JPH0421145B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、FM−CWレーダを用いて路面の粗
さ又は対地速度を検出し、自動車のサスペンシヨ
ンコントロールやアンチスキツドブレーキに必要
な路面情報を出力し、また先行車との距離及び相
対速度、特に徐行運転に必要な前方情報を出力す
る装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、遠距離衝突予防
用レーダ、至近距離レーダ、対地レーダなどがあ
り、超音波、マイクロ波、ミリ波又は光等を送信
源としている。このうち本発明に関連のある至近
距離レーダは、エア（ガス）パツク用予知センサ
としての開発が主であり、車両の衝突時の人命保
護を目的としている。

また近年車両の居住性がすべり対策が問題とな
り、前者は電子制御サスペンシヨン、後者はアン
チスキツドブレーキ又はアンチロツクブレーキが
商品化されてきている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記の至近距離レーダは、性能としては相対距
離２ｍ以上、相対速度30Km／Ｈ以上が検出できれ
ば良く、至近距離レーダとしての広範囲な利用に
は限度があつた。

また電子制御サスペンシヨンは、路面の粗さを
Ｇセンサ（加速度センサ）などの受動素子を用い
た検出のために、衝撃を受けた後に作動してサス
ペンシヨンの減衰力を電子的にコントロールする
ので、乗り心地には限界がある。アンチスキツド
ブレーキは、２輪若しくは４輪に独立に回転式の
速度センサを有し、各車輪の回転数の差を検出し
てそれを補正するように各車輪の制動をコントロ
ールするので、対地速度と車輪の回転数とのずれ
を検出して車輪を制御するのと異なり、厳密な意
味での車両のすべり防止対策とはならない。

また前に述べた電子制御サスペンシヨンの改良
として、出願人は特願昭61−162598（特開昭63−
018211）により路面の粗さを能動的方法で検出し
てサスペンシヨンコントロールを行なう技術を開
示したが、アンチスキツドブレーキのコントロー
ル等については言及していない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの欠点を解決するため、路面
の粗さ、対地速度が先行車との距離、相対速度を
得る手段を提供する。そのため、スイープ電圧生
成回路により生成されたスイープ信号によりFM
変調されたマイクロ波を送受信し、該送信信号と
受信信号とのビート信号を取り出し、物標からの
ビート信号のみを識別するマイクロ波送受信部
と、該マイクロ波送受信部からのビート信号を受
容し処理することにより物標の情報を得る信号処
理部とから成る道路情報検出装置において、前記
マイクロ波を変調周期の一部分でFM変調し、他
の部分をCWとするFM−CW方式の変調信号を
生成する手段と、該FM−CW方式のマイクロ波
の送受信方向を路面の検出に適する角度と先行車
の検出に適する角度とに切り替える手段と、送受
信信号によるビート信号の中からドツプラ周波数
に相当する信号を分別し、前記切り替え手段を路
面の検出に切り替えて対地速度を得、先行車の検
出に切り替えて先行車との相対速度を得る手段
と、前記送受信信号によるビート信号の中から前
記FM変調によるビート信号を分別し、前記切り
替え手段を路面の検出に切り替えてビート信号の
振幅情報から路面の粗さを得、先行車の検出に切
り替えてビート信号の周波数情報から先行車との
距離を得る手段とを備えたものである。以下、実
施例につき図面により詳細に説明する。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例の基本構成図であ
り、マイクロ波送受信部１と信号処理部２により
なつている。マイクロ波送受信部１は、マイクロ
波回路１１、アンテナ回路１２、受信回路１３に
より構成され、マイクロ波回路１１でFM変調さ
れたマイクロ波はアンテナ回路１２で輻射され、
反射物より戻つて来たマイクロ波を受信し、マイ
クロ波回路１１でビート信号を取り出し、受信回
路１３でビート信号を増幅して信号処理部２に供
給する。信号処理部２では、このビート信号を距
離検出回路２３と速度検出回路２４に分割し、ア
ナログ処理後デジタル化して演算回路２２に送ら
れる。距離検出回路２３では距離情報と振輻情報
を取り出し、演算回路２２で距離演算又は粗さ演
算を行なう。速度検出回路２４では速度情報を取
り出し、演算回路２２で速度演算を行なう。信号
処理部２では、この他に演算回路２２への基準ク
ロツク信号やマイクロ波送受信部１でマイクロ波
をFM−CW変調するためのスイープ信号を発生
するスイープ電圧生成回路２１で構成されてい
る。

