JP2003043143A

JP2003043143A - 車両等の検出装置

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Publication number: JP2003043143A
Application number: JP2001230801A
Authority: JP
Inventors: Masato Suzuki; 真人鈴木; Kazuyuki Sato; 一之佐藤; Akihiko Nitta; 明彦新田
Original assignee: Amano Corp
Current assignee: Amano Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP4057257B2

Abstract

(57)【要約】【課題】埋設工事等が不要で風やサーモクライン（温
度逆転層）などの環境要因の影響が無い安価にして、高
性能な車両等の検出装置を提供する。【解決手段】音響信号発生手段であるスピーカＳＰか
ら音響信号を発信する。スピーカと対向する側に設けら
れた音響信号受信手段である複数のマイク１Ａ，１Ｂ，
１Ｃで音響信号を受信し、その信号をＡ／Ｄコンバータ
４を介して演算処理部１０である演算処理装置に送信す
る。演算処理装置でデジタルフイルタ処理及び相互相関
関数の計算をし、音響信号が各マイク１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
に到達するまでの時間差Ｔａ−Ｔｂ，Ｔｃ−Ｔｂを求め
る。時間差の変化量が０の時、車両無しと判断し、物体
が存在しない時と比較して、時間差が変化しており、且
つ、到達時間Ｔａ≠Ｔｃであれば物体を検出する。その
時間差の変化量が大きければ、物体が車両程度の大きさ
と判断し、車両を検出する。時間差が変化し、且つ、物
体が存在しない状態（Ｔａ≒Ｔｂ）となった場合、気温
の影響で時間差が変化したと判断し、基準時間差を再測
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駐車場等で利用し
て好適な音響信号を利用した車両等の検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現状の駐車場等での車両検出方法として
は、駐車場ゲート近傍にループコイル、超音波センサ
ー、光電管等を配設して使用した方法がある。ループコ
イルによる車両検出方法は、地面に埋設したコイルが作
る磁界に車両が入った時、ループコイルのインダクタン
スの変化を検出して、車両の有無を判定している。

【０００３】超音波センサーによる車両検出方法は、図
１０に示すように、地面に向けて取付けられた超音波発
信機ＳＮから発信された超音波が、車両ＯＭから反射し
て戻ってくるまでの時間を求めることで車両を検出して
いる。ここで、車両が存在する時は、存在しない時より
も超音波が戻ってくるまでの時間が短い。光電管による
センサーは、発光器から受光器に向けて赤外線を飛ばす
装置であり、光電管による方法は、これ等発光器と受光
器との間に車両が入った時に赤外線が遮断されることを
検出して、車両の有無を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したループコイル
による車両検出方法は、ループコイルの埋設費が掛かる
と共に、設置時の感度調整に手間がかかる、舗装路面の
厚さ変化等の経年変化等などによる感度変化等の問題が
ある。超音波による方法は、風やサーモクライン（温度
逆転層）などの環境要因によって、超音波が戻るまでの
時間に差が生じ、車両検出が失敗する恐れがある。光電
管による車両検出では、赤外線のオン、オフだけの検出
方法であり、検出物体の大きさ等認識出来ず、車両なの
か、それ以外の物なのかの区別が不可能である。また、
定期的にレンズの掃除等のメンテナンスが必要、設置時
の角度調整などのチューニングに手間が掛かるなどの問
題がある。

【０００５】そこで本発明の技術的課題は、埋設工事等
が不要で風やサーモクライン（温度逆転層）などの環境
要因の影響が無い安価にして、高性能な車両等の検出装
置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の技術的課題を解決
するために、本発明に係る車両等の検出装置は、前記特
許請求の範囲に記載の如く、音響信号を発生する音響発
信器を含む音響信号発信手段と、前記音響信号を受信す
る少なくとも３つの音響受信器を含む音響信号受信手段
と、前記音響発信器からの音響信号が前記少なくとも３
つの音響受信器に到達するまでの各時間差を求める到達
時間差演算手段、及び前記到達時間差に基づいて、前記
音響発信器と前記音響受信器との間の音響信号経路上に
存在する物体を検知するように構成している。

