JPH0755933A - On-vehicle ultrasonic measuring instrument - Google Patents
On-vehicle ultrasonic measuring instrumentInfo
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- JPH0755933A JPH0755933A JP5206182A JP20618293A JPH0755933A JP H0755933 A JPH0755933 A JP H0755933A JP 5206182 A JP5206182 A JP 5206182A JP 20618293 A JP20618293 A JP 20618293A JP H0755933 A JPH0755933 A JP H0755933A
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- ultrasonic
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[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、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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a measuring device that uses various speed information such as a navigation system, a vehicle speed detecting device, a yaw angle, and a yaw rate detecting device, and more particularly to a vehicle-mounted ultrasonic measuring device that uses ultrasonic waves loaded in a vehicle.
【0002】[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あるドプラ
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。2. Description of the Related Art As a velocity measuring device using ultrasonic waves of this type, there is a technique disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-68574. The technology disclosed in this publication continuously transmits ultrasonic waves from a separate wave transmitter, continuously receives the waves received by reflecting from the reflector, and calculates the difference between the waves transmitted and received. It detects a certain Doppler frequency, and is a well-known technique at present.
【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。Further, as a velocity measuring device using this kind of ultrasonic wave, there is a technique disclosed in JP-A-59-203973. The technique disclosed in this publication has a wave transmitter and a wave receiver which are separate bodies, as in the case of the above-mentioned publication, and in particular, the number of wave receivers is two, and vertical vibration of the vehicle body, nose up, This is to reduce the error due to nose down.
【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。As a speed measuring device using this kind of ultrasonic wave, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-39971. The technology disclosed in this publication transmits ultrasonic waves in a pulse shape, opens a reception gate corresponding to the pulse width at the time of reflection and reception, and measures the time of a predetermined wavelength of the received wave. , The Doppler shift amount is obtained and the vehicle speed is measured.
【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。Further, as a vehicle-mounted ultrasonic measuring device of this type, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-269388.
【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。According to this technique, ultrasonic waves are radiated from a wave transmitter / receiver to a road surface in the front or back direction of a vehicle at a predetermined depression angle.
The time from the received signal of the emitted ultrasonic waves and the reflected wave of the road surface projection to the projection is measured, and the signal level of the reflected wave of the road surface projection is compared with a predetermined threshold value, and the road surface projection in front of the vehicle is compared. The presence or absence of such a thing and its size are detected. And
The vehicle speed is detected based on the obtained Doppler frequency by detecting the vehicle height from the linear distance and the radiation angle of the ultrasonic wave when the reflected wave returns from the road surface.
【0007】即ち、図14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]、高さをH[m]、その放射角度
(俯角)をφ度とすれば、 L=H/sinφ ・・・・・・(1) となる。That is, one of the in-vehicle ultrasonic measuring devices shown in FIG.
As shown in the operation principle diagram when transmitting and receiving by one ultrasonic wave transmitter / receiver TR, the distance until the road surface is radiated by ultrasonic waves is L [m], and the height is H [m] ], And the radiation angle (depression angle) is φ degrees, then L = H / sin φ (1)
【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。Loss due to propagation distance at this time Loos
Is Loos = (diffusion loss) + (propagation loss) = 20 · log (2 · L) + 2 · L · α [dB] ··· (2) where α: damping constant, for example, α100KHz = 2.1 [DB / m] α200KHz = 8.5 [dB / m]
【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。On the other hand, when the ultrasonic beam width θ is narrowed, the energy is concentrated in the transmitted wave, so that the signal component S increases. Moreover, the S / N for the isotropic noise is improved in the received wave.
【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。The total transmission / reception gain G is G = (transmission gain) × (reception gain) = {10 · log (γ / θ 2 )} × 2 (3) where γ Is γ = 3.4 × 1 if the beam is rotationally symmetric
It is 0 4 .
【0011】なお、図14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。It should be noted that, in the operation principle diagram of the vehicle-mounted ultrasonic measuring device of FIG. 14, an ultrasonic wave having a frequency f [Hz] is intermittently radiated to the road surface, and the received frequency fo = f−df [Hz]. The Doppler frequency df [Hz] is calculated from df = 2f (V / 3.6) cosφ / C [Hz] ··· (4) where V: vehicle speed [Km / h] C: sound speed It becomes [m / s].
【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、到着時間を計
測することで、車高としている。Particularly, in the technique disclosed in the above publication, ultrasonic waves are radiated with an equal radiation angle in the front-back direction of the vehicle body, and the Doppler frequency of the received signal of each reflected wave is detected,
By obtaining the Doppler frequency of the difference, the vehicle speed at which the vertical speed component of the vehicle body is canceled is detected. In addition, the vehicle height is determined by measuring the arrival time.
【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。In this way, the protrusions and the like on the front road surface during traveling of the vehicle are detected using the ultrasonic waves, and the vehicle height and vehicle speed are also detected.
【0014】[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。However, in the technique disclosed in the above publication, the vehicle height is detected from the linear distance and the radiation angle of the ultrasonic wave when the reflected wave returns from the road surface, and the obtained Doppler frequency is also detected. To detect the vehicle speed, or
Ultrasonic waves are emitted with the same emission angle in the front-back direction of the vehicle body, the Doppler frequency of the received signal of each reflected wave is detected, the Doppler frequency of the difference is found, and the vertical velocity component of the vehicle body is canceled. It detects the vehicle speed.
【0015】特に、特開昭59−203973号公報に
掲載の技術には、轍を使用して道路の小石、雪等が車輪
の荷重で踏み固められた状態で路面からの反射を得る方
法が開示されている。Particularly, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-203973, there is a method of using a rut to obtain reflection from a road surface in a state where road pebbles, snow and the like are squeezed by the load of wheels. It is disclosed.
【0016】しかし、道路の冠水面等では反射波そのも
のが少なく、車速精度が著しく低下する。そして、路面
が雨等で濡れており、所謂、冠水面においてはタイヤの
遠心力方向に水飛沫が発生し、反射波の受信信号のドプ
ラー周波数を検出すると水飛沫の影響により、正確な車
輌速度が計測できなくなる。また、冠水面においては、
車輌のタイヤの進行方向の前方に路面波が発生し、その
反射の影響を受ける場合と、その反射の影響を受けない
場合とがあり、これらが誤動作の要因となる。However, the reflected wave itself is small on the submerged surface of the road, etc., and the vehicle speed accuracy is significantly reduced. When the road surface is wet due to rain, etc., water droplets are generated in the direction of the centrifugal force of the tire on the so-called submerged surface, and the Doppler frequency of the received signal of the reflected wave is detected. Cannot be measured. Also, on the submerged surface,
Road surface waves are generated in front of the traveling direction of the tires of the vehicle and may be affected by the reflection thereof or may not be affected by the reflection, which may cause malfunction.
【0017】そこで、本発明は、超音波を使用して車輌
の速度を精度良く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。Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle-mounted ultrasonic measuring device capable of accurately detecting the speed of a vehicle using ultrasonic waves.
【0018】[0018]
【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、車輪に対して所定の俯角傾度を持っ
て超音波を送波し、車輪の垂直中心線とタイヤの側面と
路面との接触線との交点を中心とするその周辺部を反射
点とし、その反射波を受波する超音波送受波器のドプラ
ー周波数から車輪の回転速度を演算する車輪速度演算手
段と、車輪速度演算手段で演算した車輪の回転速度から
速度を演算する速度演算手段とを具備するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an in-vehicle ultrasonic measuring device which transmits ultrasonic waves to a wheel with a predetermined depression angle inclination, and which transmits the ultrasonic wave to a vertical center line of the wheel and a side surface of the tire. A wheel speed calculation means for calculating the rotation speed of the wheel from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave with its peripheral part centering on the intersection with the contact line with the road surface as the reflection point, and the wheel The speed calculation means calculates the speed from the rotation speed of the wheel calculated by the speed calculation means.
