JPH1020037A - 車両速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドップラセンサを用いた車両速度検出装置に
おいては、車体底面にドップラセンサを斜めに配置する
ため、路面とのクリアランスが低減し、装置の搭載が制
限される。 【解決手段】 電波の放射素子１０２、受波素子１０４
をレンズアンテナのレンズ１２０の光軸１２６からずら
して配置する。これにより、レンズ１２０を車体に水平
に保持したまま、送信波１２８を路面１３０に対して斜
めに放射でき、また路面の電波照射面から斜めに戻って
くる受信波１３２を受波素子１０４に受波することがで
きる。レンズ１２０及び筺体１００は水平であるので、
センサユニットの縦サイズが抑制され、車体底面への搭
載が容易となる。また、レンズ１２０を送受信で共通と
したことにより、センサユニットの底面積が縮小され、
この小型化により車両への搭載が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の走行面を電
磁波にて照射し、その反射波のドップラシフトに基づい
て車両の対地速度を測定する車両速度検出装置に関し、
特に、その車両への搭載を容易とすることに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から提案されている代表的な対地速
度検出装置としては、例えば“Vehicular Radar Speedm
eter”, T.M.Hyltin, et al., Society of Automotive
Engineers Report No.730125,Jan.8-12,1973. に示され
ているものがある。図３は、この従来装置に用いられる
ドップラセンサの垂直断面の模式図である。このドップ
ラセンサ１の送信回路２では発生された送信信号がマイ
クロストリップラインにより導波管４に導かれる。この
送信信号は導波管４を介して送波ホーンアンテナ６に供
給される。送波ホーンアンテナ６からの送信波１２は路
面１４に対し斜めに送波される。

【０００３】送信波１２は路面１４で反射され、送波方
向に戻る受信波２０を受波ホーンアンテナ２２で受波す
る。そのため送波ホーンアンテナ６に近接して受波ホー
ンアンテナ２２が設けられている。受信波２０は導波管
２８を介してマイクロストリップラインに導かれ、受信
信号として受信回路３０に取り込まれる。受信回路３０
は受信信号を検波して、ドップラシフト情報を含んだド
ップラ信号を出力する。ドップラセンサから出力された
ドップラ信号は信号処理部で解析され、ドップラセンサ
の対地速度が求められる。

【０００４】ここで、ドップラシフトはドップラセンサ
から送信される電波の方向（アンテナの指向性ビーム方
向）の相対速度の大きさに近似的に比例する。よって、
このことを用いて、車両速度、つまり路面１４に沿った
方向での速度の大きさを測定するためには、指向性ビー
ムによる探査方向は、車両の移動方向に対して既知の角
度で傾斜している必要がある。そのような場合には、車
両速度ベクトルのビーム方向への射影の大きさをドップ
ラシフトで求めることができ、これを車両速度ベクトル
とビーム方向との角度に基づいて補正すれば、車両速度
を決定することができる。この指向性ビームの路面に対
する入射角は普通３０〜４０°程度に設定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の対地速度
検出装置を自動車のような陸上での移動体の対地速度の
計測に適用する場合、ドップラセンサを車体底面に配置
する必要がある。このとき、上述したように指向性ビー
ムを路面に対して傾斜させるために、ホーンアンテナは
車体底面に対して斜めに設置されることになり、設置状
態でのドップラセンサの上下方向のサイズが水平設置状
態に比べて拡大する。そのため、車体底面と路面とのク
リアランスが減少し、走行時の車体の沈み込みや路面か
らの異物の飛来などによりドップラセンサが破損しやす
くなるという問題点があった。これは、特に、もともと
のクリアランスが比較的小さい乗用車等において大きな
問題であった。

【０００６】また、高感度の検出装置を実現するには、
上記装置のように送信と受信とで別のアンテナを用いる
必要があり、２つのアンテナを並べて設置することにな
る。その場合、上下方向だけでなく、前後方向あるいは
左右方向のサイズも大きくなる、すなわちドップラセン
サが大型化し、車両搭載上の困難さがさらに増すという
問題点があった。

【０００７】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、ドップラセンサを小型化することにより車
両への搭載を容易とする車両速度検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車両速度検
出装置においては、送波アンテナレンズと受波アンテナ
レンズとは、それぞれ車両に対し水平に配置され、送波
部は、放射素子を前記送波アンテナレンズの光軸からず
らして配置して、送信波を探査方向の車両走行面へ送波
し、受波部は、受波素子を受波アンテナレンズの光軸か
らずらして配置して、前記探査方向からの前記電磁波を
受波すること、を特徴とする。

