JPH09211144A - 車両検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両から発生する磁界を磁気センサーで検出
して車両を磁気的に検知する車両検知方法であって、高
精度に検知を行なえ信頼性の高い車両検知方法を提供す
る。 【解決手段】 車両１０の通過幅内の地面１４もしくは
地中に、磁気センサー１２を配置する。磁気センサー１
２は、それぞれ車両の長手であるＸ軸方向、地面に垂直
なＺ軸方向、ないしは車両の幅方向であるＹ軸方向に磁
界検出感度を持つ２つないし３つの磁気検出素子を含
む。この磁気センサーによりＸ軸方向とＺ軸方向の２方
向、ないしは更にＹ軸方向を加えた３方向における外部
磁界の強度変化を計測し、車両の無い状態を基準とし
て、前記２方向ないし３方向における外部磁界の強度変
化の絶対値の和が所定のしきい値を越えるか否かにより
車両の検知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両を
検知する、すなわち車両の有無ないし通過を検知する車
両検知方法に関し、特に車両から発生する磁界を磁気セ
ンサーで検出して車両を磁気的に検知する車両検知方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の車両を検知するセンサ
ーは、駐車場の管理システムにおける駐車の有無の判別
や交通管理システムにおける車両の交通量を計測する等
の用途において使用されている。

【０００３】通常、自動車等の車両は鋼板等磁気を帯び
やすい金属材料を使用して磁気を帯びているため、磁気
センサーにより車両から発生する磁界を検出する事で、
車両の存在または通過を認識することが可能である。

【０００４】しかし、従来駐車場等でループコイル型磁
気センサーを使用して車両の検知を行なっていたが、セ
ンサーが大きいとともに、車両からの磁界を地面に垂直
な方向の一軸方向にしか検出しないので、精度が十分で
ない。

【０００５】すなわち、車両底部から発生する磁界を計
測する場合、車体部品個々の持つ局所的な磁化により、
磁界強度の分布にかなりの凹凸が生じ、磁界極性の反転
するゼロクロスポイント付近では車両検知の判定に必要
なしきい値を越えないデッドポイントが生じてしまう。

【０００６】従って、現状ではセンサーのサイズを大き
くしたり、地中に少し深く埋める等し、局所的な着磁部
品の影響を少なくし、感度を落としつつ使用している
が、そうしても検知の精度及び信頼性に問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、車両から発生する磁界を磁気センサーで検出して車
両を磁気的に検知する車両検知方法であって、高精度に
検知を行なえ信頼性の高い車両検知方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、車両から発生する磁界を磁気セン
サーにより検出して車両を磁気的に検知する車両検知方
法において、車両の通過幅内の地面もしくは地中に、車
両の長手方向に磁界検出感度を持つ磁気検出素子と、地
面に垂直な方向に磁界検出感度を持つ磁気検出素子と
（あるいは更に車両の幅方向に磁界検出感度を持つ磁気
検出素子と）を含む磁気センサーを配置し、該磁気セン
サーにより前記車両の長手方向と地面に垂直な方向と
（あるいは更に車両の幅方向）の２方向（ないし３方
向）における外部磁界の強度変化を計測し、車両の無い
状態を基準として、前記２方向（ないし３方向）におけ
る外部磁界の強度変化の絶対値の和が所定のしきい値を
越えるか否かにより車両の検知を行う方法を採用した。

【０００９】また、地面もしくは地中に磁気センサーを
配置できない場合の車両検知方法として、車両の通過幅
の外側で、車両の長手方向に磁界検出感度を持つ磁気検
出素子と、車両の幅方向に磁界検出感度を持つ磁気検出
素子とを含む磁気センサーを配置し、該磁気センサーに
より前記車両の長手方向と幅方向との２方向における外
部磁界の強度変化を計測し、車両の無い状態を基準とし
て、前記２方向における外部磁界の強度変化の絶対値の
和が所定のしきい値を越えるか否かにより車両の検知を
行う方法も採用した。

