JP3320638B2 - 交通を分析するための方法及び装置ならびにそのためのセンサ - Google Patents

交通を分析するための方法及び装置ならびにそのためのセンサ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両又はその他の
磁気的に透過可能な質量体を検知し、その数、分類、及
び／又は長さを測定するための方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の交通計数器は、車両の存在及び／
又は動きを検知するために、道路チューブ及び磁気ルー
プ検知を用いている。この道路チューブ計数器は、車道
を横切って配置された長い柔軟な圧力チューブを備えて
いる。チューブの一端には、車輪がチューブを圧縮した
際に空気圧が変化するために、圧力センサが配設されて
いる。この道路チューブでは、磨耗損傷を受けやすく、
低速度の車両を計数できないという問題がある。磁気ル
ープセンサは、車道の浅い樋に埋設したループや電線コ
イルを備えている。車両が通過する際に、地磁界の乱れ
によってコイルのインダクタンスが変化する。このイン
ダクタンスの変化は電気的に測定できる。この磁気ルー
プ検出器では、設置に際して車道を掘削しなければなら
ず、検出器が高速道路の熱膨張により損傷を受けやす
く、しかも接近状態で通過する車両の区別ができないと
いう点で不利である。
【０００３】また、その他のタイプの透磁センサが、Sa
mpey等の米国特許No.5,408,179に記載されている。この
センサでは、強磁性材料片がその周囲を導電性の巻線で
被覆されている。小さい永久磁石が、この強磁性材料片
の一端近傍に配置されている。この永久磁石によって、
傾きがほぼ直線である強磁性材料片のＢＨ曲線の直線部
分がバイアスされる。電子回路によって、地磁界が乱さ
れた際の巻線のインダクタンスを表示するアナログ信号
が発生する。その他の電子回路によって、一定時間間隔
でアナログ信号がデジタル化され、一連のデジタル化さ
れた値が作成される。マイクロプロセッサが、このデジ
タル化した値を処理して、磁気的に透過可能な質量体の
存在及び／又は動きを特徴づける第１の時間連続プロフ
ィルを作成する。前述したセンサと類似したもう一つの
センサが、前記センサから一定距離離間して磁気的に透
過可能な質量体の走行方向に配置されている。この第２
のセンサの出力もまた電子回路によってデジタル化さ
れ、もう一つの一連のデジタル値が作成されるようにな
っている。マイクロプロセッサが、これらのデジタル化
した値を処理して、第２の時間連続プロフィルを作成
し、第１の時間連続プロフィルと第２の時間連続プロフ
ィルにおける同等位置を決定するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】二つのセンサが類似し
ていないので、それぞれのアナログ−デジタル変換器
（ＡＤＣ）は、バイアスエラーを有し、各センサチャン
ネルのゲインが正確に同一ではなく、非常に高いトラヒ
ックでは、リードプロフィルと遅延プロフィルとの同等
位置が常に特定できない。このことが生ずれば、マイク
ロプロセッサが、プロフィルを破棄して、データのロス
を生じる結果になる。
【０００５】本発明は、このような実状に鑑みて、磁気
的に透過可能な質量体の特性を検知し、磁気的に透過可
能な質量体の速度を検知するための新規な装置と方法を
提供することを目的とする。
【０００６】また、本発明は、前記質量体の特性、及び
／又は質量体の速度を、データ収集コンピュータに通信
するための装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、本発明の一実施態様では、固定
された場所を通過する車両を検知するための装置が提供
される。この装置では、第１の磁気センサを車両が通過
するのに応答して、第１の磁気センサ近傍の磁界強度の
変化を示す第１のアナログ信号を発生するために、第１
の磁気センサが備えられている。微分回路は、第１のア
ナログ信号を微分して、微分された第１のアナログ信号
の所定の変化が検出されるのに応答してバイナリ（２
値）状態（binary state）を変化させる第１の出力を発
生する。所定の割合で値を蓄積するためにカウンターが
備えられている。微分回路の第１の出力のバイナリ状態
の各変化の値をプロセッサが記憶するようになってい
る。また、前記プロセッサは、記憶されたカウンター値
を第１の時間連続プロフィルに変換する。第１の時間連
続プロフィルから車両特性を決定するのに基づいて、マ
イクロプロセッサは通過する車両のカウントを蓄積し記
憶する。本発明の装置では、記憶されたカウントを遠隔
データコレクタに無線で通信するための通信回路を備え
ているのが望ましい。
【０００８】また、本発明の装置では、通過する車両に
応答して第２の検知器での磁界強度の変化を示す第２の
アナログ信号を発生する第２の磁界検知器を備えること
ができる。第２の検知器は、車両の走行方向に沿って第
１の検出器から離間して配設されている。微分回路は、
第２のアナログ信号を微分して、微分された第２のアナ
ログ信号出力の所定の変化が検出されるのに応答してバ
イナリ（２値）状態（binary state）を変化させる第２
の出力を発生する。微分回路の第２の出力のバイナリ状
態の各変化のカウンタ値をプロセッサが記憶するように
なっている。前記プロセッサは、記憶されたカウンター
値を第２の時間連続プロフィルに変換して、第１の時間
連続プロフィルと第２の時間連続プロフィルの離間した
同等位置を検出する。前記プロセッサは、離間した同等
位置の間の経過時間を測定して、離間した同等位置の間
の経過時間から車両の速度を計算するようになってい
る。
【０００９】第１の磁界センサと第２の磁界センサはそ
れぞれ、導電巻線で被覆された強磁性体片を備えてい
る。永久磁石が強磁性体片の一端近傍に配設され、その
ＢＨ曲線の概略直線部分に強磁性体片をバイアスするよ
うになっている。強磁性体の磁化は、地磁界における強
磁性体片の向きに関係なく、また地磁界の乱れに関係な
く、そのＢＨ曲線の概略直線部分に残留するように選択
