(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された光送受信器からのアップリンク信号を所定の受信視野角の範囲で受光する受光部と、
前記アップリンク信号の変調速度を同期検出により認識する変調速度認識部と、
前記受光部と略同じ位置に設けられ、前記変調速度認識部で認識した前記変調速度が予め定められた遅い速度であれば第１の変調速度で変調し、前記変調速度が予め定められた速い速度であれば前記第１の変調速度より高速の第２の変調速度で変調したダウンリンク信号を、前記車両に対して所定の送信角の範囲で投光する投光部と、を備えた光学式車両感知器であって、
前記アップリンク信号を前記受信視野角の範囲で受光する受信領域は、前記ダウンリンク信号を前記送信角の範囲で投光する送信領域よりも、前記車両の進入方向に広く設定され、かつ、前記受信領域は前記送信領域よりも、前記車両が前記受信領域を退出する退出方向に狭く設定されていることを特徴とする光学式車両感知器。
【請求項２】
前記ダウンリンク信号を前記第１の変調速度で変調する第１の変調部と、
前記ダウンリンク信号を前記第２の変調速度で変調する第２の変調部と、
前記ダウンリンク信号を、前記第１の変調部と前記第２の変調部とに切り換えて出力する変調速度切替部と、を備え、
前記変調速度切替部は、前記変調速度認識部が認識した変調速度に基づき、前記変調速度が予め定められた遅い速度であれば第１の変調部に切り換え、前記変調速度が予め定められた速い速度であれば前記第２の変調部に切換えることを特徴とする請求項１記載の光学式車両感知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般道路を例えば時速７０ｋｍ以下及び、高速道路を例えば時速１４０ｋｍ以下で走行する車両に、光学式車両感知器から交通情報等を提供し、光送受信部を搭載した車両からのアップリンク情報を受信する光送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光学式車両感知器を用いたシステムの全体概要図である。図において１０は光学式車両感知器で、一般道路の車線中央で地上高５．５ｍに設置される。３２は車両に搭載する光送受信装置、３３は上記光学式車両感知器１０から送出されるダウンリンク情報通信領域、３４は上記光学式車両感知器１０が通過する車両を感知する感知領域、３５は上記光学式車両感知器１０の制御部である。
【０００３】
図８は従来の移動体対応型光送受信装置のブロック図である。図において、１は光学式車両感知器１０からダウンリンク情報を送信する第１の投光部、２は投光部１につながるダウンリンク情報を変調する第１の変調部、５は上記変調部２につながる第１の処理部、６は上記処理部５につながる第１の表示部、７は光送受信器から送信されるアップリンク情報を受信し電圧に変換する第１の受光部、８は上記受光部７から出力される電圧を“１”，“０”の信号に変換する第１のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、１０は光学式車両感知器、１１は前記光学式車両感知器１０から送信されるダウンリンク情報を受信し電圧に変換する第２の受光部、１２は上記受光部１１から出力される電圧を“１”，“０”の信号に変換する第２のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、１５は上記Ａ／Ｄ変換部１２につながる第２の処理部、１６は上記第２のＡ／Ｄ変換部１２につながる第２の表示部、１９は前記第２の処理部１５につながる変調部、２０は上記変調部１９からの送信信号をアップリンク情報として送信する第２の投光部、２１は光送受信器である。
【０００４】
図９は、従来の装置をさらに詳細機能分割したものである。図において、３６は波長λ＝８５０ｎｍ±５０ｎｍを１．０Ｍｂｐｓで変調されたダウンリンク情報のみが提供される領域、３７はダウンリンク情報が提供される部分と前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報を受信する受信視野角度の領域、３８は車両に搭載された前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報の提供領域及び、前記光学式車両感知器１０から送信されるダウンリンク情報を受信する受信視野角度、３９は前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報の送信領域である。
