JP2913086B2 - 超音波式車両検出システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、監視空間内に超音波を
発射し、監視空間内の車両や路面から反射される反射波
を検知し、判別することにより、車両の有無を検出する
ようにした超音波式車両検出システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時においては、超音波センサを用いた
車両検出システムが開発されているが、このシステム
は、超音波振動子を駆動して、監視空間内に所定周波数
の超音波をパルス状にトーンバースト波として送波し、
車両や路面からの反射波を再び超音波振動子によって受
波することによって、車両の有無を判別しており、例え
ば、図１０に示すように、車両Ｃが通過する直上に超音
波センサーユニット１を取り付け、その超音波センサー
ユニット１から直下の路面に向けて、超音波信号を送波
する構成になっている。

【０００３】すなわち、このようなシステムでは、天井
面３２に取り付けた超音波センサーユニットＳ１から送
波された超音波信号が路面（車両通過路）３１で反射さ
れ、反射波となって受波される検知時間（路面反射波受
波時刻）と、送波された超音波が車両Ｃで反射されて、
受波される検知時間（車両反射波受波時刻）とを検出
し、送波開始時刻と路面反射波受波時刻との時間差と、
送波開始時刻と車両反射波受波波時刻との時間差との相
違に基づいて、車両Ｃの有無を判断するようになってお
り、超音波センサーユニットＳ１の直下には路面監視空
間Ｅａを形成し、その周囲に路面監視空間Ｅｂを形成し
て監視空間Ｅとしている。図１１は、このような超音波
センサーユニットＳ１において、車両Ｃが監視空間Ｅ内
に存在するときの基本動作をタイムチャートをもって示
すものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車両検出システムにあっては、図１２，図１３に示
したように、超音波センサーユニットＳ１から超音波を
発射したとき、車両監視空間Ｅ内の路面監視空間Ｅａ内
に車両以外の物体、例えば、人間Ｍが存在するような場
合、その人間Ｍからも反射波が生じてしまうため、車両
と判断してしまうなどの問題があった。

【０００５】また、このような超音波センサーユニット
Ｓ１では、送波された超音波が車両Ｃや路面３１より反
射し、その反射波が受波され、その受波信号を増幅した
出力が検波回路において予め設定された検波しきい値を
超えたときに車両反射波や路面反射波が存在するものと
判断しているが、風の影響で車両や路面からの反射波が
検波回路のしきい値の付近で変動したり、更には、監視
空間内の車両のフロントガラスや荷台の荷物などのため
にしきい値を超えたり、超えなかったりすると、正しく
車両の有無を判断できないなどの問題があった。

【０００６】そこで、これらの問題点を解決するために
車両反射波と路面反射波との組み合わせから車両の存在
を判別するものも開発されている。このようなシステム
では、車両監視空間Ｅ内に人間Ｍが存在している場合に
は、図１４に示したように、車両反射波と路面反射波と
がともに有りとなるため、車両がないものと判断してい
るが、また車両監視空間Ｅ内に車両Ｃが存在しても、風
の影響や車両のフロントガラスや荷台の荷物などの影響
が有る場合には、車両反射波と路面反射波とがともに無
しとなるが、この場合には、車両反射波が有りで路面反
射が無しの状態から、車両反射波と路面反射波がともに
無しの状態に移行するため、車両反射波が有り、路面反
射波が無しとなる組合せで車両が有りと判断し、車両反
射波と路面反射波がともに無となっても、その状態を保
持することによって上記した影響をなくし、車両が存在
するものと判断している。

【０００７】しかし、車両道路幅が広く１台の超音波セ
ンサーユニットの監視空間では対応できない場合には、
同じ超音波センサーユニットを車両進行方向に垂直に複
数台配置し、各々の超音波センサーユニットから送波さ
れる超音波信号が干渉しない間隔で設置することで対応
していた。しかし、超音波センサーユニットの設置高さ
と設置間隔によっては、軽自動車や幅の狭い車両などが
２つの超音波センサーユニットの中間位置に存在するよ
うな場合、車両反射波と路面反射波とがともに有りとな
るため、上記した車両監視空間内に人間が存在した場合
と同様に、車両が存在しないと判断してしまい問題があ
った。

