JPH11149314A

JPH11149314A - 信号検出装置及びこれを用いた交通システム

Info

Publication number: JPH11149314A
Application number: JP9333682A
Authority: JP
Inventors: 一郎 ▲槙▼; Ichiro Maki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】道路に埋設したタグに電力を供給する必
要がなく、しかも、最低限のシステムコストで実現でき
る交通システムを提供すること。【解決手段】磁歪振動子２０１に電磁波を照射して励
振された磁歪振動子からのエコーを検出する回路を有
し、送信ゲート５０３及び受信ゲート５０９を設け、Ｍ
ＰＵ５０１から出力されるゲート制御信号によって各ゲ
ートの開閉を制御し、送受信タイミングを制御するとと
もに、送信周波数や回路の特性に応じて受信タイミング
や受信期間等を適宜に調整するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共振素子の共振波
を検出する信号検出装置及びこれを用いた交通システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両運転者は道路上の白線や中央
分離帯などを目視によって認識し、自らの判断によって
運転していたが、近年、運転操作の負担を軽減するとと
もに、走行の安全性を向上させるため、種々の運行補助
システムが提案されている。

【０００３】例えば、路面に電源と情報送信手段とを有
するタグを埋設し、走行車両はこのタグから種々の情報
を取得するシステムがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
れば、埋設された電源を交換又は何らかの方法でタグに
電力を供給し続ける必要があるため、この方法を利用で
きるエリアは限られたものとなる。

【０００５】そこで、タグに電源を必要としない方法も
提案されている。例えば、特開平８−３１４５４０に示
されるように、タグ自体は電力源を有さず、車両側に設
けられた励磁手段で発生させた磁界による電磁誘導によ
り電力を供給されてデータを送信するという方法であ
る。

【０００６】この方法によれば、電力供給の問題は解決
するものの、車両側の電力供給手段及びタグ側の給電手
段、データ保持手段、データ送信手段は、コスト的に非
常に高額なものとなる。従って、例えば、高速道路など
の限られたエリアでは実現できるが、一般道路では実現
の可能性はない。

【０００７】本発明は、上記従来の問題に鑑みて為され
たものであり、道路に埋設したタグに電力を供給する必
要がなく、しかも、最低限のシステムコストで実現でき
る車両搭載型の信号検出装置及びこれを用いた交通シス
テムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、以下の構成を採る。

【０００９】請求項１記載の信号検出装置の発明は、共
振素子の共振周波数の信号を送信する送信部と、前記共
振素子の発振する共振周波数の信号を検出する受信部
と、前記送信部及び受信部の動作タイミングを制御する
制御部と、を有する構成とした。

【００１０】より具体的には、請求項２記載の発明のよ
うに、請求項１記載の信号検出装置において、制御部
は、送信部からの送信信号が停止した後に、共振素子の
発振する信号を検出するよう受信部を制御するようにし
た。

【００１１】これらの構成により、送信部の送信信号に
より共振素子を励振して発生させた共振波を受信するこ
とにより共振素子から情報を取得できるため、道路に埋
設したタグに電力を供給する必要がなく、しかも、最低
限のシステムコストで広域交通システムを構築すること
が可能となる。ここにいう共振素子は、ＬＣ共振回路、
磁歪振動子等、外部からの励起信号により励振する機能
を有する素子を広く利用することができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の信
号検出装置において、制御部は、送信信号の周波数、共
振素子の共振周波数、送信部の応答特性、受信部の応答
特性、の少なくとも一つに対応して受信部の受信タイミ
ングを制御するようにした。

【００１３】この構成により、受信部の受信タイミング
及び受信期間等を、回路の周波数特性、励振された磁歪
振動子の振動の減衰特性、アンテナのＱ値などを含む種
々の条件に応じて最適に調整できるため、共振素子から
の受信信号が最大でノイズの影響が少ない期間を選択で
き、送信信号によって励振された結果として生じた共振
素子の発振信号を的確に検出することができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の信号検出装置において、送信部
は、共振素子の共振周波数信号を出力する発振器と送信
時に閉となる第１のゲートとこの第１のゲートを介して
供給される信号を送信するアンテナとを有し、受信部
は、共振素子が発振する信号を検出するアンテナと受信
時に閉となる第２のゲートとこの第２のゲートを介して
供給される信号を検出する検出手段とを有し、制御部
は、前記第１又は第２のゲートの開閉を制御するゲート
制御手段を有する構成とした。

【００１５】この構成により、第１および第２のゲート
の開閉を制御して送信及び受信タイミングならびにゲー
トがオンしている期間を自在に設定できるから、共振素
子からの受信信号が最大で、かつ、ノイズの影響が少な
い期間を選択して受信することができるため、共振素子
の検出感度を格段に向上させることができる。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４記載の信
号検出装置において、検出手段を、ピークホールド回路
で構成した。

