JPH07280935A - 対地車速検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は対地速度検出装置に関し、ドップラ
ーシフト量を略一定とするように送信信号の車両進行方
向に対する照射方向を可変し、その可変量に基いて車速
を求めることにより、極低速時においても高精度に車速
を検出できることを目的とする。 【構成】 送受信器Ｍ１は、所定周波数の信号を送受信
する。照射方向可変手段Ｍ２は、上記送受信器の送信信
号を路面に照射する方向を車両進行方向に対して可変す
る。可変制御手段Ｍ３は、送信信号の周波数と受信信号
の周波数との偏差を略一定とするように上記照射方向可
変手段を制御する。車速算出手段Ｍ４は、上記可変制御
手段による照射方向の可変量に基き車速を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は対地車速検出装置に関
し、特にドップラー方式の対地車速検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステ
ム）やＴＲＣ（トランクションコントロールシステム）
等の車両制御では精度の良い対地車速データが必要とさ
れ、超音波やマイクロ波を用いたドップラー方式の対地
車速検出装置が開発されている。このような対地車速検
出装置として例えば特開平２−２８７１８３号公報に記
載のものがある。これは、超音波を送受信するドップラ
ー方式の対地車速計で、ドップラーシフトされた超音波
の周波数つまり受信周波数が常に一定値となるように送
信周波数を可変制御して、常にマイクロホンの受信感度
を最良の状態で使用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では車速が極
低速度の場合、ドップラーシフト量が小さいため送信周
波数と受信周波数との差が小さくなり、送受信信号の周
波数スペクトラムは図８（Ａ）に示す如くなって受信信
号ｂのピークが送信信号ａの側波帯に混合されてしま
い、受信信号のピーク値を抽出できず、ドップラーシフ
ト量つまり車速を検出できなくなるという問題があっ
た。

【０００４】また、車速が高速となると、単位時間に超
音波が照射される路面の面積が大きくなる。このため、
送受信信号の周波数スペクトラムは図８（Ｂ）に示す如
く受信信号ｂは幅広でピークが低くなる。このため受信
信号のピーク値が抽出しにくくなり、ドップラーシフト
量つまり車速の検出精度が悪化するという問題があっ
た。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
ドップラーシフト量を略一定とするように送信信号の車
両進行方向に対する照射方向を可変し、その可変量に基
いて車速を求めることにより、極低速時においても高精
度に車速を検出できる対地速度検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の対地速度検出装
置は、図１の原理図に示す如く、所定周波数の信号を送
受信する送受信器Ｍ１と、上記送受信器の送信信号を路
面に照射する方向を車両の進行方向に対して可変する照
射方向可変手段Ｍ２と、送信信号の周波数を受信信号の
周波数との偏差を略一定とするように上記照射方向可変
手段を制御する可変制御手段Ｍ３と、上記可変制御手段
による照射方向の可変量に基き車速を算出する車速算出
手段Ｍ４とを有する。

【０００７】

【作用】本発明においては、送信信号の周波数と受信信
号の周波数との偏差つまりドップラーシフト量を略一定
とするように送信信号の車両進行方向に対する照射方向
を可変し、その可変量に基いて車速を算出するため、極
低速時においても受信信号を送信信号と区別できるので
ドップラーシフト量を求めることができ、従って車速を
高精度に求めることができる。

【０００８】また、送受信器を路面に水平な回転軸で支
持して照射方向を可変することにより、高速時に受信信
号のピークレベルが小さくなることが抑制され高速時の
車速を高精度に検出できる。

【０００９】また、送受信器を路面に垂直な回転軸で支
持して照射方向を可変することにより、車両のピッチ運
動によって照射方向のずれが起きにくく高精度の車速検
出が可能となる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明装置の概略構成図を示す。同図
中、車両の車体後部のスペアタイヤハウス１０には支持
部材１１が固定され、この支持部材１１には送受信器Ｍ
１としての超音波センサ１２が回動自在に取り付けられ
ている。超音波センサ１２の回動軸１３は水平とされて
おり、この回動軸を中心に挿通したギヤ１４が超音波セ
ンサ１２に固定されている。

【００１１】また、車両のリアバンパ１５には照射方向
可変手段Ｍ２としてのモータ１６が固定部材１７により
固定されている。モータ１６の回転軸にはギヤ１８が固
定されており、このギヤ１８はギヤ１４に噛合してい
る。上記モータ１６を回転駆動することにより超音波セ
ンサ１２が回動軸１３を中心として回動し、超音波の路
面に対する角度θが可変される。

