JP2002296343A - 超音波ヘッド - Google Patents
超音波ヘッドInfo
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- JP2002296343A JP2002296343A JP2001096473A JP2001096473A JP2002296343A JP 2002296343 A JP2002296343 A JP 2002296343A JP 2001096473 A JP2001096473 A JP 2001096473A JP 2001096473 A JP2001096473 A JP 2001096473A JP 2002296343 A JP2002296343 A JP 2002296343A
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- JP
- Japan
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- vehicle
- transmitter
- ultrasonic head
- receiver
- detecting
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 不要反射波や多重反射波の発生が少ない超音
波ヘッドを提供する。 【解決手段】 ケース内に車速検出用の送信器21及び受
信器22と、車両の存在検出用の送信器及び受信器24とを
収容した超音波ヘッド20において、各送信器及び受信器
のホーンの先端をケース面25、26より突出させている。
また、対象物体と対向するケース面を、前記存在検出用
の送信器及び受信器の送受信方向と垂直にならないよう
に設定している。前者の構成で、不要反射波を除くこと
ができ、後者の構成で、多重反射波を低減することがで
きる。
波ヘッドを提供する。 【解決手段】 ケース内に車速検出用の送信器21及び受
信器22と、車両の存在検出用の送信器及び受信器24とを
収容した超音波ヘッド20において、各送信器及び受信器
のホーンの先端をケース面25、26より突出させている。
また、対象物体と対向するケース面を、前記存在検出用
の送信器及び受信器の送受信方向と垂直にならないよう
に設定している。前者の構成で、不要反射波を除くこと
ができ、後者の構成で、多重反射波を低減することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行車両を検知す
る超音波式車両感知器の超音波ヘッドに関し、特に、不
要反射波や多重反射波を減らして感知性能を向上させた
ものである。
る超音波式車両感知器の超音波ヘッドに関し、特に、不
要反射波や多重反射波を減らして感知性能を向上させた
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、超音波式車両感知器には、幾
つかの種類が知られている。道路上の車両の存在を検知
する目的の車両感知器は、標準的に道路上の５．５ｍの
位置に設置した超音波ヘッドから真下の道路面に向けて
一定周期で超音波を送信し、その反射波を受信するまで
の時間を計って、道路上の車両の有無を判定する。ま
た、走行車両の速度を検知する目的の車両感知器は、道
路上に設置した超音波ヘッドから上流方向に向けて斜め
下方に超音波を送信し、走行車両からの反射波に現れる
ドップラ効果を利用して車両の走行速度を計測する。
つかの種類が知られている。道路上の車両の存在を検知
する目的の車両感知器は、標準的に道路上の５．５ｍの
位置に設置した超音波ヘッドから真下の道路面に向けて
一定周期で超音波を送信し、その反射波を受信するまで
の時間を計って、道路上の車両の有無を判定する。ま
た、走行車両の速度を検知する目的の車両感知器は、道
路上に設置した超音波ヘッドから上流方向に向けて斜め
下方に超音波を送信し、走行車両からの反射波に現れる
ドップラ効果を利用して車両の走行速度を計測する。
【０００３】この車速検出用の車両感知器の超音波ヘッ
ドから送信周波数ｆ0で斜め（角度θ）に送信された超
音波は、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）で進入する車両に当たる
と、ドップラ効果により、（式１）で表される周波数ｆ
dの反射波となって超音波ヘッドに戻って来る。 fd ＝ ２ｃ・f0・Ｖ・cosθ／(ｃ＋ｗ・cosθ)(ｃ−ｗ・cosθ−Ｖ・cosθ) （式１） ここで、ｃ：音速（ｍ／ｓｅｃ）、ｗ：風速（ｍ／ｓｅ
ｃ）である。そのため、超音波ヘッドで受信した信号の
周波数を測定することにより、（式１）から車速Ｖを求
めることができる。
ドから送信周波数ｆ0で斜め（角度θ）に送信された超
音波は、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）で進入する車両に当たる
と、ドップラ効果により、（式１）で表される周波数ｆ
