JPH038487B2 - - Google Patents

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JPH038487B2
JPH038487B2 JP22151682A JP22151682A JPH038487B2 JP H038487 B2 JPH038487 B2 JP H038487B2 JP 22151682 A JP22151682 A JP 22151682A JP 22151682 A JP22151682 A JP 22151682A JP H038487 B2 JPH038487 B2 JP H038487B2
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JP
Japan
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vehicle
signal
frequency
ultrasonic
circuit
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JP22151682A
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Japanese (ja)
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Masao Mizuno
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  • Traffic Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、超音波を用いて通過する車両の車
高に関するデータを収集し、この車高データにも
とづいて車種を判別する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device that uses ultrasonic waves to collect data regarding the height of a passing vehicle and determines the type of vehicle based on this vehicle height data.

ここで車高とは、車両の最も高い一点の高さの
みならず、車両の縦断面形状の上縁における任意
の点の高さをいう。
Here, vehicle height refers not only to the height of the highest point of the vehicle, but also to the height of any arbitrary point on the upper edge of the longitudinal cross-sectional shape of the vehicle.

従来の超音波を用いた車種判別装置は、路面上
方の所定高さ位置に設置された超音波送受波器を
含み、この超音波送受波器から一定周期で間欠的
にパルス状の超音波を路面に向けて送波し、路面
または車両で反射して戻つてくる超音波を受波
し、超音波が往復するのに要する時間を計測する
ことにより車両の有無の判定、車高の測定、車高
データにもとづく車種の判定を行なつていた。超
音波を間欠的に送波しているのは、送波超音波と
反射して戻つてくる超音波との混同を避けるため
であり、したがつて超音波送波後、反射して戻つ
てくる超音波の受波を待つて次の超音波が送波さ
れなければならなかつた。このため超音波送波周
期は比較的長い時間となり、車両の速度が速い場
合には正確な車両感知が期待できないという問題
があつた。たとえば、超音波送受波器が路面から
5mの高さ位置に設置されているとすると、音速
を340m/sとすれば、超音波が路面との間を往
復するのに要する時間はおよそ30msである。車
両速度を100Km/h、車長を4〜5mとすると、
この車両はおよそ150msで車両検知地点を通過
する。したがつて、超音波送波周期を30msとし
たとしても100Km/hで走行する車両に対しては
最大5点のサンプリングしか行なえないこととな
る。サンプリング・データがすべて有効であると
は限らないから、実際には有効データは3点程度
になるだろう。この程度のサンプリング点数で
は、部分的にしか車高を測定できないから、すな
わち車両の前、後部のみまたは車両の屋根のみの
車両データしか得られないから、正確な車種判別
は期待できないという問題がある。
Conventional vehicle type identification devices using ultrasonic waves include an ultrasonic transducer installed at a predetermined height above the road surface, and the ultrasonic transducer emits pulsed ultrasonic waves intermittently at a fixed period. Ultrasonic waves are transmitted toward the road surface, reflected by the road surface or the vehicle, and returned to the ultrasonic waves. By measuring the time it takes for the ultrasonic waves to travel back and forth, it is possible to determine the presence or absence of a vehicle, measure the vehicle height, The vehicle type was determined based on vehicle height data. The reason why ultrasonic waves are transmitted intermittently is to avoid confusion between the transmitted ultrasonic waves and the ultrasonic waves that are reflected back. The next ultrasonic wave had to be transmitted after waiting for the next ultrasonic wave to be received. For this reason, the ultrasonic wave transmission period is a relatively long period of time, and there is a problem in that accurate vehicle detection cannot be expected when the vehicle speed is high. For example, if an ultrasonic transducer is installed at a height of 5 m from the road surface, and the speed of sound is 340 m/s, the time required for the ultrasonic waves to travel back and forth between the road surface and the road surface is approximately 30 ms. be. Assuming the vehicle speed is 100km/h and the vehicle length is 4~5m,
This vehicle passes the vehicle detection point in approximately 150ms. Therefore, even if the ultrasonic wave transmission cycle is set to 30 ms, sampling can only be performed at a maximum of 5 points for a vehicle traveling at 100 km/h. Not all sampling data is valid, so in reality there will be about three valid data points. With this number of sampling points, the vehicle height can only be measured partially, that is, vehicle data can only be obtained from the front and rear of the vehicle, or only from the roof of the vehicle, so there is a problem in that accurate vehicle type identification cannot be expected. .

発明の要点 この発明の目的は、高精度の車種判別が可能な
車種判別装置を提供することにある。
Summary of the Invention An object of the present invention is to provide a vehicle type discriminating device capable of highly accurate vehicle type discrimination.

