JPS62456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空間フイルタ検出器から取出される
被測定速度に対応した中心周波数を有する狭帯域
不規則信号からその中心周波数をもつ信号成分を
抽出する装置に関する。

この種の狭帯域不規則信号は、第３図にその典
型的なスペクトル線図を示すように被測定速度に
対応した中心周波数成分fcの他に低周波および高
周波のノイズ成分も含んだものである。したがつ
て、その信号中から中心周波数をもつ信号成分を
取り出すには、狭帯域不規則信号をフイルタに導
入し、その中心周波数の近傍の周波数成分のみを
通過させることになる。その場合、中心周波数fc
は被測定速度に対応して変化するが、同時にノイ
ズ成分中、特に大きなパワーを持つ空間フイルタ
検出器の検出視野よりも大きなピツチの不規則な
むらに起因して発生する低周波成分も被測定速度
に対応して変化することになる。したがつて、広
い被測定速度範囲、すなわち中心周波数の変化す
る範囲が広い場合は、フイルタの遮断周波数を固
定することはできず、そこで、狭帯域不規則信号
の中心周波数を推定し、それに応じてトラツキン
グフイルタの遮断周波数を変化させる必要があ
る。

さて、最も簡単に中心周波数を抽出する手段と
しては、その狭帯域不規則信号自体を例えばオー
トゲインコントロール回路とＦ−Ｖ変換器よりな
る電圧変換部に導入し、ゲインを一定にした後Ｆ
−Ｖ変換して中心周波数に対応した電圧信号を発
生させ、その電圧により狭帯域不規則信号の入力
されている電圧同調型トラツキングフイルタの遮
断周波数を制御させることが考えられる。しか
し、この場合、第６図に示すように、狭帯域不規
則信号波形に一定レベル（直流成分を除去した状
態では零電圧）と交差しない部分があると、 発生させた電圧信号は大幅な誤差をもつことに
なり、実際は、このようなゆらぎをもつ場合がほ
とんどのため適用不能である。

そこで、別の中心周波数に対応した電圧を発生
させる手段として狭帯域不規則信号をスペクトル
分析器に導入し、前記第３図の如きスペクトル線
図を求めてその最大ピーク位置の周波数を目視ま
たは半自動的に読出したり、あるいは、狭帯域不
規則信号の極性自己相関関数を相関計により求め
てそれに基づいて中心周波数を求め、その周波数
に電圧を発生させる方法があるが、前者は装置が
高価で、測定にも時間を要し、また、後者は波形
の乱れが大幅に精度を低化させる原因となり、結
局、時間を要する欠点がある。

そこで、再び、狭帯域不規則信号の周波数を電
圧変換する方法を検討するのに、その問題点は、
狭帯域周波数信号自体が第３，６図に示すように
大きなパワーの低周波成分を有していることにあ
り、それは結局狭帯域不規則信号を発生させてい
る空間フイルタ検出器自体の問題となる。

さて、空間フイルタ検出器の特性を表わす量の
一つに、その検出周波数成分の選択性の良さを表
わす選択度Ｑがあり、これは空間格子の数に比例
する。すなわち、格子数が多いほど第３図のよう
に検出信号のスペクトルの急峻性が増し、少ない
ほど第４図に示すようにスペクトルの急峻性はう
すれ、分布が平滑化する。ここで、注目されるの
は、実験によると選択度Ｑが低い場合には、第４
図の如く分布が平滑化し、すなわち周波数成分の
変動幅が大になつて中心周波数のパワーが低下す
るが、同時に低周波成分のパワーの低下率の方が
それよりも大きくなつていることである。以下、
その理由の一つを第２図にモデル化して示した等
ピツチの櫛歯状の格子列Ａと被検出むらの関係に
基づいて（実際には格子列Ａと1/2ピツチずらし
た破線の格子列Ｂが組合されるが、説明を簡単に
するためＡのみとする）説明すると次のとおりで
ある。先ず、理想状態として格子列Ａのピツチで
むら１Ｃ，２Ｃ，………nCが存在していてそれ
が多数の格子を有する、すなわち選択度Ｑの高い
格子列Ａの各格子１Ａ，２Ｂ，……nCとすべて
対向した状態の出力をnaとおき、また、その中
の例えば３個だけの格子１Ａ，２Ａ，３Ａからな
る選択性Ｑの低い格子列を考え、その出力の合計
3aを取出し、それをｎ／３倍に増幅することにす
る（選択度Ｑの影響を検討するために出力を同じ
にそろえておく）と、この場合は、当然選択度Ｑ
によらず出力は同じである。また、低周波数成分
を発生させる因子である格子列を越えるような大
きなむらＤが対向した場合も選択度Ｑによらずそ
の各出力は前記と同じnaである。

