JP2011522732A - 超音波乗客検出 - Google Patents

Abstract

輸送車両のドアの前側の乗客の存在を認識する方法及び機器は、ドアの近傍の空間の体積に超音波トランスミッタ／レシーバを向けること、超音波パルスを空の体積内に放射すること、エコーの強度を記録し統合すること、及び統合される値を標準値として保存すること、超音波パルスを体積内に繰り返し放射すること、及び、統合された値を標準値と比較すること、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のデッドゾーンを定める必要なしに、輸送車両のドアで乗客を検出するための超音波方法及びシステムに関する。

バスや他の輸送車両の出入口の近くの乗客の存在を検出し、応答するために使用されるこの超音波検出方法は、例えば、閉じたドアとともに、及び、常設設備以外の近くに乗客又は対象がないという「標準の」環境について、署名テーブルを最初に検出すること及び記憶することに基づいている。テーブルは、常設設備からのエコーを定めるエコー応答時間からなる。これらの時間は、メモリ内又はエコーリターン時間に対応するレジスタポジションにおいて、エコー信号の１ビットデジタル化によって表現される。エコーの振幅は考慮されない。例えば、クーン（Kuhn）の米国特許第５１４８４１０号、発明の名称「退出する乗客のためのソナー検出器」を参照されたい。前もってドアの近くにいない乗客又は対象が、前もって記録されていないエコー応答を同時に起こすとき、乗客又は対象は検出されたと考えられる。

しかしながら、もし、乗客又は対象からのエコーが、前に記憶されたものとして同時に（設定される公差の範囲内で）起こる場合、その応答は無視される。その応答を、常設のバス設備による応答と区別するための方法は存在しない。実際、それらの公差を伴って記憶される応答は、「デッドゾーン」を表す。

一直線上にあるターゲットを軸外のターゲットから区別するためのシフトされた多重エコーパルスに従うエコーを繰り返し統合するということが、マゴリ（Magori）の米国特許第４６３４９４７号、発明の名称「ロボットアームにおける超音波センサのエコー信号を評価するための方法」において提案されている。

簡潔に、本発明の一実施形態によれば、超音波トランスミッタ／レシーバをドアの近傍の空間の体積に向け及び通常はドアの前側においてフロアに向けられること、トランスミッタ／レシーバを介して、空間が乗客で塞がれていない間に、超音波パルスを空間の体積内に放射すること、応答期間について空間の体積内の対象からの超音波エコーを記録すること、応答期間の一定の少なくとも一部分中に、エコーの強度を統合すること、及び、統合される値を標準値として保存すること、トランスミッタ／レシーバを介して、超音波パルスを空間の体積内に繰り返し放射すること、超音波エコーを記録すること、一定の期間中にエコーの強度を統合すること、ドアが適切な場合に開かれるように、標準値が一定の値によって異なるときに、乗客がドアの近傍の空間の体積に入ったことが判断されるべく、統合される値を標準値と繰り返し比較すること、のステップを備える、輸送車両のドアの前における乗客の存在を認識する方法が提供される。望ましい実施形態において、多重（多数、複式）超音波トランスミッタ／レシーバが、ドアに近い空間の体積に向けられ、そして、通常は、フロアに向けられ、そして、各トランスミッタ／レシーバで受信された、統合されたエコーが合計される。

簡潔に、本発明のもう１つの実施形態によれば、ドアの近傍のスペースの空間の体積に向けられ、かつ、通常はドアの近傍でフロアに向けられる超音波トランスミッタ／レシーバと、トランスミッタ／レシーバを介して、空間が乗客で塞がれていない間に、超音波パルスを空間の体積内に放射し、応答期間中に、空間の体積内の対象からの超音波エコーを記録し、応答期間の少なくとも一部分中に、エコーの強度を統合し、統合される信号を保存するためのコントローラと、を備える、輸送車両のドアの近傍の乗客の存在を認識するシステムが提供される。コントローラは、トランスミッタ／レシーバを介して、超音波パルスをドアの近傍の空間の体積内に繰り返し放射するようにプログラムされる。コントローラは、さらに、統合された値を標準値と繰り返し比較するようにプログラムされる。望ましい実施形態によれば、多重超音波トランスミッタ／レシーバが、ドアに近い空間の体積に向けられ、そして、通常は、フロアに向けられ、そして、全てのトランスミッタ／レシーバで受信された、統合されたエコーが合計される。

望ましい実施形態によれば、応答期間は、ドアから受けるエコーについて不十分に長い。

もう１つの望ましい実施形態によれば、記録され、統合される多重の分離（別個の）応答期間が、各応答期間についての標準値を確立するために、記憶され、そして統合される。

もう１つの実施形態によれば、フロアからのエコーを受信するのに十分に長い少なくとも一期間及びフロアからのエコーを受信するのに不十分に長い一期間の多重応答期間は、各応答期間について標準値を確立するために記録され、統合される。

