JPH0447399A - 多車線対応型車両感知器 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、マイクロ波の電波を用いて多車線を走行す
る各車両に特定の情報を送るとともに、各車線毎に車両
の有無を感知し、断面交通流を計測する、多車線対応型
車両感知器に関する。

（ロ）従来の技術 従来、複数車線の交通流を計測するのに、超音波式車両
感知器を車線毎に設置するものと、すでに本願出願人が
出願済の多車線対応型車両感知器を使用するものがある
。この多車線対応型車両感知器は、多車線を有する道路
上ｔこ多車線の全ての車線をカバーする指向特性を持つ
送信アンテナと、１車線分のみをカバーする指向特性を
もち、かつその指向特性が１車線毎に時分割で切り換え
られるフェイズドアレー方式の受信アンテナを備え、さ
らにこれら送受信アンテナの送受信信号を処理する信号
処理手段として、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
信処理部と、この送信処理部からの変調信号で搬送信号
を変調して送信信号として送信アンテナに出力する変調
部と、前記受信アンテナに対して指向方向を１車線毎に
時分割で切り換える位相制御信号を出力する制御信号処
理部と、前記受信アンテナで受信された各車線毎の受信
信号に基づいて各車線の車両の有無の感知データを出力
する車両有無信号処理部を備えたもので、１個の受信ア
ンテナの指向特性を各車線に対応して時分割で切り替え
て、全車線でカバーするものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 第１０図（ａ）に示すように、隣接する車線Ｌ１、Ｌ２
を２台の車両が並行して走行して来た場合、上記した従
来の超音波式車両感知器を車線毎に設置する方式、多車
線対応型車両感知器を使用する方式のいずれの場合でも
、それぞれ車線毎に各車両を１台として感知可能である
。しかしながら、第１０図ら）ムこ示すように、車線Ｌ
ｌ、Ｌ２にまたがって１台の車が走行して来た場合、あ
るいは第１０図（Ｃ）に示すように、感知領域に入った
１台の車両が車線変更した場合に、車線Ｌ＋、ＬｚＯ感
知機能が働き、１台通過を２台通過したと感知してしま
うことになり、正確な断面交通流計測ができないという
問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたもであって
、車線毎のドツプラ信号、受波信号レベルを信号処理す
ることにより、車線をまたがって走行して来た場合や感
知領域で車線変更した場合でも、正確に車両感知ができ
、精度の良い断面交通流計測の可能な多車線対応型車両
感知器を捉供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の多
車線対応型車両感知器は、多車線を有する道路上に設け
られてマイクロ波の信号を送受信する送信アンテナおよ
び第１１第２の受信アンテナを備えるとともに、前記ア
ンテナの送受信信号を処理する信号処理手段を有し、前
記送信アンテナは、多車線の全ての車線をカバーする指
向特性を持つ指向ビームを送信するものであり、前記第
１、第２の受信アンテナは、各車線を個別にカバーする
複数の指向特性をもつ、アレー方式のものであり、前記
信号処理手段は、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
信処理部と、この送信処理部からの変調信号で搬送信号
を変調して送信信号として送信アンテナに出力する変調
部と、前記第１受信アンテナで受信された信号に基づき
得られるドツプラ信号により車線毎の車速を算出する車
両速度演算部と、前記第２受信アンテナで受信された各
車線毎の受信信号に基づいて各車線の車両の有無を感知
する車両有無感知部と、前記車両有無感知部よりの車線
毎の感知データに基づき、隣接する車線間の感知時間差
を算出する感知時間差算出部と、前記隣接する２車線の
速度差、車長、受波レベルのピーク和等のパラメータを
算出するパラメータ算出部と、前記感知時間差が所定値
以内のとき、前記パラメータを入力としてファジィ推論
を実行し、前記隣接する２車線を走行する車両台数を推
論するファジィ推論部とを特徴的に備えている。

