JPWO2012124352A1 - 車両傾斜検知装置 - Google Patents

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Abstract

車両傾斜検知装置１において、受信部２００が、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２からの受信信号を交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力する切り替え器６０１を備える。直交検波器７０１は、同一線路を用いて、切り替え器６０１からの２つの受信信号と発振器１０１からの発振信号とを直交検波する。

Description

この発明は、自動車などの車両の傾斜角度を自動的に検知するための車両傾斜検知装置に関するものである。特に、この車両傾斜検知装置は車両用ヘッドライトの光軸制御を自動で行うシステムにおいて適したものである。
従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献１に示す装置がある。超音波送信部は地面（路面）に向けて超音波を送信する。地面で反射した超音波を異なる位置で設置した超音波受信部で受信する。送信から受信までの時間を計測し、各信号受信部における受信時間差又は位相差を算出し、車両の傾斜角度を検知する。
また、従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献２に示す装置がある。電波送信部は電波を地面に向けて放射し、電波受信部は路面で反射した電波を２箇所の受信アンテナで受信する。演算部は受信した２信号の位相差を合成処理により算出し、車両の傾斜角度を検知する。
また、従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献３に示す装置がある。車両の前後方向に２個の超音波送受信センサが設置されている。超音波送信部は地面に向けて超音波を送信する。地面で反射した超音波を超音波受信部で受信し、送信から受信までの時間を計測する。超音波送受信センサの前後方向の設置間隔と超音波送受信センサ間の受信時間差又は位相差から２個の超音波送受信センサの高さ変位から車両の傾斜角度を検知する。車速センサで計測した車速から車両の走行状態及び停止状態を判定し、走行中に算出された傾斜角度を優先的に用いて平均処理した傾斜角度平均値を出力する。
また、従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献４に示す装置がある。電波送信部は電波を地面に向けて放射し、電波受信部は路面で反射した電波を２箇所の受信アンテナで受信する。それぞれの受信信号は送信信号とで直交検波してそれぞれのベースバンド信号となる。このそれぞれのベースバンド信号の振幅と位相に基づいて演算処理により位相差を導出し車両の傾斜角度を検知する。
特開２００３−３０７４２０号公報 特開２００５−１８９１０１号公報 特開２００３−１２７７５７号公報 特開２００９−２８２０２２号公報
特許文献１に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されているので、温度変化、風、及び騒音の影響を受け位相差が変化し、傾斜角度を精度良く検知できないという課題があった。
また、特許文献２に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されているので、異なる２つの受信アンテナで受信した２つの受信信号のレベルのバラツキの影響を受け算出した位相差が変化し、傾斜角度を精度良く検知できないという課題があった。
また、特許文献３に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されるので、車輪の空転や滑走による車速センサの計測誤差によって誤判定する可能性があり傾斜角度を精度良く検知できないという課題があった。さらに車速センサと車両傾斜検知装置との配線が必要となり省スペース化及び省配線化できないという課題があった。
また、走行及び停止しか判定できず、高速道路走行中における道路の繋ぎ目や、踏み切りなど、局所的に生じる路面の急激な凹凸の変化を検出できないので、平均値処理しても傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
また、特許文献４に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されるので、直交検波器ごとの振幅および位相などの特性のばらつきによる誤差が生じてしまい、２つのベースバンド信号に基づく位相差が正しく出力されないために、傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
また、２箇所の受信アンテナに接続されるそれぞれの直交検波器の位相特性としてリニアリティ（直線性）特性が良くない場合、２つのベースバンド信号の位相値が正しく出力されないために位相差も正しいものとはならず、傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
さらに、地面から反射した電波が、電波送信部を含む車体から再び放射（反射）され、再び路面から反射した電波を２箇所の受信アンテナで受信すると、２つのベースバンド信号に基づく位相差に１回反射及び２回反射又は複数の反射電波の位相差が含まれるので傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、温度変化、風、及び騒音があっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、受信信号レベルのばらつきがあっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は車速センサを用いることなく傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、局所的に生じる路面の凹凸があっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、直交検波器ごとの特性のばらつきにより生じる誤差を排除し、傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、２箇所の受信アンテナに接続されるそれぞれの直交検波器の位相特性としてリニアリティ（直線性）特性が良くない場合でも、傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号を送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１の受信信号と、地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２の受信信号とを交互に切り替えて１本の第１の線路に出力する切り替え部と、切り替え部から１本の第１の線路を通して送られてくる第１の受信信号又は第２の受信信号と発振信号とを直交検波して得た第１の振幅値及び第１の位相値と第２の振幅値及び第２の位相値とを交互に切り換えて１本の第２の線路に出力する直交検波部と、直交検波部から１本の第２の線路を通して送られてくる第１の振幅値及び第１の位相値と、第２の振幅値及び第２の位相値とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号の位相を回転させた送信信号を送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１の受信信号と送信部から得る送信信号とを切り替えて出力する第１の切り替え部と、地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２の受信信号と送信部から得る送信信号とを切り替えて出力する第２の切り替え部と、第１の切り替え部からの第１の受信信号と発振信号とを第１の直交検波部により直交検波して得た第１の振幅値と第１の位相値、及び第２の切り替え部からの第２の受信信号と発振信号とを第２の直交検波部により直交検波して得た第２の振幅値と第２の位相値を取り出すと共に、第１の切り替え部からの送信信号と発振信号とを当該第１の直交検波部により直交検波して得た第３の振幅値と第３の位相値、及び第２の切り替え部からの送信信号と発振信号とを当該第２の直交検波部により直交検波して得た第４の振幅値と第４の位相値を取り出す受信部と、第３の振幅値と第３の位相値から算出する第１の直交検波部の位相の回転リニアリティ特性、及び第４の振幅値と第４の位相値から算出する第２の直交検波部の位相の回転リニアリティ特性を参照し、第１の振幅値及び第１の位相値と第２の振幅値及び第２の位相値とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号をパルス変調して送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１のパルス受信信号と発振信号とを第１の直交検波部により直交検波して得た第１の振幅値と第１の位相値、及び地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２のパルス受信信号と発振信号とを第２の直交検波部により直交検波して得た第２の振幅値と第２の位相値を取り出す受信部と、第１の振幅値及び第１の位相値をサンプリングして得た値と、第２の振幅値及び第２の位相値をサンプリングして得た値とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明によれば、車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の変化として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度変化又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、受信信号レベル差が変動しても、直交検波により求まるＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
また、２つの受信アンテナからの受信信号を交互に切り替えて、単一の直交検波器を用いて発振信号と受信信号を直交検波するようにしたので、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができる。
また、自己校正機能として、発振器からの発振信号の位相を回転させた送信信号を受信信号相当として直接直交検波部に入力し、このときの直交検波により求まるＩＱ信号の位相特性を取得するようにしたので、直交検波部の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができる。
さらに、送信信号をパルス変調し、２つの受信アンテナからパルス変調されたそれぞれの受信信号を直交検波して求まるパルス変調されたそれぞれのＩＱ信号に対して、時系列的にサンプリングするようにしたので、時間軸上で地面からの１回反射によるＩＱ信号の位相値と複数反射によるＩＱ信号の位相値とを分離することが可能となり、１回反射成分の位相値から位相差を演算処理することによって精度よく傾斜角度を求めることができる。
本発明の実施の形態１による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１による電波の伝播経路を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１による傾斜角度と位相差の関係を説明する図である。 本発明の実施の形態１による周波数と位相差の関係を説明する図である。 本発明の実施の形態２による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態２による直交検波器の位相特性と補正を示す図である。 本発明の実施の形態３による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態４による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態５による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態６による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態７による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態７による車体と路面との間の複数反射を示す図である。 本発明の実施の形態２によるパルス送信信号のサンプリングを示す図である。 本発明の実施の形態８による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態９による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１０による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１０による受信アンテナと位相のデータの並びを示す図である。 本発明の実施の形態１１による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１２による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１３による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１４による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１５による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１６における車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１６によるアンテナを三角形に配置したときの傾斜角度と位相差とアンテナ高さの関係を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１６による送信アンテナと受信アンテナを直線上に配置した時の傾斜角と位相差の関係を示した図である。 本発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１７による前後方向の傾斜角度と位相差の関係を説明した図である。 本発明の実施の形態１７による前後方向の傾斜角度と位相差の関係を説明した図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両の傾斜角度を検出する車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は、振幅位相演算器３０１と傾斜角演算器３０２を備えている。
なお、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とは直線上に設置する、三角形の各頂点に設置するなどいかなる配置をしてもよい。また、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２は同一の高さになるように設置する、異なる高さになるよう設置するなどいかなる設置をしてもよい。さらに、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１の間隔Ａと、送信アンテナ１０３と第２の受信アンテナ２０２の間隔Ｂの関係について、間隔Ａと間隔Ｂとが等間隔でも等間隔でなくてもどちらでもよい。
次に動作について説明する。送信部１００は増幅器１０２を介して発振器１０１から所定の周波数と振幅と位相とを持った送信信号を送信アンテナ１０３に入力する。送信アンテナ１０３に入力された送信信号は電波として放射される。周波数帯としては、２４ＧＨｚ帯域及び２４ＧＨｚから２９ＧＨｚの帯域の送信信号がある。例えば、電波法令に認許された周波数帯への適応として、特定小電力無線局の２４ＧＨｚ帯（２４．０５〜２４．２５ＧＨｚ）を用いたり、超広域帯レーダの２６ＧＨｚ帯（２４．２５ＧＨｚ〜２９．０ＧＨｚ）を用いたりすればよい。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し、第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力される。直交検波器７０１は、第１の受信信号又は第２の受信信号のそれぞれの振幅値と位相値を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路にすることにより、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長を同一にする。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除する。
傾斜角度演算部３００は、振幅値と位相値とから傾斜角度を算出する。
より具体的には、送信部１００内の発振器１０１が、予め設定した周波数と振幅と位相をもつ信号を送信信号として増幅器１０２へ出力する。増幅器１０２は送信信号を所定のレベルまで電力増幅し送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３は送信信号を電波として空間へ放射する。送信アンテナ１０３は指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。また、放射する電波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波等いかなる電波を放射してもよい。
放射された電波は地面で反射し受信手段２００内の異なる位置に設置された第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２でそれぞれ受信され、第１の受信信号と第２の受信信号として出力される。受信アンテナは指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。
第１の受信アンテナ２０１内の第１の増幅器２０３は、第１の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し切り替え器６０１を介して直交検波器７０１へ出力する。第２の増幅器２０４は第２の受信信号を切り替え器６０１を介して直交検波器７０１へ出力する。直交検波器７０１は、発振器１０１からの発振信号を基準信号として第１の受信信号又は第２の受信信号を直交検波（ＩＱ検波）し、ＩＱ信号を振幅位相演算器３０１へ出力する。