【００１７】この構成により、検出信号の最大レベルを
簡単に取得できるから、シンプルな検出回路を用いた高
速な検出が可能となる。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項４又は請求
項５記載の信号検出装置において、送信部のアンテナと
受信部のアンテナとを、同一のアンテナとした。

【００１９】この構成により、アンテナの数を増やすこ
となく信号検出装置を構成することができる。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項３乃至請求
項６のいずれかに記載の信号検出装置において、制御部
は、送信信号の周波数、共振素子の共振周波数、送信部
の応答特性、受信部の応答特性、の少なくとも一つに対
応する受信タイミングデータを格納したタイミングテー
ブルを参照して、受信部の受信開始時期又は受信時間を
調整するようにした。

【００２１】この構成により、種々の条件に対応した受
信タイミング及び受信期間の設定を簡単かつ高速に行う
ことができる。

【００２２】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれかに記載の信号検出装置を移動体に搭載
し、前記移動体の移動速度に応じて、受信部の受信タイ
ミングを異ならしめるようにした。

【００２３】この構成により、移動体の走行速度が低速
域から高速域まで変動する場合でも、信号検出装置は、
最適なタイミングで受信を行うことができる。

【００２４】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８記載の信号検出装置において、共振素子に磁歪振動
子を用いることとした。

【００２５】これにより、共振素子を極めて安価に提供
することができる。

【００２６】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載の信号検出装置を移動体に搭載
するようにした。

【００２７】この移動体は、自動車、電車、汽車、低速
走行カート、自走ロボット等、所定の走行経路上を自走
するものであれば、いかなる移動体でもよい。

【００２８】請求項１１記載の共振素子容器の発明は、
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の信号検出装置
からの送信信号に共振する共振素子を、走行路に埋設可
能に密封して収容したものである。

【００２９】これにより、適宜、適当な共振素子を必要
な場所に埋設して、移動体の走行の案内に供することが
できる。

【００３０】請求項１２記載の交通システムに関する発
明は、請求項１０記載の移動体の走行路に、請求項１１
記載の共振素子容器を埋設し、前記移動体に搭載された
信号検出装置は前記共振素子から前記移動体の走行に関
する情報を取得するようにした。

【００３１】また、請求項１３記載の発明は、請求項１
２記載の交通システムにおいて、複数の共振素子を所定
間隔で連続的に走行路に埋設するようにした。

【００３２】また、請求項１４記載の発明は、請求項１
３記載の交通システムにおいて、異なる共振周波数の共
振素子を走行路に埋設することにより、移動体に対し走
行路状況の変化を知らしめるようにした。

【００３３】これらの構成により、共振素子は外部磁界
により励振される受動的な素子であるので電源が不要で
あり、また、道路中に埋設可能な程度に電磁波に対する
感度が高いため、共振素子をマーカーとして用いた、非
接触検出方式の新規な交通システムを実現でき、ひい
て、移動体の自動走行も可能となる。

【００３４】請求項１５記載の発明は、請求項１２乃至
請求項１４のいずれかに記載の交通システムにおいて、
複数の異なる共振周波数を有する共振素子を同一地点に
埋設して、移動体に与える情報量を多くした。

【００３５】この構成により、同一地点に埋設された共
振素子に保持される情報を多ビット構成とすることがで
きるため、特定地点におけるユニークな情報を移動体に
伝達することができる。

【００３６】請求項１６記載の移動体の走行制御方法の
発明は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の信号
検出装置を移動体に搭載し、走行路に埋設された共振素
子に対して共振周波数の信号を送信し、前記共振素子の
発振する共振周波数の信号を受信することにより、前記
共振素子から前記移動体の走行に関する情報を取得して
走行するようにした。

【００３７】この構成により、共振素子は外部磁界によ
り励振される受動的な素子であるので電源が不要であ
り、また、道路中に埋設可能な程度に電磁波に対する感
度が高いため、この磁歪振動子をマーカーとして用いた
新規な移動体の走行制御方法が提供される。

【００３８】請求項１７記載の発明は、請求項１６記載
の走行制御方法において、送信と受信とを連続的に繰り
返すことにより、走行路に離間して埋設された共振素子
から断続的に情報を取得するようにした。

【００３９】この構成により、共振素子の埋設位置、埋
設間隔に関わらず、確実に共振素子の励振波を検出する
ことができる。

【００４０】また、請求項１８記載の発明は、請求項１
７記載の走行制御方法において、移動体の移動速度を検
出し、この移動速度に応じて信号検出装置の送受信間隔
を変化させるようにした。

