JPH0154759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、自動車などの移動体の車種と、各車
種毎の通過台数などの交通量を計測する装置に関
する。 先行技術は、超音波を発射して移動体の有無を
検出する。この先行技術では、移動体の有無は検
出することができるけれども、それ単体では速度
を検出することはできない。また渋滞時のように
走行車両の密度が高くなつたときには、一台毎の
検出が困難となり、誤差が大きく、したがつて車
両検知の分解能が悪い。 他の先行技術は、移動体にマイクロ波等を発射
して行なうドプラ効果を用いるいわゆるドプラレ
ーダである。この先行技術では、移動体の速度の
検出を行なうことができるけれども、その測定値
は受信信号のレベルで識別を行なうので、移動体
の反射断面積や、マイクロ波ビームの方向によつ
て誤検出を生じるおそれがある。また感度の調整
を正確に行なうことが困難である。しかも前述の
超音波を用いる先行技術と同様に、車両検知の分
解能が悪い。 本発明の目的は、移動体の交通量を正確に測定
することができる交通量の測定装置を提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、車両検知の分解能が向上
された交通量の計測装置を提供することである。 本発明は、支持体５と、 支持体５によつて支持される検出手段６と、 検出手段６からの出力を演算処理する手段８，
３１とを含み、 支持体５は、移動体４が走行する道路の移動体
４よりも上方に検出手段６を支持し、 検出手段６は、 道路の検知領域９内の移動体４の像を分光手段
１１から第１集光レンズ１２を介して第１空間フ
イルタ１３に結像し、 分光手段１１から分光された光を、第２集光レ
ンズ１５を介して第２空間フイルタ１６に結像
し、 検知領域９から第１および第２空間フイルタ１
３，１６までの光路長は、相互に異なつており、 第１および第２空間フイルタ１３，１６は、 移動体４の像の移動方向に沿つて隣接した複数の
光電変換素子１８ａ，１８ｂと、 光を検出しない複数の視野限定部分１９ａ，１
９ｂとが交互に配置され、 光電変換素子１８ａ，１８ｂの一つおきに選ば
れた出力を、それら両出力の差を導出する差動増
幅回路２０にそれぞれ与える、そのような構成を
有し、 前記演算処理手段８，３１は、第１および第２
空間フイルタ１３，１６の各増幅回路２０の出力
を演算処理することを特徴とする交通量の計測装
置である。 好ましい実施態様では、演算処理手段８，３１
は、 第１空間フイルタ１３の出力周波数を1とし、 第２空間フイルタ１６の出力周波数を2とし、 前記光路長の差をｌとするとき 第１集光レンズ１２と移動体４との間の距離ｄ
２１を、 d21＝2／1−2・ｌ として演算して移動体４の高さＨを求めることを
特徴とする。 また好ましい実施態様では、演算処理手段８，
３１は、 第１空間フイルタ１３の出力周波数を1とし、 第２空間フイルタ１６の出力周波数を2とし、 前記光路長の差をｌとし、 K1を定数とするとき、 移動体４の速度Ｖを、 Ｖ＝1・2／1−2・K1・ｌ として演算して求めることを特徴とする。 さらにまた好ましい実施態様では、演算処理手
段８，３１は、 第１空間フイルタ１３の出力周波数を1とし、 第２空間フイルタ１６の出力周波数を2とし、 前記光路長の差をｌとするとき、 第１集光レンズ１２と移動体４との間の距離ｄ
２１を、 d21＝2／1−2・ｌ として演算して移動体４の高さＨを求め、 この移動体４の高さＨに基づいて、その高さＨ
に対応して予め定めた移動体４の長さＬを推定し
て求めることを特徴とする。 本発明の一実施例は、第１図に示される。走行
車線１，２を有する道路３には、自動車などの移
動体４が走行する。道路３の上方には、支持体５
によつて各走行車線１，２毎に、本発明に従う検
出手段６，７がそれぞれ設けられる。検出手段
