JP2018119992A - 電気的時間領域反射率測定を用いる走行車両情報測定システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走行車両情報を測定するためのシステムは、電気的伝送線路を含む電気的伝送線路センサであって、前記電気的伝送線路上の走行車両の輪荷重(11)に応じて前記電気的伝送線路の電気的インピーダンス変化を提供するように構成されかつ表皮効果を軽減するためのストリップ幾何形状を有する電気的伝送線路センサ(12)と、前記電気的伝送線路センサ(12)の前記電気的インピーダンス変化を測定可能であり、かつ前記インピーダンス変化を信号に変換可能である、電気的時間領域反射率測定信号処理システムと備える。ここで、センサが、走行車両の少なくとも1つの車輪に応答するように構成され、少なくとも1つの車輪が、前記センサの前記インピーダンスの前記変化を生じさせる。
【選択図】図1a
Description
本願は、2013年3月4日に出願の米国特許仮出願第61/772,138号の関連出願であり、米国特許法第119条(e)に基づき、この仮出願の国内優先権の利益を主張するものであり、本特許出願の内容全体を参照することにより本願明細書に明示的に援用する。
一般に、時間領域反射率測定(time domain reflectometry,TDR)は、特定の幾何形状の伝送線路が、決まった特性インピーダンスを呈するという原理に基づく測定法である。したがって、伝送線路の幾何形状が変わると、TDR技術を用いて測定され得る特性インピーダンスが変わる。当業者であれば、時間領域反射率測定が光信号または電気信号と共に使用され得ること、また、実際には、光信号および電気信号は物理的に異なり、伝送線路特性の変化を測定するには、それぞれ異なる専門知識および機器を必要とすることを理解するはずである。
以下の詳細な説明は、本来は、単に例示的なものであり、説明した実施形態または説明した実施形態の適用および用途を限定することを意図するものではない。本明細書で用いる場合、「例示的(exemplary)」または「例となる(illustrative)」の語は、「例(example)、実例(instance)、または説明(illustration)としての機能を果たすこと」を意味する。「例示的」または「例となる」として本明細書で説明するあらゆる実施は、必ずしも、他の実施よりも好適または有利であるとして解釈されるものではない。以下に説明する実施はすべて、当業者が本開示の実施形態を製作または使用できるように提供する例示的な実施であり、本開示の範囲を限定することを意図するものではなく、本開示の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。本明細書での説明の目的のため、「上(upper)」、「下(lower)」、「左(left)」、「後(rear)」、「右(right)」、「前(front)」、「垂直(vertical)」、「水平(horizontal)」の語およびその派生語は、図面において配置されているように例に関わる。さらに、前述の技術分野、背景、概要、または以下の詳細な説明において提示された、いかなる明示的または暗示された理論にも制約されることを意図するものではない。添付の図面に示され、以下の明細書に説明される特定の装置および処理は、単に例示的な、添付の特許請求の範囲に定義される、実施形態(実施例)、実施態様および/または概念であることもまた理解されるべきである。よって、本明細書に開示される実施形態に関係する具体的な寸法および他の物理特性は、特許請求の範囲が明示的に別段規定しない限り、限定するものとしてみなされるべきではない。「少なくとも1つ(at least one)」は、「1つまたはそれよりも多い(a)」と同等とする。図面を参照しながら、実施態様(例、代替、修正、オプション、変形、実施形態およびこれらの任意の均等物)を説明する。本発明は、特許請求の範囲によって提供される主題に限定されるのであり、かつ本発明は、図示および説明される特定の実施態様に限定されないことが理解されるべきである。
ここで図1aを参照すると、走行車両情報を測定するためのシステムおよび装置の実施形態が示されている。この実施形態は、軸当たりの車輪数、接地圧、車輪幅を含む車輪−道路間の接地寸法、センサ上の車輪の位置、および車輪がセンサ上に力をかける時間の長さなどの走行車両情報を測定し得る。取得した車両情報から、輪距、軸距および車線位置を判定してもよい。この実施形態を追加的なセンサと共に用いて、車両速度、車両長、および車両数を測定してもよい。
当業者であれば、パラメトリック外乱センサ12(PDSは、パラメトリック外乱センサ(parametric disturbance sensor)の略語である)は、ある実施形態において、車道を横断するように配置され、車道内部に埋め込まれ、かつ車道表面と面一にされる、伝送線路の一部であることを理解するはずである。当業者はまた、信号が全伝送線路に沿って伝播すること、そして、全伝送線路が、他の実施形態において、全センサとしてみなされ得ることを認識するはずである。本発明のシステムおよび装置で用いるための例示的なPDS構成については、詳細な説明の「センサ」と題するセクションで説明する。
