JPS601574B2 - 路面状態検知方法 - Google Patents

路面状態検知方法

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JPS601574B2
JPS601574B2 JP12488179A JP12488179A JPS601574B2 JP S601574 B2 JPS601574 B2 JP S601574B2 JP 12488179 A JP12488179 A JP 12488179A JP 12488179 A JP12488179 A JP 12488179A JP S601574 B2 JPS601574 B2 JP S601574B2
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JP
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road surface
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light
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snow
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JP12488179A
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洋 深水
孝瑩 小武
誠也 松岡
雅司 中野
猪一 平尾
太郎 山崎
邦夫 射場
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Omron Corp
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Tateisi Electronics Co
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09Arrangements for giving variable traffic instructions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01WMETEOROLOGY
    • G01W1/00Meteorology
    • G01W1/14Rainfall or precipitation gauges
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B19/00Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
    • G08B19/02Alarm responsive to formation or anticipated formation of ice
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F27/00Combined visual and audible advertising or displaying, e.g. for public address
    • G09F27/005Signs associated with a sensor
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、路面状態とくに路面の凍結状態を検知する
方法に関する。
路面の凍結、積雪などによる交通障害に対し、的確な対
策を施こして運転者の安全を確保することは、交通管制
システムにおいて非常に重大な問題であり、適切な対策
を講ずるためには、迅速かつ正確に路面状態を把握する
ことが必要である。
そのために光の反射を用いて路面状態を検知する方法が
種々提案されているが、これらの方法はいずれも、路面
の乾燥状態、湿潤状態および積雪状態を検知しうるにす
ぎず、路面の凍結に関しては、温度計により路面温度ま
たは気温を測定してこの測定温度を凍結温度と比較する
ことによって判定していた。しかしながら凍結温度は、
融雪剤散布により低下したり、路面状態を検知すべき場
所や気象条件によって変化するので、凍結温度を基準に
すると凍結状態の判定が不正確になるという問題があっ
た。この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって
、融雪剤その他の影響を受けることなく正確に路面の凍
結状態を検知することができる方法を提供するものであ
る。
以下図面を参照してこの発明の方法を詳細に説明する。
第1図において、道路4の−側に支柱5が立設され、こ
の支柱5の上端付近から道路4上方に向って支持腕6が
のばされている。そして、支柱5の上部に投光器3が、
支持腕6‘こ赤外光用受光器1および可視光用受光器2
がそれぞれ取付けられている。投光器3は路面状態信号
を収集するために路面に向けて参照光を投射するもので
あり、路面上の適当な箇所、たとえば道路の中方向の中
心に適当な入射角で指向するように配置されている。入
射角の大小は後述する路面状態の判定に影響を及ぼすこ
とはない。投光器3の光源としては、たとえば発光スペ
クトル中に可視光のみならず近赤外光を含む水銀ランプ
が好ましい。光源からの光は適当な光学系により集光さ
れ路面に向けて投光される。受光路1,2は、投光路3
から投射された光の路面反射光のうち乱反射光を受光し
電気信号に変換するものである。受光器1は路面からの
乱反射光のうち近赤外光を受光するものであり、受光素
子としては硫化鉛(PbS)やセレン化鉛(P娘e)な
どが好ましく、この受光素子の受光面前面に波長約1.
4〜2.5(〃の)の範囲の赤外光を透過させる赤外線
透過フィル夕が設けられている。受光器2は路面からの
乱反射光のうち可視光を受光するものであり、受光素子
としてはフオト・ダイオードやフオト・トランジスタな
どが好ましく、この受光素子の受光面前面に可視光のみ
を透過させるフィル夕が設けられている。第2図におい