【０００８】本発明は、上記した問題点を解決するため
に提案されるもので、その目的とするところは、複数の
超音波センサーユニットを幅が広い車両通路に設置して
使用する場合にも、車両監視空間内の車両の有無を誤り
なく検出できる車両検出システムを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される請求項１に記載の本発明の車両検出システ
ムは、車両の通過路の上方に、所定間隔を隔てて配設さ
れた複数の超音波センサーユニットと、これらの超音波
センサーユニットに信号線を介して接続され、超音波セ
ンサーユニットを同時に駆動させるコントロールユニッ
トとを組み合わせて構成された超音波を利用した車両検
出システムの改良であって、上記信号線は、コントロー
ルユニットから超音波センサーユニットへ送信指令信号
を出力するための指令用制御線と、超音波受波器からコ
ントロールユニットへ返信信号を出力するための返信用
制御線とに区分されており、上記超音波センサーユニッ
トの各々は、上記コントロールユニットから上記指令用
制御線を通じて、送波指令信号を受けたときに、超音波
信号を車両の通過路に向けて一斉に発射し、その超音波
信号の反射波の有無と検知時間帯を判別することによっ
て、路面からの反射波と車両からの反射波の有無を検知
判別する路面／車両反射判別回路を備えており、一方の
コントロールユニットは、上記複数の超音波センサーユ
ニットに接続された指令用制御線を通じて、上記各々の
超音波センサーユニットに超音波発射指令信号を出力す
る送波指令信号発生回路と、上記返信用制御線を通じ
て、いずれかの超音波センサーユニットの路面／車両反
射判別回路から出力される路面、車両反射検知出力の有
無を判別し、車両反射波検知出力と、路面反射波検知出
力とが２以上の超音波波送受波器より出力されたときに
は、車両が存在しているものと判断する車両有無判別回
路とを備えた構成とされている。

【００１０】また、請求項２において提案された本発明
システムは、超音波送波器とコントロールユニットとの
信号線の構成を簡略化したもので、コントロールユニッ
トから超音波センサーユニットへ送信指令信号を出力す
るための指令用制御線と、超音波受波器からコントロー
ルユニットへ返信信号を出力するための返信用制御線と
が同一の共通信号線で構成されており、超音波センサー
ユニットの各々は、上記コントロールユニットから上記
共通信号線を通じて、送波指令信号を受けたときに、超
音波信号を車両の通過路に向けて一斉に発射し、その超
音波信号の反射波の有無と検知時間帯を判別することに
よって、路面からの反射波と車両からの反射波の有無を
検知判別する路面／車両反射判別回路を備えており、コ
ントロールユニットは、上記複数の超音波センサーユニ
ットに接続された上記共通信号線を通じて、上記各々の
超音波センサーユニットに超音波発射指令信号を出力す
る送波指令信号発生回路と、上記共通信号線を通じて、
いずれかの超音波センサーユニットの路面／車両反射判
別回路から出力される路面、車両反射検知出力の有無を
判別し、車両反射波検知出力と、路面反射波検知出力と
が２以上の超音波波送受波器より出力されたときには、
車両が存在しているものと判断する車両有無判別回路と
を備えた構成となっている。

【００１１】更に請求項３に記載の本発明システムによ
れば、超音波センサーユニットの各々に設けた路面／車
両反射判別回路は、超音波センサーユニットから超音波
信号が発射された後、車両からの反射波と路面からの反
射波のそれぞれの検知時間帯を想定して出力される路面
検知ゲート信号、車両検知ゲート信号を基準にして、路
面反射検知出力、車両反射検知出力を出力させる場合
に、これらの路面反射検知出力と、車両反射検知出力と
は、予め準備された検知抵抗を、返信用制御線、共通信
号線にプルアップ接続された基準抵抗に順次並列に接続
させることによって、基準抵抗に接続される抵抗分圧出
力の形で出力される。

