JPH06230123A - 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
- JPH06230123A JPH06230123A JP5014243A JP1424393A JPH06230123A JP H06230123 A JPH06230123 A JP H06230123A JP 5014243 A JP5014243 A JP 5014243A JP 1424393 A JP1424393 A JP 1424393A JP H06230123 A JPH06230123 A JP H06230123A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vehicle
- ultrasonic
- speed
- receiver
- ultrasonic wave
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- Pending
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- 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により直接車輌100
の速度を得る。車輌100の回転中心から所定距離だけ
離れて配設し、車輌100の進行方向に平行する直線に
対して直角方向とし、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超音波送受
波器TR2を有しており、直接、車速に対して90度ず
れた方向の横方向の車速である速度V2 を得ることにな
る。この速度V2 は、車輌100の左右の車輪の回転速
度差が現われる。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により直接車輌100
の速度を得る。車輌100の回転中心から所定距離だけ
離れて配設し、車輌100の進行方向に平行する直線に
対して直角方向とし、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超音波送受
波器TR2を有しており、直接、車速に対して90度ず
れた方向の横方向の車速である速度V2 を得ることにな
る。この速度V2 は、車輌100の左右の車輪の回転速
度差が現われる。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、超音波を使用して二次元速度によ
り車輌の状態を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。
り車輌の状態を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、車輌の進行方向に平行し、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
波を受波する車速検出用の第1超音波送受波器と、前記
車輌の回転中心から所定距離離れて配設し、前記車輌の
進行方向に平行する直線に対して直角とし、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
を受波する第2超音波送受波器とで得られた速度ベクト
ルを合成して演算手段で車輌の二次元速度を演算する。
超音波計測装置は、車輌の進行方向に平行し、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
波を受波する車速検出用の第1超音波送受波器と、前記
車輌の回転中心から所定距離離れて配設し、前記車輌の
進行方向に平行する直線に対して直角とし、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
を受波する第2超音波送受波器とで得られた速度ベクト
ルを合成して演算手段で車輌の二次元速度を演算する。
【0018】
【作用】この発明においては、第1超音波送受波器によ
って車輌の進行方向の速度、即ち、車速またはその加速
度を検出し、第2超音波送受波器によって車輌の直角方
向の速度、即ち、横車速またはその加速度を検出し、そ
れらの速度ベクトルから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、回転
角度及び回転角速度を得る。
って車輌の進行方向の速度、即ち、車速またはその加速
度を検出し、第2超音波送受波器によって車輌の直角方
向の速度、即ち、横車速またはその加速度を検出し、そ
れらの速度ベクトルから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、回転
角度及び回転角速度を得る。
【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、水平面に対して俯角を45度に設定して車輌10
0に取付けた超音波送受波器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
後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、水平面に対して俯角を45度に設定してい
る。そして、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
の前記車輌の進行方向に平行する直線の延長線上に対し
て、90度角変位した位置に配設されており、速度ベク
トルV2 を得るものである。これら超音波送受波器TR
1、超音波送受波器TR2はそれらを取付台としての合
成樹脂製の各ベース部材Bにモールドしている。そし
て、図1(b)に示すように、ベース部材Bは車輌10
0の下面に取付けられている。なお、この実施例の車輌
100の回転中心から超音波送受波器TR2までの距離
をL[m]とする。
行し、水平面に対して俯角を45度に設定して車輌10
0に取付けた超音波送受波器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
後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、水平面に対して俯角を45度に設定してい
る。そして、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
の前記車輌の進行方向に平行する直線の延長線上に対し
て、90度角変位した位置に配設されており、速度ベク
トルV2 を得るものである。これら超音波送受波器TR
1、超音波送受波器TR2はそれらを取付台としての合
成樹脂製の各ベース部材Bにモールドしている。そし
て、図1(b)に示すように、ベース部材Bは車輌10
0の下面に取付けられている。なお、この実施例の車輌
100の回転中心から超音波送受波器TR2までの距離
をL[m]とする。
【0022】ここで、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 、その垂直
方向(横方向)の速度ベクトルVy を得ると、例えば、
車輌100の車速となる速度ベクトルVx は、 速度ベクトルVx =V1 ・・・・・・・(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 ・・・・・・・(6) 更に、車輌100のヨーレートωは、 ω=V2 /L ・・・・・・・(7) となる。
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 を得ると、例えば、
車輌100の車速となる速度ベクトルVx は、 速度ベクトルVx =V1 ・・・・・・・(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 ・・・・・・・(6) 更に、車輌100のヨーレートωは、 ω=V2 /L ・・・・・・・(7) となる。
【0023】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、車輌100の重