【００４１】この構成により、移動体の走行速度に応じ
て信号検出装置の動作タイミングを制御することができ
る。つまり、移動体が高速走行する場合には送受信間隔
を短くする一方、移動体が低速走行している場合には送
受信間隔を長くすることができる。

【００４２】請求項１９記載の移動体案内用走行路の発
明であり、路肩、車線、又は中央線から略一定の位置に
請求項１１記載の共振素子容器を移動体走行方向に所定
間隔で複数埋設するようにした。

【００４３】これにより、既存の道路を、本発明の交通
システム又は移動体の走行制御方法を実施する走行路と
して使用することが可能になる。

【００４４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）次に、本発明の
実施の形態１について図面を参照して説明する。

【００４５】本発明の実施の形態１では、共振素子であ
る磁歪振動子をレーンマーカー（道路に関する情報を示
す標識）として使用する。

【００４６】すなわち、フェライトやアモルファスのよ
うな磁歪材は、外部磁界を加えると寸法変化を起こす性
質（磁歪現象）及び逆に機械的応力によって磁歪材が変
形することによって磁化状態が変化する性質（逆磁歪現
象）を有しており、実施の形態１ではこれらの現象を利
用して、磁歪振動子を道路上における車両の位置を検出
したり、運転者にとって有用な情報の提供等を行う。

【００４７】まず、実施の形態１で使用する磁歪振動子
の基本的な性質について説明する。図１（ａ）に示すよ
うに、フェライトやアモルファスのような磁歪材１０１
に近接させて磁気テープ１００を配置し、この磁気テー
プ１００によって磁歪材１０１を磁気的にバイアスして
おき、外部から特定周波数の交流磁界又は交流電界を与
えると、その縦方向に振動を生じ、共振周波数では振幅
は最大となる。そして、この振動は外部からの交流磁界
を除去した後も少しの間維持される。すなわち、交流磁
界除去後も機械的共振状態が維持されるのであり、これ
によって交流磁化を生じ電磁波が放出される。

【００４８】図１（ｂ）に示すように、磁歪材の共振周
波数（縦振動）と同じ周波数の電磁波を照射して磁気バ
イアス点Ｈ１を中心に外部磁界を変化させると、磁歪材
にはこれに応じた振動が生じて機械的共振状態となり、
外部磁界除去後には、今度はその機械的共振によって磁
界の変化が生じる。したがって、その磁界の変化を検出
することによって磁歪材（磁歪振動子）の検出が可能と
なるのである。

【００４９】尚、実施の形態１では共振素子として磁歪
振動子を用いることとしたが、ＬＣ共振回路等外部か
らの励起信号により励振する共振特性を有する素材であ
れば、適宜これを使用しうる。

【００５０】図２（ａ）、（ｂ）は本実施の形態におけ
る磁歪振動子検出装置の検出原理を説明するための図で
ある。

【００５１】図２(a)において、アンテナ２００から共
振周波数の電磁波を短時間送信し（ステップ）、磁歪
振動子２０１を共振振動させ（ステップ）。そしてこ
の共振エコーをループアンテナ２００により受信し、磁
歪振動子２０１を検出する（ステップ）。ここで、磁
歪振動子２０１の位置が既知であれば、その検出時点に
おける車両位置を検出できることになる。図２（ｂ）は
読み取りの信号の例を示している。

【００５２】図３（ａ）、（ｂ）は磁歪振動子の構造の
一例を示す図であり、（ａ）は内部の構造もわかるよう
に分解して示す斜視図、（ｂ）は横断面図である。
（ａ）に示すように、フェライト、アモルファス等から
なる板状の磁歪材３０２は枠体３０１内に収納され、枠
体３０１の上面にはシール材３００が接着され、枠体３
０１の下面にはバイアス磁界を与えるための磁気テープ
３０３が接着されている。

【００５３】すなわち、図３（ｂ）に示すように、枠体
３０１と、磁気テープ３０３と、シール材３０２とで囲
まれた空間に、磁歪材３０２が収納されて、磁歪振動子
２０１が形成されている。

【００５４】以上のような構成であれば、共振素子の発
振する周波数は単一となるため、一つの共振素子には一
種類の情報しか持たせることができないが、一つの容器
に上述のような周波数の異なる共振素子を複数収容した
り、各々容器に収容した周波数の異なる共振素子を近接
配置させたりすることにより、共振素子に持たせる情報
を多ビット化することができる。

【００５５】図４は、本発明を交通システムに応用した
一例を示している。このシステムでは、共振周波数が異
なる磁歪振動子２０１ａ〜２０１ｅが道路に埋設されて
いて、これらの磁歪振動子を車両４０１に搭載されたア
ンテナ４０２によって検出する。

