JPH0792264A - 車載用車速計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己が発生した超音波による反射であるか、
他車で発生された到来波であるかを判別し、接近して走
行中の車両から発生される超音波の影響を受けないこ
と。 【構成】 車両に対して所定の俯角傾度を持って超音波
を送波し、その反射波を受波する超音波送受波器を有
し、前記超音波送受波器の検出出力から車速を演算する
超音波送受信回路ＦＯＲＥ及び超音波送受信回路ＲＥＡ
Ｒ及びマイクロコンピュータ１からなる演算手段を具備
し、前記超音波送受波器から送波する超音波は、その送
信周期を可変としたものであるから、自車からの超音波
出力の反射波を受信する受信周期と、他車から出力され
た超音波出力の反射波を受信したノイズ周期とは、一致
する可能性が少なく、他車から出力された超音波出力が
大きくても、その超音波ノイズによって間違った車速検
出を行なうことがない。

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、車両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、送受波器から車両の前方向或
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、車両前方の路
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】

【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、その一部の反射波を受波して使用している
ものの、正規反射及び乱反射によって車両の周囲に超音
波が漏れる可能性がある。

【００１０】特に、その車速検出の信頼性を向上させる
ために、車両の進行方向に対して所定の俯角傾度を持っ
て超音波を送波し、その反射波を受波する前方用超音波
送受波器と、逆に、車両の反進行方向に対して所定の俯
角傾度を持って超音波を送波し、その反射波を受波する
後方用超音波送受波器とを有するペアビーム方式による
車載用車速計測装置が使用されるようになってきてお
り、その前方用超音波送受波器及び後方用超音波送受波
器の配設位置によっては、比較的大きな反射波が車両の
外部に出力される可能性がある。

【００１１】これを図示すると図１３のようになる。

【００１２】図１３は車両相互間における車載用車速計
測装置の干渉状態を示す説明図であり、その（ａ）は２
台の車両が近接して走行している状態を示す説明図で、
（ｂ）は送信周期Ｔにおけるノイズの到来を示す説明
図、（ｃ）は反射波の受信周期Ｔａとノイズの受信周期
Ｔｂとの関係を示す説明図である。

【００１３】図１３において、前方車両ＣＡＲ１はその
超音波送受波器ＴＲ１により路面ＥＡＲＴＨに対して超
音波を前方及び後方に送波する。後方車両ＣＡＲ２にお
いても、その超音波送受波器ＴＲ２により路面ＥＡＲＴ
Ｈに対して超音波を前方及び後方に送波する。このと
き、路面ＥＡＲＴＨがコンクリート、石畳、ハードなア
スファルト等で比較的硬度が高いと、路面ＥＡＲＴＨで
１回正規反射した超音波は再度車体下部で反射し、更
に、路面ＥＡＲＴＨで２回目の正規反射を行ない、それ
が、他車の超音波送受波器ＴＲ１または超音波送受波器
ＴＲ２に入込み、図１３（ｂ）に示すように、超音波の
送波出力Ｐ1 ，Ｐ2 に対して本来の反射波Ｅ1 ，Ｅ2 を
受波する前で、かつ、反射波の到来予測時間幅Ｔs 内
に、他車の車速測定用の超音波をノイズＮ1 ，Ｎ2 とし
て受波する可能性があり、このときには、正確な車速が
測定できないことになる。特に、前方車両ＣＡＲ１と後
方車両ＣＡＲ２とが略等速走行しているとき、図１３
（ｃ）に示すように、反射波Ｅ1 ，Ｅ2 とノイズＮ1 ，
Ｎ2 の受信波は、互いに受信周期Ｔa と受信周期Ｔb で
略一定となり、超音波の送波出力Ｐ1 ，Ｐ2 とノイズＮ
1 ，Ｎ2 の時間間隔が安定しているとき、ノイズＮ1 ，
Ｎ2 が本来の反射波の検出でないと判定することは困難
である。