６，７からの出力は、演算装置８によつて演算さ
れる。このようにして各走行車線１，２毎の交通
量が計測される。検出手段６，７による検知領域
９，１０は、走行車線１，２の幅に合わせて最適
に設定される。この検知領域９，１０が狭すぎる
と、移動体４の計数誤差が生じる。これとは逆
に、検知領域９，１０が広すぎると、走行車線
１，２の両方に対応した検出手段６，７によつ
て、移動体４が重複して検出されることになる。 第２図は、検出手段６または７の具体的な構成
を示す系統図である。支持体４の像は、ハーフミ
ラー１１から集光レンズ１２を介して空間フイル
タ１３に結像される。またハーフミラー１１によ
つて反射された光は、もう１つのミラー１４から
集光レンズ１５を経て、空間フイルタ１６に結像
される。集光レンズ１２，１５は、同一の構成を
有する。空間フイルタ１３，１６は同一の構成を
有する。 第３図は、空間フイルタ１３の平面図である。
この空間フイルタ１３は、移動体４の移動方向１
７に沿つて隣接した光電変換素子１８ａ，１８ｂ
と、光を検出しない視野限定部分１９ａ，１９ｂ
とが交互に配置されて１組が構成され、このよう
な組が複数配置される。これらの光電変換素子１
８ａ，１８ｂおよび視野限定部分１９ａ，１９ｂ
の走行方向１７に沿う長さは、第３図示のとおり
であり、各組は全長２ａである。差動増幅回路２
０の各入力には、光電変換素子１８ａ，１８ｂの
一つおきに選ばれた出力が与えられる。差動増幅
回路２０には、一方の入力に与えられた信号レベ
ルから他方の入力に与えられた信号レベルを差し
引いたレベルを有する信号を導出する。このよう
な空間フイルタ１３は、第４図に示される透過率
分布を有する２値有極性柵状レテイクルとして当
業者によく知られている。このような空間フイル
タ１３では、進行方向１７に対して、１次元狭帯
域通過特性を有し、移動体４の不規則な放射輝き
分布の中から特定の空間周波数成分を抽出するこ
とができる。この空間周波数成分が光電変換素子
１８ａ，１８ｂによつて電気信号の周波数に変換
され、差動増幅回路２０の出力には、移動体４の
走行速度に比例した信号が得られる。光電変換素
子１８ａ，１８ｂとしては、たとえばシリコンな
どによつて実現されたホトダイオードが好適す
る。 第３図に示される長方形のレテイクルパターン
に代えて、第５図に示されるように２重平行四辺
形のレテイクルパターンであつてもよく、また第
６図に示されるように平行四辺形のレテイクルパ
ターンであつてもよい。このような第５図および
第６図に示されるレテイクルパターンによれば、
低域サイドローブ成分を低減することができると
いう利点がある。もう１つの空間フイルタ１６も
また同様な構成を有する。 空間フイルタ１３，１６からの出力の電気信号
の周波数を1＋2とし、第２図に示されるように
集光レンズ１２，１５と空間フイルタの結像面ま
での距離をｄ１１，ｄ１２とし、一方の集光レン
ズ１２と移動体４との間の距離をｄ２１とし、も
う一つの集光レンズ１５と移動体４までの光路長
をｄ２２とし、移動体４の速度をＶとし、空間フ
イルタ１３，１６の対を成すレテイクルの幅を２
ａ（第３図参照）とすると、第１式および第２式
が成立する。 1＝１／2a・d1／d21・Ｖ ……(1) 2＝１／2a・d1／d22・Ｖ ……(2) この実施例では、 d11＝d12≡d1 ……(3) とし、 d22−d21＝ｌ ……(4) とする。なお本発明の他の考え方によれば、d11
≠d12であつてもよい。 したがつて、 d21＝2／1−2・ｌ ……(5) Ｖ＝1・2／1−2・ｌ／ｋ ……(6) ただし、ｋ＝d1／2a ……(7) 第５式および第６式によれば、移動体４までの
距離ｄ２１と移動体４の速度Ｖとが求められるこ
とが判る。さらに、移動体４の高さすなわち車高
Ｈは、第１図、第２図および第５式より求められ
