JP5004177B2 - Magnetic moving body speed detector - Google Patents
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Description
本発明は、磁性体製の移動体の速度を検出するための磁気式移動体速度検出装置に関する。 The present invention relates to a magnetic moving body speed detecting device for detecting the speed of a moving body made of a magnetic material.
移動体たとえば車両を検出する装置としては、特許文献1に示される超音波式或いはマイクロ波式移動体検出装置、特許文献2に示される画像処理式移動体検出装置、特許文献3に示されるループコイル式移動体検出装置、特許文献4および5に示される磁気式移動体検出装置の他、空気チューブ式の移動体検出装置等が提案されている。
As an apparatus for detecting a moving body such as a vehicle, an ultrasonic type or microwave type moving body detecting apparatus shown in Patent Document 1, an image processing type moving body detecting apparatus shown in
また、移動体の移動速度を検出する場合は、超音波或いはマイクロ波を放射し、ドップラ−効果を利用して反射波の位相のずれに基づいて移動体の速度を検出する移動体速度検出装置の他は、いずれも、上記のような移動体検出装置を、移動体の進行方向に沿った2箇所に配置し、その2箇所の検出時間差とその2箇所の間隔とに基づいて移動体の速度を算出する移動体速度検出装置が考えられる。このような移動体速度検出装置では、装置が大型且つ高価となるか、或いは少なくともセンサを所定距離を隔てて2箇所に正確に設置するなどの煩雑な設置作業を必要とする。
これに対し、特許文献5に示されるものと同様に、互いに直交する感度軸であるx軸およびy軸を有する1個の磁気センサを道路脇に水平に設置し、各感度軸ごとに検出される2軸方向の磁界から、車両から発生する被検出磁界の向きθを算出し、その被検出磁界の向きθの変化に基づいて車両の移動方向を判定する装置が提案されている。これによれば、磁気センサを一カ所に設けるだけで、車両の検出とその車両の移動方向を検出することができる。しかし、その被検出磁界の向きθの変化からは、車両の移動速度までは正確に検出できないという欠点があった。 On the other hand, similarly to the one shown in Patent Document 5 , one magnetic sensor having x and y axes that are mutually orthogonal sensitivity axes is installed horizontally beside the road, and is detected for each sensitivity axis. There has been proposed an apparatus for calculating a direction θ of a detected magnetic field generated from a vehicle from a biaxial magnetic field and determining a moving direction of the vehicle based on a change in the direction θ of the detected magnetic field. According to this, it is possible to detect the vehicle and the moving direction of the vehicle only by providing the magnetic sensor in one place. However, the change in the direction θ of the detected magnetic field has a drawback in that it cannot accurately detect the moving speed of the vehicle.
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、設置が容易で高い測定精度が得られる磁気式の移動体速度検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic moving body speed detection device that is easy to install and can obtain high measurement accuracy.
本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、一対の磁気センサにより互いに直交するX軸方向とY軸方向との各2方向の磁界の強さを所定時間を隔ててそれぞれ検出して得た各検出値を用いて、磁界中のストークスの定理を満足させる式を表現し、その式を変形すると、移動体の速度を上記各検出値からできるとともに、このようにして得た測定値からは、他の速度測定装置の測定値と遜色のない測定精度が得られることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。 As a result of various investigations on the background of the above circumstances, the present inventor has determined the strength of the magnetic field in each of the two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to each other by a pair of magnetic sensors at predetermined intervals. Using each detected value obtained by detection, an expression that satisfies the Stokes theorem in the magnetic field is expressed, and when the expression is modified, the speed of the moving object can be obtained from the above detected values and obtained in this way. From the measured values, we found that the measurement accuracy is comparable to the measured values of other speed measuring devices. The present invention has been made based on such findings.
前記目的を達成するための請求項1に係る発明の要旨とするところは、(a) X軸方向へ相対移動する磁性体製の移動体の速度を検出するための磁気式移動体速度検出装置であって、(b) 前記X軸方向に直交するY軸方向において一定距離を隔てて配置された、そのX軸方向の磁界の強さおよびY軸方向の磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサおよび第2磁気センサと、(c) その第1磁気センサおよび第2磁気センサにより第1時刻においてそれぞれ検出されたY軸方向磁界強さの平均値と、その第1磁気センサおよび第2磁気センサにより第2時刻においてそれぞれ検出されたY軸方向磁界強さの平均値との差であるY軸方向磁界時間的変化量dHyを算出するY軸方向磁界時間的変化量算出手段と、(d) 前記第1磁気センサにより第1時刻および第2時刻においてそれぞれ検出されたX軸方向磁界強さの平均値と、前記第2磁気センサにより第1時刻および第2時刻においてそれぞれ検出されたX軸方向磁界強さの平均値との差であるX軸方向磁界空間的差分値ΔHxを算出するX軸方向磁界空間的差分値算出手段と、(e) 予め記憶された関係から、前記Y軸方向磁界時間的変化量算出手段により算出されたY軸方向磁界時間的変化量dHyと前記X軸方向磁界空間的差分値算出手段により算出されたX軸方向磁界空間的差分値ΔHxの比の値に基づいて、前記移動体の速度vを算出する速度算出手段とを、含むことにある。 The gist of the invention according to claim 1 for achieving the above object is as follows: (a) a magnetic moving body speed detecting device for detecting the speed of a moving body made of a magnetic body relatively moving in the X-axis direction; And (b) detecting the intensity of the magnetic field in the X-axis direction and the intensity of the magnetic field in the Y-axis direction, which are arranged at a certain distance in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, respectively. 1 magnetic sensor and 2nd magnetic sensor, (c) The average value of the magnetic field strength of the Y-axis direction detected at the 1st time by the 1st magnetic sensor and the 2nd magnetic sensor, respectively, the 1st magnetic sensor and the 2nd magnetic sensor Y-axis direction magnetic field temporal change amount calculating means for calculating a Y-axis direction magnetic field temporal change amount dHy that is a difference from an average value of the Y-axis direction magnetic field strengths respectively detected at the second time by the two magnetic sensors; (d) First time by the first magnetic sensor. And the difference between the average value of the X-axis direction magnetic field strength detected at the second time and the average value of the X-axis direction magnetic field strength detected at the first time and the second time by the second magnetic sensor, respectively. X-axis direction magnetic field spatial difference value calculating means for calculating the X-axis direction magnetic field spatial difference value ΔHx, and (e) calculated by the Y-axis direction magnetic field temporal change amount calculating means from a previously stored relationship. Based on the ratio value of the Y axis direction magnetic field temporal variation dHy and the X axis direction magnetic field spatial difference value ΔHx calculated by the X axis direction magnetic field spatial difference value calculation means, the velocity v of the moving body is calculated. Speed calculation means for calculating.
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記第1時刻と第2時刻との時間差をdt、前記一定距離を2aとしたとき、前記予め記憶された関係は、v=( 2a/dt)(dHy/ΔHx)であることを特徴とする。
Further, in the invention according to
また、請求項3に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、前記関係は、第1時刻における第1磁気センサの相対位置から、第1時刻における第2磁気センサの相対位置、第2時刻における第2磁気センサの相対位置、第2時刻における第1磁気センサの相対位置を順に経て、その第1磁気センサの相対位置へ戻る周回経路における、磁界の強さの周回積分値が零となるというストークスの定理に基づいて予め設定されたものであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the relationship is from the relative position of the first magnetic sensor at the first time to the relative position of the second magnetic sensor at the first time, The circular integral value of the strength of the magnetic field is zero in the circular path passing through the relative position of the second magnetic sensor at the second time and the relative position of the first magnetic sensor at the second time in order. It is set in advance based on Stokes' theorem.
