JPH06230122A - 車載用超音波計測装置 - Google Patents
車載用超音波計測装置Info
- Publication number
- JPH06230122A JPH06230122A JP5014242A JP1424293A JPH06230122A JP H06230122 A JPH06230122 A JP H06230122A JP 5014242 A JP5014242 A JP 5014242A JP 1424293 A JP1424293 A JP 1424293A JP H06230122 A JPH06230122 A JP H06230122A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- vehicle
- ultrasonic wave
- receiver
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波を使用して車速以外の車輌の状態を検
出できること。 【構成】 超音波送受波器TR1側で検出した車速ベク
トルV1 、超音波送受波器TR2側で検出した車速ベク
トルV2 、超音波送受波器TR3側で検出した車速ベク
トルV3 は、合成することによって車輌の進行方向とそ
の垂直方向の二次元速度成分とすることができ、この二
次元速度成分によって、車輌の進行方向の速度Vx 及び
車輌の進行方向に対する垂直方向の速度Vy を得ること
ができる。また、これによってヨー角、その角の変化速
度を求めることによりヨーレート、速度ベクトルの積
分、微分を行なうことにより、距離、加速度が演算で
き、車輌100の中心軸を中心とする回転速度、及びそ
の微分の角加速度を演算することもできる。
出できること。 【構成】 超音波送受波器TR1側で検出した車速ベク
トルV1 、超音波送受波器TR2側で検出した車速ベク
トルV2 、超音波送受波器TR3側で検出した車速ベク
トルV3 は、合成することによって車輌の進行方向とそ
の垂直方向の二次元速度成分とすることができ、この二
次元速度成分によって、車輌の進行方向の速度Vx 及び
車輌の進行方向に対する垂直方向の速度Vy を得ること
ができる。また、これによってヨー角、その角の変化速
度を求めることによりヨーレート、速度ベクトルの積
分、微分を行なうことにより、距離、加速度が演算で
き、車輌100の中心軸を中心とする回転速度、及びそ
の微分の角加速度を演算することもできる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車に積載されて、
ナビゲーションシステム、車速検出装置、横滑り防止装
置、ABS装置、サスペンション装置、遠心力検出装
置、ヨー角、ヨーレート検出装置等の各種速度情報を使
用する計測装置に関するもので、特に、車輌に積載した
超音波を利用する車載用超音波計測装置に関するもので
ある。
ナビゲーションシステム、車速検出装置、横滑り防止装
置、ABS装置、サスペンション装置、遠心力検出装
置、ヨー角、ヨーレート検出装置等の各種速度情報を使
用する計測装置に関するもので、特に、車輌に積載した
超音波を利用する車載用超音波計測装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】この種の超音波を使用した速度計測装置
としては、実開昭57−68574号公報に掲載の技術
がある。この公報に掲載の技術は、別体となった送波器
から連続的に超音波を送波し、反射体から反射して得ら
れる受波を連続受信し、送波と受波の差分でドプラー周
波数を検出するものであり、現在では周知の技術となっ
ている。
としては、実開昭57−68574号公報に掲載の技術
がある。この公報に掲載の技術は、別体となった送波器
から連続的に超音波を送波し、反射体から反射して得ら
れる受波を連続受信し、送波と受波の差分でドプラー周
波数を検出するものであり、現在では周知の技術となっ
ている。
【0003】また、この種の超音波を使用した速度計測
装置としては、特開昭59−203973号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、前記公報の技
術と同様、別体となった送波器と受波器とを有し、特
に、受波器を2台とし、車体の上下振動、ノーズアッ
プ、ノーズダウンによる誤差を軽減するものである。
装置としては、特開昭59−203973号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、前記公報の技
術と同様、別体となった送波器と受波器とを有し、特
に、受波器を2台とし、車体の上下振動、ノーズアッ
プ、ノーズダウンによる誤差を軽減するものである。
【0004】そして、この種の超音波を使用した速度計
測装置としては、特開昭58−39971号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、超音波をパル
ス状に送波し、反射して受波される時点でパルス幅に対
応した受信ゲートを開き、受信波の所定波長分の時間を
計測することで、ドプラーシフト量を求め、車速を計測
するものである。
測装置としては、特開昭58−39971号公報に掲載
の技術がある。この公報に掲載の技術は、超音波をパル
ス状に送波し、反射して受波される時点でパルス幅に対
応した受信ゲートを開き、受信波の所定波長分の時間を
計測することで、ドプラーシフト量を求め、車速を計測
するものである。
【0005】更に、この種の車載用超音波計測装置とし
ては、特開平3−269388号公報に掲載の技術があ
る。
ては、特開平3−269388号公報に掲載の技術があ
る。
【0006】この技術は、送受波器から車輌の前方向或
いは前後方向の路面に所定の俯角度で超音波が放射さ
れ、放射された超音波と路面の突起の反射波の受信信号
から突起までの時間を計測し、また、路面の突起の反射
波の信号レベルと所定の閾値とを比較し、車輌前方の路
面の突起等の有無及びその大きさを検出している。そし
て、反射波が路面から帰来する時間における直線距離と
超音波の放射角度とから車高を検出し、得られたドプラ
ー周波数をもとに車速を検出している。
いは前後方向の路面に所定の俯角度で超音波が放射さ
れ、放射された超音波と路面の突起の反射波の受信信号
から突起までの時間を計測し、また、路面の突起の反射
波の信号レベルと所定の閾値とを比較し、車輌前方の路
面の突起等の有無及びその大きさを検出している。そし
て、反射波が路面から帰来する時間における直線距離と
超音波の放射角度とから車高を検出し、得られたドプラ
ー周波数をもとに車速を検出している。
【0007】即ち、図9の車載用超音波計測装置の1個
の超音波送受波器TRで送波及び受波する場合の動作原
理図に示すように、超音波を放射して路面に到達するま
での距離をL[m]、その高さをH[m]、その放射角
度をφ度とすれば、 L=H/sinφ ・・・・・・(1) となる。
の超音波送受波器TRで送波及び受波する場合の動作原
理図に示すように、超音波を放射して路面に到達するま
での距離をL[m]、その高さをH[m]、その放射角
度をφ度とすれば、 L=H/sinφ ・・・・・・(1) となる。
【0008】このときの伝搬距離に起因する損失Loos
は、 Loos =(拡散損)+(伝搬損) =20・log(2・L)+2・L・α [dB]・・・・(2) 但し、α:減衰定数 例えば、α100KHz=2.1[dB/m] α200KHz=8.5[dB/m] で求められる。
は、 Loos =(拡散損)+(伝搬損) =20・log(2・L)+2・L・α [dB]・・・・(2) 但し、α:減衰定数 例えば、α100KHz=2.1[dB/m] α200KHz=8.5[dB/m] で求められる。
【0009】一方、超音波ビーム幅θ度は狭くした場合
には、送波はエネルギーが集中するため信号成分Sが増
加する。また、受波では等方向性雑音に対するS/Nが
向上する。
には、送波はエネルギーが集中するため信号成分Sが増
加する。また、受波では等方向性雑音に対するS/Nが
向上する。
【0010】送受波総合の利得Gは、 G=(送波利得)×(受波利得) ={10・log(γ/θ2 )}×2 ・・・・・・(3) 但し、γは、ビームが回転対称の場合、γ=3.4×1
04 である。
04 である。
【0011】なお、図9の車載用超音波計測装置の動作
原理図で、間歇的に周波数f[Hz]の超音波を路面に放
射して、受波した周波数fo =f− df[Hz]からその
ドプラー周波数 df[Hz]を算出すると、 df=2f(V/3.6)cosφ/C [Hz]・・・・・・(4) 但し、V:車速 [Km/h] C:音速 [m/s ] となる。
原理図で、間歇的に周波数f[Hz]の超音波を路面に放
射して、受波した周波数fo =f− df[Hz]からその
ドプラー周波数 df[Hz]を算出すると、 df=2f(V/3.6)cosφ/C [Hz]・・・・・・(4) 但し、V:車速 [Km/h] C:音速 [m/s ] となる。
【0012】特に、前記公報に掲載の技術は、車体の前
