JPH04291500A

JPH04291500A - 車両感知器

Info

Publication number: JPH04291500A
Application number: JP5644191A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nishino; 西野　雅晴
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: JP3015907B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の存在感知を行う
車両感知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両感知器としては、路面上方に
送受波器を設置し、路面或いは車両からの反射波を利用
し、車両の存在感知を行う超音波式車両感知器と、マイ
クロ波式車両感知器とが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両感知器では
、車両からの反射波が送受波器に戻ってこないために起
こるパルス割れ（１台の車両を複数台の車両であると誤
感知すること）を防止するために、一定の感知保持時間
を設定している。ところが、この感知保持時間は車種（
車両形状・車長）及び車両速度が全く考慮されておらず
一定時間に設定されている。このため、大型車、乗用車
、ワゴン等の車種の違い、或いは車両の走行速度の違い
を、画一的な一定の保持時間で対応することとなるため
、パルス割れを完全に防止できず、感知精度を向上させ
得ない等の不利があった。

【０００４】この発明では、以上のような課題を解消さ
せ、車両進入時の反射波からファジィ推論して車種を判
別し、車種に応じた感知アルゴリズムを適用することで
、パルス割れを防止して感知精度を向上させた車両感知
器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成させるた
めに、この発明の特許請求の範囲第１項（請求項１）記
載の車両感知器では、次のような構成としている。車両
感知器は、車両がアンテナ下方へ進入し、車両感知後、
所定時間内において、受信レベル信号がスレッショルド
レベル以下である時間の距離換算値を算出する距離換算
値算出手段と、車両感知後、所定時間内において受信レ
ベル信号のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前
記距離換算値及びピーク値を入力としてファジィ推論を
実行するファジィ推論手段とを備え、前記ファジィ推論
手段の推論結果に応じて保持時間を設定し、保持時間中
は受信レベル信号及びドップラ信号の有無にかかわらず
感知オンを保持させるようにしたことを特徴としている
。

【０００６】このような構成を有する車両感知器は、マ
イクロ波式車両感知であり、車両速度を得、車頭部に相
当する期間を推定し、その期間のみの反射波で車種判別
する。つまり、車両がアンテナの下方へ進入し、車両の
反射波によって車両感知オンとなると、車両進入時の車
両速度から距離にしてＴ１　時間（例えば１．５ｍに相
当する時間）と、２．５ｍに相当する時間Ｔ２　を設定
する。そして、Ｔ１　時間内において受信レベル信号が
、あるスレッショルドレベル（ＬＶ１　）以下である時
間の距離換算値と、Ｔ２　時間内において受信レベル信
号のピーク値とを求め、これらをパラメータとしてファ
ジィルールに従いファジィ推論することにより車長を推
測する。この車長から保持時間を設定し、保持時間中は受信レベ
ル信号・ドップラ信号の有無にかかわらず感知オンを保
持させることにより、車両ルーフ部におけるパルス割れ
を防ぐことができる。また、感知オフは保持時間経過後
、受信レベル信号及びドップラ信号が共になくなった時
点で感知オフさせる。これにより、パルス割れが完全に
防止でき、高い感知精度を得ることができる。

【０００７】また、この発明の特許請求の範囲第２項（
請求項２）記載の車両感知器では、次のような構成とし
ている。車両感知器は、車両がアンテナ下方へ進入した
時の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、パル
ス送信から受信までの時間を検出する受信時間検出手段
と、前記受信レベル及びパルス送信から受信までの時間
を入力としてファジィ推論を実行するファジィ推論手段
とを備え、前記ファジィ推論手段の推論結果に応じて保
持時間を設定し、保持時間中は受信レベルの有無にかか
わらず感知オンを保持させるようにしたことを特徴とし
ている。

【０００８】このような構成を有する車両感知器は、超
音波式車両感知器である。超音波式車両感知器では、車
両速度が得られないため、反射波が戻ってくる毎に大型
車両か否かを判別し、大型車両と判断されたとき保持時
間を設定し直すことで、パルス割れを防止する。つまり
、大型車は車高が高いため送受信器と車両との距離が短
く、伝搬損失が少ないため受信レベルは大きく、パルス
送信から受信までの時間が短くなる。逆に、普通車の場
合は受信レベルが小さくパルス送信から受信までの時間
が長くなる。従って、これらの受信レベルとパルス送信
から受信までの時間をパラメータとしてファジィ推論す
ることで大型車か否かを判定する。例えば、大型車の可
能性が５０％以上のとき大型車と判断し、大型車に応じ
た保持時間を設定する。保持時間中は、受信レベルの有
無にかかわらず、感知オンを保持することにより、パル
ス割れを防止でき、高い感知精度を得ることができる。

