JPH0857166A - 自動車レース等における車両別通過計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車レース等の車両別通過計測装置におい
て、短時間送受信でビット照合が可能であり、走行車両
側では搭載バッテリの消耗を低減すること。 【構成】 車両別通過計測装置１００はパルス位相変調
方式（ＰＰＭ）を採用した双方向光通信システムで、質
問機である走行路側装置１０と応答機である車両側装置
２０とから成る。走行路側装置１０は、所定間隔で連続
２発のパルスから成る質問パルス発光ＱＬを所定周期で
繰り返す光発振器３２と、車両側装置２０からの応答発
光ＡＬの有無を検出して質問パルス発光時点と応答パル
ス発光の受光時点との時間差を計測する光受信機３４
と、その時間差から通過車両を割り出す通過車両識別部
５０とを有している。車両側装置２０は、走行路側装置
１０からの質問パルス発光ＱＬの有無を検出する光受信
機６０と、質問パルス発光の受光時点から車両別の時間
差の後、所定間隔で連続２発のパルスから成る応答パル
スＡＬを発光する応答発光器７０と、応答発光器７０の
車両別の異なる時間差を設定する車両別応答時間差設定
部８０とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車レースやモータ
バイク・レース等の車両別通過計測装置に関し、特に、
光送受信方式の車両別通過計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車レース等における車両別通過（順
位等）計測装置としては、実開平３−４７６８０号公報
に開示の自動車レース等における無人計測装置が知られ
ている。この無人計測装置は、車両の適所に、光線発振
部と車両毎に異なるビットコードを設定する車両別コー
ド設定部を備えた光線発振器を取付け、走行路側には、
通過車両の光線発振器から発振される光線を受信し電気
信号に変換する光電的検出器と、光電的検出器からの信
号を処理して車両別コードに対応する当該車両を割り出
す通過車両識別器を設けたものである。

【０００３】車両の光線発振部からは車両別コードを含
む光線が走行中常時発振し続けているため、車両が走行
通路側に設置された光電的検出器の近傍を横切る際、そ
の瞬間に当該車両の光線発振器からの光線が光電的検出
器に受光される。そして、この光電的検出器が光線を電
気信号に変換して通過車両識別器に送り、通過車両識別
器においては、信号に含まれる車両別コードが電気的に
識別され、通過車両の特定ができるようになっている。
このため、通過順位やラップタイム等の確定迄を無人化
することができると共に、車両のボディーカラー，車両
の大きさの大小，霧・もや等の気象条件や昼夜等の明度
条件に関係なく、多数の車両の各周回順位を正確に判定
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の無人計測装置にあっては、次のような問題点があっ
た。

【０００５】 各車両毎に異なるビットコード（短波
長パルスと長波長パルスの組合せのパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ））の光線が走行中常時発振されるようになってい
る。ところが、走行路側の光電的検出器においては、走
行車両までの距離の如何により光線受光強度等が異なる
ため、通過車両識別器側では波形歪防止用の自動利得制
御（ＡＧＣ）回路を設け、これに対応してビットコード
のうちスタートビットを確実に認識させる目的で自動利
得制御のためのプリアンブル部（確認用パルス）をビッ
トコードに先立って発振させる必要がある。

【０００６】しかし、このプリアンブル部の送信期間
は、走行車両と走行路側の光電的検出器との指向性や距
離等の空間的関係のすべてを考慮してＡＧＣ回路が安定
するに必要な時間であり、これに加えてビットコードの
送信時間も車両数が多くなるにつれビット数が増えて長
くなっていくので、プリアンブル部及びビットコードか
ら成るフレームデータの送信期間（１発振周期）はどう
しても長いという問題点があった。例えば時速２００ｋ
ｍ走行の場合、１ｍ走行に要する時間は１８ｍｓである
から、仮に２ｍ範囲のセンスエリアを通過するには３６
ｍｓとなり、この時間内に誤り受信のチェックのために
上記フレームデータを２回以上送信させる必要がある
が、フレームデータが長すぎるので、現実には１回の発
信回数に留まっているというのが実情であり、誤動作チ
ェックのビット照合が不可能で、順位決定の信頼性に欠
ける。例えばフレームデータの途中から走行路側の光電
的検出器に受光するような場合には、ビットコード全部
の受信もできず、通過車両の順位欠落ミスを生じるおそ
れがある。

【０００７】 上記の従来技術においては、走行路側
では光電的検出器（光受信機）のみを装備し、また走行
車両側では光線発振部（光発信機）のみを搭載すれば良
く、簡易な単方向型光送受信装置で済むという利点を有
するものの、走行車両ではビットコードを含む光線を所
定周期で常時発振し続けている必要があるため、継続的
な発光に費やす電力が走行期間中失われ続けることにな
り、車載バッテリの消耗に直結している。

【０００８】そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、走行路側では車両通過時の誤り受信をチェックする
ビット照合が可能で順位決定の信頼性を高めることがで
き、また走行車両側では消費電力の低減が可能となる自
動車レース等の車両別通過計測装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、自動車レース等の車両別通過計測装置に
おいて、走行路側に設置される質問機である走行路側装
置と車両毎に搭載される応答機である車両側装置とから
成り、双方向通信方式でパルス位相変調型の光通信を採
用するものである。即ち、上記走行路側装置は、質問パ
ルス発光を所定周期で繰り返す光発振手段と、上記車両
側装置からの応答パルス光線を受光して上記質問パルス
発光の時点と当該応答パルス発光の受光時点との時間差
を計測する光受信手段と、上記時間差に基づき通過車両
を割り出す通過車両識別手段とを有して成る。他方、上
記車両側装置は、上記走行路側装置からの上記質問パル
ス光線を受光する光受信手段と、上記質問パルス発光の
受光時点から車両別時間差の後、上記応答パルスを発光
する応答発光手段と、上記応答発光手段の上記車両別時
間差を設定する車両別応答時間差設定手段とを有して成
る。