【００１４】そこで、本願発明は、接近して走行中の車
両から発生される超音波の影響を受けにくくした車載用
車速計測装置の提供を課題とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる車載用
車速計測装置は、車両に対して所定の俯角傾度を持って
超音波を送波し、その反射波を受波する超音波送受波器
の検出出力から車速を演算する演算手段を具備する車載
用車速計測装置において、前記超音波送受波器から送波
する超音波は、その送信周期を可変としたものである。

【００１６】

【作用】この発明においては、超音波送受波器から車両
に対して所定の俯角傾度を持って超音波を送波する周期
を可変とし、他車から到来する超音波と自車の車速を得
るに必要な反射波とを明確に区別可能とし、その超音波
送受波器の検出出力から車速を演算する。

【００１７】

【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。

【００１８】〈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）はペ
アビーム方式による車載用車速計測装置の側面図、
（ｂ）はペアビーム方式による車載用車速計測装置の基
本的動作説明図である。

【００１９】図１において、車両１００の進行方向に平
行し、進行方向に対して俯角を４５度に設定した前方用
超音波送受波器ＴＲF 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、車両１００の進行方向に対して
平行する車速（速度ベクトル）ＶＦを得るものである。
具体的には、前方用超音波送受波器ＴＲF は車両１００
の前方中央に配設している。後方用超音波送受波器ＴＲ
R は、前方用超音波送受波器ＴＲF と同一特性を持ち、
所定の超音波ビーム幅で超音波を路面に送波し、その反
射波を受波するものであり、図１（ｂ）に示すように、
車両１００の進行方向に対して平行して配設した前方用
超音波送受波器ＴＲF に対して１８０度角変位した位置
に配設し、路面に対して俯角を４５度に設定されてお
り、車速（速度ベクトル）ＶＲを得るものである。

【００２０】これら前方用超音波送受波器ＴＲF 、後方
用超音波送受波器ＴＲR はそれらを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は車両１０
０の下面に取付けられている。また、この実施例の後方
用超音波送受波器ＴＲR の超音波を放射する高さはＨ
［ｍ］である。

【００２１】 車両１００の進行方向の車速ＶＦは、 ＶＦ＝Ｖ＋△Ｖ ・・・（１） 車両１００の反進行方向の車速ＶＲは、 ＶＲ＝Ｖ−△Ｖ ・・・（２） ただし、△Ｖはバウンシング、ピッチング等による誤車
速成分となる。したがって、ペアビーム方式による計測
車速ＰＶは、 ＰＶ＝（ＶＦ＋ＶＲ）／２＝Ｖ ・・・・・・（３） となる。

【００２２】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、加速度が演算できる。このとき、前
方用超音波送受波器ＴＲF 、後方用超音波送受波器ＴＲ
R は、車両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、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、各前方用超音波送受波器ＴＲF 、後方
用超音波送受波器ＴＲR 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。

【００２３】〈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。

【００２４】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（ＣＰＵ）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。前方用超音波送受波器ＴＲF 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は前方用超音波
送受波器ＴＲF 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ＴＲF 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。

【００２５】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。

【００２６】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、前方用超音波送受波器ＴＲF は超音波を発生
する。

【００２７】送受切替回路３を介して検出された前方用
超音波送受波器ＴＲF 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。

【００２８】コンパレータ１０の出力信号は周波数検出
用ＰＬＬ回路１２に入力し、その出力信号としてコンパ
レータ１０の出力に比例した繰返しパルス数を出力す
る。

【００２９】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。

【００３０】具体的には、電圧制御発振回路ＶＣＯ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。

【００３１】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Ａ2in に入力されている。

【００３２】そして、公知のスピードセンサのパルス入
力は、波形整形回路１６でパルス整形され、割り込み端
子ＩＮＴに入力されている。

【００３３】この種の前方用超音波送受波器ＴＲF 、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、前方用超音波送受波器ＴＲF 、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Ｐ
ＬＬ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ＦＯＲＥを構成している。

【００３４】また、他の後方用超音波送受波器ＴＲR を
用いた超音波送受信回路ＲＥＡＲ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、ここではその説明を省略する。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】〈回路構成の全体基本的動作〉超音波送受
信回路ＦＯＲＥ及び超音波送受信回路ＲＥＡＲは、次の
ように動作する。なお、基本的動作は超音波送受信回路
ＦＯＲＥと超音波送受信回路ＲＥＡＲは同一であるの
で、ここでは超音波送受信回路ＦＯＲＥを中心に説明す
るが、当然、超音波送受信回路ＲＥＡＲも同様に、独立
に制御される。