【００５６】図４において、磁歪振動子２０１ａ、２０
１ｅは道路の両端を示すレーンマーカーとして機能し、
磁歪振動子２０１ｃは道路の中央または中央分離帯の位
置を示すレーンマーカーとして機能する。また、磁歪振
動子２０１ｂ、２０１ｄは正常な走行位置を示すレーン
マーカーとして機能する。また、正常な走行位置に埋設
した磁歪振動子に、特定周波数の情報又は、複数ビット
の情報を持たせることにより、道路標識としての機能を
持たせることも可能である。

【００５７】車両４０１は、走行しながらアンテナ４０
２から各磁歪振動子の共振周波数と同じ周波数の電磁波
を間欠的に所定の周期で連続的に送信し、受信タイミン
グにおいてアンテナ４０２から得られる磁歪振動子のエ
コーを検出する。連続的に送受信を繰返すことにより、
各磁歪振動子の埋設間隔が不定、不規則の場合であって
も、確実にその検出を行うことができる。

【００５８】尚、この検出装置の送受信間隔を車両の走
行速度に応じて変化させると、検出装置の電力を効率よ
く使用することができる。例えば、渋滞であっても、同
一の共振素子からの励振波を繰返して受信する事態を回
避することができる。

【００５９】車両４０１が正常に走行している時には磁
歪振動子２０１ｂの共振周波数に等しい周波数のエコー
が検出され、一方、中央の白線を越えていたり、道路の
端に寄りすぎている場合には磁歪振動子２０１ａや２０
１ｃの共振周波数に等しい周波数のエコーが検出され
る。よって、車両４０１は正常な走行をしているか否か
を自動判定することが可能となる。このようにして得ら
れた走行位置の情報は、例えば、ＧＰＳを利用したカー
ナビゲーションシステムにおける車両位置の微調整のた
めの情報等としても活用できる。

【００６０】このように、磁歪振動子は受動的（パッシ
ブ）な素子であるので電源が不要であり、道路中に埋設
可能な程度に電磁波に対する感度が高いために非接触の
検出ができ、しかも共振周波数を任意に設定できるの
で、これによって必要な情報の記憶が可能であり、ゆえ
に、磁歪振動子を用いた交通システムのメリットは大で
ある。

【００６１】しかし、この交通システムでは、磁歪振動
子からのエコーは微弱である一方で車両走行中のノイズ
は大きいのでＳ／Ｎが悪化しやすく、また、必要な情報
が磁歪振動子の共振周波数により設定される性質上、異
なる周波数の信号を頻繁に処理する必要があり、使用す
るアンテナのＱ値や送受信回路の周波数特性による信号
遅延量のばらつき等がそのまま受信感度（Ｓ／Ｎ）に影
響を及ぼすといった不安定な面も有している。

【００６２】特に問題となるのが、送信波の送出が終了
しても送信波のレベルがただちに零とならずにしばらく
の間その影響が残留することであり、この期間に磁歪振
動子からのエコーを受信すると、残留している送信波と
エコーの位相が異なることから相互に干渉してエコーの
レベル変化（多くの場合、相殺によるレベルダウン）が
生じるので、正確なエコーの検出ができない。すなわ
ち、その送信波の影響が残留する期間は受信が不可の期
間となる。但し、この期間は、使用するアンテナのＱ値
や送受信回路の周波数特性、ならびに送信する周波数に
依存して変化するものであり、よって、一律な受信タイ
ミングの設定は好ましくない。

【００６３】そこで、本実施の形態では、種々の条件に
応じて受信タイミングを適宜に変化させ、常に最も好ま
しいタイミングで磁歪振動子からのエコーを受信できる
よにして磁歪振動子の検出感度を向上させる。

【００６４】さらに、本実施の形態では、磁歪振動子か
らのエコーの受信期間も、その磁歪振動子の共振周波数
に応じて適宜に変化させ、エコーが十分な振幅を有しノ
イズの影響が少ない期間にのみ受信動作を行い、検出感
度の低下を防止する。

【００６５】図５は、本実施の形態に係る磁歪振動子検
出装置の構成を示すブロック図である。

【００６６】図示されるとおり、磁歪振動子検出装置
は、各部の動作を統括的に制御するマイクロプロセッサ
ー（ＭＰＵ）５０１と、検出対象である磁歪振動子２０
１の共振周波数と同じ周波数の信号を発生させる発振器
５０２と、送信タイミング及び送信期間を制御するため
の送信ゲート５０３と、送信アンプ５０４と、送信アン
テナ５０５と、受信アンテナ５０６と、受信アンプ５０
７と、フィルタ（狭帯域のバンドパスフィルタや振幅リ
ミッタ等を含む）５０８と、受信タイミング及び受信期
間を制御するための受信ゲート５０９と、ピークホール
ド回路（検波回路）５１０とを有している。

