JPH01314987A - ドップラ式速度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ドツプラ効果を利用して自動車等の車輌或い
はその他の移動物体の移動速度を検出するドツプラ式速
度計に係る。

（従来の技術） 自動車等の車輌の如き移動物体より超音波ビームを走行
路面の如き移動面に放射し、その移動面よりの反射ビー
ムを受信し、ローパスフィルタの如き検波手段により超
音波ビームの送信周波数と受信周波数との差を検出し、
この周波数差、即ちドツプラ周波数に基いて移動物体の
速度を検出するドツプラ式速度計は、従来より知られて
おり、これは例えば、特開昭５６−６６５号、特開昭６
０−７６６７８号の各公報に示されている。

ドツプラ式速度計は、自動車等の車輌に用いられる場合
は、超音波ビームの反射面が車輌の走行路面である地面
であることから、ドツプラ対地車速計と称される。

（発明が解決しようとする課題） ドツプラ式速度計に於ては、反射ビームのＳ／Ｎ比が超
音波ビームの反射面の状態の影響を受けて変動し、例え
ばドツプラ対地車速計に於ては、超音波ビームの反射面
である走行路面が乾いたドライ状態より雨雪等により濡
れたウェット状態或いは凍結したアイスバーン状態にな
ると、受信波が弱まり、Ｓ／Ｎ比が悪化し、これに応じ
てドツプラ周波数の中心周波数が変化する。この現象は
ローパスフィルタ通過後の信号のパワースペクトルより
観察することができる。

上述の如き事態が生じることから、検波手段が単純なロ
ーパスフィルタだけであると、超音波ビームの反射面の
如何によっては速度の計測精度が低下する。

（発明の目的） 本発明は、上述の如き問題点に鑑み、反射ビームのＳ／
Ｎ比が超音波ビームの反射面の状態の影響等を受けて悪
化しても速度の計測精度が低下しない、改良されたドツ
プラ式速度計を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上述の如き目的を達成するために、本発明によるドツプ
ラ式速度計は、検波手段として周波数差、即ちドツプラ
周波数の中心周波数に同調するバンドパスフィルタを含
んでいることを特徴としている。

ドツプラ周波数の中心周波数に同調するバンドパスフィ
ルタは、外部電圧によってバンドパスフィルタの中心周
波数を変化する電圧同調型バンドパスフィルタであって
よく、この外部電圧制御がバンドパスフィルタ自体の出
力に応じて行われることにより自己追従型のトラッキン
グバンドパスフィルタが構成される。

（実施例の説明） 以下に添付の図を参照して本発明を実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明によるドツプラ式速度計の一つの実施例
を示している。第１図に於て、１０は発信器を、１２は
受信器を各々示しており、これらは、自動車等の車輌に
用いられる車輌搭載型の車速計に於ては、車両に搭載さ
れる。

発信器１０は、超音波スピーカであってよく、これは、
発振回路１４が発生する所定周波数の信号を駆動回路１
６より与えられて所定の送信周波数による超音波ビーム
を移動面、例えば走行路面に対し所定の傾斜角をもって
放射するようになっている。

受信器１２は、超音波マイクであってよく、これは発信
器１０が移動面へ向けて放射した超音波ビームの反射ビ
ームを受信するようになっている。

受信器１２が受信した反射ビームは増幅器１８にて増幅
され、混成器２０に入力されるようになっている。

混成器２０は、例えば掛算器であってよく、受信器１２
よりの受信信号と発振回路１４より送信周波数と同じ周
波数の信号とを与えられ、この送信周波数による信号と
受信周波数による信号とを混成し、この混成信号をロー
パスフィルタ２２へ出力するようになっている。

ローパスフィルタ２２は、前記混成信号を与えられて送
信周波数と受信周波数との差成分信号のみを、即ちドツ
プラ周波数の信号のみを取り出すようになっている。こ
のドツプラシフト成分の信号のパワースペクトルは第２
図に例示されている。

ローパスフィルタ２２の出力信号、即ちドツプラ周波数
信号はコンパレータ２４と電圧同調型のバントパスフィ
ルタ２８とに各々与えられるようになっている。

コンパレータ２４はローパスフィルタ出力信−号（ドツ
プラ周波数信号）をパルス化するパルス幅変調器であり
、該コンパレータは、第２図に示されている如き比較的
高い第一しきい値Ａをもってローパスフィルタ出力信号
、即ちドツプラ周波数信号をパルス化するようになって
いる。コンパレータ２４はドツプラ周波数信号のＳ／Ｎ
比が悪い時のことを考慮してヒステリシスによる比鮫的
大きい不感帯を有するヒステリシス型コンパレータとし
て構成されており、このコンパレータ２４によるドツプ
ラ周波数信号のパルス化の具体例が第３図に示されてい
る。第３図に於て、（ａ）はローパスフィルタ出力信号
であるドツプラ周波数信号を示しており、（ｂ）はコン
パレータ２４の出力信号であるパルス幅変調信号を示し
ている。コンパレータ２４の出力信号、即ちパルス幅変
調信号はＦ−Ｖ変換器２６に与えられるようになってい
る。

