JPS59111005A - 車種判別装置 - Google Patents

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】 発明の背景 この発明昏よ、超音波を用いて通過する車両の車高に関
づるデータを収集し、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。

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４Ｊる任意の点の高さを
いう。

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ｔｌて送波し、路面または車両で反射して戻っ
て（る超音波を受波し、超音波が往復するのに要づる時
間をＪ１測することにより車両の有無の判定、車高の測
定、車高ｆ゛−夕にもとづく車種の判定を行なっていた
。超音波を間欠的に送波しているのは、送波超音波と反
射して戻ってくる超音波どの混同を避けるためであり、
したがつ又超音波送波器、反則して戻ってくる超音波の
受波を持って次の超音波が送波されなければならなかっ
た。このため超音波送波周期は比較的長い１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
いという問題があった。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づると、音速
を３４０１＋１／Ｓとづれば、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３Ｑｍｓである。車両速
度を１０ＱＫ＋ｎ／１１．車長を４〜５　ｍとりると、
この車両はおよそ１５０ｍ５で車両検知地点を通過する
。したがって、超音波送波周期を３Ｑｍｓとしたどして
も１００ｔｌ／ｈで走行りる車両に対しては最大５点の
ｉナンプリンタ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。

発明の要点 この発明の目的は、高精度の車種判別がｉｉｌ　１１畦
な車種判別装置を提供することにある。

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ずる手段、路面上方に配置
されこの超音波信号によっ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、車両および路面がらの反
１１・１波を受波づる超音波受波器、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、および車高を表わ
す信号のサンプリング・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。

この発明においでは、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［している。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っている。車両に関
りる正確な情報が連続的に得られるので車高に閏づる情
報は豊富であり、したがって正確な車種判定が可能とな
る。

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。

実施例の説明 第１図に、超音波送波器および受波器の配置が示されて
いる。路面（Ｌ　）　１方の所定高さ１−１に、超音波
送波器（１）および超音波受波器（２）が設（プられ、
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（１−）に向（）て送波され、受波器
（２）は路面（Ｌ）または車両（ＯＡ＞で反射しで戻っ
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ＴＣ連続的に変
化している。この実施例では、周波数の変化はｌｌｉ間
に関して鋸歯状波であるが、他の任意の波形を採用する
ことができる。周波数の変化周期−１−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４る時間、たとえば３０ｍ５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１１」
は広い方が望ましいが、現在では、２２〜３０ＫＨｚ程
度の帯域１１］にわたってほぼ一定の振幅（感度）で超
音波を発生りる（検知づる）超音波撮動子がある。

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（Ｃ
Ａ）からの反射波は時間ｔｖ　（＜　ｔ、ｄ）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とり−ると、次式が成立りる。

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覆ることにより、車両（ＯＡ）
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。

車高ｔ−１ｃは、車両（ＣＡ）の縦断面形状の上縁上の
点の高さであるから、Ｉ」ｃ　＝　Ｌｌ−ｔ＋　Ｊ：す
、第（１）式および第（２）式を用いて次式で表わされ
る。

Ｌｌｃ　＝ｂ−（ｔｖｘ　ＶＳ　）　／２＝　（ｔｄ−
ｔｖ）　ｘＶｓ　／２　　　・・・・・・（３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
の各ブロックの出力信号波形をそれぞれ示している。

クロック信号発生回路（１１）は一定理−ｍ　Ｔの方形
波信号（ａ　）を出力し、この信号（ａ　）は積分回路
（１２）で鋸歯状波信号（ｂ）に変換される。この信号
（ｂ）は電１１−制御発振回路（１３）に人力する。電
圧制御発振回路（１３）は、六ツノ電月二に比例した周
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（Ｃ）は電力増幅回路（１４
）に送られ、この増幅回路（１４）によって超音波送波
器（１）が駆動される。このようにして、一定周期°１
て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。

路面（Ｌ）または車両（ＣＡ）で反射し、受波器（２）
によっ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
分は低域通過フィルタ（２３）に送られその高周波成分
が除去される。フィルタ（２３）の出力（（１）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
通過フィルタ（２３）は、フ工イズ・ロックド・ループ
（Ｐ　Ｌ　Ｌ　）を構成し、このＰＬＬはここではＦＭ
Ｉ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Ｉｃ電圧信号（ｄ　）が得られる
。