【００１０】ここで、質問パルス及び応答パルスである
ことを確実に識別するためには、次の構成を採用するこ
とが望ましい。即ち、本発明において、上記走行路側装
置の上記光発振手段は、第１の時間間隔で少なくとも連
続２発のパルスから成る質問パルスを生成する連続パル
ス生成手段を有していると共に、上記走行路側装置の上
記光受信手段は、第２の時間間隔で少なくとも連続２発
のパルスから成る応答パルスの受光の有無を検出する応
答パルス間隔検出手段を有しており、また、上記車両側
装置の光受信手段は、第１の時間間隔で少なくとも連続
２発のパルスから成る質問パルスの受光の有無を検出す
る質問パルス間隔検出手段を有していると共に、上記車
両側装置の上記応答発光手段は、第２の時間間隔で少な
くとも連続２発のパルスから成る応答パルスを生成する
連続パルス生成手段を有していることを特徴とする。

【００１１】更に、本発明においては、上記走行路側装
置の上記光受信手段が応答パルス幅検出手段を有してい
る共に、上記車両側装置の上記光受信手段が質問パルス
幅検出手段を有していることが望ましい。そして、一般
的には、第１の時間間隔と第２の時間間隔は相等しい。

【００１２】

【作用】走行路側装置の光発振手段は質問パルス発光を
所定周期で繰り返している。このため、そのセンスエリ
ア内を通過する車両の光受信手段には質問パルスの光線
が照射されるため、その光受信手段は質問パルス光線を
受光し、これを契機に応答発光手段が質問パルス発光の
受光時点から車両別時間差の後応答パルスの発光を行な
う。この車両別時間差は車両別応答時間差設定手段によ
って車両別コードとなっている。この応答発光を走行路
側装置の光受信手段が受光すると、質問パルス発光の時
点と当該応答パルス発光の受光時点との時間差を計測
し、通過車両識別手段がこの時間差に基づき通過車両を
割り出す。このように、本発明では質問機である走行路
側装置と応答機である車両側装置とから成り、双方向方
式でパルス位相変調型の光通信を採用するものである。
車両別に異なる応答時間差を多数の車両に割り当てて
も、１応答時間が短縮できるので、これによってセンス
エリア内における双方向通信の回数も複数回になり、ビ
ット照合による順位決定の信頼性を向上させることがで
きる。更にまた、車両側装置では周回毎のセンスエリア
内で質問発光パルスを受信したときにのみ、応答発光を
するようになっており、センスエリア外では消灯状態の
ままである。従って、車両側装置での消費電力が従来に
比して頗る低減でき、搭載バッテリの消耗を抑制でき
る。

【００１３】ここで、質問パルスを第１の時間間隔で少
なくとも連続２発のパルスから形成すると共に、応答パ
ルスを第２の時間間隔で少なくとも連続２発のパルスか
ら形成する場合には、連続パルス生成手段とパルス間隔
検出手段との採用により、質問パルス及び応答パルスで
あることを容易且つ迅速に判別できる。この点からも、
１応答時間の短縮に寄与している。

【００１４】更に、走行路側装置及び車両側装置にパル
ス幅検出手段を備えた構成によれば、パルス間隔検出手
段が誤って連続した２発のノイズを質問パルス及び応答
パルスと認識した場合でも、ノイズではパルス幅を有し
ていないため、パルス幅検出手段がそれを識別できるの
で、誤認動作を有効的に防止できる。

【００１５】第１の時間間隔と第２の時間間隔とが異な
る場合は、質問パルス光の反射光が走行路側装置自身の
光受信手段に入来して誤動作する危険を防止できるが、
装置構成の簡略化と低コスト化のためには、第１の時間
間隔と第２の時間間隔を等しくすることもできる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例に係る自動車レー
ス等の車両別通過計測装置を概念的に示すブロック図で
ある。本例の車両別通過計測装置１００は、パルスの位
相を変調するパルス位相変調又はパルス位置変調方式
（ＰＰＭ）を採用した双方向光通信システムで、走行路
側のゴールのゲート等に設置される質問機の走行路側装
置１０と、走行路を周回する自動車レース等の競争車両
毎に搭載される応答機の車両側装置２０とから成る。

【００１８】走行路側装置１０は、質問パルスの繰り返
し発光を行なう光発振器３２及び応答パルスの光線を受
光しそれと質問パルスとの時間差（パルス位相）を検出
する光受信機３４から成る１又は２以上の光送受信ユニ
ット３０（１）〜（ｎ）と、光発振器３２の質問パルス
発光の発振周期を決定する発振回路４０と、質問パルス
と応答パルスとの時間差を基に通過車両を割り出す通過
車両識別部５０とを有している。

【００１９】車両側装置２０は、走行路側装置１０の光
発振器３２からの質問パルスの光線を受光して電気信号
に変換する光受信機６０と、質問パルスの受光時点から
車両別の固有の時間差の後応答発光する応答発光器７０
と、応答発光器７０の車両別の異なる時間差を設定する
車両別応答時間差設定部８０と、光受信機６０及び応答
発光器７０に所要の発振信号を供給する発振回路９０と
を有している。

【００２０】複数の光送受信ユニット３０は、図２に示
す如く、レース場のゴールに設置されたゲート９５に真
下に向けて間隔Ｗ１で横並び配置されている。光送受信
ユニット３０の光発振器３２の走行路幅員方向のセンス
エリア角はαで、走行路面上のセンスエリア幅Ｗ２は走
行車両９６の横幅Ｗ３よりも広くなっている。また、隣
接する光送受信ユニット３０，３０同士のセンスエリア
はクロス領域（図示ハッチング部分）を共有している。
このため、ゴールの幅員のどの部分も横並び光送受信ユ
ニット３０のいずれかの光発振器３２のセンスエリアに
含まれている。

【００２１】また、図３に示す如く、光送受信ユニット
３０の光発振器３２の走行路方向のセンスエリア角はβ
で、本例では車両９６に搭載された車両側装置２０の光
受信機６０が２ｍ以上のセンスエリア内を必ず通過する
ようしている。

