(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス変調された第１送信信号を路面に対し垂直に送波し、路面からの第１反射波を受波する第１送受波器と、
パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波器からの送波と同期して送波し、路面からの第２反射波を受波する第２送受波器と、
第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間、第１及び第２送受波器の位置関係、第２送信信号の送波タイミング並びに第２送信信号の放射傾度に基づき、第２反射波の受波タイミングを推定する手段と、
第２送受波器により受波された信号から、推定した受波タイミングにて受波された成分を第２反射波として取り出す手段と、
を備え、車両に搭載されることを特徴とする車載計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載計測装置において、
第１及び第２送受波器を少なくとも２組設け、そのうち１組は路面に対し非垂直な第１直線上に、他の１組は路面に対し非垂直でかつ第１直線と交叉する第２直線上に、それぞれ配設したことを特徴とする車載計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の車載計測装置において、
第１送受波器を１個、第２送受波器を少なくとも２個設け、いずれも路面に対し非垂直な第１直線及び第２直線の交点に第１送受波器を、第１直線上に第２送受波器のうち１個を、第２直線上に第２送受波器のうち他の１個を、それぞれ配設したことを特徴とする車載計測装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の車載計測装置において、
第１送受波器と第２送受波器を同一路上高に配設したことを特徴とする車載計測装置。
【請求項５】
パルス変調された第１送信信号を路面に対し垂直に送波し路面からの第１反射波を受波する一方で、パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波器からの送波と同期して送波し路面からの第２反射波を受波する送受波器と、
第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間、第２送信信号の送波タイミング及び第２送信信号の放射傾度の傾きに基づき、第２反射波の受波タイミングを推定する手段と、
第２送信信号の放射方向から受波した信号から、推定した受波タイミングにて受波された成分を第２反射波として取り出す手段と、
を備え、車両に搭載されることを特徴とする車載計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の車載計測装置において、
第２反射波の信号対雑音比が所定値を下回る場合に、複数回の送受波により得られる複数個の第２反射波を累積する手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項７】
請求項１乃至５記載の車載計測装置において、
第２送信信号及び第２反射波の周波数に基づき車両の速度を検出する手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項８】
請求項１乃至５記載の車載計測装置において、
第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき、車両の速度のうち路面垂直方向成分を検出する手段と、
第２送信信号及び第２反射波の周波数並びに検出した路面垂直方向成分に基づき車両の速度の路面平行方向成分を検出する手段と、
を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項９】
請求項１乃至５記載の車載計測装置において、
第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき、車両の速度のうち路面垂直方向成分を検出する手段と、
検出した路面垂直方向成分を時間で積分しその結果を時系列的に監視することにより車両の高さの変動周期又は変動振幅を検出する手段と、
を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項１０】
請求項１乃至５記載の車載計測装置において、