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか1の発明において、(a) 前記移動体は、走行路面上に予め設定された走行車線に沿って通過する車両であり、(b) 前記第1磁気センサ及び第2磁気センサは、前記走行路面の走行車線に隣接する場所において、前記走行車線に直角な方向に前記一定距離を隔てて位置固定に設けられたものであることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein: (a) the moving body is a vehicle that passes along a traveling lane set in advance on a traveling road surface; (b) The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are provided at fixed positions at a certain distance in a direction perpendicular to the traveling lane at a location adjacent to the traveling lane on the traveling road surface. It is characterized by that.
また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1の発明において、第1磁気センサ及び第2磁気センサは、X軸方向およびY軸方向に沿って配置された一対のアモルファス磁性金属線と、そのアモルファス磁性金属線にパルス電流を通電したときのそのアモルファス磁性金属線のインピーダンスを検出するためにそのアモルファス磁性金属線に巻回されたピックアップコイルとを、それぞれ備えたものであることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are a pair of amorphous elements arranged along the X-axis direction and the Y-axis direction. A magnetic metal wire and a pickup coil wound around the amorphous magnetic metal wire to detect the impedance of the amorphous magnetic metal wire when a pulse current is passed through the amorphous magnetic metal wire. It is characterized by being.
請求項1に係る発明の磁気式移動体速度検出装置によれば、速度算出手段により、予め記憶された関係から、Y軸方向磁界時間的変化量算出手段により算出されたY軸方向磁界時間的変化量dHyとX軸方向磁界空間的差分値算出手段により算出されたX軸方向磁界空間的差分値ΔHxの比の値に基づいて、移動体の速度vが算出されることから、そのX軸方向の磁界の強さおよびY軸方向の磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサおよび第2磁気センサを、移動体の進行方向に沿った1箇所においてY軸方向に一定距離を隔てて配置することにより移動体の速度vが測定されるので、設置が容易で高い測定精度が得られる磁気式の移動体速度検出装置が得られる。 According to the magnetic moving body speed detecting device of the invention of claim 1, the speed calculating means calculates the Y-axis direction magnetic field temporally calculated by the Y-axis direction magnetic field temporal change calculating means from the relationship stored in advance. Since the velocity v of the moving body is calculated based on the ratio value between the change amount dHy and the X-axis direction magnetic field spatial difference value ΔHx calculated by the X-axis direction magnetic field spatial difference value calculation means, the X-axis The first magnetic sensor and the second magnetic sensor that respectively detect the magnetic field strength in the direction and the magnetic field strength in the Y-axis direction are separated by a certain distance in the Y-axis direction at one location along the moving direction of the moving body. Since the velocity v of the moving body is measured by arranging, a magnetic moving body speed detecting device that is easy to install and can obtain high measurement accuracy can be obtained.
また、請求項2に係る発明の磁気式移動体速度検出装置によれば、前記第1時刻と第2時刻との時間差をdt、前記一定距離を2aとしたとき、前記予め記憶された関係は、v=( 2a/dt)(dHy/ΔHx)であることから、その関係から実際のY軸方向磁界時間的変化量dHy とX軸方向磁界空間的差分値ΔHx の比の値(dHy /ΔHx )に基づいて移動体の速度vが容易に得られる。
According to the magnetic mobile body speed detection device of the invention of
また、請求項3に係る発明の磁気式移動体速度検出装置によれば、前記関係は、第1時刻における第1磁気センサの相対位置から、第1時刻における第2磁気センサの相対位置、第2時刻における第2磁気センサの相対位置、第2時刻における第1磁気センサの相対位置を順に経て、元の第1時刻における第1磁気センサの相対位置へ戻る周回経路或いはその逆の周回経路における、磁界の強さの周回積分値が零となるというストークスの定理に基づいて予め設定されたものであることから、地磁気の変動によるオフセッチ値の変化、センサノイズ、ランダムノイズに対して影響を受け難く、測定された移動体の速度vの信頼性が得られる。 Further, according to the magnetic mobile body speed detection device of the invention of claim 3, the relationship is from the relative position of the first magnetic sensor at the first time to the relative position of the second magnetic sensor at the first time. In the circular path that returns to the relative position of the first magnetic sensor at the original first time through the relative position of the second magnetic sensor at the second time and the relative position of the first magnetic sensor at the second time in order. Because it is preset based on Stokes' theorem that the round-trip integral value of the magnetic field strength is zero, it is affected by changes in offset values due to geomagnetic fluctuations, sensor noise, and random noise. It is difficult to obtain the reliability of the measured velocity v of the moving body.
また、請求項4に係る発明の磁気式移動体速度検出装置によれば、前記移動体は、走行路面上に予め設定された走行車線に沿って通過する車両であり、前記第1磁気センサ及び第2磁気センサは、前記走行路面の走行車線に隣接する場所において、前記走行車線に直角な方向に前記一定距離を隔てて位置固定に設けられたものであることから、走行路面上を走行する車両の速度が得られる。 Further, according to the magnetic mobile body speed detection device of the invention according to claim 4, the mobile body is a vehicle that passes along a traveling lane preset on a traveling road surface, and the first magnetic sensor and Since the second magnetic sensor is provided at a fixed position in the direction perpendicular to the traveling lane at a certain distance in a location adjacent to the traveling lane on the traveling road surface, the second magnetic sensor travels on the traveling road surface. The speed of the vehicle is obtained.
また、請求項5に係る発明の磁気式移動体速度検出装置によれば、第1磁気センサ及び第2磁気センサは、X軸方向およびY軸方向に沿って配置された一対のアモルファス磁性金属線と、そのアモルファス磁性金属線にパルス電流を通電したときのそのアモルファス磁性金属線のインピーダンスを検出するためにそのアモルファス磁性金属線に巻回されたピックアップコイルとを、それぞれ備えたものであることから、磁界検出分解能が10−6程度の高い測定感度を備えているので、一層高い測定精度が得られる。 According to the magnetic moving body speed detection device of the invention according to claim 5, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are a pair of amorphous magnetic metal wires arranged along the X-axis direction and the Y-axis direction. And a pickup coil wound around the amorphous magnetic metal wire in order to detect the impedance of the amorphous magnetic metal wire when a pulse current is applied to the amorphous magnetic metal wire. Since the magnetic field detection resolution has a high measurement sensitivity of about 10 −6 , higher measurement accuracy can be obtained.
以下、本発明の一実施例を、概念的な図面を参照しつつ説明する。なお、各図は概念図であるから、細部の機械的構造や各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to conceptual drawings. In addition, since each figure is a conceptual diagram, the mechanical structure of a detail, the dimensional ratio of each part, etc. are not necessarily drawn correctly.
