JPH09159688A - 速度センサおよび経過時間測定システム - Google Patents
速度センサおよび経過時間測定システムInfo
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- JPH09159688A JPH09159688A JP7320627A JP32062795A JPH09159688A JP H09159688 A JPH09159688 A JP H09159688A JP 7320627 A JP7320627 A JP 7320627A JP 32062795 A JP32062795 A JP 32062795A JP H09159688 A JPH09159688 A JP H09159688A
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- speed
- doppler
- electromagnetic wave
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- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドプラ効果を利用した対地速度を測定するた
めの速度センサはその時点での速度を測定するだけで、
二点間を経過するのに要した時間や二点間の最高速度を
求めることはできない。 【解決手段】 二点間の始点と終点にマーカ信号を発生
するための放電管を置く。例えば、放電管に蛍光灯を用
いれば、蛍光灯の明滅毎に電磁波の反射率が変化し、蛍
光灯の明滅周波数により電磁波が強度変調される。これ
をマーカ信号として二点間の始点と終点とを検出する。 【効果】 対地速度とともに二点間の経過時間および最
高速度を測定できるセンサが実現できる。
めの速度センサはその時点での速度を測定するだけで、
二点間を経過するのに要した時間や二点間の最高速度を
求めることはできない。 【解決手段】 二点間の始点と終点にマーカ信号を発生
するための放電管を置く。例えば、放電管に蛍光灯を用
いれば、蛍光灯の明滅毎に電磁波の反射率が変化し、蛍
光灯の明滅周波数により電磁波が強度変調される。これ
をマーカ信号として二点間の始点と終点とを検出する。 【効果】 対地速度とともに二点間の経過時間および最
高速度を測定できるセンサが実現できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スポーツ競技、自
動車レース、その他などで、移動体が通過する区間の経
過時間および速度を測定する方法および装置に関する。
動車レース、その他などで、移動体が通過する区間の経
過時間および速度を測定する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スポーツ競技や自動車レースにドプラ効
果を利用した対地速度を測定するための速度センサが利
用されるようになった。これは、移動体に速度センサを
装着しておき、その速度センサが送信する電磁波と、地
上の反射物に反射した電磁波との周波数差から移動体の
移動速度を求めるものである。
果を利用した対地速度を測定するための速度センサが利
用されるようになった。これは、移動体に速度センサを
装着しておき、その速度センサが送信する電磁波と、地
上の反射物に反射した電磁波との周波数差から移動体の
移動速度を求めるものである。
【0003】この従来例を図11および図12を参照し
て説明する。図11は従来例のドプラ効果を利用した対
地速度を測定するための速度センサの設置概念図であ
る。図12は従来例のドプラ効果を利用した速度計測部
のブロック構成図である。ここでは自動車の対地速度を
測定する例として説明する。図11に示すように、自動
車30の前部に設置されたドプラモジュール40の送信
器TXから発射された電磁波は、路面により反射し、こ
の反射波は受信器RXにより受信される。自動車30は
走行しているのでドプラ効果により、送信器TXから発
射された電磁波の周波数と、受信器RXに受信された反
射波の周波数とでは周波数差が生じる。図12に示す速
度計測部10の周波数差分検出部1では、この周波数差
を検出する。この周波数差をドプラ周波数と呼ぶことに
する。
て説明する。図11は従来例のドプラ効果を利用した対
地速度を測定するための速度センサの設置概念図であ
る。図12は従来例のドプラ効果を利用した速度計測部
のブロック構成図である。ここでは自動車の対地速度を
測定する例として説明する。図11に示すように、自動
車30の前部に設置されたドプラモジュール40の送信
器TXから発射された電磁波は、路面により反射し、こ
の反射波は受信器RXにより受信される。自動車30は
走行しているのでドプラ効果により、送信器TXから発
射された電磁波の周波数と、受信器RXに受信された反
射波の周波数とでは周波数差が生じる。図12に示す速
度計測部10の周波数差分検出部1では、この周波数差
を検出する。この周波数差をドプラ周波数と呼ぶことに
する。
【0004】周波数差分検出部1により得られたドプラ
周波数を周波数/電圧変換部2により電圧値に変換す
る。運転席に備えられた表示部4には、この電圧値にし
たがって速度を表示するメータを設けておくことによ
り、自動車30の対地速度を表示部4に表示させること
ができる。図13は、図11に示した対地速度を測定す
るための速度センサを搭載した自動車を上から見た概念
図である。
周波数を周波数/電圧変換部2により電圧値に変換す
る。運転席に備えられた表示部4には、この電圧値にし
たがって速度を表示するメータを設けておくことによ
り、自動車30の対地速度を表示部4に表示させること
ができる。図13は、図11に示した対地速度を測定す
るための速度センサを搭載した自動車を上から見た概念
図である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、このドプ
