JPH08160129A - 速度検出装置 - Google Patents

速度検出装置

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JPH08160129A
JPH08160129A JP6301128A JP30112894A JPH08160129A JP H08160129 A JPH08160129 A JP H08160129A JP 6301128 A JP6301128 A JP 6301128A JP 30112894 A JP30112894 A JP 30112894A JP H08160129 A JPH08160129 A JP H08160129A
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JP
Japan
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transmission
speed
detecting device
reception
frequency
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Withdrawn
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JP6301128A
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Mikio Iwakuni
幹夫 岩国
Yoshihiko Baba
芳彦 馬場
Masahiro Takiguchi
昌弘 滝口
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Uniden Corp
Original Assignee
Uniden Corp
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】装置の取付角および装置携帯者の姿勢等に影響
されることがなく常に正確な移動速度を得ることがで
き，地表面の材質および状態の速度検出に対する影響を
低減し，また，携帯可能とした場合でも，用途に応じた
間欠動作を可能とし，精度を確保すると共に低消費電力
化を図ることを目的とする。 【構成】地上を移動する物体に取り付けられ，地面に向
けて送出したマイクロ波信号またはミリ波信号の反射波
を受信してドップラー周波数を検出することにより移動
速度を導出する速度検出装置において，アンテナと，送
受信器とを備えた複数の送受信系１０１，１０２と，複
数の送受信系により検出されるドップラー周波数に基づ
いて移動速度を導出する信号処理部１０３とを具備し，
複数の送受信系のアンテナ指向性は，それぞれ所定の異
なる角度に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，速度検出装置に係り，
特に，装置の取付角および装置携帯者の姿勢等に影響さ
れることがなく常に正確な移動速度を得ることができ，
地表面の材質および状態の速度検出に対する影響を低減
し，また，携帯可能となるよう装置を小型化した場合で
も，装置の用途に応じた間欠動作を可能とし，速度検出
精度を確保すると共に低消費電力化を図った速度検出装
置に関する。
【０００２】自動車，船，飛行機等の乗り物には必ず速
度計が設置されており，移動速度を簡単に知ることがで
きる。しかしながら，人間が移動する際に，人の移動速
度を知るための装置は現在のところ普及していない。こ
の理由は，安価で小型の携帯用速度検出装置の実現が難
しいためと考えられる。一方では，歩行時およびスポー
ツ中の移動速度を知りたいという要求があり，このよう
な要求を満足する装置の実現が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】移動する人物が携帯する速度検出装置
は，まだ広く普及するには至っていないが既に提案はな
されている，例えば，米国特許（United States Paten
t）のPatent Number：4,757,714，”ＳＰＥＥＤ ＳＥ
ＮＳＯＲ ＡＮＤ ＨＥＡＤ−ＭＯＵＮＴＥＤ ＤＡＴ
Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ”（速度センサおよび頭上搭載形デ
ータ表示装置）には，移動するスポーツマンに限定され
ているものの，電磁波のドップラー効果を利用したスピ
ード検出装置が提案されている。
【０００４】本従来例は，スポーツマンが携帯するドッ
プラースピート検出装置であって，電磁波を送受信する
ための１個のアンテナ，ドップラートランシーバー部，
検出したドップラー周波数信号を増幅および信号処理す
る部分，ならびに，スピード情報を表示する部分から構
成されている。また，移動するスポーツマンと地面の相
対速度を検出するために，当該ドップラースピード検出
装置を携帯した状態では，アンテナの指向性は，地面に
対して所定の角度になるような構造を有している。
【０００５】図１１は，この従来のドップラースピート
検出装置によって速度検出する場合の原理を説明する図
である。同図において，スポーツマンの移動速度をｖ0
，アンテナ指向性の方向と地表面との角度をθとする
と，得られるドップラー周波数ｆd は次式で表わされ
る。 ｆd ＝｛（２ｖ0 ・ｆ0 ）／Ｃ｝・ｃｏｓθ …（１） ここで，ｆ0 ：ドップラートランシーバー部から送信さ
れる電磁波の周波数 Ｃ ：光の速度 である。
【０００６】式（１）に示す通り，ドップラートランシ
ーバー部によって得られるドップラー周波数は，アンテ
ナ指向性の方向と地表面との角度θにより変化すること
になる。この結果，ドップラースピード検出装置におい
て表示されるスピード情報は，携帯者の姿勢および装置
取付角度によって誤差が生じ，装置利用者に満足を与え
られないという問題がある。
【０００７】また，ドップラートランシーバー部は，ア
ンテナ指向性角に幅があること，および，地表面の材質
（芝生，土，アスファルト等）が一定でないことによ
り，送信した電磁波の地表面反射波は，常に一定量の安
定した信号とは限らない。つまり，ドップラートランシ