図1は、磁気式移動体速度検出装置の一例として、移動体である車両12の速度すなわち車速vを検出する車速検出装置10を説明する図である。図1に示されるように、走行路14上の走行車線に沿って走行する車両12の走行方向がX軸方向として設定され、その移動方向に直交する方向がY軸方向として設定されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle
上記車速検出装置10は、走行路14に隣接した路肩16において上記X軸方向に直交するY軸方向において一定距離2aを隔てて配置された第1磁気センサ20および第2磁気センサ22と、それら第1磁気センサ20および第2磁気センサ22から出力された信号を予め記憶されたプログラムに従って演算処理することにより車両12の速度vを算出する演算制御装置24と、その演算制御装置24により算出された車両12の速度v等を表示出力する表示出力装置26とを備えている。図1において、破線に示される第1磁気センサ20’および第2磁気センサ22’は、所定時間dt後の車両12に対する第1磁気センサ20および第2磁気センサ22の相対位置を示している。
The vehicle
上記第1磁気センサ20は、X軸方向の磁界の強さHX1およびY軸方向の磁界の強さHY1をそれぞれ検出する。第2磁気センサ22も、X軸方向の磁界の強さHX2およびY軸方向の磁界の強さHY2をそれぞれ検出する。上記演算制御装置24は、A/D変換器28、CPU30、ROM32、RAM34、表示出力制御回路36を備える所謂マイクロコンピュータであって、CPU30はRAM34の一時記憶機能を利用しつつROM32に予め記憶されたプログラムに従って入力信号を演算処理することにより、車両12の速度v等を演算し、その車両12の速度v等を表示出力装置26へ表示させ、或いはその車両12の速度v等を表す信号を他の機器へ出力させる。
The first
上記第1磁気センサ20および第2磁気センサ22は同様に構成されているので、第1磁気センサ20に代表させ、図2を用いて説明する。図2において、第1磁気センサ20は、X軸方向に配置されたアモルファス磁性金属線40aとそのアモルファス磁性金属線40aにパルス電流を通電したときのそのアモルファス磁性金属線40aのインピーダンスを検出するためにそのアモルファス磁性金属線40aに巻回されたピックアップコイル40bとを備えるX軸方向検知素子40と、Y軸方向に配置されたアモルファス磁性金属線42aとそのアモルファス磁性金属線42aにパルス電流を通電したときのそのアモルファス磁性金属線42aのインピーダンスを検出するためにそのアモルファス磁性金属線42aに巻回されたピックアップコイル42bとを備えるY軸方向検知素子42と、発振器44から出力されるクロック信号に基づいて上記アモルファス磁性金属線40aおよびアモルファス磁性金属線42aに交互にパルス電流を出力するタイミング制御回路46と、それらアモルファス磁性金属線40aおよびアモルファス磁性金属線42aにパルス電流が付与されたときにそれらに巻回されているピックアップコイル40bおよびピックアップコイル42bに誘起される電圧信号をそれぞれ保持するサンプルホールド回路48、出力切換信号に従ってそのサンプルホールド回路48から交互に出力される前記電圧信号の一方または他方と基準電圧発生器50からの基準電圧とを交互に比較し、検知したX軸方向の磁界の強さHX1を示す信号と検知したY軸方向の磁界の強さHY1を示す信号とを交互に出力する差動増幅器52とを備えている。上記アモルファス磁性金属線40a、42aは、たとえば、520℃−2秒のアニールを施したFeCoSiBアモルファス金属ワイヤから構成される。
Since the first
上記第1磁気センサ20は、アモルファス磁性金属線40aおよび42aにパルス電流を通電したときのインピーダンスが外部磁界に応じて大きく変化する現象である磁気インピーダンス効果( MI効果: Magneto-Impedance Effect)と、そのアモルファス磁性金属線40aおよび42aに巻回されたピックアップコイル40bおよび42bには外部磁界の強さに比例する誘起電圧が発生するという現象とを利用したものであり、10kHz或いは100kHz程度の高い周波数特性と、10−6G(ガウス)程度の比較的高い磁界検出分解能とを備えている。車両12の主原料は鋼板、鋼管、鍛造材、鋳鉄などの磁性材料であり、車両12は磁荷を帯びている。このような車両12の通行により、たとえば図3に示すように、X方向の磁界( 磁場) HXの変化およびY方向の磁界HYの変化が発生する。第1磁気センサ20および第2磁気センサ22はこのような磁界HXおよびHYの変化を検知する。
The first
図4は、前記演算制御装置24の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図4において、車両認識手段60は、たとえば第1磁気センサ20により検出されたX軸方向の磁界の強さHX1とY軸方向の磁界の強さHY1とから磁場ベクトルHV=√( HX1 2+HY1 2) を算出し、その磁場ベクトルHVが予め設定された車両判定値すなわち計測開始判定値HV 1と計測終了判定値HV 2との間にあることに基づいて車両12の通過中であると判定し認識する。図5は、上記磁場ベクトルHVの時間的変化を示す図であり、たとえば、上記計測開始判定値HV 1はその磁場ベクトルHVの時間的変化の最大値HV maxの15%程度の値、上記計測終了判定値HV 2はその磁場ベクトルHVの時間的変化の最大値HV maxの50%程度の値にそれぞれ設定される。
FIG. 4 is a functional block diagram for explaining a main part of the control function of the arithmetic and
記憶手段62は、上記車両認識手段60によって車両の通過中が認識される間に、第1磁気センサ20により検出されたX軸方向の磁界の強さHX1およびY軸方向の磁界の強さHY1と、第2磁気センサ22により検出されたX軸方向の磁界の強さHX2およびY軸方向の磁界の強さHY2とを、所定の1または複数のサンプリング周期を隔てた第1時刻tおよび第2時刻t+dtにおける少なくとも2回のサンプリング値を逐次記憶する。また、記憶手段62は、上記車両認識手段60によって認識された車両の認識数すなわち車両台数等も記憶する。
The storage means 62 stores the magnetic field strength H X1 in the X-axis direction and the magnetic field strength in the Y-axis direction detected by the first
X軸方向磁界空間的差分値算出手段64は、第1時刻tにおける第2磁気センサ22の相対位置から第2時刻t+dtにおける第2磁気センサ22’の相対位置までの間の積分区間vdtにおける線積分値vdt[ HX2] を算出する。この線積分値vdt[ HX2] は、上記記憶手段62に記憶された第1時刻のX軸方向の磁界の強さHX2(t) および第2時刻のX軸方向の磁界の強さHX2(t+dt)を用いて、それら第1時刻tのX軸方向の磁界の強さHX2(t) および第2時刻t+dtのX軸方向の磁界の強さHX2(t+dt)の平均値( HX2(t+dt)+HX2(t))/2に積分区間vdtを乗算することにより、少ないサンプリングデータを用いて簡単に算出することができる。また、同様に、X軸方向磁界空間的差分値算出手段64は、第1磁気センサ20’の相対位置から第1磁気センサ20の相対位置までの間の積分区間vdtにおける線積分値vdt[ HX1] を算出する。この線積分値vdt[ HX1] は、上記記憶手段62に記憶された第2時刻のX軸方向の磁界の強さHX1(t+dt)および第1時刻tのX軸方向の磁界の強さHX1(t) を用いて、それら第1時刻tのX軸方向の磁界の強さHX1(t) および第2時刻t+dtのX軸方向の磁界の強さHX1(t+dt)の平均値( HX1(t+dt)+HX1(t))/2に積分区間vdtを乗算することにより、少ないサンプリングデータを用いて簡単に算出することができる。そして、X軸方向磁界空間的差分値算出手段64は、それら線積分値vdt[ HX2] およびvdt[ HX1] の差分であるX方向磁界空間的差分値ΔHX ( =vdt[ HX1] −vdt[ HX2])を算出する。
The X-axis direction magnetic field spatial difference value calculation means 64 is a line in the integration interval vdt from the relative position of the second