さらにもう１つの実施形態において、ドアのプリセット多重位置で、開かれ及び／又は閉じられるように、コントローラが、空間の体積内に超音波パルスを発射し、一定の短い応答期間で、超音波エコー信号を記録し、エコー信号の強度を統合し、そして、障害となっていない出入口について、統合されるエコー信号を標準として保存する。コントローラは、さらに、ドアが開いているか又は閉じている間に、超音波パルスをプリセット位置で放射し、一定の短い応答期間の間にエコー信号を記録し、信号の強度を統合し、そして、各ドア位置について、統合される信号を標準と比較するようにプログラムされる。

図１は、本発明の一実施形態によるトランジット出入口に関する超音波センサの配置を例示する。 図２は、本発明の一実施形態の実施のための回路図である。 図３Ａは、セットアップモード中の本発明の一実施形態によるマイクロコントローラのプログラミングを例示するフロー図である。図３Ｂは、モニタリングモード中の本発明の一実施形態によるマイクロコントローラのプログラミングを例示するフロー図である。

本発明の一実施形態によれば、全体のエコー信号は、所定の期間、記録され、そしてデジタル化される。エコー信号のマルチビットデジタル化は、エコーリターン時間に対応する多重の記憶場所に保存され得る。それぞれの場所における入力は合計され又は統合される。セットアップ時に、出入口の近傍に乗客も対象もないときは、エコー信号の総計は、標準又は参照として保存される。この合計及び統合は、時間と同様に振幅を考慮に入れる。最も現実の世界のターゲットが、出力パルスの後で、単一の時間での単一の信号パルスの代わりに、多重の反射を引き起こすことから、時間対振幅を十分に考慮することは、検出の発展の可能性を許容する。適切なアルゴリズムが、遅く、標準又は参照における環境に起因した変化に対応すべく、セットアップを繰り返すように使用され得る。そのような変化は、温度又は湿度における変化によって引き起こされ得る。急速な変化は、乗客の表示として考えられるであろう。

図１を参照すると、出入口の内面が例示される。ドアは、ボックス１４として例示される周知の作動アセンブリのために揺動する２つのセクション１０，１２を有する。ドアは、例えば、スウィングドア、折り畳みドア、グライドスライドドア、又は平行四辺形プラグドアのいずれかであり得る。ドアは、超音波パルスを反射する常設対象を例示する目的のために、突出するハンドル２４，２６とともに例示される。アクチュエータアセンブリの下に取り付けられるのは、フロア２２に向かって下方に向けられた、間隔をあけた３つの超音波トランスミッタ／レシーバ１６，１８，２０である。トランスミッタ／レシーバから放射される超音波パルスは、図１のラインによって例示されるオーバラップした円錐内に向けられている。

ここで、図２を参照すると、３つの超音波トランスミッタ／レシーバ（センサ）１６，１８，及び２０は、電気制御ユニット３０に接続される。電気制御ユニットは、マイクロコントローラ３２、３つのアナログ・デジタルコンバータ３４，３５，３６、電気制御ユニット３０のための及びトランスミッタ／レシーバのための電源３９を含む。

電気制御ユニット３０は、センサ制御装置３８及びトランスミッタ／レシーバ１６，１８，２０を介して超音波パルスを発し、そして、その後、フロアから受けたエコーについて十分に長く確立され得るプリセット応答期間につき、トランスミッタ／レシーバに、エコーを聞くことを許可する。受信されたエコーは、アナログ・デジタルコンバータ３４，３５，３６を介して返信され、そして、マイクロコントローラ３２は、応答期間の少なくとも一定の部分の間に、エコーの強度を統合し、そして、統合された信号を保存する。

マイクロコントローラ３２は、ドアの近傍の空間の体積内に超音波パルスを放射すべく、トランスミッタ／レシーバを繰り返し動作させるようにプログラムされる。コントローラは、さらに、統合された値を標準と繰り返し比較するようにプログラムされる。

図３Ａを参照すると、マイクロプロセッサは、セットアップモードにおいて、４０で、一又は複数のトリガパルスを発射し、４２で、フロアからのエコーを受信するために不十分に確立され得る期間中に各パルスから生じるエコー信号を受信し、４４で、エコー信号を統合し、そして、４６で統合された結果を標準として保存すべく動作するようにプログラムされる。セットアップ中に、エコーが受信されるであろうパルスに従う時間の長さを調整する必要がある。これは、トランスミッタ／レシーバからフロアまでの距離を測定し、音速で割ることによって達成される。音速は、周囲の条件で軽微に変化し得るので、期間は、測定から計算されるよりもやや長いか又は短くなるべきである。これは、セットアップモードにおける第１ステップ４８であり得る。望ましい実施形態によれば、セットアップは、ドアが閉じた状態及びドアが開いた状態の両方で動作され、乗客がドアを通過したかどうかいうことと同様に、退出を待っている乗客の判定を可能にする。

図３Ｂを参照すると、マイクロプロセッサは、モニタリングモードにおいて、５０で、一又は複数のトリガパルスを発射し、５２で、フロアからのエコーを受信するための十分な期間中に、各パルスから起こるエコー信号を受信し、５４で、エコー信号を統合し、５６で、統合された結果を標準と比較するべく動作するようにプログラムされる。もし、統合された結果が、保存されている標準に近い場合、制御装置は、５０で、新たなトリガパルスの放出に戻る。もし、統合された結果が、保存されている標準に十分に近いものでない場合、ドアでの乗客の存在の信号表示が５８で出力される。