さて、実際には格子列Ａと格子ピツチの1/2だ
けずらして格子列Ｂを設け、ＡとＢの差動出力を
取出すので理想的にはむらＤによる低周波数の出
力は格子列Ｂでも同様にnaだけあり、両出力の
差動出力は相殺される。しかし、格子列Ａ，Ｂの
感度の相違や検出視野が有限であること等の影響
により低周波出力は完全に相殺されず、ある大き
さを有している。そして、この低周波出力の大き
さは格子数とは無関係である。

一方、前記理想状態において、各格子１Ａ，…
……nAと対向すると考えたむら１Ｃ，……nCを
検討するのに、実際にはこれら多数の格子１Ａ，
……nAのすべてと対向するように連続して位相
ずれもなくむらが並ぶ確率は極めて低く、通常、
すべてが対向したときの出力naの数分の一以下
になつてしまう。したがつて、この場合のスペク
トル線図は第３図のように低周波成分と中心周波
数成分のパワーの差が少なく、結局、波湖形は第
６図のようになる。ただ、この場合は、他のピツ
チのむらによる出力もそれだけ微少になり、その
中心周波数のスペクトルは急峻となり、結局、低
周波のゆらぎは大きいが、中心周波数に対応した
正確な周波数成分をもつ狭帯域不規則信号とな
る。

他方、格子数が小となり、１Ａ，２Ａ，３Ａの
３本となつた場合は、それらとむらが連続的に対
向する確率は前記の場合よりは極めて高くなり、
したがつて、その出力をｎ／３倍に増幅した出力
を考えると、格子列の多い場合に比べて理想状態
からの低下度合が低い。したがつて、この場合の
スペクトル線図は第４図のように低周波成分に対
して中心周波数成分のパワーの差が大きく、結
局、波形は第５図のように相対的に低周波のゆら
ぎに対して中心周波数成分の振幅が大きなものと
なる。ただ、この場合は、格子数が少ないだけ格
子ピツチとずれたピツチのむらとの対向により生
じる出力と格子ピツチと同じむらとの対向により
生じる出力との差は少なくなり、そのスペクトル
の急峻性は失われ、結局、中心周波数成分は多少
のばらつきをもつことになる。

以上のように、選択度Ｑを低くした空間フイル
タ検出器においては、その中心周波数は多少のば
らつきを有するが、低周波成分に対して中心周波
数成分の振幅が大になることが、実験的理論的検
討の結果、判明した。

本発明は、上記検討の結果に基づき、選択度が
互いに異なる２個の空間フイルタ検出器を有する
空間周波数検出部と、その選択度の低い空間フイ
ルタ検出器の出力信号を入力してその中心周波数
に対応した電圧信号を発生する電圧変換部と、そ
の電圧信号と前記空間周波数検出部の選択度の高
い空間フイルタ検出器の出力信号とを入力し、前
記出力信号の中から前記電圧信号に対応した周波
数の成分を抽出する電圧同調型トラツキングフイ
ルタとを用い、選択度の低い空間フイルタ検出器
の出力に基づいて選択度の高い空間フイルタ検出
器の出力の中心周波数の推定値を求めてそれによ
りフイルタの遮断周波数の制御を行なわせるよう
にし、簡単迅速に中心周波数の抽出が行なえるよ
うにしたものである。