ーバー部は，雑音成分を含み，常に信号強度およびドッ
プラー周波数が変化する地表面反射波を受信することに
なる。この結果，ドップラースピード検出装置のスピー
ド測定に誤差が生じるという問題が発生する。
【０００８】また，特開昭５１−６５６７８号に開示さ
れた「車両用ドップラスピードメータ」では，進行方向
に対して垂直の方向の速度成分を除去する目的で，２つ
のホーンアンテナを有する構成となっているが，同一の
周波数を使用しているために，それぞれのアンテナ間の
干渉を避けるアンテナ偏波変換等の技術が必要となる。
さらに，１種類の固定周波数によるスピード検出装置で
は，地表面の材質および状態により，地表面反射波は常
に一定の信号強度とはならず，時には，十分な地表面反
射波を得ることができない場合が生じる可能性があると
いう問題もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように，従来の
速度検出装置では，マイクロ波またはミリ波によるドッ
プラー効果を利用して小型の携帯用速度検出装置を実現
した場合，携帯した速度検出装置の取付角，携帯者の姿
勢，および，地表面の材質条件（アスファルト，芝生，
土等）によって，速度検出結果に誤差が発生し，携帯者
の移動速度を正確に知らしめることができない結果，ス
ピード検出装置の使用者に満足を与えられないという問
題があった。
【００１０】また，進行方向に対して垂直方向の速度成
分を除去する目的で２つのホーンアンテナを有する構成
とした車両用スピート検出装置においても，同一周波数
を使用するため，アンテナ間の干渉回避用にアンテナ偏
波変換等の特殊回路が必要となり，また，地表面の材質
および状態の影響から正確な速度検出ができない可能性
があるという問題があった。
【００１１】本発明は，上記に鑑みてなされたものであ
って，装置の取付角および装置携帯者の姿勢等に影響さ
れることがなく常に正確な移動速度を得ることができ，
地表面の材質および状態の速度検出に対する影響を低減
した速度検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】また本発明の他の目的は，携帯可能となる
よう装置を小型化した場合でも，装置の用途に応じた間
欠動作を可能とし，速度検出精度を確保すると共に低消
費電力化を図った速度検出装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明の請求項１に係る速度検出装置は，地上を移
動する物体に取り付けられ，地面に向けて送出したマイ
クロ波信号またはミリ波信号の反射波を受信してドップ
ラー周波数を検出することにより移動速度を導出する速
度検出装置において，アンテナと，送受信器とを備えた
複数の送受信系と，前記複数の送受信系により検出され
るドップラー周波数に基づいて移動速度を導出する信号
処理部とを具備し，前記複数の送受信系のアンテナ指向
性は，それぞれ所定の異なる角度に設定されるものであ
る。
【００１４】また，請求項２に係る速度検出装置は，請
求項１記載の速度検出装置において，前記複数の送受信
系の送受信器は，それぞれ異なる周波数を発振する送受
信用局部発振器を具備し，それぞれ異なる周波数の電磁
波を送出したときの反射波を受信してドップラー周波数
を検出し，前記信号処理部は，前記複数の送受信系によ
り検出される複数のドップラー周波数に基づいて移動速
度を導出するものである。
【００１５】また，請求項３に係る速度検出装置は，請
求項１または２記載の速度検出装置において，前記複数
の送受信系は，それぞれ，１つのアンテナと，前記アン
テナを共用してそれぞれ異なる周波数を発振する複数の
送受信器または送受信用局部発振器とを具備し，前記複
数の送受信系は，それぞれ異なる周波数の電磁波を該送
受信系が備えるアンテナから順次送出したときの反射波
を受信してドップラー周波数を検出するものである。
【００１６】また，請求項４に係る速度検出装置は，請
求項２または３記載の速度検出装置において，前記複数
の送受信系の送受信器における異なる周波数を発振する
手段または送受信用局部発振器は，１つ以上の可変周波
数発振器で共用され，前記複数の送受信系は，それぞれ
異なる周波数の電磁波を順次送出したときの反射波を受
信してドップラー周波数を検出するものである。
【００１７】また，請求項５に係る速度検出装置は，請
求項２，３または４記載の速度検出装置において，前記
速度検出装置は，動作モードを設定するモード設定部を
具備し，前記モード設定部の設定により，前記複数の送
受信系の送受信器が有する送受信用局部発振器または可
変周波数発振器の発振周波数が特定されるものである。
【００１８】また，請求項６に係る速度検出装置は，請
求項１，２，３，４または５記載の速度検出装置におい
て，前記信号処理部は，前記導出された移動速度の変化
量に応じて，前記複数の送受信系の駆動時間を変化させ
た間欠動作の制御を行うものである。
【００１９】また，請求項７に係る速度検出装置は，請
求項６記載の速度検出装置において，前記速度検出装置
は，動作モードを設定するモード設定部を具備し，前記
信号処理部は，前記モード設定部の設定に対応して，前
記間欠動作制御における間欠動作周期およびまたは駆動
時間の割合を設定した複数のデータテーブルを具備し，
前記信号処理部は，前記データテーブルを参照して，前
記導出された移動速度の変化量に応じた間欠動作の制御
を行うものである。
【００２０】
【作用】本発明の請求項１に係る速度検出装置では，地
上を移動する物体に取り付けられ，地面に向けて送出し
たマイクロ波信号またはミリ波信号の反射波を受信して
ドップラー周波数を検出することにより移動速度を導出
する速度検出装置において，アンテナと，送受信器とを
備え，それぞれのアンテナ指向性が異なる角度に設定さ
れた送受信系を複数個具備し，信号処理部により，複数
の送受信系により検出されるドップラー周波数に基づい
て移動速度を導出するようにしている。
【００２１】速度検出装置から地表面に送出された電波
の地表面での反射係数（地表面での電波吸収）は，地表
面の状態若しくは材質に依存するが，１つの送受信系に
おいてドップラー周波数が測定不能となった場合でも，
他のアンテナ指向性が異なる何れかの送受信系により測