【００３８】前方用超音波送受波器ＴＲF 、後方用超音
波送受波器ＴＲR からは周波数２００［KHz ］、継続時
間１［msec］の間歇超音波を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 より間歇的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
って前方用超音波送受波器ＴＲF 、後方用超音波送受波
器ＴＲR 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。

【００３９】この際の前方用超音波送受波器ＴＲF 、後
方用超音波送受波器ＴＲR の出力は、同時に行なう場合
と時分割で行なう場合がある。本実施例の場合は、その
開きが大きく、相互干渉の可能性が低いことから、同時
に前方用超音波送受波器ＴＲF 、後方用超音波送受波器
ＴＲR から出力している。

【００４０】また、前方用超音波送受波器ＴＲF （後方
用超音波送受波器ＴＲR ）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２００±５０［KH
z ］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、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ＰＬ
Ｌ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、これによって前方用超音波送受波器ＴＲ
F （後方用超音波送受波器ＴＲＲ）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
を検出できる。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る。

【００４１】また、超音波送受信回路ＲＥＡＲについて
も同様に動作するが、その動作説明は重複するので省略
する。

【００４２】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。

【００４３】また、図６は同じく『送信タイミングラン
ダム化処理』ルーチンのフローチャート、図７は同じく
『タイマ割込み処理』ルーチンのフローチャート、図８
は同じく『車速演算処理』ルーチンのフローチャート、
図９は同じく『ビームモード判定処理』ルーチンのフロ
ーチャート、図１０は同じく『車速選択処理』ルーチン
のフローチャート、図１１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１２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。

【００４４】〈マイクロコンピュータによるメイン制御
動作（図４，５参照）〉基本的動作は超音波送受信回路
ＦＯＲＥと超音波送受信回路ＲＥＡＲの動作は同一であ
るので、ここでは超音波送受信回路ＦＯＲＥを中心に動
作説明するが、当然、超音波送受信回路ＲＥＡＲも同様
に制御される。

【００４５】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１
０１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。

【００４６】ステップＳ１で超音波送受信回路ＦＯＲ
Ｅ、超音波送受信回路ＲＥＡＲ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。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両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。

【００４７】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でメインタイマＴを基準として超音波を送出するタイ
ミングを補正するディレイ時間ｄｅを設定する『送信タ
イミングランダム化処理』ルーチンをコールし、それを
実行する。

【００４８】『送信タイミングランダム化処理』ルーチ
ンがコールされると、図６に示すプログラムを実行す
る。

【００４９】ステップＳ２７でディレイ時間ｄｅを０〜
２．５［msec］の範囲で設定するため、演算処理により
疑似乱数を発生し、これにより、０〜２．５［msec］を
２５分割した何れかの任意の値を設定し、それを今回の
ディレイ時間ｄｅとし、ステップＳ２８でそのディレイ
時間ｄｅの経過を待ってこのルーチンを脱する。即ち、
ディレイ時間ｄｅ＝０のとき、１０［msec］のタイミン
グでマイクロコンピュータの出力端子Ｐ1 が“１”とな
り、超音波を送出するタイミングとするが、ディレイ時
間ｄｅによってその超音波を出力する周期をランダムに
変動させる。

【００５０】ステップＳ６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ＦＯＲＥ、超音波送受
信回路ＲＥＡＲの送信ゲートを開き、ステップＳ７でメ
インタイマＴで１＋ｄｅ［msec］の経過を判断し、ステ
ップＳ８で超音波送受信回路ＦＯＲＥ、超音波送受信回
路ＲＥＡＲの送信ゲートを閉じる。これにより、１［ms
ec］の超音波のバースト信号を出力することになる。即
ち、図１２に示すように、ステップＳ５からステップＳ
８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＋ｄｅ［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、前方用超音波送受波器ＴＲL
及び後方用超音波送受波器ＴＲR の送波入力は出力ｅ2
のようになる。また、その反射波は前方用超音波送受波
器ＴＲL または後方用超音波送受波器ＴＲR を介して出
力ｅ3 のようになる。