この発明による車種判別装置は、連続的に周波
数が変化させられた超音波信号を発生する手段、
路面上方に配置されこの超音波信号によつて連続
的に駆動される超音波送波器、路面上方に配置さ
れ、車両および路面からの反射波を受波する超音
波受波器、超音波受波器の出力信号を周波数復調
し、周波数の変化分を表わす信号を取出す手段、
送波超音波の周波数変化分を表わす信号と受波超
音波の周波数変化分を表わす信号とを比較して車
高を表わす信号を生成する手段、車両速度を検出
する手段、検出された車両速度により定まるサン
プリング周期で上記の車高を表わす信号をサンプ
リングする手段、およびサンプリングされた車高
データと、あらかじめ設定されている複数の車種
についての車高パターンとを比較して車種を判定
する手段、を備えていることを特徴とする。
The vehicle type discrimination device according to the present invention includes means for generating an ultrasonic signal whose frequency is continuously changed;
An ultrasonic transmitter that is placed above the road surface and is continuously driven by this ultrasonic signal; an ultrasonic receiver that is placed above the road surface that receives reflected waves from the vehicle and the road surface; means for frequency demodulating the output signal of the wave generator and extracting a signal representing a change in frequency;
A means for generating a signal representing a vehicle height by comparing a signal representing a frequency change of a transmitted ultrasonic wave with a signal representing a frequency change of a received ultrasonic wave, a means for detecting vehicle speed, and a detected vehicle speed. means for sampling the signal representing the vehicle height at a sampling period determined by; and means for determining the vehicle type by comparing the sampled vehicle height data with preset vehicle height patterns for a plurality of vehicle types; It is characterized by having the following.

この発明においては、車両の車高データを収集
するために超音波が連続的に送波され、路面、車
両などからの反射超音波が連続的に受波されてい
る。超音波の連続送波、受波は、超音波の周波数
を連続的にたとえば一定周期で変化させることに
より可能となつている。車高に関する正確な情報
が連続的に得られるので車高に関する情報は豊富
であり、したがつて正確な車種判定が可能とな
る。またこの発明においては、車両速度が測定さ
れ、この測定された車両速度にもとづいて車高を
表わす信号のサンプリング周期が決定されてい
る。したがつて、サンプリングされたデータに
は、車両の長さすなわち車長に関する情報がサン
プリング・データ数として含まれていることにな
る。この発明では、車高のみならず車長をも考慮
して車種が判定されているので、きわめて高精度
の車種判別が期待できる。
In this invention, ultrasonic waves are continuously transmitted to collect vehicle height data, and reflected ultrasonic waves from the road surface, the vehicle, etc. are continuously received. Continuous transmission and reception of ultrasonic waves is made possible by continuously changing the frequency of the ultrasonic waves, for example, at regular intervals. Since accurate information regarding the vehicle height can be obtained continuously, there is a wealth of information regarding the vehicle height, and therefore accurate vehicle type determination is possible. Further, in the present invention, the vehicle speed is measured, and the sampling period of the signal representing the vehicle height is determined based on the measured vehicle speed. Therefore, the sampled data includes information regarding the length of the vehicle, that is, the vehicle length, as the number of sampled data. In this invention, since the vehicle type is determined taking into consideration not only the vehicle height but also the vehicle length, extremely high precision vehicle type discrimination can be expected.

この発明の他の特徴および詳しい構成は、以下
の図面を参照した実施例の説明において明らかに
なるだろう。
Other features and detailed configurations of the invention will become apparent in the following description of embodiments with reference to the drawings.

実施例の説明 第1図に、車高測定用の超音波送波器、受波器
および車両速度測定用の光学センサの配置が示さ
れている。路面L上方の所定高さHに、超音波送
波器1および超音波受波器2が設けられ、かつ適
当な支持部材に固定されている。送波器1からは
超音波が路面Lに向けて送波され、受波器2は路
面Lまたは車両CAで反射して戻つてくる超音波
を受波する。送波される超音波の周波数は、第2
図に実線で示すように、一定周期Tで連続的に変
化している。この実施例では、周波数の変化は時
間に関して三角波であるが、他の任意の波形を採
用することができる。たとえば、周波数が下限周
波数から単調に増大し、上限周波数に達したのち
急激に下限周波数になり、再び単調に増大してい
くという変化を一定周期で繰返す鋸歯状波状とす
ると、単調に増大する周波数の変化のみを考慮す
ればよいから信号処理が簡便になる。周波数の変
化周期Tは、超音波が送、受波器1および2と路
面Lとの間を往復するのに要する時間、たとえば
30ms以上であることが好ましい。超音波周波数
の上限と下限との間の巾は広い方が望ましいが、
現在では、22〜30KHz程度の帯域巾にわたつてほ
ぼ一定の振幅(感度)で超音波を発生する(検知
する)超音波振動子がある。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 1 shows the arrangement of an ultrasonic transmitter and a receiver for measuring vehicle height and an optical sensor for measuring vehicle speed. An ultrasonic wave transmitter 1 and an ultrasonic wave receiver 2 are provided at a predetermined height H above the road surface L, and are fixed to a suitable support member. The transmitter 1 transmits ultrasonic waves toward the road surface L, and the receiver 2 receives the ultrasonic waves that are reflected back from the road surface L or the vehicle CA. The frequency of the transmitted ultrasound is the second
As shown by the solid line in the figure, it changes continuously at a constant period T. In this example, the change in frequency is triangular in time, but any other waveform can be employed. For example, if we create a sawtooth waveform in which the frequency monotonically increases from the lower limit frequency, reaches the upper limit frequency, suddenly reaches the lower limit frequency, and then monotonically increases again at a constant cycle, the frequency increases monotonically. Since it is only necessary to consider changes in , signal processing is simplified. The frequency change period T is the time required for the ultrasonic waves to travel back and forth between the transmitter, the receivers 1 and 2, and the road surface L, for example.
It is preferable that it is 30ms or more. It is desirable that the width between the upper and lower limits of the ultrasonic frequency be wide.
Currently, there are ultrasonic transducers that generate (detect) ultrasonic waves with a substantially constant amplitude (sensitivity) over a bandwidth of about 22 to 30 KHz.

