JPS644636B2 - - Google Patents

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JPS644636B2
JPS644636B2 JP20828981A JP20828981A JPS644636B2 JP S644636 B2 JPS644636 B2 JP S644636B2 JP 20828981 A JP20828981 A JP 20828981A JP 20828981 A JP20828981 A JP 20828981A JP S644636 B2 JPS644636 B2 JP S644636B2
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JP
Japan
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doppler
signal
noise
frequency
circuit
Prior art date
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Application number
JP20828981A
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English (en)
Other versions
JPS58109868A (ja
Inventor
Akio Sato
Yoshuki Okamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP20828981A priority Critical patent/JPS58109868A/ja
Publication of JPS58109868A publication Critical patent/JPS58109868A/ja
Publication of JPS644636B2 publication Critical patent/JPS644636B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波を使用したドツプラセンサの信
号処理装置に関するものである。
この種のドツプラセンサにおいては、一般に送
信波は連続送信し、被測定の車が通過時に車から
の反射波を受信し、その受信波からドツプラ波を
取り出した後信号処理をし、ドツプラ周波数を求
めるという方式が採られている。
すなわち、送波器から車の進行方向とθの角度
をなすように送波された音波は速度Vで進行する
車両で反射され、反射波となり、受波器で受波さ
れる。このとき、反射波の送波に対する周波数偏
移量(ドツプラ周波数)fdは一般に次式で与えら
れる。
fd=2fpVcosθ/C−Vcosθ ここで、 fp:送波周波数(Hz) C:音速(m/sec) V:車両速度(m/sec) θ:音波の進行方向と車両進行方向の角
度 したがつて、角度θが既知であれば、周波数偏
移量fdを測定することによつて、車両速度Vを上
式によつて求めることができる。また、これから
言えることは、同一の車両速度Vであつても角度
θの値によつて、周波数偏移量fdは異なつてくる
と言うことである。
ここで、超音波帯域雑音が混入した場合、信号
処理部で雑音除去処理がほどこされていても、正
常な受信波と同じ状態の音波が受信された場合に
は正常な信号と判断し、出力される場合がある。
しかして、今までは、本質的に超音波帯域雑音
に対する誤検出はある程度やむをえないとされて
いた。
一方、この種の超音波ドツプラセンサの信号処
理方式においては、雑音処理部を設け、瞬間的な
雑音の除去を行うという手段が採られているが、
雑音レベルが大きい場合、ある程度連続した雑音
の場合には、雑音処理部で除去できない。すなわ
ち、信号に雑音が加えられた形となり、この場合
に誤検出になるという欠点があつた。
本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解
決すると共に、かかる欠点を除去すべくなされた
もので、その目的は超音波を使用したドツプラセ
ンサで超音波帯域雑音と信号データとを明確に区
別することができる超音波ドツプラセンサの信号
処理装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、
雑音の内容を調べ、正しい雑音を知るために超音
波の送信を途中で断続し、受信は外来雑音のみを
受信できるようになし、その超音波帯域雑音を検
定計測し、計測された雑音と信号とを比較し、雑
音混入の度合いを探索して正しい信号を見分け正
しいドツプラ信号を得るようにしたもので、以