【００６７】次に、動作の概要を説明する。送信ゲート
５０３は、ＭＰＵ５０１から出力されるゲート制御信号
により指定される期間にのみ発振器５０２の出力信号を
通過させる。送信アンプ５０４は送信ゲート５０３から
の信号を増幅し、増幅された信号は送信アンテナ５０５
から道路面に向けて送出される。磁歪振動子２０１は、
送信アンテナ５０５からの電磁界信号により共振し、エ
コー信号を発振する。磁歪振動子の共振周波数は９０Ｋ
Ｈｚから概ね３０ＫＨｚごとに設定が可能であり、商用
中波放送の周波数の手前４４５ＫＨｚ程度まで選択する
ことができる。

【００６８】受信アンテナ５０６は、磁歪振動子のエコ
ー信号を検出し、その受信信号は受信アンプ５０７によ
り増幅され、続いてフィルタ５０８によりノイズが除去
される。受信ゲート５０９は、ＭＰＵ５０１からのゲー
ト制御信号によって開閉が制御され適切なタイミングに
おいて所定の期間だけ開となりフィルタ５０８の出力信
号を通過させる。ピークホールド回路５１０は受信ゲー
ト期５０９を通過した信号のピーク値を保持する。ピー
クホールド回路５１０の出力は、ＭＰＵ５０１に内蔵さ
れているアナログデジタル変換機（Ａ／Ｄ変換器）によ
ってデジタル信号に変換されてデータ化される。そし
て、受信信号のレベル判定を行うことによって磁歪振動
子の存在が検出される。

【００６９】図５の構成によれば、送信ゲート５０３及
び受信ゲート５０９の開閉をゲート制御信号によって自
由に設定できるため、最適な送受信タイミングと送受信
期間を選択することができる。すなわち、ノイズが少な
く、十分な振幅のエコーが現れるであろう期間に検出を
行うのでエコーを確実に検出できる。

【００７０】図６は、磁歪振動子２０１からのエコー信
号を検出するための図５の検出装置の具体的な動作を示
すタイミングチャートである。

【００７１】時刻ｔ１〜時刻ｔ２において、送信ゲート
制御信号がオンして送信ゲート５０３が開状態となり、
発振器５０２の発振信号（磁歪振動子の共振周波数に等
しい周波数の信号）が送信アンテナ５０５から送出され
る。時刻ｔ２において送信が終了するのとほぼ同時に、
磁歪振動子２０１からのエコー信号が受信アンテナ５０
６による受信が開始される。図中、エコー信号は点線で
示されている。

【００７２】このとき、送信が終了しても送信波のレベ
ルはすぐに零にならずにその影響が残留するため、時刻
ｔ２〜ｔ３においては、送信波の後端（実線）と磁歪振
動子からのエコー（点線）とが混在する。よって、両者
は周波数は同じで位相が異なるので相互に干渉してエコ
ー信号はレベルダウンしてしまう。つまり、時刻ｔ２〜
ｔ３の期間はエコー信号の検出に不適な期間（受信不可
期間）である。

【００７３】したがって、受信ゲート制御信号は、受信
不可期間の終了後、時刻ｔ３にオンし、これによって時
刻ｔ４までの期間においてエコー信号の検出が行われ
る。そして、ピークホールド回路５１０は時刻ｔ３〜ｔ
４の期間におけるピーク値を保持し、そのピーク値はＭ
ＰＵ５０１に入力されてデジタルデータ化される。

【００７４】ここで、送信完了タイミング（時刻ｔ２）
から受信開始タイミング（時刻ｔ３）までの時間（Ｔ）
は、使用するアンテナのＱ値や使用する送受信回路の特
性、あるいは送受信する周波数によって異なるので、適
宜に調整する必要がある。例えば、信号の遅延が大きな
回路では時間（Ｔ）を長めにとる必要があり、また、送
信周波数が低い方が周波数が高い場合よりも送信波の後
端が長く尾を引くので、時間（Ｔ）は長くとる必要があ
る。

【００７５】さらに、磁歪振動子の共振周波数が高い方
が低い場合よりもエコー信号が早く減衰する（励振のエ
ネルギーを早く放出する）ので、受信ゲートをオンさせ
る期間（Ｗ）も短く設定する必要がある。

【００７６】図７（ａ）、（ｂ）は受信タイミング及び
受信期間を調整するための回路構成の一例を示す図であ
り、（ａ）は回路構成を示し、（ｂ）はその動作を示す
タイミングチャートである。