ラ効果を利用した対地速度を測定するための速度センサ
を用いて、一定区間内を自動車が走行する間の最高速度
を求めることを試みた。区間の始点と終点に目印のポー
ルを立て、運転手あるいは同乗者は始点のポールを通過
してから終点のポールを通過するまでの間に、表示部に
表示される最高速度を読み取ることにして行った。ある
いは、図12に示した周波数/電圧変換部2の後段に最
大値保持手段を設け、運転手あるいは同乗者は始点のポ
ールを通過した時点で最大値保持手段を起動させ、終点
のポールを通過した時点で最大値保持手段を停止させる
操作を行うことにして行った。
ラ効果を利用した対地速度を測定するための速度センサ
を用いて、一定区間内を自動車が走行する間の最高速度
を求めることを試みた。区間の始点と終点に目印のポー
ルを立て、運転手あるいは同乗者は始点のポールを通過
してから終点のポールを通過するまでの間に、表示部に
表示される最高速度を読み取ることにして行った。ある
いは、図12に示した周波数/電圧変換部2の後段に最
大値保持手段を設け、運転手あるいは同乗者は始点のポ
ールを通過した時点で最大値保持手段を起動させ、終点
のポールを通過した時点で最大値保持手段を停止させる
操作を行うことにして行った。
【0006】しかし、自動車の速度が速くなればなるほ
ど、運転手あるいは同乗者による最高速度の読み取り、
あるいは手動による最大値保持手段の起動または停止操
作は困難になり、特に、短い区間での測定は不可能な状
態に陥った。
ど、運転手あるいは同乗者による最高速度の読み取り、
あるいは手動による最大値保持手段の起動または停止操
作は困難になり、特に、短い区間での測定は不可能な状
態に陥った。
【0007】また、目印のポールをセンサにより感知
し、最大値保持手段を起動または停止させることも考え
たが、ドプラ効果による対地センサの他に、もう一つ別
のセンサを設けることは、ハードウェアの小型化および
装置の低コスト化の観点から好ましくない。
し、最大値保持手段を起動または停止させることも考え
たが、ドプラ効果による対地センサの他に、もう一つ別
のセンサを設けることは、ハードウェアの小型化および
装置の低コスト化の観点から好ましくない。
【0008】同時に、区間内を被測定物が通過するのに
要する時間の測定も行ったが、この測定には、ストップ
ウォッチを用いて始点通過から終点通過までの時間を手
動により測定した。しかし、この手動による測定も被測
定物の速度が速くなればなるほど誤差が大きく測定困難
な状態に陥った。また、走行テストのように繰り返し行
われる測定では、ストップウォッチによる計測は煩雑で
ある。
要する時間の測定も行ったが、この測定には、ストップ
ウォッチを用いて始点通過から終点通過までの時間を手
動により測定した。しかし、この手動による測定も被測
定物の速度が速くなればなるほど誤差が大きく測定困難
な状態に陥った。また、走行テストのように繰り返し行
われる測定では、ストップウォッチによる計測は煩雑で
ある。
【0009】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、対地速度とともに特定区間内の通過時間および
最高速度を測定することができる速度センサを提供する
ことを目的とする。本発明は、対地速度とともに特定区
間内の通過時間および最高速度の測定を行うことができ
るにもかかわらずハードウェアを小型化できる速度セン
サおよび経過時間測定システムを提供することを目的と
する。本発明は、対地速度とともに特定区間内の通過時
間および最高速度の測定を行うことができるにもかかわ
らず装置コストを低くすることができる速度センサおよ
び経過時間測定システムを提供することを目的とする。
本発明は、計測員を要せず計測を無人化することができ
る速度センサおよび経過時間測定システムを提供するこ
とを目的とする。
であり、対地速度とともに特定区間内の通過時間および
最高速度を測定することができる速度センサを提供する
ことを目的とする。本発明は、対地速度とともに特定区
間内の通過時間および最高速度の測定を行うことができ
るにもかかわらずハードウェアを小型化できる速度セン
サおよび経過時間測定システムを提供することを目的と
する。本発明は、対地速度とともに特定区間内の通過時
間および最高速度の測定を行うことができるにもかかわ
らず装置コストを低くすることができる速度センサおよ
び経過時間測定システムを提供することを目的とする。
本発明は、計測員を要せず計測を無人化することができ
る速度センサおよび経過時間測定システムを提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は速
度センサであって、電磁波を送信する手段と、その電磁
波の反射波を受信する手段と、送信電磁波の周波数と受
信電磁波の周波数との差からドプラ周波数を検出する手
段とを備えた速度センサである。本発明の特徴とすると
ころは、前記ドプラ周波数の帯域に設定されたマーカ信
号周波数を抽出するマーカ抽出手段を含むところにあ
る。
度センサであって、電磁波を送信する手段と、その電磁
波の反射波を受信する手段と、送信電磁波の周波数と受
信電磁波の周波数との差からドプラ周波数を検出する手
段とを備えた速度センサである。本発明の特徴とすると
ころは、前記ドプラ周波数の帯域に設定されたマーカ信
号周波数を抽出するマーカ抽出手段を含むところにあ
る。
【0011】例えば、特定区間内の始点および終点の位
置にマーカ信号の発生源を設置しておき、始点では時計
のスタート信号を発生させ、終点では時計のストップ信
号を発生させることにより、この二つの地点間を通過す
る時間を測定することができる。このためには、前記マ
ーカ信号が検出されている経過時間を測定する計時手段
を備えることが望ましい。
置にマーカ信号の発生源を設置しておき、始点では時計
のスタート信号を発生させ、終点では時計のストップ信