て、受光器1から出力される赤外光の反射光信号は増中
器11で適当なしベルまで増中されたのち、低域通過フ
ィル夕12に送られ外乱ノイズが除去される。フィル夕
12の出力は比較器13,14に入力する。受光器2か
ら出力される可視光の反射光信号もまた同じように増中
器21で増中されたのち、低減通過フィル夕22を通っ
て比較器23に送られる。必要ならば投光器3の光源を
適当な周波数で変調して、各反射光信号を増中11,2
1の後段で復調するとよい。ところで、雪の表面は可視
光に対して光反射率が100%近い拡散面を示すが、光
の波長が長くなるにつれて水分による吸収のために反射
率は減少していく。第3図の実線は、波長を変えた場合
の硫酸バリウムの反射率に対する雪面の相対的な反射率
特性曲線を示すものである。このグラフは反射角が異な
っても同じ傾向を示す。雪面の反射率が赤外光領域で激
減するのは水分による吸収に帰因するから、水分を含む
路面(湿潤)での反射率も同じように赤外光領域できわ
めて小さな値を示す。ところが水分が凍結して氷になる
と水分による吸収帯が生じなくなり、第3図に破線で示
すように反射率は水や雪の場合よりも大きな値となる。
氷と水および雪との反射率の相違は波長が1.4(ムm
)以上の波長領域で明確になっている。路面が乾燥して
いる場合(乾燥)、路面がぬれている場合(湿潤)、路
面に積雪がある場合および路面の水分が凍結している場
合の4つの路面状態に対して、低減通過フィル夕12,
22の出力信号のレベルを測定した結果の1例、および
この結果にもとづいて出力レベルの大きさの順に並べた
様子が第1表に示されている。
ここで、赤外光の反射光信号は波長1.4〜2.5(ム
机)についての平均値である。第1表 上述のように、赤外光は水分によって吸収されるから積
雪および湿潤状態では反射光量は少なくなっている。
赤外光における積雪状態の中には、雪と泥と水とが混在
する状態(以下スノージャムという)および雪の表面に
ほこりなどが付着している状態(以下黒い雪という)が
含まれている。凍結状態では赤外光は吸収されないから
積雪や湿潤状態よりも大きな値を示す。また乾燥状態で
は路面は拡散面となるのでフィル夕12の出力レベルは
比較的大きくなっている。可視光に対しては、路面に積
雪があると雪による光反射率が100%近い拡散面がで
きるのでフィル夕22の出力レベルは非常に大きな値を
示す。可視光における積雪状態は白く見える雪のみを指
し、スノージャムや黒い雪は含まれていない。これに対
して路面がぬれている湿潤状態では路面は鏡面化するの
で正反射光成分は増加するが、乱反射光成分は減少する
のでフィル夕22の出力レベルは低い値である。乾燥路
面は光反射率の低い拡散面であるから積雪と湿潤の中間
の値となっている。スノージャムや黒い雪の状態の乱反
射光量はこの乾燥状態とほぼ同じレベルである。また、
凍結状態には鏡面化した状態や、凹凸の多い状態などが
含まれ、乱反射光量が各状態に応じて変化することが多
いので第1表には示されていないが、おおむね乾燥状態
と同程度のレベルとなる。比較器13の弁別レベルAI
は、凍結状態におけるフィル夕12の出力レベルと積雪
または湿潤状態における同出力レベルとの間に設定され
ており、同出力レベルがこの弁別レベルAIを超えてい
る場合に比較器13から出力信号「1」が発生する。
また、比較器14の弁別レベルA2は、乾燥状態におけ
るフィルター2の出力レベルと凍結状態における同出力
レベルとの間に設定されており、同出力レベルがこの弁
別レベルA2未満の場合に比較器14から出力信号「1
」が発生する。したがって、赤外光の反射光信号からの
情報によると、(比較器13の出力、比較器14の出力
)が(1、0)であれば乾燥状態、(1、1)であれば
凍結状態、(0、1)であれば積雪または湿潤状態とい
うことになる。同じように、比較器23の弁別レベルB
は、乾燥状態におけるフィル夕22の出力レベルと湿潤
状態における同出力レベルとの間に設定されており、同
出力レベルがこの弁別レベルBを超えている場合に比較
器23から出力信号「1」が発生する。
したがって、可視光の反射光信号からの情報によると、
比較器23の出力が(1)であれば積雪または乾燥状態
、(0)であれば湿潤状態ということになる。このよう
な結果もまた第1表に示されている。比較器13,14
,23の出力はマイクロプロセッサ3川こ送られる。マ
イクロプロセッサ30では、赤外光からの情報による路
面状態の判定結果と、可視光からの情報による路面状態
の判定結果とにもとづいて最終的な路面状態の判定が行
なわれ、路面状態は、乾燥、凍結、湿潤および積雪の4
種類に分類される。
マイクロプロセッサ30による最終的な判断は第2表の
組合せにもとづいて行なわれる。第2表第2表の組合せ
は1例であり、比較器13,14,23の各弁別レベル
AI,A2,Bの値を変えることにより、第2表の組合
せも変更される場合もある。
たとえば、弁別レベルBを積雪状態におけるフィル夕2
2の出力レベルと乾燥状態における同出力レベルとの間
に設定してもよいし、比較器23に加えてもう1つの比
較器を設けフィル夕22の出力を2つの弁別レベルで積
雪、乾燥および湿潤の3状態に分けることもできる。ま
た第2表において、乾燥と湿潤および凍結と湿潤の組合
せをエラーとしてもよい。上述のように赤外光の反射光
信号にもとづく判断のうち積雪または湿潤状態の中には
、スノージャムおよび黒い雪の状態が含まれているので
、スノージャムおよび黒い雪の状態であっても白い雪と
同じように積雪と判定することができる。
道路4上を車両が走行するから投光器3の照射領域から
の反射光は車両が照射領域を通過するごとに遮光される
。一般に、車両の照射領域の通過時間は短く、反射光が
遮光されていない時間の方がこれよりも長い。そこで、
車両の通過による遮光時間よりも長い最低検知時間を定
め、比較器13,14,23の出力がこの最低検知時間
の間変化しない場合に、その出力を正規の信号としてマ
イクロプロセッサ3川ことり込むようにすることが好ま
しい。第4図は上述のマイクロプロセッサと同じ処理を
