WO2012124009A1 - 車両傾斜検知装置 - Google Patents

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WO2012124009A1
WO2012124009A1 PCT/JP2011/007047 JP2011007047W WO2012124009A1 WO 2012124009 A1 WO2012124009 A1 WO 2012124009A1 JP 2011007047 W JP2011007047 W JP 2011007047W WO 2012124009 A1 WO2012124009 A1 WO 2012124009A1
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phase
unit
vehicle
transmission
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PCT/JP2011/007047
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渡辺 正浩
亘 辻田
猪又 憲治
大澤 孝
鹿井 正博
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三菱電機株式会社
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    • G01S5/0273Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves using multipath or indirect path propagation signals in position determination
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • GPHYSICS
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    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
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    • G01S15/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
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    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87Combinations of sonar systems
    • G01S15/872Combination of several systems for attitude determination

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle tilt detection device for automatically detecting the tilt angle of a vehicle such as an automobile.
  • this vehicle inclination detection device is suitable for a system that automatically controls the optical axis of a vehicle headlight.
  • Patent Document 1 there is a device disclosed in Patent Document 1 as a vehicle tilt detection device according to the prior art.
  • the ultrasonic transmission unit transmits ultrasonic waves toward the ground (road surface).
  • the ultrasonic wave reflected by the ground is received by the ultrasonic wave receivers installed at different positions.
  • the time from transmission to reception is measured, the reception time difference or phase difference in each signal receiving unit is calculated, and the vehicle tilt angle is detected.
  • the radio wave transmission unit radiates the radio wave toward the ground, and the radio wave reception unit receives the radio wave reflected on the road surface by two receiving antennas.
  • the calculation unit calculates the phase difference between the two received signals by a synthesis process, and detects the tilt angle of the vehicle.
  • a vehicle tilt detection device there is a device shown in Patent Document 3.
  • Two ultrasonic transmission / reception sensors are installed in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the ultrasonic transmission unit transmits ultrasonic waves toward the ground.
  • the ultrasonic wave reflected by the ground is received by the ultrasonic wave receiver, and the time from transmission to reception is measured.
  • the inclination angle of the vehicle is detected from the height displacement of the two ultrasonic transmission / reception sensors from the installation interval in the front-rear direction of the ultrasonic transmission / reception sensors and the reception time difference or phase difference between the ultrasonic transmission / reception sensors.
  • the vehicle running state and stop state are determined from the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor, and an average inclination angle value obtained by averaging using the inclination angle calculated during traveling is output.
  • a vehicle tilt detection device for example, there is a device shown in Patent Document 4.
  • the radio wave transmission unit radiates the radio wave toward the ground, and the radio wave reception unit receives the radio wave reflected on the road surface by two receiving antennas.
  • Each received signal is subjected to quadrature detection with the transmission signal to be a baseband signal. Based on the amplitude and phase of each baseband signal, a phase difference is derived by arithmetic processing to detect the tilt angle of the vehicle.
  • Patent Document 1 Since the conventional vehicle inclination detection device described in Patent Document 1 is configured as described above, there is a problem in that the phase difference changes due to the influence of temperature change, wind, and noise, and the inclination angle cannot be detected with high accuracy. there were.
  • the phase difference based on the two baseband signals is 1
  • the tilt angle cannot be detected with high accuracy because the phase difference between the reflected wave and the reflected wave or the reflected waves is included.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle inclination detection device that can accurately detect an inclination angle even when there is a temperature change, wind, and noise. .
  • Another object of the present invention is to provide a vehicle tilt detection device that can accurately detect the tilt angle even if the received signal level varies.
  • Another object of the present invention is to provide a vehicle inclination detection device that can accurately detect an inclination angle without using a vehicle speed sensor.
  • Another object of the present invention is to provide a vehicle inclination detection device that can accurately detect an inclination angle even when there is unevenness on a road surface that occurs locally.
  • Another object of the present invention is to provide a vehicle tilt detection device that can accurately detect the tilt angle even when the phase lengths from the two receiving antennas to the respective quadrature detectors are not the same.
  • the present invention provides a vehicle inclination detection device that can accurately detect an inclination angle even when linearity characteristics are not good as phase characteristics of respective quadrature detectors connected to two receiving antennas. The purpose is to obtain.
  • an object of the present invention is to provide a vehicle tilt detection device that can accurately detect the tilt angle even when there are a plurality of reflected radio waves from the road surface.
  • a vehicle inclination detection device is installed in a vehicle, and transmits a transmission unit that radiates an oscillation signal having a predetermined frequency from a transmission antenna as a radio wave, and a first reception antenna that receives a radio wave reflected from the ground.
  • a switching unit that alternately switches between the received signal and the second received signal received by the second receiving antenna of the radio wave reflected from the ground, and outputs the signal to one first line;
  • the first amplitude value, the first phase value, the second amplitude value, and the first amplitude value obtained by quadrature detection of the first reception signal or the second reception signal and the oscillation signal transmitted through the first line
  • a quadrature detector that alternately switches between two phase values and outputs them to one second line, a first amplitude value sent from the quadrature detector through one second line, and a first Based on the phase value, the second amplitude value, and the second phase value, It is obtained by a tilt angle calculation unit for calculating an angle of inclination with respect to the plane.
  • a vehicle tilt detection device is installed in a vehicle and transmits a transmission signal obtained by rotating a phase of an oscillation signal having a predetermined frequency from a transmission antenna as a radio wave, and a radio wave reflected from the ground is first.
  • a first switching unit that switches and outputs a first reception signal received by the reception antenna and a transmission signal obtained from the transmission unit, and a second reception signal that is received by the second reception antenna of radio waves reflected from the ground Obtained by performing quadrature detection by the first quadrature detection unit with the second switching unit that switches and outputs the transmission signal obtained from the transmission unit and the first reception signal and oscillation signal from the first switching unit
  • the second amplitude value obtained by quadrature detection of the first amplitude value and the first phase value, and the second reception signal and oscillation signal from the second switching unit by the second quadrature detection unit, and the second amplitude value Take out the phase value of 2 and switch first
  • the first amplitude value and the first phase A tilt angle calculation unit that calculates a tilt angle of the vehicle with respect to the ground based on the value, the second amplitude value, and the second phase value.
  • a vehicle inclination detection device is installed in a vehicle, and a transmitter that pulsates an oscillation signal having a predetermined frequency and emits it as a radio wave from a transmission antenna, and a radio wave reflected from the ground by a first reception antenna.
  • the first receiving antenna receives the first amplitude value and the first phase value obtained by quadrature detection of the received first pulse reception signal and the oscillation signal by the first quadrature detection unit, and the radio wave reflected by the ground.
  • An inclination angle calculation unit that calculates an inclination angle of the vehicle with respect to the ground based on a value obtained by sampling the first phase value and a value obtained by sampling the second amplitude value and the second phase value; It is equipped with.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected even if there is a temperature change or wind.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal obtained by quadrature detection, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the received signals from the two receiving antennas are alternately switched, and the oscillation signal and the received signal are quadrature detected using the same line, so the phase length from the two receiving antennas to the quadrature detection unit is the same.
  • the phase difference based on the two baseband signals can be output correctly, and the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • a transmission signal obtained by rotating the phase of the oscillation signal from the oscillator is directly input to the quadrature detection unit as a reception signal, and the phase characteristic of the IQ signal obtained by the quadrature detection at this time is acquired. Therefore, it is possible to correct even if the phase rotation linearity characteristic of the quadrature detection unit is not good, and the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • each pulse-modulated IQ signal obtained by quadrature detection of each reception signal pulse-modulated from two receiving antennas is sampled in time series It is possible to separate the phase value of the IQ signal due to the single reflection from the ground and the phase value of the IQ signal due to the multiple reflections on the time axis, and to calculate the phase difference from the phase value of the single reflection component Thus, the inclination angle can be obtained with high accuracy.
  • Embodiment 1 of this invention It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 1 of this invention. It is explanatory drawing explaining the propagation path of the electromagnetic wave by Embodiment 1 of this invention. It is a figure explaining the relationship between the inclination angle and phase difference by Embodiment 1 of this invention. It is a figure explaining the relationship between the frequency and phase difference by Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows the phase characteristic and correction
  • Embodiment 4 It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 4 of this invention. It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 5 of this invention. It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 6 of this invention. It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 7 of this invention. It is a figure which shows the multiple reflection between the vehicle body and the road surface by Embodiment 7 of this invention. It is a figure which shows the sampling of the pulse transmission signal by Embodiment 2 of this invention. It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 8 of this invention.
