JPS62123378A - Apparatus for measuring car speed - Google Patents
Apparatus for measuring car speedInfo
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- JPS62123378A JPS62123378A JP60262471A JP26247185A JPS62123378A JP S62123378 A JPS62123378 A JP S62123378A JP 60262471 A JP60262471 A JP 60262471A JP 26247185 A JP26247185 A JP 26247185A JP S62123378 A JPS62123378 A JP S62123378A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
この発明は、レーザ光のドツプラ効果を利用して車両の
対地車速を測定する車速測定装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a vehicle speed measuring device that measures the ground speed of a vehicle using the Doppler effect of laser light.
[発明の技術的背景およびその問題点]従来、車両にド
ツプラレーダ装置を搭載し、走行中に該レーダから走行
路面に向けて電磁波を送信し、その走行路面からの反射
波の周波数が送信した電磁波の周波数からずれる現象、
すなわちドツプラ効果を利用して車両の走行速度を検出
する車速測定装置が知られている(例えば、特開昭56
−665号)。[Technical background of the invention and its problems] Conventionally, a Doppler radar device is mounted on a vehicle, and electromagnetic waves are transmitted from the radar toward the road surface while the vehicle is running, and the frequency of the reflected wave from the road surface is the transmitted electromagnetic wave. The phenomenon of deviation from the frequency of
That is, a vehicle speed measuring device that detects the running speed of a vehicle using the Doppler effect is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
-665).
第2図はこのようなドツプラ効果を使用した従来の車速
測定装置の一例を示す構成図である。同図において、発
掘器31は超音波スピーカ33の共振周波数fOを有す
る高周波信号を出力する。超音波スピーカ33はこの高
周波数信号により励撮され、地面35に向けて角度θで
基本周波数fOの超音波を送信する。この超音波は地面
35で反射され、超音波マイク37により受信される。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional vehicle speed measurement device using such a Doppler effect. In the figure, an excavator 31 outputs a high frequency signal having a resonance frequency fO of an ultrasonic speaker 33. The ultrasonic speaker 33 is excited by this high frequency signal and transmits an ultrasonic wave having a fundamental frequency fO at an angle θ toward the ground 35. This ultrasonic wave is reflected by the ground 35 and received by the ultrasonic microphone 37.
超音波マイク37の出力信号は、アンプ39により増幅
された後、周波数差検出器41に供給される。The output signal of the ultrasonic microphone 37 is amplified by an amplifier 39 and then supplied to a frequency difference detector 41 .
この周波数差検出器41は、発振器31から供給されて
いる送信信号の基本周波数[Oとアンプ39から供給さ
れる地面35からの反射波の周波数との差fdを検出す
る。この周波数差「dは周知のように次式で表される。This frequency difference detector 41 detects the difference fd between the fundamental frequency [O of the transmission signal supplied from the oscillator 31 and the frequency of the reflected wave from the ground 35 supplied from the amplifier 39. This frequency difference "d" is expressed by the following equation as is well known.
fd= 2 V fo −cosθ/ C−<+)この
式において、Cは音速であり、■は車速である。fd=2Vfo-cosθ/C-<+) In this formula, C is the speed of sound and ■ is the vehicle speed.
従って、上述したように、周波数差「dを検出すること
により車速Vを求めることができる。Therefore, as described above, the vehicle speed V can be determined by detecting the frequency difference "d".
ところで、車両において、例えば四輪操舵制御装置やア
ンチスキッド制御装置のように特に車両の二次元速度、
すなわち車両正面に対して前後方向速度V+1 およ
び左右方向速度■二を知る必要があるが、このよな場合
、上述した車速測定装置のみでは前後方向速度Vu
および左右方向速度V上を測定することができず、前後
方向速度Vu および左右方向速度Vh を測定する
ために上述したと同じようにドツプラレーダを備えた車
速測定装置を別個にそれぞれ設けなければならず、車載
空間の限られている車両に搭載する場合にはスペース上
の問題となり、さらにほぼ2倍の価格がかかり、非常に
非経済的である。By the way, in a vehicle, for example, a four-wheel steering control device or an anti-skid control device, in particular, the two-dimensional speed of the vehicle,
In other words, it is necessary to know the longitudinal velocity V+1 and the lateral velocity ■2 with respect to the front of the vehicle.
and lateral speed V cannot be measured, and vehicle speed measurement devices equipped with Doppler radar must be installed separately in the same way as described above in order to measure longitudinal direction speed Vu and lateral direction speed Vh. However, when it is installed in a vehicle with limited space, space becomes a problem, and the price is almost twice as high, making it extremely uneconomical.