第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間に基づき、車両の高さを検出する手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項１１】
請求項１乃至５記載の車載計測装置において、
第２反射波の信号対雑音比が所定値を上回る場合に、第２送信信号の送波から第２反射波の受波までの時間及び第２送信信号の放射傾度に基づき、車両の高さを検出する手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の車載計測装置において、
車両の高さを時系列的に監視することによりその変動周期又は変動振幅を検出する手段を備えることを特徴とする車載計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両に搭載され超音波信号等の送受信により車速その他を計測する車載計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平３−２６９３８８号公報に記載されている車載計測装置は超音波を使用した装置であり、その超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）及び（Ｒ）は図１３の如く配置されている。超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）は車両の前底部に、ＴＲ（Ｒ）は後底部に、それぞれ配設されている。また、それらの設置高さ（以下車高と呼ぶ）はＨで表されている。さらに、超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）及び（Ｒ）のビームは、それぞれ、車両前方及び後方を放射傾度（俯角）θにて指向している。
【０００３】
超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）は、所定タイミングにて超音波信号を送波する。この超音波信号は路面にて散乱反射され、散乱反射波の一部がエコーとして超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）により受波される。送波から受波までの時間は超音波が超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）から路面までを往復するのに要した時間であるから、音速が既知であれば、送波から受波までの時間及び放射傾度θに基づき車高Ｈを知ることができる。さらに、路面に突起があると、送波から受波までの時間やエコーのレベルが変化するから、これらに基づき路面突起の有無及び大きさを検出することができる。そして、エコーは車速に応じたドプラ偏移を受けているから、エコーの周波数を検出し送信信号の周波数と比較することにより、車速を検出することもできる。加えて、同様の動作は、超音波送受波器ＴＲ（Ｒ）によっても実行できる。従って、超音波送受波器ＴＲ（Ｆ）及び（Ｒ）それぞれを用いて車速検出を実行しその結果を比較することにより、検出した車速から車両振動成分ｕを除去し車両走行方向の車速ｖを得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、鏡面反射が発生すると正確な計測が困難になる。ここにいう鏡面反射とは、雨天時のように路面が冠水している場合や路面が灼熱し蒸気の層が形成されている場合に、所定値以下の俯角にて入射する送信信号に対して路面が鏡面として機能し、散乱反射波のレベル、ひいてはＳ／Ｎ（信号対雑音比）が著しく低下する現象である（図１４参照）。このような現象が発生すると、路面からの散乱反射波が雑音に埋もれてしまうから、受波出力中に含まれている路面からの散乱反射波を正確に検出することが困難になる。従って、従来の装置には、鏡面反射に起因した計測性能の低下を解消することが要求されていた。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決することを課題としてなされたものであり、鏡面反射条件が成立しているか否かによらず路面からの散乱反射波を正確に検出できるようにすることにより、路面の冠水如何によらず車速その他の量を正確に計測可能にすることを目的とする。