されている。磁気的に透過可能な質量体の移動による強
磁性体片の近傍の地磁界の乱れに応答して、導電性巻線
のインダクタンスの変化を検知するために検知回路が用
いられている。この検知回路は、インダクタンスの変化
を示すアナログ信号出力を発生するようになっている。
【００１０】前記プロセッサは、微分回路の出力がバイ
ナリ状態を変化する時間に対応したカウント値を記憶す
るためのキャプチャー回路を備えているのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の他の実施態様では、固定
された位置を通過する磁気的に透過可能な質量体の特性
を決定する方法が提供される。その方法では、固定位置
での地磁界の第１の変化が検知される。第１のアナログ
信号は微分されて、微分された第１のアナログ信号の傾
斜がそれぞれゼロに変化するのに応答してバイナリ状態
を変化させる２値変更信号が発生される。２値変更信号
がバイナリ状態を変化させた時の時間が記録され、第１
の時間連続プロフィルが、記録された時間から作成され
る。質量体が固定された位置を通過したかどうかの決定
がなされるようになっている。
【００１２】さらに、第１の時間連続プロフィルを記憶
されたプロフィルと比較でき、その比較結果から質量体
の特性が決定されるようになっている。本発明の他の実
施態様では、磁気的に透過可能な質量体の速度を決定す
る方法が提供される。この方法では、それぞれ第１の位
置及び第２の位置における地磁界の第１の変化及び第２
の変化が、質量体の通過に応答して検知される。第１の
位置と第２の位置とは、質量体の走行方向に沿って一定
距離離間している。第１のアナログ信号と第２のアナロ
グ信号とが、それぞれ第１の位置及び第２の位置での地
磁界の変化に応答して発生される。第１のアナログ信号
と第２のアナログ信号は微分されて、第１の２値変更信
号と第２の２値変更信号が発生され、それにより、微分
された第１の２値変更信号と第２の２値変更信号の傾き
がゼロに変化するのに応答してバイナリ状態を変えるよ
うになっている。第１の２値変更信号と第２の２値変更
信号がバイナリ状態を変える時間が記録され、この記録
された時間から第１の時間連続プロフィルと第２の時間
連続プロフィルが作成される。第１の時間連続プロフィ
ルと第２の時間連続プロフィルが比較され、第１の時間
連続プロフィルと第２の時間連続プロフィルの同等位置
が決定される。第１の時間連続プロフィルと第２の時間
連続プロフィルの間の経過時間が測定され、質量体の速
度が経過時間の関数として計算されるようになってい
る。
【００１３】本発明によれば、磁気的に透過可能な質量
体の特性と速度とを決定する改善された装置と方法が提
供できる。また、本発明によれば、磁気的に透過可能な
質量体の特性と速度とが、無線周波数通信リンクを用い
て通信可能である。その他の利点は、下記の詳細な説明
を読んで理解することによって明らかになるであろう。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。図１に示したように、車両磁気イメー
ジセンサー（vehicle magnetic imagingsensor）２は、
第１の、すなわちリード磁界センサー（lead magnetic
field sensor）と、第２の、すなわち遅延磁界センサー
（lag magnetic field sensor）６とを備えている。前
記リードセンサー４は、リード微分器（lead different
iator）８と、マイクロプロセッサ１２の第１のアナロ
グ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０とに接続された出力
を有している。遅延センサー６は、遅延微分器（lag di
fferentiator）１４と、マイクロプロセッサ１２の第２
のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１６とに接続さ
れた出力を有している。補償器（compensator）すなわ
ちデジタル電位差計（digital potentiometer）１８
が、マイクロプロセッサ１２の出力と、リードセンサー
４と遅延センサー６の入力との間に接続されている。前
記デジタル電位差計１８は、下記に詳細に述べるよう
に、マイクロプロセッサ１２によるコマンドとコントロ
ール信号の発生に応答して、リードセンサー４と遅延セ
ンサー６それぞれに基準信号を供給するようになってい
る。ドライ／ウェット・センサー２０が、マイクロプロ
セッサ１２の第３のアナログ−デジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）２２に接続されている。ドライ／ウェット・センサ
ー２０によって、車道上に水分が存在するか否かの指示
が、マイクロプロセッサ１２に与えられるようになって
いる。温度センサー２４が、マイクロプロセッサ１２の
第４のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２６に接続
され、車道上の温度の指示が、マイクロプロセッサ１２
に与えられるようになっている。簡単にするために図１
では図示していないが、またマイクロプロセッサ１２
は、その他の内部回路を備えている。マイクロプロセッ
サ１２は、好ましくは、関連したバッテリーでバックア
ップされたＲＡＭメモリー２８と、リアルタイムクロッ
ク（ＲＴＣ）３０と、メモリー２８にストアされたデー
タのプログラミングとアップロードするための入力／出
力（ＩＯ）回路３２、ならびに、任意ではあるが、デジ
タル信号プロセッサ（digital signal processor）３４
とを備えている。このような電気部材及び電子部材は、
密閉された容器（図示せず）の中に封入されており、封
入容器の中に収容した再充電可能なバッテリーによっ
て、起動するようになっている。
【００１５】好ましい実施例では、リードセンサー４と
遅延センサー６とは、所定距離、好ましくは、１〜３イ
ンチ、交通の通行方向に相互に離間している。リードセ
ンサー４は、車、トラック、バス、若しくはその他の磁