心を通る中心軸を中心とするヨー角、その角速度である
ヨーレート等を演算することもできる。
うことにより距離、加速度が演算でき、車輌100の重
心を通る中心軸を中心とするヨー角、その角速度である
ヨーレート等を演算することもできる。
【0024】〈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。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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
タの端子に入力されている。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】〈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も同様に共通に
制御されたり、独立制御されたりする。
信回路20TR及び超音波送受信回路30TR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も同様に共通に
制御されたり、独立制御されたりする。
【0038】超音波送受波器TR1(超音波送受波器T
R2)からは周波数200[KHz ]、継続時間1[mse
c]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)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)からは周波数200[KHz ]、継続時間1[mse
c]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)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。
【0039】この際、超音波送受波器TR1と超音波送
受波器TR2の超音波出力は、同時に行なう場合、時分
割で行なう場合がある。本実施例の場合は、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から出力する。
受波器TR2の超音波出力は、同時に行なう場合、時分
割で行なう場合がある。本実施例の場合は、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から出力する。
【0040】また、超音波送受波器TR1(超音波送受
波器TR2)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)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)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)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。
【0041】〈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。
【0042】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も同様に制御される。
【0043】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。
【0044】ステップS1で超音波送受信回路20TR
と超音波送受信回路30TR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280[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。
と超音波送受信回路30TR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280[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。
【0045】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S7で超音波送受信回路20T
R、超音波送受信回路30TR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S
4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[mse
c]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T
R1及び超音波送受波器TR2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TR2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S7で超音波送受信回路20T
R、超音波送受信回路30TR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S
4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[mse
c]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T
R1及び超音波送受波器TR2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TR2を介して出力e3 のように
なる。
【0046】なお、ここまでは、同時に超音波を送波す
る場合、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路
30TRが同時に制御される。しかし、以降は、超音波
送受信回路20TR、超音波送受信回路30TR毎に反
射波を入力する予測されたサンプリングスタート時間T
s が異なることから、超音波送受信回路20TR、超音
波送受信回路30TRが個々に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、
共通事項の説明を省略する。
る場合、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路
30TRが同時に制御される。しかし、以降は、超音波
送受信回路20TR、超音波送受信回路30TR毎に反
射波を入力する予測されたサンプリングスタート時間T
s が異なることから、超音波送受信回路20TR、超音
波送受信回路30TRが個々に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、
共通事項の説明を省略する。
【0047】ステップS8で超音波送受信回路20TR
(超音波送受信回路30TR)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TG 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)の受信ゲートを開とし、ステップS1
2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)の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3
0TR)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)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TG 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)の受信ゲートを開とし、ステップS1
2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)の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3