【０００９】本発明によれば、放射素子を送波アンテナ
レンズの光軸からずらして配置したので、放射素子から
空間放射された電磁波は送波アンテナレンズを通過する
と、送波アンテナレンズの光軸方向ではなく、それに対
し傾斜した方向に収束され、その方向に指向性ビームが
形成される。送波アンテナレンズは、車両に対して水平
に配置されているので、その指向性ビームは車両走行面
に対し傾斜している。放射素子の光軸からのずれは送波
アンテナレンズの形状に依存するが、その形状を単純な
凸レンズ形状とすれば、例えば放射素子を車両の直進方
向に沿って光軸から後ろに配置することにより、指向性
ビームは車両直進方向に沿って前方の車両走行面を照射
するように設定することができる。次に受波に関して
は、受波素子を受波アンテナレンズの光軸からずらして
配置したので、受波アンテナレンズの光軸方向ではな
く、それに傾斜した所定方向からの電磁波が受波素子に
導かれ受信回路に取り込まれる。受波アンテナレンズ
も、車両に対して水平に配置されているので、受信回路
に受波される電磁波の所定方向は車両走行面に対し傾斜
している。この所定方向は送波される指向性ビームの方
向となるように設定される。例えば、受波アンテナレン
ズの形状が送波アンテナレンズと同じであるならば、受
波素子の光軸からのずれの向きと大きさを、放射素子の
光軸からのずれとほぼ同じとすれば、送波時及び受波時
の指向性ビームの方向が同一となる。車両の車両走行面
に沿った移動速度を検出するためには、電磁波の送受波
が行われる指向性ビームの方向は車両の移動方向に対し
て傾斜している必要があるが、放射素子、受波素子をア
ンテナレンズの光軸からずらし電磁波の送受波方向を光
軸に対し傾斜させるので、アンテナレンズの光軸を送受
波方向に向ける、つまりアンテナレンズを車両に対して
傾斜させる必要がない。すなわち送波アンテナレンズと
受波アンテナレンズをそれぞれ車両に対し水平又はそれ
に近い状態に配置することができ、装置の縦サイズを抑
制することができる。

【００１０】本発明の好適な態様においては、前記送波
アンテナレンズと前記受波アンテナレンズとは共通な１
つのレンズで構成される。本態様によれば、送波アンテ
ナと受波アンテナとはホーンで互いに分離された構造で
はなく、放射素子と受波素子とが１つのレンズをそれぞ
れ送波アンテナレンズ、受波アンテナレンズとして共用
している。放射素子と受波素子とはホーンにより分離さ
れていないので、近接して配置でき、それに応じレンズ
が小型化される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態である車
両速度検出装置について図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、自動車に搭載される本車両速度検
出装置のブロック構成図である。本装置は探査波として
電波を用いる。送信回路４０では、発振器４２で発生さ
れた送信信号が電力分配器４４により分配され、マイク
ロストリップライン−導波管変換器４６及び導波管を介
して送波アンテナ４８に供給される。送波アンテナ４８
は送信波５０をその指向性ビーム方向の車両走行面（路
面）に放射する。受波アンテナ６０は送波アンテナ４８
に近接して配置され、路面で反射されて受信される受信
波６２を受波する。その受信波はマイクロストリップラ
イン−導波管変換器６６を介して受信回路６４に受信信
号として取り込まれる。検波器６８は、この受信信号と
電力分配器４４のもう一方の出力との周波数差を検出
し、ドップラシフト情報を含んだドップラ信号７０を出
力する。信号処理部８０ではコンパレータ８２がドップ
ラ信号７０を矩形波に整形し、フェーズロックループ
（ＰＬＬ）回路８４が矩形波を基にドップラシフトに比
例した電圧信号を生成する。この電圧信号は演算器８６
に入力され、路面や車両移動方向に対する電波放射方向
の角度に基づく変換などを行い、車両速度８８を求めて
出力する。

【００１３】送信回路４０、受信回路６４はマイクロス
トリップライン、高周波半導体素子を主体とした平面回
路で構成できる。発振器４２は、発信用の半導体素子と
して例えばガンダイオードやＦＥＴなどを用いる。一
方、検波器６８はショットキバリアダイオードなどを用
いて検波を行う。本装置で用いられる電波の周波数は例
えばＶバンドと呼ばれる周波数帯であり、６０ＧＨｚ程
度である。

【００１４】図２は、本装置の特徴である電波の送受波
を行う部分を説明するための装置の垂直断面の模式図で
ある。筺体１００は金属製であり、内部に電波の送受信
に係わる回路が収納されており、底部に送信用の放射素
子１０２と受信用の受波素子１０４として動作する２つ
のオープンエンド導波管が設けられている。

