JPH0980154A - レーザドップラ車速測定装置 - Google Patents

レーザドップラ車速測定装置

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JPH0980154A
JPH0980154A JP26351495A JP26351495A JPH0980154A JP H0980154 A JPH0980154 A JP H0980154A JP 26351495 A JP26351495 A JP 26351495A JP 26351495 A JP26351495 A JP 26351495A JP H0980154 A JPH0980154 A JP H0980154A
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JP
Japan
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laser doppler
road surface
speed
laser
vehicle speed
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Withdrawn
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JP26351495A
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English (en)
Inventor
Toru Okada
徹 岡田
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体と路面との距離が変化しても、その影響
を排除できることにより測定精度を向上させる。 【解決手段】 レーザドップラ車速測定装置10は、路
面88に対して互いに異なる一定の角度θ1 ,θ2 でレ
ーザ光L1 ,L2 を照射するように車体86に取り付け
られた二つのレーザドップラ速度計12,14と、レー
ザドップラ速度計12,14で測定された速度v1 ,v
2 、レーザドップラ速度計12,14のレーザ光L1
2 の波長λ1 ,λ2 、レーザ光L1 ,L2 と路面88
との角度θ1 ,θ2 等に基づき、車体86の速度(車速
g )を算出する信号処理部16とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光のドップ
ラ効果を利用して、自動車、自動二輪車等の車速を測定
するためのレーザドップラ車速測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最も一般的な車速測定装置は、路面に接
触するタイヤの回転数を検出し、この回転数にタイヤの
半径を乗ずることにより車速を求めるものである。とこ
ろが、このような車速測定装置では、タイヤが空転又は
ロックしたり、タイヤが磨耗したりすると、測定精度が
低下するという問題点があった。これに対し、レーザド
ップラ車速測定装置は、レーザ光のドップラ効果を利用
することにより、路面に非接触で車速を測定できるの
で、前記の問題点が解消される。
【0003】図6は、従来のレーザドップラ車速測定装
置を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明す
る。
【0004】従来のレーザドップラ車速測定装置78
は、レーザドップラ速度計80と信号処理部81とから
構成されている。レーザドップラ速度計80は、前方の
タイヤ82と後方のタイヤ84との中間の車体86に取
り付けられ、路面88に対して一定の角度θでレーザ光
Lを照射する。ここで、車速をvg 、測定される速度を
vとすると、
【0005】 v=vg cosθ=(fD λ)/2 ・・・
【0006】で表せる。式において、fD はレーザド
ップラ速度計80で得られるドップラ周波数、λはレー
ザ光Lの波長である。式を変形して、
【0007】 vg =(fD λ)/(2 cosθ) ・・・
【0008】と表せる。信号処理部81は、式に基づ
き車速vg を算出する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザドップラ車速測定装置78では、車体86と路面
88との間の距離の変化が誤差となって、測定精度が低
下するという問題点があった。
【0010】以下、この問題点について、図7に基づき
説明する。車体86と路面88との間の距離の変化は、
車体86のサスペンションの伸縮や路面88の凹凸等に
より発生する。この距離が変化する速度(以下、「車体
路面間距離変化速度」という。)をvs とすると、測定
される速度vは、
【0011】 v=vg cosθ+vs sinθ=(fD λ)/2 ・・・