【０００９】

【実施例】図１０は、この発明に係る特許請求の範囲第
１項（請求項１）記載の車両感知器（マイクロ波式車両
感知器）の設置状態を示す斜視図である。

【００１０】車両感知器１は、アンテナ部２と、このア
ンテナ部２にコード４で接続される本体部３とから構成
されている。本体部３は、路側に立てられた支柱５に取
付けられており、アンテナ部２は支柱５に取付けられた
水平桿６に設置されている。図１は、実施例マイクロ波
式車両感知器１の回路部を示すブロック図である。アン
テナ部２と本体部３から成る車両感知器１は、送信アン
テナ１１、第１の受信アンテナ１２、第２の受信アンテ
ナ１３、車両に対して地図上の通過地点などを示す特定
の情報を伝送するための変調信号を出力する送信処理部
１４、一定の発振周波数をもつマイクロ波の搬送信号を
出力する発振器１５、この発振器１５からの搬送信号を
変調信号に変調する変調部１６と、後述する混合器に分
配する分配器１７、第１受信アンテナ１２で受信された
信号を搬送信号と混合して両信号の周波数差の信号を取
り出す混合回路１８、混合回路１８の信号出力から高周
波成分を除いてドップラー信号として取り出すローパス
フィルタ１９、ローパスフィルタ１９を通ったドップラ
ー信号に基づいて車両速度データを出力する車両速度演
算部２０、第２受信アンテナ１３で受信された信号のレ
ベルを検出して車両の有無を知らせる受信レベル信号を
出力するレベル検出部２１、受信レベル信号に基づいて
車両の有無を感知する車両有無感知部２２、さらに車種
判定部２３、及びファジィ推論部２４を備えている。

【００１１】アンテナ部２の送信アンテナ１１は、図１
１に示すように、３車線Ｌ１　、Ｌ２　、Ｌ３　をカバ
ーする指向性Ａを有する。これに対し第１と第２の受信
アンテナ１２、１３は１車線をカバーしている（指向性
Ｃ）。

【００１２】次に、上記実施例マイクロ波式車両感知器
１の動作について説明する。このマイクロ波式車両感知
器１において、発振器１５からのマイクロ波の搬送信号
は、分配器１７で変調部１６と混合回路１８とに分配さ
れる。これに平行して、送信処理部１４からは、車両Ｍ
に対して地図上の通過地点などを示す特定の情報を伝送
するための変調信号が出力される。変調部１６では、上
記の搬送信号を変調信号によって変調して送信信号とし
て送信アンテナ１１に出力する。これにより、送信アン
テナ１１からは、多車線の全てをカバーする指向特性を
もつマイク波の指向ビームＤが送信され、各車線を走行
する車両Ｍに対して上記特定の情報が得られる。したが
って、この電波を受信できる専用のレシーバを備えた車
両Ｍがこの感知器１下を通過する際には、特定情報を受
信することができる。

【００１３】走行する車両Ｍ或いは路面から反射された
電波は、第１、第２受信アンテナ１２、１３によって各
車線ごとに受信される。第１受信アンテナ１２で受信さ
れた受信信号は、混合回路１８で搬送信号と混合されて
、両信号の周波数差の信号が取り出され、この信号出力
がローパスフィルタ１９で高周波成分が除かれて車両の
速度に比例したドップラー信号として出力される。そし
て、車両速度演算部２０でドップラー信号に基づいて、である。ただし、λ：送信波の波長（ｍ）、ｆｄ　：ド
ップラ周波数（Ｈｚ）、θ：アンテナの附角（ｄｅｇ）
である。この演算がなされ、車両速度が算出される。

【００１４】第２受信アンテナ１３で受信された受信信
号は、レベル検出部２１で検波されてその受信信号のレ
ベルに応じた電圧値をもつ受信レベル信号が出力される
。車両有無感知部２２は、この受信レベル信号及び車種
判定部２３より得られる車種情報から車両の有無の感知
データを出力する。車種判定部２３は、車両感知後、あ
る時間内の受信レベル信号のピーク値と、受信レベル信
号があるスレッショルドレベル以下である時間を車両速
度から距離に換算した値を求め、これらをファジィ推論
部２４へ入力し、車種（車長）判定結果を得る。このよ
うにして得られた車長と車両速度から適切な保持時間を
設定し、車両の有無の感知を行う。