第2図において、破線で示されている波形は受
波器2で受波された超音波信号の周波数の変化を
示している。路面Lからの反射波は、超音波送波
後、時間tdが経過したときに受波される。これに
対して、車両CAからの反射波は時間tv(<td)後
に受波される。音速をVs、送、受波器1,2と
車両CAとの間の距離をhとすると、次式が成立
する。
In FIG. 2, the waveform indicated by a broken line indicates a change in the frequency of the ultrasonic signal received by the receiver 2. In FIG. The reflected wave from the road surface L is received when time td has elapsed after the ultrasonic wave was transmitted. On the other hand, the reflected wave from vehicle CA is received after time tv (<td). When the sound speed is Vs and the distance between the transmitter and receiver 1, 2 and the vehicle CA is h, the following equation holds true.

td=2H/Vs ……(1) tv=2h/Vs ……(2) 第2図に示す送波および受波の波形を比較する
ことにより、車両CAの有無および車両CAの縦断
面形状が判定できることが理解できよう。
td=2H/Vs...(1) tv=2h/Vs...(2) By comparing the transmitted and received waveforms shown in Figure 2, the presence or absence of vehicle CA and the longitudinal cross-sectional shape of vehicle CA can be determined. Understand that it is possible to judge.

車高Hcは、車両CAの縦断面形状の上縁上の点
の高さであるから、Hc=H−hより、第(1)式お
よび第(2)式を用いて次式で表わされる。
The vehicle height Hc is the height of the point on the upper edge of the longitudinal cross-sectional shape of the vehicle CA, so from Hc = H - h, it is expressed by the following equation using equations (1) and (2). .

Hc=H−(tv×Vs)/2 =(td−tv)×Vs/2 ……(3) 光学センサもまた路面上方の高さHの位置に設
置されている。光学センサ内には、車両CAを視
野内にとらえるレンズ4を含む光学系、レンズ4
の結像面上に配置され空間フイルタを構成する検
知アレイ3、および差動増幅回路5が内蔵されて
いる。この光学センサの車両感知領域は、送、受
波器1,2からなるセンサの超音波による車両感
知領域と同一箇所に設定されている。検知器アレ
イ3は、互いに平行にかつ一列状に交互に配列さ
れた細長い多数の光電変換素子3a,3bからな
り、これらの光電変換素子が1つおきに互いに接
続され、検知器アレイ3からは2つの出力が取出
される。これらの2つの出力は差動増幅回路5に
送られ、この差動増幅回路5からは2つの出力信
号の差信号gが出力される。
Hc=H-(tv×Vs)/2=(td-tv)×Vs/2 (3) The optical sensor is also installed at a height H above the road surface. The optical sensor includes an optical system including a lens 4 that captures the vehicle CA within its field of view;
A detection array 3, which is arranged on the imaging plane of the sensor and constitutes a spatial filter, and a differential amplifier circuit 5 are built in. The vehicle sensing area of this optical sensor is set at the same location as the vehicle sensing area of the sensor consisting of transmitter and receiver 1 and 2 using ultrasonic waves. The detector array 3 consists of a large number of elongated photoelectric conversion elements 3a and 3b arranged alternately in parallel and in a line, and every other photoelectric conversion element is connected to each other. Two outputs are taken. These two outputs are sent to a differential amplifier circuit 5, which outputs a difference signal g between the two output signals.

車両CAが光学系の視野内を通過すると、その
放射光(たとえばヘツド・ライト)または反射光
が検知アレイ3によつて検知され、車両の検知点
の高さおよび車両の速度Vに応じた周波数oの
出力信号gが差動増幅回路5から得られる。この
出力信号gと車両速度Vおよび車両までの距離h
との関係は次式で与えられる。
When a vehicle CA passes within the field of view of the optical system, its emitted light (e.g. from headlights) or reflected light is detected by the detection array 3 and has a frequency dependent on the height of the detection point of the vehicle and the speed V of the vehicle. An output signal g of o is obtained from the differential amplifier circuit 5. This output signal g, vehicle speed V, and distance h to the vehicle
The relationship with is given by the following equation.

o=K1V/ph ……(4) ここでK1は比例定数、pは空間フイルタのピ
ツチであつて、1つおいた光電変換素子3aまた
は3b間の間隙である。
o=K 1 V/ph (4) where K 1 is a proportionality constant, p is the pitch of the spatial filter, and is the gap between one photoelectric conversion element 3a or 3b.

第(4)式を第(2)式で除すことにより、距離hに関
する成分が消去され、信号gの周波数は車両速度
Vのみの関数に変換されることが容易に理解され
よう。
It will be easily understood that by dividing equation (4) by equation (2), the component related to distance h is eliminated, and the frequency of signal g is converted into a function of only vehicle speed V.

車両が検知箇所を通過するのに要する時間すな
わち車両を検知している時間Tp(第4図、信号i
参照)を求めれば、車両CAの車長Lcはその測定
された車両速度Vを用いて次式で演算される。
The time required for the vehicle to pass the detection point, that is, the time Tp during which the vehicle is detected (Fig. 4, signal i
), the vehicle length Lc of the vehicle CA is calculated using the measured vehicle speed V using the following equation.

