JPH0772247A - 車載用車速計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冠水路面から巻起す水飛沫の影響を除去し、
正確な車速が検出できること。 【構成】 受波した反射波の信号から、主に路面からの
反射波を受波するタイミングを決定するタイミング設定
手段と、第１のタイミング設定手段で決定されたタイミ
ングと所定の時間ずらせて、主に水飛沫からの反射波を
受波するタイミングを決定する第２のタイミング設定手
段とを具備し、第１のタイミング設定手段で決定された
タイミングでゲートを開放して得られた検出信号と第２
のタイミング設定手段で決定されたタイミングでゲート
を開放して得られた両速度信号により、主に水飛沫によ
るノイズ成分を除去して車速を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に取付けられ
て、ナビゲーションシステム、車速検出装置、ＡＢＳ装
置等の各種速度情報を使用する車速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車
速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】これらの技術では連続的に超音波の送受信
を行なっているため、反射体の特定ができず多重反射波
等のノイズ除去が困難であった。

【０００５】そして、この種の超音波を使用した別の速
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、特定の反射物体である路面から反射
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。

【０００６】更に、この種の車載用車速計測装置として
は、特開平３−２６９３８８号公報に掲載の技術があ
る。

【０００７】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。

【０００８】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、反射波が受信
されるまでの時間を計測することで車高を検出してい
る。

【０００９】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
等を検出している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この種の超音波を路面
に送波し、その路面からの反射波を受波する車載用車速
計測装置は、車輪速から車輌速度を検出するスピードセ
ンサに比較して、車輪の空気圧及び積荷、タイヤサイ
ズ、スリップ等の影響を受けることなく車速検出でき、
信頼性の高い車速が得られる。しかし、車輌が冠水路面
の走行になると冠水路面から巻起す水飛沫によって、正
確に路面の検出が行ない難くなり、精度低下の要因にな
っていた。この現象は、冠水路面から巻起す水飛沫のみ
ならず、泥水の飛沫、雪、砂、塵埃についても同様の結
果をもたらす。

【００１１】そこで、本発明は、冠水路面から巻起す水
飛沫の影響を除去し、正確な車速が検出できる車載用車
速計測装置の提供を課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる車載用車
速計測装置は、所定の俯角傾度を持って、間歇的に出力
される超音波信号を路面に送波し、その反射波を受波す
る超音波送受波器を有し、前記超音波送受波器で受波し
た反射波のドプラー周波数から車速を得る車載用車速計
測装置において、前記受波した反射波の信号から、主に
路面からの反射波を受波するタイミングを決定する第１
のタイミング設定手段と、その第１のタイミング設定手
段で決定されたタイミングと所定の時間ずらせて、主に
ノイズ成分の反射波を受波するタイミングを決定する第
１のタイミング設定手段とを具備し、前記第１のタイミ
ング設定手段で決定されたタイミングで受信ゲートを開
放して得られた速度信号と前記第２のタイミング設定手
段で決定されたタイミングで受信ゲートを開放して得ら
れた速度信号により、主に水飛沫等によるノイズ成分を
除去して車速を演算するものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、間歇的に出力される超音波
信号を路面に送波し、その受波した反射波の信号から、
主に路面からの反射波を受波するタイミングを第１のタ
イミング設定手段で設定し、また、その第１のタイミン
グ設定手段で決定されたタイミングと所定の時間ずらせ
て、主に水飛沫からの反射波を受波するタイミングを第
２のタイミング設定手段で設定する。そして、第１のタ
イミング設定手段で決定されたタイミングで受信ゲート
を開放して得られた速度信号と、前記第２のタイミング
設定手段で決定されたタイミングで受信ゲートを開放し
て得られた速度信号とにより、主に水飛沫等によるノイ
ズ成分を相殺して車速を演算する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例の車載用車速計測装置
について説明する。

【００１５】〈基本的動作説明〉図１は本発明の実施例
の車載用車速計測装置の基本動作説明図で、（ａ）はシ
ングルビーム方式による車載用車速計測装置の側面図、
（ｂ）はシングルビーム方式による車載用車速計測装置
の基本的動作説明図、（ｃ）は水飛沫と路面との反射条
件を示す説明図である。