輪荷重によって生じるものなど、伝送線路上のあらゆるインピーダンスの不整合は、伝送線路中を信号源に向けて跳ね返る反射をもたらす。ハイブリッド回路15がこれらの反射を受信器21に向け、そこで反射を増幅し、次いで、アナログ−デジタル変換器24でデジタル化する。アナログ−デジタル変換器24は、ADC24と呼ばれることもある。受信器21は、受信増幅器と呼ばれることもある。変換し、サンプリングしたデータを、フィールドプログラマブルゲートアレイ28で処理する。フィールドプログラマブルゲートアレイ28は、FPGA28と呼ばれることもある。次いで、FPGA28で処理したデータを、コンピュータ34でさらに処理して、車両に関する所望の情報を取得する。コンピュータ34は、イーサネットポート36に接続される。
FPGA28は、ADC24からのETDRデータを受信および処理し、これを(監視インターフェースを介して)コンピュータ34に送信するためのものである。コンピュータ34は、FPGA28と連携して、デジタル化され、FPGA処理された信号データを処理する。ある実施形態では、コンピュータ34は、FPGA28から受信した個々の輪荷重イベントを多数の車両プロファイル情報を収容する車両記録として集約する。ある実施形態では、コンピュータ34は、コンピュータオンモジュールである。当業者であれば、代わりに使用してもよい他の等価なコンピューティングまたは埋め込みコンピューティングソリューションが存在することを理解するはずである。ある実施形態では、これらの処理ステップは、ADCサンプル受信、サンプル並べ替え、掃引平均、掃引ゾーンの積分、および位置監視を含むことがある。
接地圧および車両−道路(センサ)間の寸法の測定
ここで図1bを参照すると、走行車両情報を測定するためのシステムおよび装置の別の実施形態が示されている。この実施形態は、軸当たりの車輪数、接地圧、車輪幅を含む車輪−道路間の接地寸法、センサ上の車輪の位置、および車輪がセンサ上に力をかける時間の長さなどの走行車両情報を測定し得る。取得した車両情報から、輪距、軸距および車線位置を判定してもよい。
ここで図2を参照すると、重量の判定および車両の軸の検出を対象とする、本発明の実施形態が示されている。軸検出および重量情報だけに着目するならば、システム帯域を低減できる。この実施態様は、装置およびシステムの費用を低減する。この実施態様はまた、例えば、車輪幅、車輪間隔など、センサの長さに沿った、すなわち車道に直交する、いかなる空間情報も提供しない。軸間隔または軸距など、車道に沿う長手方向の空間情報を判定することは依然として可能である。また、この実施態様では、全センサに対してただ1つ較正点のみが存在する。
ここで図3を参照すると、空間プロファイリングなしでの車両の軸当たりの車輪数の判定を対象とする、本発明の実施形態が示されている。この実施形態では、高帯域または空間分解能信号を2つの経路に分割する。直接信号とバイアスをかけたLPF信号とを比較器301(比較器は、CMP301と呼ばれることもある)で比較し、高速ロジック28は、立ち上がりまたは立ち下がりエッジを計数して、基準XO2の一周期中にみられるタイヤの数を判定する。この実施態様は、センサ上のタイヤ数を提供するが、センサに沿ったタイヤの位置については識別しない、すなわち、空間プロファイリングは行わない。
ここで図4を参照すると、センサ上にある車両の車輪の空間プロファイルの判定を対象とする、本発明の実施形態が示されている。この実施形態は、図1bで説明した等価時間サンプリングまたはVCXO/PLL技術、および図3に示す車輪計数ソリューションと同様の比較器技術を用いて、車輪接地空間プロファイルをマッピングする。この実施形態では、図1aおよび図1bに示す高速ADC24は省略される。増幅器22からの直接信号と、トラッキングLPF303からの信号とを比較して、直接信号が閾値信号を超えている間、高速比較器301の出力をアクティブにするようにする。バイナリである比較器301の出力を、VCXO8の一周期に1回サンプリングまたはラッチして、基準XO2の複数周期にわたり完全なプロファイルを構築する。プロファイル内の各点を、後続のプロファイルにおいてそれが対応する点と加算して、非バイナリプロファイルを構築する。
ここで図5aを参照すると、ある実施形態では、第1のPDSポート12aと、第2のPDSポート12bと、第3のPDSポート12cとが示されている。また、PDSポート12aをパラメトリック外乱センサポート12aとも呼ぶ。PDSポート12a、PDSポート12b、およびPDSポート12cは、対応するセンサバスを介して、車輪アナログフロントエンド501に接続される。車輪アナログフロントエンド501はまた、車輪AFE501と呼ばれる。車輪AFE501は、レシーババスを介して車輪データ変換器503に接続され、さらに車輪AFE501は、センサセレクタバスを介してFPGA28に接続される。車輪データ変換器503は、サンプルバスを介してFPGA28に接続され、また、PLL制御バスを介してコンピュータ34に接続される。当業者であれば、様々な数のPDSセンサまたはPDSセンサポートを使用してもよいことを理解するはずである。FPGA28は、データバスを介してコンピュータに接続される。
センサまたはパラメトリック外乱センサ12(PDS)は、伝送線路である。本発明のシステムの例によっていくつかの課題が解決される。これには、長寿命、センサ12の長さに沿った空間情報を提供する能力、センサ12の長さに沿った車輪の位置情報を提供する能力、接地圧を測定する能力、個々の車輪を弁別する能力、センサを連続的に監視する能力、車輪測定中、隣接する車両の車輪からの干渉に耐える、または検出する能力、および設置の容易さが含まれる。これは、センサ12の設計によって部分的に達成される。