このことは、測定したい速度成分が多数方向の場合には
さらに顕著である。This is even more remarkable when the velocity components to be measured are in multiple directions.
[発明の目的]
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、車両に対して複数方向の速度成分の検出
を装置の大型化を抑制し経済的に測定し得る車速測定装
置を提供することにある。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above, and its object is to economically detect velocity components of a vehicle in multiple directions while suppressing the increase in size of the device. An object of the present invention is to provide a vehicle speed measuring device.
[発明の概要]
上記目的を達成するため、この発明は、車載され所定の
周波数を有する電磁波を発生する電磁波発生手段と、該
電磁波を車両に対して複数の方向にそれぞれ走行路面と
所定の角度を形成するように選択的に出力する出力手段
と、電磁波を出力した場合の走行路面からの反射波をそ
れぞれ受波し、それぞれの反射波と前記電磁波との各周
波数差を検出する周波数差検出手段と、前記各周波数差
に基づいて車両に対する前記複数の方向における車両の
速度成分を算出する演算手段とを有することを要旨とす
る。[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention includes an electromagnetic wave generating means mounted on a vehicle that generates electromagnetic waves having a predetermined frequency, and a means for generating electromagnetic waves that is mounted on a vehicle and generates electromagnetic waves having a predetermined frequency, and a means for generating electromagnetic waves that is transmitted in a plurality of directions relative to the vehicle at predetermined angles with respect to the road surface. and a frequency difference detection device that receives reflected waves from the road surface when electromagnetic waves are output, and detects frequency differences between each reflected wave and the electromagnetic waves. and a calculating means for calculating speed components of the vehicle in the plurality of directions relative to the vehicle based on the frequency differences.
[発明の実施例コ 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第1図はこの発明の一実施例に係わる車速測定装置であ
る。この車速測定装置は、レーザ光のドツプラ効果を利
用して車両正面の前後方向速度Vuおよび左右方向速度
Vh を測定しているものである。同図において、レ
ーデ光源1は半導体レーザダイオード、該レーザダイオ
ードの駆動回路、送光レンズ等から構成され、このレー
ザ光源1から出力されるレーザ光はビームスプリッタ3
を通過して2方向に分割される。ビームスプリッタ3を
直進する一方のレーザ光は更にビームスプリッタ5を直
進し、ミラー7で反射され、地面13を照射する。ミラ
ー7はばね10により一方の方向に付勢されている電磁
石9の鉄心によりその位置が可変すべく駆動されるよう
になっていて、実線で示す第1の位置(ミラー7)と点
線で示す第2の位置(ミラー7′ )とに移動され得る
ようになっている。更に詳細には、電磁石9は発振器1
1により繰返周波数10Hzのコイル通電オン/オフ繰
返励磁信号により鉄心が軸方向に移動するように駆動さ
れ、該励磁信号がオンになって駆動されると、ミラー7
は前記直進するレーザ光の光路上の第1の位置に移動し
、該レーザ光を車両正面の前後方向に地面13との所定
角度αで地面13を照射する。また励磁信号がオンにな
ると、ミラー7はレーザ光の光路上の第2の位置(ミラ
ー7′)に移動し、レーザ光を車両正面の左右方向に地
面13との所定角度βで地面13を照射するように構成
されている。FIG. 1 shows a vehicle speed measuring device according to an embodiment of the present invention. This vehicle speed measuring device uses the Doppler effect of laser light to measure the longitudinal velocity Vu and the lateral velocity Vh of the front of the vehicle. In the figure, a radar light source 1 is composed of a semiconductor laser diode, a drive circuit for the laser diode, a light transmitting lens, etc., and the laser light output from the laser light source 1 is transmitted to a beam splitter 3.
It passes through and is divided into two directions. One laser beam that travels straight through the beam splitter 3 further travels straight through the beam splitter 5, is reflected by the mirror 7, and illuminates the ground 13. The mirror 7 is driven to vary its position by the iron core of an electromagnet 9 which is biased in one direction by a spring 10, with a first position (mirror 7) indicated by a solid line and a first position (mirror 7) indicated by a dotted line. The second position (mirror 7') can be moved to the second position (mirror 7'). More specifically, the electromagnet 9 is connected to the oscillator 1
1, the iron core is driven to move in the axial direction by a coil energization on/off repetitive excitation signal with a repetition frequency of 10 Hz, and when the excitation signal is turned on and driven, the mirror 7
moves to a first position on the optical path of the laser beam traveling straight ahead, and irradiates the ground 13 with the laser beam at a predetermined angle α with the ground 13 in the front-rear direction of the front of the vehicle. When the excitation signal is turned on, the mirror 7 moves to the second position (mirror 7') on the optical path of the laser beam, and directs the laser beam to the ground 13 at a predetermined angle β with the ground 13 in the left-right direction in front of the vehicle. configured to irradiate.