【００１６】図１において、車輌１００の進行方向に平
行し、反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ＴＲは、２００［KHz ］帯の超音波振動を所
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
る車速（速度ベクトル）Ｖを得るものである。具体的に
は、超音波送受波器ＴＲは車輌１００の前方中央に配設
している。

【００１７】超音波送受波器ＴＲは、図１（ａ）に示す
ように、プリント回路基板等と共にハウジングＢに収容
して一体化している。そして、図１（ｂ）に示すよう
に、ハウジングＢは車輌１００の下面に取付けられてい
る。また、この実施例の超音波を放射する高さはＨ
［ｍ］である。

【００１８】即ち、図１（ｂ）の超音波送受波器ＴＲで
送波及び受波する場合の動作原理図に示すように、超音
波を放射して路面に到達するまでの距離をＬ［ｍ］、そ
の高さをＨ［ｍ］、その放射角度をφ度とすれば、 Ｌ＝Ｈ／ｓｉｎφ ・・・・・・（１） となる。

【００１９】また、間歇的に周波数ｆ［Hz］の超音波を
路面に送波して、反射後、受波した周波数ｆo ＝ｆ− d
ｆ［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］ ・・・・（２） 但し、Ｖ：車速 ［Km/h］ Ｃ：音速 ［m/s ］ となる。

【００２０】 Ｖ＝１．８Ｃ・ dｆ／ｆ・ｃｏｓφ ・・・・・・（３） このようにして、超音波を用いて車輌の走行時の路面の
突起等により、車速を検出している。

【００２１】また、図１（ｃ）のように、超音波送受波
器ＴＲから路面に到達する前の反射波を得る距離Ｌw に
おいては、冠水路面Ｅからの反射波の影響よりも水飛沫
Ｗの速度を計測することになる。また、超音波送受波器
ＴＲから冠水路面Ｅに到達する反射波を得る距離Ｌo に
おいては、水飛沫Ｗの影響を受けた冠水路面Ｅからの反
射波を計測することになる。

【００２２】即ち、超音波送受波器ＴＲから冠水路面Ｅ
に到達する反射波を得る距離Ｌo により速度Ｖo を求め
ると、また、超音波送受波器ＴＲから路面に到達する前
の反射波を得る距離Ｌw により速度Ｖw を求めると、求
める車速Ｖは、一般に Ｖ＝（Ｖo −αＶw ）／（１−α） ・・・・・・（４） であり、ここで、αは速度及び反射波を得る距離Ｌo と
距離Ｌw の間隔、受信レベル、超音波送受波器ＴＲの設
置場所等で決定される定数であり、路面からの反射波と
水飛沫による反射波の混合の割合により関連するもので
ある。

【００２３】因に、実験値に基づいてα＝０．５を代入
すると、（４）式は Ｖ＝２・Ｖo −Ｖw ・・・・・・（５） となる。

【００２４】同様に、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、このとき、車輌
の走行状態における車体の上下振動、ノーズアップ、ノ
ーズダウン、コーナリングによる車高変化により、超音
波送受波器ＴＲに反射波が到来するまでの時間が変動す
ることになる。したがって、超音波送受波器ＴＲ毎に受
信ゲートを開くタイミングを調整することにより、目的
とする反射波を的確に捕え、それによってドプラー周波
数を演算し、正確な車速を得ることができる。

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

【００２６】図２において、内部に８ｃｈのＡ／Ｄコン
バータを有するマイクロコンピュータ１は、内部に演算
制御に必要なＲＡＭ及びＲＯＭ及び演算部等を有してい
る公知のものであり、その内部機能説明は後述する。超
音波送受波器ＴＲは２００［KHz ］帯び超音波振動を所
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ＴＲから超音波を
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。即ち、送受切替回路３は送信時に双方向ダイオード
ＺＤ1 及びＺＤ2 がオンし、超音波送受波器ＴＲから信
号が出力されると共に、受信回路の保護を行ない、一
方、受信時に双方向ダイオードＺＤ1 及びＺＤ2 はオフ
して、受信信号がプリアンプ４に出力される。

