(57)【要約】【課題】磁性体の移動方向を容易に検出できる磁性体検知装置および磁性体検知方法を提供する。【解決手段】少なくとも２軸に関する地磁気の変化量を検出するセンサ４と、センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知部８とを備えた磁性体検知装置１である。検知部は、２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて磁性体の移動方向を検知する。好ましくは、センサが、２軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出する。検知部が、各検出値の差分から得られたベクトルを継ぎ足し、継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、磁性体の移動方向を検知する。【選択図】図２
2017084057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２軸に関する地磁気の変化量を検出するセンサと、該センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知部とを備えた磁性体検知装置であって、
前記検知部は、前記２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする磁性体検知装置。
【請求項２】
前記センサが、前記２軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られたベクトルを継ぎ足し、該継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする請求項１に記載の磁性体検知装置。
【請求項３】
前記磁性体が車両であり、前記２軸が、前記車両の進行方向に沿うＸ軸、および該Ｘ軸に交差して前記車両の走行路の天地方向に沿うＺ軸からなり、前記センサが、前記走行路あるいは走行路近辺に設けられ、前記車両の通過時に生ずる前記Ｘ軸に関する地磁気の強度および前記Ｚ軸に関する地磁気の強度を検出可能な地磁気センサであり、
該地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られた各ベクトルを継ぎ足し、該Ｘ，Ｚ軸による平面上で継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする請求項２に記載の磁性体検知装置。
【請求項４】
前記地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸に交差して、前記走行路の幅員に沿うＹ軸に関する地磁気の強度をさらに検出可能であり、
該地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られた各ベクトルを継ぎ足し、該Ｘ，Ｙ軸による平面上で継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする請求項３に記載の磁性体検知装置。
【請求項５】
少なくとも２軸に関する地磁気の変化量をセンサで検出する検出ステップと、該センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知ステップとを含む磁性体検知方法であって、
前記検知ステップは、前記２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする磁性体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体検知装置および磁性体検知方法に関し、詳細には、少なくとも２軸に関する地磁気の変化量を検出するセンサと、センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知部とを備えた磁性体検知装置および磁性体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両感知器には、ループコイルを用いたループ式、超音波センサを用いた超音波式、赤外線センサを用いた赤外式などが知られている。しかし、ループ式にはループコイルが断線しやすい。超音波式には、建柱工事が必要になり、コスト削減が困難である。また、赤外式には、植生で遮られたりして誤作動を招きやすいなどの懸念がある。
【０００３】
これに対し、例えば特許文献１には、地磁気センサを用いた車両感知器の技術が開示されており、この地磁気式によれば、赤外式のような誤作動がなくすことができると共に、赤外式に比べても工事費を減らし、工期を短くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１５５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１は、車両感知器の消費電力を抑えるための技術であり、磁性体の移動方向を容易に検出することについては開示されていない。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、磁性体の移動方向を容易に検出できる磁性体検知装置および磁性体検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明による磁性体検知装置は、少なくとも２軸に関する地磁気の変化量を検出するセンサと、該センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知部とを備えた磁性体検知装置であって、前記検知部は、前記２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする。
【０００８】
また、前記センサが、前記２軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られたベクトルを継ぎ足し、該継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知してもよい。