Lc=Tp×V ……(5) 第3図は車種判別装置の電気的な構成を、第4
図はこの電気回路の各ブロツクの出力信号波形を
それぞれ示している。
Lc=Tp×V...(5) Figure 3 shows the electrical configuration of the vehicle type discrimination device, and
The figure shows the output signal waveforms of each block of this electric circuit.

クロツク信号発生回路11は一定周期Tの方形
波信号aを出力し、この信号aは積分回路12で
三角波信号bに変換される。この信号bは電圧制
御発振回路13に入力する。電圧制御発振回路1
3は、入力電圧に比例した周波数の信号を出力す
る電圧/周波数変換機能をもつ。発振回路13の
出力信号は電力増幅回路14に送られ、この増幅
回路14によつて超音波送波器1が駆動される。
このようにして、一定周期Tで周波数が連続的に
変化するすなわち周波数変調された超音波が送波
器1から路面Lに向けて送波される。
A clock signal generating circuit 11 outputs a square wave signal a with a constant period T, and this signal a is converted into a triangular wave signal b by an integrating circuit 12. This signal b is input to the voltage controlled oscillation circuit 13. Voltage controlled oscillation circuit 1
3 has a voltage/frequency conversion function that outputs a signal with a frequency proportional to the input voltage. The output signal of the oscillation circuit 13 is sent to a power amplification circuit 14, and the ultrasonic transmitter 1 is driven by this amplification circuit 14.
In this way, ultrasonic waves whose frequency changes continuously at a constant period T, that is, frequency-modulated ultrasonic waves are transmitted from the transmitter 1 toward the road surface L.

路面Lまたは車両CAで反射し、受波器2によ
つて受波された超音波信号は電圧増幅回路21で
増幅されたのち、位相比較回路22に入力する。
この位相比較回路22は、電圧制御発振回路24
の出力信号の位相と受波信号の位相とを比較し、
これらの位相差に応じた電圧信号を出力する。こ
の位相差成分は低域通過フイルタ23に送られそ
の高周波成分が除去される。フイルタ23の出力
cは電圧制御発振回路24の発振周波数を制御す
る。電圧制御発振回路24、位相比較回路22お
よび低域通過フイルタ23は、フエイズ・ロツク
ド・ループ(PLL)を構成し、このPLLはここ
ではFM復調回路として用いられている。このよ
うにして、受波信号の周波数に比例した電圧信号
cが得られる。
The ultrasonic signal reflected by the road surface L or the vehicle CA and received by the receiver 2 is amplified by the voltage amplification circuit 21 and then input to the phase comparison circuit 22 .
This phase comparison circuit 22 includes a voltage controlled oscillation circuit 24
Compare the phase of the output signal and the phase of the received signal,
A voltage signal corresponding to these phase differences is output. This phase difference component is sent to a low-pass filter 23, and its high frequency component is removed. The output c of the filter 23 controls the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit 24. The voltage controlled oscillation circuit 24, the phase comparator circuit 22 and the low pass filter 23 constitute a phase locked loop (PLL), which is used here as an FM demodulation circuit. In this way, a voltage signal c proportional to the frequency of the received signal is obtained.

積分回路12の出力信号bは遅延回路15にお
いて、上述の時間tdだけ遅延される。この遅延さ
れた信号dと復調された信号cとが差動増幅回路
25に入力し、それらの差信号eが得られる。差
動増幅回路25は、両入力信号の差が零のときに
最大レベルの信号を出力し、両信号の差が零では
ないときには上記最大レベルよりも差分だけ低い
レベルの信号を出力するように構成されている。
したがつて、出力信号eは、超音波送波から受波
までの時間tdまたはtv(したがつて第(1)式、第(2)
式よりHまたはh)を表わしている。遅延時間td
は、送、受波器1,2と路面Lとの間の距離Hを
超音波が往復するのに要する時間であるから、車
両が存在しない場合には両信号cとdとは同形と
なり、差信号eは最大レベルとなる。ところが車
両CAが存在する場合には、信号eの波形は負側
に向つて、車両CAの縦断面形状と相似形を示す。
信号eが比較回路26において適当なスレシホー
ルド・レベルShで弁別されることにより、車両
の存在を表わす検知信号iが得られる。この検知
信号iはANDゲート28,29のゲート制御信
号として用いられるとともに、インターフエイス
43を介してマイクロプロセツサ(MPU)40
に入力する。
The output signal b of the integrating circuit 12 is delayed by the above-mentioned time td in the delay circuit 15. The delayed signal d and the demodulated signal c are input to the differential amplifier circuit 25, and a difference signal e between them is obtained. The differential amplifier circuit 25 outputs a signal at the maximum level when the difference between both input signals is zero, and outputs a signal at a level lower than the maximum level by the difference when the difference between the two signals is not zero. It is configured.
Therefore, the output signal e is determined by the time td or tv from ultrasonic transmission to reception (therefore, equations (1) and (2)
From the formula, it represents H or h). delay time td
is the time required for the ultrasonic waves to travel back and forth over the distance H between the transmitter and receiver 1, 2 and the road surface L, so if there is no vehicle, both signals c and d have the same shape, The difference signal e reaches the maximum level. However, when the vehicle CA is present, the waveform of the signal e shows a shape similar to the vertical cross-sectional shape of the vehicle CA toward the negative side.
By discriminating the signal e at a suitable threshold level Sh in the comparison circuit 26, a detection signal i representing the presence of a vehicle is obtained. This detection signal i is used as a gate control signal for AND gates 28 and 29, and is also sent to a microprocessor (MPU) 40 via an interface 43.
Enter.