【０００７】更に、本発明に係る車両等の検出装置は、
駐車場のカーゲートに、音響信号を発生する音響発信器
を含む音響信号発信手段と、前記音響信号を受信する少
なくとも３つの音響受信器を含む音響信号受信手段と、
前記音響発信器からの音響信号が前記少なくとも３つの
音響受信器に到達する時間の各時間差を求める到達時間
差演算手段、及び、前記到達時間差に基づいて、前記音
響発信器と前記音響受信器との間の音響信号経路上に存
在する物体を検知する物体検知手段を設け、前記音響信
号が前記音響受信器に到達するまでの到達時間差を求
め、前記カーゲート近傍に存在する車両を検出するよう
に構成している。

【０００８】上述した各手段によれば、音響信号発生手
段であるスピーカから音響信号を発信すると、スピーカ
と対向する側に設けられた音響信号受信手段である複数
のマイクで音響信号を受信し、その信号をＡ／Ｄコンバ
ータにより量子化して演算処理装置に送信する。演算処
理装置で量子化した各マイクの受信信号のうち、任意の
２組に関する相互相関関数を計算し、各マイクに音響信
号が到達するまでの時間差をそれぞれ求める。ゲートが
閉まっている状態では、音響受信手段の少くとも３つの
うち、両端の２つを除いたものの１つとスピーカを結ぶ
線は、ゲートバーと平行に設置してあるため、この音響
受信手段はスピーカの発信した音響を回析の影響を受け
ることなく受信することになる。従って、この受信手段
を基準に考えることができる。スピーカと各マイク間に
何も物体が存在していない時（Ｔａ≒Ｔｃ時）の、音響
信号が各マイクに到達するまでの時間差（Ｔａ−Ｔｂ及
びＴｃ−Ｔｂ）を予め測定しておく。そして、Ｔａ−Ｔ
ｂ、又はＴｃ−Ｔｂが変化し、且つ、Ｔａ≠Ｔｃとなっ
た時は（図２のような状態、以下この図について説明す
る）、物体が存在すると判定し、Ｔａ−Ｔｂの変化量に
より物体の大きさを判定し、存在する物体が車両かそれ
以外の物かの判別を行う。Ｔａ−Ｔｂ、又は、Ｔｃ−Ｔ
ｂが変化しても、Ｔａ≒Ｔｃ（物体が存在しない状態）
となった場合は、気温の影響で時間差が変化したものと
判断し、再度Ｔａ−Ｔｂ及びＴｃ−Ｔｂを測定し、次回
からの基準時間差とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る車両等の検出
装置の実施の形態を図１から図１０を参照しながら説明
する。図１と図２は本発明に係る車両検出装置の基本原
理を示すもので、図１に於いて、ＳＰは音響源であるス
ピーカ、１Ａ，１Ｂ，１ＣはそれぞれスピーカＳＰに対
向して配置された音響受信器であるマイク、ＳＡ，Ｓ
Ｂ，ＳＣはそれぞれスピーカＳＰからマイク１Ａ，１
Ｂ，１Ｃに到達する音響信号、ＴａはスピーカＳＰから
マイク１Ａに音響信号ＳＡが到達する到達時間、Ｔｂは
スピーカＳＰからマイク１Ｂに音響信号ＳＢが到達する
到達時間、ＴｃはスピーカＳＰからマイク１Ｃに音響信
号ＳＣが到達する到達時間である。

【００１０】図２に示すように、複数の（少くとも３つ
の）マイク１Ａ〜１ＣをスピーカＳＰと対向するように
設置する。スピーカＳＰから発信した音響信号ＳＡ〜Ｓ
Ｃが、車両ＭＣで回析（回り込むこと）して伝達距離が
伸び、各マイク１Ａ〜１Ｃに音響信号ＳＡ〜ＳＣが到達
するまでの時間Ｔａ〜Ｔｃに差が出ることを利用し、車
両を検出する。