【０００５】
次に、動作について説明する。図８に示す第１の変調部２によって波長８５０ｎｍの光を１．０Ｍｂｐｓの変調速度で送信する光学式車両感知器１０の通信領域３３は、図９に示す通り、例えば時速７０ｋｍで移動する車両に情報量１０ｋｂｙｔｅを２回以上送信するために車両の進入方向に約３．１ｍ以上が必要となる。従って、従来の光学式車両感知器１０は、車両の進入方向に約３．５ｍの通信領域を確保している。
【０００６】
一方、ダウンリンク送信領域３６，３７を通して第２の受光部１１で受光された光は、電圧に変換され、これを任意のスレッショルドで”１”，”０”の信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換部１２でデジタル変換する。次いで、第２の処理部１５で設定した変調速度１．０Ｍｂｐｓで第２のＡ／Ｄ変換部１２の出力するデジタル信号を読み取り、同期が確立したところでダウンリンク情報の情報量１０ｋｂｙｔｅを第２の表示部１６へ送信し第２の表示部１６では当該データを表示する。また、第２のＡ／Ｄ変換部の１．０Ｍｂｐｓ信号を受信後、変調速度６４ｋｂｐｓで設定した第２の処理部１５からの変調速度設定信号から第３の変調部１８で変調した信号を第２の投光部２０によって波長８５０ｎｍの光を６４ｋｂｐｓの変調速度でアップリンク情報を送信する光送受信器２１から構成されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の移動体対応型光送受信装置は、以上のように構成されているので、高速で移動する車両と通信するには、光学式車両感知器の通信領域を車両の進入方向に広くするか、変調速度を速くすることで伝送時間を短くする２通りの方法が必要となる。しかし、前者の通信領域を広くする場合、光学式車両感知器の通信電力を上げることが必要となり、光学式車両感知器の送受信部の大型化、コストアップ及び、発熱量の増加による対応年数（ディレーティングを無くし）が短くなってしまう問題がある。
【０００８】
また、すでに伝送速度の遅い光学式車両感知器は、一般道路に設置されており、高速道路用の高速対応型光送受信装置は、上記の伝送速度の遅い光学式車両感知器との互換性が必要となる。更に、本発明が解決しようとするもう一つの課題として、既に上記の伝送速度の遅い光学式車両感知器に対応した車両に搭載された光送受信器からのアップリンク情報を光学式車両感知器でも受信できなくてはいけないという既存装置との互換性の問題点があった。
【０００９】
更に、単純に既存の移動体対応型光送受信装置の通信の変調速度を早くした場合、光学式車両感知器及び、光送受信器の内部処理時間の遅延時間があるために、光送受信器を搭載した車両の移動速度が早くなった場合に双方向通信が確立しない問題がある。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、一般道路に設置できるとともに、高速道路にも設置でき、更に、従来のすでに一般道路に設置されている伝送速度の遅い光学式車両感知器から送信される情報も受信できると共に、従来の光学式車両感知器に対応した車載の光送受信器からのアップリンク情報も受信できる移動体対応型光送受信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係わる光学式車両感知器は、車両に搭載された光送受信器からのアップリンク信号を所定の受信視野角の範囲で受光する受光部と、前記アップリンク信号の変調速度を同期検出により認識する変調速度認識部と、前記受光部と略同じ位置に設けられ、前記変調速度認識部で認識した前記変調速度が予め定められた遅い速度であれば第１の変調速度で変調し、前記変調速度が予め定められた速い速度であれば前記第１の変調速度より高速の第２の変調速度で変調したダウンリンク信号を、前記車両に対して所定の送信角の範囲で投光する投光部と、を備えた光学式車両感知器であって、前記アップリンク信号を前記受信視野角の範囲で受光する受信領域は、前記ダウンリンク信号を前記送信角の範囲で投光する送信領域よりも、前記車両の進入方向に広く設定され、かつ、前記受信領域は前記送信領域よりも、前記車両が前記受信領域を退出する退出方向に狭く設定されているものである。
【００１２】