  • Embodiment 9 It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 9 of this invention. It is a block diagram of the vehicle inclination detection apparatus by Embodiment 10 of this invention. It is a figure which shows the arrangement
  • Embodiment 16 of this invention It is a figure explaining the relationship between the inclination angle of the front-back direction and phase difference by Embodiment 16 of this invention. It is a figure explaining the relationship between the inclination angle of the front-back direction and phase difference by Embodiment 16 of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 that detects the inclination angle of the vehicle includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit 300.
  • the transmission unit 100 includes an oscillator 101, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a switch 601 and a quadrature detector 701.
  • the tilt angle calculator 300 includes an amplitude phase calculator 301 and a tilt angle calculator 302.
  • the transmitting antenna 103, the first receiving antenna 201, and the second receiving antenna 202 may be arranged in any manner such as being installed on a straight line or installed at each vertex of a triangle.
  • the transmission antenna 103, the first reception antenna 201, and the second reception antenna 202 may be installed in any manner such as being installed to have the same height or different heights.
  • the distance A between the transmitting antenna 103 and the first receiving antenna 201 and the distance B between the transmitting antenna 103 and the second receiving antenna 202 the distance A and the distance B may be equal or not equal. either will do.
  • the transmission unit 100 inputs a transmission signal having a predetermined frequency, amplitude, and phase from the oscillator 101 via the amplifier 102 to the transmission antenna 103.
  • the transmission signal input to the transmission antenna 103 is radiated as a radio wave.
  • the frequency band there are a transmission signal of a 24 GHz band and a band of 24 GHz to 29 GHz.
  • a 24 GHz band 24.05 to 24.25 GHz
  • a 26 GHz band 24.25 GHz to 29 of an ultra wideband radar. .0 GHz
  • the receiving unit 200 receives radio waves with the first receiving antenna 201 and the second receiving antenna 202, respectively, and obtains a first received signal and a second received signal.
  • the received signal is input to the switch 601 via the first and second amplifiers 203 and 204, and is switched alternately and output to the quadrature detector 701.
  • the quadrature detector 701 calculates the amplitude value and the phase value of each of the first reception signal and the second reception signal and outputs them to the tilt angle calculation unit 300.
  • the first and second reception antennas 201 and 202 to the quadrature detector 701 are made the same line via the switch 601 so that the phase lengths through which the first reception signal and the second reception signal pass are the same.
  • the tilt angle calculation unit 300 calculates the tilt angle from the amplitude value and the phase value.
  • the oscillator 101 in the transmission unit 100 outputs a signal having a preset frequency, amplitude, and phase to the amplifier 102 as a transmission signal.
  • the amplifier 102 amplifies the transmission signal to a predetermined level and outputs the amplified signal to the transmission antenna 103.
  • the transmission antenna 103 radiates a transmission signal as a radio wave to space.
  • the transmission antenna 103 may be any antenna such as a directional antenna, an array antenna, a horn antenna, or a patch antenna.
  • the radiated radio wave may radiate any radio wave such as vertical polarization, horizontal polarization, and circular polarization.
  • the radiated radio waves are reflected by the ground and received by the first receiving antenna 201 and the second receiving antenna 202 installed at different positions in the receiving means 200, respectively.
  • the first received signal and the second received signal Is output.
  • the receiving antenna any antenna such as a directional antenna, an array antenna, a horn antenna, or a patch antenna may be used.
  • the first amplifier 203 in the first reception antenna 201 amplifies the power of the first reception signal to a predetermined level and outputs it to the quadrature detector 701 via the switch 601.
  • the second amplifier 204 outputs the second received signal to the quadrature detector 701 via the switch 601.
  • the quadrature detector 701 performs quadrature detection (IQ detection) on the first reception signal or the second reception signal using the oscillation signal from the oscillator 101 as a reference signal, and outputs the IQ signal to the amplitude phase calculator 301.
  • IQ detection quadrature detection
  • the IQ signal is composed of two signals: an I signal obtained from the 0 degree component of the reference signal and a Q signal obtained from the 90 degree component.
  • the arc tangent of the I signal and the Q signal corresponds to the phase difference between the first received signal and the second received signal.
  • the square root of the square sum of the I signal and the Q signal corresponds to the product of the amplitudes of the first received signal and the second received signal.
  • the amplitude phase calculator 301 in the tilt angle calculation unit 300 includes an IQ signal (first IQ signal) of the first reception signal and an IQ signal (second IQ signal) of the second reception signal obtained alternately.
  • the phase difference between the two received signals is derived from these and output to the tilt angle calculator 302.
  • the tilt angle calculator 302 calculates and outputs the vehicle tilt angle from the phase difference between the first IQ signal and the second IQ signal.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a propagation path of radio waves according to the first embodiment. More specifically, it is an explanatory view showing a path through which a radio wave radiated from the transmitting antenna 103 is reflected on the road surface and propagates to the first receiving antenna 201 and the second receiving antenna 202.
  • the transmission antenna 103, the first reception antenna 201, and the second reception antenna 202 are linearly arranged on the same plane at equal intervals around the transmission antenna 103.
  • the path length of the propagation path 401 from the transmission antenna 103 to the first reception antenna 201 is L1
  • the path length of the propagation path from the transmission antenna 103 to the second reception antenna 202 is L2
  • the road surface is parallel to the vehicle. Route lengths L1 and L2 are equal.
  • the path lengths L1 and L2 change, and a path difference occurs.
  • phase difference ⁇ 2 ⁇ ⁇ (L1-L2) / ⁇ (1)
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the tilt angle and the phase difference according to the first embodiment.
  • the horizontal axis is the inclination angle with respect to the road surface of the vehicle and the vertical axis is the phase difference
  • there is a one-to-one relationship between the inclination angle and the phase difference and the inclination angle can be calculated from the phase difference.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship of the phase difference calculated from the IQ signal by the amplitude phase calculator 301 with respect to a plurality of frequencies.
  • the horizontal axis is frequency and the vertical axis is phase difference.
  • the wavelength decreases and the wavelength ⁇ in the above equation (1) decreases. Therefore, even if the path length is constant, the phase difference increases as the frequency increases, and the relationship shown by the straight line in FIG. 4 is established between the frequency and the phase difference.
  • the inclination angle calculator 302 calculates each phase difference obtained for each frequency from the IQ signal by the amplitude phase calculator 301. Linear approximation is performed from the phase difference plot points, and the straight line shown in FIG. 4 is derived by linear approximation.
  • the tilt angle calculator 302 calculates a phase difference at a predetermined frequency from this approximate line, and calculates a tilt angle from the calculated phase difference. The relationship between the calculated phase difference and the tilt angle is the same as that described in FIG.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the two reception antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first reception signal and the second reception signal pass are the same, and the tilt angle is detected with high accuracy. The effect that it can be obtained.
  • FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit 300.
  • the transmission unit 100 includes an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 603, a second switch 604, and a first quadrature detection. 701 and a second quadrature detector 702.
  • the tilt angle calculation unit 300 includes an amplitude phase calculator 301 and a tilt angle calculator 302.
  • the same reference numerals as those in the other drawings are the same or equivalent, and this is common to other embodiments. Further, the description of the constituent elements appearing in the whole specification is merely an example and is not limited to these descriptions.
  • the oscillation signal having a predetermined frequency, amplitude, and phase output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501.
  • the method of rotating the phase may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the gain controller 502 sets the transmission signal whose phase has been rotated to a predetermined level, and outputs it to the transmission antenna 103 via the transmission switch 602 and the amplifier 102.
  • the transmission signal input to the transmission antenna 103 is radiated as a radio wave.
  • the first reception antenna 201 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a first reception signal.
  • the first amplifier 203 amplifies the power of the first received signal to a predetermined level, and outputs it to the first quadrature detector 701 via the first switch 603.
  • the first quadrature detector 701 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the first reception signal, and outputs the first IQ signal to the tilt angle calculation unit 300.
  • IQ detection quadrature detection
  • the second receiving antenna 202 receives the radio wave radiated from the transmitting unit 100 and outputs it as a second received signal.
  • the second amplifier 204 amplifies the power of the second received signal to a predetermined level, and outputs it to the second quadrature detector 702 via the second switch 604.
  • the second quadrature detector 702 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the second reception signal, and outputs the second IQ signal to the tilt angle calculation unit 300.
  • IQ detection quadrature detection
  • the transmission switcher 602 transmits the transmission signal whose phase has been rotated through the first switcher 603 and the second switcher 604, respectively, to the first quadrature detector 701.
  • the second quadrature detector 702 receives the transmission signal whose phase has been rotated through the first switcher 603 and the second switcher 604, respectively, to the first quadrature detector 701.
  • the third IQ signal and the fourth IQ signal are output to the tilt angle calculation unit 300, respectively.