定できるので，より確実な移動速度の検出が可能とな
る。
【００２２】また，請求項２に係る速度検出装置では，
複数の送受信系の送受信器に，それぞれ異なる周波数を
発振する送受信用局部発振器を具備して，それぞれ異な
る周波数の電磁波を送出したときの反射波を受信してド
ップラー周波数を検出することとし，また信号処理部
は，複数の送受信系により検出される複数のドップラー
周波数に基づいて移動速度を導出するようにしている。
【００２３】このように，アンテナ指向性が異なる複数
の送受信系から異なる周波数の電磁波を送出するので，
移動速度が速度検出装置の取付角，装置携帯者の姿勢等
に影響されることなく算出でき，常に正確な移動速度を
得ることが可能となる。また，地表面の反射係数の影響
についても，異なる周波数の電磁波を送出するので，そ
れぞれの周波数について地表面の反射係数が異なること
となり，例えば２つの送信周波数の内，１つでも地表面
からの反射波を検出できれば，それ以前の移動速度検出
において算出された速度検出装置の設置角度，ドップラ
ー周波数を用いて移動速度を算出でき，より確実な移動
速度の検出が可能となる。
【００２４】また，請求項３に係る速度検出装置では，
複数の送受信系それぞれにおいて，異なる周波数の電磁
波を，当該送受信系が具備するアンテナから順次送出
し，このときの反射波を受信してドップラー周波数を検
出するものである。
【００２５】１つの送受信系に１つの周波数を発振する
局部発振器を備える（請求項１または２に係る速度検出
装置の）構成では，地表面の反射係数の影響により，例
えば２つの送信周波数の内，１つしか地表面からの反射
波を検出できなかった場合に，それ以前の移動速度検出
において算出された速度検出装置の設置角度，ドップラ
ー周波数を用いて移動速度を算出することとしたが，請
求項３に係る速度検出装置では，複数の送受信系それぞ
れにおいて，異なる周波数の電磁波を順次送出し，その
反射波を受信してドップラー周波数を検出するので，実
際の検出値に基づいた移動速度の算出が可能となり，よ
り高精度で，安定した移動速度の検出が可能となる。
【００２６】また，請求項４に係る速度検出装置では，
前記複数の送受信系の送受信器における異なる周波数を
発振する手段または送受信用局部発振器を１つの可変周
波数発振器で共用し，複数の送受信系により，それぞれ
異なる周波数の電磁波を順次送出したときの反射波を受
信してドップラー周波数を検出するようにしている。こ
れにより，より少ない構成要素で実現でき，装置を小型
化することができる。
【００２７】また，請求項５に係る速度検出装置では，
モード設定部の動作モードの設定により，複数の送受信
系の送受信器における送受信用局部発振器または可変周
波数発振器の発振周波数を特定するようにしている。こ
れにより，実際に速度検出装置を使用する動作環境に応
じて発振周波数の設定を行うことができ，より確実に移
動速度を検出することが可能となる。
【００２８】また，請求項６に係る速度検出装置では，
信号処理部により，導出された移動速度の変化量に応じ
て，複数の送受信系の駆動時間を変化させた間欠動作の
制御を行うようにしている。これにより，実際に速度検
出装置を使用する動作環境に応じた最適な装置の低消費
電力化が図れる。
【００２９】また，請求項７に係る速度検出装置では，
信号処理部に，モード設定部で設定された動作モードに
対応して，間欠動作制御における間欠動作周期およびま
たは駆動時間の割合を設定した複数のデータテーブルを
備え，信号処理部により，データテーブルを参照して，
導出された移動速度の変化量に応じた間欠動作の制御を
行うようにしている。これにより，実際に速度検出装置
を使用する動作環境に応じた最適な装置の低消費電力化
が図れる。間欠動作の制御仕様がデータテーブルで設定
されるので，仕様の設定，保守を簡単に行うことができ
る。
【００３０】
【実施例】以下，本発明の速度検出装置について，〔実
施例１〕，〔実施例２〕，〔実施例３〕，〔実施例４〕
の順に図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】〔実施例１〕図１は本発明の実施例１に係
る速度検出装置の構成図である。本実施例の速度検出装
置は，地上を移動する物体に取り付けられ，地面に向け
て送出したマイクロ波信号またはミリ波信号の反射波を
受信してドップラー周波数を検出することにより移動速
度を導出するものである。
【００３２】また，図２は本実施例の速度検出装置の外
観図である。すなわち，本実施例では，当該速度検出装
置を取付ける物体として人間を想定し，人間の腰や頭部
に携帯できる構造となっている。
【００３３】図１および図２において，本実施例の速度
検出装置は，第１送受信系１０１，第２送受信系１０
２，信号処理部１０３，Ｉ／Ｏインタフェース１０４，
表示部１０５およびモード設定部１０６を備えて構成さ
れている。また図２において，上記各構成要素は，ベル
ト２１１に取付けられたケース２１０内で，おおむね破
線および実線で示されるような位置に設置されている。
図中，２０７は当該速度検出装置の電源である。尚，第
１および第２の２つの送受信系１０１および１０２のア
ンテナ指向性はそれぞれ異なる角度に設定され，図２で
は角度φに設定されている。
【００３４】つまり，本実施例の速度検出装置は，第１
および第２の２つの送受信系１０１および１０２を備え
て，信号処理部１０３により，２つの送受信系１０１お
よび１０２により検出されるドップラー周波数に基づい
て移動速度を導出するものである。但し従来例（特開昭
５１−６５６７８）とは異なり，２つの送受信系１０１
および１０２における発振周波数は，それぞれｆ01およ
びｆ02であり同一周波数ではない。
【００３５】図３に第１送受信系１０１の構成図を示
す。同図において，第１送受信系１０１は，第１ホーン
アンテナ３０１，第１バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３
０２，第１ミクサ３０３，第１送受信用局部発振器（Ｏ
ＳＣ）３０４および第１ロウパス増幅器（ＬＰＡ）３０
５を具備して構成されている。また，第２送受信系１０
２の構成も第１送受信系１０１と同様である。