【００２７】送受切替回路３の双方向ダイオードＺＤ1
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。

【００２８】したがって、マイクロコンピュータ１が間
歇的な出力Ｐ2 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ＴＲは超音波を発生する。

【００２９】送受切替回路３を介して検出された超音波
送受波器ＴＲからの信号は、プリアンプ４で増幅され、
車速等の速度変化に対応して変化する超音波周波数を持
つ受信波を通過させるバンドパスフィルタ８を介して放
射した超音波の反射波のみを検出し、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、ダイオードＤ11
及びコンデンサＣ11からなる受信レベル検出回路１１に
入力され、そこで包絡線検波した後、それをマイクロコ
ンピュータ１が内蔵するＡ／Ｄコンバータに入力してい
る。

【００３０】コンパレータ１０の出力信号は第１のタイ
ミング設定回路１２０に入力し、その出力信号としてコ
ンパレータ１０の出力に比例した繰返しパルス数を出力
する。

【００３１】詳しくは、コンパレータ１０の出力は車速
による速度変化に対応して変化する２００±５０［KHz
］程度の周波数を持つ受信波であり、必要な分解能
で、短時間に周波数検出をするため、周波数を逓倍する
構成としている。また、コンパレータ１０の出力は後述
する受信ゲートが開いている時間だけ意味を持つもので
あるから、その間の時間信号により周波数に比例した電
圧をサンプリングホールドするものである。受信ゲート
が閉じており、有効でないときにはＰＬＬ回路としての
機能を停止させ、サンプリングホールドした電圧を保持
する。

【００３２】具体的には、電圧制御発振回路ＶＣＯo の
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ＰＤo で比較し、その位相差をロ
ーパスフィルターＬＰＦo を介して受信ゲートのアナロ
グスイッチング回路ＡＳo に導き、その出力をサンプリ
ングホールド用の抵抗Ｒo 及びコンデンサＣo に入力
し、また、電圧制御発振回路ＶＣＯo 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ＶＣ
Ｏo の出力は８分の１に分周する分周回路ＤＥＭo を介
して位相差検出回路ＰＤo に入力している。結果的に、
電圧制御発振回路ＶＣＯo 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。この回
路は、本実施例の第１のタイミング設定手段で決定され
たタイミングでアナログスイッチング回路ＡＳo からな
る受信ゲートを開放して検出信号を得る第１のタイミン
グ設定回路１２０を構成する。

【００３３】また、コンパレータ１０の出力信号は第２
のタイミング設定回路１２１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。

【００３４】同様に、コンパレータ１０の出力は受信ゲ
ートが開いている時間だけ意味を持つものであるから、
その間の時間信号により周波数に比例した電圧をサンプ
リングホールドするものである。受信ゲートが閉じてお
り、有効でないときにはＰＬＬ回路としての機能を停止
させ、サンプリングホールドした電圧を保持する。

【００３５】具体的には、電圧制御発振回路ＶＣＯ1 の
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ＰＤ1 で比較し、その位相差をロ
ーパスフィルターＬＰＦ1 を介して受信ゲートとなるア
ナログスイッチング回路ＡＳ1 に導き、その出力をサン
プリングホールド用の抵抗Ｒ1 及びコンデンサＣ1 に入
力し、また、電圧制御発振回路ＶＣＯ1 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Ｖ
ＣＯ1 の出力は８分の１に分周する分周回路ＤＥＭ1 を
介して位相差検出回路ＰＤ1 に入力している。結果的
に、電圧制御発振回路ＶＣＯ1 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。こ
の回路は、本実施例の第２のタイミング設定手段で決定
されたタイミングでアナログスイッチング回路ＡＳ1 か
らなる受信ゲートを開放して検出信号を得る第２のタイ
ミング設定回路１２１を構成する。

【００３６】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Ａ1in に入力されている。

【００３７】この種の超音波送受波器ＴＲ、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ＴＲ、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、第１のタイミング設定回路１２０か
らなり超音波を受波する第１の受信回路系とから、所定
の俯角傾度を持って、間歇的に出力される超音波信号を
路面に送波し、その反射波を受波する超音波送受波器Ｔ
Ｒを有し、前記超音波送受波器ＴＲで受波した反射波の
ドプラー周波数から車速Ｖを得る本実施例の車載用車速
計測装置の基本構成としている。

