JPS5983075A - 速度センサ - Google Patents
速度センサInfo
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- JPS5983075A JPS5983075A JP57192850A JP19285082A JPS5983075A JP S5983075 A JPS5983075 A JP S5983075A JP 57192850 A JP57192850 A JP 57192850A JP 19285082 A JP19285082 A JP 19285082A JP S5983075 A JPS5983075 A JP S5983075A
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- JP
- Japan
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- pulse width
- pulse
- transmitter
- speed
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は移動体に搭載し”Cドツプラー効果を利用す゛
るこ2:によ−、)て−1その移動体の走行速度を求め
る場合に用いることができる速度センサに関するもので
ある。
るこ2:によ−、)て−1その移動体の走行速度を求め
る場合に用いることができる速度センサに関するもので
ある。
従来例のj−t’7成とその問題点
従来、ドツプラー効果を利用した速度センサとしては移
動体に搭載されだ送波器から走行面に対しである角度を
なして送波信号を出射し、走行面で散乱されたその送波
信号を送波器と同じ位置に設けられた受波器で受信して
、受波信号の前記送波信号からの周波数偏移の大きさを
測定することによって移動体の速度を求めるシングル・
ビーム方式や、このシングル・ビーム方式の欠点である
送波信号ビームと走行面とのなす角度の変動により生ず
る速度誤差を軽減することのできるJ anus方式(
2ビーろ方式)がある(参考文献:「マイクロ波応用高
精度スピードセンサ」、日立評論、vOL63、No、
9.P69〜72.5ept1.1981)第1図は、
シングル・ビーム方式の構成を示す図で、(1)は送波
器と受波器を同一場所に一体化して構成した1組の送受
波器を示し、(Blは移動体、(E)は走行面、θは送
波信号ビームが走行面(E)となす角度、■は移動体(
B)の速度をあられしている。
動体に搭載されだ送波器から走行面に対しである角度を
なして送波信号を出射し、走行面で散乱されたその送波
信号を送波器と同じ位置に設けられた受波器で受信して
、受波信号の前記送波信号からの周波数偏移の大きさを
測定することによって移動体の速度を求めるシングル・
ビーム方式や、このシングル・ビーム方式の欠点である
送波信号ビームと走行面とのなす角度の変動により生ず
る速度誤差を軽減することのできるJ anus方式(
2ビーろ方式)がある(参考文献:「マイクロ波応用高
精度スピードセンサ」、日立評論、vOL63、No、
9.P69〜72.5ept1.1981)第1図は、
シングル・ビーム方式の構成を示す図で、(1)は送波
器と受波器を同一場所に一体化して構成した1組の送受
波器を示し、(Blは移動体、(E)は走行面、θは送
波信号ビームが走行面(E)となす角度、■は移動体(
B)の速度をあられしている。
シングル・ビーム方式では受波信号のドツプラー−以
下 余 白 − 周波数偏移f、の大きさは、送波信号の周波数をfo、
伝搬速度をCとする次式であられされる。
下 余 白 − 周波数偏移f、の大きさは、送波信号の周波数をfo、
伝搬速度をCとする次式であられされる。
θの設定値をθ8とすると周波数偏移の大きさf6から
移動体の速度■は次式に従って求めることができる。
移動体の速度■は次式に従って求めることができる。
ここで、θ8が△θだけ変動したとすると測定される周
波数偏移の大きさf、は(1)式から次式の様になる。
波数偏移の大きさf、は(1)式から次式の様になる。
従って、この時求められる移動体の速度■2は(3)式
を(2)式に代入することにより次の様に求められる。
を(2)式に代入することにより次の様に求められる。
速度誤差をΔVとすると■。二v+z)■であるから、
相対速度誤差Δ■Δは(4)式より次の様にあられされ
る。
相対速度誤差Δ■Δは(4)式より次の様にあられされ
る。
−= cosΔθ−1−tanθ、 + 341Δθ
(5)■ (シングル・ビーム方式) 2組の送受波器をあられしている。また、θ1.θ2は
送受波器(2)からの送波信号ビームが走行面(ト)と
なす角度および送受波器(3)からの送波信号ビームが
走行面(E)となす角度をそれぞれあられしている。
(5)■ (シングル・ビーム方式) 2組の送受波器をあられしている。また、θ1.θ2は
送受波器(2)からの送波信号ビームが走行面(ト)と
なす角度および送受波器(3)からの送波信号ビームが
走行面(E)となす角度をそれぞれあられしている。
Janus方式では前述の如く2組の送受波器(2)
(3)を用い、送波信号を移動体(8)の進行方向の前
後をこ出射し、走行面の)で散乱された前記送波信号を
送波器と同じ位置に設けられたそれぞれの受波器で受信
する。そして2つの受波信号からそれぞれ得られるドツ
プラー周波数偏移の大きさを適当な信号処理で加算する
ことによって次式であられされる周波数/Jを計測し、
そのf、から移動体の速度■を求める。
(3)を用い、送波信号を移動体(8)の進行方向の前
後をこ出射し、走行面の)で散乱された前記送波信号を
送波器と同じ位置に設けられたそれぞれの受波器で受信
