(57)【要約】【課題】複数の磁気センサによる出力が同時に零出力になっても、それが車両不存在によるものか、又は、存在によるものなのかを判断できる車両検出装置を提供することである【解決手段】磁気検出特性が異なる複数の磁気センサ又は磁気検出特性が異なるように配置された複数の磁気センサからの出力において、前記複数の磁気センサからの出力が同時に車両が存在しない場合の出力値に接近していることを検出した場合に、磁気センサからの出力の変化の傾きを所定時間間隔で計算し、前記傾きが所定値以下で所定時間以上継続するかを判定基準としてコンピュータ判定器において判別する。【選択図】図１
2006113706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出特性が異なる複数の磁気センサ又は磁気検出特性が異なるように配置された複数の磁気センサと、前記磁気センサの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器の出力信号を用いて車両の存在の有無を判定するコンピュータ判定器を少なくとも有し、前記コンピュータ判定器においての判定は、前記複数の磁気センサからの出力が同時に車両が存在しない場合の出力値に接近していることを検出した場合に、前記磁気センサからの出力の変化の傾きを所定時間間隔で計算し、前記傾きが所定値以下で所定時間以上継続するかを判定基準として判別することを特徴とする磁気センサによる車両検出装置。
【請求項２】
前記傾きが所定値以下で継続する所定時間は１００ｍ秒以上であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサによる車両検出装置。
【請求項３】
前記の複数の磁気センサの少なくとも一つは、車両の底面に対して垂直軸方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサであり、その他は水平長手方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサであって、前者の磁気センサが車両の進入を先に検出するように配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気センサによる車両検出装置。
【請求項４】
前記垂直軸方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサの出力の最初のピークを認識した時点か、又は、該磁気センサの出力が測定範囲を超過する場合において、該磁気センサの出力に対応する電圧と車両の存在しない場合の該磁気センサの出力に対応する基準電圧との差が所定電圧以上になった時点で車両侵入したと判断することを特徴とする請求項３記載の磁気センサによる車両検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサが車両の進入を検知してから所定時間の間、前記コンピュータ判定器において車両の存在の有無の判定を行わないことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の磁気センサによる車両検出装置。
【請求項６】
前記所定時間は１秒以上であることを特徴とする請求項５記載の磁気センサによる車両検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサを用いて、車両を検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の存在を検知するセンサとして、赤外線、超音波を検出媒体とするもの、画像をカメラで取得するものなどがあったが、設備費が比較的少ない理由で、コイルにより磁気を検出するものが多く利用されてきた。これはループコイルと呼ばれているが、車両の存在による磁気の変化をコイルの自己誘導係数の変化として捉えるものであった。しかるに、ループコイルは、検知の感度を確保するためには、適当な大きなコイル面積が必要であり、更に地下埋設をして使用する必要があり、更に低コストで簡便に利用できるものが必要となっていた。このような背景にあって、いくつかの案が提案されてきた。特許文献１では、二個の電磁コイルを互いに直交するように配置して、１個のコイルに数ｋＨｚの交流を流して、磁場を発生させ、車両が存在する場合に車両が磁気回路を形成して、他方のコイルに磁束を伝達させることを利用して車両検知するものである。この特徴は、磁界を交流を流して発生させるので、強い磁界を得ることができるので、コイルの面積がループコイルより小さくてよいことである。然しながら、コイルを小さくするには、大きい電流の交流を流す装置が必要となって、低消費電力に実現できなくなる欠点があった。コイルを使わないものとしては、特許文献２では、高感度地磁気センサにより構成した車両検知器が提案されているが、この文献では具体的構成は述べられていない。更に、特許文献３、及び特許文献４では、磁気センサを用いて車両の存在を検知する方法について提案されている。ここでは、地磁気を検出するのではなく、個々の車両が有している磁場を検出している。方法としては、複数の磁気センサを用い、センサ出力の絶対値を取り、その和が所定の値より小さい場合には車両無しと判定するものである。