(57)【要約】【課題】モニタ方法およびシステムに関し、特に車両等の物体をモニタするためのシステムおよび方法に関する。【解決手段】モニタシステムは、２個の送信モジュール（２０８、２１０）を有する送信器（１０２）と、２個の受信モジュール（２１２、２１４）を有する受信器（１０４）とを備える。送信モジュール（２０８、２１０）の各々は、独自の周波数で変調された光信号を生成する。光信号が、道路（１１２）に沿って送信され、受信モジュール（２１２、２１４）によって検出される。車両（１１０）が送信器（１０２）と受信器（１０４）との間を移動する際、光信号がブロックされる。受信器（１０４）は、信号のブロッキングおよびアンブロッキングに対応して、タイムスタンプされた生成および破壊事象を生成し、これらを使用して、速度および車両分類等の車両（１１０）に対するパラメータを決定する。各信号が異なる周波数で変調されるため、各受信モジュール（２１２、２１４）が送信モジュール（２０８、２１０）の各々から受信された信号を区別でき、車線道路（１１２）内の車両（１１０）の車線位置を決定できる。
2004528662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動物体をモニタする方法であって、
前記方法は：
変調周波数で変調された光信号を生成する工程と；
前記移動物体の経路に沿って前記光信号を送信する工程と；
前記変調周波数で実質的にモニタすることにより、前記物体の移動による受信された信号の変化を検出する工程と；
前記変化に基づいて前記物体の少なくとも1個のパラメータを決定する工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記変化が、前記物体の通過により受信信号の生成および破壊を表すこと特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変化が、前記物体の通過により前記受信信号の変調スペクトルの変化を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
受信信号の生成および破壊に対応して、生成および破壊事象のためのタイムスタンプをそれぞれ決定することを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記生成工程が、前記変調周波数で実質的に変調された第１および第２の光信号を生成する工程を備え、
前記検出工程が、前記変調周波数で実質的にモニタすることにより第１および第２の受信信号の変化を検出する工程を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記生成工程が、第１の変調周波数で変調された第１の光信号と、第２の変調周波数で変調された第２の光信号とを生成する工程を備え、
前記検出工程が、前記第1の変調周波数で実質的にモニタすることにより第１の受信信号を検出し、前記第２の変調周波数で実質的にモニタすることにより第２の受信信号を検出する工程を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第1の受信信号と前記第２の受信信号が、前記物体の移動方向に相互に間隔を置いたそれぞれの場所で検出されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第1の変調周波数および前記第２の変調周波数が、前記第１の変調周波数の高調波が前記第２の変調周波数の高調波から区別できるほど十分に接近していることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第1の変調周波数および前記第２の変調周波数が、前記受信信号を受信するために用いる電子回路において周波数と共に増加する雑音によってあまり影響されないような低さであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の変調周波数および前記第２の変調周波数が、前記受信信号のうちの1個を受信するために用いる電子回路においてｌ／ｆ雑音によってあまり影響されないような高さであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第1の変調周波数および前記第２の変調周波数が、前記物体の通過によるそれぞれの光信号のブロッキングと比較して、前記周波数の個別サイクルの期間が短くなるほど十分に高いことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の変調周波数および前記第２の変調周波数は、比帯域が優れた雑音性能を維持できるほど小さくなるように十分高いことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記決定工程が：
前記移動物体の通過により前記第１および第２の受信信号の生成および破壊を表すタイムスタンプされた生成および／または破壊事象と、前記信号に対する２個の検出場所を過ぎて少なくとも別の１個の物体を生成する工程を備え、
前記場所は、前記物体の移動方向に相互に間隔を置き；
さらに、
前記第１の信号に対して少なくとも1個の事象を選択し；
各々の選択された事象に対して：
前記第２の信号に対しては同型の事象である、前記選択された事象の対を形成する工程と；
各対に対して、前記対のタイムスタンプ値から速度値を決定する工程と；
選択された事象に対する事象対を実質的に等しい速度を有する別の選択された事象に対する事象対とを相互に関連させることにより、相互に関連付けられた事象対のうちの少なくとも1対を形成する工程と；
相互に関連付けられた事象対の各々に対して、前記相互に関連付けられた事象対のタイムスタンプ値から長さの値を決定する工程と；
その長さの値が所定値よりも小さい、少なくとも1個の相互に関連付けられた事象対を前記移動物体と関連させる工程と；
前記関連する事象対のタイムスタンプ値から前記移動物体の少なくとも1個のパラメータを決定する工程とを備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
移動物体の位置を決定する方法であって、
少なくとも３個の信号の各々の送信器と受信器との間の前記物体の通過により、前記信号の各々に対して少なくとも１個の生成または破壊事象と時間値を関連させる工程をさらに備え、
前記信号のうちの少なくとも1個は、前記信号の他のものに関して実質的に傾斜し、
さらに、前記時間値を比較することにより、前記移動方向に対して実質的に横向きに前記物体の位置を決定する工程を備えることを特徴とする移動物体の位置を決定する方法。
【請求項１５】
前記移動方向に対して実質的に横向きで、前記移動方向に相互に間隔を置いたそれぞれの第１および第２の送信器から送信され、第１および第２の受信器のそれぞれで受信される第１および第２の実質的に並列な信号と、
前記第１の送信器からそれぞれ送信され、前記第２の受信器で受信され、前記第２の送信器から送信され、前記第１の受信器で受信される第３および第４の信号とを備えるそれぞれの信号に対して４個の生成または破壊事象とそれぞれの時間値を関連させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記送信器および前記受信器が、実質的に矩形を描くように位置決めされることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記比較工程が、事象に対する時間値の差の比率を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記決定工程が、並列信号のうちの1個と前記第３および第４の信号のうちの少なくとも1個に対する時間値の差と、前記並列信号に対する時間値の差との比を決定する工程を備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記比較工程が、送信器と対応する受信器との分離によって前記比率を基準化する工程も備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１および第２の信号に対する２個の検出場所を通る少なくとも２個の移動物体の通過により、前記信号の生成および破壊を表すタイムスタンプされた生成および破壊事象から移動物体の少なくとも1個のパラメータを決定する方法であって、