ところで、本発明で用いているFM−CW方式
についての動作及び信号成分を第６図をもとに説
明する。第６図のイは送信波の変調方法を示し、
実線は第１図のマイクロ波送受信部１より放射さ
れる電波の変調方法を表わした波形を示してい
る。点線は例えば前方Ｒの距離にある先行車から
反射してきた受信波の変調波形で、送信時刻より
もτ（＝2R／Ｃ、Ｃ：電波の自由空間速度）時間
遅れで戻つてきたことを示している。ロは送信波
と受信波を混合して得られる信号の中の差の周波
数成分を示し、ハはゲーテイングにより不必要な
信号を除去して、FM部分とCW部分の周波数成
分を持つビート信号を表わしている。CW部分は
先行車と自車との相対速度を示すドツプラー周波
数fdを生じ、FM部分は前記の時間遅れτに相当
する周波数f_Rからfd分減少した周波数fbが得られ
る。f_Rは変調波形の傾斜係数に依存し、例えばfd
≧10fdとなるように設定できる。第１図の受信回
路１３では、これらのビート周波数を含んだ信号
を出力するものとする。

次に、動作について第２図に示す詳細ブロツク
図で説明する。マイクロ波送受信部１は、マイク
ロ波回路１１にある発振器１０１よりFM−CW
変調されたマイクロ波が出力され、結合器１０２
を通してアンテナ回路１２の送信用アンテナ１０
０３に送られる。アンテナ回路１２は送信用アン
テナ１０３と受信用アンテナ１４からなり、第３
図ロに示すように、一枚のプレート上に仕切板１
０８で仕切られたバツチタイプのプリントアンテ
ナである。アンテナ回路１２の取付位置は、第３
図イ示す如く車の前バンバーに設置し、高さは路
面より約45cmである。路面情報を得る時には路面
に対する入射角度を約75度になるように、また前
方情報を得る時には路面に対して平行になるよう
に、機械的又は電子的な切替手段によつて切り替
える（第３図ハのａ，ｂ）。路面情報を得る際の
アンテナ回路１２の取付位置は、路面と他の物標
との識別ができ、車固有の振動が少なく、路面の
粗さの識別が可能である最適な位置と角度であ
る。

路面又は先行車から反射して来たマイクロ波
は、受信アンテナ１０４で受信され、ミキサ回路
１０５に送られ、結合器１０２より得られた送信
信号と混合されてビート信号に変換される。ビー
ト信号は、低域通過フイルタ（LPF）１０６を
通り、低雑音増幅回路１０７で増幅される。マイ
クロ波送受信部１は、第３図に示すように、先に
述べたアンテナ回路１２の裏面にマイクロ波回路
１１と受信回路１３が組み込まれた構造で、マイ
クロ波回路１１はマイクロ波ICで、受信回路１
３はハイブリツドICで構成されている。

次に信号処理部２は、機能上スイープ電圧生成
回路２１、演算回路２２、距離検出回路２３及び
速度検出回路２４に大別できる。

スイープ電圧生成回路２１は、第４図に示すよ
うに、基準クロツク発生回路２０１で発生したク
ロツク信号を分周回路Ｉ２０２で分周した信号
（第４図イによつて、スイープ周期を決定す。こ
の分周信号は、スイープトリガ回路２０３、分周
回路２０５、モノマルチ回路２０６及びステツ
プスイープ発生回路２０７に送られる。スイープ
トリガ回路２０３ではスイープトリガを発生さ
せ、スイープ発生回路２０４でスイープ電圧が生
成される（第４図ロ）。このスイープ電圧は発振
器１０１のバラクタダイオードの容量を変化さ
せ、発振器１０１の発振周波数をFM−CW変調
する。分周回路２０５では、ステツプスイープ
発生回路２０７のステツプスイープ信号（第４図
ホ）のスイープ周期を決定する信号を出す（第４
図ハ）。このステツプの周期は分周回路２０２
の信号で決ま。モノマルチ回路２０６では、速度
検出回路２４のドツプラ信号のサンプル信号を生
成する（第４図ニ）。

