JPH0915328A

JPH0915328A - 車載計測装置

Info

Publication number: JPH0915328A
Application number: JP7160982A
Authority: JP
Inventors: Chogo Sekine; 兆五関根; Masayoshi Tanaka; 正吉田中
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-17
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP3563827B2

Abstract

(57)【要約】【目的】送波した信号が路面にて全反射される場合で
あっても車速等を正確に計測可能にする。【構成】路面に対し所定の放射傾度θを以て信号を送
波する送受波器ＴＲ２と共に、路面に対し垂直に信号を
送波する送受波器ＴＲ１を設ける。送受波器ＴＲ１によ
るエコーの受波タイミングに基づき送受波器ＴＲ２に係
る受波検出ゲートを設定する。冠水等により路面が全反
射状態となっており送受波器ＴＲ２による散乱波受波レ
ベルが低下している場合であっても正確な車速等の検出
が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載され超音波
信号等の送受信により車速その他を計測する車載計測装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−２６９３８８号公報に記載さ
れている車載計測装置は超音波を使用した装置であり、
その超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）及び（Ｒ）は図１３の如
く配置されている。超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）は車両の
前底部に、ＴＲ（Ｒ）は後底部に、それぞれ配設されて
いる。また、それらの設置高さ（以下車高と呼ぶ）はＨ
で表されている。さらに、超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）及
び（Ｒ）のビームは、それぞれ、車両前方及び後方を放
射傾度（俯角）θにて指向している。

【０００３】超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）は、所定タイミ
ングにて超音波信号を送波する。この超音波信号は路面
にて散乱反射され、散乱反射波の一部がエコーとして超
音波送受波器ＴＲ（Ｆ）により受波される。送波から受
波までの時間は超音波が超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）から
路面までを往復するのに要した時間であるから、音速が
既知であれば、送波から受波までの時間及び放射傾度θ
に基づき車高Ｈを知ることができる。さらに、路面に突
起があると、送波から受波までの時間やエコーのレベル
が変化するから、これらに基づき路面突起の有無及び大
きさを検出することができる。そして、エコーは車速に
応じたドプラ偏移を受けているから、エコーの周波数を
検出し送信信号の周波数と比較することにより、車速を
検出することもできる。加えて、同様の動作は、超音波
送受波器ＴＲ（Ｒ）によっても実行できる。従って、超
音波送受波器ＴＲ（Ｆ）及び（Ｒ）それぞれを用いて車
速検出を実行しその結果を比較することにより、検出し
た車速から車両振動成分ｕを除去し車両走行方向の車速
ｖを得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、鏡面反射が発生すると正確な計測が困難にな
る。ここにいう鏡面反射とは、雨天時のように路面が冠
水している場合や路面が灼熱し蒸気の層が形成されてい
る場合に、所定値以下の俯角にて入射する送信信号に対
して路面が鏡面として機能し、散乱反射波のレベル、ひ
いてはＳ／Ｎ（信号対雑音比）が著しく低下する現象で
ある（図１４参照）。このような現象が発生すると、路
面からの散乱反射波が雑音に埋もれてしまうから、受波
出力中に含まれている路面からの散乱反射波を正確に検
出することが困難になる。従って、従来の装置には、鏡
面反射に起因した計測性能の低下を解消することが要求
されていた。

【０００５】本発明は、このような問題を解決すること
を課題としてなされたものであり、鏡面反射条件が成立
しているか否かによらず路面からの散乱反射波を正確に
検出できるようにすることにより、路面の冠水如何によ
らず車速その他の量を正確に計測可能にすることを目的
とする。また、本発明は、上述の目的をできるだけ経済
的な構成にて実現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の構成に係る車載計測装置は、
パルス変調された第１送信信号を路面に対し垂直に送波
し、路面からの第１反射波を受波する第１送受波器と、
パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射
傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波
器からの送波と同期して送波し、路面からの第２反射波
を受波する第２送受波器と、第１送信信号の送波から第
１反射波の受波までの時間、第１及び第２送受波器の位
置関係、第２送信信号の送波タイミング並びに第２送信
信号の放射傾度に基づき、第２反射波の受波タイミング
を推定する手段と、第２送受波器により受波された信号
から、推定した受波タイミングにて受波された成分を第
２反射波として取り出す手段と、を備え、車両に搭載さ
れることを特徴とする。

