(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドップラーセンサを用いる対地車速検出装置において、
（ａ）前記ドップラーセンサの取付け高さと正規の取付け高さとの差分に対するそのドップラーセンサのビーム俯角補正量を所定の関数として記憶する記憶手段、
（ｂ）前記ドップラーセンサが実際の車両に取り付けられている状態でのビーム俯角の値を、前記記憶手段に記憶されているビーム俯角補正量を加味して演算する演算手段および
（ｃ）このビーム俯角演算手段により演算されるビーム俯角に基づいて車両の対地車速を補正する補正手段
を備えることを特徴とする車速検出装置。
【請求項２】
前記所定の関数は、前記正規の取付け高さを基準にして、この取付け高さが増加するにしたがって前記ビーム俯角補正量が漸増する関数であることを特徴とする請求項１に記載の車速検出装置。
【請求項３】
前記車両はブルドーザであり、前記ドップラーセンサはそのブルドーザのリッパを支持するリッパフレームに取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の車速検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車速検出装置に関し、より詳しくは特にブルドーザ等の建設機械に搭載されるドップラーセンサを用いる対地車速検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の対地速度を検出する車速検出装置として、ドップラーセンサを用いるものが知られている。この検出装置は、車両上から地面に対して所定のビーム俯角θで電磁波（電波もしくは超音波）を放射するとともに、地面から反射されてきた電磁波を受信するようにされ、これら放射波と受信波とに基づいて次式によりドップラ変移周波数（ビート波周波数）ｆd を演算するものである。
ｆd ＝２ｆt ・ｖｃｏｓθ／Ｃ                    ・・・  ▲１▼
ここで、
ｆt ：送信周波数
Ｃ  ：電磁波伝播速度（光速もしくは音速）
ｖ  ：車両実速度
【０００３】
ところで、このドップラーセンサを車両に取り付ける際のその取付け高さは、センサの出力強度によって決まるセンサ仕様に応じて選定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなドップラーセンサをブルドーザ等の建設機械の車体に取り付ける場合、前記センサ仕様に適合した高さに取り付けようとすると、泥などの付着によって信号強度が低下したり、岩石などと接触して破損する可能性が高いといった問題点が発生する。
【０００５】
そこで、このような問題点を回避するために、出力強度の大きなセンサを使用するとともにそのセンサを車体の高所部分に取り付けることが考えられる。ところが、このようにセンサ自体の出力アップを図ると、コスト高を招くだけでなく、このセンサから放射される電磁波が他の作業車両への外乱になるという問題点がある。また、このセンサの所定以上の出力アップは法規制の範囲を満たさなくなる可能性もある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、出力アップを図ることなくドップラーセンサを車体の高所部分に取り付けることのできる車速検出装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述の目的を達成するために、本発明による車速検出装置は、
ドップラーセンサを用いる対地車速検出装置において、
（ａ）前記ドップラーセンサの取付け高さと正規の取付け高さとの差分に対するそのドップラーセンサのビーム俯角補正量を所定の関数として記憶する記憶手段、
（ｂ）前記ドップラーセンサが実際の車両に取り付けられている状態でのビーム俯角の値を、前記記憶手段に記憶されているビーム俯角補正量を加味して演算する演算手段および
（ｃ）このビーム俯角演算手段により演算されるビーム俯角に基づいて車両の対地車速を補正する補正手段
を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、予め記憶手段に記憶されている関数に基づいてビーム俯角補正量が演算され、このビーム俯角補正量を加味したビーム俯角に基づいて車両の対地車速が補正されるので、ドップラーセンサを地面からの反射波強度が十分でないような高所に取り付けた場合でも、正確な対地車速を得ることができる。したがって、ドップラーセンサに泥などが付着することによって信号強度が低下したり、岩石などと接触して破損する危険性がなくなるとともに、このセンサの出力アップの必要がなくなるのでコスト高を招くことがなく、法規制も満足することができる。また、このように検出精度が向上する結果、例えば装軌車両における履帯のスリップ率の定量値が正確に求められ、シュースリップ（履帯滑り）率に基づく作業機，エンジン等の制御性能の向上を図ることが可能となる。
【０００９】
前記所定の関数は、前記正規の取付け高さを基準にして、この取付け高さが増加するにしたがって前記ビーム俯角補正量が漸増する関数とすることで、精度の高い対地車速を得ることができる。
【００１０】
