(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の各高さにおける物体の有無を検知する複数のセンサーを配列したセンサーアレーと、
前記センサーの検知タイミングを規定するスキャニングカウンタと、
前記センサーの検知結果を保持するメモリと、
前記センサーの検知結果に基づき、車両の進入を判定する車両進入判定部と、
前記センサーの検知結果に基づき、前記車両進入判定部にて判定された進入車両の車体連続性を判定する連続性判定部と、
を有し、
前記連続性判定部は、前記メモリに保持された前記センサーの現タイミングの検知結果とｔタイミング（ｔは任意に設定可能な自然数）前の検知結果とを比較し、現タイミングにおいて前記センサーの少なくとも一つが物体有と検知し、且つ、現タイミングにおいて物体有と検知したセンサーと当該センサーが検知する高さからｍチャンネル（ｍは任意に設定可能な自然数）離れた高さを検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーがｔタイミング前において物体有と検知した場合に、車体連続と判定する車両検知装置。
【請求項２】
前記連続性判定部は、前記メモリに保持された前記センサーの現タイミングの検知結果と一タイミング（ｔ＝１）前の検知結果とを比較し、現タイミングにおいて前記センサーの少なくとも一つが物体有と検知し、且つ、現タイミングにおいて物体有と検知したセンサーと当該センサーが検知する高さからｍチャンネル（ｍは任意に設定可能な自然数）離れた高さを検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーが一タイミング前において物体有と検知した場合に、車体連続と判定する請求項１記載の車両検知装置。
【請求項３】
前記車両進入判定部は、同一の検知タイミングで前記センサーが前記各高さに関係なく所定数以上において物体有と検知した場合に車両進入と判定する請求項１または２記載の車両検知装置。
【請求項４】
前記車両進入判定部は、前記メモリに保持された前記センサーの一タイミング前の検知結果と現タイミングの検知結果とを比較し、前記各高さに関係なく所定数以上の前記センサーにおいて物体無から物体有に検知結果が変化した場合に車両進入と判定する請求項１または２記載の車両検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有料道路や駐車場の料金所等における車両検知装置に関し、より詳細には車両の進入や連続性の判定に特徴のある車両検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路や有料道路の料金所におけるＥＴＣシステム等の自動料金収受システムでは、車両の進入あるいは通過を検知することを目的とした車両検知装置が設置されている。図８にＥＴＣシステムにおける自動料金収受システムの構成を示す。図８において、車載器１を搭載した車両２が、第一の車両検知装置３に進入すると、ガントリー４の上方に設置したアンテナ５が車載器１から情報を受け取るとともに、アンテナ５から車載器１に料金情報を送信する。また、第二の車両検知装置６を通過すると、路側表示器７に通行料金を表示し、発進制御器８を開いて通行できるようにする。さらに第三の車両検知装置９が車両の通過を感知すると、発進制御器８が閉じる。
【０００３】
図９に車両検知装置の内部構成を示す。車両検知装置は複数のセンサー１０が高さ方向に配列された投光部１１および受光部１２で構成されるセンサーアレー１３を有しており、各センサー１０は受光部１２における遮光状態から各センサー毎に割り当てられた所定の高さにおいて物体の有無を観測する。各センサー１０にはチャンネルＡ０〜Ａｎが割り当てられ、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果から、どの高さにおいて物体が検出されたのかを確認することができる。センサーアレー１３は各センサーの所定の高さ、すなわちチャンネル毎の観測信号をスキャニングカウンタ１４により生成されるセンサーのスキャンタイミング毎に出力する。つまり、スキャン周期毎、高さ毎に観測結果データが生成されることになる。これらデータは進入連続判定部１５に出力され進入連続判定部１５において車両の進入および車体連続性を判定している。
【０００４】
上記構成の車両検知装置では、車両以外の進入物である雨や雪、空中を舞うゴミや鳥といった外乱と車両とを適切に区別し、さらに牽引棒を有する牽引車両の車体連続性も判定し、一台の車両として認識する必要がある。
【０００５】
この問題を解決するために、例えば特開２０００−２１５３８２では車両進入の判定基準として、上記センサーアレーの出力において物体の存在を検知したチャンネルが、車両と認められる長さだけ存在する、つまり高さ方向に車両と認められる数だけ連続して物体が存在するか否かで車両の進入を判定している。
【０００６】
一方、車体連続性の判定基準としては、一タイミング前の検知結果と現タイミングの検知結果を比較し、同じセンサーつまり同じ高さにおいて二タイミング連続して物体有と検知した場合に車体が連続であると判定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の車両検知装置における車両進入の判定方式では、車頭が高さ方向に分離している形状、例えば図２における車両１６のような形状を有する車両やバイクの場合、車頭部分での進入判定が困難であり、車両進入の検出が遅れるという問題点があった。