  • the amplitude phase calculator 301 in the tilt angle calculator 300 calculates the rotational linearity characteristics of the respective phases of the first quadrature detector 701 and the second quadrature detector 702 based on the third IQ signal and the fourth IQ signal. Obtain and prepare self-calibration data for correction to normal phase rotation characteristics. With reference to the self-calibration data, a phase difference is derived from the amplitude and phase of each of the first IQ signal and the second IQ signal. The tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • FIG. 6 is an I / Q constellation showing an example of phase rotation linearity characteristics (before correction) and normal phase rotation characteristics (after correction) of the first and second quadrature detectors 701 and 702, respectively. Even when the phase rotation linearity characteristic of the quadrature detector indicated by the solid line 1101 in FIG. 6 is not good, the tilt angle can be calculated with high accuracy by correcting to the normal phase rotation characteristic indicated by the broken line 1102.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the rotational linearity characteristic of the phase is not good, it can be corrected by the quadrature detector, and the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the vehicle tilt detection device 1 is configured by combining the first embodiment (shown in FIG. 1) and the second embodiment (shown in FIG. 5), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 601, a second switch 603, and a quadrature detector 701. It has.
  • the tilt angle calculation unit 300 includes an amplitude phase calculator 301 and a tilt angle calculator 302.
  • the oscillation signal having a predetermined frequency, amplitude, and phase output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501.
  • the method of rotating the phase may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the gain controller 502 sets the transmission signal whose phase has been rotated to a predetermined level, and outputs it to the transmission antenna 103 via the transmission switch 602 and the amplifier 102.
  • the transmission signal input to the transmission antenna 103 is radiated as a radio wave.
  • the receiving unit 200 receives radio waves by the first receiving antenna 201 and the second receiving antenna 202, respectively, and obtains a first received signal and a second received signal.
  • the received signal is input to the first switch 601 via the first and second amplifiers 203 and 204, and alternately switched to be input to the quadrature detector 701 via the second switch 603.
  • the quadrature detector 701 calculates the amplitude value and the phase value (first IQ signal or second IQ signal) of each of the first reception signal and the second reception signal and outputs them to the tilt angle calculation unit 300.
  • the first switch 601 inputs the transmission signal whose phase is rotated to the quadrature detector 701 via the second switch 603, and outputs the third IQ signal. Output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the amplitude phase calculator 301 in the tilt angle calculation unit 300 acquires the rotation linearity characteristic of the phase of the quadrature detector 701 from the third IQ signal, and prepares self-calibration data for correction to the normal phase rotation characteristic. With reference to the self-calibration data, a phase difference is derived from the amplitude value and the phase value of each of the first IQ signal and the second IQ signal. The tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. Further, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the two reception antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first reception signal and the second reception signal pass are the same, and the tilt angle is detected with high accuracy. The effect that it can be obtained. Further, even if the rotational linearity characteristic of the phase of the quadrature detector is not good, it can be corrected, and there is an effect that the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit 300.
  • the transmission unit 100 includes a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a switch 601, a quadrature detector 701, and a correlation calculator 803.
  • the tilt angle calculation unit 300 includes an amplitude phase calculator 301 and a tilt angle calculator 302.
  • a modulator 802 in the transmission unit 100 modulates an oscillation signal of a predetermined frequency output from the oscillator 101 with a code signal based on a predetermined code or ID output from the code signal generator 801, and transmits a transmission antenna via the amplifier 102.
  • the oscillation signal modulated by the code signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the transmission antenna 103 may be any antenna such as a directional antenna, an array antenna, a horn antenna, or a patch antenna. Further, the radiated radio wave may radiate any radio wave such as vertical polarization, horizontal polarization, and circular polarization.
  • the code signal generator 801 outputs a preset code or ID information as a code signal.
  • This code is composed of a combination of codes such as an M sequence, a GOLD sequence, and an orthogonal sequence.
  • the code signal generated by the code signal generator 801 is input to the modulator 802 in the transmission unit 100 and the correlation calculator 803 in the reception unit 200.
  • the oscillator 101 generates a preset frequency and outputs it as an oscillation signal to the modulator 802 and the quadrature detector 701 in the receiving unit 200.
  • the modulator 802 performs BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation using the oscillation signal as a carrier wave and a code signal, and outputs the modulated signal to the amplifier 102.
  • the amplifier 102 amplifies the power of the modulated signal to a predetermined level and outputs it to the transmission antenna 103.
  • the transmitting antenna 103 radiates into the space as a radio wave.
  • the reception unit 200 receives the radiated radio waves by the first reception antenna 201 and the second reception antenna 202, respectively, and obtains a first reception signal and a second reception signal.
  • the received signal is power amplified to a predetermined level by the first and second amplifiers 203 and 204, input to the switch 601, switched alternately, and output to the quadrature detector 701.
  • the quadrature detector 701 receives the IQ signal or the second baseband signal of the first baseband signal that has been quadrature-detected (IQ detection) by the first received signal or the second received signal and the oscillation signal from the oscillator 101.
  • An IQ signal (first IQ signal or second IQ signal) is calculated and output to the correlation calculator 803.
  • the correlation calculator 803 performs a correlation calculation on the first IQ signal or the second IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and the amplitude and phase of the first correlation value or the second correlation The value amplitude and phase are obtained and output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the correlation calculator 803 performs a correlation calculation between the code signal generated by the code signal generator 801 and the first IQ signal or the second IQ signal calculated by the quadrature detector 701.
  • the correlation calculation calculates a correlation for one period of the code signal, and calculates a correlation value I corresponding to the I component and a correlation value Q corresponding to the Q component.
  • the square root of the square sum of correlation value I and correlation value Q corresponds to the amplitude of the received signal, and the arc tangent of correlation value I and correlation value Q corresponds to the phase of the first received signal.
  • the correlation calculator 803 outputs the calculated amplitude and phase of the first correlation value or the amplitude and phase of the second correlation value to the amplitude phase calculator 301.
  • the amplitude / phase calculator 301 in the tilt angle calculator 300 calculates the phase difference by alternately obtaining the amplitude and phase of the first correlation value or the amplitude and phase of the second correlation value, and the tilt angle calculator 302.
  • the tilt angle is calculated from this phase difference.
  • the phase difference between the phase of the first correlation value and the phase of the second correlation value and the tilt angle have the same one-to-one relationship as in FIG. 3 in the first embodiment, and the tilt angle can be calculated.
  • the correlation calculator 803 in the reception unit 200 performs correlation calculation using the first IQ signal and the second IQ signal to calculate the amplitude and phase of the correlation value, and the tilt angle in the tilt angle calculation unit 300
  • the computing unit 302 may calculate the tilt angle from the correlation value.
  • the calculated amplitude and phase correspond to the product of the amplitude of the first correlation value and the amplitude of the second correlation value, and the phase difference between the phase of the first correlation value and the phase of the second correlation value. .
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation distance that changes depending on the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase difference of the correlation value, so that the tilt angle can be measured with high accuracy.
  • the two reception antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first reception signal and the second reception signal pass are the same, and the tilt angle is detected with high accuracy. The effect that it can be obtained.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit 300.
  • the transmission unit 100 includes a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 603, a second switch 604, and a first quadrature detection. 701, a second quadrature detector 702, a first correlation calculator 803, and a second correlation calculator 804.
  • the tilt angle calculation unit 300 includes an amplitude phase calculator 301 and a tilt angle calculator 302.
  • an oscillation signal having a predetermined frequency output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501, set to a predetermined level by the gain controller 502, and the transmission switch 602.
  • This transmission signal is modulated by a modulator 802 with a code signal based on a predetermined code or ID output from the code signal generator 801, and output to the transmission antenna 103 via the amplifier 102.
  • the phase rotation method by the phase shifter 501 may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the code-modulated transmission signal is radiated from the transmission antenna 103 as a radio wave.
  • the first reception antenna 201 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a first reception signal.
  • the first amplifier 203 amplifies the power of the first received signal to a predetermined level, and outputs it to the first quadrature detector 701 via the first switch 603.
  • the first quadrature detector 701 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the first reception signal, and the IQ signal (first IQ signal) of the first baseband signal. )
  • the first correlation calculator 803 performs a correlation operation on the first IQ signal with the code signal from the code signal generator 801, and outputs the amplitude and phase of the first correlation value to the tilt angle calculation unit 300.
  • the second receiving antenna 202 receives the radio wave radiated from the transmitting unit 100 and outputs it as a second received signal.
  • the second amplifier 204 amplifies the power of the second received signal to a predetermined level, and outputs it to the second quadrature detector 702 via the second switch 604.