ここで、前記車両はブルドーザであり、前記ドップラーセンサはそのブルドーザのリッパを支持するリッパフレームに取り付けられるのが好ましい。こうすることで、このドップラーセンサに対する作業による影響が少ない位置で、かつ可能な限り低い位置にそのドップラーセンサを設けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による車速検出装置の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
本実施例はブルドーザのような装軌車両の速度を検出する車速検出装置に適用したものである。図１に示されているように、この車速検出装置においては、ブルドーザ１の車体後部にドップラーセンサ２が取り付けられ（取付け高さｈ）、このドップラーセンサ２から地面３に対して所定のビーム俯角（センサ俯角）θで所定の広がり（ビーム方向角φ）をもつ電磁波ビーム４を放射するとともに、地面３からの反射波をそのドップラーセンサ２にて受信するようにされ、これら放射波と受信波とに基づいてブルドーザ１の対地車速を演算するように構成されている。ここで、ビーム方向角φは通常±５°程度となる。
【００１３】
前述のように、ブルドーザ１の実車速をｖとすると、電磁波放射方向の速度はｖｃｏｓθであるから、ドップラ変移周波数（ビート波周波数）ｆd と実速度ｖとの関係は次式で与えられる。
ｆd ＝２ｆt ・ｖｃｏｓθ／Ｃ                    ・・・  ▲１▼
ここで、
ｆt ：送信周波数
Ｃ  ：電磁波伝播速度（光速もしくは音速）
この▲１▼式より、実車速ｖは次式で与えられる。
ｖ＝ｆd Ｃ／２ｆt ｃｏｓθ                      ・・・  ▲２▼
【００１４】
ところで、前記ドップラーセンサ２の取付け高さｈは、ビーム４の出力強度と反射波の受信感度とによって決まるセンサ仕様値で制限されるものである。この取付け高さｈがその仕様値を越えると、ビーム４の広がりによる影響でθ−φ／２側、言い換えればビーム４の外側の反射波が弱くなって、相対的にθ＋φ／２側、言い換えればビーム４の内側の反射波を多く受信するようになり、この結果俯角θが増加したのと等価な状態になる。このことに鑑み、本実施例では、予め取付け高さｈと実効俯角との相関関係を求めておき、実際の取付け高さに応じて前記▲２▼式におけるθを補正するようにされている。
【００１５】
より具体的には、取付け高さｈとビーム俯角補正量αとの間には、図２に示されるように、正規の取付け高さｈ0 を基準にして、この取付け高さｈが増加するにしたがってビーム俯角補正量αが漸増する関係があることから、これら取付け高さｈとビーム俯角補正量αとの関係を示す補正テーブルを予め車速検出装置内の記憶装置に記憶させておき、実際にドップラーセンサ２が車両に取り付けられたときに入力される取付け高さｈの値に応じてその補正テーブルを参照し、ビーム俯角θの値としてそのビーム俯角補正量αを加算した値θ＋αを用いるようにされている。
【００１６】
こうして、実車速ｖは次式によって算出される。
ｖ＝ｆd Ｃ／２ｆt ｃｏｓ（θ＋α）                ・・・  ▲３▼
【００１７】
本実施例においては、前述のようにドップラーセンサ２の現実の取付け高さｈの正規の取付け高さｈ0 に対する差分に基づいてビーム俯角補正量αが求められ、このビーム俯角補正量αを加算した値θ＋αがビーム俯角θの値として用いられ、このビーム俯角θの値に基づいて実車速ｖが演算されるので、このドップラーセンサ２を地面３からの反射波強度が十分でない車体の高所部分に取り付けた場合でも、正確な対地車速を得ることができる。
【００１８】
本実施例においては、センサ取付け高さｈに対するビーム俯角補正量αの関係を補正テーブルに記憶させるものを説明したが、センサ取付け高さｈに対するビーム俯角θの関係を直接にテーブルデータとして記憶させることもできる。
【００１９】
本実施例において、ドップラーセンサ２の取付け位置としては、図３に示されるように、リッパ５を支持するリッパフレームに取り付けられるのが好ましい。こうすることで、このドップラーセンサ２に対する対地作業による影響が少ない位置で、かつ可能な限り低い位置にそのドップラーセンサ２を設けることができる。
【００２０】
本実施例においては、装軌車両に適用したものを説明したが、本発明は、例えばホイル式ブルドーザのようなの他の建設機械もしくは他の一般車両に対しても適用することができる。
【００２１】
本実施例において用いられるドップラーセンサは、マイクロ波を用いるもの、超音波を用いるもの、光波を用いるものなど、いろいろなタイプのものであり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る車速検出装置の構成図である。
【図２】図２は、センサ取付け高さに対する俯角補正量の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、ドップラーセンサの取付け位置を説明する図である。
【符号の説明】
１  ブルドーザ
２  ドップラーセンサ
３  地面
４  電磁波ビーム
５  リッパ
ｈ  取付け高さ
θ  ビーム俯角（センサ俯角）
【図１】
0003722545.tif 000002
【図２】
0003722545.tif 000003
【図３】
0003722545.tif 000004