【００３８】なお、公知のペアビーム方式においては、
この種の回路を一対有することになるが、ここではその
説明を省略する。

【００３９】図３は本発明の実施例の車載用車速計測装
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。

【００４０】図３において、クロック発振器１０５によ
って駆動されている主演算制御回路（ＭＣＵ）１０１
は、このマイクロコンピュータ１を駆動制御するプログ
ラムを格納したＰＲＯＭ１０２、及び主演算制御回路１
０１の演算制御に必要なデータを格納するＳＲＡＭ１０
３、タイマ及びカウンタとして計数機能を有するタイマ
・カウンタ１０４、外部アナログ入力となる８ｃｈのＡ
／Ｄコンバータ１０６、外部ディジタル入出力となるパ
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。

【００４１】〈回路構成の全体基本的動作〉本実施例の
車載用車速計測装置は、次のように動作する。

【００４２】超音波送受波器ＴＲからは周波数２００
［KHz ］、継続時間１［msec］の間歇超音波を１０［ms
ec］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Ｐ2 より間歇的出力のための送信ゲー
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２０
０［KHz ］の出力によって超音波送受波器ＴＲ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。

【００４３】まず、超音波送受波器ＴＲが路面からの反
射波を受波すると、プリアンプ４でゲイン８０［dB］程
度の増幅をした後、バンドパスフィルタ８により略２０
０±５０［KHz ］の信号のみを取出し、更に、それを増
幅した後、コンパレータ１０によって２値化し、第２の
タイミング設定回路１２１に入力して、その路面からの
反射波の周波数を検出する。第２のタイミング設定回路
１２１は、コンパレータ１０によって２値化したものを
入力して、主に水飛沫Ｗ等のノイズ要因からの反射波の
周波数を検出する。コンパレータ１０の出力は第２のタ
イミング設定回路１２１によって、主に水飛沫Ｗからの
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ＶＣＯ1
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ＰＤ1 に入力しており、これによって超音波
送受波器ＴＲ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ＶＣＯ1 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できる。

【００４４】また、同様に、コンパレータ１０によって
２値化したものを第１のタイミング設定回路１２０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の出力は第１のタイミング設定回路１２
０によって、主に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ＶＣＯo 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ＰＤo に
入力しており、これによって超音波送受波器ＴＲ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ＶＣＯo 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できる。

【００４５】図４及び図５は本発明の実施例の車載用車
速計測装置のマイクロコンピュータ１が実行するメイン
プログラムのフローチャートである。また、図６は同じ
く割込み処理ルーチンのフローチャート、図７は同じく
車速演算処理ルーチンのフローチャート、図８は同じく
ゲート位置演算処理ルーチンのフローチャートである。
また、図９は本発明の一実施例の車載用車速計測装置の
制御のタイミングチャートである。

【００４６】〈マイクロコンピュータによるメイン動作
（図４，５参照）〉まず、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ＰＲＯＭ１０２に格納されている図４及び図５
のメインプログラムの処理を開始する。

【００４７】ステップＳ１で本実施例の車載用車速計測
装置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＝３４５［m/s ］と
した場合、 ＴG ＝２×０．２８／ｓｉｎ４５・ｓｉｎ６０×１／３４５＋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。

【００４８】また、サンプリングスタート時間Ｔs は車
高が低くなった状態でも路面からの反射波を受波しない
程度の時間、即ち、車高が低くなった状態でも、サンプ
リングスタート時間Ｔs に０．５［msec］加算された時
間で、主に水飛沫Ｗのみの反射波を検出するように設定
される。

【００４９】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をオンとして送信ゲー
トを開き、ステップＳ６でメインタイマＴで１［msec］
の経過を判断し、ステップＳ７でそ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９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Ｐ2 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、超音波送受波
器ＴＲの送波入力は出力ｅ2 のようになる。また、その
反射波は超音波送受波器ＴＲを介して出力ｅ3 のように
なる。