【００１０】このような方法によれば、上記２方向ない
し３方向における外部磁界の強度変化の絶対値の和を取
ることにより、車両の車体部品の局所的な磁化のばらつ
きによる各方向の外部磁界の検出出力のゼロクロスポイ
ントを補完し、従来の１軸方向のみの外部磁界検出での
ゼロクロスポイント付近のデッドポイントによる誤検知
を回避でき、高精度に車両検知を行なえ信頼性の高い車
両検知が可能になる。

【００１１】なお、上記磁気センサーの磁気検出素子と
しては、ほぼ同一点での２軸ないし３軸方向の外部磁界
の同時検出を可能とする小型で高感度なものとして、磁
気インピーダンス素子、あるいはリングコアを用いたフ
ラックスゲート型磁気検出素子が適している。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１３】［第１の実施形態］本発明の第１の実施形
態を図１〜図４により説明する。

【００１４】本実施形態では、図１に示すように、車両
（自動車）１０が通過する幅内の地面１４もしくは地中
に、車両１０の長手方向に沿った図中横の矢印方向（Ｘ
軸方向）に検出感度を持つ磁気検出素子と、地面１４に
垂直な方向（Ｚ軸方向）に検出感度を持つ磁気検出素子
を含む磁気センサー１２を配置し、車両検知を行う。

【００１５】磁気センサー１２の上記２つの磁気検出素
子によりＸ軸方向とＺ軸方向の外部磁界の強度変化が車
両１０の通過時に同時に検出されて計測され、車両１０
の無い状態を基準にして、計測されたＸ軸方向とＹ軸方
向における外部磁界の強度変化の絶対値の和が所定のし
きい値を越えるか否かにより、車両の検知の判定を行
う。

【００１６】この車両検知方法は、以下の検討結果より
導き出された。

【００１７】まず、図２に示すように、車両１０が通過
する幅内の地面１４上に、車両１０の長手方向に沿った
Ｘ軸方向に検出感度を持つ磁気検出素子と、Ｘ軸方向に
対し垂直な車両１０の幅方向のＹ軸方向に検出感度を持
つ磁気検出素子と、地面１４に対し垂直な方向であるＺ
軸方向に磁界検出感度を持つ磁気検出素子とを含む磁気
センサー１２を配置し、そのセンサー１２上で車両１０
を移動させ、磁気センサー１２により検出、計測される
各軸方向の外部磁界強度の変化の様子を調べた。外部磁
界強度の変化量は車両１０の無い状態での検出値を初期
値とし、それからの変化分を表示した。また、磁気検出
素子には、後述する磁気インピーダンス素子を使用し
た。なお検討で使用した車両１０は、あるメーカーの２
ドア市販車である。

【００１８】各軸方向の磁界の変化を見ると、図２
（ａ）に示すように、Ｘ軸方向では車両前端付近で一旦
ピークを迎え、ゼロクロスし、磁界の変化は反転する。
そして、凹凸を繰り返した後、車両後端付近でまたゼロ
クロスした後ピークを形成し、その後磁界変化は減衰す
る。このＸ軸方向の磁界変化の全体の傾向は、図３
（ａ）に示す棒磁石１６の長手方向の磁界分布の傾向と
同じであり、車両１０の長手（前後）方向で大きな磁石
を形成していると考えられる。この傾向は他の車種も調
べたが、ほぼ同様の傾向を示していた。

【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向
のデータでは、２つの小さなピークが見えるが、おそら
くは前輪後輪の車軸の影響と推測される。

【００２０】さらに、図２（ｃ）に示すように、Ｚ軸方
向のデータでは、車両前端付近でピークを迎え、途中ゼ
ロクロス後反転し、車両後部付近で再びピークを形成
し、その後減衰していることが判る。このＺ軸方向の磁
界変化の全体の傾向は、図３（ｂ）で示す棒磁石１６の
幅方向の磁界分布の傾向と大まかに同じであり、Ｘ軸方
向のデータと同様に車両１０の長手方向で大きな磁石を
形成していることの裏付けとなっている。