【００１２】

【作用】本発明の車両検出システムによれば、請求項
１、２の何れの場合も、コントロールユニット側では、
いずれかの超音波センサーユニットの路面／車両反射判
別回路から出力される路面、車両反射検知出力の有無を
判別し、車両反射波検知出力と、路面反射波検知出力と
が２以上の超音波波送受波器より出力されたときには、
車両が存在しているものと判断するので、２個の超音波
センサーユニットの間に、車両が存在したような場合に
も、車両の検出が可能となる。

【００１３】請求項３記載の本発明システムによれば、
超音波センサーユニットの各々に設けた路面／車両反射
判別回路は、超音波センサーユニット毎に設けた検知抵
抗を返信用制御線、共通信号線にプルアップ接続された
基準抵抗に順次並列に接続することによって、基準抵抗
に接続される抵抗分圧出力を変化させて出力する（電圧
レベルを順次低下させる）ので、信号線を共通にして、
複数の超音波センサーユニットから反射波検知信号を出
力することが出来る。

【００１４】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の車両検出システムの一実施例を
示したブロック図である。それぞれに超音波送受波器Ｓ
を備えた複数台の超音波センサーユニット１・・・と、
単一のコントロールユニット２とを組み合わせて構成さ
れている。

【００１５】このシステムでは、コントロールユニット
２の送波指令信号発生回路２４から定期的に発生される
送波指令信号が、指令用制御線ＬＳを通じて各超音波セ
ンサーユニット１の超音波送波制御部１１の発振器１１
ｂに対して出力されるようになっており、この送波指令
信号が出力されると、発振器１１ｂは送波回路１１ａを
駆動し、送波回路１１ａではトーンバースト波を作成し
て超音波送受波器Ｓからはパルス列の超音波が監視空間
に向けて発射される。

【００１６】すると、その監視空間Ｅ内に車両が存在し
ている場合には、車両Ｃで反射された反射波が、また車
両が存在しないときには、路面３１で反射された反射波
が送受波器Ｓで受波され、このときの受波信号は超音波
受波制御部１３増幅回路１３ａで増幅されたのちに、所
定しきい値を越えたものが検波回路１３ｂで検波され、
さらに、路面／車両反射判別回路１４で反射波の有無が
判別される。

【００１７】ここに、路面／車両反射判別回路１４は、
送受波器Ｓから超音波信号が発射された後、車両からの
反射波と路面からの反射波のそれぞれの検知時間帯を想
定して出力される路面検知ゲート信号と、車両検知ゲー
ト信号を基準にして、路面反射検知出力、車両反射検知
出力を出力させるようになっている。すなわち、この路
面／車両反射判別回路１４は、図２に示したように、車
両検知ゲート信号の出力されている時間帯に、送受波器
Ｓが発射した超音波に対する反射波を受けると、その反
射波信号が上記検波回路１３ｂのしきい位置を越えてお
れば車両反射波有りと判断し、路面検知ゲート信号の出
力されている時間帯に、送受波器Ｓが反射波を受ける
と、その反射波信号が上記検波回路１３ｂのしきい位置
を越えておれば、路面反射波有りと判別し、それぞれの
反射波を検知した時点で、後述する分圧回路１５のトラ
ンジスタＴＲ１をオンさせる構成となっている。

