JP3866693B2 - 車両検知装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路を通過する車両を検知して交通流量を測定するための車両検知装置に係り、特に、近傍を通過する車両によって引き起こされる磁気強度の変化を捉える磁界感応型の車両検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両が移動していない道路の或る地点で磁気強度を計測した場合、時間的に或る一定の磁気計測値が得られる。この時の磁気強度は、地磁気によるものと考えられる。道路を磁性体の塊である車両が移動する場合には、車両に磁気が集中するため、計測される磁気強度が車両の通過に応じて時間的に変化する。また、車両が磁化している場合には、その車両の磁化されている方向と地磁気の方向とが同じ場合には磁気が強め合い、車両の磁化されている方向と地磁気の方向とが反対の場合には磁気が弱め合うため、計測される磁気強度はより大きく変化する。このような特性を利用した磁気感応型の車両検知装置として、例えば特許文献1がある。
【0003】
特許文献1では、車両が磁気センサの設置点を通過して行くと、車両通過に応じて変化する磁気強度により、磁気センサの出力が変化する。この時の磁気センサの磁気計測値を出力信号とし、出力信号の大きさにより車両が通過したことを検知する。
【0004】
2つの磁気センサを道路長手方向に或る程度距離を離して設置することにより、通過する車両に応じて各磁気センサから設置地点ごとの磁気計測値が得られる。これら2つの磁気計測値は、設置地点間の距離に対応した時間差のある車両検知信号となる。各磁気センサの出力信号から演算を行うことにより、道路を通過する車両の台数及び速度を得ることができる。
【0005】
図5に従来の車両検知装置の構成を示す。また、図6は磁気センサの設置場所を示し、図7は従来の車両検知装置の車両検知処理の流れを示す。
【0006】
図5に示すように、車両検知装置61は、道路69の磁気強度を検出する磁気センサ62と、磁気センサ62の検出した信号を信号処理装置63に供給する信号線64と、磁気センサ62の検出した信号を処理する信号処理装置63とを備えて構成される。
【0007】
信号処理装置63は、磁気センサ62の出力信号のサンプリングを行うサンプリング部65と、磁気センサ62の検出した信号から地磁気の影響を示す固定オフセット値を差し引く演算等を行う演算装置67と、車両通過判定の結果を出力する出力装置68とを備えて構成されている。
【0008】
一般的に、図6に示すように磁気センサ62は車両66の通過する道路69の長手方向に一個以上を一定間隔を置いて設置され、信号処理装置63は道路69から離れた場所に設置されることが多い。道路69に設置された磁気センサ62と、磁気センサ62から離れた場所に設置された信号処理装置63とは、磁気センサ62の出力信号を信号処理装置63に供給するために信号線64で接続されている。
【0009】
図7のように従来の車両検知装置61の車両検知処理は、計測の開始ステップ70と、サンプリング部65におけるサンプリングステップ76と、演算装置67におけるサンプリングされたXから固定オフセット値Oを減算する減算ステップ77と、演算装置67における車両計測演算ステップ78と、演算装置67における車両通過判定ステップ79と、出力装置68による車両通過判定の出力Zステップ80とから成り立っている。
【0010】
次に車両検知処理の詳細を説明する。
【0011】
図6に示す道路69に設置された磁気センサ62及び図5に示す信号処理装置63とで構成された車両検知装置61により、図7の計測の開始ステップ70で車両検知の計測が開始される。道路69を車両66が通過する。車両66の通過により車両66が道路69の磁気強度に影響を与え、道路69の磁気強度が変化する。この道路69の磁気強度は、磁気センサ62によって検出される。磁気センサ62によって検出された道路69の磁気強度は、磁気センサ62によって電気信号に変換される。変換された電気信号は磁気センサ62から出力信号として出力される。
【0012】
磁気センサ62から出力された出力信号は信号線64へ供給される。信号線64に供給された磁気センサ62の出力信号は伝送され、信号処理装置63に供給される。
【0013】
信号処理装置63に供給された磁気センサ62の出力信号は、サンプリング部65に供給される。サンプリング部65に供給された磁気センサ62の出力信号は、あらかじめ設定されたサンプリング周波数でサンプリングされ、演算装置67に供給される。
【0014】