【００１１】スピーカとマイクとの間に何も物体が存在
していない時（Ｔａ≒Ｔｃ時）の、音響信号が各マイク
に到達するまでの到達時間差（Ｔａ−Ｔｂ及びＴｃ−Ｔ
ｂ）を予め測定しておく。そして、到達時間差Ｔａ−Ｔ
ｂ又はＴｃ−Ｔｂが変化し、且つ、Ｔａ≠Ｔｃとなった
時は（図２のような状態）、物体が存在すると判定し、
Ｔａ−Ｔｂの変化量により物体の大きさを判定し、存在
する物体が車両ＭＣかそれ以外の物かの判別を行う。

【００１２】Ｔａ−Ｔｂ、又は、Ｔｃ−Ｔｂが変化して
も、Ｔａ≒Ｔｃ（物体が存在しない状態）となった場合
は、気温の影響で時間差が変化したものと判断し、再度
到達時間差Ｔａ−Ｔｂ、及び、Ｔｃ−Ｔｂを測定し、次
回からの基準時間差とする。

【００１３】マイク１Ａ〜１Ｃは、Ａ／Ｄコンバータ
（図示せず）を介して、演算処理装置（図示せず）と接
続する。その演算処理装置で、各マイクに音響信号が到
達するまでの到達時間差を相互相関関数により計測し、
車両の有無を判定する。

【００１４】相互相関関数とは、２つの信号データの類
似している箇所を見つけ、２つの信号の到達時間にどの
位の時間差があるかを求める関数である。図３は、相互
相関関数の一例を示すもので、信号Ａに対して信号Ｂが
どの位の時間差で遅れているかを求めている。信号Ａ，
Ｂのそれぞれの波形データを以下の関数で表わす。即
ち、信号Ａの時刻０からはじまる長さＮの波形をＡ0
（ｎ）、信号Ｂの時刻ｋから始まる長さＮの波形をＢ0
（ｎ）とすると、時刻ｋに於ける信号Ａと信号Ｂの相互
相関関数Ｃｒｒは以下の通りとなる。

【数１】

【００１５】音響車両検出器設置場所の音響特性を把握
する手段として、チャーブ信号（周波数が漸減又は漸増
する信号）を音響化して放射し、各マイクで検出し、元
信号に対する伝達関数を求める。その伝達関数の出力が
０（ｄＢ）に近い周波数帯：ｆωを把握する。伝達関数
の出力（ｄＢ）の絶対値が大きいと、元信号が周波数環
境の音響特性により変質しているため、各マイクで検出
する信号間の相互相関関数の結果に対する信頼性が乏し
くなる。

【００１６】伝達関数とは、あるシステムの周波数特性
を調査する手段の一つであり、システムに入力された信
号の各周波数成分のパワーがそのシステムによりどの程
度増幅、減衰されるかを、各周波数毎に調べる信号処理
関数である。音響信号が周囲の雑音に埋もれた場合、マ
イクで音響信号を受信したか否かの判断が不可能になる
ため、車のエンジン音や、人の話し声などの周波数領域
から外れた音響信号でなければならない。また、音響信
号は次の必要条件を満たしておれば、相互相関関数のピ
ークが顕著に出力される。即ち、必要条件とは（１）一
連の信号中のパワー変化が不規則であること。（２）一
連の信号中において周波数変化が不規則であること、
（３）周辺環境の音響特性により、各マイクに到達する
までに変質しないことである。