前記場所が、前記物体の移動方向に相互に間隔を置き、前記少なくとも２個の移動物体が前記移動方向に対して実質的に横向きに相互に間隔を置き、
前記方法が：
前記第１の信号に対する少なくとも２個の事象を選択する工程と；
各々の選択された事象に対して：
前記第２の信号に対しては同型の事象である、前記選択された事象の対を形成する工程と；
各対に対して、前記対のタイムスタンプ値から速度値を決定する工程と；
選択された事象に対する事象対を実質的に等しい速度を有する別の選択された事象に対する事象対とを相互に関連させることにより、相互に関連付けられた事象対のうちの少なくとも1対を形成する工程と；
相互に関連付けられた事象対の各々に対して、前記相互に関連付けられた事象対のタイムスタンプ値から長さの値を決定する工程と；
その長さの値が所定値よりも小さい1対の相互に関連付けられた事象対を前記物体と関連させる工程と；
前記関連する事象対のタイムスタンプ値から前記物体の少なくとも1個のパラメータを決定する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
移動方向に移動し、前記移動方向に実質的に横向きに間隔を置いた物体同士を区別する方法であって：
前記移動物体の経路に沿って信号を送る工程と；
前記信号の状態変化を検出し、前記変化に対する事象をそれぞれの時間と共に記録する工程と；
前記信号の前記事象を処理し、前記事象に対する前記時間に基づいてそれぞれの移動物体に対応する事象をグループ化する工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記方法が、前記事象に対する前記時間に基づいてそれぞれの移動物体の少なくとも1個のパラメータを決定する工程を備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１個のパラメータが、前記物体に対する前記横方向に距離値を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記物体は車両であり、前記距離値は、多車線道路内の車線を識別することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
グループ内の事象が対応する時間を有する前記信号の事象を含み、且つ前記処理が対応する時間を有する事象に対して前記信号に対して分離距離に基づいて速度を決定する工程を備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記処理は、グループ内で共通速度を表す事象を配置する工程を備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記処理は、前記グループの速度を有する前記移動物体に対する寸法に基づいて前記事象のグループをさらに決定する工程を備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
移動物体をモニタする方法であって、
変調周波数で変調された光信号を受信する工程と、
前記光信号を電気信号に変換する工程と、
前記電気信号をディジタル化する工程と、
前記ディジタル化信号をダウンコンバートして前記物体の少なくとも1個のパラメータを表すデータを与える工程とを備えることを特徴とする移動物体をモニタする方法。
【請求項２９】
前記ダウンコンバートが、ディジタル直角位相増幅変調直接ダウンコンバージョンであることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記データが、前記物体の移動により、前記光信号の生成および／または破壊を表すことを特徴とする請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記方法は、前記生成および／または破壊事象に対するタイムスタンプを決定する工程を備えることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
移動物体をモニタするためのシステムであって、
変調周波数で変調された光信号を受信するための受信器を備え、
前記受信器は、
前記光信号を電気信号に変換する入力モジュールと、
前記電気信号をディジタル化するためのアナログ・ディジタル（ＡＤＣ）変換器と、
前記ディジタル化信号を復調し、前記物体の少なくとも1個のパラメータを表す出力データを与えるためのディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）とを備えることを特徴とする移動物体をモニタするためのシステム。
【請求項３３】
前記出力データが、ＩおよびＱ直角位相データを含むことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記直角位相データに基づいて前記変調周波数に、少なくとも1個の発信器の周波数をロックするための手段を備えることを特徴とする請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記システムが、前記物体の移動方向に相互に間隔を置いた２個の受信器を備えることを特徴とする請求項３２から３４のいずれかに記載のシステム。
【請求項３６】
前記物体の速度が、前記２個の受信器のそれぞれの信号または破壊データの時間差によって決定されることを特徴とする請求項３２から３５のいずれかに記載のシステム。
【請求項３７】
ＡＤＣサンプリング周波数の半分に同期された少なくとも1個の切り換えモード電源を備え、
前記ＤＳＰが、前記電源からのディジタル信号生成物を低減されることを特徴とする請求項３２から３６のいずれかに記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１個の物体パラメータは、前記物体の通過を含むことを特徴とする請求項１から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記少なくとも１個の物体パラメータが、前記物体の移動方向を含むことを特徴とする請求項１から３１および３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
前記少なくとも１個の物体パラメータが、前記物体の速度を含むことを特徴とする請求項１から３１、３８および２９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
前記少なくとも１個のパラメータは、前記物体の寸法を含むことを特徴とする請求項１から３１および３８から４０のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
前記寸法を使用して前記物体を分類することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記少なくとも1個の物体パラメータは、前記物体の分類を含むことを特徴とする請求項１から３１および３８から４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
前記物体は車両を含み、前記分類は多数の車両形態のうちの１つに行われることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
変調周波数で変調された信号を受信するための受信モジュールであって、
前記受信モジュールは、少なくとも一個の可変共振回路と、前記共振回路の共振周波数を前記変調周波数に整合させ、前記変調周波数での入力回路の入力インピーダンスを最大化するための帰還回路とを有する入力回路に結合されたセンサを備えることを特徴とする受信モジュール。
【請求項４６】