【０００７】本発明の第２の構成に係る車載計測装置
は、パルス変調された第１送信信号を路面に対し垂直に
送波し路面からの第１反射波を受波する一方で、パルス
変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射傾度θ
（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波器から
の送波と同期して送波し路面からの第２反射波を受波す
る送受波器と、第１送信信号の送波から第１反射波の受
波までの時間、第２送信信号の送波タイミング並びに第
２送信信号の放射傾度に基づき、第２反射波の受波タイ
ミングを推定する手段と、第２送信信号の放射方向から
受波した信号から、推定した受波タイミングにて受波さ
れた成分を第２反射波として取り出す手段と、を備え、
車両に搭載されることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の第１の構成においては、第１及び第２
送受波器が用いられる。第１及び第２送受波器は、それ
ぞれ、パルス変調された送信信号を互いに同期して送波
し、路面からの反射波を受波する。ここに、本構成にお
いては、第１送受波器は路面に対し垂直に、第２送受波
器は路面に対し所定の放射傾度を以て、それぞれ送信信
号を送波する。従って、第１送受波器により送波された
送信信号（第１送信信号）に対応する反射波（第１反射
波）は、第２送受波器により送波された送信信号（第２
送信信号）に対応する反射波（第２反射波）よりも先
に、かつ、鏡面反射条件の成立如何によらず、受波され
る。従って、第１及び第２送受波器の位置関係、第２送
信信号の送波タイミング並びに第２送信信号の放射傾度
の他、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの
時間を利用することにより、第２反射波の受波タイミン
グを推定することができる。本構成においては、推定し
た受波タイミングにて第２送受波器により受波された成
分を第２反射波として取り出し、計測の用に供する。す
なわち、第２反射波の到来時刻が予め判明しているか
ら、散乱反射波のレベルが低下していても、目的たる第
２反射波が正確かつ確実に検出される。このようにし
て、本構成においては、路面の冠水等、鏡面反射条件の
成立如何によらず、正確な計測が可能になる。

【０００９】本発明の第２の構成においては、第１及び
第２送信信号の送波及び第１及び第２反射波の受波を実
行する送受波器が、単一のデュアルビーム（より一般に
はマルチビーム）送受波器にて実現される。従って、こ
の構成においては、第１の構成と同様の作用が生じる
他、装置構成の集積度が高まる。

【００１０】なお、複数の方向（例えば車両の走行方向
及び左右方向）に関して計測を実行しようとする場合に
は、第１の構成における第１及び第２送受波器の配設態
様としては、（ａ）第１及び第２送受波器を少なくとも
２組設け、そのうち１組は路面に対し非垂直な第１直線
上に、他の１組は路面に対し非垂直でかつ第１直線と交
叉する第２直線上に、それぞれ配設する態様と、（ｂ）
第１送受波器を１個、第２送受波器を少なくとも２個設
け、いずれも路面に対し非垂直な第１直線及び第２直線
の交点に第１送受波器を、第１直線上に第２送受波器の
うち１個を、第２直線上に第２送受波器のうち他の１個
を、それぞれ配設する態様とがある。これらのうち
（ｂ）は、（ａ）に比べ送受波器の個数が少なくて済む
点で、より有利である。

【００１１】また、第１の構成における第１及び第２送
受波器は、同一路上高に（例えばいずれも車両の底部
に）配設するのが好ましい。このようにすると、第２反
射波の受波タイミングを推定する際、第１及び第２送受
波器の位置関係を事実上考慮する必要がなくなり、装置
の処理負担が軽減される。

【００１２】さらに、第１及び第２の構成のいずれによ
っても、多岐に亘る量を第２反射波に基づき正確に計測
することが可能である。例えば、車両の速度は第２送信
信号及び第２反射波の周波数に基づき検出できる。更
に、第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき路面
垂直方向車速成分（車両振動成分）を検出しておけば、
第２送信信号及び第２反射波の周波数と併用することに
より、路面平行方向車速成分（車両振動成分が除去され
た真の車速）を検出できる。また、第１送信信号の送波
から第１反射波の受波までの時間に基づき、あるいは第
２反射波の信号対雑音比が所定値を上回る場合における
第２送信信号の送波から第２反射波の受波までの時間及
び第２送信信号の放射傾度に基づき、車両の高さを検出
することができる。路面垂直方向車速成分を積分するこ
とにより車両の高さの変化量が得られるから、当該積分
の結果を時系列的に監視することにより車両の高さの変
動周期又は変動振幅を検出できる。加えて、車両の高さ
を時系列的に監視することによっても、車両の高さの変
動周期又は変動振幅を検出できる。第２反射波のＳ／Ｎ
が所定値を下回る場合には、複数回の送受波により得ら
れる複数個の第２反射波を累積すればよい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例に関し図面に基
づき説明する。

