JP3620628B2 - 路面状態検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載され、路面の状態を光学的に検出する路面状態検出装置に関し、特に、カラー舗装路などにおいても、誤動作を起こすことなく、安定して検出を行うための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両搭載型の光学式の路面状態検出装置として、路面からの反射光に含まれる垂直偏向成分と水平偏向成分の光強度に基づいて、光沢度を算出することにより、凍結、湿潤、乾燥などといった路面の状態を判定するものが知られている（例えば、特開昭５８−１５８５３９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、道路舗装面に色を付けたり、光が当たるときらきら光る素材を塗布することにより、運転者の注意を惹き、車の低速走行を促すような道路や、車の速度が上がると振動を伝えることによって低速走行を促すような道路が安全性の向上を目的として開発されている。このような道路において、上記公報に示されるような路面状態検出装置を用いて路面状態を検出すると、例えば、白色のアスファルトを積雪状態であると誤って判定したり、きらきら光るアスファルトを湿潤状態であると誤って判定したりする場合がある。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、カラー舗装路や光る舗装路、さらにはペイントのある舗装路においても、誤動作を起こすことなく、路面状態を安定して検出することができ、特に、路面がいかなる舗装をされていても、その表面が乾燥しているか否かを確実に検出できる車両搭載型の路面状態検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、車両に搭載され、この車両が走行する路面の状態を検出する路面状態検出装置において、車両のタイヤが通過した路面に視野を有し、路面状態に応じた信号を検出する第１の光学センサと、車両のタイヤが通過しない路面に視野を有し、路面状態に応じた信号を検出する第２の光学センサと、第１の光学センサ及び第２の光学センサのそれぞれの出力値を比較し、この比較結果に基づいて路面状態を判定する判定手段とを備えたものである。
【０００６】
この構成においては、例えば、路面が雪路面である場合には、車両の走行により、タイヤ跡が路面上に刻まれるので、第１の光学センサからの出力波形には、タイヤのトレッドパターンに応じた周期の繰り返しが現れる。また、第２の光学センサからの出力波形には、雪の粒子サイズに応じた細かい波形が現れる。このように、路面が雪路面となっている場合には、第１の光学センサからの出力波形と第２の光学センサからの出力波形には、大きな差が現れる。また、路面が湿潤アスファルトである場合には、車両の走行により、タイヤ跡が残ると共に水跳ねが生じるため、第１の光学センサからの出力波形と第２の光学センサからの出力波形には、若干の変化が生じる。さらにまた、路面が乾燥アスファルトである場合には、タイヤが路面を通過することによっては、路面上には影響が現れないので、第１の光学センサからの出力波形と第２の光学センサからの出力波形とは、ほぼ等しいものとなる。このように、路面状態によって２つの光学センサからの出力波形には、変化が現れるので、判定手段によって、２つの光学センサからの出力波形の類似度合を求めることにより、路面状態を判定することができる。
【０００７】
また、本発明は、上記第１及び第２の光学センサが、タイヤの進行方向後方の路面と進行方向前方の路面にそれぞれの視野を有するものであってもよい。この構成においては、上述の請求項１と同様の作用を得ることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記第１の光学センサよりも車両の進行方向に対して後方位置に配置され、車両のタイヤが通過した路面に視野を有し、路面状態に応じた信号を検出する第３の光学センサをさらに備え、上記判定手段は、上記第１、第２及び第３の光学センサからの出力値を比較することにより、路面状態を判定するものであってもよい。
【０００９】