前記少なくとも1個の可変共振回路が、バラクタとインダクタとを並列に備えることを特徴とする請求項４５に記載の受信モジュール。
【請求項４７】
前記変調周波数における前記可変共振回路のインピーダンスが、少なくとも数メガオームであることを特徴とする請求項４５または４６に記載の受信モジュール。
【請求項４８】
前記信号は光信号であり、前記センサは光センサであることを特徴とする請求項４５から４７のいずれかに記載の受信モジュール。
【請求項４９】
前記可変共振回路のうちの１個が、前記光センサをバイアスするために使用されるインダクタを備えることを特徴とする請求項４８に記載の受信モジュール。
【請求項５０】
前記入力回路は、
前記センサと前記入力回路のキャパシタンスに対して感応性のある入力電極と、
少なくとも1個の保護電極と、
前記少なくとも1個の保護電極の電位を前記入力電極の電位と整合するためのブートストラップとを備えることを特徴とする請求項４５から４９のいずれかに記載の受信モジュール。
【請求項５１】
前記ブートストラップ回路は、増幅器と、前記入力電極に結合され、前記増幅器からの雑音を低減するための可変共振回路とを備えることを特徴とする請求項５０に記載の受信モジュール。
【請求項５２】
前記ブートストラップ回路の前記可変共振回路網が、バラクタとインダクタとを並列に備えることを特徴とする請求項５１に記載の受信モジュール。
【請求項５３】
前記ブートストラップ回路が、前記変調周波数で、実質的に１の利得と実質的にゼロの移相とを有することを特徴とする請求項５０から５２のいずれかに記載の受信モジュール。
【請求項５４】
前記ブートストラップ回路が、前記少なくとも1個の保護電極を接地することにより、選択的に不能化することができることを特徴とする請求項５０から５３のいずれかに記載の受信モジュール。
【請求項５５】
前記入力回路が、可変帰還付き信号増幅器を備えることを特徴とする請求項４５から５４のいずれかに記載の受信モジュール。
【請求項５６】
前記可変帰還および前記少なくとも1個の可変共振回路が、前記受信器のマイクロプロセッサを制御して変化し、前記入力回路の安定性を維持することを特徴とする請求項５５に記載の受信モジュール。
【請求項５７】
前記信号増幅器および少なくとも1個の関連する帰還成分が、トランスインピーダンス増幅器の成分であることを特徴とする請求項５５または５６に記載の受信モジュール。
【請求項５８】
バイアス回路のバイアスバラクタと、請求項５０から５７のいずれかに記載のブートストラップ回路のブートストラップバラクタを同調する方法において：
（ｉ）  前記ブートストラップバラクタを公称値に設定する工程と；
（ii）  ブートストラップ回路を可能化する工程と；
（iii）  前記バイアスバラクタを同調することにより、前記変調周波数で前記ブートストラップ回路の信号増幅器のループ利得を最大化する工程と；
前記ブートストラップ回路を不能化する工程と；
（v）  前記ブートストラップバラクタを同調することにより、前記変調周波数で前記信号増幅器のループ利得を最大化する工程と；
（vi）  各バラクタに印加される同調電圧が集中するまで工程（ii）から（ｖ）を繰り返す工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項５９】
少なくとも２個の受信モジュールを備える受信器であって、
前記受信モジュールは物体の移動方向に相互に間隔を置き、各受信モジュールは独自の周波数で変調された光信号を受信するようにされていることを特徴とする受信器。
【請求項６０】
移動物体をモニタするためのシステムであって、
それぞれの光信号を送信するための少なくとも２個の送信器モジュールを備え、
前記光信号の各々は、独自の周波数で変調されることを特徴とする移動物体をモニタするためのシステム。
【請求項６１】
請求項１から４４および５８のいずれかに記載の工程を実施するための構成要素を有することを特徴とするモニタシステム。
【請求項６２】
請求項１から４４および５８のいずれかに記載の工程を実施するためのプログラムコードを有することを特徴とするソフトウェア。
【請求項６３】
請求項１から４４および５８のいずれかに記載の工程を実施するためのプログラムコードを記憶したコンピュータ読み出し可能記憶媒体。
【請求項６４】
車両のためのモニタシステムであって、
前記車両のための車道に沿って、それぞれの変調周波数で、分離した光信号を送信するための送信モジュールと；
実質的に前記変調周波数で光信号をそれぞれ検出するための受信モジュールと；
前記車両の少なくとも１個により前記信号のアンブロッキングおよびブロッキングに対応する生成および破壊事象データを生成するための手段と；
前記アンブロッキングおよびブロッキングに対応する時間値を含む、車両に対する少なくとも1個のパラメータを前記事象データに基づいて決定するための手段と、
を備えるモニタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，モニタ方法およびシステムに関し、特に車両等の物体をモニタするためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの場合、移動物体をモニタするのが重要となる。モニタ動作としては、物体が通過したという単なる事実や移動方向をモニタし、通過した物体の数をカウントし、これらの物体の速度を決定し且つ物体を恐らく１つ以上のカテゴリーまたは形態に分類する、またはそのいずれかを含むことが可能である。
【０００３】
交通モニタ動作は、このような応用例であり、この場合、恐らくある時間を超えて道路を使用している車両の数をカウントし、またこれらの車両の速度をモニタするために、道路上の車両の通過をモニタする。
【０００４】
従来、交通モニタシステムは、道路に横たわる１対の圧縮自在気送管に依存してきた。通過する車両の車輪が１個の管上を走行すると、管の端部にあるセンサが、気圧の増加を検出し、その結果、車両の存在を検出する。各管における検出事象間の時間遅延によって、車両の速度が示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの簡単なシステムは、圧縮部分の位置を判別しないため、多車線幹線道路には有用でない。さらに、一般に、車両に関するさらなる情報は提供しない。
【０００６】
従来の１つ以上の問題を解決するシステムおよび方法を提供するか、または少なくとも現存のシステムおよび方法に代わる有用な方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、移動物体をモニタする方法を提供し、前記方法は：
変調周波数で変調された光信号を生成する工程と；
前記移動物体の経路に沿って前記光信号を送信する工程と；
前記変調周波数で実質的にモニタすることにより、前記物体の移動による受信された信号の変化を検出する工程と；
前記変化に基づいて前記物体の少なくとも1個のパラメータを決定する工程とを備える。
【０００８】
また、本発明は、移動物体の位置を決定する方法を提供し、
少なくとも３個の信号の各々の送信器と受信器との間の前記物体の通過により、前記信号の各々に対して少なくとも１個の生成または破壊事象と時間値を関連させる工程をさらに備え、
前記信号のうち少なくとも1個は、前記信号の他のものに関して実質的に傾斜し、さらに、前記時間値を比較することにより、前記移動方向に対して実質的に横向きに前記物体の位置を決定する工程を備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明は、第１および第２の信号に対する2個の検出場所を通る少なくとも２個の移動物体の通過により、前記信号の生成および破壊を表すタイムスタンプされた生成および破壊事象から移動物体の少なくとも1個のパラメータを決定する方法を提供し、
前記場所が、前記物体の移動方向に相互に間隔を置き、前記少なくとも２個の移動物体が前記移動方向に対して実質的に横向きに相互に間隔を置き、前記方法が：
前記第１の信号に対する少なくとも２個の事象を選択する工程と；
各々の選択された事象に対して：