号を発生させることにより、この二つの地点間を通過す
る時間を測定することができる。このためには、前記マ
ーカ信号が検出されている経過時間を測定する計時手段
を備えることが望ましい。
【0012】マーカ信号の発生源の一例として、蛍光灯
を用いることが考えられる。これは、蛍光灯が点灯して
いるときは、蛍光管内部のガスがイオン化し、あたかも
地球を取り巻く電離層のような働きをするために、電磁
波の反射率が高くなることを利用する。すなわち、蛍光
灯を交流電源を用いて点灯させれば、蛍光灯はその電源
周波数にしたがって明滅を繰り返し、点灯状態では電磁
波を高い反射率で反射し、消灯状態では電磁波を低い反
射率で反射する。このために、速度センサから発射され
た電磁波の反射波には、電源周波数と同じ周波数の強度
変調が加えられる。この強度変調成分をマーカ信号とし
て用いればよい。
を用いることが考えられる。これは、蛍光灯が点灯して
いるときは、蛍光管内部のガスがイオン化し、あたかも
地球を取り巻く電離層のような働きをするために、電磁
波の反射率が高くなることを利用する。すなわち、蛍光
灯を交流電源を用いて点灯させれば、蛍光灯はその電源
周波数にしたがって明滅を繰り返し、点灯状態では電磁
波を高い反射率で反射し、消灯状態では電磁波を低い反
射率で反射する。このために、速度センサから発射され
た電磁波の反射波には、電源周波数と同じ周波数の強度
変調が加えられる。この強度変調成分をマーカ信号とし
て用いればよい。
【0013】本発明では、前記マーカ信号の周波数は商
用電源周波数の2倍(100Hzまたは120Hz)で
あることが望ましいとしている。これは、例えば、蛍光
灯をマーカ信号の発生源に用いた場合に、その電源とし
て商用電源を用いれば、1Hzあたりに蛍光灯は2回点
灯する。すなわち、商用電源周波数(50Hzまたは6
0Hz)の2倍(100Hzまたは120Hz)で蛍光
灯は点灯する。このため、マーカ信号の周波数を商用電
源周波数の2倍とすれば、どこでもすぐに手に入れるこ
とができる蛍光灯をマーカ信号の発生源として用いるこ
とができる。
用電源周波数の2倍(100Hzまたは120Hz)で
あることが望ましいとしている。これは、例えば、蛍光
灯をマーカ信号の発生源に用いた場合に、その電源とし
て商用電源を用いれば、1Hzあたりに蛍光灯は2回点
灯する。すなわち、商用電源周波数(50Hzまたは6
0Hz)の2倍(100Hzまたは120Hz)で蛍光
灯は点灯する。このため、マーカ信号の周波数を商用電
源周波数の2倍とすれば、どこでもすぐに手に入れるこ
とができる蛍光灯をマーカ信号の発生源として用いるこ
とができる。
【0014】また、前記マーカ信号の周波数は計測され
る速度に対応するドプラ周波数と重なることがないよう
に設定されることが望ましい。そのためにもマーカ信号
の周波数は商用電源周波数の2倍(100Hzまたは1
20Hz)とすることがよい。その理由は、商用電源周
波数の2倍(100Hzまたは120Hz)のドプラ周
波数は、計算によれば、時速5km/h程度の速度のと
きのドプラ周波数である。本発明装置は、主に自動車な
どの高速で移動する被測定物を測定するために開発され
たものであるから、マーカ信号の周波数が例えば、商用
電源周波数の2倍(100Hzまたは120Hz)であ
れば、ほとんどドプラ周波数と重なることは回避でき
る。
る速度に対応するドプラ周波数と重なることがないよう
に設定されることが望ましい。そのためにもマーカ信号
の周波数は商用電源周波数の2倍(100Hzまたは1
20Hz)とすることがよい。その理由は、商用電源周
波数の2倍(100Hzまたは120Hz)のドプラ周
波数は、計算によれば、時速5km/h程度の速度のと
きのドプラ周波数である。本発明装置は、主に自動車な
どの高速で移動する被測定物を測定するために開発され
たものであるから、マーカ信号の周波数が例えば、商用
電源周波数の2倍(100Hzまたは120Hz)であ
れば、ほとんどドプラ周波数と重なることは回避でき
る。
【0015】別の発想として、被測定物の移動速度の上
限値以上の速度に相当するドプラ周波数以上の周波数を
マーカ信号の発生源の周波数とすることによって、マー
カ信号の周波数とドプラ周波数とが重なることを回避す
るようにしてもよい。
限値以上の速度に相当するドプラ周波数以上の周波数を
マーカ信号の発生源の周波数とすることによって、マー
カ信号の周波数とドプラ周波数とが重なることを回避す
るようにしてもよい。
【0016】本発明の第二の観点は経過時間測定システ
ムであって、その特徴とするところは、移動体に装着す
る前記速度センサと、前記マーカ周波数で断続する電源
を供給し経過時間を測定するコースの始点および終点に
それぞれ設置され前記コースを照射する放電管とを備え
たところにある。本発明の経過時間測定システムは、例
えば放電管に蛍光灯を用いることにより、簡単に実現す
ることができる。ただし、前記マーカ信号の周波数は商
用電源周波数の2倍(100Hzまたは120Hz)で
あり、前記放電管が商用電源により点灯されることが望
ましい。その理由は前述したとおりである。
ムであって、その特徴とするところは、移動体に装着す
る前記速度センサと、前記マーカ周波数で断続する電源
を供給し経過時間を測定するコースの始点および終点に
それぞれ設置され前記コースを照射する放電管とを備え
たところにある。本発明の経過時間測定システムは、例
えば放電管に蛍光灯を用いることにより、簡単に実現す
ることができる。ただし、前記マーカ信号の周波数は商
用電源周波数の2倍(100Hzまたは120Hz)で
あり、前記放電管が商用電源により点灯されることが望
ましい。その理由は前述したとおりである。
【0017】あるいは、前記マーカ信号の周波数が計測
される速度に対応するドプラ周波数と重ならないように
設定された別電源を設け、前記放電管にその別電源の出
力を供給するようにしてもよい。