また、前記磁性体が車両であり、前記２軸が、前記車両の進行方向に沿うＸ軸、および該Ｘ軸に交差して前記車両の走行路の天地方向に沿うＺ軸からなり、前記センサが、前記走行路あるいは走行路近辺に設けられ、前記車両の通過時に生ずる前記Ｘ軸に関する地磁気の強度および前記Ｚ軸に関する地磁気の強度を検出可能な地磁気センサであり、該地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られた各ベクトルを継ぎ足し、該Ｘ，Ｚ軸による平面上で継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知してもよい。
【０００９】
また、前記地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸に交差して、前記走行路の幅員に沿うＹ軸に関する地磁気の強度をさらに検出可能であり、該地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られた各ベクトルを継ぎ足し、該Ｘ，Ｙ軸による平面上で継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知してもよい。
【００１０】
また、本発明による磁性体検知方法は、少なくとも２軸に関する地磁気の変化量をセンサで検出する検出ステップと、該センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知ステップとを含む磁性体検知方法であって、前記検知ステップは、前記２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地磁気の乱れを２軸による平面上で検出しており、磁性体の移動方向に応じて異なる軌跡が得られるので、磁性体の移動方向を容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る磁性体検知装置の外観斜視図である。
【図２】磁性体検知装置の概略構成図である。
【図３】磁性体検知を説明する図である。
【図４】磁性体検知のフローチャートである。
【図５】移動方向検知のフローチャートである。
【図６】磁性体検知を説明する図である。
【図７】磁性体検知を説明する図である。
【図８】磁性体検知を説明する図である。
【図９】磁性体検知を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による磁性体検知装置および磁性体検知方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一態様に係る磁性体検知装置の外観斜視図、図２は、磁性体検知装置の概略構成図である。磁性体検知装置１は、例えば、埋設型の車両感知器であり、自発光鋲と同様に、アスファルト等の舗装に形成した孔に接着剤で固定される。
【００１４】
図１に示すように、磁性体検知装置１は、上記舗装に形成した孔に固定される筐体２を有し、筐体２の中央部分には、直径１７ｃｍ程度の検知ユニット１０を収容可能な収容部３が形成されている。検知ユニット１０には、後述の地磁気センサ、制御部やバッテリなどが収納される。磁性体検知装置１はバッテリを内蔵し、また消費電力が小さいため、約５年間は充電せずに作動可能である。
【００１５】
図２に示すように、磁性体検知装置１は、地磁気センサ４、制御部８、バッテリ７の他、通信部６を備えている。
制御部８は、通信部６を介して外部機器と無線通信可能である。また、制御部８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等からなり、例えばＲＯＭに格納されている各種のプログラムやデータをＲＡＭにロードし、このロードしたＲＡＭ内のプログラムを実行する。これにより、磁性体検知装置１の動作を制御できる。
【００１６】
地磁気センサ４は、地球の地磁気を検出して方位を検知可能なセンサ（電子コンパスともいう）であり、互いに直交する３軸（例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の磁力をそれぞれ検出することができる。なお、地磁気センサ４が本発明のセンサに相当し、例えばホール素子、磁気抵抗素子などの磁気検出素子を用いてもよい。一般的に普及している地磁気センサを使用すれば、磁性体検知装置の製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、制御部８は検知部９を有している。地磁気センサ４が車両の通過時にわずかに揺らぐ地磁気を検出し、この検知信号がＡ／Ｄ変換されて検知部９に出力され、車両通過を認識可能な電圧値であると判定された場合、検知部９は、地磁気センサ４近傍を通過する車両の移動の有無および移動方向を検知する。さらに、検知部９では、通過車両の速度や台数なども計測できる。
【００１８】
図３は、磁性体検知を説明する図である。また、図４は、磁性体検知のフローチャート、図５は、移動方向検知のフローチャートである。
図３（Ａ）に示すように、磁性体検知装置１は、走行路Ｒの例えば中央位置に埋設、あるいは走行路Ｒの近辺、例えば、図３（Ｂ）に示すような手前の路肩に埋設することができる。このため、磁性体検知装置を設置しても景観を損ねることはない。
【００１９】
車両が走行路Ｒを通過する場合（図３に矢印で示す）、車体や車両に搭載されたモータやエンジンなどの磁性体の影響によって、地磁気の強度が時間経過と共に変化する。図２で説明した地磁気センサ４は、車両の進行方向（走行路Ｒの長手方向）に沿う第１軸（以下、Ｘ軸とする）、このＸ軸に直交して走行路Ｒの天地方向に沿う第２軸（以下、Ｚ軸とする）、およびこれらＸ，Ｚ軸に直交して走行路Ｒの幅員に沿う第３軸（以下、Ｙ軸とする）に関する地磁気の各変化量を検出する。なお、Ｘ軸は走行路Ｒを右に通過する方向を正とし、Ｚ軸は天に向かう方向を正とし、Ｙ軸は手前の路肩から奥の路肩に向かう方向を正とする。
【００２０】
そして、図２で説明した検知部９は、地磁気センサ４の初期化を実行し（図４のステップＳ１０）、地磁気センサ４は、例えばバッテリ７からの電力供給が停止されるまで、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸に関する地磁気の強度を所定時間（例えば１００ｍｓ）毎に検出する。
検知部９は、地磁気センサ４からの３軸データを読み込む（ステップＳ１１）。この読み込みは、３軸データのいずれかが、車両通過を認識可能な所定の閾値を超えるまで継続される（ステップＳ１２のＮＯ、ステップＳ１１）。
【００２１】