【００５０】ステップＳ８で超音波送受波器ＴＲ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Ｆ
s を立て、そして、ステップＳ１０で第２のタイミング
設定回路１２１の受信ゲート２のアナログスイッチング
回路ＡＳ1 を開とし、ステップＳ１１で０．５［msec］
だけその受信ゲート２をオンとした後、ステップＳ１２
で第２のタイミング設定回路１２１のアナログスイッチ
ング回路ＡＳ1 からなる受信ゲート２を閉じ、ステップ
Ｓ１３の処理に入る。

【００５１】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Ｓ１３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Ｓ１４で第１のタイミング設
定回路１２０のアナログスイッチング回路ＡＳo からな
る受信ゲート１を開とし、ステップＳ１５で０．５［ms
ec］だけ受信ゲート１をオンとした後、ステップＳ１６
で第１のタイミング設定回路１２０の受信ゲート１を閉
とし、ステップＳ１７の処理に入る。即ち、ステップＳ
８からステップＳ１６では、第２のタイミング設定回路
１２１の受信ゲートスタート時間ＴG の到来を判断し、
主に水飛沫Ｗからの反射波を受波するタイミングを決定
するステップＳ８、ステップＳ１０乃至ステップＳ１２
からなる第１のタイミング設定手段と、ステップＳ１３
で初期設定した値またはゲート位置演算処理ルーチンで
得た第１のタイミング設定回路１２０の受信ゲートスタ
ート時間ＴG の到来を判断し、主に路面からの反射波を
受波するタイミングを決定するステップＳ１３、ステッ
プＳ１４乃至ステップＳ１６からなる第２のタイミング
設定手段とを有し、前者はアナログスイッチング回路Ａ
Ｓ1 からなる受信ゲート２を、後者はアナログスイッチ
ング回路ＡＳo からなる受信ゲート１を開閉制御するも
のである。

【００５２】そして、ステップＳ１７で主演算制御回路
１０１が内蔵するカウンタCOUNT1のゲートを開とし、ス
テップＳ１８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 に超音波送受信器ＴＲの検出
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Ｓ１９でサンプリング許可フラグＦs
を降ろす。ステップＳ２０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、超音波送受信器ＴＲの受
信ゲートスタート時間ＴG から２．５［msec］の経過を
判断して、カウンタの計数値をステップＳ２１で読込み
及びカウンタのゲートを閉じて、カウンタの計数値を読
込む。ステップＳ２２で路面を超音波ビームの反射点と
する車輌１００の車速Ｖの演算を行なうべく『車速演算
処理』ルーチンをコールする。また、車速ベクトルの積
分、微分を行なうことにより、距離、加速度が演算でき
る。

【００５３】ステップＳ２３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Ｓ２４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Ｔ
G 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
Ｓ２５で１０msecシーケンス終了フラグＦ10を立て、ス
テップＳ２６で大気温度を読込み、次の車速演算に使用
する大気温度によって決定される係数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。

【００５４】〈タイマ割込み処理（図６参照）〉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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】〈車速演算処理（図７参照）〉図５のステ
ップＳ２２で『車速演算処理』ルーチンがコールされる
と、ステップＳ４１で第２のタイミング設定回路１２１
のアナログスイッチング回路ＡＳ1からなる受信ゲート
側の受信レベルが所定の閾値ＥT 以下であるか判定し、
その第２のタイミング設定回路１２１側の受信レベルが
所定の閾値ＥT 以下のときには、主に水飛沫Ｗからの反
射波を受波する受信レベルが非常に低いことを意味する
から、ステップＳ４３で車輌１００の車速Ｖを、第１の
タイミング設定回路１２０のアナログスイッチング回路
ＡＳo の受信ゲート側で検出した速度Ｖo を Ｖo ＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸo ・・・・・・（５） 但し、ｃｏｕｎｔＸo ：カウンタの計数値 Ｋ：大気温度によって決定される係数 によって各速度Ｖo の演算を行ない、それを車速Ｖ＝Ｖ
o とする。