される速度に対応するドプラ周波数と重ならないように
設定された別電源を設け、前記放電管にその別電源の出
力を供給するようにしてもよい。
【0018】例えば、本発明の適用を高速の被測定物に
限らず、マラソンランナのような比較的低速の被測定物
に適用した場合には、そのドプラ周波数が100Hz付
近になることがある。この場合には、商用電源周波数に
より点灯する蛍光灯を用いると、マーカ信号の周波数と
ドプラ周波数とが重なる可能性がある。このようなとき
には、例えば、1KHz程度の周波数を有する別電源を
設け、蛍光灯などの放電管を点灯させればよい。
限らず、マラソンランナのような比較的低速の被測定物
に適用した場合には、そのドプラ周波数が100Hz付
近になることがある。この場合には、商用電源周波数に
より点灯する蛍光灯を用いると、マーカ信号の周波数と
ドプラ周波数とが重なる可能性がある。このようなとき
には、例えば、1KHz程度の周波数を有する別電源を
設け、蛍光灯などの放電管を点灯させればよい。
【0019】
【0020】
【実施例】本発明の実施の形態を図1および図2を参照
して説明する。図1は本発明第一実施例の全体構成図で
ある。図2は本発明実施例の速度計測部のブロック構成
図である。
して説明する。図1は本発明第一実施例の全体構成図で
ある。図2は本発明実施例の速度計測部のブロック構成
図である。
【0021】本発明は、電磁波を送信する手段としての
送信器TXと、その電磁波の反射波を受信する手段とし
ての受信器RXとを一つの筐体に構成したドプラモジュ
ール40と、送信電磁波の周波数と受信電磁波の周波数
との差からドプラ周波数を検出する手段としての周波数
差分検出部1とを備えた速度センサである。
送信器TXと、その電磁波の反射波を受信する手段とし
ての受信器RXとを一つの筐体に構成したドプラモジュ
ール40と、送信電磁波の周波数と受信電磁波の周波数
との差からドプラ周波数を検出する手段としての周波数
差分検出部1とを備えた速度センサである。
【0022】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記ドプラ周波数の帯域に設定されたマーカ信号周波数を
抽出するマーカ抽出手段としてのバンドパスフィルタ5
を含むところにある。前記マーカ信号が検出されている
経過時間を測定する計時手段としてのクロック発生部7
およびタイムカウンタ8を備えている。
記ドプラ周波数の帯域に設定されたマーカ信号周波数を
抽出するマーカ抽出手段としてのバンドパスフィルタ5
を含むところにある。前記マーカ信号が検出されている
経過時間を測定する計時手段としてのクロック発生部7
およびタイムカウンタ8を備えている。
【0023】ドプラ周波数と自動車30の対地速度との
関係は、表1に示すとおりである。なお、送信器TXか
ら発射される電磁波の周波数は10GHzとした。
関係は、表1に示すとおりである。なお、送信器TXか
ら発射される電磁波の周波数は10GHzとした。
【0024】
【表1】 (第一実施例)本発明第一実施例を図1ないし図4を参
照して説明する。図1は、自動車30を上から見た状態
を示している。この自動車30の側面図は図11と同じ
である。矢印は進行方向を示し、路肩には蛍光灯20お
よび21が配置されている。蛍光灯20および21は、
送信器TXからの電磁波が反射できる位置であれば、路
上に蛍光管を上に向けて平面的に設置してもよいし、ま
たは、蛍光管が路上を照明できるように立てて設置して
もよい。
照して説明する。図1は、自動車30を上から見た状態
を示している。この自動車30の側面図は図11と同じ
である。矢印は進行方向を示し、路肩には蛍光灯20お
よび21が配置されている。蛍光灯20および21は、
送信器TXからの電磁波が反射できる位置であれば、路
上に蛍光管を上に向けて平面的に設置してもよいし、ま
たは、蛍光管が路上を照明できるように立てて設置して
もよい。
【0025】自動車30の前部に取り付けられたドプラ
モジュール40の送信器TXからは電磁波が路面に照射
されている。その反射波はドプラモジュール40の受信
器RXにより受信される。従来例で既に説明したよう
に、自動車30が走行しているときには、ドプラ効果に
より送信器TXから路面に照射されている電磁波の周波
数と、その反射波の周波数とでは若干の周波数差が生じ
る。図2に示す周波数差分検出部1では、その周波数差
を検出する。この周波数差をドプラ周波数と呼ぶこと
は、既に述べたとおりである。周波数差分検出部1によ
り得られたドプラ周波数を周波数/電圧変換部2により
電圧値に変換する。表示部4には、この電圧値にしたが
って速度を表示するメータを設けておくことにより、自
動車30の対地速度を表示部4に表示させることができ
る。
モジュール40の送信器TXからは電磁波が路面に照射
されている。その反射波はドプラモジュール40の受信
器RXにより受信される。従来例で既に説明したよう
に、自動車30が走行しているときには、ドプラ効果に
より送信器TXから路面に照射されている電磁波の周波
数と、その反射波の周波数とでは若干の周波数差が生じ
る。図2に示す周波数差分検出部1では、その周波数差
を検出する。この周波数差をドプラ周波数と呼ぶこと
は、既に述べたとおりである。周波数差分検出部1によ
り得られたドプラ周波数を周波数/電圧変換部2により
電圧値に変換する。表示部4には、この電圧値にしたが
って速度を表示するメータを設けておくことにより、自
動車30の対地速度を表示部4に表示させることができ
る。
【0026】図3は受信器RXが受信する反射波の信号
強度を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸に信号強
度をとる。路面の凹凸による信号強度の変化および自動
車30の揺れにより信号強度の変化はここではないもの
とした。
強度を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸に信号強
