JP2015042971A - 超音波乗客検出 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のデッドゾーンを定める必要なしに、輸送車両のドアの前側の乗客の存在を認識する、超音波乗客検出方法を提供する。【解決手段】ドア１４の近傍の空間の体積に超音波トランスミッタ及びレシーバ１６，１８，２０を向けること、超音波パルスを空間の体積内に放射すること、エコーの強度を記録し積分すること、及び積分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、積分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、反応するために使用される現在の超音波検出方法は、例えば、ドアが閉じられた状態で常設設備以外に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時間でエコー応答を起こすとき、乗客又は対象が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同じ時間で（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と軸外のターゲットを区別するためのシフトされた多数のエコーパルスに続くエコーを繰り返し積分するということが、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及び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、トランスミッタ及びレシーバを介して、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、応答期間における少なくとも一定期間の間にエコーの強度を積分すること、及び、積分された値を標準値として保存すること、トランスミッタ及びレシーバを介して、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、一定期間中にエコーの強度を積分すること、標準値が一定の値だけ異なるときに、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、ドアが適切な場合に開かれるように、積分された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、多数の超音波トランスミッタ及びレシーバが、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、各トランスミッタ及びレシーバで受信された、積分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、通常はドアの近傍のフロアに向けられる超音波トランスミッタ及びレシーバと、トランスミッタ及びレシーバを介して、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、応答期間における少なくとも一定期間の間にエコーの強度を積分し、積分された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、トランスミッタ及びレシーバを介して、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し、かつ、超音波のエコーを記録し、かつ、一定期間の間にエコーの強度を積分するようにプログラムされる。コントローラは、さらに、積分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、多数の超音波トランスミッタ及びレシーバが、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及びレシーバで受信された、積分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、フロ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、多数の別個の応答期間が、各応答期間に対する標準値を確立するために、記憶され、そして積分される。

もう１つの実施形態によれば、多数の応答期間は、少なくともフロアからのエコーを受信するのに十分に長い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であり、各応答期間に対する標準値を確立するために記録され、積分される。

さらにもう１つの実施形態において、ドアが開動作及び又は閉動作をしている最中における、前もってセット（設定）されるドアの多数の位置で、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積分し、そして、積分されたエコー信号を、遮るものがない出入口に対する標準として保存する。コントローラは、さらに、ドアが開動作及び又は閉動作をしている最中に、超音波パルスを前記前もってセットされる位置に放射し、一定の短い応答期間の間にエコー信号を記録し、信号の強度を積分し、そして、各ドア位置について、積分された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数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積分される。出入口の近傍に乗客も対象もないセットアップ時に、エコー信号の総計は、標準又は参照として保存される。この合計又は積分は、時間と同様に振幅を考慮に入れる。多くの現実の世界のターゲットは、出力パルス後の単一の時間で、単一のエコーパルスの代わりに、多数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、検出の可能性を増加させる。標準又は参照におけるゆっくりとした環境に起因する変化に対応すべく、セットアップを繰り返すように適切なアルゴリズムが使用され得る。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によって揺動する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及びレシーバ１６，１８，２０である。トランスミッタ及び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及びレシーバ（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、並びにトランスミッタ及び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並びにトランスミッタ及びレシーバ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不十分に長く確立され得る、前もってセットされる応答期間につき、トランスミッタ及びレシーバに、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、応答期間における少なくとも一定期間の間に、エコーの強度を積分し、そして、積分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、トランスミッタ及び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、積分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、エコー信号を積分し、そして、４６で積分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追従する時間の長さを調整する必要がある。これは、トランスミッタ及び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不十分な期間中に、各パルスから起こるエコー信号を受信し、５４で、エコー信号を積分し、５６で、積分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、積分された結果が、保存されている標準に十分に近い場合、制御装置は、５０で、新たなトリガパルスの放出に戻る。もし、積分された結果が、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 (6)

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及びレシーバを、前記ドアの近くの空間の体積に向けること、及び、通常は前記ドアの前側のフロアに向けられること、
   前記空間が乗客によって塞がれていない間に、前記超音波トランスミッタ及びレシーバを介して、前記空間の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中に、前記空間の体積における対象からの前記超音波のエコーを記録すること、
   前記少なくとも一応答期間における少なくとも一定期間の間に前記エコーの強度を積分すること、及び、前記積分された値を標準値として保存すること、
   前記超音波トランスミッタ及びレシーバを介して、前記空間の体積内に超音波パルスを繰り返し放射すること、前記超音波のエコーを記録すること、及び、前記一定期間の間に前記エコーの前記強度を積分すること、及び、
   前記積分された値が所定量だけ前記標準値と異なるときに、乗客が前記ドアの近くの前記空間の体積に入ったと判断されるように、前記積分された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. 多数の超音波トランスミッタ及びレシーバが、前記ドアに近い前記空間の体積に向けられ、及び、通常は前記フロアに向けられ、及び、各超音波トランスミッタ及びレシーバで受信され、前記積分されたエコーを合計する請求項１に記載の方法。
3. 各応答期間に対する標準値を確立するために、多数の別個の応答期間が記録され及び積分される請求項１に記載の方法。
4. 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、及び通常は前記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及びレシーバと、
   前記空間が乗客によって塞がれていない間に前記超音波トランスミッタ及びレシーバを介して前記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中に前記空間の体積における対象からの前記超音波のエコーを記録し、かつ、前記少なくとも一応答期間における少なくとも一定期間の間に前記エコーの強度を積分し、かつ前記積分された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、前記超音波トランスミッタ及びレシーバを介して前記ドアの近くの前記空間の体積内に超音波パルスを繰り返し放射し、かつ、前記超音波のエコーを記録し、かつ、前記一定期間の間に前記エコーの前記強度を積分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、前記積分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ことを特徴とするシステム。
5. 前記ドアに近い前記空間の体積に向けられ、通常は前記フロアに向けられる多数の超音波トランスミッタ及びレシーバを備え、かつ、全ての超音波トランスミッタ及びレシーバにおける前記積分されたエコーが合計される請求項４に記載のシステム。
6. 各応答期間に対する標準値を確立するために、多数の別個の応答期間が記録され及び積分される請求項４に記載のシステム。

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