この構成においては、例えば、路面が雪路面である場合には、車両の走行により、タイヤ跡が路面上に刻まれるので、第１及び第３の光学センサからの出力波形には、タイヤのトレッドパターンに応じた周期の繰り返しが現れる。このため、第１の光学センサからの出力波形と第３の光学センサからの出力波形はほぼ等しいものとなり、また、第２の光学センサからの出力波形と第３の光学センサからの出力波形とは大きく異なるものとなる。また、路面が湿潤アスファルトである場合には、車両の走行により路面上の水はタイヤによって弾かれるが、その後、路面上の水はタイヤで弾かれる前の状態に戻るので、第３の光学センサからの出力波形は、第２の光学センサからの出力波形に近くなり、第１の光学センサからの出力波形とは若干異なるものとなる。このように、路面が雪路面である場合と湿潤アスファルトである場合では、３つの光学センサからの出力波形には変化が現れるので、判定手段によって、第１の光学センサからの出力波形と第３の光学センサからの出力波形の類似度合いと、第２の光学センサからの出力波形と第３の光学センサからの出力波形の類似度合いを求めることにより、雪路面と湿潤路面とを判別することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本実施形態による路面状態検出装置の構成図である。図１においては、手前から奥の方へ車両が移動するものとする。路面状態検出装置１０は、車両に搭載され、この車両の走行する路面２０の状態を判定するものであり、反射型光学センサである２つのセンサ１，２と、これら２つのセンサ１，２からの信号に基づいて路面２０の状態を判定する比較判定部４（判定手段）とから構成される。センサ１（第１の光学センサ）は、タイヤ５（前輪）が通過した路面２０に視野を有し、路面２０からの反射光の強度を検出するものである。また、センサ２（第２の光学センサ）は、車両の進路方向に対して直交する横方向にセンサ１と並んで配置され、タイヤ５の通過しない路面２０に視野を有するものである。
【００１１】
図２はセンサの内部構成図である。センサ１とセンサ２は同構成となっており、投光レンズ１１を介して路面２０に向けて光を投光する投光素子１２と、比較判定部４からの駆動信号に基づいて投光素子１２を駆動する駆動ドライバ回路１３と、路面からの反射光を受光レンズ１４を介して受光する受光素子１５と、この受光素子１５からの受光信号を増幅し、出力信号として比較判定部４に向けて出力する信号増幅器１６とを備える。
【００１２】
図３は比較判定部のブロック図である。比較判定部４は、センサ１，２からのそれぞれの出力信号をデジタルに変換する２つのアナログ／デジタル変換器２１（以下、ＡＤ変換器と記す）と、センサ１，２により検出された信号波形をサンプル波形としてメモリ２２内に格納するサンプリング制御部２３と、メモリ２２に格納された波形に対して周波数解析を行う周波数解析部２４と、この周波数解析部２４による周波数解析結果に基づいて、２つの波形の類似度合いを示す相関値を求める相関演算部２５と、この相関値演算部２５による演算結果に基づいて路面状態を判定する路面状態判定部２６とから成るものである。
【００１３】
ここで、路面状態が変化したときのセンサ１，２により検出される反射光の光強度の変化について、図４を参照して説明する。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ路面が雪路面、湿潤路面、及び乾燥した通常の黒色アスファルトであるときのセンサ１，２が検出する路面２０の様子と、センサ１，２により検出される反射光の光強度の波形を示す図である。
【００１４】
路面が雪路面であるときは、図４（ａ）に示すように、タイヤ５が通過した路面にはタイヤ５の跡が刻まれるため、センサ１からの出力波形ｓ１にはタイヤ５のトレッドパターンに応じた周期の繰り返しが現れる。また、タイヤ５が通過しない路面に視野を有するセンサ２からの出力波形ｓ２には、雪の粒子サイズに応じた細かい波形が現れる。したがって、センサ１からの出力波形ｓ１とセンサ２からの出力波形ｓ２とは大きく異なるものとなる。
【００１５】
路面が湿潤路面であるときは、図４（ｂ）に示すように、センサ１，２には、拡散反射成分に加えて、路面表面の凹凸と濡れ具合に応じた正反射成分が受光される。このため、これらセンサ１，２には、振幅の大きな不安定周期の波形が現れる。タイヤ５が通過した直後の路面には、タイヤ跡が残ると共に水跳ねが生じるため、センサ１からの出力波形ｓ１は、センサ２からの出力波形ｓ２に比べて若干変化する。
【００１６】
路面が乾燥アスファルトであるときは、図４（ｃ）に示すように、タイヤ５が通過しても路面には影響がないので、センサ１からの出力波形ｓ１とセンサ２からの出力波形ｓ２とは、ほぼ等しいものとなる。
【００１７】
次に、センサ１，２からの出力波形ｓ１，ｓ２を用いた路面の判別方法について、図５を参照して説明する。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ路面が雪路面、湿潤路面、乾燥した通常の黒色アスファルト、及び乾燥したキラキラ光るアスファルトであるときの、センサ１，２からの出力波形ｓ１、ｓ２に対する周波数解析結果と、これら周波数解析結果から得られる相関値とを示す図である。それぞれの路面状態におけるセンサ１，２からの出力波形ｓ１，ｓ２に対して周波数解析した結果をそれぞれｓｐ１，ｓｐ２とする。これらの図において、横軸は周波数を、縦軸は光量の強度を示し、全周波数の光量の総和を１として正規化している。
【００１８】