【００１５】図５は、アンテナ２の指向性パターンを示
している。送信アンテナ１１の電波は、車両進行方向に
対してメインローブ２ａとサイドローブ２ｂ、２ｃが出
ている。図６は、各車種（大型車、普通乗用車、ワゴン
車）Ｍが、アンテナ２下方へ進入した時の反射特性を示
している。また、図７は受信レベル信号の時系列変化を
示している。図６で示すように、大型車（バス、コンテ
ナ等）は車高が高いため、車両進入初期において、サイ
ドローブ２ｂの反射波がアンテナ２へ戻ってくる。更に
、車両が進行すると、メインローブ２ａの大きな反射波
が戻り、車両ルーフ部になると形状が平坦であるため、
反射波が戻ってこない。従って、受信レベルがほぼ０と
なり、更に車両後部から再び反射波が戻ってくる（図７
参照）。一方、図６（図６の中段部）に示すように、普
通乗用車では車高が低いために、車両進入初期における
サイドローブ２ｂの反射はほぼ０に近く、メインローブ
２ａ反射波がいきなり戻って来ることになる。更に、車
両ルーフ部からは反射波が戻ってこず、車両後部から再
び反射波が戻ってくる（図７参照）。次に、図６（図６
の下段部）に示すように、ワゴン車等のワンボックスカ
ーにおいては、車頭の形状が大型車と似ているため、大
型車に類似した特性となるが、大型車より車高が低いた
め受信レベルは大型車に比較して小さくなる。また、車
両後部からの反射波は戻って来ない場合が多い（図７参
照）。以上のように、車両進入時の受信レベル信号の立
ち上がり特性及び受信レベルの大きさから車種判別が可
能となる。そこで、図８に示すように、感知ＯＮ後、車
両進入時の車両速度から距離にして１．５ｍに相当する
時間Ｔ１　と、２．５ｍに相当する時間Ｔ２　を設定す
る。Ｔ１　時間内において受信レベル信号がスレッショ
ルドレベルＬＶ１　以下である時間の距離換算値と、Ｔ
２　時間内において受信レベル信号のピーク値を求め、
これらをパラメータとしてファジィルールに従い、ファ
ジィ推論を行うことにより、車長を推測する。このよう
にして求めた車長から、保持時間を設定し、保持時間中
は受信レベル信号、ドップラ信号の有無にかかわらず感
知ＯＮを保持させることにより、車両ルーフ部における
パルス割れを防ぐことができる。感知ＯＦＦは保持時間
経過後、受信レベル信号及びドップラ信号が共になくな
った時点で感知ＯＦＦさせることとする（図９参照）。

【００１６】図２は、ファジィ推論部を示す回路ブロッ
ク図である。受信レベル信号のピーク値Ｘ１　と、受信
レベル信号がスレッショルドレベル以下である時間の距
離換算値Ｘ２　とが、サンプルホールド回路２７、２８
を経てファジィ推論装置２９に入力される。ファジィ推
論装置２９は、ファジィ推論を実行するための回路装置
であり、専用デバイスあるいはファジィ推論を実行する
ようにプログラムされたプロセッサ等が使用される。こ
のファジィ推論装置は、Ｘ１　及びＸ２　を入力として
ファジィルールメモリ３０に記憶されたルールにしたが
い、ファジィ推論を行い、推論結果として車長Ｙ１　を
出力する。

【００１７】ファジィルールメモリ３０には、次に示す
ファジィルールが記憶されている。 ■ｉｆ　　　　Ｘ１　＝ＰＬ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝Ｐ
Ｌ　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＬ■ｉｆ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｘ２　＝ＺＲ
　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＳ■ｉｆ　　　　Ｘ１
　＝ＰＳ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝ＰＳ　　　　ｔｈｅｎ
　　Ｙ１　＝ＰＳ■ｉｆ　　　　Ｘ１　＝ＰＭ　　ａｎ
ｄ　　Ｘ２　＝ＰＭ　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＭ
■ｉｆ　　　　Ｘ１　＝ＰＳ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝Ｐ
Ｍ　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＳ■ｉｆ　　　　Ｘ
１　＝ＰＭ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝ＰＬ　　　　ｔｈｅ
ｎ　　Ｙ１　＝ＰＬ図４は、このルールで使用される受
信レベル信号のピーク値Ｘ１　、受信レベル信号がスレ
ッショルドレベル以下である時間の距離換算値Ｘ２　の
入力、及び車長Ｙ１　の出力のメンバシップ関数例を示
している。ここで、一般的に、ＰＳは正でやや小さい、
ＰＭは正でやや大きい、ＰＬは正で非常に大きいを表し
ている。