積分回路（１２）の出ツノ信号（ｂ）は遅延回路（１５
）において、上述の時間［ｄだ【）遅延されるこの遅延
された信号（ｅ）と復調された信号（ｄ　＞とが差動増
幅回路（２５）に入力し、それぼろの差信号（０）が得
られる。この信号（（１）は、車高１＝１０を表わしく
いる。遅延時間ｔｄは、送、受波器（１）（２）と路面
（Ｌ　）との間の距離ト１を超音波が往′４！ｉりるの
に要づる時間であるから、車両が存在しない場合には両
信号（ｄ　）と＜ａ　＞とけ同形となり、差信号（ｇ）
は零を表わすことになる。ところが車両（ＣＡ）が存在
覆る場合に番よ、信号（（１）の波形は車両（ＣＡ）の
縦断面形状と相似形を承り。伯舅（（］　）が比較回路
（２６）において適当なスレシボールド・レベルｓｈで
弁別されることにより、車両の存在を表わづ検知信号＜
＋　＞が得られ、この車両検知信号（＋　）はマイクロ
プロセッサ（ＭＰＬＪ）（３０）に入力する。

音速ｖｓＬ、ｔｆｆｊ度によって変化し、時間１．ｄ−
ｔ）（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（１！ｉ）の遅延時間ｔ
ｄ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（（］　）のレベル変動を考慮して選定づれば、
必ずしも温度補償回路は必要ではない。

車高１−Ｉ　Ｃを表わす信号（ｏ）はＡＮＤゲー１へ（
２１）にも送られる。このゲート回路（２７）は車両検
知信号（１）によってそのゲートが開かれる。したがっ
て信号（ａ　）は車両が検知されｌこときにサンプル・
ホールド回路（２８）に入力する。、ナンブル・ホール
ド回路（２８）は、入力信号（（１）をサンプリング周
期［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。

サンプリングされた信号（ａ　）はアナログ／デジタル
（Ａ　／　Ｄ　）変換回路（２９）′ｃ７”ジタル信号
に変換されたのちＭＰＵ（３０）によって読込まれる。

Ｍ　Ｐ　Ｕ　（３（＋）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ＲＯＭ（３１）、および各
種データをストアするためのＲＡＭ（３２）を備えてい
る。

ＲＯＭ（３１）内のパターン・エリＡ７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）は乗用車の車高標準パターン、（Ｂ）はトラックの
車高標準パターン−（ある。この実施例ではこれらの標
準バタ＝ンは正規化されている。すなわち、車両はそれ
ぞれ異なる車長を有しており、とりわけ車長のばらつき
は異なる車種間において著しい。しかしながら、すべて
の車種についての車高標準パターンは、同数Ｍの車高デ
ータがら構成されている。

そしてれらの車高データは各車種ごとに等間隔にとられ
ている。乗用車についての！！高標準パターンを構成す
る各車高データがス１−アされているアドレスをＡ　＋
　、Ａ２　、・・・川・・・、Ａｉ、ｔ〜ラックについ
てのそれらをＢ　Ｉ　Ｎ　Ｂ２　、・・・・・・・・・
、Ｂｉとする。

第６図は、Ａ／Ｄ変換回路（２９）からＦでΔＭ（３２
）内に読込まれたサンプリング・データを示している。

サンプリング・データは、ＲＡＭ（３２）内のデータ・
エリ（７に、そのサンプリング類（読込み順）に順次ス
１へ７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８１．８２Ｎ・・・・・・、ａｎで表わされ
ている。、ＲＡＭ（３２）内にはよに１第７図に示すよ
うに、車梗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、車両は乗用車、１へラ
ック、バスの３中種に分類され、各車種ごとに一致力つ
ンタが設置ノられている。

第８図は、ＭＰＵ（３０）の動作を示している。

車両検知信号（ｉ　＞が入力すると（ステップ（４１）
　）　、サンプリング周期ｔを計時するためのＭｌ）ｔ
Ｊ（３０）に備えられたタイマ（図示略）が計時動作の
開始のためにリセットされ（ステップ（４２）　）　、
ＲＡＭ　（３２）内のデータ・二［リヤの先頭アドレス
ａ１がアドレス・カウンタ（図示略）にセットされる（
ステップ（４３）　）。

サンプリング周期【が経過すると（ステップ（４４））
、上記のタイマが再びリセッｉ〜される（ステップ（４
５）　）。この後タイマは再び８１時動作を開始する。

そして、Ａ／Ｄ変換回路（２９）から車高データが読込
まれ、データ・エリ１７内のアドレス・カウンタによっ
てアドレスされる記憶場所にス１ヘアされる（ステップ
（４（３）　）。