この多車線対応型車両感知器では、送信アンテすから伝
送されたマイクロ波が走行中の車両あるいは路面で反射
して第１、第２の受信アンテナで受信される。第１、第
２の受信アンテナは、いずれも車線に対応した指向特性
を有するので、第１の受信アンテナからの受信信号に基
づき、車両速度演算部で各車線毎の車両速度が算出され
る。また第２受信アンテナよりの受信信号で車両有無感
知部が車両感知がなされる。ここで、隣接する車線毎で
車両感知開始時間が所定値以上であれば、そのまま車両
感知及び車両速度等のデータを出力する。しかし、車両
感知開始時間差が所定値より小さいと、車両感知信号及
び車両速度より求めた速度差、車長、受波レベルのピー
ク値の和を入力としてファジィ推論部で推論を実行し、
隣接する２車線を通過する車両が１台であるか２台であ
るか推論判別して、その推論値に応じた車両台数等を出
力する。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す多車線対応型車両
感知器の構成を示すブロック図である。

同図において、多車線対応型車両感知器１は、マイクロ
波の電波を送信する送信アンテナ２と、車両速度感知用
の第１受信アンテナ３と、車両有無感知用の第２の受信
アンテナ４と、送信アンテナ２、第１、第２受信アンテ
ナの送受信信号を処理する信号処理部５とから構成され
ている。

アンテナ２．３．４は、本例では第２図に示すように、
３車線り、　　　Ｌ、、Ｌ３を有する道路りの路側に立
設された柱Ｐに取り付けられている。

このように各アンテナ２．３．４を路側に設置するのは
、設置作業性および美観上の点から有利であるが、中央
の車線Ｌ２の直上に設置することも可能である。上記の
送信アンテナ２は、各車線Ｌ＋　、Ｌｘ　、Ｌ３の全て
をカバーする指向角度範囲の指向ビームＤを送信するよ
うに構成されている。また、第１、第２受信アンテナ３
．４は、共に１車線分のみをカバーする指向特性をもち
、かつ、この指向方向が図中、符号Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’
、ｃ、ｃ’で示すように１車線毎に時分割で切り換えら
れるフェイズドアレー方式のものである。すなわち、こ
の第１、第２受信アンテナ３．４は、平面アンテナ型の
もので、第３図に示すように、マイクロストリップライ
ン等で構成される多数のアンテナエレメント６．６、・
・・を備え各アンテナエレメント６．６、・・・には受
信信号に対してそれぞれ所定の位相を遅らせる位相器７
．７、・・・が接続されてなるものである。

信号処理部５は、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１１、一定の発振周波数をもつ高周波の搬送信
号を出力する発振器１２、送信処理部１１からの変調信
号で発振器１２からの搬送信号を変調して送信信号とし
て送信アンテナ２に出力する変調部１３、発振器１２か
らの搬送信号を変調部１３と後述する混合回路１５に分
配する分配器１４、第１受信アンテナ３で受信された信
号を分配器１４からの搬送信号と混合する混合回路１５
、混合回路１５の信号出力から高周波成分を除いてドツ
プラ信号として取り出すローパスフィルタ１６、このド
ツプラ信号に基づいて車両速度を算出する車両速度演算
部１７、第２受信アンテナ４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１８、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１９、第１、第２受信
アンテナ３．４に対して指向ビームの方向を１車線毎に
時分割で切り換える位相制御信号を出力する制御信号処
理部２０、ファジィ推論部２Ｌ及び車両感知、速度出力
部２２を備えている。

車両有無感知部１９は、隣接する車線間の感知時間差を
算出する機能、この感知時間差が判別値Ｔより小さいか
否かを判別する機能、さらに車線間の受波レベルのピー
ク値の和、車長を求める機能を有している。ここで、判
別値Ｔは、車両速度演算部１７で算出される車両速度に
応じ、設定変更するようにしてもよい。つまり、車両速
度が速いと小さくし、遅いと大きくする。また、車長は
差がある場合、長い方を選択する。車両速度演算部１７
は、隣接する車線の車両の速度差も併せ算出する機能を
有している。