後方向に等しい放射角度を有して超音波が放射され、そ
れぞれの反射波の受信信号のドプラー周波数を検出し、
その差のドプラー周波数を求めて、車体の垂直速度成分
が打消された車速を検出している。また、垂直成分のみ
を検出して車高としている。
後方向に等しい放射角度を有して超音波が放射され、そ
れぞれの反射波の受信信号のドプラー周波数を検出し、
その差のドプラー周波数を求めて、車体の垂直速度成分
が打消された車速を検出している。また、垂直成分のみ
を検出して車高としている。
【0013】このようにして、超音波を用いて車輌の走
行時の前方路面の突起等が検出され、かつ、車高、車速
を検出している。
行時の前方路面の突起等が検出され、かつ、車高、車速
を検出している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
掲載の技術は、反射波が路面から帰来する時間における
直線距離と超音波の放射角度とから車高を検出し、得ら
れたドプラー周波数をもとに車速を検出するか、また
は、車体の前後方向に等しい放射角度を有して超音波が
放射され、それぞれの反射波の受信信号のドプラー周波
数を検出し、その差のドプラー周波数を求めて、車体の
垂直速度成分が打ち消された車速を検出するものであ
る。
掲載の技術は、反射波が路面から帰来する時間における
直線距離と超音波の放射角度とから車高を検出し、得ら
れたドプラー周波数をもとに車速を検出するか、また
は、車体の前後方向に等しい放射角度を有して超音波が
放射され、それぞれの反射波の受信信号のドプラー周波
数を検出し、その差のドプラー周波数を求めて、車体の
垂直速度成分が打ち消された車速を検出するものであ
る。
【0015】しかし、この種の超音波を使用して車輌の
動きを測定する車載用超音波計測装置は、車速、車高等
を測定することができるものの、その車速成分を測定し
ているにもかかわらず、その使途が車速、車高等に限ら
れていた。
動きを測定する車載用超音波計測装置は、車速、車高等
を測定することができるものの、その車速成分を測定し
ているにもかかわらず、その使途が車速、車高等に限ら
れていた。
【0016】そこで、超音波を使用して車輌の状態を二
次元速度から検出できる車載用超音波計測装置の提供を
課題とするものである。
次元速度から検出できる車載用超音波計測装置の提供を
課題とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる車載用
超音波計測装置は、特定の中心の回りの水平平面上で互
いに120度離間し、路面に対して所定の角度だけ傾度
を持って超音波を送波し、路面からの反射波を受波して
車輌に取付けられた3個の超音波送受波器によって3方
向の速度を検出し、それらをベクトル合成して二次元速
度を演算するものである。
超音波計測装置は、特定の中心の回りの水平平面上で互
いに120度離間し、路面に対して所定の角度だけ傾度
を持って超音波を送波し、路面からの反射波を受波して
車輌に取付けられた3個の超音波送受波器によって3方
向の速度を検出し、それらをベクトル合成して二次元速
度を演算するものである。
【0018】
【作用】この発明においては、3個の超音波送受波器を
特定の中心の回りの水平平面上で互いに120度離間さ
せ、路面に対して所定の俯角傾度を持って超音波を送波
し、路面からの反射波を受波する。その3個の超音波送
受波器によって3方向の速度を検出し、それらをベクト
ル合成して車輌の進行方向及び車輌の進行方向に対して
垂直方向の成分の速度または加速度、ヨー角、ヨーレー
ト等を得る。
特定の中心の回りの水平平面上で互いに120度離間さ
せ、路面に対して所定の俯角傾度を持って超音波を送波
し、路面からの反射波を受波する。その3個の超音波送
受波器によって3方向の速度を検出し、それらをベクト
ル合成して車輌の進行方向及び車輌の進行方向に対して
垂直方向の成分の速度または加速度、ヨー角、ヨーレー
ト等を得る。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例の車載用超音波計測装
置について説明する。
置について説明する。
【0020】〈基本的原理〉図1は本発明の実施例の車
載用超音波計測装置の基本原理説明図である。
載用超音波計測装置の基本原理説明図である。
【0021】図1において、車輌100の進行方向に平
行し、進行方向に対して俯角を45度に設定した超音波
送受波器TR1は、200[KHz ]の超音波振動を所定
の超音波ビーム幅で路面に送波し、その反射波を受波す
るものであり、車輌100の進行方向に対して平行する
速度ベクトルV1 を得るものである。具体的には、超音
波送受波器TR1は車輌100の前方中央に配設してい
る。超音波送受波器TR2は、超音波送受波器TR1と
同一特性を持ち、所定の超音波ビーム幅で超音波を路面
に送波し、その反射波を受波するものであり、図1
(a)に示すように、車輌100の進行方向に対して平
行して配設した超音波送受波器TR1に対して120度
角変位した位置に配設し、路面に対して俯角を45度に
設定されており、速度ベクトルV2 を得るものである。
同様に、超音波送受波器TR3は、超音波送受波器TR
1と同一特性を持ち、所定の超音波ビーム幅で超音波を
路面に送波し、その反射波を受波するものであり、車輌
100の進行方向に対して平行して配設した超音波送受
波器TR1に対して−120度角変位した位置に配設さ
れ、路面に対して俯角を45度に設定されており、速度
ベクトルV3 を得るものである。これら超音波送受波器
TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器TR3
はそれらを合成樹脂製のベース部材Bでモールドして一
体化している。そして、図1(b)に示すように、ベー
ス部材Bは車輌100の下面に取付けられている。ま
た、この実施例の超音波送受波器TR1と超音波送受波
器TR2の超音波照射点間距離はL[m]である。
行し、進行方向に対して俯角を45度に設定した超音波
送受波器TR1は、200[KHz ]の超音波振動を所定
の超音波ビーム幅で路面に送波し、その反射波を受波す
るものであり、車輌100の進行方向に対して平行する
速度ベクトルV1 を得るものである。具体的には、超音
波送受波器TR1は車輌100の前方中央に配設してい
る。超音波送受波器TR2は、超音波送受波器TR1と
同一特性を持ち、所定の超音波ビーム幅で超音波を路面
に送波し、その反射波を受波するものであり、図1
(a)に示すように、車輌100の進行方向に対して平
行して配設した超音波送受波器TR1に対して120度
角変位した位置に配設し、路面に対して俯角を45度に
設定されており、速度ベクトルV2 を得るものである。
同様に、超音波送受波器TR3は、超音波送受波器TR
1と同一特性を持ち、所定の超音波ビーム幅で超音波を
路面に送波し、その反射波を受波するものであり、車輌
100の進行方向に対して平行して配設した超音波送受
波器TR1に対して−120度角変位した位置に配設さ
れ、路面に対して俯角を45度に設定されており、速度
ベクトルV3 を得るものである。これら超音波送受波器
TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器TR3
はそれらを合成樹脂製のベース部材Bでモールドして一
体化している。そして、図1(b)に示すように、ベー
ス部材Bは車輌100の下面に取付けられている。ま
た、この実施例の超音波送受波器TR1と超音波送受波
器TR2の超音波照射点間距離はL[m]である。
【0022】なお、このベース部材Bは車輌100の回
転中心Zo 上に取付けた場合には、ヨーレート等の演算
が簡単となる。
転中心Zo 上に取付けた場合には、ヨーレート等の演算
が簡単となる。
【0023】ここで、車輌100の進行方向に対して平
行する速度ベクトルVx 、その垂直方向(横方向)の速
度ベクトルVy をベクトル合成によって演算すると、例
えば、車輌100の二次元速度として、進行方向に対し
て平行する速度ベクトルVx は、 速度ベクトルVx =(V1 +V2 +V3 )/2 ・・・・・・・(5) 車輌100の横方向速度の速度ベクトルVy は、 速度ベクトルVy =(V2 −V3 )/√3 ・・・・・・・(6) 車輌100のヨーレートωは、 ω=2(V2 −V3 )/L ・・・・・・(7) となる。
行する速度ベクトルVx 、その垂直方向(横方向)の速
度ベクトルVy をベクトル合成によって演算すると、例
えば、車輌100の二次元速度として、進行方向に対し
て平行する速度ベクトルVx は、 速度ベクトルVx =(V1 +V2 +V3 )/2 ・・・・・・・(5) 車輌100の横方向速度の速度ベクトルVy は、 速度ベクトルVy =(V2 −V3 )/√3 ・・・・・・・(6) 車輌100のヨーレートωは、 ω=2(V2 −V3 )/L ・・・・・・(7) となる。
【0024】同様に、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより距離、加速度が演算できる。