また、本発明は、上述の目的をできるだけ経済的な構成にて実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の第１の構成に係る車載計測装置は、パルス変調された第１送信信号を路面に対し垂直に送波し、路面からの第１反射波を受波する第１送受波器と、パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波器からの送波と同期して送波し、路面からの第２反射波を受波する第２送受波器と、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間、第１及び第２送受波器の位置関係、第２送信信号の送波タイミング並びに第２送信信号の放射傾度に基づき、第２反射波の受波タイミングを推定する手段と、第２送受波器により受波された信号から、推定した受波タイミングにて受波された成分を第２反射波として取り出す手段と、を備え、車両に搭載されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の構成に係る車載計測装置は、パルス変調された第１送信信号を路面に対し垂直に送波し路面からの第１反射波を受波する一方で、パルス変調された第２送信信号を路面に対し所定の放射傾度θ（ただし０＜θ＜π／２）を以てかつ第１送受波器からの送波と同期して送波し路面からの第２反射波を受波する送受波器と、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間、第２送信信号の送波タイミング並びに第２送信信号の放射傾度に基づき、第２反射波の受波タイミングを推定する手段と、第２送信信号の放射方向から受波した信号から、推定した受波タイミングにて受波された成分を第２反射波として取り出す手段と、を備え、車両に搭載されることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明の第１の構成においては、第１及び第２送受波器が用いられる。第１及び第２送受波器は、それぞれ、パルス変調された送信信号を互いに同期して送波し、路面からの反射波を受波する。ここに、本構成においては、第１送受波器は路面に対し垂直に、第２送受波器は路面に対し所定の放射傾度を以て、それぞれ送信信号を送波する。従って、第１送受波器により送波された送信信号（第１送信信号）に対応する反射波（第１反射波）は、第２送受波器により送波された送信信号（第２送信信号）に対応する反射波（第２反射波）よりも先に、かつ、鏡面反射条件の成立如何によらず、受波される。従って、第１及び第２送受波器の位置関係、第２送信信号の送波タイミング並びに第２送信信号の放射傾度の他、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間を利用することにより、第２反射波の受波タイミングを推定することができる。本構成においては、推定した受波タイミングにて第２送受波器により受波された成分を第２反射波として取り出し、計測の用に供する。すなわち、第２反射波の到来時刻が予め判明しているから、散乱反射波のレベルが低下していても、目的たる第２反射波が正確かつ確実に検出される。このようにして、本構成においては、路面の冠水等、鏡面反射条件の成立如何によらず、正確な計測が可能になる。
【０００９】
本発明の第２の構成においては、第１及び第２送信信号の送波及び第１及び第２反射波の受波を実行する送受波器が、単一のデュアルビーム（より一般にはマルチビーム）送受波器にて実現される。従って、この構成においては、第１の構成と同様の作用が生じる他、装置構成の集積度が高まる。
【００１０】
なお、複数の方向（例えば車両の走行方向及び左右方向）に関して計測を実行しようとする場合には、第１の構成における第１及び第２送受波器の配設態様としては、（ａ）第１及び第２送受波器を少なくとも２組設け、そのうち１組は路面に対し非垂直な第１直線上に、他の１組は路面に対し非垂直でかつ第１直線と交叉する第２直線上に、それぞれ配設する態様と、（ｂ）第１送受波器を１個、第２送受波器を少なくとも２個設け、いずれも路面に対し非垂直な第１直線及び第２直線の交点に第１送受波器を、第１直線上に第２送受波器のうち１個を、第２直線上に第２送受波器のうち他の１個を、それぞれ配設する態様とがある。これらのうち（ｂ）は、（ａ）に比べ送受波器の個数が少なくて済む点で、より有利である。
【００１１】
また、第１の構成における第１及び第２送受波器は、同一路上高に（例えばいずれも車両の底部に）配設するのが好ましい。このようにすると、第２反射波の受波タイミングを推定する際、第１及び第２送受波器の位置関係を事実上考慮する必要がなくなり、装置の処理負担が軽減される。
【００１２】