【００１４】図１には、本発明の一実施例に係る多目的
超音波車速計測装置の構成が示されている。この実施例
では、２個の超音波送受波器ＴＲ１及びＴＲ２が用いら
れている。超音波送受波器ＴＲ１及びＴＲ２はいずれも
車両の前底部に設けられており、その配設高さ（車高）
はＨである。また、図２に示されるように、送受波器Ｔ
Ｒ２のビームが所定の放射傾度θ（０＜θ＜π／２）を
以て路面を指向しているのに対し、送受波器ＴＲ１のビ
ームは垂直に指向している。この点、すなわち路面に対
して垂直に超音波信号を送受波する送受波器ＴＲ１を設
けた点は、後述する処理の内容と併せ、本発明の特徴的
事項を構成している。

【００１５】図１に示される装置は、さらに、信号処理
回路（送受波回路を含む）１０及び１２並びに中央演算
処理回路（ＣＰＵ）１４を備えている。信号処理回路１
０及び１２は、それぞれ送受波器ＴＲ１又はＴＲ２に対
応して設けられている。信号処理回路１０及び１２は、
いずれも、対応する送受波器による信号送波をＣＰＵ１
４の制御の下に制御し、また対応する送受波器により得
られた受波信号に所定の信号処理を施しその結果をＣＰ
Ｕ１４に供給する。ＣＰＵ１４は、送受波器ＴＲ１及び
ＴＲ２の周囲温度Ｔ_empを検出するサーミスタ１６の出
力と併せ、これら信号処理回路１０及び１２の出力に基
づき所定の処理を実行する。その結果得られるデータ、
例えば車速ｖ、車高Ｈ、車両の上下振動等のデータは、
図示しない後段の装置、例えばナビゲーションシステ
ム、アンチロクブレーキシステム、サスペンション制御
装置等にて利用される。

【００１６】信号処理回路１０は、駆動信号発生回路１
８、電力増幅回路２０及び送受切換器２２を備えてい
る。駆動信号発生回路１８はカウンタを内蔵しており、
ＣＰＵ１４から供給される例えば１０ＭＨｚの基準信号
を分周することにより駆動信号を発生させる。その際、
ＣＰＵ１４は、分周比設定用のコントロール信号にて分
周比を制御する。駆動信号発生回路１８は、分周により
得られた周波数ｆ₀の信号を基準信号に同期してパルス
変調することにより、パルス幅Ｔ_w、繰返し周期Ｔ₀の
送波用駆動信号Ｐ₁を生成する（図３（ａ））。電力増
幅回路２０は送波用駆動信号Ｐ₁を電力増幅し、送受切
換器２２を介し送受波器ＴＲ１を駆動する。これによっ
て、路面に対して垂直に、送波用駆動信号Ｐ₁に相当す
る超音波信号が送波される。

【００１７】信号処理回路１０は、帯域フィルタ２４、
増幅回路２６、検波回路２８、レベル比較回路３０、Ａ
ＮＤゲート３２及び周波数計数回路３４を備えている。
帯域フィルタ２４は送受波器ＴＲ１の受波信号Ｅ₁から
所定周波数帯域に属する成分を取り出すためのフィルタ
であり、その出力は増幅回路２６により増幅された上で
検波回路２８及びＡＮＤゲート３２に供給される。検波
回路２８は、全波整流することにより、瀘波及び増幅さ
れた受波信号Ｅ₁を直流検波信号に変換する。レベル比
較回路３０は、直流検波信号の電圧値を所定の基準電圧
と比較し、前者が後者を上回っている間ハイレベルとな
る受波検出ゲート信号Ｇ₁を出力する。ここに、受波信
号Ｅ₁は、通常、送波用駆動信号Ｐ₁の漏れ及び路面か
らのエコーを含んでいるから（図３（ｂ））、受波検出
ゲート信号Ｇ₁は少なくとも路面からのエコーの受波期
間はハイレベルとなる（図３（ｃ））。従って、ＡＮＤ
ゲート３２によって受波信号Ｅ₁と受波検出ゲート信号
Ｇ₁の論理積を求めることにより、受波信号Ｅ₁中のエ
コーを取り出すことができる。