気的に透過可能な質量体のような車両の通過に応答し
て、リードセンサー４の近傍の磁界強度の変化について
の第１のすなわちリードアナログ信号表示を発生する。
同様に、遅延センサー６は、車両の通過に応答して、遅
延センサー６の近傍の磁界強度の変化についての第２の
すなわち遅延アナログ信号表示を発生する。
【００１６】リード微分器８は、リードセンサー４によ
って発生した第１のアナログ信号を微分し、さらに、リ
ードセンサー４の微分された第１のアナログ信号出力に
おける所定の変化の検知に応答してバイナリー（binar
y)状態を変更させる出力を発生する。より詳細には、リ
ード微分器８の出力は、リードセンサー４によって出力
されたアナログ信号の微分が、ゼロに変化した際に、バ
イナリ状態を変更するようになっている。リード微分器
８のバイナリー変更出力は、マイクロプロセッサ１２の
内部の第１のキャプチャー回路（capture circuit）４
０に供給されるようになっている。同様に、遅延微分器
１４は、遅延センサー６によって発生した第２のアナロ
グ信号を微分し、遅延センサー６によって出力されたア
ナログ信号の微分が、ゼロに変化した際に、バイナリ状
態を変更する出力を発生するようになっている。遅延セ
ンサー６のバイナリー変更出力は、マイクロプロセッサ
１２の内部の第２のキャプチャー回路（capture circui
t）４２に供給されるようになっている。
【００１７】また、マイクロプロセッサ１２は、第１の
キャプチャー回路４０と第２のキャプチャー回路４２に
接続されたカウンター４４を備えている。カウンター４
４は、マイクロプロセッサ１２の内部のレジスターであ
り、好ましくはＲＴＣ（リアムタイムクロック）３０に
よって定められた所定の割合すなわち周波数（frequenc
y）Ｆｃで、値すなわち計数を蓄積する。
【００１８】リード微分器８と遅延微分器１４のロジッ
クレベル（logic level）の変化はそれぞれ、第１のキ
ャプチャー回路４０と第２のキャプチャー回路４２に供
給されるようになっている。第１のキャプチャー回路４
０と第２のキャプチャー回路４２はそれぞれ、カウンタ
ー４４の現在値（current value)を読みとることによっ
て、リード微分器８と遅延微分器１４のバイナリー変更
出力に応答するようになっている。第１のキャプチャー
回路４０と第２のキャプチャー回路４２によって読みと
られたカウンターの値は、次のデータ処理のためにメモ
リー２８に蓄積される。
【００１９】車両が通過する際若しくは通過した後の適
当な時期に、マイクロプロセッサ１２は、第１のキャプ
チャー回路４０と第２のキャプチャー回路４２から得ら
れた蓄積されたカウンターの値をメモリー２８から取り
出して、それをそれぞれ第１のタイムシリーズすなわち
リードプロフィール（lead profile）、及び第２のタイ
ムシリーズすなわち遅延プロフィール（lag profile）
に変換する。本発明の一実施例では、マイクロプロセッ
サ１２は、リードプロフィール若しくは遅延プロフィー
ルを、メモリー２８内に記憶された比較プロフィールと
比較するようになっている。この比較に基づいて、マイ
クロプロセッサ１２は、制限なく、車両の特徴、例え
ば、車両の長さ、及び／又は車両が車かトラックかなど
を決定する。いったん決定されれば、マイクロプロセッ
サ１２は、リードセンサー若しくは遅延センサーを通過
する同じ車両の通過数を蓄積して記憶するようになって
いる。または、マイクロプロセッサ１２は、上記の比較
を行うことなく、ＶＭＩセンサー２を通過したと決定さ
れた車両の数を単に蓄積して記憶するようになってい
る。
【００２０】また他の実施例では、マイクロプロセッサ
１２は、リードプロフィールと遅延プロフィールの離間
した同等位置を検知するようになっている。リードプロ
フィールと遅延プロフィールの離間した同等位置が検知
された場合には、マイクロプロセッサ１２は、これらの
離間した同等位置の間の経過時間の関数として、車両の
速度を計算するようになっている。いったん計算されれ
ば、車両の速度は、メモリー２８内に蓄積され記憶され
る。好ましくは、所定の速度範囲内で通行する車両の別
の計数が、メモリー２８内に記憶されるようになってい
る。
【００２１】また、他の実施例では、例えば、車両の長
さ及び／又は車両のタイプ、及び車両の速度などの車両
の特徴が、上記した方法で決定され、別の車両の特徴や
車両の速度がメモリー２８内に蓄積され記憶される。
【００２２】上記したように、通過する車両の特徴を検
知するためのＶＭＩセンサーは、一つの磁気センサーか
ら形成できることを理解すべきである。しかしながら、
ＶＭＩセンサー２を通過する車両の速度を検知すること
を望むのであれば、二つの離間した磁気センサーが必要
である。
【００２３】図２に示したように、リードセンサー４と
遅延センサー６はそれぞれ、導電性巻線被覆５４を有す
る強磁性体片５２を含んだ磁気検出器５０を備えてい
る。強磁性体片５２は、ベース部材５６上に装着されて
おり、小さい永久磁石５８が、ベース部材５６上で強磁
性体片５２の一端近傍に配設されている。永久磁石５８
の磁束密度と、強磁性体片５２の一端近傍への永久磁石
５８の配設位置は、強磁性体片５２のＢＨ曲線の概略直
線範囲に、強磁性体片５２をバイアスするように選択さ
れている。強磁性体片５２は、地磁界における強磁性体
片５２の向きに関係なく、また強磁性体片５２の近傍の
地磁界の乱れに関係なく、そのＢＨ曲線の直線範囲にバ
イアスされる。各強磁性体片５２の長手方向の軸は、車
両交通の通行方向に平行に向いているのが好ましい。強
磁性体片５２と、前述した電気部材及び電子部材をパッ
ケージする封入部材の特徴については、Sampey等の米国
特許No.5,408,179に詳細に開示されており、本明細書に
参照として取り入れる。
【００２４】図３及び図１に示したように、例えば、１
００ＫＨＺの選択された周波数に調整された発振器６０
が、リードセンサー４と遅延センサー６とに接続されて
いる。リードセンサー４と遅延センサー６とはそれぞ
れ、磁気検出器５０の巻線５４と、発振器６０の選択さ
れた周波数に最大のインピーダンスを付与するように調