【0019】請求項2にかかる車載用超音波計測装置
は、左右の車輪に対して所定の俯角傾度を持って超音波
を送波し、車輪の垂直中心線とタイヤの側面と路面との
接触線との交点を中心とするその周辺部を反射点とし、
その反射波を受波する超音波送受波器のドプラー周波数
から左右の車輪の平均回転速度を演算する車輪速度演算
手段と、車輪速度演算手段で演算した車輪の回転速度か
ら速度を演算する速度演算手段とを具備するものであ
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a vehicle-mounted ultrasonic wave measuring device which transmits ultrasonic waves to the left and right wheels with a predetermined depression angle inclination, so that the vertical center line of the wheel contacts the side surface of the tire and the road surface. Around the intersection with the line as a reflection point,
Wheel speed calculation means for calculating the average rotation speed of the left and right wheels from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave, and speed calculation for calculating the speed from the rotation speed of the wheels calculated by the wheel speed calculation means And means.
【0020】[0020]
【作用】請求項1においては、車輪に対して所定の俯角
傾度を持って超音波を送波し、車輪の垂直中心線とタイ
ヤの側面と路面との接触線との交点を中心とするその周
辺部を反射点とし、その反射波を受波する超音波送受波
器のドプラー周波数から車輪の回転速度を車輪速度演算
手段で演算し、車輪速度演算手段で演算した車輪の回転
速度から速度を速度演算手段で演算することにより、水
飛沫及び路面の面波の影響を受けることなく、車輪の回
転速度を検出することができる。According to the first aspect of the invention, ultrasonic waves are transmitted to the wheel with a predetermined depression angle inclination, and the ultrasonic wave is transmitted around the intersection of the vertical center line of the wheel and the contact line between the side surface of the tire and the road surface. The wheel speed calculation means calculates the wheel rotation speed from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave at the peripheral part, and the speed is calculated from the wheel rotation speed calculated by the wheel speed calculation means. By calculating with the speed calculation means, the rotation speed of the wheel can be detected without being affected by water splashes and surface waves on the road surface.
【0021】請求項2においては、左右の車輪に対して
所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、車輪の垂直中
心線とタイヤの側面と路面との接触線との交点を中心と
するその周辺部を反射点とし、その反射波を受波する超
音波送受波器のドプラー周波数から左右の車輪の平均回
転速度を演算し、その車輪速度演算手段で演算した車輪
の回転速度から速度を速度演算手段で演算することによ
り、水飛沫及び路面の面波の影響を受けることなく、車
輪の回転速度を検出することができる。また、左右の車
輪から独立した左右の車輪速度を検出でき、車輌の走行
状態が検出できる。In the second aspect, ultrasonic waves are transmitted to the left and right wheels with a predetermined depression angle gradient, and the center of the intersection of the vertical center line of the wheels and the contact line between the side surface of the tire and the road surface. The peripheral speed of the wheel is calculated from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave and the peripheral speed is calculated from the wheel speed calculated by the wheel speed calculation means. Is calculated by the speed calculation means, the rotational speed of the wheel can be detected without being affected by water droplets and surface waves on the road surface. Further, the left and right wheel speeds independent of the left and right wheels can be detected, and the running state of the vehicle can be detected.
【0022】[0022]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An on-vehicle ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention will be described below.
【0023】〈基本的原理〉図1はタイヤの構成を示す
断面の説明図である。図2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。<Basic Principle> FIG. 1 is an explanatory view of a cross section showing the structure of a tire. FIG. 2 is an explanatory diagram of the basic principle of the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention.
【0024】図1において、一般に、タイヤTyは、所
定のパターンに溝を形成し、道路と接触するトレッド部
T1 と、リムに取付けられるビード部T4 と、左右側面
に位置するサイドウォール部T3 と、トレッド部T1 と
サイドウォール部T3 との間の位置の両肩に位置するシ
ョルダー部T2 からなり、車輪を構成する一要素となっ
ている。In FIG. 1, a tire Ty generally has a tread portion T1 which has a groove formed in a predetermined pattern and comes into contact with a road, a bead portion T4 attached to a rim, and sidewall portions T3 located on the left and right side surfaces. , A shoulder portion T2 located on both shoulders between the tread portion T1 and the sidewall portion T3, which constitutes one element of the wheel.
【0025】図2において、車輌100の進行方向に平
行する水平面に対して俯角を45度に設定し、車輌10
0の車体下部に取付けた超音波送受波器TRは200
[KHz]帯の超音波振動を所定の超音波ビーム幅で、車
輪の垂直中心線(Y−Y線)とタイヤTyの側面と路面
との接触線(X−X線)との交点を中心とするその周辺
部のショルダー部T2 とサイドウォール部T3 のショル
ダー部T2 付近に送波し、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Vを
得るものである。In FIG. 2, the depression angle is set to 45 degrees with respect to the horizontal plane parallel to the traveling direction of the vehicle 100, and the vehicle 10
The ultrasonic transmitter / receiver TR installed at the bottom of the vehicle body of 0 is 200
Ultrasonic vibration in the [KHz] band with a predetermined ultrasonic beam width, centered on the intersection of the vertical center line of the wheel (Y-Y line) and the contact line of the side surface of the tire Ty and the road surface (XX line). To transmit a wave near the shoulder portion T2 of the peripheral portion and the shoulder portion T2 of the sidewall portion T3 and receive the reflected wave, and obtain a velocity V parallel to the traveling direction of the vehicle 100. Is.
【0026】なお、この超音波送受波器TRは取付台と
しての合成樹脂製の各ベース部材にモールドして、各々
一体化している。The ultrasonic wave transmitter / receiver TR is molded and integrated with each base member made of synthetic resin as a mounting base.
【0027】ここで、車輌100の進行方向の車速V
は、タイヤ速度Vo とタイヤスリップ率をkとすると、 車速V=Vo /(1−k) となる。制動時以外はkは0に近似できるため、 V≒Vo ・・・・・・・・(5) と考えて良い。Here, the vehicle speed V in the traveling direction of the vehicle 100
Is the vehicle speed V = Vo / (1-k) where k is the tire speed Vo and the tire slip ratio is k. Since k can be approximated to 0 except during braking, it can be considered that V≈Vo (5).
【0028】更に、車速V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。Further, the distance and the acceleration can be calculated by integrating and differentiating the vehicle speed V.
【0029】図3乃至図5は本発明の実施例の車載用超
音波計測装置の超音波送受波器TRの位置関係を示す説
明図で、図3はタイヤTyによるウェットアスファルト
(アスファルトの柔らかいもの)の路面波の状態を示す
平面の説明図、図4はタイヤTyによるウェットアスフ
ァルトの路面波の状態を示す正面の説明図、図5は本実
施例の車載用超音波計測装置における超音波送受波器T
Rの配設位置関係を示す説明図である。3 to 5 are explanatory views showing the positional relationship of the ultrasonic transmitter / receiver TR of the ultrasonic measuring device for vehicle according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 shows wet asphalt (soft asphalt) by the tire Ty. ) Is an explanatory plan view showing the condition of the road surface wave, FIG. 4 is an explanatory front view showing the condition of the road surface wave of the wet asphalt by the tire Ty, and FIG. 5 is an ultrasonic transmission / reception in the in-vehicle ultrasonic measurement device of this embodiment. Wave T
It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning positional relationship of R.
【0030】図3において、車輌の荷重を受けているタ
イヤTyの前方のウェットアスファルトWAには、車輌
の進行に伴ない路面波LWが発生する。この路面波LW
はウェットアスファルトWAの場合と同様に冠水路面の
場合にも水面波となって現われる。しかし、ウェットア
スファルトWA及び冠水路面の場合でも、タイヤTyの
最下部の垂直中心線(Y−Y線)とタイヤTyの側面と
路面との接触線(X−X線)との交点付近の両側サイド
W0 は、路面波LWの影響が最小となる。また、冠水路
面を走行する場合のタイヤTyの水飛沫においても、タ
イヤTyの最下部の両側サイドW0 はそこに至るまでに
路面波LW及び水飛沫を発生させてしまっているから、
水面波及び水飛沫の影響が最小となる。In FIG. 3, a road surface wave LW is generated on the wet asphalt WA in front of the tire Ty under the load of the vehicle as the vehicle advances. This road wave LW
Appears as a water surface wave in the case of flooded road surface as in the case of wet asphalt WA. However, even in the case of wet asphalt WA and submerged road surface, both sides in the vicinity of the intersection of the vertical center line (YY line) at the bottom of the tire Ty and the contact line (XX line) between the side surface of the tire Ty and the road surface. On the side W0, the influence of the road surface wave LW is minimized. Further, even when water is sprayed on the tire Ty when traveling on a submerged road surface, the lowermost side W0 of the tire Ty has generated road surface waves LW and water spray before reaching the side,
The effects of water waves and splashes are minimized.