する。そして2つの受波信号からそれぞれ得られるドツ
プラー周波数偏移の大きさを適当な信号処理で加算する
ことによって次式であられされる周波数/Jを計測し、
そのf、から移動体の速度■を求める。
今、θ1とθ2の設定値をθ、−02−θ3とするとf
Jから移動体(B)の速度Vは次式の様に求められる。
Jから移動体(B)の速度Vは次式の様に求められる。
CI、 、= (7)410
cosθ。
cosθ。
ここで、θ1がΔθだけ変動したとすると、Janus
方式ではθ2はほぼ−Δθだけ変動する。従って、この
時測定される周波数fJは次式の様になる。
方式ではθ2はほぼ−Δθだけ変動する。従って、この
時測定される周波数fJは次式の様になる。
/、 =μ’ (cos (θ−θ)+ cos (θ
8−Δθ)) ・・・(8)従って、この詩才められる
移動体(B)の速度■□は(8)式を(7)式に代入す
ることにより次の様に求められる。
8−Δθ)) ・・・(8)従って、この詩才められる
移動体(B)の速度■□は(8)式を(7)式に代入す
ることにより次の様に求められる。
cos ((1・°“)+cos(0・−°“)、、、
(9)2 cosθ8 速度誤差をΔVとすると■、::X++Δ■であるから
、相対速度誤差ΔV /Vは(9)式より次の様にあら
れされる。
(9)2 cosθ8 速度誤差をΔVとすると■、::X++Δ■であるから
、相対速度誤差ΔV /Vは(9)式より次の様にあら
れされる。
−= cosΔθ−10Q
■
(Janus方式)
(5)式かられかるようにシングル・ビーム方式では送
波信号ビームの走行面(ト)に対する出射角が変動する
とtanθ8に関係するやや大きな速度誤差が発生する
。Janus方式では0Q式かられかるようにシングル
・ビーム方式に比べて速度誤差は軽減されるが、構成上
2つの送波部と2つの受波部を必要とし、送受波器の構
成が複雑になる。
波信号ビームの走行面(ト)に対する出射角が変動する
とtanθ8に関係するやや大きな速度誤差が発生する
。Janus方式では0Q式かられかるようにシングル
・ビーム方式に比べて速度誤差は軽減されるが、構成上
2つの送波部と2つの受波部を必要とし、送受波器の構
成が複雑になる。
発明の目的
本発明は前記従来例の欠点を除去し、送波信号ビームの
走行面に対する出射角の変動によって生じる速度誤差は
Janus方式と同程度であるか、または前記出射角の
変動の影響を殆ど受けないようにし、しかもJanus
方式と比較して、送受波器の構成が簡単な速度センサを
提供することを目的とする。
走行面に対する出射角の変動によって生じる速度誤差は
Janus方式と同程度であるか、または前記出射角の
変動の影響を殆ど受けないようにし、しかもJanus
方式と比較して、送受波器の構成が簡単な速度センサを
提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の速度センサは、移動体の走行方向に平行な信号
反射面に対向する移動体の主面に設けられた1個の送波
器と、前記主面上において前記送波器を中心としてその
両側で等距離はなれた位置に設けられ、かつその配列の
方向が移動体の走行方向と直角方向になる場合を除き、
前記送波器に関して互いに対称な位置に配置されている
か、または前記走行方向と平行である2個の受波器と、
前記送波器の送波信号の搬送波を発生させる搬送波源と
、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパルス変調を与
えるだめのパルス発振器および変調器と、前記送波器か
ら前記主面に垂直な方向に出射された送波信号が前記信
号反射面によって散乱され、前記2個の受波器に到達し
て受信された2つの受波信号の波形を矩形波に整形する
2個の波形整形器と、波形整形された受波信号のパルス
幅を測定する2個のパルス幅測定器と、前記パルス発振
器のパルス幅の前記2つの受波信号のパルス幅に対する
それぞれの比の差からドツプラー効果に従って移動体の
走行速度を求める演算回路とを有し、前記パルス発振器
のパルス幅の、前記2つの受波信号のパルス幅に対する
それぞれの比の差から、移動体の走行速度を求めるよう
に構成したものであり、これにより簡単な送受波器の構
成でありながら、移動体の走行面に対する送波ビームの
出射角の変動の速度検出に与える影響を除去でき、移動
体の速度の高精度検出をなし得だものである。
反射面に対向する移動体の主面に設けられた1個の送波
器と、前記主面上において前記送波器を中心としてその
両側で等距離はなれた位置に設けられ、かつその配列の
方向が移動体の走行方向と直角方向になる場合を除き、
前記送波器に関して互いに対称な位置に配置されている
か、または前記走行方向と平行である2個の受波器と、
前記送波器の送波信号の搬送波を発生させる搬送波源と
、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパルス変調を与
えるだめのパルス発振器および変調器と、前記送波器か
ら前記主面に垂直な方向に出射された送波信号が前記信
号反射面によって散乱され、前記2個の受波器に到達し
て受信された2つの受波信号の波形を矩形波に整形する
2個の波形整形器と、波形整形された受波信号のパルス
幅を測定する2個のパルス幅測定器と、前記パルス発振
器のパルス幅の前記2つの受波信号のパルス幅に対する
それぞれの比の差からドツプラー効果に従って移動体の
走行速度を求める演算回路とを有し、前記パルス発振器
のパルス幅の、前記2つの受波信号のパルス幅に対する
それぞれの比の差から、移動体の走行速度を求めるよう
に構成したものであり、これにより簡単な送受波器の構