ここで、サンプリング部65においてサンプリングされた磁気センサ62の出力信号をX(図8には示さない)とし、地磁気としてあらかじめ求められている磁気センサ62の固定オフセット値をOとする。ステップ77では、演算装置67においてサンプリング部65から供給されたサンプリングされた磁気センサ62の出力信号Xと固定オフセット値Oとを減算し、車両通過判定に用いられる磁気計測値Y=X−Oを求める。
【0015】
図8に、車両66が道路69に設置された磁気センサ62を通過した際の磁気センサ62の磁気計測値Y(実線)を示し、あわせて車両通過判定の出力ステップ80の出力Zを示す。
【0016】
ステップ79では、求められた減算結果である車両通過判定に用いる磁気計測値Yと図8に示すあらかじめ設定されている車両66通過の判定基準である上限閾値Yu及び下限閾値Ydとを演算装置67において比較し、車両通過判定がなされる。求められた磁気計測値Yと上限閾値Yuとの比較により、Y>Yuの関係にある場合、車両通過有りと判定され、出力Zは高となる。また、求められた磁気計測値Yと下限閾値Ydとの比較により、Y<Ydの関係にある場合にも、車両通過有りと判定され、出力Zは高となる。
【0017】
求められた磁気計測値Yと上限閾値Yu及び下限閾値Ydとの比較により、Yd≦Y≦Yuの関係にある場合、車両通過無しと判定される。車両通過有りと判定されたとき、車両通過無しと判定されたとき、何れの場合も、車両通過判定ステップ79の結果は出力装置68に供給され、車両通過判定の出力ステップ80で車両通過有りの場合出力Zが高となり、車両通過無しの場合出力Zが低となり出力装置68から出力される。
【0018】
これら車両検知処理を行う計測の開始ステップ70から車両通過判定の出力Zステップ80までは、車両検知装置61において定期的に繰り返し実行される。
【0019】
車両検知において、図8中の時間A(時刻ThからTjまでの時間)、時間B(時刻Tjから時刻Tkまでの時間)、時間C(時刻Tkから時刻Tmまでの時間)部分は共に同一車両の通過による磁気強度の変化が連続した部分であるが、時間A、時間Cが車両検知の基準である上限閾値Yu及び下限閾値Ydを満たすのに対して、時間Bは車両通過の判定基準から見ると車両通過無しと判定される領域である。
【0020】
時間Aから時間Bへの移行、時間Bから時間Cへの移行は、磁気強度を計測する場合通常現れる現象であるため、時間Bに示した領域は計測値を基にそのままYd≦Y≦Yuの関係にあるということで車両通過無しと判定したのでは誤りになってしまう。そこで、計測上の処理では、この時間B領域を想定して、最後に車両通過有りと判定されてから一定時間(これを穴埋め時間Taと称する)以内に磁気計測値Yの車両通過判定ステップ79で再び車両通過有りとなった場合即ち図示の時間Cの領域になった場合には車両通過有りと判定し、この穴埋め時間Ta時間を超えてYd≦Y≦Yuであるとき車両通過無しと判定される。磁気強度の計測において、この穴埋め時間Taを設定する穴埋め処理を行うことで、実際には車両通過有りにも拘わらず時間B領域の計測結果にて車両通過無しと誤判定することを防いでいる。
【0021】
【特許文献1】
特許第2729977号公報
【0022】
【発明が解決しようとする課題 】
しかしながら、従来の方法には以下のような問題点がある。
【0023】
対象としている道路69の地中または橋梁部裏側等に磁気センサ62を設置し、磁気センサ62設置点近傍を通過した車両66の磁気強度計測の開始ステップ70を開始したとする。
【0024】
大きく磁化された車両66が磁気センサ62の近傍を通過する際に、車両66通過付近の金属を僅かに磁化するなどの理由から、車両66の通過前と車両66の通過後では、道路69の地磁場の大きさが変わってしまう場合がある。そのため、車両66通過時の磁気センサ62の出力信号が当該磁場変化によりシフトするため、車両計測精度が低下してしまうという問題点がある。
【0025】
車両66通過の前後で当該磁場が変化した計測例を図8に示す。図示の磁気センサ磁気出力値Yは、地磁場の変化により磁気センサ62の出力信号が車両66通過の前後で変化したことを現しており、図中シフト34で示した部分が車両66通過後の磁気センサ62の出力信号のシフト分を示している。このとき判定結果出力Zは、部分32(時刻Thから時刻Tmまで)と、部分36(時刻Tqから時刻Trまで)で、高となり、部分35(時刻Tnから時刻Tpまで)で低となる。
【0026】
図8に示されるように部分29(ほぼ時刻Thから時刻Tmまで)の実線波形で車両66の通過が検出され、磁気センサ62の出力信号が変化(シフト)し、シフト34で示した値だけ上がっている。
【0027】