度をとる。路面の凹凸による信号強度の変化および自動
車30の揺れにより信号強度の変化はここではないもの
とした。
【0027】送信器TXの電磁波が蛍光灯20または2
1に照射されたとき、蛍光灯20または21が点灯状態
にあれば、蛍光管内部のガスはイオン化されており、あ
たかも地球を取り巻く電離層のような働きをして電磁波
を効率よく反射させる。逆に、蛍光灯20または21が
消灯状態にあれば、蛍光管内部のガスはイオン化されて
おらず、電磁波の反射率は点灯時と比較して低下する。
したがって、蛍光灯20および21を50Hzの商用電
源周波数を用いて100Hzの周波数で点灯させれば、
電磁波の反射率もまた100Hzの周期で変化する。こ
れにより、送信器TXから蛍光灯20または21に照射
された電磁波は100Hzの周波数で強度変調を受ける
ことになる。図4は蛍光灯20または21を配置したと
きの受信器RXが受信する反射波に含まれるマーカ信号
の周波数成分の信号強度を示す図である。横軸に時間を
とり、縦軸に信号強度をとる。路面の凹凸による信号強
度の変化および自動車30の揺れにより信号強度の変化
はここでは考えないものとした。図2に示したバンドパ
スフィルタ5により、この100Hzのマーカ信号の周
波数成分を抽出することにより、蛍光灯20および21
の存在を検出することができる。
1に照射されたとき、蛍光灯20または21が点灯状態
にあれば、蛍光管内部のガスはイオン化されており、あ
たかも地球を取り巻く電離層のような働きをして電磁波
を効率よく反射させる。逆に、蛍光灯20または21が
消灯状態にあれば、蛍光管内部のガスはイオン化されて
おらず、電磁波の反射率は点灯時と比較して低下する。
したがって、蛍光灯20および21を50Hzの商用電
源周波数を用いて100Hzの周波数で点灯させれば、
電磁波の反射率もまた100Hzの周期で変化する。こ
れにより、送信器TXから蛍光灯20または21に照射
された電磁波は100Hzの周波数で強度変調を受ける
ことになる。図4は蛍光灯20または21を配置したと
きの受信器RXが受信する反射波に含まれるマーカ信号
の周波数成分の信号強度を示す図である。横軸に時間を
とり、縦軸に信号強度をとる。路面の凹凸による信号強
度の変化および自動車30の揺れにより信号強度の変化
はここでは考えないものとした。図2に示したバンドパ
スフィルタ5により、この100Hzのマーカ信号の周
波数成分を抽出することにより、蛍光灯20および21
の存在を検出することができる。
【0028】本発明では、このような原理にしたがっ
て、蛍光灯20または21の位置を検出することによ
り、これをマーカ信号として二点間を通過する時間を測
定することができるようにした。図1では、走行コース
の路肩に蛍光灯20および21を測定区間の始点および
終点に配置している。
て、蛍光灯20または21の位置を検出することによ
り、これをマーカ信号として二点間を通過する時間を測
定することができるようにした。図1では、走行コース
の路肩に蛍光灯20および21を測定区間の始点および
終点に配置している。
【0029】図2に示すスタート/ストップ信号生成部
6では、最初に検出された100Hzのマーカ信号をス
タート信号とし、二回目に検出された100Hzのマー
カ信号をストップ信号とし、クロック発生部7が発生す
るクロックをカウントするタイムカウンタ8をスタート
信号により起動し、ストップ信号により停止させること
により、その間の時間を測定することができる。さら
に、最大値保持部3をスタート信号により起動し、スト
ップ信号により停止させることにより、その間の最大値
速度を表示部4に表示させることができる。
6では、最初に検出された100Hzのマーカ信号をス
タート信号とし、二回目に検出された100Hzのマー
カ信号をストップ信号とし、クロック発生部7が発生す
るクロックをカウントするタイムカウンタ8をスタート
信号により起動し、ストップ信号により停止させること
により、その間の時間を測定することができる。さら
に、最大値保持部3をスタート信号により起動し、スト
ップ信号により停止させることにより、その間の最大値
速度を表示部4に表示させることができる。
【0030】図4に示すように、自動車30が蛍光灯2
0または21に接近するにしたがってマーカ信号の強度
は徐々に上昇し、自動車30が蛍光灯20または21を
通過した瞬間にマーカ信号の強度は急激に低下する。本
発明実施例では、この現象に着目し、スタート/ストッ
プ信号生成部6にマーカ信号の強度がピークレベルから
急激に低下する位置を検出する手段を設け、この位置を
スタート信号またはストップ信号の発生位置とすること
により区間tを定めることにした。これにより、スター
ト位置およびストップ位置の繰り返し誤差をなくすこと
ができる。
0または21に接近するにしたがってマーカ信号の強度
は徐々に上昇し、自動車30が蛍光灯20または21を
通過した瞬間にマーカ信号の強度は急激に低下する。本
発明実施例では、この現象に着目し、スタート/ストッ
プ信号生成部6にマーカ信号の強度がピークレベルから
急激に低下する位置を検出する手段を設け、この位置を
スタート信号またはストップ信号の発生位置とすること
により区間tを定めることにした。これにより、スター
ト位置およびストップ位置の繰り返し誤差をなくすこと
ができる。
【0031】(第二実施例)本発明第三実施例を図5な
いし図9を参照して説明する。図5は自動車30の揺れ
による測定速度の変化を示す図である。横軸に時間をと
り、縦軸に測定速度をとる。自動車30の揺れにしたが
って、ドプラモジュール40と電磁波が到達する路面と
の距離は変化する。したがって、図5に示すように、測
定速度も揺れにしたがって変化を受ける。本発明第二実
施例は、この自動車30の揺れによる測定速度の変化を
補償するものである。
いし図9を参照して説明する。図5は自動車30の揺れ