Y軸方向磁界時間的変化量算出手段66は、第1時刻tにおける第1磁気センサ20の位置から第1時刻tでの第2磁気センサ22の位置までの間の積分区間2aにおける線積分値2aHY(t) を算出する。この線積分値2aHY(t) は、上記記憶手段62に記憶された第1時刻tのY軸方向の磁界の強さHY1(t) およびHY2(t) を用いて、それら第1時刻tのY軸方向の磁界の強さHY1(t) およびHY2(t) の平均値( HY1(t) +HY2(t))/2に積分区間2aを乗算することにより、少ないサンプリングデータを用いて簡単に算出することができる。また、同様に、Y軸方向磁界時間的変化量算出手段66は、第2時刻t+dtにおける第2磁気センサ22’の位置から第1磁気センサ20’の位置までの間の積分区間2aにおける線積分値2aHY(t+dt)を算出する。この線積分値2aHY(t+dt)は、上記記憶手段62に記憶された第2時刻t+dtのY軸方向の磁界の強さHY1(t+dt)およびHY2(t+dt)を用いて、それら第2時刻t+dtのY軸方向の磁界の強さHY1(t+dt)およびHY2(t+dt)の平均値( HY1(t+dt)+HY2(t+dt)) /2に積分区間2aを乗算することにより、少ないサンプリングデータを用いて簡単に算出することができる。そして、Y軸方向磁界時間的変化量算出手段66は、それら線積分値2aHY(t) および2aHY(t+dt)の差分である、単位時間dt当たりのY軸方向磁界の時間的変化量dHY( =HY(t) −HY(t+dt)) を算出する。
The Y-axis direction magnetic field temporal variation calculation means 66 calculates the line integral value in the
速度算出手段68は、予め記憶された関係式( 1) から、Y軸方向磁界時間的変化量算出手段66により算出されたY軸方向磁界時間的変化量dHy と、X軸方向磁界空間的差分値算出手段64により算出されたX軸方向磁界空間的差分値ΔHXの比の値( dHy/ΔHX)に基づいて、車両12の速度v(km/h)を算出する。そして、表示出力制御手段70は、速度算出手段68により算出された車両12の速度v、記憶手段62により記憶された車両の認識数すなわち車両台数等を表示出力装置26に画像表示させ、或いは、それら車両12の速度vおよび車両台数を表す信号を出力する。
The speed calculation means 68 calculates the Y-axis direction magnetic field temporal change amount dHy calculated by the Y-axis direction magnetic field temporal change amount calculation means 66 from the relational expression (1) stored in advance, and the X-axis direction magnetic field spatial difference. Based on the ratio value (dH y / ΔH X ) of the X-axis direction magnetic field spatial difference value ΔH X calculated by the value calculation means 64, the speed v (km / h) of the
v=( 2a/dt)(dHY/ΔHX) ・・・( 1) v = (2a / dt) (dH Y / ΔH X ) (1)
この式( 1) は、磁界中の周回成分値は周回方向に拘わらず零となるという所謂ストークスの定理を用いて導き出されるものである。すなわち、図1において、第1時刻tの第1磁気センサ20の相対位置A、第1時刻tの第2磁気センサ22の相対位置B、第2時刻t+dtの第2磁気センサ22の相対位置C、第2時刻の第1磁気センサ20の相対位置D、元の第1時刻tの第1磁気センサ20の相対位置Aへ戻る磁界の周回積分を考えると、区間A−Bにおける磁界の線積分値は2aHY(t) 、区間B−Cにおける磁界の線積分値はv・dt[ HX1] 、区間C−Dにおける磁界の線成分値は−2aHY(t+dt)、区間D−Aにおける磁界の線積分値は−vdt[ HX2] となる。上記ストークスの定理によりそれらの和は零であるから( 2)式となる。これを車速vを示す式に変形すると( 3)となる。そして、ΔHX=[ HX2−HX1] と置き、dHY=HY(t) −HY(t+dt)と置くと、( 1)式となる。( 1)式において、2aは第1磁気センサ20と第2磁気センサ22との間の距離(m)、dtはサンプリング時間(sec)であって、いずれも既知の定数であるので、上記Y軸方向磁界時間的変化量dHyとX軸方向磁界空間的差分値ΔHXとが算出され、その比の値( dHy/ΔHX)が算出されると、それに基づいて車速vが算出される。
This equation (1) is derived by using the so-called Stokes theorem that the revolving component value in the magnetic field becomes zero regardless of the revolving direction. That is, in FIG. 1, the relative position A of the first
2aHY(t) +vdt[ HX1] −2 aHY(t+dt)−vdt[ HX2] =0
・・・( 2)
v=( 2a/dt)[ HY(t) −HY(t+dt)] /( HX2−HX1)
・・・( 3)
2aH Y (t) + vdt [H X1 ] −2 aH Y (t + dt) −vdt [H X2 ] = 0
(2)
v = (2a / dt) [ H Y (t) -H Y (t + dt)] / (H X2 -H X1)
(3)
図6は、演算制御装置24の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図6において、車両認識手段60に対応するステップ( 以下、ステップを省略する) S1では、たとえば第1磁気センサ20により検出されたX軸方向の磁界の強さHX1とY軸方向の磁界の強さHY1とから磁場ベクトルHV=√( HX1 2+HY1 2)が算出され、その磁場ベクトルHVが予め設定された計測開始判定値HV 1と計測終了判定値HV 2との間にあることに基づいて車両12の通過中であるか否かが判断される。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a main part of the control operation of the
このS1の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、S2において、第1磁気センサ20および第2磁気センサ22により第1時刻tにおけるX軸方向の磁界の強さHX1(t) およびHX2(t) が検出されるとともに、S3において、第1磁気センサ20および第2磁気センサ22により第1時刻tにおけるY軸方向の磁界の強さHY1(t) およびHY2(t) が測定される。そして、記憶手段62に対応するS4において、第1時刻tにおけるX軸方向の磁界の強さHX1(t) およびHX2(t) と、第1時刻tにおけるY軸方向の磁界の強さHY1(t) およびHY2(t) とが記憶される。
If the determination in S1 is negative, this routine is terminated. If the determination is affirmative, in S2, the first
次いで、S5において、上記第1時刻tにおけるサンプリングから予め設定されたサンプリング周期dtが経過した後の第2時刻t+dtにおけるサンプリングが完了したか否かが判断される。当初はこの判断が否定されるので、第2時刻t+dtとなるとS2乃至4が再び実行される。すなわち、S2において、第1磁気センサ20および第2磁気センサ22により第2時刻t+dtにおけるX軸方向の磁界の強さHX1(t+dt)およびHX2(t+dt)が検出されるとともに、S3において、第1磁気センサ20および第2磁気センサ22により第2時刻t+dtにおけるY軸方向の磁界の強さHY1(t+dt)およびHY2(t+dt)が測定される。そして、記憶手段62に対応するS4において、第2時刻t+dtにおけるX軸方向の磁界の強さHX1(t+dt)およびHX2(t+dt)と、第2時刻t+dtにおけるY軸方向の磁界の強さHY1(t+dt)およびHY2(t+dt)とが記憶される。