うことにより距離、加速度が演算できる。
【0025】〈実施例の回路構成〉図2は本発明の実施
例の車載用超音波計測装置の回路構成図である。
例の車載用超音波計測装置の回路構成図である。
【0026】図2において、内部に8chのA/Dコン
バータを有するマイクロコンピュータ1は、内部に演算
制御に必要なRAM及びROM及び演算部等を有してい
る公知のものであり、その内部機能説明は後述する。超
音波送受波器TR1は200[KHz ]の超音波振動を所
定の超音波ビーム幅で送波及び受波するものである。ま
た、送受切替回路3は超音波送受波器TR1から超音波
振動で出力したり、受波したりする際の切替を行なうも
のである。また、送受切替回路3はツェナーダイオード
ZD1 がオンしたとき、コンデンサC1 を介してツェナ
ーダイオードZD2 がオンし、超音波送受波器TR1か
ら信号が出力され、ツェナーダイオードZD1 がオフの
とき、信号が小さくなるからツェナーダイオードZD2
がオフし、コンデンサC1 とコイルL1 の直列共振回路
を介して信号がプリアンプ4に出力される。
バータを有するマイクロコンピュータ1は、内部に演算
制御に必要なRAM及びROM及び演算部等を有してい
る公知のものであり、その内部機能説明は後述する。超
音波送受波器TR1は200[KHz ]の超音波振動を所
定の超音波ビーム幅で送波及び受波するものである。ま
た、送受切替回路3は超音波送受波器TR1から超音波
振動で出力したり、受波したりする際の切替を行なうも
のである。また、送受切替回路3はツェナーダイオード
ZD1 がオンしたとき、コンデンサC1 を介してツェナ
ーダイオードZD2 がオンし、超音波送受波器TR1か
ら信号が出力され、ツェナーダイオードZD1 がオフの
とき、信号が小さくなるからツェナーダイオードZD2
がオフし、コンデンサC1 とコイルL1 の直列共振回路
を介して信号がプリアンプ4に出力される。
【0027】送受切替回路3のツェナーダイオードZD
1 はトランス5の二次側に直列接続されており、そのト
ランス5の一次側はスイッチングトランジスタ6によっ
て、電源を供給するように接続されている。スイッチン
グトランジスタ6は10[MHz ]の外部発振周波数出力
を入力する分周回路7の出力による矩形波の100[KH
z ]を入力し、間歇的に100[KHz ]の信号でスイッ
チングトランジスタ6を開閉している。
1 はトランス5の二次側に直列接続されており、そのト
ランス5の一次側はスイッチングトランジスタ6によっ
て、電源を供給するように接続されている。スイッチン
グトランジスタ6は10[MHz ]の外部発振周波数出力
を入力する分周回路7の出力による矩形波の100[KH
z ]を入力し、間歇的に100[KHz ]の信号でスイッ
チングトランジスタ6を開閉している。
【0028】したがって、マイクロコンピュータ1が間
歇的な出力P1 を“1”とすると、分周回路7の出力は
スイッチングトランジスタ6をオン・オフし、トランス
5の二次側には高電圧の200[KHz ]が発生し、それ
によって、超音波送受波器TR1は超音波を発生する。
歇的な出力P1 を“1”とすると、分周回路7の出力は
スイッチングトランジスタ6をオン・オフし、トランス
5の二次側には高電圧の200[KHz ]が発生し、それ
によって、超音波送受波器TR1は超音波を発生する。
【0029】送受切替回路3を介して検出された超音波
送受波器TR1からの信号は、プリアンプ4で増幅さ
れ、車速等の速度変化に対応するバンドパスフィルタ8
を介して放射した超音波の反射のみを検出し、それを更
にアンプ9で増幅してコンパレータ10に入力して2値
化する。このコンパレータ10の入力の一部は、受信レ
ベル検出回路11に入力され、それをマイクロコンピュ
ータ1のA/Dコンバータに入力している。
送受波器TR1からの信号は、プリアンプ4で増幅さ
れ、車速等の速度変化に対応するバンドパスフィルタ8
を介して放射した超音波の反射のみを検出し、それを更
にアンプ9で増幅してコンパレータ10に入力して2値
化する。このコンパレータ10の入力の一部は、受信レ
ベル検出回路11に入力され、それをマイクロコンピュ
ータ1のA/Dコンバータに入力している。
【0030】コンパレータ10の出力信号は周波数検出
用PLL回路12に入力し、その出力信号としてコンパ
レータ10の出力に比例した繰返しパルス数を出力す
る。
用PLL回路12に入力し、その出力信号としてコンパ
レータ10の出力に比例した繰返しパルス数を出力す
る。
【0031】詳しくは、コンパレータ10の出力は非常
に低く、数10[KHz ]程度の周波数であるから、これ
を車速として使用でき、短時間で得られる分解能とする
ために、周波数を逓倍する回路として使用している。ま
た、コンパレータ10の出力は受信ゲートが開いている
時間だけ意味を持つものであるから、その間の時間信号
でもって周波数をサンプリングホールドするものであ
る。受信ゲートが閉じており、有効でないときにはPL
L回路としての機能を停止させ、サンプリングホールド
した電圧を保持する。
に低く、数10[KHz ]程度の周波数であるから、これ
を車速として使用でき、短時間で得られる分解能とする
ために、周波数を逓倍する回路として使用している。ま
た、コンパレータ10の出力は受信ゲートが開いている
時間だけ意味を持つものであるから、その間の時間信号
でもって周波数をサンプリングホールドするものであ
る。受信ゲートが閉じており、有効でないときにはPL
L回路としての機能を停止させ、サンプリングホールド
した電圧を保持する。
【0032】具体的には、出力を8分の1に分周したパ
ルスとコンパレータ10の出力を位相差検出回路PDで
比較し、その位相差をローパスフィルターLPFを介し
てアナログスイッチング回路ASに導き、その出力をサ
ンプリングホールド用の抵抗R及びコンデンサCに入力
し、また、電圧制御発振回路VCOを介してマイクロコ
ンピュータ1に入力している。電圧制御発振回路VCO
の出力は8分の1に分周する分周回路DEMを介して位
相差検出回路PDに入力している。結果的に、電圧制御
発振回路VCOからは8倍したパルス繰返し周波数がマ
イクロコンピュータ1に入力される。
ルスとコンパレータ10の出力を位相差検出回路PDで
比較し、その位相差をローパスフィルターLPFを介し
てアナログスイッチング回路ASに導き、その出力をサ
ンプリングホールド用の抵抗R及びコンデンサCに入力
し、また、電圧制御発振回路VCOを介してマイクロコ
ンピュータ1に入力している。電圧制御発振回路VCO
の出力は8分の1に分周する分周回路DEMを介して位
相差検出回路PDに入力している。結果的に、電圧制御
発振回路VCOからは8倍したパルス繰返し周波数がマ
イクロコンピュータ1に入力される。
【0033】外気温度はサーミスタ15により検出さ
れ、マイクロコンピュータ1の内蔵するA/Dコンバー
タの端子A3in に入力されている。
れ、マイクロコンピュータ1の内蔵するA/Dコンバー
タの端子A3in に入力されている。
【0034】この種の超音波送受波器TR1、送受切替
回路3、トランス5、スイッチングトランジスタ6、分
周回路7からなり超音波を送波する送信回路系と、超音
波送受波器TR1、送受切替回路3、プリアンプ4、バ
ンドパスフィルタ8、アンプ9、コンパレータ10、受
信レベル検出回路11、周波数検出用PLL回路12か
らなり超音波を受波する受信回路系とからなり、超音波
送受信回路20TRを構成している。
回路3、トランス5、スイッチングトランジスタ6、分
周回路7からなり超音波を送波する送信回路系と、超音
波送受波器TR1、送受切替回路3、プリアンプ4、バ
ンドパスフィルタ8、アンプ9、コンパレータ10、受
信レベル検出回路11、周波数検出用PLL回路12か
らなり超音波を受波する受信回路系とからなり、超音波
送受信回路20TRを構成している。
【0035】また、他の超音波送受波器TR2を用いた
超音波送受信回路30TR、超音波送受波器TR3を用
いた超音波送受信回路40TRについても同様の回路構
成からなっている。なお、具体的回路構成の説明は重複
するので、ここではその説明を省略する。
超音波送受信回路30TR、超音波送受波器TR3を用
いた超音波送受信回路40TRについても同様の回路構
成からなっている。なお、具体的回路構成の説明は重複
するので、ここではその説明を省略する。
【0036】図3は本発明の実施例の車載用超音波計測
装置の回路構成で使用したマイクロコンピュータ1の機
能構成図である。
装置の回路構成で使用したマイクロコンピュータ1の機
能構成図である。
【0037】図3において、クロック発振器105によ
って駆動されている主演算制御回路(MCU)101
は、このマイクロコンピュータ1を駆動制御するプログ
ラムを格納したPROM102、及び主演算制御回路1
01の演算制御に必要なデータを格納するSRAM10
3、タイマ及びカウンタとして計数機能を有するタイマ
・カウンタ104、外部アナログ入力となる8chのA
/Dコンバータ106、外部ディジタル入力となるパラ