ＩＱ信号は基準信号の０度成分によって得られるＩ信号と９０度成分によって得られるＱ信号の２信号で構成される。Ｉ信号とＱ信号の逆正接は第１の受信信号と第２の受信信号の位相差に相当する。Ｉ信号とＱ信号の二乗和の平方根は第１の受信信号と第２の受信信号の振幅の積に相当する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、交互に得られた第１の受信信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号）と第２の受信信号のＩＱ信号（第２のＩＱ信号）とから両受信信号の位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２へ出力する。傾斜角度演算器３０２は第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号の位相差から車両の傾斜角度を算出し出力する。
図２は、実施の形態１による電波の伝播経路を説明する説明図である。より具体的には、送信アンテナ１０３から放射された電波が路面で反射し第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２へ伝播する経路を示した説明図である。送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２は、同一平面上かつ送信アンテナ１０３を中心として車両に等間隔に直線配置されている。送信アンテナ１０３から第１の受信アンテナ２０１までの伝播経路４０１の経路長をＬ１、送信アンテナ１０３から第２の受信アンテナ２０２までの伝播経路の経路長をＬ２とおくと、車両と路面が平行のときの経路長Ｌ１，Ｌ２は等しくなる。これに対して、車両が路面に対して傾斜すると経路長Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ変化し、経路差が生じる。
経路差（Ｌ１−Ｌ２）と波長λとＩＱ信号から算出した位相差φには以下の関係式が成り立つ。
φ＝２π×（Ｌ１―Ｌ２）/λ （１）
図３は、実施の形態１による傾斜角度と位相差の関係を説明する図である。横軸を車両の路面に対する傾斜角度、縦軸を位相差とおくと、傾斜角度と位相差には一対一の関係があり、位相差から傾斜角度を算出することができる。
また、図４は複数の周波数に対して振幅位相演算器３０１でＩＱ信号から算出される位相差の関係を説明する図である。横軸を周波数とし、縦軸を位相差とする。周波数が高くなると波長が短くなり上式（１）中の波長λが小さくなる。そのため、経路長が一定でも周波数が高くなると位相差は大きくなり、周波数と位相差には図４中の直線に示した関係が成り立つ。
そこで、任意の周波数を選択して送信する場合又は周波数を時分割で送信する場合には、振幅位相演算器３０１でＩＱ信号から周波数毎に得た各位相差を、傾斜角度演算器３０２がこれら各位相差のプロット点から直線近似を行い、図４に示した直線を線形近似により導出する。傾斜角度演算器３０２はこの近似直線から所定の周波数における位相差を算出し、算出した位相差から傾斜角度を算出する。算出した位相差と傾斜角度の関係は図３で説明したものと同じ関係がある。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
なお、図５において、他の図と同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは他の実施の形態においても共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
次に動作について説明する。送信部１００において、発振器１０１から出力された所定の周波数と振幅と位相とを持つ発振信号は、移相器５０１により位相を回転させた送信信号にされる。位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。利得制御器５０２は位相の回転した送信信号を所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２及び増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３に入力された送信信号は電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１の受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２の受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、それぞれ第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号により第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２のそれぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のＩＱ信号及び第２のＩＱ信号のそれぞれの振幅及び位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。
図６は、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２それぞれの位相の回転リニアリティ特性（補正前）と正規の位相回転特性（補正後）の一例を示すＩ／Ｑコンスタレーションである。図６中の実線１１０１で示す直交検波器の位相の回転リニアリティ特性がよくない場合でも、破線１１０２で示す正規の位相回転特性へ補正することにより、精度良く傾斜角度を算出することができる。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態１（図１に示す）と上記実施の形態２（図５に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００において、発振器１０１から出力された所定の周波数と振幅と位相とを持つ発振信号は、移相器５０１により位相を回転させた送信信号にされる。位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。利得制御器５０２は位相の回転した送信信号を所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２及び増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３に入力された送信信号は電波として放射される。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１へ入力される。直交検波器７０１は第１の受信信号又は第２の受信信号のそれぞれの振幅値と位相値（第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号）を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、第１の切り替え器６０１では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、第３のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３のＩＱ信号により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のＩＱ信号及び第２のＩＱ信号のそれぞれの振幅値及び位相値から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号で変調し、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。符号信号で変調された発振信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。送信アンテナ１０３は指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。また、放射する電波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波等いかなる電波を放射してもよい。
符号信号発生器８０１は、予め設定した符号又はＩＤの情報を符号信号として出力する。この符号はＭ系列、ＧＯＬＤ系列、直交系列等の符号の組み合わせで構成する。符号信号発生器８０１が生成する符号信号は、送信部１００内の変調器８０２と受信部２００内の相関演算器８０３に入力される。
発振器１０１は、予め設定した周波数を生成して発振信号として変調器８０２と受信部２００内の直交検波器７０１へ出力する。変調器８０２は発振信号を搬送波として符号信号でＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調して増幅器１０２に変調信号として出力する。増幅器１０２は変調信号を所定のレベルまで電力増幅し送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３は電波として空間へ放射する。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４にて所定のレベルまで電力増幅され、切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力される。直交検波器７０１は第１の受信信号又は第２の受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）された第１のベースバンド信号のＩＱ信号又は第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号）を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで相関演算を行って、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を得て、傾斜角度演算部３００へ出力する。
より具体的には、相関演算器８０３は、符号信号発生器８０１により生成された符号信号と直交検波器７０１が算出した第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号との相関演算を行う。相関演算は符号信号一周期分の相関を演算し、Ｉ成分に対応する相関値ＩとＱ成分に対応する相関値Ｑを計算する。相関値Ｉと相関値Ｑの二乗和の平方根は受信信号の振幅に相当し、相関値Ｉと相関値Ｑの逆正接は第１の受信信号の位相に相当する。相関演算器８０３は、演算したこの第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を振幅位相演算器３０１に出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を交互に得て位相差を算出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。第１の相関値の位相及び第２の相関値の位相の位相差と傾斜角度とには上記実施の形態１における図３と同様の一対一の関係があり、傾斜角度が算出できる。
また、受信部２００内の相関演算器８０３が第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号を用いて相関演算を行って相関値の振幅と位相を算出し、傾斜角度演算部３００内の傾斜角度演算器３０２が相関値から傾斜角度を算出してもよい。このとき、算出された振幅と位相は、第１の相関値の振幅と第２の相関値の振幅の積、第１の相関値の位相と第２の相関値の位相の位相差に相当する。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、相関値の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２と第１の相関演算器８０３と第２の相関演算器８０４とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号で変調し、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。符号変調された送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１の受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号）を第１の相関演算器８０３へ出力する。第１の相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号を符号信号発生器８０１からの符号信号と相関演算し、第１の相関値の振幅及び位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２の受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第２のＩＱ信号）を第２の相関演算器８０４へ出力する。第２の相関演算器８０４は、第２のＩＱ信号を符号信号発生器８０１からの符号信号と相関演算し、第２の相関値の振幅及び位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、それぞれ第３のベースバンド信号のＩＱ信号（第３のＩＱ信号）及び第４のベースバンド信号のＩＱ信号（第４のＩＱ信号）を、それぞれ第１の相関演算器８０３及び第２の相関演算器８０４へ入力する。
なお、第１及び第２の相関演算器８０３，８０４は、第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号をそれぞれ第３の相関値の振幅と位相及び第４の相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３の相関値の振幅と位相及び第４の相関値の振幅と位相により第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２それぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１の相関値の振幅と位相及び第２の相関値の振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
また、受信部２００内の第１の相関演算器８０３（又は第２の相関演算器８０４でもよい）は、第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号を用いて相関演算を行って相関値の振幅と位相を算出し、傾斜角度演算部３００内の傾斜角度演算器３０２が相関値から傾斜角度を算出してもよい。このとき、算出された振幅と位相は、第１の相関値の振幅と第２の相関値の振幅の積、第１の相関値の位相と第２の相関値の位相の位相差に相当する。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、相関値の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態４（図８に示す）と上記実施の形態５（図９に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。
傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号で変調し、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。符号変調された送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４にて所定のレベルまで電力増幅され、第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１に入力される。直交検波器７０１は第１の受信信号又は第２の受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）された第１のベースバンド信号のＩＱ信号又は第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号）を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで相関演算を行って、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を得て、傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と直交検波（ＩＱ検波）し、第３のベースバンド信号のＩＱ信号（第３のＩＱ信号）を相関演算器８０３へ入力する。
なお、相関演算器８０３は、第３のＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のＩＱ信号を第３の相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３の相関値の振幅と位相により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
また、受信部２００内の相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号を用いて相関演算を行って相関値の振幅と位相を算出し、傾斜角度演算部３００内の傾斜角度演算器３０２が相関値から傾斜角度を算出してもよい。このとき、算出された振幅と位相は、第１の相関値の振幅と第２の相関値の振幅の積、第１の相関値の位相と第２の相関値の位相の位相差に相当する。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、相関値の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、パルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調しパルス送信信号として増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。送信アンテナ１０３は指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。また、放射する電波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波等いかなる電波を放射してもよい。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