２つの出力波形ｓｐ１，ｓｐ２とを重ねたときに、重ならない部分の面積が小さいと、２つの出力波形ｓ１，ｓ２は類似していることを意味し、重ならない部分の面積が大きいと、２つの出力波形ｓ１，ｓ２は異なることを意味する。ここで、２つの出力波形ｓｐ１，ｓｐ２の重ならない部分の面積（以下、相関値Ｈと称す）は、下記の演算式によって示すことができるので、この相関値Ｈに基づいて、２つの出力波形ｓ１，ｓ２の類似度合いを求めることができる。
Ｈ（ｓ１，ｓ２）＝∫｜ｓｐ１（ｆ）−ｓｐ２（ｆ）｜ｄｆ
【００１９】
路面が雪路面であるときは、図５（ａ）に示すように、ｓｐ１においてはタイヤのトレッドパターンに応じた周波数が大きくなるので、重ならない部分の面積が大きくなり、結果として相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）は極めて大きな値となる。
【００２０】
路面が湿潤路面であるときは、図５（ｂ）に示すように、ｓｐ１とｓｐ２との間には、大きな違いが見られず、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）は、上述の雪路面における相関値と比して小さな値となる。
【００２１】
路面が通常の黒色の乾燥アスファルトであるときは、上述の図４（ｃ）に示したように、ｓ１とｓ２はほぼ同じ波形であるので、図５（ｃ）に示すように、ｓｐ１とｓｐ２もほぼ等しいものとなり、結果として、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）は極めて小さな値となる。
【００２２】
路面がアスファルトにガラスのように光る部材が混合された乾燥アスファルトである場合には、図５（ｄ）に示すように、センサ２からの出力波形は、正反射成分を含むことが頻繁に発生するので、湿潤と同じ様な波形となる。また、タイヤ５が通過しても路面には影響がないので、センサ１及びセンサ２からのそれぞれの出力波形はほぼ同じものとなり、結果として、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）は極めて小さな値となる。
【００２３】
次に、比較判定部４による路面状態の判定方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。路面状態検出動作が始まると、サンプリング制御部２３は、センサ２及びセンサ１からのそれぞれの出力波形ｓ２及び出力波形ｓ１をメモリ２２に格納する（Ｓ１，Ｓ２）。次に、周波数解析部２４は、これら出力波形ｓ１、ｓ２に対して周波数解析を行い、周波数解析結果ｓｐ１，ｓｐ２を算出し（Ｓ３）、相関値演算部２５は、周波数解析結果ｓｐ１，ｓｐ２に基づいて、ｓ１とｓ２の相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）を算出する（Ｓ４）。次に、路面状態判定部２６は、この相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）を予め設定されている第１のしきい値と比較し（Ｓ５）、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が、この第１のしきい値よりも大きければ、雪路面であると判定する（Ｓ６）。Ｓ５において、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が第１のしきい値よりも大きくなければ、路面状態判定部２６は、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）を予め設定されている第２のしきい値と比較し（Ｓ７）、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が、この第２のしきい値よりも小さくなければ、湿潤状態であると判定する（Ｓ８）。Ｓ７において、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が第２のしきい値よりも小さければ、乾燥アスファルトであると判定する（Ｓ９）。なお、この第２のしきい値は、第１のしきい値と比して極めて小さな値としている。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係る路面状態検出装置１０によれば、タイヤ５が通過した路面２０からの出力波形ｓ１と、タイヤ５が通過しない路面２０からの出力波形ｓ２に基づいて相関値Ｈを求め、この相関値Ｈから路面状態を判別できるので、従来の光沢度による路面検出装置では、正確に判別できなかったカラー舗装路や光る舗装路、さらにはペイントのある舗装路においても、誤動作を起こすことなく、安定して路面状態を判定することが可能となる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