による測定速度の変化を示す図である。横軸に時間をと
り、縦軸に測定速度をとる。自動車30の揺れにしたが
って、ドプラモジュール40と電磁波が到達する路面と
の距離は変化する。したがって、図5に示すように、測
定速度も揺れにしたがって変化を受ける。本発明第二実
施例は、この自動車30の揺れによる測定速度の変化を
補償するものである。
【0032】図6は本発明第二実施例の構成図である
が、本発明第二実施例では、自動車30の前後にそれぞ
れドプラモジュール40および41を備えている。測定
速度に影響を及ぼす揺れは、自動車30の前後方向の揺
れであり、自動車30の前部が持ち上がったときには、
後部は下がり、後部が持ち上がったときには、前部は下
がる。このように相反する揺れの位置にそれぞれドプラ
モジュール40および41を設置することにより、揺れ
の影響を相殺することができる。
が、本発明第二実施例では、自動車30の前後にそれぞ
れドプラモジュール40および41を備えている。測定
速度に影響を及ぼす揺れは、自動車30の前後方向の揺
れであり、自動車30の前部が持ち上がったときには、
後部は下がり、後部が持ち上がったときには、前部は下
がる。このように相反する揺れの位置にそれぞれドプラ
モジュール40および41を設置することにより、揺れ
の影響を相殺することができる。
【0033】この原理を図7を参照してさらに詳細に説
明する。図7はドプラモジュール41および40の反射
波aおよびbと路面と対地速度vとの関係を概念的に示
した図である。反射波aおよびb、対地速度vはそれぞ
れベクトルとして示した。αはドプラモジュール40お
よび41の反射波aおよびbのなす角度である。α1は
ドプラモジュール41の反射波aの鉛直方向からのなす
角度であり、α2はドプラモジュール40の反射波bの
鉛直方向からのなす角度である。
明する。図7はドプラモジュール41および40の反射
波aおよびbと路面と対地速度vとの関係を概念的に示
した図である。反射波aおよびb、対地速度vはそれぞ
れベクトルとして示した。αはドプラモジュール40お
よび41の反射波aおよびbのなす角度である。α1は
ドプラモジュール41の反射波aの鉛直方向からのなす
角度であり、α2はドプラモジュール40の反射波bの
鉛直方向からのなす角度である。
【0034】まず、 v=a・cosα1 v=b・cosα2 である。ここで、 α1+α2=α であるから、 cos-1(v/a)+cos-1(v/b)=α となる。ここで公式 cos-1x+cos-1y=cos-1〔x・y−√(1−
x2 )・√(1−y2 )〕 から、 cos-1〔(v2 /(a・b))−√(1−(v2 /a
2 ))・√(1−(v2 /b2 ))〕=α となる。よって、 cosα=(v2 /(a・b))−√(1−(v2 /a
2 ))・√(1−(v2 /b2 ))〕 となり、 a・b・cosα=v2 −√〔(a2 −v2 )・(b2
−v2 )〕 となる。ここで両辺を二乗して、 (v2 −a・b・cosα)2 =(a2 −v2 )・(b
2 −v2 ) となり、これを展開すると、 v4 −2・a・b・cosα・v2 +a2 ・b2 ・co
s2 α=a2 ・b2 −(a2 +b2 )・v2 +v4 となる。これを整理すると、 (a2 +b2 −2・a・b・cosα)・v2=a2 ・
b2 ・(1−cos2 α) となる。したがって、 v=±√〔(a2 ・b2 ・(1−cos2 α))/(a
2 +b2 −2・a・b・cosα)〕 となる。よって、角度α、α1、α2に関係なく対地速
度vを求めることができる。
x2 )・√(1−y2 )〕 から、 cos-1〔(v2 /(a・b))−√(1−(v2 /a
2 ))・√(1−(v2 /b2 ))〕=α となる。よって、 cosα=(v2 /(a・b))−√(1−(v2 /a
2 ))・√(1−(v2 /b2 ))〕 となり、 a・b・cosα=v2 −√〔(a2 −v2 )・(b2
−v2 )〕 となる。ここで両辺を二乗して、 (v2 −a・b・cosα)2 =(a2 −v2 )・(b
2 −v2 ) となり、これを展開すると、 v4 −2・a・b・cosα・v2 +a2 ・b2 ・co
s2 α=a2 ・b2 −(a2 +b2 )・v2 +v4 となる。これを整理すると、 (a2 +b2 −2・a・b・cosα)・v2=a2 ・
b2 ・(1−cos2 α) となる。したがって、 v=±√〔(a2 ・b2 ・(1−cos2 α))/(a
2 +b2 −2・a・b・cosα)〕 となる。よって、角度α、α1、α2に関係なく対地速
度vを求めることができる。
【0035】図8は本発明第二実施例の速度計測部10
のブロック構成図である。ドプラモジュール40の送信
器TXおよび受信器RXの周波数差分は周波数差分検出
部11 により検出され、ドプラモジュール41の送信器
TXおよび受信器RXの周波数差分は周波数差分検出部
12 により検出される。図9は補正演算部13の動作を
示すフローチャートである。電源が投入されてスタート
リセットが行われると(S1)、周波数差分検出部11
から対地速度情報が補正演算部13に入力され(S
2)、周波数差分検出部12 から対地速度情報が補正演
算部13に入力され(S3)、双方の対地速度情報がそ
ろったら(S4)、前述した補正演算が行われ(S
5)、補正値が出力される(S6)。S2とS3の順序
は入れ替わっても同様に説明できる。
のブロック構成図である。ドプラモジュール40の送信
器TXおよび受信器RXの周波数差分は周波数差分検出
部11 により検出され、ドプラモジュール41の送信器
TXおよび受信器RXの周波数差分は周波数差分検出部
12 により検出される。図9は補正演算部13の動作を
示すフローチャートである。電源が投入されてスタート
リセットが行われると(S1)、周波数差分検出部11
から対地速度情報が補正演算部13に入力され(S