Next, in S5, it is determined whether or not the sampling at the second time t + dt after the sampling period dt set in advance from the sampling at the first time t is completed. Since this determination is initially denied, S2 to S4 are executed again at the second time t + dt. That is, in S2, the first
次に、X軸方向磁界空間的差分値算出手段64に対応するS6では、第1時刻tにおける第2磁気センサ22の相対位置から第2時刻t+dtにおける第2磁気センサ22’の相対位置までの間の積分区間vdtにおける線積分値vdt[ HX2] が、上記記憶された第1時刻のX軸方向の磁界の強さHX2(t) および第2時刻のX軸方向の磁界の強さHX2(t+dt)を用いて、それら第1時刻tのX軸方向の磁界の強さHX2(t) および第2時刻t+dtのX軸方向の磁界の強さHX2(t+dt)の平均値[HX2]av=( HX2(t+dt)+HX2(t))/2に積分区間vdtが乗算されることにより、算出される。また、第1磁気センサ20’の相対位置から第1磁気センサ20の相対位置までの間の積分区間vdtにおける線積分値vdt[ HX1] が、上記記憶された第2時刻のX軸方向の磁界の強さHX1(t+dt)および第1時刻tのX軸方向の磁界の強さHX1(t) を用いて、それら第1時刻tのX軸方向の磁界の強さHX1(t) および第2時刻t+dtのX軸方向の磁界の強さHX1(t+dt)の平均値[HX1]av=( HX1(t+dt)+HX1(t))/2に積分区間vdtが乗算されることにより、算出することができる。そして、それら線積分値vdt[ HX2] およびvdt[ HX1] の差分が求められることにより、X方向磁界空間的差分値ΔHX( =vdt[ HX1] −vdt[ HX2])が算出される。
Next, in S6 corresponding to the X-axis direction magnetic field spatial difference value calculation means 64, from the relative position of the second
続くY軸方向磁界時間的変化量算出手段66に対応するS7では、第1時刻tにおける第1磁気センサ20の位置から第1時刻tでの第2磁気センサ22の位置までの間の積分区間2aにおける線積分値2aHY(t) が、上記記憶された第1時刻tのY軸方向の磁界の強さHY1(t) およびHY2(t) を用いて、それら第1時刻tのY軸方向の磁界の強さHY1(t) およびHY2(t) の平均値( HY1(t) +HY2(t))/2に積分区間2aが乗算されることにより、算出される。また、同様に、第2時刻t+dtにおける第2磁気センサ22’の位置から第1磁気センサ20’の位置までの間の積分区間2aにおける線積分値2aHY(t+dt)が、上記記憶された第2時刻t+dtのY軸方向の磁界の強さHY1(t+dt)およびHY2(t+dt)を用いて、それら第2時刻t+dtのY軸方向の磁界の強さHY1(t+dt)およびHY2(t+dt)の平均値( HY1(t+dt)+HY2(t+dt)) /2に積分区間2aが乗算されることにより、算出される。そして、それら線積分値2aHY(t) および2aHY(t+dt)の差分が求められることにより、単位時間dt当たりのY軸方向磁界の時間的変化量dHY( =HY(t) −HY(t+dt)) が算出される。
In S7 corresponding to the subsequent Y-axis direction magnetic field temporal variation calculation means 66, the integration interval from the position of the first
次いで、速度算出手段68に対応するS8では、予め記憶された関係式( 1) から、S7において算出されたY軸方向磁界時間的変化量dHyとS6において算出されたX軸方向磁界空間的差分値ΔHXとに基づいて、具体的にはそれらY軸方向磁界時間的変化量dHy とX軸方向磁界空間的差分値ΔHXとの比の値( dHy/ΔHX)に基づいて、車両12の速度v(km/h)が算出される。そして、表示出力制御手段70に対応するS9は、S8により算出された車両12の速度v、記憶手段62により記憶された車両の認識数すなわち車両台数等が表示出力装置26に画像表示され、或いは、それら車両12の速度vおよび車両台数を表す信号が出力される。
Next, in S8 corresponding to the velocity calculating means 68, the Y-axis direction magnetic field temporal variation dHy calculated in S7 and the X-axis direction magnetic field spatial difference calculated in S6 from the relational expression (1) stored in advance. Based on the value ΔH X , specifically, based on the ratio value (dHy / ΔH X ) between the Y-axis direction magnetic field temporal variation dHy and the X-axis direction magnetic field spatial difference value ΔH X , the
次に、以下に示す条件で本発明者が行ったシュミレーションの結果を説明する。本シュミレーションでは、図7に示すように、車両を長さ2Lが4m、幅Lが2mの平坦な板と設定し、車両の前半に正磁化、後半に負磁化を有する磁化平行モデルCPと、車両のセンサ側半分に正磁化、反対側に負磁化を有する磁化垂直モデルCVとを設定し、車両の進行方向をX軸方向に、幅方向をY方向に設定し、磁気センサ1と磁気センサ2との間隔2aを0.3mと設定し、その磁気センサ1からX軸方向の距離Jが0.6mだけ離隔した磁気センサ3を設定し、車両から磁気センサと磁気センサとの中間までの距離を1.8mと設定し、磁気センサm(m=1、2、3) の検知磁場をHmと設定し、車速vが40km/hと設定した。また、本シュミレーションでは、磁気センサ1における車両の検知磁場ベクトルの大きさHV1は6mGと設定した。
Next, the result of the simulation performed by the present inventors under the following conditions will be described. In this simulation, as shown in FIG. 7, the vehicle is set as a flat plate having a
図8は、上記シュミレーションにおいて磁化平行モデルCPに関する磁界変化を算出するために用いた式 (4) および (5) を説明する図である。X軸方向に一様な磁極を仮定し、磁極密度をσ、磁極までの距離をdとすると、Y軸方向の磁界HY(x) は次式となる。X軸方向の磁界HX(x) は次式となる。 FIG. 8 is a diagram for explaining equations (4) and (5) used for calculating the magnetic field change related to the magnetization parallel model CP in the simulation. Assuming a uniform magnetic pole in the X-axis direction, assuming that the magnetic pole density is σ and the distance to the magnetic pole is d, the magnetic field H Y (x) in the Y-axis direction is as follows. The magnetic field H X (x) in the X-axis direction is as follows.