図７は第２の実施形態による路面状態検出装置の要部の構成図である。本実施形態による路面状態検出装置１０は、画像検出器３０（カメラ）を備え、この画像検出器３０によって、タイヤ５が通過した路面２０からの出力波形と、タイヤ５が通過しない路面２０からの出力波形とを得るものである。すなわち、画像検出器３０は、その受光視野がタイヤ５の接地する路面２０の範囲とタイヤ５が接地しない路面２０の範囲の境目を含むように配置されている。また、路面２０に向けて光を投光する投光部３１は、画像検出器３０の受光視野を均一に照射するものである。画像検出器３０によって検出された画像は、ＢＮＣ（ｂａｙｏｎｅｔ ｌｏｃｋ ｔｙｐｅ Ｎ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）出力を経て、比較判定部４（図３参照）へと転送される。
【００２６】
この画像検出器３０によって、図８に示すようなｘ−ｙ軸画像が得られたとする。エリア１はタイヤ５が通過した路面２０の画像であり、エリア２はタイヤ５が通過しない路面２０の画像である。それぞれのエリアに基づく出力波形ｓ１（ｉ），ｓ２（ｉ）は、以下の演算式によって示すことができるので、これら２つの出力波形に対して、上述の第１の実施形態と同様、周波数解析を行い、さらに相関値Ｈを算出することにより、カラー舗装路や光る舗装路、さらにはペイントのある舗装路においても、誤動作を起こすことなく、路面状態を安定して検出することができる。
【数１】

【００２７】
（第３の実施形態）
図９（ａ）（ｂ）は第３の実施形態による路面状態検出装置の構成図であり、それぞれ車両６の側面から及び車両６の進路方向に対して後方からみた図である。また、図１０は同装置のセンサの視野とタイヤの接地面の配置関係を示す図である。この路面状態検出装置１０では、センサ２，１はタイヤ５の軌道上でタイヤ５の前方と後方にそれぞれ配置されており、タイヤ５の進路方向前方及び後方の路面２０に視野を有するような構成としている。
【００２８】
上述の図１に示したような、センサ１，センサ２を車両の進路方向に対して直交する方向に並設した構成においては、図１１（ａ）に示すように、車両が白線２０ｗに沿って走行したとき、センサ２の視野内に白線２０ｗが入り、両センサ１，２からの出力波形は異なったものとなるので、路面が乾燥していても雪路面であるなどと誤検出してしまう。それに対して、図９（ａ），図１０に示すように、センサ１，２を車両の進路方向と平行にタイヤ５の後方及び前方に配置することにより、図１１（ｂ）に示すように、車両が白線２０ｗに沿って走行しても、センサ２の視野内に白線２０ｗが入ることはなく、誤判定の発生を回避することができる。
【００２９】
（第４の実施形態）
図１２は第４の実施形態による路面状態検出装置のブロック図である。本実施形態では、上述の図３の路面状態検出装置１０に、さらに、タイヤの回転速度に基づいて車両の走行距離を検出する走行距離計２７を備え、これにより検出される走行距離Ｌを比較判定部４のサンプリング制御部２３に与えるようにしたものである。
【００３０】
上述の図９に示した実施形態のように、２つのセンサ２，１をタイヤ５の前後にそれぞれ配置したものでは、車両の進路方向に対して垂直な方向に路面上にペイントされた横断歩道などの白線２０ｗを横切るときに、次のような問題が生じる。例えば、図１３に示すように、センサ２の視野が白線２０ｗをとらえているときに、センサ１の視野が通常の路面（黒色アスファルト）をとらえていると、両センサ２，１からの出力波形は異なるものとなり、そのため、路面が乾燥していても、乾燥路面でないといった誤った判定がなされることになる。
【００３１】
この問題は、センサ１が、センサ２により検出される位置と同じ位置を検出することができるようにすれば解消される。すなわち、車両の走行中に、センサ２が信号波形を検出した位置にセンサ１が到達したときに、センサ１からの信号波形を検出し、両者の波形の相関値を求めればよい。そのため本実施形態では、センサ２が波形を検出した位置から、２つのセンサ２，１の配置間距離だけ車両が進んだことが走行距離計２７によって検出されたとき、センサ１からの信号波形を検出するようにした。これにより、誤判定の発生を回避することができる。
【００３２】
次に、本実施形態の路面状態検出装置１０を構成する比較判定部４によるセンサ１，２からの波形のサンプリング方法と相関値の演算方法について、図１４のタイムチャートを参照して説明する。サンプリング制御部２３は、走行距離計２７からの走行距離Ｌを受信し、センサ動作時から積算されていった走行距離（内部距離Ｌｘ）を算出する。次に、サンプリング制御部２３は、内部距離Ｌｘがセンサ１とセンサ２との配置間距離Ｌｓとなると、内部距離Ｌｘを０に初期化すると共に、サンプリング開始信号を出力し、センサ１、２からの波形をメモリ２２内にサンプリングする。次に、サンプリング波形に対する周波数解析結果を用いて、相関演算部２５は、相関値を演算する。ただし、相関を行う波形は、センサ１からの波形に対して１つ前に検出されたセンサ２の波形である。
