JPH08292254A - Method and apparatus for measuring speed of moving object - Google Patents

Method and apparatus for measuring speed of moving object

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Publication number
JPH08292254A
JPH08292254A JP8031686A JP3168696A JPH08292254A JP H08292254 A JPH08292254 A JP H08292254A JP 8031686 A JP8031686 A JP 8031686A JP 3168696 A JP3168696 A JP 3168696A JP H08292254 A JPH08292254 A JP H08292254A
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JP
Japan
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signal
dimensional
fourier transform
speed
received signal
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Application number
JP8031686A
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Japanese (ja)
Inventor
Kageyoshi Katakura
景義 片倉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08292254A publication Critical patent/JPH08292254A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a speed-measuring apparatus which measures a speed of an object approaching to the apparatus. CONSTITUTION: A part of an ultrasonic wave transmitter/receiver 19 having a plurality of elements arranged is vibrated by a signal from a driving signal source 20, thereby to generate ultrasonic waves in a target area. A receiving signal detected by the transmitter/receiver 19 from a reflecting body is amplified by an amplifier 21, digitized by an analog-digital converter 22 and input to a speed-operating part 23. The speed-operating part 23 operates/calculates a speed. The presence/absence of a colliding object or a relative speed is displayed by hues, luminance or numerals at a display part 24. A two-dimensional receiving signal in an arranging direction of the plurality of elements of the receiving means and a time series direction which is obtained by repeating the transmitting and receiving operations a plurality of number of times is subjected to two-dimensional Fourier transformation to measure a moving speed of the object towards the receiving means 19. Accordingly, only a truly dangerous object can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は接近物体を検出す
る、波動信号による法線速度計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a normal velocity measuring device for detecting an approaching object using a wave signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波のドプラ効果により、対象物体の
法線方向速度成分を計測する方法は知られている(Jp
n.J.Appl.Phys.Vol.34(199
5)pp.2515−2518,Pt.1,No.5
B)。また、超音波の進行方向に直交する方向の速度成
分を計測可能とする、本発明者による方法は、対象物体
に超音波を送信し特定方向からの反射信号を複数の素子
により受信する動作を複数回行い、特定深度に対応する
受信信号を配列方向にフーリエ変換し、この結果の時間
変化を二次元信号と考え放射状フーリエ変換を行うこと
によりベクトル的運動速度の計測を行う方法である(1
992 IEEE ULTRASONICSSYMPO
SIUM 1187−1190)。
2. Description of the Related Art A method for measuring the velocity component in the normal direction of a target object by the Doppler effect of ultrasonic waves is known (Jp.
n. J. Appl. Phys. Vol. 34 (199
5) pp. 2515-2518, Pt. 1, No. 5
B). Further, the method by the present inventor capable of measuring the velocity component in the direction orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic wave includes the operation of transmitting the ultrasonic wave to the target object and receiving the reflection signal from the specific direction by the plurality of elements. This is a method of measuring the vectorial motion velocity by performing the Fourier transform of the received signal corresponding to the specific depth in the array direction multiple times and considering the resulting time change as a two-dimensional signal and performing the radial Fourier transform (1
992 IEEE ULTRASONICS SYMPO
SIUM 1187-1190).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】通常のドプラ効果を用
いて自動車の衝突防止装置を考えるとき、歩道にある電
柱あるいは街路樹等の静止物体が法線方向速度成分を有
することから、自動車に接近する物体として検出され、
誤警報が常時発生されるので実用的ではない。
When considering an automobile collision prevention device using the ordinary Doppler effect, a stationary object such as a utility pole or a street tree on a sidewalk has a velocity component in the normal direction, and therefore approaches the automobile. Detected as an object
It is not practical because false alarms are always generated.

【0004】本発明の目的は、この問題点を解決し、自
分(言い替えると、例えば、自動車に配置された自動車
に接近する物体を検出する近接物体検出装置)の方向に
向かってくる対象物体につきその相対速度を計測するこ
とにより、真に危険な対象物体を検知計測する物体の速
度計測装置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve this problem and to provide a target object that comes in the direction of itself (in other words, a near object detecting device for detecting an object approaching the vehicle, which is arranged in the vehicle). An object of the present invention is to provide an object speed measuring device that detects and measures a truly dangerous target object by measuring the relative speed.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】複数の素子により電波あ
るいは超音波等の波動信号を対象物体に向けて送信し、
対象物体からの反射信号を複数の素子により受信する動
作を複数回行い、各素子の受信信号を時系列的に求め
る。この受信信号を二次元フーリエ変換することによ
り、自分に向かって接近してくる対象物体についてのベ
クトル的運動の相対速度の計測を行う。
[Means for Solving the Problems] Wave signals such as radio waves or ultrasonic waves are transmitted toward a target object by a plurality of elements,
The operation of receiving the reflected signal from the target object by the plurality of elements is performed a plurality of times, and the received signal of each element is obtained in time series. By performing a two-dimensional Fourier transform on this received signal, the relative velocity of the vectorial motion of the target object approaching to itself is measured.