【００１２】超音波センサ１２は図３に示す如く、ホー
ン状の共振子２０を持つ圧電セラミック板２１をベース
２３に固定し、開放型のケース２４で覆った構成であ
り、端子２５ａ，２５ｂ間に高周波発振信号を印加され
ると超音波を共振子２０より前方に発信し、また共振子
２０で超音波を受信して端子２５ａ，２５ｂから高周波
信号を出力する。

【００１３】ここで、図２に示す車両の移動により相対
的に路面が速度ベクトルＶで移動するとき、実際に超音
波のドップラーシフトに寄与するベクトル成分ａは次式
で表わされる。

【００１４】 ａ＝Ｖｃｏｓθ …（１） この（１）式から速度ベクトルＶが変化しても照射角度
θを可変することによりベクトル成分ａを一定にできる
ことが明らかである。このことから、ベクトル成分ａを
一定にするよう照射角度θを調整すると、この照射角度
θから速度ベクトルＶを検出できる。

【００１５】図４は本発明装置の一実施例のブロック図
を示す。同図中、発振器３０で発生した所定周波数の発
振信号は駆動回路３１に供給される。駆動回路３１は上
記発振信号を増幅し所定周期のバースト状の駆動信号を
得て超音波センサ１２に供給する。

【００１６】これにより超音波センサ１２は共振子２０
よりバースト状の超音波を出力する。また超音波センサ
１２は路面で反射された超音波を共振子２０で受信し、
その受信信号はプリアンプ３２で増幅された後、乗算器
３３に供給される。乗算器３３は受信信号と発振器３０
よりの発振信号とを乗算して両信号の周波数の偏差の周
波数を持つ周波数偏差信号を出力する。

【００１７】この周波数偏差信号は低域フィルタ３４で
不要高域成分を除去された後、ゼロクロスコンパレータ
３５で矩形波に波形整形される。この後、カウンタ３６
で矩形波の周波数をカウントして、ドップラーシフトに
よる周波数偏差つまりドップラーシフト量ｆｄを読み取
り、読み取られたドップラーシフト量ｆｄは角度制御回
路３７に供給される。

【００１８】可変制御手段Ｍ３としての角度制御回路３
７はこのドップラーシフト量ｆｄを基準ドップラーシフ
ト量ｆｄｓと比較してモータ１６の駆動信号を生成し、
モータ１６に供給することにより超音波センサ１２の照
射角度θを調整する。超音波センサ１２の照射角度θは
超音波センサ１２の回動角度としてロータリーエンコー
ダ３８で読み取られて 電子制御回路（ＥＣＵ）４０に
供給される。車速算出手段Ｍ４としてのＥＣＵ４０は回
動角度つまり照射角度θと車速Ｖとの関係を予め登録し
ているマップを上記ロータリエンコーダ３７よりの照射
角度θで参照して車速Ｖを算出する。

【００１９】図４は本発明装置の角度制御装置３７及び
ＥＣＵ４０が所定時間毎に実行する車速検出処理のフロ
ーチャートを示す。

【００２０】同図中、角度制御装置３７はステップＳ１
０でカウンタ３６で得られたドップラーシフト量ｆｄを
読み込み、ステップＳ２０でこのドップラーシフト量ｆ
ｄと基準ドップラーシフト量ｆｄｓとを比較する。次の
ステップＳ３０で比較結果を判別してｆｄ＞ｆｄｓの場
合はステップＳ４０に進み、ここでモータ１６を時計方
向に回転させて照射角度θを増大させてステップＳ１０
に進む。また、ｆｄ＜ｆｄｓの場合はステップＳ５０に
進み、モータ１６を反時計方向に回転させて照射角度θ
を減少させてステップＳ１０に進む。図２からも明らか
なように照射角度θを増大させるとベクトル成分ａは減
少してドップラーシフト量ｆｄは減少し、逆に照射角度
θを減少させると、ベクトル成分ａは増大してドップラ
ーシフト量ｆｄｓは増大する。

【００２１】ステップＳ３０でｆｄ＝ｆｄｓの場合はス
テップＳ６０に進み、ここでＥＣＵ４０はロータリーエ
ンコーダ３８より回動角度つまり照射角度θを読み込
む。次にステップＳ７０で上記照射角度θを用いてマッ
プを参照し車速Ｖを算出し処理を終了する。