る。 Ｈ＝ｈ−2／1−2ｌ ……(8) ここで、ｈは走行車線１，２の表面から集光レン
ズ１２までの距離である。 第７図は検出手段１３，１６に関連する電気回
路のブロツク図である。検出手段１３に含まれて
いる差動増幅器２０からの出力は、増幅回路２２
によつて増幅され、バンドパスフイルタ２３によ
つて雑音が取り除かれ、ライン２４から矩形波に
整形するパルス整形回路２５と、レベル弁別を行
なう回路２６とに与えられる。同様にして検出手
段１６からの出力は、増幅回路２７によつて増幅
され、バンドパスフイルタ２８によつて雑音が除
去され、ライン２９から矩形波に整形するための
パルス整形回路３０に与えられる。パルス整形回
路２５，３０およびレベル弁別回路２６からの出
力は、マイクロプロセツサを含む処理回路３１に
与えられ、交通量の情報が演算処理される。 第８図は、レベル弁別回路２６の具体的な構成
を示すブロツク図である。ライン２４を介するバ
ンドパスフイルタ２３からの信号は、例えば、第
９図１の波形を有する。この信号は、検波回路３
２によつて正または負のいずれか一方の一極性だ
け、たとえばこの実施例では正極性だけの包絡線
検波が行なわれる。この包絡線検波出力は、比較
回路３３の一方の入力に与えられる。比較回路３
３の他方の入力には、弁別レベルを設定する設定
回路３４からの出力が与えられる。比較回路３３
は、検波回路３２からの出力が設定回路３４によ
つて設定された弁別レベルを超える期間だけハイ
レベルの信号を第９図２に示されるように導出す
る。 第１０図を参照して、第７図の動作をさらに詳
しく説明する。空間フイルタ１３から増幅回路２
２を経て、バンドパスフイルタ２３によつて雑音
が除去されてライン２４に導出される信号は、周
波数1を有し、例えば第１０図１に示される波形
を有する。パルス整形回路２５は、このライン２
４の信号を矩形波に整形して、第１０図２に示さ
れる矩形波を導出する。この矩形波の周期Ｗ１
は、空間フイルタの長さ２ａを移動体４の像が通
過する時間に対応している。同様にして、もう１
つのバンドパスフイルタ２８からライン２９に導
出される信号は、周波数2を有し、第１０図(3)の
波形を有する。パルス整形回路３０は、このライ
ン２９の信号を矩形波に整形して、第１０図４に
示される波形を有する信号を導出する。この周期
Ｗ２は、検出手段１６に含まれている空間フイル
タの長さ２ａを移動体４の像が通過するに要する
時間に対応している。処理回路３１において用い
られる基準クロツク信号は、第１０図５に示され
ているように、高い周波数を有する。ライン２４
を介する信号が入力される検波回路３２からの出
力は、第１０図６に示されているとおりであり、
この検波出力は、設定回路３４において設定され
た基準レベルｌ１によつてレベル弁別される。こ
れによつて比較回路３３からは、第１０図７で示
される信号が導出される。これによつて比較回路
３３からの出力は、検波回路３２から導出される
検波信号から、時間Td１およびTd２だけ遅延さ
れることになる。 処理回路３１では、パルス整形回路２５，３０
からの出力の周波数1，2を計測し、またレベル
弁別回路２６からのレベル弁別された信号を受信
し、移動体４の車速Ｖを第６式に基づいて求め、
また第８式に基づいて高さすなわち自動車の車高
Ｈを求める。この車高Ｈに対応して移動体４の車
長Ｌを例えば、第１表に基づいて推定する。

【表】 さらに、車速Ｖおよび車長推定値Ｌに基づいて移
動体４の通過台数の計数を行なう。 周波数1，2の計測精度は、本件交通量の計測
装置の精度を決定するので、重要である。検出さ
れる周波数1，2は検出手段１３，１６のレテイ
クルパターンの形状、ハーフミラー１１、ミラー
１４および集光レンズ１２，１５を含む光学系の
寸法、および移動体４の車速に依存して定まる。
検出手段１３，１６からの出力は、移動体４が走
行車線１，２の検知領域９，１０を通過するとき