【0006】本発明の送受信動作を、波動として超音波
を使用する場合を例として、図1により説明する。ま
ず、図1に示す超音波を送信する送信用素子1から比較
的広い範囲2に、時間間隔Tなる超音波信号Tp(p=
−P、−P+1、……、P−1、+P)を順次送波する
(pは送波の番号を示す)。ここで、円周方向の運動を
行なう反射体(対象物体)からの信号を、配列型送受波
器3により受波し、反射体までの距離に依存する波面の
曲率を凹面遅延回路4により補正する。このようにして
得られた受信信号R(n,m,p)は、時間と共に変化
する反射体位置に対応して図1の5、6、7のように変
化する。ここでmは配列型送受波器3の素子番号、nは
サンプル番号を表わす。このような受信信号の、目的距
離に対応する特定時刻(サンプル番号n0)の受信信号
0(m,p)=R(n0,m,p)は図1の8、9、1
0のように変化する。
The transmission / reception operation of the present invention will be described with reference to FIG. 1 by taking the case of using an ultrasonic wave as a wave. First, an ultrasonic signal Tp (p = p = p = p) with a time interval T in a relatively wide range 2 from the transmitting element 1 for transmitting ultrasonic waves shown in FIG.
-P, -P + 1, ..., P-1, + P) are sequentially transmitted (p indicates a transmission number). Here, a signal from a reflector (target object) that moves in the circumferential direction is received by the array type transducer 3, and the curvature of the wavefront depending on the distance to the reflector is corrected by the concave delay circuit 4. To do. The received signal R (n, m, p) thus obtained changes as indicated by 5, 6, and 7 in FIG. 1 corresponding to the position of the reflector that changes with time. Here, m represents the element number of the array type transducer 3, and n represents the sample number. The received signal R 0 (m, p) = R (n 0 , m, p) of such a received signal at a specific time (sample number n0) corresponding to the target distance is 8, 9, 1 in FIG.
It changes like 0.

【0007】このため受信信号R0(m,p)の空間周
波数は、図2(a)に示すように、反射体の方位方向移
動に対応し時間と共に変化する。このような信号を配列
型送受波器3の素子の配列方向にフーリエ変換(Fm)
すると図2(b)となり、傾斜した直線11上に信号R
1(ω,p)が得られる。ここで、dを配列型送受波器
3の素子間隔として、R1(ω,p)は(数1)により
与えられる。ここでωは空間周波数である。
Therefore, the spatial frequency of the received signal R 0 (m, p) changes with time corresponding to the movement of the reflector in the azimuth direction, as shown in FIG. 2 (a). Fourier transform (Fm) of such a signal in the array direction of the elements of the array-type transducer 3
Then, as shown in FIG. 2B, the signal R is displayed on the inclined straight line 11.
1 (ω, p) is obtained. Here, R 1 (ω, p) is given by (Equation 1), where d is the element spacing of the array type transducer 3. Where ω is the spatial frequency.

【0008】[0008]

【数1】 R1(ω,p)=ΣR0(m,p)exp(−jmωd) …(数1) により与えられる(jは、虚数単位であり、加算は、m
=Mからm=Mの範囲で行なう)。ここで、このR
1(ω,p)が出現する直線11の勾配が反射体の方位
方向の速度に対応する。また、反射体(対象物体)が円
周方向の運動をする場合には、反射体の中心と配列型送
受波器3の中心素子との距離は一定であるため、図2
(b)の矢印により示す受信信号R0(m,p)の素子
の配列方向でのフーリエ変換の出力(R1(ω,p))
の位相は、この図2(b)ように一定となる(以下の図
3(b)、図4(b)、図5(a)、図6(a)、図6
(b)での矢印は、図2(b)と同様に、受信信号R0
(m,p)の素子の配列方向でのフーリエ変換の出力
(R1(ω,p))の位相を表わす)。
## EQU1 ## R 1 (ω, p) = ΣR 0 (m, p) exp (-jmωd) (Equation 1) is given (j is an imaginary unit, and addition is m
= M to m = M). Where this R
The gradient of the straight line 11 in which 1 (ω, p) appears corresponds to the azimuth direction velocity of the reflector. Further, when the reflector (target object) moves in the circumferential direction, the distance between the center of the reflector and the central element of the array type transducer 3 is constant, so that
Output of Fourier transform (R 1 (ω, p)) in the array direction of the elements of the received signal R 0 (m, p) indicated by the arrow in (b)
2 is constant as shown in FIG. 2B (the following FIG. 3B, FIG. 4B, FIG. 5A, FIG. 6A, FIG.
The arrow in (b) indicates the received signal R 0 , as in FIG.
The output of the Fourier transform (representing the phase of R 1 (ω, p)) in the array direction of the (m, p) elements is shown.

【0009】ここで、反射体が距離方向の速度成分を同
時に有する場合には、受信信号は図3(a)に示すよう
に位相が変化し、図3(b)に示すように信号R
1(ω,p)の位相が回転する。この位相回転速度が反
射体の距離方向における速度に対応する。このため、反
射体が配列型送受波器3に対し一定の方向へ運動してい
る場合には、R0(m,p)は、図4(a)に示すよう
に一定の空間周波数を示し、反射体の接近速度に対応し
てその位相が回転する。このため、R1(ω,p)は図
4(b)に示すようにR1(ω0,p)としてω=ω0
る垂直な直線上に出力する。ここで、ω0が反射体の運
動方向に対応し、R1(ω0,p)は送波時刻pに関して
位相が回転する。
Here, when the reflector simultaneously has a velocity component in the distance direction, the phase of the received signal changes as shown in FIG. 3 (a), and the signal R as shown in FIG. 3 (b).
The phase of 1 (ω, p) rotates. This phase rotation speed corresponds to the speed of the reflector in the distance direction. Therefore, when the reflector is moving in a constant direction with respect to the array type transducer 3, R 0 (m, p) shows a constant spatial frequency as shown in FIG. , Its phase rotates according to the approaching speed of the reflector. Therefore, R 1 (ω, p) is output as R 10 , p) on a vertical straight line of ω = ω 0 as shown in FIG. 4B. Here, ω 0 corresponds to the movement direction of the reflector, and the phase of R 10 , p) rotates with respect to the transmission time p.