【００５８】また、第２のタイミング設定回路１２１側
の受信レベルが所定の閾値ＥT 以下でないときには、主
に水飛沫Ｗ等からの反射波を受波する受信レベルが非常
に高いことを意味するから、ステップＳ４２で車輌１０
０の車速Ｖを、第１のタイミング設定回路１２０側で検
出した（５）式の速度Ｖo と第２のタイミング設定回路
１２１側で検出した次式の速度Ｖw とを使用し、 Ｖw ＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸw ・・・・・・（６） 得た速度Ｖo と速度Ｖw を前記（４）式に代入し、車速
Ｖを Ｖ＝（Ｖo −αＶw ）／（１−α） として演算し、このルーチンを脱する。

【００５９】〈ゲート位置演算処理（図８参照）〉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Ｓ
５２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Ｘc 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Ｔ2 を求める。ステ
ップＳ５５でＴ2 −Ｔ1 の幅が１［msec］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［msec］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。

【００６０】このように、本実施例の車載用車速計測装
置は、所定の俯角傾度を持って、間歇的に出力される超
音波信号を路面に送波し、その反射波を受波する超音波
送受波器ＴＲを有し、前記超音波送受波器ＴＲで受波し
た反射波のドプラー周波数から車速Ｖを得る超音波送受
波器ＴＲ、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からなる送信回路系及び超
音波送受波器ＴＲ、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、第１のタイミング設定回路１２
０からなる第１の受信回路系とからなる車載用車速計測
装置において、前記受波した反射波の信号から、主に路
面からの反射波を受波するタイミングを決定するステッ
プＳ１３、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６からなる
第１のタイミング設定手段と、前記第１のタイミング設
定手段で決定されたタイミングと所定の時間ずらせて、
主に水飛沫Ｗ等のノイズ成分からの反射波を受波するタ
イミングを決定するステップＳ８、ステップＳ１０乃至
ステップＳ１２からなる第２のタイミング設定手段と、
前記第１のタイミング設定手段で決定されたタイミング
で第１のタイミング設定回路１２０の受信ゲート１を開
放して得られた検出信号と前記第２のタイミング設定手
段で決定されたタイミングで第２のタイミング設定回路
１２１の受信ゲート２を開放して得られた速度Ｖo と速
度Ｖw の信号により、主に水飛沫Ｗ等のノイズ成分を除
去して車速Ｖを演算するステップＳ４２からなる演算手
段とを具備するものである。

【００６１】したがって、超音波送受波器ＴＲから出力
ｅ2 のように間歇的に超音波信号を路面に送波し、その
反射波を受波して信号ｅ3 とし、その受波した信号ｅ3
を増幅する。この信号ｅ3 には水飛沫Ｗ等によるノイズ
成分及び路面からの反射による路面成分を有している。
そこで、ステップＳ８乃至ステップＳ１２で超音波送受
波器ＴＲ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 が到来したとき、第２のタイミング設定
回路１２１のアナログスイッチング回路ＡＳ1からなる
受信ゲート２を開とし、０．５［msec］だけ受信ゲート
２をオンとした後、アナログスイッチング回路ＡＳ1 か
らなる受信ゲート２を閉じる。この間、その増幅信号を
サンプリングホールド用の抵抗Ｒ1 及びコンデンサＣ1
に入力し、サンプリングホールドした信号を電圧制御発
振回路ＶＣＯ1 で電圧／周波数変換し、反射波に比例し
た周波数をマイクロコンピュータ１に入力して速度Ｖw
を得る。即ち、主に水飛沫Ｗによるノイズ成分を検出す
る。また、受信ゲートスタート時間ＴG が到来したと
き、ステップＳ１３乃至ステップＳ１６で超音波送受信
器ＴＲの受信ゲートである第１のタイミング設定回路１
２０のアナログスイッチング回路ＡＳo からなる受信ゲ
ート１を開とし、０．５［msec］だけ受信ゲート１をオ
ンとした後、その受信ゲート１を閉じる。この間、その
増幅信号をサンプリングホールド用の抵抗Ｒo 及びコン
デンサＣo に入力し、サンプリングホールドした信号を
電圧制御発振回路ＶＣＯo で電圧／周波数変換し、反射
波に比例した周波数をマイクロコンピュータ１に入力し
て速度Ｖo を得る。即ち、主に路面からの反射波成分を
検出する。この検出出力のうち、受信ゲートであるアナ
ログスイッチング回路ＡＳ1 を開して得た主に水飛沫Ｗ
によるノイズ成分の速度Ｖw が低いレベルにあるとき、
冠水路面Ｅの走行による水飛沫Ｗ等の発生がない走行で
あることを意味するから、ステップＳ４１及びステップ
Ｓ４３で受信ゲートのアナログスイッチング回路ＡＳo
を開閉して得た速度Ｖo を、車速Ｖとする。しかし、主
に水飛沫Ｗによるノイズ成分の速度Ｖw が高いレベルに
あるとき、冠水路面Ｅの走行による水飛沫Ｗ等の発生が
ある走行であることを意味するから、ステップＳ４１及
びステップＳ４２で受信ゲートのアナログスイッチング
回路ＡＳo を開閉して得た速度Ｖo 、及び受信ゲートの
アナログスイッチング回路ＡＳ1 を開閉して得た速度Ｖ
w から、車速Ｖを前記（４）式を用いてＶ＝（Ｖo −α
Ｖw ）／（１−α）で演算し、主に水飛沫Ｗによるノイ
ズ成分を路面から得た反射波に含まれている成分から除
去する。