レルポート107、割込み制御を行なう割込みコントロ
ーラ108、車速演算結果をシリアルに出力するシリア
ルコミュニケーションインターフェース109等を有し
ており、これらはデータ・アドレス・コントロールバス
110でバス結合されている。
って駆動されている主演算制御回路(MCU)101
は、このマイクロコンピュータ1を駆動制御するプログ
ラムを格納したPROM102、及び主演算制御回路1
01の演算制御に必要なデータを格納するSRAM10
3、タイマ及びカウンタとして計数機能を有するタイマ
・カウンタ104、外部アナログ入力となる8chのA
/Dコンバータ106、外部ディジタル入力となるパラ
レルポート107、割込み制御を行なう割込みコントロ
ーラ108、車速演算結果をシリアルに出力するシリア
ルコミュニケーションインターフェース109等を有し
ており、これらはデータ・アドレス・コントロールバス
110でバス結合されている。
【0038】〈回路構成の全体基本的動作〉超音波送受
信回路20TR及び超音波送受信回路30TR及び超音
波送受信回路40TRは次のように動作する。なお、基
本的動作は超音波送受信回路20TRと超音波送受信回
路30TR及び超音波送受信回路40TRは同一である
ので、ここでは超音波送受信回路20TRを中心に説明
するが、当然、超音波送受信回路30TR及び超音波送
受信回路40TRも同様に共通に制御されたり、独立に
制御されたりする。
信回路20TR及び超音波送受信回路30TR及び超音
波送受信回路40TRは次のように動作する。なお、基
本的動作は超音波送受信回路20TRと超音波送受信回
路30TR及び超音波送受信回路40TRは同一である
ので、ここでは超音波送受信回路20TRを中心に説明
するが、当然、超音波送受信回路30TR及び超音波送
受信回路40TRも同様に共通に制御されたり、独立に
制御されたりする。
【0039】超音波送受波器TR1、超音波送受波器T
R2、超音波送受波器TR3からは周波数200[KHz
]、継続時間1[msec]のバースト波を10[msec]
毎に送信するマイクロコンピュータ1のパラレルポート
107の端子P1 よりバースト波出力のためのゲート信
号を出力する。分周回路7の出力によりスイッチングト
ランジスタ6をオン・オフ制御し、昇圧させた200
[KHz ]の出力によって超音波送受波器TR1、超音波
送受波器TR2、超音波送受波器TR3から超音波を発
生させる。このとき、送受切替回路3は送信動作中に受
信側のプリアンプ4の入力に過大信号が加わらないよう
にしている。
R2、超音波送受波器TR3からは周波数200[KHz
]、継続時間1[msec]のバースト波を10[msec]
毎に送信するマイクロコンピュータ1のパラレルポート
107の端子P1 よりバースト波出力のためのゲート信
号を出力する。分周回路7の出力によりスイッチングト
ランジスタ6をオン・オフ制御し、昇圧させた200
[KHz ]の出力によって超音波送受波器TR1、超音波
送受波器TR2、超音波送受波器TR3から超音波を発
生させる。このとき、送受切替回路3は送信動作中に受
信側のプリアンプ4の入力に過大信号が加わらないよう
にしている。
【0040】この際、超音波送受波器TR1、超音波送
受波器TR2、超音波送受波器TR3の超音波出力は、
同時に行なう場合と時分割で行なう場合がある。本実施
例の場合は、その開きが120度であり、相互干渉の可
能性が低いことから、同時に超音波送受波器TR1と超
音波送受波器TR2と超音波送受波器TR3から出力し
ている。
受波器TR2、超音波送受波器TR3の超音波出力は、
同時に行なう場合と時分割で行なう場合がある。本実施
例の場合は、その開きが120度であり、相互干渉の可
能性が低いことから、同時に超音波送受波器TR1と超
音波送受波器TR2と超音波送受波器TR3から出力し
ている。
【0041】また、超音波送受波器TR1(超音波送受
波器TR2、超音波送受波器TR3)が路面からの反射
波を受波すると、プリアンプ4で80[dB]程度に増幅
した後、バンドパスフィルタ8により略200±50
[KHz ]の信号のみを取出し、更に、増幅した後、コン
パレータ10によって2値化し、周波数検出用PLL回
路12に入力して、その路面からの反射波の周波数を検
出する。コンパレータ10の出力は周波数検出用PLL
回路12によって、路面からの特定の反射波を検出する
時間だけサンプリングホールドし、その電圧を保持する
ことによって、路面からの反射波の特定の検出周波数を
保持する。電圧制御発振回路VCOの出力は8分の1に
分周してフィードバックさせて位相差検出回路PDに入
力しており、これによって超音波送受波器TR1(超音
波送受波器TR2、超音波送受波器TR3)に入力され
る反射周波数の8倍の周波数にロックされるようになっ
ている。したがって、マイクロコンピュータ1で電圧制
御発振回路VCOの出力をカウントすれば、放射した超
音波周波数及び反射してきた超音波周波数を基にドプラ
ー周波数を検出する。なお、本実施例においては、車速
換算で約0.5[Km/h]以上の分解能が得られた。
波器TR2、超音波送受波器TR3)が路面からの反射
波を受波すると、プリアンプ4で80[dB]程度に増幅
した後、バンドパスフィルタ8により略200±50
[KHz ]の信号のみを取出し、更に、増幅した後、コン
パレータ10によって2値化し、周波数検出用PLL回
路12に入力して、その路面からの反射波の周波数を検
出する。コンパレータ10の出力は周波数検出用PLL
回路12によって、路面からの特定の反射波を検出する
時間だけサンプリングホールドし、その電圧を保持する
ことによって、路面からの反射波の特定の検出周波数を
保持する。電圧制御発振回路VCOの出力は8分の1に
分周してフィードバックさせて位相差検出回路PDに入
力しており、これによって超音波送受波器TR1(超音
波送受波器TR2、超音波送受波器TR3)に入力され
る反射周波数の8倍の周波数にロックされるようになっ
ている。したがって、マイクロコンピュータ1で電圧制
御発振回路VCOの出力をカウントすれば、放射した超
音波周波数及び反射してきた超音波周波数を基にドプラ
ー周波数を検出する。なお、本実施例においては、車速
換算で約0.5[Km/h]以上の分解能が得られた。
【0042】また、超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TRについても同様に動作するが、その
動作説明は重複するので省略する。
送受信回路40TRについても同様に動作するが、その
動作説明は重複するので省略する。
【0043】〈マイクロコンピュータによるメイン制御
動作〉図4及び図5は本発明の実施例の車載用超音波計
測装置のマイクロコンピュータ1が実行するメインプロ
グラムのフローチャートである。また、図6は本発明の
実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコンピュータ
1が実行する割込みルーチンのフローチャート、図7は
本発明の実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコン
ピュータ1が実行するゲート位置演算制御のフローチャ
ートである。
動作〉図4及び図5は本発明の実施例の車載用超音波計
測装置のマイクロコンピュータ1が実行するメインプロ
グラムのフローチャートである。また、図6は本発明の
実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコンピュータ
1が実行する割込みルーチンのフローチャート、図7は
本発明の実施例の車載用超音波計測装置のマイクロコン
ピュータ1が実行するゲート位置演算制御のフローチャ
ートである。
【0044】また、図8は本発明の実施例の車載用超音
波計測装置の制御のタイミングチャートである。なお、
基本的動作は超音波送受信回路20TRと超音波送受信
回路30TR、超音波送受信回路40TRの動作は同一
であるので、ここでは超音波送受信回路20TRを中心
に動作説明するが、当然、超音波送受信回路30TR、
超音波送受信回路40TRも同様に制御される。
波計測装置の制御のタイミングチャートである。なお、
基本的動作は超音波送受信回路20TRと超音波送受信
回路30TR、超音波送受信回路40TRの動作は同一
であるので、ここでは超音波送受信回路20TRを中心
に動作説明するが、当然、超音波送受信回路30TR、
超音波送受信回路40TRも同様に制御される。
【0045】図示しない電源の投入によって、パワーオ
ンリセット回路の働きによって主演算制御回路101に
リセットパルスが入力され、このリセットによってPR
OM102に格納されている図4及び図5のメインプロ
グラムの処理を開始する。
ンリセット回路の働きによって主演算制御回路101に
リセットパルスが入力され、このリセットによってPR
OM102に格納されている図4及び図5のメインプロ
グラムの処理を開始する。
【0046】ステップS1で超音波送受信回路20T
R、超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路40