システム(または装置)の例のさらなる説明として以下の付記項を提供する。以下の付記項のうちのあらゆる1つ以上は、以下の付記項のうちの別の1つ以上、ならびに/あるいは、あらゆる他の付記項および/または付記項の組み合わせおよび順列のあらゆる小区分または一部分もしくは複数の部分と組み合わせ可能であってもよい。以下の付記項のうちのどれも、いずれの他の付記項、またはいずれの他の付記項のいずれの部分などとも組み合わせを要することなく、独立している。付記項(1):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両の走行車両情報を測定するためのシステムまたは装置であって、システムまたは装置が、センサのインピーダンスの変化を測定可能であり、さらにセンサのインピーダンスの変化を信号に変換可能である電気的時間領域反射率測定信号処理システムと、信号から走行車両情報を引き出し可能であるデータ処理システムとを含む、システムまたは装置。付記項(2):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、走行車両の少なくとも1つの車輪に応答するように構成され、前記少なくとも1つの車輪が、センサのインピーダンスに変化を生じる、システムまたは装置。付記項(3):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両情報が、接地圧および車輪−センサ間の接地寸法のうちのいずれか1つを含む、システムまたは装置。付記項(4):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、車輪−センサ間の接地寸法が、車輪−センサ間の接地幅、センサに沿った車輪−センサ間の接地位置、および車輪−センサ間の接地持続時間のうちの少なくとも1つを含む、システムまたは装置。付記項(5):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両情報が、軸検出、車両在否検出、単一タイヤ検出、複数タイヤ検出、車輪数、および輪距のうちの少なくとも1つを含む、システムまたは装置。付記項(6):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両の速度を測定するための速度測定システムをさらに含む、システムまたは装置。付記項(7):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両情報が、車輪−道路間の接地長、個々の車輪の重量、走行車両の重量、および軸距のうちの少なくとも1つをさらに含む、システムまたは装置。付記項(8):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、データ処理システムが、走行車両の速度および車輪−センサ間の接地持続時間から車輪−道路間の接地長を判定するように構成される、システムまたは装置。付記項(9):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、データ処理システムが、走行車両の速度、接地圧、車輪−センサ間の接地幅、および車輪−センサ間の接地持続時間から個々の車輪の重量を判定するように構成される、システムまたは装置。付記項(10):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両に関する情報を測定するためのシステムまたは装置であって、反射電気信号から走行車両に関する情報を引き出すための電気的時間領域反射率測定データ処理システムを含む、システムまたは装置。付記項(11):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両に関連する負荷荷重に応じてインピーダンスが変化するセンサと、センサに沿って電気信号を送信するための信号源と、センサで反射した反射電気信号を測定するための受信器であって、反射電気信号が、センサのインピーダンス変化により生じる、受信器とをさらに備える、システムまたは装置。付記項(12):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、負荷荷重が、走行車両の少なくとも1つの車輪である、システムまたは装置。付記項(13):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、情報が、接地圧および車輪−センサ間の接地寸法のうちのいずれか1つを含む、システムまたは装置。付記項(14):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、車輪−センサ間の接地寸法が、車輪−センサ間の接地幅、センサに沿った車輪−センサ間の接地位置、および車輪−センサ間の接地持続時間、輪距、および軸距のうちの少なくとも1つを含む、システムまたは装置。付記項(15):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、情報は、軸検出、車両在否検出、単一タイヤ検出、複数タイヤ検出、車輪数、および輪距のうちの少なくとも1つを含む、システムまたは装置。付記項(16):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、走行車両の速度を測定するための速度測定システムをさらに含む、システムまたは装置。付記項(17):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、情報が、車輪−道路間の接地長、個々の車輪の重量、走行車両の重量、および軸距のうちの少なくとも1つをさらに含む、システムまたは装置。