また、このようにして地面13を照射したレーザ光の地
面13により反射される散乱光の一部は逆経路で第1の
位置のミラー7または第2の位置のミラー7′で反射さ
れ、ビームスプリッタ5で直角方向に折曲されて光検出
器23で受光されるようになっている。Further, a part of the scattered light reflected by the ground 13 of the laser beam irradiating the ground 13 in this way is reflected by the mirror 7 at the first position or the mirror 7' at the second position on the reverse path, and the beam The light is bent at right angles by the splitter 5 and is received by the photodetector 23.
また一方、前記ビームスプリッタ3で直角方向に折曲さ
れたレーザ光源1からのレーザ光はミラー19で反射さ
れた後、基準の参照光として更に別のミラー21で反射
され、この反射されたレーザ光はビームスプリッタ5を
直進して前記地面13からの散乱光と合波され光検出器
23で受光される。すなわち、光検出器23にはレーザ
光源1からのそのままのレーザ光である参照光と地面1
3から反射された散乱光との合波が入力されるようにな
っている。On the other hand, the laser beam from the laser light source 1 that is bent in the right angle direction by the beam splitter 3 is reflected by a mirror 19, and then further reflected by another mirror 21 as a standard reference beam. The light travels straight through the beam splitter 5, is combined with the scattered light from the ground 13, and is received by the photodetector 23. That is, the photodetector 23 receives the reference light, which is the laser light as it is from the laser light source 1, and the ground 1.
The multiplexed light with the scattered light reflected from 3 is input.
光検出器23は集光レンズ、フォトダイオード等の受光
素子、増幅器等からなり、受光した参照光と散乱光とを
周波数差検出器25に供給する。The photodetector 23 includes a condenser lens, a light receiving element such as a photodiode, an amplifier, etc., and supplies the received reference light and scattered light to the frequency difference detector 25 .
周波数差検出器25は光検出器23から供給される参照
光と散乱光とのビート信号を周波数トラッカーで周波数
分析し、両光波の周波数差fdを検出し出力する。そし
て、こG周波数差rdが検出されると、この差[dから
複連するように前後方向速度V11 および左右方向速
度VL を算出することができるのである。The frequency difference detector 25 uses a frequency tracker to analyze the frequency of the beat signal of the reference light and the scattered light supplied from the photodetector 23, and detects and outputs the frequency difference fd between the two light waves. When this G frequency difference rd is detected, it is possible to calculate the longitudinal direction speed V11 and the lateral direction speed VL from this difference [d in a multi-continuous manner.
次に作用を説明する。Next, the effect will be explained.
まず、発振器11からの励磁信号で電磁石9が励磁され
ると、電磁石9の可動鉄心はばね10を押圧して移動し
、ミラー7をレーザ光の光路上の第1の位置に移動させ
る。この結果、レーザ光源1から出力されるレーザ光の
ビームスプリッタ3゜5を直進した一方のレーザ光は、
この第1の位置のミラー7で反射され、車両正面の前後
方向と平行な平面上を地面13との角度αで照射する。First, when the electromagnet 9 is excited by an excitation signal from the oscillator 11, the movable core of the electromagnet 9 presses the spring 10 to move the mirror 7 to a first position on the optical path of the laser beam. As a result, one of the laser beams output from the laser light source 1 that went straight through the beam splitter 3.5 is
The light is reflected by the mirror 7 at the first position and illuminates a plane parallel to the front-rear direction of the vehicle at an angle α with respect to the ground 13.
この照射レーザ光の地面13により反射された散乱光は
上述したように第1の位置にあるミラー7により反射さ
れ、更にビームスプリッタ5で直角方向に折曲され、光
検出器23で受光される。また、光検出器23にはミラ
ー19.21で反射された参照光がビームスプリッタ5
で前記散乱光と合波されて入射している。このように光
検出器23で受光された地面からの散乱光および参照光
は光検出器23から周波数差検出器25に供給され、こ
こで両光波の周波数差fd++が検出され出力される。The scattered light reflected by the ground 13 of this irradiated laser beam is reflected by the mirror 7 at the first position as described above, is further bent in a right angle direction by the beam splitter 5, and is received by the photodetector 23. . Further, the reference light reflected by the mirror 19.21 is delivered to the photodetector 23 by the beam splitter 5.