また、第２の発明に係わる光学式車両感知器は、第１の発明において、前記ダウンリンク信号を前記第１の変調速度で変調する第１の変調部と、前記ダウンリンク信号を前記第２の変調速度で変調する第２の変調部と、前記ダウンリンク信号を、前記第１の変調部と前記第２の変調部とに切り換えて出力する変調速度切替部と、を備え、前記変調速度切替部は、前記変調速度認識部が認識した変調速度に基づき、前記変調速度が予め定められた遅い速度であれば第１の変調部に切り換え、前記変調速度が予め定められた速い速度であれば前記第２の変調部に切換えるようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明による移動体対応型光送受信装置の構成を示すブロック図であり、図１において、１は光信号を送信する第１の投光部、２は伝送速度１．０Ｍｂｐｓの送信信号で振幅変調する第１の変調部、３は伝送速度２．０Ｍｂｐｓの送信信号で振幅変調する第２の変調部、４はこの２種類の変調部を切り替える第１の変調速度切替部、５は上記第１の変調速度切替部４を制御する第１の処理部、６は送受信中の変調速度及び受信情報を表示する第１の表示部、７は走行する車両に搭載された光送受信器から送信されるアップリンク情報を受信して電圧に変換する第１の受光部、８は上記第１の受光部７から出力される電圧を“１”，“０”の信号に変換する第１のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、９は上記第１のＡ／Ｄ変換部８からのデジタル信号から上記第１の受光部７の受光した受信信号の変調速度に同期を掛けるために変調速度を認識するための第１の変調速度認識部、１０は光学式車両感知器、１１は上記光学式車両感知器１０から送出されるダウンリンク情報を受信して電圧に変換する第２の受光部、１２は上記第２の受光部１１から出力される電圧を“１”，“０”の信号に変換する第２のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、１３は上記第２のＡ／Ｄ変換部１２からのデジタル信号から上記第２の受光部１１の受光した受信信号の変調速度に同期を掛けるために変調速度を認識するための第２の変調速度認識部、１４は前記の第１の変調部２及び第２の変調部３の２種類の変調速度の一方を選択する入力部、１５は上記入力部１４からの設定信号に対して受信信号に対して例えば同期検出を１．０Ｍｂｐｓと２．０Ｍｂｐｓを交互に行うことを設定することと前記の第２の変調速度認識部１３からの信号に対して同期パターンの検出を行い変調速度を検出する第２の処理部、１６は上記第２の処理部１５で検出した受信信号の変調速度と受信情報を表示するし、更に送信信号の変調速度を表示する第２の表示部、１７は前記第２の処理部１５で送出される変調速度の設定に対して設定される第２の変調速度切替部、１８は上記第２の変調速度切替部１７からの変調速度で振幅変調を設定する第３の変調部、１９は前記第２の変調速度切替部１７からの変調速度で振幅変調を設定する第４の変調部、２０は前記第３の変調部１８及び、前記第４の変調部１９の信号で光を変調して送信する第２の投光部、２１は光送受信器である。
【００１６】
次に動作について説明する。図２において２２は前記光学式車両感知器１０から送信されるダウンリンク情報の送信される領域、２３は前記光学式車両感知器１０から送信されるダウンリンク情報の送信される領域と前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報を受信する領域、２４は前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報を受信する領域、２５は前記光学式車両感知器１０から送信されるダウンリンク情報を受信する領域、２６は前記光学式車両感知器１０から送信されるダウンリンク情報を受信する領域と前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報を送信する領域、２７は前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報を送信する領域であり、前記光学式車両感知器１０のアップリンク情報受信の受信視野角がダウンリンク情報の送信角度よりも車両の進入方向に広い特徴を持っている。また、前記光送受信器２１のダウンリンク情報受信の視野角がアップリンク情報送信角度よりも車両の前方に広い特徴を持っている。これにより、前記光学式車両感知器１０も前記光送受信器２１も変調速度の切替による遅延時間を情報提供に影響無く吸収することができる。
【００１７】