HY(x) =(σ/2πμ0)[ tan−1(x2-x)/d−tan−1(x1-x)/d]
HX(x) =(−σ/2πμ0)ln( |√d2+(x-x2)2||( √d2+(x-x2)2|
/|d2|
H Y (x) = (σ / 2πμ 0 ) [tan −1 (x 2 −x) / d−tan −1 (x 1 −x) / d]
H X (x) = (− σ / 2πμ 0 ) ln (| √d 2 + (xx 2 ) 2 || (√d 2 + (xx 2 ) 2 |
/ | D 2 |
ここで、余弦定理により、図8の角度θ1およびθ2はそれぞれ次式で導かれる。これらの式と上式とから、磁化平行モデルCPによるX軸方向の磁界HX(x) およびY軸方向の磁界HY(x) は、次式 (4) および (5) となる。
θ1=cos−1(r0 2+r1 2+L2)/2r0r1
θ2=cos−1(r0 2+r2 2+L2)/2r0r2
Here, according to the cosine theorem, the angles θ 1 and θ 2 in FIG. From these equations and the above equation, the magnetic field H X (x) in the X- axis direction and the magnetic field H Y (x) in the Y-axis direction by the magnetization parallel model CP are expressed by the following equations (4) and (5).
θ 1 = cos −1 (r 0 2 + r 1 2 + L 2 ) / 2r 0 r 1
θ 2 = cos −1 (r 0 2 + r 2 2 + L 2 ) / 2r 0 r 2
図9は、上記シュミレーションにおいて磁化垂直モデルCVに関する磁界変化を算出するために用いた式 (6) および (7) を説明する図である。磁化分布の幅はLとして上記磁化平行モデルCPの場合の半分とし、磁極密度σ’はσの2倍とし、Y軸方向に一様な磁極を仮定する他は、上記と同様にY軸方向の磁界HY(x) およびX軸方向の磁界HX(x) を求め、さらに、余弦定理による図9の角度θ1’およびθ2’はそれぞれ次式とから、X軸方向の磁界HX(x) は次式 (4) となり、Y軸方向の磁界HY(x) は次式 (5) となる。 FIG. 9 is a diagram for explaining the equations (6) and (7) used for calculating the magnetic field change related to the magnetization perpendicular model CV in the simulation. The width of the magnetization distribution is L, which is half that of the magnetization parallel model CP, the magnetic pole density σ ′ is twice that of σ, and a uniform magnetic pole is assumed in the Y-axis direction. the magnetic field H determined the Y (x) and the X-axis direction of the magnetic field H X (x), further from the respective angle theta 1 'and theta 2' is shown in FIG. 9 by the cosine theorem equation, the magnetic field in the X-axis direction H X (x) is expressed by the following equation (4), and the magnetic field H Y (x) in the Y-axis direction is expressed by the following equation (5).
HX=(−σ/2πμ0)ln( |r1||r2|/|r0|2)・・・ (4)
HY=(σ/2πμ0)[ θ2−θ1] ・・・ (5)
HX=(σ’/2πμ0)[ θ2’−θ1’] ・・・ (6)
HY=(−σ’/2πμ0)ln( |r1’||r2’|/|r0’|2)・・・ (7)
H X = (− σ / 2πμ 0 ) ln (| r 1 || r 2 | / | r 0 | 2 ) (4)
H Y = (σ / 2πμ 0 ) [θ 2 −θ 1 ] (5)
H X = (σ ′ / 2πμ 0 ) [θ 2 '−θ 1 '] (6)
H Y = (− σ ′ / 2πμ 0 ) ln (| r 1 ′ || r 2 ′ | / | r 0 ′ | 2 ) (7)
図10は上記磁化平行モデルCPの式 (4) および (5) を用いて磁気センサ1の検知磁場を演算した結果を示し、図11は実際の第1磁気センサ20を用いて一般道にて車両の通過時の検知磁場を示している。両者を比較すると、ほぼ同一の波形であると考えられるので、本シュミレーションモデルの妥当性が認められる。
FIG. 10 shows the result of calculating the detected magnetic field of the magnetic sensor 1 using the equations (4) and (5) of the magnetization parallel model CP, and FIG. 11 shows the actual road using the actual first
一般に、第1磁気センサ20や第2磁気センサ22により検知される磁界の強さに対しては地磁気の変動などからオフセット値が0.4mG程度変動する。このため、初期設定のオフセット値と実際のオフセット値との間にずれが生じた場合の速度算出に対する影響を調べた。このオフセット値とは、検知波形の基線の零値からのずれ値である。すなわち、オフセット値の初期設定値に比較して磁気センサ1の現在のオフセット値が−0.4〜 0.4mGの範囲で変動した場合の速度算出値の変化を( 1)式を用いてシュミレーションするとともに、磁化平行モデルCPおよび磁化垂直モデルCVについて位相差分法を用いて得られた速度算出値のシュミレーション結果と対比して、検討を行った。この位相差分法では、図7に示すように、X軸方向において所定距離A( たとえば0.6m)離隔して配置された磁気センサ1および磁気センサ3においてそれぞれ検出された磁界の変化を示す波形間の位相差D(msec)とその所定距離とに基づいて車速v( =A/D)が算出される。図12は、磁気センサ1により検出されたX軸方向の磁界強度HX1と磁気センサ3により検出されたX軸方向の磁界強度HX3との位相差DXを示している。図13は、磁気センサ1により検出されたY軸方向の磁界強度HY1と磁気センサ3により検出されたY軸方向の磁界強度HY3との位相差DYを示している。
In general, with respect to the strength of the magnetic field detected by the first
図14は、オフセット値が−0.4〜 0.4mGの範囲で変動した場合の速度算出値を示している。◇印はストークスの定理から導かれた( 1)式から求められた車速値であるのに対し、□印は磁化平行モデルCPについて (4) および (5) 式から求められた車速値であり、△印は磁化垂直モデルCVについて (6) および (7) 式から求められた車速値である。図14から明らかなように、ストークスの定理から導かれた( 1)式を用いて求められた車速値は、地磁気の変動などによるオフセット値の変動の影響を受けない。◇印に示されるストークスの定理から導かれた( 1)式から求められた車速値vは、磁気センサ1および磁気センサ2のX軸方向の出力差ΔHXと微小時間dt間に発生するY軸方向の出力差dHYとの比の値( dHY/ΔHX)から算出されることから、長時間でオフセット変動があって初期設定値との間にずれが発生しても車両認識中にオフセット変動がなければ、速度算出に影響がでないと考えられる。
FIG. 14 shows the speed calculation value when the offset value fluctuates in the range of −0.4 to 0.4 mG. ◇ indicates the vehicle speed value obtained from Equation (1) derived from Stokes' theorem, while □ indicates the vehicle speed value obtained from Equations (4) and (5) for the magnetization parallel model CP. And Δ are vehicle speed values obtained from the equations (6) and (7) for the perpendicular magnetization model CV. As is clear from FIG. 14, the vehicle speed value obtained using the equation (1) derived from the Stokes theorem is not affected by the fluctuation of the offset value due to the fluctuation of geomagnetism. The vehicle speed value v obtained from the equation (1) derived from the Stokes theorem indicated by ◇ is the Y generated between the output difference ΔH X in the X-axis direction of the magnetic sensor 1 and the
次に、測定場所のノイズの影響を考察する。一般に、車両の通過がなくても0.15mG程度の正負のセンサノイズが発生する。このノイズとして磁気センサ1のX軸方向およびY軸方向に対して振幅0.2mGの正弦波ノイズを与え、その正弦波ノイズの周波数を10〜100Hzまで変化させたときの、前記各方法による速度値の誤差をシュミレーションした。図15 はその結果を示している。ストークスの定理から導かれた( 1)式から求められた車速値を示す◇印は、正弦波ノイズの周波数の変化に拘わらず、殆ど影響されていない。しかし、磁化平行モデルCPについて (4) および (5) 式から求められた車速値を示す□印、および、磁化垂直モデルCVについて (6) および (7) 式から求められた車速値を示す△印は、正弦波ノイズの周波数の変化によって大きく影響され、□印では10%程度の影響を受け、△印では最大25%程度の影響を受けている。 Next, the influence of noise at the measurement location will be considered. In general, positive and negative sensor noises of about 0.15 mG are generated even when no vehicle passes. As this noise, a sine wave noise having an amplitude of 0.2 mG is given to the X-axis direction and the Y-axis direction of the magnetic sensor 1, and the speed according to each method when the frequency of the sine wave noise is changed from 10 to 100 Hz. The error of the value was simulated. FIG. 15 shows the result. The symbol ◇ indicating the vehicle speed value obtained from the equation (1) derived from Stokes' theorem is hardly influenced regardless of the change in the frequency of the sine wave noise. However, for the magnetization parallel model CP, □ indicating the vehicle speed value obtained from the equations (4) and (5), and for the magnetization perpendicular model CV, Δ representing the vehicle speed value obtained from the equations (6) and (7). The mark is greatly influenced by a change in the frequency of the sine wave noise. The square mark is affected by about 10%, and the triangle mark is influenced by a maximum of about 25%.