  • the second quadrature detector 702 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the second reception signal, and generates an IQ signal (second IQ signal) of the second baseband signal. )
  • the second correlation calculator 804 calculates a correlation between the second IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and outputs the amplitude and phase of the second correlation value to the tilt angle calculator 300.
  • the transmission switcher 602 transmits the transmission signal whose phase has been rotated through the first switcher 603 and the second switcher 604, respectively, to the first quadrature detector 701.
  • the second quadrature detector 702 quadrature detection (IQ detection) with the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmitter 100, and IQ signal of the third baseband signal (third IQ signal), respectively.
  • the IQ signal of the fourth baseband signal (fourth IQ signal) is input to the first correlation calculator 803 and the second correlation calculator 804, respectively.
  • the first and second correlation calculators 803 and 804 do not perform the correlation calculation with the code signal from the code signal generator 801 for the third IQ signal and the fourth IQ signal, and the third IQ signal
  • the signal and the fourth IQ signal are output to the tilt angle calculator 300 as the amplitude and phase of the third correlation value and the amplitude and phase of the fourth correlation value, respectively.
  • the amplitude phase calculator 301 in the tilt angle calculation unit 300 includes a first quadrature detector 701 and a second quadrature detector 702 based on the amplitude and phase of the third correlation value and the amplitude and phase of the fourth correlation value, respectively.
  • the rotation linearity characteristic of the phase is acquired, and self-calibration data for correcting to the normal phase rotation characteristic is prepared.
  • a phase difference is derived from the amplitude and phase of the first correlation value and the amplitude and phase of the second correlation value.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the phase rotation linearity characteristics of the first and second quadrature detectors 701 and 702 and the correction to the normal phase rotation characteristics of the amplitude phase calculator 301 are the same as those in FIG. 6 in the second embodiment. .
  • the first correlation calculator 803 (or the second correlation calculator 804) in the receiving unit 200 performs a correlation calculation using the first IQ signal and the second IQ signal, and calculates the correlation value.
  • the amplitude and phase may be calculated, and the tilt angle calculator 302 in the tilt angle calculator 300 may calculate the tilt angle from the correlation value.
  • the calculated amplitude and phase correspond to the product of the amplitude of the first correlation value and the amplitude of the second correlation value, and the phase difference between the phase of the first correlation value and the phase of the second correlation value. .
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation distance that changes depending on the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the phase deviation and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase difference of the correlation value, so that the tilt angle can be measured with high accuracy.
  • the rotational linearity characteristic of the phase of the quadrature detector is not good, it can be corrected, and the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 is configured by combining the fourth embodiment (shown in FIG. 8) and the fifth embodiment (shown in FIG. 9), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 601, a second switch 603, and a quadrature detector 701.
  • the tilt angle calculation unit 300 includes an amplitude phase calculator 301 and a tilt angle calculator 302.
  • an oscillation signal having a predetermined frequency output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501, set to a predetermined level by the gain controller 502, and the transmission switch 602.
  • This transmission signal is modulated by a modulator 802 with a code signal based on a predetermined code or ID output from the code signal generator 801, and output to the transmission antenna 103 via the amplifier 102.
  • the phase rotation method by the phase shifter 501 may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the code-modulated transmission signal is radiated from the transmission antenna 103 as a radio wave.
  • the reception unit 200 receives the radiated radio waves by the first reception antenna 201 and the second reception antenna 202, respectively, and obtains a first reception signal and a second reception signal.
  • the received signal is power amplified to a predetermined level by the first and second amplifiers 203 and 204, input to the first switch 601, and alternately switched to the quadrature detector 701 via the second switch 603. Is input.
  • the quadrature detector 701 receives the IQ signal or the second baseband signal of the first baseband signal that has been quadrature-detected (IQ detection) by the first received signal or the second received signal and the oscillation signal from the oscillator 101.
  • An IQ signal (first IQ signal or second IQ signal) is calculated and output to the correlation calculator 803.
  • the correlation calculator 803 performs a correlation calculation on the first IQ signal or the second IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and the amplitude and phase of the first correlation value or the second correlation The value amplitude and phase are obtained and output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the transmission switch 602 inputs a transmission signal whose phase has been rotated to the quadrature detector 701 via the second switch 603, and the oscillator 101 in the transmission unit 100.
  • the quadrature detection (IQ detection) is performed on the oscillation signal from the first baseband signal, and the IQ signal (third IQ signal) of the third baseband signal is input to the correlation calculator 803.
  • the correlation calculator 803 does not perform a correlation calculation with the code signal from the code signal generator 801 for the third IQ signal, and uses the third IQ signal as the amplitude and phase of the third correlation value and the inclination angle. The result is output to the calculation unit 300.
  • the amplitude / phase calculator 301 in the tilt angle calculator 300 acquires the rotation linearity characteristic of the phase of the quadrature detector 701 from the amplitude and phase of the third correlation value, and corrects the self-calibration data to be corrected to the normal phase rotation characteristic.
  • the phase difference is derived from the amplitude and phase of the first correlation value or the amplitude and phase of the second correlation value.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the correction of the phase rotation linearity characteristic of the quadrature detector 701 and the normal phase rotation characteristic of the amplitude phase calculator 301 are the same as those in FIG. 6 in the second embodiment.
  • the correlation calculator 803 in the receiving unit 200 performs correlation calculation using the first IQ signal and the second IQ signal to calculate the amplitude and phase of the correlation value, and the tilt in the tilt angle calculation unit 300
  • the angle calculator 302 may calculate the tilt angle from the correlation value.
  • the calculated amplitude and phase correspond to the product of the amplitude of the first correlation value and the amplitude of the second correlation value, and the phase difference between the phase of the first correlation value and the phase of the second correlation value. .
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation distance that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase, and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy. Even if there is a temperature or wind, there is an effect that the tilt angle can be calculated accurately without being affected. Furthermore, there is an effect that the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. In addition, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase difference of the correlation value, so that the tilt angle can be measured with high accuracy.
  • the two reception antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first reception signal and the second reception signal pass are the same, and the tilt angle is detected with high accuracy. The effect that it can be obtained. Further, even if the rotational linearity characteristic of the phase of the quadrature detector is not good, it can be corrected, and there is an effect that the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a modulator 802, an oscillator 101, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first quadrature detector 701, and a second quadrature detector 702. Yes.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • a modulator 802 in the transmission unit 100 performs pulse modulation on an oscillation signal of a predetermined frequency output from the oscillator 101 with a continuous pulse signal output from the pulse signal generator 901, and transmits it as a pulse transmission signal via the amplifier 102 via the amplifier 102.
  • the pulse transmission signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the transmission antenna 103 may be any antenna such as a directional antenna, an array antenna, a horn antenna, or a patch antenna. Further, the radiated radio wave may radiate any radio wave such as vertical polarization, horizontal polarization, and circular polarization.
  • the first reception antenna 201 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a first pulse reception signal.
  • the first amplifier 203 amplifies the power of the first pulse reception signal to a predetermined level and outputs it to the first quadrature detector 701.
  • the first quadrature detector 701 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the first pulse reception signal, and outputs the first pulse IQ signal to the tilt angle calculation unit 300. To do.
  • IQ detection quadrature detection
  • the second reception antenna 202 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a second pulse reception signal.
  • the second amplifier 204 amplifies the power of the second pulse reception signal to a predetermined level and outputs it to the second quadrature detector 702.
  • the second quadrature detector 702 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the second pulse reception signal, and outputs the second pulse IQ signal to the tilt angle calculation unit 300. To do.
  • IQ detection quadrature detection
  • FIG. 12 is a diagram showing multiple reflections of radio waves between the vehicle body and the road surface according to the seventh embodiment.
  • the radio wave reflected from the road surface is radiated (reflected) again from the vehicle body including the transmitting antenna 103, the first receiving antenna 201, and the second receiving antenna 202, and reflected again on the road surface.
  • the path length of the propagation path from the transmission antenna 103 to the first receiving antenna 201 is propagated from the path length L1 of the propagation path 401.
  • the path length L3 of the path 403 is obtained.
  • the path length of the propagation path from the transmitting antenna 103 to the second receiving antenna 202 is changed from the path length L2 of the propagation path 402 to the path length L4 of the propagation path 404. Therefore, as shown in FIG. 12B, the first pulse IQ signal and the second pulse IQ signal include the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected once, the amplitude and phase of the radio wave reflected twice, 3 Like the amplitude and phase of the reflected radio wave, the amplitude and phase of the reflected radio wave corresponding to the number of reflections are sequentially overlapped in time series.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculator 300 synchronizes with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmitter 100, and the amplitude and phase of the first pulse IQ signal and the second pulse IQ signal.
  • the amplitude and phase of the reflected radio waves reflected a predetermined number of times are obtained separately from the plurality of reflected radio waves that are time-series overlapped.