TRで使用する各種メモリ及びカウンタ、タイマをクリ
ア或いは所定の値に設定し、各出力ポート等を初期設定
するイニシャライズ処理を行なう。特に、受信ゲートス
タート時間TG 及びサンプリングスタート時間Ts を設
定する。この受信ゲートスタート時間TG は、既定値と
して標準状態での車輌100の取付け高さに対応する超
音波信号の受信時間を設定する。例えば、取付高さを2
80[mm]とし、超音波の放射角度を45度、音速C=
345[m/s ]とした場合、 TG =2×0.28/sin45×1/345+0.3×10-3 =2.6[msec] として設定される。ここで、0.3[msec]が加算され
ているのは、送波パルス幅1[msec]に対して受信ゲー
ト幅0.5[msec]の位置を受波のほぼ中央に設定する
ためである。
R、超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路40
TRで使用する各種メモリ及びカウンタ、タイマをクリ
ア或いは所定の値に設定し、各出力ポート等を初期設定
するイニシャライズ処理を行なう。特に、受信ゲートス
タート時間TG 及びサンプリングスタート時間Ts を設
定する。この受信ゲートスタート時間TG は、既定値と
して標準状態での車輌100の取付け高さに対応する超
音波信号の受信時間を設定する。例えば、取付高さを2
80[mm]とし、超音波の放射角度を45度、音速C=
345[m/s ]とした場合、 TG =2×0.28/sin45×1/345+0.3×10-3 =2.6[msec] として設定される。ここで、0.3[msec]が加算され
ているのは、送波パルス幅1[msec]に対して受信ゲー
ト幅0.5[msec]の位置を受波のほぼ中央に設定する
ためである。
【0047】ステップS2で10[msec]のシーケンス
の終了を判断する10msecシーケンス終了フラグF10及
びサンプリング許可フラグFs 、メインタイマTをクリ
アする。ステップS3で100[μsec ]毎に割込みを
行なう100μsec タイマ割込みを許可し、ステップS
4で10msecシーケンス終了フラグF10が降りているか
判断し、10msecシーケンス終了フラグF10が降りるま
で待機し、以降の処理を10[msec]毎に行なう。10
msecシーケンス終了フラグF10が降りると、ステップS
5でスイッチングトランジスタ6をオンとして超音波送
受信回路20TR、超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TRの送信ゲートを開き、ステップS6
でメインタイマTで1msecの経過を判断し、ステップS
7で超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR、超音波送受信回路40TRの送信ゲートを閉じ
る。これにより、1[msec]の超音波のバースト信号を
出力することになる。即ち、図8に示すように、ステッ
プS4からステップS7は、送信ゲートの開をマイクロ
コンピュータ1の出力端子P1 の10[msec]毎に1
[msec]間の“1”によって行ない、その間、分周回路
2の出力e1 に示すバースト信号となり、超音波送受波
器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器TR
3の送波入力は出力e2 のようになる。また、その反射
波は超音波送受波器TR1または超音波送受波器TR
2、超音波送受波器TR3を介して出力e3のようにな
る。
の終了を判断する10msecシーケンス終了フラグF10及
びサンプリング許可フラグFs 、メインタイマTをクリ
アする。ステップS3で100[μsec ]毎に割込みを
行なう100μsec タイマ割込みを許可し、ステップS
4で10msecシーケンス終了フラグF10が降りているか
判断し、10msecシーケンス終了フラグF10が降りるま
で待機し、以降の処理を10[msec]毎に行なう。10
msecシーケンス終了フラグF10が降りると、ステップS
5でスイッチングトランジスタ6をオンとして超音波送
受信回路20TR、超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TRの送信ゲートを開き、ステップS6
でメインタイマTで1msecの経過を判断し、ステップS
7で超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR、超音波送受信回路40TRの送信ゲートを閉じ
る。これにより、1[msec]の超音波のバースト信号を
出力することになる。即ち、図8に示すように、ステッ
プS4からステップS7は、送信ゲートの開をマイクロ
コンピュータ1の出力端子P1 の10[msec]毎に1
[msec]間の“1”によって行ない、その間、分周回路
2の出力e1 に示すバースト信号となり、超音波送受波
器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器TR
3の送波入力は出力e2 のようになる。また、その反射
波は超音波送受波器TR1または超音波送受波器TR
2、超音波送受波器TR3を介して出力e3のようにな
る。
【0048】なお、ここまでは、超音波を送波する場
合、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR、超音波送受信回路40TRが同時に制御される。
以降は、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路
30TR、超音波送受信回路40TRが個々のプログラ
ムで制御されるものであるが、本実施例では、説明が煩
雑になるのを防止するため共通に説明する。
合、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR、超音波送受信回路40TRが同時に制御される。
以降は、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路
30TR、超音波送受信回路40TRが個々のプログラ
ムで制御されるものであるが、本実施例では、説明が煩
雑になるのを防止するため共通に説明する。
【0049】ステップS8で超音波送受信回路20TR
(超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路40T
R)毎に反射波の受波信号を入力する予測されたサンプ
リングスタート時間Ts を判断し、サンプリングスター
ト時間Ts が到来したときステップS9でサンプリング
許可フラグFs を立て、初期設定した値またはゲート位
置演算処理ルーチンで得た各受信ゲートスタート時間T
G の到来をステップS10で待つ。各受信ゲートスター
ト時間TG が到来したとき、ステップS11で超音波送
受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TR)毎の各受信ゲートを開とし、ステ
ップS12で0.5[msec]だけ受信ゲートをオンとし
た後、ステップS13で受信ゲートをオフとし、ステッ
プS14の処理に入る。即ち、ステップS8からステッ
プS13では、各超音波送受信回路20TR(超音波送
受信回路30TR、超音波送受信回路40TR)毎の各
受信ゲートスタート時間TG の到来を判断し、各超音波
送受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音
波送受信回路40TR)に対応して、反射してくる超音
波を通過させる受信ゲートを開閉するものである。
(超音波送受信回路30TR、超音波送受信回路40T
R)毎に反射波の受波信号を入力する予測されたサンプ
リングスタート時間Ts を判断し、サンプリングスター
ト時間Ts が到来したときステップS9でサンプリング
許可フラグFs を立て、初期設定した値またはゲート位
置演算処理ルーチンで得た各受信ゲートスタート時間T
G の到来をステップS10で待つ。各受信ゲートスター
ト時間TG が到来したとき、ステップS11で超音波送
受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音波
送受信回路40TR)毎の各受信ゲートを開とし、ステ
ップS12で0.5[msec]だけ受信ゲートをオンとし
た後、ステップS13で受信ゲートをオフとし、ステッ
プS14の処理に入る。即ち、ステップS8からステッ
プS13では、各超音波送受信回路20TR(超音波送
受信回路30TR、超音波送受信回路40TR)毎の各
受信ゲートスタート時間TG の到来を判断し、各超音波
送受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音
波送受信回路40TR)に対応して、反射してくる超音
波を通過させる受信ゲートを開閉するものである。
【0050】そして、ステップS14で主演算制御回路
101が内蔵するカウンタCOUNT1(カウンタCOUNT2,CO