2)、周波数差分検出部12 から対地速度情報が補正演
算部13に入力され(S3)、双方の対地速度情報がそ
ろったら(S4)、前述した補正演算が行われ(S
5)、補正値が出力される(S6)。S2とS3の順序
は入れ替わっても同様に説明できる。
【0036】本発明第二実施例において、蛍光灯20お
よび21によるマーカ信号の検出は自動車30の前部に
設置したドプラモジュール40でのみ検出するようにし
た。これにより、自動車30の後部に設置したドプラモ
ジュール41がマーカ信号を検出することによる誤計測
を回避した。すなわち、ドプラモジュール41は揺れに
よる測定速度の乱れを補正するためだけに用い、区間の
計測には本発明第一実施例で説明したものと同様に、ド
プラモジュール40のみを用いた。
よび21によるマーカ信号の検出は自動車30の前部に
設置したドプラモジュール40でのみ検出するようにし
た。これにより、自動車30の後部に設置したドプラモ
ジュール41がマーカ信号を検出することによる誤計測
を回避した。すなわち、ドプラモジュール41は揺れに
よる測定速度の乱れを補正するためだけに用い、区間の
計測には本発明第一実施例で説明したものと同様に、ド
プラモジュール40のみを用いた。
【0037】(第三実施例)本発明第三実施例を図10
を参照して説明する。図10は本発明第三実施例のマー
カ信号の発生源のブロック構成図である。本発明第一お
よび第二実施例では、自動車に用いる速度センサとして
説明したが、この速度センサを小型軽量に構成し、他の
用途に用いることもできる。例えば、スキーまたはスキ
ー選手に速度センサを装着し、その対地速度、区間最高
速度、区間通過時間などを測定することもできる。ある
いは、マラソンランナに速度センサを装着し、その対地
速度、区間最高速度、区間通過時間などを測定すること
もできる。繰り返し行われるトレーニングにおいて、計
測員を要せず計測を無人化することができることは有用
である。
を参照して説明する。図10は本発明第三実施例のマー
カ信号の発生源のブロック構成図である。本発明第一お
よび第二実施例では、自動車に用いる速度センサとして
説明したが、この速度センサを小型軽量に構成し、他の
用途に用いることもできる。例えば、スキーまたはスキ
ー選手に速度センサを装着し、その対地速度、区間最高
速度、区間通過時間などを測定することもできる。ある
いは、マラソンランナに速度センサを装着し、その対地
速度、区間最高速度、区間通過時間などを測定すること
もできる。繰り返し行われるトレーニングにおいて、計
測員を要せず計測を無人化することができることは有用
である。
【0038】このように、本発明第三実施例は、比較的
低速の被測定物に本発明の速度センサを備える場合に用
いるマーカ信号の発生源の実施例である。本発明第三実
施例では、商用電源56とは別に、1KHzの電源周波
数の電源50を設ける。電源50の出力を電力増幅器5
2により増幅し、これにより蛍光灯20を点灯させる。
電源周波数が1KHzであれば、蛍光灯20は2KHz
で点灯する。〔表1〕によれば、2KHzのドプラ周波
数は被測定物が108Km/hで移動する場合のドプラ
周波数に相当する。
低速の被測定物に本発明の速度センサを備える場合に用
いるマーカ信号の発生源の実施例である。本発明第三実
施例では、商用電源56とは別に、1KHzの電源周波
数の電源50を設ける。電源50の出力を電力増幅器5
2により増幅し、これにより蛍光灯20を点灯させる。
電源周波数が1KHzであれば、蛍光灯20は2KHz
で点灯する。〔表1〕によれば、2KHzのドプラ周波
数は被測定物が108Km/hで移動する場合のドプラ
周波数に相当する。
【0039】本発明第三実施例では、例えば、マラソン
ランナのような比較的低速の被測定物を想定している。
マラソンランナの移動速度が5Km/h程度とすれば、
50Hzの商用電源により100Hzで蛍光灯20が点
灯した場合には、ドプラ周波数とマーカ信号の周波数と
が重なる可能性があるが、2KHzで蛍光灯20が点灯
すれば、ドプラ周波数とマーカ信号の周波数とが重なる
可能性はなくなる。電力増幅器52は、商用電源56に
より電源回路54を介して駆動される。
ランナのような比較的低速の被測定物を想定している。
マラソンランナの移動速度が5Km/h程度とすれば、
50Hzの商用電源により100Hzで蛍光灯20が点
灯した場合には、ドプラ周波数とマーカ信号の周波数と
が重なる可能性があるが、2KHzで蛍光灯20が点灯
すれば、ドプラ周波数とマーカ信号の周波数とが重なる
可能性はなくなる。電力増幅器52は、商用電源56に
より電源回路54を介して駆動される。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
速度センサを用いて対地速度とともに特定区間内の通過
時間および最高速度を測定することができる。本発明に
よれば、対地速度とともに特定区間内の通過時間および
最高速度の測定を行うことができるにもかかわらずハー
ドウェアを小型化できる。さらに、装置コストを低くす
ることができる。また、計測員を要せず計測を無人化す
ることができる。
速度センサを用いて対地速度とともに特定区間内の通過
時間および最高速度を測定することができる。本発明に
よれば、対地速度とともに特定区間内の通過時間および
最高速度の測定を行うことができるにもかかわらずハー
ドウェアを小型化できる。さらに、装置コストを低くす
ることができる。また、計測員を要せず計測を無人化す
ることができる。
【図1】本発明第一実施例の全体構成図。
【図2】本発明実施例の速度計測部のブロック構成図。
【図3】受信器が受信する反射波の信号強度を示す図。
【図4】蛍光灯を配置したときの受信器が受信する反射
波のマーカ信号の周波数成分の信号強度を示す図。
波のマーカ信号の周波数成分の信号強度を示す図。
【図5】自動車の揺れによる測定速度の変化を示す図。
【図6】本発明第二実施例の構成図。