【００１５】筺体１００に内蔵されている送信回路４０
では、発振器４２で発生された送信信号がマイクロスト
リップライン及びマイクロストリップライン−導波管変
換器４６を介して放射素子１０２であるオープンエンド
導波管に導かれ、その開口部から電磁波として空間に放
射される。

【００１６】また、受信用の受波素子１０４であるオー
プンエンド導波管の開口部に電波が入力されると、その
電波は、マイクロストリップライン−導波管変換器６６
を介して受信回路６４に取り込まれる。

【００１７】本装置は送波アンテナ４８と受波アンテナ
６０として、レンズアンテナを用い、レンズ１２０は送
波アンテナと受波アンテナとで共用としている。このレ
ンズ１２０は本装置で使用される電波に対して収束作用
を有しており、例えば誘電体を用いて形成される。レン
ズ１２０は光学的凸レンズと同様、光軸及びレンズ焦点
を有する。

【００１８】本装置の大きな構成上の特徴は、このレン
ズ１２０と放射素子１０２、受波素子１０４との位置関
係にある。放射素子１０２と受波素子１０４とは、水平
な筺体底面１２２に水平に近接して配置されている。レ
ンズ１２０のレンズ面は水平であり、筺体底面１２２か
ら所定距離、下方に離れた水平面内に保持される。この
所定距離は、レンズ１２０の焦点距離に応じて定められ
る。つまり、基本的には、レンズ焦点１２４が筺体底面
１２２上に位置するように設定される。この焦点距離は
例えば数１０ｍｍ程度である。

【００１９】レンズ１２０と放射素子１０２、受波素子
１０４との水平方向の位置関係に関しては、放射素子１
０２と受波素子１０４とがレンズ１２０の光軸１２６か
ら所定距離有した位置となるように設定される。このよ
うに、放射素子１０２、受波素子１０４を光軸１２６か
ら外すことにより、電波の送受波による探査方向を路面
に垂直な光軸１２６から傾斜させることができる。つま
り、放射素子１０２から出力された電波は拡がりなが
ら、レンズ１２０に達し、レンズ１２０はこれを収束し
て指向性ビームを形成し、その斜め方向に送信波１２８
を放射する。路面１３０で反射されて受信される受信波
１３２がレンズ１２０で受波され、受波素子１０４に導
かれる。

【００２０】このように、本装置は、レンズ１２０及び
筺体１００を水平に保持したまま路面に対して斜め方向
の送受波を行うことができる。よって、本装置の筺体１
００とレンズアンテナとで構成されるセンサユニットは
縦サイズを小さく構成することができ、自動車等の車体
底面に搭載しても路面とのクリアランスの減少が小さ
く、必要なクリアランスの確保が容易となり車両への搭
載が容易となる。

【００２１】従来技術において既に述べたように、車両
速度を検出するためには、指向性ビームによる探査方向
は車両の移動方向に対して傾斜している必要がある。例
えばレンズ１２０直下より前方（図において左向き）の
路面を照射するように送信波１２８を路面に対して斜め
に放射させるためには、放射素子１０２、受波素子１０
４の光軸１２６からの変位方向は、車両の直進する向き
１４０と反対（図において右向き）に採られる。また変
位量は送信波１２８の放射方向傾斜角に依存する。送信
波１２８の路面に対する入射角θは普通３０〜４０°程
度に設定される。このとき、変位量は筺体底面とレンズ
面との間の距離とおおよそ同程度である。

【００２２】本装置はレンズ１２０が送波アンテナ４８
と受波アンテナ６０とで共用される点でも特徴的であ
る。つまり送波アンテナ４８と受波アンテナ６０におい
て、放射素子及び受波素子は送信、受信別個に設けられ
ている。レンズアンテナの大きさはレンズの大きさに支
配される。よって送信、受信で別々にレンズを並べない
構成とすることにより、レンズアンテナ、ひいてはセン
サユニットが小型化される。すなわち、本装置のセンサ
ユニットは縦サイズだけでなく底面積も縮小される。底
面積が縮小されることにより、車体底面の機器の凹凸に
センサユニットを埋め込み、より路面とのクリアランス
を改善するような車両設計も可能となる。