UNT3)のゲートを開とし、ステップS15でサンプリン
グスタート時間Ts から3[msec]の経過を判断する。
即ち、サンプリングスタート時間Ts は受信ゲートのオ
ン時間の中心から±1.5[msec]だけ、マイクロコン
ピュータ1の内蔵するA/Dコンバータの端子Aoin
(A/Dコンバータの端子A1in ,A2in )に各超音波
送受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音
波送受信回路40TR)毎の信号を入力し、到来する信
号のサンプリングを行なう。各サンプリングスタート時
間Ts から3[msec]経過したとき、ステップS16で
サンプリング許可フラグFs を降ろす。ステップS17
においてメインタイマTでカウンタのゲートの開の時間
が、各超音波送受信回路20TR(超音波送受信回路3
0TR、超音波送受信回路40TR)毎の受信ゲートス
タート時間TG から2.5msecの経過を判断して、カウ
ンタの計数値をステップS18で読込み及びカウンタの
ゲートを閉じ、ステップS19で二次元速度の演算等を
行なう。
101が内蔵するカウンタCOUNT1(カウンタCOUNT2,CO
UNT3)のゲートを開とし、ステップS15でサンプリン
グスタート時間Ts から3[msec]の経過を判断する。
即ち、サンプリングスタート時間Ts は受信ゲートのオ
ン時間の中心から±1.5[msec]だけ、マイクロコン
ピュータ1の内蔵するA/Dコンバータの端子Aoin
(A/Dコンバータの端子A1in ,A2in )に各超音波
送受信回路20TR(超音波送受信回路30TR、超音
波送受信回路40TR)毎の信号を入力し、到来する信
号のサンプリングを行なう。各サンプリングスタート時
間Ts から3[msec]経過したとき、ステップS16で
サンプリング許可フラグFs を降ろす。ステップS17
においてメインタイマTでカウンタのゲートの開の時間
が、各超音波送受信回路20TR(超音波送受信回路3
0TR、超音波送受信回路40TR)毎の受信ゲートス
タート時間TG から2.5msecの経過を判断して、カウ
ンタの計数値をステップS18で読込み及びカウンタの
ゲートを閉じ、ステップS19で二次元速度の演算等を
行なう。
【0051】各速度V1 ,V2 ,V3 の演算は、 V1 =K・countX1 V2 =K・countX2 V3 =K・countX3 但し、countX1 ,X2 ,X3 :カウンタの係数値 K:大気温度によって決定される係数 として、前記式(5)乃至(7)を用いて二次元速度の
演算を行なう。また、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより、距離、加速度が演算でき、車輌100の
横方向速度Vy 、車輌100のヨーレートω、車輌10
0に加わる遠心力等を算出できる。当然、車輌100の
重心を通る中心軸を中心とする回転角速度、即ち、ヨー
レートを演算することもできる。
演算を行なう。また、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより、距離、加速度が演算でき、車輌100の
横方向速度Vy 、車輌100のヨーレートω、車輌10
0に加わる遠心力等を算出できる。当然、車輌100の
重心を通る中心軸を中心とする回転角速度、即ち、ヨー
レートを演算することもできる。
【0052】ステップS20でゲート位置演算処理ルー
チンをコールする。そして、ステップS21でサンプリ
ングスタート時間Ts に受信ゲートスタート時間TG か
ら1.2[msec]だけ先にサンプリング時刻を設定す
る。即ち、ゲート位置演算処理ルーチンは次回の受信ゲ
ートスタート時間TG を決定する。そして、ステップS
22で10msecシーケンス終了フラグF10を立て、ステ
ップS23で大気温度を読込み、次の車速演算に使用す
る比例定数のKの値を決定し、ステップS4以降のルー
チンを繰返し、実行する。
チンをコールする。そして、ステップS21でサンプリ
ングスタート時間Ts に受信ゲートスタート時間TG か
ら1.2[msec]だけ先にサンプリング時刻を設定す
る。即ち、ゲート位置演算処理ルーチンは次回の受信ゲ
ートスタート時間TG を決定する。そして、ステップS
22で10msecシーケンス終了フラグF10を立て、ステ
ップS23で大気温度を読込み、次の車速演算に使用す
る比例定数のKの値を決定し、ステップS4以降のルー
チンを繰返し、実行する。
【0053】〈マイクロコンピュータのタイマ割込み動
作〉ステップS31でメインタイマTに「+1」インク
リメントし、ステップS32でメインタイマTによって
100[μsec ]毎の割込みのタイミングであるか判断
し、ステップS32で割込みのタイミングであると判断
されたとき、ステップS33及びステップS34で10
[msec]のシーケンスの終了を判断する10msecシーケ
ンス終了フラグF10を降ろし、メインタイマTをクリア
する。割込みのタイミングでないと判断されたとき、ス
テップS33及びステップS34の処理を回避する。
作〉ステップS31でメインタイマTに「+1」インク
リメントし、ステップS32でメインタイマTによって
100[μsec ]毎の割込みのタイミングであるか判断
し、ステップS32で割込みのタイミングであると判断
されたとき、ステップS33及びステップS34で10
[msec]のシーケンスの終了を判断する10msecシーケ
ンス終了フラグF10を降ろし、メインタイマTをクリア
する。割込みのタイミングでないと判断されたとき、ス
テップS33及びステップS34の処理を回避する。
【0054】また、ステップS35でサンプリング許可
フラグFs が立っているか判断し、サンプリング許可フ
ラグFs が立っているとき、ステップS36で受信レベ
ル検出回路11の出力によりA/D変換をスタートし、
ステップS37でそれをバッファに書込み、このルーチ
ンを脱する。また、ステップS35でサンプリング許可
フラグFs が立っていないと判断されたとき、このルー
チンを脱する。
フラグFs が立っているか判断し、サンプリング許可フ
ラグFs が立っているとき、ステップS36で受信レベ
ル検出回路11の出力によりA/D変換をスタートし、
ステップS37でそれをバッファに書込み、このルーチ
ンを脱する。また、ステップS35でサンプリング許可
フラグFs が立っていないと判断されたとき、このルー
チンを脱する。
【0055】即ち、このルーチンでは、メインタイマT
によって0.1[msec]毎に信号レベル検出回路11を
介して信号レベルをサンプリングし、その信号レベルを
主演算制御回路101が内蔵するバッファに格納するも
のである。
によって0.1[msec]毎に信号レベル検出回路11を
介して信号レベルをサンプリングし、その信号レベルを
主演算制御回路101が内蔵するバッファに格納するも
のである。
【0056】〈マイクロコンピュータによるゲート位置
制御動作〉0.1[msec]毎の割込みによるサンプリン
グによってサンプルされた受信レベルデータは、中央の
サンプルデータの前後に15サンプル、即ち、計31個
のサンプルデータが存在する。まず、ステップS51に
おいて全レベルデータの単純平均により平均値Xを算出
し、ステップS52で受信レベルデータは中央のサンプ
ルデータのレベル値をサンプル中心データ格納メモリX
c に格納する。ステップS53でこれが前後に15サン
プルのレベル値よりも平均値Xに所定量nだけ加算した
値より大きいか判断し、中央のサンプルデータのレベル
値と前後に15サンプルのレベル値が所定の平均値Xに
所定量nだけ加算した値より大きいとき、目的とする反
射波が整然と反射されているデータを意味することか
ら、これを採用すべくステップS54の処理に入る。し
かし、中央のサンプルデータのレベル値と前後に15サ
ンプルのレベル値が所定の平均値Xに所定量nだけ加算
した値より大きくないとき、受信波形がランダムな干渉
によって歪んでしまったデータを意味することから、こ
のデータの採用を防止する。ステップS54で前記全レ
ベルデータの平均値Xに所定量nだけ加算した値を上回
るデータ期間を前後に探してその前時間T1 と後時間T
2 を求める。ステップS55でT2 −T1 の幅が1[ms
ec]で、受信レベルデータを得るタイミングを十分にカ
バーできているか否か判断する。この判断も受信波形が
ランダムな干渉によって歪んでしまったデータを採用す
るのを防止するものである。そして、ステップS56で
(T2+T1 )/2を受信ゲートスタート時間TG とし
て設定する。ステップS53で中央のサンプルレベル値
よりも平均値に所定量nだけ加算した値より大きくない
とき、また、ステップS55でT2 −T1 の幅が1[ms
ec]以上でなくて、受信レベルデータを得るタイミング
を十分にカバーできていないとき、このルーチンを脱す
る。
制御動作〉0.1[msec]毎の割込みによるサンプリン
グによってサンプルされた受信レベルデータは、中央の
サンプルデータの前後に15サンプル、即ち、計31個
のサンプルデータが存在する。まず、ステップS51に