【００２２】走行路側装置１０の詳細な構成を図４に示
す。この図において、発振回路４０は、４５６ＫＨｚ
（周期２．２μｓ）の源振クロックパルスＣＬを発振す
る水晶発振子を備える主発振器（自励発振器）４１と、
その源振クロックパルスＣＬを１／１２分周して周波数
３８ＫＨｚ（周期２６．４μｓ）でデューティ比５０％
の発振パルスＯＳを作る１／１２分周回路４２と、発振
パルスＯＳをカウントアップ値３８０迄カウントして周
波数１００Ｈｚ（周期１０ｍｓ）でデューティ比２／３
８０の質問タイミングパルスＱＴを発生する１０ｍｓリ
トリガカウンタの質問タイミング回路４３と、発振パル
スＯＳを１／２分周して応答時間差（パルス位相）を計
時するための位相計測用クロックパルスＣＰを作成する
１／２分周回路４４と、発振パルスＯＳと質問タイミン
グパルスＱＴの論理積をとり連続２発の発振パルスＯＳ
から成る質問パルスＱを作る論理積ゲート４５とを有し
ている。

【００２３】そして、複数の光発振器３２（１）〜３２
（ｎ）は、質問パルスＱのパルス信号を電流増幅する電
流増幅器３２ａと、質問パルスＱの生成により発光して
波長９４０ｎｍにピークを持つ狭帯域赤外線の質問パル
ス光をセンスエリア内へ照射する発光ダイオード等の発
光素子３２ｂとを有している。発振回路４０と光発振器
３２は、赤外線光を発振パルスＯＳで変調する光送信機
を構成している。

【００２４】走行路側装置１０の光受信機３４（１）〜
３４（ｎ）の各々は、車両側装置２０の応答発光器７０
から応答発光した赤外線パルス光を受光して電気信号に
変換するフォトトランジスタ等の受光素子３４ａと、そ
の電気信号を増幅する緩衝増幅器３４ｂと、その応答信
号の入力波形を方形波に整形するシュミットトリガ型コ
ンパレータの波形整形器３４ｃと、その入力信号Ａに含
まれる正規の応答パルスを検出するロジック・フィルタ
の応答パルス検出回路３４ｄと、質問タイミングパルス
ＱＴでセットされると共に応答パルスＡの検出パルスＤ
ＴでリセットされるＲ−Ｓフリップフロップの応答時間
差確定回路３４ｅと、応答時間差確定回路３４ｅの出力
Ｑ５でリセットされ位相計測用クロックパルスＣＰをカ
ウントして応答時間差を検出する時間差計測回路３４ｆ
とを有している。

【００２５】また、通過車両識別部５０は、各応答時間
差確定回路３４ｅからの出力Ｑ５を割り込み信号として
受ける多入力論理和ゲート５１と、その割り込み信号が
入力されるとチップセレクタ５２から当該割り込み元の
時間差検出回路３４ｆを選択するように制御すると共
に、その時間差計測回路３４ｆから時間差に相当するカ
ウント値を読み込み、その読み込まれた値から通過車両
を識別する順位決定処理及びラップタイム処理等を実行
するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）５３と、このマイ
クロコンピュータ５３に伝送線路５４ａを介して接続さ
れたホストコンピュータ５４とを有している。

【００２６】各応答パルス検出回路３４ｄ及び後述する
質問パルス検出回路６４は同様な構成を有しており、図
５に示す如く、応答パルス（質問パルス）の入力パルス
Ａをデータ入力としてその立ち上がりにＱ出力が反転す
るＤ型フリップフロップ３４ｄａと、コンデンサＣ₁ 及
び抵抗Ｒ₁ を有し、応答パルス（質問パルス）の立ち上
がりを契機に所定時定数のパルス幅を持つ１発のパルス
を生成するワンショットマルチバイブレータ３４ｄｂ
と、そのパルスの立ち下がりに同期して狭いパルス幅で
負極性のリセットパルスＲＳを生成するパルス整形回路
３４ｄｃと、Ｄ型フリップフロップ３４ｄａのＱ出力Ｑ
１と４５６ＫＨｚの源振クロックパルスＣＬとの論理積
をとる論理積ゲート３４ｄｅと、入力パルスＡと源振ク
ロックパルスＣＬとの論理積をとる論理積ゲート３４ｄ
ｆと、論理積ゲート３４ｄｅの出力パルスをカウントす
るパルス間隔計測用カウンタ３４ｄｇと、論理積ゲート
３４ｄｆの出力パルスをカウントするパルス幅計測用カ
ウンタ３４ｄｈと、パルス間隔計測用カウンタ３４ｄｇ
の計数値が許容数値１１〜１３に達したか否かを比較し
て判定するパルス間隔適否判定回路３４ｄｉと、パルス
幅計測用カウンタ３４ｄｈの計数値が許容数値３〜９に
達したか否かを比較して判定するパルス幅適否判定回路
３４ｄｊと、パルス間隔適否判定回路３４ｄｉ及びパル
ス幅適否判定回路３４ｄｊの両者から適合信号が送出さ
れると共に２発目の応答パルス（質問パルス）の到来時
に応答パルス（質問パルス）の検出パルスＤＴを生成す
る論理積ゲート３４ｄｋとを有している。

【００２７】上記のパルス整形回路３４ｄｃは、Ｄ型フ
リップフロップ３４ｄａのＱ出力Ｑ２の波形を鈍らす抵
抗Ｒ₂ とコンデンサＣ₂ から成る積分回路Ｓと、その積
分信号とＤ型フリップフロップ３４ｄｂのＱ（バー）出
力Ｑ３を入力としてリセットパルスＲＳを出力するナン
ド（ＮＡＮＤ）ゲートＧとから構成されている。なお、
リセットパルスＲＳはＤ型フリップフロップ３４ｄａや
カウンタ３４ｄｇ，３４ｄｈ，適否判定回路３４ｄｉ，
３４ｄｊから成るＰＬＤ（プログラマバブル・ロジック
・デバイス）のリセット端子に供給される。