【００２３】通常、ドップラシフトから車両速度を求め
る演算においては、計算が非常に簡単となる送受波方向
が同一であるという近似が用いられる。本装置では、レ
ンズ１２０を共用とすることにより、放射素子１０２と
受波素子１０４との間隔が縮小され、送波される指向性
ビームと受波される反射波との方向差を小さくすること
ができる。これにより上記近似により求められる車両速
度の精度が向上する。放射素子１０２と受波素子１０４
との間隔をより縮小するために、本装置では、放射素子
及び受波素子に用いるオープンエンド導波管がそれらに
おけるＥ面（電場振動面）方向に並べて配置されてい
る。基本モードで使用した場合、導波管のサイズはＨ面
（磁場振動面）方向よりＥ面方向に小さいことにより、
２つの導波管はＨ面方向よりＥ面方向に並べることによ
って、より近接配置され、送受波方向の同一性がさらに
向上し、車両速度の測定精度が一層向上する。

【００２４】なお、筺体１００は必ずしも車両速度検出
装置に必要な上記回路全体を収納していなくてもよい。
例えば、筺体１００内部では信号処理部８０における電
圧信号への変換までが行われ、この電圧信号を筺体１０
０から出力することとし、車両本体に搭載された車両走
行制御用のコンピュータを演算器８６として用いて、ド
ップラシフトに応じた電圧信号から車両速度を求める処
理を行う構成も可能である。

【００２５】また、送受信の放射素子、受波素子とし
て、上述のようなオープンエンド導波管に代えてマイク
ロストリップアンテナのような平面形状のアンテナ素子
を用いることもできる。この場合には、マイクロストリ
ップライン−導波管変換器４６、６６は不要である。

【００２６】以上、本発明の好適な実施形態では、車体
底面と路面とのクリアランスを確保するという点から、
レンズ１２０及びセンサユニットを車両に水平に配置す
る場合を述べた。この点に関し、本発明の本質は、指向
性ビームをレンズ光軸から傾けることによりセンサユニ
ットの縦サイズを縮小することにある。よって、この特
徴を有する限り、多少、レンズ１２０又はセンサユニッ
トを水平状態から傾けて配置することは、本発明の範囲
内で適宜実施することができるものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明のドップラシフトに基づいて車両
の対地速度を測定する車両速度検出装置によれば、電波
の放射素子、受波素子をレンズアンテナのレンズ光軸か
らずらすことにより、レンズを水平状態に保持しつつ電
波の送受波方向を路面に対し傾斜させることができ、こ
れによりセンサユニットの縦サイズが縮小され、車体底
面と路面とのクリアランスに係わる制限を受けることな
く車体底面にセンサユニットを搭載することができる、
すなわち車両速度検出装置の車両への搭載が容易となる
という効果がある。

【００２８】また、本発明の装置によれば、レンズを送
波、受波で共通とすることにより、装置の小型化が図ら
れ、車両への搭載がより容易となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 自動車に搭載される本車両速度検出装置のブ
ロック構成図。

【図２】 実施形態に係るセンサユニットの垂直断面の
模式図。

【図３】 従来装置に用いられるドップラセンサの垂直
断面の模式図。

【符号の説明】

４０ 送信回路、４８ 送波アンテナ、５０，１２８
送信波、６０ 受波アンテナ、６２，１３２ 受信波、
６４ 受信回路、８０ 信号処理部、１００筺体、１０
２ 放射素子、１０４ 受波素子、１２０ レンズ、１
２２ 筺体底面、１２４ レンズ焦点、１２６ 光軸、
１３０ 路面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載されその車両の対地速度を検
   出する装置であって、送信信号を発生する送信回路と、
   この送信信号を電磁波として空間に放射する放射素子
   と、放射された電磁波を収束することによって指向性ビ
   ームを形成し車両走行面に対し傾斜した探査方向へ送波
   する送波アンテナレンズとを有した送波部と、前記車両
   走行面で反射された前記探査方向からの前記電磁波を受
   波し収束する受波アンテナレンズと、この受波アンテナ
   レンズにより導かれた前記電磁波を受信信号に変換する
   受波素子と、この受信信号からドップラ信号を生成し出
   力する受信回路とを有した受波部と、この受波部から出
   力されるドップラ信号に基づいて前記対地速度の前記探
   査方向成分を求める信号処理部とを備えた車両速度検出
   装置において、 前記送波アンテナレンズと前記受波アンテナレンズと
   は、それぞれ前記車両に対し水平に配置され、 前記送波部は、前記放射素子を前記送波アンテナレンズ
   の光軸からずらして配置して、前記指向性ビームを前記
   探査方向の前記車両走行面へ送波し、 前記受波部は、前記受波素子を前記受波アンテナレンズ
   の光軸からずらして配置して、前記探査方向からの前記
   電磁波を受波すること、 を特徴とする車両速度検出装置。
2. 【請求項２】 前記送波アンテナレンズと前記受波アン
   テナレンズとは共通な１つのレンズで構成されることを
   特徴とする請求項１記載の車両速度検出装置。