次に部分30(時刻Tnから時刻Tpまで)の実線で他の車両66の通過による信号変化が起こっているが、上限閾値Yu、下限閾値Ydの閾値の範囲内(Yd≦Y≦Yu)なので出力Zの部分35(時刻Tnから時刻Tpまで)の部分が低であり、即ち車両通過無しと判定される。仮に、磁気センサ62の出力信号の変化(シフト)分であるシフト34の差がないとすると、出力信号は図中の破線で示すような波形になる。この場合部分30(時刻Tnから時刻Tpまで)破線で下限閾値Ydより低い値(Y<Yd)となっているので、車両通過有りと判定され出力Zが高となるであろう。しかし、磁気センサ62の出力信号の差であるシフト34により、部分35(時刻Tnから時刻Tpまで)で車両通過無しと判定され、出力Zが低となってしまう。この出力Zは、誤判定の例である。
【0028】
対象としている道路69ではない道路(例えば、隣接した道路(図示せず))を通過している遠方車両(図示せず)による出力信号の小さい変化がある部分31(時刻Tqから時刻Trまで)では、上限閾値Yuを越えるため車両通過有りと判定され、部分36(時刻Tqから時刻Trまで)で出力Zが高となっている。これも、磁気センサ62の出力信号に車両66通過の前後でシフト34がなければ破線に示す形となるべき状態であり、車両通過判定は車両通過無しとなるであろう。このように磁気センサ62の出力信号が変化(シフト)した場合車両通過前の磁気センサ62の出力信号とシフト34で示した値だけ差が生じて車両検知演算に狂いが生じるため、誤検知を生じてしまうと云う問題点があった。
【0029】
そこで、本発明の目的は、上記した問題を解決し、道路を通過する車両を検知して交通流量を測定するための車両検知装置において、誤検知を防ぐことのできる車両検知装置を提供することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、道路に設置された磁気センサと、その磁気センサの磁気計測値の変化から車両の通過を検知する信号処理装置とを有する車両検知装置において、磁気センサの磁気計測値の変化から車両通過有りを判定しその後車両通過無しを判定した場合、所定の時間が経過するまで車両通過無しを判定したときは車両通過終了を判定し、車両通過終了を判定した後所定の時間が経過後磁気計測値をオフセット値として記憶し、その後該オフセット値を磁気計測値から差し引くものである。
【0032】
請求項の発明は、磁気センサの出力信号に対して上の閾値と下の閾値を設け、磁気センサの出力信号が上の閾値を上回るか下の閾値を下回った時に車両通過有りと判定するものである。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0034】
図1は、本発明の車両検知装置の車両検知処理の流れを示し、また、図2は本発明の車両検知装置の構成を示す。
【0035】
図2に示すように、車両検知装置1は、道路69の磁気強度を検知する磁気センサ2と、磁気センサ2の検出した信号を信号処理装置3に供給する信号線4と、磁気センサ2の検出した信号を処理する信号処理装置3とを備えて構成される。
【0036】
信号処理装置3は、磁気センサ2の出力信号のサンプリングを行うサンプリング部5と、変動オフセット値O’(従来の固定オフセット値Oと区別する)とを記憶するメモリ装置6と、磁気センサ2の検出した信号から地磁気等の影響を示す変動オフセット値O’を差し引く演算等を行う演算装置7と、車両通過判定の結果を出力する出力装置8とを備えて構成されている。
【0037】
図1のように、車両検知装置の車両検知処理は、計測の開始ステップ10と、サンプリング部5における磁気センサ2の出力信号の読み取り及びサンプリングステップ16と、演算装置7における変動オフセット値O’減算ステップ17と、演算装置7における車両計測演算ステップ18と、演算装置7における車両66通過の車両通過判定ステップ19と、車両66通過が終了したかどうかを判定する車両終了判定ステップ20と、車両通過後変動オフセット値O’の更新を行う変動オフセット値更新ステップ21と、出力装置8による車両通過判定の出力Z’ステップ25とから成り立っている。
【0038】
なお、変動オフセット値O’は、初回の磁気計測時は従来の固定オフセット値Oと同じであり、2回目以降の計測でオフセット値の更新が行われることにより、その後変動オフセット値O’となるものである。
【0039】
次に図2に示す車両検知装置の機能を説明する。
【0040】