下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明による超音波ドツプラセンサの
信号処理装置の一実施例を示すブロツク図で、説
明に必要な部分のみを示す。
図において、1は超音波を音波に変換し、被測
定の車両(図示せず)へ送波する送波器、2は車
両からの反射波である受信波を電気信号に変換す
る受波器、3は超音波送信の出力電力を上げるた
めの第1の増幅器、4は送信周波数の基準器であ
る基準発振器11からの出力を計数し、超音波の
20KHzの基準送信周波数を作成するカウンタで、
このカウンタ4は後述するドツプラ波検定回路の
出力によつてそのオン・オフ動作が制御され、そ
の出力は第1の増幅器3に入力するように構成さ
れている。
5は受波器2からの電気信号の利得を増幅する
第2の増幅器、6は不要周波数帯域除去用の第1
帯域波器で、この第1の帯域波器6は第2の
増幅器5の出力を入力とし、その帯域周波数は
23KHz±3KHz(20KHz〜26KHz)になるように設
定されている。7はカウンタ4からの送信信号と
第1の帯域波器6よりの受信信号とを混合し両
信号を積変調する混合器(ミキサ)、8はミキサ
7によつて積変調された信号からドツプラ周波数
を取り出すための第2の帯域波器で、その周波
数帯域は100Hz〜5Hzに設定されている。9は第
2の帯域波器8からのアナログのドツプラ信号
をデイジタルのドツプラ信号に変換する波形整形
回路、10は第2の帯域波器8からのドツプラ
周波数をレベル検出し、感知入力信号とする整流
回路である。
11は基準発振器、12は波形整形回路9から
のドツプラ信号と整流回路10よりの感知入力信
号を入力としその信号中に含まれる単発的雑音を
除去する雑音処理回路、13は雑音処理回路12
の出力を入力とし雑音を検定する雑音計測回路、
14は雑音計測回路13の出力を入力とし計測さ
れた雑音と信号とを比較し雑音混合の度合を探索
して正しい信号を見分け、かつ上記カウンタ4の
オン・オフ動作を制御し送信信号の送信を断続す
るように制御するドツプラ波検定回路、15はド
ツプラ波検定回路14によつてドツプラ検定後ド
ツプラパルス幅をドツプラ周波数に変換するドツ
プラ周波数計測回路、16はドツプラ周波数計測
回路15の出力を入力とし、温度補正および送受
波器の取付角度補正をドツプラ周波数にほどこす
定数補正回路、17は定数補正回路16の出力を
入力としドツプラ周波数を速度に変換する速度変
換回路で、これらは信号処理部18を構成し、そ
の出力部19には速度出力、感知出力が得られる
ように構成されている。
そして、ドツプラ波検定回路14の出力によつ
てオン・オフ動作が制御されるカウンタ4との接
続は、カウンタ4のクリア端子を電気的に作用す
ることによつてカウンタ4の動作をオン・オフ制
御することができるように構成されている。
つぎにこの第1図に示す実施例の動作を第2図
乃至第4図を参照して説明する。まず、信号処理
部18における基準発振器11からの出力をカウ
ンタ4によつて計数し、超音波の基準周波数20K
Hzを作成する。この基準周波数20KHzの超音波は
第1の増幅器3で増幅され、その増幅された超音
波送信の出力電力は送信部の送波器1を介して目
的方向に向けて投射される。そして、送信波は被
測定の車両で反射され、受信波となり、受信部の
受波器2で受波されて電気信号に変換され、その
出力は所要の利得を有する第2の増幅器5に入り
増幅される。この第2の増幅器5の出力は16KHz
〜20KHzの周波数帯域を有する第1の帯域波器
6で不要周波数帯域が除去され、その出力はミキ
サ7に入りカウンタ4よりの20KHzの基準周波数
と混合され、このミキサ7において送信信号と受
信信号を積変調し、100Hz〜5KHzの周波数帯域を
有する第2の帯域波器8で積変調された信号か
らドツプラ周波数を抽出し、その抽出されたアナ
ログのドツプラ信号は波形整形回路9に入力しデ
イジタルのドツプラ信号に変換されると共に、整
流回路10に入力しドツプラ周波数をレベル検出
し感知入力信号とする。
このようにして得られた波形整形回路9からの
ドツプラ信号および整流回路10よりの感知入力
信号は次段の信号処理部18に導入され、所要の
信号処理が行なわれる。
まず、送信部の送波器1から20KHzの超音波を
送出すると、その送信波は車両に当つて反射さ
れ、反射波となる。そして、この車からの反射波
を受信部の受波器2で受け、ドツプラ信号処理を
行う場合、ドツプラ波検定回路14でドツプラ波
検定後、カウンタ4のオン・オフ動作を制御して
送信波を一時停止させ、受信部は外来雑音のみを
受信できるようにする。この送信波を一時停止さ
せる周期は40〜50msである。
さて、雑音処理回路12で上記ドツプラ信号お
よび感知入力信号から単発的雑音を除去した後に