【００１８】ＡＮＤゲート３２は、取り出したエコーを
周波数計数回路３４に供給し、周波数計数回路３４はそ
の周波数ｆ₁を計数する。例えば、内蔵する位相ロック
ループ回路にてＡＮＤゲート３２の出力に位相追従し、
位相ロック時点での電圧制御型発振器の制御電圧をサン
プルホールドし、当該発振器の発振周波数を一定期間直
接計数することにより、周波数ｆ₁を検出する。ＣＰＵ
１４は、送波用駆動信号Ｐ₁による超音波送波開始から
受波検出ゲート信号Ｇ₁が立ち上がるまでの間、内蔵す
るクロック発生器にて発生させた高速クロックを計数す
ることにより、送受波器ＴＲ１による超音波信号の送波
からエコーの受波までの時間（信号伝搬時間）Ｔ₁を検
出する。

【００１９】信号処理回路１２は信号処理回路１０とほ
ぼ同じ構成を有している。但し、信号処理回路１２は検
波回路２８及びレベル比較回路３０を備えていない。こ
れらに代え、信号処理回路１２は、ＣＰＵ１４によって
与えられる受波検出ゲート信号Ｇ₂（図３（ｅ））と送
受波器ＴＲ２により得られる受波信号Ｅ₂（図３
（ｄ）；路面がドライアスファルトである場合）との論
理積をＡＮＤゲート３２により求め、求めた論理積（す
なわち検出したエコー）の周波数ｆ₂を周波数計数回路
３４により計数している。ＣＰＵ１４は、得られた周波
数ｆ₂の精度を更に高めるべく、計数値を複数回に亘っ
て累積し（例えば加重平均し）、ばらつきを例えば１／
Ｎ^1/2倍に低減している。

【００２０】このように受波検出ゲート信号Ｇ₂をＣＰ
Ｕ１４から与えることができるのは、専ら、送受波器Ｔ
Ｒ１を設けていることによる。図２の位置関係から明ら
かなように、送受波器ＴＲ１に係る信号伝搬時間をＴ₁
と表すこととした場合、送受波器ＴＲ２に係る信号伝搬
時間Ｔ₂は次の式

【数１】Ｔ₂＝Ｔ₁／ｓｉｎθ …（１）によって与えられる。θがπ／４であればＴ₂＝１．４
１４×Ｔ₁になる。ＣＰＵ１４は、前述の計数動作によ
り求めた信号伝搬時間Ｔ₁を式（１）に代入することに
より信号伝搬時間Ｔ₂を推定し、さらに、送波用駆動信
号Ｐ₁による超音波送波開始からこの信号伝搬時間Ｔ₂
の推定値が経過した時点で所定時間立ち上がる受波検出
ゲート信号Ｇ₂を発生させる。

【００２１】このような推定及びゲート生成動作並びに
その結果を用いたエコー検出により、本実施例によれ
ば、例えば路面が冠水している場合にであっても正確な
計測動作が可能になる。すなわち、図３（ｆ）に示され
るように送受波器ＴＲ２に係る受波信号Ｅ₃中のエコー
が極めて低いレベルとなっている状態であっても、その
到来時刻を推定し受波検出ゲート信号Ｇ₂にて当該エコ
ーを検出できるから、このエコーに基づき計測される
量、例えば車速等を、受波信号Ｅ₃のＳ／Ｎの低下にも
かかわらず正確に計測できる。

【００２２】なお、図３（ｄ）及び（ｆ）に示されてい
る受波信号Ｅ₂又はＥ₃中の“送信用駆動信号のもれ”
は、図３（ｂ）に示されている受波信号Ｅ₁の“送信用
駆動信号のもれ”より長い時間に亘っている。これは、
送受波器ＴＲ２を駆動するために送波用駆動信号Ｐ₁を
用いるのではなく、実際にはよりパルス幅の長い信号を
用いるからである。送受波器ＴＲ２に関しパルス幅が長
いのは、主に、両送受波器の路面照射点の凹凸の相違を
考慮した結果である。また、図３では送受波器ＴＲ１及
びＴＲ２双方に関し同時点で送波を実行しているが、同
時点である必要はなく、むしろ送受波動作の相互干渉を
防ぐためには意図的にずらすのがよい。但し、その場合
にも、Ｔ₁に基づきＴ₂を求める必要上、両送波動作は
同期している必要がある。送受波動作の相互干渉を防ぐ
他の方法としては、送波周波数を異なる周波数とする方
法もある。また、送受波器ＴＲ１とＴＲ２の高さは異な
る高さでもよい。これらの変形により、本願明細書の各
所に現れる式に変形が必要になるが、本願の開示内容に
基づきそのような変形を施すことは、当業者にとっては
容易であろう。