その後、３軸データのいずれかがこの閾値を超えた場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、検知部９は、３軸データの全てがこの閾値以下になって、同じ値に収束したと判定できるまで、３軸データの読み込みを継続する（ステップＳ１３、ステップＳ１４のＮＯ）。３軸データの全てがこの閾値以下になった場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、検知部９は車両の移動方向を判定する（ステップＳ１５）。
【００２２】
詳しくは、検知部９は、ＸＺ平面でベクトルを継ぎ足す（図５のステップＳ２０）。具体的には、検知部９は、まず、ＸＺ平面に関する前後の検出値の差分から、ＸＺ平面上で見たベクトルを得る。複数のベクトルが得られると、例えば今回得たベクトルの終点が次回得たベクトルの始点に重なるので、得られたベクトルが順に継ぎ足される。これにより、ＸＺ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡が得られ、その軌跡の方向（回転方向ともいう）が得られる。
【００２３】
続いて、ステップＳ２１では、磁性体検知装置が路面設置型であるか否かを判定する。図３（Ａ）に示したような、走行路Ｒに埋設されている場合（図５のステップＳ２１のＹＥＳ）、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を判別する（ステップＳ２２）。これにより、車両の移動方向が検知される。
このように、磁性体検知装置が走行路Ｒに埋設されている場合、地磁気の乱れをＸ，Ｚ軸の２軸による平面上で検出しており、車両の移動方向に応じて異なる軌跡が得られるので、車両の移動の有無やその移動方向を容易に判別することができる。このため、本発明は、少なくともＸ，Ｚ軸の２軸に関する地磁気の強度を検出するセンサであってもよい。
【００２４】
一方、磁性体検知装置が、図３（Ｂ）に示したような、走行路Ｒの近辺に埋設されている場合（図５のステップＳ２１のＮＯ）、検知部９は、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を利用できるかを検討する（ステップＳ２３）。その場合、例えば、面積Ｓｘｚを利用する。面積Ｓｘｚは、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積である。そして、この面積Ｓｘｚが、例えば回転方向を判別できるような所定の閾値を超えていた場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を判別する（ステップＳ２２）。
【００２５】
これに対し、面積Ｓｘｚが所定の閾値以下の場合（ステップＳ２３のＮＯ）、検知部９は、ＸＹ平面でもベクトルを継ぎ足す（ステップＳ２４）。つまり、検知部９は、ＸＹ平面に関する前後の検出値の差分から、ＸＹ平面上で見たベクトルを複数得る。続いて、ＸＹ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡が得られ、その軌跡の方向を得ることができる。
【００２６】
次に、検知部９は、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を利用できるかをさらに検討する（ステップＳ２５）。その場合、例えば、面積Ｓｘｚ，Ｓｘｙを利用する。後者の面積Ｓｘｙは、ステップＳ２４で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積である。大きな面積の方が軌跡の方向を精度よく特定できるからである。
【００２７】
そこで、検知部９は、面積Ｓｘｙが面積Ｓｘｚよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。面積Ｓｘｚが面積Ｓｘｙよりも大きい場合（ステップＳ２５のＮＯ）、検知部９は、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を採用する（ステップＳ２２）。一方、面積Ｓｘｙが面積Ｓｘｚよりも大きい場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ステップＳ２４で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を採用する（ステップＳ２６）。
【００２８】
図６〜図９は、磁性体検知を説明する図である。まず、図６で説明する磁性体検知装置は、図３（Ａ）に示したような走行路Ｒに埋設されており、車両をＸ軸の負方向に走らせた際の実測データである。
図２で説明した検知部９が、地磁気センサ４からの３軸データを読み込んでＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットすると、図６（Ａ）に示すように、Ａ（０，３９０，−３５０）あたりに収束していた後、Ｂ（−２５７，１００，−１４０１）が検出され、続いてＣ（７００，−２００，−１２５０）、Ｄ（７１６，３９７，−５００）、Ｅ（４８０，３９７，−５００）、Ｆ（３２７，３９７，１３４）、Ｇ（−１５０，３６０，３０）、Ｈ（−６２，３８０，−３００）の順に検出された。
【００２９】
図６（Ｂ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見ると、ＸＺ平面上でベクトルＡＢに継ぎ足されたベクトルＢＣは、ベクトルＡＢに対して反時計回りに回転した位置にあるといえる。また、継ぎ足された関係で同様に調べると、ベクトルＣＤはベクトルＢＣに対して反時計回りに回転した位置に、ベクトルＤＥはベクトルＣＤに対して反時計回りに回転した位置にある。さらに、ベクトルＥＦはベクトルＤＥに対して時計回りに回転した位置にあるが、ベクトルＦＧはベクトルＥＦに対し、ベクトルＧＨはベクトルＦＧに対していずれも反時計回りに回転した位置にある。つまり、この反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が、時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。
【００３０】
よって、図２の検知部９は、ＸＺ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向を反時計回りであると判別し、車両の移動方向を、Ｘ軸の負方向（図３（Ａ）の左向きの矢印、仮にＹ軸の負方向が北向きの場合には東向き）と検知する。