ファジィ推論部２１は、第４図に示すように、ファジィ
推論装置４１、速度差Ｘｌ、車長Ｘ、、及び受波レベル
のピーク値の和Ｘ３をファジィ推論装置４１に入力する
ためのサンプリングホールド回路４２．４３．４４、速
度差Ｘ１％車長Ｘ２、受波レベルのピーク値の和Ｘ３を
入力として推論し、車両の１台の可能性を出力するため
のファジィルールを記憶するファジィルールメモリ４５
、ファジィ推論装置４１からの推論結果を出力するアン
プ４６から構成されている。ファジィ推論装置４１とし
ては、専用のファジィコントローラあるいはＣＰＵ等が
使用される。もっともここで使用するファジィ推論部２
１の構成自体はすでによく知られたものである。

ファジィルールメモリ４５には、次に示すファジィルー
ルが記憶されている。

■ｉｆ（もし）　　ｘ＋＝ＺＲ，Ｘｚ＝ＰＳ、Ｘｘ＝Ｚ
Ｒ■ｉｆ ■ｉｆ ■ｉｆ ■ｉｆ ■ｉｆ ■ｉｆ ■ｉｆ ■ｉｆ ［相］ｉｆ ■１ｆ ｔｈｅｎ　（であるなら）　ｙ ＸＩ　＝ＺＲ，Ｘｚ　＝ＰＳ、 ｔｈｅｎ　　　ｙ＋＝ＰＬ ｘ、＝ＺＲ１χ、＝ＰＬ、 ｔｈｅｎ　　　ｙ、＝ｐＬ。

ｘ＋　＝ＺＲ，Ｘｚ　＝ＰＭ、 ｔｈｅｎ　　　ｙ、＝ＰＬ ｘ、＝ＰＳ、χ２＝ＰＳ。

ｔｈｅｎ　　　）’、＝ＰＭ ｘ＋　＝ＰＳ、ｘｚ　＝ＰＳ。

ｔｈｅｎ　　　ｙ　＋　＝　Ｐ　Ｍ ｘ１＝ＰＳ、Ｘ２　＝ＰＬ。

ｔｈｅｎ　　　ｙ、　＝ＰＭ ＸＩ　＝ＰＳ、Ｘ２　＝ＰＭ。

ｔｈｅｎ　　　ｙｌ＝ＰＭ ｘｌ＝・・・　　Ｘｚ　＝＝ｐｓ。

ｔｈｅｎ　　　ｙ、＝ＰＳ ＸＩ　−−Ｘ２　＝ＰＬ。

ｔｈｅｎ　　　）ｚ＝ＰＳ ｘ、＝−Ｘｚ　＝ｐｓ。

ＰＬ ｘ、　　−ＰＳ ＰＳ ＝ＰＬ ＝ＺＲ ＰＳ ＝ＰＬ ＰＬ ＝ＰＭ ＝ＰＬ ＝ＰＬ ｔｈｅｎ　　　　ｙ＋＝ＺＲ ＠ｉｆ　　ＸＩ　　＝−＝　　　　ｘ、＝ＰＭ、ｘ、＝
ＰＬｔｈｅｎ　　　　ｙ＋＝ＺＲ ■ｉｆ　　ｘ、＝ＰＬ、、Ｘｚ　　＝・・・　　　ｘ３
＝・・・ｔｈｅｎ　　　　ｙ、＝ＺＲ このファジィルールで使用される速度差χ１、車長Ｘｚ
、受波レベルのピーク値の２車線分の和χ、の入力およ
び車両１台の可能性ｙＩの出力のメンバシップ関数例を
それぞれ第５図、第６図、第７図及び第８図に示してい
る。ここで−船釣にＺＲはゼロ、ＰＳは少し小さい、Ｐ
Ｍは少し大きい、ＰＬは大きいを意味している。