さらに、第１及び第２の構成のいずれによっても、多岐に亘る量を第２反射波に基づき正確に計測することが可能である。例えば、車両の速度は第２送信信号及び第２反射波の周波数に基づき検出できる。更に、第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき路面垂直方向車速成分（車両振動成分）を検出しておけば、第２送信信号及び第２反射波の周波数と併用することにより、路面平行方向車速成分（車両振動成分が除去された真の車速）を検出できる。また、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間に基づき、あるいは第２反射波の信号対雑音比が所定値を上回る場合における第２送信信号の送波から第２反射波の受波までの時間及び第２送信信号の放射傾度に基づき、車両の高さを検出することができる。路面垂直方向車速成分を積分することにより車両の高さの変化量が得られるから、当該積分の結果を時系列的に監視することにより車両の高さの変動周期又は変動振幅を検出できる。加えて、車両の高さを時系列的に監視することによっても、車両の高さの変動周期又は変動振幅を検出できる。第２反射波のＳ／Ｎが所定値を下回る場合には、複数回の送受波により得られる複数個の第２反射波を累積すればよい。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例に関し図面に基づき説明する。
【００１４】
図１には、本発明の一実施例に係る多目的超音波車速計測装置の構成が示されている。この実施例では、２個の超音波送受波器ＴＲ１及びＴＲ２が用いられている。超音波送受波器ＴＲ１及びＴＲ２はいずれも車両の前底部に設けられており、その配設高さ（車高）はＨである。また、図２に示されるように、送受波器ＴＲ２のビームが所定の放射傾度θ（０＜θ＜π／２）を以て路面を指向しているのに対し、送受波器ＴＲ１のビームは垂直に指向している。この点、すなわち路面に対して垂直に超音波信号を送受波する送受波器ＴＲ１を設けた点は、後述する処理の内容と併せ、本発明の特徴的事項を構成している。
【００１５】
図１に示される装置は、さらに、信号処理回路（送受波回路を含む）１０及び１２並びに中央演算処理回路（ＣＰＵ）１４を備えている。信号処理回路１０及び１２は、それぞれ送受波器ＴＲ１又はＴＲ２に対応して設けられている。信号処理回路１０及び１２は、いずれも、対応する送受波器による信号送波をＣＰＵ１４の制御の下に制御し、また対応する送受波器により得られた受波信号に所定の信号処理を施しその結果をＣＰＵ１４に供給する。ＣＰＵ１４は、送受波器ＴＲ１及びＴＲ２の周囲温度Ｔｅｍｐ  を検出するサーミスタ１６の出力と併せ、これら信号処理回路１０及び１２の出力に基づき所定の処理を実行する。その結果得られるデータ、例えば車速ｖ、車高Ｈ、車両の上下振動等のデータは、図示しない後段の装置、例えばナビゲーションシステム、アンチロクブレーキシステム、サスペンション制御装置等にて利用される。
【００１６】
信号処理回路１０は、駆動信号発生回路１８、電力増幅回路２０及び送受切換器２２を備えている。駆動信号発生回路１８はカウンタを内蔵しており、ＣＰＵ１４から供給される例えば１０ＭＨｚの基準信号を分周することにより駆動信号を発生させる。その際、ＣＰＵ１４は、分周比設定用のコントロール信号にて分周比を制御する。駆動信号発生回路１８は、分周により得られた周波数ｆ０  の信号を基準信号に同期してパルス変調することにより、パルス幅Ｔｗ  、繰返し周期Ｔ０  の送波用駆動信号Ｐ１  を生成する（図３（ａ））。電力増幅回路２０は送波用駆動信号Ｐ１  を電力増幅し、送受切換器２２を介し送受波器ＴＲ１を駆動する。これによって、路面に対して垂直に、送波用駆動信号Ｐ１  に相当する超音波信号が送波される。
【００１７】
信号処理回路１０は、帯域フィルタ２４、増幅回路２６、検波回路２８、レベル比較回路３０、ＡＮＤゲート３２及び周波数計数回路３４を備えている。帯域フィルタ２４は送受波器ＴＲ１の受波信号Ｅ１  から所定周波数帯域に属する成分を取り出すためのフィルタであり、その出力は増幅回路２６により増幅された上で検波回路２８及びＡＮＤゲート３２に供給される。検波回路２８は、全波整流することにより、瀘波及び増幅された受波信号Ｅ１  を直流検波信号に変換する。レベル比較回路３０は、直流検波信号の電圧値を所定の基準電圧と比較し、前者が後者を上回っている間ハイレベルとなる受波検出ゲート信号Ｇ１  を出力する。ここに、受波信号Ｅ１  は、通常、送波用駆動信号Ｐ１  の漏れ及び路面からのエコーを含んでいるから（図３（ｂ））、受波検出ゲート信号Ｇ１  は少なくとも路面からのエコーの受波期間はハイレベルとなる（図３（ｃ））。従って、ＡＮＤゲート３２によって受波信号Ｅ１  と受波検出ゲート信号Ｇ１  の論理積を求めることにより、受波信号Ｅ１  中のエコーを取り出すことができる。