なお、検知部９は、反時計回りに回転した位置にあるベクトルＡＢとベクトルＢＣの角度（例えば１８０°以下の劣角、以下同じ）、ベクトルＢＣとベクトルＣＤの角度、ベクトルＣＤとベクトルＤＥの角度、ベクトルＥＦとベクトルＦＧの角度、ベクトルＦＧとベクトルＧＨの角度の積算値が、時計回りに回転した位置にあるベクトルＤＥとベクトルＥＦの角度よりも大きいため、この軌跡の方向を反時計回りであると判別してもよい。
【００３１】
また、今回の検知例には利用していないが、図６（Ｃ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見ても、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は、反時計回りであると判別できるので、車両の移動方向は、Ｘ軸の負方向と検知できる。
なお、図６では、Ｙ軸の負方向が北向きの場合を例に挙げて説明したが、Ｙ軸の正方向が北向きの場合には、収束位置Ａが異なるものの、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は、同じく反時計回りであった。
【００３２】
次に、図７で説明する磁性体検知装置も、図３（Ａ）に示したような走行路Ｒに埋設されているが、車両をＸ軸の正方向に走らせた際の実測データであり、図２の地磁気センサ４からの３軸データをＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットした。
図７（Ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。
【００３３】
よって、この例の場合には、ＸＺ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は時計回りであると判別され、車両の移動方向は、Ｘ軸の正方向（図３（Ａ）の右向きの矢印、仮にＹ軸の負方向が北向きの場合には西向き）と検知される。
なお、今回の検知例には利用していないが、図７（Ｂ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見ても、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は、反時計回りであると判別でき、図７（Ａ）の判別結果に一致しない。しかし、例えば、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＺ軸方向の長さは、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＹ軸方向の長さよりも大きいので、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｚ）は、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｙ）よりも大きい。よって、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡の方向に基づき、車両の移動方向は、Ｘ軸の正方向と検知される。
【００３４】
このように、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向から車両の移動方向を検知できるので、車両の移動方向を容易に判別することができる。
また、移動する車両を側方から見たＸＺ平面上で判別すれば、車両の通過による地磁気の揺らぎを検出しやすいので、車両の移動方向をより一層容易に判別できる。
【００３５】
続いて、図８で説明する磁性体検知装置は、図３（Ｂ）に示したような走行路Ｒの近辺（手前の路肩）に埋設されており、車両をＸ軸の負方向に走らせた際の実測データであり、図２の地磁気センサ４からの３軸データをＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットした。
図８（Ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べたが、時計回りあるいは反時計回りに回転した位置にあるベクトルのいずれが優勢であるかが明確ではなかった。
【００３６】
一方、図８（Ｂ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。よって、ＸＹ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は反時計回りであると判別される。
また、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡が明確ではないため、その軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｚ）は、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｙ）よりも小さいと推定できる。
【００３７】
よって、この例の場合には、ＸＹ平面上による結果（継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は反時計回りである）が採用され、車両の移動方向は、Ｘ軸の負方向（図３（Ｂ）の左向きの矢印）と検知される。
【００３８】
次に、図９で説明する磁性体検知装置も、図３（Ｂ）に示したような走行路Ｒの近辺（手前の路肩）に埋設されているが、車両を奥側の路肩付近でＸ軸の正方向に走らせた際の実測データであり、図２の地磁気センサ４からの３軸データをＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットした。
図９（Ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多いように見える。しかし、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＺ軸方向の長さは小さいため、面積Ｓｘｚも小さいように見える。
【００３９】
これに対し、図９（Ｂ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。よって、ＸＹ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は時計回りであると判別可能である。