【００２８】他方、車両側装置２０の光受信機６０は、
図６に示す如く、走行路側装置１０の光発振器３２が質
問パルス発光した赤外線光を受光して電気信号に変換す
るフォトトランジスタ等の受光素子６１と、その電気信
号を増幅する緩衝増幅器６２と、その質問信号の入力波
形を方形波に整形するシュミットトリガ型コンパレータ
の波形整形器６３と、その入力信号Ａに含まれる正規の
質問パルスを検出し検出パルスＤＴを出力する質問パル
ス検出回路６４とを有している。この質問パルス検出回
路６４は図５に示す応答パルス検出回路３４ｄと同様な
構成を有しており、入来パルスが質問パルスであるか否
かを検出するものである。

【００２９】車両側装置２０の発振回路９０は、走行路
側の発振回路４０と同様な構成で、４５６ＫＨｚ（周期
２．２μｓ）の源振クロックパルスＣＬを発振する水晶
発振子を備える主発振器９１と、その源振クロックパル
スＣＬを１／１２分周して周波数３８ＫＨｚ（周期２
６．４μｓ）でデューティ比５０％の発振パルスＯＳを
作る１／１２分周回路９２と、発振パルスＯＳを１／２
分周して応答時間差（パルス位相）の計時単位となる位
相計測用クロックパルスＣＰを作成する１／２分周回路
９３とを有している。

【００３０】車両側装置２０の応答発光器７０は、質問
パルス検出回路６４からの検出パルスＤＴを極性反転さ
せるインバータ７１と、その反転パルス（負極性パル
ス）でＱ出力がセットされるＤ型フリップフロップ７２
と、そのＱ出力の立ち上がり時に狭いパルス幅のロード
制御パルスＬＤを生成するロード制御パルス生成回路７
３と、ロード制御パルスＬＤの入来により車両別応答時
間差設定部８０で設定された車両別時間差データ（コー
ドデータ）を取り込みプリセットされ、位相計測用クロ
ックパルスＣＰを減数カウントするカスケード接続の４
ビットダウンカウンタ７４ａ，７４ｂと、カウンタ７４
ａ，７４ｂの両ボロー信号Ｍの論理積をとり応答発光タ
イミングを決定する論理積ゲート７５と、論理積ゲート
７５の出力ＡＴと発振パルスＯＳとの論理積をとり発振
パルスＯＳのパルス間隔で２連のパルスから成る応答パ
ルスＡＰを生成する論理積ゲート７６と、応答パルスＡ
Ｐのパルス信号を電流増幅する電流増幅器７７と、応答
パルスＡＰの生成により発光して波長９４０ｎｍにピー
クを持つ狭帯域赤外線の応答パルス光を走行路側装置１
０へ照射する発光ダイオード等の発光素子７８と、応答
パルスＡＰからＤ型フリップフロップ７２をリセットす
るリセットパルスＲＳ２を生成するリセットパルス生成
回路７９とを有している。

【００３１】ここでロード制御パルス生成回路７３は、
Ｄ型フリップフロップ７２のＱ（バー）出力の波形を鈍
らす抵抗Ｒ₃ とコンデンサＣ₃ から成る積分回路Ｓと、
その積分信号とＤ型フリップフロップ７２のＱ出力を入
力としてロード制御パルスＬＤを出力するナンド（ＮＡ
ＮＤ）ゲートＧとから構成されている。

【００３２】またリセットパルス生成回路７９は、応答
パルスＡＰを極性反転させるインバータ７９ａと、その
反転パルスの立ち下がりでＱ出力Ｑ４が反転するＤ型フ
リップフロップ７９ｂ、そのＱ出力Ｑ４の立ち下がりに
同期して負極性のリセットパルスＲＳ２を生成するパル
ス整形回路７９ｃとを有している。

【００３３】そしてこのパルス整形回路７９ｃは、Ｄ型
フリップフロップ７９のＱ出力Ｑ４の波形を鈍らす抵抗
Ｒ₄ とコンデンサＣ₄ から成る積分回路Ｓと、その積分
信号とＤ型フリップフロップ７２のＱ（バー）出力を入
力としてリセットパルスＲＳ２を出力するナンド（ＮＡ
ＮＤ）ゲートＧとから構成されている。

【００３４】車両別応答時間差設定部８０は、４ビット
ダウンカウンタ７４ａ，７４ｂのビット端子Ａ〜Ｄのそ
れぞれをプルダウン又はプルアップ接続に設定可能な設
定スイッチＳＷ１，ＳＷ２であり、４ビットダウンカウ
ンタ７４ａ，７４ｂのプリセット値（初期値）を選択す
るものである。

【００３５】次に、本実施例に係る車両別通過計測装置
の動作について図７〜図１０を参照しつつ説明する。

【００３６】走行路側装置１０の主発振器４１は、図７
に示す如く、４５６ＫＨｚ（周期２．２μｓ）の源振ク
ロックパルスＣＬを発振しており、そして１／１２分周
回路４２からは周波数３８ＫＨｚ（周期ｔ＝２６．４μ
ｓ）でデューティ比５０％の発振パルスＯＳが生成され
ている。この発振パルスＯＳは質問タイミング回路４３
でカウントされ、図７に示す如く、２ｔの高レベル期間
と３７８ｔの低レベル期間から成る周期Ｔ＝１０ｍｓの
質問タイミングパルスＱＴが生成されている。