【0031】そこで、図4及び図5に示すように、超音
波ビーム幅αで、タイヤTyの最下部の垂直中心線(Y
−Y線)とタイヤTyの側面と路面との接触線(X−X
線)との交点付近のショルダー部T2 とサイドウォール
部T3 のショルダー部T2 付近に送波し、そこを反射点
αH とすることにより、タイヤTyの最外周の高速部分
から得られるドプラー周波数を大きくすることができ
る。したがって、車速変化によるドプラー周波数の変化
を大きくすることができ、それだけ車速精度を高くする
ことができる。Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, with the ultrasonic beam width α, the vertical center line (Y
-Y line), the contact line between the side surface of the tire Ty and the road surface (XX)
The wave is transmitted to the shoulder portion T2 near the intersection with the line) and the side wall portion T3 near the shoulder portion T2, and the reflection point αH is used to increase the Doppler frequency obtained from the outermost high speed portion of the tire Ty. can do. Therefore, the change in the Doppler frequency due to the change in the vehicle speed can be increased, and the vehicle speed accuracy can be increased accordingly.
【0032】また、超音波ビーム幅βのように、タイヤ
Tyの最下部の垂直中心線(Y−Y線)とタイヤTyの
側面と路面との接触線(X−X線)との交点付近のショ
ルダー部T2 と路面を中心とする付近に送波し、タイヤ
Tyの最外周の高速部分及び路面を超音波ビームの反射
点βHVとすることにより、そこから得られるドプラー周
波数を大きくすることができる。また、ウェットアスフ
ァルトWAの路面であっても、冠水路面であっても、タ
イヤTyの最下部の両側サイドW0 は路面波LWの影響
が最小であり、かつ、冠水路面を走行する場合のタイヤ
Tyの水飛沫においても、タイヤTyの最下部の両側サ
イドW0 はそこに至るまでに水飛沫を発生させてしまっ
ているから、水面波及び水飛沫の影響が最小となる。し
たがって、車速変化によるドプラー周波数の変化を大き
くすることができ、路面波及び水飛沫の影響がなく、そ
れだけ車速精度を高くすることができる。Further, like the ultrasonic beam width β, near the intersection of the lowermost vertical center line (Y-Y line) of the tire Ty and the contact line (XX line) between the side surface of the tire Ty and the road surface. It is possible to increase the Doppler frequency obtained by transmitting the ultrasonic wave to the vicinity of the shoulder portion T2 of the tire and the road surface, and setting the outermost high-speed portion of the tire Ty and the road surface to the reflection point βHV of the ultrasonic beam. it can. Further, regardless of whether it is a wet asphalt WA road surface or a flooded road surface, the lowermost side W0 of the tire Ty is minimally affected by the road surface wave LW and the tire Ty when traveling on a flooded road surface. Even in the case of water droplets, the water drops are generated on both side W0 of the lowermost part of the tire Ty until reaching them, so that the influence of water waves and water droplets is minimized. Therefore, the change in the Doppler frequency due to the change in vehicle speed can be increased, the influence of road surface waves and water droplets can be eliminated, and the vehicle speed accuracy can be increased accordingly.
【0033】そして、超音波ビーム幅γのように、タイ
ヤTyの最下部の垂直中心線(Y−Y線)とタイヤTy
の側面と路面との接触線(X−X線)との交点付近の路
面との接触面のサイドW0 、即ち、タイヤTyの中心線
を通る下部と路面との接触面付近に送波し、そこを反射
点γV とすることにより、ウェットアスファルトWAの
路面であっても、冠水路面であっても、タイヤTyの最
下部の両側サイドW0は路面波LWの影響が最小であ
り、かつ、冠水路面を走行する場合のタイヤTyの水飛
沫においても、タイヤTyの最下部の両側サイドW0 は
そこに至るまでに水飛沫を発生させてしまっているか
ら、水面波及び水飛沫の影響が最小となる。したがっ
て、車速変化によるドプラー周波数の変化を大きくする
ことができ、路面波及び水飛沫の影響が少なく、それだ
け車速精度を高くすることができる。Then, like the ultrasonic beam width γ, the lowermost vertical center line (Y-Y line) of the tire Ty and the tire Ty.
Side W0 of the contact surface with the road surface near the intersection of the contact line (XX line) between the side surface of the tire and the road surface, that is, the vicinity of the contact surface between the road surface and the lower portion passing through the center line of the tire Ty, By setting that point as the reflection point γ V, the influence of the road surface wave LW is minimal on both sides W0 at the bottom of the tire Ty regardless of whether it is a wet asphalt WA road surface or a flooded road surface. Even when water is sprayed on the tire Ty when traveling on the road surface, water drops have been generated on both sides W0 at the lowermost part of the tire Ty before reaching them, so the influence of water waves and water spray is minimal. Become. Therefore, the change of the Doppler frequency due to the change of the vehicle speed can be increased, the influence of the road surface waves and the water droplets is small, and the vehicle speed accuracy can be increased accordingly.
【0034】図6は本発明の実施例の車載用超音波計測
装置を使用した車速及びヨーレート等を検出する基本原
理説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of the basic principle of detecting a vehicle speed, a yaw rate and the like using the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention.
【0035】図6において、車輌100の進行方向の逆
方向に平行し、水平面に対して俯角φを45度に設定
し、車輌100の両タイヤTyの内側に車輌100の直
進方向の位置に対して本実施例では傾度θを30度(通
常、5度から45度)とした車体下部に取付けた左側超
音波送受波器TRL は、超音波振動を所定の超音波ビー
ム幅βのように、タイヤTyLのショルダー部T2 と路面
を中心とする付近に送波し、そこを反射点βHVとするこ
とにより、タイヤTyLの最外周の高速部分及び路面を超
音波ビームの反射点とし、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VL
を得る。右側超音波送受波器TRR は、左側超音波送受
波器TRL と同一特性を持ち、前者と同様に、タイヤT
yRのショルダー部T2 と路面を中心とする付近に送波
し、そこを反射点βHVとすることにより、タイヤTyRの
最外周の高速部分及び路面を超音波ビームの反射点と
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VRを得る。In FIG. 6, the depression angle φ is set to 45 degrees with respect to the horizontal plane parallel to the direction opposite to the traveling direction of the vehicle 100, and inside the tires Ty of the vehicle 100 with respect to the straight traveling position of the vehicle 100. In the present embodiment, the left ultrasonic transducer TRL attached to the lower portion of the vehicle body with the inclination θ of 30 degrees (usually 5 degrees to 45 degrees) causes ultrasonic vibrations to have a predetermined ultrasonic beam width β, By transmitting to the vicinity of the shoulder T2 of the tire TyL and the road surface as a center and setting it as a reflection point βHV, the outermost high-speed portion of the tire TyL and the road surface become the reflection point of the ultrasonic beam, and the reflected wave The velocity VL parallel to the traveling direction of the vehicle 100.
To get The right-side ultrasonic transducer TRR has the same characteristics as the left-side ultrasonic transducer TRL, and like the former, the tire T
By transmitting to the vicinity of the shoulder portion T2 of yR and the road surface as a reflection point βHV, the outermost high-speed portion of the tire TyR and the road surface are made into the reflection point of the ultrasonic beam, and the reflected wave is It receives waves and obtains a velocity VR parallel to the traveling direction of the vehicle 100.