【0010】この位相回転速度が反射体の距離方向にお
ける速度に対応することから、信号R1(ω,p)を図
5(a)に示すa−A、b−B、…などの各線上におい
て送波時刻pに関してフーリエ変換(Fp)すると、各
線の位置に対応してR2(ω,η)は図5(b)に示す
ようになる。ここで、R2(ω,η)は(数2)により
与えられる(加算は、p=−Pからp=Pの範囲で行な
う)。ηは反射体の法線速度である。
Since this phase rotation speed corresponds to the speed of the reflector in the distance direction, the signal R 1 (ω, p) is shown on each line such as aA, bB, ... Shown in FIG. 5A. When the Fourier transform (Fp) is performed on the transmission time p in, the R 2 (ω, η) corresponding to the position of each line is as shown in FIG. 5B. Here, R 2 (ω, η) is given by (Equation 2) (addition is performed in the range of p = −P to p = P). η is the normal velocity of the reflector.

【0011】[0011]

【数2】 R2(ω,η)=ΣR1(ω,p)exp(−jηpT) …(数2) この出力は、位相回転速度に対応する位置に、大きな値
として得られる。一方、対象物体の方位が変化する場合
には、R1(ω,p)は図3(b)に示すように傾斜す
ることから、これを送波時刻pに関してフーリエ変換し
た結果であるR2(ω,η)は小さな値となる。以上よ
り、本発明の方式は配列型送受波器からの方位が一定の
対象物体に対してのみ、その半径方向の運動速度を計測
することとなる。この構成を図9(a)に示す。
## EQU2 ## R 2 (ω, η) = ΣR 1 (ω, p) exp (-jηpT) (Equation 2) This output is obtained as a large value at the position corresponding to the phase rotation speed. On the other hand, when the azimuth of the target object is changed, R 1 (ω, p) is because it is inclined as shown in FIG. 3 (b), the results of Fourier transform with respect to transmit times p this R 2 (Ω, η) has a small value. From the above, according to the method of the present invention, the velocity of motion in the radial direction is measured only for the target object whose direction from the array type transducer is constant. This configuration is shown in FIG.

【0012】ここでさらに、配列型送受波器との距離も
変化しない、相対的に静止した対象物体の場合には、R
1(ω,p)は図6(a)における左側の信号となり、
pに関して常に同位相の信号となる。一方、相対的に距
離が変化している対象物体の場合には、図6(a)の右
側の信号となり、位相が回転する。このため、pの隣接
する値について、R1(ω,p)の差を演算することに
より(例えば、差、{R1(ω,p)−R1(ω,p+
1)}を求める)、図6(b)に示すように同位相信号
は消滅し、運動する対象物体からの信号のみを得ること
ができる。このような、運動する対象物体を選択する処
理(MTI)を行なった信号につき、pに関してフーリ
エ変換してR2(ω,η)を求めることも有効である。
このR2(ω,η)は、例えば、(数3)により与えら
れる(加算は、p=Pからp=Pの範囲で行なう)。
Further, in the case of a relatively stationary target object in which the distance from the array type transducer is not changed, R
1 (ω, p) is the signal on the left side in FIG. 6 (a),
With respect to p, the signals always have the same phase. On the other hand, in the case of the target object whose distance is relatively changing, the signal on the right side of FIG. 6A is generated and the phase is rotated. Therefore, by calculating the difference between R 1 (ω, p) between adjacent values of p (for example, the difference, {R 1 (ω, p) −R 1 (ω, p +
1)}), and the in-phase signal disappears as shown in FIG. 6B, and only the signal from the moving target object can be obtained. It is also effective to calculate R 2 (ω, η) by performing Fourier transform on p with respect to the signal subjected to the process (MTI) of selecting the moving target object.
This R 2 (ω, η) is given by, for example, (Equation 3) (addition is performed in the range of p = P to p = P).

【0013】[0013]

【数3】 R2(ω,η)=Σ{R1(ω,p)−R1(ω,p+1)}exp(−jηpT ) …(数3) 受信信号を配列方向につきフーリエ変換し、この結果で
ある二次元信号を時系列方向にフーリエ変換すること
は、受信信号の二次元フーリエ変換と等価であることは
知られている。このため、波動信号を送信し反射信号を
複数の素子により受信する動作を複数回行い、この結果
である二次元信号を二次元フーリエ変換することにより
同様に、対象物体のベクトル的運動の相対速度の計測を
行なうことができる。
R 2 (ω, η) = Σ {R 1 (ω, p) −R 1 (ω, p + 1)} exp (−j ηpT) ... (Equation 3) The received signal is Fourier-transformed in the array direction, It is known that the Fourier transform of the resulting two-dimensional signal in the time series direction is equivalent to the two-dimensional Fourier transform of the received signal. Therefore, the relative velocity of the vectorial motion of the target object is similarly obtained by performing the operation of transmitting the wave signal and receiving the reflected signal by the plurality of elements a plurality of times, and performing the two-dimensional Fourier transform of the resulting two-dimensional signal. Can be measured.

