JP2002279583A - Ultrasonic vehicle sensor and vehicle speed measuring method - Google Patents

Ultrasonic vehicle sensor and vehicle speed measuring method

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JP2002279583A
JP2002279583A JP2001076801A JP2001076801A JP2002279583A JP 2002279583 A JP2002279583 A JP 2002279583A JP 2001076801 A JP2001076801 A JP 2001076801A JP 2001076801 A JP2001076801 A JP 2001076801A JP 2002279583 A JP2002279583 A JP 2002279583A
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JP
Japan
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vehicle
ultrasonic
speed
ultrasonic head
reflected wave
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Application number
JP2001076801A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Seito
由宣 齊籐
Minoru Suzuki
実 鈴木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ultrasonic vehicle sensor allowing accurate measurement of a sonic velocity in a propagation space for ultrasonic waves and the use of the measurement result for finding a vehicle speed with high precision. SOLUTION: The ultrasonic vehicle sensor comprises speed measurement ultrasonic heads 53, 54 for transmitting ultrasonic waves at an angle to downward to permit the measurement of the speed of a traveling vehicle using Doppler effect and existence detection ultrasonic heads 55, 56 for transmitting the ultrasonic waves right downward to permit the identification of the vehicle traveling right thereunder. A sonic velocity is found from a time for receiving the road surface reflected waves of signals transmitted from the existence detection ultrasonic heads and the sonic velocity is used in calculating the vehicle speed from the reception frequency of the signals received by the speed measurement ultrasonic heads. The sonic velocity in a space where the ultrasonic waves are actually propagated is actually measured and the actual measurement value is used in computing the vehicle speed, therefore producing an increase in measurement precision of the vehicle speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走行車両の走行速
度を検出する超音波式車両感知器と、その車両速度計測
方法に関し、特に、超音波が伝搬する空間での音速を正
確に把握して、車両速度を高精度に算出できるようにし
たものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vehicle sensor for detecting the traveling speed of a traveling vehicle and a method for measuring the vehicle speed, and more particularly, to accurately grasping the sound speed in a space where ultrasonic waves propagate. Thus, the vehicle speed can be calculated with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、超音波式車両感知器には、幾
つかの種類が知られている。道路上の車両の存在を検知
する目的の車両感知器は、道路上に設置した超音波ヘッ
ドから真下の道路面に向けて一定周期で超音波を送信
し、その反射波を受信するまでの時間を計って、道路上
の車両の有無を判定する。また、走行車両の速度を検知
する目的の車両感知器は、道路上に設置した超音波ヘッ
ドから上流方向に向けて斜め下方に超音波を送信し、走
行車両からの反射波に現れるドップラ効果を利用して車
両の走行速度を計測する。
2. Description of the Related Art Conventionally, several types of ultrasonic vehicle sensors are known. The vehicle detector, which detects the presence of a vehicle on the road, transmits ultrasonic waves from the ultrasonic head installed on the road toward the road surface directly below at a fixed cycle and receives the reflected wave. To determine the presence or absence of a vehicle on the road. In addition, the vehicle sensor for the purpose of detecting the speed of the traveling vehicle transmits ultrasonic waves obliquely downward from the ultrasonic head installed on the road toward the upstream direction, and the Doppler effect that appears in the reflected wave from the traveling vehicle is Use to measure the running speed of the vehicle.

【0003】この速度検出用超音波式車両感知器は、図
5に示すように、道路脇のポール51から走行路上に延び
るアーム52に取り付けられ、超音波ヘッドを構成する送
信器53及び受信器54と、道路脇やポール51に設置される
制御部100とを備えている。送信器53及び受信器54は、
標準的には、路面から5.5mの高さに、走行路の上流
方向を斜めに見下ろす形で設置され、また、温度を測定
する温度センサー60が受信器54の側面などに取り付けら
れている。
As shown in FIG. 5, the ultrasonic vehicle sensor for speed detection is attached to an arm 52 extending on a road from a pole 51 on the side of a road, and a transmitter 53 and a receiver constituting an ultrasonic head. And a control unit 100 installed on the side of the road or on the pole 51. The transmitter 53 and the receiver 54 are
As a standard, it is installed at a height of 5.5 m from the road surface, obliquely looking down the upstream direction of the traveling road, and a temperature sensor 60 for measuring the temperature is attached to the side of the receiver 54 or the like. .