その出力は雑音計測回路13に入力する。
第2図は受信波の波形を示す動作説明図で、
は第1回目のドツプラ検定周波数でこれをfd1
し、Nは検定された超音波帯域雑音のドツプラ検
定周波数でこれをfdNとし、は第2回目のドツ
プラ検定周波数でこれをfd2とする。そして、雑
音計測回路13においては、この第2図に示す超
音波帯域雑音のドツプラ検定周波数fdNを次のよ
うな方法で検定する。
すなわち、ドツプラ受信入力の波形を示す動作
説明図である第3図に示すような入力において、 (イ) |t1−t2|≦Kの場合、t1+t2/2=T1 (ロ) |T1−t3|≦Kの場合、T1+t3/2=T2 (ハ) |T2−t4|≦Kの場合、T2+t4/2=T3 (ニ) |T3−t5|≦Kの場合、T3/t5/2=T4 このようにして(イ)〜(ニ)の連続4回K(判定値)
以内の判定に合格した場合にT4とし、このT4
基準値とする。そして、その後、 (ホ) |T4−t6|≦K (ヘ) |T4−t7|≦K 〓 (ワ) |T4−t13|≦K と基準値T4とドツプラ受信入力toを例えば8回順
次比較し、すべての条件が満足されれば、T4
ドツプラ波とする。
このようなドツプラ検定を行なうことにより、
単発的な雑音は判定値に不合格となつて除去され
る。
このようにして、雑音計測回路13で単発的雑
音の検定を行い、その出力はドツプラ波検定回路
14に入力し、ドツプラ波が検定され、その出力
は雑音計測回路13によつて計測された雑音と信
号とを比較し雑音混入の度合を探索して正しい信
号を見合ける。
第4図は送信波および受信波の波形を示す動作
説明図で、Sは送信波を示したものであり、Rは
受信波を示したものである。この第4図において
第2図と同一符号のものは相当部分を示し、T10
は第1回送信、T20は第2回送信を示す。そし
て、fd3、fd4はそれぞれ第3、4回目のドツ
プラ検定周波数を示す。なお、Tは送信波を一時
停止させる周期を示し、この周期Tは例えば50m
sである。
そして、まず、 |fd1−fdN|≦α(定数) の場合は第1回目のドツプラ検定周波数fd1が超
音波帯域雑音Nのドツプラ検定周波数fdNと同等
もしくは相似していると考え、この第1回目のド
ツプラ検定周波数fd1は“不合格”と判定する。
つぎに、ドツプラ検定回路14によつてカウン
タ4の動作をオンとなるように制御して再送信を
行い、第2回目のドツプラ周波数を検定する。こ
のとき、すでに超音波帯域雑音Nが検出され記憶
されているため、前述の第1回目と同様に第2回
目のドツプラ検定周波数fd2と超音波帯域雑音N
のドツプラ検定周波数fdNを比較する。
このようにして、正常なドツプラ波は超音波帯
域雑音Nと異なつているため、順次比較し、 |fdo−fdN|>α(定数) の条件を満足すれば、その回のドツプラ検定周波
数を“合格”と判定し、正しい信号を見分けるこ
とができる。
また、 |fd1−fdN|>α(定数) と超音波帯域雑音Nのドツプラ検定周波数fdN
“ない”場合には、当然ドツプラ検定周波数fd1
正常なドツプラ周波数となる。
このようにして得られたドツプラ信号はドツプ
ラ周波数計測回路15に入力し、そのドツプラパ
ルス幅をドツプラ周波数に変換した後、定数補正
回路16によつて温度補正および送受波器の取付
角度補正をドツプラ周波数にほどこし、さらに、
速度変換回路17によつてそのドツプラ周波数を
速度に変換することにより、出力部19には所要
の速度出力および感知出力が得られる。
定数補正回路16は次のような補正を行うよう
に構成されている。
ドツプラ周波数は3頁に記載された式によつて
求められる。この式のθは第5図に示すように送
受波器1が水平方向に対してなす角度であり、通
常は40度に設定する。しかし、実際に設置した角
度は40度に対して若干の誤差を有しているので、
この誤差に対する補正を行う必要がある。この補
正が角度補正である。一方、音速Cは次のように
周囲温度tの変数として表される。
C=331−0.6t このため、音速Cも温度によつて補正をしなけ
ればならない。これが温度補正である。
定数補正回路16はこの温度補正および角度補
正を行うもので、角度補正は図示しないダイヤル
によつて入力された値に対して予め記憶された定
数を読み出し補正し、温度補正は温度に対応する
補正定数が記憶されているテーブルがあり、周囲
温度に応じてその定数を読み出して補正する。
このように、本発明は、雑音の内容を調らべ正
しい雑音を知るため、送信信号を一時停止させ、
受信は外来雑音だけを受信できるようになし、そ
の雑音を計測するように構成され、そして、計測
された雑音と信号とを比較し、雑音混入の度合を
探索し、正しい信号を見分けるように構成されて
いるので、超音波帯域雑音と信号データとを明確