【0014】二次元フーリエ変換は、変換の順序に依存
しないことから、まず受信信号を時系列方向につきフー
リエ変換し(Fp、(数2))、次いでこの結果である
二次元信号を配列方向にフーリエ変換(Fm、(数
1))することにより同様の処理が可能である。この構
成を図9(b)に示す。なお、R1’は受信信号を時系
列方向につきフーリエ変換した結果である。
Since the two-dimensional Fourier transform does not depend on the order of conversion, first the received signal is Fourier-transformed in the time series direction (Fp, (Equation 2)), and then the resulting two-dimensional signal is arranged in the array direction. Similar processing can be performed by performing Fourier transform (Fm, (Equation 1)). This configuration is shown in FIG. Note that R1 ′ is the result of Fourier transform of the received signal in the time series direction.

【0015】フーリエ投影定理から、投影処理と投影信
号の一次元フーリエ変換が二次元フーリエ変換と等価で
あることが知られている。このため、投影処理(PJ)
と投影信号の一次元フーリエ変換(Fr)により等価の
構成が可能となる。この構成を図9(c)に示す。な
お、R”は投影処理(PJ)の結果である。
It is known from the Fourier projection theorem that the projection process and the one-dimensional Fourier transform of the projection signal are equivalent to the two-dimensional Fourier transform. Therefore, the projection process (PJ)
An equivalent configuration is possible by the one-dimensional Fourier transform (Fr) of the projection signal. This structure is shown in FIG. Note that R ″ is the result of the projection process (PJ).

【0016】受信信号を配列方向につきフーリエ変換す
る操作((数1))は、指向性の合成と等価であること
から、指向性合成処理(BF)により受信信号を各方向
から送受波器に入射する受信信号に変換(分解)し、こ
の変換(分解)された結果を二次元信号として時系列方
向にフーリエ変換(Fp、(数2))することにより等
価な構成が可能である。この構成を図9(d)に示す。
ここで、時系列方向にフーリエ変換((数2))する処
理は一般的に周波数分析(FA)することと等価であ
る。周波数分析(FA)を用いる構成を図9(e)に示
す。二次元フーリエ変換における二方向のフーリエ変換
では、二次元フーリエ変換の結果は変換の順序には依存
しないから、受信信号R0(m,p)を先ず時系列方向
にフーリエ変換((数2))、又は周波数分析し、次い
でこの変換結果を配列方向にフーリエ変換((数1))
することにより同様に等価な処理が可能である。
Since the operation ((Equation 1)) of Fourier transforming the received signal in the array direction is equivalent to the directivity synthesis, the directivity synthesis process (BF) transfers the received signal from each direction to the transmitter / receiver. An equivalent configuration is possible by converting (decomposing) the received signal to be incident and performing a Fourier transform (Fp, (Equation 2)) in the time series direction as a two-dimensional signal with the converted (decomposed) result. This structure is shown in FIG.
Here, the process of performing Fourier transform ((Formula 2)) in the time series direction is generally equivalent to performing frequency analysis (FA). A configuration using frequency analysis (FA) is shown in FIG. In the two-direction Fourier transform in the two-dimensional Fourier transform, the result of the two-dimensional Fourier transform does not depend on the order of the transforms. Therefore, the received signal R 0 (m, p) is first subjected to the Fourier transform in the time series direction ((Equation 2)). ) Or frequency analysis, and then Fourier transform ((Equation 1)) this conversion result in the array direction.
By doing so, equivalent processing can be similarly performed.

【0017】本発明は、波動信号を送信し、対象物体か
らの反射信号を複数の素子により受信する動作を複数回
行ない、この結果得られる二次元信号(受信信号)を二
次元フーリエ変換して対象物体のベクトル的運動の相対
速度の計測を行なう速度計測装置に特徴があり、上記二
次元フーリエ変換は、受信信号を配列方向につきフーリ
エ変換しこの結果である二次元信号を時系列方向にフー
リエ変換するか、あるいは受信信号を時系列方向につき
フーリエ変換しこの結果である二次元信号を配列方向に
フーリエ変換する。上記の時系列方向でのフーリエ変換
は、前回に行なった時系列方向でのフーリエ変換を修正
して行なうこともできる。
According to the present invention, an operation of transmitting a wave signal and receiving a reflection signal from a target object by a plurality of elements is performed a plurality of times, and a two-dimensional signal (reception signal) obtained as a result is subjected to a two-dimensional Fourier transform. The velocity measuring device for measuring the relative velocity of the vectorial motion of the target object is characterized by the two-dimensional Fourier transform, in which the received signal is Fourier-transformed in the array direction and the resulting two-dimensional signal is Fourier-transformed in the time-series direction. The received signal is transformed or the received signal is Fourier transformed in the time series direction and the resulting two-dimensional signal is Fourier transformed in the array direction. The above Fourier transform in the time series direction can be performed by correcting the previously performed Fourier transform in the time series direction.

【0018】また、上記二次元フーリエ変換は、受信信
号の投影処理と投影信号の一次元フーリエ変換により行
われる。また、上記二次元フーリエ変換操作は、特定時
刻での受信信号を各方向から送受波器に入射する受信信
号に変換(分解)する手段、この変換(分解)結果を時
系列方向にフーリエ変換する手段、又は周波数分析する
手段によって行なわれるか、時系列方向にフーリエ変
換、又は周波数分析する手段によって変換し、この変換
結果を配列方向にフーリエ変換する手段によって行なわ
れる。
The two-dimensional Fourier transform is performed by the projection process of the received signal and the one-dimensional Fourier transform of the projected signal. The two-dimensional Fourier transform operation is a means for converting (decomposing) a received signal at a specific time into a received signal that is incident on the transducer from each direction, and Fourier transforming the result of this conversion (decomposition) in the time series direction. Means, or means for frequency analysis, or Fourier transform in the time series direction, or conversion by means for frequency analysis, and means for Fourier transforming the conversion result in the array direction.