【0004】制御部100は、送信信号を出力する送信回
路140と、受信信号を増幅する増幅器(アンプ)110と、
受信信号の受信レベルをデジタル値に変換する第1のA
/Dコンバータ130と、受信信号の周波数を計測する周
波数測定回路120と、超音波の直接反射による受信信号
を識別するために設定された閾値160と、送信器53及び
受信器54が向く方向と路面との成す角度θを設定する角
度設定部170と、温度センサー60が検出した温度をデジ
タル値に変換する第2のA/Dコンバータ150と、制御
部100の動作を制御するCPU300とを備えている。
The control unit 100 includes a transmission circuit 140 for outputting a transmission signal, an amplifier (amplifier) 110 for amplifying a reception signal,
First A for converting a reception level of a reception signal into a digital value
/ D converter 130, a frequency measurement circuit 120 for measuring the frequency of the received signal, a threshold 160 set for identifying the received signal due to the direct reflection of the ultrasonic wave, the direction in which the transmitter 53 and the receiver 54 face, An angle setting unit 170 for setting an angle θ with the road surface, a second A / D converter 150 for converting a temperature detected by the temperature sensor 60 into a digital value, and a CPU 300 for controlling the operation of the control unit 100 are provided. ing.

【0005】CPU300は、プログラムを実行すること
により、送信回路140の送信動作を制御する送信制御部3
20と、受信信号の受信レベルを計測する受信レベル計測
部310と、受信レベルと閾値160とを比較する閾値比較部
350と、受信信号の周波数を計測する周波数計測部340
と、温度センサー60の温度を計測する温度計測部330
と、各部のデータを用いて車両速度を算出する速度演算
部360とを実現している。
[0005] The CPU 300 executes a program to control the transmission operation of the transmission circuit 140 by the transmission control unit 3.
20, a reception level measurement unit 310 that measures the reception level of the reception signal, and a threshold comparison unit that compares the reception level with the threshold 160
350 and frequency measurement unit 340 that measures the frequency of the received signal
And a temperature measuring unit 330 that measures the temperature of the temperature sensor 60
And a speed calculation unit 360 that calculates a vehicle speed using data of each unit.

【0006】超音波ヘッドから送信周波数f0で斜め
(角度θ)に送信された超音波が、車速V(km/h)
で進入する車両に当たった場合には、(式1)に従うド
ップラ周波数fdの反射波が超音波ヘッドに戻る。 fd = 2c・f0・V・cosθ/(c+w・cosθ)(c−w・cosθ−V・cosθ) (式1) ここで、c:音速(m/sec)、w:風速(m/se
c) また、音速cは、(式2)に示すように温度に依存す
る。 c = 331.5+0.6t (式2) ここで、t:気温(℃) 従って、温度センサー60が測定した気温tから音速cを
求め、風速wを風速計で測定し(風速は音速に比べて極
めて小さいため、無視することも可能である)、受信器
54で受信した信号の周波数を測定することにより、(式
1)から車速Vを求めることが可能になる。
The ultrasonic wave transmitted obliquely (angle θ) at the transmission frequency f0 from the ultrasonic head is transmitted at a vehicle speed V (km / h).
When the vehicle hits the vehicle, the reflected wave of the Doppler frequency fd according to (Equation 1) returns to the ultrasonic head. fd = 2c · f0 · V · cos θ / (c + w · cos θ) (c−w · cos θ−V · cos θ) (Equation 1) where c: sound speed (m / sec), w: wind speed (m / se)
c) The sound speed c depends on the temperature as shown in (Equation 2). c = 331.5 + 0.6t (Equation 2) Here, t: temperature (° C.) Accordingly, the sound speed c is obtained from the temperature t measured by the temperature sensor 60, and the wind speed w is measured by the anemometer (the wind speed is compared with the sound speed). Can be ignored because it is extremely small)
By measuring the frequency of the signal received in 54, the vehicle speed V can be obtained from (Equation 1).

【0007】この車両感知器では、送信回路140が、送
信制御部320の制御の基に周波数f0の送信信号を出力
する。この送信信号は、送信器53で超音波に変換されて
送出され、走行車両に当たると、その反射波が受信器54
で受信される。受信信号は、アンプ110で増幅され、そ
の受信レベルが第1のA/Dコンバータ130でディジタ
ル値に変換された後、受信レベル計測部310によりCP
U300に取り込まれる。また、受信信号の周波数fdが
周波数測定回路120で測定され、その測定結果が周波数
計測部340によりCPU300に取り込まれる。また、温度
センサー60の測定温度tは、第2のA/Dコンバータ15
0でディジタル値に変換された後、温度計測部330によっ
てCPU300に取り込まれる。
In this vehicle sensor, the transmission circuit 140 outputs a transmission signal having a frequency f0 under the control of the transmission control section 320. This transmission signal is converted into an ultrasonic wave by the transmitter 53 and sent out.
Received at. The received signal is amplified by the amplifier 110, and the received level is converted into a digital value by the first A / D converter 130.
Taken in by U300. The frequency fd of the received signal is measured by the frequency measurement circuit 120, and the measurement result is taken into the CPU 300 by the frequency measurement unit 340. The temperature t measured by the temperature sensor 60 is determined by the second A / D converter 15.
After being converted to a digital value by 0, it is taken into the CPU 300 by the temperature measuring unit 330.