前記第２の信号に対しては同型の事象である、前記選択された事象の対を形成する工程と；
各対に対して、前記対のタイムスタンプ値から速度値を決定する工程と；
選択された事象に対する事象対を実質的に等しい速度を有する別の選択された事象に対する事象対とを相互に関連させることにより、相互に関連付けられた事象対のうちの少なくとも1対を形成する工程と；
相互に関連付けられた事象対の各々に対して、前記相互に関連付けられた事象対のタイムスタンプ値から長さの値を決定する工程と；
その長さの値が所定値よりも小さい、1対の相互に関連付けられた事象対を前記物体と関連させる工程と；
前記関連する事象対のタイムスタンプ値から前記物体の少なくとも1個のパラメータを決定する工程と、を備える。
【００１０】
また、本発明は、移動方向に移動し、前記移動方向に対して実質的に横向きに間隔を置いた物体同士を区別する方法を提供し、前記方法が：
前記移動物体の経路に沿って信号を送る工程と；
前記信号の状態変化を検出し、前記変化に対する事象をそれぞれの時間と共に記録する工程と；
前記信号の前記事象を処理して、前記事象に対する前記時間に基づいてそれぞれの移動物体に対応する事象をグループ化する工程とを備える。
【００１１】
さらに本発明は、移動物体をモニタする方法を提供し、
変調周波数で変調された光信号を受信する工程と、
前記光信号を電気信号に変換する工程と、
前記電気信号をディジタル化する工程と、
前記ディジタル化信号をダウンコンバートして前記物体の少なくとも1個のパラメータ
を表すデータを与える工程とを備える。
【００１２】
また、本発明は、移動物体をモニタするためのシステムを提供し、
前記システムが、変調周波数で変調された光信号を受信するための受信器を備え、
前記受信器は、
前記光信号を電気信号に変換するための入力モジュールと、
前記電気信号をディジタル化するためのアナログ・ディジタル（ＡＤＣ）変換器と、
前記ディジタル化信号を復調し、前記物体の少なくとも1個のパラメータを表す出力データを与えるためのディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）とを備える。
【００１３】
さらに、本発明は、変調周波数で変調された信号を受信するための受信モジュールを提供し、
前記受信モジュールは、少なくとも一個の可変共振回路と、前記共振回路の共振周波数を前記変調周波数に整合させて、前記変調周波数での入力回路の入力インピーダンスを最大化するための帰還回路を有する入力回路に結合されたセンサを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも２個の受信モジュールを備える受信器を提供し、
前記受信モジュールは物体の移動方向に相互に間隔を置き、各受信モジュールは独自の周波数で変調された光信号を受信するようにされている。
【００１５】
さらに、本発明は、移動物体をモニタするためのシステムを提供し、
前記システムが、それぞれの光信号を送信するための少なくとも２個の送信器モジュールを備え、前記光信号の各々は、独自の周波数で変調される。
【００１６】
また、本発明は、車両のためのモニタシステムを提供し、
前記モニタシステムが：
前記車両のための車道に沿って、それぞれの変調周波数で、分離した光信号を送信するための送信モジュールと；
実質的に前記変調周波数で光信号をそれぞれ検出するための受信モジュールと；
前記車両の少なくとも１個により前記信号のアンブロッキングおよびブロッキングに対応する生成および破壊事象データを生成するための手段と；
前記アンブロッキングおよびブロッキングに対応する時間値を含む、車両に対する少なくとも1個のパラメータを前記事象データに基づいて決定するための手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来の１つ以上の問題を解決するシステムおよび方法を提供するか、または少なくとも現存のシステムおよび方法に代わる有用な方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００１９】
モニタシステムは、図１に示したように、送信器１０２と受信器１０４とを備える。送信器１０２は、光信号１０６、１０８を送信し、これらの信号は受信器１０４で受信される。
【００２０】
モニタシステムは、モニタ方法を実行し、それによって、送信器１０２と受信器１０４との間を物体１１０が通過することによって、信号１０６、１０８の受信部分が変化して、物体１１０がモニタされる。
【００２１】
モニタ方法は、これらの変化を分析して物体１１０のパラメータを決定するようになっており、このパラメータは、物体１１０が通過したという単なる事実と、物体１１０の速度と、物体１１０の他の特性を含むことも可能である。
【００２２】
モニタシステムは、交通モニタとして使用することも可能であり、この場合、物体１１０は、小型オートバイ、車またはトラックなどの車両である。本実施の形態では、送信器１０２と受信器１０４は、図１に示したように、道路１１２に対峙するように配置されている。
【００２３】
理想的には、送信器１０２と受信器１０４は、例えば、樹木や雑木林に隠れているため、車両運転手は、送信器１０２または受信器１０４を見ることはなく、モニタシステムによって車両速度を正確に測定することが可能である。
【００２４】
図２に示したように、送信器１０２は、マイクロプロセッサおよびディジタル制御モジュール２０２と、電力保護回路２０４と、電池電圧検出などの支持機能を提供する周辺回路２０６と、１対の送信モジュール２０８、２１０とを備えており、各々の送信モジュール２０８、２１０は、赤外線（ＩＲ）発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。
【００２５】
使用する際に、送信器１０２は、２個の送信モジュール２０８、２１０が道路１１２に対して平行な面に位置決めされるように配置されている。送信モジュール２０８、２１０の各々は、道路１１２を横切り、路面に近接して、典型的には一般の車両の車軸の高さよりも低い位置で、略８８０ｎｍ赤外線光ビーム１０６、１０８を送信する。
【００２６】
送信モジュール２０８、２１０の各々は、レンズを備えており、このレンズによって、ＩＲビームを集中させて、およそ２度の円錐角でゆっくりと発散するビームを生成し、２個のビーム錐体の軸が平行な状態となるようになっている。有限ビーム発散によって、送信器１０２と受信器１０４が、容易に配列されるようになっている。
【００２７】
ＩＲビーム１０６、１０８は、受信器１０４によって検出されるようになっている。この受信器１０４は、道路１１２に平行な面においても、１対の受信モジュール２１２、２１４を備えている。第１の受信モジュール２１２および第２の受信モジュール２１４は、送信される２個のビーム１０６、１０８に対するモジュールを受信する。
【００２８】
また、受信器１０４は、ディジタル信号プロセッサ２１６と、シングルボードコンピュータ２１８と、電力保護回路２２０と、キーボードおよび液晶表示付きマイクロプロセッサモジュール２２２と、周辺回路２２４と、携帯電話およびGPSユニットモジュール２２６とを備える。
【００２９】
送信したIRビーム１０６、１０８の有限発散によって、このシステムが構成され、それによって、受信モジュール２１２、２１４の各々が、送信モジュール２０８、２１０の双方からIRビームを受信する。従って、図７に示したように、受信モジュール２１２、２１４の各々によって受信された信号全体は、２個のビームを含むものと考えられる。
【００３０】
すなわち、対応する送信モジュールからの直接ビームと、他の送信モジュールからの間接的またはクロスビームとを含む。例えば、第１の受信モジュール２１２は、第１の送信モジュール２０８から第１の直接ビーム１０６を受信するとともに、第２の送信モジュール２１０から第１のクロスビーム７０２を受信する。直接IRビームとクロスビームとを区別するために、送信モジュール２０８、２１０の各々からのビームを、固有の周波数、この場合、それぞれ９０ｋHzと１１０ｋHzで変調する。
【００３１】