図１２は、実施の形態７による電波の、車体と路面との間の複数反射を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、路面から反射した電波が、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２を含む車体から再び放射（反射）され、再び路面で反射して、第１の受信アンテナ２０１及び第２の受信アンテナ２０２で受信されるような場合、送信アンテナ１０３から第１の受信アンテナ２０１までの伝播経路の経路長が伝播経路４０１の経路長Ｌ１から伝播経路４０３の経路長Ｌ３となる。同様に、送信アンテナ１０３から第２の受信アンテナ２０２までの伝播経路の経路長が伝播経路４０２の経路長Ｌ２から伝播経路４０４の経路長Ｌ４となる。従って、図１２（ｂ）に示すように、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号には、１回反射した反射電波の振幅と位相、２回反射した電波の振幅と位相、３回反射した電波の振幅と位相というように、反射回数に応じた反射電波の振幅と位相とが時系列的に順次重複されていく。
そこで、傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２が、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相及び第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。ここでは、傾斜角度の精度を確保するために、１回反射した反射電波の振幅と位相のみを分離して取得することとする。振幅位相演算器３０１は、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号のそれぞれ１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。
傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、比較的高速のＡＤ（アナログ／ディジタル）コンバータを用いて１つのパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的に全て取得してもよい。又は、比較的低速のＡＤコンバータを用いてパルスＩＱ信号毎に振幅と位相のサンプル位置をスライドさせながら取得し収集することにより、等価的にパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的に全て取得してもよい。
図１３は、サンプルユニット９０２によるパルス送信信号のサンプリングを示す図であり、比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合について説明する。例として、パルス信号発生器９０１から変調器８０２への送信用の変調周波数を１０ＭＨｚとし、パルス信号発生器９０１からサンプルユニット９０２への受信用のサンプル周波数を９．９９ＭＨｚとする。両者の周波数差により、サンプルユニット９０２でのパルスＩＱ信号に対するサンプル位置は０．１ｎｓｅｃ（＝１／９．９９ＭＨｚ−１／１０ＭＨｚ）ずつ時系列方向にスライドすることとなる。このスライドしたサンプルデータを収集することにより、１０ＧＨｚ（＝１／０．１ｎｓｅｃ）相当の高速のＡＤコンバータでサンプルすることと等価になる。
また、送信用の変調周波数である１０ＭＨｚのデューティを５０％とすると、パルスＩＱ信号のパルス幅は５０ｎｓｅｃなので、パルス幅内を等価的に全てサンプルするためには、５００発のパルスＩＱ信号に対してサンプル位置をスライドさせていく必要がる。さらに、車体から路面までの往復の経路長を考慮すると、さらに多くのサンプル位置をスライドさせる必要がある。具体的には、車体から路面までの距離を１５ｃｍとすると、伝播時間は往復で１ｎｓｅｃとなるので、サンプル位置をスライドさせる回数は１０（＝１ｎｓｅｃ／０．１ｎｓｅｃ）回必要となる。これ以外にも、９．９９ＭＨｚでサンプルするＡＤコンバータ（サンプルユニット９０２に相当する）から第１及び第２の受信アンテナ２０１，２０２までの位相長、１０ＭＨｚで変調された送信信号を出力する変調器８０２から送信アンテナ１０３までの位相長、及び１０ＭＨｚと９．９９ＭＨｚの同期時間等を考慮する必要がある。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、パルスＩＱ信号の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態８．
図１４はこの発明の実施の形態８による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態１（図１に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、パルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調しパルス送信信号として増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力される。直交検波器７０１は、第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号のそれぞれの振幅値と位相値を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相又は第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を交互に時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。振幅位相演算器３０１は、第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、パルスＩＱ信号の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態９．
図１５はこの発明の実施の形態９による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態２（図５に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせたものであり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数と振幅と位相とを持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にてパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、それぞれ第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号をサンプル取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号により第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２のそれぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号のそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相及び第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１０．
図１６はこの発明の実施の形態１０による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態３（図７に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数と振幅と位相とを持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、第１の切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にてパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１へ入力される。直交検波器７０１は第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号のそれぞれの振幅値と位相値を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、第３のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルスＩＱ信号をサンプル取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルスＩＱ信号により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号のそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相又は第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を交互に時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。
そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
ここで、図１７を用いて、実施の形態１０に係る車両傾斜検知装置１のデータ取得タイミングの一例を説明する。図１７は、受信アンテナと位相のデータの並びを示す図である。この例では、移相器５０１を４Ｂｉｔ（１６とおり）とし、２つの受信アンテナ２０１，２０２を車両前方アンテナと車両後方アンテナとして用いた場合の、全ての組み合わせ状態におけるデータ取得タイミングを示す。また、サンプルユニット９０２（ＡＤコンバータ）が１つの位相状態かつ前方及び後方のアンテナ状態に対して、２０００サンプルずつのデータを取得することとし、前方と後方のアンテナ切り替え及び位相状態の切り替えに１０００サンプル相当の時間を設定した場合、全ての組み合わせ状態における１回当たりのデータ取得時間は９．６ｍｓｅｃとなる。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１１．
図１８はこの発明の実施の形態１１による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態７（図１１に示す）に対して上記実施の形態４（図８に示す）のような符号信号を用いる構成を組み合わせたものであり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えるものである。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２と第１の相関演算器８０３と第２の相関演算器８０４とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調し、パルス送信信号とする。このパルス送信信号は増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力され、送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第１のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のパルスＩＱ信号）を第１の相関演算器８０３へ出力する。第１の相関演算器８０３は第１のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第１のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第２のパルスＩＱ信号）を第２の相関演算器８０４へ出力する。第２の相関演算器８０４は第２のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第２のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値及び第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１２．
図１９はこの発明の実施の形態１２による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態４（図８に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調し、パルス送信信号とする。パルス送信信号は増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力され、送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１に入力される。直交検波器７０１は第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波された第１のパルスベースバンド信号又は第２のパルスベースバンド信号を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のパルスベースバンド信号又は第２のパルスベースバンド信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで第１のパルス相関値の振幅と位相、又は第２のパルス相関値の振幅と位相を相関演算して傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相又は第２のパルス相関値の振幅と位相を交互に時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値又は第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１３．
図２０はこの発明の実施の形態１３による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態５（図９に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２と第１の相関演算器８０３と第２の相関演算器８０４とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数を持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、第１の切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて、パルス信号発生器９０１からの所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第１のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第１のパルスＩＱ信号）を第１の相関演算器８０３へ出力する。第１の相関演算器８０３は第１のパルスＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第１のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第２のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第２のパルスＩＱ信号）を第２の相関演算器８０４へ出力する。第２の相関演算器８０４は第２のパルスＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第２のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と直交検波（ＩＱ検波）し、それぞれ第３のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第３のパルスＩＱ信号）及び第４のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第４のパルスＩＱ信号）を、それぞれ第１の相関演算器８０３及び第２の相関演算器８０４へ入力する。
なお、第１及び第２の相関演算器８０３，８０４は、第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号をそれぞれ第３のパルス相関値の振幅と位相及び第４のパルス相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルス相関値の振幅と位相及び第４のパルス相関値の振幅と位相を取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルス相関値の振幅と位相及び第４のパルス相関値の振幅と位相から第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２のそれぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相から位相差を導出する。
傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値及び第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して直交検波器で補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１４．
図２１はこの発明の実施の形態１４による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態６（図１０に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数を持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、第１の切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて、パルス信号発生器９０１からの所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４にて所定のレベルまで電力増幅され、第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１に入力される。直交検波器７０１は第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）された第１のパルスベースバンド信号のＩＱ信号又は第２のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号）を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のパルスベースバンド信号又は第２のパルスベースバンド信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで第１のパルス相関値の振幅と位相、又は第２のパルス相関値の振幅と位相を相関演算して傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と直交検波（ＩＱ検波）し、第３のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第３のパルスＩＱ信号）を相関演算器８０３へ入力する。
