JPH0820238B2 - 路面状態検出装置 - Google Patents

路面状態検出装置

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JPH0820238B2
JPH0820238B2 JP1248173A JP24817389A JPH0820238B2 JP H0820238 B2 JPH0820238 B2 JP H0820238B2 JP 1248173 A JP1248173 A JP 1248173A JP 24817389 A JP24817389 A JP 24817389A JP H0820238 B2 JPH0820238 B2 JP H0820238B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、車両に配備され走行中の路面状態を検出す
る路面状態検出装置に関する。
(従来の技術) 従来の路面状態検出装置としては、近赤外光を検出媒
体として用い、近赤外光の発行素子と受光素子とを路面
に対する入射角および反射角がブリユースタ角(反射の
垂直偏光成分がゼロとなる入射角)となるように設定し
たときに得られる路面状態に応じた偏光特性に基づき路
面の状態を識別するものがある(富士通技報,Vol,4 No.
2(1986),PP66〜PP75)。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上述した路面状態検出装置を車両に配備して
走行中の路面状態を検出しようとする場合、次のような
不具合を有している。
まず、検出媒体として近赤外光を用いているが、近赤
外光は、水蒸気に対する吸収特性をもつため、霧や雪け
むりでは感度が低下し、砂けむり等には乱反射し感度か
低下するという特性を有するので、正確な検出ができな
いおそれがある。また、近赤外光の偏光特性から路面状
態を検出する方式であるため、近赤外光を平行光束とし
て路面に照射する集光レンズおよび路面上の同一視野を
2分割して各受光素子に結像する像分割レンズを必要と
するが、これらを車両走行中における泥、埃、水等から
常に防護することは困難であり、結果として正確な検出
が確保できないおそれがある。
次に、近赤外光の入射角および反射角をブリュースタ
角に保持する必要があるが、走行中にこれを常に保持す
ることは極めて難しく、結果としてS/N比の低下を招来
し、やはり正確な検出が確保できないおそれがある。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とし
ては、車両に配備しても正確な走行中の路面状態の識別
を可能にした路面状態検出装置を提供することにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明は、車両に配備され
走行中の路面の状態を検出する装置であって、路面に対
して所定の角度で音波を送信する送信手段と、送信され
た音波の路面からの反射波を受信する受信手段と、受信
した反射波について路面の状態に応じて変化するドップ
ラシフト信号の強度レベルのうち、ピーク時の信号強度
レベルを順次に所定数だけ記憶保持するとともに、この
所定数毎の信号強度レベルの平均値を順次求める強度演
算手段と、今回求められた平均値と前回求めた平均値と
の比較結果に基づいて、路面が滑りやすい状態か否かを
識別する識別手段とを有することを要旨とする。
(作用) 本発明に係る路面状態検出装置は、車両走行中におい
て送信手段より路面に対して所定の角度で音波を送信す
ると、受信手段により受信した反射波のうち、ドップラ
シフト信号のピーク時の強度レベルが路面状態に応じて
変化することに着目してなされたものである。具体的に
は、まず、強度演算手段において、ドップラシフト信号
の強度レベルのうち、ピーク時の信号強度レベルを順次
に所定数だけ記憶保持するとともに、この所定数毎の信
号強度レベルの平均値を順次求める。そして、識別手段
において、今回求められた平均値と前回求めた平均値と
の比較結果に基づいて、路面が滑りやすい状態か否かを
識別する。ここで、路面の状態に応じて変化するドップ
ラシフト信号のピーク時の信号強度レベルを、順次に所
定数だけ記憶保持して平均化し、この平均値同志を相対
的に比較することで路面が滑りやすい状態か否かを識別
することにより、路面の状態が時間的に激しく変化した
時における識別手段の識別結果が大きくふれることを抑
制するとともに、路面がある状態を時間的に継続したと
きに、識別手段は路面の状態に応じた識別結果を正確に
出力している。すなわち、例えば今回求められた平均値
が、前回求めた平均値と比較してある程度以上低下して
いる場合には、路面が滑りやすい状態であると識別して
いる。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
まず、本発明の原理について説明する。
超音波のドップラ効果を利用した自動車の絶対車速を
計測する装置が既に提案されるに至っている(例えば特
開昭60−76678号)。
この装置は、路面に向けて所定の角θで、超音波周波
数foからなる超音波を送信し、路面で反射された超音波