従って、受信モジュール２１２、２１４の各々の検出回路は同調され、対応する直接IRビームの変調周波数で最適雑音性能を提供し、受信モジュール２１２、２１４の各々からの信号は、そのクロスビームに対応する信号成分から、モジュールの直接ビームを受信するものに対応する信号成分を分離するために処理される。これによっても、受信器１０４は周囲光を拒否できる。
【００３２】
車両１１０の前方のタイヤが、受信器１０４の受信モジュールと送信器１０２の送信モジュールとの間の４個の目視線のうちの１個を隠すと、直接ビーム１０６、１０８、またはクロスビーム７０２、７０４がブロックされ、タイヤの後縁がこの目視線を越えるまでブロックされたままである。このビームのブロッキングおよびアンブロッキング、または「破壊および生成」は、車両１１０の後部タイヤが送信器１０２と受信器１１０４との間を通過すると、再度生じる。
【００３３】
このように、車両１１０が送信器１０２と受信器１０４との間を通過するたびに、車両の各車軸は、「破壊および生成」対を４回行う、すなわち受信モジュール２１２、２１４の各々で、そのモジュールに対する直接ビームおよびクロスビームに対応して２回ずつである。
【００３４】
図３に示したように、受信モジュール２１２、２１４の各々は、通過帯域が８８０ｎｍで集められ、−３ｄＢ幅が１００ｎｍである多層誘電光フィルター３０１を備えており、周囲光をできるだけ多く排除するほどの狭さではあるが、送信モジュール２０８、２１０のＩＲダイオードからほとんどすべての入射エネルギーを受け入れるのに十分な広さである。
【００３５】
また、受信モジュール２１２、２１４の各々は、レンズシステム３００と、フォトダイオード３０２と、フロントエンドモジュール３０４と、ポスト・アンプモジュール３０６と、フィルタモジュール３０８と、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）３１０とを備える。
【００３６】
受信モジュール２１２、２１４の各々のＡＤＣ３１０からのディジタル出力信号は、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６に送られる。ＤＳＰ２１６は、各ビームの生成および破壊を識別し、ＭＡＫＥおよびＢＲＥＡＫ事象データをそれぞれ生成する。各事象は、２個の受信モジュール２１２、２１４のどちらから事象が発生したかを識別し、直接ビーム１０６、１０８、またはクロスビーム７０２、７０４が必要とされたかどうかを識別するために、タイムスタンプを行い、ラベルを付ける。
【００３７】
ＤＳＰ２１６によって発生する事象は、受信器１０４のマイクロプロセッサ２２２へと通過する。事象データはその後、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）２１８へと通過し、これは、事象を利用して、（多車線道路に対する）車両の速度および形態、ならびに車線を決定し、車両統計を生成する。処理信号データに加えて、マイクロプロセッサ２２２は、以下で述べるように、受信モジュール２１２、２１４の各々のフロントエンドモジュール３０４に帰還する。
【００３８】
ＳＢＣ２１８は、送信モジュール２０８、２１０と受信モジュール２１２、２１４との間の車軸の通過により、ラベリングおよびタイムスタンプが行われた（マイクロ秒）ＭＡＫＥおよびＢＲＥＡＫ事象からなる入力ストリームを取り、車軸間隔、車速、車線、第１の車軸の到着時間を提供する出力データストリームを生成する。
【００３９】
この出力データを生成するために、ＳＢＣ２１８は、まずＭＡＫＥおよびＢＲＥＡＫ事象を用いて、通過する車軸の速度を決定することにより、入力事象ストリームから車両を識別する。これは、多車線道路１１２の場合には複雑となる。その理由は、１つの車線の車両が他の車線の車両を隠し、その結果、ＭＡＫＥおよびＢＲＥＡＫ事象のいくつかがなくなる可能性があるためである。
【００４０】
車線の識別が重要でない場合、このシステムは、クロスビーム７０２、７０４がＤＳＰ２１６によって識別されないモードで使用することができる。このモードでは、以下の方法を用いて事象を車両と関係づける。第１に、１個の直接ビームからの各ＢＲＥＡＫ事象（同様に各ＭＡＫＥ事象）は、他の直接ビームからの、考えられるすべての対応するＢＲＥＡＫ事象と整合させる。この整合のうちの１つは正確なものであり、以下のように決定される。
【００４１】
起こり得る事象整合の各々に対して、２つの事象のタイムスタンプ値の差を用いて速度を決定する。タイムスタンプ値の差は速度を表しており、この場合、ビーム１０６、１０８間の距離は、周知のものであり、送信器１０２および受信器１０４の物理的形態によって固定されているものとする。
【００４２】
整合が正確であれば、その速度は、他の整合に対して他の場所でも生じる。例えば、ＭＡＫＥ事象整合、または第２の車軸に対するＢＲＥＡＫ事象整合として、もしくは第２の車軸に対するＭＡＫＥ事象整合として再度起こり得る。大抵の場合、この重複によって、どの整合が正確であるかについての曖昧さを解決する。
【００４３】
各車軸の速度が一旦決定すると（２回：１回目はＢＲＥＡＫ事象を用いる。再度、独立してＭＡＫＥ事象を用いる）、空間的に十分に近接した同じ速度の車軸（すなわち、各電位車軸に関連する事象に対する速度およびタイムスタンプから決定された車軸の値は、閾値長さの値よりも短い）を集めて、車両を形成することができる。
【００４４】
車両は、その車軸分離および共通速度により特定され、検出方法の間に加速された可能性のある長い車両に対しては許容範囲がある。車軸を特定した後、識別された車両は、例えば、米国ＦＨＷＡ機構ＦまたはオーストラリアＡＵＳＴＲＯＡＤ機構等の車両分類機構によりさらに分類される。
【００４５】
送信器１０２と受信器１０４との間の車両の距離を推定するのが望ましい場合が多い。例えば、多車線道路でこのシステムを使用する場合、この情報を用いて、車両が走行している車線を識別することができる。これを達成するために、ＤＳＰ２１６はまた、クロスビーム７０２、７０４に関連する事象を識別する。上記手順は今まで通り用いるが、現在の各々の物理的ビーム破壊（または生成）の発生は、クロスビーム７０２、７０４を含むことにより、４つの対応するＭＡＫＥ（またはＢＲＥＡＫ）事象を有するのが理想的である。
【００４６】
事象は、上記のように対にされ、共通速度に基づいて相互に関連する。各車軸は、４対以下のＢＲＥＡＫ＋ＭＡＫＥと関連する。当然のことながら、例えば、ＭＡＫＥ事象が発生する時に他の車両がビームを覆い隠した場合、ほとんどなくなる可能性がある。
【００４７】
各対を車軸および車両にグループ化することにより、車両の車線位置は、ＭＡＫＥおよびＢＲＥＡＫ事象のタイムスタンプの差から、受信モジュール２１２、２１４の各々に対して独立して決定される。
【００４８】
例えば、図７を参照して、３個の車線７０６、７０８、７１０を有する多車線道路１１２の車線７１０に沿って走行する車両１１０の１個の車軸に関連する以下の４つの事象について考察する：
第１の受信モジュール２１２（直接ビーム１０６）ＢＲＥＡＫ事象、時間τμｓ；
第１の受信モジュール２１２（クロスビーム７０２）ＢＲＥＡＫ事象、時間（τ＋１０００）μｓ；
第２の受信モジュール２１４（クロスビーム７０４）ＢＲＥＡＫ事象、時間（τ＋３０００）μｓ；および
第２の受信モジュール２１４（直接ビーム１０８）ＢＲＥＡＫ事象、時間（τ＋４０００）μｓ。
【００４９】
第１の受信モジュール２１２のクロスビーム７０２は、第１の受信モジュール２１２の直接ビーム１０６が破壊された時点と、第２の受信モジュール２１４の直接ビーム１０８が破壊された時点との時間間隔の４分の１で破壊される。
【００５０】
第２の受信モジュール２１４のクロスビーム７０４は、第１の受信モジュール２１２の直接ビーム１０６が破壊された時点と、第２の受信モジュール２１４の直接ビーム１０８が破壊された時点との時間間隔の４分の３で破壊される。
【００５１】