【００６２】故に、超音波送受波器ＴＲ付近に、路面か
ら巻起す水飛沫Ｗや泥水の飛沫、雪、砂、塵埃によって
ノイズが発生しても、そのノイズ成分を路面から得た反
射波に含まれているノイズ成分から除去し、車速Ｖを得
るものであるから、如何なる道路の走行において、正確
な車速Ｖの検出が可能となる。

【００６３】勿論、超音波送受波器ＴＲから反射波を受
波した信号ｅ3 から水飛沫Ｗによるノイズ成分を抽出す
る予測されたサンプリングスタート時間Ｔs を、路面の
凹凸等により、車体の上下振動、ノーズアップ、ノーズ
ダウン、コーナリングによる車高変化が発生した場合に
も路面からの反射成分が入らない距離の反射時間に設定
しておけば、路面の凹凸等により、車体の上下振動、ノ
ーズアップ、ノーズダウン、コーナリングによる車高変
化が発生した場合にも精度良く車速Ｖが検出でき、車速
検出の信頼性を向上することができる。

【００６４】ところで、上記実施例では、１個の超音波
送受波器ＴＲによって車速Ｖを検出しているが、本発明
を実施する場合には、１個の超音波送受波器のみを有す
るものにも適用できるし、また、音速は車速Ｖ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、低速走行時の車速Ｖの測定用に超音波送受
波器、また、高速走行時の車速Ｖ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い。更に、特に、
車輌１００の走行方向に平行する車速Ｖを検出する超音
波送受波器を、２個の超音波送受波器、または、超音波
送波器及び超音波受波器とし、車速Ｖに応じて反射波を
受波する位置を変えると、信頼性の高い車速検出を行な
うことができる。当然、ペアビーム方式に適用すること
もできる。

【００６５】また、上記実施例の第１のタイミング設定
手段は、受波した反射波の信号から、主に路面からの反
射波を受波するタイミングを決定するステップＳ１３乃
至ステップＳ１７からなるものであるが、本発明を実施
する場合には、受信ゲートスタート時間ＴG 設定後任意
の時間ゲートを開とするものであればよい。

【００６６】そして、上記実施例の第２のタイミング設
定手段は、第１のタイミング設定手段で決定されたタイ
ミングと所定の時間ずらせて、主に水飛沫Ｗからの反射
波を受波するタイミングを決定するステップＳ８、ステ
ップＳ１０乃至ステップＳ１２からなるものとしたが、
本発明を実施する場合には、サンプリングスタート時間
Ｔs を基準としてゲートを開くものであり、サンプリン
グスタート時間Ｔs は車高が低くなった状態でも路面か
らの反射波を受波しない程度の時間、即ち、車高が低く
なった状態でも、サンプリングスタート時間Ｔs に０．
５［msec］加算された時間で、主に水飛沫Ｗのみの反射
波を検出するように設定されるが、本発明を実施する場
合には、上記実施例のように一義的に決定してもよい
が、また、第１のタイミング設定手段で決定した受信ゲ
ートスタート時間ＴG 設定した前後に所定の時間間隔で
サンプリングスタート時間Ｔs を設定してもよい。ま
た、車高に応じてサンプリングスタート時間Ｔs を設定
してもよい。