【０００８】
また従来の車両検知装置における連続性の判定方式では、牽引棒が高さ方向に変位を有する形状、例えば図４のような形状を有する車両の場合、連続性の判定が不可能であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記従来の車両検知装置における問題点を解決し、複雑な形状の車両に対応できるよう車両検知精度を向上させ、料金所での車両進入進出時のトラブルを解消する車両検知装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第一の発明に係る車両検知装置は、所定の各高さにおける物体の有無を検知する複数のセンサーを配列したセンサーアレーと、前記センサーの検知タイミングを規定するスキャニングカウンタと、前記センサーの検知結果を保持するメモリと、前記センサーの検知結果に基づき、車両の進入を判定する車両進入判定部と、前記センサーの検知結果に基づき、前記車両進入判定部にて判定された進入車両の車体連続性を判定する連続性判定部と、を有し、前記連続性判定部は、前記メモリに保持された前記センサーの現タイミングの検知結果とｔタイミング（ｔは任意に設定可能な自然数）前の検知結果とを比較し、現タイミングにおいて前記センサーの少なくとも一つが物体有と検知し、且つ、現タイミングにおいて物体有と検知したセンサーと当該センサーが検知する高さからｍチャンネル（ｍは任意に設定可能な自然数）離れた高さを検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーがｔタイミング前において物体有と検知した場合に車体連続と判定するものとする。
【００１１】
第二の発明に係る車両検知装置は第一の発明において、前記連続性判定部は、前記メモリに保持された前記センサーの現タイミングの検知結果と一タイミング（ｔ＝１）前の検知結果とを比較し、現タイミングにおいて前記センサーの少なくとも一つが物体有と検知し、且つ、現タイミングにおいて物体有と検知したセンサーと当該センサーが検知する高さからｍチャンネル（ｍは任意に設定可能な自然数）離れた高さを検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーが一タイミング前において物体有と検知した場合に、車体連続と判定するものとする。
【００１２】
第三の発明に係る車両検知装置は第一または第二の発明において、前記車両進入判定部は、同一の検知タイミングで前記センサーが前記各高さに関係なく所定数以上において物体有と検知した場合に車両進入と判定するものとする。
【００１３】
第四の発明に係る車両検知装置は第一または第二の発明において、前記車両進入判定部は、前記メモリに保持された前記センサーの一タイミング前の検知結果と現タイミングの検知結果とを比較し、前記各高さに関係なく所定数以上の前記センサーにおいて物体無から物体有に検知結果が変化した場合に車両進入と判定するものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は本実施の形態における車両検知装置内部を示すブロック図であり、センサーアレーブロック１７および車両検知ブロック１８で構成される。
【００２０】
センサーアレーブロック１７は、複数のセンサー１９が高さ方向に配列された投光部２０および受光部２１で構成されたセンサーアレー２２を有しており、各センサー１９は受光部２１における遮光状態から、各センサー毎に割り当てられた所定の高さにおいて物体の有無を観測する。各センサー１９にはチャンネルＡ０〜Ａｎが割り当てられ、物体有（ＯＮ）＝「１」、物体無（ＯＦＦ）＝「０」として、観測結果を車両検知ブロック１８へ出力する。チャンネルＡ０〜Ａｎの観測結果から、どの高さにおいて物体が検出されたのかを確認することができる。
【００２１】
車両検知ブロック１８は、センサーアレーブロック１７における検知タイミングを制御するスキャニングカウンタ２３と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果から車両の進入を判定する車両進入判定部２４と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果を保持するメモリ２５で構成され、過去の検知タイミングにおける検知結果を参照した車両進入判定が可能な構成となっている。したがってセンサーアレー２２内における各センサー１９の配置は、高さ方向に直線状に配列されていることが好ましく、また車両の高さに等しい程度の高さまで検知でき、センサーの配置間隔も車体が有する細かい部分まで十分検知できるよう小さいことが好ましい。センサーの検知タイミング間隔についても、車両の速度を考慮して十分小さく設定することが好ましい。また検知タイミングは可変であってもよい。
【００２２】