【００７７】図７（ａ）において、単安定マルチバイブ
レータ（モノマルチ）７０１は、送信ゲート制御信号が
オンからオフになるタイミング（ネガティブエッジ）で
トリガーされて、所定のＣＲ時定数で定まる幅（ｗ）の
パルスを発生させる。遅延回路７０２は、モノマルチ７
０１の出力パルスを所定時間（Ｔ）だけ遅延させる。タ
イミング設定回路７０３は、入力条件（磁歪振動子の共
振周波数や、使用するアンテナや回路の特性等）に応じ
てモノマルチ７０１の時定数を変更し、出力パルスのパ
ルス幅を適宜に変更する。また、遅延量設定回路７０４
は、入力条件に応じて遅延回路７０２の遅延量を適宜に
変更する。タイミング設定回路７０３や遅延量設定回路
７０４は、例えばテーブルを内蔵したＲＯＭで構成され
る。

【００７８】したがって、図７（ｂ）に示すように、送
信ゲート制御パルスのオフタイミングを基準として、パ
ルス幅（Ｗ）及び遅延時間（Ｔ）を適宜に設定して、所
望の受信ゲート制御パルスを発生させることができる。
なお、送受信ゲート制御信号は、純粋にソフトウエアの
処理によっても生成することが可能である。

【００７９】このように、本実施の形態では、送信完了
から受信開始までの時間（Ｔ）ならびに受信ゲートをオ
ンさせる期間（Ｗ）を適宜に調整し、受信開始タイミン
グならびに受信期間を最適化する。これにより、エコー
信号が最大でノイズの影響が小さい期間に受信を実行す
るので、受信信号のＳ／Ｎを向上させることが可能とな
る。

【００８０】一例をあげると、送信ゲートのオン期間は
２ｍｓｅｃ程度であり、送信ゲートオフから受信開始ま
での時間（Ｔ）は０．５ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ程度であ
り、受信ゲートのオン期間（Ｗ）は１ｍｓｅｃ〜３ｍｓ
ｅｃ程度である。

【００８１】このように、磁歪振動子の共振周波数や送
受信回路の特性に応じて、瞬時的に微調整を行うので、
常に、ノイズの少ない信頼できる信号を取得でき、ゆえ
に、検出回路も、図８に示されるピークホールド回路の
ような、極めて簡易でかつ高速な検出回路を使用できる
ことになる。磁歪振動子の高速な検出は、特に、車両の
高速走行時に重要であり、本実施の形態によれば、高速
走行時にも安定した磁歪振動子の検出を行える。なお、
図８はピークホールド回路の原理的構成を示すもので、
符号８００はダイオード、符号８０１はホールディング
コンデンサ、符号８０２はリセット用のスイッチであ
る。

【００８２】勿論、ピークホールド回路を特別に設けず
に、受信信号をそのままＡ／Ｄ変換して順次にＭＰＵに
取り込み、データ処理によりピーク値を判別したり、平
均値をとってレベル判定を行うといった簡易な方法も、
本実施の形態によれば採用が可能である。

【００８３】（実施の形態２）図９は、本発明の実施の
形態２に係る信号検出装置の構成を示す図である。本実
施の形態では、共振素子として磁歪振動子を使用するこ
ととし、一本のアンテナを用いて異なる周波数の信号を
間欠的に送出し、同じアンテナを用いて、それぞれの信
号に応答して磁歪振動子から返信されてくるエコーを受
信して磁歪振動子を検出する。

【００８４】送受一体のアンテナを用いると、別体のア
ンテナを用いる場合よりも送信波の影響を受けて検出の
Ｓ／Ｎが低下しやすく、しかも、同じアンテナにより複
数の周波数の信号の送受を行うので、信号検出における
制限は厳しくなる。本実施の形態では、実施の形態１で
説明した送受信ゲートを用いた送受信タイミングと送受
信期間の制御によって、厳しい条件の下でも、最も受信
感度が高い期間を選択して受信を行えるので、良好な磁
歪振動子の検出が可能となる。

【００８５】図２の磁歪振動子検出装置は、ＭＰＵ９０
１と、任意の周波数の信号を生成可能なダイレクトデジ
タルシンセサイザー（以下、ＤＤＳという）９０２と、
送信ゲート９０３と、送信アンプ９０４と、アンテナ９
０５と、送受信信号の周波数に応じて最適のコンデンサ
を自動的に選択する同調コンデンサ部９０６と、送信終
了時に短時間活性化される放電抵抗９０７と、受信アン
プ９０８と、受信信号の周波数を中間周波数に変換する
ためのミキサ（周波数変換器）９０９と、中間周波数以
外のノイズを除去するための狭帯域のフィルタ（バンド
パスフィルタ）９１０と、受信ゲート９１１と、ピーク
ホールド回路やＡＭ復調回路等からなる検出回路９１２
とを有している。