付記項(18):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、データ処理システムが、走行車両の速度および車輪−センサ間の接地持続時間から車輪−道路間の接地長を判定するように構成される、システムまたは装置。付記項(19):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、データ処理システムが、走行車両の速度、接地圧、車輪−センサ間の接地幅、および車輪−センサ間の接地持続時間から個々の車輪の重量を判定するように構成される、システムまたは装置。付記項(20):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、電気信号が、パルスおよびパルス列のうちのいずれか1つである、システムまたは装置。付記項(21):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、電気的伝送線路(伝送線路)である(を含む)、システムまたは装置。付記項(22):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、インピーダンス制御式伝送線路(インピーダンス制御式電気的伝送線路)である、システムまたは装置。付記項(23):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサは、同軸ケーブル、2芯同軸ケーブル、ストリップライン回路、およびマイクロストリップ回路のうちのいずれか1つである、システムまたは装置。付記項(24):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサのインピーダンスの変化の範囲が、2オームである、システムまたは装置。付記項(25):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、走行車両に関連する荷重下へ配置するために、弾性材料のブロック内に配置される、システムまたは装置。付記項(26):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、道路内に埋め込まれるように構成される、システムまたは装置。付記項(27):本パラグラフで言及されるあらゆる付記項の(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両の走行車両情報を測定するための方法であって、方法が、走行車両によってセンサに負荷がかかった際に、電気的時間領域反射率測定信号処理を用いてセンサのインピーダンスの変化を測定することを含む、方法。付記項(28):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、インピーダンスの変化を信号に変換することと、信号を処理することによって信号から走行車両情報を引き出すこととをさらに含む、方法。付記項(29):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、センサのインピーダンスの変化が、走行車両の少なくとも1つの車輪によって生じる、方法。
付記項(30):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両情報が、接地圧および車輪−センサ間の接地寸法のうちのいずれか1つを含む、方法。付記項(31):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、車輪−センサ間の接地寸法が、車輪−センサ間の接地幅、センサに沿った車輪−センサ間の接地位置、および車輪−センサ間の接地持続時間のうちの少なくとも1つを含む、方法。付記項(32):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両情報が、軸検出、車両在否検出、単一タイヤ検出、複数タイヤ検出、車輪数、および輪距のうちの少なくとも1つを含む、方法。付記項(33):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両の速度を測定することをさらに含む、方法。付記項(34):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両情報が、車輪−道路間の接地長、個々の車輪の重量、走行車両の重量、および軸距のうちの少なくとも1つをさらに含む、方法。付記項(35):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、データ処理システムが、走行車両の速度および車輪−センサ間の接地持続時間から車輪−道路間の接地長を判定するように構成される、方法。付記項(36):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両の速度、接地圧、車輪−センサ間の接地幅、および車輪−センサ間の接地持続時間から個々の車輪の重量を判定する、方法。付記項(37):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサに対して移動する走行車両の車輪に応じて変化するように構成される特性インピーダンスを有するセンサと、電気的時間領域反射率測定信号処理システムで特性インピーダンスのインターフェースをとるように構成されるインターフェースとを含む、システムまたは装置。付記項(38):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、電気的時間領域反射率測定信号処理システムが、センサのインピーダンスの変化を測定し、センサのインピーダンスの変化を信号に変換し、信号から走行車両情報を引き出すように構成されるデータ処理システムに信号を提供するように構成される、システムまたは装置。