JPH03265988A - 概数測定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 測定対象のそれぞれに特定系列のＰＮ信号あるいは特定
のチャープ率のＦＭ−チャープ信号を送出する送信機を
持たせ、受信側ではある時間間隔Ｔ内に内に検出される
パルス数または受信信号のエネルギーに基づいて測定対
象の概数を求めるようにした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は例えば人間や車両などの混雑状況を把握するた
めの概数測定方式に関する。

〔従来の技術〕

交通管制を行なうために道路などの混雑状況を把握する
システムとして、道路の近傍に設置したテレビカメラか
らの画像をそのまま伝送し、あるいはこの伝送された画
像に処理を加えて交通状況を監視したり車両数や車両の
速度などを計測するシステムが、例えば電気学会誌第１
０９巻（平成元年〉第２号のｒ■、都市情報サービス」
と題する論文中の第１章「２．道路関連情報システム」
　（第１２１〜１２２頁）などの記載によって知られて
いる。

しかしながら、１台のテレビカメラで撮像し得る範囲が
限られているために広い範囲を監視するためには複数台
のテレビカメラを使用する必要があり、システムが高価
なものになってしまうという問題がある。

また、別の方法として、超音波センサなどを用いたトラ
フィックカウンタを道路上に設置し、このセンサの反応
によってこの設置場所を通過する車両の台数を把握する
方法もあるが、交通渋滞などがあるとこのセンサの感知
範囲を通過する車両数が少ないように判断されてしまう
という問題がある。

本出願人は先に「被測定体混雑度測定システム」と題す
る発明について特願平１−２０５７５９号として特許８
顆したが、このシステムにおいてはそれぞれの測定対象
に装置されあるいは携帯される送信装置から送信される
帯域が制限された白色雑音（ホワイトノイズ）を受信し
、その受信信号である雑音のレベルによって混雑度を測
定するようにしている。

しかしながら、このシステムにおいては白色雑音を用い
ているために、例えば自動車などのエンジンから発生す
る白色雑音にも応答してしまうた、めに、精度の高い測
定を行なうことが困難であ。

た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、比較的簡単な構成によってエンジンなどから
の白色雑音の影響を受けることなく、自動車の台数や食
堂、展示会場などにおける人数などの概数を把握する概
数測定方式に関するものであり、必要に応じて定数との
対比を行なうことによって混雑度も判定し得る概数測定
方式を得ることを目的とする。

さらに、測定すべき対象の種類ごとにその概数を測定す
るように構成することもできる。

〔課題を解決するための手段〕

概数を測定すべき対象のそれぞれに特定系列のＰＮ信号
発生機を持たせておき、受信側ではＰＮ信号の自己相関
ピークの数を求めて対象物体の概数を求めるようにした
。

また、受、層側ではＰＮ信号の自己相関レベルの和を求
めて対象物体の概数を求めるようにすることができ、さ
らに、受信側ではＰＮ信号の自己相関出力をパルス列に
波形整形し、このパルス列をＰＮ信号の１周期間接分す
ることによって対象物体の概数を求めるようにしてもよ
い。

さらに、概数を測定すべき対象の種類ごとにそれぞれ異
なる系列のＰＮ信号発生機を持たせておき、受信側では
それぞれのＰＮ信号の系列ごとに対象物体の概数を求め
ることによって、種類ごとの対象物体の概数を求めるこ
とができる。

別の信号を利用する方式として、概数を測定すべき対象
のそれぞれに特定のチャープ率のＦＭ−チャープ信号発
生機を持たせてあき、受信側では受信したＦＭ−チャー
プ信号をチャープフィルタによってパルス圧縮して得ら
れるパルス数を信号の送出周期Ｔ内で計数することによ
って対象物体の概数を求めるようにすることができる。

〔作　用〕

測定対象の数を測定するための１つの方法として、各測
定対象から予め定め期間Ｔ内に例えば１回などの所定の
割合でパルス状の信号を送信するようにし、受信側では
上記の期間Ｔ内で受信したパルスの数を計数し、あるい
は受信した信号の上記期間Ｔ内のエネルギーを１つのパ
ルス状信号を受信したときのエネルギーで除算すれば測
定対象の数を求めることができることは明らかであり、
各測定対象からの上記パルス状信号の少なくとも１部分
が時間的に重畳して受信側に到達する可能性があること
を考慮すれば上記の測定方法は測定対象の概数を測定す
ることになる。

