(57)【要約】      （修正有）【課題】装置が小さく安価になり、軸調整が簡単、高精度の計測ができる。【解決手段】車両に搭載され、波を送受信する送受信部１０１と、送受信部１０１から送信された一方向の波を複数の方向に分岐し、分岐した複数方向の波の地面からの反射波を前述の一方向の波に収束して送受信部１０１で受信させる送信波分岐部１０３と、受信した反射波に基づく信号を送受信部１０１から入手し、入手した信号を処理することにより車両の複数の挙動情報を演算し、挙動情報を出力する信号処理部１０４で構成される。【選択図】図１
2006337025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、波を送受信する送受信器と、
前記送受信器から送信された一方向の波を複数の方向に分岐し、分岐した複数方向の波の地面からの反射波を前記一方向の波に収束して前記送受信器で受信させる送信波分岐部と、
受信した反射波に基づく信号を前記送受信器から入手し、入手した信号を処理することにより車両の複数の挙動情報を演算し、当該挙動情報を出力する信号処理部と、を有する絶対速度計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の絶対速度計測装置であって、
前記送受信器は、受信した前記反射波に基づくドップラシフト情報を含むドップラ信号を前記信号処理部に出力する絶対速度計測装置。
【請求項３】
請求項２記載の絶対速度計測装置であって、
前記信号処理部は、前記ドップラ信号をフーリエ変換した結果に基づいて波の各送信方向成分の速度を算出する絶対速度計測装置。
【請求項４】
請求項３記載の絶対速度計測装置であって、
前記信号処理部は、フーリエ変換した結果に基づいた各送信方向成分と当該送信方向成分の速度を、信号の強さや信号の広がり幅で対応付ける絶対速度計測装置。
【請求項５】
請求項３記載の絶対速度計測装置であって、
前記信号処理部は、フーリエ変換した結果を周波数軸で移動平均し、移動平均した結果に基づいて送信方向成分の速度を算出する絶対速度計測装置。
【請求項６】
請求項１記載の絶対速度計測装置であって、
前記複数の挙動情報は、車両の前後方向速度，左右方向速度，速度の大きさ，移動方向，ピッチ角，ロール角を含む絶対速度計測装置。
【請求項７】
請求項１記載の絶対速度計測装置であって、
前記送受信器は、波を時分割で複数方向に切替える送信波切替え機能を有する絶対速度計測装置。
【請求項８】
請求項１記載の絶対速度計測装置であって、
前記送信波分岐部は、波の分岐方向によって、波の強さ又は広がり幅の少なくともいずれか一方が異なる絶対速度計測装置。
【請求項９】
請求項１記載の絶対速度計測装置であって、
前記送信波分岐部は、波を透過する部位と、波を透過しない部位で構成されている絶対速度計測装置。
【請求項１０】
請求項１記載の絶対速度計測装置であって、
前記送信波分岐部は、レンズによって構成されている絶対速度計測装置。
【請求項１１】
波を送受信し、車両の前方にアンテナ面を向けるように車両に固定された送受信器と、
前記アンテナ面の左右方向軸と前記アンテナ面に垂直な垂直軸とで定義される平面上において、前記送受信器から送信された波を、前記垂直軸に対して左右にそれぞれ所定の角度をなす複数の方向に分岐し、分岐した複数方向の波の地面からの反射波を前記一方向の波に収束して前記送受信器で受信させる送信波分岐部と、
受信した反射波に基づくドップラシフト情報を含むドップラ信号を前記送受信器から入手し、前記ドップラ信号をフーリエ変換した結果に基づいて求めた波の各送信方向成分から、車両の前後方向速度，左右方向速度，速度の大きさ、及び移動方向を演算する信号処理部と、を有する絶対速度計測装置。
【請求項１２】
波を送受信し、車両の進行方向にアンテナ面を向けるように車両に固定された送受信器と、
前記アンテナ面の上下方向軸と前記アンテナ面に垂直な垂直軸とで定義される平面上において、前記送受信器から送信された波を、前記垂直軸に対して上下にそれぞれ所定の角度をなす複数の方向に分岐し、分岐した複数方向の波の地面からの反射波を前記一方向の波に収束して前記送受信器で受信させる送信波分岐部と、