【００１８】
ＡＮＤゲート３２は、取り出したエコーを周波数計数回路３４に供給し、周波数計数回路３４はその周波数ｆ１  を計数する。例えば、内蔵する位相ロックループ回路にてＡＮＤゲート３２の出力に位相追従し、位相ロック時点での電圧制御型発振器の制御電圧をサンプルホールドし、当該発振器の発振周波数を一定期間直接計数することにより、周波数ｆ１  を検出する。ＣＰＵ１４は、送波用駆動信号Ｐ１  による超音波送波開始から受波検出ゲート信号Ｇ１  が立ち上がるまでの間、内蔵するクロック発生器にて発生させた高速クロックを計数することにより、送受波器ＴＲ１による超音波信号の送波からエコーの受波までの時間（信号伝搬時間）Ｔ１  を検出する。
【００１９】
信号処理回路１２は信号処理回路１０とほぼ同じ構成を有している。但し、信号処理回路１２は検波回路２８及びレベル比較回路３０を備えていない。これらに代え、信号処理回路１２は、ＣＰＵ１４によって与えられる受波検出ゲート信号Ｇ２  （図３（ｅ））と送受波器ＴＲ２により得られる受波信号Ｅ２  （図３（ｄ）；路面がドライアスファルトである場合）との論理積をＡＮＤゲート３２により求め、求めた論理積（すなわち検出したエコー）の周波数ｆ２  を周波数計数回路３４により計数している。ＣＰＵ１４は、得られた周波数ｆ２  の精度を更に高めるべく、計数値を複数回に亘って累積し（例えば加重平均し）、ばらつきを例えば１／Ｎ１／２  倍に低減している。
【００２０】
このように受波検出ゲート信号Ｇ２  をＣＰＵ１４から与えることができるのは、専ら、送受波器ＴＲ１を設けていることによる。図２の位置関係から明らかなように、送受波器ＴＲ１に係る信号伝搬時間をＴ１  と表すこととした場合、送受波器ＴＲ２に係る信号伝搬時間Ｔ２  は次の式
【数１】
Ｔ２  ＝Ｔ１  ／ｓｉｎθ                                        …（１）
によって与えられる。θがπ／４であればＴ２  ＝１．４１４×Ｔ１  になる。ＣＰＵ１４は、前述の計数動作により求めた信号伝搬時間Ｔ１  を式（１）に代入することにより信号伝搬時間Ｔ２  を推定し、さらに、送波用駆動信号Ｐ１  による超音波送波開始からこの信号伝搬時間Ｔ２  の推定値が経過した時点で所定時間立ち上がる受波検出ゲート信号Ｇ２  を発生させる。
【００２１】
このような推定及びゲート生成動作並びにその結果を用いたエコー検出により、本実施例によれば、例えば路面が冠水している場合にであっても正確な計測動作が可能になる。すなわち、図３（ｆ）に示されるように送受波器ＴＲ２に係る受波信号Ｅ３  中のエコーが極めて低いレベルとなっている状態であっても、その到来時刻を推定し受波検出ゲート信号Ｇ２  にて当該エコーを検出できるから、このエコーに基づき計測される量、例えば車速等を、受波信号Ｅ３  のＳ／Ｎの低下にもかかわらず正確に計測できる。
【００２２】
なお、図３（ｄ）及び（ｆ）に示されている受波信号Ｅ２  又はＥ３  中の“送信用駆動信号のもれ”は、図３（ｂ）に示されている受波信号Ｅ１  の“送信用駆動信号のもれ”より長い時間に亘っている。これは、送受波器ＴＲ２を駆動するために送波用駆動信号Ｐ１  を用いるのではなく、実際にはよりパルス幅の長い信号を用いるからである。送受波器ＴＲ２に関しパルス幅が長いのは、主に、両送受波器の路面照射点の凹凸の相違を考慮した結果である。また、図３では送受波器ＴＲ１及びＴＲ２双方に関し同時点で送波を実行しているが、同時点である必要はなく、むしろ送受波動作の相互干渉を防ぐためには意図的にずらすのがよい。但し、その場合にも、Ｔ１  に基づきＴ２  を求める必要上、両送波動作は同期している必要がある。送受波動作の相互干渉を防ぐ他の方法としては、送波周波数を異なる周波数とする方法もある。また、送受波器ＴＲ１とＴＲ２の高さは異なる高さでもよい。これらの変形により、本願明細書の各所に現れる式に変形が必要になるが、本願の開示内容に基づきそのような変形を施すことは、当業者にとっては容易であろう。
【００２３】
ＣＰＵ１４は、このようにして得られた情報を利用して、各種の計測演算を実行する。例えば、