整されたキャパシタンス６４を含むタンク回路（tank c
ircuit）６２を備えている。タンク回路６２の出力は、
ダイオード７２、７４、フィルタコンデンサ７６及び抵
抗器７８から構成される復調器（demodulator）７０に
接続されている。強磁性体片５２が地磁界の変化を検知
した際には、強磁性体片５２の透磁率が増加若しくは低
下する。巻線５４のインダクタンスが、強磁性体片５２
の透磁率と比例しているので、強磁性体片５２の透磁率
の変化によって、巻線５４のインダクタンスの対応した
変化が生じるようになっている。巻線５４のインダクタ
ンスの変化によって、タンク回路６２が調整されている
周波数の変化が生じるようになっている。従って、発振
器６０の出力側におけるタンク回路６２のインピーダン
スが低下するとともに、復調器７０まで通過する信号の
振幅が増加することとなる。その結果、復調器７０のコ
ンデンサ７６の電圧が、強磁性体片５２の近傍の地磁界
の乱れ程度を示すことになる。
【００２５】復調器７０によって復調された信号出力
は、差動増幅器８２の反転された入力に供給される。差
動増幅器８２の非反転入力は、デジタル・電位差計１８
からの基準信号の一つに接続されている。差動増幅器８
２は、復調器７０からの復調された信号とデジタル電位
差計１８からの基準信号との間の差分である信号を出力
する。
【００２６】リード微分器８と遅延微分器１４はそれぞ
れ、センサの出力を微分器のシュミットトリガ（Schmit
trigger）９６の入力に整合させるための高周波フィル
タコンデンサ９０、９２とドロップ抵抗器（drop resis
tor）９４とを備えている。また、前記微分器は、シュ
ミットトリガ９６にセンサ出力の微分を供給する微分コ
ンデンサ（differentiating capacitor）９８とブリー
ダ抵抗器（bleed resistor）１００とを備えている。セ
ンサ出力の微分がゼロに変化するのを検知するのに対応
して、シュミットトリガ９６の出力は状態が変化するよ
うになっている。しかしながら、シュミットトリガ９６
の出力は、センサ出力の微分が最初にゼロに変化した時
にのみ状態が変化するようになっている。従って、例え
ば、センサの近傍に静止した車両が位置するなど、微分
されたセンサー出力が、長時間ゼロである場合には、前
記微分器の出力は状態が継続的に変化することはない。
【００２７】リードセンサ４と遅延センサ６のそれぞれ
の出力をサンプリングして、例えば、リードセンサ４若
しくは遅延センサ６の近傍の局部磁気状態、及び／又は
静止した磁気的に透過可能な質量体が地磁気を乱すのに
応答して、巻線５４のインダクタンスの変動が生じてい
るか否か決定するために、第１のアナログ−デジタル変
換器１０と第２のアナログ−デジタル変換器１６が、マ
イクロプロセッサ１２で用いられている。所定の間隔で
インダクタンスの変動が検知された場合には、マイクロ
プロセッサ１２によって、第１の基準信号の値、及び／
又は第２の基準信号の値を調整するために、デジタル電
位差計１８に制御信号が供給されるようになっている。
第１の基準信号の値、及び／又は第２の基準信号の値が
変化するにつれて、差動増幅器８２の非反転入力のバイ
アスが変化する。従って、例えば、影響されたセンサ近
傍における脱落したマフラー若しくは大きな車両の駐車
や停止などの局部磁気状態、及び／又は静止した磁気的
に透過可能な質量体のような静止状態を補償するため
に、リードセンサ４の出力、及び／又は遅延センサ６の
出力は調整できるようになっている。
【００２８】図４及び図５、ならびに図１〜図３に示し
たように、通過する車両に応答したリードセンサ４の出
力は、テストポイント０（ＴＰ０）で示されており、遅
延センサ６の出力は、テストポイント２（ＴＰ２）で示
されている。図４に示したように、ＴＰ２の信号は、Ｔ
Ｐ０の信号に対して、時間的にシフトしている。図をわ
かりやすくするために、ＴＰ０の信号とＴＰ２の信号と
は僅かに違えて図示している。図５に示したように、Ｔ
Ｐ０の微分された信号がゼロに変化する毎に、テストポ
イント１（ＴＰ１）で示したリード微分器８の出力が、
バイナリ（２進）状態に変化する。同様に、ＴＰ２の微
分された信号がゼロに変化する毎に、テストポイント３
（ＴＰ３）で示した遅延センサ６の出力の状態が変化す
る。ロジック１（logic 1）が初期値であるが、ＴＰ１
及びＴＰ３で示した微分器８、１４の出力の初期値をロ
ジック０（logic ０）とすることも可能である。図５で
は、ＴＰ１及びＴＰ３の信号レベルは、図の理解のため
に大幅にシフトした状態で示している。
【００２９】キャプチャー回路４０、４２を用いること
によって、約８マイクロ秒毎に微分器の出力をサンプリ
ングすることが可能となる。このことは、第１のアナロ
グ−デジタル変換器１０と第２のアナログ−デジタル変
換器１６が、約２５０マイクロ秒毎にセンサの出力をサ
ンプリングするのと対照的である。従って、第１のアナ
ログ−デジタル変換器１０と第２のアナログ−デジタル
変換器１６が、リードセンサ４と遅延センサ６の出力を
サンプリングすることができるよりも多くの回数、第１
のキャプチャー回路４０と第２のキャプチャー回路４２
は、リード微分器８と遅延微分器１４の出力をサンプリ
ングすることができる。この増加したサンプリング割
合、及びアナログ信号に対して２値変更信号レベル（bi
nary changing signal level)の検知によって、測定さ
れる車両に応じてよく定められたリード連続プロフィル
（lead series profile)と遅延連続プロフィール（lag
series profile）を得ることが可能となる。これによっ
て、従来技術に比較して、車両の特徴表示と車速の検知
とが大幅に改善されることになる。
【００３０】図６は、磁気的に透過可能な質量体の特性
を決定する方法を示している。ステップ１１０では、固
定した場所での地磁界の変化が検知される。ステップ１
１２では、この地磁界の変化に応じたアナログ信号が発
生される。ステップ１１４で、このアナログ信号が微分
される。ステップ１１６では、微分されたアナログ信号
がゼロに変わった時に、２値変更信号が発生される。ス