【００８６】送信ゲート９０３、受信ゲート９１１は共
にＭＰＵ９０１から出力されるゲート制御信号により開
閉が制御される。なお、図９において、符号２０１ａ、
２０１ｂ、２０１ｃは異なる共振周波数をもつ磁歪振動
子を示している。各磁歪振動子の共振周波数は、例え
ば、２１０ｋＨｚ、２４０ｋＨｚ、２７０ｋＨｚに設定
されている。

【００８７】ＤＤＳ９０２は、送信時には磁歪振動子２
０１ａ〜２０１ｃの各共振周波数に等しい周波数の信号
を間欠的に周期的に発生させ、一方、受信時には、各共
振周波数と中間周波数との差の周波数をもつローカル信
号（局部発振信号）をミキサ９０９に供給する。これに
より、所望の周波数の受信信号のみが所定の中間周波数
に変換されることになり、周波数シンセサイザーを用い
た受信周波数の選択が可能となる。

【００８８】ＭＰＵ９０１がアンテナ９０５のＱ値や送
受信回路の特性、あるいは取り扱う信号の周波数に応じ
て、送受信ゲート９０３、９１１の開閉を適宜に調整す
るため、受信信号の振幅が大きくノイズの少ない期間に
的確に受信を行うことができ、これによって、一本のア
ンテナを送受兼用とした場合でも、磁歪振動子の検出感
度の低下が防止される。

【００８９】（実施の形態３）図１０（ａ）、（ｂ）は
本発明の実施の形態３に係る信号検出装置の特徴と構成
を説明するための図である。

【００９０】図１０（ａ）において、車両１０００の下
面には、３つのアンテナ（Ａ、Ｂ、Ｃ）が設置されてい
る。アンテナＡは前部のバンパーの下に取り付けられて
いて最もノイズが少なく良好な検出を行え、アンテナＢ
はエンジン１００２に近いためにノイズを拾ってしまう
可能性が高く、アンテナＣは厚い鉄板１００１上に設置
されるために磁界の変化を検出しにくいという特性を有
している。

【００９１】本来なら、アンテナＡを用いた検出が好ま
しが、上述のとおり送受信を一体のアンテナで行うのは
制約が多く、アンテナＢやアンテナＣを併用したり、あ
るいは、特別の事情からアンテナＢやＣのみを使用する
場合も考えられる。この場合には、各アンテナの特性な
らびに、各アンテナに接続されている送受信回路の周波
数特性等によって送受信特性がかなり異なることにな
る。

【００９２】よって、本実施の形態では、図１０（ｂ）
に示すように、予め各アンテナ等の特性に応じた最適な
送受信のタイミングと期間を測定してデータ化してお
き、アンテナの切り換えに連動させて、送受信のタイミ
ングと期間を自動的に切り替えるようにした。

【００９３】すなわち、タイミング切換回路１００４
は、アンテナ切換回路１００３の動作に連動して送信完
了から受信開始までの時間を切り換え、最適な受信タイ
ミングにおける受信を実現する。送受信タイミング等の
切り換えに連動させて、バンドパスフィルタの帯域やア
ンプのゲイン等を微調整することにより、さらに検出感
度が向上する。

【００９４】以上説明したように、本発明によって、磁
歪振動子のような共振素子をレーンマーカーとして用い
た新しい交通システム実現のための有力な要素技術が提
供される。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
信部の送信信号により共振素子を励振して発生させた共
振波を受信することにより共振素子から情報を取得でき
るため、道路に埋設したタグに電力を供給する必要がな
く、しかも、最低限のシステムコストで広域交通システ
ムを構築することが可能となる。

【００９６】また、共振素子からの受信信号が最大でノ
イズの影響が少ない受信期間を種々の条件に応じて最適
に選択・調整できるため、送信信号によって励振された
結果として生じた共振素子の発振信号を的確に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）磁歪振動子の動作原理図（ｂ）磁歪振動子の歪み特性図

【図２】（ａ）磁歪振動子の励振波の検出原理図（ｂ）磁歪振動子の励振波の波形図

【図３】（ａ）磁歪振動子の構造を示す外観図（ｂ）磁歪振動子の構造を示す側面図

【図４】磁歪振動子検出装置を用いた交通システムの概
要を示す図

【図５】本発明の実施の形態１に係る磁歪振動子検出装
置の構成を示すブロック図

【図６】実施の形態１に係る磁歪振動子検出装置の動作
を説明するための信号タイミング図

【図７】（ａ）実施の形態１に係る磁歪振動子検出装
置の送受信タイミング及び期間の自動調整を行うための
回路のブロック図（ｂ）実施の形態１に係る磁歪振動子検出装置の送受
信タイミング及び期間の自動調整を行うための回路の動
作を示すタイミング図