道路69に設置された磁気センサ2及び図2に示す信号処理装置3とで構成された車両検知装置1により、車両検知の計測が開始される。道路69を車両66が通過する。車両66の通過により車両66が道路69の磁気強度に影響を与え、道路69の磁気強度が変化する。この道路69の磁気強度の変化は、磁気センサ2によって検出される。磁気センサ2によって検出された道路69の磁気強度の変化は、磁気センサ2によって電気信号に変換される。変換された電気信号は磁気センサ2から出力信号として出力される。
【0041】
磁気センサ2から出力された出力信号は信号線4へ供給される。信号線4に供給された磁気センサ2の出力信号は伝送され、信号処理装置3に供給される。磁気センサ2で検出された出力信号は、信号処理装置3によって車両検知処理され通過車両の検知が行われる。
【0042】
図3に、車両66が道路69に設置された磁気センサ2を通過した際の磁気センサ2の磁気計測値Y’(実線)を示し、あわせて車両通過判定の出力ステップ25の出力装置8からの出力波形をZ’で示す。
【0043】
図1に示した車両検知処理の手順を、図3のグラフにより説明する。
【0044】
信号処理装置3に供給された磁気センサ2の出力信号は、サンプリング部5に供給される。サンプリング部5に供給された磁気センサ2の出力信号は、あらかじめ設定されたサンプリング周波数でサンプリングされ(ステップ16)、演算装置7に供給される。
【0045】
ここで、サンプリング部5においてサンプリングされた磁気センサ2の出力信号をXとし、あらかじめ設定された磁気センサ62の変動オフセット値をO’(図3に示す)とする。演算装置7においてサンプリング部5から供給されたXから変動オフセット値O’をオフセット減算(ステップ17)し、車両通過判定に用いる磁気計測値Y’=X−O’を求める。
【0046】
求められた減算結果である磁気計測値Y’と図3に示すあらかじめ設定されている車両66通過の判定基準である上限閾値Yu及び下限閾値Ydとを演算装置7において比較し、車両66の通過判定(ステップ19)がなされる。求められた磁気計測値Y’と上限閾値Yuとの比較により、Y’>Yuの関係にある場合、車両通過有りと判定される。また、求められた磁気計測値Y’と上限閾値Yuとの比較により、Y’<Ydの関係にある場合にも、車両通過有りと判定される。
【0047】
車両通過有りと判定された場合には、車両通過終了判定ステップ20、変動オフセット値更新ステップ21の処理は行わず、車両通過判定の出力ステップ25を行う。
【0048】
求められた磁気計測値Y’と上限閾値Yu及び下限閾値Ydとの比較により、Yd≦Y’≦Yuの関係にある場合、車両通過無しと仮の判定がなされる。最後に車両通過有りと判定された時刻Tjから穴埋め時間Ta経過前に再度車両通過有りとの判定となった場合、前記穴埋め時間Ta内の仮の車両通過判定である車両通過無しを破棄し車両通過有りと判定し、車両終了判定ステップ20、変動オフセット値更新ステップ21の処理は行わず、車両通過判定の出力ステップ25を行う。
【0049】
穴埋め時間Taを経過した後に再度車両通過無しの判定を行った場合、前記仮の車両通過判定ステップ19で判定された車両通過無しを正式な車両通過判定とし、車両終了判定ステップ20により車両の通過が終了したことが判定される。
【0050】
車両の通過終了判定後、有効時間Tbに達したら変動オフセット値O’をステップ21で更新し、新たな変動オフセット値O’をメモり装置6に記憶した後、車両通過判定ステップ19の出力を出力装置8により行う。
【0051】
これら車両検知処理を行う計測の開始ステップ10から車両通過判定の出力Z’ステップ25までは、車両検知装置1において定期的に繰り返し実行される。
図3において、変動オフセット値O’を変化させる車両66通過があった場合には、図1に示す車両検知処理に従い、ステップ19で車両通過判定がなされる。車両通過判定の結果車両通過有りとなった場合、図3に示す上限閾値Yuより小さい信号が検出された時刻Tmの後、車両通過の正式判定は図中穴埋め時間Taだけ待つ。
【0052】
車両66通過の前後で磁気強度が変化した場合に変動オフセット値O’が更新された例を図中に示す。時刻0から時刻Tbまでの太線部分は、車両66が通過し変動オフセット値O’の更新が行われるまでの磁気計測値Y’を示し、時刻Tb以降の破線部分は変動オフセット値O’の更新が行われない場合の出力信号を示す。車両66が通過した時の磁気センサ2の出力信号が変化しており、シフト34で示した部分が変動オフセット値O’のシフト分を示している。車両通過有りと判定され、上限閾値Yuより小さい信号が検出された時刻Tmの後、穴埋め時間Taだけ待った後、車両通過終了と判定され有効時間Tbに達した時にメモリ装置6内の変動オフセット値更新ステップ21が行われる。
【0053】