だけ発生する一過性の信号であるので、波数が限
定される。そこで、検出手段１３，１６からの信
号したがつてパルス整形回路２５，３０からの出
力の周期を複数ｎの周期にわたつて測定し、その
平均値を求め、その周期の平均値の逆数を演算し
て周波数を高精度で求める方法が適する。ｎはた
とえば10程度が適当であろうと発明者は定めた。
図示の実施例では、1＞2となる。 レベル弁別回路２６からの出力は、検知領域９
を移動体４が移動中に発生する論理「１」または
論理「０」のパルス信号である。他の実施例とし
て、バンドパスフイルタ２３からの出力をアナロ
グ／デジタル変換して処理回路３１に与え、プロ
グラムの実行によつてレベル弁別するようにして
もよい。 処理回路３１における処理タイミングに関して
は、周波数1，2を交互に計測している。処理時
間を短縮するために並列処理をするようにしても
よい。なお周波数1，2は、前述のように複数ｎ
の周期の平均値を1，2とすると第９式および
第10式で示される。 1＝１／T1 ……(9) 2＝１／T2 ……(10) 第１１図１に示されるバンドパスフイルタ２３
からの出力波形と、レベル弁別回路２６によつて
レベル弁別して得られた第１１図２に示される波
形は、処理回路３１に入力される。移動体４が検
知領域９または１０を通過する時間のうち最初の
時間Ta中に周波数1，2を計測し、車速Ｖと車
高Ｈとを求める。周波数1，2の計測タイミング
には次の２通りの方式がある。この２つの方式の
相違は、車高Ｈをどのタイミングでとらえるかに
あり、主に移動体４が乗用車である場合に問題と
なる。 第１２図は、時間Taにおけるバンドパスフイ
ルタ２３からの出力波形を拡大して示す。 第１３図に示されるように、乗用車では、ボン
ネツト部３５、ルーフ部３６およびリア部３７に
おいて車高Ha，Hb，Hcが異なり、車長Ｌに関
しては、ボンネツト部３５、ルーフ部３６および
リア部３７において長さLa，Lb，Lcをそれぞれ
有する。 １つの計測タイミングの方式は、移動体４の先
端から長さLaまでの受信信号に基づいて周波数
1，2を計測し、ボンネツト部３５の平均高さ
Haを求める。この場合、受信信号の周波数ｎは
長さLaの通過時間内に納まるように決める。 他の計測タイミングの方式は、ルーフ部３６に
対応したバンドパスフイルタ２３，，２８からの
出力に基づいてルーフ部３６の平均高さHbを求
める。この場合、ボンネツト部３５に対応した最
初の期間Ta１（第１２図参照）で車速Ｖを求め、
ボンネツト部３６の通過時間ｒを推定してその時
間ｒを設定し、この時間ｒ経過後にルーフ部３６
に対応した時間Ta２の期間に周波数1，2の計
測演算を行なう。 このような周波数1，2の計測タイミング方式
のいずれによつても乗用車ならびにバスおよびト
ラツクの相互の識別は可能であり、またこれら２
つの方式を複合して用いることによつてさらに細
かい車種の識別も可能である。たとえば長さLa，
Lb，Lcを計測することによつて移動体４の断面
形状を認識するとができる。 時間Taにおいて演算して求めた車高Ｈを、予
め定めたしきい値と比較することによつて車長Ｌ
を前述の第１表に基づいて推定する。この車長Ｌ
と車速Ｖとから、信号継続時間Ｔを以下のように
して定める。 第１４図を参照して、移動体４の進行方向１７
の検知領域９，１０の長さをLDとすると、検知
領域９，１０を移動体４が通過する時間T0は第
11式から求められる。このとき移動体４の速度Ｖ
は一定とする。 T0＝Ｌ＋LD／Ｖ ……(11) 移動体４を位置３８において検知した後、車速
Ｖを演算して求めるまでの処理時間をαとする
と、信号継続時間Ｔは第12式で表わされる。ここ
で処理時間αは時間Taと必ずしも一致しない。 Ｔ＝T0−α ＝Ｌ＋LD／Ｖ−α ……(12) この信号継続時間Ｔを求めた後、予め定めた値
ｍ（ただしｍ＞１）に基づいて、時間Ｔ／ｍだけ