【００１８】例えば、通常の速度で普通乗用車がアンテ
ナ部２に進入し感知ＯＮした場合は、受信レベル信号の
ピーク値が小さく、距離換算値も小さい。従って、Ｘ１
　、　Ｘ２　が共にＰＳとなり、車長Ｙ１もＰＳ（小さ
い）とされる。一方、通常の速度でトラックがアンテナ
部２に進入し感知ＯＮした場合は、受信レベル信号のピ
ーク値が大きく、距離換算値も大きい。従って、Ｘ１　
、Ｘ２　が共にＰＬとなり、車長Ｙ１　もＰＬ（非常に
大きい）とされる。

【００１９】図３は、実施例車両感知器の具体的なフロ
ーチャートを示している。車両進入時の受信レベル信号
より、以下のパラメータを求める。つまり、受信レベル
信号のピーク値Ｘ１　と、受信レベル信号がスレッショ
ルドレベル以下である時間の距離換算値Ｘ２　を求める
〔ステップ（以下、ＳＴという）１〕。そして、求めた
２つのパラメータＸ１　、Ｘ２　からファジィ推論を行
い車長Ｙ１　を求める（ＳＴ２）。この後に、車長に応
じた保持時間を設定し、保持時間中は受信レベル信号、
ドップラ信号がなくても感知ＯＦＦしない（ＳＴ３）。そして、保持時間が経過したら、受信レベル信号、ドッ
プラ信号が共になくなった時点で感知ＯＦＦする（ＳＴ
４）。

【００２０】図１２は、特許請求の範囲第２項（請求項
２）に記載の車両感知器の具体的な回路構成例を示して
いる。

【００２１】この実施例の車両感知器は、超音波式車両
感知器であり、上記実施例（請求項２の実施例）とは違
い、車両速度が得られないため、車頭部に相当する期間
を推定し、その期間のみの反射波で車種判別することは
できない。従って、反射波が戻ってくる毎に大型車両か
否かの判別を行い、大型車両と判断されたとき保持時間
を設定し直すことで、パルス割れを防止するものである
。図１２では、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）４１から
の指令により、プログラマブルカウンタ４２を経て、こ
のカウンタのシーケンスにしたがって送信ドライバ４３
がトランジューサ４４にパワーを送り、超音波送受波器
４５から超音波を発振する。車両に当たって反射した反
射波は、超音波送受波器４５に戻ってくる。この反射波
を増幅器４６で増幅して可変利得増幅器４７を経て、受
信レベル検出器４８がＭＰＵ４１に取り込む（或いは、
可変利得変換器４７を経てＡ／Ｄ変換器４９によりデジ
タル信号としてＭＰＵ４１に取り込む）。更に、ファジ
ィ推論部５０は、受信レベルとパルス送信から受信まで
の時間を入力として、ファジィ推論して大型車か否かを
判定し、大型車と判断した時に大型車に応じた保持時間
を設定する。