音速Vsは温度によつて変化し、時間tdもそれ
に応じて変化する。周囲温度の変化による誤動作
を防止するために、遅延回路15の遅延時間tdの
温度補償を行なうようにすることが好ましい。し
かしながら、スレシホールド・レベルShを温度
変化による信号eのレベル変動を考慮して選定す
れば、必ずしも温度補償回路は必要ではない。
The speed of sound Vs changes with temperature, and the time td changes accordingly. In order to prevent malfunctions due to changes in ambient temperature, it is preferable to perform temperature compensation on the delay time td of the delay circuit 15. However, if the threshold level Sh is selected in consideration of level fluctuations in the signal e due to temperature changes, the temperature compensation circuit is not necessarily necessary.

差動増幅回路25の出力信号eはまた反転回路
27に送られ、反転された信号rとなる。この信
号rは車両の縦断面形状と相似であり、車高Hc
を表わしている。車高Hcを表わす信号はANDゲ
ート28に送られる。このゲート回路28は、車
両検知信号iによつてそのゲートが開かれるの
で、信号rは車両が検知されたときサンプル・ホ
ールド回路30に入力する。サンプル・ホールド
回路30は、入力信号rをサンプリング周期tで
サンプリングし、かつそれを次のサンプリングま
で保持する。サンプリング周期tは、後述するよ
うに、測定された車両速度VにもとづいてMPU
40によつて決定され、車両検知ごとにサンプ
ル・ホールド回路30に与えられる。サンプリン
グされた信号は、インターフエイス43によつて
アナログ/デジタル(A/D)変換されたのち車
高データとしてMPU40によつて読込まれる。
The output signal e of the differential amplifier circuit 25 is also sent to an inverting circuit 27 and becomes an inverted signal r. This signal r is similar to the longitudinal cross-sectional shape of the vehicle, and the vehicle height Hc
It represents. A signal representing the vehicle height Hc is sent to an AND gate 28. Since the gate of this gate circuit 28 is opened by the vehicle detection signal i, the signal r is input to the sample-and-hold circuit 30 when a vehicle is detected. The sample and hold circuit 30 samples the input signal r at a sampling period t and holds it until the next sampling. The sampling period t is determined by the MPU based on the measured vehicle speed V, as described later.
40 and provided to the sample and hold circuit 30 for each vehicle detection. The sampled signal is analog/digital (A/D) converted by the interface 43 and then read by the MPU 40 as vehicle height data.

差動増幅回路25の出力信号eはさらにA/D
変換回路31にも送られ、デジタル信号に変換さ
れる。このデジタル信号はプログラマブル・カウ
ンタ32の設定入力となる。プログラマブル・カ
ウンタ32は、入力信号(電圧制御発振回路35
の出力信号)の周波数を、その設定入力をNとし
て1/Nに分周するものである。入力信号の周波
数をとすると、カウンタ32の出力信号の周波
数は/Nとなる。そして設定入力NはA/D変
換回路31の出力によつて与えられ、この出力は
センサから車両までの距離h(または路面までの
距離H)に比例しているので、K2を比例定数と
して N=K2h ……(6) と置くことができる。
The output signal e of the differential amplifier circuit 25 is further A/D
The signal is also sent to a conversion circuit 31 and converted into a digital signal. This digital signal becomes the setting input for the programmable counter 32. The programmable counter 32 receives an input signal (voltage controlled oscillation circuit 35
The frequency of the output signal) is divided by 1/N, with N being the setting input. If the frequency of the input signal is the frequency of the output signal of the counter 32, the frequency of the output signal of the counter 32 is /N. The setting input N is given by the output of the A/D conversion circuit 31, and since this output is proportional to the distance h from the sensor to the vehicle (or the distance H to the road surface), K 2 is used as a proportionality constant. It can be set as N=K 2 h ……(6).

一方、光学センサの差動増幅回路5の出力gは
位相比較回路33に入力する。この位相比較回路
33は信号gとカウンタ32の出力信号との位相
を比較し、その位相差に応じた電圧を出力する。
この位相差電圧は低域通過フイルタ34でその高
周波成分が除去されたのち、電圧制御発振回路3
5に送られその発振周波数を制御する。電圧制
御発振回路35は、プログラマブル・カウンタ3
2、位相比較回路33および低域通過フイルタ3
4からなる閉ループによつて、その発振周波数が
=Noに一致するように制御される。
On the other hand, the output g of the differential amplifier circuit 5 of the optical sensor is input to the phase comparator circuit 33. This phase comparison circuit 33 compares the phases of the signal g and the output signal of the counter 32, and outputs a voltage according to the phase difference.
After this phase difference voltage has its high frequency component removed by a low-pass filter 34, the voltage controlled oscillation circuit 3
5 to control its oscillation frequency. The voltage controlled oscillation circuit 35 includes a programmable counter 3
2. Phase comparison circuit 33 and low-pass filter 3
The oscillation frequency is controlled by the closed loop consisting of 4 so that it matches =No.

第(4)式および第(6)式を上述の式=Noに代入
し、新たな比例定数をK3とすると、周波数は
次式により表わされる。
When equations (4) and (6) are substituted into the above equation = No, and the new proportionality constant is K3 , the frequency is expressed by the following equation.