に区別することができる。
以上説明したように、本発明によれば、超音波
帯域雑音と信号データとを明確に区別することが
できるので、実用上の効果は極めて大である。
また、雑音の内容を調べ正しい雑音を知るため
に送信を停止させ、受信は外来雑音だけを受信で
きるようにし、その雑音を計測した後、その計測
された雑音と信号とを比較し、雑音混入の度合い
をさぐり、正しい信号を見分けるようにしたもの
であるから、超音波帯域雑音に対する誤検出を取
り除くことができるという点において極めて有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による超音波ドツプラセンサの
信号処理装置の一実施例を示すブロツク図、第2
図、第3図および第4図は第1図の動作説明図、
第5図は送受波器の取り付け角度についての説明
をするための図である。 1……送波器、2……受波器、4……カウン
タ、7……混合器、9……波形整形回路、10…
…整流回路、11……基準発振器、12……雑音
処理回路、13……雑音計測回路、14……ドツ
プラ波検定回路、15……ドツプラ周波数計測回
路、16……定数補正回路、17……速度変換回
路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 送信信号の超音波を音波に変換した後車両に
    投射する送波器と、前記車両からの反射波を受波
    しその受信波を電気信号に変換する受波器と、前
    記送信信号と前記受波器からの受信信号を積変調
    する混合器とを備え、この混合器によつて積変調
    された信号からドツプラ周波数を抽出し、そのア
    ナログのドツプラ信号をデイジタルのドツプラ信
    号に変換し、かつ前記ドツプラ周波数をレベル検
    出して感知入力信号とし、前記デイジタルのドツ
    プラ信号および前記感知入力信号に基いて信号処
    理を行う超音波ドツプラセンサの信号処理装置に
    おいて、前記ドツプラ信号および感知入力信号か
    ら単発的雑音を除去する雑音処理回路と、この雑
    音処理回路の出力を入力とし超音波帯域雑音のド
    ツプラ検定周波数を検定する雑音計測回路と、こ
    の雑音計測回路によつて計測された雑音と信号と
    を比較し雑音混入の度合を探索して正しい信号を
    見分けかつ信号のドツプラ検定周波数を繰返し検
    定し、信号のドツプラ波が検定された後に前記送
    信信号を短時間だけ停止するように制御するドツ
    プラ波検定回路と、このドツプラ波検定回路によ
    つて得られたドツプラパルス幅をドツプラ周波数
    に変換するドツプラ周波数計数回路と、このドツ
    プラ周波数計数回路の出力を入力とし温度補正お
    よび送受波器の取付角度補正をドツプラ周波数に
    ほどこす定数補正回路と、この定数補正回路の出
    力を入力としドツプラ周波数を速度に変換する速
    度変換回路とを具備し、超音波帯域雑音のドツプ
    ラ検定周波数と信号のドツプラ検定周波数とが近
    似していないときの信号のドツプラ検定周波数を
    正しい信号として用いるようにしたことを特徴と
    する超音波ドツプラセンサの信号処理装置。
JP20828981A 1981-12-23 1981-12-23 超音波ドップラセンサの信号処理装置 Granted JPS58109868A (ja)

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JPS58109868A JPS58109868A (ja) 1983-06-30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60129677A (ja) * 1983-12-19 1985-07-10 Tokyo Electric Power Co Inc:The ソ−ダ−装置
JP3088174B2 (ja) * 1992-02-06 2000-09-18 古野電気株式会社 水中探知装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5244025A (en) * 1975-10-03 1977-04-06 Nat Jutaku Kenzai Preparation method of lattice beam
JPS56100375A (en) * 1980-01-15 1981-08-12 Matsushita Electric Works Ltd Ultrasonic wave detector for moving body

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