【0019】さらに、対象物体のベクトル的運動の相対
速度の検出結果は、音響的信号(言語、特定の意味、例
えば警告を表現する音等)、あるいは光学的信号(表示
手段の全面にに特定の色により物体が近接することを表
わす)、で出力されることに特徴がある。
Further, the detection result of the relative velocity of the vectorial motion of the target object may be an acoustic signal (language, a specific meaning, for example, a sound expressing a warning, etc.) or an optical signal (specified on the entire surface of the display means). It indicates that an object approaches by the color of), and is output by.

【0020】上記の波動信号としては、超音波信号、電
波信号を使用する。上記の速度計測装置は、例えば、自
動車、河川海上を航行する船舶、海中を航行する潜水
艦、航空機等に搭載され、これらの安全な運行のために
利用される。
As the wave signal, an ultrasonic wave signal or a radio wave signal is used. The above speed measuring device is mounted on, for example, an automobile, a ship that sails over a river, a submarine that sails in the sea, an aircraft, etc., and is used for their safe operation.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明による装置の構成を図7に
示す。送波信号源20からの電気信号を送受波器19に
印加する。この送受波器は、電波を使用する構成におい
てはアンテナアレ−であり、超音波を使用する構成にお
いては圧電振動子配列である。この送受波器の一部要素
(素子)から電波あるいは超音波等の波動信号を、観測
視野(通常は走行方向前方30度程度)の範囲内に送信
する。この送信信号の対象物からの反射信号を送受波器
の全素子により受信する。このような送受信動作を複数
回行ない、各素子による受信信号を時系列的に求める。
この受信信号を、アナログディジタル変換器22により
離散的数値とし、受信素子の位置と送信時刻に関する二
次元信号として記憶する。この二次元受信信号を、速度
演算部23により二次元フ−リエ変換することにより、
自分に向かう物体のみについてのベクトル的運動速度の
計測を行い、各種表示形式により表示部17、18、2
4に物体の運動速度の判定結果を表示する。本発明の装
置は、自動車における安全装置、魚雷探知、ミサイル探
知など各方面に適用可能である。
FIG. 7 shows the configuration of an apparatus according to the present invention. An electric signal from the wave transmission signal source 20 is applied to the wave transmitter / receiver 19. This transmitter / receiver is an antenna array in a configuration using radio waves, and is a piezoelectric vibrator array in a configuration using ultrasonic waves. A wave signal such as a radio wave or an ultrasonic wave is transmitted from a partial element (element) of the wave transmitter / receiver within the range of the observation field of view (usually about 30 degrees forward in the traveling direction). The reflected signal of the transmitted signal from the object is received by all the elements of the transmitter / receiver. Such a transmission / reception operation is performed a plurality of times, and the reception signal by each element is obtained in time series.
The received signal is converted into discrete numerical values by the analog-digital converter 22 and stored as a two-dimensional signal relating to the position of the receiving element and the transmission time. By subjecting this two-dimensional received signal to two-dimensional Fourier transform by the speed calculator 23,
The vectorial velocity of motion is measured only for the object that faces the user, and the display units 17, 18 and 2 are displayed in various display formats.
The determination result of the motion velocity of the object is displayed in 4. INDUSTRIAL APPLICABILITY The device of the present invention can be applied to various fields such as safety devices in automobiles, torpedo detection, and missile detection.

【0022】以下では、超音波を使用する運動物体の運
動速度を検出する装置について説明する。図7に示すよ
うに、複数の素子が配列する配列型超音波送受波器19
の一部分を駆動信号源20からの信号により振動させる
ことにより、対象領域2中に超音波を発生する。反射体
からの信号は送受波器19により受信される。この受信
信号は増幅器21により増幅され、アナログ−ディジタ
ル変換器22によりディジタル化され、速度演算部23
に入力する。この速度演算部により本発明による速度計
測処理が行われ、衝突物体の有無あるいは相対速度を、
表示部24に色相、輝度、数字にて表示する。また音響
出力部17により、対象の速度を周波数に対応させた音
響信号あるいは“アブナイ”等の言語音声により出力す
る。音響出力部17の出力として、対象の距離あるいは
速度に関する、スレッシュホールド値を設定して制御し
て出力する構成も可能である。また、音響出力部17を
ステレオ構成として、衝突物体の接近方向に対応するR
2(ω,η)におけるωを、両耳に入ってくる信号間の
位相差に対応させ、対象物体の存在する方向を聴覚的な
ステレオ音像の音源定位位置に対応させることも可能で
ある。また、加振機18による振動により結果を出力す
る。この他の、通常の波動信号における一般的な処理は
当然併用される。
An apparatus for detecting the moving speed of a moving object using ultrasonic waves will be described below. As shown in FIG. 7, an array type ultrasonic transducer 19 in which a plurality of elements are arrayed.
An ultrasonic wave is generated in the target area 2 by vibrating a part of the above by a signal from the drive signal source 20. The signal from the reflector is received by the transceiver 19. This received signal is amplified by the amplifier 21, digitized by the analog-digital converter 22, and the speed calculator 23
To enter. This speed calculation unit performs speed measurement processing according to the present invention, and determines the presence or absence of a collision object or the relative speed,
The display unit 24 displays the hue, brightness, and numbers. Further, the sound output unit 17 outputs a sound signal in which the speed of the target is made to correspond to the frequency or a language voice such as "abnai". As the output of the sound output unit 17, it is also possible to set and control a threshold value relating to the distance or speed of the target, and output it. In addition, the acoustic output unit 17 has a stereo configuration and R corresponding to the approaching direction of the collision object.
It is also possible to make ω in 2 (ω, η) correspond to the phase difference between the signals coming into both ears and the direction in which the target object exists to correspond to the sound source localization position of the auditory stereo sound image. Further, the result is output by the vibration of the vibration exciter 18. Naturally, other general processing for the normal wave signal is also used.