【００３３】
（第５の実施形態）
図１５は第５の実施形態による路面状態検出装置のブロック図である。本実施形態では、上記第４実施形態での走行距離計２７として対地速度計を用いている。対地速度計による走行距離計２８は、対地速度センサ２８ａと，この対地速度センサ２８ａから検出される対地速度ｖに基づいて走行距離Ｌを算出する走行距離算出部２８ｂとから構成される。上述第４の実施形態に示したようなタイヤの回転速度に基づいて車両の走行距離を検出するものでは、タイヤがスリップすると、実際より速い速度を検出してしまい、結果として、センサ１とセンサ２の検出位置にずれが生じる。それに対し、本実施形態のように、対地速度計を用いると、タイヤがスリップしても走行距離を正確に検出できるので、より精度の高い路面状態の判定が可能となる。
【００３４】
（第６の実施形態）
図１６は第６の実施形態による路面状態検出装置を搭載した車両の構成図、図１７は路面上におけるセンサの視野の位置関係を示す図である。本実施形態は、上述の図９に示したセンサ１及びセンサ２を有した路面状態検出装置１０に、さらに、センサ１よりも車両６の進行方向に対して後方位置に、車両６のタイヤ５が通過した路面に視野を有するセンサ３（第３の光学センサ）をさらに備えたものである。
【００３５】
上記３つのセンサ１，２，３によって得られる出力波形ｓ１，ｓ２，ｓ３の変化について図１８を参照して説明する。図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ路面が湿潤路面であるときのセンサ２，センサ１，センサ３からの出力波形ｓ２，ｓ１，ｓ３を示す図である。路面２０が湿潤路面であると、タイヤ５が通過した直後の路面２０には、タイヤ跡が残ると共に水跳ねが生じるため、出力波形ｓ１は、出力波形ｓ２に比べて若干変化する。その後に、センサ３が通過したときは、路面２０上の水はタイヤで弾かれる前の状態に戻ろうとするので、センサ２の波形に近いものが得られる。
【００３６】
また、路面２０が雪路面である場合には（図示なし）、車両４の走行により、タイヤ跡が路面２０上に刻まれるので、センサ１，３からの出力波形には、タイヤ５のトレッドパターンに応じた周期の繰り返しが現れる。このため、センサ１からの出力波形ｓ１とセンサ３からの出力波形ｓ３は、ほぼ等しいものとなり、また、センサ２からの出力波形ｓ２とセンサ３からの出力波形ｓ３とは大きく異なるものとなる。
【００３７】
さらにまた、路面２０が乾燥アスファルトである場合には（図示なし）、タイヤ５が路面２０を通過することによっては、路面２０上には影響が現れないので、３つのセンサ１，２，３からの出力波形ｓ１，ｓ２，ｓ３は、ほぼ等しいものとなる。
【００３８】
以上の結果より、出力波形ｓ２と出力波形ｓ１の相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が所定以上あり、さらに、出力波形ｓ１と出力波形ｓ３の相関値Ｈ（ｓ１，ｓ３）が所定値以上ならば、路面は湿潤路面であると判定することができる。基本的に雪、湿潤、乾燥の順に相関値は大きくなるが、踏み固められた雪路面である場合はタイヤ５の跡も薄いので湿潤と間違えやすくなる。また、冠水ともいえる湿潤状態のときは、水の弾き方も大きく、相関値が大きくなりやすい。本実施形態では、タイヤ５によって踏まれた直後と、しばらく経った時点での波形の類似度合いを比較することにより、雪路面と湿潤路面の切り分けの確度を上げることができる。これは、雪類は固体で流動性がなく、湿潤は液体で流動性があることを利用している。
【００３９】
本実施形態での比較判定部４による路面状態の判定方法について、図１９のフローチャートを参照して説明する。まず、センサ２，センサ１，センサ３からのそれぞれの出力波形ｓ２，ｓ１，ｓ３を取得し（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）、次に、これら出力波形ｓ２、ｓ１、ｓ３のそれぞれに対して周波数解析を行い、周波数解析結果ｓｐ１，ｓｐ２，ｓｐ３を算出する（Ｓ１４）。次に、これら周波数解析結果ｓｐ１，ｓｐ２に基づいて、出力波形ｓ１と出力波形ｓ２の相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）を算出し（Ｓ１５）、さらに、周波数解析結果ｓｐ１，ｓｐ３に基づいて、出力波形ｓ１と出力波形ｓ３の相関値Ｈ（ｓ１，ｓ３）を算出する（Ｓ１６）。続いて、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）を予め設定されている第３のしきい値と比較し（Ｓ１７）、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が、この第３のしきい値よりも大きければ、雪路面であると判定する（Ｓ１８）。