【００２１】また、磁界の変化量で見ると、最大幅でＸ
軸方向では０．６ガウス，Ｙ軸方向０．１５ガウス，Ｚ
軸方向で０．８ガウス程度である。Ｙ軸方向は明らかに
変化が小さく、車両検知に適さない方向であると言え
る。

【００２２】Ｘ，Ｚ軸方向のデータは、変化が大きいも
ののゼロクロスが存在し変化の小さい領域も存在し、単
独では車両検知には向かないことが判る。

【００２３】そこで、各軸方向のデータを組み合わせ
て、ゼロクロスの影響を排除できないか検討してみた。
その結果、Ｘ軸方向のゼロクロスポイント点ＸＡが、Ｚ
軸方向のデータでどうなっているかと見ると、点ＺＡの
通りピークを示していることが判り、その他の点も点Ｘ
Ｂと点ＺＢ，点ＸＣと点ＺＣの様に対応していることが
判る。つまり、水平方向の磁界がゼロの所では、垂直方
向に磁界のベクトルが向いている確率が高いと推測でき
る。そこで、Ｘ，Ｚ軸方向のデータを絶対値化し、両者
のデータの和を取ったグラフを図２（ｄ）に示す。

【００２４】この図２（ｄ）のデータより両者のゼロク
ロスポイントは補完され、或るしきい値たとえば０．１
ガウスで切ると見事に広い範囲で車両検知が可能である
ことが判る。

【００２５】しきい値の設定は、数ミリガウスが実用分
解能とすると、ノイズや温度特性等を含めて考慮すれ
ば、最低０．０５ガウスが必要である。

【００２６】しきい値の上限は、図２（ｄ）のデータに
おいてＶ１，Ｖ２，Ｖ３のように所々谷間ができること
を考慮すれば、０．２ガウス程度が限界である。

【００２７】なお、Ｘ，Ｚ軸方向に検出感度を持つ２つ
１組の磁気検出素子を有する磁気センサー１個だけによ
る検知でも十分な信頼性はあるが、磁気センサーの設置
場所によってはノイズ等の外乱を受けやすい場合があ
り、しきい値を低く設定できない場合が生ずる。その場
合は、図４のように車両１０の長手方向に沿って、それ
ぞれＸ，Ｚ軸方向に検出感度を持つ２つ１組の磁気検出
素子を有する磁気センサー１２を複数個配置し、少なく
とも１個以上のセンサーの図２（ｄ）の出力が所定のし
きい値を越えるかどうかで車両検知の判定を行なうこと
により、しきい値の信頼性を上げることが可能である。

【００２８】また、Ｙ軸方向のデータは前述のように変
化が小さく、検知には向かないとしたが、Ｘ軸とＺ軸方
向データにＹ軸方向の変化分（絶対値）を加算すれば、
図２（ｄ）のＶ１，Ｖ２，Ｖ３等の谷間の落ち込みを多
少なりともカバーできるケースもあるので、検知マージ
ンを取りたい場合にはＹ軸のデータを追加して上記車両
検知の判定を行なっても良い。

【００２９】以上説明した磁気的な車両検知方法には、
ふさわしい磁気検出素子の選択が必要である。

【００３０】たとえば、使用する磁気検出素子はＸ軸と
Ｚ軸用が離れていると、ゼロクロスの補完が出来なくな
る可能性があるため、小型で一体化可能な磁気検出素子
が必要となる。また、地面の近くで使用する場合は温度
変化が大きいため、温度特性の良い素子が要求される。
その他の項目も併せて整理すると、条件としては、 ・分解能が０．０１ガウス以上あること（ミリガウスオ
ーダー） ・素子が小型であり、複数個が近接して設置できるこ
と。

【００３１】・温度特性に優れていること。

【００３２】・消費電力が小さいこと。

【００３３】が上げられる。

【００３４】まず候補として上げられるのが、磁気イン
ピーダンス素子である。磁気インピーダンス素子は、特
開平７−１８１２３９に開示されており、アモルファス
ワイヤーや最近では磁性薄膜等により磁性体としての素
子本体が構成される。この素子本体にＭＨｚ帯域の高周
波電流を印加すると、磁気インピーダンス効果により、
外部磁界に応じて素子本体のインピーダンスが数１０％
変化し、これを利用して外部磁界を検知できる。