Ｆ−Ｖ変換器２６は、コンパレータ２４よりのパルス幅
変調信号をそのパルス周期、即ち周波数に応じて第５図
に示されている如き比例特性をもつて直流電圧信号に変
換するようになっている。

Ｆ−Ｖ変換器２６の出力信号は選択回路３４に与えられ
るようになっている。

選択回路３４は、上述のＦ−Ｖ変換器２６と後述のもう
一つのＦ−Ｖ変換器３２の各々より直流電圧信号を与え
られ、このうち高い方の電圧の信号を選択してこれを電
圧同調型バンドパスフィルタ２８へ出力するようになっ
ている。

電圧同調型バンドパスフィルタ２８は、外部電圧によっ
てバンドパスフィルタの中心周波数、換言すればバンド
パス周波数域を変化する型式のバンドパスフィルタであ
り、選択回路３４よりの直流電圧信号によりバンドパス
周波数領域を可変設定されるようになっている。このバ
ンドパスフィルタ２８の選択回路３４よりの入力電圧に
対する中心周波数特性の一例か第６図に示されている。

バンドパスフィルタ２８の出力信号−はコンパレータ３
０に与えられるようになっている。

コンパレータ３０はバンドパスフィルタ２８よりのアナ
ログ信号をパルス化するパルス幅変調器であり、該コン
パレータは、第２図に示されている如き比較的低い第二
しきい値Ｂをもってバンドパスフィルタ２８よりのアナ
ログ信号をパルス化するようになっている。コンパレー
タ３０は、もう一つのコンパレータ２４に比して比較的
小さい不感帯を有する、即ち微少信号でも正確にパルス
化することができるヒステリシス型コンパレータとして
構成されている。この不感帯の減縮は電圧同調型バンド
パスフィルタ２８の出力信号はローパスフィルタ２２の
それに比してＳ／Ｎ比が改善されていることにより可能
になっている。このコンパレータ３０による前記アナロ
グ信号のパルス化の具体例が第４図に示されている。第
４図に於て、（ａ）はバンドパスフィルタ２８の出力信
号であるアナログ信号を示しており、（ｂ）はコンパレ
ータ３０の出力信号であるパルス幅変調信号を示してい
る。

コンパレータ３０の出力信号は、ドツプラ効果による速
度を示すアナログ出力として取り出されると共に、もう
一つのＦ−Ｖ変換器３２に与えられるようになっている
。

Ｆ−Ｖ変換器３２は前述のＦ−Ｖ変換器２６と同等の変
換器であってよく、コンパレータ３ｏよりのパルス変調
波信号の周波数に比例する直流電圧を発生するようにな
っている。Ｆ−Ｖ変換器３２のＦ−Ｖ変換特性は前記Ｆ
−Ｖ変換器２６のそれと同等であってよく、これの−例
は第５図に示されている。Ｆ−Ｖ変換器３２の出力信号
である直流電圧信号は選択回路３４に与えられるように
なっている。

選択回路３４は二つのＦ−Ｖ変換器２６及び３２よりの
直流電圧信号のうち高い電圧のものを選択してこれを電
圧同調型バンドパスフィルタ２８に制御電圧信号として
与えるようになっている。

選択回路３４の−っの具体的回路図が第７図に示されて
おり、これは、二つのＯＰアンプ３６及び３８と、二つ
のダイオード４ｏ及び４２との組合せにより構成されて
いる。

上述の如き構成により、Ｆ−Ｖ変換器２６はローパスフ
ィルタ２２よりのドツプラ周波数信号をそのままＦ−Ｖ
変換してドツプラ周波数信号に対応した直流電圧を有す
る粗調信号を発生し、これに対しＦ−Ｖ変換器３２はバ
ンドパスフィルタ２８を通過したドツプラ周波数信号を
Ｆ−Ｖ変換してドツプラ周波数信号に応じた直流電圧を
有する微調信号を発生するようになる。選択図Ｈ＠３４
はその二つのＦ−Ｖ変換器２６と３２とからの信号のう
ち高い方の電圧を有する信号を選択してこれを制御電圧
としてバンドパスフィルタ２８に与えることから、バン
ドパスフィルタ２８は、閉ループによるフィードバック
制御の下にトラッキング作動し、その中心周波数をフィ
ードバック制御される。またバンドパスフィルタ２８は
、Ｆ　　Ｖ２換器２６よりの粗調信号によりトラッキン
グの起動が行われ、またトラッキングレンジから大きく
外れることを防止°される。