なお、相関演算器８０３は、第３のパルスＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のパルスＩＱ信号を第３のパルス相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルス相関値の振幅と位相を取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルス相関値の振幅と位相により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値及び第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して直交検波器で補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１５．
図２２は、この発明の実施の形態１５による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。上述した実施の形態２では、送信アンテナ１０３に位相を回転させた送信信号を入力するものを示したが、送信アンテナ１０３に入力する送信信号は位相を回転させていない信号であってもよい。図２２に示すように、実施の形態１５の車両傾斜検知装置１においては、発振器１０１の出力を送信用切り替え器６０２に入力している。そして、送信用切り替え器６０２の２つの出力のうち、一方の出力を増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ入力し、傾斜角度の測定に用いる。また、他方の出力を移相器５０１に入力し、移相器５０１の出力を利得制御器５０２を介して第１の切り替え器６０３および第２の切り替え器６０４に入力し、位相の回転リニアリティ特性の取得に用いる。このようにしても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施の形態３，５，６，９，１０，１３および１４についても、上記と同様にして、位相を回転させていない送信信号を用いて傾斜角度を測定するとともに、位相を回転させた送信信号を用いて位相の回転リニアリティ特性を取得することができる。
実施の形態１６．
図２３はこの発明の車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。二等辺三角形の底辺の各頂点に第１の受信アンテナ１２０２と第２の受信アンテナ１２０３を設置し、残りの頂点に送信アンテナ１２０１を設置している。
図２４は本発明のアンテナを三角形に配置したときの傾斜角度と位相差とアンテナ高さの関係を説明する説明図である。具体的には、図２３に示したアンテナ配置のときの傾斜角度と位相差の関係を示す図である。図２４中の直線１３０１は車高又はアンテナの高さが高いときの関係を示し、破線１３０２は車高又はアンテナの高さが低いときの関係を示している。アンテナの高さが偏位しても傾斜角度と位相差の関係は偏位しない。
図２５は送信アンテナと受信アンテナを直線上に配置したときの傾斜角度と位相差の関係を示した図である。図示は省略するが、ここでは送信アンテナを中心として直線上に送信アンテナと第１の受信アンテナと第２の受信アンテナを設置している。図２５中の直線１４０１は車高又はアンテナの高さが高いときの関係を示し、破線１４０２は車高又はアンテナの高さが低いときの関係を示している。アンテナの高さが偏位すると同じ傾斜角度でも位相差が異なる。
また、図２３では二等辺三角形の各頂点にアンテナを配置した場合について述べたが、正三角形の各頂点に送信アンテナと第１の受信アンテナと第２の受信アンテナを設置しても同様の結果となる。
送信部、受信部等については、上記実施の形態１から上記実施の形態１５までのいずれかに記載された構成であればよい。
以上のように、車両傾斜検知装置は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。
また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、二等辺三角形の各頂点にアンテナを設置するとアンテナを直線上に設置したときよりも車高の偏位による位相差の偏位を抑圧できるので、傾斜角度を精度よく算出できるという効果がある。
実施の形態１７．
図２６はこの発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。受信アンテナを３つ以上用いた場合における実施の形態の一例である。四角形の各頂点に第１の受信アンテナ１５０１と第２の受信アンテナ１５０２と第３の受信アンテナ１５０３と第４の受信アンテナ１５０４とを設置し、この四角形の対角線の好転に送信アンテナ１５０５を配置する。第１の受信アンテナ１５０１と第２の受信アンテナ１５０２をつなぐ直線と車両の前後方向が略平行で、第１の受信アンテナ１５０１と第３の受信アンテナ１５０３をつなぐ直線と車両の左右（幅）方向が略平行になるように設置したとする。受信部が受信アンテナを４個備える場合には、送信アンテナを中心とした四角形の各頂点に受信アンテナを配置することになる。
図２７はこの発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。送信部１６００は、送信アンテナ１５０５から電波を受信し、受信部１７００は第１の受信アンテナ１５０１と第２の受信アンテナ１５０２で受信した受信信号から算出した振幅と位相を傾斜角度演算部１９００へ出力する。受信部１８００は、第３の受信アンテナ１５０３と第４の受信アンテナ１５０４で受信した受信信号から算出した振幅と位相を傾斜角度演算部１９００へ出力する。
受信アンテナを３つ以上備える場合、傾斜角度演算部は、第１の受信アンテナ及び第２の受信アンテナ以外の受信信号も更に用いて傾斜角度を算出することになる。例えば、第３の受信アンテナで受信した第３の受信信号は、その後の扱いは第１の受信信号と同様の処理をすることになる。ここで、受信アンテナすべての組み合わせを行ってもよいし、一方、組み合わせの一部を用いてもよい。
送信部１６００は、上記実施の形態１から上記実施の形態１５までのいずれかに記載された構成である。また、受信部１７００と受信部１８００とは上記実施の形態１から上記実施の形態１５までのいずれかに記載された構成である。傾斜角度演算部１９００内の振幅位相演算器（不図示）は受信部１７００から算出された位相差と受信部１８００から算出された位相差の平均値から傾斜角度を算出する。
図２８と図２９はこの発明の実施の形態１７による前後方向の傾斜角度と位相差の関係を説明した図である。具体的には、図２８は車両が左右方向に傾斜していないときの前後方向の傾斜角度と位相差の関係を示している。図２８中の実線２００１は受信部１７００から算出された値で、破線２００２は受信部１８００から算出された値で、実線２００１と破線２００２は一致する。また、図２９は車両が左右方向に傾斜しているときの前後方向の傾斜角度と位相差の関係を示している。図２９中の実線２１０１は受信部１７００から算出された値で、破線２１０２は受信部１８００から算出された値を示しており、実線２１０１と破線２１０２は一致していない。点線２１０３は実線２１０１と破線２１０２の平均値から算出して得られた直線であり、左右方向に傾斜していないときに得られる実線２００１及び破線２００２と一致する。
また、傾斜角度演算部１９００は、同様に第１の受信アンテナ１５０１と第３の受信アンテナ１５０３でそれぞれ受信した受信信号から得られた振幅及び位相と、第２の受信アンテナ１５０２と第４の受信アンテナ１５０４でそれぞれ受信した受信信号から得られた振幅及び位相とから左右方向の傾斜角度を算出する。さらに、上記の信号処理を同時に実施すれば、前後方向と左右方向の傾斜角度を同時に算出できる。
以上のように、車両傾斜検知装置は車両の左右方向の傾斜の影響を受けずに前後方向の傾斜を精度よく算出できるという効果がある。また、車両の前後方向の傾斜の影響を受けずに左右方向の傾斜を精度よく算出できるという効果がある。さらに、車両の前後方向の傾斜と左右方向の傾斜を同時に精度よく検出できるという効果がある。
なお、上記実施の形態１〜実施の形態１７に係る車両傾斜検知装置１は、風および騒音等があっても、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果があるため、車速センサ等を補助的に使用する必要がない。
先立って説明した従来方法では、走行中に求める傾斜角度は、超音波センサが風および騒音等の影響を受けることに起因して精度が良くない。このため、車速センサの計測値から走行中か停止中かを判断して停止中に傾斜角度を計測していた。また、車速センサの計測値も車輪の空転および滑走などにより誤差が生じるため、精度が良くなかった。これに対し、本発明では超音波等に比べて耐雑音性に優れた電波を用い、かつ、車両の傾斜角度を求める際に適切な電波の位相差で表現できる周波数を用いたので、車速センサを用いることなく精度よく傾斜角度を検知することができる。
また、上記実施の形態１〜実施の形態１７に係る車両傾斜検知装置１が求めた傾斜角度の情報を基に、車両のヘッドライトの光軸制御を自動で行うシステムを構成してもよい。
例えば、車両傾斜検知装置に対して、位相の時間変化量から車両の走行および停止状態を判定する車両状態判定部と、傾斜角度演算部で算出された傾斜角度の時間変化量から路面の局所的な凹凸を検知する路面状態判定部と、車両状態判定部の判定結果および路面状態判定部の検知結果を用いて傾斜角度を補正した結果を出力する出力信号演算部を追加すれば、補正した傾斜角度で車両のヘッドライトの光軸を調整することができるようになる。
上述した以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
以上のように、この発明に係る車両傾斜検知装置は、周囲環境の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出するようにしたので、自動車用のヘッドライトの光軸制御を自動で行うシステムなどに用いるのに適している。
１ 車両傾斜検知装置、１００，１６００ 送信部、１０１ 発振器、１０２ 増幅器、１０３，１２０１，１５０５ 送信アンテナ、２００，１７００，１８００ 受信部、２０１，２０２，１２０２，１２０３，１５０１〜１５０４ 受信アンテナ、２０３，２０４ 増幅器、３００，１９００ 傾斜角度演算部、３０１ 振幅位相演算器、３０２ 傾斜角度演算器、４０１〜４０４ 伝播経路、５０１ 移相器、５０２ 利得制御器、６０１〜６０４ 切り替え器、７０１，７０２ 直交検波器、８０１ 符号信号発生器、８０２ 変調器、８０３，８０４ 相関演算器、９０１ パルス信号発生器、９０２ サンプルユニット、１３０１，１４０１，２００１，２１０１ 直線、１３０２，１４０２，２００２，２１０２ 破線、２１０３ 点線、Ｌ１〜Ｌ４ 経路長。
この発明は、自動車などの車両の傾斜角度を自動的に検知するための車両傾斜検知装置に関するものである。特に、この車両傾斜検知装置は車両用ヘッドライトの光軸制御を自動で行うシステムにおいて適したものである。
従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献１に示す装置がある。超音波送信部は地面（路面）に向けて超音波を送信する。地面で反射した超音波を異なる位置で設置した超音波受信部で受信する。送信から受信までの時間を計測し、各信号受信部における受信時間差又は位相差を算出し、車両の傾斜角度を検知する。
また、従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献２に示す装置がある。電波送信部は電波を地面に向けて放射し、電波受信部は路面で反射した電波を２箇所の受信アンテナで受信する。演算部は受信した２信号の位相差を合成処理により算出し、車両の傾斜角度を検知する。
また、従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献３に示す装置がある。車両の前後方向に２個の超音波送受信センサが設置されている。超音波送信部は地面に向けて超音波を送信する。地面で反射した超音波を超音波受信部で受信し、送信から受信までの時間を計測する。超音波送受信センサの前後方向の設置間隔と超音波送受信センサ間の受信時間差又は位相差から２個の超音波送受信センサの高さ変位から車両の傾斜角度を検知する。車速センサで計測した車速から車両の走行状態及び停止状態を判定し、走行中に算出された傾斜角度を優先的に用いて平均処理した傾斜角度平均値を出力する。
また、従来技術に係る車両傾斜検知装置として、例えば、特許文献４に示す装置がある。電波送信部は電波を地面に向けて放射し、電波受信部は路面で反射した電波を２箇所の受信アンテナで受信する。それぞれの受信信号は送信信号とで直交検波してそれぞれのベースバンド信号となる。このそれぞれのベースバンド信号の振幅と位相に基づいて演算処理により位相差を導出し車両の傾斜角度を検知する。
特開２００３−３０７４２０号公報 特開２００５−１８９１０１号公報 特開２００３−１２７７５７号公報 特開２００９−２８２０２２号公報
特許文献１に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されているので、温度変化、風、及び騒音の影響を受け位相差が変化し、傾斜角度を精度良く検知できないという課題があった。
また、特許文献２に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されているので、異なる２つの受信アンテナで受信した２つの受信信号のレベルのバラツキの影響を受け算出した位相差が変化し、傾斜角度を精度良く検知できないという課題があった。
また、特許文献３に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されるので、車輪の空転や滑走による車速センサの計測誤差によって誤判定する可能性があり傾斜角度を精度良く検知できないという課題があった。さらに車速センサと車両傾斜検知装置との配線が必要となり省スペース化及び省配線化できないという課題があった。
また、走行及び停止しか判定できず、高速道路走行中における道路の繋ぎ目や、踏み切りなど、局所的に生じる路面の急激な凹凸の変化を検出できないので、平均値処理しても傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
また、特許文献４に記載の従来の車両傾斜検知装置は以上のように構成されるので、直交検波器ごとの振幅および位相などの特性のばらつきによる誤差が生じてしまい、２つのベースバンド信号に基づく位相差が正しく出力されないために、傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
また、２箇所の受信アンテナに接続されるそれぞれの直交検波器の位相特性としてリニアリティ（直線性）特性が良くない場合、２つのベースバンド信号の位相値が正しく出力されないために位相差も正しいものとはならず、傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
さらに、地面から反射した電波が、電波送信部を含む車体から再び放射（反射）され、再び路面から反射した電波を２箇所の受信アンテナで受信すると、２つのベースバンド信号に基づく位相差に１回反射及び２回反射又は複数の反射電波の位相差が含まれるので傾斜角度を精度よく検知できないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、温度変化、風、及び騒音があっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、受信信号レベルのばらつきがあっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は車速センサを用いることなく傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、局所的に生じる路面の凹凸があっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、直交検波器ごとの特性のばらつきにより生じる誤差を排除し、傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、２箇所の受信アンテナに接続されるそれぞれの直交検波器の位相特性としてリニアリティ（直線性）特性が良くない場合でも、傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知することができる車両傾斜検知装置を得ることを目的とする。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号の位相を回転させた送信信号を送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１の受信信号と、地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２の受信信号とを交互に切り替えて出力する第１の切り替え部と、第１の切り替え部からの第１の受信信号又は第２の受信信号と送信部から得る送信信号とを切り替えて出力する第２の切り替え部と、第２の切り替え部からの第１の受信信号と発振信号とを直交検波して第１の振幅及び位相、並びに第２の切り替え部からの第２の受信信号と発振信号とを直交検波して第２の振幅及び位相を交互に取り出すと共に、第２の切り替え部からの送信信号と発振信号とを直交検波して第３の振幅及び位相を取り出す直交検波部と、第３の振幅及び位相から算出する直交検波部の位相の回転リニアリティ特性を参照し、第１の振幅及び位相と第２の振幅及び位相とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号の位相を回転させた送信信号を送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１の受信信号と送信部から得る送信信号とを切り替えて出力する第１の切り替え部と、地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２の受信信号と送信部から得る送信信号とを切り替えて出力する第２の切り替え部と、第１の切り替え部からの第１の受信信号と発振信号とを直交検波して第１の振幅及び位相、並びに第１の切り替え部からの送信信号と発振信号とを直交検波して得た第３の振幅及び位相を得る第１の直交検波部と、第２の切り替え部からの第２の受信信号と発振信号とを直交検波して第２の振幅及び位相、並びに第２の切り替え部からの送信信号と発振信号とを直交検波して得た第４の振幅及び位相を得る第２の直交検波部と、第３の振幅及び位相から算出する第１の直交検波部の位相の回転リニアリティ特性、並びに第４の振幅及び位相から算出する第２の直交検波部の位相の回転リニアリティ特性を参照し、第１の振幅及び位相と第２の振幅及び位相とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号をパルス変調して送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１のパルス受信信号と、地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２のパルス受信信号とを交互に切り替えて出力する切り替え部と、切り替え部からの第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振信号とを直交検波して第１の振幅及び位相と第２の振幅及び位相とを交互に取り出す直交検波部と、第１の振幅及び位相を複数反射電波から１回反射した反射電波を分離して時系列的にサンプリングして得た値と、第２の振幅及び位相を複数反射電波から１回反射した反射電波を分離して時系列的にサンプリングして得た値とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明に係る車両傾斜検知装置は、車両に設置され、所定の周波数の発振信号をパルス変調して送信アンテナから電波にして放射する送信部と、地面で反射した電波を第１の受信アンテナで受信した第１のパルス受信信号と発振信号とを直交検波して第１の振幅及び位相を得る第１の直交検波部と、地面で反射した電波を第２の受信アンテナで受信した第２のパルス受信信号と発振信号とを直交検波して第２の振幅及び位相を得る直交検波部と、第１の振幅及び位相を複数反射電波から１回反射した反射電波を分離して時系列的にサンプリングして得た値と、第２の振幅及び位相を複数反射電波から１回反射した反射電波を分離して時系列的にサンプリングして得た値とに基づいて車両の地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたものである。