本発明による第１の測定方式においては、例えば電子情
報通信学会、スペクトル拡散通信とその応用研究会資料
５ＳＴＡ８９−９　（平成１年（１９８９）　３月２２
日）“ＳＡＷコンボルバを用いた非同期型マルチチャン
ネル５ＳＣ）ランシーバの第１葉ないし第２葉に記載さ
れているようにスプレッドスペクトラム通信（Ｓｐｒｅ
ａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
：５ＳＣ）に用いられる疑似雑音コードであって、本来
は情報を伝送するために用いられるＰＮ信号を各測定対
象から送信する信号として使用する。

このＰＮコードによって変調されたＰＮ信号は、整合フ
ィルタによって第３図（ａ）に示すようなＰＮ信号の１
周期Ｔの間に１個所だけ相関ピークを発生する自己相関
特性を持っている。なお、この相関ピークの輻２Δは図
示したようにＰＮ信号の１チツプの長さの２倍である。

したがって、概数を測定すべき対象のそれぞれに特定系
列のＰＮ信号発生機を持たせ、受信側ではＰＮ信号の自
己相関ピークの数を求めることによって対象物体の概数
を求め得ることは明かであろう。このとき、測定対象の
種類ごとに異なる系列のＰＮ信号を発生するＰＮ信号発
生機を持たせておき、受信側ではそれぞれのＰＮ信号の
系列ごとに対象物体の概数を求めることによって、種類
ごとの対象物体の概数を求めることができる。

寸だ、本発明の他の態様として、受信側ではＰＮ信号の
自己相関ピークの１周期Ｔの受信エネルギーである自己
相関レベルの和を求めることによって測定対象の概数を
得ることができ、あるいはさらに、受信したＰＮ信号の
自己相関出力をパルス列に波形整形し、このパルス列を
ＰＮ信号の１周期間接分することによって概数測定の精
度を向上させることができる。

本発明による第２の測定方式においては、概数を測定す
べき対象のそれぞれに特定のチャープ率のＦＭ−チャー
プ信号発生機を持たせる。このＦＭチャープ信号は、第
３図ら）の上段に示すように一定期間Ｒ内で低い周波数
から高い周波数までその周波数が変化し、これをＴ≧Ｒ
である周期Ｔに１回ずつ繰返すものである。

受信側に設けられるＦＭチャープフィルタは、低い周波
数の信号に対しては大きな遅延時間を、また、高い周波
数の信号に対しては小さな遅延時間を与えるものであっ
て、例えばＧ、　Ｓ、　Ｋｉｎｏ著“Ａｃｏｕｓｔｉｃ
　Ｗａｖｅｓ”　（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−ｈａｌｌ　１９
８７）第３３２〜３３３頁に記載されているように表面
弾性波（ＳＡνｊ）遅延素子によって構成される。

したがって、ＦＭチャープ信号がこのＦＭチャープフィ
ルタを通過すると、期間Ｒの初めの方に位置する低い周
波数成分の遅延量が期間Ｒの後ろの方に位置する高い周
波数成分の遅延量より大きいために第３図ら）下段に示
すようにその幅が圧縮されるので、その包絡線で構成さ
れるパルスの幅も狭くなり、各測定対象からほぼ同時に
到来したＦＭチャープ信号によって生じたパルスも互い
に分離して計数することができるようになる。

〔実施例〕

本発明を自動車の混雑状況を把握するのに適用した実施
例について説明する。

第１図は、測定対象であるそれぞれの測定対象者が携帯
しあるいは自動車などに設けられる送信機を示すもので
、特定の系列のＰＮ信号を発生するＰＮ信号発生器１か
らのＰＮ信号をミキサ２において局部発振器３からの高
い周波数の局部発振信号と混合して例えば８００〜９　
Ｑ　ＯＭＨｚの周波数帯域などの他の無線通信などに影
響を及ぼさない周波数に変換した後、増幅器４によって
増幅してアンテナ５から送信する。

なお、ＰＮ信号の帯域幅はＰＮ信号のクロック周波数に
依存するので、近接するチャネルの信号が帯域内に入り
込まないように数ｌＯ〜数１００にＨｚとなるようなり
ロック周波数を選ぶことが望ましく、また、ＰＮ信号と
しては、“スペクトル拡散通信システム”　（科学技術
出版社昭和６３年（１９８８）発行）第３９７ページに
記載されているような、自己相関特性におけるサイドロ
ーブが小さいＭ系列符号を用いることが好ましい。

また、アンテナ５はその送信周波数においてＰＮ信号を
送信するのに充分な帯域幅を有するとともに受信機に対
する方向性の点からビーム幅が広いものであることが好
ましく、さらに、送信機からの送信出力は受信機におい
てなるべく同一の強度で受信されるようにすることが望
ましいので、すべての送信機について送信出力が実質上
同一になるように調整する。