  • the amplitude / phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of each one-time reflection component of the first pulse IQ signal and the second pulse IQ signal.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • all of the amplitude and phase of one pulse IQ signal may be acquired in time series using a relatively high-speed AD (analog / digital) converter. Or, by using a relatively low-speed AD converter to acquire and collect the sample position of the amplitude and phase for each pulse IQ signal by sliding, all the amplitude and phase of the pulse IQ signal are equivalently acquired in time series. May be.
  • AD analog / digital
  • FIG. 13 is a diagram showing sampling of a pulse transmission signal by the sample unit 902.
  • the modulation frequency for transmission from the pulse signal generator 901 to the modulator 802 is 10 MHz
  • a modulator that outputs a transmission signal modulated at 10 MHz with a phase length from an AD converter (corresponding to the sample unit 902) sampling at 9.99 MHz to the first and second receiving antennas 201 and 202 It is necessary to consider the phase length from 802 to the transmitting antenna 103, the synchronization time of 10 MHz and 9.99 MHz, and the like.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation distance that changes depending on the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase difference of the pulse IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the inclination angle can be accurately detected even when there are a plurality of reflected radio waves from the road surface.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the vehicle tilt detection device 1 is a combination of the first embodiment (shown in FIG. 1) and the seventh embodiment (shown in FIG. 11), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and a tilt angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a modulator 802, an oscillator 101, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a switch 601 and a quadrature detector 701.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • a modulator 802 in the transmission unit 100 performs pulse modulation on an oscillation signal of a predetermined frequency output from the oscillator 101 with a continuous pulse signal output from the pulse signal generator 901, and transmits it as a pulse transmission signal via the amplifier 102 via the amplifier 102.
  • the pulse transmission signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 receives radio waves by the first receiving antenna 201 and the second receiving antenna 202, respectively, and obtains a first pulse reception signal and a second pulse reception signal.
  • the pulse reception signal is input to the switch 601 via the first and second amplifiers 203 and 204, switched alternately, and output to the quadrature detector 701.
  • the quadrature detector 701 performs quadrature detection (IQ detection) on the first pulse reception signal or the second pulse reception signal and the oscillation signal from the oscillator 101, and outputs the first pulse IQ signal or the second pulse IQ signal.
  • IQ detection quadrature detection
  • Each amplitude value and phase value are calculated and output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculator 300 is synchronized with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmitter 100, and the amplitude and phase of the first pulse IQ signal or the amplitude of the second pulse IQ signal. And the phase are sampled alternately in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected a predetermined number of times are obtained separately from the plurality of reflected radio waves that are overlapped in time series.
  • the amplitude / phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of the single reflection component of the first pulse IQ signal or the second pulse IQ signal.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation distance that changes depending on the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. Further, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase difference of the pulse IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the two receiving antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first pulse reception signal and the second pulse reception signal pass are the same, and the tilt angle is accurately set. The effect that it can detect is acquired. In addition, there is an effect that the inclination angle can be accurately detected even when there are a plurality of reflected radio waves from the road surface.
  • FIG. FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 9 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 is a combination of the second embodiment (shown in FIG. 5) and the seventh embodiment (shown in FIG. 11), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a modulator 802, an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 603, a second switch 604, and a first quadrature detection. 701 and a second quadrature detector 702.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • an oscillation signal having a predetermined frequency, amplitude, and phase output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501, and set to a predetermined level by the gain controller 502. Then, the data is output to the modulator 802 via the transmission switch 602.
  • This transmission signal is pulse-modulated by the modulator 802 with the continuous pulse signal output from the pulse signal generator 901 to form a pulse transmission signal, which is output to the transmission antenna 103 via the amplifier 102.
  • the phase rotation method by the phase shifter 501 may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the pulse transmission signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the first reception antenna 201 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a first pulse reception signal.
  • the first amplifier 203 amplifies the power of the first pulse reception signal to a predetermined level, and outputs it to the first quadrature detector 701 via the first switch 603.
  • the first quadrature detector 701 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the first pulse reception signal, and outputs the first pulse IQ signal to the tilt angle calculation unit 300. To do.
  • IQ detection quadrature detection
  • the second reception antenna 202 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a second pulse reception signal.
  • the second amplifier 204 amplifies the power of the second pulse reception signal to a predetermined level and outputs it to the second quadrature detector 702 via the second switch 604.
  • the second quadrature detector 702 performs quadrature detection (IQ detection) on the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the second pulse reception signal, and outputs the second pulse IQ signal to the tilt angle calculation unit 300. To do.
  • IQ detection quadrature detection
  • the transmission switcher 602 transmits the transmission signal whose phase has been rotated through the first switcher 603 and the second switcher 604, respectively, to the first quadrature detector 701.
  • quadrature detection IQ detection
  • the transmission switcher 602 transmits the transmission signal whose phase has been rotated through the first switcher 603 and the second switcher 604, respectively, to the first quadrature detector 701.
  • quadrature detection IQ detection
  • the result is output to the calculation unit 300.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculation unit 300 acquires samples of the third pulse IQ signal and the fourth pulse IQ signal in synchronization with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100.
  • the amplitude phase calculator 301 uses the third pulse IQ signal and the fourth pulse IQ signal sampled by the sample unit 902 to rotate the linearity of the respective phases of the first quadrature detector 701 and the second quadrature detector 702. Obtain self-calibration data and prepare self-calibration data for correction to normal phase rotation characteristics. With reference to the self-calibration data, a phase difference is derived from the amplitude and phase of each of the first pulse IQ signal and the second pulse IQ signal.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the phase rotation linearity characteristics of the first and second quadrature detectors 701 and 702 and the correction of the amplitude phase calculator 301 to the normal movement and rotation characteristics are the same as those in FIG. 6 in the second embodiment. .
  • the amplitude and phase of the first pulse IQ signal and the second pulse IQ are synchronized with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100 in the sample unit 902.
  • the amplitude and phase of the signal are sampled in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected a predetermined number of times are obtained separately from a plurality of reflected radio waves that are overlapped in time series.
  • the amplitude phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of the single reflection component of the first pulse IQ signal and the second pulse IQ signal, and the tilt angle calculator 302 calculates the phase difference.
  • the tilt angle is calculated from
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. Further, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the rotational linearity characteristic of the phase of the quadrature detector is not good, it can be corrected, and there is an effect that the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • the inclination angle can be accurately detected even when there are a plurality of reflected radio waves from the road surface.
  • FIG. FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 10 of the present invention.
  • This vehicle inclination detection device 1 is configured by combining the third embodiment (shown in FIG. 7) and the seventh embodiment (shown in FIG. 11), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a modulator 802, an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 601, a second switch 603, and a quadrature detector 701. It has.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • an oscillation signal having a predetermined frequency, amplitude, and phase output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501, and set to a predetermined level by the gain controller 502. Then, the signal is output to the modulator 802 via the first switch 602.
  • This transmission signal is pulse-modulated by the modulator 802 with the continuous pulse signal output from the pulse signal generator 901 to form a pulse transmission signal, which is output to the transmission antenna 103 via the amplifier 102.
  • the phase rotation method by the phase shifter 501 may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the pulse transmission signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 receives radio waves by the first receiving antenna 201 and the second receiving antenna 202, respectively, and obtains a first pulse reception signal and a second pulse reception signal.
  • the pulse reception signal is input to the first switch 601 via the first and second amplifiers 203 and 204, and alternately switched to be input to the quadrature detector 701 via the second switch 603.
  • the quadrature detector 701 calculates the amplitude value and the phase value of each of the first pulse reception signal and the second pulse reception signal and outputs them to the tilt angle calculation unit 300.
  • the transmission switch 602 inputs a transmission signal whose phase has been rotated to the quadrature detector 701 via the second switch 603, and the oscillator 101 in the transmission unit 100. Is subjected to quadrature detection (IQ detection) with the oscillation signal from, and the third pulse IQ signal is output to the tilt angle calculation unit 300.
  • IQ detection quadrature detection
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculation unit 300 acquires a sample of the third pulse IQ signal in synchronization with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100.
  • the amplitude phase calculator 301 acquires the phase rotation linearity characteristic of the quadrature detector 701 from the third pulse IQ signal sampled by the sample unit 902, and prepares self-calibration data for correction to the normal phase rotation characteristic. With reference to the self-calibration data, a phase difference is derived from the amplitude and phase of each of the first pulse IQ signal and the second pulse IQ signal.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the correction of the phase rotation linearity characteristic of the quadrature detector 701 and the normal movement rotation characteristic of the amplitude phase calculator 301 are the same as those in FIG. 6 in the second embodiment.