【0023】なお、自動車に搭載される使用される近接
物体検出装置を構成する代表的な配列型超音波送受波器
は、その全長が約1mであり、素子ピッチが約3cmで
あり、駆動周波数は約10KHz〜数十KHzである。
また、電波を使用する場合、10GHz〜30GHzの
電波を使用するのが望ましい。
A typical array type ultrasonic wave transmitter / receiver constituting a near object detecting device used in an automobile has a total length of about 1 m, an element pitch of about 3 cm, and a driving frequency. Is about 10 KHz to several tens KHz.
When using radio waves, it is desirable to use radio waves of 10 GHz to 30 GHz.

【0024】また、以上では、二次元空間における測定
として説明したが、一次元フーリエ変換を二次元とする
など、すべてのフーリエ変換等の処理を一次元拡張する
ことにより三次元ベクトル速度の計測も可能である。即
ち、三次元空間で自分に近接してくるの対象物体を検出
することができる。
In the above description, measurement in a two-dimensional space has been described. However, measurement of three-dimensional vector velocity can be performed by expanding one-dimensional processing of all Fourier transforms such as one-dimensional Fourier transform in two dimensions. It is possible. That is, it is possible to detect a target object approaching oneself in the three-dimensional space.

【0025】ここに使用する二次元フーリエ変換は一括
処理による通常の構成の他に、新しい受信信号を逐次処
理する、図8に示す簡易な方法で高速化する演算構成も
可能である。各送波時刻pに対応してR0(m,p)が
得られ、これを順次mについてフーリエ変換するとR1
(ω,p)となる。このp=1からp=Pまでの部分
を、pに関してフーリエ変換を行なうと図8に示すR2
(ω,η)となる。ここで、R1(ω,p)、R2(ω,
η)は、(数4)、(数5)で表わされる。
The two-dimensional Fourier transform used here may have an ordinary arithmetic structure by batch processing, or an arithmetic structure for accelerating by a simple method shown in FIG. 8 for sequentially processing new received signals. R 0 (m, p) is obtained corresponding to each transmission time p, and Fourier transform is sequentially performed for m to obtain R 1
(Ω, p). The part from the p = 1 to p = P, is performed a Fourier transform with respect to p shown in FIG. 8 R 2
(Ω, η). Here, R 1 (ω, p) and R 2 (ω, p
η) is represented by (Equation 4) and (Equation 5).

【0026】[0026]

【数4】 R1(ω,p)=ΣR0(m,p)exp(jmω) …(数4)[Equation 4] R 1 (ω, p) = ΣR 0 (m, p) exp (jmω) (Equation 4)

【0027】[0027]

【数5】 R2(ω,η)=ΣR1(ω,p)exp(jpη) …(数5) (数4)での加算は、m=1からm=Mの範囲で、(数
5)での加算は、p=1からp=Pの範囲でそれぞれ行
なう。
R 2 (ω, η) = ΣR 1 (ω, p) exp (jpη) (Equation 5) The addition in (Equation 4) is performed in the range of m = 1 to m = M by The addition in 5) is performed in the range of p = 1 to p = P.

【0028】次に、p=P+1に対応した新しい受信信
号R0(m,P+1)が得られる。この信号を、フーリ
エ変換しR1(ω,P+1)とする。このp=2からp
=P+1までの部分を、pに関してフーリエ変換するこ
とにより新しいR2(ω,η)が得られるが、これをR
2′(ω,η)((数6)、(7))とすると
Next, a new received signal R 0 (m, P + 1) corresponding to p = P + 1 is obtained. This signal is Fourier transformed to be R 1 (ω, P + 1). This p = 2 to p
A new R2 (ω, η) is obtained by Fourier transforming the part up to = P + 1 with respect to p.
If 2 '(ω, η) ((Equation 6), (7))

【0029】[0029]

【数6】 R2′(ω,η)=ΣR1(ω,p)exp(jpη) …(数6)## EQU6 ## R 2 ′ (ω, η) = ΣR 1 (ω, p) exp (jpη) (Equation 6)

【0030】[0030]