【００３６】図３に示すように，第１または第２の送受
信系１０１または１０２では（以下，代表して第１送受
信系１０１について説明する。），第１送受信用局部発
振器３０４から発振される周波数ｆ01の信号は，第１ミ
クサ３０３に供給されると同時に，その一部が第１ミク
サ３０３のアイソレーション特性によって，第１バンド
パスフィルタ３０２側に伝送され，第１ホーンアンテナ
３０１から電磁波が空間に放射される。つまり，図３の
構成は基本的に受信機の構成であるが，第１送受信用局
部発振器３０４から第１バンドパスフィルタ３０２へ
は，第１ミクサ３０３のパワーリークにより伝送され，
送信機としての動作を行うこととなる。
【００３７】第１ホーンアンテナ３０１の前面に電磁波
の反射物があり，当該速度検出装置と前記反射物との間
に相対速度が存在する場合には，第１ホーンアンテナ３
０１から放射された周波数信号（ｆ01）は，前記反射物
で反射して第１ホーンアンテナ３０１に戻って来るが，
この反射波の周波数はドップラー効果によってｆ01＋ｆ
d1となる。
【００３８】第１ミクサ３０３は，第１送受信用局部発
振器３０４の発振信号（ｆ01）と反射波信号（ｆ01＋ｆ
d1）から，周波数ｆd1の出力信号を出力する。該ミクサ
出力信号は第１ロウパス増幅器３０５で増幅された後，
周波数ｆd1の信号Ｆd1が第１送受信系１０１の出力とし
て出力されることとなる。
【００３９】また，従来の技術において図１１を用いて
説明した内容は，本実施例にも適用される。すなわち，
速度検出装置が地表面を速度ｖ0 ，第１ホーンアンテナ
３０１の指向性の方向と地表面との角度をθとすると，
得られるドップラー周波数ｆd1は次式で表わされる。 ｆd1＝｛（２ｖ0 ・ｆ01）／Ｃ｝・ｃｏｓθ …（１’） 従って，検出されるドップラー周波数ｆd1は移動速度ｖ
0 が一定であったとしても，地表面との角度θの影響を
受けることになる。
【００４０】図４は，本実施例の速度検出装置の動作原
理を説明する説明図である。同図は，速度検出装置が電
磁波を地面に向けて送出しながら移動速度ｖ0 で移動し
ている状態を示している。尚，第１送受信系１０１から
は周波数ｆ01の信号が，第２送受信系１０２からは周波
数ｆ02の信号が送出されている。また，第１および第２
のホーンアンテナの指向性は，説明を簡単にするため
に，９０度の角度で取り付けられていることとする。
【００４１】図４に示す状態において，第１送受信系１
０１および第２送受信系１０２で得られるドップラー周
波数は，それぞれ ｆd1＝｛（２ｖ0 ・ｆ01）／Ｃ｝・ｃｏｓθ1 …（２） ｆd2＝｛（２ｖ0 ・ｆ02）／Ｃ｝・ｓｉｎθ1 …（３） となる。ここで，θ1 は第１ホーンアンテナの指向性の
方向と地表面との角度である。従って，第１送受信系１
０１からはドップラー周波数ｆd1の信号Ｆd1が，第２送
受信系１０２からはドップラー周波数ｆd2の信号Ｆd2
が，それぞれ出力され，信号処理部１０３に入力される
こととなる。
【００４２】信号処理部１０３では，入力した２つのド
ップラー周波数（ｆd1，ｆd2）の信号情報から速度検出
装置の移動速度ｖ0 を算出して，Ｉ／Ｏインタフェース
１０４を介して表示部１０５に表示する。
【００４３】次に図５は，速度検出装置が傾いた場合の
状態を示している。この場合に得られるドップラー周波
数は，式（２）および（３）における角度θ1 をθ1 ’
とした式となる。θ1 ’は図５における第１ホーンアン
テナの指向性の方向と地表面との角度である。
【００４４】ここで，得られた２つのドップラー周波数
ｆd1，ｆd2から，角度θ1 および移動速度ｖ0 が算出で
きることを示す。すなわち， ｆd2’＝ｆd2・（ｆ01／ｆ02） …（３’） とすれば，角度θ1 は次式で求められ， θ1 ＝ａｒｃｔａｎ（ｆd2’／ｆd1） …（４） であり，式（３）から，移動速度ｖ0 は次式で求められ
ることになる。 ｖ0 ＝Ｃ・ｆd1／｛２ｆ01・ｃｏｓ（ａｒｃｔａｎ（ｆd2’／ｆd1））｝ …（５）
【００４５】式（５）で示される移動速度ｖ0 の算出式
は，もはや速度検出装置のアンテナ指向性と地表面の角
度θに依存せず，２つのドップラー周波数ｆd1，ｆd2か
ら常に正確な移動速度ｖ0 を検出できることを意味す
る。
【００４６】このように，本実施例の速度検出装置によ
れば，従来の速度検出装置と異なり，移動速度の算出式
は，速度検出装置の取付角，ならびに，装置携帯者の姿
勢等に影響されることがないので，常に正確な移動速度
を得ることが可能となる。
【００４７】また，従来例で説明したように，速度検出
装置から地表面に送出された電波の地表面での反射係数
（地表面での電波吸収）は，地表面の状態（材質）およ
び周波数に依存するので，２つのホーンアンテナから同
一周波数の電磁波を送出する方法では，地表面の状態に
より，ホーンアンテナより送出された電波が地表で完全
に吸収され，地表面からの反射波を得ることができない
場合が起こり，速度検出ができないという問題が発生す
る。
【００４８】本実施例の速度検出装置では，２つの異な
る周波数を送信するので，それぞれの周波数について地
表面の反射係数が異なることとなり，２つの送信周波数
の内，１つでも地表面からの反射波を検出できれば，そ
れ以前の移動速度検出において算出された速度検出装置
の設置角度θ（式（４）により算出），ならびに，ドッ
プラー周波数ｆd1またはｆd2（式（２）または式（３）
により算出）を用いて，式（５）により移動速度を算出
できるため，上記速度検出ができないという従来例の問
題は解消される。
【００４９】〔実施例１の変形例〕また，以上説明した
速度検出装置の構成は，第１送受信系１０１および第２
送受信系１０２により，２つのドップラー周波数ｆd1お
よびｆd2を得る構成であったが，さらにもう１つの第３
送受信系を備えてドップラー周波数ｆd3を得る構成とし
てもよい。
【００５０】例えば，第３送受信系のアンテナ指向性
が，第１送受信系１０１のアンテナ指向性と第２送受信
系１０２のアンテナ指向性とが作る平面に対して９０度
の角度をなすように設置すれば，つまり，３つの送受信
系のアンテナ指向性が相互に９０度をなすように設置す
れば，ドップラー周波数ｆd3がｆd1およびｆd2に対して