さらに、ランダムノイズの影響について考察する。一般的な磁場測定において、測定精度を維持するために、ランダムノイズからも影響を受け難い性能を備える必要がある。このため、仮想的にすべての磁気センサのX軸方向およびY軸方向にたとえば図16に示すようなそれぞれ別の種類のランダムノイズを与え、疑似乱数を変化させて200回のシュミレーションを行い、上記各方法により算出された車速値の誤差率( %)を比較した。図17は、上記各方法により算出された車速値の誤差率の分布を示している。図17において、ストークスの定理から導かれた( 1)式から求められた車速値の誤差率分布を示す◇印は、零値を中心とする±5%程度の誤差率の範囲内の正規分布となっている。これに対し、磁化平行モデルCPについて (4) および (5) 式から求められた車速値の誤差率分布を示す□印は、正規分布とはならず±10%程度の誤差率の範囲内の分布となり、また、磁化垂直モデルCVについて (6) および (7) 式から求められた車速値の誤差率分布を示す△印も、正規分布とはならず±20%程度の誤差率の範囲内の分布となる。 Furthermore, the influence of random noise is considered. In general magnetic field measurement, in order to maintain measurement accuracy, it is necessary to have performance that is hardly affected by random noise. Therefore, virtually different types of random noise as shown in FIG. 16, for example, are given in the X-axis direction and Y-axis direction of all magnetic sensors, pseudo-random numbers are changed, and simulation is performed 200 times. The error rate (%) of the vehicle speed value calculated by each method was compared. FIG. 17 shows a distribution of error rates of vehicle speed values calculated by the above methods. In FIG. 17, the ◇ mark indicating the error rate distribution of the vehicle speed value obtained from the equation (1) derived from Stokes's theorem is a normal distribution within an error rate range of about ± 5% centered on the zero value. It has become. On the other hand, the □ mark indicating the error rate distribution of the vehicle speed value obtained from the equations (4) and (5) for the magnetization parallel model CP is not a normal distribution but within an error rate range of about ± 10%. In addition, the Δ mark indicating the error rate distribution of the vehicle speed value obtained from the equations (6) and (7) for the perpendicular magnetization model CV is not a normal distribution but within an error rate range of about ± 20%. Distribution.
位相差法は時間差を出すためにオフセット値の1点を使用している微分的な算出方法であり、ノイズの影響をうけやすい。また、磁化平行モデルCPに比較して、磁化垂直モデルCVの波形の方がオフセット値付近の磁場の変化率が小さいので、ノイズの影響が大きくなっていると考えられる。これに対し、ストークスの定理から導かれた( 1)式から求められた車速値では、速度算出の際にノイズ分はdHY、ΔHXに発生するが、空間的な差分をとっているためΔHXのノイズ分は打ち消されると考えられる。 The phase difference method is a differential calculation method that uses one point of the offset value to obtain a time difference, and is easily affected by noise. In addition, compared with the magnetization parallel model CP, the magnetization perpendicular model CV has a smaller change rate of the magnetic field in the vicinity of the offset value, and thus the influence of noise is considered to be larger. On the other hand, in the vehicle speed value obtained from the equation (1) derived from Stokes' theorem, noise is generated in dH Y and ΔH X when calculating the speed, but a spatial difference is taken. It is considered that the noise component of ΔH X is canceled out.
さらに、本発明者は、同一車種の自動車を用いて、本実施例の車速検出装置10を用いた測定とスピードガンを用いた測定とを行った。この実験では、Y軸方向に0.3mの相互間隔の第1磁気センサ20および第2磁気センサ22を1.1mの高さに設置し、1/4秒程度の1サンプリング周期当たり1.4〜2.6mの範囲で自動車の速度を変化させ、50km/h以上のデータはサンプリング周期を1/2として計測した。図18はその結果を示している。これによれば、算出速度は3%程度の誤差率という高精度が得られ、波形のばらつきもR2値が99%と小さいものであった。
Furthermore, this inventor performed the measurement using the vehicle
上述のように、本実施例の車速検出装置10によれば、速度算出手段68により、たとえば式( 1)に示す予め記憶された関係から、Y軸方向磁界時間的変化量算出手段66により算出されたY軸方向磁界時間的変化量dHy とX軸方向磁界空間的差分値算出手段64により算出されたX軸方向磁界空間的差分値ΔHx の比の値に基づいて、車両( 移動体) 12の速度vが算出されることから、そのX軸方向の磁界の強さおよびY軸方向の磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサ20および第2磁気センサ22を、車両12の進行方向に沿った1箇所においてY軸方向に一定距離2aを隔てて配置することにより車両12の速度vが測定されるので、設置が容易で高い測定精度が得られる。
As described above, according to the vehicle
また、本実施例の車速検出装置10によれば、第1時刻tと第2時刻t+dtとの時間差をdt、前記一定距離を2aとしたとき、前記予め記憶された関係は、v=( 2a/dt)(dHy/ΔHx)となることから、その関係から実際のY軸方向磁界時間的変化量dHy とX軸方向磁界空間的差分値ΔHxの比の値(dHy /ΔHx )に基づいて車両12の速度vが容易に得られる。
Further, according to the vehicle
また、本実施例の車速検出装置10によれば、前記式( 1)に示す関係は、第1時刻tにおける第1磁気センサ20の相対位置から、第1時刻tにおける第2磁気センサ22の相対位置、第2時刻t+dtにおける第2磁気センサ22の相対位置、第2時刻t+dtにおける第1磁気センサ20の相対位置を順に経て、第1時刻tにおける第1磁気センサ20の相対位置へ戻る周回経路或いはその逆の周回経路における、磁界の強さの周回積分値が零となるというストークスの定理に基づいて予め設定されたものであることから、地磁気の変動によるオフセッチ値の変化、センサノイズ、ランダムノイズに対して影響を受け難く、測定された移動体の速度vの信頼性が得られる。
Further, according to the vehicle
また、本実施例の車速検出装置10によれば、移動体として、走行路14の路面上に予め設定された走行車線に沿って通過する車両12が用いられており、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ22は、走行路14の走行車線に隣接する場所である路肩16において、走行車線に直角な方向に一定距離2aを隔てて位置固定に設けられたものであることから、走行路14の路面上を走行する車両12の速度が計測される。
Further, according to the vehicle
また、本実施例の車速検出装置10によれば、第1磁気センサ20及び第2磁気センサ22は、X軸方向およびY軸方向に沿って配置された一対のアモルファス磁性金属線40aおよび42aと、それらアモルファス磁性金属線40aおよび42aにパルス電流を通電したときのそれらアモルファス磁性金属線40aおよび42aのインピーダンスをそれぞれ検出するためにそれらアモルファス磁性金属線40aおよび42aに巻回されたピックアップコイル40bおよび42bとを、それぞれ備えたものであることから、磁界検出分解能が10−6程度の高い測定感度を備えているので、一層高い測定精度が得られる。
Further, according to the vehicle
以上、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施される。 As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail with reference to drawings, this invention is implemented also in another aspect.