=K3V ……(7) すなわち、電圧制御発振回路35の出力信号j
の周波数は、車両速度Vのみに比例した値とな
る。この信号jは、車両検知信号iによつて
ANDゲート29のゲートが開かれたときに速度
信号mとして取出される。速度信号mは、インタ
ーフエイス43において、公知の処理回路たとえ
ば信号mのパルス数(周波数)を計数するカウン
タによつて、車両速度Vを直接に表わすデータに
変換され、MPU40に入力する。
=K 3 V...(7) That is, the output signal j of the voltage controlled oscillation circuit 35
The frequency is proportional only to the vehicle speed V. This signal j is determined by the vehicle detection signal i.
When the AND gate 29 is opened, the speed signal m is taken out. The speed signal m is converted into data directly representing the vehicle speed V at the interface 43 by a known processing circuit, such as a counter that counts the number of pulses (frequency) of the signal m, and is input to the MPU 40 .

MPU40は車両判別処理を行なうもので、そ
の実行プログラムおよび複数の車種についてその
車高標準パターンをストアしたROM41、およ
び各種データをストアするためのRAM42を備
えている。
The MPU 40 performs vehicle discrimination processing, and includes a ROM 41 that stores its execution program and standard vehicle height patterns for a plurality of vehicle types, and a RAM 42 that stores various data.

ROM41内のパターン・エリヤにストアされ
ている車高標準パターンの例が第5図に示されて
いる。Aは普通乗用車の車高標準パターン、Bは
大型トラツクの車高標準パターンである。これら
の標準パターンの各車高データは、すべての車種
について、一定間隔lごとにとられたものであ
る。したがつて、車長の大きい車種ほど車高デー
タ数が多い。一定間隔lは、すべての車両におけ
る車長の最大値Lcmax(たとえば10m)を所定数
Mで除した値である。この最大車長Lcmaxの車
種の車高データ数がMである。普通乗用車につい
ての車高標準パターンを構成する各車高データが
ストアされているアドレスをA1,A2,……,
An、大型トラツクについてのそれらをB1,B2
……,Bnとする。
An example of the vehicle height standard pattern stored in the pattern area in the ROM 41 is shown in FIG. A is a standard vehicle height pattern for ordinary passenger cars, and B is a standard vehicle height pattern for large trucks. Each vehicle height data of these standard patterns is taken at regular intervals l for all vehicle types. Therefore, the longer the vehicle length, the more vehicle height data there is. The fixed interval l is a value obtained by dividing the maximum vehicle length Lcmax (for example, 10 m) of all vehicles by a predetermined number M. The number of vehicle height data of the vehicle type with this maximum vehicle length Lcmax is M. The addresses where each vehicle height data that constitutes the vehicle height standard pattern for ordinary passenger cars are stored are A 1 , A 2 , ...,
A n , those for heavy trucks B 1 , B 2 ,
..., B n .

第6図は、RAM42内に読込まれた通過車両
のサンプリング・データを示している。サンプリ
ング・データは、RAM42内のデータ・エリヤ
に、そのサンプリング順(読込み順)に順次スト
アされる。各データのストアされている記憶場所
のアドレスがa1,a2,……,ajで表わされてい
る。サンプリング周期tは、上述の間隔lおよび
測定された車両速度Vを用いて、 t=l/V ……(8) で与えられる。この時間tは車両が間隔lだけ動
くのに要する時間である。このデータ・エリヤは
最大M個のデータを記憶しうる容量をもつてい
る。
FIG. 6 shows sampling data of passing vehicles loaded into RAM 42. The sampling data is sequentially stored in the data area in the RAM 42 in the order of sampling (order of reading). Addresses of storage locations where each piece of data is stored are represented by a 1 , a 2 , . . . , a j . The sampling period t is given by t=l/V (8) using the above-mentioned interval l and the measured vehicle speed V. This time t is the time required for the vehicle to move the distance l. This data area has a capacity to store up to M pieces of data.

RAM42内にはまた、第7図に示すように、
車種判別のための一致カウンタとして用いられる
エリヤがある。この実施例では、車両は普通乗用
車、小型乗用車、大型トラツク、小型トラツク、
大型バス、小型バスの6車種に分類され、各車種
ごとに一致カウンタが設けられている。
Also in the RAM 42, as shown in FIG.
There is an area that is used as a matching counter for vehicle type identification. In this embodiment, the vehicles include a regular passenger car, a small passenger car, a large truck, a small truck,
The vehicles are classified into six types: large buses and small buses, and a matching counter is provided for each type of vehicle.

第8図は、MPU40の動作を示している。車
両検知信号iが入力すると(ステツプ(51))、サ
ンプリング周期tを計時するためのMPU30に
備えられたタイマ(図示略)が計時動作の開始の
ためにリセツトされ(ステツプ(52))、RAM4
2内のデータ・エリヤの先頭アドレスa1がアドレ
ス・カウンタ(図示略)にセツトされる(ステツ
プ(53))。そして速度データが読込まれ(ステツ
プ(54))、この速度Vを用いて第(8)式によりサン
プリング周期tが決定される(ステツプ(55))。
決定された周期tはサンプル・ホールド回路30
に与えられる。また、RAM42内のデータ・エ
リヤがクリヤされる。
FIG. 8 shows the operation of the MPU 40. When the vehicle detection signal i is input (step (51)), a timer (not shown) provided in the MPU 30 for timing the sampling period t is reset to start a timing operation (step (52)), and the RAM 4
The first address a1 of the data area within 2 is set in an address counter (not shown) (step (53)). Then, the speed data is read (step (54)), and the sampling period t is determined using equation (8) using this speed V (step (55)).
The determined period t is determined by the sample and hold circuit 30.
given to. Also, the data area in RAM 42 is cleared.