成でありながら、移動体の走行面に対する送波ビームの
出射角の変動の速度検出に与える影響を除去でき、移動
体の速度の高精度検出をなし得だものである。
また、本発明の速度センヅは、移動体の走行方向に平行
な信号反射面に対向する移動体の主面に設けられた1個
の送波器と、前記主向上において前記送波器を中心とし
てその両側で等距離はなれた位置に設けられ、かつその
配列の方向が移動体の走行方向と直角方向になる場合を
除き、前記送波器に関して互いに対称な位置に配置され
ているか、または前記走行方向と平行である2個の受波
器と、前記送波器の送波信号の搬送波を発生させる搬送
波源と、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパルス変
調を与えるだめのパルス発振器および変調器と、前記送
波器から前記主面に垂直な方向に出射された送波信号が
前記信号反射面によって散乱され、前記2個の受波器に
到達して受信された2つの受波信号の波形を矩形波に整
形する2個の波形整形器と、波形整形された受波信号の
パルヌ幅を測定する2個のパルス幅測定器と、前記パル
ス発振器のパルス幅の前記2つの受波信号のパルス幅に
対するそれぞれの比の和と差からドツプラー効果に従っ
て移動体の走行速度を求める演算回路とを有Lml記パ
ルス発振器のパルス幅の、前記2つの受波信号のパルス
幅に対するそれぞれの比の差から、移動体の走行°速度
を求めるように構成したものであり、同様の効果を得る
ものでろる。
な信号反射面に対向する移動体の主面に設けられた1個
の送波器と、前記主向上において前記送波器を中心とし
てその両側で等距離はなれた位置に設けられ、かつその
配列の方向が移動体の走行方向と直角方向になる場合を
除き、前記送波器に関して互いに対称な位置に配置され
ているか、または前記走行方向と平行である2個の受波
器と、前記送波器の送波信号の搬送波を発生させる搬送
波源と、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパルス変
調を与えるだめのパルス発振器および変調器と、前記送
波器から前記主面に垂直な方向に出射された送波信号が
前記信号反射面によって散乱され、前記2個の受波器に
到達して受信された2つの受波信号の波形を矩形波に整
形する2個の波形整形器と、波形整形された受波信号の
パルヌ幅を測定する2個のパルス幅測定器と、前記パル
ス発振器のパルス幅の前記2つの受波信号のパルス幅に
対するそれぞれの比の和と差からドツプラー効果に従っ
て移動体の走行速度を求める演算回路とを有Lml記パ
ルス発振器のパルス幅の、前記2つの受波信号のパルス
幅に対するそれぞれの比の差から、移動体の走行°速度
を求めるように構成したものであり、同様の効果を得る
ものでろる。
実施例の説明
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第3図は本発明の送受波器の構成を説明するための図で
ある。第3図は移動体(B)の走行方向に平行で、かつ
走行面に垂直な面方向から眺めた図である。第3図にお
いて、(4)は送波器であり、#−動体田)の主面(S
)と垂直な方向に送波信号を送9だす。
ある。第3図は移動体(B)の走行方向に平行で、かつ
走行面に垂直な面方向から眺めた図である。第3図にお
いて、(4)は送波器であり、#−動体田)の主面(S
)と垂直な方向に送波信号を送9だす。
(5) (6)は走行面(E)で散乱された前記送波信
号を受信する第1および第2の受波器で、移動体(B)
の主面(S)において送波器(4)から等距離の位置に
配置されている。Dは移動体の)の主面(S)と垂直な
方向に送波された送波信号が走行面@)に到達する点(
9)と送波器(4)との距離をあられしている。θは受
波器(5)(6)と前記点(唖を結ぶ直線が移動体(2
)の主面(S)となす角をあられし、Δθは移動体の)
の走行面(E)に対する傾き角を示している。また送波
器(4月よ移動体(9)がゆれてこのΔθが変動しても
前記りがほとんど変動せず、θがほぼ一定に保たれるよ
うに移動体Bの中央にとりつけるものとする。
号を受信する第1および第2の受波器で、移動体(B)
の主面(S)において送波器(4)から等距離の位置に
配置されている。Dは移動体の)の主面(S)と垂直な
方向に送波された送波信号が走行面@)に到達する点(
9)と送波器(4)との距離をあられしている。θは受
波器(5)(6)と前記点(唖を結ぶ直線が移動体(2
)の主面(S)となす角をあられし、Δθは移動体の)
の走行面(E)に対する傾き角を示している。また送波
器(4月よ移動体(9)がゆれてこのΔθが変動しても
前記りがほとんど変動せず、θがほぼ一定に保たれるよ
うに移動体Bの中央にとりつけるものとする。
第4図は本発明の第1の実施例における速度センサの信
号処理回路の構成をブロック図で示したものである。(
7)(8)は第1および第2の受波器で、第8図におけ
る+5) (6)に対応する。(9)は送波器で、第8
図における4に対応する。Oくは送波器(9)から送信
される送波信号の搬送波を作りだす搬送波源である。0
9はこの搬送波よりも低い周波数でパルス発振を行なう
パルス発振器である。Mは前記搬送波を前記パルス発振
器(至)からのパルス波でパルス変調を施すだめの変調
器である。第6図の(a)に搬送波の波形、(b)にパ
ルス発振波形(C)にパルス変調を施された送波信号波
形を示す。前記変調器0Qは前記パルス発振信号が搬送
波のスイッチング信号となるように構成されている。
号処理回路の構成をブロック図で示したものである。(
7)(8)は第1および第2の受波器で、第8図におけ
る+5) (6)に対応する。(9)は送波器で、第8