【００１７】そこで、発信する信号は周波数とパワーが
不規則に変化する一連の信号（白色雑音、周波数分析を
すると観測可能な全ての周波数帯域で一様なパワー分布
である。）に対し、周囲の雑音の周波数領域を除き、伝
達関数の出力が０ｄＢに近い周波数帯域を抽出するため
のデジタルフイルタ処理を行う。デジタルフイルタと
は、信号に対しハードウエア、または、ソフトウエアに
より信号を構成している周波数成分のうち、必要な周波
数成分のみを抽出する信号処理を行うフイルタである。
そして、受信した音響信号にも同条件のデジタルフイル
タ処理を行うことで、雑音中から発信した音響信号をほ
ぼ忠実に抽出することができる。

【００１８】図４は、デジタルフイルタ処理の動作フロ
ーを示す。白色雑音が発信すると、フイルタ処理に於い
て、ステップＲ１で伝達関数０ｄＢ近傍の周波数域を抽
出し、ステップＲ２で周囲の外乱信号の周波数域を除去
して、音響信号を発信する。

【００１９】図５は、物体の検出フローを示すもので、
演算処理部１０における音響信号発信手段５によって音
響信号増幅手段であるアンプ２に音響信号を入力する。
アンプ２によって増幅された音響信号により音響信号発
生手段であるスピーカＳＰから音響信号が発生され、こ
の音響信号はマイク１Ａ，１Ｂ，１Ｃに入力される。マ
イクによって受信された音響信号はアンプ３により増幅
されてＡ／Ｄコンバータ４に入力され、量子化される。
演算処理部１０では、ステップＳ１でＡ／Ｄコンバータ
４によって量子化されたデジタル信号データを取り込ん
で、デジタルフイルタ処理を行った後、ステップＳ２で
相互相関関数演算を行い、ステップＳ３で物体有無判定
手段６として時間差変化量により、物体の概略の大きさ
を判定し、存在する物体が処理対象物体であるか否かを
判定する手段６により判定する。次にステップＳ４に進
み、時間差が変化した時に物体が存在するか否かを判定
する手段８により、音響信号の到達時間Ｔａ，Ｔｂの比
較計算を行い、ステップＳ５で基準時間差（Ｔａ−Ｔ
ｂ，Ｔｃ−Ｔｂ）を測定する。

【００２０】図６は、車両検出の動作フローを示し、ス
テップＳ１０でスピーカとマイクとの間に物体が存在し
ない時の音響信号到達時間差（基準時間差）を測定し、
次にステップＳ１１で音響信号を発信し、マイクでその
音響信号を受信する。マイクで受信した音響信号はＡ／
Ｄコンバータに入力され、ステップＳ１４で演算処理装
置に入力されたか否かを判断する。入力されておれば、
ステップＳ１５で受信信号に、外乱信号の周波数領域を
除去するフイルタ処理を行う。入力されていなければ、
ステップＳ１６でシステム故障と判定する。次に、ステ
ップＳ１７に進み、音響信号到達時間差に変化があるか
否かを判断し、変化がなければ、ステップＳ１８で物体
無しの検出を行う。変化があれば、ステップＳ１９に進
み、到達時間Ｔａ≠Ｔｃであるか否かを判断する。Ｔａ
≠Ｔｃでなければ、ステップＳ２０で基準時間差を測定
してステップＳ１１に戻る。Ｔａ≠Ｔｃであれば、ステ
ップＳ２１に進み、時間差の変化量から、物体は車両程
度の大きさか否かを判断する。物体が車両程度の大きさ
でなければ、ステップＳ２２に進み、車両以外の物体
（人、自転車等）の検出を行う。物体が車両程度の大き
さであれば、ステップＳ２３で車両検出を行う。

【００２１】図７は、本発明の車両等の検出装置をカー
ゲート近傍の車両検出に応用した実施例を示す。図７に
於いて、２０はカーゲート、２０Ｔはゲートバー、２１
はカーゲートに配置されたスピーカ、２２はアームキャ
ッチャー、２３はアームキャッチャー２２の近傍に設け
られた円弧状のマイク取付板、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ
４，Ｍ５は、それぞれ、スピーカ２１に対向して取付板
２３に設けられたマイクである。