【数２】
ｆｄ１＝ｆ１  −ｆ０                                              …（２）
の演算を実行することにより受波信号Ｅ１  の周波数のドプラ偏移分（ドプラ周波数）ｆｄ１を検出し、また、
【数３】
ｆｄ２＝ｆ２  −ｆ０                                              …（３）
の演算を実行することにより受波信号Ｅ２  又はＥ３  のドプラ周波数ｆｄ２を検出する。ＣＰＵ１４は、ドプラ周波数ｆｄ２を車速に換算して出力し、あるいは次のような原理による補正を施した上で出力する。
【００２４】
まず、図２に示される位置関係からみて、ドプラ周波数ｆｄ１に関しては
【数４】
ｆｄ１＝２・ｆ０  ・ｕ／Ｃ                                      …（４）
の関係が、ドプラ周波数ｆｄ２に関しては
【数５】
ｆｄ２＝２・ｆ０  ・（ｖ・ｃｏｓθ＋ｕ・ｓｉｎθ）／Ｃ          …（５）
の関係が、それぞれ成立している。但し、Ｃは音速であり、
【数６】
Ｃ＝３３１．６＋０．６１・Ｔｅｍｐ                              …（６）
の式により求めることができる。ｖは車速の路面平行方向成分であり、ｕは路面垂直方向成分である。式（４）を変形した式
【数７】
ｕ＝ｆｄ１・Ｃ／２・ｆ０                                        …（７）
を式（５）に代入すると
【数８】
ｆｄ２＝２・ｆ０  ・ｖ・ｃｏｓθ／Ｃ＋ｆｄ１・ｓｉｎθ            …（８）
となるから、この式（８）をｖについて変形することにより
【数９】
ｖ＝Ｃ・（ｆｄ２−ｆｄ１・ｓｉｎθ）／（２・ｆ０  ・ｃｏｓθ）    …（９）
という式が得られる。この式（９）により得られる車速は、振動により生じた成分ｕが補償された車速ｖであるから、補償前の値に比べ正確になる。
【００２５】
ＣＰＵ１４は、また、車高Ｈやその変化を検出し、その結果を出力する。まず、車高Ｈに関しては、
【数１０】
Ｈ＝Ｔ１  ・Ｃ／２                                          …（１０）
の式に基づき求めることができる。また、車両の上下振動の周波数は高々２Ｈｚであるから、送信繰返し周期Ｔ０  を例えば１０ｍｓｅｃとすると、図４に示されるように、車高Ｈに関するデータから上下振動の振幅Ａ及び周期ｔ０  を求めることができる。このようにして求めた振幅Ａや周期ｔ０  （又はその逆数である周波数）をサスペンション制御装置に供給することにより、車両の上下振動をより安定化することができる。また、ドプラ周波数ｆｄ１又は路面垂直方向車速成分ｕを積分しその振幅や周期を検出することによっても、同様の情報を得ることができる。
【００２６】
図５には、本発明の第２実施例に係る装置、特にその信号処理回路１２の要部構成が示されている。この実施例においては、信号処理回路１２にも検波回路２８及びレベル比較回路３０が設けられており、これらにより生成される受波ゲート信号Ｇ２  ´がＯＲゲート３６を介しＡＮＤゲート３２に与えられている。このように受波ゲート信号Ｇ２  と受波ゲート信号Ｇ２  ´の論理和をゲートとして用いることにより、ドライアスファルト路面等では送受波器ＴＲ２自身の受波信号を用いて受波ゲートを設定することが可能になる。すなわち、受波ゲート信号Ｇ２  を発生させる動作に何等かの不調乃至異常が発生した場合でも車速等の計測がその影響を受けにくくなり、また、路面状況次第で送受波器ＴＲ１に係る回路の動作を休止させ消費電力を低減するといった扱いも可能になる。なお、この実施例において信号処理回路１２の出力に基づきＣＰＵ１４が車高Ｈを求める際に使用する式は、
【数１１】
Ｈ＝Ｔ２  ・Ｃ・ｓｉｎθ／２                                …（１１）
となる。
【００２７】
図６には、本発明の第３実施例に係る装置の構成、特に送受波器ＴＲのビーム指向性が示されている。この実施例では、第１又は第２実施例における送受波器ＴＲ１及びＴＲ２に代え単一の送受波器ＴＲが用いられている。この送受波器ＴＲはデュアルビーム送受波器であり、その２本のビームのうち１本は第１又は第２実施例における送受波器ＴＲ１相当の、他の１本はＴＲ２相当の、指向性を有している。このような構成を採用することにより、装置構成を集積化・簡素化できる。
【００２８】