図における4に対応する。Oくは送波器(9)から送信
される送波信号の搬送波を作りだす搬送波源である。0
9はこの搬送波よりも低い周波数でパルス発振を行なう
パルス発振器である。Mは前記搬送波を前記パルス発振
器(至)からのパルス波でパルス変調を施すだめの変調
器である。第6図の(a)に搬送波の波形、(b)にパ
ルス発振波形(C)にパルス変調を施された送波信号波
形を示す。前記変調器0Qは前記パルス発振信号が搬送
波のスイッチング信号となるように構成されている。
今、移動体(B)が第3図に示す矢印の方向に速度Vで
走行し、パルス発振器(イ)の発振周波数をfP、前記
送波信号の伝搬速度をCとすると、第1の受波器(7)
において受信される受波信号の周波数f、1はドツプラ
ー効果により次式の様になる。
走行し、パルス発振器(イ)の発振周波数をfP、前記
送波信号の伝搬速度をCとすると、第1の受波器(7)
において受信される受波信号の周波数f、1はドツプラ
ー効果により次式の様になる。
ただし、ψは第1の受波器(7)と送波器(9)を結ぶ
直線が移動体の走行方向となす角度である。本発明の速
度センサにおいては、第2の受波器(8)と送波器(9
)を結ぶ直線が移動体(ト)の走行方向となす角度もψ
であるように構成されるので、第2の受波器(8)にお
いて受信される受波信号の周波数/、□はドツプラー効
果により次式の様になる。
直線が移動体の走行方向となす角度である。本発明の速
度センサにおいては、第2の受波器(8)と送波器(9
)を結ぶ直線が移動体(ト)の走行方向となす角度もψ
であるように構成されるので、第2の受波器(8)にお
いて受信される受波信号の周波数/、□はドツプラー効
果により次式の様になる。
θQ(ロ)は第1及び第2の波形整形器で、前記第1及
び第2の受波器(7) (8)で受信される受波信号の
波形を矩形波に整形し、受波信号のパルス幅を明確番こ
する役割を果たすものである。@(ハ)は波形整形され
た前記受波信号のパルス幅を測定するための第1および
第2のパルス幅測定器である。
び第2の受波器(7) (8)で受信される受波信号の
波形を矩形波に整形し、受波信号のパルス幅を明確番こ
する役割を果たすものである。@(ハ)は波形整形され
た前記受波信号のパルス幅を測定するための第1および
第2のパルス幅測定器である。
今、送波信号のパルス幅を′ro、第1の受波器(7)
で受波される受波信号のパルス幅をTI、第2の受波器
(8)で受波される受波信号のパルス幅をT2とすると
、To、 ”I’、、 T2は以下の様にあられされる
。
で受波される受波信号のパルス幅をTI、第2の受波器
(8)で受波される受波信号のパルス幅をT2とすると
、To、 ”I’、、 T2は以下の様にあられされる
。
′ro−1・・・・・・ (至)
p
T2二土 ・・・・・・ (
ト)/P2 Qη(ト)は第1及び第2のパルス幅比演算器であり、
それぞれ1゛。/ TI、及びT。/ T2の値を演算
する。四は減算器であり、前記パルス幅比T。/]゛1
、TO/ 1’2の差を演算する。
ト)/P2 Qη(ト)は第1及び第2のパルス幅比演算器であり、
それぞれ1゛。/ TI、及びT。/ T2の値を演算
する。四は減算器であり、前記パルス幅比T。/]゛1
、TO/ 1’2の差を演算する。
通常C>> Vであるから、@〜明式よりTO/T2−
To /’ TIは次式の様にあられされる。
To /’ TIは次式の様にあられされる。
n−一=虹1P瘤浜肚V ・−・q・T、 T、
C 、’、 v = (′r9−T!り
・−・ Qη2 cos (l cosムθcosψ
T!T。
C 、’、 v = (′r9−T!り
・−・ Qη2 cos (l cosムθcosψ
T!T。
θの設定値をθ3とすると、移動体の速度■はaQ式の
1゜/T2 To/TIより次式の様に求めることか
できる。
1゜/T2 To/TIより次式の様に求めることか
できる。
に)は移動体の速度Vを(ト)式に従って計算する演算
器である。この演算器には既知ff1c、θ8.ψはあ
らかしめ設定しておくものとする。
器である。この演算器には既知ff1c、θ8.ψはあ
らかしめ設定しておくものとする。
次に、θ8がムθだけ変動したとすると、To/ T2
−T、/T□の値は06式より次式の様になる。
−T、/T□の値は06式より次式の様になる。
従って、この時求められる移動体(匂の速度■3は(至
)式をOFj式に代入することにより次の様になる。
)式をOFj式に代入することにより次の様になる。
V、二v cosΔθ ・−・(ホ)
速度誤差をムVとすると■2二■+ΔVであるから、相
対速度誤差6V / Vはに)式より次の様にあられさ
れる。
速度誤差をムVとすると■2二■+ΔVであるから、相
対速度誤差6V / Vはに)式より次の様にあられさ
れる。
ΔV
子二COSΔθ−1・・・Qυ
■
に)式をJanus方式の09式と比較すると、送波信
号ビームの走行面に対する出射角の変動の速度誤差への
影響は、本発明の第1の実施例の速度センサにおいては
Janus方式と同程度に軽減し得ることがわかる。し
かも、本発明の速度センサは第8図に示す送受波器の構
成かられかるように、送波器1個と受波器2個とから構
成することができる。
号ビームの走行面に対する出射角の変動の速度誤差への
影響は、本発明の第1の実施例の速度センサにおいては
Janus方式と同程度に軽減し得ることがわかる。し
かも、本発明の速度センサは第8図に示す送受波器の構
成かられかるように、送波器1個と受波器2個とから構
成することができる。
一方、J anus方式では、基本的に2組の送受波器
(2個の送波器と2個の受波器)を必要とし、本発明の
如く1個の送波器と2個の受波器で構成しようとすれば