行なう回路を示している。
比較器13,14,23の出力はしジスタ41に送られ
る。タイマ44には上述の最低検知時間が設定されてお
り、比較器13,14,23の出力がこの最低検知時間
の間変化しないときにレジスタ41に一時的に記憶され
る。レジス夕41に記憶された信号は次にデコーダ42
に送られる。比較器13,14,23の出力の組合せは
8通りあり、そのうち2通りの組合せはあり得ないもの
である。デコーダ42は上記6通りの組合せ結果の信号
を出力し、OR回路43に送る。OR回路43はこの6
通りの信号から第2表と同じ組合せにより、乾燥、凍結
、湿潤および積雪の4種類の信号をつくり出す。上記の
例では、赤外光の反射光信号に関するデータは波長が1
.4〜2.5(山肌)の範囲の光の平均値から得ている
が、第3図のグラフからも明らかなように波長が1.6
や2.0(山肌)において水と氷の反射率のちがし・は
顕著であるから、このような波長の信号のみをとり出し
て路面状態判定のデータとすると一層好ましい。また、
路面からの乱反射光を受光しているが、路面への入射角
と反射角とが等しい正反射光を受光して路面状態を判定
することもできる。この場合には、路面の各状態におけ
る出力レベルの大小は第1表に示すものと異なったもの
となるであろう。以上詳細に説明したようにこの発明で
は、水と氷における近赤外光の吸収率のちがし、にもと
づいて凍結状態を検出しているから、融雪剤の散布、気
象条件の変動などによって影響されることなく正確に路
面の凍結状態を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は投光器および受光器の配置状態を示す構成図、
第2図はこの発明による方法を実現する装置のブロック
図、第3図は雪の反射率特性を示すグラフ、第4図は路
面状態判定回路の他の例を示すブロック図である。 1……赤外光用受光器、2・・…・可視光用受光器、3
・・・・・・投光器、4・・・・・・道路、13,14
,23…・・・比較器、30・・・・・・マイクロプロ
セッサ、42・・・・・・デコーダ、43・・・・・・
OR回路。 第1図第2図 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水分を含む路面の反射率が凍結路面の反射率に比較
    して弁別しうる程度に小さい波長領域の赤外光を用い、
    この赤外光を路面上方から路面に向けて投光し、その路
    面からの反射光を受光し、この反射光信号を判別すべき
    路面状態の類型に応じた基準値により弁別し、この弁別
    結果により少なくとも路面の凍結状態を検知する、路面
    状態検知方法。 2 上記赤外光の波長領域が1.4(μm)以上である
    、特許請求の範囲第1項記載の路面状態検知方法。 3 判別すべき路面状態の類型が、乾燥状態、凍結状態
    および湿潤または積雪状態である、特許請求の範囲第1
    項記載の路面状態検知方法。 4 上記赤外光に加えて可視光の路面からの反射光信号
    を判別すべき路面状態の類型に応じた基準値により弁別
    し、この弁別結果と上記赤外光による弁別結果との組合
    せにより少なくとも凍結状態、湿潤状態および積雪状態
    を検知する、特許請求の範囲第1項記載の路面状態検知
    方法。 5 判別すべき路面状態の類型が、乾燥状態、凍結状態
    、湿潤状態および積雪状態である、特許請求の範囲第4
    項記載の路面状態検知方法。
JP12488179A 1979-06-29 1979-09-27 路面状態検知方法 Expired JPS601574B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12488179A JPS601574B2 (ja) 1979-09-27 1979-09-27 路面状態検知方法
DE19803023444 DE3023444C2 (de) 1979-06-29 1980-06-23 Einrichtung zur Ermittlung des witterungsbedingten Straßenzustandes

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12488179A JPS601574B2 (ja) 1979-09-27 1979-09-27 路面状態検知方法

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Publication Number Publication Date
JPS5647737A JPS5647737A (en) 1981-04-30
JPS601574B2 true JPS601574B2 (ja) 1985-01-16

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JP12488179A Expired JPS601574B2 (ja) 1979-06-29 1979-09-27 路面状態検知方法

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JP (1) JPS601574B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01154868A (ja) * 1987-12-11 1989-06-16 Nkk Corp コールドスカーファ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01154868A (ja) * 1987-12-11 1989-06-16 Nkk Corp コールドスカーファ

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JPS5647737A (en) 1981-04-30

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