受信した反射波に基づくドップラシフト情報を含むドップラ信号を前記送受信器から入手し、前記ドップラ信号をフーリエ変換した結果に基づいて求めた波の各送信方向成分から、車両の前後方向速度及びピッチ角を演算する信号処理部と、を有する絶対速度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶対速度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのドップラセンサを用いて車両の移動方向と速度の大きさを計測する技術が知られている（例えば特許文献１）。この技術は、２つのドップラセンサを用いて、異なる２つの水平方向の車両走行面に対し電波を送受信する。２つのドップラセンサからそれぞれ出力されるドップラ信号に基づいて、電波放射方向の速度をそれぞれ算出する。これらの２方向の速度成分をベクトル合成することによって、車両の移動方向と速度の大きさを計測する。この技術では、２つのドップラセンサから同一周波数の電波を送信した場合のクロストークの影響を低減するために、送信波の偏波は互いに直交関係する。また、装置を小型化するために、２つのドップラセンサの発振器を共通化している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２００２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では２つの方向の速度を計測するためにドップラセンサを２つ用いている。測定しようとする方向ごとに一組の送信回路，受信回路を備えた構成であるため、装置が大きく高価になってしまうという課題がある。なお、この従来技術では２つのドップラセンサの発信器を共通化しているが、当該部分のみを共通化しても装置のサイズ縮小，コスト低減への寄与は充分でない。
【０００５】
また上記従来技術では、２つのドップラセンサのそれぞれの出力を用いて信号処理を行うため、それぞれの出力を同期させないと計測誤差が大きくなってしまうが、２つのドップラセンサの放射方向の軸調整をそれぞれ行う必要があるため、適切な軸調整が煩雑かつ困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
送受信器から送信された一方向の波を複数の方向に分岐し、分岐した複数方向の波の地面からの反射波を当該一方向の波に収束して受信し、受信した反射波に基づき車両の複数の挙動情報を演算するように構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一組の送信機能と受信機能で、車両の前後方向速度，左右方向速度，速度の大きさ，移動方向，ピッチ角，ロール角のうち複数の情報を得ることができ、複数の送受信器を用いる場合と比べて、絶対速度計測装置を小さく安価にすることができる。従って、車体への取付け場所についての制約が緩和される、または、軸調整作業は１組の送受信器だけ行えば良いので、軸調整作業を容易に行うことが出来る、或いは、複数方向のドップラ信号を同時に取得するため、高精度に車両の挙動を計測することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態をなす絶対速度計測装置の構成図を示す。ここでは絶対速度計測装置と呼称するが、絶対車速センサ，対地車速センサ，対地速度センサ，車両挙動検出装置等と呼称される場合もある。
【０００９】
図１の絶対速度計測装置１は、送受信部１０１，送信波分岐部１０３、及び信号処理部１０４から構成される。送受信部１０１は、１方向の波（光，電磁波，音など、波の性質を持つもの）を送信し（１０２）、送信した波は送信波分岐部１０３で複数の方向（図面は２方向の例）に分岐され、路面に送信される（１０４ａ，１０４ｂ）。送信された波は地面で反射し、反射した反射波１０５ａ，１０５ｂは、送信波分岐部１０３を介して送受信部１０１で受信される。
【００１０】
送受信部１０１は、受信した反射波１０５ａ，１０５ｂに基づき、ドップラシフト情報を含むドップラ信号を生成し、信号処理部１０４に出力する。信号処理部１０４は、入力したドップラ信号に基づいて車両の複数の挙動情報を求め、出力する。
【００１１】
図２は、図１の絶対速度計測装置１の計測対象である車両の挙動情報の例を示す。図に示すように、車両の一点を原点とする直交座標系を想定し、車両の前後方向軸をｙ、車両の左右方向軸をｘ、車両の上下方向の軸をｚと定義する。
【００１２】
車両を上から見た図１（ａ）において、地面に平行な車両の前後方向成分ｙの速度を車両の前後方向速度Ｖｙとする。また地面に平行な車両の左右方向成分ｘの速度を左右方向速度Ｖｘとする。また前後方向速度Ｖｙと左右方向速度Ｖｘをベクトル合成した速度の大きさをＶとする。また前後方向速度Ｖｙと速度の大きさＶとの成す角度を移動方向θｚと定義する。車両を正面から見た図１（ｂ）において、車両の左右方向軸ｘと地面との成す角度をロール角θｙと定義する。車両を左側面から見た図１（ｃ）において、車両の前後方向軸ｙと地面との成す角度をピッチ角θｘと定義する。
【００１３】