【数7】 R2′(ω,η)=ΣR1(ω,p)exp(jpη) −R1(ω,1)exp(jp) +R1(ω,p+1)exp{j(p+1)η} =R2(ω,η)−R1(ω,1)exp(jη) +R1(ω,p+1)exp{j(p+1)η}…(数7) であり、古いR2(ω,η)へのR1(ω,p)の加算及
び減算によりR2′(ω,η)が得られることから、p
に関するフーリエ変換が不要となり計算が大幅に簡略化
される。なお、(数6)での加算は、p=2からp=P
+1の範囲で、(数7)での加算は、p=1からp=P
の範囲でそれぞれ行なう。
Equation 7] R 2 '(ω, η) = ΣR 1 (ω, p) exp (jpη) -R 1 (ω, 1) exp (jp) + R 1 (ω, p + 1) exp {j (p + 1) η } = R 2 (ω, η) -R 1 (ω, 1) exp (jη) + R 1 (ω, p + 1) exp {j (p + 1) η} ... (Equation 7) and old R 2 (ω, Since R 2 ′ (ω, η) is obtained by adding and subtracting R 1 (ω, p) to η), p 2
The Fourier transform with respect to is unnecessary and the calculation is greatly simplified. The addition in (Equation 6) is performed from p = 2 to p = P
In the range of +1, the addition in (Equation 7) is p = 1 to p = P
Perform within each range.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、自分(例えば、自動車
に配置された自動車に接近する物体を検出する近接物体
検出装置)に向かう対象物体の速度のみを計測でき、真
に危険な対象物体のみを検知計測できる。
According to the present invention, it is possible to measure only the speed of a target object toward itself (for example, a near object detection device for detecting an object approaching an automobile arranged in a car), and a truly dangerous target object. It can detect and measure only.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明での受信動作を説明する図。FIG. 1 is a diagram for explaining a receiving operation according to the present invention.

【図2】(a)は、本発明での円周方向の運動を行なう
対象物体からの受信信号を説明する図、(b)は、本発
明での円周方向の運動を行なう対象物体からの受信信号
の素子配列方向での一次元フーリエ変換の出力の位相変
化を説明する図。
FIG. 2A is a diagram for explaining a received signal from a target object that makes a circumferential motion in the present invention, and FIG. 2B shows a target signal that makes a circumferential motion in the present invention. For explaining the phase change of the output of the one-dimensional Fourier transform of the received signal in the element array direction.

【図3】(a)は、本発明での対象物体が距離方向の速
度成分を有する場合の受信信号を説明する図、(b)
は、本発明での対象物体が距離方向の速度成分を有する
場合の受信信号の素子配列方向での一次元フーリエ変換
の出力の位相変化を説明する図。
FIG. 3A is a diagram for explaining a received signal when a target object according to the present invention has a velocity component in a distance direction; FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a phase change of the output of the one-dimensional Fourier transform in the element array direction of the received signal when the target object in the present invention has a velocity component in the distance direction.

【図4】(a)は、本発明での配列型送受波器に対して
一定方向へ運動している対象物体からの受信信号を説明
する図、(b)は、本発明での配列型送受波器に対して
一定方向へ運動している対象物体からの受信信号の素子
配列方向でのフーリエ変換の出力の位相変化を説明する
図。
FIG. 4A is a diagram for explaining a received signal from a target object that is moving in a certain direction with respect to the array type transducer according to the present invention; and FIG. 4B is an array type according to the present invention. The figure explaining the phase change of the output of the Fourier transform in the element arrangement direction of the received signal from the target object which is moving in a fixed direction with respect to the transmitter / receiver.

【図5】(a)は、本発明での配列型送受波器に対して
一定方向へ運動している対象物体からの受信信号の素子
配列方向でのフーリエ変換の出力の位相変化を説明する
図、(b)は、図5(a)の送波時刻に関するフーリエ
変換の出力を説明する図。
FIG. 5A illustrates a phase change of an output of a Fourier transform in an element array direction of a reception signal from a target object moving in a fixed direction with respect to the array type transducer according to the present invention. FIG. 5B is a diagram for explaining the output of the Fourier transform regarding the transmission time of FIG.

【図6】(a)、(b)は、本発明での配列型送受波器
に対して運動する物体を検出する処理を説明する図。
6A and 6B are diagrams for explaining a process of detecting a moving object with respect to the array type transducer according to the present invention.

【図7】本発明の実施例のブロック図。FIG. 7 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例での、逐次演算処理を説明する
図。
FIG. 8 is a diagram illustrating sequential calculation processing according to an embodiment of the present invention.

