JP4149903B2 - 路面状況判定方法およびその装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車、バイクなどの車両が走行する道路の路面状況を判定する路面状況判定方法およびその装置に関する。

従来、自動車、バイクなどの車両が走行する道路の路面状況を検出する路面状況センサの情報は、道路パトロール等の目視による情報に代わり除雪ステーションのオペレータ−、ドライバ−及び道路管理者へいち早く情報を提供することからも、今後最も期待される道路気象センサのひとつである。しかしながら、前記路面状況センサは、精度の安定性が低い機器が多いことから、除雪出動の判断の情報としては充分に活用されておらず、出動判断はＩＴＶ画像、道路パトロール等の目視情報に頼っているのが現状である。

冬季道路の路面情報は、雪国の地域住民にとって最も身近な情報であることから、冬季道路情報に対する「きめ細やかな情報の提供（路面状況を含む）」の要望割合が大変高くなってきている。特に、高い精度の道路気象情報の提供は、除雪等の道路管理への利用だけでなく、地域住民にとっても、今後有益な情報であるから、積極的な開発が期待されている状況にある。

従来、路面状況センサとしては、光センサや画像センサなどが知られている。この光センサや画像センサなどでは、路面状況を判定する的中率が低く、すなわち、判定の精度が悪いと共に高価である。最近になって、自動車、バイクなどの車両が走行する道路の路面状況を検出する路面状況センサとして、音センサが開発されてきて、例えば特許文献１、２が知られている。
特開２００２−２５６５２１号公報 特許第３３９３５００号

ところで、上述した特許文献１による音センサで道路の路面状況を検出する方法では、音センサを道路の内部に設置するため、設置自体が大変であるという問題がある。また、上述した特許文献２による音センサで道路の路面状況を検出する方法では、車速検出手段も使用し、しかもニュートラルネットワークを用いて行っており、判別が厄介であり、また、完全なものでないのが現状である。したがって、音センサを用いて従来から知られている光センサや画像センサなどよりも精度を向上せしめるようにするのが、以前として課題としてあげられる。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。

上記の課題を解決するためにこの発明の路面状況判定方法は、道路の近傍に立設されたポールのある一定の高さにブラケットを介して前記道路を走行する車両に向けて斜め方向へ傾斜して固定して設けた音センサで道路を走行する車両のタイヤと路面の接触音を検出し、この検出された接触音をデジタル信号に変換して分析部に入力し、この分析部においてデジタルデータより実際の周波数値と音圧値をスペクトル解析により求め、あらかじめ分析部に登録されている周波数値が５ｋＨｚ以上で、音圧レベル値が−６０ｄＢ以上のときを設定湿潤値、周波数値が０．５ｋＨｚ〜２．０ｋＨｚで、音圧レベル値が最大のピーク値のときを設定圧雪値、周波数値が０ｋＨｚ〜４ｋＨｚで、音圧レベル値の最大値と最小値の差が−６０ｄＢ以上のときを設定凍結値、周波数値が４ｋＨｚを越えた値、音圧レベル値がが−６０ｄＢ未満のときを設定乾燥値として、実際の周波数値と音圧レベル値と比較し、実際の周波数値と音圧レベル値が前記設定湿潤値内であれば湿潤と判定し、前記設定圧雪値内であれば圧雪と判定し、前記設定凍結値内であれば、凍結と判定し、前記設定乾燥値内であれば、乾燥と判定し、この比較判定結果を出力部を介して出力し、前記出力部は入力された判定結果を電気信号に変換して既存の路面状況判別装置の補正部に出力し、さらに、既存の路面状況判別装置の路面状態と前記音センサからの路面状態と比較し、判定値が一致していれば既存の路面状況判別装置の路面状態と判定し、判定値が一致していない場合には、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度と前記音センサからの路面状態の判別精度とが比較され、前記音センサからの路面状態の判別精度が、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より小さければ既存の路面状況判別装置からの路面状態と判定され、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より大きければ音センサからの路面状態と判定されることを特徴とするものである。