図１の絶対速度計測装置１は、このように定義した車両の前後方向速度Ｖｙ，左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚ，ピッチ角θｘ，ロール角θｙのうち複数の車両挙動情報を求め、他の制御装置（例えばＡＣＣ(Adaptive Cruise Control) 装置やエンジン制御装置，変速機制御装置，ＡＢＳ(Anti-lock Brake System)装置，ＶＤＣ(VehicleDynamics Control) 装置等、当該情報に基づき車両の挙動を制御する装置や、当該情報を運転者に報知する装置を含む）に出力する。
【００１４】
図１の絶対速度計測装置１は、一つの送受信部１０１の送信信号を送信波分岐部１０３で複数の方向に分岐し、当該送信信号が地面に反射して戻ってきた反射信号を送信波分岐部１０３で集約する。従って、一つの送受信器で複数の車両挙動情報を測定することができ、装置の小型化，コスト減，部品点数の低減するという効果が得られる。
【００１５】
図３は、図１の送受信部１０１の構成図を示す。ここでは、送受信する波の一例として電磁波を用いる。
【００１６】
図３（ａ）は、送信アンテナ２０５と受信アンテナ２０６を独立して設けた実施例である。発振器２０１で生成された高周波信号は電力分配器２０２で分配され、分配された信号の一方は送信信号として利用され、他方は混合器２０３に入力される。送信信号は増幅器２０４で増幅された後、送信アンテナ２０５から送信される。送信された送信信号は路面に反射し、受信アンテナ２０６により受信される。この受信信号は低雑音増幅器２０７を介して混合器２０３に入力され、ドップラ信号が生成される。このドップラ信号には車両と路面との相対速度が反映されており、当該信号の周波数スペクトラムに基づいて車両の対地速度をはじめとする様々な車両挙動情報を取得することができる。
【００１７】
尚、十分な送信電力が得られる場合は増幅器２０４を省略しても良く、また十分な受信感度が得られる場合は低雑音増幅器２０７を省略しても良い。
【００１８】
図３（ｂ）は送信アンテナと受信アンテナの機能を兼ねた送受信兼用アンテナ２０８を用いた場合の他の実施例である。発信器２０１，電力分配器２０２，混合気２０３，増幅器２０４，低雑音増幅器２０７は図３（ａ）に示す例と同様である。この例では、送信信号をアイソレータ２０９を介して送受信アンテナ２０８から送信し、地面からの反射信号をアイソレータ２０９を用いて送信信号から分離して受信信号として取り出すことで、一つのアンテナ図３（ａ）と同様の計測が実現できる。よってアンテナの構成を簡略化することができる。
【００１９】
尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）の例では、送信信号と混合器２０３に入力する高周波信号に共通の発振器２０１を用いているが、別々の発振器を用いても良い。また、図３(ａ)及び図３（ｂ）の送受信部１０１を１チップの集積回路として実現したＭＭＩＣ
(Microwave Monolithic Integrated Circuit) で構成すると、実装にかかるコストを低減することができる。
【００２０】
図４は、図１の送信波分岐部１０３の構造を示す。ここでは２つの例を挙げるが、どちらの例を適用しても、図５以降で説明する作用効果が得られる。
【００２１】
図４（ａ）は、波を透過する部位 (波を透過する性質を持つ材料を用いても良く、または単なる空間や穴としても良い。図は穴４０１ａ,４０１ｂによって構成した場合を示す)と、波を透過しない部位（例えば金属を用いる）で、送信波分岐部１０３を構成した実施例である。放射状に拡散した送受信部１０１からの波１０２は、送信波分岐部１０３の波を透過しない部位に遮られる一方、穴４０１ａ，４０１ｂの方向の波１０４ａ，１０４ｂは送信波分岐部１０３の外側に出る。
【００２２】
ここでは送信波分岐部１０３に２つの穴を設けた例を示したが、３つ以上の穴を設けても良く、この場合は検知する波の数が増加することにより車両挙動情報の種類が増加し、装置の小型化，コスト低減，部品点数の低下といった効果が得られる。
【００２３】
図４（ｂ）は、送信波分岐部１０３として、波を透過する材質（例えば樹脂等）のレンズ４０３ａ，４０３ｂを用いた例である。レンズ４０３ａ，４０３ｂは、波を収束させるとともに、波の強さを増加させる機能を持つ。送受信部１０１から放射した波１０２は、放射状に広がり、送信波分岐部１０３のレンズ４０３ａ，４０３ｂに入射する。レンズ
４０３ａ，４０３ｂを通過した波は、レンズ部４０３ａ，４０３ｂにより進行方向が変化し、さらに収束して送信波分岐部１０３の外側に出る。
【００２４】