相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が第３のしきい値よりも大きくなければ、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）を予め設定されている第４のしきい値と比較し（Ｓ１９）、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が、第４のしきい値よりも小さくなければ、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ３）を予め設定されている第５のしきい値と比較し（Ｓ２０）、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ３）が、第５のしきい値よりも大きくなければ、雪路面であると判定する（Ｓ１８）。また、Ｓ２０において、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ３）が第５のしきい値よりも大きければ、湿潤路面であると判定する（Ｓ２１）。Ｓ１９において、相関値Ｈ（ｓ１，ｓ２）が第４のしきい値よりも小さければ、乾燥路面であると判定する（Ｓ２２）。なお、第４のしきい値は、第３のしきい値と比して極めて小さな値としている。
【００４０】
（第７の実施形態）
本実施形態は、車両が路面上の氷を削る機構を備えている場合の路面状態検出装置である。図２０（ａ）（ｂ）は、それぞれ通常のタイヤ使用の場合及びチェーンを装着したタイヤ又はスパイクタイヤを用いた場合の氷の表面状態を示す図であり、図２０（ａ）ではアスファルト路面上の氷３１の表面にトレッドパターン３３が僅かに付いているが、図２０（ｂ）では同路面上の氷３２の表面にチェーン又はスパイクタイヤの跡３４が刻まれる。このため、ブラックアイスなどの様に表面に氷がはってあるような場合であって、通常のタイヤ使用では上記のような２つ以上のセンサからの出力波形による相関値が小さくなって、路面状態検出が困難であるものに対して、チェーンなどを装備することにより、路面の凍結状態を検出することができる。
【００４１】
（第８の実施形態）
図２１は第８の実施形態による路面状態検出装置を搭載した薬剤散布車を示す。この薬剤散布車４０は、上述の路面状態検出装置１０と、この路面状態検出装置１０からの出力に基づいて薬剤散布機４１を制御する薬剤散布機コントロール部４２とを備えるものである。路面状態検出装置１０によって路面が雪路面であると判定された場合にのみ、解凍剤４３を散布する。これにより、乾燥路面に対して解凍剤を散布するということがなくなり、解凍剤の散布量を節約できる。また、塩害による自然破壊や舗装道路の劣化を防ぐことができる。
【００４２】
薬剤散布機コントロール部４２による薬剤散布機４１の制御方法について、図２２のフローチャートを参照して説明する。まず、路面状態検出装置１０によって路面状態を検出し（Ｓ３１）、路面が雪路面や凍結路面であるか否かを判定し（Ｓ３２）、判定がＹＥＳである場合には、薬剤散布機コントロール部４２は薬剤散布機４１を制御して解凍剤４３を散布する（Ｓ３３）。Ｓ３２の判定がＮＯである場合には、解凍剤４４を散布しない。
【００４３】
（第９の実施形態）
図２３（ａ）は第９の実施形態による路面状態検出装置を用いた道路情報システムを示す模式図、図２３（ｂ）はこの道路情報システムによって制御される道路情報表示板の一例を示す図である。この道路情報システム５０は、道路パトロールカー５１によって検出された路面状態をサービスエリア等に設置された道路情報表示板５２に表示することにより、路面状態を運転者に提供するものである。道路パトロールカー５１は、上述の路面状態検出装置１０と、路面状態検出装置１０による路面状態出力を道路情報管理局５３に送信する無線機５４と、これら路面状態検出装置１０、無線器５４等を制御する制御部５５とを備えるものである。道路パトロールカー５１に本発明の路面状態検出装置１０を搭載することにより、正確な路面情報を運転者に知らせることができる。
【００４４】
（第１０の実施形態）
図２４は第１０の実施形態による路面状態検出装置を用いたオートクルーズシステムを示す。オートクルーズシステム６０の全体の制御を司る自動追従制御部６１（ＥＣＵ）には、レーザレーダのような距離測定装置６２、車輪の回転から速度を検出する速度センサ６３、上述第１乃至第７の実施形態に示したような路面状態検出装置１０の３つが接続され、それぞれから車間距離、速度、路面状態の情報が入力されるようになっている。また、自動追従制御部６１には、アクセル制御部６４とブレーキ制御部６５が接続されており、自車両が前方の障害物（走行中の他車両）との距離が所定値となるように、アクセル、ブレーキの制御を行うようになっている。
【００４５】