信号の一部を受信マイクロホンで受信する。この受信信
号は、送信信号の周波数foに対しfd(ドップラシフト周
波数)だけシフトしており、このドップラシフト周波数
fdは自動車の絶対車速Vに対し次の式で与えられる関係
にあることから、この式に基づいて車速Vを算出するも
のである。
ここでCは音速である。
本願発明者は、このような超音波ドップラ効果を利用
した対地車速センサの開発を進めていくなかで次のよう
な実験結果を見い出すに至った。
第2図乃至第4図は種々の路面における車速をパラメ
ータとした場合のドップラシフト信号(以下単に「ドッ
プラ信号」と呼ぶ)のスペクトル波形例を示すもので、
第3図は乾燥時のアスファルト路面、第4図は氷結路等
の鏡面路、第5図は圧雪路面の場合である。
まず、第3図において、様々な路面のなかで標準的な
路面として考えられる乾燥時のアスファルト路面では、
車速の相違に関係なく約−70dBのバックグラウンドのノ
イズレベルに対し約50dBのドップラ信号レベルを確保し
ている。
これに対し、第4図において、鏡面状の氷結路では、
アスファルト路に比べ30dBほどの信号レベルの低下が見
られる。これは照射された超音波信号の多くが路面で全
反射を生じ、受信マイクロホンにはねかえってくる反射
信号が著しく低下したためである。また第5図におい
て、氷状に固まった凹凸の大きい圧雪路面では、アスフ
ァルト路面に比べ20dBほどドップラ信号レベルが低下し
ていることがわかる。これは、反射された超音波信号の
多くが圧雪路面での凹凸面で乱反射され、受信マイクロ
ホンにはね返ってくるドップラ信号レベルが低下したた
めである。
第6図は、上述した結果を含めて種々の路面における
ドップラ信号レベルの分布状況をまとめたものである。
第6図から明らかなように、標準路面である乾燥時のア
スファルト路面に対して、他の路面との間には明確なド
ップラ信号レベルの差存在することがわかり、結果とし
て両者をドップラ信号レベルに基づいて判別することが
可能である。
この両者を判別することは、乾燥時のアスファルト路
面の走行時に比べて走行に注意を要することを運転者に
随時報知できるという意義を有する。すなわち、アイス
バーン等の鏡面路や表面上にわずかに水がたまり見かけ
上平坦な路面となっているウェット時のアスファルトで
は路面の摩擦係数が乾燥時のアスファルトに比べて小さ
いため急ブレーキをかけるとブレーキがロックし車輪が
すべりやすくなるのである。また、圧雪路では路面の摩
擦係数がそれ程小さいわけではないが、路面の凹凸に車
輪がとられ急ブレーキをかけるとハンドルがとられ車両
が横すべりしやすくなるのである。さらに、草地では草
葉に含まれる水分が車輪に押しつぶされて車輪がすべり
易い状態となり、急ブレーキをかけると横すべりや車輪
のロックしやすくなるのである。
第2図は本発明の一実施例に係る路面状態検出装置の
構成ブロックを示す図である。同図において、1は路面
3に対し所定の角度θで超音波(以下単に「音波」と呼
ぶ)を送信するマイクロホンからなる送信器、5は送信
された音波の路面3からの反射信号を受信するマイクロ
ホンからなる受信器である。送信器1は発振器7および
ドライブ回路9により駆動制御され、この発振器7は予
め決められた発振周波数の幅と周期とをもって構成され
ているので、送信器1としては、この発振器1の動作に
応じた周波数の音波を送信することになる。
受信器5からの受信信号は、プリアンプ13を介して掛
算器11に供給される。掛算器11は、供給された信号につ
いて送信信号の周波数foよりシフトした周波数成分の信
号のみを抽出してローパスフィルタ19に出力するもので
ある。ローパスフィルタ19には、自動車の車速Vと送信
器1からの音波の送信角度θとから予め決定されている
ドップラシフト周波数fdの数値に応じたフィルタリング
幅が決定されており、ローパスフィルタ19としては、ド
ップラシフト周波数近傍のドップラ信号を車速演算部15
および路面状態識別部17に出力することになる。
車速演算部15および路面状態識別部17は、ローパスフ
ィルタ19からのドップラ信号に基づいてそれぞれ絶対車
速および路面状態を識別するものである。車速演算部15
については前述した特開昭60−76678号に詳しいので、
ここでの説明は省略する。
路面状態識別部17は、ピークホールド回路21、信号記
憶回路23、平均処理回路25、路面判断回路27を有する構
成である。ピークホールド回路21は、ローパスフィルタ
19からのドップラ信号のピーク値を順次ホールドするも
ので、信号記憶回路23は、当該ピーク値を順次に所定数
(例えば16データ)だけ記憶するものである。平均処理
回路25は、識別のための適切なデータを得るため、信号
記憶回路23に記憶された所定数(16データ)毎のデータ
平均を算出するものである。ここで、ピークホールド回
路21,信号記憶回路23および平均処理回路25は強度演算
手段を構成するものである。路面判断回路27は、識別手
段を構成するもので、順次算出される平均値の変化、具
体的には算出された平均値と前回算出された平均値との
比較結果に基づいて路面状態を識別して、その結果を運
転者に報知するものである。