  • the amplitude and phase of the first pulse IQ signal or the second pulse IQ is synchronized with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100 in the sample unit 902.
  • the amplitude and phase of the signal are sampled alternately in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected a predetermined number of times are acquired separately from the plurality of reflected radio waves that are overlapped in time series.
  • the amplitude phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of the one-time reflected component of the first pulse IQ signal or the second pulse IQ signal, and the tilt angle calculator 302 calculates the phase difference.
  • the tilt angle is calculated from
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an arrangement of reception antennas and phase data.
  • the data acquisition timings in all the combined states when the phase shifter 501 is 4 bits (16 types) and the two receiving antennas 201 and 202 are used as the vehicle front antenna and the vehicle rear antenna are shown.
  • the sample unit 902 acquires 2000 samples of data for one phase state and front and rear antenna states, and 1000 samples are used for front and rear antenna switching and phase state switching.
  • the data acquisition time per time in all combination states is 9.6 msec.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. Further, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the two receiving antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first pulse reception signal and the second pulse reception signal pass are the same, and the tilt angle is accurately set.
  • the effect that it can detect is acquired.
  • the rotational linearity characteristic of the phase of the quadrature detector is not good, it can be corrected, and there is an effect that the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • FIG. FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 11 of the present invention.
  • This vehicle inclination detection device 1 is a combination of the above-described seventh embodiment (shown in FIG. 11) with a configuration using a code signal as in the fourth embodiment (shown in FIG. 8).
  • 100, the receiving part 200, and the inclination angle calculating part 300 are provided.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first quadrature detector 701, a second quadrature detector 702, and a first A correlation calculator 803 and a second correlation calculator 804 are provided.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • a modulator 802 in the transmission unit 100 continuously generates an oscillation signal having a predetermined frequency output from the oscillator 101 and a code signal based on a predetermined code or ID output from the code signal generator 801 and a pulse signal generator 901. Modulate with a pulse signal to obtain a pulse transmission signal.
  • This pulse transmission signal is output to the transmission antenna 103 via the amplifier 102 and radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the first reception antenna 201 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a first pulse reception signal.
  • the first amplifier 203 amplifies the power of the first pulse reception signal to a predetermined level and outputs it to the first quadrature detector 701.
  • the first quadrature detector 701 is a first baseband signal IQ signal (first pulse IQ) obtained by quadrature detection (IQ detection) of the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmitter 100 and the first pulse reception signal. Signal) to the first correlation calculator 803.
  • the first correlation calculator 803 performs a correlation operation on the first IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and outputs the amplitude and phase of the first pulse correlation value to the tilt angle calculation unit 300.
  • the second reception antenna 202 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a second pulse reception signal.
  • the second amplifier 204 amplifies the power of the second pulse reception signal to a predetermined level and outputs it to the second quadrature detector 702.
  • the second quadrature detector 702 is an IQ signal (second pulse IQ) of a second baseband signal obtained by quadrature detection (IQ detection) of the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the second pulse reception signal. Signal) to the second correlation calculator 804.
  • the second correlation calculator 804 calculates the correlation between the second IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and outputs the amplitude and phase of the second pulse correlation value to the tilt angle calculator 300.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculation unit 300 is synchronized with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100, and the amplitude and phase of the first pulse correlation value and the amplitude of the second pulse correlation value. And the phase are sampled in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio waves reflected a predetermined number of times are obtained separately from the plurality of reflected radio waves that are time-series overlapped. Then, the amplitude / phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of each of the one-time reflection components of the first pulse correlation value and the second pulse correlation value, and the tilt angle calculator 302 calculates the phase difference. The tilt angle is calculated from
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the inclination angle can be accurately detected even when there are a plurality of reflected radio waves from the road surface.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 12 of the present invention.
  • the vehicle tilt detection device 1 is configured by combining the fourth embodiment (shown in FIG. 8) and the seventh embodiment (shown in FIG. 11), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and a tilt angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a switch 601, a quadrature detector 701, and a correlation calculator 803.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • a modulator 802 in the transmission unit 100 continuously generates an oscillation signal having a predetermined frequency output from the oscillator 101 and a code signal based on a predetermined code or ID output from the code signal generator 801 and a pulse signal generator 901. Modulate with a pulse signal to obtain a pulse transmission signal.
  • the pulse transmission signal is output to the transmission antenna 103 via the amplifier 102 and radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the reception unit 200 receives the radiated radio waves by the first reception antenna 201 and the second reception antenna 202, respectively, and obtains a first pulse reception signal and a second pulse reception signal.
  • the pulse reception signal is input to the switch 601 via the first and second amplifiers 203 and 204, and is switched alternately and input to the quadrature detector 701.
  • the quadrature detector 701 calculates a first pulse baseband signal or a second pulse baseband signal that is quadrature detected by the first pulse reception signal or the second pulse reception signal and the oscillation signal from the oscillator 101, The result is output to the correlation calculator 803.
  • the correlation calculator 803 uses the first pulse baseband signal or the second pulse baseband signal and the code signal from the code signal generator 801 to determine the amplitude and phase of the first pulse correlation value, or the second pulse correlation.
  • the amplitude and phase of the value are subjected to correlation calculation and output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculator 300 synchronizes with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmitter 100, and the amplitude and phase of the first pulse correlation value or the amplitude of the second pulse correlation value. And the phase are sampled alternately in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected a predetermined number of times are obtained separately from the plurality of reflected radio waves that are overlapped in time series. Then, the amplitude phase calculator 301 derives a phase difference from each amplitude and phase for the single reflection component of the first pulse correlation value or the second pulse correlation value, and the tilt angle calculator 302 calculates this phase difference. The tilt angle is calculated from
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. Further, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the two receiving antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first pulse reception signal and the second pulse reception signal pass are the same, and the tilt angle is accurately set.
  • the effect that it can detect is acquired.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 13 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 is a combination of the fifth embodiment (shown in FIG. 9) and the seventh embodiment (shown in FIG. 11), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103. Yes.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 603, a second switch 604, and a first quadrature detection. 701, a second quadrature detector 702, a first correlation calculator 803, and a second correlation calculator 804.
  • the inclination angle calculation unit 300 includes a sample unit 902, an amplitude phase calculation unit 301, and an inclination angle calculation unit 302.
  • an oscillation signal having a predetermined frequency output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501 and set to a predetermined level by the gain controller 502.
  • the signal is output to the modulator 802 via the switch 602.
  • This transmission signal is modulated by a modulator 802 with a code signal with a predetermined code or ID from the pulse signal generator 901 and a continuous pulse signal output from the pulse signal generator 901 to form a pulse transmission signal, and an amplifier
  • the data is output to the transmission antenna 103 via 102.
  • the phase rotation method by the phase shifter 501 may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the pulse transmission signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the first reception antenna 201 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a first pulse reception signal.
  • the first amplifier 203 amplifies the power of the first pulse reception signal to a predetermined level, and outputs it to the first quadrature detector 701 via the first switch 603.
  • the first quadrature detector 701 is an IQ signal (first pulse) of a first pulse baseband signal obtained by quadrature detection (IQ detection) of the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the first pulse reception signal.
  • IQ signal is output to the first correlation calculator 803.
  • the first correlation calculator 803 calculates the correlation between the first pulse IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and outputs the amplitude and phase of the first pulse correlation value to the tilt angle calculator 300.
  • the second reception antenna 202 receives the radio wave radiated from the transmission unit 100 and outputs it as a second pulse reception signal.
  • the second amplifier 204 amplifies the power of the second pulse reception signal to a predetermined level and outputs it to the second quadrature detector 702 via the second switch 604.
  • the second quadrature detector 702 is an IQ signal (second pulse) of a second pulse baseband signal obtained by quadrature detection (IQ detection) of the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100 and the second pulse reception signal.
  • IQ signal is output to the second correlation calculator 804.
  • the second correlation calculator 804 calculates the correlation between the second pulse IQ signal and the code signal from the code signal generator 801, and outputs the amplitude and phase of the second pulse correlation value to the tilt angle calculator 300.
  • the transmission switcher 602 transmits the transmission signal whose phase has been rotated through the first switcher 603 and the second switcher 604, respectively, to the first quadrature detector 701. And the second quadrature detector 702, and quadrature detection (IQ detection) with the oscillation signal from the oscillator 101 in the transmission unit 100, respectively, and an IQ signal (third pulse IQ signal) of the third pulse baseband signal, respectively. ) And the fourth pulse baseband signal IQ signal (fourth pulse IQ signal) are input to the first correlation calculator 803 and the second correlation calculator 804, respectively.