、1個の送波器からの送波信号を2個の送波部へ導くた
めの分波器が必要となり、本発明の速度センサに比べて
送受波器の構成が複雑になる。従って、本発明の第1の
実施例の速度センサは速度精度については、JanuS
方式と同程度であるが、送受波器の構成がより簡単であ
り、従来のJanuS方式よりも優れている。また搬送
波のドツプラー効果を利用するのではなく、搬送波に変
調を施しているパルス波のドツプラー効果を利用してい
るため、搬送波に光波を用いても受波器側では、光波の
周波数に比較して周波数の十分低い前記パルス波のドツ
プラー・シフトを受けた信号のパルス幅を測定すればよ
いので測定が容易である。しかしながら搬送波に本発明
のような変調を施さない場合は、光波のパルス幅を測定
しなければならず、測定が非常に困難である。従って、
本発明の速度センサは搬送波として光波をも容易に用い
得るものである。
(2個の送波器と2個の受波器)を必要とし、本発明の
如く1個の送波器と2個の受波器で構成しようとすれば
、1個の送波器からの送波信号を2個の送波部へ導くた
めの分波器が必要となり、本発明の速度センサに比べて
送受波器の構成が複雑になる。従って、本発明の第1の
実施例の速度センサは速度精度については、JanuS
方式と同程度であるが、送受波器の構成がより簡単であ
り、従来のJanuS方式よりも優れている。また搬送
波のドツプラー効果を利用するのではなく、搬送波に変
調を施しているパルス波のドツプラー効果を利用してい
るため、搬送波に光波を用いても受波器側では、光波の
周波数に比較して周波数の十分低い前記パルス波のドツ
プラー・シフトを受けた信号のパルス幅を測定すればよ
いので測定が容易である。しかしながら搬送波に本発明
のような変調を施さない場合は、光波のパルス幅を測定
しなければならず、測定が非常に困難である。従って、
本発明の速度センサは搬送波として光波をも容易に用い
得るものである。
第5因は本発明に基く第2の実施例の速度センサの信号
処理回路の構成をブロック図で示したものである。第5
図において第4図と共通の番号は同一のものを示してい
る。Qυは加算器であり、前記パルス幅比T。/T2.
’ro/’r□の和を演算する。通常c>’>yであ
るから、(11) 〜L9式よりTO/T2 ” TO
/ TIは次式の様にあられされる。
処理回路の構成をブロック図で示したものである。第5
図において第4図と共通の番号は同一のものを示してい
る。Qυは加算器であり、前記パルス幅比T。/T2.
’ro/’r□の和を演算する。通常c>’>yであ
るから、(11) 〜L9式よりTO/T2 ” TO
/ TIは次式の様にあられされる。
ここでQ・式、(2)式より3ii1”aθ+cos”
Δθ=1という関係式を用いてΔσを消去すると次式が
得られる。
Δθ=1という関係式を用いてΔσを消去すると次式が
得られる。
(至)式から移動体の速度■は次式の様に求めることが
できる。
できる。
Q燭
ただしθ6はθの設定値である。
(2)は減算器o9および加算器Qυの出力T。/T2
−′ro/ T、およびT。/ T+ ” TO/ T
2から(財)式に従って移動体の速度Vを計算すると演
算器である。ただし、その演算器四には既知量C2θ5
.ψはあらかじめ設定しておくものとする。例式のVを
あらゎす式には、送波信号ビームの走行面に対する出射
角の変動量Δθが含まれていないことが大きな特徴であ
る。即ち、本発明に基く第2の実施例の速度センサは、
前記Δθが変動してもそれに対応しだ受波信号のパルス
幅T、、T2を測定し、演算器(ハ)により(財)式に
従って移動体の速度Vを計算すればΔθとは無関係に誤
差を含まない正確な移動体の速度を求めることができる
。これは、本発明に基く速度センサの第2の実施例が従
来のJanus方式よりも格段にすぐれている点である
。また、送受波器の構成においても、従来のJanus
方式と比較してより簡単である点は本発明に基く速度セ
ンサの第1の実施例と同様である。
−′ro/ T、およびT。/ T+ ” TO/ T
2から(財)式に従って移動体の速度Vを計算すると演
算器である。ただし、その演算器四には既知量C2θ5
.ψはあらかじめ設定しておくものとする。例式のVを
あらゎす式には、送波信号ビームの走行面に対する出射
角の変動量Δθが含まれていないことが大きな特徴であ
る。即ち、本発明に基く第2の実施例の速度センサは、
前記Δθが変動してもそれに対応しだ受波信号のパルス
幅T、、T2を測定し、演算器(ハ)により(財)式に
従って移動体の速度Vを計算すればΔθとは無関係に誤
差を含まない正確な移動体の速度を求めることができる
。これは、本発明に基く速度センサの第2の実施例が従
来のJanus方式よりも格段にすぐれている点である
。また、送受波器の構成においても、従来のJanus
方式と比較してより簡単である点は本発明に基く速度セ
ンサの第1の実施例と同様である。
第7図は、本発明に基く速度センサの第3の実施例のブ
ロック図である。(至)はクォーツ発振器で、非常に安
定した周波数の発振を行なう。(24)は分周回路で、
前記クォーツ発振器■の出力周波数を分局するとともに
矩形波パルスに変換する。(ハ)は高出力赤外発光ダイ
オードで、搬送波源である。(2)はこの赤外発光ダイ
オード(至)の駆動電流を前記分周回路(財)の出力パ
ルスでスイッチングして搬送波にパルス変調を施すスイ
ッチング回路である。(ロ)は集束レンズで、前記赤外
発光ダイオード(至)の出力光を走行面(ト)上に集束
させる役割を果たす。叫■は走行面(匂で散乱された前
記赤外発光ダイオードの出力光をフォトトランジスタ(
至)および01)の受光面へそれぞれ集束させる集束レ
ンズである。翰G2は赤外フィルタで、前記フォトトラ