【図7】ドプラモジュールの反射波と路面と対地速度と
の関係を概念的に示した図。
の関係を概念的に示した図。
【図8】本発明第二実施例の速度計測部のブロック構成
図。
図。
【図9】補正演算部の動作を示すフローチャート。
【図10】本発明第三実施例のマーカ信号の発生源のブ
ロック構成図。
ロック構成図。
【図11】従来例のドプラ効果を利用した対地速度を測
定するための速度センサの設置概念図。
定するための速度センサの設置概念図。
【図12】従来例のドプラ効果を利用した速度計測部の
ブロック構成図。
ブロック構成図。
【図13】対地速度を測定するための速度センサを搭載
した自動車を上から見た概念図。
した自動車を上から見た概念図。
1、11 、12 周波数差分検出部 2 周波数/電圧変換部 3 最大値保持部 4 表示部 5 バンドパスフィルタ 6 スタート/ストップ信号生成部 7 クロック発生部 8 タイムカウンタ 10 速度計測部 13 補正演算部 20、21 蛍光灯 30 自動車 40、41 ドプラモジュール 50 電源 52 電力増幅器 54 電源回路 56 商用電源 TX 送信器 RX 受信器
Claims (7)
- 【請求項1】 電磁波を送信する手段と、その電磁波の
反射波を受信する手段と、送信電磁波の周波数と受信電
磁波の周波数との差からドプラ周波数を検出する手段と
を備えた速度センサにおいて、 前記ドプラ周波数の帯域に設定されたマーカ信号周波数
を抽出するマーカ抽出手段を含むことを特徴とする速度
センサ。 - 【請求項2】 前記マーカ信号が検出されている経過時
間を測定する計時手段を備えた請求項1記載の速度セン
サ。 - 【請求項3】 前記マーカ信号の周波数は商用電源周波
数の2倍(100Hzまたは120Hz)である請求項
2記載の速度センサ。 - 【請求項4】 前記マーカ信号の周波数は計測される速
度に対応するドプラ周波数と重なることがないように設
定される請求項2記載の速度センサ。 - 【請求項5】 移動体に装着する請求項2記載の速度セ
ンサと、前記マーカ周波数で断続する電源を供給し経過
時間を測定するコースの始点および終点にそれぞれ設置
され前記コースを照射する放電管とを備えた経過時間測
定システム。 - 【請求項6】 前記マーカ信号の周波数は商用電源周波
数の2倍(100Hzまたは120Hz)であり、前記
放電管が商用電源により点灯される請求項5記載の経過
時間測定システム。 - 【請求項7】 前記マーカ信号の周波数が計測される速
度に対応するドプラ周波数と重ならないように設定され
た別電源を設け、前記放電管にその別電源の出力を供給
する請求項5記載の経過時間測定システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7320627A JPH09159688A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 速度センサおよび経過時間測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7320627A JPH09159688A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 速度センサおよび経過時間測定システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09159688A true JPH09159688A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18123524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7320627A Pending JPH09159688A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 速度センサおよび経過時間測定システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09159688A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006171006A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Hilti Ag | パルスレーザ測距装置およびその測定方法 |
US8280398B2 (en) | 2004-03-03 | 2012-10-02 | Nec Corporation | Positioning system, positioning method, and program thereof |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP7320627A patent/JPH09159688A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8280398B2 (en) | 2004-03-03 | 2012-10-02 | Nec Corporation | Positioning system, positioning method, and program thereof |
JP5056009B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2012-10-24 | 日本電気株式会社 | 測位システム、測位方法、及びそのプログラム |
JP2006171006A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Hilti Ag | パルスレーザ測距装置およびその測定方法 |
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