【００１８】一方、複数台の超音波センサーユニット１
・・・と単一のコントロールユニット２とを接続する返
信用制御線ＬＲは、基準抵抗Ｒ0 を介して基準電圧Ｖｃ
にプルアップされており、この基準抵抗Ｒ0には、超音
波センサーユニット１の各々に設けた路面／車両反射判
別回路１４から出力される車両、路面反射波出力によっ
てトランジスタＴＲがオンされることによって、抵抗ｒ
が順次並列に接続されるようになっており、抵抗ｒは、
すべての超音波センサーユニット１に対して同じ値にな
っているので、抵抗分圧回路１５の全抵抗値は、反射波
を検知した超音波センサーユニット１の台数に応じて順
次小さくなって行く（図４、図６，図８参照）。

【００１９】そのため、コントロールユニット２側で
は、車両反射波による抵抗分圧回路１５の電圧レベルの
降下分と、路面反射波による抵抗分圧回路１５の電圧レ
ベルの降下分とを電圧判別回路２１で判別し、車両有無
判別回路２２では、更にこの電圧レベルの降下分、とそ
の組合せ態様から車両の有無を判別している。すなわ
ち、車両有無判別回路２２では、反射波を検知した超音
波センサーユニット１から抵抗分圧回路１５の電圧レベ
ルの降下分を判別して、車両反射波を検知し、路面反射
波を検知していない超音波センサーユニット１が少なく
とも１台以上存在すると判断される場合には、図３に示
したように車両Ｃは超音波センサーユニット１の直下に
存在しているものと判断するが、車両反射波を検知し、
同時に路面反射波も検知していると判断される超音波セ
ンサーユニット１が２台以上存在すると判断する場合に
は、図５に示したように２つの超音波センサーユニット
１の中間位置に少なくとも１台以上の車両Ｃが存在して
いるものとし、車両が存在しているものみなす。ところ
が一方、上記した車両有無判別回路２２によって、車両
反射波を検知し、同時に路面反射波も検知していると判
断される超音波センサーユニット１が存在すると判断す
る場合には、図７に示したようにその超音波センサーユ
ニット１の直下には、人が存在するものと判断して、車
両は存在していないものとみなしている。

【００２０】図４，図６，図８は、超音波センサーユニ
ットに対して車両Ｃ、人Ｍがそれぞれ図３，図５，図７
に示された関係にあるときに、本発明システムの基本動
作をフローチャートをもって示すものである。これらの
図において、Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３は、反射波
検知信号を出力する超音波センサーユニット１が１台、
２台、３台と増えた場合の電圧レベルの低下を判別する
ためのしきい値レベルを示している。

【００２１】また、このような電圧レベル判別回路２１
によって、車両反射波検知による抵抗分圧回路１５の電
圧レベルの降下分と、路面反射波検知による抵抗分圧回
路１５の電圧レベルの降下分及び、それらの組合せ関係
を含めて解析すれば、超音波センサーユニット１によっ
て検知された車両の存在台数も判別することが出来き、
車両台数判別回路２３は、そのために設けられている。

【００２２】図９は、請求項２において提案された本発
明の車両検出システムを示している。このシステムで
は、コントロールユニット２から超音波センサーユニッ
ト１へ送信指令信号を出力するための指令用制御線ＬＳ
と、超音波センサーユニット１からコントロールユニッ
ト２へ反射波検知信号を出力するための返信用制御線Ｌ
Ｒとが同一の共通信号線Ｌで構成されており、超音波セ
ンサーユニット１の各々は、上記コントロールユニット
２から上記共通信号線Ｌを通じて、送波指令信号を受け
たときに、一斉に超音波信号を送出し、超音波センサー
ユニット１が反射波を検知したときには、同じ信号線Ｌ
から反射波検知信号が返信されるようになっている。

【００２３】基本的な構成を説明すると、図１と同一若
しくは同等のものには同一の符号を付してその説明を省
略する。図１の構成と相違する点は、コントロールユニ
ット２と各超音波センサーユニット１には、共通の信号
線Ｌを介してコントロールユニット２の送波指令信号発
生回路２４から出力される送波指令信号を検知し、超音
波送波制御部１１を駆動する送波指令信号判別回路１２
を設けている。送波指令信号発生回路２４は、送波指令
信号を出力するとトランジスタＴＲ２をオンにして信号
線Ｌの電圧を所定レベル以下に低下させる。ゲート信号
発生回路（不図示）は、送波指令信号が入力された時点
から予め車両からの反射波を受信すると予測される時間
帯、路面からの反射波を受信すると予測される時間帯に
応じた所定の時間幅の車両検知ゲート信号、路面検知ゲ
ート信号を出力する。