テップ１１８では、２値変更信号の状態が変化した時の
時間が記録される。ステップ１２０では、この記録され
た時間から時間連続プロフィルが作成される。ステップ
１２２では、この時間連続プロフィルが、蓄積されたプ
ロフィルと比較され、ステップ１２４で、この比較結果
から質量体の特性が決定される。ステップ１２６におい
て、決定された特性を有する質量体の数が測定され、ス
テップ１２８において、その数が記憶される。
【００３１】図７は、磁気的に透過可能な質量体の速度
を決定する方法を示している。ステップ１３０では、質
量体の進行方向に一定距離離間した第１の位置と第２の
位置で、地磁界の第１の変化と第２の変化が検知され
る。ステップ１３２で、地磁界の第１の変化と第２の変
化にそれぞれ対応して、第１のアナログ信号と第２のア
ナログ信号が発生される。ステップ１３４で、第１のア
ナログ信号と第２のアナログ信号が微分される。ステッ
プ１３６で、微分された第１のアナログ信号と第２のア
ナログ信号がそれぞれゼロに変化した時に、第１の２値
変更信号と第２の２値変更信号が発生される。ステップ
１３８で、第１の２値変更信号と第２の２値変更信号の
２値状態が変化した時の時間が記録される。ステップ１
４０で、この第１の２値変更信号と第２の２値変更信号
の記録された時間からそれぞれ、第１の時間連続プロフ
ィルと第２の時間連続プロフィルが作成される。ステッ
プ１４２で、第１の時間連続プロフィルと第２の時間連
続プロフィルが比較され、ステップ１４４で、第１の時
間連続プロフィルと第２の時間連続プロフィルでの同等
位置が決定される。ステップ１４６で、この同等位置の
間の経過時間が測定され、ステップ１４８で、質量体の
速度が、経過時間の関数として計算される。
【００３２】図１及び図２に示したように、好ましい実
施例では、マイクロプロセッサ１２は、モトローラ社の
「６８ＨＣ７１１Ｅ９」である。マイクロプロセッサ１
２は、所定時間間隔の間にセンサ４、６の近傍を車両が
通過しない場合には、低電力モード若しくはスリープモ
ードに入るように構成されているのが好ましい。これに
よって、封入容器内に収容したバッテリを維持するよう
になっている。リードセンサ４及び／又は遅延センサ６
を車両が通過した場合に、一方又は両方の微分器の出力
から受け取ったインターラプト（割り込み）要求によ
り、マイクロプロセッサ１２は、そのスリープモードが
解除されて作動状態になる。より詳細には、微分器８、
１４の出力は、キャプチャー回路４０、４２に供給され
るとともに、割り込みデコーダ（interrupt decoder）
１０２にも供給される。割り込みデコーダは、ＯＲゲー
ト１０４とＮＡＮＤゲート１０６とを備えている。ＯＲ
ゲート１０４の入力は、微分器８、１４の出力を受け取
るようになっている。ＯＲゲート１０４の出力は、ＮＡ
ＮＤゲート１０６の入力に供給される。ＮＡＮＤゲート
１０６からの割り込み要求の受け取りに応じて、マイク
ロプロセッサ１２は、そのスリープモードが解除され
て、通過する車両に関する車両データ処理が開始される
ようになっている。
【００３３】ＮＡＮＤゲート１０６の他方の入力は、マ
イクロプロセッサ１２の割り込みリセット（ＩＲＳＴ）
出力に接続されている。この割り込みリセットによっ
て、ＮＡＮＤゲート１０６の入力における適切なロジッ
クレベルが定められ、それによって、微分器の初期状態
に関係なく、微分器の変化した出力状態に応答して、割
り込み要求がマイクロプロッセに供給されるようになっ
ている。
【００３４】図８及び図１に示したように、使用に際し
ては、前述したＶＭＩセンサ２は、車道表面に固定され
るか、若しくは車道表面下に埋設される。ＶＭＩセンサ
２は限られた容量のメモリー２８を有するので、メモリ
ー内に記憶された情報を時々分析のためにデータ収集コ
ンピュータ１６４に送る必要がある。ＶＭＩセンサ２に
記憶された情報は、図８の点線で示したように、マイク
ロプロセッサ１２とデータ収集コンピュータ１６４との
間に接続可能な物理的な電線を介して、データ収集コン
ピュータ１６４に転送されるようになっている。しかし
ながら、物理的電線では、ＶＭＩセンサ２とデータ収集
コンピュータ１６４との間に電線を配線しなければなら
ないという問題がある。このことは、特に、往来の激し
い車道では問題があり、また、ＶＭＩセンサ２を車道の
下に埋設して用いる場合には問題がある。また、物理的
電線を用いる場合には、データを収集するために、ＶＭ
Ｉセンサ２の設置場所までしばしば足を運ばなければな
らないという問題がある。これらの問題などを解消する
ために、本発明のＶＭＩセンサ２は、ＶＭＩセンサ２と
路傍側トランシーバ１６２との間でデータを通信するた
めの無線周波数（ＲＦ）トランシーバ１６０が備えられ
ている。
【００３５】図１に示したように、ＲＦトランシーバ１
６０は、マイクロプロセッサ１２からデータとコマンド
信号を受け取るようになっている。ＶＭＩセンサ２は、
バッテリーで起動されるので、ＲＦトランシーバ１６０
の出力は限られている。従って、ＲＦトランシーバ１６
０からのＲＦ出力を受け取るために、路傍側トランシー
バ１６２を、ＶＭＩセンサ２の近傍、例えば３０メート
ル近傍に配置する必要がある。
【００３６】一つの実施例では、図８の点線で示したよ
うに、路傍側トランシーバ１６２は、車両に搭載される
データ収集コンピュータ１６４に接続されている。ＶＭ
Ｉセンサ２から情報を収集するために、データ収集コン
ピュータ１６４と路傍側トランシーバ１６２は、ＶＭＩ
センサ２のＲＦトランシーバ１６０の距離範囲内に移動
する。適当なダウンロードコマンドが、路傍側トランシ
ーバ１６２とＲＦトランシーバ１６０を介して、データ
収集コンピュータからＶＭＩセンサ２へ送信される。ダ
ウンロードコマンドを受け取るのに応答して、ＶＭＩセ
ンサ２のマイクロプロセッサ１２によって、ＲＦトラン
シーバ１６０が、収集したデータをデータ収集コンピュ
ータ１６４に送信するようになっている。この実施例で
は、ＶＭＩセンサ２とプログラミング可能なコンピュー
タとの間の電線の配線が不要な点で有利である。
【００３７】他の実施例では、位置固定された路傍側ト