この発明によれば、車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の変化として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度変化又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、受信信号レベル差が変動しても、直交検波により求まるＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
また、２つの受信アンテナからの受信信号を交互に切り替えて、単一の直交検波器を用いて発振信号と受信信号を直交検波するようにしたので、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができる。
また、自己校正機能として、発振器からの発振信号の位相を回転させた送信信号を受信信号相当として直接直交検波部に入力し、このときの直交検波により求まるＩＱ信号の位相特性を取得するようにしたので、直交検波部の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができる。
さらに、送信信号をパルス変調し、２つの受信アンテナからパルス変調されたそれぞれの受信信号を直交検波して求まるパルス変調されたそれぞれのＩＱ信号に対して、時系列的にサンプリングするようにしたので、時間軸上で地面からの１回反射によるＩＱ信号の位相値と複数反射によるＩＱ信号の位相値とを分離することが可能となり、１回反射成分の位相値から位相差を演算処理することによって精度よく傾斜角度を求めることができる。
本発明の実施の形態１による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１による電波の伝播経路を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１による傾斜角度と位相差の関係を説明する図である。 本発明の実施の形態１による周波数と位相差の関係を説明する図である。 本発明の実施の形態２による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態２による直交検波器の位相特性と補正を示す図である。 本発明の実施の形態３による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態４による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態５による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態６による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態７による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態７による車体と路面との間の複数反射を示す図である。 本発明の実施の形態２によるパルス送信信号のサンプリングを示す図である。 本発明の実施の形態８による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態９による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１０による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１０による受信アンテナと位相のデータの並びを示す図である。 本発明の実施の形態１１による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１２による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１３による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１４による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１５による車両傾斜検知装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１６における車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１６によるアンテナを三角形に配置したときの傾斜角度と位相差とアンテナ高さの関係を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１６による送信アンテナと受信アンテナを直線上に配置した時の傾斜角と位相差の関係を示した図である。 本発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１７による前後方向の傾斜角度と位相差の関係を説明した図である。 本発明の実施の形態１７による前後方向の傾斜角度と位相差の関係を説明した図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両の傾斜角度を検出する車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は、振幅位相演算器３０１と傾斜角演算器３０２を備えている。
なお、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とは直線上に設置する、三角形の各頂点に設置するなどいかなる配置をしてもよい。また、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２は同一の高さになるように設置する、異なる高さになるよう設置するなどいかなる設置をしてもよい。さらに、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１の間隔Ａと、送信アンテナ１０３と第２の受信アンテナ２０２の間隔Ｂの関係について、間隔Ａと間隔Ｂとが等間隔でも等間隔でなくてもどちらでもよい。
次に動作について説明する。送信部１００は増幅器１０２を介して発振器１０１から所定の周波数と振幅と位相とを持った送信信号を送信アンテナ１０３に入力する。送信アンテナ１０３に入力された送信信号は電波として放射される。周波数帯としては、２４ＧＨｚ帯域及び２４ＧＨｚから２９ＧＨｚの帯域の送信信号がある。例えば、電波法令に認許された周波数帯への適応として、特定小電力無線局の２４ＧＨｚ帯（２４．０５〜２４．２５ＧＨｚ）を用いたり、超広域帯レーダの２６ＧＨｚ帯（２４．２５ＧＨｚ〜２９．０ＧＨｚ）を用いたりすればよい。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し、第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力される。直交検波器７０１は、第１の受信信号又は第２の受信信号のそれぞれの振幅値と位相値を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路にすることにより、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長を同一にする。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除する。
傾斜角度演算部３００は、振幅値と位相値とから傾斜角度を算出する。
より具体的には、送信部１００内の発振器１０１が、予め設定した周波数と振幅と位相をもつ信号を送信信号として増幅器１０２へ出力する。増幅器１０２は送信信号を所定のレベルまで電力増幅し送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３は送信信号を電波として空間へ放射する。送信アンテナ１０３は指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。また、放射する電波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波等いかなる電波を放射してもよい。
放射された電波は地面で反射し受信手段２００内の異なる位置に設置された第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２でそれぞれ受信され、第１の受信信号と第２の受信信号として出力される。受信アンテナは指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。
第１の受信アンテナ２０１内の第１の増幅器２０３は、第１の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し切り替え器６０１を介して直交検波器７０１へ出力する。第２の増幅器２０４は第２の受信信号を切り替え器６０１を介して直交検波器７０１へ出力する。直交検波器７０１は、発振器１０１からの発振信号を基準信号として第１の受信信号又は第２の受信信号を直交検波（ＩＱ検波）し、ＩＱ信号を振幅位相演算器３０１へ出力する。
ＩＱ信号は基準信号の０度成分によって得られるＩ信号と９０度成分によって得られるＱ信号の２信号で構成される。Ｉ信号とＱ信号の逆正接は第１の受信信号と第２の受信信号の位相差に相当する。Ｉ信号とＱ信号の二乗和の平方根は第１の受信信号と第２の受信信号の振幅の積に相当する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、交互に得られた第１の受信信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号）と第２の受信信号のＩＱ信号（第２のＩＱ信号）とから両受信信号の位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２へ出力する。傾斜角度演算器３０２は第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号の位相差から車両の傾斜角度を算出し出力する。
図２は、実施の形態１による電波の伝播経路を説明する説明図である。より具体的には、送信アンテナ１０３から放射された電波が路面で反射し第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２へ伝播する経路を示した説明図である。送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２は、同一平面上かつ送信アンテナ１０３を中心として車両に等間隔に直線配置されている。送信アンテナ１０３から第１の受信アンテナ２０１までの伝播経路４０１の経路長をＬ１、送信アンテナ１０３から第２の受信アンテナ２０２までの伝播経路の経路長をＬ２とおくと、車両と路面が平行のときの経路長Ｌ１，Ｌ２は等しくなる。これに対して、車両が路面に対して傾斜すると経路長Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ変化し、経路差が生じる。
経路差（Ｌ１−Ｌ２）と波長λとＩＱ信号から算出した位相差φには以下の関係式が成り立つ。
φ＝２π×（Ｌ１―Ｌ２）/λ （１）
図３は、実施の形態１による傾斜角度と位相差の関係を説明する図である。横軸を車両の路面に対する傾斜角度、縦軸を位相差とおくと、傾斜角度と位相差には一対一の関係があり、位相差から傾斜角度を算出することができる。
また、図４は複数の周波数に対して振幅位相演算器３０１でＩＱ信号から算出される位相差の関係を説明する図である。横軸を周波数とし、縦軸を位相差とする。周波数が高くなると波長が短くなり上式（１）中の波長λが小さくなる。そのため、経路長が一定でも周波数が高くなると位相差は大きくなり、周波数と位相差には図４中の直線に示した関係が成り立つ。
そこで、任意の周波数を選択して送信する場合又は周波数を時分割で送信する場合には、振幅位相演算器３０１でＩＱ信号から周波数毎に得た各位相差を、傾斜角度演算器３０２がこれら各位相差のプロット点から直線近似を行い、図４に示した直線を線形近似により導出する。傾斜角度演算器３０２はこの近似直線から所定の周波数における位相差を算出し、算出した位相差から傾斜角度を算出する。算出した位相差と傾斜角度の関係は図３で説明したものと同じ関係がある。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
なお、図５において、他の図と同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは他の実施の形態においても共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
次に動作について説明する。送信部１００において、発振器１０１から出力された所定の周波数と振幅と位相とを持つ発振信号は、移相器５０１により位相を回転させた送信信号にされる。位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。利得制御器５０２は位相の回転した送信信号を所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２及び増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３に入力された送信信号は電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１の受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２の受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、それぞれ第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号により第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２のそれぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のＩＱ信号及び第２のＩＱ信号のそれぞれの振幅及び位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。
図６は、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２それぞれの位相の回転リニアリティ特性（補正前）と正規の位相回転特性（補正後）の一例を示すＩ／Ｑコンスタレーションである。図６中の実線１１０１で示す直交検波器の位相の回転リニアリティ特性がよくない場合でも、破線１１０２で示す正規の位相回転特性へ補正することにより、精度良く傾斜角度を算出することができる。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態１（図１に示す）と上記実施の形態２（図５に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００において、発振器１０１から出力された所定の周波数と振幅と位相とを持つ発振信号は、移相器５０１により位相を回転させた送信信号にされる。位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。利得制御器５０２は位相の回転した送信信号を所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２及び増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３に入力された送信信号は電波として放射される。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１へ入力される。直交検波器７０１は第１の受信信号又は第２の受信信号のそれぞれの振幅値と位相値（第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号）を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、第１の切り替え器６０１では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、第３のＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３のＩＱ信号により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のＩＱ信号及び第２のＩＱ信号のそれぞれの振幅値及び位相値から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号で変調し、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。符号信号で変調された発振信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。送信アンテナ１０３は指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。また、放射する電波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波等いかなる電波を放射してもよい。