なお、この路面状態識別部17は例えばマイクロコンピ
ュータでも構成でき、各回路の機能はソフトウェアによ
り実現可能である。
次に、本実施例における路面状態識別部17の作用を第
6図に示す処理フローチャトを用いて説明する。
路面状態識別部17は、エンジンスタート等による初期
設定によるピーク値の記憶データ数を示すレジスタMの
クリア後、ローパスフィルタ19から順次出力されるドッ
プラ信号を入力してピーク値をホールドして行く(ステ
ップ100〜120)。そして、ホールドしたピーク値を順次
記憶するわけであるが、その際にはレジスタMの値が記
憶部(信号記憶回路23が相当)における記憶可能データ
数である16に達しているか否かを判断する(ステップ13
0)。M≠16であれば記憶したピーク値が未だ16に達し
ていないので、新しいピーク値を記憶すると共にレジス
タMをインクリメントする(ステップ140,150)。この
インクリメントによりM=16に達した場合には、その16
データの平均値を算出する(ステップ160,170)。一
方、M=16であれば既に16データが記憶されているの
で、最古のピーク値を消去後に新たなピーク値を記憶す
ると共に当該新たなピーク値を含めた16データの平均値
を算出する(ステップ180〜200)。
ステップ200で平均値が算出されると、路面状態識別
部17は、この平均値を前回算出した平均値と比較して例
えば25%以上低下しているときには走行に注意を要する
旨の報知を行なう(ステップ210,220)。すなわち、こ
の場合は、前述した如く、走行中の路面が乾燥時のアス
ファルトから鏡面路等に変わったと判断できるのであ
る。このように本装置では、送信器1、受信器5が性能
に劣化を生じても、路面が乾燥した路面から雨等による
鏡面の路面に変化したことを確実に報知するため、ピー
ク値の平均値を相対的に比較して判断するようにしたの
で、逆に、比較の結果、平均値が例えば25%以上上昇し
ているときには、走行中の路面が鏡面路等から乾燥時の
アスファルトに戻ったと判断できるので、報知を解除す
る(ステップ230,240)。
したがって、本実施例によれば、ドップラ信号のピー
ク値が乾燥時のアスファルト路面に対して鏡面路等では
明らかに相違するという実験結果に基づき、超音波のド
ップラ信号のピーク平均値を求めて前回のピーク平均値
との比較結果に基づいて走行中の路面状態を識別するよ
うにしたので、従来のような不具合が無く、路面状態を
正確に識別することができ、もって走行安全に寄与する
ことができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る路面状態検出装置
によれば、路面の状態に応じて変化するドップラシフト
信号のピーク時の信号強度レベルを、順次に所定数だけ
記憶保持して平均化し、この平均値同志を相対的に比較
することで路面が滑りやすい状態か否かを識別すること
により、路面の状態が時間的に激しく変化した時におけ
る識別手段の識別結果が大きくふれることを抑制すると
ともに、路面がある状態を時間的に継続したときに、識
別手段は路面の状態に応じた識別結果を正確に出力して
いる。すなわち、例えば今回求められた平均値が、前回
求めた平均値と比較してある程度以上低下している場合
には、路面が滑りやすい状態であると識別している。
したがって、本発明に係る路面状態検出装置によれ
ば、路面の状態が時間的に激しく変化した時における識
別手段の識別結果が大きくふれることを抑制するととも
に、路面が滑りやすい状態か否かを正確に識別すること
ができるというきわめて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はクレーム対応図、第2図は本発明の一実施例の
構成を示す図、第3図乃至第6図は当該一実施例を説明
するための図、第7図は当該一実施例の処理フローチャ
ート図である。 1……送信器 3……路面 5……受信器 7……発振器 9……ドライブ回路 11……掛算器 13……プリアンプ 15……車速演算部 17……路面状態識別部 19……ローパスフィルタ 21……ピークホールド回路 23……信号記憶回路 25……平均処理回路 27……路面判断回路 51……送信手段 53……受信手段 55……強度演算手段 57……識別手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両に配備され走行中の路面の状態を検出
    する装置であって、路面に対して所定の角度で音波を送
    信する送信手段と、送信された音波の路面からの反射波
    を受信する受信手段と、受信した反射波について路面の
    状態に応じて変化するドップラシフト信号の強度レベル
    のうち、ピーク時の信号強度レベルを順次に所定数だけ
    記憶保持するとともに、この所定数毎の信号強度レベル
    の平均値を順次求める強度演算手段と、今回求められた
    平均値と前回求めた平均値との比較結果に基づいて、路
    面が滑りやすい状態か否かを識別する識別手段とを有す
    ることを特徴とする路面状態検出装置。
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