センサ出力で車両が棒磁石のように磁化されていることを解説し、車両が存在する場合には、複数センサのどちらかが零にならないことを利用して、出力の絶対値を取り、和を見れば、車両がある場合は所定値以上の値になるが、車両が無い場合は、複数のセンサ出力は全部零になるため、検出が確定するというものであった。これは、センサの上を車両を通過させた場合のセンサ出力波形を考慮した卓見した提案であったが、ここでも車両自体が単純な棒磁石のような磁気特性ではなく、車両の個々により複雑なセンス波形を呈するために、この方法では、車両が存在するのに、存在しないと誤判定する不都合があった。即ち、本出願に示す図２の実験結果のように車両によっては、複数のセンサが同時に零出力になる例が多く見出された。図２のデータは、図４に示すような車両と磁気センサ回路配置の状況で取得された各種の車両の移動に対応する磁気センサ出力特性図である。図４において、センサ回路４２は、磁気センサ４３、４４を有している。磁気センサ４３と４４は互いに異なる磁気感受特性を有している。例えば、磁気センサ４３は、４ｂで示す車両の底面に対して垂直軸方向の磁界に感度が高く、磁気センサ４４は、４ａで示す水平長手方向の磁界に感度が高いように磁気センサの向きを考慮して配置している。４ｃで示す車幅方向には磁界が強くないので、好ましくは水平長手方向の磁界を感知するほうがよい。尚、磁気センサ４３、４４は、磁気に対する検知特性の違うものを用いてもよい。センサ回路４２を地面に設置して、この上を車４１を移動させて時間的に磁気センサ４３、４４からの出力をセンサ回路４２の中の適当な増幅器を経由して測定すると、図２に示す特性が個々の車両に応じて各種得られる。図２では、横軸が時間であり、車両の移動に対応している。縦軸は、磁気センサ４３、４４からの出力で、磁界の変化に対応している。６個のグラフを例に示しているが、左側にまとめた２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃが、車両が存在する間は、二つのセンサ出力が同時に零にならない場合であり、これは特許文献３、特許文献４の提案で対応ができるものである。ところが、右側にまとめた２−Ｄ、２−Ｅ、２−Ｆが、車両が存在する間に、二つのセンサ出力が同時に零になってしまう場合である。ＣＬと書いた水平ラインが信号の零レベルになるが、丸印で示した部分で、同時零になっていることが分かる。図３はそのうち、図２の２−Ｅの磁気センサ出力特性の絶対値を取り、更に和を取ったものを示している。ＧＭＲ１とＧＭＲ２は、絶対値を取らない二つの磁気センサ４３、４４からの出力であり、ａｂｓ１とａｂｓ２は、その絶対値を取ったものである。但し、ＣＬで示すここでは１．５の値のラインが磁気センサの出力が零のラインなので、ＣＬより下にあるものは負、上にあるものは正として、データからＣＬの値を引いた値で絶対値計算してある。ａｂｓ１＋ａｂｓ２は、両者の和である。これを見ると、丸印で示した３箇所で絶対値の和が零になっているため、従来の方法では、車両が存在しないと誤判定してしまうことを示している。
【特許文献１】特開平１０−２８８６７３
【特許文献２】特開平１１−１４４１８７
【特許文献３】特開平９−２１１１４４
【特許文献４】特開平９−２３７３９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、複数の磁気センサによる出力が同時に零出力になっても、それが車両不存在によるものか、又は、存在によるものなのかを判断して、誤判定の不都合を回避した車両検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、以上のような背景であって従来の問題点を解決するために提案されたものであり、磁気検出特性が異なる複数の磁気センサ又は磁気検出特性が異なるように配置された複数の磁気センサからの出力において、前記複数の磁気センサからの出力が同時に車両が存在しない場合の出力値に接近していることを検出した場合に、磁気センサからの出力の変化の傾きを所定時間間隔で計算し、前記傾きが所定値以下で所定時間以上継続するかを判定基準としてコンピュータ判定器において判別することを特徴としている。以下説明する。
【０００５】
請求項１記載の発明は、磁気センサによる車両検出装置であって、磁気検出特性が異なる複数の磁気センサ又は磁気検出特性が異なるように配置された複数の磁気センサと、前記磁気センサの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器の出力信号を用いて車両の存在の有無を判定するコンピュータ判定器を少なくとも有し、前記コンピュータ判定器においての判定は、前記複数の磁気センサからの出力が同時に車両が存在しない場合の出力値に接近していることを検出した場合に、前記磁気センサからの出力の変化の傾きを所定時間間隔で計算し、前記傾きが所定値以下で所定時間以上継続するかを判定基準として判別することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の磁気センサによる車両検出装置において、前記傾きが所定値以下で継続する所定時間は１００ｍ秒以上であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の磁気センサによる車両検出装置において