車両進入判定部２４における車両進入判定方式の例としては、メモリ２５に保持されたセンサーアレー２２の一タイミング前の検知結果と現タイミングの検知結果とを比較して、一タイミング前でＯＦＦであり現タイミングでＯＮへ検出結果が変化したチャンネルの個数を求め、このチャンネル個数が所定数以上である場合に車両進入と判定する方式である。
【００２３】
この場合上記所定数として、車両検知装置の使用状況等により普通車の車頭部、つまりボンネットから車底までの高さに相当するチャンネル数ｎ（例えばｎ＝２０）等に設定すればよい。
【００２４】
このように、全センサーチャンネルの中から、チャンネル配置が高さ方向に連続、非連続に関わらず、所定数以上のチャンネルにてＯＮと検知されたならば車両進入と判定することにより、従来の車両検知装置において問題であった図２における車両１６のような、複雑な車頭を有する車両に対しても車両進入の検出が適切に、つまり検出遅れがより短い進入判定を行うことが可能となる。図２においてｎ＝３の場合の従来例における検出タイミング２６、本発明における検出タイミング２７を示す。このようにｎの大きさを保ちつつ、すなわちゴミや鳥といった外乱との識別能力を保ちつつ、複雑な形状を有する車両の車頭検出を適切に行うことができる。
【００２５】
車両進入判定部２４における車両進入判定方式の別の例は、現検知タイミングにおけるチャンネルＡ０〜Ａｎの出力の中で、所定数以上のチャンネルにてＯＮと検知されたならば車両進入と判定する方式である。この場合、過去の検知タイミングにおける検知結果を使用しないため、メモリ２５を省略でき、さらに図２における車両１６のような車頭を有する車両に対しても適切に進入判定を行うことができる。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態における車両検知装置は、実施の形態１と同様、センサーアレーブロックおよび車両検知ブロックで構成される。センサーアレーブロックについては実施の形態１と同様な構成のため図示および説明を省略する。
【００２７】
図３は本実施の形態における車両検知ブロックを示す図である。センサーアレーブロック（図示せず）との接続は、図１と同様である。
【００２８】
本実施の形態における車両検知ブロックは、センサーアレーブロックにおける物体の検知タイミングを制御するスキャニングカウンタ２３と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果から車両の進入を判定する車両進入判定部２４と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果から車体の連続性を判定する連続性判定部２８とで構成され、車両進入判定および車体の連続性判定が可能な構成となっている。
【００２９】
車両進入判定部２４における車両進入判定方式としては、実施の形態１において説明した例を用いることができる。ただし本実施の形態における車両進入判定方式は、前記車両進入判定方式に限定されるものではない。車両進入判定部２４において車両進入と判断されると、連続性判定部２８において進入車両の車体の連続性判定を行う。
【００３０】
連続性判定部２８における車体連続性の判定方式の例としては、現検知タイミングにおける全チャンネルＡ０〜Ａｎの出力の中から、所定数以上のチャンネルにおいてＯＮと検知されたならば車体が連続と判定する。この場合、過去の検知タイミングにおける検知結果を使用しないためメモリが必要ない。
【００３１】
さらに上記所定数は車両検知装置の使用状況等により、牽引棒の厚さに相当するチャンネル数ｍ（例えばｍ＝２）等に設定すればよい。
【００３２】
このように、同じセンサーチャンネルにおいてＯＮが連続していなくても、いずれかのセンサーチャンネルにおいて所定数以上のチャンネルがＯＮとなれば車体連続と判定することにより、従来の車両検知装置において問題であった図４のような、牽引棒２９が高さ方向に大きく傾き、次タイミングにおいて異なるセンサーチャンネルで検知されるような車両においても、車体が連続であることを判定できる。
【００３３】
実施の形態３．
本実施の形態における車両検知装置は、実施の形態１と同様、センサーアレーブロックおよび車両検知ブロックで構成される。センサーアレーブロックについては実施の形態１と同様な構成のため図示および説明を省略する。
【００３４】
図５は本実施の形態における車両検知ブロックを示す図である。センサーアレーブロック（図示せず）との接続は、図１と同様である。
【００３５】
本実施の形態における車両検知ブロックは、センサーアレーブロックにおける物体の検知タイミングを制御するスキャニングカウンタ２３と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果から車両の進入を判定する車両進入判定部２４と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果から車体の連続性を判定する連続性判定部２８と、チャンネルＡ０〜Ａｎの出力結果を保持するメモリ２５で構成され、各チャンネル毎の過去の検知タイミングにおける検知結果を参照した、車両進入判定および車体の連続性判定が可能な構成となっている。
【００３６】