持つ関係は，上述したドップラー周波数ｆd2がｆd1に対
して持つ関係式（２）〜（５）と同様の関係を持つこと
となる。
【００５１】従って，第１送受信系１０１および第２送
受信系１０２による構成の場合には，移動方向に対して
速度検出装置に傾きが生じた場合にも，正確な速度検出
を可能としたが，本変形例の３つの送受信系を備えた構
成によれば，速度検出装置の如何なる方向の傾きに対し
ても，検出誤差を生ずることなく常に正確な速度検出を
行い得る速度検出装置を実現することができる。
【００５２】〔実施例２〕図６は本発明の実施例２に係
る速度検出装置における第１送受信系の構成図である。
本実施例の速度検出装置は，実施例１の構成において，
第１送受信系１０１および第２送受信系１０２に，それ
ぞれ２つの送受信用局部発振器およびバンドパスフィル
タを備えて，１つの送受信系から２種類の周波数の電磁
波を送出できる構成としたものである。従って，第１送
受信系１０１および第２送受信系１０２からは，それぞ
れの送受信系が備えるホーンアンテナから異なる周波数
の電磁波が順次送出され，そのときの反射波を受信して
ドップラー周波数が検出され，移動速度が算出されるこ
とになる。
【００５３】同図において，本実施例の速度検出装置の
第１送受信系１０１は，ホーンアンテナ６０１，第１バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２，第２バンドパスフ
ィルタ３１２，ミクサ６０３，発振周波数ｆ011 の第１
送受信用局部発振器（ＯＳＣ）３０４，発振周波数ｆ01
2 の第２送受信用局部発振器３１４およびロウパス増幅
器（ＬＰＡ）６０５を備えて構成されている。
【００５４】本実施例の速度検出装置では，第１送受信
用局部発振器３０４（発振周波数ｆ011 ）および第２送
受信用局部発振器３１４（発振周波数ｆ012 ）を交互に
動作させることにより，これらの送受信用局部発振器に
同期したタイミングで，第１送受信系１０１のドップラ
ー周波数出力端子には，ドップラー周波数ｆd11 の出力
信号Ｆd11 およびドップラー周波数ｆd12 の出力信号Ｆ
d12 を得ることとなる。尚，第２送受信系１０２におい
ても，同様に２種の出力信号Ｆd21 ，Ｆd22 が得られ
る。
【００５５】ここで第１送受信用局部発振器３０４およ
び第２送受信用局部発振器３１４のそれぞれの発振周波
数ｆ011 およびｆ012 を，大きく異なる値に設定する
（例えば，１０［ＧＨｚ］と２０［ＧＨｚ］）と，地面
での反射係数は，それぞれの送受信用局部発振器の発振
周波数によって異なるので，地面の状態による反射係数
の変動を緩和できることになる。
【００５６】つまり本実施例では，こうして得られたド
ップラー周波数ｆd11 の出力信号Ｆd11 およびドップラ
ー周波数ｆd12 の出力信号Ｆd12 等を用いて，信号処理
部において信号処理するので，実施例１では，地表面の
反射係数の影響により，例えば２つの送信周波数の内，
１つしか地表面からの反射波を検出できなかった場合
に，それ以前の移動速度検出において算出された速度検
出装置の設置角度，ドップラー周波数を用いて移動速度
を算出する必要があったが，本実施例では，実際の検出
値に基づいた移動速度の算出が可能となり，より高精度
で，安定した移動速度の検出が可能となる。
【００５７】〔実施例２の変形例〕また，第１送受信用
局部発振器３０４および第２送受信用局部発振器３１４
を１つの可変周波数発振器（例えば，電圧制御発振器；
ＶＣＯ）とし，共用する構成としてもよい。
【００５８】この場合，第１バンドパスフィルタ３０２
および第２バンドパスフィルタ３１２も１つの可変バン
ドパスフィルタで共用し，該フィルタの通過帯域は可変
周波数発振器の発振周波数に連動して変化するように構
成される。また，これらのフィルタを取り除いた構成と
しても，他の信号のインタフェアレンスを多少は受ける
ものの，実用的には問題はない。
【００５９】本変形例のように，可変周波数発振器を使
用して，周波数のスキャンを実施すれば，地面の状態に
よって反射波が得られないという事態の発生確率はより
低減され，より確実で正確な速度検出が可能となる。
【００６０】〔実施例３〕図７は本発明の実施例３に係
る速度検出装置における第１送受信系の構成図である。
本実施例の速度検出装置は，実施例１の構成において，
第１送受信系１０１および第２送受信系１０２に，それ
ぞれ２つの送受信用局部発振器，バンドパスフィルタ，
ミクサおよびロウパス増幅器を備えて，１つの送受信系
から２種類の周波数の電磁波を送出できる構成としたも
のである。従って，第１送受信系１０１および第２送受
信系１０２からは，それぞれの送受信系が備えるホーン
アンテナから異なる周波数の電磁波が順次送出され，そ
のときの反射波を受信してドップラー周波数が検出さ
れ，移動速度が算出されることになる。
【００６１】同図において，本実施例の速度検出装置の
第１送受信系１０１は，ホーンアンテナ６０１，第１バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２，第２バンドパスフ
ィルタ３１２，第１ミクサ３０３，第２ミクサ３１３，
発振周波数ｆ011 の第１送受信用局部発振器（ＯＳＣ）
３０４，発振周波数ｆ012 の第２送受信用局部発振器３
１４，第１ロウパス増幅器（ＬＰＡ）３０５および第２
ロウパス増幅器３１５を備えて構成されている。
【００６２】本実施例の速度検出装置では，第１送受信
用局部発振器３０４（発振周波数ｆ011 ）および第２送
受信用局部発振器３１４（発振周波数ｆ012 ）を，交互
に切り替えることなく同時に動作させることができ，第
１送受信系１０１のドップラー周波数出力端子には，ド
ップラー周波数ｆd11 の出力信号Ｆd11 およびドップラ
ー周波数ｆd12 の出力信号Ｆd12 を得ることとなる。
尚，第２送受信系１０２においても，同様に２種の出力
信号Ｆd21 ，Ｆd22 が得られる。
【００６３】本実施例でも，こうして得られたドップラ
ー周波数ｆd11 の出力信号Ｆd11 およびドップラー周波
数ｆd12 の出力信号Ｆd12 等を用いて，信号処理部にお
いて信号処理するので，実施例１では，地表面の反射係
数の影響により，例えば２つの送信周波数の内，１つし