なお、本発明における送受波器（又はそのビーム）の配設方向は、車両進行方向に限定されるものではない。図７には、送受波器ＴＲ１及びＴＲ２を第１の方向（例えば車両進行方向）に沿って配設し、送受波器ＴＲ１´及びＴＲ３を第２の方向（例えば車両左右方向）に沿って配設した第４実施例が示されている。この実施例では、送受波器ＴＲ１及びＴＲ２は図８に示されるように、送受波器ＴＲ１´及びＴＲ３は図９に示されるようにそれぞれ配設されている。図中、θｘ  及びθｙ  （０＜θｘ  ＜π／２，０＜θｙ  ＜π／２）はそれぞれ送受波器ＴＲ１及びＴＲ１´のビームの放射傾度である。また、図示を省略しているが、送受波器ＴＲ１及びＴＲ１´に関しては信号処理回路１０に相当する電気回路が、送受波器ＴＲ２及びＴＲ３に関しては信号処理回路１２に相当する電気回路が、それぞれ設けられており、ＣＰＵ１４は第１及び第２方向双方に関し前述の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ１４は次の式
【数１２】
ｖｘ  ＝Ｃ・（ｆｄ２−ｆｄ１・ｓｉｎθｘ  ）／（２・ｆ０  ・ｃｏｓθｘ  ）…（１２）
により第１方向の車速ｖｘ  を求め、また、次の式
【数１３】
ｖｙ  ＝Ｃ・（ｆｄ３−ｆｄ１´・ｓｉｎθｙ  ）／（２・ｆ０  ・ｃｏｓθｙ  ）…（１３）
により第２方向の車速ｖｙ  を求める。この実施例によれば、従って、複数の方向に関し車速等の情報を得ることができる。なお、第１及び第２方向はいずれも路面に対し非垂直でなければならない。また、ｆｄ１´はＴＲ１´に係るドプラ周波数である。
【００２９】
図１０には、本発明の第５実施例における送受波器の配置が示されている。この実施例においては、第４実施例における送受波器ＴＲ１とＴＲ１´が単一の送受波器ＴＲ１によって置き換えられている。ＣＰＵ１４は、次の式
【数１４】
ｖｘ  ＝Ｃ・（ｆｄ２−ｆｄ１・ｓｉｎθｘ  ）／（２・ｆ０  ・ｃｏｓθｘ  ）…（１４）
により第１方向の車速ｖｘ  を求め、また、次の式
【数１５】
ｖｙ  ＝Ｃ・（ｆｄ３−ｆｄ１・ｓｉｎθｙ  ）／（２・ｆ０  ・ｃｏｓθｙ  ）…（１５）
により第２方向の車速ｖｙ  を求める。このような共用化により、装置構成の経済性が高まる他、送受波器相互の特性ばらつきに起因した計測誤差や、車両計測点のちらばりによる計測誤差が小さくなる。さらに、図１１に示されるように、信号処理回路は１０、１２及び３８（１２と同様の構成）で足りるから、第４実施例に比べ電気回路部分の構成も簡素になる。
【００３０】
図１２は、本発明の第６実施例における送受波器ＴＲのビーム指向性が示されている。この実施例は、第５実施例における各送受波器を単一のマルチビーム送受波器ＴＲにて置換した構成である。このような構成においては、第２実施例と第５実施例を組み合わせた効果が得られる。
【００３１】
なお、以上の説明では超音波による計測を例としたが、本発明は他の種類の搬送波による計測にも適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の構成によれば、路面に対し垂直に送信信号（第１送信信号）を送波する送受波器を追加し、この送受波器の受波出力たる第１反射波を利用して散乱反射波たる第２反射波の受波タイミングを推定するようにしたため、推定した受波タイミングを含む期間に受波された成分を第２反射波として取り出し計測の用に供することが可能になる。すなわち、第２反射波の到来時刻が予め判明しているから、散乱反射波のレベルが低下していても、目的たる第２反射波を正確かつ確実に検出できる。このようにして、本構成によれば、路面の冠水等、鏡面反射条件の成立如何によらず、正確な計測が可能になる。
【００３３】
また、本発明の第２の構成によれば、第１及び第２送信信号の送波及び第１及び第２反射波の受波を実行する送受波器を単一のデュアルビーム（より一般にはマルチビーム）送受波器にて実現するようにしたため、第１の構成と同様の作用が生じる他、装置構成の集積度が高まる。
【００３４】
本発明の第１の構成によれば、さらに、第１及び第２送受波器を少なくとも２組設け、そのうち１組は路面に対し非垂直な第１直線上に、他の１組は路面に対し非垂直でかつ第１直線と交叉する第２直線上に、それぞれ配設するようにしたため、複数の方向（例えば走行方向と左右方向）に関し計測を実行可能になる。特に、第１直線上の第１送受波器と第２直線上の第１送受波器を単一の送受波器にて実現した場合、送受波器及びこれに関連する電気回路の個数が少なくて済み、経済的な装置となる。