、前記の複数の磁気センサの少なくとも一つは、車両の底面に対して垂直軸方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサであり、その他は水平長手方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサであって、前者の磁気センサが車両の進入を先に検出するように配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の磁気センサによる車両検出装置において、前記垂直軸方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサの出力の最初のピークを認識した時点か、又は、該磁気センサの出力が測定範囲を超過する場合において、該磁気センサの出力に対応する電圧と車両の存在しない場合の該磁気センサの出力に対応する基準電圧からとの差が所定電圧以上になった時点で車両侵入したと判断することを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の磁気センサによる車両検出装置において、前記磁気センサが車両の進入を検知してから所定時間の間、前記コンピュータ判定器において車両の存在の有無の判定を行わないことを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の磁気センサによる車両検出装置において、前記所定時間は１秒以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上の様に構成されているので、本発明の磁気センサによる車両検出装置においては、車両が存在する間において、複数の磁気センサが同時に零出力になり、誤判定を行う不都合が回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明を実施するための最良の形態として、提案するものであって、複数の磁気センサからの出力を適当な増幅器で増幅し、ＡＤコンバータでデジタル化し、在車判断を行うコンピュータ判定器において、以下の判定アルゴリズムを行うものである。即ち、複数の磁気センサの出力が、同時に零に接近しているかを検知した場合に、磁気センサ出力の変化の傾きを計算して、それが所定の値以下で所定の時間継続するかで、車両の不存在を判断することに特徴があるものであり、以下に、実施態様を説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る磁気センサによる車両検出装置の説明図であって、１−Ａは、ハードウェアブロック構成を示し、１−Ｂは、図２の磁気センサ出力の特性のカーブの減衰部を示す。１−Ｃは、本発明で最も重要な点である、複数の磁気センサ出力が同時に零に近づく場合でも誤判定を回避することができる判定アルゴリズムのフロー例を示している。
【００１４】
１−Ａにおいて、Ａ１１は、磁気センサであって、この例では、４個の磁気抵抗素子のブリッジ構成からなり、電源Ａ１２とグランドＡ１３間に接続されている。磁気抵抗素子のブリッジ出力は、増幅器Ａ１５へ入力され、増幅器Ａ１５の出力はＡＤ変換器Ａ１６に入力され、ＡＤ変換されたデジタルデータがコンピュータ判定器Ａ１７に入力している。車両が磁気センサ回路４２の上に存在しない場合は、磁気抵抗素子の値は、Ａ１４のバイアス磁界と地磁気等の周囲からの磁界により或る固定値を示す。コンピュータ判定器Ａ１７はこの固定値を信号零と見なし基準値としている。車両が磁気センサ回路４２の上に存在する場合は、磁気抵抗素子の値が変化して、ブリッジ構成のバランスが変化して、増幅器Ａ１５へは異なる電圧値が入力するので、増幅器の出力は、基準値からずれて、信号としては零でない値となる。コンピュータ判定器Ａ１７では、デジタル値ではあるが、図２に示すような個々の車両に対応した磁気センサ出力特性のデータを処理して、車両の存在を判定する。尚、Ａ１４は、磁石からなるバイアス磁界であり、磁気センサを感度のよい状態で使用するために、外部から印加する場合がある。
【００１５】
１−Ｃは、コンピュータ判定器Ａ１７の中で行われている車両の存在・不存在を判定するアルゴリズムの例であるが、コンピュータ判定器Ａ１７に入力した複数の磁気センサからのデータをフローに従って丸付き番号１から開始する。以下、フローに沿って説明する。Ｃ１１では、磁気センサ出力を取得する。Ｃ１２で、複数の磁気センサのうち１つのセンサの出力が零出力に接近中かを検出する。これは、例えば、零出力から正負に所定の範囲（閾値）内に入ったかどうかを見てもよいし、変化の方向が零出力に向かっているかどうかを見てもよい。１つのセンサの出力が零出力に接近中である場合は、Ｃ１３で他のセンサの出力が零出力に接近中かを検知する。C１２、Ｃ１３での判定で、接近中で無い場合は、保存されているデータをＣ１５でクリアしてＣ１１の磁気センサ出力取得に戻る。Ｃ１３で零出力に接近中の判定になると、Ｃ１４において、磁気センサ出力データを所定時間間隔（例えば２ｍｓ）で保存し、Ｃ１６において、保存データの数（又は、保存時間）が所定数以上かを判定する。保存データ数が所定数未満では、丸付き番号１に戻り、Ｃ１１の磁気センサ出力取得を行う。保存データ数が所定数以上では、Ｃ１７で先ず、保存データ数が所定数かを判定する。