勿論、マイクロプロセッサは、ドアが開いているか又は閉じているか、及び追加の入力に基づく期間がどのくらい長いのかを記録すること、のような追加のタスクとともにプログラムされ得る。

それ故、特許法によって特に要求される我々の発明を詳細に記載することで、特許証によって保護されるべきものが、以下の請求項に記載されている。

Claims (11)

1. 輸送車両のドアの前側における乗客の存在を認識する方法であって、
   超音波トランスミッタ／レシーバをドアの近くの空間の体積に向けること、及び、通常はドアの前側のフロアに向けられること、
   空間が乗客によって塞がれていない間に、トランスミッタ／レシーバを介して、空間の前記体積内に超音波パルスを放射すること、
   少なくとも一応答期間に、空間の体積における対象からの超音波エコーを記録すること、
   少なくとも一応答期間の少なくとも一定の一部分中に、前記エコーの強度を統合すること、及び、統合される値を標準値として保存すること、
   トランスミッタ／レシーバを介して、空間の前記体積内に超音波パルスを繰り返し放射すること、超音波エコーを記録すること、及び、前記一定の期間中に前記エコーの強度を統合すること、及び、
   統合される値が所定量で標準値と異なるときに、乗客がドアの近くの空間の体積に入ったと判断されるように、統合される値を標準値と繰り返し比較すること、のステップを含むことを特徴とする方法。
2. 多重の超音波トランスミッタ／レシーバが、ドアに近い空間の体積に向けられ、及び、通常はフロアに向けられ、及び、各トランスミッタ／レシーバで受信される、統合されるエコーを合計する請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも一応答期間が、フロアから受信されるエコーについて不十分に長い請求項１に記載の方法。
4. 各応答期間について標準値を確立するように、多重分離応答期間が記録され及び統合される請求項１に記載の方法。
5. フロアからのエコーを受信するために十分に長い少なくとも一期間及びフロアからのエコーを受信する不十分に長い一期間の多重応答期間が、各応答期間で標準値を確立するために記録され、統合される請求項１に記載の方法。
6. 輸送車両のドアの近くの乗客の存在を認識するためのシステムであって、
   前記ドアの近くの空間の体積に向けられ、及び通常はドアの近くのフロアに向けられる超音波トランスミッタ／レシーバと、
   空間が乗客によって塞がれていない間にトランスミッタ／レシーバを介して空間の体積内に超音波パルスを発射し、少なくとも一応答期間で、空間の体積における対象からの超音波エコーを記録し、かつ、少なくとも一応答期間の少なくとも一定の一部分中に、エコーの強度を統合し、かつ統合される値を保存するためのコントローラとを含み、
   前記コントローラは、トランスミッタ／レシーバを介してドアの近くの空間の前記体積内に超音波パルスを繰り返し放射し、かつ、超音波エコーを記録し、かつ、前記一定の期間中に前記エコーの強度を統合するようにプログラムされ、
   かつ、前記コントローラは、さらに、統合される値を標準と繰り返し比較するようにプログラムされることを特徴とするシステム。
7. ドアに近い空間の体積に向けられ、通常はフロアに向けられる多重超音波トランスミッタ／レシーバを備え、かつ、全てのトランスミッタ／レシーバの統合されるエコーが合計される請求項６に記載のシステム。
8. 少なくとも一応答期間が、フロアから受信されるエコーについて不十分に長い請求項６に記載のシステム。
9. 各応答期間について標準値を確立するように、多重分離応答期間が記録され及び統合される請求項６に記載のシステム。
10. フロアからのエコーを受信するために十分に長い少なくとも一期間及びフロアからのエコーを受信する不十分に長い一期間の多重応答期間が、各応答期間で標準値を確立するために記録され、統合される請求項６に記載のシステム。
11. 輸送車両のドアの前の乗客又は障害物の存在を認識する方法であって、
    ドアが開き及び／又は閉じているようなドアのプリセット多重位置で超音波トランスミッタ／レシーバをドアの近くの空間の体積に向け、かつ通常はドアの前側のフロアに向けられること、
    空間が塞がれていない又は遮られていない間に、トランスミッタ／レシーバを介して、空間の前記体積内に超音波パルスを放射すること、
    一定の短い応答期間で、空間の体積内の対象からの超音波エコーを記録すること、
    一定の短い応答期間の少なくとも一部分中に、前記エコーの強度を統合すること、及び、統合される値を標準値として保存すること、
    ドアが開き及び／又は閉じているようなドアの前記プリセット多重位置で、繰り返し、トランスミッタ／レシーバを介して、空間の前記体積内に超音波パルスを放射すること、超音波エコーを記録すること、及び、前記一定の短い応答期間中に、前記エコーの強度を統合すること、及び、
    統合される値が所定量で標準値と異なるときに、乗客又は障害物がドアの近くの空間の体積内に入ったと判断されるように、各ドア位置について、統合される値を標準値と繰り返し比較すること、のステップを含むことを特徴とする方法。

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