【００５１】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ＦＯＲＥ、超音波送受信回路ＲＥ
ＡＲが同時に制御される。しかし、以降は、超音波送受
信回路ＦＯＲＥ、超音波送受信回路ＲＥＡＲ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ＦＯＲＥ、超音波送
受信回路ＲＥＡＲ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。

【００５２】ステップＳ９で超音波送受信回路ＦＯＲＥ
（超音波送受信回路ＲＥＡＲ）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 にディ
レイ時間ｄｅを加算した時間の経過を判断し、サンプリ
ングスタート時間Ｔs ＋ｄｅが到来したときステップＳ
１０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＋ｄｅの到来をステップＳ１１で
待つ。各受信ゲートスタート時間ＴG ＋ｄｅが到来した
とき、ステップＳ１２で超音波送受信回路ＦＯＲＥ（超
音波送受信回路ＲＥＡＲ）毎の各受信ゲートを開とし、
ステップＳ１３で０．５［msec］だけ受信ゲートをオン
とした後、ステップＳ１４で受信ゲートを閉じ、ステッ
プＳ１５の処理に入る。即ち、ステップＳ９からステッ
プＳ１４では、各超音波送受信回路ＦＯＲＥ（超音波送
受信回路ＲＥＡＲ）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ＦＯＲＥ（超音波
送受信回路ＲＥＡＲ）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。

【００５３】そして、ステップＳ１５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Ｓ１６でサンプリングスター
ト時間Ｔs ＋ｄｅ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 ＋ｄｅ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Ａoi
n （Ａ／Ｄコンバータの端子Ａ1in ）に各超音波送受信
回路ＦＯＲＥ（超音波送受信回路ＲＥＡＲ）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 ＋ｄｅから３［msec］経過し
たとき、ステップＳ１７でサンプリング許可フラグＦs
を降ろす。ステップＳ１８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ＦＯ
ＲＥ（超音波送受信回路ＲＥＡＲ）毎の受信ゲートスタ
ート時間ＴG ＋ｄｅ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Ｓ１９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Ｓ２０で路面を超音波ビームの反射点とする車両１
００の進行方向の車速ＶＦ、反進行方向の車速ＶＲ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。

【００５４】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
Ｓ２３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、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。

【００５５】〈タイマ割込み処理（図７参照）〉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１０［msec］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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】〈車速演算処理（図８参照）〉図５のステ
ップＳ２０で『車速演算処理』ルーチンがコールされる
と、ステップＳ４１及びステップＳ４２で車両１００の
ＦＯＲＥ側、即ち、進行方向の車速ＶＦと、ＲＥＡＲ
側、反進行方向の車速ＶＲは、 ＶＦ＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸF ＶＲ＝Ｋ・ｃｏｕｎｔＸR 但し、ｃｏｕｎｔＸF ，ＸR ：カウンタの計数値 Ｋ：大気温度によって決定される係数 によって各車速の演算を行なう。そして、ステップＳ４
３で車速が速くなると出力が低下するからそれを補正
し、ステップＳ４４で『ビームモード判定処理』ルーチ
ンをコールし、ステップＳ４５で『車速選択処理』ルー
チンをコールし、このルーチンを脱する。

【００５９】即ち、このルーチンでは、進行方向の車速
ＶＦ（ＦＯＲＥ側）と反進行方向の車速ＶＲ（ＲＥＡＲ
側）で得た各車速を演算する。

【００６０】〈ビームモード判定処理（図９参照）〉図
８の『車速演算処理』ルーチンのステップＳ４４で『ビ
ームモード判定処理』ルーチンがコールされると、ステ
ップＳ５１でＲＥＡＲ側の受信レベルＥｖをメモリＡr
に格納し、また、ステップＳ５２でＦＯＲＥ側の受信レ
ベルＥｖをメモリＡf に格納する。ステップＳ５３でメ
モリＡf からメモリＡr を減算した値が所定の閾値Ａo
より大であるか判定し、また、ステップＳ５４でメモリ
Ａr からメモリＡf を減算した値が所定の閾値Ａo より
大であるか判定する。