【0012】となって、算出される車速vg に誤差が含
まれることになる。
【0013】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、車体と路面と
の距離が変化しても、その影響を排除できることにより
測定精度を向上させたレーザドップラ車速測定装置を提
供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るレーザドップラ車速測定装置は、a)
路面に対して互いに異なる一定の角度でレーザ光を照射
するように車体に取り付けられた複数のレーザドップラ
速度計と、b)これらのレーザドップラ速度計で測定さ
れた速度、当該レーザドップラ速度計のレーザ光の波
長、当該レーザ光と前記路面との角度等に基づき、前記
車体の速度である車速を算出する信号処理部とを備えて
いる。また、前記信号処理部は、c)前記車体と前記路
面との距離が変化する速度である、車体路面間距離変化
速度を算出する機能を備えてもよく、これに加え、d)
前記車体路面間距離変化速度及び前記車速に基づき算出
した前記レーザドップラ速度計の速度と、当該レーザド
ップラ速度計で実際に測定された速度とを比較し、これ
らの速度の差異に対応する誤差を検出する誤差検出手段
を備えてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るレーザドッ
プラ車速測定装置の第一実施形態を示す構成図である。
図2は、図1のレーザドップラ車速測定装置におけるレ
ーザドップラ速度計を示すブロック図である。以下、こ
れらの図面に基づき説明する。ただし、図7と同一部分
は同一符号を付すことにより重複説明を省略する。
【0016】本実施形態のレーザドップラ車速測定装置
10は、路面88に対して互いに異なる一定の角度
θ1 ,θ2 でレーザ光L1 ,L2 を照射するように車体
86に取り付けられた二つのレーザドップラ速度計1
2,14と、レーザドップラ速度計12,14で測定さ
れた速度v1 ,v2 、レーザドップラ速度計12,14
のレーザ光L1 ,L2 の波長λ1 ,λ2 、レーザ光
1 ,L2 と路面88との角度θ1 ,θ2 等に基づき、
車体86の速度(車速vg )を算出する信号処理部16
とを備えている。
【0017】レーザドップラ速度計12は、レーザダイ
オード121及びフォトダイオード122を一体化した
半導体レーザパッケージ123に、レンズ124を装着
した自己混合型である。レーザダイオード121から出
射されたレーザ光L1 は、路面88で反射及び散乱し反
射光Lrとなる。反射光Lrは、ドップラ効果により車
速vg の影響を受けたドップラ周波数fD1の成分が含ま
れており、その一部が再びレーザダイオード121に入
射し、さらにフォトダイオード122で受光される。フ
ォトダイオード122からは、ドップラ周波数fD1の鋸
歯状波信号が出力される。なお、レーザドップラ速度計
14も、レーザドップラ速度計12とほぼ同じ構成であ
る。
【0018】信号処理部16は、増幅器181,18
2、周波数検出器201,202、速度計算手段22等
から構成されている。増幅器181,182は、例えば
オペアンプ等からなり、フォトダイオード122から出
力された鋸歯状波信号を増幅する。周波数検出器20
1,202は、例えばA/Dコンバータ、デジタルカウ
ンタ等からなり、増幅された鋸歯状波信号をデジタル化
して、そのパルス数を計数し、ドップラ周波数のデータ
として出力する。速度計算手段22は、例えばマイクロ
コンピュータ等からなり、記憶しているプログラムに従
って、ドップラ周波数のデータから車速vg 等を算出す
る。
【0019】次に、レーザドップラ車速測定装置10の
動作について説明する。
【0020】車体86のサスペンションの伸縮等により
発生した車体路面間距離変化速度をvs 、レーザドップ
ラ速度計12,14で得られるドップラ周波数をfD1
D2とすると、レーザドップラ速度計12,14で測定
される速度v1 ,v2 は、次式で与えられる。
【0021】 v1 =vg cosθ1 +vs sinθ1 =(fD1λ1 )/2 ・・・ (1)
【0022】 v2 =vg cosθ2 +vs sinθ2 =(fD2λ2 )/2 ・・・ (2)
【0023】(式(1) × sinθ2 )−(式(2) × sinθ
1 )により、vs を消去すると、
【0024】 vg ( cosθ1 sinθ2 − cosθ2 sinθ1 )=(fD1λ1 sinθ2 )/2 −(fD2λ2 sinθ1 )/2 ・・・ (3)
【0025】が得られる。したがって、式(3) よりvg
は、
【0026】 vg =(fD1λ1 sinθ2 −fD2λ2 sinθ1 )/2( cosθ1 sinθ2 − c osθ2 sinθ1 ) ・・・ (4)