符号信号発生器８０１は、予め設定した符号又はＩＤの情報を符号信号として出力する。この符号はＭ系列、ＧＯＬＤ系列、直交系列等の符号の組み合わせで構成する。符号信号発生器８０１が生成する符号信号は、送信部１００内の変調器８０２と受信部２００内の相関演算器８０３に入力される。
発振器１０１は、予め設定した周波数を生成して発振信号として変調器８０２と受信部２００内の直交検波器７０１へ出力する。変調器８０２は発振信号を搬送波として符号信号でＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調して増幅器１０２に変調信号として出力する。増幅器１０２は変調信号を所定のレベルまで電力増幅し送信アンテナ１０３へ出力する。送信アンテナ１０３は電波として空間へ放射する。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４にて所定のレベルまで電力増幅され、切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力される。直交検波器７０１は第１の受信信号又は第２の受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）された第１のベースバンド信号のＩＱ信号又は第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号）を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで相関演算を行って、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を得て、傾斜角度演算部３００へ出力する。
より具体的には、相関演算器８０３は、符号信号発生器８０１により生成された符号信号と直交検波器７０１が算出した第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号との相関演算を行う。相関演算は符号信号一周期分の相関を演算し、Ｉ成分に対応する相関値ＩとＱ成分に対応する相関値Ｑを計算する。相関値Ｉと相関値Ｑの二乗和の平方根は受信信号の振幅に相当し、相関値Ｉと相関値Ｑの逆正接は第１の受信信号の位相に相当する。相関演算器８０３は、演算したこの第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を振幅位相演算器３０１に出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を交互に得て位相差を算出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。第１の相関値の位相及び第２の相関値の位相の位相差と傾斜角度とには上記実施の形態１における図３と同様の一対一の関係があり、傾斜角度が算出できる。
また、受信部２００内の相関演算器８０３が第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号を用いて相関演算を行って相関値の振幅と位相を算出し、傾斜角度演算部３００内の傾斜角度演算器３０２が相関値から傾斜角度を算出してもよい。このとき、算出された振幅と位相は、第１の相関値の振幅と第２の相関値の振幅の積、第１の相関値の位相と第２の相関値の位相の位相差に相当する。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、相関値の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２と第１の相関演算器８０３と第２の相関演算器８０４とを備えている。傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号で変調し、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。符号変調された送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１の受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号）を第１の相関演算器８０３へ出力する。第１の相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号を符号信号発生器８０１からの符号信号と相関演算し、第１の相関値の振幅及び位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２の受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２の受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２の受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第２のＩＱ信号）を第２の相関演算器８０４へ出力する。第２の相関演算器８０４は、第２のＩＱ信号を符号信号発生器８０１からの符号信号と相関演算し、第２の相関値の振幅及び位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、それぞれ第３のベースバンド信号のＩＱ信号（第３のＩＱ信号）及び第４のベースバンド信号のＩＱ信号（第４のＩＱ信号）を、それぞれ第１の相関演算器８０３及び第２の相関演算器８０４へ入力する。
なお、第１及び第２の相関演算器８０３，８０４は、第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のＩＱ信号及び第４のＩＱ信号をそれぞれ第３の相関値の振幅と位相及び第４の相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３の相関値の振幅と位相及び第４の相関値の振幅と位相により第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２それぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１の相関値の振幅と位相及び第２の相関値の振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
また、受信部２００内の第１の相関演算器８０３（又は第２の相関演算器８０４でもよい）は、第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号を用いて相関演算を行って相関値の振幅と位相を算出し、傾斜角度演算部３００内の傾斜角度演算器３０２が相関値から傾斜角度を算出してもよい。このとき、算出された振幅と位相は、第１の相関値の振幅と第２の相関値の振幅の積、第１の相関値の位相と第２の相関値の位相の位相差に相当する。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、相関値の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態４（図８に示す）と上記実施の形態５（図９に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。
傾斜角度演算部３００は振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２を備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号で変調し、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。符号変調された送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１の受信信号と第２の受信信号とを得る。受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４にて所定のレベルまで電力増幅され、第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１に入力される。直交検波器７０１は第１の受信信号又は第２の受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）された第１のベースバンド信号のＩＱ信号又は第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号）を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号又は第２のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで相関演算を行って、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相を得て、傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と直交検波（ＩＱ検波）し、第３のベースバンド信号のＩＱ信号（第３のＩＱ信号）を相関演算器８０３へ入力する。
なお、相関演算器８０３は、第３のＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のＩＱ信号を第３の相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内の振幅位相演算器３０１は、第３の相関値の振幅と位相により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１の相関値の振幅と位相、又は第２の相関値の振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
また、受信部２００内の相関演算器８０３は、第１のＩＱ信号と第２のＩＱ信号を用いて相関演算を行って相関値の振幅と位相を算出し、傾斜角度演算部３００内の傾斜角度演算器３０２が相関値から傾斜角度を算出してもよい。このとき、算出された振幅と位相は、第１の相関値の振幅と第２の相関値の振幅の積、第１の相関値の位相と第２の相関値の位相の位相差に相当する。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、相関値の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１の受信信号と第２の受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。車両傾斜検知装置１は送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、パルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調しパルス送信信号として増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。送信アンテナ１０３は指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ等いかなるアンテナを用いてもよい。また、放射する電波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波等いかなる電波を放射してもよい。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
図１２は、実施の形態７による電波の、車体と路面との間の複数反射を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、路面から反射した電波が、送信アンテナ１０３と第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２を含む車体から再び放射（反射）され、再び路面で反射して、第１の受信アンテナ２０１及び第２の受信アンテナ２０２で受信されるような場合、送信アンテナ１０３から第１の受信アンテナ２０１までの伝播経路の経路長が伝播経路４０１の経路長Ｌ１から伝播経路４０３の経路長Ｌ３となる。同様に、送信アンテナ１０３から第２の受信アンテナ２０２までの伝播経路の経路長が伝播経路４０２の経路長Ｌ２から伝播経路４０４の経路長Ｌ４となる。従って、図１２（ｂ）に示すように、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号には、１回反射した反射電波の振幅と位相、２回反射した電波の振幅と位相、３回反射した電波の振幅と位相というように、反射回数に応じた反射電波の振幅と位相とが時系列的に順次重複されていく。
そこで、傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２が、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相及び第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。ここでは、傾斜角度の精度を確保するために、１回反射した反射電波の振幅と位相のみを分離して取得することとする。振幅位相演算器３０１は、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号のそれぞれ１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。
傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、比較的高速のＡＤ（アナログ／ディジタル）コンバータを用いて１つのパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的に全て取得してもよい。又は、比較的低速のＡＤコンバータを用いてパルスＩＱ信号毎に振幅と位相のサンプル位置をスライドさせながら取得し収集することにより、等価的にパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的に全て取得してもよい。
図１３は、サンプルユニット９０２によるパルス送信信号のサンプリングを示す図であり、比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合について説明する。例として、パルス信号発生器９０１から変調器８０２への送信用の変調周波数を１０ＭＨｚとし、パルス信号発生器９０１からサンプルユニット９０２への受信用のサンプル周波数を９．９９ＭＨｚとする。両者の周波数差により、サンプルユニット９０２でのパルスＩＱ信号に対するサンプル位置は０．１ｎｓｅｃ（＝１／９．９９ＭＨｚ−１／１０ＭＨｚ）ずつ時系列方向にスライドすることとなる。このスライドしたサンプルデータを収集することにより、１０ＧＨｚ（＝１／０．１ｎｓｅｃ）相当の高速のＡＤコンバータでサンプルすることと等価になる。
また、送信用の変調周波数である１０ＭＨｚのデューティを５０％とすると、パルスＩＱ信号のパルス幅は５０ｎｓｅｃなので、パルス幅内を等価的に全てサンプルするためには、５００発のパルスＩＱ信号に対してサンプル位置をスライドさせていく必要がる。さらに、車体から路面までの往復の経路長を考慮すると、さらに多くのサンプル位置をスライドさせる必要がある。具体的には、車体から路面までの距離を１５ｃｍとすると、伝播時間は往復で１ｎｓｅｃとなるので、サンプル位置をスライドさせる回数は１０（＝１ｎｓｅｃ／０．１ｎｓｅｃ）回必要となる。これ以外にも、９．９９ＭＨｚでサンプルするＡＤコンバータ（サンプルユニット９０２に相当する）から第１及び第２の受信アンテナ２０１，２０２までの位相長、１０ＭＨｚで変調された送信信号を出力する変調器８０２から送信アンテナ１０３までの位相長、及び１０ＭＨｚと９．９９ＭＨｚの同期時間等を考慮する必要がある。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、パルスＩＱ信号の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態８．
図１４はこの発明の実施の形態８による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態１（図１に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、パルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調しパルス送信信号として増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１へ出力される。直交検波器７０１は、第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号のそれぞれの振幅値と位相値を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相又は第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を交互に時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。振幅位相演算器３０１は、第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、パルスＩＱ信号の位相差から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態９．