ここでは送信波分岐部１０３にレンズ４０３ａ，４０３ｂを設ける例を示したが、このレンズを３つ以上設けても良く、その場合は複数の方向に強い送信波を送信することが出来るという効果が得られ、また検知する波の数が増加することにより車両挙動情報の種類が増加することにより、装置の小型化，コスト低減，部品点数の低下といった効果が得られる。また、レンズ４０３ａ，４０３ｂは送信波の送信向きに対して凸型のレンズを用いているが、その種類は問わず、図のように送信波を複数の方向に分岐させるものであれば、本発明の範囲内である。また寸法としては、レンズ４０３ａ，４０３ｂそれぞれの横幅を３０mm、送受信部１０１と送信波分岐部１０３との距離を４０mm、送受信部１０１の送信波角度は６０度〜９０度のように設計することが可能である。また、レンズ４０３ａ,４０３ｂを透過した地面からの反射波は送受信部１０１の受信面で焦点を結ぶように構成することが好ましい。また、レンズ４０３ａ，４０３ｂは分離していても、一体型であっても良い。
【００２５】
図５は、図４（ａ）を用いた場合の絶対速度計測装置１の断面図を示す。
【００２６】
図５において、ドップラーセンサを構成するために必要な回路ブロックはＭＭＩＣ510で構成されており、さらにこれらのＭＭＩＣ５１０は送受信部１０１をなす高周波基板上に実装されている。電磁波を送信するための送信アンテナおよび反射信号を受信するための受信アンテナは、高周波基板上にアンテナ５２０として形成されている。このアンテナ５２０から放射された電磁波は、送信波分岐部１０３に放射され、穴４０１ａ，４０１ｂの方向の電磁波１０４ａ，１０４ｂのみが送信波分岐部１０３の外側に出る。電磁波104a，１０４ｂは地面で反射し、同じく穴４０１ａ，４０１ｂを通過して送受信部１０１で受信される。送受信部１０１は、受信した反射波に基づき、ドップラシフト情報を含むドップラ信号を生成し、信号処理部１０４に出力する。信号処理部１０４は、入力したドップラ信号に基づいて複数の車両の挙動情報を求め、コネクタ５３０を介して他の装置に出力する。ここで送信波分岐部１０３としてレンズを設けた場合には、送信波分岐部１０３として図４（ｂ）に示したものが適用される。
【００２７】
尚、ここでは信号処理部１０４と送受信部１０１を別基板で示したが、同一基板上に設けても良く、またその際に信号処理部１０４の機能をＭＭＩＣ５１０の中に盛り込んでも良い。
【００２８】
図６は、図１の送受信部１０１単体による放射角度と受信信号強度の関係を示す。
【００２９】
送受信部１０１から信号の強さが最大ｐｍａｘになる角度を基準角度ｏとして、横軸に基準角度ｏからの角度φ、縦軸に受信信号強度ｐを示す。受信信号強度ｐは、図に示すように、基準角度ｏに対してほぼ対称となる。ここで図４に示した送信波分岐部１０３からの送信波１０４ａ，１０４ｂの角度を、基準角度ｏに対して対称な角度φ１，φ２に設定することにより、それぞれの受信信号強度が等しくなる。または、互いに異なる受信信号強度になるように、送信波１０４ａ，１０４ｂの角度を図示の角度φ１，φ３の組み合わせとしても良い。或いは、送信波１０４ａ，１０４ｂの一方の角度を角度ｏとしても良いし、送信波１０４ａ，１０４ｂの角度を基準角度ｏに対して同じ角度領域にあるφ２と
φ３に設定しても良い。
【００３０】
図７は、図１の送信波分岐部１０３を用いた場合の放射角度と受信信号強度の関係の例を示す。
【００３１】
この例は、送信波分岐部１０３の穴４０１ａ，４０１ｂを、図示の左右方向軸ｘｓと平行かつアンテナ５２０(図５)のアンテナ面に垂直な軸ｙｓに対して対象に設けたものである。これにより、左右方向軸ｘｓと、アンテナ５２０(図５)のアンテナ面に垂直な軸ｙｓとで定義されるｘｓ−ｙｓ平面上において、軸ｙｓに対して所定の角度φｚ１，φｚ２をなす矢印７０１，７０２の複数方向に放射するように構成することが可能である。軸ｙｓを前記基準角度ｏとすると、図７(ｂ)で示されるように、他の角度の受信信号強度よりも、角度φｚ１及び角度φｚ２の受信信号強度が大きくなり、また角度φｚ１と角度φｚ２とで受信信号強度が等しくｐ１となる。
【００３２】
図７（ｃ）は、角度φｚ１及び角度φｚ２として、図６に示した角度φ１，φ３を適用した場合の放射角度と受信信号強度の関係を示している。図７（ｂ）の放射パターンと同様に、角度φｚ１及び角度φｚ２の受信信号強度は他の角度の受信信号強度よりも大きくなる一方、角度φｚ１と角度φｚ２とで受信信号強度が異なる。また、穴４０１ａ，401bの大きさまたは径を互いに異ならせる（レンズ４０３ａ，４０３ｂの場合は、レンズの大きさや厚さ等を互いに異ならせる）ことにより、角度φｚ１の有効受信波の範囲ｗ１を角度φｚ２の有効受信波の範囲ｗ２よりも大きくすることも可能である。