付記項(39):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、伝送線路(電気的伝送線路)上のインピーダンス不整合の源から受信器まで伝播する反射電気信号を提供するように構成される特性インピーダンスを有する、システムまたは装置。付記項(40):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、センサに沿って電気信号を送信するように構成される信号源と、センサで反射した反射電気信号を測定するように構成される受信器であって、反射電気信号が、センサの特性インピーダンスの変化によって生じる、受信器とを含む、システムまたは装置。付記項(41):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、伝送線路(電気的伝送線路など)を含む、システムまたは装置。付記項(42):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、インピーダンス制御式伝送線路を含む、システムまたは装置。付記項(43):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサは、同軸ケーブル、2芯同軸ケーブル、ストリップライン回路、およびマイクロストリップ回路のうちのいずれか1つを含む、システムまたは装置。付記項(44):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、特性インピーダンスの変化の範囲が、約2オームである、システムまたは装置。付記項(45):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、走行車両の下へ配置するために、弾性材料のブロック内に配置される、システムまたは装置。付記項(46):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサが、道路内に埋め込まれるように構成される、システムまたは装置。付記項(47):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサに沿って電気信号を送信するように構成される信号源と、センサで反射した反射電気信号を測定するように構成される受信器であって、反射電気信号が、センサのインピーダンス変化によって生じる、受信機とをさらに備える、システムまたは装置。付記項(48):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサがまた、車道に組み込まれる伝送線路であって、車両がセンサ上を通過し、通過する車両の車輪の重量に起因してセンサに力がかかることにより伝送線路にたわみが生じて、力がかかった伝送線路のインピーダンスに影響を及ぼすように構成される伝送線路を含み、インピーダンス変化が、車両情報が測定されたインピーダンス変化から引き出し可能な方法で電気的時間領域反射率測定信号処理技術を用いて測定されるように構成される、システムまたは装置。付記項(49):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサがまた、伝送線路であって、センサキャリア押出ハウジングと、センサキャリア押出ハウジングに収容されたセンサキャリア内のセンサコアであって、センサキャリア押出ハウジングが、センサコアおよびセンサキャリアを取り囲む金属製シールドを含む、センサコアと、センサキャリア押出ハウジングを覆うように構成され、それによって、車両の車輪からの輪荷重がキャップ押出材にかかり、次いで、荷重が、キャップ押出材を介してセンサキャリア外部ハウジングに伝わる、キャップ押出材とを含む、伝送線路を含む、システムまたは装置。付記項(50):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサがまた、輪荷重を伝達可能とするように構成されるセンサキャリア押出ハウジングの頂部平坦部分を含む、システムまたは装置。付記項(51):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、センサがまた、道路封止材がキャップ押出材の表面に接着し、センサが捉えるたわみ量に影響を及ぼすのを防ぐことによって、車輪からの真の力をセンサが測定できるように構成される、隔離フォームを含む、システムまたは装置。付記項(52):センサの(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、方法が、センサに対して移動する走行車両の車輪に応じて変化するように構成される特性インピーダンスを有することと、電気的時間領域反射率測定信号処理システムで特性インピーダンスのインターフェースをとることとを含む、方法。付記項(53):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、データ処理システムが、走行車両の個々の車輪の重量から走行車両の重量を判定するようにさらに構成される、システムまたは装置。付記項(54):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分のシステムもしくは装置と共に使用される)システムまたは装置であって、データ処理システムが、走行車両の個々の車輪の重量から走行車両の重量を判定するようにさらに構成される、システムまたは装置。付記項(55):(単独で使用される、あるいは本パラグラフで言及する任意の付記項、または本パラグラフで言及する任意の付記項の任意の部分の方法と共に使用される)方法であって、走行車両の個々の車輪の重量から走行車両の重量を判定する、方法。