【００６１】メモリＡf からメモリＡr を減算した値が
所定の閾値Ａo より大のとき、ステップＳ５８でモード
判定内部フラグＦｍが「１」であるか判定し、モード判
定内部フラグＦｍが「１」でないとき、ステップＳ５９
でモード判定内部フラグＦｍを「１」に設定する。ま
た、メモリＡr からメモリＡf を減算した値が所定の閾
値Ａo より大のとき、ステップＳ６０でモード判定内部
フラグＦｍが「２」であるか判定し、モード判定内部フ
ラグＦｍが「２」でないとき、ステップＳ６１でモード
判定内部フラグＦｍを「２」に設定し、モード判定内部
フラグＦｍが「２」のときには、ステップＳ６２で継続
回数を計数する継続回数カウンタＮe を＋１インクリメ
ントする。

【００６２】また、ステップＳ５３でメモリＡf からメ
モリＡr を減算した値が所定の閾値Ａo より大でなく、
ステップＳ５４でメモリＡr からメモリＡf を減算した
値が所定の閾値Ａo より大でないと判定したとき、ステ
ップＳ５５でモード判定内部フラグＦｍが「０」である
か判定し、モード判定内部フラグＦｍが「０」でないと
き、ステップＳ５６でモード判定内部フラグＦｍをクリ
アし、ステップＳ５７で継続回数を計数する継続回数カ
ウンタＮe をクリアし、このルーチンを脱する。

【００６３】そして、ステップＳ５５でモード判定内部
フラグＦｍが「０」であると判定したとき、及びステッ
プＳ５８でモード判定内部フラグＦｍが「１」であると
判定したとき、及びステップＳ６０でモード判定内部フ
ラグＦｍが「２」であると判定したとき、ステップＳ６
２で継続回数を計数する継続回数カウンタＮe に＋１イ
ンクリメントし、ステップＳ６３で継続回数カウンタＮ
e が所定の継続回数閾値Ｎo を超えているか否かを判断
し、継続回数カウンタＮe が所定の継続回数閾値Ｎo を
超えているとき、ステップＳ６４でビームモード指定変
数コードを格納するモード指定メモリＢＭＯＤにモード
判定内部フラグＦｍの値を格納し、このルーチンを脱す
る。

【００６４】即ち、このルーチンでは、メモリＡf に格
納したＦＯＲＥ側の受信レベルＥｖとメモリＡr に格納
したＲＥＡＲ側の受信レベルＥｖとが所定の値以上であ
るか判定し、一方の受信レベルＥｖのみが大きい場合に
は、他者の超音波ノイズを受信している可能性があり、
または、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ている可能性
があることから、信頼性の高い受信レベルＥｖの値を選
択すべく、モード指定メモリＢＭＯＤにその状態に応じ
たモード判定内部フラグＦｍの値を格納する。

【００６５】〈車速選択処理（図１０参照）〉図８の
『車速演算処理』ルーチンのステップＳ４５において、
『車速選択処理』ルーチンがコールされると、ステップ
Ｓ７０でビームモード指定変数コードを格納するモード
指定メモリＢＭＯＤのモード判定内部フラグＦｍの値を
判定し、モード指定メモリＢＭＯＤのモード判定内部フ
ラグＦｍの値が「０」のとき、ステップＳ７１で車速Ｖ
をＦＯＲＥ側の車速ＶＦとＲＥＡＲ側の車速ＶＲの単純
平均とする。また、モード指定メモリＢＭＯＤのモード
判定内部フラグＦｍの値が「１」のとき、前方用超音波
送受波器ＴＲF 側の出力が大きいことを意味することか
ら、ステップＳ７２で車速ＶをＦＯＲＥ側の車速ＶＦと
する。そして、モード指定メモリＢＭＯＤのモード判定
内部フラグＦｍの値が「２」のとき、後方用超音波送受
波器ＴＲR 側の出力が大きいことを意味することから、
ステップＳ７３で車速ＶをＲＥＡＲ側の車速ＶＲとす
る。

