JP2010266433A - 移動体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる移動体検出装置を提供する。
【解決手段】開口部１６付きシールド体１３で物理的に低い仰角のＧＰＳ衛星の電波を遮蔽（マスク）することにより、移動体Ｍが天頂付近のＧＰＳ衛星の電波のみを移動体が遮蔽することで当該移動体Ｍの有無を検出する。この場合、検出制御部３は、移動体Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたる、天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数、当該受信信号のＳ／Ｎ比の変化またはＳ／Ｎ比の上位レベルによる検出に基づいて当該移動体Ｍの有無を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＧＰＳ衛星からの電波を利用して、車両などの移動体の有無を検出する移動体検出装置に関する。

従来から、ＧＰＳ衛星からの電波を利用して、車両などの移動体の有無を検出する移動体検出装置が知られている。例えば、航空機や車両などの移動体を検出する移動体検出装置として、ＧＰＳ衛星の軌道情報を解読し、その解読情報に基づいて、予め定められた仰角を持つ１個またはそれ以上の個数のＧＰＳ衛星を選択し、選択されたＧＰＳ衛星から送信された電波が遮断（遮蔽）されているときに移動体有りと判定するものが挙げられる（例えば、特許文献１）。

この場合、低い仰角のＧＰＳ衛星からの電波は受信が不安定となるため、受信の安定した高い仰角のＧＰＳ衛星が選択されて当該ＧＰＳ衛星からの電波が使用される。

特許第３３６２１８３号

しかし、上記従来の装置では、ＧＰＳ衛星の軌道情報の解読情報に基づいて仰角選択を行うので、軌道情報の解読および仰角選択などのデータ処理が必要となるため装置の構成が複雑となり、移動体の有無の検出処理が困難となる場合があるという問題があった。

本発明は、前記の問題点を解決して、簡単な構成で、安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる移動体検出装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の一構成に係る移動体検出装置は、複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を受信するＧＰＳ受信モジュールと、移動体による受信電波の遮蔽により移動体の有無を検出する検出制御部とを備え、前記ＧＰＳ受信モジュールはシールド体に収納されており、前記シールド体は、天頂付近のＧＰＳ衛星の電波のみを通過させてＧＰＳ受信モジュールに受信させ、それよりも低い仰角のＧＰＳ衛星の電波が前記シールド体により物理的に遮蔽してＧＰＳ受信モジュールによる受信を阻止する開口部を有し、前記検出制御部は、移動体が前記天頂付近のＧＰＳ衛星の受信電波を遮蔽することにより当該移動体の有無を検出する。

この構成によれば、開口部付きシールド体で物理的に低い仰角のＧＰＳ衛星の電波を遮蔽（マスク）することにより、移動体が天頂付近のＧＰＳ衛星の電波のみを遮蔽することで当該移動体の有無を検出するので、従来のように、ＧＰＳ衛星の軌道情報の解読情報に基づいて仰角選択を行う構成と比較して、低い仰角のＧＰＳ衛星の電波を物理的にシールドするという簡単な構成により、安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる。

好ましくは、前記検出制御部は、移動体による受信電波の遮蔽前後にわたる前記天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数に基づいて当該移動体の有無を検出する。したがって、低い仰角のＧＰＳ衛星の電波の物理的なシールドおよび天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数に基づく検出の構成によって、より安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる。

好ましくは、前記検出制御部は、移動体による受信電波の遮蔽前後にわたる前記天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した受信信号のＳ／Ｎ比の変化に基づいて当該移動体の有無を検出する。したがって、低い仰角のＧＰＳ衛星の電波の物理的なシールドおよび天頂付近のＧＰＳ衛星からの受信信号のＳ／Ｎ比の変化に基づく検出の構成によって、より安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる。

また、好ましくは、前記検出制御部は、前記天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した各受信信号のうちＳ／Ｎ比が高い所定数の上位の受信信号について、物体による受信電波の遮蔽前後にわたるＳ／Ｎ比の変化に基づいて、当該物体の有無を検出する。したがって、より容易に安定した移動体の有無の検出処理を行うことができる。