【００３５】磁気インピーダンス素子の感度は、１０^-5
ガウス台の感度があり、反磁界に対して強く、小型化に
大変適した特徴を持っている。従って、この素子を採用
すれば、回路組み込み後の実用的な精度でも十分数ミリ
ガウス程度の精度は得られる。また、サイズ的にも反磁
界に強いことで、素子の長さは数ｍｍ程度あれば十分で
あり、センサーの回路に組み込んでも数センチ角のサイ
ズに収まり、ほぼ同一点で２軸または３軸方向の磁界計
測ができる。また、素子は発振回路に組み込まれて使用
され、低消費電力も実現できる。

【００３６】なお、図２の（ａ）〜（ｄ）に示した磁界
強度データは、ガラス基板上にＦｅ−Ｔａ−Ｃ系の磁性
膜により０．５×３×１ｍｍサイズの磁気インピーダン
ス素子を複数個形成した磁気センサーを使用して測定し
たものである。この磁気センサーは超小型サイズであり
同一点での２軸又は３軸方向の同時計測が可能であっ
た。

【００３７】もう一つの候補は、リングコアを使用した
フラックスゲート型磁気検出素子であり、従来方位セン
サーとして一般的に使用されてきたタイプである。フラ
ックスゲートタイプのセンサーも検出感度は、１０^-5ガ
ウス台を確保でき、磁気インピーダンス素子と同様に感
度は問題がない。

【００３８】ホール素子は、感度が１０ミリガウス以下
であることと、温度特性が良くないので、本発明に係る
車両検知方法にはあまり適さない。

【００３９】［第２の実施形態］交通量計測等における
車両の検知では、磁気センサーを地面に設置できない場
合や地中に埋めることができない場合もあり、その場合
は車両が通過する幅の外側より車両の側面からの磁界を
計測する。

【００４０】この場合の車両検出方法は、図５に示すと
おり、車両１０の長手方向に沿った図中横の矢印方向
（Ｘ軸方向）に検出感度を持つ磁気検出素子と車両１０
の幅方向（Ｙ軸方向）に検出感度を持つ磁気検出素子を
含む磁気センサー１２を車両１０の通過幅の外側で、車
両１０の長手方向に沿った側面からＹ軸方向に所定距離
ｄ離れた位置に配置し、車両１０の側面からの磁界の検
出により車両検知の判定を行う。

【００４１】磁気センサー１２の上記１組の磁気検出素
子により、Ｘ軸方向とＹ軸方向の外部磁界の強度変化が
車両通過時に同時に計測され、車両の無い状態を基準に
して、Ｘ軸方向とＹ軸方向における外部磁界の強度変化
の絶対値の和が所定のしきい値を越えるかどうかで車両
検知の判定を行う。

【００４２】この方法を導き出した根拠となる実測デー
タを以下に示す。

【００４３】まず図６に示すように、車両１０の長手方
向に沿った側面より車両１０の幅方向に１．５ｍの距離
で高さ５０ｃｍの位置に、車両１０の長手方向に沿った
Ｘ軸方向に磁界検出感度を持つ磁気検出素子、Ｘ軸方向
に垂直な車両の幅方向のＹ軸方向に磁界検出感度を持つ
磁気検出素子、及び地面に垂直なＺ軸方向に磁界検出感
度を持つ磁気検出素子を含む磁気センサー１２を配置
し、この磁気センサー１２の前を時速４０ｋｍで車両１
０を移動させ、磁気センサー１２により検出される各軸
方向の磁界の変化の様子を調べた。磁界の変化量は車両
の無い状態を初期値とし、それからの変化分を表示し
た。

【００４４】この方法では、磁気センサー１２と車両１
０の距離が磁気センサーを車体の下の地面または地中に
設置する場合と異なり安全上大きくとる必要があるた
め、地面または地中設置に比べ、各軸方向の外部磁界強
度の変化が小さくなる。