この発明の路面状況判定装置は、道路の近傍に立設されたポールのある一定の高さにブラケットを介して前記道路を走行する車両に向けて斜め方向へ傾斜して固定して設け、道路を走行する車両のタイヤと路面の接触音を検出する音センサと、
この音センサにより検出された接触音がデジタル信号に変換されたデジタルデータにより実際の周波数値と音圧レベル値をスペクトル解析により求める分析部と、
予め湿潤、圧雪、凍結、乾燥の設定された周波数値が５ｋＨｚ以上で、音圧レベル値が−６０ｄＢ以上のときを設定湿潤値、周波数値が０．５ｋＨｚ〜２．０ｋＨｚで、音圧レベル値が最大のピーク値のときを設定圧雪値、周波数値が０ｋＨｚ〜４ｋＨｚで、音圧レベル値の最大値と最小値の差が−６０ｄＢ以上のときを設定凍結値、周波数値が４ｋＨｚを越えた値、音圧レベル値がが−６０ｄＢ未満のときを設定乾燥値の路面状況値条件が登録されている条件設定部と、
前記分析部において求められた実際の周波数値と音圧レベル値の条件設定部から取り込まれた予め湿潤、圧雪、凍結、乾燥の設定された前記設定湿潤値、設定圧雪値、設定凍結値、設定乾燥値の路面状況値とを湿潤、圧雪、凍結、乾燥の順に比較し、実際の周波数値と音圧レベル値が前記設定湿潤値内であれば湿潤と判定し、前記設定圧雪値内であれば圧雪と判定し、前記設定凍結値内であれば、凍結と判定し、前記設定乾燥値内であれば、乾燥と判定する判定部と、
前記判定部で判定された判定結果が取り込まれた後、出力される出力部と、
前記出力部は入力された判定結果を電気信号に変換して出力される既存の路面状況判別装置とを備え、
この既存の路面状況判別装置の補正部に前記前記音センサからの路面状態を出力し、既存の路面状況判別装置の路面状態と前記音センサからの路面状態と比較し、判定値が一致していれば既存の路面状況判別装置の路面状態と判定し、判定値が一致していない場合には、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度と前記音センサからの路面状態の判別精度とが比較され、前記音センサからの路面状態の判別精度が、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より小さければ既存の路面状況判別装置からの路面状態と判定され、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より大きければ音センサからの路面状態と判定されることを特徴とするものである。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、従来の路面状況センサを用いて路面状況を判定する手段よりも、路面状況の判定を精度よく向上せしめることができる。

また、音センサを用いた路面状況の判定結果を既存の路面状況判別装置に出力することで、従来の判定結果と合わせて補完せしめることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照するに、例えばアスフアルトやコンクリートからなる道路Ｒには車両としての例えば一般乗用車あるいは大型車種などの自動車Ｃが図１において例えば紙面にに対して直交した方向の手前側へ走行されている。そして、道路Ｒの近傍例えば図１において左側にはポール１が立設されている。このポール１のある一定の高さ例えば１ｍの高さ位置にはブラケット３が取り付けられており、このブラケット３の先端部には路面状況判定装置５における入力部としての音センサである例えばマイクロフォン７が走行する前記自動車Ｃへ向けて右下斜め方向へ傾斜して設けられている。しかも、前記ポール１に設けられたマイクロフォン７と同高さ位置には路面状況判定装置５における路面状況判定装置本体９が設けられている。

前記路面状況判定装置５の構成ブロック図が図２に示されている。図２において、前記入力部としての音センサである例えばマイクロフォン７には路面状況判定装置本体９に設けられた分析部１１が接続されている。この分析部１１には判定部１３が接続されている。そして、この判定部１３には条件設定部１５と出力部１７が接続されている。

再度、図１を参照するに、前記ポール１に設けられた路面状況判定装置本体９の高さ位置より低い場所にブラケット１９が取り付けられていて、このブラケット１９の先端部には既存路面センサとしての例えば光センサ２１が右下斜め方向へ傾斜して設けられている。

この光センサ２１には図２に示されているように、既存路面状況判定装置２３が接続されており、この既存路面状況判定装置２３には既存装置の判定結果の補正部２５が接続されていると共にこの補正部２５には前記出力部１７からの音センサによる判定結果が入力されるようになっている。

前記音センサとしてのマイクロフォン７は道路Ｒの近傍におけるある一定の高さに設けられ、道路Ｒを走行する自動車Ｃのタイヤと路面の接触音を検出するものであり、前記分析部１１にはマイクロフォン７により検出された接触音がデジタル信号に変換して入力されてスペクトル解析により実際の周波数値と音圧レベル値が求められる。前記判定部１３には分析部１１において求められた実際の周波数値と音圧レベル値が入力されると共に前記条件設定部１５に予め登録されている複数種類の路面状況値が取り込まれて、実際の周波数値と音圧値と複数種類の路面状況値とが比較判定される。