このオートクルーズシステム６０における速度に応じた車間距離の設定方法について、図２５を参照して説明する。図２５は速度制御マップであり、曲線Ｆ１，Ｆ２は、それぞれ路面が乾燥路面であると判定された場合と、路面が雪、アイス等の冬季路面であると判定された場合において、アクセル・ブレーキ制御の目安となるものであり、曲線Ｆ１よりも曲線Ｆ２は、同一速度に対して、車間距離を長めに確保するようになっている。
【００４６】
路面状態検出装置１０によって、路面が乾燥路面であると判定されると、自動追従制御部６１は、速度センサ６３からの出力値と距離測定装置６２からの出力値をグラフ上にプロットし、曲線Ｆ１よりも上にくれば他車との距離は十分であると認識し、アクセルがＯＮとなるようにアクセル制御装置６４を制御する。また、自動追従制御部６１は、速度センサ６３からの出力値と距離測定装置６２からの出力値が曲線Ｆ１よりも下にくれば他車との距離が不十分であると認識し、アクセルがＯＦＦとなるようにアクセル制御装置６４を制御すると共に、ブレーキ制御装置６５を制御してブレーキの制御を行う。また、路面状態検出装置１０によって、路面が雪、アイス等の冬季路面であると判定されると、自動追従制御部６１は、曲線Ｆ１から曲線Ｆ２に切り替え、上述と同様、曲線Ｆ２に基づいてアクセル制御装置６４とブレーキ制御装置６５とを制御する。
【００４７】
上記自動追従制御部６１による速度制御方法について、図２６のフローチャートを参照して説明する。車両の自動制御が始まると、距離測定装置６２によって前方の障害物までの距離を、速度センサ６３によって車両の速度を、路面状態検出装置１０によって路面の状態を、それぞれ検出する（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）。路面状態検出装置１０によって路面が乾燥路面であるかを判定し（Ｓ４４）、乾燥路面であると判定されれば、速度制御マップにおいてＦ１曲線を選択する（Ｓ４５）。路面が雪路面、湿潤路面等であると判定された場合には、速度制御マップにおいてＦ２曲線を選択する（Ｓ４６）。次に、検出された速度と距離を速度制御マップにプロットし（Ｓ４７）、プロット点が選択された曲線に対して上下いずれの位置にあるかを調べ（Ｓ４８）、曲線よりも下にある場合には、車間距離は不十分であるとして、アクセルをＯＦＦとすると共に、ブレーキ制御を行う（Ｓ４９）。プロット点が選択された曲線よりも上にある場合には、車間距離は十分であるとして、アクセルをＯＮとする（Ｓ５０）。こうして、本実施形態に係るオートクルーズシステムによれば、雪路面等のように路面が滑りやすい状態にあるときには、車間距離を長めに取るようにしたため、安全な自動走行を実現できる。
【００４８】
なお、本発明は上記の実施形態に限られず種々の変形が可能である。例えば、図１の第１の実施形態と図９の第３実施形態とを組み合わせたものや、図１の第１実施形態と図１６の第６実施形態とを組み合わせたものとすることもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明の路面状態検出装置によれば、車両のタイヤが通過した後の路面の様子を第１の光学センサにより検出し、車両のタイヤが通過しない路面の様子を第２の光学センサにより検出し、これら２つの光学センサからの出力値に基づいて路面状態を判定するようにしたので、例えば、２つの光学センサからの出力値が大きく異なるものである場合には雪路面であり、また、２つの光学センサからの出力値に若干の変化が現れた場合には湿潤路面であり、さらにまた、２つの光学センサからの出力値がほとんど変化しない場合には乾燥路面であると判定することができる。このように、タイヤが通過した後の路面からのセンサ出力と、タイヤが通過しない路面からのセンサ出力都の間には、路面がカラー舗装路や光る舗装路、さらにはペイントのある舗装路であっても、路面状態によって差異が現れることから、誤動作を起こすことなく、路面状態を確実に検出することができる。
【００５０】
また、第１及び第２の光学センサのそれぞれの視野を、タイヤの進行方向後方と前方に配置することにより、上述請求項１と同様の効果を得ることができると共に、車両が白線に沿って走行した時に起こり得る誤判定の発生を回避することができる。
【００５１】
また、第１の光学センサよりも車両の進行方向に対して後方位置に第３の光学センサをさらに配置し、第１及び第３の光学センサにより、タイヤが通過した直後と、僅かの時間経過後に路面の様子を検出することにより、両センサの出力波形の類似度合いから雪路面と湿潤路面とを判別し検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による路面状態検出装置の構成図である。
【図２】上記路面状態検出装置の内部構成図である。