【００４５】図６（ａ），（ｂ）に示すように、Ｘ軸，
Ｙ軸方向の磁界変化のデータは、図３（ａ），（ｂ）に
示した棒磁石の磁界分布と傾向が大体同じであることが
判る。細かい凹凸がほとんどないのは、車両１０の車体
側面がボディの鋼板で覆われていることと、車両１０と
磁気センサー１２との距離があるために局所磁化の影響
を受けにくくなっていることによる。Ｚ軸方向のデータ
は、小さいピークがあるものの変化が非常に小さく、セ
ンサーの出力に組み入れる必要がない。

【００４６】以上の傾向より、Ｘ軸とＹ軸方向の磁界の
変化分の絶対値を加算した結果を図６（ｄ）に示すが、
第１の実施形態と同様、ピークが大きくなり、０．１ガ
ウスのしきい値でも車両の検知が十分可能である。実用
的なしきい値の設定範囲は、外部ノイズ等を考慮し０．
０５ガウスから０．１５ガウスの範囲が適当である。

【００４７】また、車両１０の側面と磁気センサー１２
のＹ軸方向の距離は、磁界変化量との関係を図７で示す
通り、２ｍを越えると磁界変化量が０．０５ガウス得る
のが困難となり、十分なＳ／Ｎが得られなくなる。

【００４８】従って、磁気センサーと車両とのＹ軸方向
の距離は低速移動時の安全距離３０ｃｍ以上で２ｍ以下
に押さえる必要がある。

【００４９】また、車両と磁気センサーの距離を離して
使用する場合は、図８に示すとおり、車両１０の長手方
向に沿って磁気センサー１２を複数配置し、一つ以上の
磁気センサー１２の図６（ｄ）の出力が所定のしきい値
を越えたかどうかで車両の検知を行えば信頼性がさらに
上がり、しきい値に余裕が得られる。

【００５０】なお、以上の実施形態の説明における「地
面」は大地の地面、道路の路面、屋外駐車場の地面に限
らず、立体駐車場の建物内の床面等車両が走行ないし駐
車する面全部を含み、「地中」はそれらの面内を意味す
ることは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、車両から発生する磁界を磁気センサーにより
検出して車両を磁気的に検知する車両検知方法におい
て、車両の長手方向と、地面に垂直な方向ないしは車両
の幅方向との２方向ないし３方向における外部磁界の強
度変化を計測し、車両の無い状態を基準として、前記２
方向ないし３方向における外部磁界の強度変化の絶対値
の和が所定のしきい値を越えるか否かにより車両の検知
を行うようにしたので、車両の車体部品の局所的な磁化
のばらつきによる磁界検出でのデッドポイントによる誤
検知を回避でき、高精度で信頼性の高い車両検知を行な
うことができ、例えば大規模な駐車場における空き番地
情報の取得や駐車時間の管理のための車両検知、交通量
計測のための車両検知、あるいは踏切事故防止のための
踏切上の車両検知等に好適に応用することができるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両検知方法の第１の実施形態に
おける車両に対する磁気センサーの配置と磁界検出方向
を示す説明図である。

【図２】同実施形態における磁気センサーの配置と磁界
検出方向、及びＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の外部磁界の強度
変化の実測データ、Ｘ軸とＺ軸方向の外部磁界の強度変
化の絶対値の和のデータを示す説明図及びグラフ図であ
る。

【図３】棒磁石による磁界の様子と、棒磁石の長手方向
と幅方向の磁界分布を示す説明図およびグラフ図であ
る。

【図４】同実施形態で磁気センサーを複数用いる場合の
配置を示す説明図である。

【図５】第２の実施形態における車両に対する磁気セン
サーの配置と磁界検出方向を示す説明図である。

【図６】同実施形態における磁気センサーの配置と磁界
検出方向、及びＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の外部磁界の強度
変化の実測データ、Ｘ軸とＹ軸方向の外部磁界の強度変
化の絶対値の和のデータを示す説明図及びグラフ図であ
る。

【図７】同実施形態における車両側面と磁気センサーの
Ｙ軸方向の距離と磁界変化量の関係を示すグラフ図であ
る。

【図８】同実施形態で磁気センサーを複数用いる場合の
配置を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 車両（自動車） １２ 磁気センサー １４ 地面 １６ 棒磁石