図１５はこの発明の実施の形態９による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態２（図５に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせたものであり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数と振幅と位相とを持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、送信用切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にてパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第１のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）し、第２のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、それぞれ第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号をサンプル取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号により第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２のそれぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号のそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相及び第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１０．
図１６はこの発明の実施の形態１０による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態３（図７に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数と振幅と位相とを持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、第１の切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にてパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号でパルス変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１へ入力される。直交検波器７０１は第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号のそれぞれの振幅値と位相値を算出して傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）し、第３のパルスＩＱ信号を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルスＩＱ信号をサンプル取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルスＩＱ信号により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルスＩＱ信号及び第２のパルスＩＱ信号のそれぞれの振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルスＩＱ信号の振幅と位相又は第２のパルスＩＱ信号の振幅と位相を交互に時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。
そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
ここで、図１７を用いて、実施の形態１０に係る車両傾斜検知装置１のデータ取得タイミングの一例を説明する。図１７は、受信アンテナと位相のデータの並びを示す図である。この例では、移相器５０１を４Ｂｉｔ（１６とおり）とし、２つの受信アンテナ２０１，２０２を車両前方アンテナと車両後方アンテナとして用いた場合の、全ての組み合わせ状態におけるデータ取得タイミングを示す。また、サンプルユニット９０２（ＡＤコンバータ）が１つの位相状態かつ前方及び後方のアンテナ状態に対して、２０００サンプルずつのデータを取得することとし、前方と後方のアンテナ切り替え及び位相状態の切り替えに１０００サンプル相当の時間を設定した場合、全ての組み合わせ状態における１回当たりのデータ取得時間は９．６ｍｓｅｃとなる。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、直交検波器の位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１１．
図１８はこの発明の実施の形態１１による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態７（図１１に示す）に対して上記実施の形態４（図８に示す）のような符号信号を用いる構成を組み合わせたものであり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えるものである。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２と第１の相関演算器８０３と第２の相関演算器８０４とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調し、パルス送信信号とする。このパルス送信信号は増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力され、送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第１のベースバンド信号のＩＱ信号（第１のパルスＩＱ信号）を第１の相関演算器８０３へ出力する。第１の相関演算器８０３は第１のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第１のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第２のベースバンド信号のＩＱ信号（第２のパルスＩＱ信号）を第２の相関演算器８０４へ出力する。第２の相関演算器８０４は第２のＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第２のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値及び第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１２．
図１９はこの発明の実施の形態１２による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態４（図８に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と切り替え器６０１と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００内の変調器８０２は、発振器１０１の出力する所定の周波数の発振信号を、符号信号発生器８０１の出力する所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調し、パルス送信信号とする。パルス送信信号は増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力され、送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４を介して切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて直交検波器７０１に入力される。直交検波器７０１は第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波された第１のパルスベースバンド信号又は第２のパルスベースバンド信号を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のパルスベースバンド信号又は第２のパルスベースバンド信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで第１のパルス相関値の振幅と位相、又は第２のパルス相関値の振幅と位相を相関演算して傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相又は第２のパルス相関値の振幅と位相を交互に時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値又は第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１３．
図２０はこの発明の実施の形態１３による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態５（図９に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０３と第２の切り替え器６０４と第１の直交検波器７０１と第２の直交検波器７０２と第１の相関演算器８０３と第２の相関演算器８０４とを備えている。傾斜角度演算部３００は、サンプルユニット９０２と振幅位相演算器３０１と傾斜角度演算器３０２とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数を持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、第１の切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて、パルス信号発生器９０１からの所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
第１の受信アンテナ２０１は送信部１００から放射された電波を受信し、第１のパルス受信信号として出力する。第１の増幅器２０３は第１のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第１の切り替え器６０３を介して第１の直交検波器７０１へ出力する。第１の直交検波器７０１は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第１のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第１のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第１のパルスＩＱ信号）を第１の相関演算器８０３へ出力する。第１の相関演算器８０３は第１のパルスＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第１のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
同様に、第２の受信アンテナ２０２は送信部１００から放射された電波を受信し、第２のパルス受信信号として出力する。第２の増幅器２０４は第２のパルス受信信号を所定のレベルまで電力増幅し、第２の切り替え器６０４を介して第２の直交検波器７０２へ出力する。第２の直交検波器７０２は送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と第２のパルス受信信号とを直交検波（ＩＱ検波）した第２のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第２のパルスＩＱ信号）を第２の相関演算器８０４へ出力する。第２の相関演算器８０４は第２のパルスＩＱ信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とを相関演算し、第２のパルス相関値の振幅と位相を傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第１の切り替え器６０３及び第２の切り替え器６０４を介して、それぞれ第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と直交検波（ＩＱ検波）し、それぞれ第３のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第３のパルスＩＱ信号）及び第４のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第４のパルスＩＱ信号）を、それぞれ第１の相関演算器８０３及び第２の相関演算器８０４へ入力する。
なお、第１及び第２の相関演算器８０３，８０４は、第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のパルスＩＱ信号及び第４のパルスＩＱ信号をそれぞれ第３のパルス相関値の振幅と位相及び第４のパルス相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルス相関値の振幅と位相及び第４のパルス相関値の振幅と位相を取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルス相関値の振幅と位相及び第４のパルス相関値の振幅と位相から第１の直交検波器７０１及び第２の直交検波器７０２のそれぞれの位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相から位相差を導出する。
傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、第１及び第２の直交検波器７０１，７０２の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値及び第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して直交検波器で補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１４．
図２１はこの発明の実施の形態１４による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。この車両傾斜検知装置１は、上記実施の形態６（図１０に示す）と上記実施の形態７（図１１に示す）を組み合わせた構成であり、送信部１００と受信部２００と傾斜角度演算部３００とを備えている。送信部１００は、パルス信号発生器９０１と符号信号発生器８０１と変調器８０２と発振器１０１と移相器５０１と利得制御器５０２と送信用切り替え器６０２と増幅器１０２と送信アンテナ１０３とを備えている。受信部２００は、第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２と第１の増幅器２０３と第２の増幅器２０４と第１の切り替え器６０１と第２の切り替え器６０３と直交検波器７０１と相関演算器８０３とを備えている。
次に動作について説明する。送信部１００では、発振器１０１の出力する所定の周波数を持った発振信号を移相器５０１にて位相を回転させた送信信号にし、利得制御器５０２にて所定のレベルに設定し、第１の切り替え器６０２を介して、変調器８０２に出力する。この送信信号を、変調器８０２にて、パルス信号発生器９０１からの所定の符号又はＩＤによる符号信号とパルス信号発生器９０１の出力する連続したパルス信号とで変調してパルス送信信号にし、増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ出力する。移相器５０１による位相の回転方法はアナログ的でもディジタル的でも良く、一周期分（３６０°）を回転させる。パルス送信信号は送信アンテナ１０３から電波として放射される。
受信部２００は、放射された電波を第１の受信アンテナ２０１と第２の受信アンテナ２０２とでそれぞれ受信し第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号とを得る。パルス受信信号は第１及び第２の増幅器２０３，２０４にて所定のレベルまで電力増幅され、第１の切り替え器６０１に入力され、交互に切り替えて第２の切り替え器６０３を介して直交検波器７０１に入力される。直交検波器７０１は第１のパルス受信信号又は第２のパルス受信信号と発振器１０１からの発振信号とで直交検波（ＩＱ検波）された第１のパルスベースバンド信号のＩＱ信号又は第２のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第１のパルスＩＱ信号又は第２のパルスＩＱ信号）を算出し、相関演算器８０３へ出力する。相関演算器８０３は、第１のパルスベースバンド信号又は第２のパルスベースバンド信号と符号信号発生器８０１からの符号信号とで第１のパルス相関値の振幅と位相、又は第２のパルス相関値の振幅と位相を相関演算して傾斜角度演算部３００へ出力する。
また、前述とは別の動作として、送信用切り替え器６０２では、位相を回転させた送信信号を第２の切り替え器６０３を介して、直交検波器７０１へ入力し、送信部１００内の発振器１０１からの発振信号と直交検波（ＩＱ検波）し、第３のパルスベースバンド信号のＩＱ信号（第３のパルスＩＱ信号）を相関演算器８０３へ入力する。
なお、相関演算器８０３は、第３のパルスＩＱ信号については符号信号発生器８０１からの符号信号との相関演算は行わず、第３のパルスＩＱ信号を第３のパルス相関値の振幅と位相として傾斜角度演算部３００へ出力する。
傾斜角度演算部３００内のサンプルユニット９０２は、送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第３のパルス相関値の振幅と位相を取得する。
振幅位相演算器３０１は、サンプルユニット９０２がサンプル取得した第３のパルス相関値の振幅と位相により直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性を取得し、正規の位相回転特性へ補正する自己校正データを用意する。この自己校正データを参照して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相から位相差を導出する。傾斜角度演算器３０２は、この位相差から傾斜角度を算出する。傾斜角度の算出には、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差の１周期分の平均値を用いることができる。また、位相を回転させた送信信号の位相状態ごとに得られる位相差のうち、所定の位相状態における位相差を用いるようにしてもよい。なお、直交検波器７０１の位相の回転リニアリティ特性と振幅位相演算器３０１の正規の位相回転特性への補正については、上記実施の形態２における図６と同じである。