  • the first and second correlation calculators 803 and 804 do not perform the correlation calculation with the code signal from the code signal generator 801 for the third pulse IQ signal and the fourth pulse IQ signal,
  • the pulse IQ signal and the fourth pulse IQ signal are output to the tilt angle calculator 300 as the amplitude and phase of the third pulse correlation value and the amplitude and phase of the fourth pulse correlation value, respectively.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculator 300 synchronizes with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmitter 100, and the amplitude and phase of the third pulse correlation value and the amplitude of the fourth pulse correlation value. And get the phase.
  • the amplitude phase calculator 301 calculates the first quadrature detector 701 and the second quadrature detector from the amplitude and phase of the third pulse correlation value acquired by the sample unit 902 and the amplitude and phase of the fourth pulse correlation value.
  • the rotational linearity characteristics of the respective phases 702 are acquired, and self-calibration data for correcting to the normal phase rotational characteristics is prepared.
  • a phase difference is derived from the amplitude and phase of the first pulse correlation value and the amplitude and phase of the second pulse correlation value.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the phase rotation linearity characteristics of the first and second quadrature detectors 701 and 702 and the correction of the amplitude phase calculator 301 to the normal movement and rotation characteristics are the same as those in FIG. 6 in the second embodiment. .
  • the amplitude and phase of the first pulse correlation value and the second pulse correlation are synchronized with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100 in the sample unit 902.
  • the amplitude and phase of the value are sampled in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected a predetermined number of times are acquired separately from the plurality of reflected radio waves that are overlapped in time series.
  • the amplitude / phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of each of the one-time reflection components of the first pulse correlation value and the second pulse correlation value, and the tilt angle calculator 302 calculates the phase difference.
  • the tilt angle is calculated from
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the rotational linearity characteristic of the phase is not good, it can be corrected by the quadrature detector, and the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • the inclination angle can be accurately detected even when there are a plurality of reflected radio waves from the road surface.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a vehicle tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 14 of the present invention.
  • the vehicle inclination detection device 1 is a combination of the sixth embodiment (shown in FIG. 10) and the seventh embodiment (shown in FIG. 11), and includes a transmission unit 100, a reception unit 200, and an inclination angle calculation unit. 300.
  • the transmission unit 100 includes a pulse signal generator 901, a code signal generator 801, a modulator 802, an oscillator 101, a phase shifter 501, a gain controller 502, a transmission switch 602, an amplifier 102, and a transmission antenna 103.
  • the receiving unit 200 includes a first receiving antenna 201, a second receiving antenna 202, a first amplifier 203, a second amplifier 204, a first switch 601, a second switch 603, and a quadrature detector 701.
  • an oscillation signal having a predetermined frequency output from the oscillator 101 is converted into a transmission signal whose phase is rotated by the phase shifter 501 and set to a predetermined level by the gain controller 502.
  • the signal is output to the modulator 802 via the switch 602.
  • This transmission signal is modulated by a modulator 802 with a code signal with a predetermined code or ID from the pulse signal generator 901 and a continuous pulse signal output from the pulse signal generator 901 to form a pulse transmission signal, and an amplifier
  • the data is output to the transmission antenna 103 via 102.
  • the phase rotation method by the phase shifter 501 may be analog or digital, and is rotated by one period (360 °).
  • the pulse transmission signal is radiated as a radio wave from the transmission antenna 103.
  • the reception unit 200 receives the radiated radio waves by the first reception antenna 201 and the second reception antenna 202, respectively, and obtains a first pulse reception signal and a second pulse reception signal.
  • the pulse reception signal is power-amplified to a predetermined level by the first and second amplifiers 203 and 204, input to the first switch 601, and alternately switched to the quadrature detector via the second switch 603. 701 is input.
  • the quadrature detector 701 is an IQ signal or second pulse of the first pulse baseband signal that is quadrature-detected (IQ detection) with the first pulse reception signal or the second pulse reception signal and the oscillation signal from the oscillator 101.
  • the baseband signal IQ signal (first pulse IQ signal or second pulse IQ signal) is calculated and output to the correlation calculator 803.
  • the correlation calculator 803 uses the first pulse baseband signal or the second pulse baseband signal and the code signal from the code signal generator 801 to determine the amplitude and phase of the first pulse correlation value, or the second pulse correlation.
  • the amplitude and phase of the value are subjected to correlation calculation and output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the transmission switch 602 inputs a transmission signal whose phase has been rotated to the quadrature detector 701 via the second switch 603, and the oscillator 101 in the transmission unit 100.
  • the quadrature detection (IQ detection) with the oscillation signal from, and the IQ signal (third pulse IQ signal) of the third pulse baseband signal is input to the correlation calculator 803.
  • the correlation calculator 803 does not perform a correlation calculation with the code signal from the code signal generator 801 for the third pulse IQ signal, and converts the third pulse IQ signal into the amplitude and phase of the third pulse correlation value. Is output to the tilt angle calculation unit 300.
  • the sample unit 902 in the tilt angle calculation unit 300 acquires the amplitude and phase of the third pulse correlation value in synchronization with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100.
  • the amplitude phase calculator 301 acquires the rotation linearity characteristic of the phase of the quadrature detector 701 from the amplitude and phase of the third pulse correlation value sampled by the sample unit 902, and corrects it to the normal phase rotation characteristic. Prepare. With reference to the self-calibration data, a phase difference is derived from the amplitude and phase of the first pulse correlation value and the amplitude and phase of the second pulse correlation value.
  • the tilt angle calculator 302 calculates the tilt angle from this phase difference.
  • the correction of the phase rotation linearity characteristic of the quadrature detector 701 and the normal movement rotation characteristic of the amplitude phase calculator 301 are the same as those in FIG. 6 in the second embodiment.
  • the amplitude and phase of the first pulse correlation value and the second pulse correlation are synchronized with the pulse signal from the pulse signal generator 901 in the transmission unit 100 in the sample unit 902.
  • the amplitude and phase of the value are sampled in time series, and the amplitude and phase of the reflected radio wave reflected a predetermined number of times are acquired separately from the plurality of reflected radio waves that are overlapped in time series.
  • the amplitude / phase calculator 301 derives a phase difference from the amplitude and phase of each of the one-time reflection components of the first pulse correlation value and the second pulse correlation value, and the tilt angle calculator 302 calculates the phase difference.
  • the tilt angle is calculated from
  • a relatively high-speed AD converter may be used as in the seventh embodiment, or a relatively low-speed AD converter may be used.
  • a relatively low-speed AD converter is used, the operation is the same as that described in FIG. 13 in the seventh embodiment.
  • the vehicle inclination detection device 1 has an effect that the deviation of the radio wave propagation path that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase difference and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like. Further, even if the received signal level fluctuates, the tilt angle is calculated from the phase of the IQ signal, so that the tilt angle can be accurately measured.
  • the two receiving antennas to the quadrature detector are connected to the same line via the switch, the phase lengths through which the first pulse reception signal and the second pulse reception signal pass are the same, and the tilt angle is accurately set.
  • the effect that it can detect is acquired.
  • the rotational linearity characteristic of the phase is not good, it can be corrected by the quadrature detector, and the tilt angle can be obtained with high accuracy.
  • the transmission signal is code-modulated, errors due to phase interference are suppressed even when radio waves with the same frequency, such as radio waves radiated from vehicle radar devices and radio waves emitted from other devices, are received by the receiving antenna. Therefore, the effect that the tilt angle can be measured with high accuracy is obtained.
  • FIG. FIG. 22 is a diagram showing the configuration of the antenna arrangement of the vehicle tilt detection apparatus according to the present invention.
  • a first receiving antenna 1202 and a second receiving antenna 1203 are installed at each vertex of the base of the isosceles triangle, and a transmitting antenna 1201 is installed at the remaining vertex.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the tilt angle, phase difference, and antenna height when the antenna of the present invention is arranged in a triangle. Specifically, it is a diagram showing the relationship between the tilt angle and the phase difference when the antenna arrangement shown in FIG. 22 is used.
  • a straight line 1301 in FIG. 23 indicates a relationship when the vehicle height or the antenna height is high, and a broken line 1302 indicates a relationship when the vehicle height or the antenna height is low. Even if the height of the antenna is deviated, the relationship between the tilt angle and the phase difference does not deviate.
  • FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the tilt angle and the phase difference when the transmitting antenna and the receiving antenna are arranged on a straight line. Although illustration is omitted, here, the transmission antenna, the first reception antenna, and the second reception antenna are installed on a straight line with the transmission antenna as the center.
  • a straight line 1401 in FIG. 24 indicates a relationship when the vehicle height or the antenna height is high, and a broken line 1402 indicates a relationship when the vehicle height or the antenna height is low.
  • the phase difference is different even at the same inclination angle.