測定対象区域が比較的狭く、測定対象に装置されあるい
は携帯する上記送信機と受信機との距離がほぼ一定とみ
なせる場合には、上記のように送信出力を各送信機につ
いて実質上同一としておくことによって受信信号の強度
も各送信機について等しいものと見なすことができる。

したがって、受信した各相関ピークのエネルギーも各送
信機について同一とみることができるので、この相関ピ
ークを積分することによって上記相関パルスの数に比例
した出力が得られ、この相関パルスの数は対象区域内か
ら発信されたＰＮ信号の概数、すなわち送信機の数に対
応するものとなるので、測定対象の概数を得ることがで
きたことになる。

第２図は上記のように相関パルスを積分して測定対象の
概数を求めるようにした本発明による受信機の構成を示
すもので、アンテナ１１で受信された上記の周波数を有
するＰＮ信号を増幅器１２で増幅した後、ミキサ１３で
局部発振器１４からの局部発振信号と混合して適当な周
波数帯域に変換し、帯域フィルタ１５によってＰＮ信号
成分以外の不所望の信号・雑音などを除去した後、例え
ば前述の“ＳＡＷコンボルバを用いた非同期型マルチチ
ャンネル５ＳＣ）ランシーバに記載されているようなＳ
ＡＷコンボルバなどの遅延素子を用いて構成される整合
フィルタ１６に供給する。

この整合フィルタ１６はＰＮ信号を非同期検波するため
のものであり、その出力は先に引用した第３図（ａ）に
示したようにその１周期の間に１個所だけ発生する相関
ピークを含んでおり、包路線検波回路１７によってその
包路線成分が取り出されて積分回路１８に供給される。

第４図には複数の測定対象からの相関ピークが到来して
いるときの包路線検波回路１７の出力の例を示しである
。

積分回路１８では積分時間制御信号によってＰＮ信号の
１周期Ｔの期間相関パルスを積分することによって、相
関パルスの数、したがって測定対象の数に比例する電圧
の出力が得られる。

なお、この測定周期Ｔの値については、複数の測定対象
からの位相差がＰＮ信号の±１１チツプ内であるとＰＮ
信号間の干渉によるフェージングが生じて相関ピークが
相殺されることもあり得るので、例えば予想される測定
対象の数が１００であればこの周期Ｔの値をＴ＞＞ｌ　
［）０チツプとすることが望ましい。

また、もし測定対象の動きが少なく、整合フィルタの出
力がこの周期Ｔの数倍の期間中一定とみなせる場合には
測定精度の点から前記の積分時間を１倍したｎＴとして
もよく、逆に測定対象の動きが早くて測定対象区域への
出入りが頻繁な場合には上記の周期Ｔを短くすることが
必要となる。

ところで、もし測定対象区域が広い場合には、受信機に
おける各送信機からの受信電力の低下の度合が拡散減衰
のためにそれぞれの送信機の位置によって異なり、した
がって第５図に示すように受信側での相関ピーク出力レ
ベルが送信機ごとに異なるようになるので、上記のよう
な相関ピークの積分を用いる方法では概数測定の精度が
低下してしまうことになる。

第６図は、前記積分回路に代えて相関ピークの１周期間
Ｔにおける個数を検出するようにして、上記のようの各
送信機から受信した相関ピークのエネルギーが異なる場
合でも精度の高い概数測定ができるようにした受信機の
実施例を示すものである。

アンテナ２１、増幅器２２、ミキサ２３、局部発振器２
４、帯域フィルタ２５、整合フィルタ２６および包絡線
検波回路２７は第１−３図に示した実施例におけると同
一であるから説明を省略するが、この包絡線検波回路２
７の出力をこの実施例ではスレッショールド回路２８に
供給する。

このスレッショールド回路２８では、前述の第５図に示
したように、包路線検波回路２７の出力から閾値ｎｌに
よって相関ピークを取り出し、この相関ピークの数をパ
ルス計数回路２９によって前記周期Ｔの期間計数するこ
とによって測定対象の概数を求めるようにする。

なお、上記スレッショールド回路２８からの出力パルス
の形状がパルス計数回路２９による計数に影響しないよ
うにするために、このスレッショールド回路２８とパル
ス計数回路２９との間にパルス整形回路を付加すること
が望ましい。

第７図は測定対象を例えば歩行者と自動車とのように種
類ごとに分類してそれぞれの概数を求めるように変形し
た受信機の実施例を示すもので、種類ごとに送信機のＰ
Ｎ信号の系列をＰＮ、、ＰＮ２のように異ならせておき
、整合フィルタもそれぞれの系列用のものを２６．．２
６□として示したように互いに独立して設ける。