また、例えば、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＹ軸方向の長さは、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＺ軸方向の長さよりも大きいので、面積Ｓｘｙは、面積Ｓｘｚよりも大きい。
【００４０】
よって、この例の場合には、ＸＹ平面上による結果（継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は時計回りである）が採用され、車両の移動方向は、Ｘ軸の正方向（図３（Ｂ）の右向きの矢印）と検知される。
【００４１】
このように、移動する車両を上下方向で見たＸＹ平面も判定に加えれば、例えば、車両が地磁気センサから離れた位置を移動する場合にも、車両の移動方向を検知できる。
以上のように、磁性体検知装置は、車両の到来やその移動方向を検知できるので、中山間部向けの交通システム（ゆずりあいロード支援システムともいう）、国道や高速道路の交通システム、駐車場管理システム、カーブミラーの補完など、多様な交通インフラシステム向けの車両感知器として利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…磁性体検知装置、２…筐体、３…収容部、４…地磁気センサ、６…通信部、７…バッテリ、８…制御部、９…検知部、１０…検知ユニット。
【図１】
2017084057.tif 000003
【図２】
2017084057.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017084057.tif 000006
【図５】
2017084057.tif 000007
【図６】
2017084057.tif 000008
【図７】
2017084057.tif 000009
【図８】
2017084057.tif 000010
【図９】
2017084057.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月29日(2015.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体検知装置および磁性体検知方法に関し、詳細には、少なくとも２軸に関する地磁気の変化量を検出するセンサと、センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知部とを備えた磁性体検知装置および磁性体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両感知器には、ループコイルを用いたループ式、超音波センサを用いた超音波式、赤外線センサを用いた赤外式などが知られている。しかし、ループ式にはループコイルが断線しやすい。超音波式には、建柱工事が必要になり、コスト削減が困難である。また、赤外式には、植生で遮られたりして誤作動を招きやすいなどの懸念がある。
【０００３】
これに対し、例えば特許文献１には、地磁気センサを用いた車両感知器の技術が開示されており、この地磁気式によれば、赤外式のような誤作動がなくすことができると共に、赤外式に比べても工事費を減らし、工期を短くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１５５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１は、車両感知器の消費電力を抑えるための技術であり、磁性体の移動方向を容易に検出することについては開示されていない。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、磁性体の移動方向を容易に検出できる磁性体検知装置および磁性体検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明による磁性体検知装置は、少なくとも２軸に関する地磁気の変化量を検出するセンサと、該センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知部とを備えた磁性体検知装置であって、前記検知部は、前記２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする。
【０００８】
また、前記センサが、前記２軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られたベクトルを継ぎ足し、該継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知してもよい。
また、前記磁性体が車両であり、前記２軸が、前記車両の進行方向に沿うＸ軸、および該Ｘ軸に交差して前記車両の走行路の天地方向に沿うＺ軸からなり、前記センサが、前記走行路あるいは走行路近辺に設けられ、前記車両の通過時に生ずる前記Ｘ軸に関する地磁気の強度および前記Ｚ軸に関する地磁気の強度を検出可能な地磁気センサであり、該地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られた各ベクトルを継ぎ足し、該Ｘ，Ｚ軸による平面上で継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知してもよい。
【０００９】
また、前記地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸に交差して、前記走行路の幅員に沿うＹ軸に関する地磁気の強度をさらに検出可能であり、該地磁気センサが、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出し、前記検知部が、前記各検出値の差分から得られた各ベクトルを継ぎ足し、該Ｘ，Ｙ軸による平面上で継ぎ足された複数のベクトルによる軌跡の方向を判別することにより、前記磁性体の移動方向を検知してもよい。
【００１０】
また、本発明による磁性体検知方法は、少なくとも２軸に関する地磁気の変化量をセンサで検出する検出ステップと、該センサの出力に基づいてセンサ近傍を通過する磁性体を検知する検知ステップとを含む磁性体検知方法であって、前記検知ステップは、前記２軸に関する地磁気の各変化量に基づいて前記磁性体の移動方向を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地磁気の乱れを２軸による平面上で検出しており、磁性体の移動方向に応じて異なる軌跡が得られるので、磁性体の移動方向を容易に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る磁性体検知装置の外観斜視図である。
