００の進行方向とその垂直方向の二次元
速度成分とすることができ、この二次元速度成分によっ
て、車輌１００の進行方向の速度Ｖx 及び車輌１００の
進行方向に対する垂直方向の速度Ｖy を得ることができ
る。また、これによってヨー中心Ｚo 、ヨーレートω、
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の中心軸を中心とする回転
速度、及びその微分の角加速度を演算することもでき
る。更に、その軌跡をトレースしたり、また、乗員に対
する遠心力の大きさを演算することもできる。

【００７２】よって、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。

【００７３】特に、本実施例にかかる車載用超音波計測
装置は、第１超音波送受波手段ＴＲ１と前記第２超音波
送受波手段ＴＲ２の配設個所をヨー中心Ｚo の移動する
範囲より前及び後とするものであるから、車輌が回転す
る場合の回転運動のベクトルがヨー中心Ｚo の両側で検
出でき、そのベクトルが互いに逆方向となるからヨー中
心Ｚo を正確に掴むことができる。これを請求項２の発
明の実施例とすることができる。

【００７４】ところで、上記実施例では、３個の超音波
送受波器からなる第１超音波送受波手段ＴＲ１と第２超
音波送受波手段ＴＲ２を有するものであるが、４個の超
音波送受波器からなる超音波送受波手段ＴＲ０として実
施することもできる。

【００７５】即ち、特定の中心の回り、例えば、車輌１
００の重心を通る垂線の回りの水平平面上で互いに９０
度離間し、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車輌に取付けられた４
個の超音波送受波器ＴＲ01、超音波送受波器ＴＲ02、超
音波送受波器ＴＲ03、超音波送受波器ＴＲ04からなる超
音波送受波手段ＴＲ０と、前記超音波送受波手段ＴＲ０
の４個の超音波送受波器ＴＲ01、超音波送受波器ＴＲ0
2、超音波送受波器ＴＲ03、超音波送受波器ＴＲ04のう
ち、互いに１８０度離れた２個の超音波送受波器ＴＲ01
と超音波送受波器ＴＲ03、超音波送受波器ＴＲ02と超音
波送受波器ＴＲ04の２方向の速度ベクトルの差により二
次元速度を演算する演算手段とを具備する車載用超音波
計測装置とすることもできる。これを請求項３の発明の
実施例とすることができる。

【００７６】したがって、前者と同様の効果を得ること
ができる。また、この発明においては超音波送受波器を
４個必要とするものであり、前者の発明が超音波送受波
器を６個必要とするのに対して、超音波送受波器を２個
少なくでき、また、その信号処理回路についてもそれだ
け省略できるから、必要装置自体を廉価とすることがで
きる。当然、得られる結果は、前者と同等であり、超音
波送受波器の部品点数が少なくなっても品質が劣化した
ものにはならない。

【００７７】ところで、上記実施例では、超音波送受波
器ＴＲ11及び超音波送受波器ＴＲ21、超音波送受波器Ｔ
Ｒ01及び超音波送受波器ＴＲ03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、全超
音波送受波器の各々が２個の超音波送受波器を使用して
もよく、また、そのうちの半数を超音波受波専用として
もよい。特に、車輌の走行方向に平行する速度を検出す
る超音波送受波器を、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
い速度データが得られる。

【００７８】そして、本発明の実施例では、超音波送受
波器ＴＲ11及び超音波送受波器ＴＲ21、超音波送受波器
ＴＲ01及び超音波送受波器ＴＲ03を車輌の進行方向に一
致させて取付けているが、本発明を実施する場合には、
ベクトル合成によって速度を演算するものであるから、
いずれの超音波送受波器も車輌の進行方向に一致してい
ない場合でも、車輌の進行方向とその垂直方向の二次元
速度成分にベクトル合成することにより、車速の検出を
行なうことができる。しかし、本実施例のように、超音
波送受波器ＴＲ11及び超音波送受波器ＴＲ21、超音波送
受波器ＴＲ01及び超音波送受波器ＴＲ03を車輌の進行方
向に一致させれば、そのベクトル合成によって二次元速
度成分を演算する演算速度が速くなる。