ンジスタに)C(υへ赤外光のみを入射させ、他の外乱
光をできるだけ除去して信号検出時における信号対雑音
比を良くするだめのものである。■0151は前記フォ
トトランジスタ(ハ)!31)の出力波形を整形し、矩
形波に変換するためのシュミット・トリガ回路である。
ロック図である。(至)はクォーツ発振器で、非常に安
定した周波数の発振を行なう。(24)は分周回路で、
前記クォーツ発振器■の出力周波数を分局するとともに
矩形波パルスに変換する。(ハ)は高出力赤外発光ダイ
オードで、搬送波源である。(2)はこの赤外発光ダイ
オード(至)の駆動電流を前記分周回路(財)の出力パ
ルスでスイッチングして搬送波にパルス変調を施すスイ
ッチング回路である。(ロ)は集束レンズで、前記赤外
発光ダイオード(至)の出力光を走行面(ト)上に集束
させる役割を果たす。叫■は走行面(匂で散乱された前
記赤外発光ダイオードの出力光をフォトトランジスタ(
至)および01)の受光面へそれぞれ集束させる集束レ
ンズである。翰G2は赤外フィルタで、前記フォトトラ
ンジスタに)C(υへ赤外光のみを入射させ、他の外乱
光をできるだけ除去して信号検出時における信号対雑音
比を良くするだめのものである。■0151は前記フォ
トトランジスタ(ハ)!31)の出力波形を整形し、矩
形波に変換するためのシュミット・トリガ回路である。
□□□0ηはこのシュミット・トリガ回路(2)(至)
の出力パルスのパルス幅を対応する電圧に変換するパル
ス幅復調器である。(ハ)19iはアナログ除算モジュ
ールで、分周回路伐4)の出力パルス幅T。に対応する
電圧と前記パルス幅復調器(ハ)3ηの出方電圧の比を
計算し、TO/ TIおよび”ro / T2に対応す
る電圧を出力する。
の出力パルスのパルス幅を対応する電圧に変換するパル
ス幅復調器である。(ハ)19iはアナログ除算モジュ
ールで、分周回路伐4)の出力パルス幅T。に対応する
電圧と前記パルス幅復調器(ハ)3ηの出方電圧の比を
計算し、TO/ TIおよび”ro / T2に対応す
る電圧を出力する。
ただし、これらアナログ除算モジュールにIは、前記パ
ルス幅Toに対応する電圧ばあらがしめ設定しておくも
のとする。trotは演算増幅器を用いた減算器で、T
o/ T2 To/ Tl iこ対応する電圧を出方
する。
ルス幅Toに対応する電圧ばあらがしめ設定しておくも
のとする。trotは演算増幅器を用いた減算器で、T
o/ T2 To/ Tl iこ対応する電圧を出方
する。
←υはアナログ乗算モジュールで、前記T。/ T2−
TO/ TIに対応する電圧とあらかじめこのモジュ
ールに設定されたc/2 cos 0s cosψに対
応する電圧との乗算を行ない、(至)式に従って移動体
の走行速度Vに比例する電圧を出力する。
TO/ TIに対応する電圧とあらかじめこのモジュ
ールに設定されたc/2 cos 0s cosψに対
応する電圧との乗算を行ない、(至)式に従って移動体
の走行速度Vに比例する電圧を出力する。
第8図は、本発明に基く速度センサの第4の実施例のブ
ロック図である。第8図において第7図と共通の番号で
示した部分は同一のものを示す。
ロック図である。第8図において第7図と共通の番号で
示した部分は同一のものを示す。
(6)は演算増幅器を用いた加算器で、To/T1+
”1”。/T2に対応する電圧を出力する。14Zr
(4<はアナログ−ディジタル変換器(これをい変換器
と記す)で前記TO/T2 To/TIおよびT。/
T2+To/T1に対応する電圧をディジタル信号に変
換する。i4[i)はマイクロコンピュータで、ディジ
タル信号に変換された前記To/T2−To/T1およ
びT。/T2 ” T’o/ 1’+から移動体の速度
■を例式に従って計算する。ただし、マイクロコンピュ
ータ〔υには、C2θ3.ψの値はあらかじめ設定して
おくものとする。
”1”。/T2に対応する電圧を出力する。14Zr
(4<はアナログ−ディジタル変換器(これをい変換器
と記す)で前記TO/T2 To/TIおよびT。/
T2+To/T1に対応する電圧をディジタル信号に変
換する。i4[i)はマイクロコンピュータで、ディジ
タル信号に変換された前記To/T2−To/T1およ
びT。/T2 ” T’o/ 1’+から移動体の速度
■を例式に従って計算する。ただし、マイクロコンピュ
ータ〔υには、C2θ3.ψの値はあらかじめ設定して
おくものとする。
また、送受波器の配置については第9図(a) 、 (
b) 。
b) 。
(C)に示すように3種類の異なった配置が考えられる
。これは、本発明の速度センサを移動体の走行方向に平
行で、かつ走行面に垂直な面方向がら眺めた時、送受波
器の構成が第3図に示すようになっていればよいからで
ある。第9図において、(T)は送波器、(R1) (
R2)は受波器、(S)は速度センサがとりつけられて
いる移動体の主面である。また、移動体が比較的高速で
運動する場合には、ドツプラー周波数偏移も大きく、受
波器の周波数帯域が狭い場合、1つの受波器では移動体
の全速度範囲にわたって速度を検出できないことがある
。このような場合には、第10図に例を示すように、帯
域の中心周波数が異なる複数の受波器をほぼ同一位置に
配置し、受波器の周波数帯域の拡大をはかればよい。第
10図ζこおいて、受波器(R1) (R2)の帯域中
心周波数をIP、周波数帯域をBとし、受波器(R1’
XR2’)の帯域中心周波数を/pB、周波数帯域をB
とし、受波器(R1″) (Rf)の帯域中心局波数を
/p十B、周波数帯域をBとすると、受波器全体の周波
数帯域は3Bまで拡大される。
。これは、本発明の速度センサを移動体の走行方向に平
行で、かつ走行面に垂直な面方向がら眺めた時、送受波