【００２３】ＣＰＵ１４は、このようにして得られた情
報を利用して、各種の計測演算を実行する。例えば、

【数２】ｆ_d1＝ｆ₁−ｆ₀ …（２）の演算を実行することにより受波信号Ｅ₁の周波数のド
プラ偏移分（ドプラ周波数）ｆ_d1を検出し、また、

【数３】ｆ_d2＝ｆ₂−ｆ₀ …（３）の演算を実行することにより受波信号Ｅ₂又はＥ₃のド
プラ周波数ｆ_d2を検出する。ＣＰＵ１４は、ドプラ周波
数ｆ_d2を車速に換算して出力し、あるいは次のような原
理による補正を施した上で出力する。

【００２４】まず、図２に示される位置関係からみて、
ドプラ周波数ｆ_d1に関しては

【数４】ｆ_d1＝２・ｆ₀・ｕ／Ｃ …（４）の関係が、ドプラ周波数ｆ_d2に関しては

【数５】ｆ_d2＝２・ｆ₀・（ｖ・ｃｏｓθ＋ｕ・ｓｉｎθ）／Ｃ …（５）の関係が、それぞれ成立している。但し、Ｃは音速であ
り、

【数６】Ｃ＝３３１．６＋０．６１・Ｔ_emp …（６）の式により求めることができる。ｖは車速の路面平行方
向成分であり、ｕは路面垂直方向成分である。式（４）
を変形した式

【数７】ｕ＝ｆ_d1・Ｃ／２・ｆ₀ …（７）を式（５）に代入すると

【数８】ｆ_d2＝２・ｆ₀・ｖ・ｃｏｓθ／Ｃ＋ｆ_d1・ｓｉｎθ …（８）となるから、この式（８）をｖについて変形することに
より

【数９】ｖ＝Ｃ・（ｆ_d2−ｆ_d1・ｓｉｎθ）／（２・ｆ₀・ｃｏｓθ） …（９）という式が得られる。この式（９）により得られる車速
は、振動により生じた成分ｕが補償された車速ｖである
から、補償前の値に比べ正確になる。

【００２５】ＣＰＵ１４は、また、車高Ｈやその変化を
検出し、その結果を出力する。まず、車高Ｈに関して
は、

【数１０】Ｈ＝Ｔ₁・Ｃ／２ …（１０）の式に基づき求めることができる。また、車両の上下振
動の周波数は高々２Ｈｚであるから、送信繰返し周期Ｔ
₀を例えば１０ｍｓｅｃとすると、図４に示されるよう
に、車高Ｈに関するデータから上下振動の振幅Ａ及び周
期ｔ₀を求めることができる。このようにして求めた振
幅Ａや周期ｔ₀（又はその逆数である周波数）をサスペ
ンション制御装置に供給することにより、車両の上下振
動をより安定化することができる。また、ドプラ周波数
ｆ_d1又は路面垂直方向車速成分ｕを積分しその振幅や周
期を検出することによっても、同様の情報を得ることが
できる。

【００２６】図５には、本発明の第２実施例に係る装
置、特にその信号処理回路１２の要部構成が示されてい
る。この実施例においては、信号処理回路１２にも検波
回路２８及びレベル比較回路３０が設けられており、こ
れらにより生成される受波ゲート信号Ｇ₂ ^´がＯＲゲー
ト３６を介しＡＮＤゲート３２に与えられている。この
ように受波ゲート信号Ｇ₂と受波ゲート信号Ｇ₂ ^´の論
理和をゲートとして用いることにより、ドライアスファ
ルト路面等では送受波器ＴＲ２自身の受波信号を用いて
受波ゲートを設定することが可能になる。すなわち、受
波ゲート信号Ｇ₂を発生させる動作に何等かの不調乃至
異常が発生した場合でも車速等の計測がその影響を受け
にくくなり、また、路面状況次第で送受波器ＴＲ１に係
る回路の動作を休止させ消費電力を低減するといった扱
いも可能になる。なお、この実施例において信号処理回
路１２の出力に基づきＣＰＵ１４が車高Ｈを求める際に
使用する式は、