【００３７】そして、この質問タイミングパルスＱＴの
発生のたびに質問パルス発光が促される。発振パルスＯ
Ｓと質問タイミングパルスＱＴの論理積をとり質問パル
ス群を生成する論理積ゲート４５からは、図７に示す如
く、時間差（位相差）ｔの連続２発の質問パルスＱが周
期Ｔ＝１０ｍｓ毎に送出される。最初（１番目）の質問
パルスは位相基準となるパルスで、２番目の質問パルス
は質問パルスであることを意義付ける固有の位相量（本
例ではｔ＝２６．４μｓ）を持たせるパルスである。従
って、並列接続のすべての発光素子３２ｂからは同時的
に質問パルス光が発振しており、図７に示す如く、時間
差ｔ間隔で連続２回の質問パルス発光ＱＬが周期Ｔ＝１
０ｍｓ毎にゴール路面のセンスエリア内へ照射されてい
る。

【００３８】ここで、１０ｍｓ毎に質問パルス発光ＱＬ
が繰り返されているので、２ｍのセンスエリア内を車両
が時速２００ｋｍで通過するには３６ｍｓを要すること
から、質問パルスの送信繰り返し回数は３．６回とな
る。しかし、質問タイミングパルスＱＴのデューティ比
は２ｔ／３７８ｔ＝１／１８９であることから、質問パ
ルスの部分（２ｔ）の送信回数は確実に完全３回となっ
ている。従って、ビット照合（多数決論理）に必要な３
回の送信回数が実現できており、後述するように、通過
車両の順位決定の信頼性を高めることができる。

【００３９】次に、質問パルス発光ＱＬの光線がセンス
エリア内を通過するある車両の車両側装置２０の受光素
子６１に到達すると、緩衝増幅器６２の出力波形は図８
に示す如く連続２発の受光パルスＡＬが周期Ｔ＝１０ｍ
ｓ毎に現れている。光受信機６０が受光した受光パルス
ＡＬはシュミットトリガ型コンパレータの波形整形器６
３によって図８に示す方形波Ａに整形される。即ち、ヒ
ステリシス機能を持たせて立ち上がり・立ち下がり時の
チャタリングを防止するために、シュミットトリガ型コ
ンパレータは図８の受光パルスＱＬの立ち上がり過程で
は上昇しきい値（ＵＴＰ：Upper Trip Point）で２値化
し、また受光パルスＱＬの立ち下がり過程では下昇しき
い値（ＬＴＰ：Lower Trip Point）で２値化する。

【００４０】ところで、受光パルスＱＬの波形は、外来
光等の雑音によって歪んでおり、パルス幅は長短変化し
ているのでデューティ比は５０％から大きく変化してい
るものの、連続２発の質問パルスＱの間隔（周期ｔ＝２
６．４μｓ）に対して受光パルスの間隔は殆ど変化する
ことがない。このため、車両側装置２０では走行路側の
応答パルス検出回路３４ｄと同様な構成に係る質問パル
ス検出回路６４によって間隔２６．４μｓの連続する２
発の受光パルスを質問パルスであると認定するようにし
ており、質問パルスであるときには次のようにして２番
目の受光パルスに同期して検出パルスＤＴが出力され
る。

【００４１】まず、最初の受光パルスＡ（１）が図５に
示す質問パルス検出回路６４のＤ型フリップフロップ３
４ｄａのクロック入力端子ＣＫに印加すると、図９に示
す如く、Ｄ型フリップフロップ３４ｄａのＱ出力Ｑ１が
立ち上がって高レベルになり、次に第２番目の受光パル
スＡ（２）がＤ型フリップフロップ３４ｄａのクロック
入力端子ＣＫに印加すると、Ｑ出力Ｑ１が立ち下がって
低レベルとなる。従って、このＤ型フリップフロップ３
４ｄａのＱ出力Ｑ１の高レベル期間を計時することで質
問パルスの到来有無を検出できる訳である。Ｑ出力Ｑ１
の高レベル期間では論理積ゲート３４ｄｅが開き、図９
のＸに示す如く、源振クロックパルスＣＬを通過させ
る。また、最初の受光パルスＡ（１）の高レベル期間で
は論理積ゲート３４ｄｆが開き、図９のＹに示す如く、
源振クロックパルスＣＬを通過させる。今、図９では論
理積ゲート３４ｄｅの出力Ｘには連続１２発の源振クロ
ックパルスが現れており、論理積ゲート３４ｄｆの出力
Ｙには連続３発の源振クロックパルスが現れている。論
理積ゲート３４ｄｅの出力Ｘはパルス間隔計測用カウン
タ３４ｄｇで計数され、論理積ゲート３４ｄｆの出力Ｙ
はパルス幅計測用カウンタ３４ｄｈで計数される。パル
ス間隔計測用カウンタ３４ｄｇの計数値は許容数値１１
〜１３内に収まっているか否かがパルス間隔適否判定回
路３４ｄｉで判定される。受光パルスＡの間隔（位相
差）が正規にｔ＝２６．４μｓにあるときでも、最初の
源振クロックパルスＣＬの途中から始まったときには、
源振クロックパルス１個が欠落する場合もあり、また受
光パルス間隔がｔから多少ずれている場合もあるので、
むしろ正規の質問パルスを拒否しないために本例では１
２±１を許容数値としている。