【００３３】
このような構成により、それぞれの方向から検出される車両挙動を示す情報（例えば相対速度）が近接または近似しているような場合でも、角度φｚ１のスペクトルと角度φz2のスペクトルの形状の差に着目し、各情報を選別することが可能となる。
【００３４】
図８は、図１の絶対速度計測装置１を車両９００に取り付け態様を示す。
【００３５】
図８（ａ）は車両を上から見た図であり、図８（ｂ）は車両を左側面から見た図である。ここで絶対速度計測装置１は、アンテナ面が車両の進行方向、すなわち前方または後方のいずれかに向かって設置される。車両前方に設置されても、後方に設置されても良い。図では車両の前方下側に取り付けられている。このように車輪の前方に配置することで、前輪がはね上げる泥，塵，水飛沫などの影響を低減し、汚損による計測精度の劣化を防ぐことができる。つまり電波や音波を送受信してドップラ信号により対地速度を計測する上で、送受信部が泥，塵，水飛沫に覆われると、送信信号，受信信号の強度が低下して計測精度が低下するので、それらの影響が少ない車両の前方に取り付けるものである。
【００３６】
また、図示しないが、絶対速度計測装置１は車両９００の前輪又は後輪の後側に取り付けてもよい。この場合は先述した汚損の対策は必要であるが、車輪が通過したあとの路面に対して電波等を送信することになるため、雨天，積雪などにより路面の反射条件が悪い場合にも受信信号の強度を確保することができる。
【００３７】
また絶対速度計測装置１の送信中心方向は、車両の前後方向成分ｙと平行で、送信中心方向と地面との成す角度が角度θｃｘとなるようにする。
【００３８】
ここで角度θｃｘを０°（ゼロ度）すなわち路面に平行に近づけると、送信信号と受信信号から得られるドップラ周波数が上昇する。このため信号処理部に要求される処理能力が増大し、信号処理部が高価になる。また、特にθｃｘ＝０°（ゼロ度）の場合は路面で反射した信号を受信することが出来なくなるので対地速度の計測が不可能になる。一方、角度θｃｘを９０°（路面に垂直）に近づけると、送信信号，受信信号から得られるドップラ信号の周波数は低下するので、信号処理部に要求される処理能力は低下する。しかしθｃｘ＝９０°とすると、車両９００と路面との相対速度に想到する成分（ｙ軸方向の成分）が検出されなくなる。そこで、送信信号，受信信号に対する影響と、信号処理部に要求される処理能力を考慮して角度θｃｘを設定する。なお一般的な乗用車では４５°付近が好適である。
【００３９】
なおこの例では２つに分けた放射方向が車両の進行方向の両側に広がるように絶対速度計測装置１を取り付けているが、この取り付け方は測定する物理量および測定する物理量の重要度によって変えることができる。すなわち、車両進行方向の速度（ｙ軸方向）の測定を主目的とし、左右方向の速度（ｘ軸方向）の測定が副次的な目的である場合は、２つに分けた送信波のうちの一方を車両の進行方向（ｙ軸方向）に向けることで、その方向の測定精度を相対的に向上することができる。
【００４０】
図９は、信号処理部１０４の処理フローチャートを示す。
【００４１】
まずＳ１０１で、送受信部１０１からのドップラ信号をサンプリングする。次にＳ102に進み、サンプリングしたドップラ信号を高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)処理し、周波数スペクトラムを得る。
【００４２】
図１０は、放射パターンが図７（ｃ）の場合の周波数スペクトラムを示す。
【００４３】
次にＳ１０３でＳ１０２の処理結果を周波数軸で移動平均する。
【００４４】
図１１は、図９のＳ１０３における移動平均を行う範囲を示す。
【００４５】
図１１に示すように周波数が高くなるに従い移動平均を開始する周波数ｆｓと終了する周波数ｆｅを大きくし、さらに周波数が高くなるほど終了する周波数ｆｅと開始する周波数ｆｓとの差を大きく設定する。
【００４６】
図１２は、図１０の周波数スペクトラムの移動平均を行った結果を示す。
【００４７】
図１０の周波数スペクトラムの移動平均を行った結果が図１２(ａ)である。次にＳ104に進み、信号が所定値ｓ１より大きく、凸になっている部分（ピーク値）が１番目に大きい値ｓ１１と２番目に大きい値ｓ１２の、それぞれの周波数ｆ１１，ｆ１２を検出する。所定値ｓ１より大きいピーク値を有する信号が１つしか無い場合は、検出した１つの信号の周波数を周波数ｆ１１と周波数ｆ１２にする。そして、周波数ｆ１１を送信方向φｚ２の周波数にし、周波数ｆ１２を送信方向φｚ１の周波数にする。次にＳ１０５に進み、送信方向φｚ１の周波数ｆ１２に基づいて送信方向φｚ１の速度ｖｒを式１で算出し、送信方向φｚ２の周波数ｆ２１に基づいて送信方向φｚ２の速度ｖｌを式２で算出する。