サンプリング周期tが経過すると(ステツプ
(56))、上記のタイマが再びリセツトされる(ス
テツプ(57))。この後タイマは再び計時動作を開
始する。そして、インターフエイス43を介して
サンプリングされた車高データが続込まれ、デー
タ・エリヤ内のアドレス・カウンタによつてアド
レスされる記憶場所にストアされる(ステツプ
(58))。次にサンプリング・データをストアする
ためにアドレス・カウンタの計数値に+1される
(ステツプ(59))。上述のステツプ(56)〜(59)
の処理が時間tごとに繰返えされ、サンプリン
グ・データが順次RAM32内にストアされてい
く。車両検知信号iが停止すると車両が通過した
のであるから(ステツプ(60))、データ収集動作
は終了し、車種判別動作に進む。
When the sampling period t has elapsed (step (56)), the above-mentioned timer is reset again (step (57)). After this, the timer starts timing operation again. The sampled vehicle height data is then passed through the interface 43 and stored in the memory location addressed by the address counter in the data area (step (58)). Next, the count value of the address counter is incremented by 1 to store the sampling data (step (59)). Steps (56) to (59) above
The processing is repeated every time t, and the sampling data is stored in the RAM 32 in sequence. When the vehicle detection signal i stops, it means that a vehicle has passed (step (60)), so the data collection operation ends and the process proceeds to the vehicle type discrimination operation.

まずRAM42のデータ・エリヤのためのアド
レス・カウンタ(第1のカウンタ)に先頭アドレ
スa1がセツトされ(ステツプ(61))、ROMのパ
ターン・エリヤのためのアドレス・カウンタ(第
2のカウンタ、このカウンタは車種ごとにある)
に先頭アドレス(たとえばA1)がセツトされる
(ステツプ(62))。これらのカウンタによつてア
ドレスされるサンプリング・データおよび標準パ
ターンの車高データが読出され、かつ比較される
(ステツプ(63))。この比較は、サンプリング・
データとすべての車種の標準パターンの車高デー
タとの間で行なわれる。そして、サンプリング・
データと車高データとの差が最も小さい車種の一
致カウンタ(第7図)に+1される(ステツプ
(64))。次のサンプリング・データの読出しのた
めに第1のカウンタに+1され、次の標準車高デ
ータの読出しのために第2のカウンタに+1され
る(ステツプ(65))。そして、比較の終了したデ
ータ数を計数するためのカウンタCNに+1され
る(ステツプ(66))。上述のステツプ(63)〜
(66)の処理は、標準パターンの車高データの最
大数Mについて比較が終了するまで続けられ、各
比較ごとに、読出されたサンプリング・データに
最も近い値の標準車高データをもつ車種の一致カ
ウンタに+1されていく。そして、カウンタCN
の値がMに達すると(ステツプ(67))、一致カウ
ンタの計数値が相互に比較され、計数値の最も大
きい一致カウンタの車種が通過した車両の車種で
あると判定される(ステツプ(68))。
First, the start address a1 is set in the address counter (first counter) for the data area of the RAM 42 (step (61)), and the address counter (second counter) for the pattern area of the ROM is set. This counter is for each car type)
The first address (for example, A 1 ) is set at (step (62)). The sampling data and standard pattern vehicle height data addressed by these counters are read and compared (step (63)). This comparison is based on the sampling
This is done between the vehicle height data and the standard pattern vehicle height data for all vehicle types. And sampling
The match counter (FIG. 7) for the vehicle type with the smallest difference between the data and the vehicle height data is incremented by 1 (step (64)). The first counter is incremented by 1 to read the next sampling data, and the second counter is incremented by 1 to read the next standard vehicle height data (step (65)). Then, the counter CN for counting the number of data for which comparison has been completed is incremented by 1 (step (66)). Steps mentioned above (63) ~
The process in (66) is continued until the comparison is completed for the maximum number M of vehicle height data of the standard pattern, and for each comparison, the vehicle model whose standard vehicle height data is closest to the sampled data that has been read out is selected. The match counter is incremented by 1. And counter CN
When the value of M reaches M (step (67)), the counted values of the matching counters are compared with each other, and it is determined that the vehicle type whose matching counter has the largest counted value is the vehicle type of the vehicle that passed (step (68)). )).