【００４２】しかしながら、Ｄ型フリップフロップ３４
ｄａは質問パルスの受光パルスＡによってセットされる
だけでなく、波形整形器６３の出力にヒゲ状のノイズが
含まれていればフリップフロップ動作をしてしまう。従
って、たまたま間隔ｔ＝２６．４μｓ前後で２発のノイ
ズがＤ型フリップフロップ３４ｄａに入来するときに
は、パルス間隔適否判定回路３４ｄｉから適合である旨
の信号が出力されるおそれがある。このような誤認を解
消するために、本例では論理積ゲート３４ｄｆ，パルス
幅計測用カウンタ３４ｄｈ及びパルス幅適否判定回路３
４ｄｊが設けられている。即ち、受光パルスがヒゲ状の
ノイズであれば、高レベル期間つまりパルス幅を有して
いないことから、本例では受光パルスＡの高レベル期間
では論理積ゲート３４ｄｆが開き、図９のＹのように源
振クロックパルスＣＬを通過させ、パルス幅計測用カウ
ンタ３４ｄｈで受光パルスＡの高レベル期間に含まれる
源振クロックパルス数を計数して、その計数値が許容数
値３〜９内にあるか否かをパルス幅適否判定回路３４ｄ
ｊで判定している。完全にヒゲ状のノイズであれば、パ
ルス幅計測用カウンタ３４ｄｈの計数値はゼロである。
互いに近接したノイズ群の発生も考慮すると、計数値１
〜２のパルス幅は疑わしい。他方、本来的には質問パル
スのデューティ比は５０％であるので、歪み無い受光パ
ルスのデューティ比は５０％であるから、パルス幅は理
想的には計数値６となるべきである。しかし前述したよ
うに外乱光等で波形歪みが生じているので、中央値６の
前後の値も許容数値とすべきである。従って、本例では
許容数値６±３としてある。このように、本例では受光
パルスの間隔の適否判別とパルス幅の適否判別による２
重の間引き手段で質問パルス到来の有無を検出してお
り、質問パルス到来の有無が判定されたときには、図９
に示すように、論理積ゲート３４ｄｋから検出パルスＤ
Ｔが第２番目の受光パルスに同期して出力される。

【００４３】なお、受光パルスＡが到来してワンショッ
トマルチバイブレータ３４ｄｂのＢ端子に印加すると、
このワンショットマルチバイブレータ３４ｄｂは抵抗Ｒ
₁ とコンデンサＣ₁ で決定される時定数（例えば５３μ
ｓ）のパルス幅のＱ出力Ｑ２を送出する。このため、第
２番目の受光パルスＡ（２）の到来後においてＱ出力Ｑ
２が立ち下がると共にＱ（バー）出力Ｑ３が立ち上が
る。Ｑ出力Ｑ２は積分回路Ｓで積分されて波形鈍りを呈
してナンドゲート３４ｄｃの一方の入力に印加されてい
るため、図９に示す如く、Ｑ出力Ｑ２の立ち下がりに同
期してリセットパルスＲＳが立ち下がった後、再びリセ
ットパルスＲＳは立ち上がる。ノイズによる誤動作を防
止するため、この負論理のリセットパルスＲＳによって
Ｄ型フリップフロップやカンウタ３４ｄｇ，３４ｄｈ、
判定回路３４ｄｉ，３４ｄｊ及び論理積ゲート３４ｄｋ
から成るＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイ
ス）がリセットされる。

【００４４】このように、質問パルス検出回路６４によ
って正規の質問パルスの到来が確認されて検出パルスＤ
Ｔが発生すると、インバータ７１で反転された負極性パ
ルスによってＤ型フリップフロップ７２のＱ出力ｑが図
８に示す如く立ち上がる。このＱ出力ｑの立ち上がり時
には、ロード制御パルス生成回路７３が、前述した質問
パルス検出回路６４におけるリセットパルス形成回路３
４ｄｃの動作と同様に、ロード制御パルスＬＤを生成す
るため、この時点ｔ₀ で設定スイッチＳＷ１，ＳＷ２で
設定されたプリセット値（車両別コードデータ）がダウ
ンカウンタ７４ａ，７４ｂへロードされてプリセットさ
れる。本例では４ビットのダウンカウンタ７４ａ，７４
ｂをカスケード接続して８ビットダウンカウンタを構成
してあるため、２⁸ ＝２５６通りの車両コードが設定で
き、２５６台の車両識別が可能となっている。この４ビ
ットのダウンカウンタ７４ａ，７４ｂはプリセット値を
位相計時用パルスＣＰが印加される度に１ずつの減数を
行なう。例えばプリセット値が４の場合、図８に示すよ
うに、パルスＣＰの発生のたびに計数値Ｎが４→３→２
→１となって、最後に、４発目のパルスＣＰの到来時点
で８ビッドダウンカンタの計数値Ｎは０となる。この計
数値ゼロの期間（計数値２５５になる前の期間）は、４
ビットのダウンカウンタ７４ａ，７４ｂの両者からボロ
ー信号Ｍが発生し、論理積ゲート７５から応答発光タイ
ミングパルスＡＴが生じる。この応答発光タイミングパ
ルスＡＴのパルス幅は計時用パルスＣＰの１周期（＝２
ｔ）であるので、論理積ゲート７６から連続２発の発振
パルスＯＳの応答発光パルスＡＰが生成され、そのパル
ス信号は電流増幅器７７で電流増幅された後、発光ダイ
オード等の発光素子７８から走行路側装置１０の送受信
ユニット３０に向けて赤外線の連続２発の応答発光パル
スＡＰが照射されることになる。

【００４５】なお、応答発光パルスＡＰがインバータ７
９ａを経たパルスによってパルス生成回路７９ｂである
Ｄ型フリップフロップのＱ出力がＱ４セットされる。即
ち、１番目の応答発光パルスＡＰの立ち下がりでＱ出力
Ｑ４が立ち上がり、２番目の応答発光パルスＡＰの立ち
下がりでＱ出力Ｑ４が立ち下がる。そして、前述した質
問パルス検出回路６４におけるリセットパルス形成回路
３４ｄｃの動作と同様に、Ｑ出力Ｑ４の立ち下がり時に
負極性のリセットパルスＲＳ２が発生し、これによって
Ｄ型フリップフロップ７２がリセットされると共に、そ
のＱ出力Ｑ４の立ち下がりでＤ型フリップフロップ７９
ｂがリセットされる。

【００４６】このように、車両側装置２０は、連続２発
のパルスから成る質問発光パルスを受光した時点（実質
上、走行路側装置１０の発光時点と同じ時点）から車両
別コードデータに応じた時間差（位相計時用パルスＣＰ
の整数倍）の後、間隔ｔの連続２発の応答発光が完了す
る。なお、この応答発光パルスの間隔は質問発光パルス
の間隔と異なっていても良い。