【００２２】図７に示すように、カーゲート本体にスピ
ーカ２１を取付け、アームキャッチャー２２側に複数の
マイクＭ１〜Ｍ５を取付ける。スピーカから発信した音
響信号がマイクＭ１〜Ｍ５に到達するまでの到達時間差
を求めることで、カーゲート２１の近傍の車両検出可能
である。

【００２３】スピーカ２１とマイクＭ１〜Ｍ５との間の
距離は、図７に示すように全て等距離でも良い。等距離
であれば、いかなる気温でも全てのマイクに同時に音響
信号が到達するので、温度補正等の必要が無くなり、処
理が簡潔になる。アームキャッチャー２２側に取付けて
いるマイクの中で、ゲートバー真下に位置するマイクＭ
３は、ゲートバー２０Ｔの真下に車両が存在するか否か
を検出するためのもので、ゲート真下に車両が居た場合
はゲートバー２０Ｔが降りないように制御する。

【００２４】図８は上記実施例の動作を示すゲート制御
用ブロック図であって、２０Ａは信号処理及び音響車両
検出手段、２０Ｂは制御対象装置のアクション制御手段
である。スピーカ２１からの音響信号はマイクＭ１，Ｍ
２，Ｍ３に向けられ、マイクの音響信号はアンプ２４に
よって増幅された後に、Ａ／Ｄコンバータ２５に入力さ
れ、量子化される。量子化されたデータは手段２０Ａに
よって信号処理され、手段２０Ｂによってアクション制
御し、制御対象装置によってゲート開、発券動作等が行
われる。

【００２５】即ち、図９の動作フローに示すように、ス
テップＳ３０で音響信号を発信し、この発信信号に基づ
いてステップＳ３１で物体が存在するか否かを判断し、
ステップＳ３２で、物体は検出したい対象物程度の大き
さか否かの判断を行う。物体が検出したい程度の大きさ
でなければ、ステップＳ３３に進み、対象物以外の物体
を検出したと判断し、ステップＳ３０に戻る。ステップ
Ｓ３２で物体が対象物程度の大きさと判断すれば、ステ
ップＳ３４に進み、音響検出器で制御する装置のゲート
開、発券動作等のアクション開始を行う。その後、ステ
ップＳ３５で物体がその場所から離れたか否かを判断
し、離れておればアクションを終了する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
等の検出装置は、音響信号を発生する音響発信器を含む
音響信号発信手段と、前記音響信号を受信する少くとも
３つの音響受信器を含む音響信号受信手段と、前記音響
発信器からの音響信号が前記少くとも３つの音響受信器
に到達する時間の各時間差を求める到達時間差演算手
段、及び、前記到達時間差に基づいて、前記音響発信器
と前記音響受信器との間の音響信号経路上に存在する物
体を検知するものであるから、埋設工事等が不要で、風
やサーモクライン（温度逆転層）などの環境要因の影響
が無い安価にして、高性能な車両等の検出装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による基本原理を示す説明図。

【図２】本発明の実施例による基本原理を示す説明図。

【図３】本発明で使用する相互相関関数波形の一例を示
す説明図。

【図４】白色雑音処理のフロー図。

【図５】本発明の実施例による物体検知フロー図。

【図６】本発明の実施例による車両検出の動作フロー
図。

【図７】本発明を駐車場管理装置に適用した実施例によ
る説明図。

【図８】図７の駐車場管理装置の動作フロー図。

【図９】図７の駐車場管理装置の動作フロー図。

【図１０】従来の車両検出方法の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃマイク４Ａ／Ｄコンバータ２０カーゲート２０Ｔゲートバー２１スピーカ２２ゲートキャッチャーＳＰスピーカＭＣ車両