The light is multiplexed with the scattered light and then incident. The scattered light from the ground and the reference light received by the photodetector 23 in this manner are supplied from the photodetector 23 to the frequency difference detector 25, where the frequency difference fd++ between the two light waves is detected and output.
この周波数差fd1+を次式に代入することにより車両
正面の前後方向速度Vl、 を求めることができるの
である。By substituting this frequency difference fd1+ into the following equation, the longitudinal velocity Vl of the front of the vehicle can be determined.
Vu =fcl+1 ・λ/(2・CO5α)
・・・〈2)この式において、λはレー督ア先の波
長である。Vu = fcl+1 ・λ/(2・CO5α)
...<2) In this equation, λ is the wavelength of the laser beam.
また、発振器11からの励磁信号がオフで電磁石9が励
磁されないと、電磁石9の可OJ鉄心はばね10により
押し戻されて移動し、ミラー7をレーザ光の光路上の第
2の位置に移動させる。この結果、レーザ光源1から出
力されるレーザ光のビームスプリッタ3.5を直進した
一方のレーザ光は、この第2の位置のミラー7′で反射
され、車両正面の左右方向と平行な平面上を地面13と
の角度βで照tJJする。この照射レーザ光の地面13
により反射された散乱光は上述したように第2の位置に
あるミラー7′により反射され、更にビームスプリッタ
5で直角方向に折曲され、前記参照光とともに光検出器
23で受光される。このように光検出器23で受光され
た地面からの散乱光および参照光は光検出器23から周
波数差検出器25に供給され、ここで両光波の周波数差
fdhが検出され出力される。この周波数差fd、)次
式に代入することにより車両正面の左右方向速度■ を
求めることができるのである。Further, when the excitation signal from the oscillator 11 is off and the electromagnet 9 is not excited, the OJ iron core of the electromagnet 9 is pushed back by the spring 10 and moves, moving the mirror 7 to the second position on the optical path of the laser beam. . As a result, one of the laser beams that has gone straight through the beam splitter 3.5 of the laser beam output from the laser light source 1 is reflected by the mirror 7' at the second position, and is reflected onto a plane parallel to the left-right direction in front of the vehicle. is illuminated at an angle β with the ground 13. The ground 13 of this irradiated laser light
As described above, the scattered light reflected by the mirror 7' is reflected by the mirror 7' located at the second position, is further bent in the right angle direction by the beam splitter 5, and is received by the photodetector 23 together with the reference light. The scattered light from the ground and the reference light received by the photodetector 23 in this manner are supplied from the photodetector 23 to the frequency difference detector 25, where the frequency difference fdh between the two light waves is detected and output. By substituting this frequency difference fd into the following equation, it is possible to determine the left-right direction speed (2) of the front of the vehicle.
Vt =fd上 ・ λ / (2−CO3(2
) ・ (3)以上のように、発振器1
1からの励磁信号で電磁石9を制御し、その可動鉄心の
作用でミラー7を第1の位置および第2の位置に移動し
、これらの位置でレーザ光源1からのレーザ光をそれぞ
れ車両正面の前後方向に地面13との所定角度αで地面
13を照射したり、また車両正面の左右方向に地面13
との所定角度βで地面13を照射し、この地面13から
の散乱光を受光し、参照光との周波数差fdから車両正
面の前後方向速度V11 および左右方向速度■ を
時分割的に測定することができるのである。Vt = fd on ・λ / (2-CO3(2
) ・ (3) As mentioned above, oscillator 1
The electromagnet 9 is controlled by the excitation signal from the laser light source 1, and the mirror 7 is moved to the first position and the second position by the action of the movable iron core, and the laser light from the laser light source 1 is directed to the front of the vehicle at these positions. The ground 13 is irradiated at a predetermined angle α with respect to the ground 13 in the front-rear direction, and the ground 13 is irradiated in the left-right direction in front of the vehicle.
The ground 13 is irradiated at a predetermined angle β with respect to the ground 13, the scattered light from the ground 13 is received, and the longitudinal velocity V11 and the lateral velocity ■ of the front of the vehicle are measured in a time-sharing manner from the frequency difference fd with the reference light. It is possible.
なお、上記実施例においては、ミラー7を第1および第
2の位置に移動させる切替手段として、8m石9を利用
した方式を説明したが、これに限定されるものでなく、
例えばモータとラックアンドビニオン等を用いてもよい
のである。In the above embodiment, a method using an 8m stone 9 was described as a switching means for moving the mirror 7 to the first and second positions, but the present invention is not limited to this.