dの反射波となって超音波ヘッドに戻って来る。 fd ＝ ２ｃ・f0・Ｖ・cosθ／(ｃ＋ｗ・cosθ)(ｃ−ｗ・cosθ−Ｖ・cosθ) （式１） ここで、ｃ：音速（ｍ／ｓｅｃ）、ｗ：風速（ｍ／ｓｅ
ｃ）である。そのため、超音波ヘッドで受信した信号の
周波数を測定することにより、（式１）から車速Ｖを求
めることができる。
【０００４】本発明者等は、車両の存在検出用の車両感
知器と車速検出用の車両感知器とを組み合わせて通過車
両の車種判別を可能にする超音波式車両感知器の開発を
進めている。
知器と車速検出用の車両感知器とを組み合わせて通過車
両の車種判別を可能にする超音波式車両感知器の開発を
進めている。
【０００５】図７は、この車種判別用に当初開発した超
音波ヘッド10を示している。この超音波ヘッド10は、斜
めに超音波を送信する車速検出用の送信器11と、その反
射波を受信する受信器12と、真下に超音波を送信する車
両の存在検出用の送信器13と、その反射波を受信する受
信器14とを備えている。
音波ヘッド10を示している。この超音波ヘッド10は、斜
めに超音波を送信する車速検出用の送信器11と、その反
射波を受信する受信器12と、真下に超音波を送信する車
両の存在検出用の送信器13と、その反射波を受信する受
信器14とを備えている。
【０００６】車種は、一般的な分類基準では、図８に示
すように、車高及び車長から、バス、大型貨物、小型貨
物、及び乗用車の４車種に分類される。従来、車種の識
別は、道路上に設置した超音波式車両感知器と、道路に
埋設したループ感知器とを併用して行われており、車高
及び車長の検出結果に基づいて、乗用車、小型貨物、及
び大型車が識別され、また、ループ感知器で車両の床面
の高低を識別して大型貨物とバスとを区別している。
すように、車高及び車長から、バス、大型貨物、小型貨
物、及び乗用車の４車種に分類される。従来、車種の識
別は、道路上に設置した超音波式車両感知器と、道路に
埋設したループ感知器とを併用して行われており、車高
及び車長の検出結果に基づいて、乗用車、小型貨物、及
び大型車が識別され、また、ループ感知器で車両の床面
の高低を識別して大型貨物とバスとを区別している。
【０００７】しかし、ループ感知器の設置には道路の掘
り起こしが必要となる。そこで、道路面の工事を伴わず
に車種判別を行う装置として考案したものが、この超音
波ヘッド10を備えた車両感知器である。この装置では、
車速検出用の送信器11及び受信器12の送受信データから
走行車両の車速を検出し、また、車両の存在検出用の送
信器13及び受信器14の送受信データから、その車両の車
高、その車両が超音波ヘッド10の真下を通過するために
要した時間、及び、その車両の屋根形状を検出する。
り起こしが必要となる。そこで、道路面の工事を伴わず
に車種判別を行う装置として考案したものが、この超音
波ヘッド10を備えた車両感知器である。この装置では、
車速検出用の送信器11及び受信器12の送受信データから
走行車両の車速を検出し、また、車両の存在検出用の送
信器13及び受信器14の送受信データから、その車両の車
高、その車両が超音波ヘッド10の真下を通過するために
要した時間、及び、その車両の屋根形状を検出する。
【０００８】この検出を可能にするため、車両の存在検
出用の送信器13からは２０ｍｓの細密な送信間隔で送信
信号を繰り返し送信する。このとき、送信信号は、前後
の送信信号と区別できるように周波数またはパルス幅を
違えて送信する。このように送信器13から密に送信信号
を出力することにより、受信器14で受信する反射波か
ら、図９に示すような車両形状を把握することが可能に
なる。
出用の送信器13からは２０ｍｓの細密な送信間隔で送信
信号を繰り返し送信する。このとき、送信信号は、前後
の送信信号と区別できるように周波数またはパルス幅を
違えて送信する。このように送信器13から密に送信信号
を出力することにより、受信器14で受信する反射波か
ら、図９に示すような車両形状を把握することが可能に
なる。
【０００９】車高は、受信器14が受信する受信信号の受
信時間から計測することができる。車長は、受信器14の
受信信号に基づいて車両が感知されている感知時間と、
車速検出用の送信器11及び受信器12の送受信データから
求めた車速とを乗じて算出することができる。また、バ
スと大型貨物との区別は、車両の屋根形状が平坦であれ
ばバス、車両の屋根形状が平坦でなければ大型貨物とし
て識別することができる。
信時間から計測することができる。車長は、受信器14の
受信信号に基づいて車両が感知されている感知時間と、
車速検出用の送信器11及び受信器12の送受信データから
求めた車速とを乗じて算出することができる。また、バ
スと大型貨物との区別は、車両の屋根形状が平坦であれ
ばバス、車両の屋根形状が平坦でなければ大型貨物とし
て識別することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この超音波ヘ
ッドは、二対の送受信器が近接して配置されるため、超
音波の送信に伴う不要反射波や多重反射波の発生が相互