【００３５】
また、本発明の第１の構成によれば、第１及び第２送受波器を同一路上高に（例えばいずれも車両の底部に）配設するようにしたため、第２反射波の受波タイミングを推定する際、第１及び第２送受波器の位置関係を事実上考慮する必要がなくなり、装置の処理負担を軽減できる。
【００３６】
さらに、本発明のいずれの構成によっても、多岐に亘る量を第２反射波に基づき正確に計測することが可能である。例えば、車両の速度は第２送信信号及び第２反射波の周波数に基づき検出できる。更に、第１送信信号及び第１反射波の周波数に基づき路面垂直方向車速成分（車両振動成分）を検出しておけば、第２送信信号及び第２反射波の周波数と併用することにより、路面平行方向車速成分（車両振動成分が除去された真の車速）を検出できる。また、第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間に基づき、あるいは第２反射波の信号対雑音比が所定値を上回る場合における第２送信信号の送波から第２反射波の受波までの時間及び第２送信信号の放射傾度に基づき、車両の高さを検出することができる。路面垂直方向車速成分を積分することにより車両の高さの変化量が得られるから、当該積分の結果を時系列的に監視することにより車両の高さの変動周期又は変動振幅を検出できる。加えて、車両の高さを時系列的に監視することによっても、車両の高さの変動周期又は変動振幅を検出できる。第２反射波のＳ／Ｎが所定値を下回る場合には、複数回の送受波により得られる複数個の第２反射波を累積すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この実施例における送受波器の位置及びビーム指向性を示す側面図である。
【図３】この実施例の動作内容を示すタイミングチャートであり、（ａ）は送波用駆動信号を、（ｂ）は送受波器ＴＲ１の受波信号を、（ｃ）は送受波器ＴＲ１用の受波検出ゲート信号を、（ｄ）は路面がドライアスファルトである場合の送受波器ＴＲ２の受波信号を、（ｅ）は送受波器ＴＲ２用の受波検出ゲート信号を、（ｆ）は路面が冠水している場合の送受波器ＴＲ２の受波信号を、それぞれ示す図である。
【図４】車高データに基づき車両の上下振動振幅及び周期を検出する原理を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施例に係る装置の要部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る装置における送受波器のビーム指向性を示す側面図である。
【図７】本発明の第４実施例に係る装置における送受波器配置及びビーム指向性を示す斜視図である。
【図８】この実施例における第１方向の送受波器配置及びビーム指向性を示す側面図である。
【図９】この実施例における第２方向の送受波器配置及びビーム指向性を示す側面図である。
【図１０】本発明の第５実施例に係る装置における送受波器配置及びビーム指向性を示す斜視図である。
【図１１】この実施例の装置構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第６実施例に係る装置における送受波器のビーム指向性を示す斜視図である。
【図１３】一従来例に係る装置における送受波器配置及びビーム指向性を示す側面図である。
【図１４】従来の問題点を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１０，１２，３８  信号処理回路、１４  中央演算処理回路（ＣＰＵ）、２８検波回路、３０  レベル比較回路、３２  ＡＮＤゲート、３４  周波数計数回路、３６  ＯＲゲート、Ｅ  １〜Ｅ３    受波信号、Ｇ１  ，Ｇ２  ，Ｇ２’  受波検出ゲート信号、Ｈ  車高、ｖ，ｖｘ  ，ｖｙ    車速の路面平行方向成分、ｕ  車速の路面垂直方向成分、θ，θｘ  ，θｙ    ビームの放射傾度、Ｔ１    送受波器ＴＲ１に係る受波タイミング、Ｔ２    送受波器ＴＲ２に係る受波タイミングの推定値、ＴＲ１〜ＴＲ３，ＴＲ１´，ＴＲ  送受波器。
【図１】
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【図２】
0003563827.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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