一方、マイクロ波送受信部１の低雑音増幅回路
１０７で増幅されたドツプラ信号を含むビート信
号（第４図ヘ）は、高域通過フイルタ（HPF）
２０８と低域通過フイルタ（LPF）２１８によ
り、各々距離検出回路２３と速度検出回路２４に
分別される。最短探知距離に相当するビート周波
数（fb min）に遮断周波数が設定されている
HPF２０８を通つたfbなる周波数成分のビート
信号（第４図ト）は、低雑音増幅回路２０９で増
幅され、ミキサ回路２１０に送られる。局部発振
器２１１では、発振周波数flが、ステツプスイー
プ発生回路２０７の出力電圧により、ステツプ毎
に周波数が変化するるFM変調が成される。この
出力信号によりビート信号fbがミキサ回路２１０
でアツプコンバートされ、帯域通過フイルタ
（BPF）２１２に供給される。BPF２１２の中心
周波数は局部発振器２１１の最大周波数（fl
max）とfb minとの和の周波数（fl max＋fb
min）に設定され、また帯域幅は要求される距離
精度に相当するビート周波数幅に設定される。こ
こでBPF２１２の出力は、fbが最小の場合（最
短探知距離）、flの最大となるステツプ（最後の
ステツプ）で最大となり、fbが最大の場合（最長
探知距離）、flの最小となるステツプ（最初のス
テツプ）で最大となる。従つてfbが中間の場合は
中間のステツプで最大となるる。即ち、BPF２
１２の出力が最大となステツプの位置はビート信
号の周波数情報を有しており、この位置（時間情
報）を検知することにより、距離情報を得ことが
できる。BPF２１２より得られた信号は、増幅
回路２１３で増幅され、ピーク値検出回路２１４
において、ステツプ毎に尖頭値電圧（Ｐ−Ｐ電圧
値）が保持される（第４図チ）。この保持電圧
（直流電圧）のリセツトはモノマルチ回路２０６
の出力信号でステツプ毎に行われる。次に、この
保持電圧はステツプ毎にＡ／Ｄコンバータ２１５
でデジタル変換され、ラツチ回路２１６を経て
CPU２１７に入力される。

他方、速度検出回路２４のLPF２１８は、ド
ツプラ効果によるビート周波数（ドツプラ周波
数）fdを取り出すように、遮断周波数が設定され
る。このLPF２１８で取り出されたビート信号
は、増幅回路２１９で増幅され、サンプルホール
ド回路２２０で分周回路２０２の出力信号に同
期したモノマルチ回路２０６の出力信号によりサ
ンプルホールドされて（第４図ヌ）、波形整形回
路２２１を経て、パルス成形回路２２２において
ドツプラ周波数に相当する周期のパルスに変換さ
れ（第４図ル）。得られたパルス信号は、カウン
タ回路２２３に供給され、分周回路２０２の出
力信号をロツクとし、周期が計測される。カウン
タ回路２２３で得られたドツプラ周波数に相当す
るバイナリ信号は、ラツチ回路２１６を経て速度
情報（対地速度又は先行車との相対速度）として
CPU２１７に入力される。

演算回路２２は、ラツチ回路２１６とCPU２
１７で構成されている。CPU２１７は、基準ク
ロツク発生回路２０１のクロツク信号をシステム
クロツクとして使用する。

前方情報に切り替えられた時（第３図ハのｂ）、
前述したように、ピーク検出回路２１４の出力
（第４図チ）は、Ａ／Ｄコンバータ２１５でデジ
タル化された後、ラツチ回路２１６に保持され
る。この保持された各ステツプのピーク値は、
CPU２１７でレベル比較され、最大レベル時の
ステツプ位置を求めるため、ステツプスイープの
スイープ開始時からCPU２１７内のカウンタで
計数される。この計数値から距離演算され、
CPU２１７より車間距離信号として出力される。
また、先行車との相対速度は、速度検出回路２４
のカウンタ回路２２３で得られたバイナリ信号を
もとに、CPU２１７で速度演算され、相対速度
信号として出力される。