【００４８】
ｖｒ＝（ｃ・ｆ１２）／（２・ｆｃ）                                  （式１）
ｖｌ＝（ｃ・ｆ２１）／（２・ｆｃ）                                  （式２）
ｃ：光速
ｆｃ：送信周波数
次にＳ１０６に進み、前後方向の速度Ｖｙを送信方向φｚ１の速度ｖｒ及び送信方向
φｚ２の速度ｖｌに基づいて、式３で算出する。
【００４９】
Ｖｙ＝（ｖｒ・ＣＯＳ（ＡＲＣＴＡＮ（ＴＡＮφｚ１／ＣＯＳθｃｘ））＋
ｖｌ・ＣＯＳ（ＡＲＣＴＡＮ（ＴＡＮφｚ２／ＣＯＳθｃｘ）））／
ＣＯＳθｃｘ                                                （式３）
次にＳ１０７に進み、左右方向の速度Ｖｘを送信方向φｚ１の速度ｖｒ及び送信方向
φｚ２の速度ｖｌに基づいて、式４で算出する。
【００５０】
Ｖｘ＝（ｖｒ・ＳＩＮ（ＡＲＣＴＡＮ（ＴＡＮφｚ１／ＣＯＳθｃｘ））＋
ｖｌ・ＳＩＮ（ＡＲＣＴＡＮ（ＴＡＮφｚ２／ＣＯＳθｃｘ）））／
ＣＯＳθｃｘ                                                （式４）
次にＳ１０８に進み、速度の大きさＶを前後方向速度Ｖｙ及び左右方向速度Ｖｘに基づいて、式５で算出する。
【００５１】
Ｖ＝√（Ｖｙ・Ｖｙ＋Ｖｘ・Ｖｘ）                                    （式５）
次にＳ１０９に進み、移動方向θｚを前後方向速度Ｖｙ及び左右方向速度Ｖｘに基づいて、式６で算出する。
【００５２】
θｚ＝ＡＲＣＴＡＮ（Ｖｘ／Ｖｙ）                                    （式６）
また、Ｓ１０３で移動平均を行う範囲を設定する場合、図１１のマップの周波数ｆｓ，ｆｅの傾きθｓ，θｅを放射パターンの送信波の広がり幅ｗ１，ｗ２に基づいて設定しても良い。この場合、広がり幅が大きい場合は周波数ｆｅと周波数ｆｓの差が大きくなるように傾きを設定し、広がり幅が小さい場合は周波数ｆｅと周波数ｆｓの差が小さくなるように傾きを設定すると良い。
【００５３】
広がり幅ｗ１と広がり幅ｗ２の傾きで移動平均を行い、広がり幅ｗ１の傾きで移動平均を行うと図１０の周波数スペクトラムは図１２（ａ）のようになり、広がり幅ｗ２の傾きで移動平均を行うと図１０の周波数スペクトラムは図１２（ｂ）のようになる。そして、次のＳ１０４で、送信波の広がり幅が狭い、広がり幅ｗ２の傾きの移動平均結果（図１２（ｂ））から、信号が一番大きい値ｓ２１の周波数ｆ２１を検出する。その周波数ｆ２１を送信方向φｚ２の周波数にする。そして、広がり幅ｗ１の傾きの移動平均結果（図１２（ａ））から、２番目に大きい信号ｓ１２が所定値ｓ１より大きい場合はその信号ｓ１２の周波数ｆ１２を送信方向φｚ１の周波数にする。送信方向φｚ１の周波数が設定できなかった場合は、送信方向φｚ１の周波数を送信方向φｚ２の周波数と同じにする。
【００５４】
このように、図１の絶対速度計測装置１は、一つの送受信部１０１の送信信号を送信波分岐部１０３で複数の方向に分岐し、当該送信信号が地面に反射して戻ってきた反射信号を送信波分岐部１０３で集約し、送受信部１０１で受信する。受信した信号の周波数スペクトラムのピーク値を得ることにより、車両の前後方向速度Ｖｙ，左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚといった複数の車両挙動情報を得ることができる。
【００５５】
次に絶対速度計測装置１で前後方向速度Ｖｙ及びピッチ角θｘを計測する例を説明する。
【００５６】
図１３は、図１の送受信部１０１から送信する送信波の放射パターンの他の例を示す。
【００５７】
送信波は、図１３（ａ）に示すように、絶対速度計測装置１の送信面に垂直な軸ｙｓから、絶対速度計測装置１の左右方向軸ｘｓ回りに方向φｘ１，φｘ２に向けて放射する。すなわち、アンテナ面の上下方向軸ｚｓとアンテナ面に垂直な垂直軸ｙｓとで定義される平面上において、送受信器から送信された波を、垂直軸ｙｓに対して上下にそれぞれ所定の角度をなす複数の方向に分岐する。ここでは、方向φｘ１，φｘ２の中心方向（本例では軸ｙｓ）を送信中心方向とする。図１３（ｂ）は送信波の放射パターンの例である。横軸に左右方向軸ｘｓ回りの方向φｘをとり、縦軸に送信波の強さｐをとる。方向φｘ１及び方向φｘ２の送信波の強さは、そのほかの方向より強くする。また、方向φｘ１と方向φｘ２とで送信波の強さを同じｐ１する。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）の放射パターンと異なる例である。図１３（ｂ）の放射パターンと同様に方向φｘ１及び方向φｘ２の送信波の強さをそのほかの方向より強くするが、方向φｘ１と方向φｘ２とで送信波の強さを変える。また、方向φｘ１の送信波の広がり幅ｗ１と方向φｘ２の広がり幅ｗ２も変える。