の送受信器に悪影響を及ぼし、感知性能の低下をもたら
す虞れがある。
ッドは、二対の送受信器が近接して配置されるため、超
音波の送信に伴う不要反射波や多重反射波の発生が相互
の送受信器に悪影響を及ぼし、感知性能の低下をもたら
す虞れがある。
【００１１】また、車両の存在検出用の送信器13におけ
る２０ｍｓの送信間隔は、路面上の５．５ｍの位置の超
音波ヘッドから送信された超音波が路面で反射して戻る
までの時間（３２ｍｓ）よりもさらに短い。従って、路
面からの反射波が戻る前に次の信号を送信しなければな
らないので、大きな不要反射波や多重反射波が存在する
と、送信波と受信波との対応を識別することが極めて難
しくなる。
る２０ｍｓの送信間隔は、路面上の５．５ｍの位置の超
音波ヘッドから送信された超音波が路面で反射して戻る
までの時間（３２ｍｓ）よりもさらに短い。従って、路
面からの反射波が戻る前に次の信号を送信しなければな
らないので、大きな不要反射波や多重反射波が存在する
と、送信波と受信波との対応を識別することが極めて難
しくなる。
【００１２】そのため、この超音波ヘッドでは、不要反
射波や多重反射波の発生を抑えることが極めて重要な課
題となる。
射波や多重反射波の発生を抑えることが極めて重要な課
題となる。
【００１３】図７の超音波ヘッド10から発生する不要反
射波や多重反射波を解析した結果、次のような問題点が
明らかになった。この超音波ヘッド10の受信波を測定す
ると、図１０にｂ、ｃとして示すように、不要反射波が
現れている。なお、図１０のａは、送信器から受信器に
直接回り込む受信波（直達波）であり、また、ｄは、対
象物体からの反射波である。
射波や多重反射波を解析した結果、次のような問題点が
明らかになった。この超音波ヘッド10の受信波を測定す
ると、図１０にｂ、ｃとして示すように、不要反射波が
現れている。なお、図１０のａは、送信器から受信器に
直接回り込む受信波（直達波）であり、また、ｄは、対
象物体からの反射波である。
【００１４】図７の超音波ヘッド10では、図１１に示す
ように、送信器のホーン及び受信器のホーンの先端が、
超音波ヘッドのケース（筺体）の位置と一致している。
そのため、送信波が、送信器のホーン先端を囲むケース
の壁を振動し、これが原因でケース内にフラッターエコ
ー（ｍ）が発生し、それが図１０の不要反射波ｂ、ｃと
なって現れている。
ように、送信器のホーン及び受信器のホーンの先端が、
超音波ヘッドのケース（筺体）の位置と一致している。
そのため、送信波が、送信器のホーン先端を囲むケース
の壁を振動し、これが原因でケース内にフラッターエコ
ー（ｍ）が発生し、それが図１０の不要反射波ｂ、ｃと
なって現れている。
【００１５】また、この超音波ヘッド10の受信波には、
図１２に示すように、対象物体からの１次反射波ｄの他
に、対象物体からの２次反射波ｅや３次反射波ｆが現れ
ている。これは、図１３に示すように、車両の存在検出
用の送信器から送信された超音波が対象物体で反射し、
この反射波の一部が超音波ヘッドのケースに反射した
後、再び対象物体で反射される、と云うように、対象物
体と超音波ヘッドのケースとの間で多重反射が発生する
ことが原因している。
図１２に示すように、対象物体からの１次反射波ｄの他
に、対象物体からの２次反射波ｅや３次反射波ｆが現れ
ている。これは、図１３に示すように、車両の存在検出
用の送信器から送信された超音波が対象物体で反射し、
この反射波の一部が超音波ヘッドのケースに反射した
後、再び対象物体で反射される、と云うように、対象物
体と超音波ヘッドのケースとの間で多重反射が発生する
ことが原因している。
【００１６】本発明は、こうした解析を踏まえて従来の
問題点を解決したものであり、不要反射波や多重反射波
の発生が少ない超音波ヘッドを提供することを目的とし
ている。
問題点を解決したものであり、不要反射波や多重反射波
の発生が少ない超音波ヘッドを提供することを目的とし
ている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ケ
ース内に車速検出用の送信器及び受信器と、車両の存在
検出用の送信器及び受信器とを収容した超音波ヘッドに
おいて、各送信器及び受信器のホーンの先端をケース面
より突出させている。
ース内に車速検出用の送信器及び受信器と、車両の存在
検出用の送信器及び受信器とを収容した超音波ヘッドに
おいて、各送信器及び受信器のホーンの先端をケース面
より突出させている。
【００１８】また、対象物体と対向するケース面を、前
記存在検出用の送信器及び受信器の送受信方向と垂直に
ならないように設定している。
記存在検出用の送信器及び受信器の送受信方向と垂直に
ならないように設定している。
【００１９】この前者の構成で、不要反射波を除くこと
ができ、また、後者の構成で、多重反射波を低減するこ
とができる。
ができ、また、後者の構成で、多重反射波を低減するこ
とができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、実施形態の超音波ヘッド