本発明の他の構成にかかる移動体管理システムは、前記移動体検出装置が、屋外駐車場の駐車区画内に配置されて、移動体である駐車車両の有無の検出に基づいて、少なくとも駐車車両の鎖錠管理を行う。したがって、移動体検出装置が移動体の有無の検出処理を容易に行うので、当該移動体の管理も容易に行うことができる。

本発明の移動体検出装置は、低い仰角のＧＰＳ衛星の電波を物理的にシールドして移動体が天頂付近のＧＰＳ衛星の電波のみを遮蔽することで当該移動体の有無を検出するという簡単な構成により、安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる。

本発明に係る移動体検出装置を有する移動体(駐車)管理システムを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る移動体検出装置を示す概略側面図である。 図２の移動体検出装置におけるＧＰＳ受信モジュールの設置状態を示す側面図である。 ＧＰＳ受信モジュールのシールド構造を示す斜視図である。 図２の移動体検出装置の構成を示すブロック図である。 同検出制御部の動作を示すフローチャートである。 （Ａ）、（Ｃ）はＧＰＳ衛星の捕捉状態、（Ｂ）、（Ｄ）は受信されたＧＰＳ衛星のＳ／Ｎ比を示す特性図である。 第３実施形態の検出制御部の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明に係る移動体検出装置１を有する移動体（駐車）管理システムを示す概略構成図である。本システムは、例えば屋外（青空）駐車場を管理するもので、管理装置２１のほかに、各駐車スペース（区画）内に設置される車両ロック装置（ロック板）２２および移動体である駐車する車両Ｍの有無を検出する移動体検出装置１を備えている。

図２は、本発明の第１実施形態に係る移動体検出装置１を示す概略側面図である。図２のように、本装置１は、複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を受信するＧＰＳ受信モジュール２と、移動体（車両Ｍ）による受信電波の遮蔽前後にわたる天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数に基づいて移動体（車両Ｍ）の有無を検出する検出制御部（制御ユニット）３と、各部へ電源を供給する電源部５とを有する。本装置１は、また、検出結果を前記管理装置２１のような外部に通信するための、ＺｉｇＢｅｅ（家電向けの短距離無線通信規格）９などを用いた無線方式および／またはＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）１０（図５）などを用いた有線（Ｗｉｒｅ）方式の通信ユニットを有する。

本装置１は、上記の各部がケースＣ内に収納されて、このケースＣは、車両などの重量物が載っても破損しない程度の堅牢性をもち、扁平な外形または突出なく地中に埋設できる外形を有している。ケースＣの上部は、ＧＰＳ受信モジュール２による電波受信および無線や有線による検知信号の通信が可能で耐衝撃性の高いポリカーボネート樹脂や強化ガラスなどで作製されている。

本装置１は、複数のＧＰＳ衛星により地上へ常時発信されている電波を利用するものであり、これらの電波の受信が可能な屋外に主として設置される。またこの例では装置内部に設けられた電源部５から電源を供給しているが、それに代えて、外部電源からの配線による供給でもよい。

図３は、本装置１におけるＧＰＳ受信モジュール２の設置状態を示す側面図である。ＧＰＳ受信モジュール２は、ＧＰＳ衛星が発信する電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１からの受信信号を公知の信号処理技術により検出する受信器１２とを有し、これらが基板Ｋ上に搭載されている。アンテナ１１で受信された受信信号は一定の時間間隔で、つまり時系列で測定され、Ａ／Ｄ変換されて検出制御部（制御ユニット）３（図５）に入力する。前記の信号処理技術は、例えば特開平３−１５６３９５号公報などに開示されている。基板Ｋ上に搭載されたＧＰＳ受信モジュール２は、シールド体１３によりその周囲が覆われている。