【００４７】ところで、走行路側装置１０では質問タイ
ミングパルスＱＴの立ち下がりで応答時間差確定回路３
４ｅであるフラグ用のＲ−Ｓフリップフロップの出力Ｑ
５がセット状態となる。このセット状態は連続した２発
の質問発光パルスが送出完了したことを意味している。
出力Ｑ５の立ち上がりによって時間差計測回路３４ｆ
（１）のアップカウンタがリセットされる。ここで、応
答発光パルスＡＰが受光素子３４ａ（１）〜（ｎ）のう
ち受光素子３４ａ（１）に到来したとすると、その電気
信号は緩衝増幅器３４ｂ（１）で増幅され、シュミット
トリガ型コンパレータの波形整形器３４ｃ（１）からは
図１０に示す方形の受光パルスＡが出力される。そして
車両側装置２０の質問パルス検出回路６４の場合と同様
に、応答パルス検出回路３４ｄ（１）によって２番目の
受光パルスに同期して検出パルスＤＴが出力される。こ
の応答パルスの検出パルスＤＴの発生で応答時間差確定
回路３４ｅ（１）はリセット状態に戻る。従って、応答
時間差確定回路３４ｅ（１）の出力Ｑ５の高レベルの期
間は車両側からの応答パルスの応答時間差に相当してい
る。出力Ｑ５の高レベルの期間では位相計時用パルスＣ
Ｐが時間差計測回路３４ｆ（１）のクロック入力ＣＫに
印加されているため、出力Ｑ５が立ち下がる迄に計数値
ＣＯが増え続ける。ここで、車両別コードデータが
「４」の車両から応答発光を受光したとすれば、出力Ｑ
５の立ち下がり時では計数値ＣＯが「４」となってい
る。出力Ｑ５の立ち下がると、多入力論理和ゲート５１
を介して割り込み信号がマイクロコンピュータ５３へ送
出されるため、マイクロコンピュータ５３はサブルーチ
ンにジャンプしてその実行処理に移行し、チップセクタ
５２をして割り込み元である時間差計測回路３４ｆ
（１）にチップセレクト信号を出してこれを選択し、そ
の計数値ＣＯ＝４を読み込む。これによって応答発光を
受光した光受信機３４（１）と、割り込み信号が発生し
た時点（車両通過時点）と、通過車両の車両別コードが
収集されたことになる。これによって車両順位、通過時
刻、周回時間、ラップタイム等の算出処理等が行なわれ
る。

【００４８】ここで、例えば受光素子３４ａ（１）と子
３４ａ（２）が車両別コード「４」の応答発光を同時点
で受光したとすれば、マイクロコンピュータ５３には異
なる割り込み元の割り込み信号が２つかかることになる
が、マイクロコンピュータ５３のマシンサイクルは高速
であるため、時間差計測回路３４ｆ（１）と３４ｆ
（２）からそれぞれの計数値を読み込む。そして両計数
値が一致している場合は片方を捨て去り、異なっている
ときには同時に異なる車両が通過したものとして一旦は
取り扱われるが、前述したように、１０ｍｓの間隔で２
ｍのセンスエリアでは、質問発光と応答発光の双方向送
受信が最低３回可能で、多数決論理でのビット照合が可
能となっているので、一旦取り込まれたデータも捨て去
られることがある。また、多数の車両が同時に通過した
場合は、図２に示した横並びの多数の送受信ユニット３
０の配置であり、センスエリアにオーバーラップ領域が
存在するため、いずれの車両の通過事実を取りこぼすこ
となく捕捉可能である。

【００４９】以上のように、本例では連続２発の質問発
光と連続２発の応答発光から成る双方向通信方式を採用
すると共に、質問発光時点から応答発光時点迄の応答時
間差を車両別コードとするパルス位相変調方式を採用し
ている。質問発光の時間間隔と応答発光の時間間隔を検
出することで容易且つ瞬時に質問発光と応答発光の有無
確認ができるため、応答時間差に割り当てる時間が長く
なっていので、多数（例えば２５６台）の車両に異なる
コードを割り振ることができると共に、双方向通信の回
数も複数回できるようになっているので、順位決定の信
頼性を向上させることができる。更にまた、車両側装置
２０では周回毎のセンスエリア内で質問発光パルスを受
信したときに、応答発光をするようになっており、セン
スエリア外では消灯状態のままである。従って、車両側
装置２０での消費電力が従来に比して頗る軽減されてお
り、車両にとって大切な搭載バッテリの消耗を抑制でき
る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、自動車
レース等の車両別通過計測装置において、走行路側に設
置される質問機である走行路側装置と車両毎に搭載され
る応答機である車両側装置とから構成し、パルス位相変
調型双方向光通信を採用した点に特徴を有するものであ
る。従って、次のような特有の効果を奏する。

【００５１】 車両別に異なる応答時間差を多数の車
両に割り当てても、１応答時間が短縮できるので、これ
によって双方向通信の回数も複数回できるようになり、
従前に比して、ビット照合による順位決定の信頼性を向
上させることができる。

【００５２】 更にまた、車両側装置では周回毎のセ
ンスエリア内で質問発光パルスを受信したときにのみ、
応答発光をするようになっており、センスエリア外では
消灯状態のままである。従って、車両側装置での消費電
力が従来に比して頗る低減でき、搭載バッテリの消耗を
抑制できる。

【００５３】 連続パルス生成手段とパルス間隔検出
手段との採用により、質問パルス及び応答パルスである
ことを容易且つ迅速に判別できる。この点からも、１応
答時間の短縮に寄与している。

【００５４】 更に、走行路側装置及び車両側装置に
パルス幅検出手段を備えた構成によれば、パルス間隔検
出手段が誤って連続した２発のノイズを質問パルス及び
応答パルスと認識した場合でも、ノイズではパルス幅を
有していないため、パルス幅検出手段がそれを確認でき
るので、Ｓ／Ｎ比が向上し、誤認動作を有効的に防止で
きる。