【００５８】
図１４は、図１３の絶対速度計測装置１を車両に取り付けた例を示す。
【００５９】
図１４（ａ）は車両を上から見た図であり、図１４（ｂ）は車両を左から見た図である。絶対速度計測装置１は、アンテナ面が車両の進行方向、すなわち前方または後方のいずれかに向かって設置される。図では、車両の前方下側に取り付けている。この理由は図８で述べたとおりであり、車輪がはね上げる塵，泥，水飛沫などの影響を低減するためである。また絶対速度計測装置１の送信中心方向についても図８と同様であり、車両の前後方向成分ｙと平行で、送信中心方向と地面との成す角度が角度θｃｘとなるようにしている。角度θｃｘは図８で説明したとおり、０°（ゼロ度）より大きく９０°より小さな値の範囲で、送信信号，受信信号に対する影響と、信号処理部に要求される処理能力を考慮して設定する。
【００６０】
図１５は、信号処理部１０４のフローチャートを示す。
【００６１】
まず始めにＳ２０１で、送受信部１０１からのドップラ信号をサンプリングする。次にＳ２０２に進み、サンプリングしたドップラ信号を高速フーリエ変換(Fast Fourier 
Transform)処理し、周波数スペクトラムを得る。
【００６２】
図１６は、周波数スペクトラムを示す。
【００６３】
放射パターンが図１４（ｂ）の場合、図１６（ａ）に示すような周波数スペクトラムを得る。次にＳ２０３でＳ２０２の処理結果を周波数軸で移動平均する。移動平均を行う範囲は、図９のＳ１０３で移動平均を行う範囲を設定する場合と同様に設定する。移動平均を行うと図１６（ａ）の周波数スペクトラムは図１６（ｂ）のようになる。
【００６４】
次にＳ２０４に進み、信号が凸になっている部分で１番目に大きい値ｓ２と２番目に大きい値ｓ１を検出し、周波数が大きいほうを送信方向φｘ１の周波数ｆ１にする。そして、周波数が小さいほうを送信方向φｘ２の周波数ｆ２にする。
【００６５】
次にＳ２０５に進み、送信方向φｘ１の周波数ｆ１に基づいて送信方向φｘ１の速度
ｖｆを式７で算出し、送信方向φｘ２の周波数ｆ２に基づいて送信方向φｘ２の速度ｖｂを式８で算出する。
【００６６】
ｖｆ＝（ｃ・ｆ１）／（２・ｆｃ）                                    （式７）
ｖｂ＝（ｃ・ｆ２）／（２・ｆｃ）                                    （式８）
ｃ：光速
ｆｃ：送信周波数
次にＳ２０６に進み、前後方向の速度Ｖｙを送信方向φｘ１の速度ｖｆ及び送信方向
φｘ２の速度ｖｂに基づいて、式９で算出する。
【００６７】
Ｖｙ＝√（ｖｆ・ｖｆ＋ｖｂ・ｖｂ−２・ｖｆ・ｖｂ・ＣＯＳ(φｘ１＋φｘ２)）／
ＳＩＮ（φｘ１＋φｘ２）                                      （式９）
次にＳ２０７に進み、ピッチ角θｘを式１０で算出する。
【００６８】
θｘ＝ＡＲＣＣＯＳ（ｖｆ／Ｖｙ）−θｃｘ−φｘ１                    （式１０）
また、同様の原理で、絶対速度計測装置６０１の送信中心方向を地面と垂直にして車両に取り付けると、左右方向速度Ｖｘとロール角θｙを計測することが出来る。
【００６９】
また、同様の原理で、３方向の送信波を路面に送信して、ピッチ角θｘ及び前後方向速度Ｖｙ，左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚを計測しても良い。或いは、ロール角θｙ及び前後方向速度Ｖｙ，左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚを計測しても良い。
【００７０】
また、１つの送受信部１０１から４方向の送信波を送信して、ピッチ角θｘ及びロール角θｙ，前後方向速度Ｖｙ，左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚを計測しても良い。
【００７１】
或いは、２つの送受信部１０１を用いて、それぞれの送受信部１０１から２方向の送信波を送信して、ピッチ角θｘ及びロール角θｙ，前後方向速度Ｖｙ，左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚを計測しても良い。
【００７２】
図１７は、絶対速度計測装置１の他の例を示す。
【００７３】