【図9】(a)から(e)は、本発明の実施例での演算
処理手順を説明する図。
9A to 9E are diagrams for explaining the arithmetic processing procedure in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…送信用素子、2…超音波の送信範囲、3…配列型送
受波器、4…凹面遅延回路、5、6、7…受信信号、
8、9、10…目的距離に対応する特定時刻の受信信
号、11…直線、17…音響出力部、18…振動出力
部、19…送受波器、20…送波信号源、21…増幅
器、22…アナログ−ディジタル変換器、23…速度演
算部、24…表示部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmitting element, 2 ... Transmission range of ultrasonic waves, 3 ... Array type transducer, 4 ... Concave delay circuit 5, 6, 7 ... Received signal,
8, 9, 10 ... Received signal at a specific time corresponding to the target distance, 11 ... Straight line, 17 ... Acoustic output section, 18 ... Vibration output section, 19 ... Transducer, 20 ... Transmitted signal source, 21 ... Amplifier, 22 ... Analog-digital converter, 23 ... Velocity calculation part, 24 ... Display part.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(1)複数素子からなる送信手段により波
動信号を送信するステップと、(2)複数素子からなる
受信手段により対象物体からの反射信号を受信するステ
ップと、(3)前記ステップ(1)及び(2)を複数回
繰返し行なうステップと、(4)前記ステップ(3)で
得る、前記受信手段の複数素子の配列方向と時系列方向
の二次元受信信号を、二次元フーリエ変換するステップ
と、を有し、前記受信手段に向かう前記対象物体の運動
速度の計測を行なう速度計測方法。
1. A step of (1) transmitting a wave signal by a transmitting means composed of a plurality of elements, (2) a step of receiving a reflected signal from a target object by a receiving means composed of a plurality of elements, and (3) the step. (1) and (2) are repeated a plurality of times, and (4) a two-dimensional Fourier transform of the two-dimensional received signal obtained in step (3) in the arrangement direction of the plurality of elements of the receiving means and the time series direction is performed. And a speed measuring method for measuring the motion speed of the target object toward the receiving means.
【請求項2】波動信号を送信する複数素子からなる送信
手段と、対象物体からの反射信号を受信する複数素子か
らなる受信手段と、前記送信及び前記受信する動作を複
数回繰返し行なって得る、前記受信手段の複数素子の配
列方向と時系列方向の二次元受信信号を、二次元フーリ
エ変換するフーリエ変換手段とを有し、前記受信手段に
向かう前記対象物体の運動速度の計測を行なう速度計測
装置。
2. A transmission means composed of a plurality of elements for transmitting a wave signal, a reception means composed of a plurality of elements for receiving a reflection signal from a target object, and the transmission and reception operations are repeated a plurality of times. Velocity measurement that has a Fourier transform unit that performs a two-dimensional Fourier transform of a two-dimensional received signal in the array direction of a plurality of elements of the receiving unit and a time-series direction, and measures the moving velocity of the target object toward the receiving unit. apparatus.
【請求項3】請求項2の装置において、前記二次元フー
リエ変換手段は、前記二次元受信信号を前記配列方向に
ついてフーリエ変換する第1の手段と、該第1の手段に
より得る二次元信号を前記時系列方向にフーリエ変換す
る第2の手段とからなる速度計測装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the two-dimensional Fourier transforming means includes first means for Fourier transforming the two-dimensional received signal in the array direction and two-dimensional signal obtained by the first means. A velocity measuring device comprising second means for performing Fourier transform in the time series direction.
【請求項4】請求項3の装置において、前記第1の手段
は前記時系列方向のフーリエ変換を、先に実行されてい
る前記時系列方向のフーリエ変換の結果の修正により得
る速度計測装置。
4. The speed measuring apparatus according to claim 3, wherein the first means obtains the Fourier transform in the time series direction by correcting a result of the Fourier transform in the time series direction which has been previously executed.
【請求項5】請求項2の装置において、前記二次元フー
リエ変換手段は、前記二次元受信信号を前記時系列方向
についてフーリエ変換する第3の手段と、該第3の手段
により得る二次元信号を前記配列方向にフーリエ変換す
る第4の手段とからなる速度計測装置。
5. The apparatus according to claim 2, wherein the two-dimensional Fourier transform means performs third Fourier transform on the two-dimensional received signal in the time series direction, and two-dimensional signal obtained by the third means. And a fourth means for performing a Fourier transform on the array direction.
【請求項6】請求項2の装置において、前記二次元フー
リエ変換手段は、前記二次元受信信号を投影処理する投
影処理手段と、該投影処理手段により得る投影信号を一
次元フーリエ変換する手段とからなる速度計測装置。
6. The apparatus according to claim 2, wherein the two-dimensional Fourier transforming means comprises projection processing means for projecting the two-dimensional received signal, and means for one-dimensional Fourier transforming the projection signal obtained by the projection processing means. Speed measuring device.
【請求項7】請求項2の装置において、前記二次元フー
リエ変換手段は、特定時刻での前記二次元受信信号を、
各方向から前記受信手段に入射する受信信号に変換する
変換手段と、該変換手段により得る結果を前記時系列方
向にフーリエ変換する手段とからなる速度計測装置。
7. The apparatus according to claim 2, wherein the two-dimensional Fourier transform means outputs the two-dimensional received signal at a specific time,
A velocity measuring device comprising: a conversion unit that converts a reception signal incident on the reception unit from each direction; and a unit that performs a Fourier transform of a result obtained by the conversion unit in the time series direction.
【請求項8】請求項2の装置において、前記二次元フー
リエ変換手段は、特定時刻での前記二次元受信信号を、
各方向から前記受信手段に入射する受信信号に変換する
変換手段と、該変換手段により得る結果を周波数分析す
る手段とからなる速度計測装置。
8. The apparatus according to claim 2, wherein the two-dimensional Fourier transform means outputs the two-dimensional received signal at a specific time,
A velocity measuring device comprising: a conversion means for converting into a reception signal incident on the reception means from each direction; and a means for frequency-analyzing the result obtained by the conversion means.
【請求項9】請求項2の装置において、前記二次元フー
リエ変換手段は、前記二次元受信信号を周波数分析する
分析手段と、該分析手段により得る結果を前記配列方向
にフーリエ変換する手段とからなる速度計測装置。
9. The apparatus according to claim 2, wherein the two-dimensional Fourier transforming means comprises an analyzing means for frequency-analyzing the two-dimensional received signal and a means for Fourier transforming a result obtained by the analyzing means in the array direction. Speed measurement device.
【請求項10】請求項2の装置において、前記対象物体
の前記運動速度を音響的信号により出力する速度計測装
置。
10. The velocity measuring device according to claim 2, wherein the movement velocity of the target object is output as an acoustic signal.
【請求項11】請求項2の装置において、前記対象物体
の前記運動速度を光学的信号により出力する速度計測装
置。
11. The velocity measuring device according to claim 2, wherein the velocity of movement of the target object is output by an optical signal.
【請求項12】請求項2の装置において、前記波動信号
が超音波信号である速度計測装置。
12. The velocity measuring device according to claim 2, wherein the wave signal is an ultrasonic signal.
【請求項13】請求項2の装置において、前記波動信号
が電波信号である速度計測装置。
13. The velocity measuring device according to claim 2, wherein the wave signal is a radio wave signal.
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