JPH0370797B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波ドツプラ式車両感知器に関
し、特にたとえば超音波のドツプラ効果を利用し
て車両の走行速度などを測定する超音波ドツプラ
式車両感知器に関する。

音波のドツプラ効果とは、音源に対してその受
信点が或る相対速度で移動しているとき、受信さ
れた反射波が送信された音波に対して、相対速度
に比例した周波数の偏移を受ける現象である。従
来、この音波のドツプラ効果を利用して路面を走
行する車両の走行速度を測定する超音波ドツプラ
式車両感知器があつた。ところが、このような超
音波ドツプラ式車両感知器では、測定のために使
用する媒体が音響であるために、測定のために使
用している超音波の周波数内の音響雑音に対して
悪影響を受けるという欠点があつた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、車両か
らの反射波と音響雑音とを区別し、音響雑音を除
去し得る超音波ドツプラ式車両感知器を提供する
ことである。

この発明は、要約すれば、超音波が送波された
路面の領域（いわゆる感知範囲）内に走行車両が
進入したときにこの走行車両から反射される超音
波を受波し、その受波した超音波からドツプラ信
号を抽出し、そのドツプラ信号の所定波数分ごと
の周期を検出し、検出された複数組の周期のうち
予め定める２組の周期の比を演算し、その演算さ
れた周期比が上限許容周期比と下限許容周期比と
の間に入つているときのみ速度の演算を行なうよ
うにしたものである。

以下、図面に示す実施例とともにこの発明をよ
り具体的に説明する。

第１図はこの発明の一実施例の概略を示す図で
ある。図において、送波用超音波振動子１および
受波用超音波振動子２が路面に対して所定の角度
を有して設置される。送波用超音波振動子１はθ2
−θ1の角度範囲を有して超音波を送波する。路面
上では、この超音波が送波された領域が超音波ド
ツプラ式車両感知器の感知範囲となる。今、車両
３が速度Ｖでこの感知範囲を通過したとすると、
車両３によつて反射される超音波の受波用超音波
振動子２に受波される。このとき、車両３の反射
波は走行速度Ｖのうち受波用超音波振動子２方向
への速度成分によつて周波数偏移を生じる。ここ
で、車両３が感知範囲内を移動するにつれて超音
波振動子１および２との対向角度も変化するた
め、走行速度Ｖのうち受波用超音波振動子２方向
への速度成分も車両３の移動につれて変化する。
そのため、車両３が感知範囲に進入したときにお
ける反射波の周波数Faは車両３が感知範囲から
出るときの反射波の周波数Fbとは異なつたもの
となる。すなわち、これら周波数FaおよびFbは、
それぞれ、次式(1)および(2)で表わされる。

Fa＝2Vcosθ1／Ｃ−Vcosθ1 …(1) Fb＝2Vcosθ2／Ｃ−Vcosθ2 …(2) なお、f₀は送波用超音波振動子１から送波され
た超音波の周波数であり、Ｃは音速である。

上述のごとく、車両３によつて反射される超音
波の周波数偏位量は車両３の移動に応じて変化す
る。この発明では、このことを利用して音響雑音
の除去を行なつている。すなわち、受波用超音波
振動子２によつて受波された反射波から電気信号
としてのドツプラ信号を抽出し、その抽出された
ドツプラ信号のうち予め定められた２つの部分の
所定波数分の周期の比を演算し、この演算結果が
予め設定された上限と下限との間に入つているか
否かを判定し、入つていると判定されときは車両
からの反射波を受波したものとして走行速度の演
算を行ない、入つていないと判定されたときは音
響音として処理するようにしている。さらに、以
下に説明するこの発明の一実施例では、ドツプラ
信号のうち最初の８波分の周期と最後の８波分の
周期との比をとるようにしている。これによつ
て、車両からの反射波と音響雑音との判別の精度
を上げることができる。なぜならば、ドツプラ信
号のうち最初の周期と最後の周期との差が一番大
きいからである。また、複数の波数分の周期を演
算に用いているため、全体としての誤差が少なく
なるからである。