次に、以上のように構成される上記実施例多車線対応型
車両感知器１の動作について説明する。

この多車線対応型車両感知器１において、発振器１２か
らの高周波の搬送信号は、分配器１４で変調部１３と混
合回路１５とに分配される。これに並行して、送信処理
部１１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１３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２に出力する。これ
により、送信アンテナ２からは、各車線Ｌ＋、ＬｚＬ、
の全てをカバーする指向特性をもつマイクロ波の指向ビ
ームＤが送信され、各車線り３、Ｌｚ、Ｌ、を走行する
車両Ｍに対して上記の特定の情報が送られる。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上を通過する際には、特定情報を受信
することができる。

一方、第１、第２受信アンテナ３．４を構成する各位相
器７．７、・・・に対しては、制御信号処理部２０から
位相制御信号が与えられて位相整合用の所定の遅延時間
が設定されるので、その結果、両受信アンテナ３．４は
、互いに同期してその指向方向が図中、符号Ａ、Ａ’、
Ｂ、Ｂ’、Ｃ，Ｃ″、で示すように１車線ごとに時分割
で切り換えられる。これにより、各車線Ｌ＋　、Ｌｚ　
、Ｌ３を走行する車両Ｍあるいは路面から反射された電
波は、第１、第２受信アンテナ３．４によって各車線Ｌ
３、Ｌｚ　、Ｌ：ｌ　ごとに受信される。

第１受信アンテナ３で受信された受信信号は、混合回路
１５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、この信号出力の高周波成分がローパスフ
ィルタ１６によって除去され、各車線ごとの車両の速度
に比例したドツプラ周波数として出力される。そして、
車両速度演算部１７で各車線毎のドツプラ周波数に基づ
いて車両速度が算出されてそのデータが出力される。ま
た、第２受信アンテナ４で受信された受信信号は、レベ
ル検出部工８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。車両を無
感知部１９は、この受信レベル信号に基づいて車両の有
無の感知データを出力する。

また、車両感知部１９において、上記のように車線毎の
車両感知が行われるが、隣接する車線において、車両感
知開始時間がほぼ同一時間の場合、車両が１台か２台か
の判断をファジィ推論部２１で行い、結果に応じた出力
が車両感知、速度出力部２２から行われる。一方、隣接
車線において車両感知開始時間が異なる場合には、ファ
ジィ推論部２１での推論を行わず、車両感知、速度出力
部２２から車両台数、速度等のデータが出力される。

次に、上記車両が１台か２台かの判別処理動作を第９図
に示すフロー図により説明する。先ず、車両有無感知部
１９と、車両速度演算部１７で、車線毎の車両感知処理
及び速度計測処理を行う（ステップ５ＴＩ）。そして、
それぞれ隣接する２車線間の感知開始時間差が所定の判
別値（Ｔ）より小さいか否か判別する（ステップ５Ｔ２
）。

感知時間差が判別値（Ｔ）より大きい場合は、それぞれ
別の車両が時間差を持って各車線を走行していると考え
られるので、この場合は、ファジィ推論を実行せず、車
両感知、速度出力を行う（ステップ５Ｔ５）。しかし、
例えば第１１図（ｂ）のように１台の車両が車線を跨い
で走行している場合は、両車線の車両感知開始時間にほ
とんど差がないと考えられ、このような場合にはステッ
プＳＴ２の判定がＹＥＳとなり、以後ファジィ推論を実
行する。すなわち、その隣接２車線の速度差、車長（長
い方を選択）及び受波レベルのピークの和を求め（ステ
ップ５Ｔ３）　、これらを入力して上述したファジィル
ールにしたがい推論を実行し、車両台数の判別を行う（
ステップ５Ｔ４）。そして、その結果に応じた車両台数
、速度出力を行う（ステップ５Ｔ５）。推論値（１台の
可能性）が０．５以上のときは、隣接する２車線で車両
感知があっても車両１台と判断し、逆に０．５に満たな
い場合は、車両２台と判断する。