より詳しく説明すると、前記条件設定部１５には図３に示されているような予め設定された設定湿潤データ、図４に示されているような予め設定された設定圧雪データ、図５に示されているような予め設定された設定凍結データおよび、図６に示されているような予め設定された設定乾燥データが登録されている。

図３、図４、図５および図６において、横軸に周波数値（Ｈｚ）を、縦軸に音圧レベル値（ｄＢ）を示している。図３において予め設定された設定湿潤データとしては、周波数値が５ｋＨｚ以上で、音圧レベル値が−６０ｄＢ以上のときを湿潤値として登録されている。図４において予め設定された設定圧雪データとしては、周波数値が０．５ｋＨｚ〜２．０ｋＨｚで、音圧レベル値が最大のピーク値のときを圧雪値として登録されている。

図５において予め設定された設定凍結データとしては、周波数値が０ｋＨｚ〜４ｋＨｚで、音圧レベル値の最大値と最小値の差が−６０ｄＢ以上のときを凍結値として登録されている。図６において予め設定された設定乾燥データとしては、周波数値と音圧レベル値が前記の値以外のときを乾燥値として登録されている。

上記構成により、路面状況の判定を行う方法を図７に示したフローにより説明すると、計測が開始され、ステップＳ１でマイクロフォン７により道路Ｒを走行する自動車Ｃのタイヤと路面の接触音が検出される。そして、ステップＳ２で例えば設定時間を１秒と設定し、この設定時間を経過すると、ステップＳ３に進むが、設定時間を経過していないとステップＳ１の手前に戻される。ステップＳ３において、騒音レベルが予め決められた設定値以上のとき車両通過と判断してステップＳ４に進むが、騒音レベルが設定値未満のときには車両通過とみなされないでステップＳ１の手前に戻される。

ステップＳ４において、マイクロフォン７により検出された接触音がデジタル信号に変換して分析部１１に入力される。そして、分析部１１においてデジタルデータより周波数値と音圧レベル値がスペクトル解析により実測値として求められる。そして、分析部１１で得られた周波数と音圧レベル値の実測値が、判定部１５に入力される。前記条件設定部１５に図３〜図６による予め複数種類の路面状況値条件が登録されているので、この路面状況値条件が判定部１５に取り込まれることで、周波数と音圧レベル値の実測値と予め設定された路面状況値条件とが比較判定される。

ステップＳ５において、周波数と音圧レベル値の実測値が、図３に示した周波数値が５ｋＨｚ以上で、音圧レベル値が−６０ｄＢ以上のときの湿潤値に該当すれば、ステップＳ６に進み、例えば１０回の計測で例えば５回以上判定割合を満足していれば、ステップＳ７において湿潤に満足として判定される。ステップＳ６において満足していないと判定されるとステップＳ１の手前に戻される。

ステップＳ５において、湿潤として判定されなかった場合には、ステップＳ８に進み、ステップＳ８において、周波数値と音圧レベル値の実測値が、図４に示した周波数値が０．５ｋＨｚ〜２．０ｋＨｚで、音圧レベル値が最大のピーク値のときを圧雪値に該当すれば、ステップＳ９に進み、例えば１０回の計測で例えば５回以上判定割合を満足していれば、ステップＳ１０において湿潤に満足として判定される。ステップＳ１０において満足していないと判定されるとステップＳ１の手前に戻される。

ステップＳ８において、圧雪として判定されなかった場合には、ステップＳ１１に進み、ステップＳ１１において、周波数値と音圧レベル値の実測値が、図５に示した周波数値が０ｋＨｚ〜４ｋＨｚで、音圧レベル値の最大値と最小値の差が−６０ｄＢ以上のときの凍結値に該当すれば、ステップＳ１２に進み、例えば１０回の計測で例えば５回以上判定割合を満足していれば、ステップＳ１３において湿潤に満足として判定される。ステップＳ１２において満足していないと判定されるとステップＳ１の手前に戻される。