【図２】磁性体検知装置の概略構成図である。
【図３】磁性体検知を説明する図である。
【図４】磁性体検知のフローチャートである。
【図５】移動方向検知のフローチャートである。
【図６】磁性体検知を説明する図である。
【図７】磁性体検知を説明する図である。
【図８】磁性体検知を説明する図である。
【図９】磁性体検知を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による磁性体検知装置および磁性体検知方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一態様に係る磁性体検知装置の外観斜視図、図２は、磁性体検知装置の概略構成図である。磁性体検知装置１は、例えば、埋設型の車両感知器であり、自発光鋲と同様に、アスファルト等の舗装に形成した孔に接着剤で固定される。
【００１４】
図１に示すように、磁性体検知装置１は、上記舗装に形成した孔に固定される筐体２を有し、筐体２の中央部分には、検知ユニット９を収容可能な収容部３が形成されている。検知ユニット９には、後述の地磁気センサ、制御部やバッテリなどが収納される。磁性体検知装置１はバッテリを内蔵し、また消費電力が小さいため、約５年間は充電せずに作動可能である。
【００１５】
図２に示すように、磁性体検知装置１は、地磁気センサ４、制御部７、バッテリ６の他、通信部５を備えている。
制御部７は、通信部５を介して外部機器と無線通信可能である。また、制御部７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等からなり、例えばＲＯＭに格納されている各種のプログラムやデータをＲＡＭにロードし、このロードしたＲＡＭ内のプログラムを実行する。これにより、磁性体検知装置１の動作を制御できる。
【００１６】
地磁気センサ４は、地球の地磁気を検出して方位を検知可能なセンサ（電子コンパスともいう）であり、互いに直交する３軸（例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の磁力をそれぞれ検出することができる。なお、地磁気センサ４が本発明のセンサに相当し、例えばホール素子、磁気抵抗素子などの磁気検出素子を用いてもよい。一般的に普及している地磁気センサを使用すれば、磁性体検知装置の製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、制御部７は検知部８を有している。地磁気センサ４が車両の通過時にわずかに揺らぐ地磁気を検出し、この検知信号がＡ／Ｄ変換されて検知部８に出力され、車両通過を認識可能な電圧値であると判定された場合、検知部８は、地磁気センサ４近傍を通過する車両の移動の有無および移動方向を検知する。さらに、検知部８では、通過車両の速度や台数なども計測できる。
【００１８】
図３は、磁性体検知を説明する図である。また、図４は、磁性体検知のフローチャート、図５は、移動方向検知のフローチャートである。
図３（Ａ）に示すように、磁性体検知装置１は、走行路Ｒの例えば中央位置に埋設、あるいは走行路Ｒの近辺、例えば、図３（Ｂ）に示すような手前の路肩に埋設することができる。このため、磁性体検知装置を設置しても景観を損ねることはない。
【００１９】
車両が走行路Ｒを通過する場合（図３に矢印で示す）、車体や車両に搭載されたモータやエンジンなどの磁性体の影響によって、地磁気の強度が時間経過と共に変化する。図２で説明した地磁気センサ４は、車両の進行方向（走行路Ｒの長手方向）に沿う第１軸（以下、Ｘ軸とする）、このＸ軸に直交して走行路Ｒの天地方向に沿う第２軸（以下、Ｚ軸とする）、およびこれらＸ，Ｚ軸に直交して走行路Ｒの幅員に沿う第３軸（以下、Ｙ軸とする）に関する地磁気の各変化量を検出する。なお、Ｘ軸は走行路Ｒを右に通過する方向を正とし、Ｚ軸は天に向かう方向を正とし、Ｙ軸は手前の路肩から奥の路肩に向かう方向を正とする。
【００２０】
そして、図２で説明した検知部８は、地磁気センサ４の初期化を実行し（図４のステップＳ１０）、地磁気センサ４は、例えばバッテリ６からの電力供給が停止されるまで、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸に関する地磁気の強度を所定時間毎に検出する。
検知部８は、地磁気センサ４からの３軸データを読み込む（ステップＳ１１）。この読み込みは、３軸データのいずれかが、車両通過を認識可能な所定の閾値を超えるまで継続される（ステップＳ１２のＮＯ、ステップＳ１１）。
【００２１】
その後、３軸データのいずれかがこの閾値を超えた場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、検知部８は、３軸データの全てがこの閾値以下になって、同じ値に収束したと判定できるまで、３軸データの読み込みを継続する（ステップＳ１３、ステップＳ１４のＮＯ）。３軸データの全てがこの閾値以下になった場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、検知部８は車両の移動方向を判定する（ステップＳ１５）。
【００２２】
詳しくは、検知部８は、ＸＺ平面でベクトルを継ぎ足す（図５のステップＳ２０）。具体的には、検知部８は、まず、ＸＺ平面に関する前後の検出値の差分から、ＸＺ平面上で見たベクトルを得る。複数のベクトルが得られると、例えば今回得たベクトルの終点が次回得たベクトルの始点に重なるので、得られたベクトルが順に継ぎ足される。これにより、ＸＺ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡が得られ、その軌跡の方向（回転方向ともいう）が得られる。
【００２３】
続いて、ステップＳ２１では、磁性体検知装置が路面設置型であるか否かを判定する。図３（Ａ）に示したような、走行路Ｒに埋設されている場合（図５のステップＳ２１のＹＥＳ）、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を判別する（ステップＳ２２）。これにより、車両の移動方向が検知される。