0TR)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。
【0048】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)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)に超音波送受信回路20TR
(超音波送受信回路30TR)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S1
6でサンプリング許可フラグFs を降ろす。ステップS
17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30TR)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で二次元速度演算等を行なう。
101が内蔵するカウンタCOUNT1(カウンタCOUNT2)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)に超音波送受信回路20TR
(超音波送受信回路30TR)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S1
6でサンプリング許可フラグFs を降ろす。ステップS
17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30TR)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で二次元速度演算等を行なう。
【0049】速度V[Km/h]の演算は、各速度V1 ,V
2 を V1 =K・countX1 V2 =K・countX2 但し、countX1 ,X2 :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。
2 を V1 =K・countX1 V2 =K・countX2 但し、countX1 ,X2 :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。
【0050】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。
【0051】〈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。
【0052】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。
【0053】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。
【0054】〈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。
【0055】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は、車輌の進行方向に対する速
度V1 を得て、それを直接、車輌100の速度とする。
即ち、超音波送受波器TR1は、車輌100の進行方向
に平行し、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する車速検出用の第
1超音波送受波器とすることができる。
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は、車輌の進行方向に対する速
度V1 を得て、それを直接、車輌100の速度とする。
即ち、超音波送受波器TR1は、車輌100の進行方向
に平行し、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する車速検出用の第
1超音波送受波器とすることができる。
【0056】そして、車輌100の回転中心から所定距
離だけ離れて配設し、車輌100の進行方向に平行する
直線に対して直角方向とし、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す
る第2超音波送受波器としての超音波送受波器TR2を
有しており、この超音波送受波器TR2は、車輌100
の進行方向に平行する直線に対して直角とし、しかも、
車輌100の回転中心から所定距離Lだけ離れているか
ら、車速に対して90度ずれた方向の速度V2を得るこ
とになる。この速度V2 は、超音波送受波器TR1で得
られる車速としての速度V1 をX軸速度成分とすれば、
車輌100の進行方向に平行する直線に対して垂直方向
のY軸速度成分、即ち、このY軸速度成分は車輌100
の横方向の速度を得ることになる。また、車輌100の
回転中心から第2超音波送受波器としての超音波送受波
器TR2の間に所定の間隔Lを持たせることは、車輌1
00の左右の車輪の回転速度差が速度V2 となって現わ
れる。
離だけ離れて配設し、車輌100の進行方向に平行する
直線に対して直角方向とし、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す
る第2超音波送受波器としての超音波送受波器TR2を
有しており、この超音波送受波器TR2は、車輌100
の進行方向に平行する直線に対して直角とし、しかも、
車輌100の回転中心から所定距離Lだけ離れているか
ら、車速に対して90度ずれた方向の速度V2を得るこ
とになる。この速度V2 は、超音波送受波器TR1で得
られる車速としての速度V1 をX軸速度成分とすれば、
車輌100の進行方向に平行する直線に対して垂直方向
のY軸速度成分、即ち、このY軸速度成分は車輌100
の横方向の速度を得ることになる。また、車輌100の
回転中心から第2超音波送受波器としての超音波送受波
器TR2の間に所定の間隔Lを持たせることは、車輌1
00の左右の車輪の回転速度差が速度V2 となって現わ
れる。
【0057】したがって、前記実施例の演算手段として
のステップS19の速度演算の際に、このX軸速度成分
及びY軸速度成分の二次元速度成分によって、車輌10
0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。
のステップS19の速度演算の際に、このX軸速度成分
及びY軸速度成分の二次元速度成分によって、車輌10
0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。
【0058】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。
【0059】ところで、上記実施例では、超音波送受波
器TR1、超音波送受波器TR2によって二次元的な車
輌速度を検出しているが、本発明を実施する場合、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、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR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。特に、
車輌100の走行方向に平行する速度を検出する超音波
送受信回路を、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。
器TR1、超音波送受波器TR2によって二次元的な車
輌速度を検出しているが、本発明を実施する場合、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、超音波送受信回路20TR、超音波送受信回路30
TR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。特に、
車輌100の走行方向に平行する速度を検出する超音波
送受信回路を、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。
【0060】そして、本発明の実施例では、車輌100
の後方に超音波送受波器TR1を配設し、車輌100の