ステップＳ１１において、凍結として判定されなかった場合には、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１４において、周波数値と音圧レベル値の実測値が、図６に示した周波数値と音圧レベル値が前記の値以外のときを乾燥値に該当すれば、ステップＳ１５に進み、例えば１０回の計測で例えば５回以上判定割合を満足していれば、ステップＳ１５において湿潤に満足として判定される。ステップＳ１４において満足していないと判定されるとステップＳ１の手前に戻される。

前記ステップＳ７、ステップＳ１０、ステップＳ１３およびステップＳ１５でそれぞれ湿潤、圧雪、凍結および乾燥と判定された結果は、出力部１７に出力される。また、ステップＳ１６において既存路面状況判別装置２３の補正部２５へ出力されて、既存の路面センサとしての例えば光センサにより得られたデータと併用されて活用される。

例えば図８に示されているフローに基づいて説明すると、ステップＳ２１で既存路面状況判定装置２３からの路面状態Ｋと判定されると共にステップＳ２２で音センサ７による路面状況判定装置５で路面状態Ｏと判定され、この路面状態Ｋと路面状態ＯとがステップＳ２３で比較判定される。このステップＳ２３において、路面状態Ｋと路面状態Ｏとが一致していれば、ステップＳ２４で路面状態Ｋと判定し、湿潤、圧雪、凍結または乾燥と判定される。

ステップＳ２３において、路面状態Ｋと路面状態Ｏとが一致していなければ、ステップＳ２５に進み、路面状態Ｋの判別精度Ｋｎと路面状態Ｏの判別精度Ｏｎとが比較され、Ｏｎ＜ＫｎとなればステップＳ２６で路面状態Ｋと判定される。また、Ｏｎ＞ＫｎとなればステップＳ２７で音センサ７の判定値により判定を補正し、ステップＳ２８で路面状態Ｏと判定される。図９は判別精度の一例が示されており、Ｏ２＞Ｋ１で湿潤、Ｏ１＞Ｋ２で乾燥、Ｏ３＞Ｋ２で圧雪、Ｏ１＞Ｋ３で乾燥、Ｏ２＞Ｋ３で湿潤、Ｏ４＞Ｋ３で凍結、Ｏ２＞Ｋ４で湿潤、Ｏ３＞Ｋ４で圧雪と判定される（図９において○で囲んだもの）。それ以外はＯｎ＜Ｋｎの場合の例を示している。

したがって、従来の路面状況センサを用いて路面状況を判定する手段よりも、音センサによる判定結果に基づくことで、路面状況の判定をより精度よく向上せしめることができる。また、音センサ７を用いた路面状況の判定結果を既存の路面状況判別装置に出力することで、従来の判定結果を合わせて補完せしめることができ、さらに路面状況の判定をより一層精度よく向上せしめることができる。

前記複数種類の路面状況値を乾燥値、湿潤値、圧雪値および凍結値とすることで、路面状態を乾燥、湿潤、圧雪および凍結の４つに精度良く判定せしめることができる。また、前記条件設定部１５において登録されている複数種類の路面状況値を変更可能であることから、測定の場所、道路の舗装種類や車種による特性を設定値の調整に応じて任意に変更することができる。

この発明の路面状況判定装置を道路の近傍に設けた正面図である。 この発明の路面状況判定装置の構成ブロック図である。 条件設定部における予め設定された湿潤状態の条件設定を示した図である。 条件設定部における予め設定された圧雪状態の条件設定を示した図である。 条件設定部における予め設定された凍結状態の条件設定を示した図である。 条件設定部における予め設定された乾燥状態の条件設定を示した図である。 音センサによる道路の路面状態を判定するフローを示した図である。 音センサと既存センサによる道路の路面状態を判定するフローを示した図である。 音センサと既存センサによる道路の路面状態を判定する一例の判定結果を示した図である。

符号の説明

１ ポール
３ ブラケット
５ 路面状況判定装置
７ マイクロフォン（音センサ）（入力部）
９ 路面状況判定装置本体
１１ 分析部
１３ 判定部
１５ 条件設定部
１７ 出力部
１９ ブラケット
２１ 光センサ（既存路面センサ）
２３ 既存路面状況判定装置である。
２５ 既存装置の判定結果の補正部
Ｒ 道路
Ｃ 自動車（車両）

Claims (2)