【００２２】この実施例では送受信信号の周波数スペク
トラムは図６に示す如く送信信号ａに対して受信信号ｂ
₁ ，ｂ₂ は車速に拘らず略一定の周波数であり、受信信
号のピークが送信信号の側波帯に混合されてうもれてし
まうことがなく、ドップラーシフト量ｆｄを高精度に抽
出できる。また、ドップラーシフト量ｆｄが略一定値と
されるため低域フィルタ３４の遮断周波数を上記ドップ
ラーシフト量ｆｄより僅かに高い値に設定してノイズ成
分を充分に除去できる。

【００２３】また、車速が速くなるに従って照射角度θ
が大とされ、超音波が照射される路面面積が小さくされ
る。このことは照射角度θが一定の場合車速が速くなる
に従って単位時間に超音波が照射される路面面積が大き
くなる現象と互いに相殺されるため、車速が高速となっ
ても受信信号の周波数スペクトラムはピークが小さくな
ることが抑制される。このため、車速が高速であっても
ドップラーシフト量ｆｄの検出精度が悪化することがな
く車速の検出精度が向上する。

【００２４】ところで、図７（Ａ），（Ｂ）に示す如
く、スペアタイヤハウス１０から支持部材５０を突出さ
せて、この支持部材５０に超音波センサ１２を固定し、
回転軸１６ａを路面に対して垂直となるよう固定したモ
ータ１６によって支持部材５０を回動する構成としても
良い。この場合、超音波センサ１２の路面に対する照射
角度θは固定であり、車両後方を０とする超音波センサ
１２の回動角度φが可変される。回動角度φと照射角度
θと、速度ベクトルＶとによりドップラーシフトに寄与
するベクトル成分ａは次式で表わされる。

【００２５】 ａ＝Ｖｃｏｓθ・ｃｏｓφ …（２） この実施例でも図４に示す角度制御回路３７でモータ１
６を回転駆動して回動角度φを可変し、ロータリーエン
コーダ３８で回動角度φを検出して、その値から車速を
求める。この場合には車速が速くなっても照射角度θが
一定であるため、車速が高速となった場合の受信信号の
ピークが小さくなることを抑制できない。しかし、超音
波センサは路面に対して垂直な回動軸に支持されてお
り、車両のピッチ運動によって回動角度φがずれるおそ
れがなく高精度の車速検出が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】上述の如く、本発明の対地速度検出装置
によれば、送信信号の周波数と受信信号の周波数との偏
差つまりドップラーシフト量を略一定とするように送信
信号の車両進行方向に対する照射方向を可変し、その可
変量に基いて車速を算出するため、極低速時においても
受信信号を送信信号と区別できるのでドップラーシフト
量を求めることができ、従って車速を高精度に求めるこ
とができる。

【００２７】また、送受信器を路面に水平な回転軸で支
持して照射方向を可変することにより、高速時に受信信
号のピークレベルが小さくなることが抑制され高速時の
車速を高精度に検出できる。

【００２８】また、送受信器を路面に垂直な回転軸で支
持して照射方向を可変することにより、車両のピッチ運
動によって照射方向のずれが起きにくく高精度の車速検
出が可能となり実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明装置の概略構成図である。

【図３】超音波センサの構造図である。

【図４】本発明装置のブロック図である。

【図５】速度検出処理のフローチャートである。

【図６】本発明の送受信信号の周波数スペクトラムであ
る。

【図７】本発明の変形例の概略構成図である。

【図８】従来の送受信信号の周波数スペクトラムであ
る。

【符号の説明】

１２ 超音波センサ １３ 回転軸 １４，１８ ギヤ １６ モータ Ｍ１ 送受信器 Ｍ２ 照射方向可変手段 Ｍ３ 可変制御手段 Ｍ４ 車速算出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定周波数の信号を送受信する送受信器
   と、 上記送受信器の送信信号を路面に照射する方向を車両の
   進行方向に対して可変する照射方向可変手段と、 送信信号の周波数を受信信号の周波数との偏差を略一定
   とするように上記照射方向可変手段を制御する可変制御
   手段と、 上記可変制御手段による照射方向の可変量に基き車速を
   算出する車速算出手段とを有することを特徴とする対地
   車速検出装置。
2. 【請求項２】 前記照射方向可変手段は、路面に対して
   水平な回転軸で前記送受信器を支持して送信信号の照射
   方向を可変することを特徴とする請求項１記載の対地車
   速検出装置。
3. 【請求項３】 前記照射方向可変手段は、路面に対して
   垂直な回転軸で前記送受信器を支持して送信信号の照射
   方向を可変することを特徴とする請求項１記載の対地車
   速検出装置。