経過した時刻４０（第１１図参照）に、レベル弁
別回路２６からの出力が論理「０」であるか否か
を判別する。レベル別便回路２６からの出力が論
理「０」でないとき、すなわち論理「１」である
ときには検知領域９，１０を移動体４が通過して
いるものと判断する。レベル弁別回路２６からの
出力が論理「０」であるときには、車速Ｖおよび
車高Ｈの検出は誤りであると判断する。値ｍは、
車両計数誤差に影響を与える。たとえばこの値ｍ
を適切な値に選ぶことによつて、移動体４が乗用
車であるかまたは２論車であるか区別をすること
もできる。 時刻４０からさらに ΔT＝（１−１／ｍ）Ｔ＋β ……(13) だけ経過した時刻４１から最初の処理に戻る。こ
こでβは安全定数であり時間Ｔの計算に車長Ｌを
用いていることに起因する補正項である。 （１−１／ｍ）Ｔ だけでは、車長Ｌが実際よりも短いときに受信信
号が継続していることになり、不要な処理が行な
われてしまうおそれがある。また直接、処理に影
響を与えることはないけれども、レベル検出の立
下り遅れ時間Td２によつてレベル弁別回路２６
からの出力は論理「１」のままである。このよう
な要因を取除くために値βを導入する。βは後続
車両との車間距離分解能を決定する。またこのβ
は、車速Ｖの関数として第13式で与えるのが適当
である。 β＝Ls／Ｖ ……(14) ここで、Lsは距離の単位として与えられる。 第１５図を参照して、処理回路３１の動作を説
明する。ステツプｎ１の交通量の演算を行なうに
あたつてはステツプｎ２に移り、検出手段１３か
らの出力があるか否かを判断し、それがあるとき
にはステツプｎ３に移り、第９式および第10式に
基づいて周波数1，2を計測する。ステツプｎ４
では第６式と第８式に基づいて速度Ｖおよび車高
Ｈを演算する。ステツプｎ５，ｎ７，ｎ９では車
高Ｈを第１表に基づいてあらかじめ定めた値Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３と比較する。 ステツプｎ５〜ｎ９において、車高Ｈが予め定
めた値Ｈ１〜Ｈ３によつて比較された結果、ステ
ツプｎ６，ｎ８，ｎ１０，ｎ＝11のいずれかで車
長Ｌが推定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４として推定
される。 ステツプｎ１２では、このようにして推定され
た車長Ｌを用いて第12式によつて信号継続時間Ｔ
を設定する。ステツプｎ１３において、時間Ｔ／
ｍだけ遅延し、ステツプｎ１４ではレベル弁別回
路２６の出力Ｒが論理「０」であるか否かが判断
される。このようにしてステツプｎ１３，ｎ１４
では、移動体４が検出すべき車両であつたか否か
が判断される。レベル弁別回路２６からの出力が
論理「０」であるときには、ステツプｎ１８にお
いて誤検出とし、ステツプｎ２に戻る。レベル弁
別回路２６からの出力が論理「１」であるときに
は、ステツプｎ１５に移り、交通量の情報出力を
行なう。ステツプｎ１６では値βを第14式に基づ
いて演算する。ステツプｎ１７では第13式に基づ
いて時間ΔTを算出し、後続の車両の誤検出を防
ぎ、再びステツプｎ１２に戻る。 交通量の情報出力は、例えばシリアル16ビツト
のデジタル量で出力する場合、その内容は例えば
第２表のように表わされる。

【表】 以上のように本発明によれば、互いに光路長の
異なる２つの光学系とその光学系によつて結像さ
れる空間フイルタとを用い、その空間フイルタの
出力によつて移動体の高さを計測して交通量を計
測するようにしたので、移動体の交通量を正確に
測定することができるとともに、空間フイルタの
使用によつて車両検知の分解能が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の斜視図、第
２図は検出手段６の具体的な構成を示す系統図、
第３図は空間フイルタ１３の正面図、第４図は空