図３において２８ａ〜２８ｃは第２の変調速度認識部１３の第２のＡ／Ｄ変換部１２からの出力信号をサンプリングするサンプリングレートを表す。２８ａは第１の変調部２の変調速度をサンプリングするサンプリングレートＡ、２８ｂは第２の変調部３の変調速度をサンプリングするサンプリングレートＢとすると、入力部１４よりＡＢを選択し、第２のＡ／Ｄ変換部１２からの出力信号に同期を掛け、同期の掛かったところから、第２の処理部１５で処理を行う。
【００１８】
これによって、前記第１の変調部２及び、前記第２の変調部３の変調速度を例えば１．０Ｍｂｐｓと２．０Ｍｂｐｓのように２倍程度に設定すると、移動する車両の走行速度を２倍程度まで対応して通信することができる。即ち、従来の光送受信器は限られた狭い通信領域で低速度の伝送速度であったため移動する車両の走行速度が速い、例えば時速７０ｋｍ以上で走行する車両とは通信できない可能性があった。また、高速で移動する車両と通信するために通信領域を広げるには、前記第１の投光部１にＬＥＤを大量に使用する必要があり前記光学式車両感知器１０の大型化につながる。同様のことは、前記光送受信装置２１の第２の投光部２０についても言える。従って、当該発明により、前記光学式車両感知器１０の小型化を図ることができると共に、前記光送受信器２１の小型化を図ることができ、大量のＬＥＤを使用することなく高速走行で移動する車両と通信ができるため、コストの低減を計ることができる。
【００１９】
実施の形態２．
図４の実施の形態２は、前記入力部１４の代わりに例えば１．０Ｍｂｐｓと２．０Ｍｂｐｓを交互に切り替える自動変調速度変換部２９を接続した場合を示すものである。
図１の実施の形態１において、前記第２のＡ／Ｄ変換部１２から出力される信号を図３の２８ｃに示す時分割タイミングを前記自動変調速度変換部２９から前記第２の変調速度認識部１３へ送信しサンプリングレートＡＢの混合でサンプリングし、同期の掛かったサンプリングレートから、前記第１の変調部２あるいは前記第２の変調部３で変調された変調速度を自動的に認識する。この認識された変調速度信号を第２の変調速度認識部１３から受取り、前記自動変調速度変換部２９からの送信信号で前記第２の処理部１５に受信したダウンリンク情報の変調速度を自動的に設定する。
この実施の形態２によれば、変調速度を自動的に設定できるため、人為的な誤りを無くすことができる。また、前記入力部１４を除くことができるため、装置構成を簡略化することができ、コストを低減することができる。
【００２０】
実施の形態３．
図５の実施の形態３は、前記光送受信器２１に電波などのドップラ方式を用いて自動的に自車の走行速度を検出する走行速度認識部３０を付加したものである。上記走行速度認識部３０は自動的に車両の速度を検出するもので、例えば、走行速度が時速７０ｋｍ以上になった場合に前記入力部１４に対して高速走行中であることを通知し、前記第２の変調速度認識部１３の同期検出速度を走行車両の速度に応じて例えば走行速度が時速７０ｋｍ以上であれば同期検出速度を２．０Ｍｂｐｓに設定すると同時に、前記第２の処理部１５に対してもアップリンク情報送信の送信速度を１２８ｋｂｐｓに設定するための情報を送出する。前記アップリンク情報の送信速度に応じて前記第２の処理部１５から変調速度信号を前記第２の変調速度切替部１７に送信し、第３の変調部１８及び第４の変調部１９を走行速度に応じて選択し、選択された変調速度のアップリンク情報を前記第２の投光部２０から送信する。検出した走行速度が時速７０ｋｍ以下であれば前記入力部１４に対して低速走行中であることを通知し、前記第２の変調速度認識部１３の同期検出速度を走行車両の速度に応じて同期検出速度を１．０Ｍｂｐｓに設定すると同時に、前記第２の処理部１５に対してもアップリンク情報送信の送信速度を６４ｋｂｐｓに設定するための情報を送出する。前記アップリンク情報の送信速度に応じて前記第２の処理部１５から変調速度信号を前記第２の変調速度切替部１７に送信し、第３の変調部１８及び第４の変調部１９を走行速度に応じて選択し、選択された変調速度のアップリンク情報を前記第２の投光部２０から送信する。
前記光学式車両感知器１０では、前記光送受信器２１から送信されるアップリンク情報を受信して前記第１の変調速度認識部９において車両からのアップリンク情報の伝送速度を認識する。前記第１の処理部５において第１の変調速度切替部４に対して変調速度の設定信号を送出する。当該設定信号により前記第１の変調速度切替部４では、前記第１の変調部２或いは前記第２の変調部３を選択する。選択された変調速度により第１の投光部１からダウンリンク情報を送信する。