4 ドライバ、または高周波数帯域ドライバ
6 位相同期回路、またはPLL
8 電圧制御水晶発振器、またはVCXO
9 所望の帯域に感度がある領域
10 終端器、末端終端器、または終端
11 瞬間的な荷重、または荷重
12 パラメトリック外乱センサ、PDS、PDSセンサ、またはセンサ
12a 第1のPDSポート、パラメトリック外乱センサポート、またはセンサポート
12b 第2のPDSポート、パラメトリック外乱センサポート、またはセンサポート
12c 第3のPDSポート、パラメトリック外乱センサポート、またはセンサポート
14 信号源終端器
15 ブリッジ、またはハイブリッド回路
16 信号源終端基準器
18 末端終端基準器
20 差動増幅器
21 受信器、または受信増幅器
22 増幅器
24 アナログ−デジタル変換器、ADC、高速ADC、または高分解能ADC
28 計数ロジック、フィールドプログラマブルゲートアレイ、FPGA、高速ロジック、またはロジック
30 過渡電圧抑制保護回路
30a TVS保護回路
30b TVS保護回路
30c TVS保護回路
32 同軸鉛被ケーブル、または鉛被ケーブル
34 コンピュータ
36 イーサネットポート
201 ローパスフィルタ、LPF、パッシブアナログ積分ローパスフィルタ、またはパッシブアナログ積分LPF
203 ゲート/ホールド回路
205 デジタル−アナログ変換器、またはDAC
301 比較器、CMP、または高速比較器
303 トラッキングローパスフィルタ、またはトラッキングLPF
304 バイアス
305 SUM、または加算器
501 車輪アナログフロントエンド、または車輪AFE
503 車輪データ変換器
505 トランシーバ、またはXCVR
507 シリアルポート
509 SDカードポート
511 イーサネットポート
513 パワーオーバーイーサネット装置、またはPOE装置
515 ループポート
517 ループアナログフロントエンド、ループAFE
519 温度ポート
521 単線センサブリッジ
523 実時間クロック
551 無線周波数(RF)スイッチ、またはスイッチ
553 基準終端器
590 出力
592 出力
594 入力
601 センサコア
603 センサキャリア
605 センサキャリア外部ハウジング、またはセンサキャリア押出ハウジング
607 支持チューブ
609 キャップ押出材
610 接着剤
611 隔離フォーム
615 コネクタ
617 終端ブロック
701 コンクリート
705 グラウト
707 ねじ
709 独立気泡フォーム、またはフォーム
711 電磁干渉(EMI)ガスケット
712 x軸
714 y軸
716 z軸
Claims (39)
- 走行車両の走行車両情報を測定するためのシステムであって、
センサのインピーダンスの変化を測定可能であり、さらに前記センサの前記インピーダンスの前記変化を信号に変換可能である、電気的時間領域反射率測定信号処理システムと、
前記信号から前記走行車両情報を引き出し可能であるデータ処理システムと
を備える、システム。 - 前記センサが、前記走行車両の少なくとも1つの車輪に応答するように構成され、前記少なくとも1つの車輪が、前記センサの前記インピーダンスの前記変化を生じさせる、請求項1に記載のシステム。
- 前記走行車両情報が、接地圧および車輪−センサ間の接地寸法のうちのいずれか1つを含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記車輪−センサ間の接地寸法が、車輪−センサ間の接地幅、前記センサに沿った前記車輪−センサ間の接地位置、および車輪−センサ間の接地持続時間のうちの少なくとも1つを含む、請求項3に記載のシステム。
- 前記走行車両情報が、軸検出、車両在否検出、単一タイヤ検出、複数タイヤ検出、車輪数、および輪距のうちの少なくとも1つを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記走行車両の速度を測定するための速度測定システムをさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記走行車両情報が、車輪−道路間の接地長、個々の車輪の重量、前記走行車両の重量、および軸距のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記データ処理システムが、前記走行車両の前記速度および前記車輪−センサ間の接地持続時間から前記車輪−道路間の接地長を判定するように構成される、請求項6または請求項7に記載のシステム。
- 前記データ処理システムが、前記走行車両の前記速度、前記接地圧、前記車輪−センサ間の接地幅、および前記車輪−センサ間の接地持続時間から前記個々の車輪の前記重量を判定するように構成される、請求項6〜8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記データ処理システムが、前記走行車両の前記個々の車輪の前記重量から前記走行車両の前記重量を判定するようにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。
- 走行車両に関する情報を測定するための装置であって、
反射電気信号から前記走行車両に関する前記情報を引き出すための電気的時間領域反射率測定データ処理システム