そして、これらの整合フィルタ２６．．２６゜の出力を
それぞれ包絡線検波回路２７．．２７２、スレッショー
ルド回路２８１，２８２、パルスカウント回路２９．．
２９２において前述したと同様な処理を行なうことによ
って、測定対象の前記の種類別の概数を得ることができ
る。

しかしながら、前述の相関ピークの積分による測定方法
では受信信号の強度による影響を受けるし、また、上記
のように相関ピークを計数する方法では複数の送信機か
らのＰＮ信号が時間的に重なった場合には数え落しが生
じるという間頌がある。

このような場合にも測定精度を維持するために、整合フ
ィルタの出力を包路線検波した出力波形をパルス波形に
整形し、得られたパルス列を積分することによって精度
を高めることができる。

第８図は上記のような概数測定を行なうようにした受信
機の実施例を示すもので、アンテナ３１、増幅器３２、
ミキサ３３、局部発振器３４、帯域フィルタ３５、整合
フィルタ３６、包路線検波回路３７およびスレッショー
ルド回路３８は第６図に示した実施例におけると同一で
ある。

第９図（ａ）は複数の送信機からのＰＮ信号が時間的に
重なって幅の広いパルス波形となったときの包路線検波
回路３７の出力の例を示すもので、この包絡線波形をス
レッショールド回路３８における閾値ＴＨによって相関
ピークを検出すると同図（ｂ）に示すようなパルス波形
が得られる。

このパルス波形を波形整形回路３９によって整形すると
同図（Ｃ）に示すような矩形パルスが得られ、この矩形
パルス波形は複数の送信機からのＰＮ信号が時間的に重
なった場合には幅の広いパルス波形となるので、このパ
ルスを積分回路４０によって積分すれば測定対象の概数
に比例した出力が得られる。

しかしながら、この積分出力は測定対象の数を直接示す
ものではないので、１つの測定対象のみが存在するとき
の出力に相当する参照積分値によって積分回路の出力を
除算４１することによって数値に変換することができる
。さらに得られた商の小数点以下を切上げ処理４２すれ
ば、相関パルスが重なった部分での矩形パルス幅の減少
を補って高い精度で測定対象の概数を得ることができ、
これら除算および切上げ処理は計算機によって行なうこ
とができ、 第１０〜１５図はさらに本発明の他の実施例を示すもの
で、測定対象に装置しあるいは測定対象が携帯する送信
機としてＦＭチャープ信号を送信する送信機を用いるも
のである。

ＦＭチャープ信号は先に第３図ら）について説明したよ
うに、一定期間Ｒ内で低い周波数から高い周波数までそ
の周波数が変化し、これをＴ≧Ｒである周期Ｔに１回ず
つ繰返すものであり、このようなＦＭチャープ信号を送
信する送信機の実施例の構成を第１０図に示した。

発振器５１は発振周波数を定める同副素子として例えば
電圧制御可変容量ダイオードを用いるが、この電圧制御
可変容量ダイオードは第１１図に示したように、その端
子間に印加される制御電圧がＶｏからＶｔ　まで変化す
ると発振周波数がｆ。からｆｌまで変化する。

制御信号発生器５２は第１２図（ａ）に示すように一定
期間Ｒ内に電圧が０からＶまで連続的に変化する制御電
圧を上記電圧制御可変容量ダイオードを同調素子として
含む発振器５１に供給して同図ら）に示すような発振出
力すなわち上記一定期間Ｒの初めの周波数がｆ。でこの
期間の終わりの周波数がｆ、となるような連続して周波
数が変化する発振出力を発生させるとともに、この期間
Ｒだけこのスイッチ回路５３を導通状態にする制御信号
をこのスイッチ回路５３に出力する。

これによって生成されたＦＭチャープ信号を増幅器５４
で増幅した後、無指向性であることが望ましいアンテナ
５５から送已される。

第１３図はこのＦＭチャープ信号を受信する受信機の実
施例の構成を示すブロック図であって、アンテナ６１、
増幅器６２、ミキサ６３、局部発振器６４および帯域フ
ィルタ６５は例えば第２図について説明したと同一の作
用を行なう。

ＦＭチャープフィルタ６６は、第１４図にその特性を示
したように、低い周波数の信号に対しては大きな遅延時
間を、また、高い周波数の信号に対しては小さな遅延時
間を与えるものであって、例えばＧ、　Ｓ、　Ｋｉｎｏ
著″Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅｓ”　（Ｐｒｅｎｔｉ
ｃｅ−ｈａｌｌ　１９８７）第３３２〜３３３頁に記載
されているような表面弾性波（ＳＡＷ）遅延素子などに
よって構成することができる。