通常は、傾斜角度演算部３００では、サンプルユニット９０２にて送信部１００内のパルス信号発生器９０１からのパルス信号と同期して、第１のパルス相関値の振幅と位相及び第２のパルス相関値の振幅と位相を時系列的にサンプルし、所定回数反射した反射電波の振幅と位相を、時系列的に重複された複数反射電波から分離して取得する。そして、振幅位相演算器３０１では、第１のパルス相関値及び第２のパルス相関値の１回反射成分についてそれぞれの振幅と位相から位相差を導出し、傾斜角度演算器３０２にてこの位相差から傾斜角度を算出する。
サンプルユニット９０２として、上記実施の形態７と同様に、比較的高速のＡＤコンバータを用いても良いし、比較的低速のＡＤコンバータを用いても良い。比較的低速のＡＤコンバータを用いる場合には、上記実施の形態７における図１３の説明と同じ動作である。
以上のように、車両傾斜検知装置１は車両の傾斜によって変化する電波伝搬経路の偏位を位相差の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、受信信号レベルが変動しても、ＩＱ信号の位相から傾斜角度を算出するので精度よく傾斜角度を測定できるという効果がある。また、切り替え器６０１から直交検波器７０１までを同一線路とするので、切り替え器６０１から直交検波器７０１までの間において、第１のパルス受信信号と第２のパルス受信信号が通過する位相長が同一となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、単一の直交検波器を用いて直交検波することにより、直交検波器ごとの振幅および位相等の特性のばらつきによる誤差を排除することが可能となり、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果が得られる。また、位相の回転リニアリティ特性が良くなくても自己校正データを参照して直交検波器で補正することが可能となり、精度よく傾斜角度を求めることができるという効果がある。また、路面からの複数の反射電波があっても傾斜角度を精度よく検知できるという効果がある。さらに、送信信号を符号変調しているので、車両用レーダ装置から放射された電波、他の装置から放射された電波など同一周波数をもつ電波を受信アンテナで受信しても位相干渉による誤差を抑圧できるので、精度良く傾斜角度を測定できるという効果が得られる。なお、１回反射成分から位相差を検出できればパルス信号でなくてもよい。
実施の形態１５．
図２２は、この発明の実施の形態１５による車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。上述した実施の形態２では、送信アンテナ１０３に位相を回転させた送信信号を入力するものを示したが、送信アンテナ１０３に入力する送信信号は位相を回転させていない信号であってもよい。図２２に示すように、実施の形態１５の車両傾斜検知装置１においては、発振器１０１の出力を送信用切り替え器６０２に入力している。そして、送信用切り替え器６０２の２つの出力のうち、一方の出力を増幅器１０２を介して送信アンテナ１０３へ入力し、傾斜角度の測定に用いる。また、他方の出力を移相器５０１に入力し、移相器５０１の出力を利得制御器５０２を介して第１の切り替え器６０３および第２の切り替え器６０４に入力し、位相の回転リニアリティ特性の取得に用いる。このようにしても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施の形態３，５，６，９，１０，１３および１４についても、上記と同様にして、位相を回転させていない送信信号を用いて傾斜角度を測定するとともに、位相を回転させた送信信号を用いて位相の回転リニアリティ特性を取得することができる。
実施の形態１６．
図２３はこの発明の車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。二等辺三角形の底辺の各頂点に第１の受信アンテナ１２０２と第２の受信アンテナ１２０３を設置し、残りの頂点に送信アンテナ１２０１を設置している。
図２４は本発明のアンテナを三角形に配置したときの傾斜角度と位相差とアンテナ高さの関係を説明する説明図である。具体的には、図２３に示したアンテナ配置のときの傾斜角度と位相差の関係を示す図である。図２４中の直線１３０１は車高又はアンテナの高さが高いときの関係を示し、破線１３０２は車高又はアンテナの高さが低いときの関係を示している。アンテナの高さが偏位しても傾斜角度と位相差の関係は偏位しない。
図２５は送信アンテナと受信アンテナを直線上に配置したときの傾斜角度と位相差の関係を示した図である。図示は省略するが、ここでは送信アンテナを中心として直線上に送信アンテナと第１の受信アンテナと第２の受信アンテナを設置している。図２５中の直線１４０１は車高又はアンテナの高さが高いときの関係を示し、破線１４０２は車高又はアンテナの高さが低いときの関係を示している。アンテナの高さが偏位すると同じ傾斜角度でも位相差が異なる。
また、図２３では二等辺三角形の各頂点にアンテナを配置した場合について述べたが、正三角形の各頂点に送信アンテナと第１の受信アンテナと第２の受信アンテナを設置しても同様の結果となる。
送信部、受信部等については、上記実施の形態１から上記実施の形態１５までのいずれかに記載された構成であればよい。
以上のように、車両傾斜検知装置は車両の傾斜によって変化する電波伝搬距離の偏位を位相の偏位として高精度に検出し精度よく車両傾斜角度を算出できるという効果がある。
また、温度又は風があっても影響を受けず精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。さらに、エンジン等の騒音の影響を受けずに精度よく傾斜角度を算出できるという効果がある。また、二等辺三角形の各頂点にアンテナを設置するとアンテナを直線上に設置したときよりも車高の偏位による位相差の偏位を抑圧できるので、傾斜角度を精度よく算出できるという効果がある。
実施の形態１７．
図２６はこの発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置のアンテナ配置の構成を示す図である。受信アンテナを３つ以上用いた場合における実施の形態の一例である。四角形の各頂点に第１の受信アンテナ１５０１と第２の受信アンテナ１５０２と第３の受信アンテナ１５０３と第４の受信アンテナ１５０４とを設置し、この四角形の対角線の好転に送信アンテナ１５０５を配置する。第１の受信アンテナ１５０１と第２の受信アンテナ１５０２をつなぐ直線と車両の前後方向が略平行で、第１の受信アンテナ１５０１と第３の受信アンテナ１５０３をつなぐ直線と車両の左右（幅）方向が略平行になるように設置したとする。受信部が受信アンテナを４個備える場合には、送信アンテナを中心とした四角形の各頂点に受信アンテナを配置することになる。
図２７はこの発明の実施の形態１７における車両傾斜検知装置１の構成を示すブロック図である。送信部１６００は、送信アンテナ１５０５から電波を受信し、受信部１７００は第１の受信アンテナ１５０１と第２の受信アンテナ１５０２で受信した受信信号から算出した振幅と位相を傾斜角度演算部１９００へ出力する。受信部１８００は、第３の受信アンテナ１５０３と第４の受信アンテナ１５０４で受信した受信信号から算出した振幅と位相を傾斜角度演算部１９００へ出力する。
受信アンテナを３つ以上備える場合、傾斜角度演算部は、第１の受信アンテナ及び第２の受信アンテナ以外の受信信号も更に用いて傾斜角度を算出することになる。例えば、第３の受信アンテナで受信した第３の受信信号は、その後の扱いは第１の受信信号と同様の処理をすることになる。ここで、受信アンテナすべての組み合わせを行ってもよいし、一方、組み合わせの一部を用いてもよい。
送信部１６００は、上記実施の形態１から上記実施の形態１５までのいずれかに記載された構成である。また、受信部１７００と受信部１８００とは上記実施の形態１から上記実施の形態１５までのいずれかに記載された構成である。傾斜角度演算部１９００内の振幅位相演算器（不図示）は受信部１７００から算出された位相差と受信部１８００から算出された位相差の平均値から傾斜角度を算出する。
図２８と図２９はこの発明の実施の形態１７による前後方向の傾斜角度と位相差の関係を説明した図である。具体的には、図２８は車両が左右方向に傾斜していないときの前後方向の傾斜角度と位相差の関係を示している。図２８中の実線２００１は受信部１７００から算出された値で、破線２００２は受信部１８００から算出された値で、実線２００１と破線２００２は一致する。また、図２９は車両が左右方向に傾斜しているときの前後方向の傾斜角度と位相差の関係を示している。図２９中の実線２１０１は受信部１７００から算出された値で、破線２１０２は受信部１８００から算出された値を示しており、実線２１０１と破線２１０２は一致していない。点線２１０３は実線２１０１と破線２１０２の平均値から算出して得られた直線であり、左右方向に傾斜していないときに得られる実線２００１及び破線２００２と一致する。
また、傾斜角度演算部１９００は、同様に第１の受信アンテナ１５０１と第３の受信アンテナ１５０３でそれぞれ受信した受信信号から得られた振幅及び位相と、第２の受信アンテナ１５０２と第４の受信アンテナ１５０４でそれぞれ受信した受信信号から得られた振幅及び位相とから左右方向の傾斜角度を算出する。さらに、上記の信号処理を同時に実施すれば、前後方向と左右方向の傾斜角度を同時に算出できる。
以上のように、車両傾斜検知装置は車両の左右方向の傾斜の影響を受けずに前後方向の傾斜を精度よく算出できるという効果がある。また、車両の前後方向の傾斜の影響を受けずに左右方向の傾斜を精度よく算出できるという効果がある。さらに、車両の前後方向の傾斜と左右方向の傾斜を同時に精度よく検出できるという効果がある。
なお、上記実施の形態１〜実施の形態１７に係る車両傾斜検知装置１は、風および騒音等があっても、傾斜角度を精度よく検知することができるという効果があるため、車速センサ等を補助的に使用する必要がない。
先立って説明した従来方法では、走行中に求める傾斜角度は、超音波センサが風および騒音等の影響を受けることに起因して精度が良くない。このため、車速センサの計測値から走行中か停止中かを判断して停止中に傾斜角度を計測していた。また、車速センサの計測値も車輪の空転および滑走などにより誤差が生じるため、精度が良くなかった。これに対し、本発明では超音波等に比べて耐雑音性に優れた電波を用い、かつ、車両の傾斜角度を求める際に適切な電波の位相差で表現できる周波数を用いたので、車速センサを用いることなく精度よく傾斜角度を検知することができる。
また、上記実施の形態１〜実施の形態１７に係る車両傾斜検知装置１が求めた傾斜角度の情報を基に、車両のヘッドライトの光軸制御を自動で行うシステムを構成してもよい。
例えば、車両傾斜検知装置に対して、位相の時間変化量から車両の走行および停止状態を判定する車両状態判定部と、傾斜角度演算部で算出された傾斜角度の時間変化量から路面の局所的な凹凸を検知する路面状態判定部と、車両状態判定部の判定結果および路面状態判定部の検知結果を用いて傾斜角度を補正した結果を出力する出力信号演算部を追加すれば、補正した傾斜角度で車両のヘッドライトの光軸を調整することができるようになる。
上述した以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
１ 車両傾斜検知装置、１００，１６００ 送信部、１０１ 発振器、１０２ 増幅器、１０３，１２０１，１５０５ 送信アンテナ、２００，１７００，１８００ 受信部、２０１，２０２，１２０２，１２０３，１５０１〜１５０４ 受信アンテナ、２０３，２０４ 増幅器、３００，１９００ 傾斜角度演算部、３０１ 振幅位相演算器、３０２ 傾斜角度演算器、４０１〜４０４ 伝播経路、５０１ 移相器、５０２ 利得制御器、６０１〜６０４ 切り替え器、７０１，７０２ 直交検波器、８０１ 符号信号発生器、８０２ 変調器、８０３，８０４ 相関演算器、９０１ パルス信号発生器、９０２ サンプルユニット、１３０１，１４０１，２００１，２１０１ 直線、１３０２，１４０２，２００２，２１０２ 破線、２１０３ 点線、Ｌ１〜Ｌ４ 経路長。

Claims (19)

  1. 車両に設置され、所定の周波数の発振信号を送信アンテナから電波にして放射する送信部と、
    地面で反射した前記電波を第１の受信アンテナで受信した第１の受信信号と、前記地面で反射した前記電波を第２の受信アンテナで受信した第２の受信信号とを交互に切り替えて１本の第１の線路に出力する切り替え部と、
    前記切り替え部から前記１本の第１の線路を通して送られてくる前記第１の受信信号又は前記第２の受信信号と前記発振信号とを直交検波して得た第１の振幅値及び第１の位相値と第２の振幅値及び第２の位相値とを交互に切り換えて１本の第２の線路に出力する直交検波部と、
    前記直交検波部から前記１本の第２の線路を通して送られてくる前記第１の振幅値及び前記第１の位相値と、前記第２の振幅値及び前記第２の位相値とに基づいて前記車両の前記地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたことを特徴とする車両傾斜検知装置。
  2. 車両に設置され、所定の周波数の発振信号の位相を回転させた送信信号を送信アンテナから電波にして放射する送信部と、
    地面で反射した前記電波を第１の受信アンテナで受信した第１の受信信号と前記送信部から得る前記送信信号とを切り替えて出力する第１の切り替え部と、
    前記地面で反射した前記電波を第２の受信アンテナで受信した第２の受信信号と前記送信部から得る前記送信信号とを切り替えて出力する第２の切り替え部と、
    前記第１の切り替え部からの前記第１の受信信号と前記発振信号とを第１の直交検波部により直交検波して得た第１の振幅値と第１の位相値、及び前記第２の切り替え部からの前記第２の受信信号と前記発振信号とを第２の直交検波部により直交検波して得た第２の振幅値と第２の位相値を取り出すと共に、
    前記第１の切り替え部からの前記送信信号と前記発振信号とを当該第１の直交検波部により直交検波して得た第３の振幅値と第３の位相値、及び前記第２の切り替え部からの前記送信信号と前記発振信号とを当該第２の直交検波部により直交検波して得た第４の振幅値と第４の位相値を取り出す受信部と、
    前記第３の振幅値と前記第３の位相値から算出する前記第１の直交検波部の位相の回転リニアリティ特性、及び前記第４の振幅値と前記第４の位相値から算出する前記第２の直交検波部の位相の回転リニアリティ特性を参照し、前記第１の振幅値及び前記第１の位相値と前記第２の振幅値及び前記第２の位相値とに基づいて前記車両の前記地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたことを特徴とする車両傾斜検知装置。
  3. 車両に設置され、所定の周波数の発振信号をパルス変調して送信アンテナから電波にして放射する送信部と、
    地面で反射した前記電波を第１の受信アンテナで受信した第１のパルス受信信号と前記発振信号とを第１の直交検波部により直交検波して得た第１の振幅値と第１の位相値、及び前記地面で反射した前記電波を第２の受信アンテナで受信した第２のパルス受信信号と前記発振信号とを第２の直交検波部により直交検波して得た第２の振幅値と第２の位相値を取り出す受信部と、
    前記第１の振幅値及び前記第１の位相値をサンプリングして得た値と、前記第２の振幅値及び前記第２の位相値をサンプリングして得た値とに基づいて前記車両の前記地面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算部とを備えたことを特徴とする車両傾斜検知装置。
  4. 送信部は、所定の帯域内で任意の周波数を選択して送信する、または、所定の帯域内で異なる周波数を有する送信信号を時分割で送信することを特徴とする請求項１記載の車両傾斜検知装置。
  5. 送信部は、所定の帯域内で任意の周波数を選択して送信する、または、所定の帯域内で異なる周波数を有する送信信号を時分割で送信することを特徴とする請求項２記載の車両傾斜検知装置。
  6. 送信部は、所定の帯域内で任意の周波数を選択して送信する、または、所定の帯域内で異なる周波数を有する送信信号を時分割で送信することを特徴とする請求項３記載の車両傾斜検知装置。
  7. 送信部のパルス変調周波数と傾斜角度演算部のサンプル周波数とを同じ周波数、又は異なる周波数とすることを特徴とする請求項３記載の車両傾斜検知装置。
  8. 送信部が放射する電波の周波数は、２４ＧＨｚ帯又は２６ＧＨｚ帯としたことを特徴とする請求項１記載の車両傾斜検知装置。
  9. 送信部が放射する電波の周波数は、２４ＧＨｚ帯又は２６ＧＨｚ帯としたことを特徴とする請求項２記載の車両傾斜検知装置。
  10. 送信部が放射する電波の周波数は、２４ＧＨｚ帯又は２６ＧＨｚ帯としたことを特徴とする請求項３記載の車両傾斜検知装置。
  11. 送信部が放射する電波は、円偏波としたことを特徴とする請求項１記載の車両傾斜検知装置。
  12. 送信部が放射する電波は、円偏波としたことを特徴とする請求項２記載の車両傾斜検知装置。
  13. 送信部が放射する電波は、円偏波としたことを特徴とする請求項３記載の車両傾斜検知装置。
  14. 受信部は、受信アンテナを３つ以上備え、
    傾斜角度演算部は、第１の受信アンテナ及び第２の受信アンテナ以外の前記受信アンテナの受信信号も更に用いて傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１記載の車両傾斜検知装置。
  15. 受信部は、受信アンテナを３つ以上備え、
    傾斜角度演算部は、第１の受信アンテナ及び第２の受信アンテナ以外の前記受信アンテナの受信信号も更に用いて傾斜角度を算出することを特徴とする請求項２記載の車両傾斜検知装置。
  16. 受信部は、受信アンテナを３つ以上備え、
    傾斜角度演算部は、第１の受信アンテナ及び第２の受信アンテナ以外の前記受信アンテナの受信信号も更に用いて傾斜角度を算出することを特徴とする請求項３記載の車両傾斜検知装置。
  17. 受信部が受信アンテナを４つ備える場合には、送信アンテナを中心とした四角形の各頂点に前記受信アンテナを配置したことを特徴とする請求項１４記載の車両傾斜検知装置。
  18. 受信部が受信アンテナを４つ備える場合には、送信アンテナを中心とした四角形の各頂点に前記受信アンテナを配置したことを特徴とする請求項１５記載の車両傾斜検知装置。
  19. 受信部が受信アンテナを４つ備える場合には、送信アンテナを中心とした四角形の各頂点に前記受信アンテナを配置したことを特徴とする請求項１６記載の車両傾斜検知装置。
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