1. 道路の近傍に立設されたポールのある一定の高さにブラケットを介して前記道路を走行する車両に向けて斜め方向へ傾斜して固定して設けた音センサで道路を走行する車両のタイヤと路面の接触音を検出し、この検出された接触音をデジタル信号に変換して分析部に入力し、この分析部においてデジタルデータより実際の周波数値と音圧値をスペクトル解析により求め、あらかじめ分析部に登録されている周波数値が５ｋＨｚ以上で、音圧レベル値が−６０ｄＢ以上のときを設定湿潤値、周波数値が０．５ｋＨｚ〜２．０ｋＨｚで、音圧レベル値が最大のピーク値のときを設定圧雪値、周波数値が０ｋＨｚ〜４ｋＨｚで、音圧レベル値の最大値と最小値の差が−６０ｄＢ以上のときを設定凍結値、周波数値が４ｋＨｚを越えた値、音圧レベル値がが−６０ｄＢ未満のときを設定乾燥値として、実際の周波数値と音圧レベル値と比較し、実際の周波数値と音圧レベル値が前記設定湿潤値内であれば湿潤と判定し、前記設定圧雪値内であれば圧雪と判定し、前記設定凍結値内であれば、凍結と判定し、前記設定乾燥値内であれば、乾燥と判定し、この比較判定結果を出力部を介して出力し、前記出力部は入力された判定結果を電気信号に変換して既存の路面状況判別装置の補正部に出力し、さらに、既存の路面状況判別装置の路面状態と前記音センサからの路面状態と比較し、判定値が一致していれば既存の路面状況判別装置の路面状態と判定し、判定値が一致していない場合には、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度と前記音センサからの路面状態の判別精度とが比較され、前記音センサからの路面状態の判別精度が、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より小さければ既存の路面状況判別装置からの路面状態と判定され、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より大きければ音センサからの路面状態と判定されることを特徴とする路面状況判定方法。
2. 道路の近傍に立設されたポールのある一定の高さにブラケットを介して前記道路を走行する車両に向けて斜め方向へ傾斜して固定して設け、道路を走行する車両のタイヤと路面の接触音を検出する音センサと、
   この音センサにより検出された接触音がデジタル信号に変換されたデジタルデータにより実際の周波数値と音圧レベル値をスペクトル解析により求める分析部と、
   予め湿潤、圧雪、凍結、乾燥の設定された周波数値が５ｋＨｚ以上で、音圧レベル値が−６０ｄＢ以上のときを設定湿潤値、周波数値が０．５ｋＨｚ〜２．０ｋＨｚで、音圧レベル値が最大のピーク値のときを設定圧雪値、周波数値が０ｋＨｚ〜４ｋＨｚで、音圧レベル値の最大値と最小値の差が−６０ｄＢ以上のときを設定凍結値、周波数値が４ｋＨｚを越えた値、音圧レベル値がが−６０ｄＢ未満のときを設定乾燥値の路面状況値条件が登録されている条件設定部と、
   前記分析部において求められた実際の周波数値と音圧レベル値の条件設定部から取り込まれた予め湿潤、圧雪、凍結、乾燥の設定された前記設定湿潤値、設定圧雪値、設定凍結値、設定乾燥値の路面状況値とを湿潤、圧雪、凍結、乾燥の順に比較し、実際の周波数値と音圧レベル値が前記設定湿潤値内であれば湿潤と判定し、前記設定圧雪値内であれば圧雪と判定し、前記設定凍結値内であれば、凍結と判定し、前記設定乾燥値内であれば、乾燥と判定する判定部と、
   前記判定部で判定された判定結果が取り込まれた後、出力される出力部と、
   前記出力部は入力された判定結果を電気信号に変換して出力される既存の路面状況判別装置とを備え、
   この既存の路面状況判別装置の補正部に前記前記音センサからの路面状態を出力し、既存の路面状況判別装置の路面状態と前記音センサからの路面状態と比較し、判定値が一致していれば既存の路面状況判別装置の路面状態と判定し、判定値が一致していない場合には、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度と前記音センサからの路面状態の判別精度とが比較され、前記音センサからの路面状態の判別精度が、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より小さければ既存の路面状況判別装置からの路面状態と判定され、既存の路面状況判別装置の路面状態の判別精度より大きければ音センサからの路面状態と判定されることを特徴とする路面状況判定装置。

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