【0008】閾値比較部350は、取り込まれた受信レベ
ルと閾値160とを比較し、反射波の受信レベルが閾値160
を超えている場合に、その反射波が送信信号の直接の反
射波と見て、速度演算部360に検知信号を出力する。こ
れを受けて速度演算部360は、温度計測部330から入力し
た温度tを用いて(式2)より音速cを求め、角度設定
部170から入力した角度θと、周波数計測部340から入力
した受信信号の周波数fdと、風速計から入力する風速
wと、送信信号の周波数f0とを用いて、(式1)より
車速Vを算出する。
The threshold comparing section 350 compares the received reception level with the threshold 160, and determines whether the reception level of the reflected wave is the threshold 160.
Is exceeded, the reflected wave is regarded as a direct reflected wave of the transmission signal, and a detection signal is output to the speed calculation unit 360. In response to this, the speed calculation unit 360 obtains the sound velocity c from (Equation 2) using the temperature t input from the temperature measurement unit 330, and inputs the angle θ input from the angle setting unit 170 and the frequency θ from the frequency measurement unit 340. Using the frequency fd of the received signal, the wind speed w input from the anemometer, and the frequency f0 of the transmitted signal, the vehicle speed V is calculated from (Equation 1).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、受信器55に取
り付けた温度センサー60は、取り付け位置周辺の温度を
計測するだけであり、超音波が伝搬する空間の温度を正
確に計測することはできない。例えば、温度センサー60
に直射日光が当たると測定温度が上昇し、超音波の伝搬
空間の温度とは乖離した温度情報を制御部100に送るこ
とになる。そのため、この温度を基に音速を計算し、そ
の音速を用いて車速Vを算出すると、誤差を含む車速を
計算してしまうことになる。
However, the temperature sensor 60 mounted on the receiver 55 only measures the temperature around the mounting position, and cannot accurately measure the temperature in the space where the ultrasonic wave propagates. . For example, temperature sensor 60
Is exposed to direct sunlight, the measured temperature increases, and temperature information that is different from the temperature of the ultrasonic wave propagation space is sent to the control unit 100. Therefore, if the sound speed is calculated based on this temperature and the vehicle speed V is calculated using the sound speed, the vehicle speed including an error will be calculated.

【0010】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、超音波の伝搬空間における音速を正確に
測定することができ、その測定結果を用いて車速を高精
度に求めることができる超音波式車両感知器を提供し、
また、その車両計測方法を提供することを目的としてい
る。
The present invention solves such a conventional problem, and can accurately measure the sound velocity in the ultrasonic wave propagation space, and can obtain the vehicle speed with high accuracy using the measurement result. Provide ultrasonic vehicle detector,
It is another object of the present invention to provide a vehicle measurement method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、超
音波式車両感知器に、ドップラ効果を利用して走行車両
の車速を計測するために超音波を斜め下方に送信する速
度計測用超音波ヘッドと、真下を走行する車両を識別す
るために超音波を真下に送信する存在検出用超音波ヘッ
ドとを設け、存在検出用超音波ヘッドより送信した信号
の路面反射波の受信時間から音速を求め、前記音速を用
いて、速度計測用超音波ヘッドで受信した受信信号の受
信周波数から車速を算出するように構成している。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, in the present invention, an ultrasonic vehicle sensor is provided which transmits ultrasonic waves obliquely downward to measure the speed of a running vehicle using the Doppler effect. A sound wave head, and a presence detecting ultrasonic head for transmitting an ultrasonic wave directly under the vehicle to identify a vehicle traveling directly below the vehicle. And a vehicle speed is calculated from the reception frequency of the reception signal received by the speed measurement ultrasonic head using the sound speed.

【0012】また、この超音波式車両感知器での車両速
度計測方法において、存在検出用超音波ヘッドより送信
した信号の反射波の受信時間を求め、前記受信時間から
前記反射波が路面反射波か車両反射波かを識別し、路面
反射波であるときには、前記受信時間と存在検出用超音
波ヘッドの設置高とから、超音波伝搬空間での音速を算
出し、算出した前記音速を用いて、速度計測用超音波ヘ
ッドの計測結果から走行車両の車速を算出するようにし
ている。
Further, in the vehicle speed measuring method using the ultrasonic vehicle sensor, a receiving time of a reflected wave of a signal transmitted from the presence detecting ultrasonic head is obtained, and the reflected wave is converted into a road surface reflected wave from the receiving time. Or identify the vehicle reflected wave, when the road surface reflected wave, from the reception time and the installation height of the presence detection ultrasonic head, calculate the sound speed in the ultrasonic wave propagation space, using the calculated sound speed The vehicle speed of the traveling vehicle is calculated from the measurement result of the ultrasonic head for speed measurement.