【図８】実施の形態１に係る磁歪振動子検出装置に用い
るサンプルホールド回路の構成を示す図

【図９】本発明の実施の形態２に係る磁歪振動子検出装
置の構成を示すブロック図

【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３に係る磁歪振
動子検出装置の配置例を示す概要図（ｂ）実施の形態３に係る磁歪振動子検出装置の要部
構成を示すブロック図

【符号の説明】

１００磁気テープ１０１フェライト等の磁歪材２０１磁歪振動子３００封止材３０１枠体３０２磁歪材３０３磁気テープ４０１車両４０２アンテナ５０１ＭＰＵ５０２発振器５０５送信ゲート５０４送信アンプ５０６受信アンテナ５０７受信アンプ５０８フィルタ５０９受信ゲート５１０ピークホールド回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共振素子の共振周波数の信号を送信する
送信部と、前記共振素子の発振する共振周波数の信号を
検出する受信部と、前記送信部及び受信部の動作タイミ
ングを制御する制御部と、を有することを特徴とする信
号検出装置。
【請求項２】制御部は、送信部からの送信信号が停止
した後に、共振素子の発振する信号を検出するよう受信
部を制御することを特徴とする請求項１記載の信号検出
装置。
【請求項３】制御部は、送信信号の周波数、共振素子
の共振周波数、送信部の応答特性、受信部の応答特性、
の少なくとも一つに対応して受信部の受信タイミングを
制御することを特徴とする請求項２記載の信号検出装
置。
【請求項４】送信部は、共振素子の共振周波数信号を
出力する発振器と送信時に閉となる第１のゲートとこの
第１のゲートを介して供給される信号を送信するアンテ
ナとを有し、受信部は、共振素子が発振する信号を検出
するアンテナと受信時に閉となる第２のゲートとこの第
２のゲートを介して供給される信号を検出する検出手段
とを有し、制御部は、前記第１又は第２のゲートの開閉
を制御するゲート制御手段を有することを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれかに記載の信号検出装置。
【請求項５】検出手段は、ピークホールド回路である
ことを特徴とする請求項４記載の信号検出装置。
【請求項６】送信部のアンテナと受信部のアンテナと
を、同一のアンテナとしたことを特徴とする請求項４又
は請求項５記載の信号検出装置。
【請求項７】制御部は、送信信号の周波数、共振素子
の共振周波数、送信部の応答特性、受信部の応答特性、
の少なくとも一つに対応する受信タイミングデータを格
納したタイミングテーブルを参照して、受信部の受信開
始時期又は受信時間を調整することを特徴とする請求項
３乃至請求項６のいずれかに記載の信号検出装置。
【請求項８】移動体に搭載され、前記移動体の移動速
度に応じて、受信部の受信タイミングを異ならしめるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
の信号検出装置。
【請求項９】共振素子が磁歪振動子であることを特徴
とする請求項１乃至請求項８記載の信号検出装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の信号検出装置を搭載した移動体。
【請求項１１】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の信号検出装置からの送信信号に共振する共振素子
を、走行路に埋設可能に密封して収容したことを特徴と
する共振素子容器。
【請求項１２】請求項１０記載の移動体の走行路に、
請求項１１記載の共振素子容器を埋設し、前記移動体に
搭載された信号検出装置は前記共振素子から前記移動体
の走行に関する情報を取得することを特徴とする交通シ
ステム。
【請求項１３】複数の共振素子を所定間隔で連続的に
走行路に埋設することを特徴とする請求項１２記載の交
通システム。
【請求項１４】異なる共振周波数の共振素子を走行路
に埋設することにより、移動体に対し走行路状況の変化
を知らしめることを特徴とする請求項１３記載の交通シ
ステム。
【請求項１５】複数の異なる共振周波数を有する共振
素子を同一地点に埋設して、移動体に与える情報量を多
くしたこと特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいず
れかに記載の交通システム。
【請求項１６】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の信号検出装置を移動体に搭載し、走行路に埋設され
た共振素子に対して共振周波数の信号を送信し、前記共
振素子の発振する共振周波数の信号を受信することによ
り、前記共振素子から前記移動体の走行に関する情報を
取得して走行することを特徴とする移動体の走行制御方
法。
【請求項１７】送信と受信とを連続的に繰り返すこと
により、走行路に離間して埋設された共振素子から断続
的に情報を取得することを特徴とする請求項１６記載の
走行制御方法。
【請求項１８】移動体の移動速度を検出し、この移動
速度に応じて信号検出装置の送受信間隔を変化させるこ
とを特徴とする請求項１６記載の走行制御方法。
【請求項１９】路肩、車線、又は中央線から略一定の
位置に請求項１１記載の共振素子容器を移動体走行方向
に所定間隔で複数埋設した移動体案内走行路。