第8図においては、サンプリング周期tを
MPU40においても計時しているが、決定した
周期tをサンプル・ホールド回路30に与えたの
ちは、この回路30によつて周期tを管理させて
時間tの経過ごとに回路30からMPUに対して
割込信号を入力させ、この割込があつたときに
A/D変換されたサンプリング・データをMPU
40が読込むようにしてもよい。また上述の車種
判定処理では、サンプリング・データに最も近い
標準車高データの数によつて車種が判定されてい
るが、他の公知のパターン判別の手法を用いるこ
ともできるのは言うまでもない。たとえば、第9
図に示すように、車高標準パターンとして車高デ
ータの許容範囲をあらかじめ定めておき、各サン
プリング・データがこの範囲内に入るかどうかを
判定する。そして、許容範囲内に入るサンプリン
グ・データの数によつて、またはその数が所定数
よりりも多いかどうかによつて車種を判定するこ
ともできる。
In Figure 8, the sampling period t is
The MPU 40 also measures time, but after giving the determined period t to the sample and hold circuit 30, the period t is managed by this circuit 30, and the circuit 30 sends a signal to the MPU every time t elapses. An interrupt signal is input, and when this interrupt occurs, the A/D converted sampling data is sent to the MPU.
40 may be read. Further, in the above-described vehicle type determination process, the vehicle type is determined based on the number of standard vehicle height data closest to the sampling data, but it goes without saying that other known pattern determination methods may also be used. For example, the 9th
As shown in the figure, an allowable range of vehicle height data is determined in advance as a standard vehicle height pattern, and it is determined whether each sampled data falls within this range. The type of vehicle can also be determined based on the number of sampling data that falls within a permissible range, or based on whether the number is greater than a predetermined number.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、超音波送、受波器および光学センサ
の配置を示す図、第2図は送波および受波の周波
数の変化を示すタイム・チヤート、第3図は、車
種判別装置の電気的構成を示すブロツク図、第4
図はこのブロツク図の出力信号を示すタイム・チ
ヤート、第5図は車高標準パターンの一例を示す
図、第6図はサンプリング・データ・パターンを
示す図、第7図は一致カウンタを示す図、第8図
はMPUの処理を示すフロー・チヤート、第9図
は車高標準パターンの他の例を示す図である。 1……超音波送波器、2……超音波受波器、3
……検知器アレイ、5,25……差動増幅回路、
11……クロツク信号発生回路、12……積分回
路、13,24,35……電圧制御発振回路、1
5……遅延回路、22,33……位相比較回路、
23,34……低域通過フイルタ、26……比較
回路、27……反転回路、30……サンプル・ホ
ールド回路、32……プログラマブル・カウン
タ、40……マイクロプロセツサ(MPU)、41
……ROM、42……RAM、43……インター
フエイス。
Figure 1 is a diagram showing the arrangement of ultrasonic transmitters, receivers and optical sensors, Figure 2 is a time chart showing changes in the frequencies of transmitting and receiving waves, and Figure 3 is an electrical diagram of the vehicle type discrimination device. Block diagram showing the physical structure, No. 4
Figure 5 is a time chart showing the output signals of this block diagram, Figure 5 is a diagram showing an example of a vehicle height standard pattern, Figure 6 is a diagram showing a sampling data pattern, and Figure 7 is a diagram showing a coincidence counter. , FIG. 8 is a flow chart showing the processing of the MPU, and FIG. 9 is a diagram showing another example of the vehicle height standard pattern. 1... Ultrasonic transmitter, 2... Ultrasonic receiver, 3
...Detector array, 5,25...Differential amplifier circuit,
11... Clock signal generation circuit, 12... Integrating circuit, 13, 24, 35... Voltage controlled oscillation circuit, 1
5... Delay circuit, 22, 33... Phase comparison circuit,
23, 34...Low pass filter, 26...Comparison circuit, 27...Inverting circuit, 30...Sample and hold circuit, 32...Programmable counter, 40...Microprocessor (MPU), 41
...ROM, 42...RAM, 43...Interface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 連続的に周波数が変化させられた超音波信号
を発生する手段、 路面上方に配置され、この超音波信号によつて
連続的に駆動される超音波送波器、 路面上方に配置され、車両および路面からの反
射波を受波する超音波受波器、 超音波受波器の出力信号を周波数復調し、周波
数の変化分を表わす信号を取出す手段、 送波超音波の周波数変化分を表わす信号と受波
超音波の周波数変化分を表わす信号とを比較して
車高を表わす信号を生成する手段、 車両速度を検出する手段、 検出された車両速度により定まるサンプリング
周期で上記の車高を表わす信号をサンプリングす
る手段、および、 サンプリングされた車高データと、あらかじめ
設定されている複数の車種についての車高パター
ンとを比較して車種を判定する手段、 を備えた車種判別装置。
[Claims] 1. A means for generating an ultrasonic signal whose frequency is continuously changed; An ultrasonic transmitter placed above the road surface and continuously driven by the ultrasonic signal; A road surface. An ultrasonic receiver placed above to receive reflected waves from vehicles and road surfaces; means for frequency demodulating the output signal of the ultrasonic receiver and extracting a signal representing a change in frequency; means for generating a signal representing a vehicle height by comparing a signal representing a frequency change of the received ultrasonic wave with a signal representing a frequency change of the received ultrasonic wave, a means for detecting vehicle speed, and a sampling period determined by the detected vehicle speed. means for sampling the signal representing the vehicle height, and means for determining the vehicle type by comparing the sampled vehicle height data with preset vehicle height patterns for a plurality of vehicle types. Vehicle type identification device.
JP22151682A 1982-12-16 1982-12-16 Vehicle type discriminator Granted JPS59111007A (en)

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JPS63298599A (en) * 1987-05-29 1988-12-06 Nippon Signal Co Ltd:The Ultrasonic discriminating method for car kind
JPS63298185A (en) * 1987-05-29 1988-12-05 Nippon Signal Co Ltd:The Ultrasonic object sensor
JP2817412B2 (en) * 1991-02-26 1998-10-30 松下電器産業株式会社 Vehicle specification automatic measurement device

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