【0036】図6(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 で速度VL を得、左側超音波送受波器TRL と車輌
100の幅方向に所定距離N[m]だけ離し、かつ、車
輌100の進行方向に平行した右側超音波送受波器TR
R により速度VR を得るものである。As shown in FIG. 6 (a), the left ultrasonic transducer T arranged parallel to the traveling direction of the vehicle 100.
The velocity VL is obtained at RL, the left ultrasonic transducer TRL is separated from the left ultrasonic transducer TRL by a predetermined distance N [m] in the width direction of the vehicle 100, and the right ultrasonic transducer TR is parallel to the traveling direction of the vehicle 100.
The velocity VR is obtained from R.
【0037】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
製の各ベース部材にモールドして、各々一体化してい
る。The left ultrasonic wave transmitter / receiver TRL and the right ultrasonic wave transmitter / receiver TRR are molded into respective base members made of synthetic resin as a mounting base and integrated with each other.
【0038】ここで、車輌100の車速として進行方向
の車速Vは、 V=(VR +VL )/2 ・・・・・・・・(6) 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 )/N ・・・・・・・・(7) となる。Here, the vehicle speed V in the traveling direction as the vehicle speed of the vehicle 100 is V = (VR + VL) / 2 (6) The yaw rate ω of the vehicle 100 is in the traveling direction of the vehicle 100. From the speed difference between the left and right wheels, ω = (VR −VL) / N (7)
【0039】同様に、車速の積分、微分を行なうことに
より距離、加速度が演算できる。Similarly, the distance and the acceleration can be calculated by integrating and differentiating the vehicle speed.
【0040】勿論、1台の左側超音波送受波器TRL ま
たは右側超音波送受波器TRR のみで、車速Vを検出し
ても直線走行及びそれに近似する走行においては、1台
の左側超音波送受波器TRL または右側超音波送受波器
TRR による検出誤差は無視できる程度に小さい。Of course, even if the vehicle speed V is detected by only one left ultrasonic wave transmitter / receiver TRL or right ultrasonic wave transmitter / receiver TRR, one left ultrasonic wave transmitter / receiver is used in straight running and running that is similar thereto. The detection error by the wave transmitter TRL or the right ultrasonic wave transmitter / receiver TRR is so small that it can be ignored.
【0041】〈実施例の回路構成〉図7は本発明の実施
例の車載用超音波計測装置として左右タイヤに超音波送
受波器を配設した回路構成図である。<Circuit Configuration of Embodiment> FIG. 7 is a circuit configuration diagram in which an ultrasonic wave transmitter / receiver is arranged on the left and right tires as an on-vehicle ultrasonic wave measuring device of an embodiment of the present invention.
【0042】図7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。左側超音波
送受波器TRL は200[KHz ]帯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は送信時にはツェ
ナーダイオードZD1 がオンして左側超音波送受波器T
RL より送信すると同時にツェナーダイオードZD2 の
オンにより受信回路の保護を行う。受信時はツェナーダ
イオードZD1 ,ZD2 がオフとなり受信状態となる。In FIG. 7, a microcomputer 1 having an A / D converter inside is a well-known one having a RAM and a ROM and an arithmetic unit necessary for arithmetic control inside. It will be described later. The left ultrasonic transmitter / receiver TRL transmits and receives ultrasonic vibrations in the 200 [KHz] band with a predetermined ultrasonic beam width. Further, the transmission / reception switching circuit 3 performs switching when outputting or receiving waves by ultrasonic vibration from the left ultrasonic wave transmitter / receiver TRL. Further, in the transmission / reception switching circuit 3, the Zener diode ZD1 is turned on at the time of transmission to turn on the left ultrasonic transducer T.
At the same time as transmitting from RL, the receiving circuit is protected by turning on the Zener diode ZD2. During reception, the Zener diodes ZD1 and ZD2 are turned off and the reception state is set.
【0043】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。Zener diode ZD of transmission / reception switching circuit 3
1 is connected in series to the secondary side of the transformer 5, and the primary side of the transformer 5 is connected by a switching transistor 6 so as to supply power. The switching transistor 6 has a rectangular wave of 200 [KH by the output of the frequency dividing circuit 7 to which the external oscillation frequency output of 10 [MHz] is input.
z] is input and the switching transistor 6 is opened and closed intermittently by a signal of 200 [KHz].
【0044】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。Therefore, when the microcomputer 1 sets the intermittent output P1 to "1", the output of the frequency dividing circuit 7 turns the switching transistor 6 on and off, and the secondary side of the transformer 5 has a high voltage of 200 [V]. KHz], which causes the left ultrasonic transducer TRL to generate ultrasonic waves.
【0045】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、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。The signal from the left ultrasonic wave transmitter / receiver TRL detected via the transmission / reception switching circuit 3 is amplified by the preamplifier 4 and only the reflection of the ultrasonic wave radiated via the bandpass filter 8 is detected. Is further amplified by the amplifier 9 and input to the comparator 10 to be binarized. A part of the input of the comparator 10 is input to the reception level detection circuit 11 and is input to the A / D converter of the microcomputer 1.
【0046】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反射波
受信信号の周波数に比例した繰返しパルス数を出力す
る。The output signal of the comparator 10 is input to the frequency detecting PLL circuit 12, and the number of repetitive pulses proportional to the frequency of the reflected wave reception signal is output as its output signal.
【0047】詳しくは、受信波が間欠的にしか得られな
いため、受信ゲートの開いている間でのみ受信周波数の
検出をPLL回路12を使用して行なわせ、受信ゲート
が閉じている間はVCO回路の入力電圧をホールド状態
にしている。また、PLL回路12の他の役割として受
信周波数を十分な分解能で検出するために、周波数の逓
倍を行なわせている。More specifically, since the reception wave can be obtained only intermittently, the reception frequency is detected using the PLL circuit 12 only while the reception gate is open, and while the reception gate is closed. The input voltage of the VCO circuit is held. Further, as another role of the PLL circuit 12, in order to detect the reception frequency with sufficient resolution, frequency multiplication is performed.
【0048】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。Specifically, a pulse obtained by dividing the output by a factor of 8 and the output of the comparator 10 are compared by the phase difference detection circuit PD, and the phase difference is guided to the analog switching circuit AS via the low pass filter LPF. , Its output is input to the resistor R and the capacitor C for sampling and holding, and is also input to the microcomputer 1 via the voltage controlled oscillation circuit VCO. Voltage controlled oscillator VCO
Is output to the phase difference detection circuit PD via the frequency dividing circuit DEM which divides the frequency by 1/8. As a result, the pulse repetition frequency multiplied by 8 is input to the microcomputer 1 from the voltage controlled oscillator circuit VCO.
【0049】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。The outside air temperature is detected by the thermistor 15 and input to the terminal of the A / D converter incorporated in the microcomputer 1.
【0050】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。A left side ultrasonic wave transmitter / receiver TRL and a left side ultrasonic wave transmitter / receiver TRL, a transmission / reception switching circuit 3, a transformer 5, a switching transistor 6, and a frequency dividing circuit 7 are used for transmitting an ultrasonic wave. , Transmission / reception switching circuit 3, preamplifier 4, bandpass filter 8, amplifier 9, comparator 10, reception level detection circuit 11, frequency detection PL
An ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 20TR is constituted by the L circuit 12 and a receiving circuit system for receiving ultrasonic waves.
【0051】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。The ultrasonic transmitting / receiving circuit 30TR using the other right ultrasonic transmitting / receiving device TRR has the same circuit configuration. It should be noted that the description of the specific circuit configuration is duplicated, and the description thereof is omitted.
【0052】図8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。FIG. 8 is a functional configuration diagram of the microcomputer 1 used in the circuit configuration of the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention.
【0053】図8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。In FIG. 8, a main operation control circuit (MCU) 101 driven by a clock oscillator 105.
Is a PROM 102 storing a program for driving and controlling the microcomputer 1, and a main operation control circuit 1
SRAM 10 for storing data required for 01 arithmetic control
3, a timer / counter 104 having a counting function as a timer and a counter, and 8ch A which is an external analog input
It has an A / D converter 106, a parallel port 107 for external digital input, an interrupt controller 108 for interrupt control, a serial communication interface 109 for serially outputting a vehicle speed calculation result, and the like, which are a data address control bus 110. It is connected by bus.