【図３】上記路面状態検出装置を構成する比較判定部のブロック図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ雪路面、湿潤路面、乾燥した通常のアスファルトである場合の上記路面状態検出装置を構成する２つのセンサの視野の位置と、これらセンサからの出力波形とを示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ雪路面、湿潤路面、乾燥した通常のアスファルト、及び乾燥したキラキラ光るアスファルトである場合の路面状態の判別方法を説明するための図である。
【図６】上記路面状態検出装置による路面判別方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による路面状態検出装置の構成図である。
【図８】上記路面状態検出装置のカメラにより得られる画像の一例を示す図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は本発明の第３の実施形態による路面状態検出装置の構成図である。
【図１０】上記路面状態検出装置を構成するセンサの視野の位置を示す図である。
【図１１】（ａ）は車両の進路方向に対して直交する方向に２つのセンサを並設した場合のセンサの視野の位置を示す図であり、（ｂ）はタイヤの後方及び前方に２つのセンサを配置した場合のセンサの視野を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による路面状態検出装置のブロック図である。
【図１３】上記路面状態検出装置を構成するセンサの視野の位置関係を示す図である。
【図１４】上記路面状態検出装置によるサンプリング制御のタイムチャートである。
【図１５】本発明の第５の実施形態による路面状態検出装置のブロック図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態による路面状態検出装置の構成図である。
【図１７】上記路面状態検出装置を構成する３つのセンサの視野の位置を示す図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ路面が湿潤路面であるときのセンサ２，センサ１，センサ３からの出力波形を示す図である。
【図１９】第６の実施形態における路面判別方法を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第７の実施形態による路面状態検出装置によって検出される路面の様子を示す図であり、（ａ）は通常のタイヤ使用の場合の氷の状態を示し、（ｂ）はチェーンを使用した場合の氷の状態を示している。
【図２１】本発明の第８の実施形態による路面状態検出装置を搭載した薬剤散布車の構成図である。
【図２２】上記薬剤散布車の動作を示すフローチャートである。
【図２３】（ａ）は本発明の第９の実施形態による路面状態検出装置を用いた道路情報システムの構成図、（ｂ）はこの道路情報システムを構成する道路表示板の一例を示す図である。
【図２４】本発明の第１０の実施形態による路面状態検出装置を用いたオートクルーズシステムのブロック図である。
【図２５】上記オートクルーズシステムにおいて速度に応じた車間距離を設定するために用いられる速度制御マップを示す図である。
【図２６】上記オートクルーズシステムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ センサ（第１の光学センサ）
２ センサ（第２の光学センサ）
３ センサ（第３の光学センサ）
４ 比較判定部（判定手段）
５ タイヤ
６ 車両
１０ 路面状態検出装置

Claims (3)

1. 車両に搭載され、この車両が走行する路面の状態を検出する路面状態検出装置において、
   前記車両のタイヤが通過した路面に視野を有し、路面状態に応じた信号を検出する第１の光学センサと、
   前記車両のタイヤが通過しない路面に視野を有し、路面状態に応じた信号を検出する第２の光学センサと、
   前記第１の光学センサ及び第２の光学センサのそれぞれの出力値を比較し、この比較結果に基づいて路面状態を判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする路面状態検出装置。
2. 前記第１及び第２の光学センサは、前記タイヤの進行方向後方の路面と進行方向前方の路面にそれぞれの視野を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の路面状態検出装置。
3. 前記第１の光学センサよりも車両の進行方向に対して後方位置に配置され、車両のタイヤが通過した路面に視野を有し、路面状態に応じた信号を検出する第３の光学センサをさらに備え、
   前記判定手段は、前記第１、第２及び第３の光学センサからの出力値を比較することにより、路面状態を判定するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の路面状態検出装置。

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