【0013】そのため、超音波が実際に伝搬する空間で
の音速を実測し、その実測値を用いて車速を演算するこ
とができるので、車速の計測精度を上げることができ
る。
Therefore, the speed of sound in the space where the ultrasonic waves actually propagate can be measured, and the vehicle speed can be calculated using the measured value, so that the accuracy of measuring the vehicle speed can be improved.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の超音波式車両
感知器は、図1に示すように、斜め下方に超音波を送信
して走行車両の車速を検出する、送信器53及び受信器54
から成る速度用超音波ヘッドと、真下に超音波を送信し
て車両の存在を検出する、送信器55及び受信器56から成
る存在用超音波ヘッドとを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic vehicle sensor according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, transmits an ultrasonic wave obliquely downward to detect a vehicle speed of a traveling vehicle, and a transmitter 53 and a receiver. Container 54
And a presence ultrasonic head comprising a transmitter 55 and a receiver 56 for transmitting an ultrasonic wave immediately below to detect the presence of the vehicle.

【0015】この速度用超音波ヘッドと存在用超音波ヘ
ッドとを併せ持つ車両感知器は、通過車両の車種判別を
可能にするために開発したものである。
The vehicle sensor having both the speed ultrasonic head and the presence ultrasonic head has been developed to enable the type of a passing vehicle to be determined.

【0016】車種の分類基準では、図3に示すように、
車高及び車長から、バス、大型貨物、小型貨物、及び乗
用車の4車種に分類される。従来、車種の識別は、道路
上に設置した超音波式車両感知器と、道路に埋設したル
ープ感知器とを併用して行われており、車高及び車長の
検出結果に基づいて、乗用車、小型貨物、及び大型車が
識別され、また、ループ感知器で車両の床面の高低を識
別して大型貨物とバスとを区別している。
According to the classification criteria for vehicle types, as shown in FIG.
Based on vehicle height and length, they are classified into four types: buses, large cargo, small cargo, and passenger cars. Conventionally, vehicle types are identified by using both an ultrasonic vehicle sensor installed on the road and a loop sensor embedded in the road. , Small cargo, and large vehicles are identified, and the height of the floor of the vehicle is identified by a loop sensor to distinguish large cargo from buses.

【0017】しかし、ループ感知器の設置には道路の掘
り起こしが必要となる。そこで、道路面の工事を伴わず
に車種判別を行う装置として考案したものが、この超音
波式車両感知器である。この装置では、速度用超音波ヘ
ッドにより走行車両の車速を検出し、また、存在用超音
波ヘッドにより、その車両の車高、その車両が存在用超
音波ヘッドの真下を通過するために要した時間、及び、
その車両の屋根形状を検出する。
However, installation of the loop detector requires excavation of the road. Therefore, the ultrasonic vehicle detector has been devised as a device for determining the type of vehicle without the construction of the road surface. In this device, the speed ultrasonic head detects the vehicle speed of the traveling vehicle, and the presence ultrasonic head requires the vehicle height and the vehicle to pass immediately below the presence ultrasonic head. Time, and
The roof shape of the vehicle is detected.

【0018】この検出を可能にするため、存在用超音波
ヘッドからは10msの細密な送信間隔で送信信号を繰
り返し送信する。このとき、送信信号は、前後の送信信
号と区別できるように周波数またはパルス幅を違えて送
信する。このように存在用超音波ヘッドから密に送信信
号を出力することにより、その反射波から、図4に示す
ような車両形状を把握することが可能になる。
To enable this detection, the transmission signal is repeatedly transmitted from the presence ultrasonic head at a fine transmission interval of 10 ms. At this time, the transmission signal is transmitted with a different frequency or pulse width so that it can be distinguished from the preceding and following transmission signals. By outputting the transmission signal densely from the presence ultrasonic head in this way, it becomes possible to grasp the vehicle shape as shown in FIG. 4 from the reflected wave.

【0019】車高は、存在用超音波ヘッドが受信する反
射波の反射時間から計測することができる。車長は、存
在用超音波ヘッドの受信信号に基づいて車両が感知され
ている感知時間に車速を乗じて算出することができる。
また、バスと大型貨物との区別は、車両の屋根形状が平
坦であればバス、車両の屋根形状が平坦でなければ大型
貨物として識別することができる。
The vehicle height can be measured from the reflection time of the reflected wave received by the existing ultrasonic head. The vehicle length can be calculated by multiplying the sensing time during which the vehicle is sensed by the vehicle speed based on the reception signal of the presence ultrasonic head.
The distinction between a bus and a large cargo can be identified as a bus if the vehicle has a flat roof, and a large cargo if the vehicle has a flat roof.