前方に超音波送受波器TR2を配設しているが、本発明
を実施する場合には、超音波送受波器TR1は車輌10
0の進行方向に対して平行に配設できる位置であればよ
く、また、超音波送受波器TR2は、車輌100の回転
中心から所定距離Lだけ離れておればよく、その所定距
離Lの大小を問うものでないが、所定距離Lが大きいと
速度V2 が大きくなり、それだけ検出精度を高くするこ
とができる。また、超音波送受波器TR1を車輌100
の中間に配設すると、最も、車速の信頼性が高くなる。
したがって、超音波送受波器TR1、超音波送受波器T
R2は車輌の回転軸の位置によって後方に両者を一体に
したベース部材Bで取付けたり、車輌100の前方或い
は中間位置に取付けたりすることができる。
の後方に超音波送受波器TR1を配設し、車輌100の
前方に超音波送受波器TR2を配設しているが、本発明
を実施する場合には、超音波送受波器TR1は車輌10
0の進行方向に対して平行に配設できる位置であればよ
く、また、超音波送受波器TR2は、車輌100の回転
中心から所定距離Lだけ離れておればよく、その所定距
離Lの大小を問うものでないが、所定距離Lが大きいと
速度V2 が大きくなり、それだけ検出精度を高くするこ
とができる。また、超音波送受波器TR1を車輌100
の中間に配設すると、最も、車速の信頼性が高くなる。
したがって、超音波送受波器TR1、超音波送受波器T
R2は車輌の回転軸の位置によって後方に両者を一体に
したベース部材Bで取付けたり、車輌100の前方或い
は中間位置に取付けたりすることができる。
【0061】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。
【0062】
【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、車輌の進行方向に平行し、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
波する車速検出用の第1超音波送受波器と、前記車輌の
回転中心から所定距離だけ離れて配設し、前記車輌の進
行方向に平行する直線に対して直角方向とし、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
波を受波する第2超音波送受波器とから得られた速度ベ
クトルにより車輌の二次元速度を演算するものである。
計測装置は、車輌の進行方向に平行し、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
波する車速検出用の第1超音波送受波器と、前記車輌の
回転中心から所定距離だけ離れて配設し、前記車輌の進
行方向に平行する直線に対して直角方向とし、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
波を受波する第2超音波送受波器とから得られた速度ベ
クトルにより車輌の二次元速度を演算するものである。
【0063】したがって、第1超音波送受波器は、直
接、車速を検出し、第2超音波送受波器は車速に対して
直角にずれた方向の横方向の速度を得ることになり、車
輌の回転中心と第2超音波送受波器との間に所定の間隔
を持たせることにより、車輌の左右の車輪の回転速度差
速度に相当する横方向速度を用いてヨー角、ヨーレート
の演算もできる。更に、これら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、その軌跡をトレースすることもでき、計測装置及び
制御装置に使用できる。
接、車速を検出し、第2超音波送受波器は車速に対して
直角にずれた方向の横方向の速度を得ることになり、車
輌の回転中心と第2超音波送受波器との間に所定の間隔
を持たせることにより、車輌の左右の車輪の回転速度差
速度に相当する横方向速度を用いてヨー角、ヨーレート
の演算もできる。更に、これら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、その軌跡をトレースすることもでき、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 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 100 車輌
Claims (1)
- 【請求項1】 車輌の進行方向に平行し、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
受波する車速検出用の第1超音波送受波器と、 前記車輌の回転中心から所定距離離れて配設し、前記車
輌の進行方向に平行する直線に対して直角方向とし、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第2超音波送受波器と、 前記第1超音波送受波器及び第2超音波送受波器から得
られた速度により車輌の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 |
---|---|---|---|
JP5014243A JPH06230123A (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 |
---|---|---|---|
JP5014243A JPH06230123A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 車載用超音波計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06230123A true JPH06230123A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11855653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5014243A Pending JPH06230123A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 車載用超音波計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06230123A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0803386A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-10-29 | Ford Motor Company Limited | A method and apparatus for dynamically determining an operating state of a motor vehicle |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP5014243A patent/JPH06230123A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0803386A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-10-29 | Ford Motor Company Limited | A method and apparatus for dynamically determining an operating state of a motor vehicle |
US5809434A (en) * | 1996-04-26 | 1998-09-15 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for dynamically determically determining an operating state of a motor vehicle |
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