器の構成が第3図に示すようになっていればよいからで
ある。第9図において、(T)は送波器、(R1) (
R2)は受波器、(S)は速度センサがとりつけられて
いる移動体の主面である。また、移動体が比較的高速で
運動する場合には、ドツプラー周波数偏移も大きく、受
波器の周波数帯域が狭い場合、1つの受波器では移動体
の全速度範囲にわたって速度を検出できないことがある
。このような場合には、第10図に例を示すように、帯
域の中心周波数が異なる複数の受波器をほぼ同一位置に
配置し、受波器の周波数帯域の拡大をはかればよい。第
10図ζこおいて、受波器(R1) (R2)の帯域中
心周波数をIP、周波数帯域をBとし、受波器(R1’
XR2’)の帯域中心周波数を/pB、周波数帯域をB
とし、受波器(R1″) (Rf)の帯域中心局波数を
/p十B、周波数帯域をBとすると、受波器全体の周波
数帯域は3Bまで拡大される。
発明の効果
以上のように本発明の速度センサによれば、従来例と比
較して送受波器の構成を簡単にすることができ、かつ、
移動体の走行面に対する送波ビームの出射角の変動の速
度検出に与える影響を除去することができ、移動体の速
度を高精度に検出し得るものである。また、本発明の速
度センサは送波信号パルスのくり返し周波数のドツプラ
ー効果による周波数偏移を利用しているだめ、搬送波に
光波をも用いることができるものである。
較して送受波器の構成を簡単にすることができ、かつ、
移動体の走行面に対する送波ビームの出射角の変動の速
度検出に与える影響を除去することができ、移動体の速
度を高精度に検出し得るものである。また、本発明の速
度センサは送波信号パルスのくり返し周波数のドツプラ
ー効果による周波数偏移を利用しているだめ、搬送波に
光波をも用いることができるものである。
第1図は従来のシングル・ビーム方式を説明するための
要部構成断面図、第2図は従来のJanus方式を説明
するだめの要部構成断面図、第3図は本発明の速度セン
サの送受波器の構成を説明するだめの要部構成断面図、
第4図は本発明に基く速度センサの信号処理回路の第1
の実施例の構成を説明するだめの要部ブロック図、第5
図は本発明に基く速度センサの信号処理回路の第2の実
施例の構成を説明するだめの要部ブロック図、第6図は
パルス変調を施された送波信号の波形を説明するための
図で、(a)は搬送波信号、(b)は搬送波信号にパル
ス変調を施すためのスイッチング信号、(C)はパルス
変調を施された送波信号を示し、第7図は本発明に基く
速度センサの第8の実施例を説明するだめの要部ブロッ
ク図、第8図は本発明に基く速度センサの第4の実施例
を説明するだめの要部ブロック図、第9図は本発明の速
度センサの送受波器の配置例を示す図、第10図は腹数
の受波器を用いる時の送受波器の配置例を示す図である
。 (4) (9)−・・送波器、(5) (7)・・・第
1の受波器、(6) (8)・・・第2の受波器、0(
1・・・第1の波形整形器、Qυ・・第2の波形整形器
、04・・・第1のパルス幅測定器、(ハ)・・〜第2
のパルス幅測定器、04・・・搬送波源、09−・・パ
ルス発振器、θQ・・・変調器、αη・−・第1のパル
ス幅比演算器、(へ)・・・第2のパルス幅比演算器、
04・・・減算器、(ホ)・・・演算器、しρ・・・加
算器、(イ)・・・演算器、(ハ)・−クォーツ発振器
、C241・・分局回路、(2)・・・スイッチング回
路、V、Q・・・赤外発光ダイオード、(ハ)01)−
・・フォトトランジスタ、e(41C’lυ・・・シュ
ミットトリガ回路、C36iC1力・・・パルス幅復調
器、(ハ)(財))・・・アナログ除算モジュール、0
Q(転)・・・演算増幅器、!Il+・・・アナログ乗
算モジュール、(4樽(44)・・・演算増幅器、i4
順・−マイクロコンピュータ代理人 森 本 義 弘 第S図 第を図 第1図 (む (障 第1θ図 九−B fa fatB 11)
要部構成断面図、第2図は従来のJanus方式を説明
するだめの要部構成断面図、第3図は本発明の速度セン
サの送受波器の構成を説明するだめの要部構成断面図、
第4図は本発明に基く速度センサの信号処理回路の第1
の実施例の構成を説明するだめの要部ブロック図、第5
図は本発明に基く速度センサの信号処理回路の第2の実
施例の構成を説明するだめの要部ブロック図、第6図は
パルス変調を施された送波信号の波形を説明するための
図で、(a)は搬送波信号、(b)は搬送波信号にパル
ス変調を施すためのスイッチング信号、(C)はパルス
変調を施された送波信号を示し、第7図は本発明に基く
速度センサの第8の実施例を説明するだめの要部ブロッ
ク図、第8図は本発明に基く速度センサの第4の実施例
を説明するだめの要部ブロック図、第9図は本発明の速
度センサの送受波器の配置例を示す図、第10図は腹数
の受波器を用いる時の送受波器の配置例を示す図である
。 (4) (9)−・・送波器、(5) (7)・・・第
1の受波器、(6) (8)・・・第2の受波器、0(
1・・・第1の波形整形器、Qυ・・第2の波形整形器
、04・・・第1のパルス幅測定器、(ハ)・・〜第2
のパルス幅測定器、04・・・搬送波源、09−・・パ
ルス発振器、θQ・・・変調器、αη・−・第1のパル
ス幅比演算器、(へ)・・・第2のパルス幅比演算器、
04・・・減算器、(ホ)・・・演算器、しρ・・・加
算器、(イ)・・・演算器、(ハ)・−クォーツ発振器
、C241・・分局回路、(2)・・・スイッチング回
路、V、Q・・・赤外発光ダイオード、(ハ)01)−
・・フォトトランジスタ、e(41C’lυ・・・シュ
ミットトリガ回路、C36iC1力・・・パルス幅復調
器、(ハ)(財))・・・アナログ除算モジュール、0
Q(転)・・・演算増幅器、!Il+・・・アナログ乗