絶対速度計測装置１は、送受信部１０１及び信号処理部１０４からなる。送受信部101は、波を地面に向けて２方向以上に送信（１７０２ａ，１７０２ｂ）し、送信した波の地面からの反射波１７０３ａ，１７０３ｂを受信する。波は電磁波或いは音波を用いる。反射波１７０３ａ，１７０３ｂを受信すると、反射波１７０３ａ，１７０３ｂに基づいてドップラ信号を出力する。信号処理部１０４は、送受信部１０１で出力するドップラ信号に基づいて車両の前後方向速度Ｖｙ又は左右方向速度Ｖｘ，速度の大きさＶ，移動方向θｚ，ピッチ角θｘ，ロール角θｙの内いずれが２つ以上を計算して出力する。
【００７４】
図１８は、波に電磁波を用いた場合の送受信部１０１の構成図を示す。
【００７５】
図１８（ａ）は、図３（ｂ）と同様の構成であるが、送受信兼用アンテナ１８０１ａ，１８０１ｂを備えている点が異なる。本実施例では、送受信兼用アンテナ１８０１ａ，
１８０１ｂからそれぞれ異なる方向に、同時に送信波を送信する。そして、反射波のドップラ信号に基づいて、信号処理部１０４で図２の信号処理部１０４と同様の処理を行う。
【００７６】
図１８（ｂ）も図３(ｂ)と同様の構成であるが、２つの送受信兼用アンテナ１８０１ａ，１８０１ｂとアイソレータ２０９との間に送信方向切替え器を備える点が異なる。この実施例では、送受信兼用アンテナ１８０１ａ，１８０１ｂがそれぞれ異なる方向に向けられており、送信信号を送信する送受信アンテナを時分割で切替えて送信する。
【００７７】
送信波の方向を切替えるには、信号処理部１０４からの切替え信号を送信方向切替え器１８０２で受け、切替え信号に基づいて選択した送受信兼用アンテナから送信波を送信する。そして、反射波のドップラ信号と切替え信号に基づいて、信号処理部１０４で反射波１７０３ａ，１７０３ｂのドップラ信号をそれぞれフーリエ変換処理して周波数スペクトラムを得る。それぞれの周波数スペクトラムを移動平均処理し、送信方向のピーク検出を行う。その後の処理は、図２の信号処理部１０４と同じである。
【００７８】
なお図１８の実施例は送受信兼用アンテナ１８０１ａ，１８０１ｂを用いているが、図３（ａ）のように、送信アンテナと受信アンテナがそれぞれ別にあっても良い。
【００７９】
図１９は、送信方向切替え器１８０２の例を示す。
【００８０】
送信方向切替え器１８０２は、電極１９０１と液晶１９０２を交互に積層した構成である。送受信兼用アンテナ１８０１から送信した波は、送信方向切替え器１８０２の液晶
１９０２を通過して絶対速度計測装置の外に出て行く。電極１９０１の電圧を変えると、液晶１９０２の分子配向が変わり、液晶１９０２を通過した送信波の向きが変わる。電極１９０１の電圧を制御して、時分割で送信波１７０２ａ，１７０２ｂの向きを切替え、さらにレンズ４０３ａ，４０３ｂのように送信波１７０２ａ，１７０２ｂを収束させる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態をなす絶対速度計測装置の構成図を示す。
【図２】図１の絶対速度計測装置１の計測対象である車両の挙動情報の例を示す。
【図３】図１の送受信部１０１の構成図を示す。
【図４】図１の送信波分岐部１０３の構造を示す。
【図５】図４（ａ）を用いた場合の絶対速度計測装置１の断面図を示す。
【図６】図１の送受信部１０１単体による放射角度と受信信号強度の関係を示す。
【図７】図１の送信波分岐部１０３を用いた場合の放射角度と受信信号強度の関係の例を示す。
【図８】図１の絶対速度計測装置１を車両９００に取り付け態様を示す。
【図９】信号処理部１０４の処理フローチャートを示す。
【図１０】放射パターンが図７（ｃ）の場合の周波数スペクトラムを示す。
【図１１】図９のＳ１０３における移動平均を行う範囲を示す。
【図１２】図１０の周波数スペクトラムの移動平均を行った結果を示す。
【図１３】図１の送受信部１０１から送信する送信波の放射パターン他の例を示す。
【図１４】図１３の絶対速度計測装置１を車両に取り付けた例を示す。
【図１５】図１３の例における信号処理部１０４のフローチャートを示す。
【図１６】図１３の例における周波数スペクトラムを示す。
【図１７】絶対速度計測装置１の他の例を示す。
【図１８】図１７の送受信部１０１の構成図を示す。
【図１９】図１８の送信方向切替え器１８０２の例を示す。
【符号の説明】
【００８２】
１…絶対速度計測装置、１０１…送受信部、１０３…送信波分岐部、１０４…信号処理部。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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