【0054】〈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。<Overall Basic Operation of Circuit Configuration> The ultrasonic transmission / reception circuit 20TR operates as follows.
【0055】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。Frequency 2 from the left ultrasonic transmitter / receiver TRL
10 burst waves with 00 [KHz] and 1 [msec] duration
A gate signal for outputting a burst wave is output from the terminal P1 of the parallel port 107 of the microcomputer 1 which is transmitted every [msec]. ON / OFF control of the switching transistor 6 is performed by the output of the frequency dividing circuit 7, and the boosted output of 200 [KHz] is used for the left ultrasonic transducer TR.
Generate ultrasonic waves from L. At this time, the transmission / reception switching circuit 3
Prevents an excessive signal from being applied to the input of the preamplifier 4 on the receiving side during the transmission operation.
【0056】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。When the left ultrasonic transmitter / receiver TRL receives the reflected wave from the road surface, the preamplifier 4 amplifies the wave to about 80 [dB], and then the bandpass filter 8 outputs about 200 dB.
Only a signal of ± 50 [KHz] is taken out, further amplified, then binarized by the comparator 10 and inputted to the frequency detecting PLL circuit 12 to detect the frequency of the reflected wave from the road surface. The output of the comparator 10 is sampled and held by the frequency detection PLL circuit 12 for a time period during which a specific reflected wave from the road surface is detected, and its voltage is held to hold the specific detected frequency of the reflected wave from the road surface. . The output of the voltage controlled oscillator VCO is 8
The frequency is divided by 1 and fed back to be input to the phase difference detection circuit PD, whereby the frequency is locked to a frequency eight times the reflection frequency input to the left ultrasonic transducer TRL. There is. Therefore, if the microcomputer 1 counts the output of the voltage controlled oscillation circuit VCO, the Doppler frequency is detected based on the emitted ultrasonic frequency and the reflected ultrasonic frequency. In this embodiment, a resolution of about 0.5 [Km / h] or higher was obtained in terms of vehicle speed.
【0057】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。Further, the ultrasonic transmitting / receiving circuit 30TR operates in the same manner, but its operation description is omitted.
【0058】〈マイクロコンピュータによるメイン制御
動作〉図9及び図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が実行するメインプ
ログラムのフローチャートである。また、図11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
12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処理のフロ
ーチャートである。<Main Control Operation by Microcomputer> FIGS. 9 and 10 are flowcharts of a main program executed by the microcomputer 1 of the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention. FIG. 11 is a flowchart of an interrupt routine executed by the microcomputer 1 of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 12 is executed by the microcomputer 1 of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention. 7 is a flowchart of a gate position calculation process to be performed.
【0059】また、図13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とは同一であるので、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。FIG. 13 is a timing chart of control of the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention. Since the basic operation of the ultrasonic transmitting / receiving circuit 20TR is the same as that of the ultrasonic transmitting / receiving circuit 30TR, the operation of the ultrasonic transmitting / receiving circuit 20TR will be mainly described here, but it goes without saying that the ultrasonic transmitting / receiving circuit 30TR is also controlled in the same manner. To be done.
【0060】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9及び図10のメインプ
ログラムの処理を開始する。When a power supply (not shown) is turned on, a reset pulse is input to the main operation control circuit 101 by the action of the power-on reset circuit, and this reset causes PR.
The processing of the main program of FIGS. 9 and 10 stored in the OM 102 is started.
【0061】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、取付高さ位置をH=280[mm]とし、超音波の俯
角傾度φ=45度、放射角度をθ=30度、音速C=3
45[m/s ]とした場合、 TG =2×0.28/sin45・sin60×1/3
45+0.3×10-3=3.0[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。In step S1, the ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 20TR
Also, various memories, counters, and timers of the ultrasonic transmission / reception circuit 30TR are cleared or set to predetermined values, and initialization processing for initializing each output port and the like is performed. Particularly, the reception gate start time TG and the sampling start time Ts are set. The reception gate start time TG sets the reception time of the ultrasonic signal corresponding to the mounting height of the vehicle 100 in the standard state as a default value. For example, the mounting height position is H = 280 [mm], the ultrasonic depression angle inclination is φ = 45 degrees, the radiation angle is θ = 30 degrees, and the sound velocity is C = 3.
When it is set to 45 [m / s], TG = 2 × 0.28 / sin45 · sin60 × 1/3
It is set as 45 + 0.3 × 10 −3 = 3.0 [msec]. Here, 0.3 [msec] is added because the position of the reception gate width 0.5 [msec] is set to the center of the reception wave with respect to the transmission pulse width 1 [msec]. is there.
【0062】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13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[ms
ec]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。In step S2, the 10 msec sequence end flag F10 for judging the end of the 10 [msec] sequence, the sampling permission flag Fs, and the main timer T are cleared. In step S3, a 100 μsec timer interrupt that interrupts every 100 [μsec] is enabled, and in step S3
In step 4, it is determined whether the 10 msec sequence end flag F10 has come down, and the process waits until the 10 msec sequence end flag F10 comes down, and the subsequent processing is performed every 10 [msec]. 10
When the msec sequence end flag F10 goes down, step S
In step 5, the switching transistor 6 is turned on to open the transmission gates of the ultrasonic transmission / reception circuit 20TR and the ultrasonic transmission / reception circuit 30TR, the main timer T determines whether 1 msec has elapsed in step S6, and the ultrasonic transmission / reception circuit 20T in step S7.
R, the transmission gate of the ultrasonic transmission / reception circuit 30TR is closed.
As a result, a burst signal of ultrasonic waves of 1 [msec] is output. That is, as shown in FIG. 13, in steps S4 to S7, the transmission gate is opened and closed by 1 [ms] every 10 [msec] of the output terminal P1 of the microcomputer 1.
ec] is performed by "1", and during that time, the burst signal shown in the output e1 of the frequency dividing circuit 2 is generated, and the transmission input of the left ultrasonic wave transmitter / receiver TRL and the right ultrasonic wave transmitter / receiver TRR becomes like the output e2. Become. Further, the reflected wave becomes an output e3 via the left ultrasonic transducer TRL or the right ultrasonic transducer TRR.
【0063】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、両者に
共通する事項の説明を省略する。Up to this point, when ultrasonic waves are transmitted, the ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 20TR and the ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 30 are used.
TR is controlled simultaneously. However, after that, since the predicted sampling start time Ts for inputting the reflected wave is different for each of the ultrasonic transmission / reception circuit 20TR and the ultrasonic transmission / reception circuit 30TR, the ultrasonic transmission / reception circuit 20TR and the ultrasonic transmission / reception circuit 30TR are individually controlled. However, in order to prevent the description from being complicated, the description of the items common to both is omitted in this embodiment.
【0064】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で受信ゲートを閉とし、ステップS
14の処理に入る。即ち、ステップS8からステップS
13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。In step S8, the ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 20TR
The predicted sampling start time Ts for inputting the received signal of the reflected wave to the (ultrasonic wave transmission / reception circuit 30TR) is determined, and when the sampling start time Ts arrives, the sampling permission flag Fs is set in step S9 and the initial setting value is set. Alternatively, the arrival of each reception gate start time TG obtained by the gate position calculation processing routine is awaited in step S10. When each reception gate start time TG arrives, each reception gate of each ultrasonic transmission / reception circuit 20TR (ultrasonic transmission / reception circuit 30TR) is opened in step S11, and the reception gate is turned on for 0.5 [msec] in step S12. After that, the receiving gate is closed in step S13, and
Step 14 is entered. That is, from step S8 to step S
At 13, the arrival of each reception gate start time TG for each ultrasonic transmission / reception circuit 20TR (ultrasonic transmission / reception circuit 30TR) is determined, and reflection is performed corresponding to each ultrasonic transmission / reception circuit 20TR (ultrasonic transmission / reception circuit 30TR). It opens and closes a receiving gate that allows incoming ultrasonic waves to pass through.