か地表面からの反射波を検出できなかった場合に，それ
以前の移動速度検出において算出された速度検出装置の
設置角度，ドップラー周波数を用いて移動速度を算出す
る必要があったが，本実施例では，実際の検出値に基づ
いた移動速度の算出が可能となり，より高精度で，安定
した移動速度の検出が可能となる。
【００６４】〔変形例〕実施例１，実施例２または実施
例３の速度検出装置において，図１に示すように，動作
モードを設定するモード設定部１０６を備えて構成し，
該モード設定部１０６の設定をＩ／Ｏインタフェース１
０４を介して信号処理部１０３に供給し，信号処理部１
０３により，第１送受信系１０１の第１送受信用局部発
振器３０４の発振周波数ｆ011 ，第２送受信用局部発振
器３１４の発振周波数ｆ012 ，または，可変周波数発振
器の可変周波数範囲を特定するようにしてもよい。
【００６５】このように，実際に速度検出装置を使用す
る動作環境，例えば歩行時，ジョギング時，スポーツ時
等々の動作モードに応じて発振周波数の設定を行うこと
により，より確実にまたより高速に移動速度を検出する
ことが可能となる。
【００６６】〔実施例４〕本実施例の速度検出装置は，
実施例１，実施例２または実施例３の構成において，信
号処理部１０３により，導出された移動速度の変化量に
応じて，送受信系の駆動時間を変化させた間欠動作の制
御を行うものである。
【００６７】人が歩く状態からスポーツ時の高速移動状
態までの速度検出範囲（１［Ｋｍ／ｈ］〜１００［Ｋｍ
／ｈ］程度の範囲）を考えると，ドップラー周波数は数
十〜数Ｋ［Ｈｚ］となる。また一方では，速度検出装置
を携帯可能な小型の装置とするには，電源を電池とした
構成にする必要がある。このような条件下で，長時間の
使用を実現するためには，送受信系を間欠動作させるこ
とによる装置の低消費電力化が必要である。
【００６８】間欠動作による低消費電力化のためには，
送受信系が動作している時間比率を極力少なくすべきで
あるが，検出されるドップラー周波数は１０［Ｈｚ］程
度の低周波から存在すること，ならびに，急激な移動速
度の変化に対して速度検出誤差が生じてはいけない等
の，間欠動作の動作時間に関する制限もある。
【００６９】そこで提案する方式は，低消費電力化およ
び速度検出精度の確保という２つの目的を達成するため
に，信号処理部１０３に入力されるドップラー周波数の
変化量に応じて，間欠動作仕様を，常に最適化制御する
ことを特徴とするものである。
【００７０】図８は，本実施例の速度検出装置における
信号処理部１０３，Ｉ／Ｏインタフェース１０４および
第１送受信系１０１の構成図である。同図は，実施例１
に対して適用した場合の構成であり，信号処理部１０３
からの制御信号８０１および８０２がそれぞれ第１送受
信用局部発振器３０４および第１ロウパス増幅器３０５
に供給される構成となっている。尚，実施例２または実
施例３に対して本実施例を適用する場合には，信号処理
部１０３からの制御信号は，第１送受信用局部発振器３
０４，第２送受信用局部発振器３１４，および第１ロウ
パス増幅器３０５およびまたは第２ロウパス増幅器３１
５に供給される構成となる。
【００７１】信号処理部１０３は，一般の家庭電気製品
に使用されているマイクロコンピュータ，例えば，ＭＣ
６８０９シリーズ，Ｚ８０シリーズ等の８ビットマイク
ロプロセッサにより実現される。信号処理部１０３内の
メモリには，モード設定部１０６の設定に対応して，間
欠動作制御における間欠動作周期およびまたは駆動時間
の割合を設定した複数のデータテーブルが保持されてい
る。
【００７２】信号処理部１０３では，モード設定部１０
６で設定された動作モードに応じてデータテーブルを参
照し，導出された移動速度の変化量に応じた間欠動作の
制御を行う。より具体的には，消費電力量の大きい構成
要素，すなわち送受信用局部発振器３０４，３１４およ
びロウパス増幅器３０５，３１５について，それぞれ制
御信号８０１および８０２により電源供給を止めて，動
作を停止させる。
【００７３】また図９は，移動速度が変化する場合の種
々の状態を説明する時間対速度の特性図である。図中，
（ａ）は等速度運動（加速度ａ＝０），（ｃ）は等加速
度運動（ｎ＝ｍ），（ｂ）および（ｄ）は加速度ａが減
少（ｎ＞ｍ）および増加（ｎ＜ｍ）している状態を示
す，また（ｂ’），（ｃ’），（ｄ’）は速度が減少し
ている状態で（ｂ），（ｃ），（ｄ）の逆の特性となっ
ている。
【００７４】速度検出装置の間欠動作割合ηを次式で定
義する。 η＝｛動作時間／（動作時間＋動作停止時間）｝×１００［％］ …（６） この時，間欠動作割合は，図９中の（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）の各特性に関して，以下のようになる。 （ａ）の等速度運動時には：１／∞［％］， （ｃ）の等加速度運動時には：速度変化量ａに依存する
が，一定の間欠時間割合， （ｂ），（ｄ）の加速度変化時には：（ｂ）の場合は，
間欠割合が時間と共に減少し，（ｄ）の場合は間欠割合
が時間と共に増加する。
【００７５】実用上は，速度検出装置の用途に応じて，
上記間欠動作の割合を関係付けることになる。つまり，
歩行時，スポーツ時，乗物での移動時等の利用目的に応
じて，また，上記速度変化パターン（ａ）〜（ｄ）に応
じて，間欠時間割合を対応付けるデータを登録したデー
タテーブルを複数備え，該データテーブルを参照して，
信号処理部１０３で導出される移動速度情報（変化量）
に基づいて，次の間欠動作における時間の割合を最適制
御する。
【００７６】具体例を示して詳細に説明する。本実施例
では，利用目的により異なる間欠動作の動作仕様をデー
タテーブルに設定している。つまり，移動体の移動速度
および速度変化の発生頻度によって間欠動作仕様を最適
化し，バッテリー・パワー・セービングを行うためであ
る。
【００７７】ここでは，動作モードの具体例として，以
下に示す３種類の動作モードを設定する。 Ａ）歩行，ジョギングモード ：１［Ｋｍ／ｈ］〜３０［Ｋｍ／ｈ］ Ｂ）スポーツモード ：１［Ｋｍ／ｈ］〜３０［Ｋｍ／ｈ］ Ｃ）乗物（VEHICLE）モード ：１［Ｋｍ／ｈ］〜３０［Ｋｍ／ｈ］
【００７８】次に，間欠動作仕様を決定するためには，