次にサンプリング・データをス１−アするためにアドレ
ス・カウンタの計数値に＋１され（ステップ（４７）　
）　、サンプル数を計数づるカウンタＣＮの計数値に＋
１される（ステップ（４８）　）。

上述のステップ（４４）〜（４８）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ＲＡＭ（３
２）内にス１〜アされ、かつサンプル数がカウンタＣＮ
によって計数されていく。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（ステップ（４９）　
）　、データ収集動作は終了し、車種判別動作に進む。

サンプリングされた車高データと車高標準パターンとの
比較を行なうために、サンプリング・データ数を標準パ
ターンのデータ数Ｍと一致さける必要がある。シンブリ
ング・データ数を表わすカウンタＣＮの最終的な計数値
ｎがデータ数Ｍによって除され、その商Ｋが求められる
（ステップ（５０）　）。この商にはサンプリング・デ
ータを［＜ΔＭ（３２）のデータ・エリＡ２から読出ず
ためのアドレスの割当てに用いられる。

２１、スデータ・エリＡ７のｌこめのアドレス・力「ン
ンタ（第１のカウンタ）に先頭アドレスＫがセットされ
（ステップ（５１））　、ＲＯＭのパターン・エリ（７
のためのアドレス・カウンタ（第２のカウンタ、このカ
ウンタは車種こ゛とにある）に先頭アドレス（たとえば
Ａ＋）がセットされる（ステップ（５２）　”）。これ
らのカウンタによっ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（ステップ（５３）　）。この比較は、リン
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。でして、サンプリング・デ
ータと車高データとの差が最も小さい中伸の一致カウン
タ（第７図）に＋１される（ステップ（５４））。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−にされ（ステップ（５５））、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
テップ（５６））。イしく、比較の終了したデータ数を
ＪＩ数づるためのカウンタＣＭに＋１される（ステップ
（５７）　）。上述のステップ（５３）〜（５７）の処
理は、各標準パターンのＭ個の車高データのリベてにつ
いて比較が終了するまで続りられ、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！′ｌ（
車高データをもつ車種の一致カウンタに＋１されていく
。ぞして、カウンタＣＭの値がＭに達づると（ステップ
（５８）　）　、一致ノＪウンタの６１数値が相！ｊに
比較され、計数値の最も大きい一致カウンタの中種が通
過した車両の車種であると判定される（ステップ（５９
）　）。

第８図においては、サンプリング周期ｔをＭＰＵ（３（
＋）においても計時しているが、各サンプリングごとに
Ａ／Ｄ変換回路（２９）からＭＰＵに対して割込信号を
入力させ、この割込があったときにＡ　／　Ｄ変換され
たサンプリング・データをＭ　ｌ）　Ｕ　（３０）が読
込むようにしてもＪ：い。

また上述の車種判定処理では、４ノンブリング・データ
に最も近い標準車高データの数によって車種が判定され
−Ｃ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て心ない。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。ぞして、許容範
囲内に入るサンプリング・データの数によって、または
その数が所定数よっつも多いかどうかによって車種を判
定することもてきる。　さらに上記実施例においては車
長に閏りるデータが全く考慮されていないが、通過りる
車両の車長も測定してこの車長データも車種判別のため
の基礎とすると、一層精度の高い車種判別が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、超音波送、受波器の配置を承り図、第２図は
送波および受波の周波数の変化を示すタイム・ヂレート
、第３図は、車種判別装置の電気的構成を示すブロック
図、第４図はこのブロック図の出力信号を示１タイム・
チ１７−ト、第５図は中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・パターンを承り図、
第７図は一致カウンタを示す図、第８図はＭ　１．）　
Ｌｌの処理を示すノＬ】−・チャート、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
、（１１）・・・クロック信号発生回路、（１２）・・
・積分回路、（１３）　　（２４）・・・電圧制御発振
回路、（１５）・・・遅延回路、（２２）・・・位相比
較回路、（２３）・・・低域通過フィルタ、（２５）・
・・差動増幅回路、（２６）・・・比較回路、（２８）
・・・サンプル・ホー／Ｌ、　ｌ−”　回路、（２９）
・Ａ／Ｄ変換回路、（３ｏ）・・・マイクロブロレッナ
（ＭＰＵ）、（３１）・・・［くＯＭ、　　（３２）・
・・［ぐＡＭ０ 以上 外４名 第５図 第９図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、 路面上に配置され、この超音波信号によって連続的に駆
   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
   分を表わづ信号を取出す手段、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ず信号を生成する手段、およ
   び車高を表わす信号のサンプリング・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。