【0020】図1は、この超音波式車両感知器におい
て、超音波の伝搬空間の音速を測定し、その測定結果を
用いて車速を求めるための制御部10の構成を示してい
る。
FIG. 1 shows the configuration of a control unit 10 for measuring the sound speed in the ultrasonic wave propagation space and obtaining the vehicle speed using the measurement result in the ultrasonic vehicle sensor.

【0021】この制御部10は、速度用超音波ヘッドの送
信器53から送信される送信信号を出力する第1送信回路
14と、速度用超音波ヘッドの受信器54で受信された信号
を増幅する第1アンプ11と、この受信信号の受信レベル
をデジタル値に変換する第1A/Dコンバータ13と、こ
の受信信号の周波数を計測する第1周波数測定回路12
と、速度用超音波ヘッドの受信信号に対する閾値を設定
する第1閾値16と、送信器53及び受信器54が向く方向と
路面との成す角度θを設定する角度設定部17と、存在用
超音波ヘッドの送信器55から送信される送信信号を出力
する第2送信回路22と、存在用超音波ヘッドの受信器56
で受信された信号を増幅する第2アンプ20と、この受信
信号の受信レベルをデジタル値に変換する第3A/Dコ
ンバータ21と、この受信信号の周波数を計測する第2周
波数測定回路15と、存在用超音波ヘッドの受信信号に対
する閾値を設定する第2閾値19と、存在用超音波ヘッド
の設置高H(m)を設定する設置高設定部18と、制御部
10の動作を制御するCPU30とを備えている。
The control unit 10 includes a first transmission circuit for outputting a transmission signal transmitted from the transmitter 53 of the velocity ultrasonic head.
14, a first amplifier 11 for amplifying the signal received by the receiver 54 of the velocity ultrasonic head, a first A / D converter 13 for converting the reception level of the reception signal into a digital value, First frequency measuring circuit 12 for measuring frequency
A first threshold value 16 for setting a threshold value for a reception signal of the speed ultrasonic head; an angle setting unit 17 for setting an angle θ between a direction in which the transmitter 53 and the receiver 54 face and a road surface; A second transmitting circuit 22 for outputting a transmission signal transmitted from a transmitter 55 of the ultrasonic head, and a receiver 56 of the ultrasonic head for presence
A second amplifier 20 that amplifies the signal received by the second A / D converter 21 that converts the reception level of the received signal into a digital value, a second frequency measurement circuit 15 that measures the frequency of the received signal, A second threshold value 19 for setting a threshold value for a reception signal of the presence ultrasonic head, an installation height setting unit 18 for setting an installation height H (m) of the existence ultrasonic head, and a control unit
And a CPU 30 for controlling the operation of the CPU 10.

【0022】CPU30は、プログラムを実行することに
より、第1送信回路14の送信動作を制御する第1送信制
御部32と、速度用超音波ヘッドの受信信号の受信レベル
を計測する第1受信レベル計測部31と、この受信レベル
と第1閾値16とを比較する第1閾値比較部35と、この受
信信号の周波数を計測する第1周波数計測部34と、各部
のデータを用いて車両速度を算出する速度演算部36と、
第2送信回路22の送信動作を制御する第2送信制御部42
と、存在用超音波ヘッドの受信信号の受信レベルを計測
する第2受信レベル計測部41と、この受信レベルと第2
閾値19とを比較する第2閾値比較部40と、この受信信号
の周波数を計測する第2周波数計測部37と、タイマ39の
計測値に基づいて受信器56で受信される受信信号の受信
時間を計測する受信時間計測部38と、超音波伝搬空間で
の音速を算出する音速演算部33とを実現している。
The CPU 30 executes a program to control a transmission operation of the first transmission circuit 14, and a first reception level for measuring a reception level of a reception signal of the speed ultrasonic head. A measuring section 31, a first threshold comparing section 35 for comparing the received level with the first threshold 16, a first frequency measuring section 34 for measuring the frequency of the received signal, and a vehicle speed using data of each section. A speed calculation unit 36 to calculate,
Second transmission control unit 42 for controlling the transmission operation of second transmission circuit 22
A second reception level measuring unit 41 for measuring a reception level of a reception signal of the presence ultrasonic head;
A second threshold comparing section 40 for comparing the threshold 19, a second frequency measuring section 37 for measuring the frequency of the received signal, and a reception time of the received signal received by the receiver 56 based on the value measured by the timer 39. And a sound speed calculation unit 33 that calculates the sound speed in the ultrasonic wave propagation space.