したがって、帯域フィルタ６５からのＦＭチャープ信号
がこのＦＭチャープフィルタを通過すると、期間Ｒの初
めの方に位置する低い周波数成分の遅延量が期間Ｒの後
ろの方に位置する高い周波数成分の遅延量より大きいた
給、第３図（ｂ）について先に説明したようにその包路
線の幅が圧縮されるので、包絡線検波回路６７で検波さ
れた包絡線で構成されるパルスの幅も第１５図に示すよ
うに狭くなる。

これによって、複数の測定対象からのＦＭチャープ信号
が一部重複して受信機に到来したとしても、それぞれの
ＦＭチャープ信号に基づくパルスの幅が狭いために互い
に分離されるので、このパルスをパルスカウント回路６
８で計数することによって測定対象の概数を高い精度で
把握することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エンジンからの白色雑音などの影響を
受けることなく、例えば人間や車両などの測定対象の概
数を測定して混雑状況などを把握することができ、また
、必要に応じて測定対象を例えば歩行者と自動車とのよ
うに種類ごとに分類してそれぞれの概数を求めることが
できるという格別の効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって測定対象に設けられる送信機の
実施例を示すブロック図、 第２図は相関パルスを積分して測定対象の概数を求める
ようにした本発明の実施例の受信機の構成を示すブロッ
ク図、 第３図は本発明で利用するパルス生成を説明するための
図、 第４図は相関ピークの包路線出力の例を示す図、第５図
は相関ピーク出力とスレッショールドレベルの関係を示
す図、 第６図は相関ピークの個数を検出するようにした受信機
の実施例 第７図は測定対象を種類ごとに分類して概数を求めるよ
うに変形した受信機の実施例を示すブロック図、 第８図は本発明による受信機の他の実施例を示すブロッ
ク図、 第９図は複数の送信機からのＰＮ信号がほぼ同時に到来
したときの受信側の包路線波形の例を示す図、 第１０図は本発明のＦＭチャープ信号を送信する送信機
の実施例の構成を示すブロック図、第１１図は電圧制御
可変容量ダイオードの制御電圧と発振周波数の関係を示
す図、 第１２図は制御電圧とこれにより生成されるＦＭチャー
プ信号を示す図、 第１３図はこのＦＭチャープ信号を受信する受信機の実
施例の構成を示すブロック図、 第１４図はＦＭチャープフィルタの特性を示す図、第１
５図はＦＭチャープフィルタ出力の包路線で構成される
パルスの例を示す図である。 ｊ降疼神櫨ａ倶 飢ｐ ＰＮＪ考＋ｚｒ３ハガレスイヘ （０） ７坪詐濾鷹を路 第 ９ 図 第１３ 図 第１ｏ図 第１２図 Ａ祉１ＬｆｐＡ 第１５図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）概数を測定すべき対象のそれぞれに特定系列のＰ
   Ｎ信号発生機を持たせ、 受信側ではＰＮ信号の自己相関ピークの数を求めて対象
   物体の概数を求めるようにしたことを特徴とする概数測
   定方式。
2. （２）概数を測定べき対象のそれぞれに特定系列のＰＮ
   信号発生機を持たせ、 受信側ではＰＮ信号の自己相関レベルの和を求めて対象
   物体の概数を求めるようにしたことを特徴とする概数測
   定方式。
3. （３）概数を測定すべき対象のそれぞれに特定系列のＰ
   Ｎ信号発生機を持たせ、 受信側ではＰＮ信号の自己相関出力をパルス列に波形整
   形し、このパルス列をＰＮ信号の１周期間積分すること
   によって対象物体の概数を求めるようにしたことを特徴
   とする概数測定方式。
4. （４）概数を測定すべき対象の種類ごとにそれぞれ異な
   る系列のＰＮ信号発生機を持たせ、 受信側ではそれぞれのＰＮ信号の系列ごとに対象物体の
   概数を求めることによって、種類ごとの対象物体の概数
   を求めるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３
   記載の概数測定方式。
5. （５）概数を測定すべき対象のそれぞれに特定のチャー
   プ率のＦＭ−チャープ信号発生機を持たせて特定の周期
   ＴごとにＦＭ−チャープ信号を発生させ、 受信側では受信したＦＭ−チャープ信号をチャープフィ
   ルタによってパルス圧縮して得られるパルス数を周期Ｔ
   の期間計数することによって対象物体の概数を求めるよ
   うにしたことを特徴とする概数測定方式。