おいて全レベルデータの単純平均により平均値Xを算出
し、ステップS52で受信レベルデータは中央のサンプ
ルデータのレベル値をサンプル中心データ格納メモリX
c に格納する。ステップS53でこれが前後に15サン
プルのレベル値よりも平均値Xに所定量nだけ加算した
値より大きいか判断し、中央のサンプルデータのレベル
値と前後に15サンプルのレベル値が所定の平均値Xに
所定量nだけ加算した値より大きいとき、目的とする反
射波が整然と反射されているデータを意味することか
ら、これを採用すべくステップS54の処理に入る。し
かし、中央のサンプルデータのレベル値と前後に15サ
ンプルのレベル値が所定の平均値Xに所定量nだけ加算
した値より大きくないとき、受信波形がランダムな干渉
によって歪んでしまったデータを意味することから、こ
のデータの採用を防止する。ステップS54で前記全レ
ベルデータの平均値Xに所定量nだけ加算した値を上回
るデータ期間を前後に探してその前時間T1 と後時間T
2 を求める。ステップS55でT2 −T1 の幅が1[ms
ec]で、受信レベルデータを得るタイミングを十分にカ
バーできているか否か判断する。この判断も受信波形が
ランダムな干渉によって歪んでしまったデータを採用す
るのを防止するものである。そして、ステップS56で
(T2+T1 )/2を受信ゲートスタート時間TG とし
て設定する。ステップS53で中央のサンプルレベル値
よりも平均値に所定量nだけ加算した値より大きくない
とき、また、ステップS55でT2 −T1 の幅が1[ms
ec]以上でなくて、受信レベルデータを得るタイミング
を十分にカバーできていないとき、このルーチンを脱す
る。
【0057】このように、本実施例の車載用超音波計測
装置は、進行方向に対して俯角を45度に設定し、そこ
から超音波を送波し、また、路面からの反射波を受波す
る超音波送受波器TR1と、特定の中心の回りの水平平
面上で互いに±120度離間し、超音波送受波器TR1
と同様に、路面に対して所定の俯角傾度を持って超音波
を送波し、路面からの反射波を受波して車輌100に取
付けられた超音波送受波器TR2及び超音波送受波器T
R3からなる3個の超音波送受波器と、前記3個の超音
波送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受
波器TR3によって3方向の速度を検出し、それらをベ
クトル合成して二次元速度を演算するステップS19か
らなる演算手段とを具備するものである。
装置は、進行方向に対して俯角を45度に設定し、そこ
から超音波を送波し、また、路面からの反射波を受波す
る超音波送受波器TR1と、特定の中心の回りの水平平
面上で互いに±120度離間し、超音波送受波器TR1
と同様に、路面に対して所定の俯角傾度を持って超音波
を送波し、路面からの反射波を受波して車輌100に取
付けられた超音波送受波器TR2及び超音波送受波器T
R3からなる3個の超音波送受波器と、前記3個の超音
波送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受
波器TR3によって3方向の速度を検出し、それらをベ
クトル合成して二次元速度を演算するステップS19か
らなる演算手段とを具備するものである。
【0058】したがって、超音波送受波器TR1側で検
出した車速ベクトルV1 、超音波送受波器TR2側で検
出した車速ベクトルV2 、超音波送受波器TR3側で検
出した車速ベクトルV3 は、ベクトル合成することによ
って車輌100の進行方向とその垂直方向の二次元速度
成分とすることができ、この二次元速度成分によって、
車輌100の進行方向の速度Vx 及び車輌100の進行
方向に対する垂直方向の速度Vy を得ることができる。
また、これによってヨー角、その角の変化速度を求める
ことによりヨーレート、速度ベクトルの積分、微分を行
なうことにより距離、加速度が演算でき、車輌100の
中心軸を中心とする回転速度、及びその微分の角加速度
を演算することもできる。
出した車速ベクトルV1 、超音波送受波器TR2側で検
出した車速ベクトルV2 、超音波送受波器TR3側で検
出した車速ベクトルV3 は、ベクトル合成することによ
って車輌100の進行方向とその垂直方向の二次元速度
成分とすることができ、この二次元速度成分によって、
車輌100の進行方向の速度Vx 及び車輌100の進行
方向に対する垂直方向の速度Vy を得ることができる。
また、これによってヨー角、その角の変化速度を求める
ことによりヨーレート、速度ベクトルの積分、微分を行
なうことにより距離、加速度が演算でき、車輌100の
中心軸を中心とする回転速度、及びその微分の角加速度
を演算することもできる。
【0059】よって、得られた速度成分を使用すること
により、ナビゲーションシステムの移動距離及び移動方
向の補正、車輌速度及び横方向の速度等の速度検出装
置、横滑り防止装置、ヨーレート補正したり左右の車輪
の回転差を補正したABS装置、ヨーレート補正したり
左右の車輪側の路面と車輌との車高を調整するサスペン
ション装置等の各種速度情報を使用する計測装置及び制
御装置に使用できる。
により、ナビゲーションシステムの移動距離及び移動方
向の補正、車輌速度及び横方向の速度等の速度検出装
置、横滑り防止装置、ヨーレート補正したり左右の車輪
の回転差を補正したABS装置、ヨーレート補正したり
左右の車輪側の路面と車輌との車高を調整するサスペン
ション装置等の各種速度情報を使用する計測装置及び制
御装置に使用できる。
【0060】ところで、上記実施例では、3個の超音波
送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3によって3方向の車輌速度を検出しているが、
本発明を実施する場合には、音速は車速に対して無視で
きる程度に速くないため、送受波総合の利得を上げよう
として、超音波ビーム幅を狭くした場合には、送波時の
ビームと受波時のビームにずれが生じるから、このとき
には、低速走行時の速度の測定用に超音波送受波器、ま
た、高速走行時の速度の測定用に超音波受波器で反射波
を受波するようにしてもよく、また、3個の超音波送受
波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器T
R3の各々が2個の超音波送受波器を使用して、そのう
ちの1個のみを超音波受波専用としてもよい。また、特
に、車輌の走行方向に平行する速度を検出する超音波送
受波器を、2個の超音波送受波器と超音波送受波器また
は超音波送受波器と超音波受波器とし、車速に応じて反
射波を受波する位置を変えると、信頼性の高い速度が得
られる。
送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3によって3方向の車輌速度を検出しているが、
本発明を実施する場合には、音速は車速に対して無視で
きる程度に速くないため、送受波総合の利得を上げよう
として、超音波ビーム幅を狭くした場合には、送波時の
ビームと受波時のビームにずれが生じるから、このとき
には、低速走行時の速度の測定用に超音波送受波器、ま
た、高速走行時の速度の測定用に超音波受波器で反射波
を受波するようにしてもよく、また、3個の超音波送受
波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波器T
R3の各々が2個の超音波送受波器を使用して、そのう
ちの1個のみを超音波受波専用としてもよい。また、特
に、車輌の走行方向に平行する速度を検出する超音波送
受波器を、2個の超音波送受波器と超音波送受波器また
は超音波送受波器と超音波受波器とし、車速に応じて反
射波を受波する位置を変えると、信頼性の高い速度が得
られる。
【0061】そして、本発明の実施例では、3個の超音
波送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受
波器TR3の1個を車輌の進行方向に一致させて取付け
ているが、本発明を実施する場合には、ベクトル合成に
よって速度を演算するものであるから、いずれの超音波
送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3も車輌の進行方向に一致していない場合でも、
車輌の進行方向とその垂直方向の二次元速度成分にベク
トル合成することにより、車速の検出を行なうことがで
きる。しかし、いずれかの超音波送受波器TR1、超音
波送受波器TR2、超音波送受波器TR3を車輌の進行
方向に一致させれば、そのベクトル合成によって二次元
速度成分を演算する演算速度が速くなる。
波送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受
波器TR3の1個を車輌の進行方向に一致させて取付け
ているが、本発明を実施する場合には、ベクトル合成に
よって速度を演算するものであるから、いずれの超音波
送受波器TR1、超音波送受波器TR2、超音波送受波
器TR3も車輌の進行方向に一致していない場合でも、
車輌の進行方向とその垂直方向の二次元速度成分にベク