たとえば、前述の第1磁気センサ20及び第2磁気センサ22は、磁気インピーダンス効果( MI:Magneto-Impedance Effect)型センサであったが、フラックスゲート( FG)センサ、ホール素子センサ、強磁性磁気抵抗効果( MR:Magneto-Resistance effect)型センサ、巨大磁気抵抗効果( GMR:Giant Magneto-Resistance effect)型センサ、トンネル磁気抵抗効果( TMR:Tunnel Magneto-Resistance effect)センサ、光ファイバ磁気センサなどから構成された磁気センサであってもよい。要するに、X軸方向の磁界の強さおよびY軸方向の磁界の強さをそれぞれ検出することが可能なものであればよい。
For example, the first
また、前述の第1磁気センサ20及び第2磁気センサ22は、図2に示すように構成されていたが、それとは異なる回路から構成されていてもよい。
Moreover, although the above-mentioned 1st
また、前述の実施例の車速検出装置10では、車両12の速度vが検出されていたが、車両12以外の移動体、たとえば水上を移動する船舶、コンベア上の被搬送物などの移動体の速度検出に用いられてもよい。
Further, in the vehicle
また、前述の実施例において、第1磁気センサ20により検出されたX軸方向の磁界の強さHX1およびY軸方向の磁界の強さHY1と、第2磁気センサ22により検出されたX軸方向の磁界の強さHX2およびY軸方向の磁界の強さHY2とをサンプリングするサンプリング周期と、それらを記憶手段62に記憶する記憶周期とは必ずしも一致しなくてもよいが、低消費電力とするためには一致させたほうがよい。
In the above-described embodiment, the magnetic field strength H X1 in the X-axis direction and the magnetic field strength H Y1 in the Y-axis direction detected by the first
なお、前述したのはあくまでも例示であり、必要に応じて適宜変更され得る。その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。 In addition, what was mentioned above is an illustration to the last and can be suitably changed as needed. In addition, although not illustrated one by one, the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
10:車速検出装置(磁気式移動体速度検出装置)
12:車両(移動体)
20:第1磁気センサ
22:第2磁気センサ
40:X軸方向検知素子
40a:アモルファス磁性金属線
40b:ピックアップコイル
42:Y軸方向検知素子
42a:アモルファス磁性金属線
42b:ピックアップコイル
64:X軸方向磁界空間的差分値算出手段
66:Y軸方向磁界時間的変化量算出手段
68:速度算出手段
10: Vehicle speed detection device (magnetic moving body speed detection device)
12: Vehicle (moving body)
20: first magnetic sensor 22: second magnetic sensor 40: X-axis
Claims (5)
前記X軸方向に直交するY軸方向において一定距離を隔てて配置された、該X軸方向の磁界の強さおよびY軸方向の磁界の強さをそれぞれ検出する第1磁気センサおよび第2磁気センサと、
該第1磁気センサおよび第2磁気センサにより第1時刻においてそれぞれ検出されたY軸方向磁界強さの平均値と、該第1磁気センサおよび第2磁気センサにより第2時刻においてそれぞれ検出されたY軸方向磁界強さの平均値との差であるY軸方向磁界時間的変化量dHyを算出するY軸方向磁界時間的変化量算出手段と、
前記第1磁気センサにより第1時刻および第2時刻においてそれぞれ検出されたX軸方向磁界強さの平均値と、前記第2磁気センサにより第1時刻および第2時刻においてそれぞれ検出されたX軸方向磁界強さの平均値との差であるX軸方向磁界空間的差分値ΔHxを算出するX軸方向磁界空間的差分値算出手段と、
予め記憶された関係から、前記Y軸方向磁界時間的変化量算出手段により算出されたY軸方向磁界時間的変化量dHyと前記X軸方向磁界空間的差分値算出手段により算出されたX軸方向磁界空間的差分値ΔHxの比の値に基づいて、前記移動体の速度vを算出する速度算出手段と
を、含むことを特徴とする磁気式移動体速度検出装置。 A magnetic moving body speed detecting device for detecting the speed of a moving body made of a magnetic body that moves relatively in the X-axis direction,
A first magnetic sensor and a second magnetism, which are arranged at a certain distance in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction and detect the strength of the magnetic field in the X-axis direction and the strength of the magnetic field in the Y-axis direction, respectively. A sensor,
The average value of the magnetic field strength in the Y-axis direction detected at the first time by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, and Y detected at the second time by the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, respectively. Y-axis direction magnetic field temporal change amount calculating means for calculating a Y-axis direction magnetic field temporal change amount dHy which is a difference from an average value of the axial magnetic field strength;
The average value of the magnetic field strength in the X-axis direction detected at the first time and the second time by the first magnetic sensor, and the X-axis direction detected at the first time and the second time by the second magnetic sensor, respectively. X-axis direction magnetic field spatial difference value calculating means for calculating an X-axis direction magnetic field spatial difference value ΔHx which is a difference from the average value of the magnetic field strength;
From the relationship stored in advance, the Y-axis direction magnetic field temporal change amount dHy calculated by the Y-axis direction magnetic field temporal change amount calculation means and the X-axis direction calculated by the X-axis direction magnetic field spatial difference value calculation means And a speed calculating means for calculating a speed v of the moving body based on a ratio value of the magnetic field spatial difference value ΔHx.
前記予め記憶された関係は、v=( 2a/dt)(dHy/ΔHx)であることを特徴とする請求項1の磁気式移動体速度検出装置。 When the time difference between the first time and the second time is dt and the constant distance is 2a,
2. The magnetic moving body speed detecting apparatus according to claim 1, wherein the relationship stored in advance is v = (2a / dt) (dHy / ΔHx).
前記第1磁気センサ及び第2磁気センサは、前記走行路面の走行車線に隣接する場所において、前記走行車線に直角な方向に前記一定距離を隔てて位置固定に設けられたものである請求項1乃至3のいずれか1の磁気式移動体速度検出装置。 The moving body is a vehicle that passes along a traveling lane set in advance on a traveling road surface,
2. The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are provided to be fixed at a predetermined distance in a direction perpendicular to the travel lane at a location adjacent to the travel lane on the travel road surface. Any one of the magnetic type | mold mobile body speed detection apparatus of thru | or 3.
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