【００７９】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。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明の車載用
超音波計測装置は、第１超音波送受波手段の３個の超音
波送受波器の各々の超音波送受波器によって３方向の速
度ベクトルを検出し、また、第２超音波送受波手段の３
個の超音波送受波器の各々の超音波送受波器によって３
方向の速度ベクトルを検出する。これらの速度ベクトル
より各々の超音波送受波器設置位置での並進運動の速度
ベクトルＶx ，Ｖy を演算する。そして、これら２カ所
の速度ベクトルをベクトル合成して、車輌の進行方向と
その垂直方向の二次元速度成分とすることができ、この
とき、車輌の上下振動、ノーズアップ、ノーズダウンに
よる車高の変化の影響を少なくできる。また、この二次
元速度成分によって、車速、横方向車速、ヨー中心、ヨ
ーレート、そして、速度ベクトルの積分、微分を行なう
ことにより距離、加速度が演算できる。更に、その軌跡
をトレースしたり、また、乗員に対する遠心力の大きさ
を演算することもでき、計測装置及び制御装置に使用で
きる。

【００８１】請求項２の発明の車載用超音波計測装置
は、第１超音波送受波手段と第２超音波送受波手段の配
設個所を、ヨー中心の移動する範囲より前及び後とする
ものであるから、車輌が回転する場合の回転運動のベク
トルがヨー中心の両側で検出でき、そのベクトルが互い
に逆方向となるからヨー中心を正確に掴むことができ
る。

【００８２】請求項３の発明の車載用超音波計測装置
は、特定の中心の回りの水平平面上で互いに９０度離間
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車輌に取付けられた４個の超
音波送受波器により各速度ベクトルを検出し、各超音波
送受波器で検出した速度ベクトルを、互いに１８０度離
れた２個の超音波送受波器の対応する速度ベクトルの差
により平均二次元速度を演算するものである。

【００８３】これらを車輛の前後２カ所に設置し、その
出力をベクトル合成することで車輌の進行方向とその垂
直方向の二次元速度成分とすることができ、このとき、
車輌の上下振動、ノーズアップ、ノーズダウンによる車
高の変化の影響を少なくできる。また、この二次元速度
成分によって、車速、横方向車速、ヨー中心、その角の
変化速度を求めることによりヨーレート、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
演算できる。更に、その軌跡をトレースしたり、また、
乗員に対する遠心力の大きさを演算することもでき、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は本発明の第一実施例の車載用超音波計測
装置の３個の超音波送受波器からなる第１超音波送受波
手段、第２超音波送受波手段の基本原理説明図である。

【図２】図２は本発明の第一実施例の車載用超音波計測
装置のヨー中心と第１超音波送受波手段、第２超音波送
受波手段との関係を示す基本原理説明図である。

【図３】図３は本発明の第一実施例の車載用超音波計測
装置の互いに方向を逆とした速度ベクトルの場合のベク
トル合成の基本原理説明図である。

【図４】図４は本発明の第一実施例における車載用超音
波計測装置の超音波送受波手段の配置状態を示す説明図
である。

【図５】図５は本発明の第二実施例の車載用超音波計測
装置の４個の超音波送受波器からなる超音波送受波手段
の基本原理説明図である。

【図６】図６は本発明の各実施例の車載用超音波計測装
置の回路構成図である。

【図７】図７は本発明の各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８】図８は本発明の各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９】図９は本発明の各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１０】図１０は本発明の各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１１】図１１は本発明の各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１２】図１２は本発明の各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１３】図１３は従来の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】

ＴＲ11，ＴＲ12，ＴＲ13 超音波送受波器 ＴＲ21，ＴＲ22，ＴＲ23 超音波送受波器 ＴＲ０ 超音波送受波手段 ＴＲ１ 第１超音波送受波手段 ＴＲ２ 第２超音波送受波手段 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 ４０ＴＲ 超音波送受信回路 １００ 車輌

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の中心の回りの水平平面上で互いに
   １２０度離間し、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車輌に取付けら
   れた３個の超音波送受波器からなり、前方に配設した第
   １超音波送受波手段と、 前記第１超音波送受波手段の３個の超音波送受波器の超
   音波を送波及びその反射波の方向を互いに逆とし、前記
   第１超音波送受波手段から離れて車輌に取付けられた３
   個の超音波送受波器からなり、後方に配設した第２超音
   波送受波手段と、 前記第１超音波送受波手段の３方向の速度ベクトルと前
   記３方向の速度ベクトルに対応する第２超音波送受波手
   段の３方向の各速度ベクトルの合成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。
2. 【請求項２】 前記第１超音波送受波手段と前記第２超
   音波送受波手段の配設個所は、ヨー中心の移動する範囲
   より前及び後とすることを特徴とする請求項１に記載の
   車載用超音波計測装置。
3. 【請求項３】 特定の中心の回りの水平平面上で互いに
   ９０度離間し、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車輌に取付けられ
   た４個の超音波送受波器からなる超音波送受波手段と、 前記超音波送受波手段の４個の超音波送受波器のうち、
   互いに１８０度離れた２個の超音波送受波器の２方向の
   速度ベクトルの差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。