【数１１】Ｈ＝Ｔ₂・Ｃ・ｓｉｎθ／２ …（１１）となる。

【００２７】図６には、本発明の第３実施例に係る装置
の構成、特に送受波器ＴＲのビーム指向性が示されてい
る。この実施例では、第１又は第２実施例における送受
波器ＴＲ１及びＴＲ２に代え単一の送受波器ＴＲが用い
られている。この送受波器ＴＲはデュアルビーム送受波
器であり、その２本のビームのうち１本は第１又は第２
実施例における送受波器ＴＲ１相当の、他の１本はＴＲ
２相当の、指向性を有している。このような構成を採用
することにより、装置構成を集積化・簡素化できる。

【００２８】なお、本発明における送受波器（又はその
ビーム）の配設方向は、車両進行方向に限定されるもの
ではない。図７には、送受波器ＴＲ１及びＴＲ２を第１
の方向（例えば車両進行方向）に沿って配設し、送受波
器ＴＲ１´及びＴＲ３を第２の方向（例えば車両左右方
向）に沿って配設した第４実施例が示されている。この
実施例では、送受波器ＴＲ１及びＴＲ２は図８に示され
るように、送受波器ＴＲ１´及びＴＲ３は図９に示され
るようにそれぞれ配設されている。図中、θ_x及びθ_y
（０＜θ_x＜π／２，０＜θ_y＜π／２）はそれぞれ送
受波器ＴＲ１及びＴＲ１´のビームの放射傾度である。
また、図示を省略しているが、送受波器ＴＲ１及びＴＲ
１´に関しては信号処理回路１０に相当する電気回路
が、送受波器ＴＲ２及びＴＲ３に関しては信号処理回路
１２に相当する電気回路が、それぞれ設けられており、
ＣＰＵ１４は第１及び第２方向双方に関し前述の処理を
実行する。例えば、ＣＰＵ１４は次の式

【数１２】ｖ_x＝Ｃ・（ｆ_d2−ｆ_d1・ｓｉｎθ_x）／（２・ｆ₀・ｃｏｓθ_x） …（１２）により第１方向の車速ｖ_xを求め、また、次の式

【数１３】ｖ_y＝Ｃ・（ｆ_d3−ｆ_d1 ^´・ｓｉｎθ_y）／（２・ｆ₀・ｃｏｓθ_y） …（１３）により第２方向の車速ｖ_yを求める。この実施例によれ
ば、従って、複数の方向に関し車速等の情報を得ること
ができる。なお、第１及び第２方向はいずれも路面に対
し非垂直でなければならない。また、ｆ_d1 ^´はＴＲ１´
に係るドプラ周波数である。

【００２９】図１０には、本発明の第５実施例における
送受波器の配置が示されている。この実施例において
は、第４実施例における送受波器ＴＲ１とＴＲ１´が単
一の送受波器ＴＲ１によって置き換えられている。ＣＰ
Ｕ１４は、次の式

【数１４】ｖ_x＝Ｃ・（ｆ_d2−ｆ_d1・ｓｉｎθ_x）／（２・ｆ₀・ｃｏｓθ_x） …（１４）により第１方向の車速ｖ_xを求め、また、次の式

【数１５】ｖ_y＝Ｃ・（ｆ_d3−ｆ_d1・ｓｉｎθ_y）／（２・ｆ₀・ｃｏｓθ_y） …（１５）により第２方向の車速ｖ_yを求める。このような共用化
により、装置構成の経済性が高まる他、送受波器相互の
特性ばらつきに起因した計測誤差や、車両計測点のちら
ばりによる計測誤差が小さくなる。さらに、図１１に示
されるように、信号処理回路は１０、１２及び３８（１
２と同様の構成）で足りるから、第４実施例に比べ電気
回路部分の構成も簡素になる。

【００３０】図１２は、本発明の第６実施例における送
受波器ＴＲのビーム指向性が示されている。この実施例
は、第５実施例における各送受波器を単一のマルチビー
ム送受波器ＴＲにて置換した構成である。このような構
成においては、第２実施例と第５実施例を組み合わせた
効果が得られる。

【００３１】なお、以上の説明では超音波による計測を
例としたが、本発明は他の種類の搬送波による計測にも
適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、路面に対し垂直に送信信号（第１送信信
号）を送波する送受波器を追加し、この送受波器の受波
出力たる第１反射波を利用して散乱反射波たる第２反射
波の受波タイミングを推定するようにしたため、推定し
た受波タイミングを含む期間に受波された成分を第２反
射波として取り出し計測の用に供することが可能にな
る。すなわち、第２反射波の到来時刻が予め判明してい
るから、散乱反射波のレベルが低下していても、目的た
る第２反射波を正確かつ確実に検出できる。このように
して、本構成によれば、路面の冠水等、鏡面反射条件の
成立如何によらず、正確な計測が可能になる。