【0027】で与えられる。同様にして、車体路面間距
離変化速度vs は、
【0028】 vs =(fD1λ1 cosθ2 −fD2λ2 cosθ1 )/2( sinθ1 cosθ2 − s inθ2 cosθ1 ) ・・・ (5)
【0029】で与えられる。速度計算手段22では、既
知である波長λ1 ,λ2 及び角度θ1,θ2 のデータと
式(4),(5) がプログラムとして予め記憶されており、ド
ップラ周波数fD1,fD2のデータを周波数検出器20
1,202から入力することにより、車速vg 及び車体
路面間距離変化速度vs が算出される。車速vg は、式
(4) から明らかなように、車体路面間距離変化速度vs
による誤差を含まない正確な値である。
【0030】図3は、本発明に係るレーザドップラ車速
測定装置の第二実施形態を示す構成図である。図4及び
図5は、図3のレーザドップラ車速測定装置の動作を説
明するための要部構成図である。以下、これらの図面に
基づき説明する。ただし、図1と同一部分は同一符号を
付すことにより重複説明を省略する。
【0031】本実施形態のレーザドップラ車速測定装置
20の信号処理部26は、車体路面間距離変化速度vs
及び車速vg に基づき算出したレーザドップラ速度計1
2,14の速度v1 ’,v2 ’と、レーザドップラ速度
計12,14で実際に測定された速度v1 ,v2 とを比
較し、これらの速度の差異|v1 −v1 ’|,|v2
2 ’|に対応する誤差Er1 ,Er2 を検出する誤差
検出手段24を備えている。誤差検出手段24は、例え
ば速度計算手段22とともにマイクロコンピュータ等か
らなり、後述する誤差Er1 ,Er2 を検出する手順を
プログラムとして記憶している。
【0032】次に、レーザドップラ車速測定装置20の
動作について説明する。
【0033】車体86と路面88との距離が変化する
と、レーザドップラ速度計12,14は、それぞれ異な
る点P1 ,P2 の速度を測定することになる(図4及び
図5)。
【0034】このとき、図4に示すように、例えば車体
86が路面88に対して平行を保ったまま上下するよう
な場合、実際の車体路面間距離変化速度vs と、点
1 ,P2 における車体路面間距離変化速度vs1,vs2
とは一致する(すなわちvs =vs1=vs2)。したがっ
て、式(1),(2) がそのまま成り立つので、誤差Er1
Er2 は発生しない。
【0035】これに対して、図5に示すように、例えば
路面88に急峻な凹凸がある場合、点P1 ,P2 におけ
る車体路面間距離変化速度vs1,vs2及び車速vg1,v
g2はそれぞれ互いに一致しなくなる(すなわちvs1≠v
s2,vg1≠vg2)。したがって、式(1) におけるvg
s と式(2) におけるvg ,vs とが一致しなくなるの
で、誤差Er1 ,Er2 が発生することになる。この誤
差Er1 ,Er2 は、なくすことはできないが、その大
きさを誤差検出手段24において次の手順により検出さ
れる。
【0036】まず、式(4),(5) により得られた車体路面
間距離変化速度vs 及び車速vg を式(1),(2) に代入す
ることにより、レーザドップラ速度計12,14の速度
1’,v2 ’を算出する。
【0037】 v1 ’=vg cosθ1 +vs sinθ1 ・・・ (6)
【0038】 v2 ’=vg cosθ2 +vs sinθ2 ・・・ (7)
【0039】一方、レーザドップラ速度計12,14で
実際に測定された速度v1 ,v2 は、式(1),(2) から、
【0040】v1 =(fD1λ1 )/2 ・・・ (8)
【0041】v2 =(fD2λ2 )/2 ・・・ (9)
【0042】で与えられている。したがって、式(6),
(8) 間の差異及び式(7),(9) 間の差異は、誤差Er1
Er2 を示す。すなわち、式(6) 〜(9) から誤差E
1 ,Er2の大きさは、
【0043】Er1 =|v1 −v1 ’| ・・・ (10)
【0044】Er2 =|v2 −v2 ’| ・・・ (11)
【0045】で与えられる。また、誤差検出手段24に
は、誤差Er1 ,Er2 と設定されたしきい値とを比較
して、誤差Er1 ,Er2 がしきい値を越えた場合に、
「誤差が大きい」という表示又は警報を出力する機能を
付加してもよい。
【0046】なお、本発明は、いうまでもなく、上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、周波数検出
器、速度計算手段、誤差検出手段等はアナログ回路によ
って構成してもよいし、レーザドップラ速度計は三個以
上設けてもよい。
【0047】
【発明の効果】本発明に係るレーザドップラ車速測定装
置によれば、路面に対して互いに異なる一定の角度でレ
ーザ光を照射するように車体に取り付けられた複数のレ
ーザドップラ速度計と、これらのレーザドップラ速度計