ランシーバ１６２が、ＶＭＩセンサ２のＲＦトランシー
バ１６０の距離範囲内に配置される。ＶＭＩセンサ２と
ベースステーション１６６との間の通信を可能とするた
めに、路傍側トランシーバ１６２が、信号ブースタを備
えてえいるのが好ましい。路傍側トランシーバ１６２
は、ベースステーション１６６からコマンドと制御信号
とを受け取るためにプロセス回路を備えている。これら
のコマンドと制御信号は、ＶＭＩセンサ２に、メモリー
２８に記憶されたデータを、ＲＦトランシーバ１６０を
介して、路傍側トランシーバ１６２に転送させるために
用いられる。路傍側トランシーバ１６２は、ＶＭＩセン
サ２からのデータを受け取り、順次そのデータをベース
ステーション１６６へ送信する。ベースステーション１
６６によって受け取られたデータは、適当な処理のため
に、データ収集コンピュータ１６４へ送られる。この実
施例では、ベースステーション１６６と一つ若しくはそ
れ以上のＲＦトランシーバとの間でデータを通信するた
めに、一つの位置固定された路傍側トランシーバ１６２
を用いることができる点で有利である。さらに、多数の
異なった場所での車両の動きをベースステーション１６
６に表示するために、ＲＦトランシーバ１６０と路傍側
トランシーバ１６２との間のネットワークを用いること
が可能である。このことは、特に、地理的に広い範囲で
の交通パターンを評価するために有利である。
【００３８】本発明について好ましい実施例について説
明したが、前述した詳細な説明を読み理解すれば、自明
な修正と変更は、当業者であれば可能であろう。例え
ば、車両磁気イメージセンサー２を通過する車両の方向
を、車両の通過に応答して、第１のセンサ４と第２のセ
ンサ６のいずれが最初にアナログ信号を発生するかを評
価することによって決定することが可能である。従っ
て、第２のセンサ６がアナログ信号を発生するより前
に、第１のセンサ４がアナログ信号を発生するのであれ
ば、車両は第１の方向に走行している。逆に、第１のセ
ンサ４がアナログ信号を発生するより前に、第２のセン
サ６がアナログ信号を発生するのであれば、車両は第１
の方向と反対の第２の方向に走行していることになる。
本発明では、添付のクレームと均等であるそのような修
正と変更を含むように解釈されるべきである。
【００３９】
【発明の効果】従って、本発明によれば、車両の特徴と
車両の速度を検知するための改善されたＶＭＩセンサと
方法を提供できる。さらに、本発明によれば、ＶＭＩセ
ンサ２からデータ収集コンピュータ１６４へ、車両情報
と速度のデータを通信するための装置であって、ＶＭＩ
センサ２とデータ収集コンピュータ１６４との間の電線
配線を用いることのない装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の車両磁気イメージ（ＶＭＩ）
センサーの回路構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の磁気検出器（ピックアップ部
材）の側面図である。
【図３】図３は、本発明の磁気センサーの電子回路の概
略図である。
【図４】図４は、図１のＶＭＩセンサーのリードセンサ
ー（lead sensor）と遅延センサー（lag sensor）の強
度のプロフィールの例を示している。
【図５】図５は、図４の強度プロフィール（intensity
proofiles）によって誘発された際の図１のＶＭＩセン
サーのリード微分器（lead differentiator）と遅延微
分器（lag differentiator）の代表的な出力例を示して
いる。
【図６】図６は、磁気的に透過可能な質量体の特性を決
定する方法を示す図である。
【図７】図７は、磁気的に透過可能な質量体の速度を決
定する方法を示す図である。
【図８】図８は、図１のＶＭＩセンサーと遠隔データ収
集コンピュータとの間で情報を通信するためのＲＦ通信
ネットワークのブロック図である。
【符号の説明】
２・・・・車両磁気イメージセンサー ４・・・・リード磁界センサー ６・・・・遅延磁界センサー ８・・・・リード微分器 １０、１６、２２、２６・・・・アナログ−デジタル変換器 １２・・・・マイクロプロセッサ １４・・・・遅延微分器 １８・・・・デジタル電位差計 ２８・・・・ＲＡＭメモリー ４０、４２・・・・キャプチャー回路 ４４・・・・カウンター ５０・・・・磁気検出器 ５２・・・・強磁性体片 ５４・・・・巻線被覆 ５８・・・・永久磁石 ６０・・・・発振器 ６２・・・・タンク回路 ７０・・・・復調器 ８２・・・・差動増幅器 ９６・・・・シュミットトリガ
フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス エイチ．シンプフ 米国 ペンシルバニア州 15627，デリ ー，ボックス 40 (56)参考文献 特開 平６−325288（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175999（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−189695（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−188156（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−278998（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−93398（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08G 1/042 G08G 1/01

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定した場所での車両の通過を検知する
    ための装置であって、 第１の磁界センサであって、車両の通過に応答して前記
    第１のセンサ近傍の磁界強度の変化を示す第１のアナロ
    グ信号を発生するための第１の磁界センサと、 前記第１のアナログ信号を微分して、微分された第１の