以下、本発明の実施例につき、詳細に説明す
る。

第１図において、１は２つの空間フイルタ検出
器１０，５０からなる空間周波数検出部であり、
前者は後者に対して高い選択度を有し、それぞれ
の検出面を同じ方向に向けて一体的に結合されて
いる。１１，５１はAC増幅器であり、それぞれ
の入力端は前記空間フイルタ検出器１０，５０と
各別に結線され、その一方のAC増幅器２０の出
力端は、電圧同調型トラツキングフイルタ２０の
入力端と結線され、他方のAC増幅器５１の出力
端は電圧変換部３０内のオートゲインコントロー
ル回路３１の入力端と結線され、その出力端は周
波数−電圧変換器３２の入力端と結線され、その
出力端は前記電圧同調型トラツキングフイルタ２
０の制御電圧入力端と結線されている。

以上のものにおいて、空間周波数検出部１を例
えば車両に固定してその検出面を路面と対向さ
せ、車両の速度を測定する場合を例にとると、各
空間フイルタ検出器１０，５０には、その格子ピ
ツチとレンズ系の倍率により定まる所定距離を、
車両が走行するごとに周期的に変化する周波数成
分を含む狭帯域不規則信号が発生する。この信号
中には、路面の定常的なむらに伴なうDC成分お
よび検出視野より大きなむらに伴なう低周波成分
も含まれている。これらの信号はそれぞれAC増
幅器１１，５１において、まずそのDC成分が除
かれ、それぞれの出力端からは、前記第６図、第
５図のような出力が取出される。その出力は前記
したように、前者においては車両速度に対応した
中心周波数を有するが、大きな低周波成分のゆら
ぎを有し、逆に後者においては、中心周波数にば
らつきを有するが、それに対して相対的に低周波
成分のゆらぎは小さく、ゼロレベルと中心周波数
成分の波形がほぼすべて交差する状態の出力とな
る。この後者の出力は、次に、オートゲインコン
トロール回路３１に送られ、その振幅が一定にさ
れた後、次に周波数−電圧変換器３２において、
その中心周波数に対応した電圧に変換され、電圧
同調型トラツキングフイルタ２０の制御電圧入力
端に加えられる。この結果、フイルタ２０を介し
てAC増幅器１１の出力中その電圧と同調する周
波数成分、すなわち、中心周波成分が抽出され、
出力端４０に送出されることになる。

以上のとおりであり、本発明は、選択度の低い
空間フイルタ検出器の出力特性に着目し、それか
ら中心周波数に対応した電圧信号を形成し、それ
によりフイルタの遮断周波数範囲を変化させて選
択度の高い空間フイルタ検出器から取出される出
力中の正確に被測定速度に対応した中心周波数成
分を抽出するようにしたものであり、簡単迅速
に、正確な中心周波数成分を抽出することがで
き、速度の測定が正確になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク線図、
第２図は格子列のモデル図、第３，４図は、本発
明を説明するためのそれぞれスペクトル線図、第
５，６図は時間軸波形図である。 １：空間周波数検出部、１０，５０：フイルタ
検出器、３０：電圧変換部、２０：電圧同調型ト
ラツキングフイルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 選択度が互に異なる２個の空間フイルタ検出
   器を有する空間周波数検出部と、その選択度の低
   い空間フイルタ検出器の出力信号を入力してその
   中心周波数に対応した電圧信号を発生する電圧変
   換部と、その電圧信号と前記空間周波数検出部の
   選択度の高い空間フイルタ検出器の出力信号とを
   入力し、前記出力信号の中から電圧信号に対応し
   た周波数の成分を抽出する電圧同調型トラツキン
   グフイルタとからなるところの空間周波数検出装
   置。