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新田明彦神奈川県横浜市港北区大豆戸町275番地アマノ株式会社内Ｆターム(参考） 2G005 AA01 3E027 EA03 EC10 5H180 AA01 CC11 KK08 5J083 AA04 AB12 AC17 AC29 AD01 AE01 AF01 BA11 BE08 BE22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音響信号を発生する音響発信器を含む音
響信号発信手段と、前記音響信号を受信する少なくとも
３つの音響受信器を含む音響信号受信手段と、前記音響発信器からの音響信号が前記少なくとも３つの
音響受信器に到達する時間の各時間差を求める到達時間
差演算手段、及び前記到達時間差に基づいて、前記音響
発信器と前記音響受信器との間の音響信号経路上に存在
する物体を検知する物体検知手段、を備えていることを特徴とする車両等の検出装置。
【請求項２】前記到達時間差演算手段が、前記少なく
とも３つの音響受信器への音響信号のうち２つの到達時
間差を相互相関関数により演算し、前記音響信号経路上
に存在する物体を検知することを特徴とする請求項１に
記載の車両等の検出装置。
【請求項３】前記音響信号を生成するに当り、設置空
間の音響特性に起因する音響信号の周波数成分が増幅、
減衰する周波数帯域を把握するため、前記音響発信手段
より発信したチャープ信号と、前記音響受信手段で受信
した信号間の伝達関数を求め、白色雑音より増幅、減衰
する周波数帯域と、予想される騒音の周波数帯域を除去
するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の
車両等の検出装置。
【請求項４】前記音響信号を量子化した信号を取り込
み、生成した音響信号の周波数成分のみを抽出するデジ
タル処理手段を備えていることを特徴とする請求項１に
記載の車両等の検出装置。
【請求項５】前記音響信号を量子化した信号を取り込
み、該量子化した信号を基に相互相関関数演算を行って
時間差変化量を計算し、物体の大きさを判定する判定手
段と、存在する物体が処理対象物であるか否かを判定
し、到達時間差の比較を行って基準時間差を測定する手
段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両
等の検出装置。
【請求項６】駐車場のカーゲートに、音響信号を発生
する音響発信器を含む音響信号発信手段と、前記音響信
号を受信する少なくとも３つの音響受信器を含む音響信
号受信手段と、前記音響発信器からの音響信号が前記少
なくとも３つの音響受信器に到達する時間の各時間差を
求める到達時間差演算手段、及び前記到達時間差に基づ
いて、前記音響発信器と前記音響受信器との間の音響信
号経路上に存在する物体を検知する物体検知手段を設
け、前記音響信号が前記音響受信器に到達するまでの到
達時間差を求め、前記カーゲート近傍に存在する車両を
検出することを特徴とする車両等の検出装置。
【請求項７】前記音響発信器と少くとも３つの前記音
響受信器のうち、両端の受信器を除く少くとも１つを結
ぶ仮想線が、通常ゲートが閉まった状態では車両の存在
する可能性のないゲートバーの下で、且つ、かつゲート
バーと平行になるように配置されていることを特徴とす
る請求項６に記載の車両等の検出装置。
【請求項８】前記到達時間差演算手段が、前記少なく
とも３つの音響受信器への音響信号のうち２つの到達時
間差を相互相関関数により演算し、前記音響信号経路上
に存在する物体を検知することを特徴とする請求項６に
記載の車両等の検出装置。
【請求項９】前記音響信号を生成するに当り、設置空
間の音響特性に起因する音響信号の周波数成分が増幅、
減衰する周波数帯域を把握するため、前記音響発信手段
より発信したチャープ信号と、前記音響受信手段で受信
した信号間の伝達関数を求め、白色雑音より増幅、減衰
する周波数帯域と、予想される騒音の周波数帯域を除去
するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の
車両等の検出装置。
【請求項１０】前記音響信号を量子化した信号を取り
込み、該量子化した信号を基に相互相関関数演算を行っ
て時間差変化量を計算し、物体の大きさを判定する判定
手段と、存在する物体が処理対象物であるか否かを判定
し、到達時間差の比較を行って基準時間差を測定する手
段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の車両
等の検出装置。