【００５５】 第１の時間間隔と第２の時間間隔とが
異なる場合は、質問パルス光の反射光が走行路側装置自
身の光受信手段に入来して誤動作する危険を防止でき
る。他方、第１の時間間隔と第２の時間間隔とが相等し
い場合は、部品共通化による装置構成の簡略化と低コス
ト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動車レース等の車両
別通過計測装置を概念的に示すブロック図である。

【図２】同車両別通過計測装置における複数の光送受信
ユニットのゲートでの取付け態様を示す正面図である。

【図３】同光送受信ユニットのゲートでの取付け態様を
示す側面面である。

【図４】同車両別通過計測装置における走行路側装置の
詳細な構成を示すブロック図である。

【図５】同車両別通過計測装置における走行路側装置及
び車両側装置のパルス検出回路の詳細を示すブロック図
である。

【図６】同車両別通過計測装置における車両側装置の詳
細な構成を示すブロック図である。

【図７】同走行路側装置において質問発光迄の各種信号
の波形を示すタイミングチャートである。

【図８】同車両側装置において各種信号の波形を示すタ
イミングチャートである。

【図９】同車両側装置の質問パルス検出回路において各
種信号の波形を示すタイミングチャートである。

【図１０】同走行路側装置において応答発光パルスの受
光から応答時間差の検出迄の各種信号の波形を示すタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】

１００…車両別通過計測装置 １０…走行路側装置（質問機） ２０…車両側装置（応答機） ３０…光送受信ユニット ３２…光発振器 ３２ａ…電流増幅器 ３２ｂ…発光素子 ３４…光受信機 ３４ａ…受光素子 ３４ｂ…緩衝増幅器 ３４ｃ…波形整形器 ３４ｄ…応答パルス検出回路 ３４ｅ…応答時間差確定回路 ３４ｆ…時間差計測回路 ３４ｄａ…Ｄ型フリップフロップ ３４ｄｂ…ワンショットマルチバイブレータ ３４ｄｃ…パルス整形回路 ３４ｄｅ，３４ｄｆ…論理積ゲート ３４ｄｇ…パルス間隔計測用カウンタ ３４ｄｈ…パルス幅計測用カウンタ ３４ｄｉ…パルス間隔適否判定回路 ３４ｄｊ…パルス幅適否判定回路 ３４ｄｋ…論理積ゲート ４０…発振回路 ４１…主発振器 ４２…１／１２分周回路 ４３…質問タイミング回路 ４４…１／２分周回路 ４５…論理積ゲート ５０…通過車両識別部 ５１…多入力論理和ゲート ５２…チップセレクタ ５３…マイクロコンピュータ（ＣＰＵ） ５４ａ…伝送線路 ５４…ホストコンピュータ ６０…光受信機 ６１…受光素子 ６２…緩衝増幅器 ６３…波形整形器 ６４…質問パルス検出回路 ７０…応答発光器 ７１…インバータ ７２…Ｄ型フリップフロップ ７３…ロード制御パルス生成回路 ７４ａ，７４ｂ…４ビットダウンカウンタ ７５，７６…論理積ゲート ７７…電流増幅器 ７８…発光素子 ７９…リセットパルス生成回路 ７９…ａインバータ ７９ｂ…Ｄ型フリップフロップ ７９ｃ…パルス整形回路。 ８０…車両別応答時間差設定部 ＳＷ１，ＳＷ２…車両別時間差設定スイッチ ９０…発振回路 ９１…受光素子 ９２…１／１２分周回路 ９３…１／２分周回路 ９５…ゲート ９６…車両 Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ，Ｃ₄ …コンデンサ Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ …抵抗 Ｓ…積分回路 Ｇ…ナンド（ＮＡＮＤ）ゲート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路側に設置される質問機である走行
   路側装置と車両毎に搭載される応答機である車両側装置
   とから成るパルス位相変調型光双方向通信方式の自動車
   レース等における車両別通過計測装置であって、 前記走行路側装置は、質問パルス発光を所定周期で繰り
   返す光発振手段と、前記車両側装置からの応答パルス光
   線を受光して前記質問パルス発光の時点と当該応答パル
   ス発光の受光時点との時間差を計測する光受信手段と、
   前記時間差に基づき通過車両を割り出す通過車両識別手
   段とを有して成ると共に、前記車両側装置は、前記走行
   路側装置からの前記質問パルス光線を受光する光受信手
   段と、前記質問パルス発光の受光時点から車両別時間差
   の後、前記応答パルスを発光する応答発光手段と、前記
   応答発光手段の前記車両別時間差を設定する車両別応答
   時間差設定手段とを有して成ることを特徴とする自動車
   レース等における車両別通過計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動車レース等におけ
   る車両別通過計測装置において、前記走行路側装置の前
   記光発振手段は第１の時間間隔で少なくとも連続２発の
   パルスから成る前記質問パルスを生成する連続パルス生
   成手段を有していると共に、前記走行路側装置の前記光
   受信手段は第２の時間間隔で少なくとも連続２発のパル
   スから成る前記応答パルスの受光の有無を検出する応答
   パルス間隔検出手段を有しており、前記車両側装置の光
   受信手段は、第１の時間間隔で少なくとも連続２発のパ
   ルスから成る前記質問パルスの受光の有無を検出する質
   問パルス間隔検出手段を有していると共に、前記車両側
   装置の前記応答発光手段は第２の時間間隔で少なくとも
   連続２発のパルスから成る前記応答パルスを生成する連
   続パルス生成手段を有していることを特徴とする自動車
   レース等における車両別通過計測装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の自動車レース等におけ
   る車両別通過計測装置において、前記走行路側装置の前
   記光受信手段は、応答パルス幅検出手段を有している共
   に、前記車両側装置の光受信手段は、質問パルス幅検出
   手段を有していることを特徴とする自動車レース等にお
   ける車両別通過計測装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の自動車レ
   ース等における車両別通過計測装置において、前記第１
   の期間間隔と前記第２の時間間隔は相等しいことを特徴
   とする車両別通過計測装置。