【００２４】電圧レベル判別回路２１では、超音波セン
サーユニット１の路面／車両反射判別回路１４から出力
された車両反射波検知出力、路面反射波検知出力によっ
て、分圧回路１５が出力が低下する度合を判別してお
り、その出力レベルの低下を判別することによって、図
１に示したコントロールユニット２の車両有無判別回路
２３と同様にして車両の有無を判別している。また、２
３は車両台数判別回路であり、電圧レベル判別回路２１
によって、車両反射波検知による抵抗分圧回路１５の電
圧レベルの降下分と、路面反射波検知による抵抗分圧回
路１５の電圧レベルの降下分とを、それらの組合せ関係
を含めて解析することによって、超音波センサーユニッ
ト１によって検知された車両の存在台数を判別してい
る。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、請求
項１〜３において提案された本発明の車両検出システム
によれば、従来のシステムでは検知判別が出来なかった
２個の超音波センサーユニット間に存在する車両に対し
ても検知判別出来る。更に、請求項２において提案され
た本発明の車両検出システムによれば、超音波センサー
ユニットとコントロールユニットとの配線接続が簡易化
でき、システムを小型化でかつ安価に構成出来る。

【００２６】請求項３において提案された本発明の車両
検出システムによれば、信号線を共通にした簡単な構成
で超音波センサーユニットからコントロールユニットに
車両反射波、路面反射波検知信号を出力することが出来
るので、システムをより一層、小型で省配線に構成する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両検出システムの一例を示すブ
ロック構成図である。

【図２】路面／車両反射判別回路の一例を示す回路図で
ある。

【図３】車両が超音波センサーユニットの直下に配置さ
れた場合の説明図である。

【図４】車両が図３に示す関係に配置された場合の基本
動作を示すタイムチャートである。

【図５】車両が超音波センサーユニットの間に配置され
た場合の説明図である。

【図６】車両が図５に示す関係に配置された場合の基本
動作を示すタイムチャートである。

【図７】人が超音波センサーユニットの直下に配置され
た場合の説明図である。

【図８】人が図７に示す関係に配置された場合の基本動
作を示すタイムチャートであ

【図９】請求項２において提案された本発明の車両検出
システムの基本構成を示したブロック図である。

【図１０】従来の車両検出システムにおける超音波セン
サーユニットと車両の配置を示した図である。

【図１１】従来の車両検出システムにおいて、車両が図
１０に示した配置関係を充している場合の基本動作を示
したタイムチャートである。

【図１２】従来の車両検出システムにおける問題点（人
が超音波センサーユニットの直下に居る場合）を説明す
る図である。

【図１３】従来の車両検出システムにおける監視空間の
説明図である。

【図１４】従来の車両検出システムにおいて、人が図１
２に示した配置関係を充している場合の基本動作を示し
たタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 超音波センサーユニット ２ コントロールユニット ３１ 車両通過路（路面） １１ 超音波送波制御部 １２ 送波指令信号判別回路 １３ 超音波受波制御部 １４ 路面／車両反射判別回路 １５ 抵抗分圧回路 ２１ 電圧レベル判別回路 ２２ 車両有無判別回路 ２３ 車両台数判別回路 ２４ 送波指令信号発生回路 Ｌ 共通の信号線 ＬＳ 指令用制御線 ＬＲ 返信用制御線 Ｃ 車両 Ｍ 人 Ｅ 監視空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 G08G 1/01 - 1/056