この実施の形態３によれば、人為的な誤りを無くすことができる。また、前記入力部１４の手動入力部を除くことができるため、装置構成を簡略化することができ、コストを低減することができる。
更に、一般道路において前記光送受信器２１を搭載した車両が例えば時速７０ｋｍ以上で走行した場合にも自動的にアップリンク情報の伝送速度を変更して前記光学式車両感知器１０と双方向通信が可能とできる。
【００２１】
実施の形態４．
図６の実施の形態は、前記走行速度認識部３０を車両からタイヤの回転速度などの速度情報を直接入力可能とするＩ／Ｆ（インタフェース）部３１に置換したものである。上記Ｉ／Ｆ部３１は、車両に対応した速度情報から走行速度を検出し、例えば時速７０ｋｍ以上に相当する速度に達した場合に前記入力部１４に対して高速変調設定を行う。
この実施の形態４によれば、人為的な誤りを無くすことができる。また、前記入力部１４の手動入力部を除くことができるため、装置構成を簡略化することができ、コストを低減することができる。
更に、一般道路において前記光送受信器２１を搭載した車両が例えば時速７０ｋｍ以上で走行した場合にもアップリンク情報の伝送速度を変更して前記光学式車両感知器１０と双方向通信が可能とできる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果がある。
【００２３】
２種類の変調速度で変調した光の送信波を受信し、移動体の高速走行時に通信を可能とすると共に従来の光学式車両感知器との互換性も維持できる。
【００２４】
光の送信波の変調速度を自動的に認識することで、一般道路走行時の手入力による設定の誤りを無くすことができると共に、入力部を簡略化しコストの低減ができる。
【００２５】
当該装置を付加することで走行速度をドップラ速度検出などで自動的に光送受信器の搭載された車両の走行速度を検出するため、一般道路走行時の手入力による設定の誤りを無くすことができる。
【００２６】
光送受信器を搭載した車両から直接走行速度の情報を受信するため、装置構成を簡略化できると共に、コストの低減がきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示す高速移動体対応型光送受信装置構成ブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図３】  この発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態２を示す高速移動体対応型光送受信装置構成ブロック図である。
【図５】  この発明の実施の形態３を示す高速移動体対応型光送受信装置構成ブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態４を示す高速移動体対応型光送受信装置構成ブロック図である。
【図７】  従来の光学式車両感知器を用いた全体概要である。
【図８】  従来の高速移動体対応型光送受信装置構成ブロック図である。
【図９】  従来の動作説明図である。
【符号の説明】
１  第１の投光部、２  第１の変調部、３  第２の変調部、４  第１の変調速度切替部、５  第１の処理部、６  第１の表示部、７  第１の受光部、８  第１のアナログ・デジタル変換部、９  第１の変調速度認識部、１０  光学式車両感知器、１１  第２の受光部、１２  第２のアナログ・デジタル変換部、１３  第２の変調速度認識部、１４  入力部、１５  第２の処理部、１６  第２の表示部、１７  第２の変調速度切替部、１８  第３の変調部、１９  第４の変調部、２０  第２の投光部、２１  光送受信器、２２  ダウンリンク情報送信領域、２３ダウンリンク情報送信領域＋アップリンク情報受信領域、２４  アップリンク情報受信領域、２５  ダウンリンク情報受信領域、２６  ダウンリンク情報受信領域＋アップリンク情報送信領域、２７  アップリンク情報送信領域、２８  変調速度検出用同期信号、２９  自動変調速度変換部、３０  走行速度認識部、３１  インタフェース部、３２  光送受信部、３３  ダウンリンク情報送信領域、３４  感知領域、３５  制御部、３６  ダウンリンク情報送信領域、３７  ダウンリンク情報送信領域＋アップリンク情報受信領域、３８  ダウンリンク情報受信領域＋アップリンク情報送信領域、３５  アップリンク情報送信領域。
【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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