【0023】この装置では、存在用超音波ヘッドの送信
器55から信号を送信し、路面での反射波が受信器56で受
信されるまでの時間を計測して、この時間と存在用超音
波ヘッドの設置高Hとから超音波伝搬空間での音速cを
算出する。そして、この音速cと、速度用超音波ヘッド
で検出したドップラ周波数とを用いて走行車両の車速を
算出する。
In this apparatus, a signal is transmitted from the transmitter 55 of the existence ultrasonic head, and the time until the reflected wave on the road surface is received by the receiver 56 is measured. The sound speed c in the ultrasonic wave propagation space is calculated from the head installation height H. Then, the vehicle speed of the traveling vehicle is calculated using the sound speed c and the Doppler frequency detected by the speed ultrasonic head.

【0024】図2のフロー図は、この場合の装置の動作
手順を示している。 ステップ1:第2送信回路22は、第2送信制御部42の制
御の基に、周波数fの送信信号を2ms送信し、 ステップ2:次の送信開始まで待つ。 これを繰り返す。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation procedure of the apparatus in this case. Step 1: The second transmission circuit 22 transmits a transmission signal of the frequency f for 2 ms under the control of the second transmission control unit 42, and Step 2: waits until the next transmission starts. Repeat this.

【0025】ステップ3:存在用超音波ヘッドの受信器
56が受信した反射波Xは、第2アンプ20で増幅され、そ
の受信レベルが第3A/Dコンバータ21でディジタル値
に変換され、第2受信レベル計測部41によりCPU30に
取り込まれる。 ステップ4:第2閾値比較部40は、第2受信レベル計測
部41より入力する受信レベルと第2閾値19とを比較し、
受信レベルが第2閾値19を超える場合に音速演算部33に
検知信号を出力する。 ステップ5:音速演算部33は、第2周波数計測部37を通
じて第2周波数測定回路15が測定した、この受信信号の
周波数Xを取得し、 ステップ6:周波数Xが送信信号の周波数fと一致する
かどうかを識別する。一致するときは、 ステップ7:受信時間計測部38を通じて、送信開始から
受信時点までの受信時間Xを表すタイマ39の計測値を取
り込み、 ステップ8:受信時間Xから反射波Xが路面波または車
両波のいずれであるかを判定し、路面波の場合は、(2
×設置高H/受信時間X)により音速cを求める。求め
た音速cは、速度演算部36に出力する。
Step 3: Receiver of ultrasonic head for presence
The reflected wave X received by 56 is amplified by the second amplifier 20, the received level is converted into a digital value by the third A / D converter 21, and is taken into the CPU 30 by the second received level measuring unit 41. Step 4: The second threshold comparing section 40 compares the reception level input from the second reception level measuring section 41 with the second threshold 19,
When the reception level exceeds the second threshold value 19, a detection signal is output to the sound speed calculation unit 33. Step 5: The sound speed calculation unit 33 acquires the frequency X of the received signal measured by the second frequency measurement circuit 15 through the second frequency measurement unit 37. Step 6: The frequency X matches the frequency f of the transmission signal. Identify whether or not. If they match, Step 7: The measured value of the timer 39 representing the reception time X from the start of transmission to the reception point is fetched through the reception time measuring unit 38. It is determined which of the two is a wave.
× The sound speed c is obtained from the installation height H / reception time X). The obtained sound speed c is output to the speed calculation unit 36.

【0026】一方、第1送信回路14は、第1送信制御部
32の制御の基に、周波数f0の送信信号を繰り返し出力
する。この送信信号は送信器53で超音波に変換されて送
出される。 ステップ9:速度用超音波ヘッドの受信器56が反射波X
を受信すると、第1アンプ11がそれを増幅し、その受信
レベルを第1A/Dコンバータ13がディジタル値に変換
し、第1受信レベル計測部31が、その値をCPU30に取
り込む。 ステップ10:第1閾値比較部35は、第1受信レベル計測
部31より入力する受信レベルと第1閾値16とを比較し、
受信レベルが第1閾値16を超える場合に速度演算部36に
検知信号を出力する。
On the other hand, the first transmission circuit 14 includes a first transmission control unit.
Under the control of 32, the transmission signal of the frequency f0 is repeatedly output. This transmission signal is converted into an ultrasonic wave by the transmitter 53 and transmitted. Step 9: The receiver 56 of the ultrasonic head for velocity uses the reflected wave X
Is received, the first amplifier 11 amplifies it, the first A / D converter 13 converts the received level into a digital value, and the first received level measuring unit 31 takes the value into the CPU 30. Step 10: The first threshold comparing section 35 compares the reception level input from the first reception level measuring section 31 with the first threshold 16,
When the reception level exceeds the first threshold 16, a detection signal is output to the speed calculation unit 36.