クロスビームの時間差と平行ビームの時間差との比を決定することにより、送信器１０２と受信器１０４に関連する車両１１０の場所を決定することが可能である。例えば、第１のクロスビームの時間差と平行ビームの時間差との比、（τ＋１０００）―τ/（τ＋４０００）―τ＝１/４は、車両が１１０が、受信器１０４から送信器１０２までの距離の４分の１である、受信器１０４からの距離にあることを示している。
【００５２】
図７で示す第１の車線７１０等の車線位置は、道路１１２に関連する送信器１０２および受信器１０４の場所が周知の場合、この情報から識別可能である。
【００５３】
送信されたＩＲビーム１０６、１０８、７０２、７０４の変調は、方形波変調であり、基本周波数成分が信号処理に使用される。この信号処理は、ＤＳＰ２１６によって実施される。車両交通がない場合、受信モジュール２１２、２１４の各々からの信号の変調スペクトルは、対応する直接ビームまたはチャネルの変調周波数に集中したデルタ基本形式が理想的である。
【００５４】
しかしながら、送信器１０２と受信器１０４との間で交通がある場合、直接ビーム１０６、１０８のブロッキングにより、変調スペクトルが広がる。１５０ｋｍ／ｈｒ以下の速度で、しかもビーム径２５ｍｍで移動する交通に対して、このスペクトル拡大は、それぞれの搬送周波数のいずれかの側で、６ｋＨｚ以下の周波数では有意となる。
【００５５】
従って、受信モジュール２１２、２１４の各々の複合検出エレクトロニクス３０２、３１０の有効通過帯域は、１２ｋＨｚの帯域幅を有するように設定されており、対応する送信モジュール２０８、２１０によって送信される光信号の変調周波数に従って、一方は９０ｋＨｚで集中しており、他方は、１１０ｋＨｚで集中している。この帯域幅は、ＤＳＰ２１６内で設定されているため、望ましい最高車速を適合させるように変更可能である。
【００５６】
例えば、最高車速が１時間あたり２００ｋｍまで増大した場合、帯域幅は１５ｋＨｚまで増大することが可能である。しかし、帯域幅が１２ｋＨｚに設定された状態でさえ、測定の正確度に多少の不利益が生じるが、２００ｋｍ/ｈｒを超えた速度で車両を測定することも可能である。
【００５７】
変調した搬送波の利用は、受信器エレクトロニクスにとっては有意である。なぜなら、すべての交通「情報」は、ベースバンドから変調または搬送周波数の付近まで転送され、この周波数は、比帯域を占有するのみであるからである。より優れた雑音性能は、有用な信号がこのような判断基準を満たす場合に、受信器エレクトロニクスから達成できる。
【００５８】
実際の中心周波数、９０ｋＨｚおよび１１０ｋＨｚは、さらに他の判断基準によって選択される：
１）２個の周波数は、一方の変調された信号の高調波が、他方の変調された信号の適合成分として受信器１０４により解釈する可能性がなくなるほど十分に接近している；
２）搬送周波数は、検出器エレクトロニクス内のｌ/ｆ雑音現象がフロントエンドモジュール３０４の性能にほとんど影響を与えないほど十分に高い；
３）周波数で増加する検出器エレクトロニクス内の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）入力段チャネルゲート雑音結合が性能を劣化させるほど周波数は高くない；
４）生成および破壊交通現象の測定と比較して、搬送波の個別サイクルの期間が短く、それによって受信器検出システム内で必要とされるフィルタリングのオーダを最小限にし、タイムスタンプ解像度を改良するほど十分に周波数は高い；
５）比帯域の必要条件が最小限にされ、それによって雑音性能を改良できるほど十分に周波数は高い。
【００５９】
受信モジュール２１２、２１４の各々のフォトダイオード３０２によって生成される電流は、トランスインピーダンス増幅回路トポロジーを用いてフロントエンドモジュール３０４によって電圧信号に変換される。受信モジュール２１２、２１４の各々は、拡大する光ビームの逆２乗法則の挙動に従って、１００対１の送信器・受信器距離変化に対応して、１０，０００対１の係数だけ変化させる光パワーレベルで動作するように設計されている。
【００６０】
マイクロプロセッサ２２２は、ＤＳＰ２１６によって通過する光パワーレベル情報に応答して、各フロントエンドモジュール３０４におけるトランスインピーダンス利得の量を選択する。さらに、各フロントエンドモジュール３０４は、「雑音同調」の形態を用いて低雑音性能を達成し、それによって、その共振周波数がそれぞれの直接光信号の周波数に整合する共振インダクタ・コンデンサ（ＬＣ）対を利用することによって、各フロントエンドモジュール３０４の雑音利得が低減する。
【００６１】
この同調は、マイクロプロセッサ２２２の制御の下で、各フロントエンドモジュール３０４内のバラクタダイオードのキャパシタンスを設定することにより、行われる。
【００６２】
図４に示すフロントエンドモジュール３０４のブロック図は、図５に示すフロントエンドモジュール３０４の簡単な等価回路図を参照すると、より良く理解できる。各フロントエンドモジュール３０４は、２個の共振Ｌ−Ｃ対４０２と４０４とを備える。第１のＬ−Ｃ対４０４は、端子５０３でフォトダイオード３０２に負のバイアス電圧を与えるために使用するインダクタ５０２を備える。
【００６３】
このインダクタ５０２は、搬送周波数で数百ｋオームの無効インピーダンスを有するが、バラクタ５０４で共振されると、インダクタ５０２の抵抗によってのみ制限された数Ｍオームの全インピーダンスを対４０４に対して生成する。
【００６４】
このようにインピーダンスが増加すると、フロントエンドモジュール３０４の雑音利得が低減し、それによって入力関連の雑音電流を低減し、トランスインピーダンス増幅ループ５０６の利得を増大し（従って、より感応性のある範囲で、その閉ループ応答を広げる）、各フロントエンドモジュール３０４の安定性限界を増大する。
【００６５】
第２のＬ−Ｃ対４０２は、各フロントエンドモジュール３０４の「ブートストラップ」ループ５０８の一部であり、各フロントエンドモジュール３０４の開ループ利得および雑音利得特性に対する多数の異なるキャパシタンスの影響を低減するために用いられる。
【００６６】
これらのキャパシタンスは、各フォトダイオード３０２に関連し、ケーブルを接続するキャパシタンスと、フロントエンド感度を変更するために使用するアナログスイッチ５１０に関連するキャパシタンスと、プリント配線板（ＰＣＢ）レイアウトに関連する浮遊キャパシタンスとを含む。これらのキャパシタンスは大きく、十分には特定されておらず、熱的機械的妨害を受ける。
【００６７】
フォトダイオード３０２からの小さい入力電流を保持するフロントエンド回路部分５１２は、浮遊電荷および雑音に対して極めて感応性があるため、図５に太線で示す「感応接続点」５１２と呼ばれる。ブートストラップループ５０８がない状態では、より小さい共振インピーダンスが感応接続点５１２に存在し、それによって、より感応性のある範囲において、閉ループトランスインピーダンス利得の比帯域を劇的に低減する。
【００６８】
トランスインピーダンス増幅ループ５０６は信号増幅器５１４を備えており、この信号増幅器５１４は、約１５ＭＨｚの帯域幅で３個の縦属ｘ１０利得電流モード増幅器を備える。個別の増幅器を選択的にバイパスすることにより、信号増幅器５１４は、選択可能な利得、ｘ１０、ｘ１００またはｘ１０００を提供する。
【００６９】
トランスインピーダンスループ５０６の総利得は、信号増幅器５１４の利得と、アナログスイッチ５１０と感応接続点５１２に存在する共振インピーダンスによって選択されるループ５０６内の帰還抵抗５１６の合計値によって決定される。
【００７０】
図５の簡略化した等価回路は、２個の最も感応性のある範囲のみに対するスイッチ５１０および抵抗器５１６を示すが、さらに他のスイッチおよび抵抗器（図示せず）もまた、主ループ５０６に切り換えられ、さらなる感度範囲での帰還を増大し、それによって感度を減じることが可能である。信号増幅器５１４の入力インピーダンスは低い。従って、入力インピーダンスが高く、帯域幅が約１０ＭＨｚであるＪＦＥＴ入力単一利得バッファ５２０によって駆動される。
【００７１】