次に時刻Tb以降の実線部分で他の車両66の通過があった場合、変動オフセット値O’の更新により、磁気センサ2の出力信号から求められる磁気計測値Y’は図示した部分30(時刻Tnから時刻Tpまで)の実線の波形となる。変動オフセット値O’更新前であれば、上限閾値Yu、下限閾値Ydの閾値の範囲内(Yd≦Y’≦Yu)なので図8に示す部分35’の波形の通り出力Zが低となり車両通過無しと判定されるが、図3に示すように磁気センサ2の出力信号のシフト34分が更新されているため実線で示すように磁気計測値Y’が補正され、Y’<Ydの状態であるので車両通過有りと判定され、部分35’の出力Z’が高となる。
【0054】
更に遠方車両(図示せず)による出力信号の小さい変化がある部分31(時刻Tqから時刻Trまで)では、変動オフセット値O’の更新が行われない場合図中の時間E’の区間で部分31(時刻Tqから時刻Trまで)の破線は上限閾値Yuを越えるため車両通過有りと判定され出力Z’が高となる。変動オフセット値O’の更新が行われた場合、部分31の実線が磁気計測値となり図中部分36’で示され、出力Z’が低となる。これは、車両通過無しとなり正しい車両通過判定となっていることが分かる。
【0055】
そこで信号処理装置3は、時間C(時刻Tkから時刻Tmまで)の太線部分の時点で車両通過判定ステップ19を行い、図中穴埋め時間Ta経過後有効時間Tbに達したとき変動オフセット値O’を更新する。この後、時間D’で部分30の波形が計測されるが、磁気計測値Y’は実線のようになり、下限閾値Ydを通過するため、車両通過有りとの判定を行い、出力Z’は高となる。また、時間E’(時刻Tqから時刻Trまで)の区間で部分31の実線は遠方車両を検出した信号である。磁気計測値Y’は上限閾値Yuを越えないため車両通過無しとの判定が行われ、正確な判定を行うことが可能になる。
【0056】
このように磁気センサ62の変動オフセット値O’が更新されるため車両検知が正しく行われ、従来の誤検知発生の問題が解消されている。
【0057】
なお、磁気センサ2は、道路地中のみならず、適宜橋梁裏側等に設置されることもある。設置場所のバリエーションに拘わらず、本発明では効果がある。
【0058】
車両66通過時の磁気強度変化は、50mガウス〜5000mガウス以上の範囲である。上限閾値Yuは+50mガウス相当の磁気センサ2出力、下限閾値Ydは、−50mガウス相当の磁気センサ2出力に設定するとよい。
【0059】
また、穴埋め時間Taは0.3〜1秒、有効時間Tbは磁気センサ2の出力信号安定のため穴埋め時間Ta+0.2〜0.3秒に設定するとよい。
【0060】
【発明の効果】
道路を通過する車両を検知して交通流量を測定するための車両検知装置において、誤検知を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車両検知装置の車両検知処理の流れ図である。
【図2】本発明による車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の磁気センサ出力の変化及び出力装置の出力を示すグラフ図である。
【図4】図3の要部拡大図である。
【図5】従来技術における車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【図6】車両検知装置の磁気センサの設置例を示す説明図である。
【図7】従来技術における車両検知装置の車両検知処理の流れ図である。
【図8】従来技術における磁気センサ出力の変化及び出力装置の出力を示すグラフ図である。
【符号の説明】
10 計測の開始
16 磁気センサの出力信号の読み取り及びサンプリング
17 変動オフセット値減算
18 車両計測演算
19 車両通過判定
20 車両終了判定
21 変動オフセット値更新
25 車両通過判定の出力

Claims (2)

  1. 道路に設置された磁気センサと、その磁気センサの磁気計測値の変化から車両の通過を検知する信号処理装置とを有する車両検知装置において、
    磁気センサの磁気計測値の変化から車両通過有りを判定しその後車両通過無しを判定した場合、所定の時間が経過するまで車両通過無しを判定したときは車両通過終了を判定し、車両通過終了を判定した後所定の時間が経過後磁気計測値をオフセット値として記憶し、その後該オフセット値を磁気計測値から差し引くことを特徴とする車両検知装置。
  2. 磁気計測値に対して上の閾値と下の閾値を設け、磁気計測値が上の閾値を上回るか下の閾値を下回った時に車両通過有りと判定する請求項記載の車両検知装置。
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