20の斜視図を示し、図２は、この超音波ヘッド20を面Ａ
で切断した断面図を示している。車速検出用の送信器21
及び受信器22のホーンの先端は、超音波ヘッド20の斜め
のケース面25から１６ｍｍ程度突出している。車両の存
在検出用の送信器（送信器は陰に隠れて見えない）及び
受信器24のホーンは、その周囲のケース面26からさらに
大きく突出し、また、そのケース面26は、面25と１８０
度より小さい角度で交差する斜面を形成している。
20の斜視図を示し、図２は、この超音波ヘッド20を面Ａ
で切断した断面図を示している。車速検出用の送信器21
及び受信器22のホーンの先端は、超音波ヘッド20の斜め
のケース面25から１６ｍｍ程度突出している。車両の存
在検出用の送信器（送信器は陰に隠れて見えない）及び
受信器24のホーンは、その周囲のケース面26からさらに
大きく突出し、また、そのケース面26は、面25と１８０
度より小さい角度で交差する斜面を形成している。
【００２１】このように、送信器のホーンを超音波ヘッ
ド20のケース面から突出させているため、図３に示すよ
うに、送信波は、ケース面を振動すること無く、送信器
から送信される。
ド20のケース面から突出させているため、図３に示すよ
うに、送信波は、ケース面を振動すること無く、送信器
から送信される。
【００２２】図４は、この超音波ヘッド20で受信した受
信波の測定結果を示している。図１０と比較して明らか
なように、フラッターエコー現象による不要反射波は消
えている。
信波の測定結果を示している。図１０と比較して明らか
なように、フラッターエコー現象による不要反射波は消
えている。
【００２３】また、図５に示すように、車両の存在検出
用の送信器及び受信器24側のケース面26を斜めに形成し
ているため、送信器から出力された超音波が対象物体に
反射してケース面26に当たった場合でも、ケース面26か
らの反射波は、対象物体に斜めに入射するので、対象物
体からの次の反射波は受信器24に捕捉されない。
用の送信器及び受信器24側のケース面26を斜めに形成し
ているため、送信器から出力された超音波が対象物体に
反射してケース面26に当たった場合でも、ケース面26か
らの反射波は、対象物体に斜めに入射するので、対象物
体からの次の反射波は受信器24に捕捉されない。
【００２４】このように、この超音波ヘッド20は、道路
上に設置したとき、対象物体（路面）の面と平行するケ
ース面が存在しないように構成しているため、対象物体
との間の多重反射が抑制できる。
上に設置したとき、対象物体（路面）の面と平行するケ
ース面が存在しないように構成しているため、対象物体
との間の多重反射が抑制できる。
【００２５】図６は、この超音波ヘッド20の受信波の測
定結果を示している。図１２と比較して明らかなよう
に、２次反射波及び３次反射波の受信レベルが著しく低
下している。
定結果を示している。図１２と比較して明らかなよう
に、２次反射波及び３次反射波の受信レベルが著しく低
下している。
【００２６】この不要反射波を除くための構成、及び、
多重反射を低減するための構成は、いずれか一方だけを
超音波ヘッドに取り入れるだけでも、感知性能の向上に
役立つ。
多重反射を低減するための構成は、いずれか一方だけを
超音波ヘッドに取り入れるだけでも、感知性能の向上に
役立つ。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の超音波ヘッドは、不要反射波を除き、また、多重反射
波を軽減することができ、それにより感知性能の向上を
図ることができる。
の超音波ヘッドは、不要反射波を除き、また、多重反射
波を軽減することができ、それにより感知性能の向上を
図ることができる。
【図１】実施形態の超音波ヘッドの斜視図、
【図２】実施形態の超音波ヘッドの断面図、
【図３】実施形態の超音波ヘッドでの不要反射対策を説
明する図、
明する図、
【図４】実施形態の超音波ヘッドでの反射波を示す第１
の波形図、
の波形図、
【図５】実施形態の超音波ヘッドでの多重反射対策を説
明する図、
明する図、
【図６】実施形態の超音波ヘッドでの反射波を示す第２
の波形図、
の波形図、
【図７】従来の超音波ヘッドの斜視図、
【図８】車種分類条件を説明する図、
【図９】超音波式車両感知器の感知結果から得られる車
両シルエットを示す図、
両シルエットを示す図、
【図１０】従来の超音波ヘッドでの反射波を示す第１の
波形図、
波形図、
【図１１】フラッタエコー現象の発生原因を説明する
図、
図、
【図１２】従来の超音波ヘッドでの反射波を示す第２の
波形図、
波形図、
【図１３】多重反射の発生原因を説明する図である。
10、20 超音波ヘッド 11、21 車速検出用の送信器 12、22 車速検出用の受信器 13 車両の存在検出用の送信器 14、24 車両の存在検出用の受信器 25、26 ケース面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｇ 1/04 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ａ (72)発明者 斎藤 由宣 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G005 AA04 5H180 AA01 CC11 DD01 5J083 AB14 AC12 AC17 AD04 AD08 AE01 AF01 BA02 BA05 CA15 CA35