トル合成することにより、車速の検出を行なうことがで
きる。しかし、いずれかの超音波送受波器TR1、超音
波送受波器TR2、超音波送受波器TR3を車輌の進行
方向に一致させれば、そのベクトル合成によって二次元
速度成分を演算する演算速度が速くなる。
【0062】なお、上記発明の実施例では、車速の測定
について説明したが、本発明の車載用超音波計測装置
は、速度成分を使用することにより、ナビゲーションシ
ステム、速度検出装置、横滑り防止装置、ABS装置、
サスペンション装置等の各種速度情報を使用する計測装
置及び制御装置に使用できる。
について説明したが、本発明の車載用超音波計測装置
は、速度成分を使用することにより、ナビゲーションシ
ステム、速度検出装置、横滑り防止装置、ABS装置、
サスペンション装置等の各種速度情報を使用する計測装
置及び制御装置に使用できる。
【0063】
【発明の効果】以上のように、この発明の車載用超音波
計測装置は、特定の中心の回りの水平平面上で互いに1
20度離間し、路面に対して所定の俯角傾度を持って超
音波を送波し、路面からの反射波を受波して車輌に取付
けられた3個の超音波送受波器によって3方向の速度を
検出し、それらをベクトル合成して二次元速度を演算手
段で演算するものである。
計測装置は、特定の中心の回りの水平平面上で互いに1
20度離間し、路面に対して所定の俯角傾度を持って超
音波を送波し、路面からの反射波を受波して車輌に取付
けられた3個の超音波送受波器によって3方向の速度を
検出し、それらをベクトル合成して二次元速度を演算手
段で演算するものである。
【0064】したがって、3個の超音波送受波器で検出
した車速ベクトルは、合成することによって車輌の進行
方向とその垂直方向の二次元速度成分とすることがで
き、この二次元速度成分によって、車輌の進行方向の速
度及び車輌の進行方向に対する垂直方向の速度を得るこ
とができる。また、これによってヨー角、ヨーレートの
演算もできる。更に、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより、距離、加速度が演算でき、また、その軌
跡がトレースでき、計測装置及び制御装置に使用でき
る。
した車速ベクトルは、合成することによって車輌の進行
方向とその垂直方向の二次元速度成分とすることがで
き、この二次元速度成分によって、車輌の進行方向の速
度及び車輌の進行方向に対する垂直方向の速度を得るこ
とができる。また、これによってヨー角、ヨーレートの
演算もできる。更に、速度ベクトルの積分、微分を行な
うことにより、距離、加速度が演算でき、また、その軌
跡がトレースでき、計測装置及び制御装置に使用でき
る。
【図1】図1は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の基本原理説明図である。
の基本原理説明図である。
【図2】図2は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図3】図3は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の回路構成で使用したマイクロコンピュータの機能構成
図である。
の回路構成で使用したマイクロコンピュータの機能構成
図である。
【図4】図4は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
一部のフローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
一部のフローチャートである。
【図5】図5は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
他の一部のフローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行するメインプログラムの
他の一部のフローチャートである。
【図6】図6は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行する割込みルーチンのフ
ローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行する割込みルーチンのフ
ローチャートである。
【図7】図7は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
のマイクロコンピュータが実行するゲート位置演算制御
のフローチャートである。
のマイクロコンピュータが実行するゲート位置演算制御
のフローチャートである。
【図8】図8は本発明の実施例の車載用超音波計測装置
の制御のタイミングチャートである。
の制御のタイミングチャートである。
【図9】図9は車載用超音波計測装置の1個の超音波送
受波器で送波及び受波する場合の動作原理図である。
受波器で送波及び受波する場合の動作原理図である。
TR1,TR2,TR3 超音波送受波器 11 受信レベル検出回路 12 周波数検出用PLL回路 20TR 超音波送受信回路 30TR 超音波送受信回路 40TR 超音波送受信回路 100 車輌
Claims (1)
- 【請求項1】 特定の中心の回りの水平平面上で互いに
120度離間し、路面に対して所定の俯角傾度を持って
超音波を送波し、その反射波を受波する車輌に取付けら
れた3個の超音波送受波器と、 前記3個の超音波送受波器によって3方向の速度を検出
し、それらをベクトル合成して二次元速度を演算する演
算手段とを具備することを特徴とする車載用超音波計測
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5014242A JPH06230122A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 車載用超音波計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5014242A JPH06230122A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 車載用超音波計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06230122A true JPH06230122A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11855624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5014242A Pending JPH06230122A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 車載用超音波計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06230122A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08146036A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-07 | Sony Corp | 角速度検出装置 |
AU2007239752B2 (en) * | 2006-04-14 | 2011-04-07 | Shozo Kawanishi | Combination weigher |
KR20170123229A (ko) * | 2017-03-29 | 2017-11-07 | 한남대학교 산학협력단 | 초음파 위치 측정 장치 |
JP2018200219A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | アイシン精機株式会社 | 対象物検知装置 |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP5014242A patent/JPH06230122A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08146036A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-07 | Sony Corp | 角速度検出装置 |
AU2007239752B2 (en) * | 2006-04-14 | 2011-04-07 | Shozo Kawanishi | Combination weigher |
KR20170123229A (ko) * | 2017-03-29 | 2017-11-07 | 한남대학교 산학협력단 | 초음파 위치 측정 장치 |
JP2018200219A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | アイシン精機株式会社 | 対象物検知装置 |
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