【0027】ステップ11:これを受けて速度演算部36
は、第1周波数測定回路12が測定した受信信号の周波数
fdを第1周波数計測部34を通じて取得し、 ステップ12:音速c、設置角θ、受信周波数fd、送信
周波数f0と、風速計から入力する風速w(この風速の
データは省略することもできる)とを用いて、(式1)
より車速Vを算出する。
Step 11: In response to this, the speed calculator 36
Obtains the frequency fd of the reception signal measured by the first frequency measurement circuit 12 through the first frequency measurement unit 34. Step 12: Input the sound speed c, the installation angle θ, the reception frequency fd, the transmission frequency f0, and the anemometer (Expression 1) using the wind speed w (this wind speed data can be omitted)
Then, the vehicle speed V is calculated.

【0028】このように、この超音波式車両感知器で
は、超音波の伝搬空間の音速を実際に計測し、それを用
いて走行車両の車速を検出しているため、車速の計算精
度を高めることができる。
As described above, in the ultrasonic vehicle sensor, the speed of sound of the traveling vehicle is detected by actually measuring the sound speed in the propagation space of the ultrasonic wave, and the calculation accuracy of the vehicle speed is improved. be able to.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の超音波式車両感知器及び車両速度計測方法では、温度
センサーを必要としないで車両の速度を求めることがで
きる。この方法では、超音波が実際に伝搬する空間での
音速を実測し、その実測値を用いて車速を演算している
ため、温度センサーの取り付け箇所に起因する誤差要因
を無くすことができ、車速の計測精度を上げることがで
きる。
As is apparent from the above description, the ultrasonic vehicle sensor and the vehicle speed measuring method of the present invention can determine the vehicle speed without requiring a temperature sensor. In this method, the sound speed in the space where the ultrasonic wave actually propagates is actually measured, and the vehicle speed is calculated using the measured value, so that the error factor due to the mounting position of the temperature sensor can be eliminated, and the vehicle speed can be reduced. Measurement accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態における超音波式車両感知器
の構成を示すブロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic vehicle sensor according to an embodiment of the present invention;

【図2】実施形態の超音波式車両感知器の動作手順を示
すフロー図、
FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the ultrasonic vehicle sensor according to the embodiment;

【図3】車種分類条件を説明する図、FIG. 3 is a diagram for explaining vehicle type classification conditions;

【図4】実施形態の超音波式車両感知器の感知結果から
得られる車両シルエットを示す図、
FIG. 4 is a diagram showing a vehicle silhouette obtained from a detection result of the ultrasonic vehicle sensor according to the embodiment;

【図5】従来の超音波式車両感知器の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic vehicle sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、100 制御部 11 第1アンプ 12 第1周波数測定回路 13、130 第1A/Dコンバータ 14 第1送信回路 15 第2周波数測定回路 16 第1閾値 17、170 角度設定部 18 設置高 19 第2閾値 20 第2アンプ 21 第3A/Dコンバータ 22 第2送信回路 30、300 CPU 31 第1受信レベル計測部 32 第1送信制御部 33 音速演算部 34 第1周波数計測部 35 第1閾値比較部 36 速度演算部 37 第2周波数計測部 38 受信時間計測部 39 タイマ 40 第2閾値比較部 41 第2受信レベル計測部 42 第2送信制御部 51 ポール 52 アーム 53 速度用超音波ヘッドの送信器 54 速度用超音波ヘッドの受信器 55 存在用超音波ヘッドの送信器 56 存在用超音波ヘッドの受信器 60 温度センサー 110 アンプ 120 周波数測定回路 140 送信回路 150 第2A/Dコンバータ 160 閾値 310 受信レベル計測部 320 送信制御部 330 温度計測部 340 周波数計測部 350 閾値比較部 360 速度演算部 10, 100 control unit 11 first amplifier 12 first frequency measurement circuit 13, 130 first A / D converter 14 first transmission circuit 15 second frequency measurement circuit 16 first threshold 17, 170 angle setting unit 18 installation height 19 second Threshold value 20 Second amplifier 21 Third A / D converter 22 Second transmission circuit 30, 300 CPU 31 First reception level measurement unit 32 First transmission control unit 33 Sound velocity calculation unit 34 First frequency measurement unit 35 First threshold comparison unit 36 Speed calculation unit 37 Second frequency measurement unit 38 Reception time measurement unit 39 Timer 40 Second threshold value comparison unit 41 Second reception level measurement unit 42 Second transmission control unit 51 Pole 52 Arm 53 Speed ultrasonic head transmitter 54 Speed Ultrasonic head receiver 55 Presence ultrasonic head transmitter 56 Presence ultrasonic head receiver 60 Temperature sensor 110 Amplifier 120 Frequency measurement circuit 140 Transmission circuit 150 2nd A / D converter 160 Threshold 310 Reception level measurement unit 320 Transmission control unit 33 0 Temperature measurement section 340 Frequency measurement section 350 Threshold comparison section 360 Speed calculation section