【００６６】即ち、このルーチンでは、『ビームモード
判定処理』ルーチンのメモリＡf に格納したＦＯＲＥ側
の受信レベルＥｖとメモリＡr に格納したＲＥＡＲ側の
受信レベルＥｖとが所定の値以上であるか判定した結果
を受けて、一方の受信レベルＥｖのみが大きい場合に
は、他車の超音波ノイズを受信している可能性があり、
または、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ている可能性
があることから、信頼性の高い受信レベルＥｖの側を選
択すべく、モード指定メモリＢＭＯＤの内容に応じて車
速Ｖを決定する。

【００６７】〈ゲート位置演算処理（図１１参照）〉
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Ｓ８１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Ｓ８２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Ｓ８３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Ｓ８４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Ｓ８４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Ｓ８５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Ｓ８６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Ｓ８３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Ｓ８５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。

【００６８】このように、本実施例の車載用車速計測装
置は、車両１００の進行方向に対して所定の俯角傾度を
持って超音波を送波し、その反射波を受波する前方用超
音波送受波器ＴＲF と、車両１００の反進行方向に対し
て所定の俯角傾度を持って超音波を送波し、その反射波
を受波する後方用超音波送受波器ＴＲR と、前記前方用
超音波送受波器ＴＲF または後方用超音波送受波器ＴＲ
R の何れか一方の検出出力が低下したとき、前記前方用
超音波送受波器ＴＲF 及び後方用超音波送受波器ＴＲR
の検出出力から前方用超音波送受波器ＴＲF または後方
用超音波送受波器ＴＲR の検出出力に切替えて、それを
出力するステップＳ５１乃至ステップＳ６４のルーチン
からなる切替手段と、前記切替手段の出力から車両の車
速を演算するステップＳ７０乃至ステップＳ７３のルー
チンからなる演算手段とを具備し、特に、前方用超音波
送受波器ＴＲF または後方用超音波送受波器ＴＲR から
送波する超音波は、ステップＳ２７及びステップＳ２８
のルーチンによりディレイ時間ｄｅを可変とすることに
より、その送信周期を可変としたものである。

【００６９】したがって、前方用超音波送受波器ＴＲF
、後方用超音波送受波器ＴＲR 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 を増幅し、そ
の増幅信号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、サンプリングホールドした信号を電
圧制御発振回路ＶＣＯ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に入力して車
速を得る。このとき、前記前方用超音波送受波器ＴＲF
及び後方用超音波送受波器ＴＲR が正確に動作しておれ
ば、ステップＳ７１で車速ＶをＦＯＲＥ側の車速ＶＦと
ＲＥＡＲ側の車速ＶＲの単純平均とすべく、（ＶＦ＋Ｖ
Ｒ）／２で平均車速を得て、それを車速Ｖとする。この
とき、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ができる。

【００７０】前方用超音波送受波器ＴＲF または後方用
超音波送受波器ＴＲR の一方に、冠水路面から巻起す水
飛沫や泥水の飛沫、雪、砂、塵埃が付着し、超音波が出
力されなかったり、その出力が低下したりして正確な動
作ができなくなっている状態、または前方用超音波送受
波器ＴＲF 、後方用超音波送受波器ＴＲR の回路の断線
等の異常で出力が発生できない場合には、ステップＳ７
２で車速ＶをＦＯＲＥ側の車速ＶＦとするか、或いはス
テップＳ７３で車速ＶをＲＥＡＲ側の車速ＶＲとするも
のである。よって、前方用超音波送受波器ＴＲF または
後方用超音波送受波器ＴＲR の一方が故障等でその出力
が低下しても、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ができる。

【００７１】このとき、通常の弱い他車からの超音波を
受波すると、『ビームモード判定処理』ルーチンにより
ＦＯＲＥ側の受信レベルＥｖとＲＥＡＲ側の受信レベル
Ｅｖとが所定の値以上であるか判定した結果、一方の受
信レベルＥｖが小さい場合には、他車の超音波ノイズを
受信している可能性があるが、信頼性の高い受信レベル
Ｅｖの側を選択すべく、モード指定メモリＢＭＯＤの内
容に応じて車速Ｖを決定する。勿論、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ている可能性がある
場合でも、信頼性の高い受信レベルＥｖの側を選択すべ
く、モード指定メモリＢＭＯＤの内容に応じて車速Ｖを
決定するものであるから、通常走行の超音波車速検出手
段による車速検出の信頼性を向上することができる。