【００３３】また、本発明の第２の構成によれば、第１
及び第２送信信号の送波及び第１及び第２反射波の受波
を実行する送受波器を単一のデュアルビーム（より一般
にはマルチビーム）送受波器にて実現するようにしたた
め、第１の構成と同様の作用が生じる他、装置構成の集
積度が高まる。

【００３４】本発明の第１の構成によれば、さらに、第
１及び第２送受波器を少なくとも２組設け、そのうち１
組は路面に対し非垂直な第１直線上に、他の１組は路面
に対し非垂直でかつ第１直線と交叉する第２直線上に、
それぞれ配設するようにしたため、複数の方向（例えば
走行方向と左右方向）に関し計測を実行可能になる。特
に、第１直線上の第１送受波器と第２直線上の第１送受
波器を単一の送受波器にて実現した場合、送受波器及び
これに関連する電気回路の個数が少なくて済み、経済的
な装置となる。

【００３５】また、本発明の第１の構成によれば、第１
及び第２送受波器を同一路上高に（例えばいずれも車両
の底部に）配設するようにしたため、第２反射波の受波
タイミングを推定する際、第１及び第２送受波器の位置
関係を事実上考慮する必要がなくなり、装置の処理負担
を軽減できる。

【００３６】さらに、本発明のいずれの構成によって
も、多岐に亘る量を第２反射波に基づき正確に計測する
ことが可能である。例えば、車両の速度は第２送信信号
及び第２反射波の周波数に基づき検出できる。更に、第
１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき路面垂直方
向車速成分（車両振動成分）を検出しておけば、第２送
信信号及び第２反射波の周波数と併用することにより、
路面平行方向車速成分（車両振動成分が除去された真の
車速）を検出できる。また、第１送信信号の送波から第
１反射波の受波までの時間に基づき、あるいは第２反射
波の信号対雑音比が所定値を上回る場合における第２送
信信号の送波から第２反射波の受波までの時間及び第２
送信信号の放射傾度に基づき、車両の高さを検出するこ
とができる。路面垂直方向車速成分を積分することによ
り車両の高さの変化量が得られるから、当該積分の結果
を時系列的に監視することにより車両の高さの変動周期
又は変動振幅を検出できる。加えて、車両の高さを時系
列的に監視することによっても、車両の高さの変動周期
又は変動振幅を検出できる。第２反射波のＳ／Ｎが所定
値を下回る場合には、複数回の送受波により得られる複
数個の第２反射波を累積すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】この実施例における送受波器の位置及びビー
ム指向性を示す側面図である。

【図３】この実施例の動作内容を示すタイミングチャ
ートであり、（ａ）は送波用駆動信号を、（ｂ）は送受
波器ＴＲ１の受波信号を、（ｃ）は送受波器ＴＲ１用の
受波検出ゲート信号を、（ｄ）は路面がドライアスファ
ルトである場合の送受波器ＴＲ２の受波信号を、（ｅ）
は送受波器ＴＲ２用の受波検出ゲート信号を、（ｆ）は
路面が冠水している場合の送受波器ＴＲ２の受波信号
を、それぞれ示す図である。

【図４】車高データに基づき車両の上下振動振幅及び
周期を検出する原理を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の第２実施例に係る装置の要部構成を
示すブロック図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る装置における送受
波器のビーム指向性を示す側面図である。