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ドップラ効果を利用して走行車両の車速
を計測するために超音波を斜め下方に送信する速度計測
用超音波ヘッドと、 真下を走行する車両を識別するために超音波を真下に送
信する存在検出用超音波ヘッドとを備え、前記存在検出
用超音波ヘッドより送信した信号の路面反射波の受信時
間から音速を求め、前記音速を用いて、前記速度計測用
超音波ヘッドで受信した受信信号の受信周波数から車速
を算出することを特徴とする超音波式車両感知器。
An ultrasonic head for transmitting ultrasonic waves obliquely downward to measure the vehicle speed of a traveling vehicle using the Doppler effect, and an ultrasonic head directly below to identify a vehicle traveling immediately below. The presence detection ultrasonic head to transmit to, to determine the sound speed from the reception time of the road surface reflected wave of the signal transmitted from the presence detection ultrasonic head, using the sound speed, the speed measurement ultrasonic head An ultrasonic vehicle detector for calculating a vehicle speed from a reception frequency of a received signal.
【請求項2】 ドップラ効果を利用して走行車両の車速
を計測するために超音波を斜め下方に送信する速度計測
用超音波ヘッドと、真下を走行する車両を識別するため
に超音波を真下に送信する存在検出用超音波ヘッドとを
備える超音波式車両感知器での車両速度計測方法におい
て、 前記存在検出用超音波ヘッドより送信した信号の反射波
の受信時間を求め、前記受信時間から前記反射波が路面
反射波か車両反射波かを識別し、路面反射波であるとき
には、前記受信時間と前記存在検出用超音波ヘッドの設
置高とから、超音波伝搬空間での音速を算出し、算出し
た前記音速を用いて、前記速度計測用超音波ヘッドの計
測結果から走行車両の車速を算出することを特徴とする
車両速度計測方法。
2. A speed measurement ultrasonic head for transmitting ultrasonic waves obliquely downward to measure the vehicle speed of a traveling vehicle using the Doppler effect, and an ultrasonic wave immediately below to identify a vehicle traveling immediately below. In the vehicle speed measurement method in the ultrasonic vehicle sensor comprising an ultrasonic head for presence detection to transmit to, the reception time of the reflected wave of the signal transmitted from the ultrasonic head for presence detection is obtained, from the reception time Identify whether the reflected wave is a road reflected wave or a vehicle reflected wave, and when the reflected wave is a road reflected wave, calculate the sound velocity in the ultrasonic wave propagation space from the reception time and the installation height of the presence detection ultrasonic head. Using the calculated sound speed to calculate the vehicle speed of the running vehicle from the measurement result of the speed measurement ultrasonic head.
【請求項3】 ドップラ効果を利用して走行車両の車速
を計測するために超音波を斜め下方に送信する速度計測
用超音波ヘッドと、真下を走行する車両を識別するため
に超音波を真下に送信する存在検出用超音波ヘッドとを
備えた超音波式車両感知器の制御プログラムにおいて、 コンピュータを、 前記存在検出用超音波ヘッドより送信した信号の反射波
の受信時間を求める受信時間計測手段と、 前記受信時間から前記反射波が路面反射波か車両反射波
かを識別し、路面反射波であるとき、前記受信時間と前
記存在検出用超音波ヘッドの設置高とから音速を算出す
る音速演算手段と、 前記速度計測用超音波ヘッドより送信した信号の送信周
波数と、前記速度計測用超音波ヘッドで受信した受信信
号の受信周波数と、前記音速演算手段が算出した音速
と、前記速度計測用超音波ヘッドより送信した信号の送
信角度とを用いて走行車両の車速を算出する速度演算手
段として機能させるためのプログラム。
3. An ultrasonic head for transmitting ultrasonic waves obliquely downward to measure the vehicle speed of a traveling vehicle using the Doppler effect, and an ultrasonic head directly below to identify a vehicle traveling immediately below. A control program for an ultrasonic vehicle sensor having an ultrasonic head for presence detection that transmits to a computer, a reception time measuring means for obtaining a reception time of a reflected wave of a signal transmitted from the ultrasonic head for presence detection. Identifying the reflected wave as a road surface reflected wave or a vehicle reflected wave from the reception time, and when the reflected wave is a road surface reflected wave, calculating a sound speed from the reception time and the installation height of the presence detection ultrasonic head. Calculation means, a transmission frequency of a signal transmitted from the speed measurement ultrasonic head, a reception frequency of a reception signal received by the speed measurement ultrasonic head, and the sound velocity calculation means calculate Program for functioning as a speed calculation means for calculating a vehicle speed of the traveling vehicle using the speed of sound, the transmission angle of the signal transmitted from the speed measuring ultrasonic head.
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