For example, a motor and a rack-and-binion may be used.
更にレーザ光を2方向に撮り分ける手段として音響光学
偏向素子等を用いてもよい。Furthermore, an acousto-optic deflection element or the like may be used as means for dividing the laser beam into two directions.
また、上記実施例では車両に対して2次元方向の速度成
分のみを測定対蒙としたが、これに限定されるものでは
なく、2以上の方向であってもよいことは勿論である。Further, in the above embodiment, only velocity components in two-dimensional directions of the vehicle were measured, but the present invention is not limited to this, and it is of course possible to measure velocity components in two or more directions.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明によれば、電磁波を車両
に対して複数の方向に振り分けて選択的に送信し、各方
向に送信した場合のそれぞれの走行路面からの反射波の
周波数と送信電磁波の周波数との差に基づいて車両に対
する前記複数の方向における各速度成分を算出している
ので、基本的に1台のドツプラレーダ装置を時分割的に
使用して各速度成分を測定することができ、装置の大型
化を抑制して経済的な速度検出を行なうことができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, electromagnetic waves are distributed to a vehicle in a plurality of directions and selectively transmitted, and the reflected waves from each traveling road surface when transmitted in each direction are Since each velocity component in the plurality of directions relative to the vehicle is calculated based on the difference between the frequency of It is possible to perform economical speed detection without increasing the size of the device.
第1図はこの発明の一実施例に係わる車速測定装置の構
成図、第2図は従来の車速測定装置の構成図である。
1・・・レーザ光源、3,5・・・ビームスプリッタ、
7.19.21・・・ミラー、9・・・電磁石、11・
・・発振器、13・・・地面、23・・・光検出器、2
5・・・周波数差検出器。FIG. 1 is a block diagram of a vehicle speed measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a conventional vehicle speed measuring device. 1... Laser light source, 3, 5... Beam splitter,
7.19.21... Mirror, 9... Electromagnet, 11.
...Oscillator, 13...Ground, 23...Photodetector, 2
5...Frequency difference detector.
Claims (3)
電磁波発生手段と、該電磁波を車両に対して複数の方向
にそれぞれ走行路面と所定の角度を形成するように選択
的に出力する出力手段と、電磁波を出力した場合の走行
路面からの反射波をそれぞれ受波し、それぞれの反射波
と前記電磁波との各周波数差を検出する周波数差検出手
段と、前記各周波数差に基づいて前記車両に対する前記
複数の方向における車両の速度成分を算出する演算手段
とを有することを特徴とする車速測定装置。(1) An electromagnetic wave generation means mounted on the vehicle that generates electromagnetic waves having a predetermined frequency; and an output means that selectively outputs the electromagnetic waves to the vehicle in a plurality of directions so as to form predetermined angles with the road surface. , frequency difference detection means for receiving reflected waves from a running road surface when electromagnetic waves are output, and detecting frequency differences between each reflected wave and the electromagnetic waves; A vehicle speed measuring device comprising: calculation means for calculating speed components of the vehicle in the plurality of directions.
よび左右方向に選択的に出力することを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の車速測定装置。(2) The vehicle speed measuring device according to claim 1, wherein the output means selectively outputs electromagnetic waves in the front-rear direction and left-right direction of the front of the vehicle.
行速度を演算する機能を有することを特徴とする特許請
求の範囲第1項乃至第2項に記載の車速測定装置。(3) The vehicle speed measuring device according to any one of claims 1 to 2, wherein the calculating means has a function of calculating the traveling speed of the vehicle from the calculated speed component.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60262471A JPS62123378A (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | Apparatus for measuring car speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60262471A JPS62123378A (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | Apparatus for measuring car speed |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62123378A true JPS62123378A (en) | 1987-06-04 |
Family
ID=17376241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60262471A Pending JPS62123378A (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | Apparatus for measuring car speed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62123378A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04264287A (en) * | 1990-10-12 | 1992-09-21 | Hughes Aircraft Co | True ground speed sensor |
CN112013761A (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 帝肯贸易股份公司 | Position detector and method for 3D position determination |
-
1985
- 1985-11-25 JP JP60262471A patent/JPS62123378A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04264287A (en) * | 1990-10-12 | 1992-09-21 | Hughes Aircraft Co | True ground speed sensor |
CN112013761A (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-01 | 帝肯贸易股份公司 | Position detector and method for 3D position determination |
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