【００６７】更に、上記実施例の演算手段は、ステップ
Ｓ４１及びステップＳ４２で速度Ｖo 及び速度Ｖw から
車速Ｖを前記（４）式のＶ＝（Ｖo −αＶw ）／（１−
α）で演算し、主に水飛沫Ｗによるノイズ成分を路面か
ら得た反射波に含まれている成分から除去するものであ
るが、本発明を実施する場合には、αの値を任意に設定
することができる。また、この式に限定されるものでは
なく、主に水飛沫Ｗ等からなるノイズ成分を除去して車
速Ｖを演算できればよい。

【００６８】なお、上記実施例の車載用車速計測装置
は、結果的に、その車速ベクトルの積分、微分を行なう
ことにより、距離、加速度が演算でき、計測装置及び制
御装置に使用できる。即ち、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、ＡＢＳ装置、左右の車輪側の路面と車
輌１００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。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、本発明の車載用車速計測
装置は、間歇的に出力される超音波信号を路面に送波
し、その受波した反射波の信号から、主に路面からの反
射波を受波するタイミングを第１のタイミング設定手段
で設定し、また、その第１のタイミング設定手段で決定
されたタイミングと所定の時間ずらせて、主に水飛沫か
らの反射波を受波するタイミングを第２のタイミング設
定手段で設定する。そして、第１のタイミング設定手段
で決定されたタイミングでゲートを開放して得られた速
度信号と、前記第２のタイミング設定手段で決定された
タイミングでゲートを開放して得られた速度信号とによ
り、主に水飛沫等によるノイズ成分を相殺して車速を演
算するものである。

【００７０】したがって、冠水路面から巻起す水飛沫を
含み、泥水の飛沫、雪、砂、塵埃によって超音波の反射
が発生しても、その影響を除去し、正確な車速が検出で
き、その車速の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
の基本原理説明図である。

【図２】図２は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
の回路構成図である。

【図３】図３は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
の回路構成で使用したマイクロコンピュータの機能構成
図である。

【図４】図４は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
一部のフローチャートである。

【図５】図５は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
他の一部のフローチャートである。

【図６】図６は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
のマイクロコンピュータが実行するタイマ割込み処理ル
ーチンのフローチャートである。

【図７】図７は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
のマイクロコンピュータが実行する車速演算処理ルーチ
ンのフローチャートである。

【図８】図８は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
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
ルーチンのフローチャートである。

【図９】図９は本発明の一実施例の車載用車速計測装置
の制御のタイミングチャートである。

【符号の説明】

Ｗ 水飛沫 Ｅ 冠水路面 ＴＲ 超音波送受波器 １ マイクロコンピュータ １００ 車輌 １２０ 第１のタイミング設定回路 １２１ 第２のタイミング設定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 直司 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 (72)発明者 青木 康幸 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の俯角傾度を持って、間歇的に出力
   される超音波信号を路面に送波し、その反射波を受波す
   る超音波送受波器を有し、前記超音波送受波器で受波し
   た反射波のドプラー周波数から車速を得る車載用車速計
   測装置において、 前記受波した反射波の信号から、主に路面からの反射波
   を受波するタイミングを決定する第１のタイミング設定
   手段と、 前記第１のタイミング設定手段で決定されたタイミング
   と所定の時間ずらせて、前記路面以外からのノイズ成分
   の反射波を受波するタイミングを決定する第２のタイミ
   ング設定手段と、 前記第１のタイミング設定手段で決定されたタイミング
   で受信ゲートを開放して得られた検出信号と前記第２の
   タイミング設定手段で決定されたタイミングで受信ゲー
   トを開放して得られた検出信号により、ノイズ成分を除
   去して車速を演算する演算手段とを具備することを特徴
   とする車載用車速計測装置。