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両から発生する磁界を磁気センサーに
   より検出して車両を磁気的に検知する車両検知方法にお
   いて、 車両の通過幅内の地面もしくは地中に、車両の長手方向
   に磁界検出感度を持つ磁気検出素子と、地面に垂直な方
   向に磁界検出感度を持つ磁気検出素子とを含む磁気セン
   サーを配置し、 該磁気センサーにより前記車両の長手方向と地面に垂直
   な方向との２方向における外部磁界の強度変化を計測
   し、 車両の無い状態を基準として、前記２方向における外部
   磁界の強度変化の絶対値の和が所定のしきい値を越える
   か否かにより車両の検知を行うことを特徴とする車両検
   知方法。
2. 【請求項２】 車両から発生する磁界を磁気センサーに
   より検出して車両を磁気的に検知する車両検知方法にお
   いて、 車両の通過幅内の地面もしくは地中に、車両の長手方向
   に磁界検出感度を持つ磁気検出素子と、地面に垂直な方
   向に磁界検出感度を持つ磁気検出素子と、車両の幅方向
   に磁界検出感度を持つ磁気検出素子とを含む磁気センサ
   ーを配置し、 該磁気センサーにより前記車両の長手方向、地面に垂直
   な方向、及び車両の幅方向との３方向における外部磁界
   の強度変化を計測し、 車両の無い状態を基準として、前記３方向における外部
   磁界の強度変化の絶対値の和が所定のしきい値を越える
   か否かにより車両の検知を行うことを特徴とする車両検
   知方法。
3. 【請求項３】 前記磁気センサーを車両の長手方向に沿
   って複数個配置し、少なくとも１つの磁気センサーにお
   いて計測される前記外部磁界強度変化の絶対値の和が前
   記しきい値を越えるか否かにより車両の検知を行うこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の車両検知方法。
4. 【請求項４】 前記しきい値が０．０５ガウス〜０．２
   ガウスの範囲内であることを特徴とする請求項１から３
   までのいずれか１項に記載の車両検知方法。
5. 【請求項５】 車両から発生する磁界を磁気センサーに
   より検出して車両を磁気的に検知する車両検知方法にお
   いて、 車両の通過幅の外側で、車両の長手方向に磁界検出感度
   を持つ磁気検出素子と、車両の幅方向に磁界検出感度を
   持つ磁気検出素子とを含む磁気センサーを配置し、 該磁気センサーにより前記車両の長手方向と幅方向との
   ２方向における外部磁界の強度変化を計測し、 車両の無い状態を基準として、前記２方向における外部
   磁界の強度変化の絶対値の和が所定のしきい値を越える
   か否かにより車両の検知を行うことを特徴とする車両検
   知方法。
6. 【請求項６】 前記磁気センサーを車両の長手方向に沿
   って複数個配置し、少なくとも１つの磁気センサーにお
   いて計測される前記外部磁界強度変化の絶対値の和が前
   記しきい値を越えるか否かにより車両の検知を行うこと
   を特徴とする請求項５に記載の車両検知方法。
7. 【請求項７】 前記しきい値が０．０５ガウス〜０．１
   ５ガウスの範囲内であることを特徴とする請求項５また
   は６に記載の車両検知方法。
8. 【請求項８】 車両の長手方向に沿った側面と磁気セン
   サーとの車両の幅方向における距離を３０ｃｍ以上２ｍ
   以下の範囲内に設定することを特徴とする請求項５から
   ７のいずれか１項に記載の車両検知方法。
9. 【請求項９】 前記磁気センサーの磁気検出素子として
   磁気インピーダンス素子を使用することを特徴とする請
   求項１から８までのいずれか１項に記載の車両検知方
   法。
10. 【請求項１０】 前記磁気センサーの磁気検出素子とし
    て、リングコアを用いたフラックスゲート型磁気検出素
    子を使用することを特徴とする請求項１から８までのい
    ずれか１項に記載の車両検知方法。