算モジュール、(4樽(44)・・・演算増幅器、i4
順・−マイクロコンピュータ代理人 森 本 義 弘 第S図 第を図 第1図 (む (障 第1θ図 九−B fa fatB 11)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 移動体の走行方向に平行な信号反射面に対向する
移動体の主面に設けられた1個の送波器と、前記主面上
におい“C前配送波器を中心としてその両側で等圧^1
のはなれた位置に設けられ、かつその配列の方向が移動
体の走行方向と直角方向になる場合を除き、前記送波器
に関して互いに対称な位置に配ISlされているか、ま
たは+it+記走行力走行方向である2個の受波器と、
前記送波器の送波信号のノ穀送波を発生させる搬送波源
と、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパルス変調を
与えるだめのパルス発振器および変調器と、前配送波器
から前記主面に垂直な方向に出射された送波信号が前記
信号反射面によって散乱され、前記2個の受波器に到達
して受信された2つの受波信号の波形を矩形波に整形す
る2個の波形整形器と、波形整形された受波信号のパル
ス幅を測定する2個のパルス幅測定器と、+ji記パル
ス発振冊のパルス幅の前記2つの受波信号のパルス幅に
対するそれぞれの比の差からドツプラー効果に従って移
動体の走行速度を求める演葬回路とを有し、前記パルス
発振器のパルス幅の、nB記2つの受波信号のパルス幅
に対するそれぞれの比の差から、移動体の走行速度を求
めるよう忙構成した速度センタ。 2、 移動体の走行方向に平行な信号反射面に対向する
移動体の主面に設けられた1個の送波器と、前記主面上
において前記送波器を中心としてその画側で等距離のは
なれた位IHに設けられ、かつその配列の方向が移Ff
FJJ体の走行方向と直角方向になる場合を除き、前記
送波器に関して互いに対称な位置に配置されているか、
または前記走行方向と平行である2個の受波器と、ni
I配送波器の送波信号の搬送波を発生させる搬送波源と
、その搬送波に一定の繰り返し周波数でパルス変調を与
えるだめのパルス発振器および変調器と、前配送波器か
らOtJ記主面に垂直な方向に出射されだ送波信号が前
記信号反射面によって散乱され、III記2個の受波器
に到達して受信された2つの受波信号の波形を矩形波に
整形する2個の波形整形器と、波形整形されだ受波信号
のパルス幅を測定する2個のパルス幅測定器と、前記パ
ルス発振器のパルス幅の前記2つの受波信号のパルス幅
に対するそれぞれの比の和と差からドツプラー効果に従
って移動体の走行速度を求める演算回路とを有し、前記
パルス発振器のパルス幅の、+)il前記つの受波信月
のパルス幅に対するそれぞれの比の和と差から、移動体
の走行速度を求めるようにh′・1成した速度セン→ノ
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57192850A JPS5983075A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57192850A JPS5983075A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5983075A true JPS5983075A (ja) | 1984-05-14 |
Family
ID=16298006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57192850A Pending JPS5983075A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5983075A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4922255A (en) * | 1987-04-02 | 1990-05-01 | Stiftelsen Institutet for Mikrovågsteknik vid Tekniska Hogskolan i Stockholm | Arrangement for measuring speeds |
US6424407B1 (en) | 1998-03-09 | 2002-07-23 | Otm Technologies Ltd. | Optical translation measurement |
-
1982
- 1982-11-02 JP JP57192850A patent/JPS5983075A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4922255A (en) * | 1987-04-02 | 1990-05-01 | Stiftelsen Institutet for Mikrovågsteknik vid Tekniska Hogskolan i Stockholm | Arrangement for measuring speeds |
US6424407B1 (en) | 1998-03-09 | 2002-07-23 | Otm Technologies Ltd. | Optical translation measurement |
US6741335B2 (en) | 1998-03-09 | 2004-05-25 | Otm Technologies Ltd. | Optical translation measurement |
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