ブートストラップループ５０８は、感応接続点５１２での電圧を緩衝し、この電圧を「保護電極」５１８と呼ばれる物理的に隣接する回路に印加することにより、感応接続点５１２に存在するインピーダンスを有効に増大する。ブートストラップループ５０８は、ＪＦＥＴ入力単一利得バッファ５２０（トランスインピーダンス帰還ループ５０６と共有）と、（帯域）移相回路網５２２と、ブートストラップ増幅器５２４と、高周波減結合回路網５２８と、Ｌ−Ｃ対４０２とを備える。高周波減結合回路網５２８は、後者の単一利得点付近の周波数で、主帰還ループ５０６からブートストラップ回路５０８を減結合する。
【００７２】
ブートストラップループ５０８は、搬送周波数での回路５０８の全移相（すなわち主ループ５０６はオープン）がゼロに設定され、全利得が１であるように構成される。これは、対応する光信号の送信周波数で示したように、対応する受信モジュールに適当な変調周波数に特定のフロントエンドモジュール３０４に対して同調される移相回路網５２２によって容易に行われる。
【００７３】
このように、移相回路網５２２は、その入力で、余分の負のコンダクタンスを加算することにより生じるトランスインピーダンス帰還ループ５０６の安定性限界の劣化を防止する。
【００７４】
ブートストラップループ５０８によって補償されたキャパシタンスは、固有フォトダイオードキャパシタンス５３０と、フォトダイオードケーブルにおける感応接続点５１２と接地との間のキャパシタンス５３２と、感応接続点５１２と接地との間のＰＣＢの全浮遊キャパシタンス５３４と、感応接続点５１２とブートストラップ信号との間のＰＣＢの全浮遊キャパシタンス５３５と、範囲スイッチ接続点と保護接続点５１８のからの（交流センスで）駆動される範囲スイッチの供給レールとの間のキャパシタンス５３６とを含む。
【００７５】
これらのキャパシタンスの合計は、インダクタ５３８で共振されて、ブートストラップ増幅器５２４自体からフロントエンドモジュール３０４に結合されたさらなる雑音の量を低減する。
【００７６】
しかしながら、インダクタ５３８を備える共振回路４０２に存在により、フロントエンドモジュール３０４の安定性必要条件が複雑となり、その結果、バラクタキャパシタンス５４０またはバラクタキャパシタンス５０４のいずれかの方向への誤った調整により、発信点への安定性限界を劣化する可能性がある。
【００７７】
その結果、範囲変化およびバラクタ同調が、下記のように、実際にこのような不安定が生じないようにマイクロプロセッサ２２２の制御の下で行われる。リッツ線を用いて、インダクタ巻線の抵抗率を低減し、このような抵抗に関連する固有ジョンソン雑音を減じることが可能である。
【００７８】
最も感応性のある範囲から始まって、あまり感応性のない範囲まで進むと、感応接続点５１２に接触するスイッチ５１０（上記のように図示していない他のスイッチも含む）の数が増加することにより、ブートストラップシステムによって保護されるキャパシタンスの量が増大する。
【００７９】
最終的に、保護するべきキャパシタンスが非常に大きくなるため、さらなるインダクターバラクタ対（図示せず）を第二の共振回路網４０２に並列に追加されて、搬送周波数での共振を達成することができる。
【００８０】
しかしながら、最も感応性の低い範囲で動作する際にはインダクタンスをさらに追加する必要はない。なぜなら、このＬ−Ｃシステムの全インピーダンスは、閉ループ性能やフロントエンドモジュール３０４の安定性に最小限の影響しか与えず、これらの条件では、帰還抵抗器５１６の低インピーダンスによって左右される。搬送周波数での共振は、もはや求められておらず、誤同調は安定性や開／閉ループ性能に影響を与えない。
【００８１】
ブートストラップループ５０８は、保護電極としての接続点５１８を接地することにより、有効に不能化できる。これによって、ブートストラップシステムによって保護されるキャパシタンスやインダクタンスは、フォトダイオードバイアスまたは第１のＬ−Ｃ回路網４０４に並列に有効に配置されることになる。このモードで、これらは、トランスインピーダンス帰還ループ５０６の雑音利得および開ループ利得に直接貢献する。
【００８２】
この結果、フロントエンドモジュール３０４は、正常に保護された構成要素、特にフォトダイオード３０２およびそのケーブルの熱的機械的感度をよりいっそう受けることになる。
【００８３】
さらに、開ループ利得が低減される。その理由は、このように形成された複合Ｌ−Ｃ回路網の共振インピーダンスがフォトダイオードバイアスに関連するＬ−Ｃ回路網４０４よりもずっと小さいからである。上記のように、これによって、より感応性のある範囲の閉ループの比帯域をかなり低減することが可能となる。
【００８４】
ブートストラップをオン・オフに切り換える能力は、フロントエンドモジュール３０４においては上記よりも基本的な目的を有する。使用する前に、各フロントエンドモジュール３０４は、Ｌ−Ｃ回路網４０２、４０４の共振を達成するために、バラクタ５４０、５０４に印加する電圧を決定するように校正される。この調整は、トランスインピーダンス帰還ループ５０６のループ利得を測定することによって行われる。
【００８５】
これは、ＤＳＰ２１６の援助でマイクロプロセッサ２２２を制御して行われる。対応するフロントエンドチャネルに適する周波数の試験信号音は、信号増幅器５１４に注入され、バラクタ５４０、５０４の各々は、ループ５０６の周囲で利得を最大限にするように調整される。通常動作で使用するこのＤＳＰ２１６のソフトウェアを用いて、回路応答を測定して解釈する。
【００８６】
図６に示したように、バラクタ５４０、５０４を同調する方法は、以下のステップを備える：
（i）  ステップ６０２では、ブートストラップバラクタ５４０が公称値に設定される；
（ii）  ステップ６０４では、ブートストラップループ５０８は可能化される；
(iii)  ステップ６０６では、バイアスバラクタ５０４が搬送周波数での最大ループ利得に対して設定される；  ステップ６０８では、バラクタバイアス電圧はＶbiasとして保存される；
(iv)  ステップ６１０では、ブートストラップ５０８が不能化される；
（v）  ステップ６１２では、ブートストラップバラクタ５４０が変調周波数での最大ループ利得に対して設定される；  ステップ６１４では、バラクタバイアス電圧はＶbootとして保存される；
（vi）  ステップ６１６では、バラクタバイアス電圧ＶbiasおよびＶbootは集中されず、プロセスループはステップ６０４（ｉｉ）に戻る。そうでない場合は、バラクタバイアスおよびブート電圧は、ステップ６１８でＶbiasおよびＶbootとしてそれぞれ保存される。
【００８７】
最小感応範囲以外の全てに対する双方のフロントエンドモジュール３０４に対して、この方法が実施される。
【００８８】
各フロントエンドモジュール３０４は、検出器（比較器ベースのラッチ付上限および下限検出器、図示せず）を備えており、この検出器は、その信号増幅器５１４がスプリアス信号によって飽和された場合、ＤＳＰ２１６、最終的にはマイクロプロセッサ２２２に警告を与え、その結果、未だに存在する可能性がある、
求められた信号が損失することになる。これによって、ＤＳＰ２１６によって行われる範囲変化がいつ必要であるかを決定するための通常のプロセスに悪影響を与えることになる。この現象を回避するために、フロントエンドモジュール３０４が飽和する場合、モジュール３０４は、範囲スイッチ５１０を用いてトランスインピーダンス増幅段の帰還ループ５０６における抵抗を低減し、信号増幅器５１４の利得を減じることにより、あまり感応性のない範囲に設定される。
【００８９】
フロントエンドモジュール３０４の出力は端子５４２に現れ、後段増幅器３０６と呼ばれる第二の増幅段に送られる。ローパスフィルタ３０８は、５００ｋＨｚのサンプリング速度でＡＤＣ３１０によってサンプリングされる前に後段増幅器３０６の出力をフィルタリングする。
【００９０】
これによって、サンプリング速度の半分を超える周波数で、ディジタルドメイン内の０ｋＨｚから２５０ｋＨｚの周波数帯域への信号および雑音のエイリアシングが低減する。
【００９１】
フィルタ３０８は、フロントエンドモジュール３０４で発生するｌ／ｆ雑音を除去するための低周波ハイパスフィルタの第四段演算増幅器を備えるアクティブフィルタである。フィルタ３０８は、フロントエンドモジュール３０４からのものであり且つＡＤＣ３１０の入力に存在する雑音が、ＡＤＣ３１０の量子化プロセスおよび他の非線形性によって生じる雑音を確実に打ち消すのに十分な利得を有する。