間欠動作周期と間欠動作の割合を決定しなければならな
い，例えば周期が１０［秒］で動作時間の割合を１０
［％］とすれば，１［秒］動作後，９［秒］間停止する
ということになる。
【００７９】以下に，それぞれの動作モードにおける具
体的な間欠動作仕様に関して述べる。歩行ジョギングモ
ードの場合の間欠動作仕様を表わすデータテーブルの一
例を図１０に示す。図１０では，移動速度に対応して間
欠動作の周期が決められており，また，変化量の値０．
５〜１．５は加速度の変化比を意味している。数式で表
すと， Δａ＝｜ΔＶ1 ｜／｜ΔＶ2 ｜ …（７） ここで，｜ΔＶ1 ｜，｜ΔＶ2 ｜は図９で示した速度Ｖ
の時間微分値の絶対値。速度Ｖの時間微分値は，信号処
理部１０３で，時間変化に対する速度変化情報から算出
する。
【００８０】また，図１０における数値１．３〜７５
は，間欠動作の割合を［％］で示した値である。例え
ば，移動速度が１０〜１５［Ｋｍ／ｈ］の場合の間欠動
作仕様は，Δａが１の場合を仮定すると（等加速運
動），周期７．５［秒］で，間欠動作割合が１０［％］
であるから，７５０［ｍ秒］動作後，６７５０［ｍ秒］
停止することになる。
【００８１】つまり，図１０では，移動速度が速いほど
間欠動作の周期が速くなり，加速度の変化量が大きいほ
ど間欠時間の割合が大きくなることを意味している。
【００８２】前述した速度Ｖの時間微分値は，過去の速
度データと現在の速度データの演算結果から算出するた
め，電源投入時の初期状態では過去のデータがなく，演
算できない，このため初期状態での間欠動作仕様は，予
め決定しておく必要がある。この初期状態の間欠動作仕
様は，例えば，速度２５〜３０［Ｋｍ／ｈ］の３［秒］
周期で，間欠動作の割合７５［％］に設定する。
【００８３】次にスポーツモード或いは乗物モードにお
ける間欠動作仕様は，上述の歩行ジョギングモードの間
欠動作仕様と同等の考え方となるが， ａ）速度範囲が異なる ｂ）速度変化が生じる頻度が異なる ということを考慮して，図１０に示した間欠動作仕様と
同様のデータテーブルとして決定される。すなわち，図
１０に比べて，間欠時間割合の範囲が小さく（例えば，
５［％］〜１００［％］の範囲で）設定されることにな
る。
【００８４】尚，間欠動作制御においては，電源投入直
後に局部発振器の動作が不安定な時間が生じるが，本実
施例の速度検出装置においては，ドップラ周波数および
ホーンアンテナのサイズによる実際的な制約から１０
［ＧＨｚ］以上の周波数を使用するものとしており，該
動作不安定となる時間は［μ秒］オーダとなるので，当
該間欠動作において使用上の問題は発生しない。
【００８５】また，以上説明した各実施例では，特に限
定していないが，装置を小型化するために，送受信系を
マイクロ波平面回路で構成することが考えられる。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように，本発明の請求項１
に係る速度検出装置によれば，それぞれのアンテナ指向
性が異なる角度に設定された送受信系を複数個具備し，
信号処理部により，複数の送受信系により検出されるド
ップラー周波数に基づいて移動速度を導出することとし
たので，電波の地表面での反射係数の影響により，１つ
の送受信系においてドップラー周波数が測定不能となっ
た場合でも，他のアンテナ指向性が異なる何れかの送受
信系により測定できるので，より確実に移動速度を検出
し得る速度検出装置を提供することができる。
【００８７】また，請求項２に係る速度検出装置によれ
ば，複数の送受信系の送受信器の送受信用局部発振器か
らそれぞれ異なる周波数の電磁波を送出したときの反射
波を受信してドップラー周波数を検出することとし，信
号処理部により，複数の送受信系により検出される複数
のドップラー周波数に基づいて移動速度を導出すること
としたので，アンテナ指向性が異なる複数の送受信系か
ら異なる周波数の電磁波を送出することとなり，移動速
度が速度検出装置の取付角，装置携帯者の姿勢等に影響
されることなく算出でき，常に正確な移動速度を得るこ
とでき，また，地表面の反射係数の影響についても，異
なる周波数の電磁波を送出するので，それぞれの周波数
について地表面の反射係数が異なることとなり，複数の
送信周波数の内，１つでも地表面からの反射波を検出で
きれば，それ以前の移動速度検出において算出された速
度検出装置の設置角度，ドップラー周波数を用いて移動
速度を算出でき，より確実に移動速度を検出し得る速度
検出装置を提供することができる。
【００８８】また，請求項３に係る速度検出装置によれ
ば，複数の送受信系それぞれにおいて，異なる周波数の
電磁波を，当該送受信系が具備するアンテナから順次送
出し，このときの反射波を受信してドップラー周波数を
検出することとしたので，地表面の反射係数の影響によ
り，例えば２つの送信周波数の内，１つしか地表面から
の反射波を検出できなかった場合に，それ以前の移動速
度検出において算出された速度検出装置の設置角度，ド
ップラー周波数を用いて移動速度を算出することなく，
実際の検出値に基づいた移動速度の算出が可能となり，
より高精度で，安定した移動速度の検出が可能となる。
【００８９】また，請求項４に係る速度検出装置によれ
ば，複数の送受信系の送受信器における異なる周波数を
発振する手段または送受信用局部発振器を１つの可変周
波数発振器で共用し，複数の送受信系により，それぞれ
異なる周波数の電磁波を順次送出したときの反射波を受
信してドップラー周波数を検出することとしたので，よ
り少ない構成要素で実現でき，装置を小型化することが
できる。
【００９０】また，請求項５に係る速度検出装置によれ
ば，モード設定部の動作モードの設定により，複数の送
受信系の送受信器における送受信用局部発振器または可
変周波数発振器の発振周波数を特定することとしたの
で，実際に速度検出装置を使用する動作環境に応じて発
振周波数の設定を行うことができ，より確実に移動速度
を検出することが可能となる。
【００９１】また，請求項６に係る速度検出装置によれ
ば，信号処理部により，導出された移動速度の変化量に
応じて，複数の送受信系の駆動時間を変化させた間欠動
作の制御を行うこととしたので，実際に速度検出装置を