Claims (3)
- 【請求項１】 ケース内に車速検出用の送信器及び受信
器と、車両の存在検出用の送信器及び受信器とを収容し
た超音波ヘッドにおいて、 各送信器及び受信器のホーンの先端をケース面より突出
させたことを特徴とする超音波ヘッド。 - 【請求項２】 ケース内に車速検出用の送信器及び受信
器と、車両の存在検出用の送信器及び受信器とを収容し
た超音波ヘッドにおいて、 対象物体と対向するケース面を、前記存在検出用の送信
器及び受信器の送受信方向と垂直にならないように設定
したことを特徴とする超音波ヘッド。 - 【請求項３】 前記車速検出用の送信器及び受信器のホ
ーンの先端が突出するケース面と、前記存在検出用の送
信器及び受信器のホーンの先端が突出するケース面とが
１８０度より小さい角度で交差するように設定したこと
を特徴とする請求項２に記載の超音波ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001096473A JP2002296343A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 超音波ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001096473A JP2002296343A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 超音波ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002296343A true JP2002296343A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18950381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001096473A Pending JP2002296343A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 超音波ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002296343A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008020222A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Ngk Insulators Ltd | 物体の通過検出装置 |
| CN107666553A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 佳能株式会社 | 具有人体存在传感器的信息处理装置 |
| CN112924711A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-08 | 香港中文大学（深圳） | 一种车速检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001096473A patent/JP2002296343A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008020222A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Ngk Insulators Ltd | 物体の通過検出装置 |
| CN107666553A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 佳能株式会社 | 具有人体存在传感器的信息处理装置 |
| CN107666553B (zh) * | 2016-07-29 | 2020-06-30 | 佳能株式会社 | 具有人体存在传感器的信息处理装置 |
| CN112924711A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-08 | 香港中文大学（深圳） | 一种车速检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN112924711B (zh) * | 2021-01-22 | 2023-08-11 | 香港中文大学（深圳） | 一种车速检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
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