次に、路面情報に切り替えられた時（第３図ハ
のａ）、路面からのビート周波数（1m〜2mに相
当する）は固定されるので、ステツプスイープ発
生回路２０７のスイープ周期は短かくされ、また
路面からのビート周波数によりBPF２１２から
出力が得られるような局部発振周波数となるステ
ツプスイープ電圧に変更される（第５図ロ）。こ
の場合のピーク検出回路２１４の出力は、第４リ
のような波形が得られる。路面で反射するマイク
ロ波は滑かな路面では拡散が多く、受信できる信
号の強度が弱く、路面が粗いほど拡散が少なくな
るので受信信号の強度は強くなる。従つて、受信
して得られるビート信号の強弱は路面の粗さを示
すことになる。検出された各ステツプのピーク値
は、Ａ／Ｄコンバータ２１５に供給されてデジタ
ル化された後、ラツチ回路２１６に保持される。
この保持された各ステツプのピーク値は、CPU
２１７でレベル比較され、最大レベルが記憶さ
れ、レベルの平均化がステツプスイープ周期毎に
行なわれる。この平均化はこれまでに行なわれた
平均値と今回検出したレベルとの間で行なわれ
る。次に、この平均化されたレベルの大きさを路
面の粗さに換算し、粗さ信号としてCPU２１７
から出力される。また、速度情報として速度検出
回路２４からCPU２１７に入力された信号は、
先行車との相対速度の演算と同様にして速度演算
が行われ、対地速度信号としてCPU２１７から
出力される。

このようにして得られた路面の粗さ、対地速
度、先行車との車間距離及び相対速度の各信号
は、それぞれ被制御回路へ供給される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明装置を車両のセン
サとして利用することにより、路面状態の能動的
検出方法が可能であり、またアンチスキツドブレ
ーキにおいても、対地速度が測定できるのでより
実用に適したブレーキコントロールができる。ま
た、前方情報検出用に切り替えることにより、先
行車との車間距離及び相対速度がリアルタイムに
測定できるので、オートトランスミツシヨンと組
み合わせて自動車間制御が可能となり、燃費効率
も大となる。

特に、渋滞時には人間の負担を軽減でき、更に
高速時のクルーズコントロールとの組み合わせで
全自動化運転を指向する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の基本構成図、第２図
は実施例の詳細ブロツク図、第３図はマイクロ波
送受信部の取付、構造運用の説明図、第４図は各
回路の出力波形図。第５図はステツプスイープ電
圧の前方情報と路面情報の比較図、第６図はFM
−CW方式の送信波の変調波形と受信波形を示す
図である。 １……マイクロ波送受信部、２……信号処理
部、１１……マイクロ波回路、１２……アンテナ
回路、１３……受信回路、２１……スイープ電圧
生成回路、２２……演算回路、２３……距離検出
回路、２４……速度検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スイープ電圧生成回路により生成されたスイ
   ープ信号によりFM変調されたマイクロ波を送受
   信し、該送信信号を受信信号とのビート信号を取
   り出し、物標からのビート信号のみを識別するマ
   イクロ波送受信部と、該マイクロ波送受信部から
   のビート信号を受容し処理することにより物標の
   情報を得る信号処理部とから成る道路情報検出装
   置において、前記マイクロ波を変調周期の一部分
   でFM変調し、他の部分をCWとするFM−CW方
   式の変調信号を生成する手段と、該FM−CW方
   式のマイクロ波の送受信方向を路面の検出に適す
   る角度と先行車の検出に適する角度とに切り替え
   る手段と、送受信信号によるビート信号の中から
   ドツプラ周波数に相当する信号を分別し、前記切
   り替え手段を路面の検出に切り替えて対地速度を
   得、先行車の検出に切り替えて先行車との相対速
   度を得る手段と、前記送受信信号によるビート信
   号の中から前記FM変調によるビート信号を分別
   し、前記切り替え手段を路面の検出に切り替えて
   ビート信号の振幅情報から路面の粗さを得、先行
   車の検出に切り替えてビート信号の周波数情報か
   ら先行車との距離を得る手段とを備えたことを特
   徴とする道路情報検出装置。