【００７２】当然ながら、自車からの超音波出力の反射
波を受信する受信周期と、他車から出力された超音波出
力の反射波を受信したノイズ周期とは、一致する可能性
が少ないから、他車から出力された超音波出力が大きく
ても、その超音波ノイズによって間違った車速検出可能
性が減少する。

【００７３】ところで、上記実施例では、ペアビーム方
式の前方用超音波送受波器ＴＲF 及び後方用超音波送受
波器ＴＲR を具備するものであるが、本発明を実施する
場合には、必ずしもペアビーム方式に限定されるもので
はなく、シングルビーム方式に適用することもできる。
即ち、上記実施例では、２個の前方用超音波送受波器Ｔ
ＲF 、後方用超音波送受波器ＴＲR によって２方向の車
速を検出しているが、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
速の測定用に超音波送受波器、また、高速走行時の車速
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、車両１００の走行方向に平行する
車速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
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。

【００７４】即ち、本発明を実施する場合の超音波送受
波器は、車両に対して所定の俯角傾度を持って超音波を
送波し、その反射波を受波するものであればよい。

【００７５】また、上記実施例の超音波送受信回路ＦＯ
ＲＥ及び超音波送受信回路ＲＥＡＲ及びマイクロコンピ
ュータ１からなる演算手段は、前記超音波送受波器から
送波する送信周期を可変としたものであり、具体的には
特定された周期に１〜２．５［msec］を２５分割した何
れかの任意のディレイ時間ｄｅを加算したものである。
しかし、本発明を実施する場合には、全体の周期の全体
または一部を変化させればよく、基本的に、周期の変動
が通常状態で隣接する車両が急激に加減速を行なっても
実現不可能な周期変動を持たせることが望ましい。

【００７６】更に、上記各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
両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。

【００７７】

【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、車両に対して所定の俯角傾度を持って超音波を
送波し、その反射波を受波する超音波送受波器と、前記
超音波送受波器の検出出力から車速を演算する演算手段
とを具備し、前記超音波送受波器から送波する超音波
は、その送信周期を可変としたものである。したがっ
て、超音波を送波する周期を可変とし、他車から到来す
る超音波と自車の車速を得るに必要な反射波とを明確に
区別可能とし、その超音波送受波器の検出出力から車速
を演算するものであり、自車からの超音波出力の反射波
を受信する受信周期と他車から出力された超音波出力の
反射波を受信したノイズ周期とが一致する可能性が少な
いから、他車からの超音波出力を受けても、その超音波
ノイズによって間違った車速検出を行なうことがない。

【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『送信タイミングラ
ンダム化処理』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『タイマ割込み処
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『車速演算処理』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
のマイクロコンピュータが実行する『ビームモード判定
処理』ルーチンのフローチャートである。

【図１０】図１０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『車速選択処
理』ルーチンのフローチャートである。

【図１１】図１１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１２】図１２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。

【図１３】図１３は従来のペアビーム方式による車載用
車速計測装置の２台の車両が近接して走行している状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

ＴＲF 前方用超音波送受波器 ＴＲR 後方用超音波送受波器 ＶＣＯ 電圧制御発振回路 １ マイクロコンピュータ １１ 受信レベル検出回路 １２ 周波数検出用ＰＬＬ回路 ＦＯＲＥ 超音波送受信回路 ＲＥＡＲ 超音波送受信回路 １００ 車両

フロントページの続き (72)発明者 葛谷 啓司 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に対して所定の俯角傾度を持って超
   音波を送波し、その反射波を受波する超音波送受波器の
   検出出力から車速を演算する車載用車速計測装置におい
   て、 前記超音波送受波器から送波する超音波は、その送信周
   期を可変としたことを特徴とする車載用車速計測装置。