図４に示すように、例えばシールドボックスのようなシールド体１３は、鉄製の枠体１４からなるボックス部１５と、ボックス部１５の上面を覆う開口部１６付き蓋部１７とを有しており、収納されたアンテナ１１が天頂付近のＧＰＳ衛星と対向するように蓋部１７のほぼ中央に所定大きさの開口部１６が設けられている。蓋部１７の開口部１６以外のシールド体１３の全面は例えば銅箔テープのようなシールド部材１８で覆われている。

シールド部材１８はＧＰＳ衛星の電波を遮蔽（マスク）するので、アンテナ１１は、開口部１６からの電波のみを受信し、つまり、図３の天頂付近の仰角ａのＧＰＳ衛星Ｇ１の電波のみを受信し、それ以外の仰角ａよりも低い仰角ｂのＧＰＳ衛星Ｇ２の電波はシールド体１３により物理的に遮蔽される。前記仰角は、例えば４０°以上が好ましいが、電波受信が可能であれば、４０°未満でもよい。

図５に示すように、検出制御部（制御ユニット）３は、解析部６、判定部７および出入力部８を備えている。出入力部８は、ＧＰＳ受信モジュール２から受信信号（データ）が入力され、制御信号がＧＰＳ受信モジュール２に出力される。解析部６は、出入力部８から入力されたデータから、車両Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたる前記天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数を解析する。判定部７は、解析された捕捉数に基づいて当該車両Ｍの有無を判定するもので、例えば車両Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたって天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数の増減があったか否かおよびその数が所定数以上であるか否かによって、車両Ｍの有無を判定する。

以下、図６のフローチャートを用いて、第１実施形態にかかる本装置の動作について説明する。まず、アンテナ１１からの受信信号は、検出制御部３の入出力部８を介して解析部６で解析処理される（ステップＳ１）。そして、捕捉している天頂付近のＧＰＳ衛星の数が０個（Ｎｏ Ｆｉｘ）か、１〜２個（２Ｄ）か、３個以上（３Ｄ）かが出力される（ステップＳ２）。この出力は逐次、所定タイミングごとに記憶され、次のタイミングのＧＰＳ衛星の捕捉数が記憶されて、判定部７に入力される（ステップＳ３）。次のタイミングの捕捉数が所定数以上の場合には、ＧＰＳ衛星の電波が遮蔽されておらず、判定部７では当該駐車スペース内に駐車車両（移動体）Ｍがないと判定されて（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ３で、次のタイミングの捕捉数が所定数未満の場合には（ステップＳ３）、判定部７では捕捉数が減少したか否かが判定される（ステップＳ４）。捕捉数が減少した場合、例えば３個から１〜２個、１〜２個から０個になった場合には、車両ＭによりＧＰＳ衛星の受信電波が遮蔽されており、駐車スペース内に車両が駐車されたと判定されて、駐車車両（移動体）有り信号が出力される（ステップＳ５）。この場合、捕捉数の減少だけでなく、後述する捕捉されたＧＰＳ衛星の受信信号における所定タイミングごとのＳ／Ｎ比の変化を検出することで、両者を併せて車両Ｍの有無を判定することができる。ステップＳ４で捕捉数が減少しない場合には駐車車両（移動体）Ｍなしと判定され（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻る。

図７（Ａ）は、駐車車両なし時（遮蔽前）におけるＧＰＳ衛星の捕捉状態、（Ｂ）はそのときの各衛星のＳ／Ｎ比を示す。図７（Ｃ）は駐車車両有り時（遮蔽後）におけるＧＰＳ衛星の捕捉状態、（Ｄ）はそのときの各衛星のＳ／Ｎ比を示す。図７（Ｂ）、（Ｄ）における横軸は受信された衛星を示し、縦軸は各衛星のＳ／Ｎ比を示す。図７（Ａ）では２４個以上のＧＰＳ衛星のうちこの例では７個の衛星が捕捉されているが、（Ｃ）では捕捉数が０になっている。