所定数以上では、Ｃ１９で最前の保存データを除去して、データ数を所定数にする。保存データ数が所定数になっていた場合は、データ数の除去は行わない。Ｃ１８では、センサ出力を所定のデータ数間隔の間で傾き（差）を計算する。Ｃ２０では、その傾きが所定値以下かを判定する。Ｃ２１では、その傾きの所定値以下のことが所定の時間（例えば１００ｍｓ）継続するかを判定する。継続している場合は、車両が通過して存在しなくなったと判断する。所定の時間継続するかを判定の基準にしているのは、例えば図２の２−Ｅの例で見るように、○印で示すところの複数の磁気センサ出力が同時に零となる場合は、時間的に短い期間であり、車両が通過して存在しなくなる場合は、緩やかな減衰のあと長い時間零または零に近い値を継続するからである。Ｃ２０、Ｃ２１において、傾きが所定値を越えるか、所定値以下でも継続時間が所定時間より短い場合は、丸付き番号１に戻り、Ｃ１１の磁気センサ出力の取得を行う。Ｃ１２，Ｃ１３の判定やＣ２０、Ｃ２１の処理は、順次行うフローを示したが、同時に行ってもよい事は勿論である。但し、Ｃ１２、Ｃ１３の処理は順次に行った方が計算負荷が少なくて済む利点がある。
【００１６】
１−Ｂは、磁気センサの出力が零に向かって減衰しているときに傾きを求める計算方法を説明するものであって、Ｂ１１は磁気センサの出力特性である。横軸は時間であり、車両の移動に対応している。２００ｍｓ離れた二点の傾きを求める例であるが、計算方法として、二点の強度Ａと強度Ｂの差を取る方法でもよいし、適当な短い時間間隔例えば２ｍｓ毎に磁界強度をサンプリングし、時間間隔との積を取って、これらをサンプリング毎に、所定の時間例えば２００ｍｓ合算する。一方、サンプリング毎の最終値と所定の時間の積をとり、これを前記合算値から引き算すると、１−Ｂに示す斜線部の面積（強度時間積）が求まる。この値を傾きに対応する値とすることもできる。又、数値の絶対値を考慮して、傾きを絶対値で割って、規格化した値を採用してもよい。尚、本発明による磁気センサによる車両検出装置は、特に駐車場に設置して、車両の存在を検知することに使用して便利であるが、駐車場への出入口ゲートに使用した場合は、車両はゲート手前で１秒程度停止するため、この場合に車両不存在と誤認識を回避するためには、進入検知から所定時間（例えば、１秒以上）通過判定処理を行わないことが望ましい。これは、車両前半に磁界の零点を有する車両に効果がある。又、車両が進入してくることを感度よく感知するには、車両の底面に対して垂直軸方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサと水平長手方向の磁界に感度が高くなるように配置した磁気センサとの配置位置を考慮して、前者の磁気センサが車両の進入を先に検出するようにすることが望ましい。尚、車両の進入検知は、垂直軸方向の磁界の検知において、磁気センサの出力の最初のピークを認識した時点とすることが望ましい。又、波形が大きくて測定範囲を超過する場合には、車両が存在しない場合の零出力である基準電圧からの差が所定電圧、例えば２Ｖ以上になった時点でも車両侵入と判断することが望ましい。以上に使用できる磁気センサとしては、小型高感度のＧＭＲセンサが好ましく、日立金属株式会社等で製造販売されている。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上のような、本発明による磁気センサによる車両検出装置では、特に駐車場等に使用すると、各種車両の磁気特性による前記不具合を回避できて、車両の存在を正確に検知できるため、産業上利用性が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の磁気センサによる車両検出装置の動作の１実施態様を説明する図である。
【図２】各種の車両の移動に対応する磁気センサ出力特性図である。
【図３】絶対値の和を取った磁気センサ出力特性の例を示す図である。
【図４】図２の磁気センサ出力特性を取得した車両と磁気センサ回路配置の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ａ１１磁気センサ、  Ａ１２電源、  Ａ１３グランド、  A１４バイアス磁界  
Ａ１５増幅器、Ａ１６ＡＤ変換器、Ａ１７コンピュータ判定器
Ｂ１１磁気センサの出力特性
Ｃ１１磁気センサ出力取得の工程
Ｃ１２一センサの出力が零出力に接近中かを検出する工程  
Ｃ１３他のセンサの出力も零出力に接近中かを検出する工程
Ｃ１４センサ出力データ所定時間間隔で保存する工程
Ｃ１５保存データをクリアする工程
Ｃ１６保存データ数が所定数以上か判定する工程
Ｃ１７保存データ数が所定数かを判定する工程
Ｃ１８所定データ間隔でのセンサ出力から傾きを計算する工程
Ｃ１９最前の保存データ除去の工程
Ｃ２０傾きが所定値以下かの判定工程
Ｃ２１傾き所定値以下が所定時間継続するかの判定工程
４１車両、４２センサ回路、４３、４４磁気センサ                        
４ａ水平長手方向、  ４ｂ垂直軸方向、  ４ｃ車幅方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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