を備える、装置。 - 前記走行車両に関連する負荷荷重に応じてインピーダンスが変化するセンサと、
前記センサに沿って電気信号を送信するための信号源と、
前記センサで反射した前記反射電気信号を測定するための受信器であって、前記反射電気信号が、前記センサのインピーダンス変化により生じる、受信器と
をさらに備える、請求項11に記載の装置。 - 前記負荷荷重が、前記走行車両の少なくとも1つの車輪である、請求項12に記載の装置。
- 前記情報が、接地圧および車輪−センサ間の接地寸法のうちのいずれか1つを含む、請求項13に記載の装置。
- 前記車輪−センサ間の接地寸法が、車輪−センサ間の接地幅、前記センサに沿った前記車輪−センサ間の接地位置、および車輪−センサ間の接地持続時間のうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の装置。
- 前記情報が、軸検出、車両在否検出、単一タイヤ検出、複数タイヤ検出、車輪数、および輪距のうちの少なくとも1つを含む、請求項11〜15のいずれか1項に記載の装置。
- 前記走行車両の速度を測定するための速度測定システムをさらに含む、請求項11〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記情報が、車輪−道路間の接地長、個々の車輪の前記重量、前記走行車両の前記重量、および軸距のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項17に記載の装置。
- データ処理システムが、前記走行車両の前記速度および車輪−センサ間の接地持続時間から前記車輪−道路間の接地長を判定するように構成される、請求項17または請求項18に記載の装置。
- 前記データ処理システムが、前記走行車両の前記速度、接地圧、車輪−センサ間の接地幅、および前記車輪−センサ間の接地持続時間から前記個々の車輪の前記重量を判定するように構成される、請求項17〜19のいずれか1項に記載の装置。
- 前記データ処理システムが、前記走行車両の前記個々の車輪の前記重量から前記走行車両の前記重量を判定するようにさらに構成される、請求項20に記載の装置。
- 前記電気信号が、パルスおよびパルス列のうちのいずれか1つである、請求項11〜20のいずれか1項に記載の装置。
- 前記センサが伝送線路である、請求項11〜22のいずれか1項に記載の装置。
- 前記センサが、インピーダンス制御式伝送線路である、請求項23に記載の装置。
- 前記センサが、同軸ケーブル、2芯同軸ケーブル、ストリップライン回路、およびマイクロストリップ回路のうちのいずれか1つである、請求項24に記載の装置。
- 前記センサの前記インピーダンスの変化の範囲が2オームである、請求項11〜25のいずれか1項に記載の装置。
- 前記センサが、前記走行車両に関連する荷重下への配置のために、弾性材料のブロック内に配置される、請求項11〜26のいずれか1項に記載の装置。
- 前記センサが、道路内に埋め込まれるように構成される、請求項11〜27のいずれか1項に記載の装置。
- 走行車両の走行車両情報を測定するための方法であって、
前記走行車両によってセンサに負荷がかかった際に、電気的時間領域反射率測定信号処理を用いて、前記センサのインピーダンスの変化を測定すること
を含む、方法。 - 前記インピーダンスの前記変化を信号に変換することと、
前記信号を処理することによって前記信号から前記走行車両情報を引き出すことと
をさらに含む、請求項29に記載の方法。 - 前記センサの前記インピーダンスの前記変化が、前記走行車両の少なくとも1つの車輪によって生じる、請求項30に記載の方法。
- 前記走行車両情報が、接地圧および車輪−センサ間の接地寸法のうちのいずれか1つを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記車輪−センサ間の接地寸法が、車輪−センサ間の接地幅、前記センサに沿った前記車輪−センサ間の接地位置、および車輪−センサ間の接地持続時間のうちの少なくとも1つを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記走行車両情報が、軸検出、車両在否検出、単一タイヤ検出、複数タイヤ検出、車輪数、および輪距のうちの少なくとも1つを含む、請求項29〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記走行車両の速度を測定することをさらに含む、請求項29〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記走行車両情報が、車輪−道路間の接地長、個々の車輪の重量、前記走行車両の重量、および軸距のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項35に記載の方法。
- 前記走行車両の前記速度および前記車輪−センサ間の接地持続時間から前記車輪−道路間の接地長を判定する、請求項35または請求項36に記載の方法。
- 前記走行車両の前記速度、前記接地圧、車輪−センサ間の接地幅、および前記車輪−センサ間の接地持続時間から前記個々の車輪の前記重量を判定する、請求項35〜37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記走行車両の前記個々の車輪の前記重量から前記走行車両の前記重量を判定する、請求項38に記載の方法。
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