間フイルタの透過率分布を示す図、第５図および
第６図は本発明の他の実施例の空間フイルタのレ
イテイクルパターンを示す図、第７図は演算装置
８を含む電気回路のブロツク図、第８図はレベル
弁別回路２６の具体的な構成を示すブロツク図、
第９図は第８図に示されたレベル弁別回路２６の
動作を説明するための波形図、第１０図は第７図
の電気回路の動作を説明するための波形図、第１
１図は移動体４の台数を計数する本発明の考え方
を説明するための波形図、第１２図はバンドパス
フイルタ２３からの出力波形の拡大図、第１３図
は移動体４としての乗用車の側面図、第１４図は
移動体が連続して走行している状態を示す平面
図、第１５図は処理回路３１の動作を説明するた
めのフローチヤートである。 １，２…走行車線、３…道路、４…移動体、
６，７…検出手段、９，１０…検知領域、１１…
ハーフミラー、１２，１５…集光レンズ、１４…
ミラー、１３，１６…空間フイルタ、２２，２７
…増幅回路、２３，２８…バンドパスフイルタ、
２５，３０…パルス整形回路、２６…レベル弁別
回路、３１…処理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持体５と、 支持体５によつて支持される検出手段６と、 検出手段６からの出力を演算処理する手段８，
   ３１とを含み、 支持体５は、移動体４が走行する道路の移動体
   ４よりも上方に検出手段６を支持し、 検出手段６は、 道路の検知領域９内の移動体４の像を分光手段
   １１から第１集光レンズ１２を介して第１空間フ
   イルタ１３に結像し、 分光手段１１から分光された光を、第２集光レ
   ンズ１５を介して第２空間フイルタ１６に結像
   し、 検知領域９から第１および第２空間フイルタ１
   ３，１６までの光路長は、相互に異なつており、 第１および第２空間フイルタ１３，１６は、 移動体４の像の移動方向に沿つて隣接した複数
   の光電変換素子１８ａ，１８ｂと、 光を検出しない複数の視野限定部分１９ａ，１
   ９ｂとが交互に配置され、 光電変換素子１８ａ，１８ｂの一つおきに選ば
   れた出力を、それら両出力の差を導出する差動増
   幅回路２０にそれぞれ与える、そのような構成を
   有し、 前記演算処理手段８，３１は、第１および第２
   空間フイルタ１３，１６の各増幅回路２０の出力
   を演算処理することを特徴とする交通量の計測装
   置。 ２ 演算処理手段８，３１は、 第１空間フイルタ１３の出力周波数を1とし、 第２空間フイルタ１６の出力周波数を2とし、 前記光路長の差をｌとするとき、 第１集光レンズ１２と移動体４との間の距離ｄ
   ２１を、 d21＝2／1−2・ｌ として演算して移動体４の高さＨを求めることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交通量の
   計測装置。 ３ 演算処理手段８，３１は、 第１空間フイルタ１３の出力周波数を1とし、 第２空間フイルタ１６の出力周波数を2とし、 前記光路長の差をｌとし、 K1を定数とするとき、 移動体４の速度Ｖを、 Ｖ＝1・2／1−2・K1・ｌ として演算して求めることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の交通量の計測装置。 ４ 演算処理手段８，３１は、 第１空間フイルタ１３の出力周波数を1とし、 第２空間フイルタ１６の出力周波数を2とし、 前記光路長の差をｌとするとき、 第１集光レンズ１２と移動体４との間の距離ｄ
   ２１を、 d21＝2／1−2・ｌ として演算して移動体４の高さＨを求め、 この移動体４の高さＨに基づいて、その高さＨ
   に対応して予め定めた移動体４の長さＬを推定し
   て求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の交通量の計測装置。