【0065】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でタイヤTyの最外周の高速部分及び路面を
超音波ビームの反射点βHVとしてなる右側車輪速度VoR
と左側車輪速度VoLの速度の演算を行なう。Then, in step S14, the gate of the counter COUNT1 (counter COUNT2) incorporated in the main operation control circuit 101 is opened, and in step S15 it is determined whether 3 [msec] has elapsed from the sampling start time Ts. That is, the sampling start time Ts is ± 1.5 [msec] from the center of the ON time of the receiving gate, and each ultrasonic wave is applied to the terminal Aoin (A / D converter terminal A1in) of the A / D converter built in the microcomputer 1. Transceiver circuit 20TR
A signal for each (ultrasonic wave transmission / reception circuit 30TR) is input, and an incoming signal is sampled. When 3 [msec] has elapsed from each sampling start time Ts, step S
At 16, the sampling permission flag Fs is turned off. In step S17, the main timer T determines whether the counter opening time is 2.5 msec from the reception gate start time TG of each ultrasonic transmission / reception circuit 20TR (ultrasonic transmission / reception circuit 30TR), and the counter is counted. The numerical value is read in step S18 and the gate of the counter is closed. In step S19, the outermost high-speed portion of the tire Ty and the road surface are used as the reflection point βHV of the ultrasonic beam.
And the left wheel speed VoL is calculated.
【0066】右側車輪速度VoRと左側車輪速度VoLの演
算は、 VoR=K・countX1 VoL=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。The right wheel speed VoR and the left wheel speed VoL are calculated as VoR = K.countX1 VoL = K.countX2, where countX1 and X2 are coefficient values of the counter K: coefficients determined by the atmospheric temperature.
【0067】ステップS20で前記右側車輪速度VoRと
左側車輪速度VoLから、式(5)により、右側車速VR
と左側車速VL を、 VR =VoR/(1−k) VL =VoL/(1−k) と演算し、そして、式(6)により、平均車速を得る。
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。In step S20, the right side vehicle speed VR is calculated from the right side wheel speed VoR and the left side wheel speed VoL by the equation (5).
And the left side vehicle speed VL are calculated as VR = VoR / (1-k) VL = VoL / (1-k), and the average vehicle speed is obtained by the equation (6).
Also, by integrating and differentiating the velocity vector,
The distance and acceleration can be calculated, and the yaw rate ω of the vehicle 100,
The centrifugal force and the like applied to the vehicle 100 can be calculated.
【0068】ステップS21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S22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
23で10msecシーケンス終了フラグF10を立て、ステ
ップS24で大気温度を読込み、ステップS25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。In step S21, the gate position calculation processing routine is called. Then, in step S22, the sampling time is set 1.2 [msec] ahead of the reception gate start time TG to the sampling start time Ts. That is, the gate position calculation processing routine determines the next reception gate start time TG. And step S
In step S23, the 10 msec sequence end flag F10 is set, the atmospheric temperature is read in step S24, the value of the proportional constant K used for the next vehicle speed calculation is determined in step S25, and the routine after step S4 is repeated and executed.
【0069】〈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。<Timer Interrupt Operation of Microcomputer> In step S31, the main timer T is incremented by "+1", and in step S32, it is judged by the main timer T whether or not the interrupt timing is every 100 [μsec]. If it is determined that the timing of step S33 and step S34 is 10
The 10 msec sequence end flag F10 for judging the end of the [msec] sequence is cleared and the main timer T is cleared. When it is determined that it is not the timing of the interrupt, the processing of steps S33 and S34 is avoided.
【0070】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。In step S35, it is determined whether or not the sampling permission flag Fs is set. When the sampling permission flag Fs is set, the A / D conversion is started by the output of the reception level detection circuit 11 in step S36.
In step S37, it is written in the buffer, and this routine is exited. If it is determined in step S35 that the sampling permission flag Fs is not set, this routine is exited.
【0071】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。That is, in this routine, the main timer T
The signal level is sampled through the signal level detection circuit 11 every 0.1 [msec], and the signal level is stored in the buffer incorporated in the main operation control circuit 101.
【0072】〈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。<Gate Position Control Operation by Microcomputer> Reception level data sampled by sampling by interruption every 0.1 [msec] is 15 samples before and after the central sample data, that is, 31 sample data in total. Exists. First, in step S51, an average value X is calculated by a simple average of all level data, and in step S52, the level value of the central sample data is used as the reception level data in the sample center data storage memory X
Store in c. In step S53, it is determined whether or not this is larger than the value obtained by adding a predetermined amount n to the average value X than the level value of 15 samples before and after, and the level value of the central sample data and the level value of 15 samples before and after are the predetermined average value. When the value is larger than the value obtained by adding a predetermined amount n to X, it means the data in which the target reflected wave is regularly reflected, so the process of step S54 is started to adopt this. However, when the level value of the central sample data and the level values of 15 samples before and after are not larger than the value obtained by adding the predetermined amount n to the predetermined average value X, the received waveform is distorted by random interference. Therefore, the adoption of this data is prevented. In step S54, a data period exceeding the value obtained by adding the predetermined amount n to the average value X of all the level data is searched before and after, and the previous time T1 and the subsequent time T are searched.
Ask for 2. In step S55, the width of T2-T1 is 1 [ms
ec], it is determined whether or not the timing for obtaining the reception level data is sufficiently covered. This judgment also prevents the adoption of data in which the received waveform is distorted by random interference. Then, in step S56, (T2 + T1) / 2 is set as the reception gate start time TG. When it is not larger than the value obtained by adding the predetermined amount n to the average value than the central sample level value in step S53, and the width of T2-T1 is 1 [ms in step S55.
ec] and the timing for obtaining the reception level data is not sufficiently covered, this routine is exited.
【0073】このように、本実施例の車載用超音波計測
装置は、左右のタイヤTyR,TyLに対して所定の俯角φ
の傾度を持って超音波を送波し、タイヤTyR,TyLの最
外周の高速部分及び路面を超音波ビームの反射点βHVと
し、その反射波を受波する超音波送受波器TRR ,TR
L と、前記超音波送受波器TRR ,TRL のドプラー周
波数から左右のタイヤTyR,TyLの平均回転速度を演算
する式(5)の処理等を行なうステップS19からなる
車輪速度演算手段と、車輪速度演算手段で演算したタイ
ヤTyR,TyLの回転速度から車速Vを演算する式(6)
の処理等を行なうステップS20からなる速度演算手段
とを具備するものである。これを請求項2の実施例とす
ることができる。この種の実施例においては、左右のタ
イヤTyR,TyLの回転速度の平均によって車速Vを演算
するものであるから、それだけ信頼性の高い車速Vが得
られる。As described above, the vehicle-mounted ultrasonic measuring device of this embodiment has a predetermined depression angle φ with respect to the left and right tires TyR and TyL.
An ultrasonic wave transmitter / receiver TRR, TR that transmits ultrasonic waves with a gradient of, and uses the outermost high-speed portion of the tires TyR, TyL and the road surface as the reflection point βHV of the ultrasonic beam, and receives the reflected waves.
L and the wheel speed calculating means including step S19 for performing the processing of the equation (5) for calculating the average rotational speed of the left and right tires TyR, TyL from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitters / receivers TRR, TRL, and the wheel speed. Formula (6) for calculating the vehicle speed V from the rotational speeds of the tires TyR and TyL calculated by the calculating means
And a speed calculation means including step S20 for performing the processing of step S20 and the like. This can be the embodiment of claim 2. In the embodiment of this type, the vehicle speed V is calculated by averaging the rotational speeds of the left and right tires TyR and TyL, so that a highly reliable vehicle speed V can be obtained.