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の通過路の上方に、所定間隔を隔てて
   配設された複数の超音波センサーユニットと、これらの
   超音波センサーユニットに信号線を介して接続され、超
   音波センサーユニットを同時に駆動させるコントロール
   ユニットとを組み合わせて構成された超音波を利用した
   車両検出システムにおいて、 上記信号線は、コントロールユニットから超音波センサ
   ーユニットへ送信指令信号を出力するための指令用制御
   線と、超音波センサーユニットからコントロールユニッ
   トへ返信信号を出力するための返信用制御線とに区分さ
   れており、 上記超音波センサーユニットの各々は、上記コントロー
   ルユニットから上記指令用制御線を通じて、送波指令信
   号を受けたときに、超音波信号を車両の通過路に向けて
   一斉に発射し、その超音波信号の反射波の有無と検知時
   間帯を判別することによって、路面からの反射波と車両
   からの反射波の有無を検知判別する路面／車両反射判別
   回路を備えており、 上記コントロールユニットは、上記複数の超音波センサ
   ーユニットに接続された指令用制御線を通じて、上記各
   々の超音波センサーユニットに超音波発射指令信号を出
   力する送波指令信号発生回路と、 上記返信用制御線を通じて、いずれかの超音波センサー
   ユニットの路面／車両反射判別回路から出力される路
   面、車両反射検知出力の有無を判別し、車両反射波検知
   出力と、路面反射波検知出力とが２以上の超音波センサ
   ーユニットより出力されたときには、車両が存在してい
   るものと判断する車両有無判別回路とを備えた構成とさ
   れた超音波式車両検出システム。
2. 【請求項２】車両の通過路の上方に、所定間隔を隔てて
   配設された複数の超音波センサーユニットと、これらの
   超音波センサーユニットに信号線を介して接続され、超
   音波センサーユニットを同時に駆動させるコントロール
   ユニットとを組み合わせて構成された超音波を利用した
   車両検出システムにおいて、 上記信号線は、コントロールユニットから超音波センサ
   ーユニットへ送信指令信号を出力するための指令用制御
   線と、超音波センサーユニットからコントロールユニッ
   トへ返信信号を出力するための返信用制御線とが同一の
   共通信号線で構成されており、 上記超音波センサーユニットの各々は、上記コントロー
   ルユニットから上記共通信号線を通じて、送波指令信号
   を受けたときに、超音波信号を車両の通過路に向けて一
   斉に発射し、その超音波信号の反射波の有無と検知時間
   帯を判別することによって、路面からの反射波と車両か
   らの反射波の有無を検知判別する路面／車両反射判別回
   路を備えており、 上記コントロールユニットは、上記複数の超音波センサ
   ーユニットに接続された上記共通信号線を通じて、上記
   各々の超音波センサーユニットに超音波発射指令信号を
   出力する送波指令信号発生回路と、 上記共通信号線を通じて、いずれかの超音波センサーユ
   ニットの路面／車両反射判別回路から出力される路面、
   車両反射検知出力の有無を判別し、 車両反射波検知出力と、路面反射波検知出力とが２以上
   の超音波波送受波器より出力されたときには、車両が存
   在しているものと判断する車両有無判別回路とを備えた
   構成とされた超音波車両検出システム。
3. 【請求項３】上記超音波センサーユニットの各々に設け
   た路面／車両反射判別回路は、超音波センサーユニット
   から超音波信号が発射された後、車両からの反射波と路
   面からの反射波のそれぞれの検知時間帯を想定して出力
   される路面検知ゲート信号と、車両検知ゲート信号とを
   基準にして、路面反射検知出力、車両反射検知出力を出
   力させる構成とされ、 これらの路面反射検知出力と、車両反射検知出力とは、
   予め準備された検知抵抗を、上記返信用制御線、共通信
   号線にプルアップ接続された基準抵抗に並列に接続する
   ことによって、基準抵抗に接続される抵抗分圧出力を変
   化させるようにしている請求項１または２に記載の超音
   波車両検出システム。