【図７】本発明の第４実施例に係る装置における送受
波器配置及びビーム指向性を示す斜視図である。

【図８】この実施例における第１方向の送受波器配置
及びビーム指向性を示す側面図である。

【図９】この実施例における第２方向の送受波器配置
及びビーム指向性を示す側面図である。

【図１０】本発明の第５実施例に係る装置における送
受波器配置及びビーム指向性を示す斜視図である。

【図１１】この実施例の装置構成を示すブロック図で
ある。

【図１２】本発明の第６実施例に係る装置における送
受波器のビーム指向性を示す斜視図である。

【図１３】一従来例に係る装置における送受波器配置
及びビーム指向性を示す側面図である。

【図１４】従来の問題点を説明するための側面図であ
る。

【符号の説明】

１０，１２，３８信号処理回路、１４中央演算処理
回路（ＣＰＵ）、２８検波回路、３０レベル比較回
路、３２ＡＮＤゲート、３４周波数計数回路、３６
ＯＲゲート、Ｅ₁〜Ｅ₃ 受波信号、Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ
_2' 受波検出ゲート信号、Ｈ車高、ｖ，ｖ_x，ｖ_y
車速の路面平行方向成分、ｕ車速の路面垂直方向成
分、θ，θ_x，θ_y ビームの放射傾度、Ｔ₁ 送受波
器ＴＲ１に係る受波タイミング、Ｔ₂ 送受波器ＴＲ２
に係る受波タイミングの推定値、ＴＲ１〜ＴＲ３，ＴＲ
１´，ＴＲ送受波器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス変調された第１送信信号を路面に
対し垂直に送波し、路面からの第１反射波を受波する第
１送受波器と、パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射
傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波
器からの送波と同期して送波し、路面からの第２反射波
を受波する第２送受波器と、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間、
第１及び第２送受波器の位置関係、第２送信信号の送波
タイミング並びに第２送信信号の放射傾度に基づき、第
２反射波の受波タイミングを推定する手段と、第２送受波器により受波された信号から、推定した受波
タイミングにて受波された成分を第２反射波として取り
出す手段と、を備え、車両に搭載されることを特徴とする車載計測装
置。
【請求項２】請求項１記載の車載計測装置において、第１及び第２送受波器を少なくとも２組設け、そのうち
１組は路面に対し非垂直な第１直線上に、他の１組は路
面に対し非垂直でかつ第１直線と交叉する第２直線上
に、それぞれ配設したことを特徴とする車載計測装置。
【請求項３】請求項１記載の車載計測装置において、第１送受波器を１個、第２送受波器を少なくとも２個設
け、いずれも路面に対し非垂直な第１直線及び第２直線
の交点に第１送受波器を、第１直線上に第２送受波器の
うち１個を、第２直線上に第２送受波器のうち他の１個
を、それぞれ配設したことを特徴とする車載計測装置。
【請求項４】請求項１乃至３記載の車載計測装置にお
いて、第１送受波器と第２送受波器を同一路上高に配設したこ
とを特徴とする車載計測装置。
【請求項５】パルス変調された第１送信信号を路面に
対し垂直に送波し路面からの第１反射波を受波する一方
で、パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の
放射傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送
受波器からの送波と同期して送波し路面からの第２反射
波を受波する送受波器と、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間、
第２送信信号の送波タイミング及び第２送信信号の放射
傾度の傾きに基づき、第２反射波の受波タイミングを推
定する手段と、第２送信信号の放射方向から受波した信号から、推定し
た受波タイミングにて受波された成分を第２反射波とし
て取り出す手段と、を備え、車両に搭載されることを特徴とする車載計測装
置。
【請求項６】請求項１乃至５記載の車載計測装置にお
いて、第２反射波の信号対雑音比が所定値を下回る場合に、複
数回の送受波により得られる複数個の第２反射波を累積
する手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項７】請求項１乃至５記載の車載計測装置にお
いて、第２送信信号及び第２反射波の周波数に基づき車両の速
度を検出する手段を備えることを特徴とする車載計測装
置。
【請求項８】請求項１乃至５記載の車載計測装置にお
いて、第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき、車両の
速度のうち路面垂直方向成分を検出する手段と、第２送信信号及び第２反射波の周波数並びに検出した路
面垂直方向成分に基づき車両の速度の路面平行方向成分
を検出する手段と、を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項９】請求項１乃至５記載の車載計測装置にお
いて、第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき、車両の
速度のうち路面垂直方向成分を検出する手段と、検出した路面垂直方向成分を時間で積分しその結果を時
系列的に監視することにより車両の高さの変動周期又は
変動振幅を検出する手段と、を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項１０】請求項１乃至５記載の車載計測装置に
おいて、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間に
基づき、車両の高さを検出する手段を備えることを特徴
とする車載計測装置。
【請求項１１】請求項１乃至５記載の車載計測装置に
おいて、第２反射波の信号対雑音比が所定値を上回る場合に、第
２送信信号の送波から第２反射波の受波までの時間及び
第２送信信号の放射傾度に基づき、車両の高さを検出す
る手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項１２】請求項１０又は１１記載の車載計測装
置において、車両の高さを時系列的に監視することによりその変動周
期又は変動振幅を検出する手段を備えることを特徴とす
る車載計測装置。