【0074】したがって、タイヤTyR,TyLに対して所
定の俯角φを持って超音波を送波し、その反射波を受波
する超音波送受波器TRR ,TRL のドプラー周波数か
らタイヤTyR,TyLの回転速度及び路面の速度をステッ
プS19からなる速度演算手段で演算し、速度演算手段
で演算したタイヤTyR,TyLの右側車輪速度VoRと左側
車輪速度VoLから車速VをステップS20からなる速度
演算手段で演算することにより、路面が雨等で濡れてい
る、所謂、冠水面、或いは比較的柔らかいアスファルト
路面においても、車輌のタイヤの進行方向の前方に波面
が発生しても、その反射の影響を受けることなく、か
つ、水飛沫の影響を受けることなく、正確な車輌速度が
計測できる。Therefore, the ultrasonic waves are transmitted to the tires TyR, TyL with a predetermined depression angle φ, and the reflected waves are received from the Doppler frequencies of the ultrasonic wave transmitters / receivers TRR, TRL to determine the tires TyR, TyL. The rotation speed and the speed of the road surface are calculated by the speed calculating means in step S19, and the vehicle speed V is calculated from the right wheel speed VoR and the left wheel speed VoL of the tires TyR, TyL calculated in the speed calculating means by the speed calculating means in step S20. Even if the wave front occurs in the forward direction of the tire of the vehicle even on the so-called submerged surface or a relatively soft asphalt road surface where the road surface is wet by rain etc. by calculation, it is affected by the reflection Accurate vehicle speed can be measured without being affected by water droplets.
【0075】本実施例では、左右のタイヤTyR,TyLの
回転速度平均から車速V及び左右のタイヤTyR,TyLの
回転速度からヨートレートが得られ、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
る。前記実施例のステップS20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、加速度が演算できる。そして、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
速度検出装置として使用できる。In this embodiment, the vehicle speed V is obtained from the average rotational speed of the left and right tires TyR and TyL, and the yaw rate is obtained from the rotational speed of the left and right tires TyR and TyL. Acceleration can be calculated. The vehicle speed and the yaw angle are obtained in step S20 of the above embodiment, and the distance and the acceleration can be calculated by integrating and differentiating the speed. Then, by using the obtained speed component, it can be used as a speed detecting device for correcting the moving distance and the moving direction of the navigation system, the vehicle speed and the lateral speed.
【0076】ところで、超音波送受波器TRR ,TRL
の配設箇所は、本実施例に限定されるものでなく、タイ
ヤTyR,TyLの側面及び路面との境界部を含む周辺部、
即ち、タイヤTyのショルダー部T2 とサイドウォール
部T3 のショルダー部T2 付近の反射点αH 、タイヤT
yのショルダー部T2 と路面を中心とする付近の反射点
βHV、タイヤTyの中心線を通る下部と路面との接触面
付近の路面の反射点γV とする超音波が送波できる個所
であれば車体の何れの位置でもよい。しかし、タイヤT
yR,TyLと超音波送受波器TRR ,TRL との関係は、
超音波送受波器TRR ,TRL をタイヤTyR,TyLの前
方に配設すれば、タイヤTyR,TyLが巻込んだりした小
石等が超音波送受波器TRR ,TRL に衝突したり、水
滴、泥水等が付着し難い。By the way, the ultrasonic wave transmitters / receivers TRR, TRL
Is not limited to the present embodiment, and the peripheral portions including the side surfaces of the tires TyR and TyL and the boundary portion with the road surface,
That is, the reflection point αH near the shoulder portion T2 of the tire Ty and the shoulder portion T2 of the sidewall portion T3, and the tire T
Any point where ultrasonic waves can be transmitted, such as a reflection point βHV around the shoulder portion T2 of y and the road surface, and a reflection point γV on the road surface near the contact surface between the lower portion passing through the center line of the tire Ty and the road surface. It may be at any position on the vehicle body. But the tire T
The relationship between yR, TyL and ultrasonic transducers TRR, TRL is
If the ultrasonic wave transmitters / receivers TRR, TRL are arranged in front of the tires TyR, TyL, pebbles or the like caught by the tires TyR, TyL collide with the ultrasonic wave transmitters / receivers TRR, TRL, and water drops, muddy water, etc. Is hard to attach.
【0077】なお、上記実施例では左右のタイヤTyR,
TyLの回転から車速Vを得るものであるが、本発明を実
施する場合には、左右のタイヤTyR,TyLの一方で車速
Vの検出をすることもできる。これを請求項1の実施例
とすることができる。In the above embodiment, the left and right tires TyR,
Although the vehicle speed V is obtained from the rotation of TyL, the vehicle speed V can be detected by one of the left and right tires TyR, TyL when the present invention is carried out. This can be the embodiment of claim 1.
【0078】即ち、タイヤTyに対して所定の俯角φの
傾度を持って超音波を送波し、その反射波を受波する超
音波送受波器TRと、前記超音波送受波器TRのドプラ
ー周波数からタイヤTyの回転速度を演算する式(5)
の処理等を行なうステップS19からなる車輪速度演算
手段と、前記車輪速度演算手段で演算したタイヤTyの
回転速度から車速Vを演算する式(6)の処理等を行な
うステップS20からなる速度演算手段とを具備するも
ので、これを請求項1の実施例とすることができる。That is, an ultrasonic wave transmitter / receiver TR which transmits an ultrasonic wave with a gradient of a predetermined depression angle φ to the tire Ty and receives the reflected wave, and a Doppler of the ultrasonic wave transmitter / receiver TR. Expression (5) for calculating the rotation speed of the tire Ty from the frequency
And the speed calculation means including step S20 for performing the processing of equation (6) for calculating the vehicle speed V from the rotation speed of the tire Ty calculated by the wheel speed calculation means. It is provided with the following, and this can be the embodiment of claim 1.
【0079】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1個の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。By the way, in the above embodiment, the vehicle speed is detected by the left ultrasonic wave transmitter / receiver TRL and the right ultrasonic wave transmitter / receiver TRR. Since it is not so fast that it can be ignored, if the ultrasonic beam width is narrowed in an attempt to increase the total gain of the transmitted and received waves, there will be a gap between the beam during transmission and the beam during reception. An ultrasonic wave transmitter / receiver for speed measurement during traveling, or an ultrasonic wave receiver for speed measurement during high speed traveling may be used to receive reflected waves,
Also, the ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 20TR and the ultrasonic wave transmitting / receiving circuit 3
Each of the 0TRs may use two ultrasonic transducers, and only one of them may be dedicated to ultrasonic reception. Also,
In particular, the ultrasonic transmission / reception circuit for detecting the speed parallel to the traveling direction of the vehicle is composed of two ultrasonic wave transmitters / receivers and one ultrasonic wave transmitter / receiver, or one ultrasonic wave transmitter / receiver and ultrasonic wave receiver, Reliable speed can be obtained by changing the position where the reflected wave is received according to the vehicle speed.
【0080】なお、上記発明の実施例では、車速V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。In the embodiment of the invention described above, the measurement of the vehicle speed V is explained. However, the in-vehicle ultrasonic measuring device of the present invention uses various speed components so that various speeds such as a navigation system and a speed detecting device can be obtained. It can be used for measuring devices and control devices that use information.
【0081】[0081]
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明の車載用
超音波計測装置においては、車輪に対して所定の俯角傾
度を持って超音波を送波し、前記車輪の垂直中心線とタ
イヤの側面と路面との接触線との交点を中心とするその
周辺部を反射点とし、その反射波を受波する超音波送受
波器のドプラー周波数から車輪の回転速度を車輪速度演
算手段で演算し、車輪速度演算手段で演算した車輪の回
転速度から速度を速度演算手段で演算することにより、
道路が冠水面であっても、車輌のタイヤの進行方向の前
方に波面が発生しても、その反射の影響を受けることな
く、かつ、水飛沫の影響を受けることなく、正確な車輌
速度が計測できる。As described above, in the in-vehicle ultrasonic measuring device according to the invention of claim 1, ultrasonic waves are transmitted to the wheel with a predetermined depression angle inclination, and the ultrasonic wave is transmitted to the vertical center line of the wheel. The rotation speed of the wheel is calculated from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave by using the peripheral part around the intersection of the contact line between the side surface of the tire and the road surface as the reflection point. By calculating the speed from the wheel rotation speed calculated by the wheel speed calculating means, the speed is calculated by the speed calculating means,
Even if the road is flooded or a wave front occurs in the forward direction of the vehicle's tires, it is not affected by the reflection of it and is not affected by water droplets, and accurate vehicle speed is maintained. Can be measured.