このように、磁性体検知装置が走行路Ｒに埋設されている場合、地磁気の乱れをＸ，Ｚ軸の２軸による平面上で検出しており、車両の移動方向に応じて異なる軌跡が得られるので、車両の移動の有無やその移動方向を容易に判別することができる。このため、本発明は、少なくともＸ，Ｚ軸の２軸に関する地磁気の強度を検出するセンサであってもよい。
【００２４】
一方、磁性体検知装置が、図３（Ｂ）に示したような、走行路Ｒの近辺に埋設されている場合（図５のステップＳ２１のＮＯ）、検知部８は、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を利用できるかを検討する（ステップＳ２３）。その場合、例えば、面積Ｓｘｚを利用する。面積Ｓｘｚは、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積である。そして、この面積Ｓｘｚが、例えば回転方向を判別できるような所定の閾値を超えていた場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を判別する（ステップＳ２２）。
【００２５】
これに対し、面積Ｓｘｚが所定の閾値以下の場合（ステップＳ２３のＮＯ）、検知部８は、ＸＹ平面でもベクトルを継ぎ足す（ステップＳ２４）。つまり、検知部８は、ＸＹ平面に関する前後の検出値の差分から、ＸＹ平面上で見たベクトルを複数得る。続いて、ＸＹ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡が得られ、その軌跡の方向を得ることができる。
【００２６】
次に、検知部８は、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を利用できるかをさらに検討する（ステップＳ２５）。その場合、例えば、面積Ｓｘｚ，Ｓｘｙを利用する。後者の面積Ｓｘｙは、ステップＳ２４で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積である。大きな面積の方が軌跡の方向を精度よく特定できるからである。
【００２７】
そこで、検知部８は、面積Ｓｘｙが面積Ｓｘｚよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。面積Ｓｘｚが面積Ｓｘｙよりも大きい場合（ステップＳ２５のＮＯ）、検知部８は、ステップＳ２０で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を採用する（ステップＳ２２）。一方、面積Ｓｘｙが面積Ｓｘｚよりも大きい場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ステップＳ２４で得られた各ベクトルによる軌跡の方向を採用する（ステップＳ２６）。
【００２８】
図６〜図９は、磁性体検知を説明する図である。まず、図６で説明する磁性体検知装置は、図３（Ａ）に示したような走行路Ｒに埋設されており、車両をＸ軸の負方向に走らせた際の実測データである。
図２で説明した検知部８が、地磁気センサ４からの３軸データを読み込んでＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットすると、図６（Ａ）に示すように、Ａ（０，３９０，−３５０）あたりに収束していた後、Ｂ（−２５７，１００，−１４０１）が検出され、続いてＣ（７００，−２００，−１２５０）、Ｄ（７１６，３９７，−５００）、Ｅ（４８０，３９７，−５００）、Ｆ（３２７，３９７，１３４）、Ｇ（−１５０，３６０，３０）、Ｈ（−６２，３８０，−３００）の順に検出された。
【００２９】
図６（Ｂ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見ると、ＸＺ平面上でベクトルＡＢに継ぎ足されたベクトルＢＣは、ベクトルＡＢに対して反時計回りに回転した位置にあるといえる。また、継ぎ足された関係で同様に調べると、ベクトルＣＤはベクトルＢＣに対して反時計回りに回転した位置に、ベクトルＤＥはベクトルＣＤに対して反時計回りに回転した位置にある。さらに、ベクトルＥＦはベクトルＤＥに対して時計回りに回転した位置にあるが、ベクトルＦＧはベクトルＥＦに対し、ベクトルＧＨはベクトルＦＧに対していずれも反時計回りに回転した位置にある。つまり、この反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が、時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。
【００３０】
よって、図２の検知部８は、ＸＺ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向を反時計回りであると判別し、車両の移動方向を、Ｘ軸の負方向（図３（Ａ）の左向きの矢印、仮にＹ軸の負方向が北向きの場合には東向き）と検知する。
なお、検知部８は、反時計回りに回転した位置にあるベクトルＡＢとベクトルＢＣの角度（例えば１８０°以下の劣角、以下同じ）、ベクトルＢＣとベクトルＣＤの角度、ベクトルＣＤとベクトルＤＥの角度、ベクトルＥＦとベクトルＦＧの角度、ベクトルＦＧとベクトルＧＨの角度の積算値が、時計回りに回転した位置にあるベクトルＤＥとベクトルＥＦの角度よりも大きいため、この軌跡の方向を反時計回りであると判別してもよい。
【００３１】
また、今回の検知例には利用していないが、図６（Ｃ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見ても、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は、反時計回りであると判別できるので、車両の移動方向は、Ｘ軸の負方向と検知できる。
なお、図６では、Ｙ軸の負方向が北向きの場合を例に挙げて説明したが、Ｙ軸の正方向が北向きの場合には、収束位置Ａが異なるものの、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は、同じく反時計回りであった。
【００３２】
次に、図７で説明する磁性体検知装置も、図３（Ａ）に示したような走行路Ｒに埋設されているが、車両をＸ軸の正方向に走らせた際の実測データであり、図２の地磁気センサ４からの３軸データをＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットした。