第２図はこの発明の一実施例を示すブロツク図
である。図において、発振回路４によつて発振さ
れた信号は電力増幅回路５に与えられ増幅され
る。この電力増幅回路５の出力は送波用超音波振
動子１に与えられ、この送波用超音波振動子１を
励振する。車両３によつて反射された周波数偏位
を受けた超音波は受波用超音波振動子２によつて
受波される。この受波用超音波振動子２の出力は
増幅回路６に与えられ増幅される。掛算回路７は
増幅回路６からの受波出力と、発振回路４からの
発振出力とが与えられ、両出力を掛け合わせる。
ここで、発振回路４の発振出力をsinAとし、増
幅回路６からの受波出力sinBとすると、掛算回
路７の出力はsin（Ａ−Ｂ）の項とsin（Ａ＋Ｂ）の
項とを含むことになる。このsin（Ａ−Ｂ）の項が
周波数偏移を表わす信号となるため、掛算回路７
の出力は低域フイルタ８に与えられ、高域成分で
あるsin（Ａ＋Ｂ）の項が除去される。したがつ
て、低域フイルタ８からは受波した反射波の周波
数偏移を表わすドツプラ信号が出力される。この
ドツプラ信号はインターフエイス９に与えられ波
形整形およびＡ／Ｄ変換される。このインターフ
エイス９には、CPU１０、ROM１１、RAM１
２およびプログラマブルタイマ１３が接続され
る。ROM１１には、たとえば第５図に示すよう
な動作プログラムが格納され、CPU１０はこの
動作プログラムに従つて動作を行なう。また、
RAM１２は第３図に示すような記憶領域を有
し、CPU１０の種々の処理のために必要なデー
タを記憶する。また、プログラマブルタイマ１３
はドツプラ信号の周期を検出するために用いられ
る。

第３図はRAM１２の記憶領域を示す図解図で
ある。図示のように、RAM１２は、８波連続す
るドツプラ波の組数を記憶する領域（以下Ｎと称
する）を含む。すなわち、この実施例では、ドツ
プラ信号のうち８波分ごとにその８波周期を検出
する。また、RAM１２は、ドツプラ信号の波数
を順次記憶する領域（以下BWCと称する）と、
ドツプラ信号の最初の８波分の周期と最後の８波
分の周期との比を記憶する領域（以下HLSBと称
する）とを含む。さらに、RAM１２は、下限許
容周期比を記憶する領域（以下HSSBと称する）
と、上限許容周期比を記憶する領域（以下
HMMBと称する）とを含む。ここで、下限許容
周期比および上限許容周期比は、明確な基準に従
つて一義的に決まるものではなく、システムで要
求される精度に応じて実験によつて求められるも
のである。さらに、RAM１２は、ドツプラ信号
の最初の８波分の周期を記憶する領域（以下
BTSBと称する）と、ドツプラ信号の最後の８波
分の周期を記憶する領域（以下BTLBと称する）
とを含む。さらに、RAM１２は、１組目の８波
分の周期から64組目の８波分の周期までを個別に
記憶する領域（以下BTiB１ないしBTiB６４）
を含む。

第４図は第２図の実施例の動作を説明するため
の波形図である。また、第５図は第２図のCPU
１０の動作を説明するためのフローチヤートであ
る。以下、第１図ないし第５図を参照してこの発
明の一実施例の動作について説明する。

まず、第４図を参照してドツプラ信号の抽出動
作について説明する。発振回路４は第４図に示す
ように一定の周波数の信号を出力し、送波用超音
波振動子１を励振する。車両３が感知範囲に入る
と、受波用超音波振動子２は車両３からの反射波
を受ける。前述のようにこの反射波のドツプラ効
果により周波数偏移を受けるため、受波用超音波
振動子２から出力される受信出力は発振回路４か
ら出力される送信発振出力に比べて周波数が異な
つたものとなる。掛算回路７は送信発振出力と受
信出力とを掛算し、第４図に示すような掛算出力
を導出する。この掛算出力が低域フイルタ８に与
えられ第４図に示すように周波数偏移成分のみが
抽出される。

次に、第５図を参照してCPU１０の動作につ
いて説明する。まず、ステツプ（図示ではＳと略
す）１において、ドツプラ波（ドツプラ信号の１
周期）を検出したか否かが判断される。もし、ド
ツプラ波の検出が判断されると、ステツプ２にお
いてRAM１２のＮが歩進されるとともにプログ
ラマブルタイマ１３がスタートされる。続いて、
ステツプ３においてBWCが歩進され、ドツプラ
信号の波数が計数される。次に、ステツプ４にお
いてBWCの計数値が８になつたか否かが判断さ
れる。もし、BWCの計数値が８でなければ、ス
テツプ５において再びドツプラ波が検出されたか
否かが判断される。これらステツプ３ないし５の
動作が繰返して行なわれ、BWCの計数値が８に
達したことが判断されると、ステツプ６において
プログラマブルタイマ１３の計時時間が読込ま
れ、RAM１２のBTi BN（最初はBTi Ｂ１）に
書込まれる。その後、ステツプ７においてBWC
がクリアされ、ステツプ８においてプログラマブ
ルタイマ１３がリセツトされる。次に、ステツプ
９において再びドツプラ波が検出されたか否かが
判断される。もし、ドツプラ波の検出が判断され
ると、再びステツプ２ないし９の動作が繰返さ
れ、BTi BNに順次ドツプラ信号の８波分の周
期が書込まれていく。