【0082】故に、車輪の回転速度を車輪速度演算手段
で演算し、車輪速度演算手段で演算した車輪速度を速度
演算手段で演算することにより、路面の影響を受けるこ
となく車速が検出できる。また、車速の積分、微分を行
なうことにより距離、加速度が演算できる。Therefore, the vehicle speed can be detected without being affected by the road surface by calculating the wheel rotation speed by the wheel speed calculation means and the wheel speed calculated by the wheel speed calculation means by the speed calculation means. Further, the distance and the acceleration can be calculated by integrating and differentiating the vehicle speed.
【0083】請求項2の発明の車載用超音波計測装置に
おいては、左右の車輪に対して所定の俯角傾度を持って
超音波を送波し、前記車輪の垂直中心線とタイヤの側面
と路面との接触線との交点を中心とするその周辺部を反
射点とし、その反射波を受波する超音波送受波器のドプ
ラー周波数から左右の車輪の平均回転速度を演算し、そ
の車輪速度演算手段で演算した車輪の回転速度から速度
を速度演算手段で演算することにより、道路が冠水面で
あっても、或いは比較的柔らかいアスファルト路面であ
っても、車輌のタイヤの進行方向の前方に波面が発生し
ても、その反射の影響を受けることなく、かつ、水飛沫
の影響を受けることなく、正確な車輌速度が計測でき
る。特に、左右の車輪から独立した左右の車輪速度を検
出でき、信頼性の高い車速が検出できる。特に、右左の
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、左右
の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。In the in-vehicle ultrasonic measuring device of the invention of claim 2, ultrasonic waves are transmitted to the left and right wheels with a predetermined depression angle inclination, and the vertical center line of the wheels, the side surface of the tire, and the road surface. The peripheral point around the point of intersection with the contact line with is used as a reflection point, and the average rotation speed of the left and right wheels is calculated from the Doppler frequency of the ultrasonic transducer that receives the reflected wave, and the wheel speed is calculated. By calculating the speed from the rotational speed of the wheels calculated by the means by the speed calculating means, the wavefront is forward in the traveling direction of the tires of the vehicle, even if the road is a flooded surface or a relatively soft asphalt road surface. Even if the above occurs, the vehicle speed can be accurately measured without being affected by the reflection thereof and being affected by the water droplets. In particular, the left and right wheel speeds that are independent of the left and right wheels can be detected, and a highly reliable vehicle speed can be detected. In particular, the speed in the traveling direction of the vehicle, that is, the vehicle speed or acceleration is detected by the average of the vehicle speeds obtained from the right and left ultrasonic transducers, and the speed difference between the left and right ultrasonic transducers and the distance between them are detected. The yaw rate can be obtained and its trajectory can be traced, which can be used for the measuring device and the control device.
【図1】図1はタイヤの構成を示す断面の説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory view of a cross section showing the structure of a tire.
【図2】図2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。FIG. 2 is an explanatory diagram of a basic principle of an in-vehicle ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図3】図3は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の超音波送受波器の位置とウェットアスファルトの路面
波の状態を示す平面の説明図である。FIG. 3 is an explanatory plan view showing a position of an ultrasonic wave transmitter / receiver of a vehicle-mounted ultrasonic wave measuring device according to an embodiment of the present invention and a road surface wave state of wet asphalt.
【図4】図4は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の超音波送受波器の位置とウェットアスファルトの路面
波の状態を示す正面の説明図である。FIG. 4 is a front explanatory view showing the position of the ultrasonic wave transmitter / receiver of the vehicle-mounted ultrasonic wave measuring device according to the embodiment of the present invention and the state of road surface waves of wet asphalt.
【図5】図5は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
における超音波送受波器の配設位置関係を示す説明図で
ある。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship of the ultrasonic transducers in the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention.
【図6】図6は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
を使用して車速及びヨーレート等を検出する基本原理説
明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a basic principle of detecting a vehicle speed, a yaw rate, etc. by using the vehicle-mounted ultrasonic measuring device according to the embodiment of the present invention.
【図7】図7は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の回路構成図である。FIG. 7 is a circuit configuration diagram of an in-vehicle ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図8】図8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。FIG. 8 is a functional configuration diagram of a microcomputer used in the circuit configuration of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention.
【図9】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。FIG. 9 is a flowchart of a part of a main program executed by the microcomputer of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention.
【図10】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。FIG. 10 is a flowchart of another part of the main program executed by the microcomputer of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention.
【図11】図11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。FIG. 11 is a flowchart of an interrupt routine executed by the microcomputer of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention.
【図12】図12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
処理のフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart of a gate position calculation process executed by the microcomputer of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention.
【図13】図13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。FIG. 13 is a timing chart of control of the vehicle-mounted ultrasonic measurement device according to the embodiment of the present invention.
【図14】図14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。FIG. 14 is an operation principle diagram in the case where a single ultrasonic wave transmitter / receiver of a vehicle-mounted ultrasonic measuring device transmits and receives a wave.
TR,TRL ,TRR 超音波送受波器 Ty タイヤ T2 ショルダー部 T3 サイドウォール部 TyR 右側タイヤ TyL 左側タイヤ 20TR,30TR 超音波送受信回路 100 車輌 TR, TRL, TRR Ultrasonic wave transmitter / receiver Ty tire T2 Shoulder part T3 Sidewall part TyR Right tire TyL Left tire 20TR, 30TR Ultrasonic transceiver circuit 100 vehicle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 和郎 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuro Sato 2-1-1 Asahi-cho, Kariya city, Aichi Prefecture Aisin Seiki Co., Ltd.
Claims (2)
音波を送波し、前記車輪の垂直中心線とタイヤの側面と
路面との接触線との交点を中心とするその周辺部を反射
点とし、その反射波を受波する超音波送受波器と、 前記超音波送受波器のドプラー周波数から車輪の回転速
度を演算する車輪速度演算手段と、 車輪速度演算手段で演算した車輪の回転速度から速度を
演算する速度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。1. An ultrasonic wave is transmitted to a wheel with a predetermined depression angle gradient, and a peripheral portion around the intersection of a vertical center line of the wheel and a contact line between a side surface of a tire and a road surface is used as a center. An ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave as a reflection point, a wheel speed calculation unit that calculates the rotational speed of the wheel from the Doppler frequency of the ultrasonic wave transmitter / receiver, and a wheel speed calculated by the wheel speed calculation unit. A vehicle-mounted ultrasonic measurement device, comprising: a speed calculation unit that calculates a speed from a rotation speed.
って超音波を送波し、前記車輪の垂直中心線とタイヤの
側面と路面との接触線との交点を中心とするその周辺部
を反射点とし、その反射波を受波する超音波送受波器
と、 前記超音波送受波器のドプラー周波数から左右の車輪の
平均回転速度を演算する車輪速度演算手段と、 車輪速度演算手段で演算した車輪の回転速度から速度を
演算する速度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. An ultrasonic wave is transmitted to the left and right wheels with a predetermined depression angle gradient, and its periphery is centered on the intersection of the vertical center line of the wheel and the contact line of the side surface of the tire and the road surface. An ultrasonic wave transmitter / receiver that receives the reflected wave, and a wheel speed calculator that calculates the average rotation speed of the left and right wheels from the Doppler frequency of the ultrasonic transmitter / receiver, and a wheel speed calculator A vehicle-mounted ultrasonic measuring device, comprising: a speed calculating unit that calculates a speed from the rotational speed of the wheel calculated in step 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5206182A JPH0755933A (en) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | On-vehicle ultrasonic measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5206182A JPH0755933A (en) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | On-vehicle ultrasonic measuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0755933A true JPH0755933A (en) | 1995-03-03 |
Family
ID=16519178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5206182A Pending JPH0755933A (en) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | On-vehicle ultrasonic measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0755933A (en) |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP5206182A patent/JPH0755933A/en active Pending
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