で測定された速度、レーザ光の波長、レーザ光と路面と
の角度等に基づき車速を算出する信号処理部とを備えた
ことにより、車体路面間距離変化速度に基づく誤差を排
除して車速を算出することができ、これにより測定精度
を向上できる。
【0048】請求項2記載のレーザドップラ車速測定装
置によれば、車体路面間距離変化速度を算出する機能を
信号処理部に設けたので、車体路面間距離変化速度によ
り、車体のサスペンションや路面の状態を認識すること
ができる。
【0049】請求項3記載のレーザドップラ車速測定装
置によれば、車体路面間距離変化速度及び車速に基づき
算出したレーザドップラ速度計の速度と、レーザドップ
ラ速度計で実際に測定された速度とを比較し、これらの
速度の差異に対応する誤差を検出する誤差検出手段を設
けたので、測定された車速に含まれる誤差を的確に認識
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザドップラ車速測定装置の第
一実施形態を示す構成図である。
【図2】図1のレーザドップラ車速測定装置におけるレ
ーザドップラ速度計を示すブロック図である。
【図3】本発明に係るレーザドップラ車速測定装置の第
二実施形態を示す構成図である。
【図4】図3のレーザドップラ車速測定装置の動作を説
明するための要部構成図である。
【図5】図3のレーザドップラ車速測定装置の動作を説
明するための要部構成図である。
【図6】従来のレーザドップラ車速測定装置を示す構成
図である。
【図7】従来のレーザドップラ車速測定装置を示す構成
図である。
【符号の説明】
10,20 レーザドップラ車速測定装置 12,14 レーザドップラ速度計 16,26 信号処理部 24 誤差検出手段 86 車体 88 路面 L1 ,L2 レーザ光 λ1 ,λ2 レーザ光の波長 θ1 ,θ2 レーザ光と路面との角度 v1 ,v2 レーザドップラ速度計で測定された速度 vg 車速 vs 車体路面間距離変化速度

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 路面に対して互いに異なる一定の角度で
    レーザ光を照射するように車体に取り付けられた複数の
    レーザドップラ速度計と、 これらのレーザドップラ速度計で測定された速度、当該
    レーザドップラ速度計のレーザ光の波長、当該レーザ光
    と前記路面との角度等に基づき、前記車体の速度である
    車速を算出する信号処理部とを備えたレーザドップラ車
    速測定装置。
  2. 【請求項2】 前記信号処理部は、 前記車体と前記路面との距離が変化する速度である、車
    体路面間距離変化速度を算出する機能を備えたことを特
    徴とする請求項1記載のレーザドップラ車速測定装置。
  3. 【請求項3】 前記信号処理部は、 前記車体路面間距離変化速度及び前記車速に基づき算出
    した前記レーザドップラ速度計の速度と、当該レーザド
    ップラ速度計で実際に測定された速度とを比較し、これ
    らの速度の差異に対応する誤差を検出する誤差検出手段
    を備えたことを特徴とする請求項2記載のレーザドップ
    ラ車速測定装置。
JP26351495A 1995-09-18 1995-09-18 レーザドップラ車速測定装置 Withdrawn JPH0980154A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011510287A (ja) * 2008-01-16 2011-03-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 自己混合干渉に基づくレーザセンサシステム
JP2011515665A (ja) * 2008-03-13 2011-05-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 車両の安全のためのセンサシステム、車両制御システム及び運転手情報システム
JP2014235140A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 公益財団法人鉄道総合技術研究所 速度計測装置
JP2016023537A (ja) * 2014-07-24 2016-02-08 国立研究開発法人土木研究所 たわみ計測方法およびたわみ計測装置
JP2016205879A (ja) * 2015-04-17 2016-12-08 アクト電子株式会社 走行軌跡生成方法及び走行軌跡生成装置
JP2020106508A (ja) * 2018-09-20 2020-07-09 日本製鉄株式会社 速度測定方法及び速度測定装置

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