使用する動作環境に応じた最適な装置の低消費電力化が
図れる。
【００９２】また，請求項７に係る速度検出装置によれ
ば，信号処理部に，モード設定部で設定された動作モー
ドに対応して，間欠動作制御における間欠動作周期およ
びまたは駆動時間の割合を設定した複数のデータテーブ
ルを備え，信号処理部により，データテーブルを参照し
て，導出された移動速度の変化量に応じた間欠動作の制
御を行うこととしたので，実際に速度検出装置を使用す
る動作環境に応じた最適な装置の低消費電力化が図れ，
また，間欠動作の制御仕様がデータテーブルで設定され
るので，仕様の設定，保守を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る速度検出装置の構成図
である。
【図２】本発明の実施例に係る速度検出装置の外観図で
ある。
【図３】実施例１における第１送受信系の構成図であ
る。
【図４】実施例１の速度検出装置の動作原理を説明する
説明図（その１）である。
【図５】実施例１の速度検出装置の動作原理を説明する
説明図（その２）である。
【図６】本発明の実施例２に係る速度検出装置における
第１送受信系の構成図である。
【図７】本発明の実施例３に係る速度検出装置における
第１送受信系の構成図である。
【図８】実施例４の速度検出装置における信号処理部，
Ｉ／Ｏインタフェースおよび第１送受信系の構成図であ
る。
【図９】移動速度が変化する場合の種々の状態を説明す
る時間対速度の特性図である。
【図１０】実施例４の歩行ジョギングモードの場合の間
欠動作仕様を表わすデータテーブルの説明図である。
【図１１】従来のドップラースピート検出装置における
速度検出の原理説明図である。
【符号の説明】
１０１ 第１送受信系 １０２ 第２送受信系 １０３ 信号処理部 １０４ Ｉ／Ｏインタフェース １０５ 表示部 １０６ モード設定部 ２０７ 電源 ２１０ ケース ２１１ ベルト φ 送受信系のアンテナ指向性の相互の角度 ３０１ 第１ホーンアンテナ ３０２ 第１バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ３０３ 第１ミクサ ３０４ 第１送受信用局部発振器（ＯＳＣ） ３０５ 第１ロウパス増幅器（ＬＰＡ） ｆd1，ｆd2 ドップラー周波数 Ｆd1，Ｆd2 送受信系の出力信号 ｖ0 移動速度 ３１２ 第２バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ３１３ 第２ミクサ ３１４ 第２送受信用局部発振器（ＯＳＣ） ３１５ 第２ロウパス増幅器（ＬＰＡ） ６０１ ホーンアンテナ ８０１，８０２ 制御信号

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 地上を移動する物体に取り付けられ，地
    面に向けて送出したマイクロ波信号またはミリ波信号の
    反射波を受信してドップラー周波数を検出することによ
    り移動速度を導出する速度検出装置において，アンテナ
    と，送受信器とを備えた複数の送受信系と，前記複数の
    送受信系により検出されるドップラー周波数に基づいて
    移動速度を導出する信号処理部とを有し，前記複数の送
    受信系のアンテナ指向性は，それぞれ所定の異なる角度
    に設定されることを特徴とする速度検出装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の送受信系の送受信器は，それ
    ぞれ異なる周波数を発振する送受信用局部発振器を有
    し，それぞれ異なる周波数の電磁波を送出したときの反
    射波を受信してドップラー周波数を検出し，前記信号処
    理部は，前記複数の送受信系により検出される複数のド
    ップラー周波数に基づいて移動速度を導出することを特
    徴とする請求項１記載の速度検出装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の送受信系は，それぞれ，１つ
    のアンテナと，前記アンテナを共用してそれぞれ異なる
    周波数を発振する複数の送受信器または送受信用局部発
    振器とを有し，前記複数の送受信系は，それぞれ異なる
    周波数の電磁波を該送受信系が備えるアンテナから順次
    送出したときの反射波を受信してドップラー周波数を検
    出することを特徴とする請求項１または２記載の速度検
    出装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の送受信系の送受信器における
    異なる周波数を発振する手段または送受信用局部発振器
    は，１つ以上の可変周波数発振器で共用され，前記複数
    の送受信系は，それぞれ異なる周波数の電磁波を順次送
    出したときの反射波を受信してドップラー周波数を検出
    することを特徴とする請求項２または３記載の速度検出
    装置。
  5. 【請求項５】 前記速度検出装置は，動作モードを設定
    するモード設定部を有し，前記モード設定部の設定によ
    り，前記複数の送受信系の送受信器が有する送受信用局
    部発振器または可変周波数発振器の発振周波数が特定さ
    れることを特徴とする請求項２，３または４記載の速度
    検出装置。
  6. 【請求項６】 前記信号処理部は，前記導出された移動
    速度の変化量に応じて，前記複数の送受信系の駆動時間
    を変化させた間欠動作の制御を行うことを特徴とする請
    求項１，２，３，４または５記載の速度検出装置。
  7. 【請求項７】 前記速度検出装置は，動作モードを設定
    するモード設定部を有し，前記信号処理部は，前記モー
    ド設定部の設定に対応して，前記間欠動作制御における
    間欠動作周期およびまたは駆動時間の割合を設定した複
    数のデータテーブルを有し，前記信号処理部は，前記デ
    ータテーブルを参照して，前記導出された移動速度の変
    化量に応じた間欠動作の制御を行うことを特徴とする請
    求項６記載の速度検出装置。
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