上述の一連の動作がドツプラ信号の最後のドツ
プラ波まで行なわれると、前述のステツプ５ある
いはステツプ９においてドツプラ波の検出がない
ことが判断される。そして、ステツプ10において
BTi Ｂ１に記憶されたドツプラ信号における最
初の８波分の周期がBTSBに転送される。また、
BTi BNに記憶された最後の８波分の周期が
BTLBに転送される。続いて、ステツプ11では、
（BTLB−BTSB）／BTSBの計算が行なわれ、
ドツプラ信号の最初の８波分の周期と最後の８波
分の周期との比（すなわちドツプラ信号における
最初の周波数と最後の周波数との偏移比率）が計
算される。この計算結果はステツプ12において
HLSBに格納される。次に、ステツプ13では、
HLSBに格納された周期比がHSSBに記憶された
下限許容周期比とHMMBに記憶された上限許容
周期比との間に入つているか否かが判断される。
もし、HLSBの周期比が下限許容周期比以下であ
るかまたは上限許容周期比以上であれば、ステツ
プ14においてそのときのドツプラ信号がノイズで
あると判定される。一方、HLSBの周期比が下限
許容周期比と上限許容周期比との間に入つていれ
ば、ステツプ15においてＮがクリアされる。そし
て、ステツプ16において車両速度の計算が行なわ
れる。

なお、上述の実施例では、ドツプラ信号の８波
分ごとに周期を検出し、その８波分の周期を用い
て周期比の計算を行なうようにしたが、ドツプラ
信号の１波分ごとの周期を検出しこの１波周期を
用いて周期比の計算を行なうようにしてもよい。

また、上述の実施例では、ドツプラ信号におけ
る最初の周期と最後の周期とを周期比の演算に用
いるようにしたが、これに代えてドツプラ信号の
その他の部分の２組の周期を用いて周期比を計算
するようにしてもよい。

以上のように、この発明によれば、ドツプラ信
号の周波数変化を利用して車両の反射波と音響雑
音との区別を行なうようにしたので、車両からの
反射波のみを速度演算の対象とすることができ従
来に比べて音響雑音による誤検出を非常に少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略を示す図で
ある。第２図はこの発明の一実施例を示すブロツ
ク図である。第３図はRAM１２の記憶領域を示
す図解図である。第４図は第２図の動作を説明す
るための波形図である。第５図はCPU１０の動
作を説明するためのフローチヤートである。 図において、１は送波用超音波振動子、２は受
波用超音波振動子、３は車両、４は発振回路、７
は掛算回路、８は低域フイルタ、９はインターフ
エイス、１０はCPU、１１はROM、１２は
RAM、１３はプログラマブルタイマを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 路面に対して或る角度の範囲を有して超音波
   を送波し、超音波が送波された路面の領域内に走
   行車両が侵入したときにこの走行車両から反射さ
   れる超音波を受波し、その受波した超音波が受け
   る走行車両の相対速度に応じた周波数偏移に基づ
   いて少なくとも走行車両の走行速度を検出するよ
   うな超音波ドツプラ式車両感知器であつて、 前記受波した超音波から前記走行車両の相対速
   度に応じた周波数偏移を有するドツプラ信号を抽
   出するドツプラ信号抽出手段、 前記ドツプラ信号の所定波数分ごとの周期を検
   出する周期検出手段、 前記周期検出手段によつて検出された複数組の
   周期のうち、前記ドツプラ波の予め定める時間的
   にずれた少なくとも２つの部分におけるそれぞれ
   の周期の比を演算する周期比演算手段、 予め定められた上限許容周期比と下限許容周期
   比とを記憶する許容周期比記憶手段、 前記周期比演算手段によつて演算された周期比
   が前記許容周期比記憶手段に記憶された上限許容
   周期比の下限許容周期比との間に入つていること
   を判定する判定手段、および 前記判定手段の判定に応答して前記走行車両の
   速度演算を行なう走行速度演算手段を備える、超
   音波ドツプラ式車両感知器。 ２ 前記周期比演算手段は前記検出された最初の
   周期と最後の周期との比を演算する手段を含む、
   特許請求の範囲第１項記載の超音波ドツプラ式車
   両感知器。