こうして、本発明は、開口部１６付きシールド体１３で物理的に低い仰角のＧＰＳ衛星の電波を遮蔽（マスク）するものであり、車両（移動体）Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたる天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数の増減およびその数に基づき当該移動体Ｍの有無を検出するので、従来のように、ＧＰＳ衛星の軌道情報の解読情報に基づいて仰角選択を行う構成と比較して、上記低い仰角のＧＰＳ衛星の電波の物理的なシールドおよび天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数に基づく検出という簡単な構成により、安定した移動体の有無の検出処理を容易に行うことができる。

移動体（駐車）管理システムでは、移動体検出装置１が、上記した無線または有線による通信機能を有するので、判定部７で駐車車両有りと判定された場合には、入出力部８から例えば駐車オン信号が、図１の管理装置２１へ送信されて車両ロック装置（ロック板）２２を起動し、車両ＭをロックＯＮして鎖錠管理が行われる。

また、判定部７で駐車車両なしと判断されて駐車オフ信号が図１の管理装置２１に送信されることにより、これに基づいて、駐車場における駐車スペースの空き状態を図示しない表示器に表示することができる。

つぎに、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、前記検出制御部３が、車両（移動体）Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたる前記天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した受信信号のＳ／Ｎ比の変化に基づいて車両Ｍの有無を検出する。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

図７において、車両Ｍによる電波遮蔽前の図７（Ｂ）では捕捉状態（斜線部）と通信可状態の衛星が混在して表示されているが、電波遮蔽後の図７（Ｄ）では通信可状態の衛星のみが表示される。例えば受信されたＧＰＳ衛星Ｇ７においては、（Ｂ）のように捕捉状態のときのＳ／Ｎ比は、（Ｄ）のように通信可状態のときのＳ／Ｎ比よりも大きくなっている。

制御ユニット３は、例えば、解析部６により、受信されたＧＰＳ衛星からの各受信信号のＳ／Ｎ比を図示しない積分器で演算し、その総和の積分値（面積）が、所定の積分値レベルを超えているとき、判定部７により、各受信信号のＳ／Ｎ比がその全体で見て高いため駐車車両Ｍによる遮蔽がない「駐車車両なし」と判定し、所定の積分値レベル以下のとき「駐車車両有り」と判定して、車両Ｍの有無を検出する。図７（Ｂ）、（Ｄ）のように、図７（Ｂ）の電波遮蔽前における捕捉状態（斜線部）および通信可状態の衛星からの受信信号のＳ／Ｎ比の総和の積分値（面積）は、図７（Ｄ）の電波遮蔽後における通信可状態の衛星からの受信信号のＳ／Ｎ比の総和の積分値（面積）と比較して大きくなっている。

このように、第２実施形態は、低い仰角のＧＰＳ衛星の電波の物理的なシールドおよび車両（移動体）Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたる天頂付近のＧＰＳ衛星からの受信信号のＳ／Ｎ比の変化に基づく検出という簡単な構成によって、第１実施形態と同様に、より安定した車両（移動体）Ｍの有無の検出処理を容易に行うことができる。

つぎに、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態と異なり、解析部６は、例えば１秒間、天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した各受信信号のうちＳ／Ｎ比が所定のＳ／Ｎ比レベルを超えて高く、かつその変動が少ない受信信号のＳ／Ｎ比の上位にあるものを所定数ランキングする。判定部７は、今回の時間ｔ_ｉに受信された受信信号について、前記ランキングされた上位レベルの例えば３位までのＳ／Ｎ比の平均値を、前回の時間ｔ_ｉ−１に受信された受信信号の当該平均値と比較して、車両Ｍが移動して駐車したときのように、車両Ｍが受信電波を遮蔽した結果その両者の平均値差分が所定の基準値以上大きい場合に「駐車車両有り」と判定し、車両Ｍが受信電波を遮蔽することなく所定の基準値未満に小さい場合には「駐車車両なし」と判定する。その他の構成は第１実施形態と同様である。