なお、上記実施例では、第１、第２の受信アンテナとし
てフェイズドアレー方式のアンテナを用い、指向特性を
車線に対応させて時分割で切り替えるようにしているが
、時分割切り替えのものに限ることなく、これに代えて
エレメントアレーアンテナのエレメント信号を車線に対
応して分配し、かつ分配信号をを遅延させる位相器を設
け、位相器で遅延させる量を変えて、１個のアンテナで
各車線を個別にカバーし得る指向特性を有するアンテナ
を用いてもよい。

（へ）発明の効果 この発明によれば、１つの受信アンテナとして各車線対
応の複数の指向特性を有するエレメントアレーアンテナ
を採用した多車線対応型車両感知器を用い、得られる車
線毎のドツプラ信号、受波レベル信号から隣接車線毎の
感知開始時間差、受波レベルの大きさ速度差、車長を求
め、これらを入力としてファジィ推論を行うことにより
、１台の通過か２台の通過かを判断するようにしたので
、車両が２つの車線に跨がって走行した場合あるいは、
車両感知領域で車線変更したような場合でも、正常に１
台の車両通過を判断でき、正確な判断交通流計測ができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す多車線対応型車両
感知器のブロック図、第２図は、同多車線対応型車両感
知器の送信アンテナと受信アンテナとを道路上に設置し
た状態を示す斜視図、第３図は、受信アンテナのエレメ
ントの指向ビームの切替動作の説明図、第４図は、上記
実施例多車線対応型車両感知器のファジィ推論部の構成
を示すブロック図、第５図は、同ファジィ推論部に入力
される速度差のメンバシップ関数を示す図、第６図は、
同ファジィ推論部に入力される車長のメンバシップ関数
を示す図、第７図は、同ファジィ推論部に入力される受
波レベルのピーク値の和のメンノ（シップ関数を示す図
、第８図は、同ファジィ推論部の出力である車両１台の
可能性のメンバシップ関数を示す図、第９図は、同多車
線対応型車両感知器における車両台数判別処理を説明す
るためのフロー図、第１０図（ａ）、第１０図（ｂ）、
第１０図（Ｃ）は、多車線における車両走行状態を説明
する図である。 １：多車線対応型車両感知器、 ２：送信アンテナ、　　　３：第１受信アンテナ、４：
第２受信アンテナ、５：信号処理部、１１：送信処理部
、　　　１３：変調部、１７：車両速度演算部、 １９：車両有無感知部、２１：ファジィ推論部、２２：
車両感知速度出力部。 第 図 第 図 イ豆イ目刺′口弓’１８１「 ダイ１１イ１≧ｊｌ乃 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多車線を有する道路上に設けられてマイクロ波の
   信号を送受信する送信アンテナおよび第１、第２の受信
   アンテナを備えるとともに、前記アンテナの送受信信号
   を処理する信号処理手段を有し、前記送信アンテナは、
   多車線の全ての車線をカバーする指向特性を持つ指向ビ
   ームを送信するものであり、 前記第１、第２の受信アンテナは、各車線を個別にカバ
   ーする複数の指向特性をもつ、アレー方式のものであり
   、 前記信号処理手段は、 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と、 この送信処理部からの変調信号で搬送信号を変調して送
   信信号として送信アンテナに出力する変調部と、 前記第１受信アンテナで受信された信号に基づき得られ
   るドップラ信号により車線毎の車速を算出する車両速度
   演算部と、 前記第２受信アンテナで受信された各車線毎の受信信号
   に基づいて各車線の車両の有無を感知する車両有無感知
   部と、 前記車両有無感知部よりの車線毎の感知データに基づき
   、隣接する車線間の感知時間差を算出する感知時間差算
   出部と、 前記隣接する２車線の速度差、車長、受波レベルのピー
   ク和等のパラメータを算出するパラメータ算出部と、 前記感知時間差が所定値以内のとき、前記パラメータを
   入力としてファジィ推論を実行し、前記隣接する２車線
   を走行する車両台数を推論するファジィ推論部と、 を備えることを特徴とする多車線対応型車両感知器。