    アナログ信号の所定の変化の検知に応答してバイナリ状
    態を変化させる第１の出力を発生するための微分回路
    と、 所定割合でカウンター値を蓄積するカウンターと、 前記微分回路の第１の出力のバイナリ状態の各変化のカ
    ウンタ値を記憶し、記憶されたカウンタ値を微分回路の
    第１の出力の変化に対応した第１の時間連続プロフィル
    に変換し、通過する車両の計数を蓄積し記憶するための
    プロセッサとを備えることを特徴とする検知装置。
  2. 【請求項２】 前記プロセッサが、前記微分回路の第２
    の出力のバイナリ状態の各変化のカウンタ値を記憶し、
    前記微分回路の第２の出力の変化に対応して、記憶され
    たカウンタ値を第２の時間連続プロフィルに変換し、 前記第１の時間連続プロフィルまたは第２の時間連続プ
    ロフィルを、メモリー内に記憶された比較プロフィール
    と比較することによって、通過する車両の特性が決定さ
    れるように構成されている ことを特徴とする請求項１に
    記載の検知装置。
  3. 【請求項３】 第２の磁界検知器であって、車両の通過
    に応答して第２の検出器での磁界強度の変化を示す第２
    のアナログ信号を発生するための第２の磁界検知器をさ
    らに備え、 前記第２の検知器は、車両の走行方向に沿って第１の検
    出器から離間して配設されており、 前記プロセッサが、前記第１の磁界センサと第２の磁界
    センサの何れが、通過する車両に応答して磁界強度の変
    化を最初に検知するかを決定することによって、車両の
    方向を決定するように構成されていることを特徴とする
    請求項１に記載の検知装置。
  4. 【請求項４】 記憶されたデータを固定した場所から遠
    隔データコレクタに無線通信するための通信回路を備え
    ることを特徴とする請求項１に記載の検知装置。
  5. 【請求項５】 第２の磁界検知器であって、通過する車
    両に応答して第２の検知器での磁界強度の変化を示す第
    ２のアナログ信号を発生するための第２の磁界検知器を
    さらに備え、 前記第２の磁界検知器は、車両の走行方向に沿って第１
    の検知器から離間して配置され、 前記微分回路が、第２のアナログ信号出力を微分して、
    微分された第２のアナログ信号出力の所定の変化の検知
    に応答してバイナリ状態を変える第２の出力を発生し、 前記プロセッサが、前記微分回路の第２の出力のバイナ
    リ状態の各変化のカウンタ値を記憶し、前記微分回路の
    第２の出力の変化に対応して、記憶されたカウンタ値を
    第２の時間連続プロフィルに変換し、第１の時間連続プ
    ロフィルと第２の時間連続プロフィルの離間した同等位
    置を検出し、前記離間した同等位置の間の経過時間を測
    定して、前記離間した同等位置の間の経過時間から車両
    の速度を計算するように構成したことを特徴とする請求
    項１に記載の検知装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の時間連続プロフィルまたは第
    ２の時間連続プロフィルを、メモリー内に記憶された比
    較プロフィールと比較することによって、通過する車両
    の長さ、タイプ、及び速度の一つ若しくはそれ以上の通
    過する車両の特性が決定されるように構成されているこ
    とを特徴とする請求項５に記載の検知装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の磁界検出器と第２の磁界検出
    器の少なくとも一方が、 導電性巻線で被覆された強磁性体片と、 前記強磁性体片をそのＢＨ曲線の概略直線部分にバイア
    スするように配置された永久磁石であって、前記強磁性
    体片の磁化は、地磁界における強磁性体片の向きに関係
    なく、また地磁界の乱れに関係なく、そのＢＨ曲線の概
    略直線部分に残留するように構成された永久磁石と、 前記強磁性体片の近傍の地磁界の乱れに応答して、導電
    性巻線のインダクタンスの変化を検知し、インダクタン
    スの変化を示すアナログ信号出力を発生するための検知
    回路とを備えることを特徴とする請求項５に記載の検知
    装置。
  8. 【請求項８】 前記検知回路の少なくとも一つが、 その出力に信号を発生するための発振器と、 選択された周波数に調整され、前記発振器の出力を受け
    取るように接続された入力を有する導電性巻線を含んだ
    タンク回路と、 前記タンク回路による信号出力を復調し、インダクタン
    スの変化を示すアナログ信号出力を発生するための復調
    器回路とを備えることを特徴とする請求項５に記載の検
    知装置。
  9. 【請求項９】 前記プロセッサが、前記第１の磁界検出
    器と第２の磁界検出器の少なくとも一方の出力を検知
    し、その検知結果から、前記第１の磁界検出器と第２の
    磁界検出器の少なくとも一方の近傍に、静止した磁気的
    に透過可能な質量体が存在するか否かの何れかを決定す
    るように構成したことを特徴とする請求項５に記載の検
    知装置。
  10. 【請求項１０】 センサ近傍の地磁界の乱れによって移
    動している磁気的に透過可能な質量体を検知するための
    センサであって、 導電性巻線で被覆された強磁性体片と、 前記強磁性体片をそのＢＨ曲線の概略直線部分にバイア
    スするように配置された永久磁石であって、前記強磁性
    体片の磁化は、地磁界における強磁性体片の向きに関係
    なく、また地磁界の乱れに関係なく、そのＢＨ曲線の概
    略直線部分に残留するように構成された永久磁石と、 前記移動している磁気的に透過可能な質量体が、強磁性
    体片の近傍の地磁界を乱すのに応答して、導電性巻線の
    インダクタンスの変化を検知し、インダクタンスの変化
    を示すアナログ信号出力を発生するための検知回路と、 前記検知回路の出力を微分して、前記検知回路のアナロ
    グ信号の所定の変化の検知に応答してバイナリ状態を変