  • FIG. 22 describes the case where an antenna is arranged at each vertex of an isosceles triangle, but the same result is obtained even if a transmission antenna, a first reception antenna, and a second reception antenna are installed at each vertex of an equilateral triangle. It becomes.
  • the transmission unit, the reception unit, and the like may be configured as described in any one of the first to fourteenth embodiments.
  • the vehicle inclination detection device has an effect that the deviation of the radio wave propagation distance that changes with the inclination of the vehicle can be detected with high accuracy as the deviation of the phase and the vehicle inclination angle can be calculated with high accuracy.
  • the tilt angle can be calculated with high accuracy without being affected even by temperature or wind.
  • the tilt angle can be calculated accurately without being affected by noise from the engine or the like.
  • an antenna is installed at each vertex of an isosceles triangle, the displacement of the phase difference due to the displacement of the vehicle height can be suppressed more than when the antenna is installed on a straight line, so that the inclination angle can be calculated accurately.
  • FIG. FIG. 25 is a diagram showing the configuration of the antenna arrangement of the vehicle inclination detection device according to the sixteenth embodiment of the present invention. It is an example of embodiment in the case of using three or more receiving antennas.
  • a first receiving antenna 1501, a second receiving antenna 1502, a third receiving antenna 1503, and a fourth receiving antenna 1504 are installed at each vertex of the quadrangle, and a transmitting antenna 1505 is arranged to improve the diagonal of the quadrangle. .
  • the straight line connecting the first receiving antenna 1501 and the second receiving antenna 1502 and the front-rear direction of the vehicle are substantially parallel, and the straight line connecting the first receiving antenna 1501 and the third receiving antenna 1503 and the left-right (width) direction of the vehicle. Is installed so that they are substantially parallel.
  • the receiving unit includes four receiving antennas, the receiving antenna is arranged at each vertex of a square centering on the transmitting antenna.
  • FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of the vehicle tilt detection apparatus 1 according to the sixteenth embodiment of the present invention.
  • the transmission unit 1600 receives radio waves from the transmission antenna 1505, and the reception unit 1700 outputs the amplitude and phase calculated from the reception signals received by the first reception antenna 1501 and the second reception antenna 1502 to the tilt angle calculation unit 1900.
  • the reception unit 1800 outputs the amplitude and phase calculated from the reception signals received by the third reception antenna 1503 and the fourth reception antenna 1504 to the tilt angle calculation unit 1900.
  • the tilt angle calculation unit calculates the tilt angle by further using received signals other than the first receiving antenna and the second receiving antenna. For example, the third reception signal received by the third reception antenna is processed in the same manner as the first reception signal after that.
  • a combination of all the receiving antennas may be performed, or a part of the combination may be used.
  • the transmission unit 1600 has the configuration described in any one of the first to the fourteenth embodiments.
  • the receiving unit 1700 and the receiving unit 1800 have the configurations described in any of the first to the fourteenth embodiments.
  • An amplitude phase calculator (not shown) in the tilt angle calculator 1900 calculates the tilt angle from the average value of the phase difference calculated from the receiver 1700 and the phase difference calculated from the receiver 1800.
  • FIGS. 27 and 28 are diagrams for explaining the relationship between the tilt angle in the front-rear direction and the phase difference according to the sixteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 shows the relationship between the tilt angle in the front-rear direction and the phase difference when the vehicle is not tilted in the left-right direction.
  • a solid line 2001 is a value calculated from the receiving unit 1700
  • a broken line 2002 is a value calculated from the receiving unit 1800
  • the solid line 2001 and the broken line 2002 coincide.
  • FIG. 28 shows the relationship between the tilt angle in the front-rear direction and the phase difference when the vehicle is tilted in the left-right direction.
  • a dotted line 2103 is a straight line obtained by calculating from the average value of the solid line 2101 and the broken line 2102, and coincides with the solid line 2001 and the broken line 2002 obtained when not inclined in the left-right direction.
  • the tilt angle calculation unit 1900 receives the amplitude and phase obtained from the reception signals received by the first reception antenna 1501 and the third reception antenna 1503, and the second reception antenna 1502 and the fourth reception antenna.
  • the tilt angle in the left-right direction is calculated from the amplitude and phase obtained from the received signals respectively received by the antenna 1504. Furthermore, if the above signal processing is performed simultaneously, the tilt angles in the front-rear direction and the left-right direction can be calculated simultaneously.
  • the vehicle tilt detection device has an effect that the tilt in the front-rear direction can be accurately calculated without being affected by the tilt in the left-right direction of the vehicle.
  • the left-right inclination can be accurately calculated without being affected by the front-rear inclination of the vehicle.
  • the vehicle front-rear direction inclination and the left-right direction inclination can be detected simultaneously with high accuracy.
  • the vehicle tilt detection device 1 has an effect that the tilt angle can be detected accurately even in the presence of wind and noise. There is no need for supplementary use.
  • the inclination angle obtained during traveling is not accurate because the ultrasonic sensor is affected by wind and noise. For this reason, it is determined whether the vehicle is running or stopped from the measured value of the vehicle speed sensor, and the inclination angle is measured during the stop.
  • the measurement value of the vehicle speed sensor is not accurate because errors occur due to wheel slipping and sliding.
  • the vehicle speed sensor since a radio wave superior in noise resistance compared to an ultrasonic wave or the like is used, and a frequency that can be expressed by an appropriate phase difference of the radio wave is used when obtaining the tilt angle of the vehicle, the vehicle speed sensor The tilt angle can be detected with high accuracy without using.
  • a system for automatically controlling the optical axis of the headlight of the vehicle may be configured based on the information on the inclination angle obtained by the vehicle inclination detection device 1 according to Embodiments 1 to 16. For example, with respect to the vehicle inclination detection device, the vehicle state determination unit that determines the running and stop state of the vehicle from the time change amount of the phase, and the local change If you add a road surface state determination unit that detects unevenness and an output signal calculation unit that outputs the result of correcting the inclination angle using the determination result of the vehicle state determination unit and the detection result of the road surface state determination unit, the corrected inclination The optical axis of the vehicle headlight can be adjusted by the angle.
  • the present invention is within the scope of the present invention, and can be freely combined with each embodiment, or any modification of any component in each embodiment, or any component omitted in each embodiment. Is possible.
  • the vehicle tilt detection device calculates the tilt angle with high accuracy without being affected by the surrounding environment, and thus the system for automatically controlling the optical axis of the headlight for automobiles, etc. Suitable for use in.
  • Vehicle tilt detection device 100, 1600 transmission unit, 101 oscillator, 102 amplifier, 103, 1201, 1505 transmission antenna, 200, 1700, 1800 reception unit, 201, 202, 1202, 1203, 1501-1504 reception antenna, 203, 204 amplifier, 300, 1900 tilt angle calculation unit, 301 amplitude phase calculator, 302 tilt angle calculator, 401-404 propagation path, 501 phase shifter, 502 gain controller, 601-604 switch, 701, 702 quadrature detection 801, code signal generator, 802 modulator, 803, 804 correlation calculator, 901 pulse signal generator, 902 sample unit, 1301, 1401, 2001, 2101 straight line, 1302, 1402, 2002, 2102 broken line, 103 broken line, L1 ⁇ L4 path length.

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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

車両傾斜検知装置
 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 特開2009-282022号
 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、2箇所の受信アンテナからそれぞれの直交検波器までの位相長が同じでない場合、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、2箇所の受信アンテナからそれぞれの直交検波器までの位相長が同じでない場合でも、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。
 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、同一線路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、2つの受信アンテナから直交検波部までの位相長が同一となり、2つのベースバンド信号に基づく位相差を正しく出力できるようになり、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15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15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16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16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。第1及び第2の受信アンテナ201,202から直交検波器701までを切り替え器601を介して同一線路にして第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。
 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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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。
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。
 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、位相の回転リニアリティ特性が良くなくても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。
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。
 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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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、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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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。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。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。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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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、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0.01nsec(=1/9.99MHz-1/10MHz)ずつ時系列方向にスライドすることとなる。これにより、10GHz(=1/0.01nsec)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100(=1nsec/0.01nsec)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。
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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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、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。
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。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の正規の移動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。
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。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の正規の移動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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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、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。
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。
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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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、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。
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。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の正規の移動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。
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。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の正規の移動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、2箇所の受信アンテナから直交検波器までを切り替え器を介して同一線路とするので第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、位相の回転リニアリティ特性が良くなくても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。
実施の形態15.
 図22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23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22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23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24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24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22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14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16.
 図25はこの発明の実施の形態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。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26はこの発明の実施の形態16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14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14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27と図28はこの発明の実施の形態16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27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27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28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28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16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16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。

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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