【００９２】
受信器１０４内での切り換えモード電源は、ＡＤＣサンプリング周波数の半分に同期され、フロントエンドモジュール３０４によってピックアップされた電源雑音がサンプリングプロセスによって直流または２５０ｋＨｚに確実にエイリアシングされる。これらの周波数成分双方は、ＤＳＰ２１６によって用いられる数学的方法によって数字上は無くなる。
【００９３】
さらに、切り換えモード電源内でジッタを切り換えることによって生じる広帯域雑音とともに、２５０ｋＨｚの信号および高調波のピックアップを最小限にするために、フロントエンド回路はシールドによって完全に包囲されている。電源内のインダクタもまた、短絡ストラップで遮蔽され、その電磁界放出を低減する。
【００９４】
受信モジュール２１２、２１４双方からのディジタル化信号は、１個のＤＳＰ２１６に送られる。ＤＳＰ２１６は、ディジタル直角位相復調を行って、ＤＳＰ２１６内で生成される局部発信器信号を用いてこれらの信号をダウンコンバートする。各チャネルに対する復調されたＩおよびＱ出力は、直線位相応答を用いて、有限インパルス応答ローパスフィルタによってＤＳＰ２１６内でローパスフィルタリングされる。
【００９５】
フィルタ出力は、デシメーション因数１６を用いてサブサンプリングされ、フィルタリングされたサンプル速度３１．２５ｋＨｚまたは一時的解像度３２マイクロ秒を与える。この一時的解像度は、トラヒック速度の測定におよそー１％の精度を生成するのに十分であり、数値補間を用いてさらに改善される。
【００９６】
受信モジュール２１２、２１４の各々に対する直接ビームおよびクロスビームに対応する信号に対して、別個のダウンコンバージョンが行われる。その理由は、所与の受信モジュールに対するクロスビームの変調周波数は、他の受信モジュールに対する直接ビームの変調周波数に対応するからである。しかし、クロスビーム信号に対して、Ｉ出力のみが与えられる。
【００９７】
各チャネルに対するフィルタリングされサブサンプリングされたＱ出力は、位相周波数ロックループを駆動する。この位相周波数ロックループは、送信器変調周波数にロックされるべき受信器１０４内の局部発信器に対して、十分な調整を行う。この位相周波数ロッキング方法は、トラヒックによって生じる瞬間的なビーム破壊によってはあまり妨害されない。
【００９８】
ロックが（各チャネルに対して）達成されると、フィルタリングされサブサンプリングされたＩ信号が、トラヒックによって対応する光ビームの生成および破壊を測定する。その結果、２個の直接ＩＲビーム１０６、１０８に対応する２個のＩ信号のそれぞれの生成または破壊特徴の時間差から、トラヒック速度が計算できる。
【００９９】
送信器１０２内の送信モジュール２０８、２１０のうちの一方もまた、送信器１０２から受信器１０４までシステム情報を運ぶために使用される。この情報は、迅速に交番する、等しい正および負の直角位相成分からなるデータストリームを用いて搬送波を直角位相変調することにより運ばれる。この直角位相成分データの交番速度は、その存在が上記のＱＡＭロッキング方法を妨害しないほど十分に高い。
【０１００】
なぜなら、その平均値は、位相周波数ロックループが動作する時間係数ではゼロである。ＤＳＰ２１６は、適当なチャネルのフィルタリングされ且つサブサンプリングされたＱ出力に付与されたソフトウェアＵＡＲＴプロセスを実現することにより、このデータをデコードする。
【０１０１】
送信器のマイクロプロセッサ２０２にもまた、送信器ＬＥＤ駆動回路に印加される電圧を低減することにより、２個の送信モジュール２０８、２１０の電力効率を改善する責任がある。このような効率の改善は、切り換えモード電源技術を利用することによって、可能となる。モニタシステムのマイクロプロセッサ２０２、２２２の双方は、待機モードに保持されて省電力を行い、低電池警告および外部通信をはじめとするＤＳＰ２１６によって識別されるビーム生成―破壊事象やある一定のシステム事象に応答して全パワー全速力動作に切り換えるのみである。
【０１０２】
送信器１０２上のＩｒＤＡおよびＲＳ２３２ポートは、マイクロプロセッサ２０２によって制御され、作業員および外部設備またはそのいずれかとの通信を可能にする。ＳＢＣ２１８は、ＬｉｎｕｘTM動作システムを実行する。受信器１０４上のＩｒＤＡおよびＲＳ２３２ポートは、ＳＢＣ２１８によって制御され、作業員および？または外部設備との通信を可能にする。光ファイバインタフェースを用いて、モニタシステムの受信器１０４に永久的に接続を行うことができる。
【０１０３】
これらの通信チャネルを用いて、ロギングされた内部システムデータおよびロギングされたトラヒックデータまたはそのいずれかを収集することができる。ＳＢＣ２１８もまた、通信モジュール２２６内のＧＳＭまたはＧＰＲＳワイヤレストランシーバの動作を制御して、ワイヤレス携帯電話システムを介して遠く離れた作業員および装備またはそのいずれかへの通信を可能にする。これは、モニタシステムを遠方で制御し、グレードアップし、車両統計を転送し、施行目的のためのＳＭＳまたはページャテキストによって実時間車両情報を転送するために使用できる。
【０１０４】
ＳＢＣ２１８もまた、通信モジュール２２６のＧＰＳモジュールの動作を制御して、遠隔地にいる作業員がモニタシステムを配置することが可能である。ＳＢＣ２１８上のウェブサーバソフトウェアによって、遠距離または近距離でウェブブラウザソフトウェアを用いて、いずれかのコンピュータ装置と通信して、受信器１０４によってロギングされた情報を収集することが可能になる。
【０１０５】
受信器１０４は、マイクロプロセッサ２２２に関連する３２ＭＢ以下のデータロギングメモリを含み、ＰＣカードインタフェースによって、１０２４ＭＢ以下の取り外し自在のメモリを与える。
【０１０６】
モニタシステムは、Ｃセル、外部再充電可能電池パックおよび太陽電池板またはそのいずれかによって電力を供給することが可能である。
【０１０７】
添付図面を参照してここで述べた本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更が当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、モニタシステムの好ましい形態を示す略図である。
【図２】図２は、モニタシステムの好ましい実施の形態の簡単なブロック図である。
【図３】図３は、モニタシステムの受信器の簡単なブロック図である。
【図４】図４は、受信器のより詳細なブロック図である。
【図５】図５は、受信器の受信モジュールのフロントエンドモジュールの等価回路図である。
【図６】図６は、受信器の同調プロセスのフロー図である。
【図７】図７は、多車線幹線道路で使用するモニタシステムの略図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０２  送信器
１０４  受信器
２０２  マイクロ、メモリおよびディジタル制御
２０４  電力保護回路
２０６  周辺回路
２０８、２１０  送信モジュール
２１２、２１４  受信モジュール
２２０  電力保護回路
２２２  マイクロプロセッサ-モジュール
２２４  周辺回路
２２６  携帯電話およびＧＰＳユニット
３００  レンズシステム
３０１  光フィルタ
３０２  フォトダイオード
３０４  フロントエンドモジュール
３０６  ポスト・アンプモジュール
３０８  フィルタモジュール
（５０２）  インダクタ
（５０４）  バラクタダイオード
（５１２）  感応接続点
（５１４）  信号増幅器
（５１８）  保護電極
（５２０）  バッファ
（５２４）  ブートストラップ増幅器
（５３８）  インダクタ
（５４０）  バラクタダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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