バンドパスフィルタ２８を通過したドツプラ周波数信号
は、第２図に於て破線で示されている如く、Ｓ／Ｎ比を
改善された信号となるので、コンパレータ３０に於ては
、そのしきい値が第二しきい値Ｂと低い値に設定され、
これに応じてドツプラ周波数信号の中心周波数に対応し
た精度の高い出力が得られるようになる。

ドツプラ式速度計に用いられる超音波ビームの反射面よ
りの反射ビームは、その反射面の状態の影響を受けてＳ
／Ｎ比を変動し、例えばドツプラ対地車速計に於ては、
超音波ビームの反射面である走行路面が乾いたドライ状
態より雨雪等により濡れたウェット状態或いは凍結した
アイスバーン状態による鏡面状態に変化すると、受信波
が弱まり、Ｓ／Ｎ比が悪化することが知られており、こ
れは第８図乃至第１０図に示されている。第８図は同一
車速に於ける各路面に於けるドツプラ周波数信号のパワ
ースペクトルを示しており、第９図はドライアスファル
ト路面走行時の如＜Ｓ／Ｎ比が比較的大きい時の信号波
形を、第１０図はウェット路面或いは鏡面路面の如＜Ｓ
／Ｎ比が比較的小さい時の信号波形を示している。

従って、車輌の走行路面がドライアスファルト路面より
ウェット路面或いは鏡面路面へ移行すると、ローパスフ
ィルタ２２の出力、即ちドツプラ周波数信号は、第３図
（ａ）に示されている如く、その振幅を大きく低減し、
その振幅がコンパレータ２４の不感域にほぼ全て入るよ
うになる。このためローパスフィルタ２２の出力信号が
そのままパルス化されたのでは、ウェット路面或いは鏡
面路面走行時には正確な車速の計測が行われなくなる。

これに対し本願発明によるドツプラ式速度計に於ては、
フィードバック制御される、換言すれば自己追従型のト
ラッキングバンドパスフィルタをなすバンドパスフィル
タ２８の出力がコンパレータ３０にてパルス化されるこ
とによりウェット路面或いは鏡面路面走行時であっても
車速の計測が正確に行われるようになる。即ち、バンド
パスフィルタ２８の出力は、第４図に示されている如く
、Ｓ／Ｎ比を改善された信号であることがら、コンパレ
ータ３０に於ては、ヒステリシスを小さく、即ち不感域
を小さくすることが可能になり、これに応じて微少振幅
の信号であってもこれが正確にパルス化されるようにな
り、車速の計測が正確に行われるようになる。

（発明の効果） 本発明に係るドツプラ式速度計は、上記の如く、ドツプ
ラ周波数の中心周波数に同調するバンドパスフィルタを
含むよう構成したので、反射ビームのＳ／Ｎ比が超音波
ビームの反射面の状態の影響等を受けて悪化しても、常
に精度よく速度の計測ができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるドツプラ式速度計の一つの実施例
を示すブロック図、第２図はドツプラ周波数信号のパワ
ースペクトルを示すグラフ、第３図（ａ）及び（ｂ）は
ローパスフィルタより取り出されるドツプラ用波数信号
の波形及びそれのパルス変調信号を示すグラフ、第４図
はバンドパスフィルタ通過後のドツプラ周波数信号の波
形及びそれのパルス変調信号を示すグラフ、第５図はＦ
−Ｖ変換器のＦ−Ｖ変換特性の一例を示すグラフ、第６
図は電圧同調型バンドパスフィルタの中心周波数特性を
示すグラフ、第７図は選択回路の回路図、第８図はロー
パスフィルタ出力信号であるドツプラ周波数信号のパワ
ースペクトルを示すグラフ、第９図は超音波ビームの反
射面がドライアスファルト路面である場合のドツプラ周
波数信号の波形を示すグラフ、第１０図は超音波ビーム
の反射面がウェット路面或いは鏡面路面である場合のド
ツプラ周波数信号の波形を示すグラフである。 １０・・・発信器 １２・・・受信器 １４・・・発振回路 ２０・・・混成器 ２２・・・ローパスフィルタ ２８・・・電圧同調型バンドパスフィルタ特許出願人　
日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、移動物体より超音波ビームを移動面に放射し、その
   移動面よりの反射ビームを受信し、検波手段により超音
   波ビームの送信周波数と受信周波数との差を検出し、周
   波数差に基いて移動物体の速度を検出するドップラ式速
   度計に於て、前記検波手段は前記周波数差の中心周波数
   に同調するバンドパスフィルタを含んでいることを特徴
   とするドップラ式速度計。