以下、図８のフローチャートを用いて、第３実施形態にかかる本装置の動作について説明する。まず、アンテナ１１からの受信信号は、検出制御部３の入出力部８を介して解析部６で解析処理される（ステップＰ１）。そして、捕捉している天頂付近のＧＰＳ衛星からの受信信号のＳ／Ｎ比が高く、変動の少ないものがランキングされる（ステップＰ２）。次に判定部７では、ランキングされた上位３位のＳ／Ｎ比の平均値を前回取得した当該平均値と比較する（ステップＰ３）。この平均値差分が所定の基準値以上の場合には、駐車車両（移動体）Ｍ有りと判定される（ステップＰ４）。平均値差分が所定の基準未満の場合には、駐車車両（移動体）Ｍなしと判定されて（ステップＰ５）、ステップＰ２に戻る。

このように、第３実施形態は、低い仰角のＧＰＳ衛星の電波の物理的なシールドおよび天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した各受信信号のうちＳ／Ｎ比が高い所定数の上位の受信信号について車両（移動体）Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたるＳ／Ｎ比の変化に基づく検出という簡単な構成によって、より容易に安定した車両（移動体）Ｍの有無の検出処理を行うことができる。

なお、上記各実施形態では、本装置を駐車場の駐車車両の有無検出に適用しているが、駐車場以外の屋外における不法駐車や無断駐車場所での駐車車両の検出などに適用してもよい。この場合、本装置が当該場所に設置されて、駐車オン信号に基づき駐車車両が検出される。検出されたとき、音や光等で報知してもよく、駐車オン信号を当該場所の監視センタなどに通信してもよい。

なお、車両（移動体）Ｍによる受信電波の遮蔽前後にわたる、第１実施形態におけるＧＰＳ衛星の捕捉数の検出、第２実施形態におけるＧＰＳ衛星からの受信信号のＳ／Ｎ比の変化に基づく検出、および第３実施形態におけるＳ／Ｎ比の上位レベルによる検出のいずれか２つ以上を組み合わせて、より正確に移動体の有無を検出するようにしてもよい。

１：移動体検出装置
２：ＧＰＳ受信モジュール
３：検出制御部（制御ユニット）
６：解析部
７：判定部
８：出入力部
１１：アンテナ
１２：受信器
１３：シールド体（シールドボックス）
１６：開口部
１８：シールド部材
２１：管理装置
２２：車両ロック装置
Ｃ：ケース
Ｍ：移動体（車両）

Claims (5)

1. 複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を受信するＧＰＳ受信モジュールと、移動体による受信電波の遮蔽により移動体の有無を検出する検出制御部とを備えた移動体検出装置であって、
   前記ＧＰＳ受信モジュールはシールド体に収納されており、
   前記シールド体は、天頂付近のＧＰＳ衛星の電波のみを通過させてＧＰＳ受信モジュールに受信させ、それよりも低い仰角のＧＰＳ衛星の電波が前記シールド体により物理的に遮蔽してＧＰＳ受信モジュールによる受信を阻止する開口部を有し、
   前記検出制御部は、移動体が前記天頂付近のＧＰＳ衛星の受信電波を遮蔽することにより当該移動体の有無を検出する、
   移動体検出装置。
2. 請求項１において、
   前記検出制御部は、移動体による受信電波の遮蔽前後にわたる、前記天頂付近のＧＰＳ衛星の捕捉数に基づいて、当該移動体の有無を検出する、移動体検出装置。
3. 請求項１において、
   前記検出制御部は、移動体による受信電波の遮蔽前後にわたる、前記天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した受信信号のＳ／Ｎ比の変化に基づいて、当該移動体の有無を検出する、移動体検出装置。
4. 請求項３において、
   前記検出制御部は、前記天頂付近のＧＰＳ衛星の電波を受信した各受信信号のうちＳ／Ｎ比が高い所定数の上位の受信信号について、物体による受信電波の遮蔽前後にわたるＳ／Ｎ比の変化に基づいて、当該物体の有無を検出する、移動体検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項の移動体検出装置が、屋外駐車場の駐車区画内に配置されて、移動体である駐車車両の有無の検出に基づいて、少なくとも駐車車両の鎖錠管理を行う、移動体管理システム。

Images