【００２２】図１２は、各車種（大型車、普通車）がア
ンテナ下方へ進入した時の受信レベルの時系列変化を示
す。また、図１３はパルス送信から受信までの時間の時
系列変化を示す。大型車は、車高が高いため、送受信器
と車両との距離が短く、伝搬損失が少ないため受信レベ
ルは大きく、パルス送信から受信までの時間は短くなる
。その逆に、普通車の場合は受信レベルは小さく、パル
ス送信から受信までの時間は長くなる。これらをパラメ
ータとしてファジィ推論を行うことにより、大型車か否
かの判定を行う。図１３は、ファジィ推論部の回路構成
例を示すブロック図である。受信レベルＸ１　とパルス
送信から受信までの時間Ｘ２　を入力として、ファジィ
ルールにしたがい大型車の可能性Ｙ１　を出力する。フ
ァジィルールメモリ６８には、次に示すファジィルール
が記憶されている。 ■ｉｆ　　　　Ｘ１　＝ＰＬ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝Ｐ
Ｓ　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＬ■ｉｆ　　　　Ｘ
１　＝ＰＭ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝ＰＭ　　　　ｔｈｅ
ｎ　　Ｙ１　＝ＰＭ■ｉｆ　　　　Ｘ１　＝ＰＳ　　ａ
ｎｄ　　Ｘ２　＝ＰＬ　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝Ｐ
Ｓ■ｉｆ　　　　Ｘ１　＝ＰＭ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝
ＰＬ　　　　ｔｈｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＳ■ｉｆ　　　　
Ｘ１　＝ＰＭ　　ａｎｄ　　Ｘ２　＝ＰＳ　　　　ｔｈ
ｅｎ　　Ｙ１　＝ＰＬ図１４は、このルールで使用され
る受信レベルＸ１　、パルス送信から受信までの時間Ｘ
２　の入力、及び大型車の可能性Ｙ１　の出力のメンバ
シップ関数を示している。ここで、一般的に、ＰＳは正
でやや小さい、ＰＭは正でやや大きい、ＰＬは正で非常
に大きいを表している。大型車か否かの判定は、大型車
の可能性が０．５以上のとき大型車と判断され、大型車
に応じた保持時間を設定する。保持時間中は、受信レベ
ルの有無にかかわらず感知ＯＮを保持させることにより
、パルス割れを防ぐ。例えば、トラックがアンテナ下方
に進入し、感知がＯＮした場合、受信レベルが大きく、
且つパルス送信から受信までの時間が短い。従って、Ｘ
１　がＰＬ、Ｘ２　がＰＳとなり、大型車の可能性Ｙ１
　もＰＬとなる。逆に、小型乗用車が進入し、感知がＯ
Ｎした場合、受信レベルは小さく、且つパルス送信から
受信までの時間は長い。従って、Ｘ１　はＰＳ、Ｘ２　
がＰＬとなり、大型車の可能性Ｙ１　はＰＳとなる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように特許請求の範囲第１項（請
求項１）記載の車両感知器では、車両進入時の反射波か
らファジィ推論することにより、車種を判別し車種に応
じた感知アルゴリズムを適用することとしたから、車種
特有の反射特性によるパルス割れを防止することが出来
、高精度の車両感知が可能となる。また、簡単なハード
構成により安価で感知精度の高い車両感知器を提供し得
る。

【００２４】また、特許請求の範囲第２項（請求項２）
記載の車両感知器では、受信レベルとパルス送信から受
信までの時間を入力としてファジィ推論することにより
、大型車か否を推論して車種に応じた感知アルゴリズム
を適用することとしたから、パルス割れを防止でき感知
精度の高い車両感知器を提供し得る等、発明目的を達成
した優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の実施例車両感知器の回路構成を示す
ブロック図である。

【図２】請求項１の実施例のファジィ推論部の回路例を
示すブロック図である。

【図３】請求項１の実施例感知器の処理動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】請求項１の実施例感知器のメンバシップ関数を
示す説明図である。

【図５】アンテナの指向性パターンを示す説明図である
。

【図６】車両進入時の反射特性を示す説明図である。

【図７】受信レベル信号の時系列変化を示す説明図であ
る。

【図８】パラメータ取得時間の設定を示す説明図である
。

【図９】車両感知動作を示す説明図である。

【図１０】実施例車両感知器の設置状態を示す斜視図で
ある。

【図１１】送・受信アンテナが車線をカバーする指向性
を示す説明図である。

【図１２】請求項２の実施例感知器の回路構成例を示す
ブロック図である。

【図１３】請求項２の実施例のファジィ推論部の回路例
を示すブロック図である。

【図１４】請求項２の実施例感知器のメンバシップ関数
を示す説明図である。

【図１５】受信レベル信号の時系列変化を示す説明図で
ある。

【図１６】パルス送信から受信までの時間の時系列変化
を示す説明図である。

【符号の説明】

２２　　車両有無感知部２３　　車種判定部２４　　ファジィ推論部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両がアンテナ下方へ進入し、車両感知後
、所定時間内において、受信レベル信号がスレッショル
ドレベル以下である時間の距離換算値を算出する距離換
算値算出手段と、車両感知後、所定時間内において受信
レベル信号のピーク値を検出するピーク値検出手段と、
前記距離換算値及びピーク値を入力としてファジィ推論
を実行するファジィ推論手段とを備え、前記ファジィ推
論手段の推論結果に応じて保持時間を設定し、保持時間
中は受信レベル信号及びドップラ信号の有無にかかわら
ず感知オンを保持させるようにしたことを特徴とする車
両感知器。
【請求項２】車両がアンテナ下方へ進入した時の受信レ
ベルを検出する受信レベル検出手段と、パルス送信から
受信までの時間を検出する受信時間検出手段と、前記受
信レベル及びパルス送信から受信までの時間を入力とし
てファジィ推論を実行するファジィ推論手段とを備え、
前記ファジィ推論手段の推論結果に応じて保持時間を設
定し、保持時間中は受信レベルの有無にかかわらず感知
オンを保持させるようにしたことを特徴とする車両感知
器。