車両進入判定部２４における車両進入判定方式としては、実施の形態１において説明した例を用いることができる。ただし本実施の形態における車両進入判定方式は、前記車両進入判定方式に限定されるものではない。車両進入判定部２４において車両進入と判断されると、連続性判定部２８において進入車両の車体の連続性判定を行う。
【００３７】
連続性判定部２８における車体連続判定方式の例は次のとおりである。
【００３８】
各チャンネルＡ０〜Ａｎの出力（ＯＮ＝「１」またはＯＦＦ＝「０」）をそれぞれＹ０〜Ｙｎとする。また現スキャンタイミングをＸ、前スキャンタイミングをＸ−１とし、スキャンタイミングＸにおけるＹｎの値を（Ｘ，Ｙｎ）とする。ここでＺ＝（Ｘ，Ｙｎ）×（Ｘ−１，Ｙｎ）＋（Ｘ，Ｙｎ）×（Ｘ−１，Ｙｎ＋ｍ）＋（Ｘ，Ｙｎ）×（Ｘ−１，Ｙｎ−ｍ）と定義する。ｍは任意に設定可能な自然数とする。
【００３９】
次にすべてのＹ０〜Ｙｎに対して、上記Ｚを算出する。ただし、Ｙ０の場合の（Ｘ−１，Ｙｎ−１）、Ｙｎｍａｘの場合の（Ｘ−１，Ｙｎ＋１）はともに０とする。そして、全Ｚ（Ｙ０〜Ｙｎ）の和が０より大きければ、車体が連続であると判定する。
【００４０】
この判定方式により、従来例のように一タイミング前の検知結果と現タイミングの検知結果を比較し、同じセンサーつまり同じ高さにおいて二タイミング連続して物体有と検知した場合に車体が連続であると判定するのみではなく、上下にｍだけ離れたセンサーチャンネルとの比較でも連続性を判定することが可能になる。例えば、ｍ＝２とした場合、図６のように牽引棒３０が高さ方向に大きく変位を有する形状でも連続性の判定が可能になる。
【００４１】
上記方式はｍを３以上に設定したり、あるいはｍを１から順番にすべてのチャンネルとの隣接関係を用いて連続性を判定するようにしてもよい。
【００４２】
実施の形態４．
本実施の形態における車両検知装置は、実施の形態３の連続性判定部における車体連続判定方式をさらに改良した実施例である。
【００４３】
本実施の形態では実施の形態３におけるＺを新たに、Ｚ＝（Ｘ，Ｙｎ）×（Ｘ−ｔ，Ｙｎ）＋（Ｘ，Ｙｎ）×（Ｘ−ｔ，Ｙｎ＋ｍ）＋（Ｘ，Ｙｎ）×（Ｘ−ｔ，Ｙｎ−ｍ）と定義する。ここで、現スキャンタイミングをＸ、ｔタイミング前のスキャンタイミングをＸ−ｔとし、ｔは任意に設定可能な自然数とする。該Ｚを実施の形態３に適用することで、連続するスキャンタイミングでの連続性判定のみではなく、ｔスキャン離れたスキャンタイミングでも連続性を判定できる。例えば図７のように、牽引部分３１においてセンサーのチャンネル間隔３２に満たない部分をふくむ牽引棒形状に対応可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
第１、第２の発明による車両検知装置では、例えば、センサーチャンネル間隔に満たない部分をふくむ牽引棒を有する車両においても車体が連続であることを判定できる。また、例えば、牽引棒が高さ方向に大きく傾いた形状を有する車両においても車体が連続であることを判定できる。
【００４５】
第３、第４の発明による車両検知装置では、複雑な形状を有する車両の車頭検出を適切に行い、かつ複雑な形状の牽引棒を有する車両の車体連続性を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の車両検知装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】  複雑な形状を有する車両の車頭検出を示す図である。
【図３】  本発明の車両検知ブロックを示す図である。
【図４】  牽引棒が高さ方向に大きく傾いた車両の連続性判定を示す図である。
【図５】  本発明の車両検知ブロックを示す図である。
【図６】  牽引棒が高さ方向に大きく傾いた車両の連続性判定を示す図である。
【図７】  センサー間隔に満たない部分を含む牽引棒形状を示す図である。
【図８】  ＥＴＣシステムにおける自動料金収受システム構成を示す図である。
【図９】  従来例における車両検知装置の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  車載器、２  車両、３  第一の車両検知装置、４  ガントリー、５  アンテナ、６  第二の車両検知装置、７  路側表示器、８  発進制御器、９  第三の車両検知装置、１０  センサー、１１  投光部、１２  受光部、１３  センサーアレー、１４  スキャニングカウンタ、１５  進入連続判定部、１６  車両、１７  センサーアレーブロック、１８  車両検知ブロック、１９  センサー、２０投光部、２１  受光部、２２  センサーアレー、２３  スキャニングカウンタ、２４  車両進入判定部、２５  メモリ、２６  従来例における検出タイミング、２７  本発明における検出タイミング、２８  連続性判定部、２９  牽引棒、３０  牽引棒、３１  牽引部分、３２  センサーのチャンネル間隔。
【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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【図８】
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【図９】
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