    える出力を発生するための微分回路と、 所定の周波数で値を蓄積するためのカウンターと、 前記微分回路の出力のバイナリ状態の変化に応答してカ
    ウンタの現在値を記憶するためのキャプチャー回路とを
    備えることを特徴とするセンサ。
  11. 【請求項１１】 前記検知回路が、 その出力に信号を発生するための発振器と、 選択された周波数に調整され、前記発振器の出力を受け
    取るように接続された入力を有する導電性巻線を含んだ
    タンク回路と、 前記タンク回路による信号出力を復調し、インダクタン
    スの変化を示すアナログ信号出力を発生するための復調
    器回路とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の
    センサ。
  12. 【請求項１２】 前記微分回路が、シュミットトリガ出
    力を備えることを特徴とする請求項１０に記載のセン
    サ。
  13. 【請求項１３】 前記検知回路が、強磁性体片の近傍の
    局部磁気状態、及び静止した磁気的に透過可能な質量体
    による地磁気の乱れのいずれか一方に応じた巻線のイン
    ダクタンスの変化を検知し、インダクタンスの変化を示
    すシフトしたレベルのアナログ信号出力を発生するよう
    に構成したことを特徴とする請求項１０に記載のセン
    サ。
  14. 【請求項１４】 前記シフトしたレベルのアナログ信号
    出力を検知して、その結果から静止した磁気的に透過可
    能な質量体の存在を決定するためのアナログ−デジタル
    変換器をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記
    載のセンサ。
  15. 【請求項１５】 強磁性体片の近傍の局部磁気状態、及
    び静止した磁気的に透過可能な質量体による地磁気の乱
    れのいずれか一方のためのセンサの出力を補償する補償
    器をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の
    センサ。
  16. 【請求項１６】 前記補償器が、前記センサの出力のバ
    イアスをその静止状態の関数として調整することを特徴
    とする請求項１５に記載のセンサ。
  17. 【請求項１７】 固定した位置を通過する磁気的に透過
    可能な質量体の特性を決定する方法であって、 磁気的に透過可能な質量体の通過に応答して、固定した
    場所の地磁界の変化を検知し、 前記地磁界の変化に対応したアナログ信号を発生し、 前記アナログ信号を微分し、 前記微分されたアナログ信号の傾きがゼロに変化するそ
    れぞれに応答してバイナリ状態を変える２値変更信号を
    発生し、 前記２値変更信号がバイナリ状態を変える時間を記録
    し、 前記記録された時間から時間連続プロフィルを作成し、 前記時間連続プロフィルから、質量体が固定場所を通過
    したかどうか決定するステップを含むことを特徴とする
    方法。
  18. 【請求項１８】 前記時間連続プロフィルを記憶された
    プロフィルと比較し、 その比較結果から質量体の特性を決定するステップをさ
    らに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記固定された位置を通過する磁気的
    に透過可能な質量体の数を蓄積し、 前記計数を記憶するステップをさらに含むことを特徴と
    する請求項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 磁気的に透過可能な質量体の速度を決
    定する方法であって、 前記磁気的に透過可能な質量体の通過に応答して、それ
    ぞれ第１の位置及び第２の位置における地磁界の第１の
    変化及び第２の変化を検知し、前記第１の位置と第２の
    位置とは、質量体の走行方向に沿って一定距離離間して
    おり、 それぞれ第１の位置及び第２の位置での地磁界の変化に
    応答して、第１のアナログ信号と第２のアナログ信号と
    を発生し、 前記第１のアナログ信号と第２のアナログ信号を微分
    し、 第１の２値変更信号と第２の２値変更信号を発生して、
    それより、微分された第１の２値変更信号と第２の２値
    変更信号の傾きがゼロに変化するのに応答してバイナリ
    状態を変え、 前記第１の２値変更信号と第２の２値変更信号が、バイ
    ナリ状態を変える時間を記録し、 前記記録された時間から第１の時間連続プロフィルと第
    ２の時間連続プロフィルを作成し、 前記第１の時間連続プロフィルと第２の時間連続プロフ
    ィルを比較し、 前記第１の時間連続プロフィルと第２の時間連続プロフ
    ィルの同等位置を決定し、 前記第１の時間連続プロフィルと第２の時間連続プロフ
    ィルの間の経過時間を測定し、 前記質量体の速度を経過時間の関数として計算するステ
    ップを含むことを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 磁気的に透過可能な質量体の走行方向
    を決定する方法であって、 第１の位置と第２の位置が、磁気的に透過可能な質量体
    の通過に応答して地磁界の変化を検知する順番を決定
    し、磁気的に透過可能な質量体の通過に応答して、固定した
    場所の地磁界の変化を検知し、 前記地磁界の変化に対応したアナログ信号を発生し、 前記アナログ信号を微分し、 前記微分されたアナログ信号の傾きがゼロに変化するそ
    れぞれに応答してバイナリ状態を変える２値変更信号を
    発生し、 前記２値変更信号がバイナリ状態を変える時間を記録
    し、 前記記録された時間から時間連続プロフィルを作成し、 前記時間連続プロフィルと 前記順番から磁気的に透過可
    能な質量体の走行方向を決定するステップを含むことを
    特徴とする方法。
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