図７（Ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。
【００３３】
よって、この例の場合には、ＸＺ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は時計回りであると判別され、車両の移動方向は、Ｘ軸の正方向（図３（Ａ）の右向きの矢印、仮にＹ軸の負方向が北向きの場合には西向き）と検知される。
なお、今回の検知例には利用していないが、図７（Ｂ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見ても、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は、反時計回りであると判別でき、図７（Ａ）の判別結果に一致しない。しかし、例えば、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＺ軸方向の長さは、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＹ軸方向の長さよりも大きいので、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｚ）は、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｙ）よりも大きい。よって、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡の方向に基づき、車両の移動方向は、Ｘ軸の正方向と検知される。
【００３４】
このように、継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向から車両の移動方向を検知できるので、車両の移動方向を容易に判別することができる。
また、移動する車両を側方から見たＸＺ平面上で判別すれば、車両の通過による地磁気の揺らぎを検出しやすいので、車両の移動方向をより一層容易に判別できる。
【００３５】
続いて、図８で説明する磁性体検知装置は、図３（Ｂ）に示したような走行路Ｒの近辺（手前の路肩）に埋設されており、車両をＸ軸の負方向に走らせた際の実測データであり、図２の地磁気センサ４からの３軸データをＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットした。
図８（Ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べたが、時計回りあるいは反時計回りに回転した位置にあるベクトルのいずれが優勢であるかが明確ではなかった。
【００３６】
一方、図８（Ｂ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。よって、ＸＹ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は反時計回りであると判別される。
また、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡が明確ではないため、その軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｚ）は、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡で閉じられた面積（Ｓｘｙ）よりも小さいと推定できる。
【００３７】
よって、この例の場合には、ＸＹ平面上による結果（継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は反時計回りである）が採用され、車両の移動方向は、Ｘ軸の負方向（図３（Ｂ）の左向きの矢印）と検知される。
【００３８】
次に、図９で説明する磁性体検知装置も、図３（Ｂ）に示したような走行路Ｒの近辺（手前の路肩）に埋設されているが、車両を奥側の路肩付近でＸ軸の正方向に走らせた際の実測データであり、図２の地磁気センサ４からの３軸データをＸ，Ｙ，Ｚ座標上にプロットした。
図９（Ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ軸の例えば負側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多いように見える。しかし、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＺ軸方向の長さは小さいため、面積Ｓｘｚも小さいように見える。
【００３９】
これに対し、図９（Ｂ）に示すＸＹ平面をＺ軸の例えば正側から見て、継ぎ足されたベクトル同士を調べると、時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数が反時計回りに回転した位置にあるベクトルの個数よりも多い。よって、ＸＹ平面上で継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は時計回りであると判別可能である。
また、例えば、ＸＹ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＹ軸方向の長さは、ＸＺ平面で得られた各ベクトルによる軌跡のＺ軸方向の長さよりも大きいので、面積Ｓｘｙは、面積Ｓｘｚよりも大きい。
【００４０】
よって、この例の場合には、ＸＹ平面上による結果（継ぎ足された各ベクトルによる軌跡の方向は時計回りである）が採用され、車両の移動方向は、Ｘ軸の正方向（図３（Ｂ）の右向きの矢印）と検知される。
【００４１】
このように、移動する車両を上下方向で見たＸＹ平面も判定に加えれば、例えば、車両が地磁気センサから離れた位置を移動する場合にも、車両の移動方向を検知できる。
以上のように、磁性体検知装置は、車両の到来やその移動方向を検知できるので、中山間部向けの交通システム（ゆずりあいロード支援システムともいう）、国道や高速道路の交通システム、駐車場管理システム、カーブミラーの補完など、多様な交通インフラシステム向けの車両感知器として利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…磁性体検知装置、２…筐体、３…収容部、４…地磁気センサ、５…通信部、６…バッテリ、７…制御部、８…検知部、９…検知ユニット。